GIẢI PHÁP XỬ LÝ AMMONIA- TRONG CÁC NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Nitrat hóa là quá trình oxy hóa amoniac qua trung gian vi sinh vật để loại bỏ các hợp chất nitơ từ nước thải. Nước thải sinh hoạt thường chứa 20 đến 40 mg/L (ppm) nitơ amoniac (NH4-N). Chất hữu cơ có chứa nitơ, ví dụ, protein và axit nucleic, cũng phân hủy sinh học để giải phóng amoniac. Việc thải amoniac này vào các dòng tiếp nhận có ảnh hưởng độc hại trực tiếp đến cá và các động vật khác và ngoài ra, gây ra sự suy giảm oxy đáng kể như được minh họa trong phương trình sau đây.

Quá trình nitrat hóa (quá trình oxy hóa các ion amoni thành nitrat):

2NH4+  + 3O2  ® 2NO2-  + 4H+  +2H2O

2NO2-  + O2  ® 2NO3-

Cần 4,5 mg oxy để oxy hóa hoàn toàn một mg amoniac-N. Do đó, ngay cả nồng độ nhỏ của amoniac cũng có thể gây ra sự suy giảm đáng kể đối với hệ thực vật và động vật trong vùng nước tiếp nhận nó. Vì vậy, nhiều nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp được yêu cầu loại bỏ amoniac trước khi xả nước sau xử lý.

Theo phương trình quá trình nitrat hóa, đầu tiên amoniac bị oxy hóa thành ion nitrit, sau đó ion nitrit bị oxy hóa thành ion nitrat. Mỗi quá trình oxy hóa được thực hiện bởi một nhóm vi khuẩn khác nhau, vi khuẩn oxy hóa amoniac (AOB) và vi khuẩn oxy hóa nitrit (NOB). Mỗi nhóm vi khuẩn có nhiều loài và một quy trình xử lý nước thải có thể chứa một số loài trong mỗi nhóm. Trên thực tế, quá trình này cũng có thể bao gồm Archaea khác biệt với vi khuẩn nhưng hoạt động tương tự trong nhiều trường hợp.

Vi khuẩn nitrat hóa là sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng các nguồn cacbon vô cơ (như cacbon đioxit và ion cacbonat) để tạo ra sinh khối trái ngược với phần lớn các vi khuẩn khác trong hệ thống (sinh vật dị dưỡng) thường sử dụng nhiều loại chất hữu cơ khác nhau. năng lượng và nguồn carbon. Sinh vật tự dưỡng phát triển và sinh sản chậm hơn nhiều so với sinh vật dị dưỡng, ví dụ: Nitrosomonas có thể sinh sản (phân chia) một lần trong tám giờ so với sinh vật dị dưỡng phát triển nhanh có thể phân chia sau mỗi 20 phút. Ngoài ra, các sinh vật tự dưỡng nhạy cảm hơn với các điều kiện sinh trưởng như pH, nhiệt độ và sự hiện diện của các hợp chất độc hại.

Để duy trì các vi sinh nitrat hóa trong một quá trình, tuổi bùn phải được giữ đủ cao để giữ lại đủ số lượng các sinh vật này. Trong điều kiện thời tiết độc hại và / hoặc thời tiết lạnh, tốc độ phát triển của quần thể nitrat hóa tự nhiên có xu hướng chậm lại đáng kể, khiến các chất nitrat hóa bị rửa trôi ra khỏi hệ thống. Do đó, có thể là một vấn đề để duy trì loại bỏ amoniac nếu tình trạng như vậy kéo dài.

Các điều kiện tối ưu cho quá trình nitrat hóa được trình bày trong bảng sau.

CONDITION

ACCEPTABLE RANGE OPTIMUM RANGE
Dissolved Oxygen, ppm >1 >2
pH 6.5 – 9.0 7.5 – 8.0
Temperature, °C 10 – 40 20 – 35
Toxic Heavy Metals, ppm <0.1 None
Toxic Organics, ppm Trace None
Alkalinity, ppm as CaCO3

>40

>100

Dinh dưỡng hợp lý cho vi khuẩn nitrat hóa cũng cần các yếu tố khác như trong bảng sau.

