Nguyên tố nitơ có thể tồn tại ở các trạng thái hóa trị khác nhau, từ dạng khử (N-3) là amoniac đến dạng oxy hóa sâu (N+5) là nitrat: NH4+/NH3, N2, N2O, NO, NO3–, …
Trong môi trường nước tự nhiên, các hợp chất amoniac, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, khí nitơ, nitrat và nitrit có nồng độ không đáng kể, tuy vậy chúng là nguồn nitơ cho phần lớn sinh vật trong đất và nước. Vi sinh vật sử dụng nguồn nitơ kể trên vào quá trình tổng hợp axit amin, protein, tế bào và chuyển hóa năng lượng. Trong các quá trình đó, hợp chất nitơ thay đổi hóa trị và chuyển hóa thành các hợp chất hóa học khác. Nguồn phát thải hợp chất nitơ vào môi trường rất phong phú: từ các chất thải rắn, khí thải, nước thải nhưng quan trọng nhất là từ nguồn phân và chất bài tiết trong nước thải sinh hoạt.
Trong nước thải, photpho tồn tại chỉ ở một dạng hóa trị là +5 và do vậy hợp chất photpho tồn tại trong tự nhiên không nhiều: hợp chất muối và este của axit photphoric. Axit photphoric, H3PO4 là một axit yếu với ba bậc phân li. Khi phân li, gốc photphat hình thành là thành phần tham gia vào các quá trình sinh hóa của tế bào động, thực vật. Vi sinh vật và nhiều cơ thể sống sử dụng photphat đơn (ortho – phosphat) này để tạo ra các hợp chất hữu cơ chứa photphat trong các tế bào. Ngoài dạng photphat đơn và phosphat hữu cơ, polyphosphate là dạng tồn tại khác hay gặp trong nước thải. Photpho trong nước thải chủ yếu có từ nguồn gốc: phân người, nước tiểu, đồ thải thức ăn, chất tẩy rửa tổng hợp, chất thải từ sản xuất công nghiệp, chất chống ăn mòn trong các đường ống dẫn nước.
Nguồn nước thải sinh hoạt.
Thành phần nitơ trong thức ăn của người và động vật nói chung chỉ được cơ thể hấp thu một phần, phần còn lại được thải ra dưới dạng chất rắn (phân) và các chất bài tiết khác (nước tiểu, mồ hôi). Nguồn nước thải từ sinh hoạt gồm: nước vệ sinh tắm, giặt, nước rửa rau, thịt, cá, nước từ bể phốt, từ khách sạn, nhà hàng, các dịch vụ công cộng như thương mại, bến tàu xe, bệnh viện, trường học, khu du lịch, vui chơi, giải trí. Chúng thường được thu gom vào các kênh dẫn thải. Hợp chất nitơ trong nước thải là các hợp chất amoniac, protein, peptid, axit amin, amin cũng như các thành phần khác trong chất thải rắn và lỏng. Mỗi người hàng ngày tiêu thụ 5- 16 g nitơ dưới dạng protein và thải ra khoảng 30% trong số đó. Hàm lượng nitơ thải qua nước tiểu lớn hơn trong phân khoảng 8 lần [1].
Các hợp chất chứa nitơ, đặc biệt là protein, và urine trong nước tiểu bị thủy phân rất nhanh tạo thành amoni/amoniac.
Trong các bể phốt xảy ra quá trình phân hủy yếm khí các chất thải, quá trình phân hủy này làm giảm đáng kể lượng chất hữu cơ dạng carbon nhưng tác dụng giảm hợp chất nitơ không đáng kể, trừ một phần nhỏ tham gia vào cấu trúc tế bào vi sinh vật. Hàm lượng hợp chất nitơ trong nước thải từ các bể phốt cao hơn so với các nguồn thải chưa qua phân hủy yếm khí. Trong nước thải sinh hoạt, nitrat và nitrit có hàm lượng rất thấp do lượng oxy hòa tan và mật độ vi sinh tự dưỡng (tập đoàn vi sinh có khả năng oxy hóa amoni) thấp. Thành phần amonia chiếm 60 – 80% hàm lượng nitơ tổng trong nước thải sinh hoạt [2]
Nguồn :
[1] F. W. Pontins. Water quality and treatment. AWWA. 4th Ed. Mc Graw Hill Inc. 1990.
[2] Xử lý nước thải giàu hợp chất Nito và Photpho