Đề tài Tổng quan quá trình chuyển hoá các hợp chất Nitơ trong nước thải của vi sing vật

LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường đang ngày gia tăng và đang được sự quan tâm của nhiều nghành, nhất là đối với việc ô nhiễm do nước thải. Đối với nhiều nước thải có hàm lượng các chất dinh dưỡng (N,P) trung bình và cao, việc xử lý loại ra các thành phần này trước khi xả là một nhu cầu quan trọng, nhằm hạn chế sự ô nhiễm nước ngầm, nước mặt. Một trong các dạng hợp chất gây nên sự ô nhiễm của nước phải nói đến các hợp chất hữu cơ chứa itơ. Nếu như hàm lượng Nitơ có trong nước xả thải ra sông, hồ quá mức sẽ gây ra một hiện tượng ô nhiễm, điển hình là hiện tượng phú dưỡng hóa kích thích sự phát triển nhanh của rong, rêu, tảp làm bẩn nguồn nước. Việc áp dụng các phương pháp sinh học để xử lý nước thải hiện nay đang là vấn đề cần được chú ý và phát triển, đây là phương pháp dùng vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn để phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tạo ra sản phẩm có lợi như carbonic, nước và các chất vô cơ khác. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA HỢP CHẤT CỦA NITƠ 1.1 TỔNG QUAN VỀ NITƠ VÀ CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ Nitơ là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố có ký hiệu N và số nguyên tử bằng 7. Ở điều kiện bình thường nó là một chất khí không màu, không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phân tử nitơ, còn gọi là đạm khí. Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất và là thành phần của mọi cơ thể sống. Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan trọng như các axit amin, axit nucleic, ammoniac, axit nitrite, cyanua… Phân tử nitơ trong khí quyển là tương đối trơ, nhưng trong tự nhiên nó bị chuyển hóa rất chậm thành các hợp chất có ích về mặt sinh học và công nghiệp nhờ một số cơ thể sống, chủ yếu là các vi khuẩn. Khả năng kết hợp hay cố định nitơ là đặc trưng quan trọng của công nghiệp hóa chất hiện đại, trong đó nitơ được chuyển hóa thành amomniac. Ammoniac có thể được sử dụng trực tiếp chủ yếu làm phân bón, hay làm nguyên liệu cho nhiều hóa chất quan trọng khác. Các muối của acid nitrite bao gồm nhiều hợp chất quan trọng như hay diêm tiêu, thuốc súng và nitrate amoni. Các hợp chất nitrate hữu cơ khác, như TNT. Acid nitrite được sử dụng làm chất oxi hóa trong các tên lửa dùng nhiên liệu lỏng. Ammoniac là một hợp chất quan trọng giữa N và H. Ammoniac có tính bazơ, trong dung dịch thì nó tạo ra các cation amoni (NH4+). Các khác có cấu trúc tương tự là dinitơ monoxit (N2O), nitơ monoxit (NO) và nitơ dioxit (NO2). Các oxit tiêu chuẩn hơn là dinitơ trioxit (N2O3) và dinitơ pentoxit (N2O5), trên thực tế là tương đối không ổn định và là các chất nổ. Các axit tương ứng là acid nitrơ (HNO2) và acid nitrite (HNO3), với các muối tương ứng được gọi là nitrite và nitrate. Acid nitrite là một trong ít các axit mạnh hơn hydroni. Bảng 1.1 Trạng thái hóa trị của hợp chất nitơ trong hợp chất hóa học. Hợp chất Hóa trị Công thức hóa học Amoni/ ammoniac -3 NH4+/ NH3 Khí Nitơ 0 N2 Dinitơ oxit +1 N2O Nitơ oxit +2 NO Nitrite +3 NO2- Dinitơ trioxit + 3 N2O3 Nitơ dioxit +4 NO2 Nitrate +5 NO3- Dinitơ pentoxit +5 N2O5 1.2 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÁC HỢP CHẤT CỦA NITƠ 1.2.1 Chu trình sinh địa hóa nitơ Trong tự nhiên nitơ tồn tại ở nhiều dạng hợp chất hóa học tham gia và chuyển hóa trong nhiều quá trình, quan trọng hơn cả là chuyển hóa giữa các dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ chứa nitơ. Vi khuaån coá ñònh trong ñaát Vi khuaån coá ñònh N trong reå