Tin tổng hợp

Quá trình Nitrat hóa là gì? Ứng dụng trong xử lý nước thải y tế

Quá trình nitrat hóa là quá trình hoxy hóa sinh học của ammoniac thành nitrit. Sau đó là quá trình oxy hóa nitrit thành nitrat. Sự biến đổi ammoniac thành nitrit thường là bước giới hạn tốc độ của  nitrat hóa.

Nitrat hóa đóng vai trò quan trọng trong quy trình hiếu khí nước thải. Được triển khai bởi những nhóm nhỏ vi khuẩn tự dưỡng và vi khuẩn cổ. Quá trình được phát hiện bởi nhà vi trùng học người Nga Sergei Winogradsky .

Vi sinh vật và điều kiện kèm theo môi trường tự nhiên

Quá trình oxy hóa ammoniac

Quá trình oxy hóa ammoniac thành nitrit được triển khai bởi 2 nhóm sinh vật .

  • Vi khuẩn oxy hóa Amoniac AOB: được tìm thấy trong các proteobacteria và gammaproteobacteria. AOB trong đất nhiều nhất là chi Nitrosomonas và Nitrosococcus.
  • Vi khuẩn cổ bị ammoniac oxy hóa AOA. Có 2 loại đã được phân lập là Nitrosopumilus maritimus và Nitrososphaera viennensis.

Quá trình nitrat hóa

Mặc dù quá trình oxy hóa ammoniac xảy ra đều nhờ cả AOB và AOA nhưng AOA chiếm ưu thế hơn trong cả đất và nước.

Quá trình oxy hóa nitrite thành nitrat

Được thực thi bởi những vi khuẩn thuộc chi Nitrobacter và Nitrospira. Tất cả đều tạo ra nguồn năng lượng tổng hợp ATP. Các sinh vật nitrat hóa là Chemoautotrophs, sử dụng carbon dioxide làm nguồn tăng trưởng. Một số AOB sở hữu enzyme, urease, xúc tác cho sự quy đổi phân tử urê thành 2 phân tử ammoniac và 1 phân tử carbon dioxide .Nitrosomonas europaea cũng như những quần thể AOB sống trong đất được chứng tỏ là đồng hóa Carbon dioxide do phản ứng tạo ra sinh khối. Thông qua quy trình Calvin và thu hoạch nguồn năng lượng bằng cách oxy hóa ammoniac thành nitrit. Khả năng này lý giải được sự tăng trưởng của AOB khi Open ure ở thiên nhiên và môi trường axit .Trong hầu hết những môi trường tự nhiên, những sinh vật xuất hiện sẽ triển khai xong 2 bước của quy trình. Kết quả thu được là nitrat. Tuy nhiên, hoàn toàn có thể phong cách thiết kế mạng lưới hệ thống thực thi quy trình Sharon để hình thành nitrite .

Ứng dụng của quy trình nitrat hóa

Nitrat hóa rất quan trọng trong nông nghiệp, phân bón, mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý nước thải tại TT y tế, bệnh viện và những ngành khác. Quá trình quy đổi ammoniac thành nitrat làm tăng quy trình lọc nitro vì nitrat hòa tan trong nước hơn ammoniac. Trong giải quyết và xử lý nước thải, khi hiệu quả đạt được là nitrat còn cần 1 quy trình khử nitrat tiếp theo. Phương pháp đa phần lúc bấy giờ là sục khí. Mục đích là đưa oxy vào bể phản ứng và bổ trợ nguồn carbon để khử nitro .Ứng dụng nitrat hóa đối với môi trườngNitrat hóa cũng Open trong nước hoạt động và sinh hoạt. Tại những mạng lưới hệ thống cung ứng nước sạch, chloramines được sử dụng làm chất khử trùng thứ cấp. Tuy nhiên, ammoniac tự do vẫn hiện hữu và hoạt động giải trí và tạo môi trường tự nhiên cho những vi sinh vật oxy hóa ammoniac. Các phản ứng tương quan hoàn toàn có thể làm tiêu tốn chất khử trùng trong nước. Vì vậy cần khắc phục bằng cách bổ trợ ion Chlorite vào nước bằng Chloramines giúp trấn áp quy trình nitrat hóa .

Các chất ức chế quy trình nitrat hóa

Chất ức chế nitrat hóa là gì ?

