3.3. Khả năng xử lý trong các giai đoạn sinh học của hệ sinh học
3.3.2. Hiệu suất xử lý Amoni
Ơxy hóa amoni với tác nhân ơxy hóa là ơxy phân tử được hai loại VSV
Nitrosomonas và Nitrobacter thực hiện kế tiếp nhau:
NH4+ + 1,5 O2 NO2-
+ 2 H+ + H2O NO2- + 0,5 O2 NO3-
NH4+ + 2 O2 NO3-
+ 2 H+ + H2O Hiệu suất xử lý amoni được ước tính theo cơng thức :
Trong đó NH4v (mg N/L) và NH4r (mg N/lít) lần lượt là nồng độ NH4+ trước và sau xử lý.
Ghi chú: M1 - Đầu vào SH; M2 - Đầu ra yếm khí; M3 - Đầu ra thiếu khí; M4 - sau màng lọc
Từ kết quả thể hiện trên đồ thị Hình 3.4 nhận thấy, sau khi qua bể yếm khí, nồng độ amoni có xu hướng tăng lên do trong bể yếm khí, các vi khuẩn sẽ phân giải các chất hữu cơ và sinh ra NH3-N, và với pH trong bể khoảng 7,9 - 8,5 nên sẽ chuyển thành dạng NH4+
-N. Tại bể yếm khí hiệu suất xử lý NH4+ đạt tỷ lệ thấp khoảng 20% chủ yếu là do vi sinh sinh trưởng xây dựng tế bào, đồng thời cũng xảy ra hiện tự phân hủy tế bào chết.
Amoni sau khi qua bể thiếu khí giảm một phần, do trong bể có một phần nhỏ oxy từ bể hiếu khí chuyển qua bể thiếu khí từ đường tuần hồn, nên xảy ra phản ứng oxy hóa amoni. Ngồi ra, hàm lượng NH4+ sau bể thiếu khí (M3) thấp là do được pha lỗng từ dịng tuần hồn.
Trong môi trường hiếu khí, chủng vi sinh có chức năng chuyển hố amoni (NH4+ hay NH3) thành nitrat là loại nitrosomonas và nitrobacter. Chúng là loại vi sinh tự dưỡng sử dụng nguồn carbon vô cơ trong nước - muối bicarbonat, làm cơ chất theo phản ứng :
1,02 NH4+ + 1,89 O2+ 2,02 HCO3- 0,021 C5H7O2N + 1,06 H2O + 1,92 H2CO3 + 1,0 NO3- Phương trình trên là tổng của ba quá trình: phát triển sinh khối (nitrosomonas, nitrobacter), oxy hoá NH4+
thành nitrit và nitrit thành nitrat [3]. Quá trình oxy hố trên có vai trị cung cấp năng lượng cho VSV.
Hiệu suất xử lý amoni của hệ sinh học nghiên cứu là tương đối cao 93,0% đến 96,5%. Amoni được xử lý chủ yếu ở bể hiếu khí. Nguyên nhân là do trong bể hiếu khí có hàm lượng bùn hoạt tính rất lớn (9000 mg/L) nên làm tăng số lượng vi khuẩn
Nitrosomonas và Nitrobacter, làm tăng khả năng chuyển hóa amoni. Ngồi ra,
amoni cịn có thể bị loại bỏ nhờ khả năng lọc rất tốt của màng lọc. Mặc dù hiệu suất chuyển hóa amoni cao nhưng nồng độ NH4+- N ở đầu ra còn cao (7,16 – 22,11 mg/L), điều này là do thời gian lưu chưa đủ dài để hệ vi sinh có thể chuyển hóa hồn tồn lượng amoni.