Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng phương pháp lọc sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
===o0o===

CẤN THỊ MAI TÚ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI
TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
LỌC SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

HÀ NỘI - 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
===o0o===

CẤN THỊ MAI TÚ


NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI
TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
LỌC SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành : Hóa Công nghệ - Môi trường
Người hướng dẫn khoa học

GVC.ThS.Lê Cao Khải

HÀ NỘI - 2018


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thiện chương trình Đại học và thực hiện tốt khóa luận tốt
nghiệp, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu
sắc nhất tới các thầy cô khoa Hóa học, trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã luôn
quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời
gian theo học tại trường.
Sau một thời gian cố gắng thu thập tài liệu, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn
của ThS. Lê Cao Khải, em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình. Em xin
gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc nhất đến thầy. Em cảm ơn thầy đã
hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em
trong quá trình nghiên cứu và suốt thời gian thực hiện để em có thể hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp theo đúng tiến độ.
Em xin chân thành cảm ơn các anh, chị cán bộ nhân viên tại phòng Công Nghệ
Hóa lý môi trường - Viện Công nghệ Môi trường - Viện hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam - số 18 Hoàng Quốc Việt đã tạo điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn em
nhiệt tình trong quá trình nghiên cứu. Tuy nhiên em không tránh khỏi những thiếu
sót, rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy, cô và các bạn để khóa luận tốt
nghiệp được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, những
người vẫn luôn quan tâm, động viên và là chỗ dựa tinh thần giúp em hoàn thành tốt
nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện
khóa luận tốt nghiệp vừa qua.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Cấn Thị Mai Tú


DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Abs
BCL
BOD
CTR
COD
DO
NRR
PE
QCVN
SS
TDS
TKN
TOC
TSS
TCVN
VSV

Độ hấp thụ quang
Bãi chôn lấp
Nhu cầu oxy sinh học
Chất thải rắn
Nhu cầu oxy hóa hóa học
Lượng oxy hòa tan trong nước
Nước rỉ rác

Bể màng sinh học kỵ khí dòng chảy
Quy chuẩn Việt Nam
Chất rắn lơ lửng
Tổng chất rắn hòa tan
Tổng Nitơ
Tổng Cacbon
Tổng chất rắn lơ lửng
Tiêu chuẩn Việt Nam
Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG
Bang 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn .........................................4
Bang 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới............5
Bang 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố của Việt Nam ........6
Bang 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm..................................8
Bang 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi
chôn lấp........................................................................................................8
Bang 2.1. Đặc tính nước rỉ rác đã qua tiền xử lý bằng keo tụ điện hóa ....................25
Bang 2.2. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của hồ kỵ khí......................26
Bang 2.3. Đặc điểm nước rỉ rác ở hồ làm thoáng .....................................................27
Bang 2.4. Các thông số của bể ..................................................................................31
Bang 2.5. Môi trường bùn tạo sinh khối ...................................................................33
Bang 3.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn có nồng độ khác
nhau............................................................................................................36
Bang 3.2. Giá trị hiệu suất xử lý amoni trung bình...................................................38
Bang 3.3. Giá trị hiệu suất xử lý amoni trung bình...................................................40


DANH MỤC HÌNH
Hinh 1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Gò Cát..................................14
Hinh 1.2. Sơ đồ hệ lọc sinh học ................................................................................22
Hinh 2.1. Nước rỉ rác sau keo tụ điện hóa trước và sau khi lắng..............................25
Hinh 2.2. Hình ảnh cuvet và máy đo quang UV-Vis ................................................29
Hinh 2.3. Mô hình hệ thí nghiệm bể lọc sinh học.....................................................30
Hinh 2.4. Hệ lọc sinh học trong quá trình thí nghiệm...............................................31
Hinh 2.5. Nhựa PE sử dụng làm giá thể bám dính....................................................32
Hinh 3.1. Đường chuẩn amoni đo ở bước sóng 672 nm ...........................................37
Hinh 3.2. Ảnh hưởng của chế độ sục đến hiệu suất xử lý amoni..............................38
Hinh 3.3. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý amoni ................................39


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN.......................................................................................2
1.1. Tổng quan về nước rỉ rác ..................................................................................2
1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác ...........................................................................2
1.1.2. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác ....................................................2
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác .....................7
1.1.4. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người .........10
1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác ..........................................................12
1.1.6. Các công trình nghiên cứu về xử lý nước rỉ rác .......................................13
1.2. Tổng quan về amoni .......................................................................................16
1.2.1. Amoni trong nước rỉ rác ...........................................................................16
1.2.2. Tác động có hại của amoni trong nước ....................................................16
1.2.3. Một số phương pháp và công trình nghiên cứu xử lý amoni ...................17
1.3. Tổng quan về phương pháp lọc sinh học ........................................................20
1.3.1. Định nghĩa về bể lọc sinh học sinh học....................................................20
1.3.2 Cấu tạo của bể lọc sinh học. ......................................................................20
1.3.3. Nguyên lý .................................................................................................21
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất xử lí..................................................23
1.3.5. Ưu, nhược điểm của phương pháp lọc sinh học.......................................23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..25
2.1. Đối tượng nghiên cứu và mục tiêu nghiên cứu...............................................25
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...............................................................................25
2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu.................................................................................27
2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................27
2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu..............................................................27
2.2.2. Phương pháp phân tích .............................................................................27
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm........................................................................30
2.2.4. Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm ..................33
2.3. Các nội dung nghiên cứu ................................................................................34
2.3.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý..................................34
2.3.2. Ảnh hưởng của tải lượng đầu vào ............................................................35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................36
3.1. Đặc điểm của hệ lọc sinh học .........................................................................36


