I. Ai đóng vai trò cốt lõi trong quá trình nitrat hóa?
Hai loại vi khuẩn tự dưỡng là không thể thiếu và đóng vai trò chính trong quá trình nitrat hóa:
1. Vi khuẩn oxy hóa amoniac-(AOB): Lực lượng chính ở bước đầu tiên oxy hóa nitơ amoniac (NH₄⁺) thành nitrit (NO₂⁻)
2. Vi khuẩn oxy hóa nitrit-(NOB): Lực chính ở bước thứ 2, oxy hóa nitrit (NO₂⁻) thành nitrat (NO₃⁻)
Nói tóm lại: Nitrat hóa=Amoniac-vi khuẩn oxy hóa + Nitrit-vi khuẩn oxy hóa. Làm việc cùng nhau, nếu không có hai loại vi khuẩn này, nitơ amoniac sẽ không bao giờ giảm.
Đặc trưng:
• Vi khuẩn tự dưỡng: Không tiêu thụ chất hữu cơ; thu được năng lượng bằng cách oxy hóa nitơ amoniac và phát triển bằng cách sử dụng carbon dioxide.
• Tăng trưởng chậm, chu kỳ thế hệ dài; yêu cầu đủ tuổi bùn; không chịu được tải sốc; dễ bị nhiễm độc.
II. Hoàn thành quá trình phản ứng nitrat hóa (Hai bước)
Bước 1: Quá trình nitrat hóa (Amoniac → Nitrit)
Vai trò của vi khuẩn oxy hóa amoniac: Tiêu thụ lượng lớn oxy, tạo ra axit và làm giảm độ pH.
Bước 2: Nitrat hóa (Nitơ → Nitrit)
Vai trò của vi khuẩn oxy hóa nitrit:
Quy trình tổng thể: Nitơ amoniac → Nitrit → Nitrat, hoàn toàn trong môi trường hiếu khí.
III. Làm thế nào để duy trì hoạt động nitrat hóa ổn định
1. Cần có đủ oxy hòa tan (DO)
• Quá trình nitrat hóa là quá trình hiếu khí mạnh
• Kiểm soát DO trong bể hiếu khí: 2,0–3,5 mg/L
• DO thấp: Quá trình nitrat hóa dừng ngay, nitơ amoniac vượt tiêu chuẩn
2. Kiểm soát độ pH và độ kiềm nghiêm ngặt
• Độ pH tối ưu: 7,5–8,5
• Quá trình nitrat hóa tạo ra axit tiêu hao kiềm
• Độ kiềm không đủ → độ pH giảm → vi khuẩn bất hoạt → nitơ amoniac không giảm
• Bổ sung độ kiềm: Natri cacbonat, natri bicarbonate
3. Cần có đủ thời gian bùn (SRT)
Vi khuẩn nitrat hóa phát triển rất chậm; thời gian bùn ngắn sẽ dẫn đến cạn kiệt hoàn toàn.
• Nước thải đô thị thông thường: Thời gian bùn được kiểm soát từ 10–15 ngày trở lên
• Mùa đông có nhiệt độ-thấp: 15–20 ngày
4. Nhiệt độ có tác động đáng kể
• Tối ưu: 25–30 độ để quá trình nitrat hóa nhanh nhất
• Dưới 15 độ Hoạt động giảm đáng kể
• Nitơ amoniac khó giảm trong mùa đông vì nhiệt độ thấp ức chế vi khuẩn nitrat hóa.
5. Không được phép sử dụng chất độc hại
Kim loại nặng, hàm lượng muối cao, kháng sinh, nước thải công nghiệp độc hại và nồng độ amoniac tự do quá cao sẽ trực tiếp ức chế vi khuẩn nitrat hóa, khiến nồng độ nitơ amoniac tăng đột biến ngay lập tức.
6. Mức chất hữu cơ không được quá cao
Vi khuẩn nitrat hóa là vi khuẩn tự dưỡng và dễ bị tổn thương nhất với COD cao. COD quá mức → vi khuẩn dị dưỡng cạnh tranh oxy và không gian sống → vi khuẩn nitrat hóa bị ức chế, dẫn đến quá trình nitrat hóa không thành công.
DO cao, độ pH thích hợp, đủ tuổi bùn, nhiệt độ ổn định, không{0}}độc hại và hàm lượng chất hữu cơ thấp đảm bảo giảm ổn định nitơ amoniac thông qua quá trình nitrat hóa.