MAP
- Khái niệm nƣớc ót: Nước ót là phần dung dịch còn lại trên ruộng muối sau khi muối đã kết tinh. Người ta tháo nước ót ra bể chứa rồi thải lại ra biển. Thành phần nước ót 30° baume gồm có NaCl, MgCl2, MgSO4, KCl, NaBr và một số nguyên tố vi lượng khác, trong đó nồng độ muối baume.
Việc sử dụng các hóa chất có gốc magie để điều chế MAP tốn rất nhiều chi phí, nên việc ứng dụng nước ót để thay thế các hóa chất magie là một hướng kinh tế rất có triển vọng. Trong quá trình nghiên cứu việc thay thế các hóa chất chứa magie bằng nước ót của tôi đã thu được kết quả sau:
Bảng 3.13: So sánh hiệu suất tạo thành MAP của nước ót với hóa chất khác
TT Hóa chất Thể
tích (ml)
Khối lƣợng MAP tạo thành theo các mức pH(g) pH = 7 pH = 8 pH = 9 pH = 10 pH = 11 pH = 12 1 MgCl21M 100 7,61 7,84 7,95 8,52 9,73 8,78 2 MgSO41M 100 8,12 8,33 8,74 9,31 11,37 9,56 3 Mg3(PO4)2 1M 100 8,35 8,69 8,8 9,92 11,87 9,87 4 Nước ót 30°Baume 100 8,57 8,81 9,01 10,67 12,35 10,48
Qua kết quả thí nghiệm, ta có thể thấy dùng nước ót luôn cho khối lượng kết tủa MAP là lớn nhất so với các hóa chất còn lại. Có thể sử dụng nước ót để thay thế cho các ion gốc Mg2+
trong quá trình tạo MAP.
3.4. Áp dụng các điều kiện tối ƣu cho phản ứng tạo kết tủa MAP vào xử lý nƣớc thải
Sau khi khảo sát được các điều kiện tối ưu cho phản ứng tạo kết tủa MAP, chúng tôi áp dụng các điều kiện tối ưu là: Tỷ lệ mol Mg2+ : NH4
+
PO43- = 1,6 : 0,6 : 1, pHđ = 11 và thời gian phản ứng tpư = 20 phút vào xử lý nguồn nước thải thực tế: nước thải BCL rác Xuân Sơn-Hà Nội.
Mẫu nước rác từ bãi chôn lấp rác Xuân Sơn, sau khi xác định các thông số đầu vào, chúng tôi xử lý nước theo các điều kiện tối ưu nêu trên và sử dụng nước ót (nước biển cô đặc hoặc nước muối chứa bromua và magie và các muối canxi còn lại trong dung dịch sau khi NaCl đã được tách bằng kết tinh) nồng độ Mg2+
2,5M để xử lý. Kết quả thu được ở bảng sau:
Bảng 3.14: Kết quả xử lý nước thải từ bãi chôn lấp Xuân Sơn
STT Thông số Đầu vào Đầu ra QCVN 25:
2009/BTNMT Hiệu suất xử lý(%) 1 COD (mg/l) 1542,7 678,8 400 56,2 2 NH4 + (mg/l) 151,7 18,9 25 87,5 3 PO4 3- (mg/l) 34,6 30,6 - 8,84 4 Mg2+(mg/l) 3120 1200 - 38,46 7 pH 8,0 7,5 - 8 mMAP(g) 8,5 -
Đối với mẫu nước thải thực tế này thì hiệu suất xử lý amoni chỉ đạt 87,5%, thấp hơn so với điều kiện tối ưu (94,73%) và hiệu suất xử lý COD đạt 56,2%. Do sự cộng kết của các hợp chất hữu cơ cùng với kết tủa MAP, làm cho khối lượng MAP thu được khi xử lý các mẫu nước thải thực tế thường cao hơn so với khi sử dụng hóa chất tinh khiết, không những thế còn làm tăng chất lượng của phân MAP vì hàm lượng nhất định của chất hữu cơ.
3.5. Đề xuất quy trình và sơ đồ công nghệ xử lý amoni trong nƣớc thải bằng phƣơng pháp kết tủa MAP
3.5.1. Quy trình công nghệ
Sau khi áp dụng các điều kiện tối ưu của phản ứng tạo kết tủa MAP vào xử lý amoni của một số nguồn nước thải nhiễm amoni cao: nước rác BCL Xuân Sơn. Chúng tôi đưa ra quy trình công nghệ xử lý amoni trong nước thải bằng phương pháp tạo kết tủa MAP gồm các bước sau:
Bước 1: Khuấy trộn NaOH, H3PO4 với nước thải sao cho pH của dung dịch đạt khoảng 11.
Bước 2: Khuấy trộn và cho từ từ nước ót hoặc với dung dịch MgCl2 vào dung dịch trên cho đến khi pH của dung dịch đạt khoảng 7,5-8.
Bước 3: Cho dung dịch sau khi đã phản ứng tạo kết tủa MAP vào thiết bị lắng lọc và tách kết tủa MAP, dich lọc thu được tiếp tục đưa vào giai đoạn xử lý tiếp theo bằng phương pháp sinh học trước khi thải ra môi trường.
3.5.2. Sơ đồ công nghệ
Theo quy trình công nghệ trên, chúng tôi đưa ra sơ đồ công nghệ xử lý amoni và tận thu phân MAP như sau:
Hệ thống xử lý bao gồm 4 bể, trong đó có 2 bể phản ứng và 2 bể lắng lọc để tách kết tủa MAP.