3.2. Xây dựng đường chuẩn amoni........................................................................36
3.3. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý amoni .............................37
3.4. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý amoni......................................39
KẾT LUẬN ...............................................................................................................41
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................42
PHỤ LỤC..................................................................................................................44


MỞ ĐẦU
Hiện nay xã hội đang trên đà phát triển, đời sống người dân ngày càng được
nâng cao kéo theo đó lượng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt phát sinh ngày càng lớn,
một trong những hệ lụy mà chất thải rắn mang lại là lượng nước rỉ rác (NRR) phát
sinh ngày càng nhiều gây ảnh hưởng tới môi trường và đời sống con người.
Đặc biệt, hầu hết nước rỉ rác tại BCL đều phát thải trực tiếp vào môi trường,
khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Vấn
đề này đang là tình trạng phải đối mặt của nhiều quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam,
hầu hết các tỉnh thành đều thực hiện công tác thu gom và chôn lấp chất thải sinh
hoạt. Tuy nhiên, chất thải rắn ở nhiều khu vực vẫn chưa được phân loại, chôn lấp
chưa thực sự tuân thủ các kỹ thuật chôn lấp hợp vệ sinh. Thành phần chất thải rắn
được chôn lấp rất đa dạng, chứa cả các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và độc
hại.
Một đặc thù của NRR là có hàm lượng amoni (NH4+) rất cao, khó xử lý. Trong
điều kiện thích hợp, amoni có trong nước rỉ rác sẽ chuyển hóa thành nitrit và nitrat.
Nitrit nếu vào cơ thể sẽ cạnh tranh với hồng cầu để lấy oxy và gây bệnh đường hô
hấp, bên cạnh đó có thể kết hợp với các chất hữu cơ để tạo ra những chất có khả
năng gây ung thư,… Chính vì vậy, cần phải tập trung nghiên cứu, đánh giá và xử lý
một cách có hiệu quả.
Hiện nay, trên thế giới cũng như Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu và
công nghệ áp dụng xử lý NRR. Mỗi công trình nghiên cứu áp dụng một phương pháp
xử lý khác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Tuy
nhiên cho đến nay việc lựa chọn công nghệ xử lý NRR vẫn đang là vấn đề nan giải
của nước ta, đặc biệt là việc xử lý amoni để NRR đạt tiêu chuẩn quy định. Xuất phát
từ sự quan tâm lớn về môi trường hiện nay cùng với những ưu điểm vượt trội của
phương pháp lọc sinh học, đề tài này lựa chọn phương pháp xử lí NRR là lọc sinh
học.
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng phương
pháp lọc sinh học” đã được thực hiện nhằm mục tiêu xử lý được hàm lượng amoni
trong NRR sau quá trình keo tụ điện hóa đạt hiệu quả cao nhất, với nội dung nghiên
cứu như sau:
Nội dung đề tài:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sục khí và tải lượng tới hiệu quả xử lý
amoni trong nước rỉ rác bằng công nghệ lọc sinh học.
- Lựa chọn điều kiện tốt nhất cho quá trình lọc sinh học.

1


CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước rỉ rác
1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác
Nước rỉ rác (NRR) từ các bãi chôn lấp được định nghĩa là dung dịch sinh ra
trong BCL nhờ sự phân hủy chất hữu cơ của các vi sinh vật cùng với các phản ứng
sinh hóa diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Lượng NRR được hình thành trong BCL
chủ yếu từ trong nước mưa ngấm vào qua lớp phủ bề mặt, quá trình phân hủy sinh
học. Các đặc tính cơ bản của NRR thường được đại diện bởi các thông số như:
COD, BOD, NH4+, các kim loại nặng…
Các nguồn chính tạo ra nước rỉ rác bao gồm:
- Nước từ phía trên bãi chôn lấp.
- Nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp.
- Độ ẩm của rác.
- Nước từ vật liệu phủ.
- Nước từ bùn.
- Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp.
- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các bãi chôn lấp.
- Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm vào ô chôn lấp.
- Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp trước khi được phủ đất và sau khi ô
chôn lấp được đóng lại.
1.1.2. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác
Nước rỉ rác là chất lỏng được sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối với các
chất hữu cơ có trong rác, thấm qua các lớp rác của ô chôn lấp và kéo theo các chất
bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ các chất thải rắn. Do đó, trong nước rỉ rác thường
chứa cả các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật.
Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn
lấp, loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén, lớp che phủ trên cùng cũng tác
động lên thành phần nước rỉ rác.
Nước rỉ rác chứa đa số thành phần chất ô nhiễm với nồng độ cao và khó phân
hủy, do vậy cần kết hợp nhiều phương pháp xử lý như: xử lý cơ học, xử lý hóa học,
xử lý sinh học, xử lý oxi hóa nâng cao…
Sự phân hủy chất thải rắn trong BCL gồm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi ban đầu.
- Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển tiếp.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men.

