Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Tác hại của các hợp chất chứa Nito đối với sản xuất

Tác hại của các hợp chất chứa Nito đối với sản xuất

Tải bản đầy đủ - 0trang

tảo, phát triển nhanh, làm ảnh hưởng đến chất lượng nước thương phẩm, đặc biệt là

độ trong, mùi, vị trong nước.

1.1.4. Hiện trạng sử dụng nước ngầm thành phố Hà Nội

Hiện nay tổng công suất cấp nước tập trung của hệ thống cấp nước đô thị Hà

Nội năm 2014 đạt trung bình khoảng trên 994.637 m 3/ngđ, trong đó cơng suất khai

thác nước ngầm chiếm khoảng 77% còn lại là nguồn nước mặt [6].

Bảng 1.1. Hiện trạng công suất khai thác nước mặt và nước ngầm [6]

Công suất (m3/ngđ)



STT



Các nhà máy nước



A



Nhà máy nước mặt



300.000



230.000



B



Nhà máy nước ngầm



784.5.500



764.637



I



Khu vực phía Bắc sơng Hồng



128.000



117.170



II



Khu vực phía Nam sơng Hồng



541.500



559.467



III



Khu vực phía Tây Hà Nội



20.000



18.000



IV



Khu vực nông thôn



45.000



40.000



V



Các trạm nhỏ lẻ



50.000



30.000



C



Tổng cộng



1116.500



994.637



Công suất thiết kế Cơng suất khai thác



- Tồn bộ thành phố Hà nội với dân số khoảng trên 7 triệu người [1] bao

gồm cả dân số đô thị và nông thôn. Tỷ lệ được cấp nước sạch đến năm 2014 đạt

60% với khoảng 4,2 triệu người được sử dụng nước sạch.

- Tổng cộng hiện nay đang cấp nước cho Thành phố Hà nội 994.637 m 3/ngđ

trong đó nước ngầm là 764.637 m 3/ngđ chiếm khoảng 77%. Riêng sản lượng khai

thác nước ngầm cung cấp cho khoảng 3,2 triệu người dân chủ yếu cho khu vực nội

thành cũ.

- Khu vực phía Nam thành phố là nơi tập trung khai thác nước ngầm lớn

nhất chiếm đến 77% sản lượng khai thác, khu vực phía Bắc chiếm 15,3%, trong khi

cả khu vực nơng thơn rộng lớn chỉ khai thác có 5,2%, còn lại các riếng nhỏ lẻ là

2,5%.

Ngoại trừ nhà máy nước sông Đà sử dụng nguồn nước mặt, còn lại các nhà

máy và trạm cấp nước của Hà Nội đều sử dụng nguồn nước ngầm. Nước thô khai

thác từ các giếng khoan và được bơm tập trung về các nhà máy xử lý làm sạch. Các



nhà máy xử lý nước ngầm ở Hà Nội có dây chuyền cơng nghệ xử lý cơ bản như

sau:

Nước thơ giếng khoan  Làm thống  Lắng tiếp xúc  Lọc nhanh 

Khử trùng bằng Clo  Bể chứa  Trạm bơm tăng áp  Mạng lưới tiêu thụ.

Cơ bản các nhà máy xử lý nước đã xử lý triệt để sắt, mangan đảm bảo đạt

tiêu chuẩn nước sử dụng cho ăn uống và sinh hoạt, ngoại trừ chỉ tiêu amoni còn

một số nhà máy chưa đạt tiêu chuẩn.

Bảng 1.2. Chất lượng nước trước và sau xử lý của các NMN ngầm do công ty nước

sạch Hà Nội quản lý [10]