Các chất ức chế quy trình nitrat hóa là những hợp chất hóa học làm chậm quy trình nitrat hóa ammoniac, phân bón chứa amoni hoặc ure. Những chất ức chế này hoàn toàn có thể làm giảm hao mòn nitro trong đất, giúp cây xanh sử dụng thời hạn dài mà không cần bổ trợ. Các chất ức chế nitrat được sử dụng thoáng rộng. Thường được thêm vào 50 % ammoniac khan. Có hiệu suất cao trong việc trồng cây hoa màu nhưng vẫn nhờ vào vào điều kiện kèm theo môi trường tự nhiên và khí hậu .

Xem thêm  GET RID OF là gì? - Language Link Academic

Phân loại

Sự ức chế nitrat hóa xảy ra bằng cách ức chế hoặc tàn phá những vi khuẩn oxy hóa hợp chất ammoniac. Có vô số hợp chất ức chế nitrat hóa, hoàn toàn có thể phân loại như sau :

  • Amoniac monooxygenase AMO: Sự hiện diệnc ủa AMO được xác nhận tại nhiều môi trường, đây là chất ức chế nitro hiệu quả như dicyandiamide, ammonium thiosulfate và nitrapyrin
  • Chất ức chế cơ học.
  • Hợp chất N – Heterocyclic: Đây là 1 hợp chất dị vòng có các nguyên tử của ít nhất 2 nguyên tố khác nhau hình thành nên vòng.

Quá trình diễn ra

Việc quy đổi ammoniac thành hydroxylamine là bước tiên phong trong quy trình nitrat hóa. Trong đó AH2 là đại diện thay mặt cho chất xúc tác .NH ­ 3 + AH2 + O2 à NH2OH + A + H2OPhản ứng này được xúc tác bởi AMO. Các chất ức chế phản ứng link với hoạt động giải trí của AMO và ngăn ngừa hoặc trì hoãn quy trình nitrat hóa. Quá trình oxy hóa ammoniac bằng AMO là rất quan trọng. Nếu ở những phản ứng khác, yên cầu oxy hóa NH3 cần có chất khử tương tự. Có thể bằng hydroxylamine oxyoreductase HAO xúc tác .NH2oH + H2O à NO – 2 + 5H + + 4 e –Xử lý nitratCơ chế này phức tạp. Phân tích động học về sự ức chế oxy hóa NH3 đã chỉ ra những chất nền của AMO cho thấy động học từ cạnh tranh đối đầu đến không cạnh tranh đối đầu. Sự link và quy trình oxy hóa hoàn toàn có thể xảy ra ở 2 vị trí khác nhau trên AMO. Trong thiên nhiên và môi trường cạnh tranh đối đầu, link và quy trình oxy hóa xảy ra tại NH3, trong khi ở thiên nhiên và môi trường không cạnh tranh đối đầu thì vị trí xảy ra khác nhau .

Tính chất

Các chất ức chế hoàn toàn có thể được định nghĩa là những hợp chất làm gián đoạn phản ứng thông thường có xúc tác bởi enzyme. Phương pháp này xảy ra bằng cách làm bất hoạt enzyme trải qua đổi khác cộng hóa trị của mẫu sản phẩm. Cuối cùng ức chế nitrat hóa. Thông qua quy trình, AMO bị vô hiệu, protein được link hóa trị với loại sản phẩm ở đầu cuối .Các hợp chất lưu huỳnh gồm có ammonium thiosulfate được tìm thấy sau khi sản xuất những hợp chất dễ bay hơi và có tính năng ức chế mạnh như Carbon disulfide và thiourea .

Mục đích của bổ sung  Thiophosphoryl triamide

Bổ sung Thiophosphoryl triamide hoàn toàn có thể đạt 2 mục tiêu là ức chế sản xuất cả urease và nitrat hóa. Trong 1 điều tra và nghiên cứu về công dụng ức chế quy trình oxy hóa của vi khuẩn Mitrosomonas europaea. Sử dụng Thioethers dẫn đến quy trình oxy hóa những hợp chất thành sulfoxide. Trong đó, nguyên tử S là nơi oxy hóa chính của AMO. Điều này có tương quan can đảm và mạnh mẽ nhất đến năng lực ức chế cạnh tranh đối đầu .Các hợp chất dị vòng nitro cũng là chất ức chế nitrat hiệu suất cao cao. Thường phân loại theo cấu trúc vòng. Phương thức hoạt động giải trí của những hợp chất này chưa được hiểu rõ. Trong khi những chất ức chế AMO sử dụng thoáng rộng hơn dựa trên chính sách hầu hết của enzyme. Có nhiều quan điểm cho rằng những hợp chất chứa 2 hoặc 3 nguyên tử N vòng liền kề như pyridazine, pyrazole, indazole có khuynh hướng có tính năng ức chế cao hơn đáng kể so với những hợp chất chứa nguyên tử N không liền kề hoặc những nguyên tử N vòng đơn. Điều này cho thấy, sự hiện hữu của những nguyên tửu vòng N có đối sánh tương quan trực tiếp với tính năng ức chế của hợp chất .

