Amoni trong nước thải đầu ra cao: Nguyên nhân và giải pháp

Amoni trong nước thải đầu ra cao là một trong những dấu hiệu cần được lưu ý trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải. Khi chỉ số này tăng, việc xác định nguyên nhân không phải lúc nào cũng đơn giản, bởi vấn đề có thể liên quan đến nhiều khâu khác nhau trong hệ thống. 

Vậy đâu là nguyên nhân khiến amoni đầu ra tăng cao, cần kiểm tra những chỉ số nào và giải pháp xử lý amoni trong nước thải nên bắt đầu từ đâu? Bài viết dưới đây sẽ phân tích các nguyên nhân thường gặp và những yếu tố cần kiểm soát để quá trình nitrat hóa diễn ra ổn định. 

Amoni trong nước thải phát sinh từ đâu?

Amoni trong nước thải chủ yếu hình thành từ quá trình phân hủy các hợp chất chứa nitơ. Tùy vào loại hình sản xuất, nguồn phát sinh có thể đến từ nguyên liệu, hóa chất, nước thải sản xuất hoặc nước thải sinh hoạt.

Trong hệ thống xử lý nước thải, amoni thường tồn tại dưới dạng NH₄⁺ và NH₃, với tỷ lệ giữa hai dạng phụ thuộc vào pH và nhiệt độ.

Đây là lý do việc kiểm soát amoni không chỉ dừng ở việc đo nồng độ đầu vào và đầu ra, mà cần xem xét cả đặc tính nguồn thải và điều kiện của quá trình xử lý sinh học.

Amoni được xử lý như thế nào trong hệ thống xử lý nước thải?

Trong hệ thống xử lý nước thải, amoni thường được kiểm soát chủ yếu thông qua quá trình xử lý sinh học, đặc biệt là quá trình nitrat hóa trong bể hiếu khí. Tại đây, các nhóm vi sinh vật chuyên biệt sử dụng oxy để chuyển hóa amoni thành các dạng nitơ khác.

Quá trình này có thể hiểu đơn giản theo hai bước:

Amoni → Nitrit → Nitrat

Trong đó, quá trình chuyển từ amoni sang nitrit và tiếp tục sang nitrat cần được duy trì ổn định để hạn chế amoni còn lại trong nước sau xử lý.

Hiệu quả của quá trình nitrat hóa phụ thuộc vào nhiều điều kiện trong bể sinh học như DO, pH, độ kiềm, nhiệt độ, tải lượng amoni và lượng sinh khối được duy trì. Nếu một trong các yếu tố này biến động đáng kể, hoạt tính của vi sinh nitrat hóa có thể suy giảm và khiến amoni đầu ra tăng.

Vì vậy, khi đánh giá khả năng xử lý amoni, không nên chỉ nhìn vào nồng độ amoni đầu vào và đầu ra, mà cần xem xét cả điều kiện vận hành của bể sinh học và diễn biến của các chỉ số liên quan.

Hình minh họa. Nguồn: Pinterest 

Những nguyên nhân khiến amoni đầu ra cao

Amoni sau xử lý vẫn ở mức cao không nhất thiết xuất phát từ một công đoạn riêng lẻ. Đối với hệ thống xử lý sinh học, cần xem xét đồng thời tải lượng đầu vào, điều kiện bể hiếu khí, khả năng duy trì vi sinh nitrat hóa và chế độ vận hành.

1. Tải lượng amoni đầu vào tăng

Khi lưu lượng hoặc nồng độ amoni trong nước thải đầu vào tăng đột biến, lượng nitơ cần xử lý cũng tăng theo và có thể vượt quá khả năng đáp ứng của hệ thống tại thời điểm đó. Vì vậy, khi amoni đầu ra tăng, cần đối chiếu đồng thời lưu lượng và nồng độ amoni đầu vào để xác định liệu hệ thống đang chịu tải bất thường hay hiệu quả xử lý thực tế đang suy giảm.

2. DO trong bể hiếu khí không phù hợp

Quá trình nitrat hóa cần oxy để duy trì hoạt động của vi sinh. Khi DO trong bể hiếu khí quá thấp, khả năng chuyển hóa amoni có thể bị hạn chế. Tình trạng này có thể liên quan đến tải hữu cơ tăng, lượng bùn trong bể cao hoặc hệ thống cấp và phân phối khí hoạt động chưa phù hợp. Tuy nhiên, không nên chỉ tăng lượng khí mà cần đối chiếu DO với các chỉ số như COD, MLSS và amoni đầu ra để xác định nguyên nhân.

3. pH và độ kiềm không phù hợp

pH có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của vi sinh nitrat hóa, trong khi quá trình nitrat hóa cũng tiêu thụ độ kiềm của hệ thống. Khi pH hoặc độ kiềm suy giảm, hiệu quả chuyển hóa amoni có thể bị ảnh hưởng. Do đó, nếu amoni đầu ra tăng đồng thời với sự thay đổi của pH và độ kiềm, cần kiểm tra khả năng duy trì điều kiện thích hợp cho quá trình nitrat hóa trước khi điều chỉnh bằng hóa chất.