2


- Giai đoạn 4: Giai đoạn lên men metan.
- Giai đoạn 5: Giai đoạn ổn định.
Các tính chất của NRR phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thành phần và sự
phân hủy của rác (thủy phân, hấp phụ, hòa tan, oxy hóa và bay hơi…), hoạt động
quản lý, thiết kế và hoạt động của bãi chôn lấp, độ ẩm, lượng oxy, sự chuyển động
của nước và các điều kiện thời tiết thay đổi. Do đó, hầu hết các loại nước rỉ rác cần
được đánh giá một cách độc lập để tìm ra phương pháp xử lý thích hợp.
1.1.2.1. Thành phần của nước rỉ rác trên thế giới
Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước ri rac của bãi chôn lấp chất thải rắn mới
chôn lấp cao hơn rất nhiều so với bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm. Bởi vì trong
bãi chôn lấp lâu năm, chất thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn
ra trong thời gian dài, các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các
chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi. Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các
thành phần như BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng
rất cao. Khi các quá trình sinh học trong bãi chôn lấp chuyển sang giai đoạn metan
hóa thì pH tăng lên (6,8 - 8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các chất
dinh dưỡng (nitơ, photpho) thâp hơn. Hàm lượng kim loại nặng giảm vì pH tăng thì
hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan [2].
Khả năng phân hủy của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân
hủy sinh học có thể xét thông qua ti lệ BOD5/COD. Khi mới chôn lấp ti lệ này
thường trên 0,5. Khi ti lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4 - 0,6 hoặc lớn hơn thì chất
hữu cơ trong nước rac dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi chôn lấp chất thải rắn
lâu năm, tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó nước rỉ rác chứa
nhiều axit humic và axit fulvic kho phân hủy sinh học [2, 9]. Chât lương nươc ri rac
co sự thay đôi lơn va liên quan trực tiêp đên sự thay đôi lượng mưa, thành phần chất
thải rắn, tuôi bãi chôn lâp và mua. Các chất ô nhiễm chính trong nước rỉ rác là các
hợp chất hữu cơ và amoni. Môi quan hê giữa nông đô các chất trong nước rỉ rác và
tuổi bãi chôn lấp được thê hiện ơ bang 1.1.

3


Bang 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn

M
ới

T Đ
h ơ
ô n B
n vị C
g p - L<
H
C
O m>
Dg 2
B
- >
O
0
A
% 7
xT 0
Hi

-


(>1

B B B B B
C C C C CL
L6 L
6, L6 L> Ba>

5
3
> .
1 0
>0,
01
82
00

ợ %
p T
O
T
1
ổ m 0
n g 0
Tổ
T
m 2
n g
h
g

K
h


Tru
ng
bìn

T
u

C
h


,
7
4
. < <
0 5. 4.
0 < <
,
0 0
5 5 -

-

C
> h
6 ủ
0
- -

< T
2 h

2h

T
r
u

- T
h


-

-

Ghi chú: (-): không đánh giá (Nguồn: [9, 17])

Như vậy, thành phần nước rỉ rác khác nhau theo tuôi bãi chôn lấp. Các bãi
chôn lấp co tuôi cang tre (COD >10.000 mg/L), chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ
phân huy sinh hoc, pH thâp hơn 6,5. Tuôi bãi chôn lâp càng cao thi pH cang tăng va
nông đô cac chât ô nhiễm cang giam nhưng lại khó phân huỷ sinh học vì chứa chu
yêu cac hợp chât hữu cơ bên vững. Các yếu tố môi trương va cơ chê vận hanh bãi
chôn lấp có ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận
hành quyết định tính chất nước rỉ rác như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các
chất hữu cơ khó phân hủy sinh học nhiều hay ít.

4


Bang 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới

T
h
à
n

C C Đ
oC a ứ
Đ er B
ơ eil C
n rao L
7v
m 4, 1. 2
gm .1 0 .2
g . 2 45 13
0
.

C m7
h C gm. 1
Tổng h g 9
m7
c g .
Th m 2
ổ Đm g 3– 4.
ộg m . 0
gm
gm
g

1
.

Nguồn: [10]

1.1.2.2. Thành phần của nước rỉ rác ở Việt Nam
Việt Nam vẫn chưa ap dụng biện phap phân loại rac tại nguôn nên thanh phân
của nước rỉ rác rất phức tạp. Nươc ri rac không chi chứa cac chât hữu cơ ma con
chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại. Vì vậy, vân đê
vương măc hiện nay ma hâu hêt cac bãi chôn lâp ở Việt Nam gặp phai nhưng chưa
co phương hương giai quyêt tối ưu đo la vân đê xử ly nươc ri rac.
Các thành phần nươc ri rac có thể biến động rất lớn tùy thuộc vào tuổi, chiều
sâu bãi chôn lâp, thời gian lấy mẫu - mùa mưa hay mùa khô, thành phần, các quá
trình thẩm thấu, tràn, bay hơi và các xu hướng khác. Vì vậy, việc khảo sát các đặc
trưng của nươc ri rac tại các bãi chôn lấp suốt một thời gian dài, ngay từ khi mới đi
vào hoạt động, có thể cung cấp những thông tin quan trọng làm cơ sở để chọn lựa
công nghệ xử lý phù hợp. Ngoài ra, thiết kế và thực tế vận hành của các bãi chôn
lâp cũng có những ảnh hưởng quan trọng đến đặc trưng nước rỉ rác.
Kêt qua phân tich nươc ri rac được tổng hợp qua bảng 1.3, pH trong khoang
6,5 - 8,5. Giá trị COD tại ô chôn lấp cao: 327 – 22.783 mg/l. Nông đô nitơ dao động

