(Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật Môi Trường) Nghiên Cứu Giảm Thiểu Amoni Trong Nước Rỉ Rác Bằng Quá Trình Stripping Trong Hệ Thiết Bị Ly Tâm Tiếp Xúc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.53 MB, 82 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

Bị GIO DC V O TắO VIàN HÀN LÂM KHOA HỉC VÀ CƠNG NGHà VIàT NAM

---

TRäNH MINH HI¾U

RÁC BÄNG Q TRÌNH STRIPPING TRONG Hà THI¾T Bä LY TÂM TI¾P XÚC

LUÀN VN THắC Sỵ

H Nòi 2023

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

1.1.2. Tính chất ơ nhiễm của nước rỉ rác ... 5

1.2. Ph°¢ng pháp xử lý amoni trong n°ác thÁi ... 8

1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng quá trình stripping ... 20

1.3.2. Hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc ... 26

CH¯¡NG 2. THĀC NGHIàM ... 31

2.1. Đái t°ÿng và ph°¢ng pháp nghiên cāu ... 31

2.1.1. Nước thÁi nhân t¿o ... 31

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

2.3.2. Phương pháp phân tích ... 36

2.3.3. Phng phỏp tớnh toỏn ... 38

ChÂng 3. KắT QU VÀ THÀO LUÀN ... 39

3.1. Xử lý amoni trong n°ác thÁi nhân t¿o ... 39

3.2.4. Ành hưởng của lưu lượng nước rỉ rác QL ... 51

3.2.5 Thí nghiệm stripping amoni theo chu kỳ ... 52

K¾T LUÀN VÀ KI¾N NGHä ... 56

DANH MĀC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà ... 57

DANH MĀC TÀI LIàU THAM KHÀO ... 58

PHĀ LĀC ... 66

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

DANH MĀC TĂ VI¾T TÂT

RPB Rotating packed bed Há thiết bị ly tâm tiếp xúc

HP2R High-Performance Rotating Reactor

Thiết bị ly tâm tiếp xúc hiáu năng cao

COD Chemical Oxygen Demand nhu cầu oxy hóa học BOD Biological Oxygen Demand nhu cầu oxy sinh học

VOC Volatile organic compound Hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

DANH MĀC BÀNG

BÁng 1.1. Tính chất của n°ớc rỉ rác qua từng thßi điểm chơn lấp ... 6

BÁng 1.2. Hiáu suất của thiết bị stripping d¿ng cột sử dụng vật liáu đám đái với các VOC khác nhau. ... 24

BÁng 1.3. Hiáu quÁ làm s¿ch khí biogas t¿i há mơ hình á giai đo¿n 1 ... 30

BÁng 2.1. Tính chất ơ nhißm của mẫu n°ớc rỉ rác ... 31

BÁng 2.2. Danh mục thiết bị đi kèm của há thiết bị HP2R ... 32

BÁng 3.1. Thơng sá và kết q thí nghiám stripping amoni theo chu kỳ ... 43

BÁng 3.2. So sánh hiáu quÁ xử lý n°ớc thÁi chứa amoni bằng các ph°¡ng pháp khác nhau ... 44

BÁng A-1. Sá liáu thí nghiám xử lý amoni từ n°ớc thÁi nhân t¿o ... 66

BÁng A-2. Sá liáu thí nghiám xử lý amoni từ n°ớc rỉ rác ... 69

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MĀC HÌNH

Hình 1.1. L°u trình hình thành n°ớc rỉ rác t¿i bãi chơn lấp [10] ... 5

Hình 1.2. Cấu t¿o há phÁn ứng nit¡ hoá từng phần (trái) và ơ xi hố kị khí amoni (phÁi) [26]. ... 10

Hình 1.3. Quy trình há xử lý COD và tổng nit¡ hiếu khí với màng lọc sinh học thẩm thấu [28]. ... 11

Hình 1.4. Quy trình thu hồi amoni từ n°ớc thÁi chăn nuôi bằng ph°¡ng pháp kết tủa struvite [30]. ... 12

Hình 1.5. S¡ đồ thí nghiám của há tháng cột stripping/hấp thụ xử lý amoni [36]. ... 15

Hình 1.6. Hai lo¿i tháp stripping điển hình. ... 17

Hình 1.7. Tháp stripping sử dụng vật liáu đám. ... 18

Hình 1.8. Há phÁn ứng aerocyclone phun n°ớc (WSA) [42] ... 21

Hình 1.9. S¡ đồ vận hành quy mô pilot (a), chi tiết tháp tách khí, bình lọc khí hấp thụ amoniac (b) và vật liáu đám (c) [44] ... 22

Hình 1.10. Thiết bị stripping d¿ng cột nhồi [45]. ... 23

Hình 1.11. Quy trình xử lý n°ớc thÁi của Cơng ty TNHH Đ¿i Phú Thịnh. ... 25

Hình 1.12. C¡ chế ho¿t động của thiết bị ly tâm tiếp xúc [52]. ... 27

Hình 1.13. Ba lo¿i cấu hình dịng chÁy chất lßng trong thiết bị RPB [53]. ... 28

Hình 1.14. Thiết bị hấp thụ li tâm làm s¿ch khí biogas trong đề tài thuộc Ch°¡ng trình Tây Nguyên 2016 3 2020. ... 30