Chất lượng nước trước và sau xử lý

pH



Nhà máy nước



Fe tổng, mg/L



+



NH4 , mg/L



Trước



Sau



Trước



Sau



Trước



Sau



NMN Yên Phụ



6,0-7,1



7,05-7,54



2,7-7,5



0,01-0,05



0,5-2,2



0,20-0,35



NMN Ngô Sĩ Liên



6,5-7,0



6,79-7,46



1,2-4,5



0,01-0,25



0,2-4,0



0-0,25



NMN Lương Yên



6,7-6,9



6,99-7,68



0,6-1,4



0,05-0,15



0,1-0,5



0,06-0,35



NMN Ngọc Hà

NMN Mai Dịch

NMN Cáo Đỉnh

NMN Pháp Vân

NMN Tương Mai

NMN Hạ Đình

NMN Nam Dư

NMN Gia Lâm

NMN Đông Anh

NMN Bắc Thăng

Long

QCVN

01:2009/BYT



6,1-6,7

6,2-6,7

6,3-6,5

6,3-6,8

6,5-6,9

6,9-7,0

6,9-7,0

6,5-6,8

6,5-6,9



6,80-7,25

6,81-7,76

7,23-7,50

7,18-7,58

6,97-7,41

6,86-7,39

7,65-7,71

6,76-7,15

6,97-7,1



0,8-1,9

0,4-2,1

8,3-10,5

8,0-10,3

9,5-13

12,7-16

6,7-7,1

0,6-3,7

6,5-8,5



0-0,05

0,01-0,15

0,05-0,15

0,15-0,28

0,2-0,3

0,15-0,3

0,02-0,1

0,02-0,1

0,2



0-0,6

0-0,2

0,1-0,3

15-30

10-15

12-15

3,9-5,1

0,2-0,8

1,0-2,0



0-0,02

0-0,03

0,05-1

20,16-25,6

3,70-10,0

7,21-13,6

0-0,12

0,02-0,5

0,64



6.7-6,8



7,05-7,2



6,5-8,5



0,18



0,2-4,0



0,05



6,5-8,5



≤ 0,3



≤3



Bảng 1.2 tổng hợp số liệu từ các nhà máy nước khu vực nội thành Hà Nội,

các chỉ tiêu đánh giá là các chỉ tiêu khá phổ biến và tiêu biểu có mặt trong nước.

Hầu như chất lượng nước ngầm sau xử lý của các NMN tại Hà Nội đảm bảo chất

lượng, tuy nhiên cũng có một vài trạm có hàm lượng amoni khá cao như Pháp Vân

(20,16-25,60); Tương Mai (3,70-10,08); Hạ Đình (7,21-13,65).

Tính đến thời điểm năm 2014, tình trạng ơ nhiễm này vẫn chưa được khắc

phục, mặc dù đã có rất nhiều các cơng trình nghiên cứu và thử nghiệm của các



chuyên gia tại các nhà máy nước nhưng chưa có một đề xuất hữu hiệu và phù hợp

cho vấn đề này, và khu vực này đã trở thành những điểm nóng về amoni.

Do sử dụng dây chuyền xử lý thông thường được áp dụng với cả Hà Nội,

khơng có hạng mục xử lý amoni nên hàm lượng amoni sau xử lý chỉ giảm khoảng

10-20%. Với tổng công suất của 3 NMN nêu trên đang khai thác 69.000 m 3/ngđ thì

có khoảng 460.000 người đang sử dụng nước có nhiễm amoni vượt quá

tiêu chuẩn cho phép.

Bảng 1.3. Chất lượng nước trước và sau xử lý của các NMN ngầm do công ty nước

sạch Hà Đông và Sơn Tây quản lý [10]

Chất lượng nước trước và sau xử lý

pH



Nhà máy nước



Fe (mg/L)



Mn (mg/L)



NH4+(mg/L)



Trước



Sau



Trước



Sau



Trước



Sau



Trước



Sau



NMN Hà Đông 1



6,77-6,87



7,1-7,3



16,50



0,06



0,21



0,053



8,25



6,5



NMN Hà Đông 2



6,69-7,2



7,1-7,5



17,5



0,17



0,26



0,004



15,3



13,46



NMN Sơn Tây 1



6,57-6,8



7,0-7,2



8,05



0,22



0,26



0,03



7,35



6,45



NMN Sơn Tây 2



6,7-7,1



7,2-7,5



7,85



0,18



0,30



0,05



7,40



6,56



Như vậy, tại các NMN Hà Đông cơ sở 1 và cơ sở 2, chất lượng nước đầu ra

sau quá trình xử lý nước ngầm cũng chưa đạt tiêu chuẩn, có những thời điểm lượng

amoni trong nước cấp lớn hơn 10 mg/L.

Tổng công suất từ NMN Hà Đông cơ sở 1, cơ sở 2 là 52.000 m 3/ngđ và tổng

công suất NMN Sơn Tây là 18.000 m3/ngđ thì có khoảng 460.000 số người sử dụng

nước bị nhiễm amoni.