4. Lượng và tuổi bùn chưa phù hợp

Vi sinh nitrat hóa có tốc độ sinh trưởng tương đối chậm và cần được duy trì đủ lâu trong hệ thống. Tuổi bùn quá ngắn có thể khiến nhóm vi sinh này bị rửa trôi, trong khi tuổi bùn quá dài có thể dẫn đến bùn già và thay đổi đặc tính vận hành. Vì vậy, việc đánh giá khả năng xử lý amoni cần xem xét đồng thời MLSS, MLVSS, bùn tuần hoàn và bùn dư để xác định trạng thái sinh khối trong bể.

5. Vi sinh bị ức chế bởi thành phần bất thường trong nước thải

Một số thành phần trong nước thải như kim loại, dung môi, chất oxy hóa mạnh, nồng độ muối cao hoặc dòng thải có pH bất thường có thể ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh nitrat hóa. Trong trường hợp này, amoni đầu ra có thể tăng dù DO vẫn được duy trì ở mức phù hợp. Khi đó, cần truy tìm nguồn thải bất thường và đánh giá khả năng gây ức chế trước khi lựa chọn biện pháp điều chỉnh.

6. Điều kiện vận hành hoặc thiết bị không ổn định

Hiệu quả xử lý amoni còn phụ thuộc vào sự ổn định của các thiết bị và chế độ vận hành như máy thổi khí, hệ thống phân phối khí, bơm tuần hoàn bùn và chế độ xả bùn. Những thay đổi bất thường trong các khâu này có thể làm biến động điều kiện trong bể sinh học và ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa. Vì vậy, khi amoni đầu ra tăng, cần kết hợp dữ liệu phân tích với nhật ký vận hành và tình trạng thiết bị để xác định nguyên nhân chính xác hơn.

Xem thêm: Hệ thống thoát nước nhà máy và nước thải trong nhà máy: Vì sao phải tách riêng?

Giải pháp xử lý amoni trong nước thải đầu ra cao

Khi amoni trong nước thải đầu ra cao, cần xác định nguyên nhân trước khi điều chỉnh hệ thống. Các giải pháp nên tập trung vào việc kiểm soát tải lượng đầu vào, duy trì điều kiện phù hợp cho vi sinh nitrat hóa và đảm bảo các công đoạn vận hành ổn định.

1. Kiểm soát tải lượng amoni đầu vào

Theo dõi đồng thời lưu lượng và nồng độ amoni giúp xác định mức tải thực tế mà hệ thống đang tiếp nhận. Nếu xuất hiện dòng thải có nồng độ amoni tăng bất thường, cần kiểm tra và kiểm soát nguồn phát sinh để tránh gây quá tải cho công đoạn sinh học.

2. Duy trì điều kiện phù hợp cho quá trình nitrat hóa

DO, pH, độ kiềm và nhiệt độ cần được theo dõi thường xuyên để đảm bảo môi trường thuận lợi cho vi sinh nitrat hóa. Khi các chỉ số biến động, cần điều chỉnh dựa trên dữ liệu vận hành thực tế thay vì áp dụng một chế độ cố định.

Kiểm soát sinh khối và tuổi bùn

Duy trì MLSS, MLVSS và tuổi bùn phù hợp giúp giữ lại lượng vi sinh cần thiết cho quá trình xử lý amoni. Đồng thời, cần kiểm soát bùn tuần hoàn và bùn dư để hạn chế tình trạng thiếu sinh khối hoặc bùn già.

3. Kiểm tra các yếu tố gây ức chế vi sinh

Nếu amoni vẫn cao dù DO và các điều kiện cơ bản tương đối ổn định, cần xem xét khả năng có dòng thải chứa chất gây ức chế. Việc xác định nguồn bất thường và kiểm soát từ đầu vào thường quan trọng hơn việc chỉ tăng khí hoặc bổ sung chế phẩm sinh học.

4. Rà soát thiết bị và chế độ vận hành

Máy thổi khí, hệ thống phân phối khí, bơm tuần hoàn bùn và chế độ xả bùn cần được kiểm tra khi hiệu quả xử lý thay đổi bất thường. Những sai lệch trong thiết bị hoặc vận hành có thể làm ảnh hưởng đến điều kiện sinh học và khả năng chuyển hóa amoni.

Amoni trong nước thải đầu ra cao là vấn đề cần được quan tâm trong quá trình vận hành và kiểm soát chất lượng hệ thống xử lý nước thải. Việc nhận diện đúng vấn đề và có phương án xử lý phù hợp sẽ góp phần duy trì hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu xử lý và hạn chế các phát sinh trong quá trình vận hành. 

Đối với các hệ thống đang gặp tình trạng amoni vượt chuẩn hoặc hiệu quả xử lý thiếu ổn định, Hùng Vương cung cấp dịch vụ khảo sát, đánh giá hiện trạng, tư vấn cải tạo và hoàn thiện công nghệ xử lý nước thải theo điều kiện thực tế của từng công trình. Phương án được xem xét từ nguồn phát sinh, tải lượng đầu vào đến bể sinh học, thiết bị cấp khí, tuần hoàn bùn và yêu cầu chất lượng nước đầu ra.