Sự có mặt của Nitơ và photpho trong nước thải gây ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình xử lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải. Nếu không kiểm soát và xử lý tối ưu sẽ gây ảnh hưởng rất rất lớn đến môi trường và con người. Vậy việc kiểm soát và xử lý nitơ, photpho trong nước thải cần thiết đến mức nào? Hãy cùng Biogency tìm câu trả lời trong bài viết này nhé!
Các nội dung chính
Tại sao việc xử lý nitơ và photpho lại thực sự cần thiết?
Nitơ và Photpho là 2 thành phần dinh dưỡng đáng lo ngại nhất trong quá trình xử lý nước thải. Dòng thải có chứa nitơ và photpho có thể làm gia tăng đáng kể quá trình phú dưỡng hóa ở hồ chứa, nguồn nước cũng như thúc đẩy quá trình sinh trưởng của tảo và các thực vật thủy sinh khác trong các nguồn nước cạn.
Bên cạnh đó, sự phát triển của tảo và các thực vật thủy sinh cũng gây ra ảnh hưởng về phương diện mỹ quan, từ đó tác động đến tâm lý khi sử dụng nguồn nước cho mục đích cấp và nuôi trồng thủy sinh.
Nồng độ nitơ quá cao trong dòng thải sẽ làm giảm hàm lượng oxy hòa tan của nguồn tiếp nhận, gây độc hại đến môi trường thủy sinh. Từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả khử trùng và đe dọa đến sức khỏe của cộng đồng. Đây là lý do cho thấy việc kiểm soát nitơ, photpho đang ngày càng trở nên quan trọng trong việc quản lý chất lượng nước và thiết kế các công trình xử lý nước thải.
Hình thành hướng kiểm soát
Khi hình thành hướng kiểm soát nitơ và photpho, việc nắm bắt về tính chất nước thải trước khi xử lý, công nghệ xử lý hiện hữu và mức độ ô nhiễm cần kiểm soát là những yêu cầu rất quan trọng cần phải cân nhắc kỹ lưỡng. Các bước kiểm soát nitơ, photpho có thể từ đơn giản như bổ sung các quá trình đơn bậc (thêm phèn nhôm để tăng hiệu quả keo tụ photpho) cho đến các quá trình kết hợp phức tạp hơn với trọng tâm là phương pháp xử lý sinh học.
Rất nhiều phương pháp như vật lý, hóa học và sinh học đã và đang được áp dụng để kiểm soát lượng nitơ và photpho ra ngoài môi trường. Những ứng dụng phổ biến nhất vẫn là phương pháp sinh học để oxy hóa amoni, khử nitrat hay xử lý photpho bằng phương pháp keo tụ. Trong những năm gần đây, việc xử lý photpho riêng lẻ hoặc kết hợp chung với xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học khá phổ biến bởi hiệu quả mang lại cao – hạn chế được việc lợi dụng quá nhiều hóa chất cho quá trình xử lý.
Kiểm soát và xử lý nitơ
Nitơ khi xử lý thường tồn tại ở dạng nitơ amoni hoặc nitơ hữu cơ trong nước thải với dạng hòa tan và dạng cặn. Nitơ hữu cơ hòa tan thường là urê hoặc các amin axit. Nước thải thô chưa qua xử lý thường chứa rất ít hay dường như không có nitơ nitrit và nitrat. Một phần cặn hữu cơ không hòa tan sẽ được loại bỏ trong quá trình lắng. Trong suốt quá trình xử lý sinh học, thành phần hữu cơ không hòa tan sẽ chuyển hóa thành amoni (NH4+) và các dạng nitơ vô cơ khác.
