Nghiên cứu mốI quan hệ giữa nước thảI có muốI và hệ vi khuẩn nitrat hóa so sánh vớI kết quả chạy bằng nước thảI thực tế trên mô hình thử nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------***------------

Nguyễn Viết Hoàng

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA NƯỚC THẢI CÓ MUỐI
VÀ HỆ VI KHUẨN NITRAT HÓA, SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ CHẠY BẰNG
NƯỚC THẢI THỰC TẾ TRÊN MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------***------------

Nguyễn Viết Hoàng

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA NƯỚC THẢI CÓ MUỐI
VÀ HỆ VI KHUẨN NITRAT HÓA, SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ CHẠY BẰNG
NƯỚC THẢI THỰC TẾ TRÊN MÔ HÌNH THỬ NGHIỆM
Chun ngành: Cơng nghệ mơi trường nước và nước thải
Mã số chuyên ngành: 62.85.06.01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS. NGUYỄN HỒNG KHÁNH
2. PGS.TS. NGÔ THỊ NGA

Hà Nội – Năm 2012


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới tập thể giáo viên hướng dẫn, PGS.TS.
Nguyễn Hồng Khánh, Viện Công nghệ môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam
và PGS.TS. Ngô Thị Nga, Viện Khoa học và công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách
Khoa Hà Nội, đã giúp tôi định hướng trong nghiên cứu khoa học, trợ giúp về cơ sở vật
chất phòng thí nghiệm, trợ giúp tài chính phục vụ nghiên cứu trong suốt thời gian thực
hiện luận án.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ nghiên cứu thuộc
phịng Giải pháp cơng nghệ cải thiện mơi trường, Viện Công nghệ môi trường, Viện Khoa
học và Công nghệ Việt Nam. Đây không chỉ là nơi đào tạo giúp tôi trưởng thành hơn
trong hoạt động nghiên cứu khoa học mà cịn là nơi để tơi chia sẻ những khúc mắc gặp
phải trong quá trình thực hiện luận án. Lãnh đạo phịng cũng đã tạo điều kiện cho tơi
được tiếp cận tới những kho kiến thức mới thông qua các khóa đào tạo, trao đổi khoa học
và hợp tác nghiên cứu với các đơn vị nghiên cứu có danh tiếng trong và ngồi nước nhờ
đó góp phần bổ trợ những kiến thức cịn thiếu cho q trình thực hiện nội dung nghiên
cứu của luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới tổ chức KOICA, Hàn Quốc, PGS.TS. Nguyễn Hồng Khánh,
chủ nhiệm dự án KOICA, và Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ
Việt Nam đã hỗ trợ kinh phí và thiết bị thí nghiệm cho các nội dung nghiên cứu thực
nghiệm của luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Đào Ngọc Ánh và các cán bộ nghiên cứu thuộc
phịng thí nghiệm Cơng nghệ sinh học môi trường, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa
học và Cơng nghệ Việt Nam đã hết lịng giúp đỡ để thực hiện các công việc nhằm đánh
giá sự thay đổi về tính đa dạng của tập đồn vi sinh vật khi đưa vào mơi trường nước có
độ mặn cao.
Tơi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các thầy cô của Viện Khoa học và công nghệ

môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Những kiến thức mà tôi được tiếp thu, tích
lũy trong suốt thời gian học tập tại đây từ khi là một sinh viên đại học là nền tảng khơng
thể thiếu để tơi có thể có đủ khả năng tiếp thu, trau dồi kiến thức mới phục vụ cho các
nghiên cứu trong luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Hội đồng chấm luận án Tiến sĩ cấp cơ sở và cấp trường
đã đưa ra những góp ý xác đáng để tơi có thể chỉnh sửa luận án hồn chỉnh hơn.
Để hồn thành luận án này khơng thể khơng nhắc tới sự hỗ trợ và khuyến khích về
tinh thần của những người thân trong gia đình và bạn bè!


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của
tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung
thực và chưa sử dụng để bảo vệ một học vị nào, chưa
được ai công bố trong bất kỳ một cơng trình nghiên
cứu nào.
Tác giả luận án


i

MỤC LỤC

MỤC LỤC ....................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................... vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... viii
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 5
1.1. Nguồn phát sinh nƣớc thải chứa muối ......................................................... 5

1.2. Chu trình nitơ và q trình nitrat hóa ........................................................ 9
1.2.1. Chu trình nitơ...................................................................................................... 9
1.2.2. Q trình nitrat hóa ........................................................................................... 10
1.2.3. Cơ chế ảnh hưởng của muối tới quá trình sinh học .......................................... 11
1.2.4. Quần xã vi sinh vật nitrat hóa ........................................................................... 12

1.3. Khả năng thích nghi của vi khuẩn nitrat hóa với mơi trƣờng có nồng độ
muối cao ...............................................................................................................13
1.4. Ảnh hƣởng của muối tới q trình nitrat hóa ..........................................14
1.4.1. Ảnh hưởng của muối tới giai đoạn oxy hóa amoni .......................................... 14
1.4.2. Ảnh hưởng của muối tới giai đoạn oxy hóa nitrit ............................................ 18
1.4.3. Ảnh hưởng của muối tới khả năng lắng của bùn .............................................. 18

1.5. Nghiên cứu về động học ức chế của muối tới q trình nitrat hóa .........19
1.6. Mơ hình hóa và mơ phỏng q trình nitrat hóa .......................................20
1.7. Những nghiên cứu khác liên quan tới nội dung của luận án ...................23
1.7.1. Nghiên cứu sử dụng chủng vi khuẩn ưa mặn để nâng cao hiệu quả xử lý ở điều
kiện nước thải có độ muối cao.................................................................................... 23
1.7.2. Tốc độ tiêu thụ oxy ........................................................................................... 24
1.7.3. Cơng nghệ xử lý nước thải có muối ................................................................. 25

1.8. Những vấn đề còn tồn tại và nội dung nghiên cứu của luận án...............26
1.8.1. Những vấn đề còn tồn tại.................................................................................. 26
1.8.2. Vấn đề tập trung nghiên cứu của luận án ......................................................... 26

Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................. 27
2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu ............................................................. 27


ii

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 27
2.1.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 27

2.2. Nghiên cứu sự thích nghi của vi khuẩn nitrat nƣớc ngọt với mơi trƣờng
có nồng độ muối cao............................................................................................ 28
2.2.1. Mục đích và sơ đồ nghiên cứu.......................................................................... 28
2.2.2. Vật liệu thí nghiệm ........................................................................................... 30
2.2.3. Quy trình thí nghiệm ........................................................................................ 33
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 35

2.3. Đa dạng vi sinh vật trong môi trƣờng nƣớc ngọt và mơi trƣờng nƣớc có
nồng độ muối 30 g NaCl/L .................................................................................37
2.3.1. Mục đích và sơ đồ nghiên cứu.......................................................................... 37
2.3.2. Vật liệu thí nghiệm ........................................................................................... 38
2.3.3. Phương pháp thí nghiệm................................................................................... 38

2.4. Động học ức chế của muối tới quá trình nitrat hóa hai giai đoạn ...........41
2.4.1. Mục đích và sơ đồ nghiên cứu.......................................................................... 41
2.4.2. Lựa chọn dạng của phương trình động học và phương pháp tính hằng số ức chế
của muối tới hai giai đoạn của q trình nitrat hóa .................................................... 41
2.4.3. Vật liệu thí nghiệm ........................................................................................... 43
2.4.4. Quy trình thí nghiệm ........................................................................................ 45

2.5. Mơ hình hóa và mơ phỏng thử nghiệm q trình nitrat hóa hai giai đoạn
trong mơi trƣờng có muối ..................................................................................48
2.5.1. Mục đích và sơ đồ nghiên cứu.......................................................................... 48
2.5.2. Mơ hình mơ phỏng q trình nitrat hóa trong mơi trường nước thải có nồng độ
muối cao ..................................................................................................................... 48
2.5.3. Vật liệu thí nghiệm ........................................................................................... 51

2.5.4. Quy trình thí nghiệm ........................................................................................ 52
2.5.5. Phương pháp xác định hàm lượng vi sinh tự dưỡng nitơ ................................. 52

2.6. Đánh giá khả năng áp dụng của phƣơng pháp thích nghi trên nƣớc thải
của đầm ni tơm thịt tại Hải Phịng ................................................................ 53
2.6.1. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 53
2.6.2. Vật liệu thí nghiệm ........................................................................................... 54
2.6.3. Quy trình thí nghiệm ........................................................................................ 54

2.7. Phƣơng pháp phân tích ...............................................................................55
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ....................................................... 57
3.1. Khảo sát tính thích nghi của vi khuẩn nitrat hóa .....................................57
3.1.1. Ảnh hưởng tức thời của độ muối tới giai đoạn oxy hóa amoni ........................ 57


iii

3.1.2. Khảo sát sơ bộ khả năng thích nghi của vi khuẩn nitrat hóa với mơi trường có
muối ............................................................................................................................ 58
3.1.3. Nhận xét............................................................................................................ 60

3.2. Sự thích nghi vi khuẩn nitrat hóa nƣớc ngọt với mơi trƣờng có muối ...61
3.2.1. Đánh giá khả năng thích nghi theo phương pháp nâng dần độ muối ............... 61
3.2.2. Đánh giá khả năng thích nghi theo phương pháp nâng nồng độ muối trực tiếp
.................................................................................................................................... 68
3.2.3. So sánh ảnh hưởng của cách thức nâng nồng độ muối tới sự thích nghi của vi
sinh vật nitrat hóa ....................................................................................................... 73
3.2.4. Bàn luận về kết quả nghiên cứu ....................................................................... 74

3.3. Đa dạng vi sinh vật trong môi trƣờng nƣớc ngọt và mơi trƣờng nƣớc có

nồng độ muối 30 g NaCl/L .................................................................................79
3.3.1. Hình thái vi sinh vật ......................................................................................... 79
3.3.2. Đa dạng vi sinh vật trong môi trường nước ngọt và môi trường có nồng độ
muối 30 g NaCl/L ....................................................................................................... 79

3.4. Động học ức chế của muối tới q trình nitrat hóa hai giai đoạn ...........83
3.4.1. Tỷ lệ và khối lượng của hai nhóm vi khuẩn oxy hóa nitrit và amoni ............... 84
3.4.2. Xác định hằng số ảnh hưởng của muối tới giai đoạn oxy hóa amoni và giai
đoạn oxy hóa nitrit ...................................................................................................... 86

3.5. Mơ phỏng thử nghiệm q trình nitrat hóa ở độ muối 30 g NaCl/L ......89
3.5.1. Các giả thuyết cho mơ hình .............................................................................. 89
3.5.2. Chạy thử mơ hình với các thông số đầu vào giả định ...................................... 90
3.5.3. Thông số đầu vào và các thông số động học của mơ hình ............................... 93
3.5.4. Kết quả mơ phỏng và bàn luận ......................................................................... 94

3.6. Đánh giá khả năng áp dụng quy trình thích nghi trên nƣớc thải của đầm
ni tơm nƣớc lợ .................................................................................................98
3.6.1. Tải lượng oxy hóa nitơ ..................................................................................... 98
3.6.2. Biến thiên NH4+ , NO2- và NO3- theo thời gian thích nghi ............................. 100
3.6.3. Quan sát hình thái vi sinh vật trên kính hiển vi điện tử quét .......................... 101