 

Element

Optimum Concentration (mg/L) Concentration Inhibitory to Nitrosomonas
Calcium 0.5  
Copper 0.005-0.03 0.1-0.5
Chromium Not required 0.25
Iron 7.0  
Magnesium 0.03-12.5  
Molybdenum

0.001-1.0

 
Nickel 0.1 0.25-3.0
Phosphorus 310  
Zinc 1.0 3.0

Lưu ý rằng mặc dù đồng, niken và kẽm là bắt buộc, nhưng có một phạm vi hẹp giữa nồng độ tối ưu và độc hại. Ion amoni (NH4 +) cân bằng với amoniac (NH3) tự do (chưa ion hóa) ở pH quá trình bình thường và amoniac tự do có thể gây độc cho nhiều loại vi khuẩn nhưng đặc biệt là Nitrobacter. Ở pH 6, tổng amoni-N có thể trên 200 mg/L và được Nitrobacter dung nạp, trong khi ở pH 8, tổng amoni-N nên được giữ dưới 20. Ion nitrit (NO2-) cũng ở trạng thái cân bằng với tự do. axit nitrơ (HNO2) độc với NOB. Ở pH 6 nitrit-N phải nhỏ hơn 300 trong khi ở pH 7 nitrit-N có thể cao tới 3000 mg / L (xem CW Randall và D. Buth, 1984. Sự tích tụ nitrit trong bùn hoạt tính do ảnh hưởng của nhiệt độ và độc tính kết hợp J.WPCF 56: 1045ff.).

Việc duy trì các điều kiện tối ưu không phải lúc nào cũng thực tế vì nó có thể rất tốn kém. Thay vào đó, một số biện pháp có thể được sử dụng để giúp duy trì các quần thể nitrat hóa trong điều kiện xấu đi. Bao gồm:

  • Duy trì nồng độ sinh khối cao hơn bình thường trong vùng sục khí, và sau đó duy trì nồng độ bùn thậm chí cao hơn trong bể sinh học để giúp giữ các sinh vật tự dưỡng phát triển chậm trong hệ thống, trong điều kiện bất lợi dự đoán trước (như thời tiết lạnh hơn).
  • Dùng chế phẩm vi sinh ngay tại phân đoạn sinh học, được phân lập riêng biệt để tăng khả năng xử lý và sinh trưởng tự nhiên của các sinh vật tự dưỡng trong hệ thống.
  • Kiểm soát chặt chẽ độ pH của hệ thống. Độ pH thấp hơn (điều kiện có tính axit) đặc biệt bất lợi.
  • Luôn duy trì lượng oxy hòa tan dư thừa trong vùng sục khí. Sinh vật tự dưỡng cạnh tranh với sinh vật dị dưỡng để lấy oxy hòa tan và sinh vật dị dưỡng có hiệu quả hơn trong việc lấy oxy ở nồng độ thấp. Nồng độ oxy hòa tan là 2 mg / L nên được duy trì.
  • Giữ nồng độ cao của các chất được biết là độc hại đối với sinh vật tự dưỡng như nồng độ amoniac cao quá mức hoặc các ion kim loại nặng độc hại như đồng và crom ra khỏi nước thải vào hệ thống. Điều này có thể hữu ích trong các môi trường công nghiệp như nhà máy lọc dầu nơi có nồng độ amoniac tương đối cao trong nước thải chưa được xử lý và nơi khả thi hơn việc tách các dòng bên.
  • Dưới đây là danh sách một phần các hợp chất được biết là có tác dụng ức chế quá trình nitrat hóa (từ Hướng dẫn vận hành nhà máy xử lý nước thải EPA hoặc A. B. Hooper và K. R. Terry, 1973. Các chất ức chế cụ thể của quá trình oxy hóa amoniac trong Nitrosomonas. J. Bact. 115: 480-485.):
    Pollutant Inhibitory Concentration (mg/L) Pollutant Inhibitory Concentration (mg/L)
    Cadmium 5-9 Nickel 0.25-5
    Chloride 180 Silver 0.25
    Chromium Total 0.25-1 Zinc 0.01-1
    Copper 0.05-0.5 Sulfide 4
    Cyanide 0.3-20 Methanol 160
    Lead 0.5-1.7 Methylamine 330
    Magnesium 50 Ethanol 414
    Mercury 2-12.5  

    Phép đo rộng rãi về độc tính đối với các nhóm vi sinh vật (sinh vật dị dưỡng hiếu khí, Nitrosomonas và methanogens) bởi các hợp chất hữu cơ. Xem Diane J. W. Blum và R. E. Speece, 1991. Cơ sở dữ liệu về độc tính hóa học đối với vi khuẩn môi trường và việc sử dụng nó trong so sánh và tương quan giữa các loài giữa các loài. Res. J. WPCF 63: 198-207.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0931.791.133