quá trình nitrat hóa là gì

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

Quá trình Nitrat hóa là quá trình chuyển đổi amoni thành nitrat được tiến hành bởi các vi khuẩn sống trong đất và các loại vi khuẩn nitrat hóa khác. Các vi khuẩn nitrat hóa bao gồm các chủng dị dưỡng (như Bacillus, Pseudomonas…) và các chủng tự dưỡng (như Nitrosomonas, Nitrobacter). Nên được phân chia thành quá trình nitrat hóa tự dưỡng và dị dưỡng.

Xem thêm: Vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng và tự dưỡng. Ngoài nitrosomonas, nitrobacter còn có những chủng nào?

1. Quá trình nitrat hóa tự dưỡng: 

Đây là quá trình chuyển đổi amoni thành nitrat, thực hiện bởi các 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. Quá trình này chuyển đổi amoni thành nitrit (NO2). Các loại vi khuẩn khác như Nitrobacter có nhiệm vụ oxy hóa nitrit thành nitrat (NO3). Việc biến đổi nitrit thành nitrat là một quá trình quan trọng vì sự tích tụ của nitrit sẽ gây ngộ độc cho tôm cá. (Wikipedia) Tuy nhiên nitrobacter lại sinh sản chậm hơn Nitrosomonas. Do đó 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 ảnh hưởng đến nước thải nhưng dư nitrit trong ao nuôi sẽ gây độc cho tôm cá.

vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng nitrosomonas nitrobacter

Nitơ hữu cơ trước 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).

Xem thêm: Các dạng Nitơ trong nước thải

Nhược điểm của quá trình nitrat hóa tự dưỡng:

So với hầu hết các vi khuẩn dị dưỡng trong nước thải, vi khuẩn tự dưỡng nitrosomonas và nitrobacter phát triển 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 chia 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 các yếu 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).

2. Quá trình nitrat hóa dị dưỡng:

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) chuyển đổi amonia (NH4) nitrit (NO2) và kết thúc việc chuyển đổi nitrit (NO2) thành nitrat (NO3). Các phản ứng diễn ra kết hợp và đồng thời để nhanh chóng chuyển amoni thành nitrat (NO3). Do đó, nồng độ nitrit (NO2) tại bất kỳ thời điểm nào thường dưới 0,5 mg/L. Đây là lý do các chế phẩm sinh học để xử lý amoni và nitơ trong nước ao nuôi chủ yếu chứa các chủng dị dưỡng. 

vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng pseudomonas bacillus nitrosomonas nitrobacter

Xem thêm: Vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas có sẵn trong ao tôm không?

Những vi khuẩn này được gọi là “nitrifiers”, là những “aerobes” (vi khuẩn hiếu khí). Chúng phải dùng oxy hòa tan để thực hiện quá trình này. Quá trình 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 lâu như chủng vi khuẩn tự dưỡng. Ưu điểm của vi khuẩn Pseudomonas là không cần giá thế và thời gian sinh sản nhanh hơn rất nhiều với vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter. 

Xem thêm: Ưu điểm xử lý amoni của chủng Pseudomonas

3 yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa

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

1. pH ảnh hưởng như thế nào?

Quá trình nitrat hóa tạo ra axit. Axit này làm giảm độ pH trong bể sục khí. Độ pH giảm làm giảm tốc độ tăng trưởng 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, hầu hết các nhà máy có thể xử lý nitrat hiệu quả với độ pH từ 6.5 đến 7.0. Quá trình nitrat hóa bị ức chế khi pH dưới 5.0 và sẽ ngừng lại nếu dưới 4.0.

Xem thêm: 10 lưu ý để tối ưu cho quá trình nitrat hóa

2. Nhiệt độ

Nhiệt độ nước cũng ảnh hưởng 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, quá trình nitrat hóa diễn ra ở tốc độ chậm hơn, nhưng sẽ tiếp tục ở nhiệt độ dưới 10°C nhưng sẽ không 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. Thí dụ, mỗi 100mg BOD bị oxy hóa tiêu thụ 33mg O2. Mặt khác, theo Metcalf & Eddy, mỗi mg amoni bị oxy hóa tiêu thụ đến 4.23 mg Oxy. Để xảy 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 hiện Nitrat hóa khi DO = 1mg/L. Chủng Pseudomonas có nhiều trong men vi sinh giảm Amoni QUICK START của hãng PROVENTUS BIOSCIENCE.

Do đó, bạn phải đảm bảo hệ thống sục khí phù hợp và hoạt động hiệu quả để cung cấp oxy cần thiết cho quá trình loại bỏ amoni thông qua quá trình nitrat hóa.

vi sinh xử lý amoni nitơ

Xem thêm:

Có phải bạn đang gặp vấn đề về hệ thống, trao đổi thêm với Flash nhé!

zalo Flash CT

Zalo: 0909.132.156
Email: trongkhiem@flashct.vn

Bài viết mới nhất

Proventus Bioscience

  • Là công ty có nhà máy sản xuất vi sinh tại St.Laurent, Quebec, Canada. Với hơn 25 năm kinh nghiệm, đội ngũ của Proventus Bioscience đã và đang cung cấp các sản phẩm vi sinh hiệu quả cao và an toàn, ứng dụng trong ngành thủy sản, xử lý nước thải và nông nghiệp.
  • Các sản phẩm của Proventus được cải tiến liên tục để nâng cao chất lượng, tính ứng dụng và đáp ứng với sự thay đổi của môi trường sống.
Don`t copy text!