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................... 104
CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN TỚI LUẬN ÁN.................... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 107
PHỤ LỤC ................................................................................................... 121


iv

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Chu trình nitơ trong nước ...........................................................................10
Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu sự thích nghi của vi khuẩn nitrat nước ngọt với mơi
trường có nồng độ muối cao ..................................................................................... 29
Hình 2.2 Mơ hình hệ thiết bị thí nghiệm dạng mẻ .................................................... 32
Hình 2.3 Biến đổi nồng độ muối ở các bình phản ứng theo thời gian ...................... 34
Hình 2.4 Mơ tả sự thay đổi nồng độ NH4+, NO2- theo thời gian trên thiết bị dạng mẻ
...................................................................................................................................35
Hình 2.5 Sơ đồ nghiên cứu đa dạng vi sinh vật ở mơi trường nước ngọt và mơi
trường nước có nồng độ muối 30 g NaCl/L .............................................................. 37
Hình 2.6 Quy trình kỹ thuật DGGE đánh giá đa dạng vi sinh vật ............................ 39
Hình 2.7 Sơ đồ nghiên cứu động học ức chế của muối tới q trình nitrat hóa hai
giai đoạn .................................................................................................................... 40
Hình 2.8 Hình ảnh vật liệu mang Bio-POP chụp bằng kính hiển vi điện tử qt .....44
Hình 2.9 Mơ hình thiết bị hơ hấp kế .........................................................................45
Hình 2.10 Cách thức xác định OUR của q trình nitrat hóa 2 giai đoạn.................46
Hình 2.11 Sơ đồ nghiên cứu mơ hình hóa và mơ phỏng thử nghiệm q trình nitrat
hóa hai giai đoạn trong mơi trường có nồng độ muối cao ........................................47
Hình 2.12 Mơ hình thiết bị thí nghiệm liên tục (AS-Tester).....................................51
Hình 3.1 Mối quan hệ giữa k và nồng độ muối (I).................................................... 57
Hình 3.2 Khả năng thích nghi của vi sinh vật tại các độ muối khác nhau ................58
Hình 3.3 Biến thiên nồng độ NH4+ trong mẻ thí nghiệm (I=30 g NaCl/L) ...............59
Hình 3.4 Biến thiên nồng độ NH4+ và NO2- trong các mơi trường có độ muối khác
nhau (NH4-I và NO2-I: nồng độ NH4+ và NO2- tại nồng độ muối I) ....................... 60
Hình 3.5 Biến động của giá trị k với mức nâng độ muối 5 g NaCl/L ....................... 62
Hình 3.6 Biến động của giá trị k với mức nâng độ muối 10 g NaCl/L ..................... 62
Hình 3.7 Biến động của giá trị k với mức nâng độ muối 20 g NaCl/L ..................... 62
Hình 3.8 Biến đổi của ΔPNO2 và ΔNO2 theo thời gian thích nghi (bình B)...............65

v

Hình 3.9 Biến đổi của ΔPNO2 và ΔNO2 theo thời gian thích nghi (bình C)...............65
Hình 3.10 Biến đổi của ΔPNO2 và ΔNO2 theo thời gian thích nghi (Bình D) ............65
Hình 3.11 Biến đổi của MLSS tại các độ muối khác nhau .......................................67
Hình 3.12 Tỷ số MLVSS/MLSS tại các độ muối khác nhau ....................................67
Hình 3.13 SS của nước sau khi lắng tại các độ muối khác nhau .............................. 68
Hình 3.14 Biến động của k theo thời gian .................................................................69
Hình 3.15 Biến đổi của ΔPNO2 và ΔNO2 theo thời gian thích nghi .......................... 71
Hình 3.16 Hàm lượng MLSS của các thiết bị phản ứng ...........................................72
Hình 3.17 Kết quả phân tích SS của nước sau khi lắng ............................................73
Hình 3.18 Hình ảnh vi sinh vật của (a) mẫu vi sinh nước ngọt và (b) mẫu vi sinh
nước mặn dưới kính hiển vi điện tử quét ..................................................................78
Hình 3.19 Điện di đồ DGGE của mẫu vi sinh vật bám dính trên giá thể mang
polyurethane ở mơi trường nước ngọt (M2) và mẫu vi sinh vật bám dính trên giá thể
mang ở mơi trường có nồng độ muối 30 g NaCl/L (M1) .........................................81
Hình 3.20 Mối quan hệ giữa 1/OURIns và độ muối (I)..............................................87
Hình 3.21 Mối quan hệ giữa 1/OURInb với độ muối (I) ............................................87
Hình 3.22 Nồng độ NH4+, NO2- và NO3- đầu vào và đẩu ra thiết bị xử lý theo các
thời gian lưu thủy lực khác nhau (1) đầu vào (2) đầu ra ...........................................89
Hình 3.23 Kết quả mô phỏng thử nghiệm với bộ số liệu giả định ............................ 91
Hình 3.24 Ảnh hưởng của hàm lượng vi sinh đầu ra tới kết quả mơ hình ................92
Hình 3.25 Kết quả mô phỏng hàm lượng NH 4+ (trường hợp 1) ............................ 95
Hình 3.26 Kết quả mơ phỏng hàm lượng NO 2- (trường hợp 1) ............................. 96
Hình 3.27 Kết quả mơ phỏng hàm lượng NH 4+ (trường hợp 2) ............................ 96
Hình 3.28 Kết quả mô phỏng hàm lượng NO 2- (trường hợp 2) ............................. 97
Hình 3.29 Kết quả mơ phỏng hàm lượng NH 4+ (trường hợp 3) ............................ 97
Hình 3.30 Kết quả mô phỏng hàm lượng NO 2- (trường hợp 3) ............................. 98
Hình 3.31 Biến đổi của tải lượng oxy hóa nitơ theo thời gian vận hành ..................99
Hình 3.32 Biến thiên NH4+, NO2- , NO3- theo thời gian vận hành (v) đầu vào, (r) đầu

ra của thiết bị ...........................................................................................................101


vi

Hình 3.33 Hình ảnh mẫu vi sinh bám dính trên giá thể mang khi hoạt động với (a)
nước thải nhân tạo (I ~ 0 g NaCl/L) và (b) nước thải của đầm ni tơm nước lợ tại
Hải Phịng (I = 13,7 g NaCl/L) ...............................................................................102