5


lớn 62 – 2.427 mg/l. Có thể thấy đặc trưng nhất của nước ri rác là hàm lượng TDS,
BOD5, COD, tổng nitơ cao và dao động rất lớn theo thời gian. Như vậy, các đặc
trưng hóa lý nươc ri rac được phân chia thanh hai loại: nước rỉ rác mới (2 - 3 năm
sau khi bãi chôn lấp đi vào hoạt động) và nươc ri rac cu (từ năm thứ 4 - 5 trở đi), có
thể nhận thấy nươc ri rac mơi cũng chia thanh hai loại khác nhau: trong giai đoạn 3
- 6 tháng đầu, nươc ri rac mơi mang tính axít, với nồng độ COD, BOD, các kim loại
nặng đều từ cao đến rất cao, pH và NH4+ tương đối thấp. Giai đoạn tiếp theo, nồng
độ các ion tự do giảm nhiều, pH trung tính, NH4+ bắt đầu tăng, nhưng COD và
BOD vẫn còn rất cao.
Nhìn chung, nước rỉ rác ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cũng có thành phần
chất hữu cơ dao động trong khoảng lớn, COD từ vài trăm đến trên mười nghìn mg/l.
Tỉ lệ BOD5/COD ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cao hơn một số bãi chôn lấp thế
giới. Ở nhiều nước trên thế giới, nhiều bãi chôn lấp đã áp dụng việc phân loại rác tại
nguồn và áp dụng các công nghệ thu hồi, tái chế chất thải rắn nên thành phần và tính
chất nước rỉ rác ít phức tạp hơn các bãi chôn lấp ở Việt Nam. Hầu hết chất thải rắn ở
nước ta không được phân loại. Vì thế, thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam không
những thay đổi theo thời gian mà còn phức tạp hơn so với một số nước khác. Thành
phần nước rỉ rác ở nước ta cao và phức tạp cũng do ảnh hưởng của việc vận hành bãi
chôn lấp chưa đảm bảo một bãi chôn lấp hợp vệ sinh và điều kiện khí hậu ẩm ướt,
mưa nhiều.
Bang 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố của Việt Nam

Th Đ
ô ơ
n
n
v
g ị
p H
Tm
D g/
Tm
S g/
Cm
O g/
B m
O g/
B
O
D

B
B
C
B B B
C
L
C C C
L
L L L
T X
r
N
6 G7 T 7 6 u7
,6 , , , ,
4 ,
,
9
1 7 4 2 9
21 01 2 1 8
. 3 6 3 3
0 . 2 2 .
4 6. 1 1 2
9 2
4 20 .
0, 0, 0, , 0
4 4 2
3,


T
ổ m
n g/
N
m
- g/

4 1.
2 8
1.
6

N
m
- g/
T m
ổ g/
Đ
ộ m
c g/
l
ứ Cm
l g/
Am
s g/
Pm
b g/
C
m

6
,

0,
0
0,
00,

1
7
1
8

0
1
0

1
7

3,
9
1.
4
1
5
1

6
2

1
2
4
,
-

0
, 0
0 ,
0
,0

d g/ 0 0
,
Hm
0
,
g g/ 0
,
T
1
u n
0
ổ ă
Nguồn
[
trí
5
ch
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác
Do có nhiều yếu tố bên ngoài tác động lên quá trình hình thành nước rỉ rác nên
thành phần của chúng rất khó xác định:
❖ Thời gian chôn lấp
Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho
rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần của nước rỉ rác
thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học
đang diễn ra. Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản được hình thành như các
axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ.
Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất rắn trong
bãi chôn lấp được ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo thời gian. Giai
đoạn tạo thành khí metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa.


Bang 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm
BãiBãi
- l- l
N N
ồ ồn
n g
g độ
đ cá
ộ c
cá ax
c it
ax bé
it o
bé dễ
Nguồn: George Tchobanoglos và cộng sự 1993, Handbook of solid waste
management
Bang 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần
và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp
BB
T
h KhoãTã
à ảngr i
BOD
2 10 1
.1 .0 080
.3 18 –1
C 1. .0
10 0
T h 02 .0
5001
ổ Ni

A

010 20080
0
–10 20020

onia–


T
5
ổ O 100
4
th
Đ 180


.4,5
–3

Đ
05
ộ Canx
05
Magi
02
0

5
10
2
06,6
2–
01
050
–1
0


T
BB
h KhoãTã
à ảngr i
Sun5
20
phat
–20
Tổn05
g (Thuyết
0
–mình đề tài KHCN thuộc các hướng KHCN ưu tiên cấp Viện Hàn lâm
KHCNVN) [4]
Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rỉ rác cũng có sự
thay đổi. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước rò rỉ chỉ chứa
một phần nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
❖ Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi
Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng
trong việc ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp, làm tăng nhanh thời gian tạo
nước rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong
nước.
Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ
các chất ô nhiễm nhỏ. Qúa trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô
nhiễm.
Nhìn chung thì các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và
phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ.
❖ Thành phần của chất thải rắn
Thực tế, thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng tác động đến tính chất
của nước rỉ rác. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị
phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rỉ rác cũng có các đặc
tính tương tự.
❖ Chiều sâu bãi chôn lấp
Nhiều nghiên cứu cho thấy BCL có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng độ
chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng
mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão
hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy.
Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn
hơn, khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra
hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.