Hình 3.13: Sơ đồ công nghệ xử lý amoni của nƣớc rác
1, 2: Các bồn pha hóa chất (Hóa chất điều chỉnh pH, có thể là NaOH hoặc H3PO4)
3, 4: Các bể phản ứng 5, 6: Các bể lắng
7: Máy lọc khung bản hoặc ly tâm
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
1. Nước thải BCL Xuân sơn nói chung đang bị ô nhiễm amoni nặng nề, nồng độ amoni cao gấp 6,88 lần so với QCVN 25:2009/BTNMT (cột B1). Các chất hữu cơ vượt quá giá trị giới hạn. COD, BOD5 gấp 21,5-23,5 lần QCVN 25:2009 cột B1 . COD gấp từ 8,5-9,5 lần so với QCVN 25:2009 cột B1.
2. Sau khi nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp MAP tôi đã thu được các kết quả sau:
- Điều kiện tối ưu cho phản ứng tạo kết tủa MAP với hiệu suất cao nhất là: + Tỷ lệ mol các chất tham gia phản ứng Mg2+ : NH4
+
: PO4 3-
= 1,6 : 0,6 : 1 + Môi trường phản ứng với pH = 11.
+ Thời gian phản ứng tpư = 20 (phút).
- Có thể tận dụng được nước ót trong sản xuất muối để tận thu nguồn magie có hàm lượng cao và sử dụng trong phản ứng chế tạo MAP.
3. Dựa vào các nghiên cứu, ứng dụng của phương pháp MAP và áp dụng các điều kiện tối ưu trong phản ứng tạo MAP có thể xử lý được amoni với hiệu suất cao 87,5% đối với nước thải bãi chôn lấp Xuân Sơn. Từ đó tôi đã đưa ra được quy trình công nghệ xử lý amoni trong nước thải bằng phương pháp MAP.
2. Kiến nghị
- Cần phải có những nghiên cứu sâu hơn về công nghệ xử lý nước thải để xử lý nước thải bị ô nhiễm amoni tại BCL Xuân Sơn.
- Hướng xử lý nước thải có nồng độ amoni cao bằng phương pháp kết tủa MAP đã đem lại những kết quả tích cực, cần có những nghiên cứu sâu hơn về phương pháp này.
- Cần nghiên cứu về sinh lý cây trồng đánh giá giá trị dinh dưỡng của phân MAP đối với các loại cây trồng.
- Cần nghiên cứu tận thu magie từ nước ót dưới dạng sản phẩm trung gian để thuận lợi cho việc vận chuyển đến nơi xử lý amoni.
- Cần nghiên cứu tỷ lệ nồng độ Mg2+ : NH4 +
: PO4 3-
còn lại sau xử lý sao cho thích hợp đối với phương pháp xử lý sinh học tiếp theo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tiếng Việt
1.Kiều Hữu Ảnh (1999), Giáo trình vi sinh vật công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
2.Nguyễn Đình Bảng (2004), “Bài giảng chuyên đề các phương pháp xử lý nước, nước thải”, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội, tr.15-21.
3.Vũ Đăng Độ (1999), Hóa học và sự ô nhiễm môi trường, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
4.Cao Thế Hà (1999), Giáo trình xử lý nước, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
5.Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải (2002), Cơ sở hóa học quá trình xử lý nước cấp và nước thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
6.Trịnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dục, Hà Nội. 7.Trịnh Lê Hùng, Phạm Thị Dương (2002), “Nghiên cứu chế tạo thiết tách
loại amoni để xử lý nước rò rỉ của bãi rác Nam Sơn- Hà Nội”, Tuyển tập các công trình Khoa học, Hội nghị khoa học lần thứ 3, ngành Hóa học, tr.179-184.
8.Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà (2002), Nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn amoni (Báo cáo thuộc chương trình 01C-09), Hà Nội.
9.Phạm Luận (1998), “Giáo trình phân tích môi trường”, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
10.Nguyễn Thị Ngọc (2011), Nghiên cứu khả năng xử lý amoni trong nước bằng nano MnO2-FeOOH mang trên Laterit, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.
11.Hoàng Nhâm (1994), Hóa học vô cơ tập II, NXB Giáo dục, Hà Nội.
12.Trần Hiếu Nhuệ (1999), Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
13.Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội.
14.Lê Xuân Phương (2001), Vi sinh vật công nghiệp, NXB Xây dựng, Hà Nội.
15.Vũ Đức Toàn (2012), Đánh giá ảnh hưởng của bãi chôn lấp rác Xuân Sơn-Hà Nội đến môi trường nước và đề xuất giải pháp, Báo Khoa học thủy lợi và Môi trường số 39.
16.Bộ Tài nguyên và Môi trường (2011), Báo cáo môi trường quốc gia 2011 về chất thải rắn, Hà Nội.
II. Tiếng Anh
17. G. El Diwani (2007), “Recovery of ammonia nitrogen from industrial wastewater treatment as struvite slow releasing fertilizer”, Elsevier,pp. 200-214.
18. Ori Lahav and Michal Green (1988), “Ammonium removal using ion exchange and Biological regeneration”, Wat Res, 32(7), pp. 219-228. 19. Chin Pao Huang, Hung Wen Wang and Pei Chun Chiu (1998), “Nitrate
reduction by metallic iron”, Wat Res, 32(8), pp.2257-2264.
20. Barnes L.M. (2000), “The Use of High-Rate Nitrification for the Pertreatment of Ammoniacal Digested Sludge Liquors”, J.CIWFM, pp. 401-408.
21. S. I. Lee, S. Y. Weon (2003), “Removal of nitrogen and phosphate from wastewater by addition of bittern”, Elsevier, pp. 10-15.
22. R.R. Rimkus, S.P. Graef (1983), “Nitrogen Removal”, Manuals of Practice for Water Pollution Control, Authorized for Publication by the Board of Control Water Pollution Control Ferderation, pp.65-135.