Hình 2.1. Thiết bị HP2R quy mơ phịng thí nghiám ... 32

Hình 2.2. Quy trình xử lý amoni trong n°ớc thÁi bằng thiết bị HP2R. ... 34

Hình 2.3. Máy đo pH/ISE/mV (HI 5222, Hanna, USA) ... 37

Hình 2.4. Đián cực ion chọn lọc amoni (HI 4101, Hanna, USA) ... 37

Hình 3.1. Ành h°áng của pH đến hiáu quÁ xử lý amoni t¿i QG/QL = 762 ... 39

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Hình 3.2. Ành h°áng của tác độ vòng quay đến hiáu quÁ xử lý amoni và KLa t¿i QG/QL = 762 ... 40

Hình 3.3. Ành h°áng của QG/QL đến đến hiáu quÁ xử lý amoni và KLa t¿i QL= 0,10 L/phút và pH= 12. ... 41

Hình 3.4. Kết q thí nghiám stripping amoni theo chu kì với QG/QL = 2722, ω = 900 rpm, và CLi = 1000 ppm ... 42

Hình 3.5. Ành h°áng của pHđến hiáu quÁ stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L, QL = 0,1 L/phút, ω = 600 rpm). ... 45

Hình 3.6. Ành h°áng của ω đến η và KLa của quá trình stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L,QG = 142 L/phút, QL = 0,1 L/phút). ... 46

Hình 3.7. Ành h°áng của tỉ lá QG/QLđến η and KLa của quá trình stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L, QL = 0,1 L/phút) ... 48

Hình 3.8. Ành h°áng của QLđến η and KLa của của quá trình stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L, QG = 142 L/phút). ... 51

Hình 3.9. Kết q thí nghiám tuần hồn lo¿i bß amoni của n°ớc rỉ rác bãi chôn lấp (QG= 141 L/phút, QL = 0,10 L/phút, ω = 900 vịng/phút). ... 53

Hình 3.10. Dißn biến nồng độ và pH trong thí nghiám tuần hồn lo¿i bß

amoni. ... 53

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Mọ U Lý do chỗn ò ti:

Quỏ trỡnh đơ thị hóa và gia tăng dân sá đã gây ra sự gia tăng đáng kể l°ợng chất thÁi rắn sinh ho¿t. Với tình tr¿ng phát sinh ngày càng nhiều chất thÁi rắn sinh ho¿t, sÁn xuất, chủ yếu đ°ợc tập trung về các bãi chơn lấp, tình tr¿ng q tÁi và khơng hợp vá sinh của viác chôn lấp rác thÁi đã phát sinh nhiều vấn đề nghiêm trọng, nhất là viác ô nhißm m¿ch n°ớc ngầm từ n°ớc rỉ rác. Nguồn n°ớc thÁi này nếu không đ°ợc xử lý phù hợp sẽ gây Ánh h°áng nghiêm trọng tới mơi tr°ßng xung quanh và sức khoẻ con ng°ßi. Mặc dù tính chất của n°ớc thÁi rỉ rác biến động nhiều theo các yếu tá nh° l°ợng m°a, thßi tiết, tuổi đßi bãi chơn lấp, nh°ng các đặc điểm tiêu biểu có thể kể đến là chứa nồng độ cao các chất hữu c¡, amoni, kim lo¿i nặng, clo hữu c¡ và muái vô c¡. Do điều kián kị khí bên trong các bãi chơn lấp, tuổi đßi của n°ớc rỉ rác cũng sẽ Ánh h°áng đến thành phần hữu c¡ có trong n°ớc rỉ rác. Cụ thể, n°ớc rỉ rác t¿i bãi chôn lấp lâu năm sẽ có tỉ lá COD/BOD cao h¡n và nồng độ amoni cao h¡n các bãi chôn lấp mới do q trình phân hủy kỵ khí sẽ làm giÁm nồng độ các chất hữu c¡ có khÁ năng phân hủy sinh học [1, 2]. H¡n nữa, nồng độ amoni trong n°ớc rỉ rác (500 3 2000 mg/L) cũng cao h¡n rất nhiều so với các lo¿i n°ớc thÁi thơng th°ßng khác . L°ợng amoni lớn u cầu quy trình xử lý phÁi có các b°ớc tiền xử lý do ng°ỡng nồng độ amoni gây ức chế quá trình xử lý sinh học là 200 mg/L [3]. Mặc dù theo quy định mỗi bãi chôn lấp rác đều có há tháng xử lý n°ớc rỉ rác nh°ng những ph°¡ng pháp đã và đang đ°ợc áp dụng t¿i hầu hết các bãi chôn lấp á n°ớc ta vẫn còn tồn t¿i nhiều nh°ợc điểm nh°: chất l°ợng n°ớc sau xử lý th°ßng khơng đ¿t tiêu chuẩn xÁ thÁi, hoặc xử lý đ°ợc nh°ng tiêu tán nhiều hóa chất, chi phí xử lý rất cao, khó vận hành há tháng xử lý, … Do đó, vấn đề tìm ra cơng nghá thích hợp để có thể xử lý hết l°ợng n°ớc rỉ rác phát sinh hàng ngày, cÁi t¿o l¿i các há tháng xử lý n°ớc rỉ rác đang ho¿t động và trang bị cho các bãi chôn lớp mới là nhu cầu hết sức bức thiết.