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Đặc tính ơ nhiễm của một số loại nước thải chứa muối .............................. 7
Bảng 1.2 Các dạng tồn tại của nitơ .............................................................................9
Bảng 1.3 Tóm tắt một số cơng bố điển hình về ảnh hưởng của muối tới q trình
nitrat hóa của các tác giả trên thế giới.......................................................................15
Bảng 1.4 Tóm tắt các cơng trình nghiên cứu về động học ức chế của muối tới q
trình nitrat hóa ...........................................................................................................21
Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật của hệ thống xử lý nước thải của Công ty Suhyup ......25
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của vật liệu mang Bio-POP .........................................43
Bảng 2.2 Đặc tính ơ nhiễm nước thải ni tơm chân trắng ......................................54
Bảng 3.1 Thời gian thích nghi của vi khuẩn oxy hóa amoni (ngày) ......................... 63
Bảng 3.2 Giá trị trung bình của k khi vi sinh vật hoạt động ổn định ........................ 63
Bảng 3.3 Thời gian thích nghi của nhóm vi khuẩn oxy hóa nitrit (ngày) .................64
Bảng 3.4 Giá trị trung bình của k khi hệ vi sinh đi vào hoạt động ổn định ..............70
Bảng 3.5 So sánh ảnh hưởng của cách thức nâng độ muối tới sự thích nghi của vi
khuẩn nitrat hóa .........................................................................................................73
Bảng 3.6 Mối quan hệ giữa các dòng tách từ gel DGGE và các đại diện gần gũi ....82
Bảng 3.7 Mật độ vi khuẩn oxy hóa amoni và vi khuẩn oxy hóa nitrit ...................... 84

Bảng 3.8 COD của sinh khối và tốc độ tiêu thụ oxy của q trình oxy hóa amoni và
q trình oxy hóa nitrit ở các nồng độ muối khác nhau ............................................85
Bảng 3.9 Các thơng số động học của q trình nitrat hóa hai giai đoạn ở điều kiện
có sự ức chế của muối ............................................................................................... 87
Bảng 3.10 Kết quả tính tốn hàm lượng sinh khối theo OUR ..................................93
Bảng 3.11 Thông số đầu vào của mơ hình ................................................................ 93


viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
µnb

Tốc độ tăng trưởng cực đại của vi khuẩn oxy hóa nitrit tại 20oC
(1/ngày)

µns

Tốc độ tăng trưởng cực đại của vi khuẩn oxy hóa amoni tại 20oC
(1/ngày)

APHA

Hiệp hội sức khỏe cộng đồng Mỹ

bnb

Tốc độ phân hủy nội sinh tại điều kiện hiếu khí đối với vi khuẩn oxy
hóa nitrit (1/ngày)

bns

Tốc độ phân hủy nội sinh tại điều kiện hiếu khí đối với vi khuẩn oxy
hóa amoni (1/ngày)

BOD

Nhu cầu oxy hóa sinh học (mg O2/L)

COD

Nhu cầu oxy hóa hóa học (mg O2/L)

EPA

Cục bảo vệ mơi trường Mỹ

F/M

Tỷ số thức ăn/sinh khối (Food/Microogranism)
(kgBOD/kgMLSS/ngày)

HRT

Thời gian lưu thủy lực - Hydraulic Retention Time

HTXLNT

Hệ thống xử lý nước thải

I

Nồng độ muối (g NaCl/L)

k

Tỷ số giữa tốc độ oxy hóa amoni ở mơi trường có muối và khơng có
muối

KAlk

Hằng số bão hịa đối với cơ chất là độ kiềm (mg/L)

KI,nb

Hằng số ức chế của muối tới q trình oxy hóa nitrit ( g NaCl/L)

KI,NH4

Hằng số ức chế của amoni tới quá trình oxy hóa nitrit (mg N/L)

KI,ns

Hằng số ức chế của muối tới q trình oxy hóa amoni ( g NaCl/L)

Knb

Hằng số bão hòa đối với cơ chất là nitrit đối với vi khuẩn oxy hóa nitrit
(mg N/L)

Kns

Hằng số bão hịa đối với cơ chất là amoni đối với vi khuẩn oxy hóa
amoni (mg N/L)


ix

KO2

Hằng số bão hòa đối với hàm lượng oxy hòa tan (mgO2/L)

MLSS

Hàm lượng sinh khối (mg/L)

MLVSS

Hàm lượng sinh khối bay hơi (mg/L)

NH4,0+

Nồng độ amoni trong nước thải đầu vào (mg N/L)

NH4+

Amoni (mg N/L)

NO2-

Nitrit (mg N/L)

NO2- max, 0

Nồng độ nitrit cực đại trong mơi trường có độ muối ~ 0 g NaCl/L, bình
so sánh (mg N/L)

NO2- max, I

Nồng độ nitrit cực đại trong mơi trường có độ muối I g NaCl/L (mg
N/L)

NO2- r, 0

Nồng độ NO2- trong thiết bị phản ứng được vận hành với độ muối 0 ở
thời điểm NH4+ <1mg N/L (mg N/L)

NO2- r, I

Nồng độ NO2- trong thiết bị phản ứng được vận hành với độ muối I ở
thời điểm NH4+ <1mg N/L (mg N/L)

NO2,0-

Nồng độ nitrit trong nước thải đầu vào (mg N/L)

NO3-

Nitrat (mg N/L)

NR

Số lượng vật liệu mang trong thiết bị phản ứng (chiếc)

Nresp

Số lượng vật liệu mang đưa vào thiết bị hô hấp kế (chiếc)

Q

Lưu lượng đầu vào (L/h)

rmax

Tốc độ tăng trưởng cực đại của vi sinh vật (mg COD/ngày)

rnb

Tốc độ tăng trưởng sinh khối của vi khuẩn oxy hóa nitrit (mg
COD/ngày)

Rnb

Tỷ lệ giữa tốc độ tăng trưởng sinh khối của vi khuẩn oxy hóa nitrit ở
điều kiện có muối và khơng có muối

rnb,I

Tốc độ tăng trưởng sinh khối của vi sinh vật oxy hóa nitrit ở mơi
trường có nồng độ muối I (mg COD/ngày)

rns

Tốc độ tăng trưởng sinh khối của vi khuẩn oxy hóa amoni (mg
COD/ngày)