caây Nhieân lieäu hoùa thaïch Nitô khí quyeån Nuùi löûa Naêng löôïng toûa ra töø coâng nghieäp Xaùc ñoäng thöïc vaät ureâ Phaân boùn Tia seùt möa Ñoàng hoùa Amon hoùa Phaân huûy (vi khuaån, naám) Khöû nitrat Hoïat ñoäng con ngöôøi Hoïat ñoäng töï nhieân Hình 1.1 Chu trình sinh địa hóa nitơ Hợp chất nitơ vô cơ đơn giản và đầu tiên hết là nitơ tự do trong không khí. Nitơ vô cơ này chuyển hóa thành nitơ hữu cơ nhờ quá trình cố định nitơ của vi sinh vật, thực vật. Trong cơ thể sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất đạm hữu cơ như protein, acid amin. Khi cơ thể sinh vật chết đi lượng nitơ hữu cơ này tồn tại trong đất. Dưới tác dụng của nhóm vi sinh vật hoại sinh thực hiện quá trình amon hóa phân giải thành các acid amin. Các acid amin này lại được một nhóm vi sinh vật phân giải thành ammoniac. Ammoniac tiếp tục được chuyển hóa thành các hợp chất của nitrite, nitrate nhờ nhóm vi sinh vật nitrate hóa. Dạng nitrate được chuyển hóa thành nitơ phân tử nhờ quá trình phản nitrate hóa trả lại nitơ tự do cho khí quyển. Như vậy, vòng tuần hoàn nitơ được khép kín. Trong hầu hết các giai đoạn chuyển hóa của vòng tuần hoàn đều có sự tham gia của các vi sinh vật khác nhau. Nếu sự hoạt động của nhóm nào đó ngừng lại, toàn bộ sự chuyển hóa của vòng tuần hoàn sẽ bị ảnh hưởng rất nghiêm trọng. Hợp chất nitơ (protein, urea…) Vi sinh vật thủy phân Tế bào thực vật Ammoniac Tạo sinh khối Tế bào nitơ hữu cơ Phân hủy nội bào NO2- Khử nitrat Khí Nitơ NO-3 Chất hữu cơ Carbon Hình 1.2 Chu trình nitơ Quá trình amon hóa Quá trình amon hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất nitơ hữu cơ như acid amin, protein, ure … thành nitơ vô cơ, CO2 và nước. Quá trình amon hóa bao gồm 2 quá trình. 1.2.2.1 Amon hóa ure Ure có trong thành phần nước tiểu của người và động vật, chiếm khoảng 22% nước tiểu. Trong công thức cấu tạo, ure chứa tới 46,6% nitơ, vì thế nó là nguồn dinh dưỡng đạm tốt với cây trồng. Quá trình amon hóa chia làm hai giai đoạn. Đầu tiên, dưới tác dụng của enzyme urease được tạo ra bởi các vi sinh vật, ure sẽ phân hủy tạo thành muối carbonat amoni. Sau đó, carbonat amoni được chuyển hóa thành NH3, CO2 và H2O bằng một phản ứng hóa học thông thường. CO(NH2)2 + 2H2O à (NH4) 2 CO3 (giai đọan 1) (NH4) 2 CO3 à 2NH3 + CO2 + H2O (giai đoạn 2) Một số loài vi sinh vật tiết enzyme urease có hoạt tính phân giải cao như Bacillus amylovorum, planosarcina ureae, Micrococcus ureae.... Đa số chúng thuộc nhóm hiếu khí hoặc kỵ khí không bắt buộc, chúng ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm. Bởi vậy khi sử dụng ure làm phân bón người ta kết hợp với bón vôi, đồng thời xới xáo làm thoáng đất. 1.2.2.2 Amon hóa protein Protein là thành phần quan trọng của tế bào sinh vật. Khi sinh vật chết đi, protein được tích lũy trong đất. Protein chứa 15 – 17% nitơ nhưng cây trồng không thể hấp thụ trực tiếp protein mà phải thông qua quá trình amon hóa. Quá trình này có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí nhờ nhóm vi sinh vật phân hủy protein có khả năng tiết ra enzyme protease bao gồm proteinase và peptidase. Enzyme protease xúc tác quá trình thuỷ phân liên kết liên kết peptide (-CO-NH-)n trong phân tử protein, polypeptide tạo sản phẩm là acid amin.. Dưới tác dụng của enzyme proteinase phân tử protein sẽ được phân giải thành các polypeptide và oligopeptide. Các chất này hoặc tiếp tục phân hủy thành các axit amin nhờ enzyme peptidase ngoại bào hoặc được tế bào vi khuẩn hấp thụ rồi sau đó được phân hủy tiếp thành các acid amin trong tế bào. Một phần các axit amin được tế bào vi khuẩn sử dụng để tổng hợp protein tạo sinh