Tổng hợp chất lượng nước sau xử lý của các trạm cấp nước nông thơn cho

thấy trong số 73 trạm hoạt động thì có đến 43 trạm có chỉ tiêu amoni khơng đạt u

cầu, 47 trạm có chỉ số độ ơ xy hóa vượt quá triêu chuẩn cho phép do các trạm này

được xây dựng theo cơng nghệ cũ nên cơng trình cũng chỉ xử lý được sắt, mangan.

Cụ thể, chỉ tiêu amoni các trạm ở các khu vực như: Thanh Trì (29 trạm); Phú

Xuyên (2 trạm); Thanh Oai (2 trạm); Ứng Hòa (6 trạm) và một vài khu vực khác

[10].



1.1.5. Đặc trưng chất lượng nước ngầm và hiện trạng ô nhiễm amoni trong

nước ngầm khu vực Hà Nội

pH: Kết quả khảo sát thực tế cho thấy, pH nước ngầm ở Hà Nội đều có giá

trị từ 6,6-6,8 giá trị này sẽ tăng lên dao động từ 7,3-7,6 sau khi qua dây chuyền xử

lý nước sắt đây là điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn nitrifier phát triển [23].

Nhiệt độ: Nhiệt độ nước ngầm ở Hà Nội, trong 17 năm gần đây nhiệt độ

tăng từ 27,43ºC lên 27,83ºC (tăng 0,4ºC). Khoảng nhiệt độ này là tương đối tối ưu

cho quá trình xử lý amoni.

Amoni

Bảng 1.4. Tổng hợp amoni trong nước ngầm Hà Nội theo năm từ 2010-2014 các

nhà máy [10]

STT



Địa Điểm



1



Năm

2010



2011



2012



2013



2014



NMN Mai Dịch



0,11



0,11



0,12



0,12



0,12



2



NMN Ngô Sĩ Liên



1,93



1,95



1,94



1,95



1,96



3



NMN Đông Anh



1,88



1,89



1,88



1,88



1,9



4



NMN Ngọc Hà



0,32



0,32



0,33



0,33



0,34



5



NMN Bắc Thăng Long



0,28



0,29



0,29



0,31



0,31



6



NMN Yên Phụ



1,06



1,07



1,07



1,08



1,08



7



NMN Cáo Đỉnh



0,2



0,22



0,21



0,22



0,22



8



NMN Lương Yên



0,38



0,39



0,4



0,41



0,42



9



NMN Gia Lâm



1,44



1,44



1,45



1,45



1,46



10



TCN Thụy Khuê



1,22



1,23



1,22



1,23



1,24



11



NMN Nam Dư



4,69



4,68



4,69



4,71



4,76



12



NMN Kim Liên



5,22



5,23



5,23



5,21



5,24



13



NMN Pháp Vân



17,95



18,06



18,17



18,45



18,5



14



NMN Hạ Đình



13,22



13,76



13,82



13,81



13,87



15



NMN Tương Mai



12,01



12,11



12,42



12,62



12,72



16



Hà Đơng cơ sở 1



11,33



11,45



12,35



13,52



13,85



17



Hà Đông cơ sở 2



15,53



16,95



17,56



18,37



18,72



*đơn vi: mg/L

- Đánh giá về hàm lượng amoni trên toàn vùng Hà Nội theo 2 tiêu chí: (1)

QCVN 01:2009/BYT bắt buộc hàm lượng amoni < 3 mg/L cho nước ăn uống; (2)

khả năng xử lý amoni chỉ cần q trình nitrat hóa khi nước ngầm có nồng độ



3 10 mg/L. Theo

kết quả tổng hợp trong bảng 1.4 có thể chia làm 3 vùng như sau:

- Vùng 1: Trong hình 1.2 thể

hiện mầu trắng, nồng độ amoni < 3

mg/L và bao gồm các NMN cụ thể sau:

Mai Dịch, Ngô Sĩ Liên, Đông Anh,

Ngọc Hà, Bắc Thăng Long, Yên Phụ,

Cáo Đỉnh, Lương Yên, Gia Lâm, Thụy

Khuê.

- Vùng 2: Trong hình 1.2 có

mầu vàng, nồng độ 3 < amoni < 10

mg/L và bao gồm các NMN cụ thể sau:

Nam Dư, Kim Liên.

