CÔNG NGHỆ VI SINH CỦA UNITED - TECH (UTI), HOA KỲ

II. XỬ LÝ AMONIAC TRONG NƯỚC THẢI BẰNG VI SINH

Xử lý nước thải là một trong những ứng dụng đầu tiên của công nghệ sinh học ở quy mô lớn. Nó khác với các quy trình xử lý vi sinh khác vì các quy trình đó có ít hoặc không có khả năng kiểm soát ở nước thải đầu vào và chỉ xử lý vưà phải ở điều kiện hoạt động, trong khi điều kiện mong muốn là nước thải đầu ra phải đáp ứng các tiêu chuẩn một cách đồng bộ. Thông thường các mục tiêu của quy trình xử lý như thế gồm có việc loại bỏ các chất ô nhiễm có gốc hữu cơ và "thức ăn của nó" (ví dụ: ni tơ) trước khi thải vào môi trường.

Loại bỏ các hợp chất hữu cơ là việc rất quan trọng, khi lượng amôniắc và mức nitrite/nitrate vượt qúa sẽ có hại đối với chất lượng nước. Amôniắc tạo ra một nhu cầu về ôxy trong môi trường nước, cần phải có 4.7 gram ôxy để ôxy hoá 01 gram amôniắc. Nitrite rất độc đối với đời sống thủy sinh và có thể gây ra chứng giảm khả năng vận chuyển ôxy của máu trong sinh vật. Những yếu tố này yêu cầu một phương pháp hiệu quả để loại bỏ nitơ trong nước thải trước khi thải vào các hệ thống nước tự nhiên.

Trong một mẫu nước thải chưa xử lý, phần lớn thường là amôniắc và các nitơ hữu cơ các chất này bị ôxy hoá thành nitrít và sau đó là nitrát trong môi trường. Phương pháp thông thường để loại bỏ nitơ khỏi nước thải bắt đầu bằng cách ôxy hoá amôniắc nitrite/nitrate (quá trình nitơ hoá) và chấm dứt bằng cách chuyển hoá nitrite/nitrate thành khí nitơ (quá trình khử nitơ). Loại bỏ nitơ bằng cách này chỉ là chuyển nitơ dưới dạng (amôniắc) này thành dạng khác (nitrít hoặc nitrát).

Nitơ có trong nước thải dưới 4 hình thức khác nhau:

Nitơ hữu cơ (amino acids, proteins, purines, pyrimidines, and nucleic acids);

Nitơ amôniắc (NH3-N);

Nitrít (NO2-N); và

Nitrát (NO3-N)

Quá trình Nitơ hoá sinh học là một quá trình hai bước, bắt đầu bằng ammôniắc được chuyển thành nitrít bởi vi khuẩn Nitrosomonas, sau đó nitrít bị ôxy hoá thành nitrát do vi khuẩn Nitrobacter. Những dòng vi khuẩn này là ví dụ điển hình trong quá trình nitơ hoá. Chúng có khả năng tự dưỡng trong tự nhiên và sử dụng nguồn cábon dioxít làm nguồn cácbon trong tế bào của chúng. Bởi vì sự nhạy cảm của quá trình này, do đó dựa vào bước nitơ hoá amôniắc để chuyển amôniắc thành nitrít bằng cách sử dụng vi khuẩn tự dưỡng thường có nhiều vấn đề. Quá trình này đòi hỏi thời gian trung bình duy trì tế bào lâu, keó dài đến vài ngày và do đó đòi hỏi phương tiện lưu giữ lớn. Vi khuẩn rất nhạy với nhiệt độ lạnh cũng như sự có mặt của các hoá chất độc trong hệ thống. Tốc độ nitơ hoá chậm lại đáng kể khi thời tiết lạnh. Nhiệt độ dưới 80C có thể làm cho vi khuẩn ngừng tăng trưởng, nhiệt độ tối ưu là 30oC.

