Đề tài Tìm hiểu một vài quá trình sinh học loại bỏ Nitơ trong nước thải

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Tốc độ đô thị hóa ở Việt Nam trong thời gian gần đây diễn ra rất nhanh chóng cùng với sự phát triển của công nghiệp. Tỉ lệ dân số vì thế cũng tăng theo cùng với tốc độ đô thị hóa, kết quả là nước thải từ các thành phố, khu dân cư tập trung, khu công nghiệp cũng không ngừng gia tăng với khối lượng lớn. Đối với nhiều loại nước thải có hàm lượng các chất dinh dưỡng như Nitơ, phospho cao, việc xử lý để loại ra các thành phần này trước khi xả ra môi trường là một yêu cầu quan trọng, nhằm hạn chế sự ô nhiễm nước ngầm, nước mặt. Cùng với nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp cũng chứa nhiều loại hợp chất phức tạp (vô cơ, hữu cơ). Một trong các dạng hợp chất gây nên sự ô nhiễm nước phải kể đến là các hợp chất chứa Nitơ. Nếu hàm lượng Nitơ có trong nước xả ra sông, hồ cao quá mức sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa kích thích sự bùng nổ nhanh chóng của rong, rêu, tảo làm bẩn nguồn nước và cạn kiện oxy hòa tan, đe dọa hệ sinh thái nước. Bởi vậy, Nitơ là yếu tố cần phải được loại bỏ. Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý Nitơ gồm phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học. Trong các phương pháp trên, việc áp dụng các quá trình sinh học để xử lý nước thải có chứa hợp chất Nitơ là vấn đề cần được chú ý và đẩy mạnh hơn nữa. Đây là phương pháp dùng vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủy các chất hữu cơ dễ phân hủy nhằm tạo ra các sản phẩm có lợi như carbonic, nước và các chất vô cơ khác, do vậy là phương pháp tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Trong thực tế các phương pháp sinh học để loại bỏ Nitơ đã và đang áp dụng tại một số hệ thống xử lý nước thải, nhưng các tài liệu có liên quan còn rời rạc, tản mạn, chưa được nghiên cứu nhiều, tài liệu còn rời rạc chưa sắp xếp lại thành hệ thống có tính logic chặt chẽ. Đó cũng là lý do để đề tài “tìm hiểu một vài quá trình sinh học loại bỏ Nitơ trong nước thải” ra đời. 1.2. Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu 1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng bổ sung, tìm hiểu, sắp xếp, lựa chọn tài liệu làm cơ sở lý thuyết cho phương pháp loại Nitơ bằng quá trình sinh học. 1.2.2. Nội dung nghiên cứu Nguồn gốc, các dạng tồn tại của Nitơ trong nước và ảnh hưởng đến môi trường. Bản chất các quá trình sinh học chuyển hóa các hợp chất chứa Nitơ được ứng dụng trong kỹ thuật xử lý nước và nước thải. Ứng dụng các quá trình sinh học để xử lý các hợp chất chứa Nitơ trong nước và nước thải. 1.2.3. Phương pháp nghiên cứu Do đề tài chỉ hình thành trên cở sở lý thuyết mà không tiến hành thí nghiệm hay tiến hành làm thực nghiệm nên phương pháp nghiên cứu ở đây chủ yếu là phương phương pháp hồi cứu: Trong quá trình thực hiện đề tài, tiến hành thu thập, sưu tầm các thông tin, tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ các tạp chí, sách báo, giáo trình, internet,…từ đó các kiến thức sẽ được lựa chọn và tổng hợp lại làm cơ sở cho quá trình thực hiện đề tài. 1.3. Ý nghĩa của đề tài Khóa luận được thực hiện trên cơ sở lý thuyết tìm hiểu các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải, tổng hợp lại các tài liệu quan có từ trong sách, báo, giáo trình, với mong muốn bổ sung và hoàn chỉnh hơn các vấn đề có liên hoan đến phương pháp loại bỏ Nitơ bằng quá trình sinh học.. CHƯƠNG 2 NGUỒN GỐC, CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA NITƠ TRONG NƯỚC VÀ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG 2.1. Các dạng tồn tại của các hợp chất chứa Nitơ trong nước Nguyên tố Nitơ là thành phần luôn có mặt trong cơ thể động, thực vật sống và trong thành phần các hợp chất tham gia quá trình sinh hóa. Đồng thời nó cũng tồn tại ở nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ trong các sản phẩm công nghiệp và tự nhiên. Nguyên tố Nitơ có thể tồn tại ở bảy trạng thái hóa trị, từ dạng khử (N-3) là amoniac đến dạng oxy hóa (N+5) là nitrat. Bảng 2.1. ghi các trạng thái hóa trị của nguyên tố nitơ và hợp chất hóa học đại diện cho trạng thái hóa trị đó. Hợp chất Công thức hóa học Hớa trị Amoni/amoniac NH4+/NH3 -3 Khí nitơ N2 0 Dinitơ oxit N2O +1 Nitơ oxit NO +2 Nitrite NO2--N +3 Nitơ dioxit NO2 +4 Nitrate NO3--N +5 Bảng 2.1 Trạng thái hóa trị của nguyên tố nitơ trong hợp chất hóa học Trong môi trương nước tự nhiên không bị ô nhiễm, các hợp chất amoniac, hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, dạng khí, nitrat và nitrit có nồng độ không đáng kể. Tuy vậy chúng là nguồn Nitơ cho phần lớn sinh vật đất và nước. Vi sinh vật sử dụng nguồn Nitơ kể trên vào tổng hợp axit amin, protein, tế bào và chuyển hóa năng lượng. Trong các quá trình đó, hợp chất Nitơ thay đổi hóa trị và chuyển hóa thành các hợp chất hóa học khác. Nguồn phát thải hợp chất Nitơ vào môi trường rất phong phú: từ các chất thải rắn, khí thải, nước thải nhưng quan trọng nhất là từ phân và chất bài tiết trong nước thải sinh hoạt. 2.2. nguồn gốc của các hợp chất chứa Nitơ trong nước thải 2.2.1. Nguồn nước thải sinh hoạt Thành phần Nitơ trong thức ăn của người và động vật nói chung chỉ được cơ thể hấp thu một phần, phần còn lại được thải ra dưới dạng rắn (phân) và các chất bài tiết khác (nước tiểu, mồ hôi). Nguồn nước thải từ sinh hoạt gồm: nước vệ sinh, tắm, giặt, nước rửa rau, thịt, cá, nước từ bể phốt, từ khách sạn, nhà hàng, các dịch vụ công cộng như thương mại, bến tàu xe, bệnh viện, trường học, khu du lịch, vui chơi, giải trí. Chúng thường được thu gom vào các kênh dẫn thải. Hợp chất Nitơ trong nước thải bao gồm amoniac, protein, peptit, axit min cũng như các thành phần khác trong chất thải rắn và lỏng. Mỗi người hằng ngày tiêu thụ 5 – 16g Nitơ dưới dạng protein và thải ra khoảng 30% trong số đó. Hàm lượng Nitơ thải qua nước tiểu lớn hơn trong phân 8 lần. Các hợp chất chứa Nitơ, đặc biệt là protein, và urea trong nước tiểu bị thủy phân rất nhanh tạo thành amoni/amoniac. Trong các bể phốt xảy ra các quá trình phân hủy yếm khí các chất thải, làm giảm lượng carbon hữu cơ nhưng không làm giảm hợp chất Nitơ đáng kể. Chỉ một phần nhỏ tham gia vào cấu trúc tế bào vi sinh vật. Hàm lượng hợp chất Nitơ trong nước thải từ các bể phốt cao hơn so với các nguồn thải chưa qua phân hủy yếm khí. Trong nước thải sinh hoạt, nitrate và nitrite có hàm lượng rất thấp do nồng độ oxy hòa tan và mật độ vi sinh tự dưỡng thấp. Thành phần amoni chiếm 60 – 80% hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải sinh hoạt. Nồng độ hợp chất Nitơ trong nước thải sinh hoạt biến động theo lưu lượng nguồn thải: mức độ sử dụng nước của cư dân, mức độ tập trung các dịch vụ công công, thời tiết, khí hậu trong vùng, tập quán ăn uống sinh hoạt… Bảng 2.3 Sau đây thể hiện các đặc