Rns

Tỷ lệ giữa tốc độ tăng trưởng sinh khối của vi khuẩn oxy hóa amoni ở


x

điều kiện có muối và khơng có muối
rns,I

Tốc độ tăng trưởng sinh khối của vi sinh vật oxy hóa amoni ở mơi
trường có nồng độ muối I (mg COD/ngày)

rOUR,nb

Tỷ lệ giữa tốc độ tiêu thụ oxy của vi khuẩn oxy hóa nitrit giữa điều
kiện có muối và khơng có muối

rOUR,ns

Tỷ lệ tốc độ tiêu thụ oxy của vi khuẩn oxy hóa amoni giữa điều kiện có
muối và khơng có muối

S

Nồng độ của cơ chất (mg /L)

SS

Chất rắn lơ lửng (mg/L)

TDS

Tổng rắn hòa tan (mg/L)

TKN

Tổng nitơ Kjeldahl (mg N/L)

TN

Tổng nitơ (mg N/L)

TP

Tổng photpho

V

Thể tích thiết bị phản ứng (L)

VR

Thể tích phản ứng của thiết bị phản ứng (L)

Vresp

Thể tích phản ứng của thiết bị hô hấp kế (L)

VSV

Vi sinh vật

Xnb,0

Nồng độ vi sinh oxy hóa nitrit tại thời điểm t=0 (mg COD/L)

Xnb,1

Nồng độ vi sinh oxy hóa nitrit đầu ra (mg COD/L)

Xns,0

Nồng độ vi sinh oxy hóa amoni tại thời điểm t=0 (mg COD/L)

Xns,1

Nồng độ vi sinh oxy hóa amoni đầu ra (mg COD/L)

Xresp

hàm lượng sinh khối tính tốn từ OUR (mg COD/L)

Ynb

Năng suất sinh khối của vi khuẩn oxy hóa nitrit (g COD/g N)

Yns

Năng suất sinh khối của vi khuẩn oxy hóa amoni (g COD/g N)

ΔNO2

Hiệu số của NO2- cịn lại sau phản ứng giữa mơi trường có muối và mơi
trường khơng có muối (mg N/L)

ΔPNO2

Hiệu số của NO2- max ở mơi trường có muối và mơi trường khơng có
muối (mg N/L)


1

LỜI MỞ ĐẦU
1.

Đặt vấn đề
Nitrat hóa và khử nitrat hóa là phương pháp phổ biến để xử lý các hợp chất

của nitơ trong nước thải. Tuy nhiên, nitrat hóa là giai đoạn chậm nhất của quá trình
xử lý nitơ và cũng là giai đoạn khó thiết kế, kiểm sốt nhất trong quy trình cơng
nghệ xử lý nước thải bởi vi sinh vật nitrat hóa có tốc độ tăng trưởng chậm và rất
nhạy cảm với các yếu tố môi trường (pH, DO, nhiệt độ và các chất ức chế v.v.) [34,

40, 83, 98]. Hiện nay, nhiều ngành sản xuất đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm
do sự tồn tại của các hợp chất nitơ trong nước thải có nồng độ muối cao. Cụ thể, ở
Việt Nam, nước thải của các trang trại nuôi tôm đã và đang gây lên những tác động
nghiêm trọng tới môi trường sinh thái và sức khỏe cộng đồng [5, 72, 74, 112].
Nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước đã cho thấy muối ảnh hưởng
tới q trình nitrat hóa (cả giai đoạn oxy hóa amoni và giai đoạn oxy hóa nitrit). Tuy
nhiên, kết quả của những nghiên cứu đã được công bố lại khó có thể áp dụng trực
tiếp vào điều kiện ở Việt Nam bởi một số lý do sau:
1)

Do sự khác nhau về quần xã vi sinh vật và điều kiện thí nghiệm nên các kết
quả nghiên cứu vẫn cịn một số điểm chưa tương đồng về mức độ ảnh hưởng
của muối tới giai đoạn oxy hóa amoni, giai đoạn oxy hóa nitrit và khả năng
lắng của bùn.

2)

Chưa có nghiên cứu hồn chỉnh nhằm so sánh sự thích nghi của quần xã vi
khuẩn nitrat hóa theo những cách thức nâng nồng độ muối khác nhau.

3)

Mơ hình động học ức chế của muối tới q trình nitrat hóa hai giai đoạn, một
trong những công cụ quan trọng giúp cho việc thiết kế và vận hành hệ thống
xử lý nước thải, vẫn còn những mặt hạn chế nhất định.
Do vậy, đề tài “Nghiên cứu mối quan hệ giữa nước thải có muối và hệ vi

khuẩn nitrat hóa, so sánh với kết quả chạy bằng nước thải thực tế trên mơ hình thử
nghiệm” được lựa chọn nhằm làm rõ những vấn đề khoa học nêu trên. Từ đó, đưa ra

2

cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu giúp cho việc thiết kế và vận hành hệ
thống xử lý nước thải có độ mặn cao.
2.

Mục tiêu nghiên cứu



Nghiên cứu khả năng thích nghi của vi sinh vật nitrat hóa của hệ thống xử lý
nước thải sinh hoạt với môi trường nước thải có nồng độ muối cao.



Xác định định lượng mức độ ức chế của muối (chủ yếu là NaCl) tới q trình
nitrat hóa hai giai đoạn.



Đánh giá khả năng áp dụng của quy trình thích nghi với nước thải của đầm
nuôi tôm nước lợ.

3.

Phạm vi nghiên cứu của luận án
Q trình nitrat hóa chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau từ yếu tố mơi

trường tới tính chất của quần xã vi sinh vật sử dụng. Tổ hợp của các yếu tố ảnh

hưởng nêu trên đưa ra một bài tốn lớn và phức tạp. Do đó, phạm vi nghiên cứu của
luận án được giới hạn như sau:
1) Nghiên cứu riêng ảnh hưởng của muối (chủ yếu là muối NaCl) tới q trình
nitrat hóa. Nồng độ muối lớn nhất trong các nghiên cứu là 30 g NaCl/L.
2) Vi khuẩn nitrat hóa sử dụng trong nghiên cứu là vi khuẩn nitrat hóa của hệ
thống xử lý nước thải sinh hoạt.
4.