Vi sinh vật được chọn lọc đặc biệt của UTI tiêu hoá được rất nhiều chất hữu cơ một cách hiệu quả. Điều này làm tăng mức tiêu thụ cácbon và kết quả là tăng tiêu thụ chất thải (chất dinh dưỡng cho sự tăng trưởng của chúng), do đó việc hấp thụ amôniắc như là nguồn nitơ sẽ cao hơn so vơí quần thể vi sinh tự nhiên có trong hệ thống xử lý nước thải. Chúng có khả năng sử dụng các nguồn nitơ từ nitrít và nitrát cho việc hô hấp (khử nitơ) và để sinh trưởng.

Các loài vi khuẩn có trong sản phẩm của UTI thuộc loài dị dưỡng, sử dụng cácbon hữu cơ như nguồn thức ăn và năng lượng của chúng. Trước tiên các chất hữu cơ bị ôxy hoá bởi các tế bào của chúng để có được năng lượng, đồng thời cácbon hữu cơ cũng sẽ bị đồng hoá thành các tế bào mới của vi khuẩn bằng cách sử dụng nguồn năng lượng từ amôniắc như một nguồn nitơ ưa thích. (Chất hữu cơ + O2 + chất dinh dưỡng (nitơ, phốtpho) = các tế bào mới).

Trong quá trình này, việc loại bỏ hoàn toàn nitơ xảy ra theo ba cơ chế riêng biệt:

Các vi sinh vật trong sản phẩm của UTI là các vi khuẩn phân huỷ chất hữu cơ rất hiệu quả cũng như các chất nền gốc hữu cơ khác nhau (kể cả một số hợp chất độc). Kết quả là khả năng hấp thụ cácbon sẽ cao hơn thường gặp trong một hệ thống xử lý nước thải. Vì amôniắc sẽ là nguồn nitơ cho vi khuẩn, nên sẽ được làm giảm đi trong xử lý nước thải. Hơn nữa cùng với sự tăng hấp thụ cácbon, mức BOD và COD cũng sẽ giảm theo làm tăng hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Các vi sinh vật của UTI được là coi là tác nhân khử nitơ hiệu qủa nhất trên thế giới. Chúng sử dụng nitrít/nitrát cho việc hô hấp khi lượng ôxy hoà tan xuống quá thấp. Cho dù có một hệ thống sục khí hoàn chỉnh, mức ôxy hoà tan thấp vẫn là chuyện thường thấy. Sự khử nitơ cho phép việc ôxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ và tạo ra khí CO2 và nước.

Cơ chế thứ ba liên quan đến việc sử dụng nitrít và nitrát như nguồn dưỡng chất đối với các vi khuẩn của trong quá trình đồng hoá. Những nghiên cứu về các sản phẩm này cho thấy chúng có khả năng sử dụng nitrít và nitrát cho mục đích sinh trưởng khi amôniắc không còn trong hệ thống.

Các kết quả tương tự trong hoạt động nuôi trồng thủy sản, gia súc, nhà máy chế biến và các nhà máy lọc dầu. Các dòng vi sinh được chọn lọc một cách đặc biệt của UTI có khả năng phân hủy amôniắc và tiêu hóa một số hợp chất hữu cơ độc hại, điều này đem lại cho các phương thức xử lý nước thải một giải pháp ít tốn kém hơn. Tăng cường sinh học bằng hỗn hợp vi khuẩn/enzym của UTI giúp loại bỏ nitơ trong nước thải thay vì chuyển hoá nitơ ở dạng này (ví dụ: ammonia) thành một dạng nitơ khác (nitrít hay nitrát). Các sản phẩm của UTI an toàn, dễ sử dụng và không gây hại cho con người, động vật, thực vật và môi trường.

Nguồn: Cong Ty Cong Nghe Sinh Hoc ATC, Q. Binh Thanh, TP Ho Chi Minh

VIETLINH PTE. Official Homepage