Bài viết giải thích nguyên nhân tại sao việc duy trì hệ vi khuẩn oxy hóa amoniac (NH3) và nitrite (NO2) là một thách thức trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp nói chung và trong xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản nói riêng.
Các nhà máy xử lý nước thải sẽ dễ vận hành hơn nhiều nếu chúng ta không phải lo lắng về ammonia hoặc nitrite có trong nước thải. Tuy nhiên, amoniac (NH3) và nitrite (NO2–) đều là những chất gây ô nhiễm chính trong nước thải và cần được loại bỏ trước khi thải ra môi trường.
Trong nuôi tôm, NH3 và NO2 là sản phẩm của quá trình ôxy hóa nitơ hữu cơ có nguồn gốc từ lượng đạm có trong nước và là nguyên nhân khiến cho tôm tấp mé, nổi đầu, chậm lớn, dễ nhiễm bệnh, đặc biệt có thể chết hàng loạt. Khi hàm lượng NO2 cao trong nước, NO2 kết hợp với hemocyanin trong máu tôm làm mất khả năng vận chuyển ôxy trong máu từ đó khiến tôm nuôi bị ngạt. Khi tôm bị ngạt mãn tính sẽ yếu, dễ mắc bệnh hoặc chết khi sốc môi trường. Với cá, nitrite ngăn cản hemoglobin tiếp nhận ôxy và gây độc cho cá.
Tích tụ nitrite quá mức là một vấn đề phổ biến và gây khó khăn đối với nuôi trồng thủy sản thâm canh. Hiện nay tại rất nhiều vùng nuôi tôm trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, hiệu quả khống chế khí độc trong ao tôm như NH3, NO2 vẫn còn nan giải.
Nhưng tại sao các chủng vi khuẩn oxy hóa amoniac thành nitrite (Ammonia Oxidizing Bacteria – AOB) và vi khuẩn oxy hóa nitrite thành nitrat (Nitrite Oxidizing Bacteria – NOB) lại hoạt động chưa thật sự hiệu quả trong nước thải? Bài viết của Erik Rumbaugh đăng trên asterbio.com đã đưa ra một cái nhìn toàn cảnh về lý do tại sao AOB & NOB lại phát triển quá chậm, dễ bị sụp đổ và khó gây lại một khi đã mất.
Vi sinh vật nitrat hóa (nitrifiers – AOB/NOB) là những vi khuẩn tăng trưởng chậm
So với hầu hết các loài vi khuẩn dị dưỡng trong nước thải, nitrifier là những chủng vi khuẩn có sự phát triển chậm. Ngay cả trong điều kiện tốt nhất, AOB mất tới 12 giờ để phân chia tế bào. Trong khi đó các vi khuẩn dị dưỡng phổ biến có thể phân chia cứ sau 30 – 60 phút.
Vi sinh vật nitrat hóa thu được ít năng lượng hơn từ quá trình trao đổi chất
Một cách thú vị để nói rằng cả AOB & NOB không nhận được nhiều năng lượng từ quá trình oxy hóa amoniac và nitrite khi so sánh với các vi khuẩn phân hủy BOD (hữu cơ).
Vi sinh vật nitrat hóa yêu cầu nguồn oxy dồi dào
Nhiều vi khuẩn trong nước thải có thể phát triển mạnh khi hàm lượng oxy hòa tan (DO) dưới 1 mg/L. Nhưng quá trình oxy hóa amoniac thành nitrat đòi hỏi rất nhiều oxy. Do đó, AOB & NOB hoạt động tốt nhất khi oxy trong nước phong phú.
Vi sinh vật nitrat hóa dễ bị ức chế hoặc tiêu diệt
Vi sinh vật nitrat hóa bị ức chế bởi nhiều hợp chất phổ biến. Trong khi có rất nhiều hợp chất trong nước thải công nghiệp, vi sinh vật nitrat hóa dễ bị ức chế bởi các amine, dung môi, sulfide và phenol. Ngay cả tải trọng hữu cơ cao, hàm lượng oxy hòa tan (DO) thấp cũng dẫn đến ức chế hoạt động của vi sinh vật nitrat hóa.
Vi sinh vật nitrat hóa có phạm vi môi trường hẹp để tăng trưởng
Tăng trưởng tốt nhất của các vi sinh vật nitrat hóa ở pH trong khoảng 7,5 – 8,2. Nhiệt độ 20 – 38oC. Ngoài phạm vi này, tốc độ tăng trưởng giảm xuống mức tới hạn.
Để chắc chắn rằng vi sinh vật nitrat hóa phát triển tốt:
- Kiểm tra oxy hòa tan (DO) của nước thải thường xuyên.
- Tăng tuổi bùn đủ lâu để ngăn chặn rửa trôi vi sinh vật nitrat hóa.
- Cải thiện việc theo dõi các quần thể AOB/NOB bằng cách sử dụng kết hợp xét nghiệm qPCR và MCA.
Những nghiên cứu trước đây của các nhà khoa học Châu Á là Junqian Gao (2018) đã tìm ra một chủng vi sinh đơn thuộc nhóm Bacillus có khả năng xử lý NH3, NO2 trong ao tôm hiệu quả. Đó là vi khuẩn Bacillus megaterium S379, chúng có tỷ lệ loại bỏ nitrite rất cao và có khả năng thích ứng với môi trường tuyệt vời. Hy vọng rằng chủng vi khuẩn này sẽ nhanh chóng được sản xuất thương mại để phục vụ cho xử lý nitrite trong nuôi trồng thủy sản.
VĂN THÁI (Lược dịch)
Nguồn: TepBac.com