- Vùng 3: Trong hình 1.2 thể

hiện mầu đỏ, nồng độ amoni > 10



Hình 1.2. Bản đồ phân bố amoni

thành phố Hà Nội [10]



mg/L và bao gồm các nhà máy nước cụ thể sau: Pháp Vân, Hạ Đình, Tương Mai,

Cở sở 1và cơ sở 2 Hà Đông.

- Bảng 1.4 thể hiện được sự ổn định của amoni nước ngầm theo vùng số liệu

5 năm gần đây cho thấy hầu như không có sự biến động tăng hay giảm đáng kể nào

và cũng cho thấy có sự biến động về nồng độ amoni trong năm, nồng độ amoni

tăng lên trong các tháng mùa khô từ tháng 11 năm trước đến tháng 4 năm sau

khoảng 15-20%, và nồng độ amoni giảm vào các tháng mùa mưa từ tháng 5 đến

tháng 10. Điều này chứng tỏ khi mùa mưa lượng nước bổ cập cho nước ngầm nhiều

hơn đã làm giảm nồng độ amoni trong tầng chứa nước ngầm. Đây là vấn đề cần

quan tâm cho các nhà thiết kế khi cần phải lấy được mẫu nước tại các thời điểm bất

lợi nhất làm số liệu đầu vào tính tốn cơng trình bể xử lý.

Độ oxy hóa: Kết quả khảo sát cho thấy độ oxi hóa có sự quan hệ với nồng

độ ơ nhiễm amoni có nghĩa là khi ơ nhiễm amoni tăng thì độ ô xi hóa cũng tăng.

Giá trị độ ô xi hóa đo được trong nước ngầm Hà Nội dao động trong khoảng từ 212 mgO2/L.

Độ kiềm: Độ kiềm là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong quá trình xử

lý amoni vì vi khuẩn tự dưỡng nitrifier (Nitrosomonas và Nitrobacter) sử dụng



nguồn cacbon vô cơ (HCO-3 và CO2) để xây dựng tế bào theo tỉ lệ khoảng 1:7

(Muốn xử lý 1 mg amoni thì cần phải có 7,14 mg kiềm làm cơ chất) [26].

Độ kiềm ở các vùng của Hà Nội có chỉ số cao và ổn định tạo điều kiện thuận

lợi cho q trình xử lý nitrat hóa. Giá trị của độ kiềm dao động từ 100 đến 300

mg(CaCO3)/L và có xu thế tăng theo nồng độ ơ nhiễm amoni.

Hàm lượng Phốt pho: Phốt pho trong nước ngầm mang ý nghĩa hài hòa khi

xây dựng tế bào của các vi sinh trong quá trình xử lý amoni. Giá trị của hàm lượng

phốt pho trong nước ngầm Hà Nội dao động từ 0,5-1,5 mg/L.

1.2. Các phương pháp xử lý amoni

Amoni có cơng thức hóa học là NH 4+ là chất khơng độc tồn tại trong nước

ngầm. Khi được khai thác lên, tiếp xúc với oxychuyển hóa thành nitrit và nitrat là

những chất có thể gây nguy hại cho sức khỏe con người vì vậy cần phải có các biện

pháp tách loại amoni ra khỏi nước ngầm.

1.2.1. Xử lý amoni bằng chất oxy hố

Trong nước thiên nhiên, amoni có thể xử lý được nhờ phản ứng oxy hoá

giữa NH4+ và Cl2. Khi cho clo vào nước, sẽ xảy ra các phản ứng sau:

NH3 + Cl2 NH2Cl + HCl



(1-1)



NH2Cl + Cl2 NHCl2 + HCl



(1-2)



NHCl2 + Cl2 NCl3 + HCl



(1-3)



NCl3 + 2H2O  NO2- + 4H+ + 3Cl-



(1-4)



NO2- + Cl2 + H2O  NO3- + 2H+ + 2Cl-



(1-5)



NH2Cl + NH2Cl  N2 + 3H+ + 3 Cl-



(1-6)



Để oxy hố tồn bộ NH4+ bằng clo có thể viết hai phương trình tổng qt

sau:



NH3 + 4Cl2 + 3H2O  NO3- + 9H+ + 8Cl-



(1-7)



2NH3 + Cl2  N2 + 6H+ + 6Cl-



(1-8)



Để oxy hoá 1 mg/Lamoni theo phương trình (1-7) cần 16,7 mg/L Clo, theo

phương trình (1-8) cần 6,3 mg/L Clo. Kinh nghiệm thực tế cho thấy để oxy hoá 1

mg/L amoni cần khoảng 10 mg/L Clo.



