Chất dinh dưỡng

Các nguyên tố ni tơ và phốt pho là các chất dinh dưỡng quan trọng đối với quá trình sinh học. Trong một vài trường hợp đặc biệt như xử lý nước thải cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy hay lọc dầu, cần phải bổ sung thêm ni tơ và phốt pho để có thể xử lý được nước thải bằng phương pháp sinh học. Nhằm kiểm soát sự sinh trưởng quá mức của tảo trong nước sau xử lý, cần phải giảm hoặc loại bỏ lượng ni tơ có trong nước thải trước khi thải ra môi trường.

Tổng Nitơ (NTOT)

Tổng ni tơ (NTOT)gồm có ni tơ hữu cơ (NORGA), ni tơ trong amoniac (NNH3),ni tơ trong nitrit và nitrate (NNO2& NNO3). Giá trị của thông số tổng ni tơ được xác định theo phương pháp Kjeldahl

(TKN)là tổng ni tơ hữu cơ với nitơ có hóa trị -3 và ammoniac.

NTOT= NNO2-NO3+ NNH3+ NORGA

TKN = NNH3+ NORGA

Ni tơ hữu cơ và ammoniac sinh ra từ quá trình phân hủy polypeptides và amino axit , là thành phần chính của protein (chất đạm). Trong môi trường thủy sinh, ni tơ ammoniac tương đối độc hại cho các vi sinh vật. Vì vậy, tiêu chí xả thải của các nhà máy xử lý nước thải và các nguồn thải công nghiệp khác cần hạn chế xả nitơ. Độc tính của nitơ trong amoniac giảm khi nó có thể bị ôxy hóa sinh học thành NO2-và NO3-thông qua quá trình nitrit và nitrat hóa với sự tham gia của vi khuẩn đặc chủng như dưới đây:

NNH3 NNO2 NNO3

Trong những trường hợp đặc biệt nhất định(bảo vệ hồ, ao chống lại sự phì dưỡng), việc xả nitrit và nitrate có thể rất nghiêm trọng và cần phải loại bỏ chúng. Biện pháp có thể xử lý nitrit và nitrate là áp dụng phương pháp hấp thụ trong những vùng đất ngập nước nhân tạo, nơi mà các loài thực vật dưới nước sử dụng chúng như nguồn dinh dưỡng cho quá trình trao đổi chất. Một cách khác để loại bỏ nitrit và nitrate là “sự biến đổi thiếu ôxy”mà trong quá trình đó các vi khuẩn sử dụng nguồn ôxy của nitrit và nitrate thông qua việc khử các hợp chất cần loại bỏ như sau:

NNO2& NNO3 N2

Tổng phốt pho

Dạng tồn tại thông thường của phốt pho trong nước thải là triphosphate (polyphosphate) P3O10^5-, trimetaphosphate P3O9^3-và ortho-phosphate PO4^3- (hoặc HPO4^2-, H2PO4^-, và H3PO4). Dạng ortho-phosphates PO43-rất cần thiết cho sự trao đổi chất của tảo mà không cần phải phân hủy tiếp. Sự tồn tại của ortho-phosphates kết hợp với nitrate là nguyên nhân chính của việc tảo độc phát triển quá mức. Polyphosphate bị thủy phân trong nước và chuyển thành ortho- phosphates.

NITROSOMONAS

DENITRIFICATION NITROBACTER

1

Ortho-phosphates được xác định trực tiếp trong khi polyphosphate và phốt phát hữu cơ phải được chuyển đổi thành ortho-phosphate bằng bước xử lý axit trước khi phân tích.

Các chất dinh dưỡng và tác động môi trường của chúng Hiện tượng phú dưỡng (Eutrophication) của ao và hồ

Việc xả nước thải công nghiệp có hàm lượng dinh dưỡng cao (NTOTvà PTOT)vào ao hồ sẽ tạo ra môi trường nước quá nhiều dinh dưỡng, làm tiền đề cho sự phát triển của tảo và thiếu ôxy hòa tan.

Sau đó nước trở nên mờ đục, có mầu của xanh lá cây, vàng, nâu hoặc đỏ. Sự bùng nổ của tảo xuất hiện khi tảo tích tụ thành đám dày đặc gần bề mặt của nước và dễ nhìn thấy, cản trở ánh sáng đến được các vùng nước sâu hơn trong hồ hoặc sông suối. Một số loại cá không thể sống thiếu ánh sáng và đối với chúng, khi tảo bắt đầu chết, vấn đề thậm chí còn nghiêm trọng hơn. Khi đó, vi khuẩn cần ô xy chiếm toàn bộ hệ sinh thái, phân hủy tảo và sử dụng hết ô xy hòa tan trong quá trình này. Các vi khuẩn này làm tăng nhu cầu ô xi sinh hóa (BOD)của hệ sinh thái. Chỉ số BOD cao hơn biểu thị mức ôxy hòa tan thấp. Hàm lượng ôxy thấp đi là nguyên nhân khiến nhiều loại cá ngạt thở, và khi cá chết, chúng thậm chí góp phần làm tăng thêm số lượng loại vật chất phân hủy cần ôxy..

Một vài sự phát triển quá mức của tảo, còn được gọi là “sự rắc rối của tảo” hay “sự phát triển

có hại của tảo”gây độc đối với động thực vật. Chất độc mà chúng tạo ra có thể đi theo chuỗi

thức ăn gây ra tử vong cho động vật. Việc phát triển của tảo trong nước ngọt có thể là mối đe dọa đối với gia súc. Khi tảo chết, và các loại động vật ăn phải chúng, các chất neuro- và hepa- totoxin được giải phóng sẽ giết chết các loại động vật và có thể gây đe dọa đến con người. Sau đây là một ví dụ về việc chất độc của tảo dẫn truyền vào con người thông qua việc ăn các loại động vật giáp xác và bị ngộ độc. Các động vật giáp xác (trai, sò)ăn phải chất độc sinh học tạo ra trong quá trình tảo phát triển mạnh làm cho loại thức ăn này của con người có độc tố và đầu độc con người. Việc này gây ra hiện tượng tê liệt, loạn thần kinh chức năng, và tiêu chảy do ngộ độc khi ăn các động vật giáp xác. Các động vật ở biển khác có thể là sinh vật truyền chất độc, như trong trường hợp của loài cá cuguatera, là một loại cá săn mồi và tích tụ chất độc và sau đó gây độc cho con người.

Tác động đến sức khỏe con người: Hội chứng Blue Baby

Nitrate trong nước ngầm cao hơn 10 mg/L (10 ppm) có thể gây ra hội chứng đứa trẻ xanh

'blue baby' (acquired methemoglobinemia), dẫn đến giảm ôxy trong máu (mà có thể dẫn đến

hôn mê và tử vong nếu không được chữa trị kịp thời).

1