trưng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bao gồm cả ô nhiễm bởi các hợp chất chứa Nitơ. Bảng 2.2. Các đặc trưng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Thành phần Đơn vị Nồng độ Khoảng Đặc trưng Chất rắn mg/l 350 – 12000 700 Cặn không tan mg/l 100 – 350 210 BOD mg/l 110 – 400 210 COD mg/l 250 – 1000 500 Nitơ tổng (N) mg/l 20 – 85 35 NH3-N mg/l 12 – 50 22 (Nguồn: XL nước thải giàu hợp chất N và P, Lê Văn Cát, 2007) Chỉ tiêu Trung bình (mg/l) Tổng Nitơ 40 - Nitơ hữu cơ 15 - Nitơ Amoni (NH3 + NH4+) 25 - Nitơ Nitrit (NO2-) 0,05 - Nitơ Nitrat (NO3-) 0,2 Bảng 2.3. Các chỉ tiêu trung bình các hợp chất Nitơ trong nước thải sinh hoạt 2.2.2. Nguồn nước thải công nghiệp Ô nhiễm do hợp chất Nitơ từ sản xuất công nghiệp liên quan đến chế biến thực phẩm, sản xuất phân bón hay liên quan đến một số ngành nghề đặc biệt chế biến mủ cao su, chế biến tơ tằm thuộc da. Chế biến thực phẩm thải một lượng đáng kể hợp chất chứa Nitơ liên quan đến loại thực phẩm chứa nhiều đạm: chế biến thủy hải sản, giết mổ và sản xuất thức ăn từ các loại thịt, sữa, đậu, nấm… Nước thải từ khâu giết mổ chứa một lượng máu, mỡ, phân cùng các mảnh thịt vụn, nước thải từ khâu giết mổ được thu gom cùng với nước vệ sinh dụng cụ. Hợp chất chứa Nitơ nhanh chóng được tiết ra từ các thành phần rắn vào nước với tốc độ phụ thuộc vào mức độ phân tán, nhiệt độ môi trường và loại sản phẩm chế biến. Quá trình sản xuất một số loại hóa chất, phân bón, sợi tổng hợp thải ra lượng khá lớn hợp chất hữu cơ chứa Nitơ, các hợp chất này dễ bị thủy phân trong môi trường và tạo ra amoniac. Bảng 2.4. Nồng độ đặc trưng ô nhiễm N tổng thường tìm thấy trong một số loại nước thải công nghiệp. Nguồn Nồng độ Nitơ tổng (mg/l) - Giết mổ 115 - Chế biến thịt 76 - Chế biến + Cá da trơn + Cua + Tôm + Cá 33 94 215 30 - Chế biến rau, quả, đồ uống 4 - Chế biến tinh bột 21 - Rượu vang 40 - Hóa chất, phân bón + NH3-N + NO3—N 1270 550 (Nguồn: XL nước thải giàu hợp chất N và P, Lê Văn Cát, 2007) Nồng độ hợp chất Nitơ trong nước thải công nghiệp cũng biến động rất mạnh, không chỉ trong mùa vụ mà cả trong từng ngày, nhất là đối với các cơ sở chế biến thực phẩm sản xuất đồng thời nhiều loại sản phẩm. 2.2.3. Nguồn thải từ nông nghiệp và chăn nuôi Canh tác nông nghiệp về nguyên tắc phải bón phân đạm, lân cho cây trồng vì các yếu tố trên thiếu trong đất trồng trọt. Trong rất nhiều trường hợp người ta còn sử dụng nguồn nước thải để tưới nhằm tận dụng lượng hợp chất Nitơ trong đó để làm phân bón cho cây trồng. Điều đáng bàn là ở chỗ một lượng khá lớn phân bón mà cây trồng không hấp thu được do nhiều nguyên nhân: phân hủy, rửa trôi (phân đạm urê, phân lân, phân tổng hợp NPK) hoặc do tạo thành dạng không tan, nhất thời cây trồng không thể hấp thu (phân lân). Trong môi trường nước, urê rất dễ dàng bị thủy phân tạo thành amoniac và khí carbonic: CO2(NH2)2 + H2O CO2 + 2NH3 Lượng Nitơ trong phân urê chiếm 46%, tuy nhiên do diện phân bố rộng nên hàm lượng amoniac trong nước mặt không cao. Mặt khác khi tồn tại trong nước amoniac cũng bị các loại thủy thực vật khác như rong, rêu, tảo, cỏ dại hấp thu và một phần chuyển hóa thành dạng hợp chất khác như nitrate do hoạt động của vi sinh vật. Nguồn nước thải phát sinh do chăn nuôi gia cầm, gia súc có lưu lượng nhỏ hơn so với nước sinh hoạt, chủ yếu là nước tắm rửa và vệ sinh chuồng trại. Nước thải từ chuồng trại chăn nuôi chứa một lượng chất rắn không tan lớn: phân, rác, bùn