Phương pháp xử lý amoni bằng clo có phạm vi ứng dụng rất hẹp. Do liều

lượng clo dùng để oxy hoá amoni rất cao, gấp 10 lần, nên liều lượng clo cho vào

nước để xử lý amoni thường rất lớn, dễ gây nên các q trình ăn mòn cơng trình, ô

nhiễm môi trường, gây độc hại cho công nhân vận hành. Phương pháp này thường

chỉ áp dụng để xử lý các nguồn

nước có hàm lượng amoni thấp từ

0,5-1 mg/L. Mặt khác, việc giám sát

và kiểm sốt q trình xử lý này

tương đối khó khăn do phản ứng

oxy hố xử lý amoni bằng clo chỉ

xảy ra triệt để tại điểm gãy “Break

point” (Hình 1.3). Trước và sau

điểm gãy P “Break point” đều tạo

nên một lượng clo dư thừa nguy

hiểm. Việc định lượng clo vào nước

đòi hỏi độ chính xác cao và được



Hình 1.3. Tương quan giữa clo dư và lượng

clo cho vào nước để xử lý amoni



giám sát nghiêm ngặt.

Saunier (1976) [41] đã nghiên cứu động học của phản ứng giữa clo và amoni

thấy rằng hiệu quả xử lý amoni của phương pháp này phụ thuộc rất lớn vào pH,

nhiệt độ và dạng tồn tại của amoni trong nguồn nước.

Phương pháp này ngồi việc khơng thích hợp với nguồn nước có hàm lượng

amoni cao, còn khơng thích hợp đối với nguồn nước có độ nhiễm bẩn hữu cơ cao.

Tại các nguồn nước có độ nhiễm bẩn hữu cơ cao, clo dư sẽ tác dụng với các hợp

chất hữu cơ để tạo thành các hợp chất clo hữu cơ mới (halogen metan) có tính độc

hại hơn rất nhiều so với amoni [33,35].Một số các chất ơxy hố mạnh khác như

ơzon O3, clodioxyt ClO2, kali permanganat KMnO4 khơng có hiệu quả trong việc

xử lý amoni [42,43].



1.2.2. Xử lý amoni bằng kiềm hoá và làm thống

Trong mơi trường nước, amoni thường tồn tại dưới dạng ion NH 4+ hoà tan

do nguồn nước phần nhiều có mơi truờng pH trung tính. Khi thay đổi nâng mơi

trưòng pH lên cao hơn 10, amoni

chuyển từ thể dạng ion hồ tan NH 4+

thành khí hồ tan trong nước NH 3.

Q trình xử lý amoni có thể thực

hiện bằng phương pháp kiềm hoá

nâng pH lên trên 10, rồi làm thống

để đuổi khí NH3 hồ tan ra khỏi

nước. Hình 1.4 thể hiện biểu đồ

tương quan giữa ion amoni và khí

amoniac tại các giá trị pH và nhiệt



Hình 1.4. Tương quan giữa ion amoni và

khí amoniac tại các giá trị pH và

nhiệt độ [35]



độ khác nhau của nước [40,45].

Phương pháp xử lý amoni bằng kiềm hố và làm thống có nhiều nhược

điểm. Trước hết phải dùng một

lượng lớn vôi hoặc xút để nâng pH,

sau đó lại phải dùng axít để hạ pH

xuống mơi trường trung tính. Đặc

biệt, khi nguồn nước có độ cứng cao,

trước hết phải thực hiện quá trình

khử độ cứng cacbonat. Hiệu quả xử

lý amonicủa phương pháp này phụ

thuộc rất lớn vào nhiệt độ nước và tỷ

lệ giữa lưu lượng khơng khí làm



Hình 1.5. Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý

amoniac vào tỷ lệ nước - khơng khí tại các

nhiệt độ nước khác nhau



thống và nước. Lượng khơng khí

dùng để làm thống rất cao, tới 2000-3700 m 3 khơng khí cho 1 m3 nước cần xử lý ở

nhiệt độ 200C [42, 43, 45]. Hình 1.5 thể hiện sự phụ thuộc giữa hiệu quả xử lý

amoni vào nhiệt độ nước cũng như vào tỷ lệ giữa nước và lưu lượng khơng khí

dùng để đuổi khí amoniăc ra khỏi nước. Trên quan điểm mơi truờng thì đây là một

q trình chuyển sự nhiễm bẩn amoni trong nước vào khơng khí.



