Thứ Bảy, Tháng Mười 1, 2022

Quá trình nitrat hóa là gì? 3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa

Must read

Quá trình nitrat hóa là gì? Quá trình nitrat hóa được chia thành quá trình nitrat hóa tự dưỡng và quá trình nitrat hóa dị dưỡng. Đây là quá trình chuyển đổi amoni thành nitrat được thực hiện bởi các vi khuẩn sống trong đất và các loại vi khuẩn nitrat hóa khác. Cùng Kovacova khám phá về chủ đề này trong bài viết dưới đây!

Quá trình nitrat hóa tự dưỡng là gì?

Đây là quá trình chuyển đổi amoni thành nitrat, thực hành bởi những chủng vi khuẩn tự dưỡng. Trong giai đoạn nitrat hóa đầu tiên này, sự oxy hóa amoni (NH4+) được tiến hành bởi các loài vi khuẩn Nitrosomonas

Giai đoạn này chuyển đổi amoni thành nitrit (NO2–). Những loại vi khuẩn khác như Nitrobacter có nhiệm vụ oxy hóa nitrit thành nitrat (NO3–). Việc thay thế nitrit thành nitrat là một quá trình cần thiết vì sự dựtrữ của nitrit sẽ gây ngộ độc cho tôm cá.

quá trình nitrat hóa

Tuy nhiên nitrobacter lại sinh sản chậm hơn Nitrosomonas. Vì thế khi dùng hai chủng này, sẽ luôn có một lượng nitrit dư ra. Một khoảng một thời gian sau nitrit mới được xử lý. Điều này không tác động đến nước thải nhưng dư nitrit trong ao nuôi sẽ gây độc cho tôm cá.

Nitơ hữu cơ đầu tiên được chuyển thành amoni để bị nitrat hoá. Nitơ hữu cơ này có nhiều trong các chất thải của tôm cá, thức ăn thừa và trong nước thải. Nếu không được chuyển thành amoni, nitơ hữu cơ đi qua hệ thống xử lý sẽ không thay đổi. Quá trình này được mô tả như sau:

Phương trình đệm kiềm

H20 + CO2 <—-> H2CO3 <—-> HCO3 + H+ <—-> CO3 + 2H+

Phương trình Nitrat hóa

NH4+ + 1.5O2 —-> 2H+ + 2H2O + NO2-

NO2- + 0.5O2 —-> NO3-

NH4+ + 1.83 O2 + 1.98 HCO3- —-> 0.021 C5H702N + 0.98 NO3- + 1.041 H2O + 1.88 H2CO3-

NH4+ + 1.9O2 + 2HCO3- —-> 1.9 CO2 + 2.9 H2O + 0.1 CH2

Từ các phương trình trên, có thể tính toán rằng trong mỗi kg amonia (NH4) bị oxy hóa thành nitrat (NO3), xảy ra những điều sau đây: 4.18 kg oxy được tiêu thụ và 7.14 kg kiềm được tiêu thụ (canxi cacbonat (CaCO3)) – hoặc – 12 kg kiềm được đo bằng sodium bicarbonate (NaHCO3).

Nhược điểm của qua trình nitrat hóa tự dưỡng

So với đa số các vi khuẩn dị dưỡng trong nước thải, vi khuẩn tự dưỡng nitrosomonas và nitrobacter tăng trưởng chậm. Ngay cả trong điều kiện tốt nhất, chúng cần tới 12-16 tiếng để phân bào. Các vi khuẩn dị dưỡng phân bào nhanh hơn, chúng phân bố cứ sau 30 – 60 phút.

Tốc độ sinh sôi của vi khuẩn tự dưỡng bằng khoảng 1/10 so với vi khuẩn kỵ khí. Làm suy giảm mật độ nghiêm trọng và tốc độ nitrat hóa giảm. Ngoài ra, sinh vật tự dưỡng phát triển chậm và nhạy cảm hơn với những nhân tố môi trường như hàm lượng oxy hòa tan (DO), độ mặn, ánh sáng và độ kiềm… Điều này hạn chế ứng dụng của chúng trong xử lý nước thải có amoni nồng độ cao (Joo et al. 2005; Beneduce et năm 2014).

Quá đoạn nitrat hóa dị dưỡng là gì?

