Quá trình khử Nitrat diễn ra như thế nào?

Khử Nitrat là giai đoạn cuối cùng trong quá trình chuyển hóa của Nitơ trong nước thải, nó giúp giải phóng Nitrat (NO3-) thành khí Nitơ tự do (N2). Để tìm hiểu chi tiết về quá trình khử Nitrat, quá trình khử Nitrat diễn ra như thế nào? Mời bạn đọc theo dõi bài viết của Biogency chia sẻ dưới đây.

Khử Nitrat là quá trình giúp loại bỏ Nitơ trong nước thải

Nitơ - nguyên tố phổ biến nhất trong bầu khí quyển của Trái đất với tỷ trọng 78%, có thể được tìm thấy trong các sinh vật sống và vật chất phân hủy như mùn trong đất, cũng như trong không khí mà chúng ta đang hít thở. Tuy nhiên việc dư thừa Nitơ trong nguồn nước sử dụng có thể gây độc cho con người, đặc biệt là trẻ sơ sinh và phụ nữ mang thai. Nó là một yếu tố nguy cơ trong bệnh máu khó đông, ung thư và tiểu đường.

Vì sự nguy hiểm đến sức khỏe và môi trường, việc loại bỏ Nitơ bằng phản ứng Nitrat thông qua các chủng vi sinh vật dị dưỡng là một một giai đoạn cần thiết trong quy trình xử lý nước thải, nó chuyển hóa chất gây ô nhiễm nguy hiểm thành khí Nitơ tự do lành tính có thể thải ra ngoài mà không gây ảnh hưởng đến môi trường.

Hình 1. Loại bỏ Nitơ ra khỏi nước thải bằng phương pháp sinh học, nhờ các chủng vi sinh vật dị dưỡng khử Nitrat trong điều kiện thiếu khí.

Quá trình khử Nitrat diễn ra như thế nào?

Khử Nitrat là quá trình vi sinh vật dị dưỡng có chức năng khử Nitrat thành dạng khí tự do của Nitơ. Quá trình khử Nitrat là một phản ứng phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ oxy (O2) của môi trường xung quanh chúng. Chỉ khi Oxy bị hạn chế thì các chủng vi sinh vật dị dưỡng khử Nitrat mới chuyển từ hô hấp hiếu khí sang hô hấp thiếu khí, chúng sử dụng Nitrat (NO2) làm chất cho điện tử oxy.

Quá trình khử Nitrat là một quá trình phổ biến đối với hầu hết các nhà máy xử lý nước thải, là giai đoạn cuối cùng của quá trình xử lý Tổng Nitơ.

Trong bể thiếu khí (bể Anoxic), quá trình khử Nitrat sử dụng N-Nitrat (N-NO3 -) cung cấp oxy cho vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu khí để oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Nếu có sự hiện diện của oxy, những chủng vi khuẩn này sẽ sử dụng nó để trao đổi chất, hình thành tế bào mới (sinh khối) trước khi chúng sử dụng oxy từ Nitrat. Do đó, nồng độ oxy hòa tan phải được giảm thiểu để quá trình khử Nitrat hoạt động hiệu quả.

Theo Metcalf và Eddy (1979), các phản ứng khử diễn ra lần lượt là:

6 NO3- + 2 CH3OH → 6 NO2- + 2 CO2 + 4 H2O (Bước 1)

6 NO2- + 3 CH3OH → 3 N2 + 3 CO2 + 3 H2O +6 OH- (Bước 2)

=> 6 NO3- + 5 CH3OH → 5 CO2 + 3 N2 + 7 H2O + 6 OH-

Hình 2. Bộ đôi sản phẩm men vi sinh xử lý Nitơ Amonia nhập khẩu trực tiếp từ Mỹ 100% Microbe-Lift IND và Microbe-Lift N1.

Sự khác nhau của quá trình Nitrat hóa và Khử Nitrat

Nitrat hóa và khử Nitrat là hai quá trình luôn song hành để xử lý triệt để các chỉ tiêu liên quan đến Nitơ, Amonia trong nước thải. Nhiều người vẫn nhầm lần giữa hai quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat. Bảng so sánh dưới đây sẽ giúp bạn làm rõ hơn về hai quá trình này.

Hạng mục Quá trình Nitrat hóa Quá trình Khử Nitrat Định nghĩa Quá trình chuyển đổi N-Amonia thành Nitrit và từ Nitrit chuyển đổi thành Nitrat được gọi là quá trình Nitrat hóa. Quá trình chuyển đổi Nitrat thành Nitơ tự do được gọi là quá trình khử Nitrat. Chủng vi sinh vật tham gia Vi sinh vật tự dưỡng Vi sinh vật dị dưỡng Enzyme xúc tác Quá trình Nitrat hóa hoàn toàn đòi hỏi hai loại enzyme khác nhau:

• Ammoniac Monooxygenase
• Hydroxylamine Oxidoreductase

Quá trình khử Nitrat hoàn chỉnh bao gồm việc sử dụng các loại Enzyme:

• Nitrat Reductase
• Nitrit Reductase
• Nitric Oxide Reductase
• Nitrous Oxide Reductase

Nguồn carbon Carbon vô cơ (CO2, CO32-, HCO3-, …) Carbon hữu cơ (mật rỉ đường, Methanol…) Nguồn oxy Oxy hòa tan trong nước Từ NO3- Năng lượng tạo ra Quá trình này tạo ra một lượng năng lượng rất nhỏ so với các phản ứng chuyển hóa khác. Quá trình khử Nitrat mang lại năng lượng dưới dạng ATP. Sản phẩm cuối cùng Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là hợp chất Nitrat. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là 01 phân tử khí Nitơ tự do và 06 phân tử nước. Sản phẩm men vi sinh hiệu quả nhất Microbe-Lift N1

Chứa 02 chủng vi sinh vật tự dưỡng: Nitrosomonas sp. và Nitrobacter sp.

Microbe-Lift IND

Chứa các chủng vi sinh vật dị dưỡng như: Bacillus lichenliformis, Pseudomonas citronellolis, Wolinella succinogenes, …

Quá trình khử Nitrat là quá trình mà Nitrat là sản phẩm cuối cùng của chu trình chuyển hóa Nitơ và được loại bỏ khỏi nước thải đầu ra các hệ thống xử lý trước khi chảy vào nguồn tiếp nhận. Việc sử dụng các công nghệ cải tiến như men vi sinh Microbe-Lift sẽ giúp cải thiện chất lượng nước, giảm hàm lượng Nitrat - Nitơ xuống mức có thể sử dụng được. Mọi thắc mắc cần giải đáp về vấn đề “Làm thế nào để tăng hiệu quả của quá trình khử Nitrat?”, hãy liên hệ ngay Biogency theo HOTLINE 0909 538 514, chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ.

>>> Xem thêm: Xử lý Nitrat trong nước thải tập trung tại Khu công nghiệp Long Giang