1.2.3. Xử lý amoni bằng trao đổi ion

Phương pháp xử lý amoni và các hợp chất khác của nitơ bằng trao đổi ion đã

được nhiều tác giả nghiên cứu [6, 30, 31, 32]. Q trình xử lý amoni có thể thực

hiện được bằng phương pháp trao đổi ion với các chất trao đổi ion mạnh. Các

cation trao đổi chọn lọc theo thứ tự sau:

Fe+++, Al+++, Ba++, Cr++, Ca++, Cu++, Zn++, Mg++, Mn++, NH4+, Na+, H+

Từ dãy trao đổi chọn lọc trên, có thể thấy NH 4+ chỉ có thể khử được bằng

phương pháp trao đổi ion khi các cation đứng trước nó đã được khử hết. Phương

pháp này đặc biệt khơng kinh tế khi độ cứng trong nước cao. Phương pháp xử lý

amoni bằng trao đổi ion nhìn chung rất tốn kém và ít được áp dụng để xử lý nước

cấp cho ăn uống và sinh hoạt với công suất khai thác công nghiệp.

Với phương pháp này cho hiệu quả xử lý rất cao (có thể lên tới 99%) và ổn

định, cơ chế xử lý rất đơn giản. Tuy nhiên, chu kỳ hoạt động lại phụ thuộc vào hàm

lượng amoni đầu vào, hàm lượng càng lớn thì chu kỳ hoạt động ngắn. Công ty Cổ

phần Xây dựng và Môi trường Việt Nam (VINSE) đã thực hiện một mơ hình thực

nghiệm xử lý amoni cho nước ngầm (địa điểm: xã Tam Hưng, huyện Thanh Oai Hà Nội) với hàm lượng amoni đầu vào là 12 mg/L bằng vật liệu hấp phụ Zeolit,

cho kết quả amoni đầu ra rất tốt, đạt 0,12 mg/L; chu kỳ hoạt động sau hoàn nguyên

là 36 giờ (hiệu quả hoàn nguyên đạt 70 – 80%), lượng muối cần thiết là 360 kg/m 3

vật liệu zeolit/lần. Như vậy chi phí cho 1 lần hồn ngun rất lớn, khoảng 1,5 triệu

đồng/m3 vật liệu. Giá thành xử lý nước lên tới 15.000 đồng cho một mét khối, cao

hơn gần 2 lần so với giá nước sạch tại Hà Nội bình quân 8.300 đồng/m 3. Với chi

phí này hồn tồn khơng phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta [20].

1.2.4. Xử lý amoni bằng thực vật

Là q trình chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ thành các thành phần của

sinh khối (thực vật và vi sinh vật). Quá trình chuyển hóa trên gắn liền với các phản

ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào động, thực vật, trong quá trình quang hợp của thực

vật hay đồng hóa của vi sinh vật.

Các loại thực vật thường được sử dụng để xử lý amoni như: cây thủy trúc,

bèo tấm, dương xỉ,... Tuy nhiên, phương pháp này cần có thời gian dài, diện tích sử

dụng đất lớn và chỉ phù hợp với quy mô xử lý cho các lưu vực bị ô nhiễm [11].

1.2.5.



Q



trình



ANAMMOX



(Anaerobic Ammonium Oxidation)



Anammox [37, 40] là q trình

oxy hóa amoni yếm khí trong đó amoni

và nitrit được oxy hóa một cách trực tiếp

thành khí N2, với amoni là chất cho điện

tử, còn nitrit là chất nhận điện tử để tạo

thành khí N2 theo phương trình phản ứng:



Hình 1.6. Q trình ANAMMOX

















NH4  1,32 NO2  0,066 HCO3  0,13 H  1,02 N2  0,26 NO3  0,066 CH2O0,5N0,15 

2,03 H2O



(1-9)



Cơ chế chuyển hóa nội bào của phản ứng Anammox đến nay vẫn chưa được

làm sáng tỏ hoàn toàn.

