KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH (QM491DV01)
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÔNG NGHỆ
AAO VỚI SỢI VẬT LIỆU ĐỆM

Người hướng dẫn : Nguyễn Xuân Quỳnh Như
Lớp : QM111
Sinh viên
: Ngô Hoàng Quốc An
MSSV:
Sinh viên
Sinh viên
Sinh viên
Sinh viên

HK14.1A

2002197

: Ngô Huỳnh Ân
MSSV:
2002198
: Nguyễn Vân Duy
MSSV:
2002221
: Huỳnh Đức
MSSV:
2002188
: Nguyễn Văn Thành Nhân MSSV:

Chúng tôi xin gửi lời chân thành cám ơn đến Cô Nguyễn Xuân Quỳnh Như đã hướng
dẫn tận tình giúp chúng tôi có thể hoàn thành đề tài một cách tốt nhất.
Xin gởi lời cảm ơn đến các tác giả bài viết, các trang web đã góp phần cung cấp cho
chúng tôi các thông tin cần thiết và tài liệu bổ ích cho đề tài này.
Trong quá trình làm bài báo cáo này, chúng tôi khó tránh khỏi những sai sót. Mặc dù,
chúng tôi đã rất cố gắng nên chưa thể khắc phục hết được. Rất mong được sự góp ý kiến,
phê bình của thầy, cô để chúng tôi rút kinh nghiệm cho những bài về sau.

ii


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... I
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... II
DANH SÁCH CÁC BẢNG ..............................................................................................VI
DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ ............................................................ VII
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ VIII
CHƯƠNG 1.

MỞ ĐẦU ................................................................................................. 9

1.1.

Giới thiệu chung ............................................................................................ 9

1.2.

Mục tiêu đề tài ............................................................................................. 10

1.3.


2.3.

Lý thuyết về công nghệ AAO ..................................................................... 13
2.3.1. Khái niệm chung ............................................................................. 13
2.3.2. Qúa Trình Anaerobic (Qúa trình kỵ khí) ........................................ 16
2.3.3. Qúa trình oxic (Hiếu khí)................................................................ 19
2.3.4. Qúa trình loại bỏ chất hữu cơ ......................................................... 21

iii


2.3.5. Quá trình loại bỏ photpho ............................................................... 24
2.3.6. Ứng dụng công nghệ AAO ............................................................. 26
CHƯƠNG 3.
3.1.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................. 28
Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 28
3.1.1. Nước thải ........................................................................................ 28
3.1.2. Mô hình nghiên cứu ........................................................................ 28
3.1.3. Cấu tạo mô hình .............................................................................. 28
3.1.4. Nguyên tắc hoạt động ..................................................................... 29

3.2.

Nội dung thí nghiệm .................................................................................... 30
3.2.1. Giai đoạn thích nghi ....................................................................... 30

CHƯƠNG 4.

Kết luận ....................................................................................................... 49

iv


5.2.

Kiến nghị ..................................................................................................... 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 51
PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 52

v


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của nước thải sinh hoạt được sử dụng trong báo cáo. .... 28
 
Bảng 3.2 Thông số thiết kế và vận hành mô hình thí nghiệm AAO ................................. 28
 
Bảng 3.3 Kết quả sau nuôi bùn trong thời gian 7 ngày. .................................................... 31
 
Bảng 3.4 Bảng tải trọng chất hữu cơ đầu vào theo thời gian lưu nước ............................. 32
 
Bảng 3.5 Bảng tải trọng Nitơ tổng đầu vào thay đổi theo thời gian lưu nước .................. 32
 
Bảng 3.6 Bảng tải trọng Photpho tổng đầu vào thay đổi theo thời gian lưu nước ............ 33
 
Bảng 3.7 Kết quả chạy thích nghi ở các tải trọng khác nhau. ........................................... 34
 

Bảng 5.12 Kết quả xử lý Nitrit qua các giờ ở tải trong 0.006 kg NO2/m3.ng.................... 57
 
Bảng 5.13 Kết quả xử lý Nitrit qua các giờ ở tải trong 0.003 kg NO2/m3.ng.................... 57
 
Bảng 5.14 Kết quả xử lý Phosphate theo các giờ ở tải trọng 0.018 kg PO4/m3.ng ........... 58
 
Bảng 5.15 Kết quả xử lý Phosphate theo các giờ ở tải trọng 0.013 kg PO4/m3.ng ........... 58
 
