Anammox xử lý nước thải: Khái niệm và Cơ chế hoạt động

Anammox xử lý nước thải là gì?

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

Quá trình Anammox được diễn ra nhờ vào sự biến đổi nguồn năng lượng ở quá trình oxi hoá 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 và không thể thiếu được khi thực hiện chuyển hoá 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.

Cơ chế của quá trình Anammox khi xử lý amoni trong nước thải

Phương pháp Anammox được vận hành để chuyển hóa hợp chất chứa nitơ thành dạng khí nitơ 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 nitơ thông qua chất oxi hoá mạnh.

Cụ thể, quá trình khử nitơ bằng phương pháp Anammox chia 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 + 2 HCO₃– → NO₂– + 2CO­₂ + 3H₂O

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

NH₃ + 1,32NO₂– + H+ → 1,02N₂ + 0,26NO₃– + 2H­₂O

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Anammox

TAN, TNO2, NO3

Nhìn chung, quá trình Anammox sẽ không bị ức chế bởi tổng nồng độ nitơ amonia TAN hoặc các sản phẩm trung gian của quá trình nitrate hóa diễn ra ở nồng độ tối đa là 1gN/L.

Nếu nồng độ TNO2 lớn hơn 100 mg NO2-N/L thì vi khuẩn có thể bị ức chế. Nếu nồng độ 40 mg NO2-N/ L kéo dài nhiều ngày thì sẽ gây ức chế đối với hệ vi khuẩn Anammox.

Nếu nồng độ TNO2 tăng lên trong nước thải thì hệ sinh vật có xu hướng sử dụng TNO2.

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.

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 PO43-/L.

Đối với Candidatus Kuenenia stuttgartiensis khi nồng độ phosphate tăng lên tới 620 mg PO43-/ 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 PO43-/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 PO43-/L, hoạt tính giảm xuống còn 20%.
• Khi nồng độ phosphate là 285 mg PO43-/L, hoạt tính của hệ vi khuẩn Anammox bị giảm hoạt tính 80%.

Nhiệt độ và độ PH

• Nhiệt độ tối ưu cho hệ vi khuẩn Anammox là 120 - 150 độ C.
• Độ PH lý tưởng nhất là từ 6.7 - 8.3.

Nồng độ sinh khối

Hệ vi khuẩn Anammox hoạt động ổn định khi nồng độ tế bào trên 1010-1011 tế bào/ml.

Những yếu tố khác

• Hoạt tính của khuẩn Anammox bị ức chế từ 30% - 50% khi đặt dưới ánh nắng mặt trời.
• Một số nguồn carbon như acetate, glucose và pyruvate cũng gây ảnh hưởng đến hoạt tính của các loài vi khuẩn Anammox.

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.