Vi khuẩn nitrat hóa là gì? Các lưu ý cần biết trước khi sử dụng

Vi khuẩn nitrat hóa là nhóm vi sinh vật có vai trò thiết yếu trong quá trình chuyển hóa nitơ, đặc biệt trong xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Chúng giúp chuyển đổi amoniac thành nitrat, góp phần giảm ô nhiễm và bảo vệ môi trường nước. Tuy nhiên, để ứng dụng hiệu quả, cần hiểu rõ điều kiện sống, tốc độ phát triển và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của chúng. Bài viết dưới đây Thiết bị ngành nước Song Phụng sẽ cung cấp đầy đủ thông tin và lưu ý quan trọng khi sử dụng vi khuẩn nitrat hóa.

Vi khuẩn nitrat hóa là gì?

Vi khuẩn nitrat hóa là những vi khuẩn tự dưỡng lấy năng lượng bằng cách oxi hóa các hợp chất chứa nitơ, cụ thể là quá trình oxy hóa amoniac (NH3) thành nitrit (NO2−) và sau đó nitrit thành nitrat (NO3−). Quá trình này gọi là quá trình nitrat hóa và đóng vai trò quan trọng trong chu trình nitơ, đặc biệt trong xử lý nước thải.

Vi khuẩn nitrat hóa được chia thành hai nhóm chính:

• Vi khuẩn oxi hóa amoniac (AOB – Ammonia Oxidizing Bacteria): đại diện tiêu biểu là chi Nitrosomonas, chuyên oxy hóa amoniac thành nitrit.
• Vi khuẩn oxi hóa nitrit (NOB – Nitrite Oxidizing Bacteria): đại diện tiêu biểu là chi Nitrobacter, chuyên oxy hóa nitrit thành nitrat

Vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter trong xử lý nitơ

Trong quá trình xử lý nitơ sẽ có 2 giai đoạn của chủng vi khuẩn tự dưỡng hiệu quả nhất chuyên dùng cho quá trình Nitrat hóa là Nitrosomonas sp. và Nitrobacter sp.

Vi khuẩn Nitrosomonas sp.

Vi khuẩn Nitrosomonas là vi khuẩn chemoautotrophic, hình que, Gram âm, thuộc nhóm Betaproteobacteria. Chúng có nhiệm vụ chuyển hóa amoniac (NH3, NH4+) thành nitrit (NO2−), sử dụng Amoniac làm nguồn năng lượng trong môi trường hiếu khí. Quá trình này cung cấp năng lượng cho vi khuẩn để sinh trưởng và phát triển.

Vi khuẩn Nitrobacter sp.

Nitrobacter là vi khuẩn hình que, hình quả lê hoặc hình Pleomorphic Gram âm, sống hiếu khí bắt buộc, sử dụng enzyme nitrite oxidoreductase để xúc tác phản ứng oxy hóa NO₂⁻ → NO₃⁻, đồng thời thu năng lượng từ quá trình này để cố định CO₂ phục vụ cho sự phát triển tế bào. Vi khuẩn Nitrobacter đóng một vai trò quan trọng trong chu trình Nitơ trong quy trình xử lý nước thải.

>>> Xem thêm: Vi khuẩn lam (cyanobacteria) là gì? Đặc điểm, cấu tạo, ứng dụng

Vi khuẩn nitrat hóa tham gia quá trình khử Nitơ như thế nào?

Vi khuẩn nitrat hóa tham gia giai đoạn đầu của quá trình khử nitơ thông qua phản ứng nitrat hóa, nơi chúng oxy hóa amoniac và nitrit thành nitrat. Đây là bước quan trọng tạo tiền đề cho vi khuẩn khử nitrat tiếp tục loại bỏ nitơ hoàn toàn ra khỏi hệ thống dưới dạng khí N₂.

Chi tiết quá trình khử Nitơ của hai vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter:

• Bước 1: Chuyển hóa amoniac (NH₃, NH₄⁺) thành nitrit (NO₂⁻)

Trong điều kiện hiếu khí và độ kiềm phù hợp, vi khuẩn Nitrosomonas sp. sử dụng enzyme ammonia monooxygenase để chuyển hóa amoniac (NH₃) hoặc ion amoni (NH₄⁺) thành hydroxylamine (NH₂OH), sau đó thành nitrit (NO₂⁻). Quá trình này cần nhiều oxy hòa tan và giải phóng ion H⁺, làm giảm pH của nước.

• Bước 2: Oxy hóa nitrit (NO₂⁻) thành nitrat (NO₃⁻)

Khi nitrit được tạo ra, vi khuẩn Nitrobacter sp. tiếp tục oxy hóa NO₂⁻ thành NO₃⁻ thông qua enzyme nitrite oxidoreductase. Phản ứng này cũng yêu cầu môi trường hiếu khí và độ kiềm phù hợp để tránh giảm pH gây ức chế vi sinh vật. Nitrat là sản phẩm cuối cùng của quá trình nitrat hóa và là cơ chất đầu vào cho bước khử nitrat tiếp theo trong xử lý nitơ.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa trong xử lý nước thải rất đa dạng, chủ yếu liên quan đến điều kiện môi trường và đặc tính sinh học của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter. Dưới đây là các yếu tố chính được tổng hợp từ nhiều nguồn:

• Nồng độ oxy hòa tan (DO): Vi khuẩn nitrat hóa là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc nên quá trình nitrat hóa chỉ diễn ra khi có đủ oxy hòa tan. Nồng độ DO lý tưởng là ≥ 2.0 mg/L. Nếu DO giảm xuống dưới 1.0 mg/L, hiệu suất oxy hóa amoni và nitrit sẽ bị suy giảm rõ rệt hoặc dừng lại.
• Độ pH: pH ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động enzyme của vi khuẩn. Khoảng pH tối ưu cho quá trình nitrat hóa là từ 7.5 đến 8.0. Khi pH giảm dưới 6.5, vi khuẩn bị ức chế mạnh, làm giảm tốc độ chuyển hóa nitơ trong hệ thống.
• Độ kiềm: Quá trình nitrat hóa sinh ra ion H⁺ làm giảm pH, vì vậy cần bổ sung độ kiềm (HCO₃⁻) để trung hòa. Trung bình cần 7.14 mg CaCO₃ để oxy hóa 1 mg NH₄⁺. Thiếu độ kiềm khiến pH giảm nhanh, gây ức chế vi sinh vật nitrat hóa.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và hoạt tính enzyme của vi khuẩn nitrat hóa. Khoảng nhiệt độ lý tưởng từ 20–35°C. Dưới 15°C hiệu suất giảm rõ rệt, và dưới 5°C gần như dừng hoàn toàn.
• Các yếu tố khác: Tuổi bùn nên trên 15 ngày, nồng độ cBOD dưới 50 mg/L, nhiệt độ trong khoảng 20 – 35°C, tránh ánh sáng xanh và ánh sáng tia cực tím.

>>> Đọc thêm: Các vi sinh vật trong nước và ứng dụng trong xử lý nước thải

Ứng dụng vi khuẩn Nitrat hóa trong xử lý nước thải

Vi khuẩn nitrat hóa được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải sinh học nhằm loại bỏ các hợp chất chứa nitơ độc hại, đặc biệt là amoni (NH₄⁺) và nitrit (NO₂⁻). Vi khuẩn nitrat hóa có vai trò oxy hóa các dạng nitơ khử thành nitrat (NO₃⁻), vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter đóng vai trò thiết yếu trong quá trình nitrification – khử nitơ sinh học.

Trong thực tế, vi khuẩn nitrat hóa thường được tích hợp vào các công nghệ xử lý như bể Aerotank, MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), SBR (Sequencing Batch Reactor) và các hệ thống hiếu khí khác. Quá trình nitrat hóa do các vi khuẩn này thực hiện giúp chuẩn bị điều kiện cần thiết cho giai đoạn khử nitrat (denitrification) tiếp theo, nhằm loại bỏ hoàn toàn nitơ ra khỏi nước thải dưới dạng khí N₂.

Việc duy trì điều kiện tối ưu về pH, DO, nhiệt độ, và độ kiềm sẽ giúp hệ vi khuẩn nitrat hóa phát triển ổn định, nâng cao hiệu quả xử lý nitơ tổng thể và đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt hiện nay. Đây là một trong những giải pháp sinh học bền vững và thân thiện với môi trường trong công nghệ xử lý nước thải hiện đại.

>>> Đọc thêm: Vi khuẩn Pseudomonas là gì? Ứng dụng trong xử lý nước thải

Mua sản phẩm có chứa vi khuẩn Nitrat hóa ở đâu chất lượng?

Như đã trình bày ở trên, vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter đóng vai trò then chốt trong quá trình nitrat hóa – một bước quan trọng trong xử lý nitơ trong nước thải. Để ứng dụng hiệu quả, việc lựa chọn sản phẩm chứa chủng vi khuẩn chuẩn, chất lượng cao là yếu tố tiên quyết.

Tại Thiết bị ngành nước Song Phụng, chúng tôi cung cấp sản phẩm men vi sinh Jumbo A – một dòng men vi sinh chất lượng cao, được sản xuất tại Việt Nam, có chứa đầy đủ 2 chủng vi khuẩn nitrat hóa là Nitrosomonas spp. và Nitrobacter spp. Sản phẩm phù hợp cho nhiều loại bể xử lý sinh học như Aerotank, SBR, bể thiếu khí,… Ưu điểm của Men vi sinh Jumbo A:

• Chứa đầy đủ 2 chủng vi khuẩn nitrat hóa quan trọng giúp tối ưu quá trình chuyển hóa amoni và nitrit.
• Phù hợp cho cả bể hiếu khí và thiếu khí, thích hợp với nhiều công nghệ xử lý nước thải khác nhau.
• Mật độ vi sinh cao (≥10⁷ CFU/g), đảm bảo hiệu quả nhanh chóng và ổn định.
• Ổn định trong dải pH và nhiệt độ rộng, dễ sử dụng trong điều kiện vận hành thực tế.
• Giúp tăng hiệu suất xử lý nitơ, cải thiện chất lượng nước đầu ra và giảm chỉ tiêu TN.
• Sản xuất trong nước, đảm bảo chất lượng, giá thành hợp lý và luôn có sẵn hàng tại kho Song Phụng.

Vi khuẩn nitrat hóa là thành phần quan trọng trong quá trình xử lý nitơ, giúp chuyển hóa amoniac thành nitrat hiệu quả trong điều kiện hiếu khí. Để đạt hiệu quả tối ưu, cần chú ý đến các yếu tố như pH, độ kiềm, oxy hòa tan và nhiệt độ. Việc lựa chọn sản phẩm men vi sinh chất lượng chứa đúng chủng vi khuẩn như Jumbo A của Thiết bị ngành nước Song Phụng sẽ giúp quá trình xử lý diễn ra ổn định, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường nước lâu dài.

>>> Dịch vụ dành cho bạn:

• Hướng Dẫn Lựa Chọn Đèn UV Diệt Khuẩn Nước Và Không Khí Hiệu Quả
• Tư vấn và báo giá thi công lắp đặt hệ thống xử lý nước chuyên nghiệp