khối. Một phần các acid amin theo các con đường phân giải khác nhau để sinh NH3, CO2 và các sản phẩm trung gian khác. Với các protein có chứa S, nhờ enzyme desulfurase của nhóm vi khuẩn lưu huỳnh và các nhóm dị dưỡng hiếu khí khác, sẽ bị phân hủy tạo H2S, scatol, indol hay mercaptan .Hấp thụ vào tế bào Protein Oligopeptide,polypeptide Acid amin Khử acid amin Protease peptitdase NH3, NH4+ Trong điều kiện hiếu khí, các acid amin bị vô cơ hóa tạo sản phẩm là ammoniac, carbonic và nước. Trong điều kiện kỵ khí lại diễn ra quá trình khử amin tạo nhiều loại hợp chất hữu cơ như axit hữu cơ, rượu H2S và các sản phẩm bốc mùi khó chịu như indol và scatol. Khử amin có thể xảy ra theo một trong những phương thức sau: R – CH(NH2)COOH à R – CHCOOH + NH3 R – CH(NH2)COOH +H2O à R – CH2OH – COOH + CO2 + NH3 R – CH(NH2)COOH + ½ O2 à R – CO – COOH + NH3 R – CH(NH2)COOH + O2 à R – COOH + CO2 + NH3 R – CH(NH2)COOH +H2O à R – CO – COOH +NH3 + 2H Các nhóm vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân hủy protein: Vi khuẩn: Bacillus mycoides, B. mesentericus, B.subtilis, Pseudomonas fluorescens Xạ khuẩn: Streptomyces rimosus, S. griseus Vi nấm: Aspergillus oryzae, A. flavour, A. niger, Penicilium camemberti… Vi sinh vật yếm khí : Vi khuẩn Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum Vi sinh vật hiếu khí tùy tiện : Vi khuẩn Proteus vulgaris, Bacillus coli… 1.2.3 Quá trình Nitrate hóa Sau quá trình amon hóa, NH3 được hình thành một phần được thực vật hấp thụ, một phần kết hợp với các hợp chất trong đất tạo thành các muối amon với ion NH4+. Một phần muối amon cũng được cây trồng và vi sinh vật hấp thụ, một phần được oxy hóa thành nitrate. Quá trình nitrate hóa bao gồm 2 giai đoạn: nitrite hóa và nitrate hóa 1.2.3.1 Giai đoạn nitrite hóa Là quá trình oxy hóa NH4+ tạo thành NO2- được tiến hành bởi các vi khuẩn nitrate hóa thuộc nhóm tự dưỡng hóa năng, có khả năng oxy hóa NH4+ bằng oxy không khí và tạo ra năng lượng. NH4+ + 3/2 O2 à NO2- + H2O + 2H + Năng lượng Năng lượng dùng để đồng hóa CO2 tạo ra carbon hữu cơ. Enzyme xúc tác cho quá trình này là các enzyme của quá trình hô hấp hiếu khí. Nhóm vi sinh vật nitrite hóa bao gồm 4 chi khác nhau: Nitrosomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus, Nitrosospira 1.2.3.2 Giai đoạn nitrate hóa. NO2- tạo thành tiếp tục được oxy hóa thành NO3- bởi nhóm vi khuẩn nitrate. Đây cũng là các vi khuẫn tự dưỡng hóa năng, thực hiện phản ứng oxi hóa nitrite để cung cấp năng lượng cho quá trình đồng hóa Năng lượng CO2. NO2- + ½ O2 à NO3- + Nhóm vi khuẩn nitrate gồm 3 chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus. Ngoài nhóm vi khuẩn tự dưỡng hóa năng nói trên, trong đất còn có một số loài vi sinh vật dị dưỡng cũng tiến hành quá trình nitrate hóa. Đó là loài vi khuẩn và xạ khuẩn thuộc các chi Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces... 1.2.4 Quá trình phản nitrate Các hợp chất đạm dạng nitrate ở trong đất rất dễ bị khử thành nitơ phân tử. Quá trình này gọi là quá trình phản nitrate hóa được thực hiện trong điều kiện kỵ khí nhờ các vi sinh vật phản nitrate hóa. Khi đó, NO3- là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuổi hô hấp kỵ khí và năng lượng tạo thành dùng để tổng hợp nên ATP cho tế bào. Nhóm vi khuẩn thực hiện quá trình phản nitrate hóa phân bố rộng rãi trong đất. Thuộc nhóm tự dưỡng hóa năng có Thiobacillus denitrificans, hydrogenomonas agilis ...thuộc nhóm dị dưỡng có Pseudomonas denitrificans, Micrococcus denitrificanas, Bacillus licheniformis... Trong các môi trường tự nhiên ngoài quá trình phản nitrate sinh học nói trên còn có quá trình phản nitrate hóa học không có sự tham gia của vi sinh vật thường xảy ra ở pH < 5.5. 