Sử dụng phương pháp đồng vị đánh dấu ( 15N), cơ chế sinh hóa của phản ứng

Anammox được đề nghị. Đầu tiên vi khuẩn anammox khử nitrit (NO 2-) thành

hydroxilamin (NH2OH), sau đó hydroxilamin và amoni ngưng tụ thành hydrazine

(N2H4) và nước. Cuối cùng hydrazine bị oxy hóa thành N 2 và electron lại được tái

sử dụng cho quá trình khử nitrit tiếp theo.

Anammox là một công nghệ mới được phát triển trong những năm gần đây.

Nó khơng cần bất cứ một nguồn cacbon hữu cơ nào để loại bỏ nitơ, vì vậy nó đem

lại lợi ích về kinh tế và mang lại nhiều tiềm năng cho xử lý nước có chứa amoni

nhưng hàm lượng hữu cơ thấp. Trong quá trình anammox tỷ lệ hàm lượng giữa

nitrit và amoni đầu vào là khoảng 1,3 và cần nguồn cacbon vơ cơ, vì vậy phải bổ

sung HCO3-.

Sự kết hợp hai q trình nitrat hóa bán phần và quá trình anammox, thì trên

thực tế nitrit là hợp chất trung gian trong cả hai quá trình. Vì vậy nitrit hóa bán

phần rất thuận tiện và kinh tế, theo sau đó là q trình anammox đảm bảo loại bỏ

tồn bộ nitơ thơng qua một q trình hồn tồn tự dưỡng.

Tuy nhiên q trình anammox khó áp dụng cho việc xử lý nước trong thực tế.

Một trở ngại chính để ứng dụng q trình anammox là đòi hỏi một giai đoạn bắt

đầu lâu dài, chủ yếu là do tốc độ sinh trưởng chậm của vi khuẩn anammox (thời



gian nhân đơi là khoảng 11 ngày). Thêm vào đó, vi khuẩn anammox là vi khuẩn

yếm khí và tự dưỡng hồn tồn nên chúng khó ni cấy. Vì vậy chúng chưa được

phân lập trong mơi trường ni cấy sạch. Do đó, việc am hiểu về sinh lý học và

động lực học của vi khuẩn anammox đem lại một ý nghĩa lớn.

1.2.6. Quá trình SHARON (Single

reactor



High



activity



Ammonium



Removal Over Nitrite)

Quá trình SHARON [36, 37] liên

quan đến q trình nitrat hóa một phần,

sản phẩm chính của quá trình là nitrit, và



Hình 1.7. Quá trình SHARON



được kiểm sốt trong một điều kiện khắc

nghiệt. Q trình này giúp giảm chi phí cho q trình hiếu khí, q trình SHARON

thích hợp cho nguồn nước có nồng độ nitơ amoni cao, và đó đạt được những thành

cơng bước đầu trong việc nitrat hóa/khử nitrat, với nitrit đóng vai trò là chất trung

gian trong điều kiện ổn định. Quá trình SHARON được thực hiện mà khơng có bất

kỳ một sự lưu trữ sinh khối nào. Điều này có nghĩa là thời gian lưu bùn (SRT) cân

bằng với thời gian lưu thủy lực (HRT). Trong q trình SHARON, amoni được

chuyển hóa thành nitrit bởi các vi khuẩn oxy hóa amoni trong điều kiện không lưu

trữ bùn, với nhiệt độ 30 - 400C và pH = 7-8. Bể phản ứng được vận hành theo chu

kỳ 2 giờ là 80 phút hiếu khí (nitrit hóa) và 40 phút kị khí (khử nitrit).

1.2.7. Xử lý amoni bằng phương pháp sinh học truyền thống

Khác với các phương pháp trên ít được áp dụng trong thực tế, xử lý amoni

bằng sinh học truyền thống là phương pháp thông dụng, được áp dụng để xử lý hầu

hết các nguồn nước nhiễm amoni.

Q trình Nitrat hóa

Thuật ngữ “q trình nitrat hóa” thường được áp dụng cho q trình oxy hóa

sinh học của amoni (amoni được đề cập ở đây bao gồm cả dạng phân ly và không

phân ly) thành nitrit và q trình oxy hóa hơn nữa của nitrit thành nitrat.

Các vi khuẩn tự dưỡng (autotrophic) hoạt động trong mơi trường hiếu khí.

Các chất cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn xử lý amoni là nguồn cacbon có từ

các ion bicacbonat HCO3- trong nước, oxy hồ tan và phốt pho.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tác hại của các hợp chất chứa Nito đối với sản xuất

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×