đất, thức ăn thừa rơi vãi, các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ tiết ra từ các chất thải rắn khi gặp nước. Nước thải chuồng trại của các loài nuôi khác nhau có độ ô nhiễm khác nhau vì các thành phần dinh dưỡng trong phân khác nhau. Nồng độ hợp chất hữu cơ tăng dần theo thời gian lưu nước thải do lượng chất thải hữu cơ có khả năng sinh hủy rất lớn , trong thời gian lưu giữ chúng bị phân hủy yếm khí tạo ra metan và khí carbonic trong khi hợp chất Nitơ hầu như không bị biến động, trong khi đó các vi sinh vật bị chết cũng tiếp tục phân hủy tạo ra hợp chất Nitơ. Các kết quả đánh giá cho thấy, thủy động vật chỉ hấp thu được khoảng 25 – 40% lượng Nitơ trong thức ăn tổng hợp. Do hiệu quả hấp thu Nitơ từ thức ăn không cao, phần còn dư nằm trong nước nuôi với hàm lượng khoảng 360mg/m2/ngày. Phân tôm cá, thức ăn thừa và chất bài tiết cũng làm tăng nồng độ hợp chất Nitơ trong nước nuôi, nhất là khi phân và thức ăn thừa không được thu gom và tách ra khỏi nguồn nước nuôi kịp thời. Hợp chất Nitơ nhanh chóng bị thủy phân thành amoniac và được tảo hấp thu (hàm lượng protein thô trong tảo khô chiếm khoảng 50%, tương ứng với 8% N). Tảo là nguồn thức ăn trực tiếp cho vật nuôi và của loài động vật phù du (nhỏ), mà động vật phù du là thức ăn của loài cá. Khi hệ sinh thái trên ổn định thì mức độ ô nhiễm trong hồ không lớn. 2.2.4. Nước rác Rác thải sinh hoạt từ các đô thị, thành phố có khối lượng khá lớn. Tại các thành phố lớn ở Việt Nam, lượng rác thải bình quân tính theo đầu người là 0,6 – 0,8 kg/người/ngày. Thành phần chủ yếu của rác thải là chất hữu cơ (rau, quả, củ, thực vật…) nhưng một lượng đáng kể các tạp chất vô cơ: gạch, sợi, xỉ than, sành, sứ, thủy tinh đặc biệt là polyme phế thải (bao bì) cũng thường có mặt. Ở các nước đang phát triển, việc phân loại rác thải tại nguồn chưa được thực hiện rộng rãi, thường được thu gom chung và mang chôn lấp tại các bãi rác, đôi khi sử dụng một phần để sản xuất phân bón hữu cơ. Thành phần hữu cơ chứa Nitơ trong rác chủ yếu là protein và một lượng nhỏ hơn các hợp chất axit nucleic, chitin, urê, các sản phẩm phân hủy từ thức ăn, xác động vật. Trong quá trình phân hủy yếm khí, protein và các hợp chất chứa Nitơ bị thủy phân bởi enzym do vi sinh yếm khí và một phần hiếu khí tạo ra axit amin và tiếp tục thành amoni và carbon dioxit cùng với axit dễ bay hơi. Một lượng không lớn axit amin, amoni được vi sinh vật sử dụng để cấu tạo tế bào, lượng còn dư tồn tại trong nước rác. Nước rác được tách khỏi bãi chôn và thường được gom về các hồ chứa khi được xử lý và thải ra môi trường. Sự biến động về nồng độ chất hữu cơ (BOD, COD) và hợp chất Nitơ trong nước thải dưới sự tương tác của vi sinh vật, điều kiện vật lý (gió, mưa, nóng lạnh) và thực vật là đối tượng đáng quan tâm khi đánh giá đặc trưng của nước rác. Hợp chất Nitơ trong các hồ gồm có: chất hữu cơ chứa Nitơ, amoni, nitrite, nitrate dạng tan trong nước và trong cấu trúc tế bào của vi sinh vật và tảo. Trong hồ yếm khí, hợp chất Nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng amoni, một phần nằm trong tế bào của vi sinh vật yếm khí. Do không tách được sinh khối ra khỏi nước nên khi phân hủy, amoni được “trả lại” hầu như trọn vẹn trong môi trường nước. 2.3. Ảnh hưởng của các hợp chất chứa Nitơ đến môi trường 2.3.1. Tác hại của Nitơ đối với sức khỏe cộng đồng Sự có mặt của Nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng. Khi