❖ Độ ẩm rác và nhiệt độ
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng
thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi
nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình
thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước
rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi
trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác. Đồng
thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp
càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn.
Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như: ảnh hưởng từ bùn; cống rãnh và chất thải
độc hại; độ nén; chiều dày và nguyên liệu làm lớp phủ… đều ảnh hưởng tới thành
phần nước rỉ rác.
1.1.4. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người
Trong nước rỉ rác có chứa hàm lượng chất hữu cơ và nồng độ amoni cao. Bên
cạnh đó, trong quá trình chôn lấp và phân hủy chất hữu cơ từ các bãi chôn lấp (đặc
biệt là bãi chôn lấp mới) sẽ phát sinh ra các khí độc như khí metan (CH4). Các yếu
tố trên là nguyên nhân chính gây hại tới môi trường và sức khỏe con người.
Ở những khu vực xung quanh bãi rác, nước rỉ rác có chứa hàm lượng cao các
kim loại nặng và chất hữu cơ khi đi vào nguồn nước và đất sẽ tích tụ độc tố gây ảnh
hưởng lâu dài đến người dân xung quanh. Các đoạn kênh rạch, sông suối quanh bãi
chôn lấp bán kính 5 km thường có màu xám và màu vàng nâu gây nên hiện tượng
phát sinh tảo nấm gây hại, cản trở sự sinh trưởng và phát triển của các loài sinh vật
trong nước.


1.1.4.1. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường
✓ Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường nước
Nước rỉ rác có chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao (chất hữu cơ: do trong rác có
phân súc vật, thức ăn thừa… chất thải độc hại từ các bao bì đựng phân bón, thuốc
trừ sâu, thuốc diệt cỏ, mỹ phẩm…) nếu không được thu gom, xử lý sẽ xâm nhập vào
nguồn nước mặt và nước ngầm gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng.
Hàm lượng nitơ cao là chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong rêu,
tảo… gây hiện tượng phú dưỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt DO
trong nước do oxi bị tiêu thụ trong quá trình oxi hóa chất hữu cơ.
Tạo ra xói mòn trên tầng đất nén và lắng đọng trong lòng nước mặt chảy qua.
Cũng có thể chảy vào các tầng nước ngầm và các dòng nước sạch gây ra ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khỏe người dân sử dụng nguồn nước.
Nước là đường truyền bệnh rất nguy hiểm. Nguồn nước ô nhiễm tác động đến
con người thể hiện qua sức khỏe cộng đồng, khi ăn các loại thực phẩm như cá, tôm,
cua,… bị nhiễm độc do nước ô nhiễm, con người sẽ mắc nhiều chứng bệnh, trong
đó có cả bệnh ung thư. Ngoài ra, nguồn nước còn gây ra cả bệnh thương hàn, kiết
lỵ, dịch tả, da liễu... nguyên nhân là do trong nước ô nhiễm có nhiều vi khuẩn và
nấm gây bệnh cho người.
Khi nguồn nước bị ô nhiễm dù ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng xấu
đến giới tự nhiên, hệ sinh thái, động - thực vật thủy sinh.
Khi môi trường nước bị ô nhiễm vùng ven sông rạch, vùng bán ngập do mực
nước ngầm nông, nguồn nước mặt bị ô nhiễm với nhiều yếu tố độc hại đã di chuyển
thẳng xuống mạch nước ngầm theo phương thẳng đứng hoặc từ nước sông ngấm
vào mạch nước ngầm theo phương nằm ngang, dưới tác dụng của thủy triều mà
không qua gạn lọc, làm sạch tự nhiên của môi trường.
✓ Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường không khí
Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và mưa nhiều ở nước ta hiện nay là điều kiện thuận
lợi cho các thành phần hữu cơ trong rác thải phân hủy, thúc đẩy nhanh quá trình lên
men, thối rữa và tạo nên mùi khó chịu gây ô nhiễm môi trường không khí. Các khí
phát sinh từ quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác thường là: amoni có mùi khai,
phân có mùi hôi, hydrosunfua mùi trứng thối, sunfua hữu cơ như bắp cải rữa,
mecaptan mùi hôi nồng, amin như cá ươn, điamin như thịt thối, Cl2 nồng, phenol
mùi xốc đặc trưng. Ngoài ra, quá trình đốt rác sẽ phát sinh nhiều khí ô nhiễm như:
SO2, NOx, CO2, bụi….


