Quá trình nitrat hoá trong Xử lý nước thải

Quá trình nitrat hoá.
a) Khái niệm của quá trình nitrit hoá.

Diễn giải - các điều kiện và diễn biến.
Với những điều kiện thích hợp (t oC > 4 oC và sự có mặt của ôxy) dưới tác dụng của những vi sinh vật hiếu khí sẽ diễn ra quá tình ôxy hoá nitơ của muốn amôn và tạo ra muối của axit nitơ (HNO2) - nitrit, rồi tiếp tục thành muối của axit nitric (HNO3) - nitrat. Quá trình đó gọi là quá trình nitrat hoá.
Nói cách khác :
Quá trình nitrát hoá là quá trình ôxy hoá sinh hoá nitơ của các muối amôn, đầu tiên thành nitrit và sau đó thành nitrat dưới tác dụng của vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện thích ứng (có ôxy và nhiệt độ trên 40C).
Hai nhóm vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hoá:
- Vi khuẩn nitrit ôxy hoá amôniắc thành nitrít hoàn thành giai đoạn thứ nhất;
- Vi khuẩn nitrat ôxy hoá nitrit thành nitrat, hoàn thành giai đoạn thứ 2
Các phản ứng được biểu diễn qua các phương trình sau:
2 NH3 + 3 O2 = 2 HNO2 + 2 H2O (1)
2 HNO2 + O2 = 2 HNO3 (2)
hoặc:
(NH4) 2CO3 + 3 O2 = 2 HNO2 + CO2 + 2 H2O (1)
2 HNO2 + O2 = 2 HNO3 (2)
Ở phương trình (1 + (2) : cứ 2 14 = 28 g N cần 8 16 = 128 g ôxy.
1 g N cần 128/28 = 4,57 g ôxy.
Trong quá trình khử nitrat của nitrit (N2O5) thường phóng ít O2 hơn vì một phần O2 cần để tạo ra CO2 + H2O. Tức là 2 nguyên tử N giải phóng 3 nguyên tử ôxy : từ (N2O5) 1 g N giải phóng được (16 5)/ (14 2) = 2,85 g ôxy.

b) Ý nghĩa của quá trình nitrat hoá trong việc làm sạch nước thải :
Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hoá các chất hữu cơ nhưng quan trọng hơn là quá trình nitrat hoá tích luỹ được một lượng ôxy dự trữ có thể ứng dụng để ôxy hoá các chất hữu cơ không chứa nitơ khi lượng ôxy tự do (lượng ôxy hoà tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình đó. Sự có mặt của nitrat trong nước thải phản ánh mức độ khoáng hoá hoàn toàn các chất bẩn hữu cơ.

Quá trình khử nitrát là quá trình tách ôxy khỏi nitrit, nitrat dưới tác dụng của các vi khuẩn kỵ khí (vi khuẩn khử nitrat). Ôxy được tách ra từ nitrit và nitrat được dùng lại để ôxy hoá các chất hữu cơ. Quá trình này có kèm theo hiện tượng nitơ tự do được tách ra ở dạng khí sẽ bay vào khí quyển.
Ý nghĩa thứ hai của quá trình nitrat hoá :
Quá trình nitrat hoá là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá (ôxy hoá) các chất hữu cơ chứa nitơ. Có mặt nitrat trong nước thải đã làm sạch là một trong những chỉ tiêu về mức độ làm sạch. Do đó cần phải có những công trình tạo những điều kiện thích hợp cho vi sinh vật nitrat.