Tham khảo: Quá trình nitrat hóa đa bậc diễn ra như thế nào
Do đó thành phần nitơ ở dòng ra sau khi xử lý bậc 2 chủ yếu là nitơ amoni. Một phần amoni đó sẽ được sử dụng để tạo thành sinh khối. Các quá trình và công nghệ xử lý nitơ được thể hiện cụ thể trong bảng sau:
| Phương pháp xử lý | Dạng tồn tại | Hiệu suất xử lý Nitơ | ||
| Nitơ hữu cơ | NH3 (NH4+ – N) | NO3- -N | ||
| Xử lý truyền thống | ||||
| Sơ cấp | 10-20% | Không hiệu quả | Không hiệu quả | 5-10 |
| Thứ cấp | (a) 15-50%
(b) Urê -> NH3,NH4+ |
<10% | Hiệu quả thấp | _ |
| Quá trình sinh học | ||||
| Đồng hóa bởi vi khuẩn | Không hiệu quả | 40-70% | Hiệu quả thấp | 30-70 |
| Khử nitrat | Không hiệu quả | Không hiệu quả | 80-90% | 70-95 |
| Sử dụng tảo | Chuyển hóa bán phần thành NH3, Nh4+ | -> Tế bào | -> Tế bào | 50-80 |
| Nitrat hóa | Hiệu suất thấp | -> NO3- | Không hiệu quả | 5-20 |
| Hồ làm khoáng | Chuyển hóa bán phần thành NH3, Nh4+ | Xử lý 1 phần bằng tách khí | Xử lý một phần bằng nitrat hóa/khử nitrat | 20-90 |
| Quá trình hóa học | ||||
| Clo hóa | Khó xác định | 90-100% | Không hiệu quả | 80-95 |
| Keo tụ | 50-70% | Hiệu quả thấp | Hiệu quả ít | 20-30 |
| Hấp thụ cacbon | 30-50% | Hiệu quả thấp | Hiệu quả ít | 10-20 |
| Trao đổi ion amoni | Hiệu quả thấp | 80-97% | Không hiệu quả | 70-95 |
| Trao đổi ion nitrat | Hiệu quả thấp | Hiệu quả thấp | 75-90% | 70-90 |
| Tác động vật lý | ||||
| Lọc | 30-95% N hữu cơ lơ lửng | Hiệu quả ít | Hiệu quả thấp | 20-40 |
| Tách khí | Không hiệu quả | 60-95% | Không hiệu quả | 50-90 |
| Điện thẩm | 100% N hữu cơ lơ lửng | 30-50% | 30-50% | 40-50 |
| Thẩm thấu ngược (RO) | 60-90% | 60-90% | 60-90% | 80-90 |
(Hiệu suất xử lý Nitơ của các phương pháp khác nhau)
(a) Nitơ hòa tan, thường ở dạng urê và axit amin, thường được loại bỏ sau xử lý bậc 2
(b) Urê chuyển hóa thành NH3, NH4+
Các quá trình xử lý truyền thống bằng phương pháp sinh học được sử dụng rất phổ biến trong thực tế. Các quá trình chuyển hóa và xử lý bao gồm:
– Chuyển hóa từ nitơ amoni sang nitrat bằng quá trình nitrat hóa;
– Xử lý nitơ bằng quá trình nitrat hóa/khử nitrat
– Xử lý kết hợp nitơ và photpho bằng phương pháp sinh học
– Xử lý nitơ bằng phương pháp hóa lý
Tham khảo: 5 yếu tố tạo nên quá trình khử nitrat
Kiểm soát và xử lý photpho
Trong xử lý nước thải, thông thường 10% lượng photpho ở dạng không hòa tan sẽ được loại bỏ sau quá trình lắng sơ cấp. Tuy nhiên, lượng photpho xử lý bằng phương pháp sinh học ở giai đoạn xử lý bậc 2 thường không cao do đa phần photpho ở giai đoạn này thường ở dạng không hòa tan. Hiệu quả xử lý photpho theo phương pháp truyền thống và các quá trình khác được liệt kê theo bảng sau đây:
| Phương pháp, quy trình xử lý | Hiệu suất xử lý (%) |
| Xử lý truyền thống | |
| Sơ cấp | 10-20 |
| Bùn hoạt tính (activated sludge process) | 10-25 |
| Lọc sinh học nhỏ giọt (trickling filter) | 8-12 |
| Lọc sinh học tiếp xúc quay (rotating biological contactor) | 8-12 |
| Xử lý riêng lẻ photpho bằng phương pháp sinh học | |
| Dòng chảy chính (main stream) | 70-90 |
| Dòng chảy bên (side stream) | 70-90 |
| Kết hợp xử lý nitơ và photpho | 70-90 |
| Xử lý bằng phương pháp hóa học | |
| Kết tủa với muối kim loại | 70-90 |
| Kết tủa với vôi | 70-90 |
| Xử lý bằng phương pháp vật lý | |
| Lọc thường | 20-50 |
| Lọc RO | 90-100 |
| Hấp thụ Cacbon | 10-30 |
Việc xử lý photpho có thể linh hoạt thực hiện với nhiều phương pháp như sinh học, lý hóa khác nhau. Phương pháp keo tụ sử dụng phèn sắt, phèn nhôm, vôi và quy trình sinh học có sự có mặt của vi sinh vật để tiêu thụ photpho là những phương pháp được ứng dụng phổ biến.
Tham khảo: Các phương pháp xử lý photpho phổ biến
Hiện tại các quá trình sinh học khác nhau đã có sự cải tiến và nâng cấp trong thời gian qua để có thể thay thế phương pháp keo tụ hóa học. Ngoài ra để đáp ứng hàm lượng photpho đầu ra đạt tiêu chuẩn (nhỏ hơn 1 mg/l) thì phương pháp lọc thường được kết hợp thêm. Các phương pháp vật lý như màng lọc UF, lọc màng RO thường có hiệu quả xử lý photpho rất cao nhưng trong thực tế lại thường sử dụng để xử lý chung các chất cặn vô cơ không hòa tan.
_______________________
Qua những chia sẻ trên Biogency mong rằng đã có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về tầm quan trọng trong việc kiểm soát và xử lý 2 nguyên tố Nitơ, Photpho, phần nào hỗ trợ quá trình vận hành và xử lý nước thải đạt đúng tiêu chuẩn đầu ra. Để được tư vấn chi tiết hơn về các phương pháp xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency theo Hotline: 0909 538 514
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