Bảng 5.16 Kết quả xử lý Phosphate theo các giờ ở tải trọng 0.018 kg PO4/m3.ng ........... 59
 

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 2.1 Mô hình hoạt động quá trình AAO truyền thống ............................................... 13
 
Hình 2.2 Phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí ............................................... 17
 
Hình 3.1 Mô hình hệ thống AAO ...................................................................................... 29
 
Biểu đồ 4.1 Sự thay đổi COD qua các giờ ở tải trọng 0,96 kg COD/m3.ngày ................. 35
 
Biểu đồ 4.2 Sự thay đổi COD qua các giờ ở tải trọng 1,152 kg COD/m3.ng .................... 36
 
Biểu đồ 4.3 Sự thay đổi COD qua các giờ ở tải trọng 1,344 kg COD/m3.ng ................... 37
 
Biểu đồ 4.4 Kết quả xử lý nitơ Ammonia theo giờ ở tải trọng 0.066 kg NH3/m3.ng ....... 38
 
Biểu đồ 4.5 Kết quả xử lý nitơ Ammonia theo giờ ở tải trọng 0.066 kg NH3/m3.ng ....... 39

BOD

Biochemical oxygen demand (nhu cầu oxy sinh hóa)

DO

Disoved Oxygen (Hàm lượng oxy hoà tan trong nước)

MBBR

Moving bed biofilm reactor (quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật
làm giá thể)

MLSS

Mixed Liquoz Suspended Solids (nồng độ chất rắn trong bùn lỏng)

rbBOD

Readily biodegradable BOD (BOD nhanh chóng phân hủy sinh học)

SRT

Sludge retention time (thời gian lưu bùn)

SVI

Sludge Volume Index (chỉ số thể tích bùn)

VSV

với chỉ tiêu N và P, quá trình xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính là quá trình xử lý sinh học
thường được ứng dụng nhất.
Trong quá trình nghiên cứu các phương pháp xử lý chúng tôi đã tìm hiểu được mô
hình AAO. Mô hình AAO là một trong những mô hình kết hợp các phương pháp sinh học
để xử lý nước thải sinh hoạt: sau khi xử lý cấp 1 nước thải sẽ được chảy vào bể bùn hoạt
tính yếm khí (Anaerobic Tank), tiếp đến sẽ chảy vào bể vi sinh hiếu khí (Aerobic), vi
sinh vật sống bám trên các hạt bùn trong các bể, tại đây sẽ diễn ra quá trình vi sinh vật
oxi hoá chất hữu cơ tốc độ cao, sau quá trình này thì các chất vô cơ và hữu cơ có trong
nước thải vì thế mà giảm dần, quá trình này đặc biệt giảm đi đáng kể hàm lượng Nitơ
tổng (Total- Nitrogen) và Photpho tổng ( Total – Phosphase).

9


1.2. Mục tiêu đề tài
Ứng dụng công nghệ AAO kết hợp lớp vật liệu đệm để xử lý nước thải sinh hoạt
có hàm lượng chất hữu cơ cao.

1.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Nội dung nghiên cứu
• Nội dung 1: Tìm hiểu lý thuyết về công nghệ AAO.
• Nội dung 2: Thiết kế, lắp đặt mô hình công nghệ AAO kết hợp lớp vật liệu đệm.
• Nội dung 3: Nuôi bùn sinh họa và chạy thích nghi mô hình.
• Nội dung 4: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng các thí nghiệm.
- Nghiên cứu khả năng loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt.
- Nghiên cứu khả năng loại bỏ Nitơ trong nước thải sinh hoạt.
- Nghiên cứu khả năng loại bỏ Photpho trong nước thải sinh hoạtc.
- Nội dung 5: Xử lý số liệu và giải thích.
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu
• Phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm.

- Chi phí thiết kế cũng như vận hành của hệ thống thấp.
- Chi phí năng lượng ít hơn và vận hành thuận lợi.
- Mô hình đơn giản nhưng hiệu quả xử lý cao.
• Mô hình có khả năng xử lý cao do quá trình màng có thể loại bỏ chất ô nhiễm rộng
hơn vì chuỗi thức ăn dài trong màng sinh học có số lượng phong phú và sự hiện
diện của nhiều loài vi sinh khác nhau của metozoa, protozoa, vi khuẩn và nấm.

