Tầm quan trọng của việc kiểm soát Nitơ trong xử lý nước thải

Việc quản lý nitơ trong xử lý nước thải đóng vai trò then chốt đối với bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Các hệ thống giám sát tiên tiến giúp tối ưu hóa quá trình xử lý, giảm thiểu tác động của lượng nitơ dư thừa và góp phần bảo vệ nguồn nước cũng như hệ sinh thái.

Vai trò của Nitơ trong môi trường

Nitơ là một dưỡng chất thiết yếu cho sự phát triển của thực vật thủy sinh và tảo, những sinh vật này tạo thành nền tảng của chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước. Tuy nhiên, khi nồng độ nitơ vượt quá mức tự nhiên, hiện tượng phú dưỡng (eutrophication) sẽ xảy ra. Quá trình này gây ra sự bùng phát của tảo, làm giảm nồng độ oxy trong nước và làm gián đoạn cân bằng sinh thái, dẫn đến hậu quả nghiêm trọng cho cả động và thực vật dưới nước. Nguồn nitơ dư thừa chủ yếu xuất phát từ các hoạt động nông nghiệp, xả thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt, đồng thời cũng có thể gây ra rủi ro sức khỏe, đặc biệt đối với trẻ sơ sinh.

Phương pháp loại bỏ Nitơ trong xử lý nước thải

Nitơ trong nước thải xuất hiện dưới nhiều dạng khác nhau như: amoni (NH4-N), amoniac (NH₃), nitrit (NO₂⁻) và nitrat (NO₃⁻). Mỗi dạng nitơ này đòi hỏi một phương pháp xử lý riêng biệt:

Phương pháp Bùn hoạt tính thông thường (CAS)

Quá trình Bùn Hoạt Tính Thông Thường (Conventional Activated Sludge – CAS) là một trong những phương pháp phổ biến nhất. Trong quá trình này, nước thải được sục khí trong các bể chứa, kích thích sự phát triển của vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất nitơ. Các vi khuẩn nitrat hóa chuyển hóa amoni thành nitrit và sau đó thành nitrat. Tuy nhiên, nitrat cần được xử lý thêm qua quá trình khử nitrat (denitrification) để loại bỏ hoàn toàn nitơ. Phương pháp này đòi hỏi tiêu thụ năng lượng cao do phải sục khí và bơm liên tục.

Quá trình Nitrat hóa – Khử Nitrat

Quá trình này bao gồm hai giai đoạn sinh học:

• Nitrat hóa: Vi khuẩn nitrat hóa chuyển hóa amoni thành nitrat trong môi trường giàu oxy.
• Khử nitrat: Vi khuẩn khử nitrat chuyển hóa nitrat thành khí nitơ (N₂) trong môi trường kỵ khí, thường cần bổ sung nguồn carbon bên ngoài để đạt hiệu quả tối ưu.

Mặc dù quá trình này có hiệu quả cao trong việc loại bỏ nitơ, nhưng nó đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ nồng độ oxy và đảm bảo đủ nguồn carbon cho giai đoạn khử nitrat.

Những khó khăn trong kiểm soát Nitơ

Quá trình xử lý nước thải gặp phải nhiều thách thức khi loại bỏ nitơ, trong đó có:

• Độ nhạy của vi sinh vật: Các vi sinh vật tham gia vào quá trình nitrat hóa và khử nitrat rất nhạy cảm với các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ và sự hiện diện của các chất độc hại. Những thay đổi này có thể làm giảm hiệu quả xử lý.
• Yêu cầu nguồn carbon bên ngoài: Để đảm bảo quá trình khử nitrat diễn ra hiệu quả, cần bổ sung nguồn carbon từ bên ngoài. Điều này không chỉ tăng độ phức tạp của quá trình mà còn làm tăng chi phí vận hành. Nếu quá trình không được thực hiện đầy đủ, nồng độ nitrat có thể tích tụ và đòi hỏi các giai đoạn xử lý bổ sung.
• Sự biến đổi của thành phần nước thải: Thành phần nước thải có thể thay đổi đáng kể, đặc biệt là về nồng độ amoni và tỷ lệ carbon – nitơ. Điều này tạo ra khó khăn trong việc duy trì điều kiện xử lý ổn định, đặc biệt đối với các cơ sở quy mô lớn.

=> Xem thêm: Quan trắc nước thải là gì? Quy trình về tần suất quan trắc nước thải định kỳ 2025

Giải pháp kiểm soát Nitơ trong quy trình xử lý nước thải từ Reecotech

Để giải quyết các thách thức trên, công ty Reecotech thiết kế giải pháp tiên tiến hỗ trợ quản lý nitơ trong quy trình xử lý nước thải, sử dụng công nghệ BlueEdge™ của Badger Meter. Công nghệ này cho phép giám sát liên tục các tham số quan trọng của quá trình xử lý nitơ, bao gồm các chỉ số của quá trình nitrification và denitrification. Các thiết bị như nitro::lyser V3 và ammo::lyser Pro cung cấp dữ liệu thời gian thực, hỗ trợ tối ưu hóa điều kiện vận hành, từ đó:

• Giảm thiểu tiêu thụ năng lượng: Qua việc tối ưu hóa quá trình sục khí và bổ sung nguồn carbon.
• Nâng cao hiệu quả xử lý: Giảm thiểu tích lũy nitrat và COD, đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt.

Một ví dụ điển hình về hiệu quả của công nghệ BlueEdge™ là tại Nhà máy Xử Lý Nước Thải Jianshan ở Trung Quốc. Tại nhà máy này, để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải theo “Kế hoạch 12 năm”, hệ thống xử lý đã được nâng cấp bằng cách tích hợp các thiết bị giám sát trực tuyến của BlueEdge™ vào bốn bể SBR. Kết quả cho thấy:

• Giảm 50% COD và nồng độ NH₄⁺ trong nước thải.
• Kiểm soát chính xác các giai đoạn nitrification và denitrification.
• Tối ưu hóa chi phí vận hành và giảm thiểu các nguồn ô nhiễm, góp phần cải thiện chất lượng nước sông Qiantang.

=> Xem thêm: Hệ thống quan trắc nước thải và quy trình xử lý hiện nay tại Việt Nam

Quản lý nitơ trong xử lý nước thải là một yếu tố quan trọng không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cộng đồng. Việc áp dụng các công nghệ tiên tiến như BlueEdge™ mang lại các giải pháp giám sát thời gian thực, giúp kiểm soát hiệu quả các quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Nhờ đó, các cơ sở xử lý nước thải có thể ứng phó nhanh chóng với các thay đổi của môi trường, tối ưu hóa quá trình xử lý và góp phần duy trì một hệ sinh thái nước trong lành và an toàn cho sức khỏe con người.