Các Phương Pháp Xử Lý Tổng Nitơ (TN) Trong Nước Thải Công Nghiệp Hiệu Quả Hiện Nay

Tổng Nitơ (TN) trong nước thải là gì?

Tổng Nitơ (Total Nitrogen - TN) trong nước thải là tổng hàm lượng của tất cả các dạng nitơ tồn tại trong nước, bao gồm cả nitơ hữu cơ và nitơ vô cơ.

Các thành phần cấu thành TN

• Nitơ hữu cơ: Tồn tại trong amin, axit amin, protein, urê và các hợp chất hữu cơ khác.
• Nitơ Amoni (NH4^+ / NH_3): Sản phẩm phân hủy đầu tiên của nitơ hữu cơ.
• Nitơ Nitrit (NO_2^-: Dạng trung gian do vi khuẩn oxy hóa amoni tạo thành.
• Nitơ Nitrat (NO_3^-): Dạng oxy hóa cuối cùng và ổn định nhất của nitơ.

Trong nhiều ngành công nghiệp như thực phẩm, thủy sản, chăn nuôi, dệt nhuộm, hóa chất, sản xuất phân bón... hàm lượng TN thường rất cao và là nguyên nhân gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận nếu không được xử lý triệt để.

Theo quy chuẩn hiện hành, nhiều nguồn thải yêu cầu TN đầu ra dưới 20 mg/L hoặc thấp hơn tùy đối tượng tiếp nhận.

Quy chuẩn hàm lượng Nitơ đầu ra đạt chuẩn xả thải mới nhất áp dụng theo QCVN 40:2025/BTNMT (có hiệu lực từ ngày 01/09/2025, thay thế QCVN 40:2011/BTNMT và tích hợp nước thải y tế). Giá trị giới hạn tối đa của chỉ tiêu Nitơ (bao gồm Tổng Nitơ và Amoni) được phân loại nghiêm ngặt theo các cột nguồn tiếp nhận

Dưới đây là mức hàm lượng tối đa cho phép (đơn vị tính: mg/L) đối với từng loại nguồn tiếp nhận: 

Tại sao cần xử lý Tổng Nitơ trong nước thải?

Khi Nitơ tồn tại với nồng độ cao sẽ gây ra:

• Hiện tượng phú dưỡng hóa ao hồ, sông suối.
• Tăng sinh tảo và vi sinh vật có hại.
• Giảm hàm lượng oxy hòa tan (DO).
• Gây độc cho thủy sinh vật.
• Ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước cấp.

Do đó, việc xử lý TN là yêu cầu bắt buộc đối với nhiều hệ thống xử lý nước thải công nghiệp hiện nay.

Các phương pháp xử lý Tổng Nitơ phổ biến

Các phương pháp xử lý Tổng Nitơ (T-N) trong nước thải hiện nay chủ yếu tập trung vào việc chuyển hóa các dạng Nitơ (Hữu cơ, Amoni, Nitrit, Nitrat) thành khí Nitơ  bay lên khí quyển, hoặc loại bỏ vật lý qua màng lọc.

Dưới đây là các phương pháp phổ biến nhất được phân loại theo nguyên lý vận hành:

1. Phương pháp sinh học (Phổ biến nhất)

Đây là giải pháp tiết kiệm chi phí nhất và được áp dụng tại hơn 80% các nhà máy xử lý nước thải tập trung. 

