NGHIÊN CỨU
III.1.6 QUÁ TRÌNH CANON
Trong tự nhiên luôn tồn tại nhiều loại vi sinh vật có tính chất và chức năng khác nhau. Thơng thường người ta vẫn phân ra hai loại hiếu khí và kỵ khí dựa vào
mức độ thích nghi và phát triển của chúng trong điều kiện mơi trường có oxy hay khơng. Trong các cơng trình xử lý nước thải, các vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí đóng vai trị quan trọng trong việc chọn cơng nghệ và thiết bị xử lý. Theo quan điểm từ trước đến nay, chúng phải được cho vào hai môi trường khác nhau ở hai điều kiện khác nhau trong hai thiết bị phản ứng khác nhau để thực hiện tốt vai trị của mình.
Mãi đến những năm gần đây, các nhà công nghệ sinh học đã “ghép đôi” thành cơng hai loại vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí và điều này là một bước đột phá quan trọng có ý nghĩa rất lớn đến sự phát triển của ngành cơng nghệ sinh học nói chung và kỹ thuật mơi trường nói riêng. Khi cùng tồn tại trong một mơi trường như vậy, người ta nhận thấy rằng chúng có thể dùng nước thải giàu ammonium làm thức ăn cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Đây là một dữ liệu rất tốt để phát triển một kỹ thuật mới cho việc xử lý nước thải giàu ammonium tiết kiệm và hiệu quả hơn.
Cho đến nay, các nhà vi sinh vật học vẫn nghĩ rằng vi khuẩn anammox kỵ
khí và vi khuẩn Nitrsomonas hiếu khí khơng thể cùng phát triển và hoạt động tốt trong cùng một thiết bị phản ứng. Nhưng ở nồng độ oxy rất thấp và có một lượng NH4+ dư thì hai loại này có thể cùng hoạt động tốt. Khám phá này của các nhà vi sinh vật học ở trường Đại Học DELFT (Hà Lan) được gọi là CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite) có nghĩa là q trình loại bỏ hồn tồn Nitơ tự dưỡng có sự tham gia của nitrite. [15]
Thực tế vi khuẩn trong nước thải có thể tự hoạt động mà khơng cần phải cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho chúng, chỉ cần thêm vào mơi trường một ít oxy khơng khí. Loại vi khuẩn Anammox đỏ và một loại nhóm Nitrosomonas theo nghiên cứu của các nhà khoa học nói trên hoạt động chung với nhau khá hiệu quả. Quá trình diễn ra như sau: vi khuẩn Anammox chuyển hóa nitrite thành nitơ tự do, nó dùng ammonium làm nguồn cung cấp thức ăn; trong khi đó vi khuẩn
thuộc họ Nitrosomonas tham gia vào quá trình nitrate hóa mà chủ yến ở giai đoạn chuyển hóa ammonium thành nitrite. Hai loại vi khuẩn này làm việc chung để chuyển hóa ammonium trong nước thải, là một chất độc với các loại thủy sinh như tơm cá, thành khí nitơ tự do được xem như là vơ hại với mơi trường.
Khi nghiên cứu q trình trên, các nhà khoa học đã đưa ra nhận xét rằng những phần tử hiếu khí đã bảo vệ những phần tử kỵ khí. Trong q trình hoạt động chung như vậy, hai loại vi khuẩn trên đã tạo nên một lớp bông bùn mà bên trong là những phần tử kỵ khí, điều này được chứng minh bằng cách nồng độ oxy đã khơng phát hiện được bằng đầu dị. Lượng oxy được cho vào vừa đủ để oxy hóa hết một nửa lượng ammonium trong thiết bị phản ứng, lượng này sẽ chuyển thành nitrite, lượng ammonium còn lại sẽ tham gia phản ứng vời nitrite sinh ra dưới tac dụng của Anammox. Như vậy lượng oxy được tính tốn chính xác là điều kiện cần thiết để đạt được cân bằng giữa ammonium và oxy. Nếu cho nhiều oxy sẽ dẫn đến việc oxy hóa các phân tử khơng mong muốn, các phân tử này sử dụng oxy để chuyển hóa nitrite thành nitrate. Hiện tượng này gây bất lợi cho quá trình xử lý nước vì ơ nhiễm ammonium sẽ chuyển thành ô nhiễm nitrate.