27-Nov-12
QUÁ TRÌNH NITRATE HÓA
Mục tiêu
Sinh viên nắm vững các nội dụng sau: + trong hệ thống thủy sản Nguồn NH3/NH4 Quá trình nitrate hóa và các sản phẩm trung
gian
Sức sản xuất thu được từ quá trình nitrate hóa
và ảnh hưởng lên độ kiềm và DO
Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình nitrate hóa Ảnh hưởng của vật chất hữu cơ lên quá trình
nitrate hóa
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
1
27-Nov-12
Chất thải từ cá
NH4
+, PO4
3-, CO2
Vật chất hữu cơ
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Chất thải nitơ
Thức ăn (100%)
Cá tích lũy (21-30%)
FAO, 1992
Hòa tan (49-60%)
Lơ lửng (15-30%)
? Phóng thích từ nền đáy
Lắng tụ
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
2
27-Nov-12
TAN – Tổng đạm Amôn
NH4
+/NH3
+ NH3 + H+ NH4
Rất độc cho tôm cá
Loại bỏ hoặc chuyển hóa (TAN<1mg/L)
Nitrate hóa hoặc phản nitrate hóa
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Chu trình nitrogen
+ NH3/NH4
- NO2
Tảo
- NO3
- NO2
N2
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
3
27-Nov-12
Nitrate hóa
Bước 1: NH4
+ + 3/2O2 NO2
- + H2O + 2H+ (Nitrosomonas)
Bước 2:
(Nitrobacter)
NO2
- - + 1/2O2 NO3
Loại vi khuẩn nitrate hóa: Chemo-litho-autotrophs (Hóa vô cơ tự dưỡng)
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Chuyển hóa dinh dưỡng
Oxy hóa ammonia:
+ + 114.55O2 + 160.4HCO3
- C5H7NO2 + 79.7NO2
- + 82.7H2O + 155.4H2CO3
+ Sức sản xuất = 0,1 g sinh khối vi khuẩn/g N-NH4
Oxy hóa nitrite:
80.7NH4
- + NH4
+ + 62.25O2 + HCO3
-+ 4H2CO3 C5H7NO2 + 134.5NO3
- + 3H2O
- Sức sản xuất = 0.06 g sinh khối vi khuẩn/g N-NO2
Tổng quát:
134.5NO2
+ + 1.86O2 + 1.98HCO3
- 0.02C5H7NO2 + 0.98NO3
- + 1.88H2CO3 + 1.04H2O
+ Sức sản xuất = 0.16g sinh khối vi khuẩn/g N-NH4
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
4
NH4
27-Nov-12
Tiêu hao oxy cho nitrate hóa
+ chuyển
•Lượng oxy tiêu hao khi 1 g N-NH4
-?
hóa thành N-NO3
- được tạo
•Lượng oxy tiêu hao khi 1g N-NO3
thành?
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Yếu tố ảnh hưởng đến nitrite hóa
• pH
• Nhiệt độ
• Hàm lượng oxy hòa tan
• Hàm lượng ammonia
• Lượng chất hữu cơ
• Vật chất lơ lửng
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
5
27-Nov-12
Ảnh hưởng của pH
i
i
0.6 0.6
ờ g / N g m
ờ g / N g m
0.4 0.4 Nitrosomonas Nitrobacter
0.2 0.2
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
Ảnh hưởng của nhiệt độ
1.2
i
• 10-25oC: Tăng
1.0
ờ g / 2
m
• 25-35oC: Quân bình
0.8
0.6
-
/ 3 H N N
• 35-40oC: Giảm
g
0.4
0.2
0 10 20 30 40
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
6
Nhiệt độ (oC)
27-Nov-12
Ảnh hưởng của N-NH3 và nhiệt độ
20oC
15oC
10oC 0.3
Nitrate hóa nhanh 0.2
-
y à g n / S S V g / + 4 H N N g
Hàm lượng NH3 cao trong bể nuôi
1.0
0 5 15 20 10 TAN (mg/L)
Ảnh hưởng của oxy hòa tan
• Giới hạn khuếch tán
4
• Cỡ Flocs
3
-
• Lượng cơ chất
y à g n / S S V g / + 4 H N N g
2
1
7
0 1 3 4 2 O2 (mg/L)
27-Nov-12
Ảnh hưởng của oxy hòa tan
Phản ứng nitrate hóa
+ + 1.86O2 + 1.98HCO3
- 0.02C5H7NO2 + 0.98NO3
- + 1.88H2CO3 + 1.04H2O
1 mole N-NH4
+ bị oxy hóa cần 1,86 mole O2
1 g N-NH4
+ bị oxy hóa cần bao nhiêu g O2?
1 g NH4
+ cần: (32*1.86)/(14+4) = 3,3 g O2
Cần giữ hàm lượng DO> 2 mg/L cho quá trình nitrate hóa
NH4
Ảnh hưởng của chất hữu cơ
Vật chất hữu cơ dễ phân hủy nhiều
Vi khuẩn dị dưỡng phát triển Cạnh tranh O2, chất dinh dưỡng và không gian với vi khuẩn Nitrat hóa
Quy luật:
C:N<9 vi khuẩn nitrate hóa phát triển C:N>9 Vi khuẩn dị dưỡng phát triển
Trong nước tỉ lệ C:N ~ 1 nhưng tỉ lệ này cao trong chất
thải rắn
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
8
27-Nov-12
Ảnh hưởng của vật chất lơ lửng
Vật chất lơ lửng
Gây tắc giá thể lọc
giới hạn sự khuếch tán
của cơ chất
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Nitrate hóa và độ kiềm
+ + 1.86O2 + 1.98HCO3
- 0.02C5H7NO2 + 0.98NO3
- + 1.88H2CO3 + 1.04H2O
+ − 1,88 eq (đương lượng) acid sinh ra khi 1 mole N-NH4
- được chuyển hóa thành NO3
- bị phá hủy khi 1 mole N-
− 1,98 eq (đương lượng) HCO3
NH4
- + được chuyển hóa thành NO3
+ 7,14 g CaCO3/g N-NH4
pH của nước giảm
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
9
NH4
27-Nov-12
Vi khuẩn nitrate hóa trong tự nhiên
Vi khuẩn nitrate hóa sống ở đâu?
− Hạt vật chất lơ lửng, bùn đáy ao
− Bề mặt vật thể, giá thể
− Flocs
− Trong nước (mật độ rất thấp)
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Bài tập
+ bài tiết ra từ cá là 500 g, độ kiềm
N-NH4
+
sẽ giảm bao nhiêu khi 90% N-NH4
-?
chuyển hóa thành NO3 + =18 g
1 mole N-NH4
500 * 90% = 450 g
450/(14+4) = 25 mole NH4
- : 25 * 1,98 = 49.5 mole
số mole HCO3
độ kiềm sẽ giảm = 49.5 * 50 = 2475 g
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
10