1.5. Tính mới của đề tài
Công nghệ AAO với sợi vật liệu đệm ở trong nghiên cứu này là quá trình mang
bản chất sinh trưởng bám dính bao gồm các giai đoạn kỵ khí (Anaerobic) nối tiếp thiếu
khí (Anoxic) và hiếu khí (Oxic). Đây là quá trình khác biệt so với quá trình AAO với hệ
bùn hoạt tính truyền thống, đó là sinh khối phát triển và dính bám vào bề mặt chất mang.
Việc ứng dụng công nghệ AAO với sợi vật liệu đệm trong xử lý nước thải sinh hoạt là
điểm mới của nghiên cứu.

1.6. Giới hạn của đề tài
Đề tài chỉ đo đạc khả năng xử lý của hệ thống với các chỉ tiêu như: NH3, PO4,
COD, SVI. Vì mục tiêu của hệ thống là xử lý nước thải sinh hoạt và các loại nước thải có
thành phần chất hữu cơ cao nên các chỉ tiêu trên luôn là thành phần quan trọng trong
nước thải sinh hoạt. Dựa trên các chỉ tiêu đó có thể đánh giá được khả năng xử lý của hệ
thống AAO vì hệ thống tối ưu xử lý các chỉ tiêu nêu trên.

11


CHƯƠNG 2.

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ AAO

2.1. Tổng quan về thành phần tính chất nước thải sinh hoạt

COD

mg/l 400 – 700

4

SS

mg/l 300 – 400

5

Tổng Nitơ

mg/l

60

6

Tổng photpho

mg/l

6.86

2.2. Lý thuyết về công nghệ xử lý nước thải
• Tuỳ vào trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân
tạo có thể chia thành:
• Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật tồn tại ở dạng lơ lửng chủ yếu sử dụng khử

khác nhau: hệ vi sinh vật kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí để xử lý nước thải. Công nghệ AAO
với sợi vật liệu đệm ở trong nghiên cứu này là quá trình mang bản chất sinh trưởng bám
dính bao gồm các giai đoạn kỵ khí (Anaerobic) nối tiếp thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí
(Oxic). Đây là quá trình khác biệt so với quá trình AAO với hệ bùn hoạt tính truyền
thống, đó là sinh khối phát triển và dính bám vào bề mặt chất mang.

Hình 2.1 Mô hình hoạt động quá trình AAO truyền thống
13


Hệ thống này thực hiện quá trình loại bỏ cacbon hữu cơ, nitrat hoá, khử nitrat và
loại bỏ photpho. Nước thải được tuần hoàn từ ngăn hiếu khí về ngăn thiếu khí để tăng
cường hiệu quả khử nitrat, còn bùn được tuần hoàn từ ngăn lắng về ngăn kỵ khí để giải
phóng photphat. Trong hệ thống này, vi khuẩn khử nitrat đóng vai trò quan trọng trong
việc loại bỏ nitơ và VSV tích lũy photphat (PAOs) đóng vai trò quan trọng trong việc loại
bỏ photpho sinh học (EBPR). Cả hai loại vi khuẩn này đòi hỏi nguồn cacbon (hoặc COD)
để thực hiện các phản ứng một cách độc lập. Do đó, giá trị COD là một yếu tố giới hạn
cần thiết khi đồng thời loại bỏ nitơ và photpho, đặc biệt dưới điều kiện C/N hoặc C/P
dòng vào không thích hợp. Sorm et. al., (1997) chỉ ra rằng nhu cầu COD đồng thời đã tạo
ra hiệu quả khử nitrate thấp, bởi vì cơ chất hữu cơ bị cô lập bởi PAOs dưới điều kiện kỵ
khí, kết quả là không có cơ chất cho vi khuẩn khử nitơ trong điều kiện thiếu khí. Vì vậy
việc sử dụng VSV tích lũy photphate khử nitrat (DNPAOs) có thể làm giảm sự cạnh
tranh về COD giữa quá trình khử nitrat hóa và quá trình loại bỏ photpho bởi vì chúng có
thể xử lý nitrat và photphat bằng việc sử dụng các nguồn cacbon giống nhau. Tuy nhiên,
có một số mâu thuẫn khi áp dụng hệ thống bùn đơn lẻ để loại bỏ đồng thời nitơ và
photpho. Đầu tiên, sự sinh trưởng của các vi khuẩn nitrat hóa chậm hơn các vi khuẩn dị
dưỡng (như vi khuẩn khử COD). Vì vậy, quá trình vận hành với SRT kéo dài để thực
hiện quá trình nitrat hóa. Nhưng theo hướng khác, hệ thống cần phải vận hành với SRT
ngắn để tăng cường loại bỏ photpho. Thứ hai, nguồn cacbon thường không đủ cho quá
trình khử nitrat hóa khi (a) bể thiếu khí đặt sau bể kỵ khí và (b) các axit béo mạch ngắn

