Loại bỏ Nitơ bằng phương pháp sục khí sinh học

Ammonia quá cao trong nước tiếp nhận sẽ gây ra hiện tượng bùng nổ tảo làm giảm mức oxy trong nước. Vì lý do này mà nhiều nhà máy xử lý nước thải phải giới hạn mức ammonia trong dòng thải ra.
Sự nitrat hóa sục khí hay sự chuyển đổi ammonia thành nitrate, yêu cầu phải có sự hiện diện của một nhóm sinh vật đặc biệt và môi trường thích hợp để duy trì sự hoạt động của chúng:
1. Vi sinh vật
Vi khuẩn từ nhóm Nitrosomonas – vi khuẩn nitơ chuyển hóa ammonia thành nitrite, bước đầu tiên của giai đoạn oxy hóa.
Vi khuẩn từ nhóm Nitrobacter – vi khuẩn cacbon chuyển hóa nitrit thành nitrat, giai đoạn hai của quá trình nitrat hóa.

Những vi sinh vật này tồn tại cùng nhau trong bể sục khí, sau giai đoạn đầu xử lý với bùn hoạt tính hay bể lọc nhỏ giọt (bể lắng tách sơ cấp) nơi lấy đi nhu cầu oxy sinh hóa cacbon (CBOD) và loại bỏ 90-95% các chất rắn lơ lửng.


2. Sự sục khí thích hợp. Dòng ra từ quá trình xử lý bậc một đi vào quá trình xử lý bậc hai trong quy trình bùn hoạt tính nitơ, như hình bên dưới. Quy trình này đòi hỏi tốc độ sục khí để có kết quả oxy hòa tan (DO) nằm trong mức 1.5 đến 4.0 mg/l. Tốc độ sục khí đạt mức cao hơn 4 mg/l DO sẽ làm cho bùn lắng kém. Mức DO thấp hơn 1.5 mg/l có thể làm cho vi khuẩn chuyển hóa nitơ chết.
Các chất rắn (thức ăn của vi khuẩn). Dòng ra từ quá trình xử lý sơ cấp được cấp từ từ vào bể sục khí để cung cấp nguồn cacbon làm thức ăn cho vi khuẩn. Thời gian lưu giữ trong quá trình này phải ít nhất là 4 đến 8 giờ và thời gian lưu tế bào trung bình (MCRT) phải ít nhất là 4 ngày để vi khuẩn phát triển. Quá trình cũng cần duy trì mức chất rắn làm thức ăn cho các vi khuẩn nitrit hóa trong hệ thống.
pH thích hợp. Độ kiềm và pH là hai yếu tố quyết định đến sự sống của vi khuẩn nitrit hóa. Nếu độ kiềm xuống thấp hơn 50 mg/l và pH thấp hơn 7, sự nitrat hóa có thể bị ức chế (vi khuẩn có thể thích nghi trong một thời gian nhất định khi pH thấp hơn 7). Nếu việc giảm độ kiềm làm giảm pH theo xuống dưới mức cần thiết để duy trì quá trình nitrat hóa thì người vận hành phải bổ sung hóa chất để làm tăng pH.

Người vận hành phải theo dõi liên tục mức độ nitơ trong bể và mức ammonia trong dòng ra từ bể lắng tách thứ cấp. Biết được những mức độ này sẽ giúp họ xác định tốc độ sục khí thích hợp và thời gian lưu.
Các thiết bị phân tích online của Hach sau đây cần thiết cho việc điều khiển quá trình nitrat hóa sục khí:
•    OptiQuant™ Suspended Solids Analyzer quan trắc và giúp duy trì lượng bùn thích hợp trong cả bùn tuần hoàn và bùn thải từ quá trình nitrat hóa cũng như bùn trong bể sục khí.

•    HACH LDO™ Dissolved Oxygen Sensor là hệ thống DO tiên tiến của Hach đo chính xác và giảm nhu cầu bảo trì nhất so với các DO sensor trên thị trường hiện nay.


•    Amtax™ Ammonia Analyzer đi kèm với bộ lọc tại chỗ Filtrax™ in-situ Filtration System quan trắc mức ammonia trong dòng ra cuối cùng của nhà máy.
 

  •    Hach pHD™ Differential pH Sensor dùng công nghệ differential pH có thể loại bỏ các nhược điểm thường gặp khi sử dụng loại điện cực tham thảo
 
Hach Company là nguồn duy nhất mà các nhà máy xử lý nước có thể tin tưởng để có một hệ thống đơn giản, ít cần bảo trì, giàu kinh nghiệm và khả năng ứng dụng để giúp cho việc tối ưu quá trình xử lý thông qua việc làm giảm nitơ và kiểm soát nguồn điện cũng như chi phí cho hóa chất sử dụng. Hệ thống được mô tả ở đây cung cấp một biện pháp kiểm soát tốt nhất cho quá trình nitrat hóa sục khí.

Theo Mike Rousey, Hach Company, Loveland, Colorado