Nội dung nghiên cứu
Để đạt được các mục tiêu nêu trên, luận án đã thực hiện các nội dung nghiên

cứu sau:


So sánh ảnh hưởng của các phương pháp nâng độ muối khác nhau tới sự
thích nghi của vi khuẩn nitrat hóa. Từ đó, lựa chọn ra được phương pháp
nâng độ muối phù hợp và thời gian cần thiết để vi khuẩn nitrat hóa hoạt động
ổn định trong mơi trường mới.



Đánh giá đa dạng của quần xã vi khuẩn nitrat hóa khi thay đổi độ muối của
môi trường bằng kỹ thuật điện di gel với dải nồng độ chất biến tính (DGGE)
và quan sát hình thái của vi sinh vật trên kính hiển vi điện tử qt (SEM).



Nghiên cứu về mơ hình động học ức chế của muối tới quá trình nitrat hóa hai

3

giai đoạn. Từ đó, có thể tính tốn được cụ thể mức độ ảnh hưởng của muối
tới từng giai đoạn của q trình nitrat hóa.


Mơ phỏng thử nghiệm q trình nitrat hóa hai giai đoạn ở mơi trường có độ
muối cao.



Áp dụng thử nghiệm quy trình thích nghi đề xuất với đối tượng nước thải lấy
từ đầm nuôi tôm nước lợ tại Hài Phịng.

5.


Đóng góp mới của luận án
Đã nghiên cứu được sự thích nghi của vi khuẩn nitrat hóa với mơi trường có
nồng độ muối cao theo cách thức nâng dần nồng độ muối và nâng trực tiếp
nồng độ muối.



Xác định đa dạng vi sinh vật ở môi trường nước ngọt và mơi trường nước có
nồng độ muối 30 g NaCl/L.



Luận án đã đưa ra được mơ hình động học mơ tả sự ức chế của muối tới q

trình nitrat hóa hai giai đoạn và đã mơ phỏng thử nghiệm q trình ở thiết bị
quy mơ phịng thí nghiệm.



Luận án đã đưa ra được quy trình thí nghiệm để tính tốn hàm lượng sinh
khối của hai nhóm vi khuẩn oxy hóa amoni và vi khuẩn oxy hóa nitrit dựa
trên việc cải tiến phương pháp của các tác giả đi trước.

6.

Tính khoa học và thực tiễn của luận án
Luận án đã chứng minh được bằng thực nghiệm q trình thích nghi của vi

sinh vật nitrat hóa. Lựa chọn được cách thức nâng nồng độ muối (nâng trực tiếp)
nhằm rút ngắn thời gian thích nghi và giảm tính phức tạp trong giai đoạn vận hành
khởi động thiết bị xử lý.
Luận án đã đánh giá đa dạng của quần xã vi sinh vật ở mơi trường nước ngọt
và mơi trường nước có nồng độ muối 30 g NaCl/L bằng kỹ thuật DGGE.
Luận án đã đưa ra được mơ hình động học ức chế của muối tới q trình
nitrat hóa hai giai đoạn. Các thơng số động học của mơ hình đã được kiểm chứng lại
thông qua bước mô phỏng thử nghiệm ở quy mơ phịng thí nghiệm.


4

Quy trình thích nghi đề xuất đã được áp dụng thử đối với nước thải lấy tại
đầm nuôi tôm tại Hải Phịng có nồng độ muối 13,7 g NaCl/L và cho thấy sự phù
hợp nhất định.
7.

Bố cục của luận án
Luận án bao gồm 105 trang với 46 hình và 18 bảng. Luận án tham khảo 125

tài liệu trong và ngoài nước. Bố cục của luận án gồm những phần chính sau đây:
Lời mở đầu (4 trang): Đặt vấn đề, mục tiêu, phạm vi, nội dung nghiên cứu
và tính mới của luận án.
Chƣơng 1: Tổng quan (22 trang): Trình bày về nguồn phát sinh và đặc tính
ơ nhiễm của nước thải chứa muối; các cơng trình nghiên cứu liên quan tới nội dung
nghiên cứu của luận án. Từ đó, xác định các vấn đề còn tồn tại và cần giải quyết.
Chƣơng 2: Phƣơng pháp nghiên cứu (30 trang): Chương 2 tập trung mơ tả
quy trình thí nghiệm và cơ sở lý thuyết của các nội dung nghiên cứu trong luận án.
Chƣơng 3: Kết quả và bàn luận (47 trang): Chương 3 trình bày các kết
quả nghiên cứu chính và bàn luận về kết quả thu được, so sánh với các quả nghiên
cứu của các tác giả trong và ngoài nước.
Kết luận và kiến nghị (2 trang): Phần kết luận tóm tắt lại các kết quả chính
đạt được và kiến nghị về các hướng nghiên cứu tiếp theo.
Danh mục các cơng trình công bố liên quan tới luận án, phụ lục và tài liệu
tham khảo.


5

Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1.Nguồn phát sinh nƣớc thải chứa muối
Muối (thuật ngữ muối dùng trong luận án được hiểu là muối NaCl) được biết
đến là một trong những chất có khả năng gây ức chế quá trình hoạt động của vi sinh
vật do muối làm thay đổi lực ion của môi trường, thay đổi áp suất thẩm thấu giữa
trong và ngoài màng tế bào, dẫn tới tốc độ của quá trình trao đổi chất bị giảm đi.
Nước thải chứa muối phát sinh từ nhiều hoạt động sản xuất khác nhau như