Mối liên hệ của ức chế nitrat hóa so với thiên nhiên và môi trường

Các yếu tố môi trường tự nhiên nghiêm trọng lúc bấy giờ đã tạo nên mối chăm sóc về chất ức chế nitrat hóa. Các chất thải, nitrat ngấm dần vào mạch nước ngầm tạo ra chất độc cấp tính. Gây hại tới nhiều loại đồng vật hoang dã. Đồng thời góp thêm phần tạo nên hiện tượng kỳ lạ phú dưỡng nguồn nước. Một số chất nitrat hóa cũng sản xuất ra khí metan .

Đối với khí quyển

Nitro oxide N2O trong khí quyển thấp hơn nhiều so với CO2. Tuy nhiên, năng lực gây nóng lên toàn thế giới cao gấp 300 lần so với CO2 và góp phần 6 % nhiệt độ cho hàng loạt toàn cầu do tạo nên khí nhà kính .

Đối với đất

Đất, gồm có polyanionic, đất sét và silicat. Amoni NH + 4 link ngặt nghèo với đất nhưng những ion NH – 3 thì không. Bởi nitrat có tính di động hơn, hòa tan trong mạch nước ngầm trải qua thủy lợi nông nghiệp. Nitrat trong nước ngầm tác động ảnh hưởng đến nồng độ nước mặt trải qua những tương tác trực tiếp từ khi khai thác sử dụng. Ví dụ : Nước hoạt động và sinh hoạt đa phần dựa vào mạch nước ngầm nhưng hầu hết những nhà máy sản xuất giải quyết và xử lý nước thải đều xả vào nước mặt .Quá trình Nitrat hóa trong xử lý nước thải

Xem thêm  So sánh sàn UPCOM và sàn OTC – Đâu là sự đầu tư hiệu quả?

Hệ sinh vật

Các động vật hoang dã hoang dã như lưỡng cư, cá nước ngọt và côn trùng nhỏ rất nhạy cảm với nồng độ nitrat. Đây là nguyên do gây ra sự tăng trưởng không bình thường ở những loài bị ảnh hưởng tác động. Nồng độ nitrat góp thêm phần gây ra phú dưỡng, trong đó môi trường tự nhiên nước thiếu vắng oxy nặng nề .Nitrat hóa gây sương mù quang hóa, tạo ozone tầng mặt đất, mưa axit và làm biến hóa phong phú loài không mong ước khác .Ngoài ra, những chất ức chế nitrat hóa được chứng tỏ là có năng lực ngăn ngừa quy trình oxy hóa metan và CO2. Cả nitrapyrin và acetylene đều được chứng tỏ là chất ức chế đặc biệt quan trọng can đảm và mạnh mẽ. Mặc dù giải pháp vận dụng triển khai chưa rõ ràng .

Ức chế khí metan

Một số chất ức chế quy trình nitrat hóa enzyme ví dụ điển hình như urease cũng hoàn toàn có thể ức chế sản xuất metan bằng vi khuẩn methanotrophic. Tốc độ quay vòng động học của AMO tương tự như MMO ( methane monooxygenase ). Điều đó chỉ ra rằng MMO là chất xúc tác tương tự như AMO trong oxy hóa metan. Các vi khuẩn methanotrophic có nhiều điểm tương đương với những chất oxy hóa NH3 như Nitrosomonas. Khả năng ức chế của những hạt MMO cho thấy sự tương đương với AMO. Dẫn đến sự giống nhau về đặc thù giữa MMO trong methanotrophs và AMO trong autotrophs .

Quá trình nitrat hóa trong giải quyết và xử lý nước thải

Một trong những ứng dụng của quy trình nitrat hóa là giải quyết và xử lý nước thải. Loại bỏ ammoniac trong nước bằng cách chuyển hóa nitrit thành nitrat. Khi đạt được thành quả nitrat sẽ thực thi khử để tạo khí metan .

