Hệ thống nitrat hóa của bạn đang hoạt động trơn tru, với lượng nitơ trong amoniac thải ra luôn ở mức dưới 1. Đột nhiên, một ngày, báo cáo của phòng thí nghiệm hiển thị 5, 8 và 10. Bạn kiểm tra lượng nitơ amoniac đầu vào; nó không hề tăng lên. Nhiệt độ không hề giảm. Độ pH không thay đổi. Điều gì đã xảy ra?
Nồng độ nitơ amoniac trong nước thải cao về cơ bản có nghĩa là vi khuẩn nitrat hóa đã ngừng hoạt động. Những kẻ nhỏ bé này cực kỳ tinh tế, khó chăm sóc hơn gấp mười lần so với vi khuẩn dị dưỡng thông thường. Nếu chúng ngừng hoạt động, nitơ amoniac sẽ chảy qua hệ thống mà không bị ảnh hưởng.
Đầu tiên, kiểm tra lượng oxy hòa tan. Đây là sát thủ số một.
Vi khuẩn nitrat hóa hiếu khí nhưng yêu cầu của chúng cao hơn nhiều so với vi khuẩn thông thường. Dưới 2 mg/L, hoạt tính của chúng giảm mạnh. Dưới 1 mg/L, về cơ bản chúng sẽ ngừng hoạt động. Đây không phải là cường điệu; vi khuẩn nitrat hóa tiêu thụ lượng oxy nhiều hơn gấp đôi so với vi khuẩn dị dưỡng thông thường. Trong môi trường thiếu oxy-, họ thậm chí còn khó thở chứ chưa nói đến làm việc.
Nhiều người nhìn thấy chỉ số DO trên đồng hồ của họ là 2,5 và nghĩ rằng thế là đủ. Tuy nhiên, vi khuẩn nitrat hóa phân bố không đều khắp bể sục khí. Chỉ số DO ở đầu vào và đáy bể thường thấp hơn nhiều so với chỉ số đồng hồ. Sử dụng máy đo oxy hòa tan cầm tay để đo dọc theo chiều dài của bể; nếu DO cuối cùng dưới 2 thì chắc chắn là không đủ.
Giải pháp: Tăng tốc độ sục khí hoặc thay thế thiết bị sục khí bằng thiết bị hiệu quả hơn. Ngoài ra, hãy kiểm tra xem có rò rỉ trong ống sục khí hay không-rò rỉ không chỉ gây lãng phí điện mà còn gây giảm DO cục bộ. Tôi đã từng thấy một nhà máy mà đồng hồ DO hiển thị 2,8 nhưng số đọc thực tế ở giữa bể chỉ là 1,2; hóa ra van nhánh sục khí chưa mở hoàn toàn.
Khi nhiệt độ nước thấp, vi khuẩn nitrat hóa trở nên kém hoạt động hơn.
Dưới 15 độ, tốc độ nitrat hóa giảm đi một nửa. Dưới 10 độ gần như không-tồn tại. Vào mùa đông phía bắc, nếu bể chứa ngoài trời không được cách nhiệt, nồng độ nitơ amoniac trong nước thải thường tăng gấp đôi.
Điều này không phải do chủng vi khuẩn bị lỗi; đó là một hiện tượng sinh học Nhiệt độ tối ưu cho vi khuẩn nitrat hóa là 25-35 độ . Cứ giảm 10 độ, hoạt động của chúng giảm khoảng một nửa. Một thí nghiệm so sánh sử dụng lò sưởi để làm nóng một cốc bùn cho thấy sự khác biệt gấp ba lần về tốc độ nitrat hóa giữa 20 độ và 10 độ.
Đối với các bể không được cách nhiệt, hãy đậy nắp chúng hoặc sử dụng hệ thống sưởi bằng hơi nước. Việc che phủ không tốn kém nhưng có hiệu quả đáng kể, dẫn đến chênh lệch nhiệt độ 3-5 độ. Một cách giải quyết khác là tăng nồng độ bùn, cho phép số lượng vi khuẩn nitrat hóa lớn hơn tác động của nhiệt độ thấp. Ví dụ, tăng MLSS (nồng độ hỗn hợp mùn-lưu huỳnh) từ 3000 lên 5000 có thể bù đắp một phần tổn thất nhiệt độ. Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế; MLSS quá cao thực sự có thể cản trở sự hấp thụ oxy hòa tan.
Độ pH và độ kiềm rất quan trọng đối với vi khuẩn nitrat hóa.
Quá trình nitrat hóa tiêu thụ kiềm. Loại bỏ 1 gam nitơ amoniac cần 7,14 gam kiềm (tính bằng CaCO₃). Nếu độ kiềm đầu vào không đủ, độ pH sẽ giảm.
Độ pH tối ưu cho vi khuẩn nitrat hóa là 7,0-8,0. Dưới 6,5, hoạt động của nó giảm một nửa. Dưới 6.0 thì gần như dừng lại.
Kiểm tra độ kiềm của nước thải. Nếu nó dưới 50 mg/L (CaCO₃), hãy thêm chất kiềm ngay lập tức. Natri cacbonat hoặc natri bicarbonate đều được chấp nhận, loại sau nhẹ hơn. Liều lượng được tính toán dựa trên lượng nitơ amoniac đã loại bỏ: cứ 1g NH₃-N được loại bỏ, hãy thêm 7g NaHCO₃. Cẩn thận không thêm tất cả chất kiềm cùng một lúc; thêm đều để tránh tăng đột biến độ pH cục bộ.
Nếu tuổi bùn quá ngắn, vi khuẩn nitrat hóa không thể tồn tại.
Vi khuẩn nitrat hóa sinh sản chậm, với chu kỳ thế hệ là 5-8 ngày. Nếu xả bùn quá nhiều thì tuổi bùn chỉ còn 3-4 ngày. Các vi khuẩn nitrat hóa sẽ bị loại bỏ ngay khi chúng được sinh ra, để lại trong bể một đống "con non" - không đủ khả năng hoạt động.
Tính tuổi bùn (SRT). Công thức là: SRT=Thể tích bể × MLSS / Lượng bùn thải hàng ngày × Nồng độ bùn. Đối với thời gian xả bùn dưới 5 ngày, hãy giảm lượng xả bùn và tăng SRT (Thời gian-tự phục hồi) lên 8-15 ngày. Đặc biệt chú ý vào mùa đông, vì vi khuẩn nitrat hóa phát triển chậm hơn ở nhiệt độ thấp; SRT nên được tăng lên trên 15 ngày.
Các chất độc hại-tác dụng nhanh nhưng tiêu tan-chậm.
Heavy metals, free ammonia, sulfides, and cyanides can all inhibit nitrifying bacteria. The inhibition of free ammonia is most easily overlooked-when ammonia nitrogen concentration is high (>200 mg/L) and pH is high (>8.5), tỷ lệ amoniac tự do tăng lên đáng kể, ngược lại ức chế vi khuẩn nitrat hóa.
Phương pháp đánh giá: Đo nitơ amoniac và nitrit trong nước thải đầu vào và nước thải. Nếu nitơ amoniac không giảm và nitrit không tích tụ thì quá trình nitrat hóa chưa bắt đầu. Nếu nitơ amoniac giảm nhưng nitrit tích tụ đáng kể thì quá trình nitrat hóa bị dừng ở bước thứ hai (vi khuẩn nitrit còn sống nhưng vi khuẩn nitrat hóa đã chết). Tình trạng này thường chỉ ra rằng các chất độc hại đã ức chế vi khuẩn nitrat hóa, trong khi vi khuẩn nitrit có khả năng chịu đựng tương đối tốt hơn.