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[r]
Trang 1QUÁ TRÌNH NITRATE HÓA
Mục tiêu
Sinh viên nắm vững các nội dụng sau:
Nguồn NH3/NH4+ trong hệ thống thủy sản
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
Trang 2Chất thải từ cá
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
NH4+, PO43-, CO2
Vật chất hữu cơ
Chất thải nitơ
Thức ăn
(21-30%)
Hòa tan (49-60%)
Lơ lửng
(15-30%) FAO, 1992
? Phóng thích từ nền đáy Lắng tụ
Trang 3TAN – Tổng đạm Amôn
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Rất độc cho tôm cá
Loại bỏ hoặc chuyển hóa (TAN<1mg/L)
Nitrate hóa hoặc phản nitrate hóa
Chu trình nitrogen
NH 3 /NH 4 + NO 2
-NO 3
-NO 2
-N 2 Tảo
Trang 4Nitrate hóa
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Bước 1: NH4++ 3/2O2 NO2-+ H2O + 2H+(Nitrosomonas)
Bước 2: NO2-+ 1/2O2 NO3- (Nitrobacter)
Loại vi khuẩn nitrate hóa:
Chemo-litho-autotrophs (Hóa vô cơ tự dưỡng)
Chuyển hóa dinh dưỡng
Oxy hóa ammonia:
80.7NH 4 + 114.55O 2 + 160.4HCO 3- C 5 H 7 NO 2 + 79.7NO 2-+ 82.7H 2 O + 155.4H 2 CO 3
Sức sản xuất = 0,1 g sinh khối vi khuẩn/g N-NH4
Oxy hóa nitrite:
134.5NO 2-+ NH 4 + 62.25O 2 + HCO 3-+ 4H 2 CO 3 C5H 7 NO 2 + 134.5NO 3-+ 3H 2 O
Sức sản xuất = 0.06 g sinh khối vi khuẩn/g N-NO2
-Tổng quát:
NH 4 + 1.86O 2 + 1.98HCO 3- 0.02C5H 7 NO 2 + 0.98NO 3-+ 1.88H 2 CO 3 + 1.04H 2 O
Sức sản xuất = 0.16g sinh khối vi khuẩn/g N-NH4+
Trang 5Tiêu hao oxy cho nitrate hóa
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
thành?
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
Trang 6Ảnh hưởng của pH
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
0.2
0.4
0.6
6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 0.2
0.4 0.6
Nitrosomonas
Nitrobacter
Ảnh hưởng của nhiệt độ
0 10 20 30 40
0.4
0.8
1.2
H 3
2 /g iờ
0.2
0.6
1.0 • 10-25oC: Tăng
• 25-35oC: Quân bình
• 35-40oC: Giảm
Trang 7Ảnh hưởng của N-NH3 và nhiệt độ
0
0.2
0.3
H4
1.0
TAN (mg/L)
20 o C
15 o C
10 o C
Nitrate hóa nhanh Hàm lượng NH 3 cao trong bể nuôi
Ảnh hưởng của oxy hòa tan
0
2
3
4
H4
1
O (mg/L)
•Giới hạn khuếch tán
•Cỡ Flocs
•Lượng cơ chất
Trang 8Ảnh hưởng của oxy hòa tan
Phản ứng nitrate hóa
NH 4 + 1.86O 2 + 1.98HCO 3- 0.02C5H 7 NO 2 + 0.98NO 3-+ 1.88H 2 CO 3 + 1.04H 2 O
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
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
Trang 9Ảnh hưởng của vật chất lơ lửng
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
Vật chất lơ lửng
Gây tắc giá thể lọc
giới hạn sự khuếch tán
của cơ chất
Nitrate hóa và độ kiềm
NH 4 + 1.86O 2 + 1.98HCO 3- 0.02C5H 7 NO 2 + 0.98NO 3-+ 1.88H 2 CO 3 + 1.04H 2 O
− 1,88 eq (đương lượng) acid sinh ra khi 1 mole N-NH4+
được chuyển hóa thành NO3
-− 1,98 eq (đương lượng) HCO3-bị phá hủy khi 1 mole
N-NH4+được chuyển hóa thành NO3
- 7,14 g CaCO3/g N-NH4+
pH của nước giảm
Trang 10Vi khuẩn nitrate hóa trong tự nhiên
Học viên không sử dụng điện thoại trong giờ học
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)
Bài tập
N-NH4+ bài tiết ra từ cá là 500 g, độ kiềm
sẽ giảm bao nhiêu khi 90% N-NH4+
chuyển hóa thành NO3-?
1 mole N-NH4+ =18 g
500 * 90% = 450 g
450/(14+4) = 25 mole NH4
số mole HCO3-: 25 * 1,98 = 49.5 mole
độ kiềm sẽ giảm = 49.5 * 50 = 2475 g