Quá trình nitrat hóa dị dưỡng là quá trình chuyển đổi amoni thành nitrat bởi các chủng vi khuẩn dị dưỡng.

Vi khuẩn có tên Pseudomonas (và những vi khuẩn Bacillus) biến đổi amonia (NH4) nitrit (NO2) và kết thúc việc biến đổi nitrit (NO2) thành nitrat (NO3). Các phản ứng xảy ra phối hợp và đồng thời để nhanh chóng chuyển amoni thành nitrat (NO3). Bởi thế, nồng độ nitrit (NO2) tại bất kỳ thời điểm nào thường dưới 0,5 mg/LĐây là nguyên do những chế phẩm sinh học để xử lý amoni và nitơ trong nước ao nuôi chủ yếu chứa những chủng dị dưỡng.

Những vi khuẩn này được gọi là “nitrifiers”, là các “aerobes” (vi khuẩn hiếu khí). Chúng phải dùng oxy hòa tan để thực hiện quá trình này. Công đoạn này chỉ xảy ra trong điều kiện hiếu khí với khả năng khử oxy hóa đủ. Nitrat hóa bởi nhóm vi khuẩn dị dưỡng không đòi hỏi thời gian khá lâu như chủng vi khuẩn tự dưỡng. Điểm cộng của vi khuẩn Pseudomonas là không cần giá thế và thời gian sinh sản nhanh hơn rất nhiều với vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter.

3 yếu tố tác động đến quá trình nitrat hóa

quá trình nitrat hóa

Quá trình nitrat hóa bị tác động bởi 3 yếu tố bao gồm độ pH, nhiệt độ và oxy hòa tan.

1. PH tác động như thế nào?

Quá trình nitrat hóa tạo ra axit. Axit này làm giảm độ pH trong hồ sục khí. Độ pH giảm làm giảm tốc độ lớn mạnh của vi khuẩn nitrat hóa. Hai chủng vi khuẩn dị dưỡng thực hiện quá trình Nitrat hóa là Pseusodomonas và Bacillus. Độ pH tối ưu cho hai chủng này là từ 7.2 đến 8.5. Tuy nhiên, đa số các nhà máy có thể xử lý nitrat hiệu quả với độ pH từ 6.5 đến 7.0. Giai đoạn nitrat hóa bị ức chế khi pH dưới 5.0 và sẽ ngừng lại nếu dưới 4.0.

2. Nhiệt độ

Nhiệt độ nước cũng tác động đến tốc độ nitrat hóa. Nitrat hóa đạt tốc độ tối đa ở nhiệt độ từ 30 đến 35°C. Ở nhiệt độ 40°C và cao hơn, tỷ lệ nitrat hóa giảm xuống gần bằng không. Ở nhiệt độ dưới 20°C, công đoạn nitrat hóa xảy ra ở tốc độ chậm hơn, nhưng sẽ tiếp tục ở nhiệt độ dưới 10°C nhưng sẽ chẳng thể tiếp tục nếu mất đi độ kiềm, cho đến khi nhiệt độ nước thải tăng lên gần 15°C.

3. Oxy hòa tan:

Quá trình nitrat hóa nước thải tiêu thụ một lượng lớn oxy. Ví dụ, mỗi 100mg BOD bị oxy hóa tiêu thụ 33mg O2. Thêm vào đó, theo Metcalf & Eddy, mỗi mg amoni bị oxy hóa tiêu thụ đến 4.23 mg Oxy. Để diễn ra Nitrat hóa, mức DO tối thiểu là 2.0 mg/l và mức DO 4.5 mg/l là tối ưu. Tuy nhiên, chủng vi khuẩn Pseudomonas vẫn có thể thực hành Nitrat hóa khi DO = 1mg/L. Chủng Pseudomonas có nhiều trong men vi sinh giảm Amoni QUICK START của hãng PROVENTUS BIOSCIENCE.

Bởi vì thế, bạn phải đảm bảo hệ thống sục khí thích hợp và hoạt động hiệu quả để bổ sung oxy cần thiết cho giai đoạn loại bỏ amoni thông qua quá trình nitrat hóa.

Trên đây, Kovacova đã giải đáp cho bạn về quá trình nitrat hóa. Hy vọng những thông tin trên hữu ích với bạn. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết của chúng tôi.

>>Xem thêm: Nước cứng toàn phần

More articles

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -spot_img

Latest article