• Quá trình Nitrat hóa và Khử Nitrat (Nitrification/Denitrification):
  • Cơ chế: Sử dụng bể hiếu khí (Aerobic) để vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter oxy hóa Amoni thành Nitrat . Sau đó, nước lưu thông qua bể thiếu khí (Anoxic) để vi khuẩn dị dưỡng khử Nitrat thành khí Nitơ 
  •  
  • Yêu cầu: Bể Anoxic cần bổ sung nguồn Cacbon (Methanol, rỉ mật đường) nếu nước thải nghèo hữu cơ. 
• Công nghệ Anammox (Oxy hóa Amoni trong điều kiện kỵ khí):
  • Cơ chế: Vi khuẩn Anammox biến đổi trực tiếp Amoni và Nitrit thành khí N2 trong môi trường không có oxy.
  • Ưu điểm: Tiết kiệm 60% lượng oxy cung cấp và không cần bổ sung nguồn Cacbon bên ngoài. Thích hợp cho nước thải có nồng độ Nitơ cực cao (nước rỉ rác, nước thải chăn nuôi)
  • Công nghệ màng sinh học kết hợp (MBBR / MBR):
  • Sử dụng giá thể động (MBBR) hoặc màng lọc vi sợi (MBR) để gia tăng mật độ vi sinh vật xử lý Nitơ, giúp thu nhỏ diện tích bể chứa

2. Phương pháp hóa - lý

Thường áp dụng làm công đoạn tiền xử lý (đối với nước thải đầu vào có nồng độ ô nhiễm quá cao) hoặc xử lý nâng cao ở giai đoạn cuối.

• Phương pháp thổi khí Stripping (Stripping Amoni):
  • Cơ chế: Nâng pH của nước thải lên trên 10.5 để chuyển hóa toàn bộ ion Amoni thành khí Amoniac  sau đó dùng tháp thổi khí để đẩy NH3 ra ngoài.
  •  
  • Nhược điểm: Tốn hóa chất nâng/hạ pH và gây ô nhiễm không khí nếu không có hệ thống hấp thụ khí đuôi.
• Clo hóa đến điểm phá vỡ (Breakpoint Chlorination):
  • Cơ chế: Cho Clo vào nước thải để oxy hóa hóa học Amoni thành khí N2
  •  
  • Ứu điểm: Xử lý triệt để Amoni ở nồng độ thấp. Thường dùng cho giai đoạn đánh bóng nước thải đầu ra.

3. Phương pháp cơ học / Công nghệ màng lọc 

• Thẩm thấu ngược (Màng RO):
  • Cơ chế: Giữ lại toàn bộ các ion Nitrat, Amoni và Nitơ hữu cơ bằng áp lực qua màng lọc siêu nhỏ.
  • Ưu điểm: Hiệu suất loại bỏ gần như 99%, nước đầu ra đạt tiêu chuẩn tái sử dụng.
  • Nhược điểm: Chi phí đầu tư, vận hành rất cao và phát sinh dòng nước thải cô đặc cần xử lý riêng

Vai trò của men vi sinh trong xử lý Tổng Nitơ

                                                              Men vi sinh xử lý nito MICROBE LIFT N1

Đối với hệ thống sinh học, việc bổ sung men vi sinh chuyên xử lý Nitơ giúp:

• Tăng mật độ vi khuẩn Nitrat hóa.
• Tăng tốc độ chuyển hóa NH4+.
• Đẩy nhanh quá trình khử Nitrat.
• Rút ngắn thời gian phục hồi hệ vi sinh.
• Giảm hiện tượng sốc tải Nitơ.

Các dòng vi sinh chuyên dụng thường chứa:

• Nitrosomonas spp.
• Nitrobacter spp.
• Nitrospira spp.
• Bacillus spp.
• Pseudomonas spp.

Đặc biệt phù hợp với các hệ thống gặp tình trạng:

• NH4 đầu ra cao.
• TN vượt quy chuẩn.
• Hệ vi sinh yếu sau sự cố.

Xử lý Tổng Nitơ (TN) là một trong những yêu cầu quan trọng đối với hệ thống xử lý nước thải công nghiệp hiện đại. Tùy thuộc vào đặc tính nước thải và yêu cầu đầu ra, doanh nghiệp có thể lựa chọn các công nghệ như A/O, A2/O, MBBR, SBR hoặc kết hợp các phương pháp hóa lý.

Bên cạnh đó, việc bổ sung men vi sinh chuyên xử lý Nitơ là giải pháp hiệu quả giúp tăng cường hoạt tính vi sinh, nâng cao hiệu suất Nitrat hóa – Khử Nitrat và đảm bảo nước thải đầu ra đạt quy chuẩn môi trường.