✓ Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất
Trong thành phần nước rác có chứa nhiều chất độc hại, khi rác thải được đưa
vào môi trường và không được xử lý khoa học thì những chất độc xâm nhập vào đất
sẽ tiêu diệt nhiều loài sinh vật có ích cho đất như: giun, vi sinh vật, nhiều loài động
vật không xương sống, ếch nhái… làm cho môi trường đất bị giảm tính đa dạng
sinh học và phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại cây trồng.
1.1.4.2. Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến sức khỏe con người
Nước rỉ rác ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe con người. Cụ thể, qua đường
tiêu hóa, đường hô hấp, tiếp xúc qua da… Thông qua quá trình sinh hoạt, sử dụng
nguồn nước, thức ăn bị nhiễm độc… (Ví dụ: rau muống trồng ở gần ven sông, ao có
khả năng hấp phụ kim loại nặng tốt và tôm cá ở ao hồ, sông, suối) dẫn đến các chất
ô nhiễm độc hại đi vào cơ thể con người làm cho con người có thể mắc các bệnh
như: bệnh đường tiêu hóa; nhiễm độc kim loại nặng; kích thích đến sự hô hấp của
con người và kích thích nhịp tim đập nhanh gây ảnh hưởng xấu đối với những
người mắc bệnh tim mạch.
1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
❖ Nguyên tắc để lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác:
Trong điều kiện ở Việt Nam, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phải
theo nguyên tắc:
- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn
vào nguồn. Nước sau khi xử lý có thể xả vào sông hoặc hồ gần nhất, ngoài ra có thể
dùng cho trồng trọt.
- Công nghệ xử lý phải đảm bảo mức độ an toàn trong trường hợp có sự thay
đổi lớn về lượng mưa, nồng độ nước rỉ rác trong mùa mưa và mùa khô.
- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, chi phí và
vốn đầu tư phải phù hợp.
- Công nghệ xử lý phải phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhưng phải mang
tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong thời gian dài.
- Công nghệ xử lý dựa vào: Lưu lượng và thành phần nước rác; tiêu chuẩn thải
nước rác sau khi xử lý vào nguồn; điều kiện thực tế về quy hoạch, xây dựng và vận
hành của BCL; điều kiện về địa chất công trình và địa chất thuỷ văn; điều kiện về
kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp và vận hành); khả năng vốn đầu tư.
- Công nghệ xử lý phải có khả năng thay đổi dễ dàng khi áp dụng các quy
trình xử lý mới đem lại hiệu quả cao.
- Công nghệ xử lý mới có khả năng tái sử dụng nguồn chất thải (năng lượng,


phân bón...).
Hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải đang được ứng dụng trong
thực tiễn. Nhưng 2 phương pháp xử lý cơ bản được áp dụng trong xử lý nước rỉ rác
là phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học.
- Phương pháp hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxy hóa, kết tủa và
phương pháp màng lọc, lắng.
- Phương pháp sinh học: xử lý vi sinh yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và tổ hợp
của chúng.
Với biện pháp xử lý mang tính sinh vật học thì phương pháp sinh học có các
công đoạn thay đổi như phương pháp bùn hoạt tính, thông khí tiếp xúc, tháp lọc
sinh học, xử lý bằng phương pháp kỵ khí, đặc biệt gần đây chuyển sang công đoạn
loại bỏ nitơ. Tuy nhiên nước rỉ rác có nồng độ cao và hàm lượng độc nhiều, do phải
duy trì sức chứa nên tiêu tốn đất xử lý với quy mô lớn và sau khoảng thời gian nhất
định có nhược điểm là chức năng của phần xử lý tính kỵ khí giảm.
Phương pháp xử lý mang tính vật lý hóa học với các phương pháp như: keo tụ,
ozon hóa lọc cát, hấp phụ than hoạt tính, oxy hóa Fenton, phân ly màng. Với
phương pháp hóa học, chủ yếu thường dùng phương pháp kết tủa đông hay oxy hóa
Fenton nhưng chi phí khá tốn kém và cần chú ý vận hành. Với phương pháp vật lý,
chủ yếu là sử dụng thẩm thấu ngược (R/O: Reverse Osmosis Membrane) và cũng có
hiệu quả đáng kể, tuy nhiên cũng cần chú ý đến nhược điểm của phương pháp này
trước khi xử lý nhằm ngăn ngừa tích tụ bẩn do các chất vô cơ và hữu cơ.
Dó đó để mang lại kinh tế trong quá trình xử lý nước rỉ rác cần phải biết cách
kết hợp giữa các phương pháp xử lý mang tính sinh vật học với phương pháp mang
tính vật lý - hóa học.
1.1.6. Các công trình nghiên cứu về xử lý nước rỉ rác
1.1.6.1. Các công trình nghiên cứu trong nước
Xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam mới được quan tâm từ khoảng thời gian không
quá 10 năm trở lại đây, nên những nghiên cứu về công nghệ chưa nhiều. Các hệ
thống được xây dựng để xử lý nước rác được hình thành chủ yếu là tính bức xúc của
xã hội tại địa phương nơi có bãi chôn lấp rác. Do tính chất của địa phương nên công
nghệ xử lý nước rác cũng có tính đặc thù rất cao. Một số hệ thống xử lý nước rỉ rác
tại Việt Nam:
- Hệ thống xử lý nước rỉ rác tại Tây Mỗ - Hà Nội: trạm được xây dựng từ năm
1998 với công nghệ sinh học đơn giản đã hoạt động không hiệu quả ngay sau khi