trong nước thải có nhiều Amoniac có thể gây độc cho cá và hệ động vật thuỷ sinh, làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước. Khi hàm lượng Nitơ trong nước cao có thể gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận làm nước có màu và mùi khó chịu đặc biệt là lượng oxy hoà tan trong nước giảm mạnh gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ. Khi xử lý Nitơ trong nước thải không tốt, để hợp chất Nitơ đi vào trong chuỗi thức ăn hay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm. Nitrate tạo chứng thiếu Vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành các hợp chất nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrate lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa. Khi vào cơ thể, nitrate chuyển hóa thành nitrite nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion nitrite còn nguy hiểm hơn nitrate đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa Nitơ gây ung thư. Trong cơ thể nitrite có thể oxy hoá sắt II ngăn cản quá trình hình thành Hb làm giảm lượng oxy trong máu dẫn đến ngạt, buồn nôn, thậm chí nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong. 2.3.2. Tác hại của ô nhiễm Nitơ đối với môi trường Nitơ trong nước thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng. Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du như rêu, tảo dẫn đến thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng nước, phá hoại môi trường trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất độc trong nước như NH4+, H2S, CO2, CH4... tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nước. Hiện tượng đó gọi là phú dưỡng nguồn nước. Đa số các hồ ở Hà Nội đang ô nhiễm nghiêm trọng bởi nước thải và trầm tích. Lưu lượng nước thải chảy vào vượt quá khả năng tự làm sạch của các hồ. Các dòng chảy vào hồ thậm chí làm bốc mùi hôi nồng nặc. Hiện tượng phú dưỡng hay còn gọi là hiện tượng tảo nở hoa. Nhiều tảo xanh và các loài thực vật nổi phát triển rất nhanh trong nước hồ. Sau khi chết đi, các loại tảo tích tụ tại đáy hồ ngày càng dày thêm. Quá trình phân hủy của chúng kéo theo sự tiêu thụ lớn về oxy trong nước, làm biến mất các loài thủy sinh khác, đồng thời giải tỏa các chất khí có hại và hôi thối. 2.3.3. Tác hại của Nitơ đối với quá trình xử lý nước Sự  có mặt của Nitơ có  thể gây cản trở cho các quá  trình xử lý làm giảm hiệu quả  làm việc của các công trình. Mặt khác nó  có thể kết hợp với các loại hoá  chất trong xử lý để tạo các phức hữu cơ  gây độc cho con người. CHƯƠNG 3 BẢN CHẤT CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRONG KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI 3.1. Sơ lược về chu trình của Nitơ trong môi trường nước tự nhiên Trong môi trường nước, Nitơ có thể tồn tại dưới dạng hợp chất vô cơ, hữu cơ hòa tan hay không hòa tan. Các hợp chất vô cơ quan trọng của Nitơ là NH3, NH4+, NO2-, NO3-. Nitơ dạng khí có được chủ yếu là sự khuếch tán từ ngoài không khí vào hay còn có thể được hình thành trong quá trình phản nitrate hóa. Các dạng hợp chất vô cơ hòa tan có được là do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, Nitơ lắng đọng dưới dạng albumine và dưới tác dụng của vi sinh vật, đạm albumine sẽ tiếp tục phân hủy thành ammoniac (NH3) và sau đó ammoniac sẽ hòa tan vào nước tạo ra NH4+. Sau đó, NH3 và ion NH4+ sẽ biến đổi thành dạng nitrite (NO2-) và nitrate (NO3-) nhờ hoạt động của vi khuẩn nitrite