hiếu khí (oxic) cho phép vừa giảm được chất ô nhiễm hữu cơ vừa giảm được các
chất dinh dưỡng dư thừa trong nước thải.
• Ưu điểm nổi bật của công nghệ kỵ khí là tiết kiệm năng lượng, do không cần phải
cấp không khí.
• Áp dụng công nghệ kỵ khí trong phân hủy bùn dư đảm bảo tiêu diệt được các vi
khuẩn gây bệnh trong bùn từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt.
• Công nghệ sinh học kỵ khí hoạt động với tải trọng phân hủy hữu cơ tương đối cao,
nên cũng dẫn đến việc tiết kiệm mặt bằng một cách đáng kể. Ngoài ra công nghệ
sinh học kỵ khí còn cho phép chịu biến động mạnh về tải lượng hữu cơ.
• Tác dụng đệm của ngăn hiếu khí để khắc phục quá tải: Thời gian lưu nước thải dài
và tất cả lượng nước thải tập trung trong một ngăn nên ngăn hiếu khí vừa có tác
dụng oxy hóa chất hữu cơ vừa là một bể đệm cực kỳ hiệu quả do đó sẽ ít xảy ra sự
cố.
Trong mô hình AAO, quá trình chất hữu cơ và chất dinh dưỡng được loại bỏ diễn
ra trong ba ngăn kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí.

15


2.3.2. Qúa Trình Anaerobic (Qúa trình kỵ khí)
2.3.2.1. Cơ sở quá trình phân hủy kỵ khí:
Quá trình phân hủy kỵ khí là những quá trình phân hủy chất hữu cơ và vô cơ trong
điều kiện không có oxy phân tử của không khí bởi các VSV kỵ khí. Quá trình phân hủy
kỵ khí các hợp chất hữu cơ trong nước thải có thể hợp thành bốn giai đoạn xảy ra như
sau:
v Giai đoạn thủy phân: Dưới tác dụng của các enzym thủy phân do vi sinh vật tiết
ra, các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân: hydratcacbon (kể cả các chất không hòa tan)
phức tạp sẽ thành các đường đơn giản; protein thành albumoz, pepton, peptit, axit
amin; lipid thành glycerin và các axit béo. Quá trình này xảy ra chậm, tốc độ thuỷ
phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc tính dễ phân huỷ của cơ chất.

(đường, peptit, axit amin)

Axit bay hơi
(Propionic, butyric…)

H2,CO2

Acetate
CH4, CO2

Hình 2.2 Phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí

CH3COOH à CH4 + COQuá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ
khí sinh ra sản phẩm cuối cùng là hỗn hợp khí, trong đó CH4 chiếm tới 60 - 75%. Vì vậy
quá trình này còn gọi là quá trình lên men metan.
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí hay là lên men metan là
một quá trình phức tạp. Tham gia vào quá trình có rất nhiều loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc
và không bắt buộc. Chúng có thể tiến hành phân hủy cơ chất ở nhiệt độ từ 10oC đến trên
45oC. Các vi khuẩn tham gia vào quá trình này được chia làm hai nhóm là nhóm vi khuẩn
không sinh metan và nhóm vi khuẩn sinh metan. Những vi khuẩn sinh metan rất nhạy
cảm với môi trường, đặc biệt là rất dễ bị ức chế bởi sự có mặt của các kim loại nặng có
trong môi trường. Nguồn cacbon của chúng là các hợp chất hữu cơ, vô cơ đơn giản như
axit formic, butyric, metanol, etanol, H2, CO2, CO. Để các vi khuẩn sinh khí metan phát
triển bình thường trong môi trường cần phải có đủ CO2 và các hợp chất chứa nitơ. Nguồn
nitơ tốt nhất là amon cacbonat và amon clorua. Đặc biệt là vi khuẩn sinh metan không sử

17


dụng nitơ trong các axit amin. Để quá trình lên men tiến hành bình thường thì lượng nitơ