chế biến thủy hải sản đóng hộp và đơng lạnh [7, 41, 91, 97, 114], chế biến rau quả
đóng hộp [66, 71, 123]; tinh chế dầu mỏ và sản xuất khi đốt [8, 57], thuộc da [78]
và chôn lấp chất thải rắn [63]. Với một số nước khan hiếm nguồn nước ngọt như
Hồng Kông, Singapo, việc sử dụng nước biển cho các cơng trình vệ sinh nhằm tiết
kiệm nguồn nước ngọt cũng khiến cho hàm lượng muối trong nước thải sinh hoạt
tăng cao [17, 28, 121, 124].
Bảng 1.1 liệt kê thành phần và nồng độ ô nhiễm của một số loại nước thải
chứa muối chính. Các kết quả cho thấy hợp chất của nitơ là một trong những thành
phần ô nhiễm chính có mặt trong nhiều dịng thải có nồng độ muối cao. Tùy thuộc
vào nguồn phát sinh mà nồng độ của nitơ có trong nước thải có thể dao động từ vài
mg N/L tới hàng nghìn mg N/L. Mặc dù, nước thải của ngành chế biến rau quả đóng
hộp cũng có nồng độ muối cao nhưng thành phần ơ nhiễm của nước thải chủ yếu là
chất hữu cơ do sử dụng nguyên liệu có nguồn gốc thực vật.
Ở Việt Nam, ngành công nghiệp nuôi tôm (tôm giống và tôm thịt) là một
trong những nguồn phát sinh nước thải chứa muối quan trọng. Theo báo cáo của
FAO, tổ chức Lương thực Quốc tế, Việt Nam là một trong ba quốc gia sản xuất tôm
lớn nhất thế giới với sản lượng 349 000 tấn/năm [39]. Tổng diện tích ni tơm của
Việt Nam là khoảng 580 000 ha [76]. Để cung cấp con giống cho trang trại nuôi
tôm thịt, Việt Nam cũng có khoảng trên 5000 trang trại ni tơm giống với sản
lượng trên 30 tỷ con giống/năm [88]. Tuy nhiên, những vấn đề môi trường đi kèm
với sự phát triển của ngành nuôi tôm ngày càng trở lên trầm trọng và nhức nhối ở
nhiều địa phương. Nhiều cơng trình nghiên cứu đã cho thấy chất lượng môi trường


6

nước mặt đang bị suy thoái nghiêm trọng do phải tiếp nhận trực tiếp nước thải có
nồng độ nitơ, chất hữu cơ và phốt pho cao không qua xử lý từ trang trại ni tơm [5,
72, 74, 112]. Ơ nhiễm nước mặt là một trong những nguyên nhân khiến dịch bệnh ở
các ao nuôi tôm bùng phát mạnh. Ở một số tỉnh như Tiền Giang, Cà Mau, Bạc Liêu,

Sóc Trăng, tỷ lệ ao nuôi bị dịch bệnh là khoảng từ 20 – 60%. Hậu quả là nhiều
doanh nghiệp, cá nhân nuôi tôm đã lâm vào cảnh nợ nần, phá sản [96]. Theo báo
cáo quan trắc môi trường tháng 8/2010 của Trung tâm Quốc gia quan trắc cảnh báo
môi trường và phòng ngừa dịch bệnh thủy sản khu vực miền Trung, nhiều vùng
ni từ Quảng Ngãi tới Ninh Bình có hiện tượng ô nhiễm nước trong ao nuôi. Chất
lượng nước cấp cho các vùng nuôi chưa đảm bảo. Những yếu tố trên khiến cho tỷ lệ
các vùng nuôi bị dịch bệnh và bị ơ nhiễm có thể lên tới 50% [113].
Những kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngồi nước được trình
bày ở trên cho thấy đặc tính và thành phần ơ nhiễm của nước thải có muối phụ
thuộc vào ngành sản xuất. Trong đó, hợp chất của nitơ là một trong những thành
phần ô nhiễm quan trọng. Do nước thải phát sinh từ hoạt động nuôi tôm là một
trong những dạng nước thải quan trọng ở Việt Nam nên tính chất của dạng nước
thải này (nồng độ muối và nồng độ amoni) được lựa chọn làm cơ sở để xây dựng
các nghiên cứu thực nghiệm của luận án.


7

Bảng 1.1 Đặc tính ơ nhiễm của một số loại nước thải chứa muối
I

TN

NH4+

TP

COD

BOD

Tài liệu

(g NaCl/L)

(mg N/L)

(mg N/L)

(mg/L)

(mg O2/L)

(mg O2/L)

tham khảo

10 - 30

3,6 - 17,1

0,98-7,87

0,18-0,53

79–246

10-59

[5, 14, 54]

30

4,3 – 6,5

1,0-3,2

-

-

-

[44]

84

1200 – 1800

400 – 700

-

8000-12000

-

[7]

29 – 57

87,5 – 1289

79 – 1152

-

1815 – 3548

423 - 1721

[41]

Muối cá trích

110

3000

-

1000

90000

78000

[91]

Động vật nhuyễn thể đóng hộp

> 20

4000

-

-

18500

-

[97]

Bể rửa và ngâm

46

747 (1)

-

5

5250

-

[85]

Nước thải chung (2)

17

128 (1)

-

5

873

-

4-24

-

-

-

-

1070 - 5400

[71]

7,0 – 11,6

20 – 28(1)

-

-

1252-1787

1042-1206

[123]

150

-

-

-

120000

-

[66]

977 – 1800

781 – 1764

55,8 –

-

30000 – 48000

[63]

Nguồn phát sinh
Ngành nuôi tôm
Nuôi tôm thịt
Nuôi tôm giống
Cá hộp
Chế biến hải sản (tôm, mực)

Chế biến cá muối khô

Dưa chuột muối
Chế biến Kim Chi
Mận muối

Nước rác (bãi rác ở thành phố Hồ Chí Minh)
Nước rác mới

7,3 – 16,2 (3)


8

89,6
Nước rác cũ

6,0 – 14,2 (3)

515 – 1877

512 – 1874

4,7 – 10,1

-

200 – 735

(1)

: TKN;

(2)

: Không bao gồm nước ở bể rửa và ngâm

(3)

: Độ muối trong nước rác là tổ hợp của nhiều ion khác nhau, số liệu trình bày trong bảng là nồng độ muối của tổng các ion hòa tan và

đã được quy đổi tương đương về g NaCl/L.

