Chỉ số tổng nitơ trong nước thải

Chỉ số tổng nitơ trong nước thải

Chỉ số tổng nitơ trong nước thải là bao gồm toàn bộ khối lượng các chỉ số nitrat nitơ NO3 – N, nitrit nitơ NO2 – N, ammoniac nitơ NH3 – N có trong nước thải. Tổng nitơ hiện nay  được quy định trong các quy chuẩn về nước thải là thông số bắt buộc và quan trọng. Nước thải cần xử lý đảm bảo đạt quy chuẩn mới được phép xả thải ra môi trường.

Trong thành phần môi trường nước tự nhiên và thành phần nước thải, luôn tồn tại các hợp chất của Nitơ dưới 3 dạng chính (không bao gồm khí Nitơ) :

• Nitơ hữu cơ
• Các hợp chất oxy dạng oxy hóa gồm Nitrit và Nitrat
• Ammonia

Xử lý nitơ trong nước thải?

Các tiêu chí đầu ra nước thải ngày càng bị thắt chặt đòi hỏi mỗi nhà máy, xí nghiệp, khu đô thị, chung cư… phải có hệ thống xử lý nước thải. Sử dụng phương pháp xử lý Amoniac nào để mang lại hiệu quả cao, trong thời gian ngắn vừa tối ưu chi phí là mối bận tâm hàng đầu của các nhà vận hành xử lý nước thải.

Hiện có 2 phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải gồm:

• Phương pháp hóa lý: Tripping, trao đổi ion, phương pháp điện hóa
• Phương pháp sinh học: Quá trình Nitrat, Denitrate, quá trình feammox

Trong đó, phương pháp sinh học đang rất được ưa chuộng vì mang lại hiệu quả cao, nhanh chóng lại dễ dàng sử dụng. Theo đó các nhà vận hành sẽ tiến hành quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat để loại bỏ Nitơ trong nước thải.

• Bước 1: Tiến hành quá trình Nitrat hóa chuyển đổi Amoniac (NH3, NH4) thành Nitrit (NO2) nhờ vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó vi khuẩn Nitrobacter sẽ chuyển hóa NO2 thành NO3.
• Bước 2: Tiến hành quá trình khử Nitrat bằng cách chuyển hóa NO3 thành khí Nitơ ở dạng khí tự do, giảm nồng độ Nitơ trong nước thải. Quá trình này được tham gia bởi các chủng vi sinh vật gồm Thiobacillus denitrificans, Micrococcus denitrificans, Serratia, Pseudomonas và Achromobacter có khả năng khử nitơ trong điều kiện thiếu khí.

Vì sao cần giảm tổng nitơ trong nước thải?

Nếu không xử lý tổng Nitơ trong nước thải cao trước khi xả ra môi trường, các chất dinh dưỡng sẽ tăng lên, thúc đẩy sự phát triển quá mức của rêu tảo, làm giảm oxy trong nước, gây rối loạn chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước và sinh ra nhiều chất độc hại, ảnh hưởng đến vi sinh vật có ích. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng phú dưỡng nước.

Đây cũng là nguyên nhân khiến nước thải khi chảy qua sông, kênh thường có màu đen hoặc xanh đen, phát ra mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường và không khí, ảnh hưởng đến cuộc sống của cư dân đô thị và làm biến đổi hệ sinh thái. Vì vậy, để bảo vệ môi trường, các nhà máy, xí nghiệp và khu đô thị cần tuân thủ quy trình xử lý Nitơ trước khi xả thải ra môi trường.

Xác định nitơ trong nước thải

Tổng nitơ có thể được xác định thông qua quá trình xử lý oxy hóa các dạng nitơ thành nitrat. Tiếp theo là định lượng nitrat. Có thể sử dụng phương pháp xử lý lưu huỳnh/UV (4500 – NB) và quy trình xử lý lưu huỳnh 4500 – NC. Kết quả mang lại sẽ là tổng nitơ, bao gồm nitơ hữu cơ (1 số hợp chất nitơ thơm), ammoniac, nitrit và nitrat. Nitơ phân tử không được xác định và độ thu hồi của 1 số hợp chất chứa nitơ công nghiệp thấp.

Các ion clorua không can thiệp vào quá trình oxy hóa lưu huỳnh nhưng tốc độ khử nitrat thành nitrit (trong quá trình phân tích nitrat tiếp theo bằng cách khử cadmium) đã giảm đáng kể bởi clorua. Các ion amoni và nitrat hấp phụ trên các hạt đất sét hoặc bùn tinh khiết lơ lửng sẽ cho hiệu quả định lượng từ quá trình xử lý lưu huỳnh.  Nếu hợp chất lơ lửng vẫn còn sau xử lý, cần loại bỏ trước khi khử.

Nếu chất hữu cơ lơ lửng được hòa tan bằng thuốc thử xử lý lưu huỳnh sẽ thu được sản lượng tương đương với các chất từ các dung dịch thực sự. Nếu không hòa tan, kết quả này được cho là không đúng và phản ánh sự can thiệp tiêu cực. Phương pháp này không hiệu quả trong chất thải có lượng chất hữu cơ cao. Cần pha loãng các mẫu và phân tích lại đến khi kết quả đồng nhất.

Phương pháp phân tích nitơ trong phòng thí nghiệm

Việc đo nitơ hữu cơ khá là khó do phải xử lý mẫu trước khi phân tích. Mục đích nhằm chuyển đổi nitơ hữu cơ thành dạng dễ phân tích hơn. Quá trình Kjeldahl chuyển đổi nitơ hữu cơ thành ammoniac nhưng đòi hỏi phải chưng cất để thu thập đủ chất. Việc này không dễ dàng thực hiện bằng máy phân tích trực tuyến trên thực địa.

Phương pháp xử lý lưu huỳnh oxy hóa tất cả các hợp chất nitơ thành nitrat. Nhưng cần làm nóng mẫu bằng thuốc thử xử lý trong 30 phút ở 110◦C. Sau đó làm lạnh đến nhiệt độ phòng trước khi phân tích.