1.2.5 Quá trình cố định Nitơ Quá trình cố định nitơ sinh học là một quá trình khử nitơ thành NH3 dưới tác dụng enzyme của enzyme nitrogenase của vi sinh vật. Đây là quá trình quan trọng nhất để chuyển hóa nitơ vô cơ thành nitơ hữu cơ. Có 3 nhóm vi sinh vật có khả năng cố định nitơ: Nhóm cộng sinh với cây họ đậu, nhóm sống tự do trong đất và nhóm tảo. Trong đó, góp phần quan trọng nhất là nhóm Rhizobium sống cộng sinh với cây họ đậu. Cơ chế của quá trình cố định nitơ cần enzyme nitrogenase của vi sinh vật, leghemoglobin của thực vật và năng lượng tế bào. Nitrogenase N2 + 6e + 12ATP + 12H2O à 2NH4+ + 12ATP + 12P + 4H+ Nitrogenase bao gồm 2 thành phần khác nhau, một phần gồm protein và Fe, một phần gồm protein, Fe, Mo. Electron của chất khử sẽ đi vào thàh phần thứ nhất của nitrogenase (phần chứa protein và Fe) sau đó được chuyển sang thành phần thứ hai, qua đó electronic được hoạt hóa có thể phản ứng với nitơ . Nitơ cũng đi qua hai thành phần của nitrogenase và được hoạt hóa. Hydro được hoạt hóa nhờ các enzyme của hệ thống hydrogenase. Năng lượng dùng trong quá trình này là ATP của tế bào. Cuối cùng NH3 được hình thành. NH3 được hình thành đến một mức độ nào đó sẽ kiềm hãm sự họat động của Nitrogenase, nó chính là yếu tố điều hòa hoạt tính của enzyme. Như vậy, có thể tóm tắt quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ trong tự nhiên như sau: Vi khuẩn nitrate hóa nitrobacter nitrosomonas Phân hủy Protein NH3 NO2- NO3- Vi khuẩn phản nitrate hóa NO3- NO3- NO N2O N2 Quaù trình quang hôïp cuûa caây Leghemoglobin Nitrogenaza N2 NH3 ATP e e Bảng 1.2 Tóm tắt các quá trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên Quá trình Cơ chất Sản phẩm Vi sinh vật tham gia Amon hóa Hợp chất nitơ hữu cơ Nitơ vô cơ, CO2 và nước Bacillus mycoides, B. mesentericus, B.subtilis,Clostridium sporogenes, Clostridium putrificum ... Nitrate hóa NH3 NO3- Nitrosomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus, Nitrosospira, Nitrobacter, Nitrospira,... Phản nitrate hóa NO3- N2 Pseudomonas denitrificans, Micrococcus denitrificanas, Bacillus licheniformis, Thiobacillus denitrificans... Cố định N Nitơ NH3 Rhizobium.. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG NƯỚC THẢI 2.1 QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NITƠ TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 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 hợp chất Albumine dưới tác dụng của vi sinh vật, đạm albumine sẽ biến thành dạng đạm ammoniac (NH3) và ammoniac sẽ hòa tan vào nước hình thành NH4+. Sau đó, NH3 và ion NH4+ sẽ biến thành dạng đạm 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 hấp thu NH4+ và NO3- là tốt nhất, mỗi loài thực vật ưa một dạng đạm khác nhau. 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. Sông, suối, nước mưa, nước thải có chứa Nitrate và Ammoniac Cố định đạm N2 N2O NO2 Vi khuẩn + Sinh trưởng Thực vật phù du NO3 Sinh trưởng Nitrate hóa Động vật phù du NO2 Bài tiết Cá N2O NH4 Detritus yếm khí Bùn đáy Hình 2.1 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 acid 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 cho thủy 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 Bacillus như: B. mesentericus, B.mycoide, B. sustilis,…Số lượng của chúng trong thủy vực khác nhau thì rất khác nhau, thường trong các thủy vật nước ngọt số lượng của chúng nhiều thủy vực nước măn và nước lợ. 