ANAMMOX XỬ LÝ NƯỚC THẢI: ĐỊNH NGHĨA VÀ QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG

Anammox xử lý nước thải là một trong những phương pháp xử lý amoni mang lại hiệu quả cao và đang được áp dụng trong một số hệ thống xử lý nước thải hiện nay. Vậy, phương pháp anammox là gì? Quy trình hoạt động và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình này như thế nào? Hãy cùng Môi trường Phước Trình tìm hiểu thông tin ngay trong bài viết dưới đây nhé.

Khái niệm của anammox xử lý nước thải

Anammox là phương pháp được ứng dụng với mục đích chính là xử lý amoni với một chu trình sinh học của nito. Trong đó bao gồm các quá trình như nitrate hóa, khử nitrate để cố định nito hoặc nitrat hóa.

Quá trình Anammox được diễn ra nhờ vào sự biến đổi nguồn năng lượng ở quá trình oxi hóa hiếu khí amoni với nitrite. Kết hợp cùng sự cộng hưởng trung gian của các hydrazine, electron và CO₂.

Ở điều kiện kỵ khí, quá trình anammox diễn ra trong môi trường tự dưỡng. Tại đây, NO₂ đóng vai trò quan trọng không thể thiếu được khi thực hiện chuyển hóa chất dinh dưỡng.

Phương pháp anammox trong xử lý nước thải được đánh giá là mang lại hiệu quả cao, ít tiêu tốn năng lượng, thời gian xử lý ngắn. Do đó, đây là công nghệ đang được tin tưởng và sử dụng trong nhiều hệ thống xử lý nước thải. Đặc biệt là nguồn nước thải có hàm lượng cacbon hữu cơ thấp.

Quy trình hoạt động của anammox khi xử lý amoni trong nước thải

Phương pháp anammox được vận hành để chuyển hóa hợp chất chứa nito thành dạng khí nito phân tử thông qua các quá trình liên tiếp nitrate hóa và khử nitrate. Trong quá trình bao gồm các phản ứng oxi hóa khử trực tiếp giữa ammonium với nitrite bằng phương pháp vi sinh. Sau đó, oxy hóa xúc tác trực tiếp ammonium thành khí nito thông qua chất oxi hóa mạnh.

Cụ thể, quá trình khử nito bằng phương pháp anammox thành 2 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Nitrate hóa bán phần. Mục đích là chuyển một nửa amoni thành nitrit. Khi đó, cần phải bổ sung carbon vô cơ để thực hiện phản ứng sau:

NH₄⁺ + 1,5 O₂ + 2HCO₃^- -> NO₂^- + 2CO₂ + 3H₂O

Giai đoạn 2: Quá trình anammox. Diễn ra trong điều kiện yếm khí. Khi đó, amoni sẽ được oxy hóa trực tiếp thành N₂ theo phương trình sau:

NH₃ + 1,32 NO₂^- + H⁺ -> 1,02N₂ + 0,26 NO₃^- + 2H₂O

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình anammox

DO

Nồng độ oxy trong nước thải (DO) cũng là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến quá trình anammox. Bởi oxy có thể ức chế vi khuẩn anammox. Đặc biệt là khi nồng độ DO trên 0,01 mgO₂/L.

Nhiệt độ và độ pH

- Nhiệt độ tối ưu cho hệ vi khuẩn anammox là 120 – 150⁰C.

- Độ pH lý tưởng nhất là từ 6.7 – 8.3.

Phosphate

Mức độ ảnh hưởng của phosphate với hai chủng vi khuẩn của quá trình anammox là Candidatus Brocadia Anammoxidans và Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis sẽ có sự khác biệt nhất định. Trong đó, với Candidatus Brocadia Anammoxidans sẽ bị suy giảm hoạt tính khi nồng độ phosphate lớn hơn 155 mg PO₄^3-/L.

Đối với Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis khi nồng độ phosphate tăng lên tới 620 mg PO₄^3- vẫn không ghi nhận thấy sự ức chế đáng kể. Tuy nhiên, cũng có nghiên cứu theo mẻ sử dụng hệ bùn cao tải. Người ta nhận thấy nồng độ phosphate ảnh hưởng một phần để các hệ vi khuẩn anammox, trong đó bao gồm cả Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis.

- Cụ thể, khi nồng độ phosphate là 55 mg PO₄^3-/L hoạt tính của vi khuẩn anammox giảm xuống chỉ còn 63% so với hoạt tính ở điều kiện thông thường.

- Khi nồng độ phosphate là 110 mg PO₄^3-/L, hoạt tính giảm xuống còn 20%.

- Khi nồng độ phosphate là 285 mg PO₄^3-/L, hoạt tính của hệ vi khuẩn anammox bị giảm hoạt tính 80%.

Nồng độ sinh khối

Hệ vi khuẩn anammox duy trì hoạt động hiệu quả khi mật độ tế bào đạt mức từ 10¹⁰ đến 10¹¹ tế bào trên mỗi mililit. Đây là điều kiện quan trọng giúp vi khuẩn thực hiện quá trình chuyển hóa các hợp chất nito một cách ổn định đảm bảo hiệu suất xử lý sinh học cao trong các hệ thống xử lý nước thải. Mức độ tập trung tế bào này là một yếu tố quyết định cho sự cân bằng và hoạt động bền vững của hệ vi khuẩn anammox, góp phần tối ưu hóa quá trình khử nito mà chúng tham gia.

Những yếu tố khác

Hoạt động của vi khuẩn anammox có thể giảm sút từ 30% đến 50% khi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. Tia UV từ ánh nắng không chỉ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng mà còn làm suy yếu khả năng chuyển hóa của vi khuẩn này.

Ngoài ra, một số nguồn carbon như acetate, glucose và pyruvate cũng được ghi nhận là có tác động tiêu cực đến hoạt tính của vi khuẩn anammox. Các hợp chất carbon này có thể làm gián đoạn quá trình trao đổi chất đặc trưng của vi khuẩn. Từ đó làm giảm hiệu suất của chúng trong việc xử lý các hợp chất nito. Điều này cho thấy, cả yếu tố ánh sáng và nguồn carbon không mong muốn đều có khả năng gây cản trở đến quá trình sinh học của vi khuẩn anammox.

Kết luận

Trên đây là những thông tin về anammox xử lý nước thải. Hy vọng đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về phương pháp này. Nếu bạn còn thắc mắc cần được giải đáp, hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn các thông tin cần thiết nhất.