18


2.3.2.3. Qúa trình Anoxic (Thiếu khí)
Trong nước thải, có chứa các hợp chất nitơ và photpho, những hợp chất này cần
phải được loại bỏ ra khỏi nước thải. Tại bể Anoxic, trong điều kiện thiếu khí hệ vi sinh
vật thiếu khí phát triển xử lý N và P thông qua 2 quá trình Nitrat hóa và Photphorit.
• Quá trình Nitrat hóa xảy ra như sau:
o Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và
Nitrobacter. Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat
(NO3-) và Nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa:
NO3- → NO2- → N2O → N2↑
o Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài. Như vậy là nitơ đã
được xử lý.
• Quá trình Photphorit hóa: chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là
Acinetobacter. Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter
chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa
photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí.
Để quá trình Nitrat hóa và Photphorit hóa diễn ra thuận lợi tại bể Anoxic lắp đặt
thêm hệ thống đệm sinh học được chế tạo từ nhựa PVC. Hệ vi sinh vật thiếu khí bám
dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh trưởng và phát triển.
2.3.3. Qúa trình oxic (Hiếu khí)
2.3.3.1. Cơ sở quá trình phân hủy hiếu khí:
Quá trình phân hủy hiếu khí là những quá trình phân hủy chất hữu cơ và vô cơ
trong điều kiện cần có oxy phân tử của không khí bởi các vi sinh vật hiếu khí. Quá trình
phân hủy hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn biểu thị bằng các phản ứng sau:
1. Oxi hóa các hợp chất hữu cơ:
enzym
Cx Hy Oz + O2
CO2 + H2O + Năng lượng

Thông thường tỷ lệ COD:N:P thích hợp cho hệ vi sinh vật là 100:5:1. Ngoài nitơ,
photpho thì các nguyên tố dinh dưỡng khác cũng cần thiết có trong nước thải như: K, Mg,
Ca, S, Fe,… Các nguyên tố này nếu vượt quá nồng độ cho phép sẽ gây tác dụng tiêu cực
cho vi sinh vật.
Nhiệt độ nước thải: ảnh hưởng rất lớn đến chức năng hoạt động của vi sinh vật.
Đối với đa số vi sinh vật, nhiệt độ nước thải thích hợp nằm trong khoảng 5 – 300C. Khi
nhiệt độ tăng cao sẽ gây ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý vì khi đó độ hoà tan trong nước sẽ
giảm. Còn khi nhiệt độ quá thấp sẽ làm mất hoạt tính của các vi sinh vật.
Nồng độ vi sinh vật trong nước thải: đây là thông số quan trọng cần kiểm soát để
đảm bảo hiệu suất xử lý. Nồng độ bùn hoạt tính thích hợp trong bể sinh học nên duy trì
trong khoảng từ 2 - 5 g/l.
Ngoài các yếu tố trên ta cũng cần lưu ý đến một số các yếu tố khác như việc khống
chế nồng độ muối vô cơ, đặc biệt là muối kim loại nặng trong nước thải, các chất độc, các
chất gây ức chế cho quá trình tăng trưởng của vi sinh vật.

20


2.3.4. Qúa trình loại bỏ chất hữu cơ
2.3.4.1. Quá trình loại bỏ nitơ
Cùng với photpho trong nước thải, nitơ là nguồn chính gây ra hiện tượng phú
dưỡng hóa bề mặt nước. Vì lý do đó, Nitơ cần phải được loại bỏ cùng với chất hữu cơ
trong quá trình xử lý nước thải. Trái ngược với các dạng photphat không hòa tan kết tủa
với nhiều kim loại nặng và có thể được tách bởi quá trình lắng hoặc quá trình tạo bông,
tất cả các thành phần nitơ, ngoại trừ Mangan ammonium phosphate (MgNH4PO4), dễ
dàng hòa tan trong nước và vì vậy không thể loại bỏ chúng về phương diện hóa học như
quá trình kết tủa. Để loại bỏ nitơ dạng amin và các hợp chất nitơ dị vòng khác, thì quá
trình chuyển các hợp chất này thành ammonia là giai đoạn đầu tiên trong quá trình xử lý
hiếu khí hoặc kỵ khí. Sau đó xảy ra quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa tiếp theo. Vì
vậy, tùy thuộc vào dạng của các hợp chất nitơ trong nước thải, việc loại bỏ nitơ đòi hỏi