Phương trình mô phỏng nitrat hóa

NH + 4 + 1.5 O2 à NO2 + H2O + 2H +NO – 2 + 0.5 O2 à NO – 3Phản ứng tổng thể và toàn diện :

NH4 + 2O2 à NO–3 + 2H+ + H2O

Nitrat hóa là gìAmoniac trong nước thải có từ nhiều nguồn khác nhau, gồm có :

  • Protein: thịt, máu, nhu mô và các chất dịch từ cơ thể con người, động vật.
  • Các chất dinh dưỡng: ure, axit amin, casein ….
  • Các hóa chất: Các chất ức chế ăn mòn, hóa chất xử lý, hóa chất tẩy rửa có chứa hợp chất amoni bậc 4, nguyên liệu thô…

Vi sinh vật trong quy trình giải quyết và xử lý

Trong mạng lưới hệ thống bùn hoạt tính hoặc những mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý nước thải sinh học, Nitro được nitrat hóa trong điều kiện kèm theo hiếu khí. 2 loài vi khuẩn tham gia trong quy trình là Nitrosomonas và Nitrobacter. Tỷ lệ vi khuẩn này chiếm 3 – 10 % trong quy trình bùn hoạt tính nitrat hóa. Những vi khuẩn này là loài tự dưỡng được gọi chung là Nitrifiers. Chúng tự lấy nguồn carbon từ carbon vô cơ hoặc carbon dioxide .Đặc điểm :

  • Nitrifiers sở hữu các cytomembranes. Đây là phần mở rộng của màng tế bào ra khỏi thành và hướng về tế bào chất.
  • Tạo nên vị trí hoạt động cho quá trình oxy hóa các ion amoni và nitrit.
  • Trên các tế bào của nitrifiers, các ion amoni và nitrite tương ứng tiếp xúc với các enzyme thêm oxy vào mỗi ion.

Điều kiện hoạt động giải trí

Oxy : Nitrifiers là vi khuẩn aerobic bắt buộc. Tức là chúng cần những phân tử oxy tự do và bị tàn phá trong điều kiện kèm theo yếm khí. Quá trình nitrat hóa tối đa xảy ra trong điều kiện kèm theo oxy hòa tan DO là 3.0 mg / L. Quá trình nitrat hóa đáng kể xảy ra khi DO đạt từ 2.0 – 2.9 mg / L. Quá trình nitrat hóa dừng hoạt động giải trí ở mức DO < 0.5 mg / L .Tỷ lệ cần khoảng chừng 4.6 kg oxy cho mỗi kg ion amoni bị oxy hóa thành nitrat. Tương đương 1 kg oxy để oxy hóa 1 kg BOD carbonate. Trong trường hợp thời hạn dưới 4 giờ không đủ oxy sẽ không ảnh hưởng tác động xấu tới vi khuẩn nitrifiers. Để bảo vệ quy trình nitrat hóa hiệu suất cao, cần duy trì mức DO = 51.5 mg / L .Nhiệt độ : Nitrat hóa nhạy cảm với nhiệt độ. Nhiệt độ tối ưu để đạt hiệu suất cao trong ngưỡng 28 – 300C .Trong trường hợp nhiệt độ quá 450C hoặc dưới 50C, quy trình nitrat hóa ngừng hoạt động giải trí. Ngưỡng nhiệt độ từ 10 – 160C quy trình hoạt động giải trí giảm 50 – 60 % hiệu suất cao .Nitrat hóa trong xử lý nước thải

Xem thêm  Síp trong tiếng Tiếng Anh - Tiếng Việt-Tiếng Anh | Glosbe

Độ kiềm và pH :

Độ kiềm bị mất trong quy trình sử dụng bùn hoạt tính để nitrat hóa. Do vi khuẩn nitrifiers sử dụng kiềm làm nguồn carbon vô cơ. Các ion H + được tạo ra khi những ion amoni bị oxy hóa thành nitrite :NH + 4 + 1.5 O2 à NO2 + H2O + 2H +Axit nitro NHO2 cũng được tạo ra trong quy trình oxy hóa những ion amoni. Việc này làm hủy hoại độ kiềm :H + + NO2 à HNO27.14 mg độ kiềm khi CaCO3 bị tàn phá cho mỗi mg ion amoni bị oxy hóa. Nếu độ pH giảm xuống dưới 6.7 thì quy trình nitrat hóa cũng bị giảm đáng kể. Do đó, việc duy trì độ kiểm trong bể sục khí để cung cấp độ không thay đổi pH và phân phối carbon vô cơ cho những vi khuẩn nitrat hóa là vô cùng quan trọng. Sau khi nitrat hóa trọn vẹn, độ kiềm dư 50 mg / L là đạt tiêu chuẩn. Nếu không đủ, cần bổ trợ độ kiềm cho bể sục khí. Phạm vi pH tối ưu cho quy trình là 7.2 đến 8 ppm .

