Methanol trong xử lý nước thải - Nguồn carbon tối ưu cho vi sinh vật khử nitrat

Trong lĩnh vực xử lý nước thải hiện đại, methanol (CH3OH) được xem là nguồn carbon hữu cơ lý tưởng giúp tăng cường quá trình khử nitrat sinh học (denitrification). Nhờ cấu trúc đơn giản, khả năng phân hủy sinh học cao và giá thành hợp lý, methanol được sử dụng rộng rãi trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp thực phẩm, dệt nhuộm và hóa chất.
Không chỉ đóng vai trò làm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật, methanol còn giúp giảm tải nitơ, hạn chế hiện tượng phú dưỡng và nâng cao chất lượng nước đầu ra.

1. Ứng dụng methanol trong quá trình khử nitrat (denitrification)

Ứng dụng:
Methanol được thêm vào bể thiếu khí (anoxic tank) như nguồn carbon ngoại sinh, giúp các vi khuẩn dị dưỡng khử nitrat (như Paracoccus denitrificans, Pseudomonas stutzeri) có đủ năng lượng để khử NO₃⁻ thành khí N₂.

Cơ chế hoạt động:
Phản ứng sinh học tổng quát: 6NO3−+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH−

Tại đây, methanol là chất cho electron (electron donor), bị oxy hóa thành CO₂, trong khi nitrat được khử dần thành nitơ phân tử.
Quá trình này diễn ra trong điều kiện thiếu oxy hòa tan (DO < 0,5 mg/L), giúp vi khuẩn sử dụng nitrat như chất nhận electron thay thế cho O₂.

Hiện tượng vật lý đáng chú ý gồm:

  • Tăng tốc độ tiêu thụ nitrat do khả năng khuếch tán nhanh của methanol trong môi trường nước.

  • Giảm bọt và ổn định bùn hoạt tính vì methanol không tạo cặn hoặc dầu.

  • Sinh nhiệt nhẹ (phản ứng tỏa nhiệt nhẹ) trong quá trình oxy hóa sinh học.

2. Methanol trong xử lý nitrit và amoni

Ứng dụng:
Ngoài việc khử nitrat, methanol còn hỗ trợ quá trình khử nitrit (NO₂⁻) trong các hệ thống có tải nitơ cao hoặc trong xử lý nước thải sau quá trình anammox.

Cơ chế hoạt động:
Phản ứng sinh học: 2NO2−+3CH3OH→N2+3CO2+4H2O

Methanol cung cấp năng lượng để vi khuẩn chuyển hóa nitrit thành N₂. Khi sử dụng đúng liều lượng, quá trình này giúp giảm hiện tượng tích tụ nitrit độc hại, đồng thời ổn định pH và tăng khả năng xử lý tổng nitơ (TN) của hệ thống.

3. Methanol trong xử lý nước thải công nghiệp

Ứng dụng:
Trong các nhà máy dệt nhuộm, thực phẩm, hóa chất hoặc luyện kim, nước thải thường thiếu carbon dễ phân hủy (BOD thấp). Việc bổ sung methanol giúp cân bằng tỷ lệ C/N, đảm bảo hoạt động ổn định của hệ vi sinh.

Cơ chế hoạt động:

  • Methanol hòa tan hoàn toàn trong nước (tỷ lệ 1:1), dễ dàng phân phối đồng đều trong hệ thống sinh học.

  • Các vi khuẩn dị dưỡng hấp thụ methanol qua màng tế bào, chuyển hóa qua chuỗi phản ứng oxy hóa:

    CH3OH→HCHO→HCOOH→CO2+H2O

  • Năng lượng sinh ra trong quá trình oxy hóa được vi khuẩn sử dụng để tổng hợp tế bào mới và duy trì hoạt động enzym phục vụ cho quá trình khử nitơ.

4.4. Tỷ lệ và điều kiện sử dụng methanol trong xử lý nước thải

  • Tỷ lệ carbon (C) cần thiết: 2,5–3,0 mg COD từ methanol cho mỗi mg NO₃⁻–N bị khử.

  • Liều lượng methanol điển hình: 1,5–3,0 mL methanol/L nước thải (tùy tải nitơ).

  • pH tối ưu: 6,5–8,0.

  • Nhiệt độ thích hợp: 20–35°C.

Quá trình phải được kiểm soát chặt chẽ vì dư methanol có thể gây BOD cao trong nước đầu ra hoặc tạo điều kiện cho vi sinh vật không mong muốn phát triển.

4.5. Ưu điểm khi dùng methanol trong xử lý nước thải

  • Hiệu suất khử nitrat cao, lên đến 95–99%.

  • Không tạo cặn hay dầu mỡ gây tắc nghẽn.

  • Dễ bảo quản, định lượng và hòa tan.

  • Giá thành thấp hơn so với nguồn carbon khác (như ethanol, acetate, glucose).

  • Giảm phát thải N₂O so với các nguồn carbon truyền thống.

Methanol không chỉ là dung môi hữu cơ thông thường, mà còn là “nguồn carbon thông minh” trong công nghệ xử lý nước thải hiện đại. Khi được kiểm soát và định lượng hợp lý, methanol giúp tối ưu hiệu suất khử nitơ, nâng cao chất lượng nước đầu ra và giảm chi phí vận hành cho hệ thống xử lý sinh học. Đây chính là một trong những hướng đi bền vững trong ngành xử lý nước hiện nay.

 

Tư vấn về Methanol - Cồn công nghiệp CH3OH Hà Nội, Sài Gòn

Quý khách có nhu cầu tư vấn Methanol - Cồn công nghiệp CH3OH. Hãy liên hệ ngay số Hotline 086.818.3331 - 0972.835.226. Hoặc truy cập trực tiếp website tongkhohoachatvn.com để được tư vấn và hỗ trợ trực tiếp từ hệ thống các chuyên viên.

Tư vấn Methanol - Cồn công nghiệp CH3OH.

Giải đáp Methanol - Cồn công nghiệp CH3OH qua KDC CHEMICAL. Hỗ trợ cung cấp thông tin Methanol - Cồn công nghiệp CH3OH KDC CHEMICAL.

Hotline:086.818.3331 - 0972.835.226

Zalo : 086.818.3331 - 0972.835.226

Web: tongkhohoachatvn.com

Mail: kdcchemical@gmail.com