I. Xử lý nitơ trong nước thải
Xử lý nitơ trong nước thải là một vấn đề quan trọng trong công nghệ môi trường, đặc biệt khi nước thải có nồng độ nitơ cao. Nitơ tồn tại dưới dạng amoni (NH4+) có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa, ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh và sức khỏe con người. Các phương pháp truyền thống như nitrat hóa và khử nitrat tuy phổ biến nhưng có nhiều nhược điểm như hiệu quả không ổn định, tiêu tốn nhiều năng lượng và cần bổ sung nguồn cacbon. Do đó, việc nghiên cứu các công nghệ mới như mô hình SNAP (Single-stage Nitrogen removal using Anammox and Partial nitritation) đang được quan tâm. Mô hình này kết hợp quá trình nitrit hóa bán phần và quá trình Anammox trong cùng một bể phản ứng, giúp xử lý nitơ hiệu quả hơn.
1.1. Vấn đề môi trường từ nitơ
Nitơ trong nước thải, đặc biệt ở dạng amoni, có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa, làm suy giảm chất lượng nước và ảnh hưởng đến hệ sinh thái thủy sinh. Ngoài ra, việc tiêu thụ nước nhiễm nitơ có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe như bệnh Methemoglobin và ung thư. Theo QCVN40:2011, nồng độ NH4+-N trong nước thải loại A không được vượt quá 5mg/L. Điều này đòi hỏi các công nghệ xử lý nitơ hiệu quả và bền vững.
1.2. Công nghệ xử lý nitơ truyền thống
Các công nghệ xử lý nitơ truyền thống dựa trên quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Tuy nhiên, chúng có nhiều hạn chế như hiệu quả không ổn định, tiêu tốn nhiều năng lượng và cần bổ sung nguồn cacbon. Điều này thúc đẩy nghiên cứu các công nghệ mới như mô hình SNAP, kết hợp quá trình nitrit hóa bán phần và Anammox, giúp xử lý nitơ hiệu quả hơn.
II. Mô hình SNAP và giá thể acrylic fiber
Mô hình SNAP là một công nghệ xử lý nitơ tiên tiến, kết hợp quá trình nitrit hóa bán phần và Anammox trong cùng một bể phản ứng. Mô hình này sử dụng giá thể acrylic fiber làm vật liệu bám dính cho vi sinh vật, giúp tăng hiệu quả xử lý nitơ. Giá thể acrylic fiber có diện tích bề mặt lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn nitrit hóa và Anammox phát triển. Nghiên cứu này đánh giá hiệu quả của mô hình SNAP trong việc xử lý nước thải có nồng độ nitơ cao, sử dụng giá thể acrylic fiber.
2.1. Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của mô hình SNAP
Mô hình SNAP được thiết kế với một bể phản ứng duy nhất, kết hợp quá trình nitrit hóa bán phần và Anammox. Quá trình nitrit hóa bán phần chuyển hóa amoni thành nitrit, sau đó Anammox chuyển hóa nitrit và amoni thành khí nitơ. Giá thể acrylic fiber được sử dụng làm vật liệu bám dính, giúp tăng diện tích tiếp xúc và hiệu quả xử lý.
2.2. Ưu điểm của giá thể acrylic fiber
Giá thể acrylic fiber có diện tích bề mặt lớn, độ bền cao và khả năng bám dính vi sinh vật tốt. Điều này giúp tăng hiệu quả xử lý nitơ trong mô hình SNAP. Ngoài ra, giá thể acrylic fiber dễ dàng vệ sinh và tái sử dụng, giảm chi phí vận hành.
III. Hiệu quả xử lý nitơ bằng mô hình SNAP
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nitơ của mô hình SNAP sử dụng giá thể acrylic fiber trong việc xử lý nước thải có nồng độ nitơ cao. Kết quả cho thấy, mô hình đạt hiệu suất chuyển hóa amoni lên đến 98% và hiệu suất loại bỏ tổng nitơ đạt 92%. Điều này chứng tỏ mô hình SNAP có tiềm năng lớn trong việc xử lý nước thải chứa nitơ nồng độ cao.
3.1. Kết quả thí nghiệm
Sau 283 ngày vận hành, mô hình SNAP đạt hiệu suất chuyển hóa amoni tối đa 98% và hiệu suất loại bỏ tổng nitơ 92%. Lượng bùn bám trên giá thể đạt 3,19 g-VSS/g-giá thể, chứng tỏ giá thể acrylic fiber có hiệu quả cao trong việc hỗ trợ vi sinh vật phát triển.
3.2. Ứng dụng thực tế
Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình SNAP có thể ứng dụng trong xử lý nước thải chứa nitơ nồng độ cao như nước rỉ rác, nước thải chăn nuôi và nước thải công nghiệp. Giá thể acrylic fiber cũng có tiềm năng lớn trong việc nâng cao hiệu quả xử lý nitơ của các hệ thống xử lý nước thải khác.