Tuổi bùn hoặc F:M

Thời gian cứ trú của tế bào trung bình hay còn gọi là tuổi bùn là số ngày trung bình mà vi sinh vật được giữ trong quá trình bùn hoạt tính. Trước khi chúng bị xả khỏi mạng lưới hệ thống. Tuổi bùn cao giúp tăng số lượng vi sinh vật nitrat hóa. Các giá trị tuổi bùn MCRT hoặc F : M nhờ vào vào nhiệt độ. Hoạt động của vi sinh nitrifiers sẽ giảm mạnh khi nhiệt độ thấp. Vì vậy, mùa đông cần bảo vệ điều kiện kèm theo để duy trì số lượng nitrifiers để tăng hiệu suất cao nitrat hóa. Giảm tỷ suất tiêu tốn lãng phí cũng giúp tăng MCTR .

Sự ức chế, độc tính

Sự ức chế hoặc độc tính làm mất trong thời điểm tạm thời hoặc dài hạn năng lực hoạt động giải trí của enzyme trong bùn hoạt tính. Có thể gây thiệt hại không hề phục sinh so với những cấu trúc tế bào. Những chất thải ức chế hoàn toàn có thể làm giảm đáng kể quy trình nitrat hóa, khiến nitrifiers tăng trưởng chậm và chiếm tỷ suất nhỏ trong mạng lưới hệ thống sục khí .Vi khuẩn nitrat hóa cũng bị ức chế bởi nồng độ ammoniac tự do thấp và axit nitric tự do. Amoniac tự do NH3 được sản xuất từ những ion amoni trong thiên nhiên và môi trường pH cao ở bể sục khí. Axit nitric tự do NHO2 được sản xuất từ những ion nitrit trong môi trường tự nhiên pH thấp ở bể sục khí .Loại ức chế này gọi là ức chế cơ chất. Sự ức chế môi trường tự nhiên chất nền thường xảy ra ở nồng độ những ion amoni 400 – 500 mg / L. Hoặc khi những ion amoni được quy đổi thành những ion nitrite với vận tốc nhanh hơn những ion nitrite được quy đổi thành những ion nitrat .

BOD

Các dạng BOD hòa tan và đơn thuần hoàn toàn có thể ức chế hoạt động giải trí của vi khuẩn nitrat hóa. Chúng xâm nhập vào tế vào của vi khuẩn và làm bất hoạt mạng lưới hệ thống enzyme. Dạng BOD này phải được phân hủy trọn vẹn bởi những chất hữu cơ để vi khuẩn nitrat hóa oxy hóa những ion amoni và nitrit .Nitrifiers nhờ vào vào những chất hữu cơ để giảm BOD xuống nồng độ thấp ( dưới 40 mg / L ). BOD dư thừa hoàn toàn có thể gây ra nhu yếu oxy đáng kể. Gây ra sự sụt giảm DO và làm ảnh hưởng tác động xấu đến vi khuẩn nitrat hóa. Biến động chỉ số BOD hoàn toàn có thể dẫn đến quy trình nitrat hóa không liên tục .Quá trình Nitrat hóa trong giải quyết và xử lý nước thải là một trong nhiều quy trình quan trọng trong công nghệ tiên tiến AAO. Quá trình này giúp chuyển hóa Nitơ trong nước thải và giải phóng ra ngoài. Đây cũng là một quá trình không hề thiếu trong mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý nước thải mà Nihophawa đang vận dụng lúc bấy giờ. Để hiểu thêm về mạng lưới hệ thống và làm giá chi tiết cụ thể, hành khách hoàn toàn có thể để lại số điện thoại cảm ứng. Phòng Kinh doanh của công ty sẽ liên hệ tư vấn với đơn vị chức năng chi tiết cụ thể .

5/5 ( 1 Review )

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Tin tổng hợp

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button