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. Số lượng của chúng trong thủy vực dao động theo mùa. Quá trình nitrate hóa chỉ xảy ra khi có mặt của oxy (kể cả nồng độ thấp), nghĩa là trong môi trường thóang khí, còn trong môi trường yếm khí với sự có mặt của các hydrat carbon sẽ xảy ra quá trình ngược lại với quá trình nitrate hóa đó là quá trình phản nitrate hóa. Quá trình này khử nitrate qua nitrite thành NO, N2O), NH2OH, NH3 và N2. 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 ví nó làm mất Nitơ trong thủy vật và tạo thành các chất độc đối với thủy sinh vật như NH3, NO2-. Trong đa số sinh cảnh, vi sinh vật có thể khử nitrate thành nitrite, chứ không có thể khử tiếp thành các dạng hợp chất khác. Do đó, ở đâu có quá trình phản nitrate hóa xảy ra mạnh thì ở đó có nhiều nitrite. Trong môi trường thoáng khí, quá trình cố định nitơ phân tử được thực hiện bởi các loài vi khuẩn Azotobacter như A. Agile và A.chroococcum. Ở sông, hồ thì hầu như gặp chúng ở mọi nơi. Tại phần lắng đọng yếm khí, quá trình cố định nitơ phân tử được thực hiện bởi các loài Clostridium như Clostridium pateurianum. Gần đây, người ta đã xác định ngoài các loài Azotobacter và Clostridium thì còn có các loài vi khuẩn khác cũng có khả năng đồng hóa nitơ phân tử bao gồm cả vi khuẩn quang tự dưỡng lẫn dị dưỡng. Tuy nhiên, ở chúng thì sự gắn kết Nitơ có hiệu quả thấp hơn do số lượng của những vi khuẩn này là quá ít để đồng hóa một lượng nitơ đánh kể, chúng chỉ có vai trò ở những phần lắng đọng yếm khí, còn trong môi trường thoáng khí, quá trình cố định nitơ phân tử được thực hiện chủ yếu bởi các loài tảo xanh thuộc giống Nostoc, Phormidium, Calothrix,... bởi vì các giống tảo này thường rất nhiều trong các thủy vực. 2.2 ĐẶC ĐIỂM CÁC LOẠI NƯỚC THẢI CHỨA NITƠ 2.2.1 Nước thải sinh hoạt Nguồn nước thải sinh họat gồm: nước vệ sinh tắm, giặt, nước rửa rau, thịt cá, nước từ nhà hàng, khách sạn….chiếm 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ. Chúng được thu gom vào các kênh dẫn thải. Hợp chất nitơ trong nước thải là các hợp chất ammoniac, protein, peptid, acid amin cũng các thành phần khác trong chất thải rắn và lỏng. Ngoài ra nước thải sinh hoạt có chứa một lượng các thành phần dinh dưỡng khác rất cao. Nhiều trường hợp, lượng chất dinh dưỡng này quá cao vượt quá nhu cầu phát triển của vi sinh vật trong quá trình xử lý sinh học. Trong các công trình xử lý nước thải theo phương pháp sinh học, lượng dinh dưỡng cần thiết trung bình tính theo tỷ lệ BOD5 : N: P là 100: 5: 1. Bảng 2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt. Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng (g/người.ngày) Tải lượng ô nhiễm (kg/ngày) Chất rắn lơ lủng 70 - 145 89 – 184,5 Amoni (N – NH4) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2 BOD5 của nước đã lắng 45 - 54 57,2 – 68,7 Nitô tổng 6 - 12 7,6 – 15,2 Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1 COD 72 – 102 91,6 – 127,7 Dầu mỡ 10 - 30 12,7 – 38,1 Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO Nước thải sinh hoạt chứa hàm lương các chất cặn bã, các chất rắn lơ lửng (SS), các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng (N,P). Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh họat như sau: Bảng 2.2 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm Nồng độ ô nhiễm (mg/m3) Chất rắn lơ lửng 730 – 1510 Amoni (N – NH4) 25 – 1510 BOD5 469 – 563 Nitô tổng 63 – 125 Tổng photpho 8 – 42 COD 570 - 1063 Dầu mỡ 104 - 313 Nguồn: Hoàng Huệ – Xử lý nước thải 2.2.2 Nước thải công nghiệp Ô nhiễm do hợp chất nitơ từ sản xuất công nghiệp liên quan chủ yếu tớ chế biến thực phẩm, sản xuất phân bón hay trong một số ngành đặc biệt như chế biến mủ cao su, chế biến tơ tằm, thuộc gia… Chế biến thực phẩm t