trong protein là khoảng 16%. Vì vậy, để tổng hợp 1 g sinh khối vi khuẩn thì cần khoảng
0,08 g N-NH4+. Để loại bỏ ammonia mà không sử dụng cho quá trình sinh trưởng tế bào
trong xử lý nước thải thì đầu tiên cần phải xảy ra quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa tạo
thành N2 hoặc oxy hóa kỵ khí với nitrit.
2.3.4.3. Quá trình nitrat hóa
Mô tả quá trình:
• Quá trình nitrat hoá xảy ra trong bể hiếu khí, là quá trình oxy hoá các hợp chất
chứa nitơ, đầu tiên là ammonia thành nitrit sau đó oxy hóa nitrit thành nitrat. Quá
trình nitrat hóa ammonia diễn ra theo hai bước liên quan đến hai loại VSV tự
dưỡng là Nitrosomonas và Nitrobacter. Đầu tiên ammonia được chuyển thành
nitrit nhờ vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó nitrit chuyển thành nitrat nhờ vi khuẩn
Nitrobacter:
Nitrosomonas :

NH4+ + 1,5O2 à NO2- + 2H+ + H2O

Nitrobacter:

NO2- + 0,5O2 à NO3-

• Tổng hợp hai phản ứng trên được viết lại như sau:
NH4+ + 2O2 à NO3-+ 2H+ + H2O
• Cùng với năng lượng đạt được, ion ammonia được tiêu thụ vào trong tế bào. Phản
ứng sinh khối được viết như sau:
4CO2 + HC NO3- + NH4+ + H2O à C5H7O2N + 5O2
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa
• Nồng độ oxy hòa tan: nồng độ oxy là một trong những yếu tố quan trọng nhất
kiểm soát quá trình nitrat hóa. Nhu cầu oxy cho nitrat hoá khoảng 4,6 mg O2/mg
NH4+ bị oxy hoá. Khi DO giảm xuống dưới 2 mg/l trong thời gian kéo dài thì sự
nitrat hoá sẽ bị kiềm chế.

nitrat đòi hỏi phải cung cấp nguồn cacbon. Điều này có thể thực hiện bằng ba cách
sau:
Cung cấp nguồn cacbon từ bên ngoài như methanol, acetate, nước thải đô thị:
Methanol: 5CH3OH + 6NO3- à 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH23


Acetate:

5CH3COOH + 8NO3-à 4N2 + 10CO2 + 6H2O + 8OH-

• Sử dụng BOD của chính nước thải làm nguồn cacbon có thể phân hủy thực hiện
bằng cách:
- Tuần hoàn lại phần lớn nước sau khi đã nitrat hóa đến vùng thiếu khí đầu sơ đồ.
- Dẫn một phần nước thải thô đầu vào hay đầu ra sau xử lý sơ bộ vào vùng chứa
nitrat.
• Sử dụng nguồn cacbon của chính tế bào do quá trình hô hấp nội sinh.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat hóa:
• Nồng độ oxy hòa tan (DO): quá trình khử nitrat hóa xảy ra trong điều kiện thiếu
khí nên sự hiện diện của DO ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất của quá trình. Khử
nitrat hóa bị dừng khi nồng độ DO là 0,13 mg/l. Tốc độ khử nitrat ở nồng độ DO =
0,2 mg/l chỉ bằng một nửa tốc độ khử nitrat hóa ở nồng độ DO = 0 mg/l. DO tăng
lên 2 mg/l thì tốc độ khử nitrat hóa chỉ bằng 10% ở nồng độ DO = 0 mg/l.
• Độ kiềm và pH: độ kiềm tạo ra trong phản ứng khử nitrat hóa làm tăng nhẹ pH,
thay vì bị giảm trong phản ứng nitrat hóa. Trái ngược với vi khuẩn nitrat hóa,
người ta ít quan tâm đến ảnh hưởng pH lên tốc độ khử nitrat hóa. Vi khuẩn khử
nitrat hóa phát triển tốt ở pH từ 6,5 - 8,5. Tốc độ khử nitrat hóa không bị ảnh
hưởng khi pH từ 7 - 8.
• Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải tăng hoạt tính của vi khuẩn, dẫn đến tốc độ khử nitrat
cao. Đối với cùng lượng BOD, sự thay đổi nhiệt độ từ 200C xuống 100C sẽ giảm
tốc độ khoảng 75%.