vận hành, thành phần nước thải đầu vào và đầu ra hầu như không thay đổi và từ đó
đến nay thì trạm không được vận hành.
- Trạm xử lý nước rỉ rác tại Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội: trạm được xây dựng
từ năm 2000 với sự kết hợp của tuyển nổi và xử lý sinh học những sau khoảng 2
tháng vận hành xử lý kém hiệu quả và sau khi đã có những hiệu chỉnh thì một thời
gian hệ thống hoạt động vẫn không có hiệu quả. Và hiện nay thì hệ thống đã dần ổn
định.
- Trạm xử lý do Liên hiệp khoa học và sản xuất hóa học UCE tiến hành với
công nghệ xử lý chủ yếu là hóa học và hóa lý để oxy hóa và keo tụ chất thải trong
nước rỉ rác. Công nghệ này được đề xuất để xử lý nước thải tồn đọng trong ô chôn
lấp số 3 bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội, nước thải sau khi xử lý không đạt yêu
cầu của TCVN 5945-1995 cột B về COD, tổng N… và hiện nay thì trạm đã được
tháo dỡ.
- Trạm xử lý do xí nghiệp điện lạnh và môi trường - công ty cơ khí thủy sản
tiến hành với mục đích xử lý nước rỉ rác khẩn cấp cho bãi chôn lấp chất thải Nam
Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội. Công nghệ này đã vận dụng hệ thống hồ sinh học để giảm
tải đáng kể hàm lượng COD và BOD.
- Trạm xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát - tp Hồ Chí Minh. Trạm bắt đầu
vận hành từ năm 2001 cho đến nay đã có 3 loại hình công nghệ xử lý khác nhau
được áp dụng :
1. Phương pháp xử lý bằng màng lọc - Công ty VerMeer, Hà Lan.
2. Phương pháp xử lý sinh học - Trung tâm môi trường CENTEMA.
3. Phương pháp sinh học kết hợp lọc màng - Trung tâm môi trường
CEO.

Hinh 1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Gò Cát


Theo nhận định ban đầu, đây là một trạm xử lý nước rỉ rác theo công nghệ của
Hà Lan khá hiện đại với công nghệ chủ yếu được áp dụng là công nghệ lọc màng.
Tuy nhiên từ năm 2007 trạm đã ngừng hoạt động.
1.1.6.2. Các công trình nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay trên thế giới với mục đích bảo vệ môi trường, các nước Nhật bản,
Mỹ, Hàn Quốc đã có hướng nghiên cứu mới đó là tăng cường sự phân hủy rác tại
các bãi chôn lấp bằng biện pháp tái tuần hoàn nước rỉ rác chứa nhiều oxy. Với nước
rỉ rác tuần hoàn có hàm lượng oxy tự do hoặc liên kết dưới dạng sunfat, nitrat cao,
vi khuẩn sẽ lấy oxy từ đó để phân hủy hiếu khí hoặc thiếu khí (thông qua quá trình
khử sunfat, nitrat…) các chất hữu cơ trong rác thải.
Ngoài ra, một trong những phát kiến gây được sự chú ý lớn trong việc quản lý
chất thải rò rỉ trên khắp thế giới là chôn lấp với công nghệ hoạt hóa sinh học. Công
nghệ này đã thay đổi mục đích của một bãi chôn lấp với chức năng lưu giữ chất thải
một cách thông thường thành một hệ thống xử lý chất thải hiệu quả.
a. Xử lý nước rỉ rác tại Mỹ
Công ty DEQ đã xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác:
- Đánh giá lưu lượng nước thải sinh ra từ bãi rỉ rác.
- Đánh giá đặc trưng ô nhiễm của nước rỉ rác, dự báo diễn biến ô nhiễm theo
thời gian.
-

Xác định tình trạng của nguồn nước nhận, giá thành xử lý, hậu quả đối với
môi trường, khó khăn về phương diện kỹ thuật, tiêu chuẩn thải.
- Xác định các chỉ tiêu chung và đặc thù.
- Xác định giá thành xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước rỉ rác.
Trên cơ sở đặc trưng của nguồn nước nhận sẽ tiến hành các giải pháp công
nghệ khác nhau, ví dụ hòa trộn lẫn với hệ nước thải sinh hoạt, sử dụng để tưới tiêu,
xử lý tại chỗ và xả vào nguồn nước mặt hoặc phương thức khác.
b. Xử lý nước rỉ rác tại Nhật Bản
Công nghệ xử lý nước rỉ rác của hãng Tsukishima kikai (TKS):
- Công nghệ tách ion canxi.
- Công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: tiếp xúc sinh học, tấm
sục khí. Các thiết bị thích hợp cho nước thải loãng, tiết kiệm năng
lượng, không xử lý thích hợp chất nitơ.
- Kĩ thuật ngưng tụ và kết tủa.
Công nghệ xử lý nước rỉ rác của hãng Kubota Corporation:


