Chƣơng 1 : TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.4 Cơng trình nghiên cứu xử lý amoni trong nƣớc thải ở thế giới và Việt Nam
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam cũng đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu loại bỏ amoni trong nƣớc thải trong đó xử lý nƣớc thải giàu chất hữu cơ và Nitơ nói chung bằng các biện pháp sinh học là rất phổ biến trong các phƣơng pháp bởi tính khả thi và tính kinh tế cao của phƣơng pháp này mang lại. Bên cạnh đó phƣơng pháp hấp phụ cũng là một trong những phƣơng pháp đáng đƣợc quan tâm:
1.4.1 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải trên thế giới.
Từ những năm 1995, phản ứng chuyển hóa hợp chất nitơ mới về cả lý thuyết và thực nghiệm đã đƣợc phát hiện trong nƣớc thải. Đó là phản ứng oxy hóa ammonium bởi nitrite trong điều kiện kị khí [37] để tạo thành Nito phân tử mà không cần cung cấp chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng. Gần 20 năm sau, nhóm đại học kỹ thuật Delf Hà Lan và sau đó là các nƣớc Đức Nhật, Thụy Sỹ, Bỉ, Anh đã công bố lần lƣợt các kết quả nghiên cứu ban đầu về quá trình amammox, bản chất của quá trình là ammonium đƣợc oxy hóa trong điều kiện kị khí mà nitrite đóng vai trò là chất nhận điện tử tạo thành nito phân tử [33]. Đây là q trình oxy hóa amoni bơi
nitrỉe xảy ra trong điều kiện khơng có oxy theo tỷ lệ giữa NH4+ và NO2- tƣơng
đƣơng 1:1 [37], cơ chế sinh hóa dựa vào sự cân bằng sinh khối trong quá trình làm giàu anammox đƣợc thiết lập nhƣ sau:
NH4++1,32NO2-+0,066HCO3-+0,13H+=1,02N2 + 0,26NO3- + 0,066CH2O0,5N0,15 +
2,03H2O
Trong đó q trình khử amoni trong điệu kiện kị khí xảy ra trong điều kiện tự dƣỡng mà NO2 đóng vai trị khơng thể thiếu trong quá trình thực hiện sự chuyển hóa chất dinh dƣỡng. Nhƣ vậy để loại bỏ amoni trong nƣớc thải dựa vào sự phát triển sinh khối (CH2O0,5N0,15) từ phản ứng amoni địi hỏi q trình chuyển hóa vật chất tuân theo cơ chế 50:50.
1.4.2 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở Việt Nam
Trong những năm gần đây tại Việt Nam đã có một số các cơng trình nghiên cứu xử lý các hợp chất hữu cơ chứa Nito trong nƣớc cấp cũng nhƣ nƣớc thải nhƣ sau:
- Tháng 6 năm 2013 Công ty Suidokiko Kaisha, LTD, Tokyo, Nhật Bản đã hỗ trợ trung tâm Quốc gia nƣớc sạch và Vệ sinh mơi trƣờng nơng thơn xây dựng thí điểm một hệ thống xử lý nƣớc có xử lý amoni trong nƣớc ngầm bằng phƣơng pháp sinh học [2], tháng 8 năm 2013 hoàn thành lắp đặt tại trung tâm Tƣ vấn và chuyển giao công nghệ cấp nƣớc và vệ sinh mơi trƣờng, ngõ 3, Cầu Bƣơu, Thanh Trì, Hà Nội và đã bắt đầu đi vào hoạt động theo sơ đồ hình [1.2].
Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Hệ thống tiến hành trên công suất 5m3/h, xử lý qua ba bƣớc là xử lý sinh học,
kết tủa, lắng sau đó xử lý hóa chất sau đó nƣớc thải đƣợc chuyển qua hệ thống lọc nhanh. Kết quả thu đƣợc nƣớc sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 28:2010/BTNMT [4].
Đối với nƣớc thải đã có cơng trình nghiên cứu trên cơ sở phản ứng anammox để xử lý loại bỏ nito kết hợp nitrit hóa bán phần và oxi hóa kị khí amoni ( viết tắt là q trình SNAP). Đây là cơng trình nghiên cứu mơ phỏng nƣớc rỉ rác chứa amoni
với nồng độ 240mg-N/l ở tải trọng 0,6 kg-N/m3/ngày cho thấy sự vận hành ổn định
đạt đƣợc trong một bể phản ứng khác với nồng độ amoni là 500 mg-N/l và tải trọng
đến 1,0 kg-N/m3/ngày, với hiệu suất 80%. Q trình SNAP sinh ra rất ít bùn với
hiệu suất bùn 0,045 mg-VSS/mg-N bị loại [2].
Ngồi ra đã có cơng trình nghiên cứu áp dụng phƣơng pháp sinh học có sử dụng hai dịng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri D3b và Acinetobacter lwoffii TN& để loại bỏ amoni trong nƣớc rỉ rác có hàm lƣợng amoni từ 50 đến 100 mg/l. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong điều kiện sục khí 4 giờ bổ sung 1 ml acid acetic cho 1 lít nƣớc rỉ rác vi sinh vật hoạt động hữu hiệu giảm lƣợng amoni trong nƣớc rỉ rác với pH 6-8 trong khoảng cho phép của TCVN 33-85 [11].
Than hoạt tính làm một dạng của carbon đã đƣợc xử lý để mang lại một cấu trúc rất xốp, với diện tích bề mặt lớn đặc trƣng bằng cấu trúc nhiều đƣờng mao dẫn phân tán tạo nên các lỗ với kích thƣớc và hình dạng khác nhau. Nghiên cứu cấu trúc và tính chất hấp phụ ammonium trong nƣớc của than trà Bắc thực hiện tại trung tâm phân tích kiểm nghiệm TVU, Khoa hóa học ứng dụng, Trƣờng Đại học Trà Vinh cho thấy tải trong hấp phụ của than hoạt tính biến tính là 10,2 mg/g có khả năng xử lý amoni tốt [14].