và nitrate hóa. Thực vật có thể hấp thu nhiều dạng đạm nói trên nhưng khả năng hấp thu NH4+ và NO3- là tốt nhất, (mỗi loài thực vật ưa một dạng đạm khác nhau). Trong khi đó, một số loài vi khuẩn và tảo lại có khả năng sử dụng Nitơ phân tử nhờ quá trình cố định Nitơ. Hầu hết đạm NO3- được vi sinh vật, thực vật thủy sinh sử dụng cho các quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng, sau đó bị lắng tụ ở bùn đáy. Đạm chứa trong tảo bị ăn bởi động vật phù du và các ấu trùng, động vật đáy khác. Hai quá trình yếm khí là cố định Nitơ và phản nitrate do tảo lam và vi khuẩn thực hiện, trong đó, quá trình phản nitrate hầu như xảy ra trong tầng đáy ở vùng cửa sông hay đất ngập nước. Các chất đạm hữu cơ trong môi trường nước hiện diện trong cơ thể thực vật, động vật, xác bã hữu cơ lơ lửng hoặc hòa tan. N2O N2 Thực vật phù du Động vật phù du Cá Cố định đạm Vi khuẩn Bài tiết Nitrate hóa Sinh trưởng Sinh trưởng Mảnh vụn Sông, suối, nước mưa, nước thải có chứa Nitrate và Ammoniac N2O NO3 NO2 NH4 Bùn đáy NO2 yếm khí Hình 3.1. Chu trình Nitơ trong nước Quá trình amon hóa các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ trong môi trường nước diễn ra tương đối mạnh mẽ trong cả điều kiện hiếu khí lẫn kỵ khí. Trong điều kiện hiếu khí, các hợp chất hữu cơ được chuyển hóa hoàn toàn thành các hợp chất vô cơ, giúp làm sạch môi trường nước. Trong điều kiện kỵ khí, các axit amin không được vô cơ hóa hoàn toàn, bên cạnh NH3 và CO2 còn tích lũy nhiều loại hợp chất hữu cơ khác như axit hữu cơ, rượu, H2S và các sản phẩm bốc mùi khó chịu chothủy vực. Quá trình amon hóa protein giữ vai trò quan trọng trong việc khép kín vòng tuần hoàn Nitơ. Nhờ quá trình này mà Nitơ chuyển từ dạng hấp thụ sang muối amon dễ dàng được thực vật sử dụng. Nhờ quá trình này mà NH3 luôn luôn được phục hồi, cung cấp cho thực vật thủy sinh. Có nhiều loại vi khuẩn và nấm mốc tham gia vào quá trình này, chủ yếu là các loài của giống Bacillus như: Bacillus mesentericus, Bacillus mycoide, Bacillus sustilis,… Các vi khuẩn tham gia quá trình nitrate hóa trong môi trường nước đi cùng quá trình đồng hóa CO2 cho cơ thể. Ở thủy vực nước ngọt có các loài thuộc giống Nitrobacter và trong các thủy vực nước lợ, mặn có Nitrospina gracilic và Nitrosococcus mobilis. Vi khuẩn nitrate hóa phân bố rất ít trong các thủy vực sạch, nghèo dinh dưỡng, trong các thủy vực giàu dinh dưỡng số lượng của chúng có nhiều hơn, nhưng cao nhất cũng chỉ khỏang 10 tế bào/ml nước. Quá trình nitrate hóa chỉ xảy ra khi có mặt của oxy, nghĩa là trong môi trường thóang khí, còn trong môi trường yếm khí với sự có mặt của các chất hữu cơ sẽ xảy ra quá trình ngược lại với quá trình nitrate hóa là quá trình phản nitrate. Quá trình này khử nitrate qua nitrite thành NO, N2O. Vi khuẩn tham gia vào quá trình phản nitrate hóa bao gồm bao gồm các loại kỵ khí không bắt buộc như: Pseudomonas, Bacillus...Trong điều kiện hiếu khí, chúng oxy hóa các chất hữu cơ bằng oxy của không khí, còn trong điều kiện kỵ khí, chúng tiến hành oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng con đường khử hydro để chuyển hydro cho nitrate và nitrite. Quá trình này không có lợi vì nó làm mất Nitơ trong thủy vực và tạo thành các chất độc đối với thủy sinh vật như NH3, NO2-. Trong đa số sinh cảnh, vi sinh chỉ có thể khử nitrate thành nitrite, chứ không có thể khử tiếp thành các dạng hợp chất khác. Do đó, ở đâu có quá trì