9

1.2.Chu trình nitơ và q trình nitrat hóa
1.2.1.Chu trình nitơ
Chu trình nitơ là một trong những chu trình vật chất quan trọng trong tự
nhiên. Nitơ có thể tồn tại ở nhiều dạng với hóa trị từ thấp tới cao (Bảng 1.2).
Bảng 1.2 Các dạng tồn tại của nitơ
Hợp chất

Cơng thức

Hóa trị

Amoni/ammoniac

NH4+/NH3

-3

N2

0

Nitơ protoxit

N2 O

+1

Nitơ oxit

NO

+2

Nitrit

NO2-

+3

Nitơ dioxit

NO2

+4

Nitrat

NO3-

+5

Khí nitơ

Trong lĩnh vực xử lý nước thải, chu trình chuyển hóa của nitơ có thể được
mơ tả như hình dưới đây (Hình 1.1).
Nitơ hữu cơ trong tế bào vi sinh vật và nitơ hữu cơ có trong nước thải được
chuyển về dạng vơ cơ (NH4+) thơng qua q trình phân hủy nội sinh và q trình
thủy phân, tương ứng.

NH4+ được oxy hóa tới NO2- và NO3- trong mơi trường hiếu khí bởi các
nhóm vi sinh vật tự dưỡng nitơ thơng qua q trình nitrat hóa.
NO3- và NO2- được chuyển hóa về N2 thơng qua q trình khử nitrat. Quá
trình được thực hiện nhờ các vi khuẩn dị dưỡng tùy nghi với sự có mặt của các chất
cho điện tử (ví dụ, chất hữu cơ) trong mơi trường thiếu khí.
N2 trong khơng khí được đưa vào chu trình nitơ thơng qua q trình cố định
đạm. Tuy nhiên, q trình cố định đạm ít xảy ra trong hệ thống xử lý nước thải.
Trong hệ thống xử lý nước thải, nitơ vơ cơ (NH4+, NO3-) được chuyển hóa
thành nitơ hữu cơ chủ yếu thơng qua q trình tổng hợp tế bào của vi sinh vật.


10

Một q trình khác làm giảm tổng lượng nitơ có trong nước là quá trình
Anamox (ANaerobic AMmonium OXidation). Quá trình này khử NO2- về N2 với sự
có mặt của NH4+. Nhóm vi khuẩn thực hiện q trình Anamox mới chỉ được phát
hiện và định dạng trong vòng 20 năm trở lại đây. Đây có thể coi là một phát hiện
lớn gây nhiều sự chú ý trong giới khoa học. Anamox là tên thương mại của một
công nghệ xử lý amoni được Trường đại học kỹ thuật Deft phát triển.
Nitrat hóa

NO2-

NH4+

NO3-

NO2-

Cố định đạm

Nitơ hữu cơ

NO3-

Khử nitrat

N2

N2

NH4+
Anamox
Hình 1.1 Chu trình nitơ trong nước

Trong các q trình mơ tả ở trên, luận án tập chung vào q trình chuyển
hóa từ NH4+ tới NO2- và từ NO2- tới NO3- (q trình nitrat hóa hai giai đoạn). Một
số điểm chính về cơ chế phản ứng, các yếu tố ảnh hưởng và quần xã vi sinh vật
tham gia vào q trình nitrat hóa được trình bày ở mục tiếp theo.
1.2.2.Q trình nitrat hóa
Nitrat hóa là q trình oxi hóa NH4+ tới NO2- (giai đoạn oxy hóa amoni) và
từ NO2- tới NO3- (giai đoạn oxy hóa nitrit) nhờ vi sinh vật. Hai quá trình trên đều
được thực hiện bằng các vi sinh vật đặc chủng và được phân thành hai nhóm chính


11

là nhóm vi khuẩn oxy hóa amoni và nhóm vi khuẩn oxy hóa nitrit. Cả hai nhóm này
đều có tốc độ tăng trưởng riêng thấp [34]. Vi khuẩn nitrat hóa cũng rất nhạy cảm
với các yếu tố môi trường (pH, nhiệt độ, DO) cũng như sự hiện diện của các chất
độc hay chất ức chế [34, 40, 98]. Trong quy trình cơng nghệ xử lý nitơ bằng phương

pháp sinh học thì nitrat hóa được coi là giai đoạn chậm nhất [82].
Phản ứng của q trình nitrat hóa có thể được mơ tả qua hai phương trình
sau:
Giai đoạn 1: giai đoạn oxy hóa amoni
→

(1.1)

Giai đoạn 2: giai đoạn oxy hóa nitrit
→

(1.2)

Ở giai đoạn 1, cả NH4+ đóng vai trị làm cơ chất. Ở giai đoạn 2, NH4+ lại
đóng vai trị là chất ức chế vì có sự hình thành NH3 khi nồng độ NH4+ cao. Độ kiềm
ảnh hưởng tới cả hai giai đoạn. Độ kiềm vừa đóng vai trị là nguồn cung cấp cacbon
để tạo thành sinh khối của các vi sinh vật tự dưỡng nitơ, vừa đóng vai trị làm chất
đệm để duy trì pH ở khoảng phù hợp cho phản ứng. Theo lý thuyết, tỷ lệ giữa độ
kiềm và nồng độ nitơ cần được duy trì tối thiểu là 7,14 (g/g). Để oxy hóa hết 1 g NNH4+ cần 4,57 g O2 [98].
1.2.3.Cơ chế ảnh hƣởng của muối tới quá trình sinh học
Muối ảnh hưởng tới các quá trình hóa – lý trong nước (do làm thay đổi lực
ion) dẫn tới sự thay đổi tính hịa tan và tính phân ly của một số chất tham gia vào
quá trình nitrat hóa như O2, NH4+ v.v. Nồng độ oxy hịa tan trong nước cất và nước
biển giảm từ 8,4 về 6,45 mgO2/L, tương ứng [117]. Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy
nồng độ của NH4+ bị giảm nhẹ ở môi trường có nồng độ muối cao [56, 90, 104].
Muối cũng gây ảnh hưởng tới cân bằng của [CO32-] và [HCO3-] trong nước [83].
Những thay đổi nêu trên khiến cho quá trình nitrat hóa bị ảnh hưởng ở mơi trường
có nồng độ muối cao.