-

Công nghệ chống kết tủa các chất lắng đọng từ nước rác trong đường
ống.
- Công nghệ xử lý sinh học.
- Khử nitrat nếu cần thiết.
- Tách loại các hợp chất hữu cơ, sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III)
clorua để tách một phần chất hữu cơ.
c. Xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc
Ở các bãi rác sinh hoạt tại Hàn Quốc có khoảng 50 điểm dùng cách xử lý sinh
hoạt trước rồi sau đó dẫn về trạm xử lý chung; 92 điểm đưa thẳng nước rỉ rác về
trạm xử lý chung; 102 điểm tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát ra ngoài. Kể từ khi ban
hành cho tiêu chuẩn nitơ amoni năm 1999 và sau đó năm 2001 thì phần lớn các
trạm xử lý nước rỉ rác từ bãi chôn lấp đã được bổ sung hoặc lắt đặt mới các thiết bị
xử lý nitơ; trong đó phần lớn công nghệ xử lý nitơ vận hành theo kiểu MLE
(Modified Ludzacck Ettinger); cũng có hơn 10 bãi rác nhỏ dùng phương pháp RO
sau công nghệ sinh học.
1.2. Tổng quan về amoni
1.2.1. Amoni trong nước rỉ rác
Trong môi trường nước, amoni có thể tồn tại ở dạng phân tử (NH3) hoặc ion
(NH4+) tùy thuộc vào pH của nước. Ở dạng phân tử, amoni thường gọi amoniac là
một chất khí không màu, mùi và sốc [8]. Amoniac tan khá tốt trong nước và độ tan
phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ dung dịch. Ở 0oC, độ tan của amoniac có thể lên
đến 50% trong nước, ở 20oC giảm xuống còn khoảng 35% và ở 100oC thì độ tan của
amoniac hầu như bằng 0%. Dung dịch amoniac lỏng bán ngoài thị trường thường có
nồng độ amoniac từ 25 - 27%. Khi tan trong nước, amoniac kết hợp với ion H+ của
nước tạo thành một dung dịch kiềm yếu theo cân bằng:
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-

(1)

Amoni cũng có thể bị oxy hoá dưới tác dụng của các tác nhân oxy hoá tạo
thành N2, NO2-, NO3- . Với sự có mặt của oxy, amoni chuyển thành nitrat theo
phương trình:
NH4+ + 2O2 → NO3- + H2O + 2H+

(2)

1.2.2. Tác động có hại của amoni trong nước
Trong môi trường nước amoni tồn tại lâu có thể chuyển hóa thành nitrit (NO2-)
và nitrat (NO3-) là những chất có tính độc hại tới con người khi đi vào cơ thể, vì nó
có khả năng chuyển hóa thành các hợp chất Nitrosamine là chất có khả năng gây


ung thư cho con người [14]. Vì vậy quy định về amoni trong nước là rất thấp (theo
QCVN 08-MT: 2015/BTNMT là 0,3 mg/L theo cột A và 0,9 mg/L với cột B).
Trong nước, amoni làm giảm hiệu suất của giai đoạn clo hóa sát trùng nước
(bước phổ biến trong công nghệ xử lý nước hiện hành), do xảy ra phản ứng nhanh
giữa amoni và clo để chuyển hóa clo thành cloramin có tác dụng sát khuẩn yếu so
với clo khoảng 100 lần. Amoni cùng với một số chất vi lượng trong nước (hữu cơ,
phốt pho, sắt, mangan...) là nguồn dinh dưỡng - thức ăn để vi khuẩn, tảo phát triển,
gây hiện tượng không ổn định sinh học của chất lượng nước sau xử lý. Nước có thể
bị đục, đóng cặn trong hệ thống ống dẫn, bể chứa. Chính vì vậy, hàm lượng amoni
trong nước luôn là vấn đề được các nhà khoa học quan tâm.
Độ độc của amoni phụ thuộc cao vào pH nước. Chẳng hạn như nó sẽ chuyển
hóa thành ion amoni kém độc hơn ở pH thấp (pH < 7), amoni bắt đầu tồn tại chủ
yếu ở dạng ion, nhưng ở pH > 7 các mức độc của amoni tăng lên do tăng dạng phân
tử. Mức amoni tổng (NH3 + NH4+) chỉ ở khoảng 0,25 mg/L đã có thể gây nguy hại
cho cá và các loài sinh vật nước khác. Riêng dạng phân tử (NH3), chỉ cần ở nồng độ
rất thấp (0,01 - 0,02 mg/L) cũng đã có thể giết chết cá [18].
1.2.3. Một số phương pháp và công trình nghiên cứu xử lý amoni
1.2.3.1. Các phương pháp xử lý amoni
a, Phương pháp clo hóa
Clo là chất oxy hóa mạnh có khả năng oxy hóa amoni/amoniac ở nhiệt độ
phòng thành N2. Khi hòa tan clo trong nước tùy theo pH của nước mà clo có thể
nằm dạng HClO hay ion ClO- [3] do có phản ứng theo phương trình:
Cl2 + H2O → HCl + HClO (pH < 7)
+

-

HClO → H + ClO (pH > 8)
Khi trong nước có NH4+ sẽ xảy ra phản ứng sau:
HClO + NH3 → H2O + NH2Cl (Monocloramin)
HClO + NH2Cl → H2O + NHCl2 (Dicloramin)
HClO + NHCl2 → H2O + NCl3 (Tricloramin)

(3)
(4)
(5)
(6)
(7)

Nếu có clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân hủy các Cloramin:
HClO + 2NH2Cl → N2 + 3Cl- + H2O

(8)

Khi amoni phản ứng gần hết, clo dư sẽ phản ứng với các hợp chất hữu cơ có
trong nước để hình thành nhiều hợp chất clo có mùi đặc trưng khó chịu [11].
b, Phương pháp trao đổi ion
Quá trình trao đổi ion là một quá trình hóa lý thuận nghịch trong đó xảy ra
phản ứng trao đổi giữa các ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bề mặt hoặc


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×