à Viát Nam, đã có nhiều nghiên cứu h°ớng tới xử lý lo¿i bß amoni trong n°ớc rỉ rác, nh°ng các nghiên cứu này chỉ dừng l¿i á quy mô thử nghiám và chủ yếu là các quy trình kết tủa hố học [4, 5]. Chi phí cho hố chất bổ trợ nếu xử lý

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

á quy mơ thực tế sẽ khá cao, ch°a tính đến viác xử lý bùn sau đó. Do đó, ph°¡ng pháp stripping sử dụng cột tiếp xúc đang đóng vai trị chính trong công đo¿n tiền xử lý amoni trong há tháng xử lý n°ớc thÁi thực tế [6]. Tuy nhiên, để đ¿t hiáu quÁ cao và đáp ứng đủ cho công suất yêu cầu kích th°ớc thiết bị lớn hoặc kéo dài thßi gian tuần hồn n°ớc thÁi hián đang gây khó khăn trong vận hành bÁo d°ỡng cũng nh° chi phí đầu t°. Để khắc phục những nh°ợc điểm của cột tiếp xúc truyền tháng, năm 1981, Ramshaw và Mallison đã có ý t°áng t¿o ra thiết bị ly tâm tiếp xúc (Rotating packed bed - RPB) có t¿o gia tác cho dịng chất lßng lớn h¡n vài trăm lần gia tác r¡i tự do của dòng n°ớc trong thiết bị cột tiếp xúc nhằm khắc phục các nh°ợc điểm của thiết bị truyền tháng này [7]. Với nh°ợc điểm hián có của thiết bị cột tiếp xúc thơng th°ßng và khó khăn trong xử lý amoni, viác nghiên cứu xử lý amoni trong n°ớc rỉ rác bằng thiết bị tiếp xúc li tâm có khÁ năng nâng cao hiáu quÁ truyền khái và thu nhß kích th°ớc thiết bị. H¡n nữa, viác thực hián nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho ứng dụng thực tế của kỹ thuật tiếp xúc li tâm trong xử lý amoni và các chất thÁi hoá h¡i khác trong n°ớc thÁi.

Từ những lý do trên, học viên đã lựa chọn thực hián đề tà: <Nghiên cứu

giÁm thiểu amoni trong nước rỉ rác bằng quá trình stripping trong hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc= nhằm mục tiêu giÁm thiểu đ°ợc hàm l°ợng amoni trong n°ớc rỉ

rác hiáu quÁ h¡n.

Māc đích nghiên cāu:

- Nghiên cứu các yếu tá Ánh h°áng của các thông sá vận hành gồm độ pH ban đầu (pH), tác độ vịng quay (ω), l°u l°ợng gió (QG), l°u l°ợng n°ớc thÁi (QL) lên hiáu quÁ xử lý amoni từ n°ớc thÁi nhân t¿o và n°ớc thÁi rỉ rác.

- Nghiên cứu đánh giá hiáu quÁ xử lý amoni từ n°ớc thÁi với điều kián tái °u á quy trình liên tục với đa chu kỳ.

Nßi dung nghiên cāu:

- Tổng quan về tính chất ơ nhißm amoni trong n°ớc rỉ rác - Tổng quan về các ph°¡ng pháp xử lý amoni n°ớc rỉ rác

- Tổng quan về ph°¡ng pháp stripping và kỹ thuật tiếp xúc li tâm

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

- Thực nghiám đánh giá, khÁo sát khÁ năng xử lý amoni trong n°ớc thÁi nhân t¿o và n°ớc rỉ rác bằng há thiết bị tiếp xúc li tõm

CÂ sồ khoa hỗc v tớnh thc tiòn ca đß tài:

Kết quÁ của đề tài sẽ là tiền đề để tiếp cận với bí quyết cơng nghá tiếp xúc li tâm trong xử lý mơi tr°ßng. Đồng thßi, những kết q thu đ°ợc sẽ cung cấp thông tin s¡ bộ về khÁ năng xử lý amoni trong n°ớc thÁi của công nghá tiếp xúc li tâm.

Nhÿng đóng góp cÿa luÁn vn:

Từ các kết quÁ của luận văn, có thể xác định đ°ợc khÁ năng và định h°ớng

ứng dụng của thiết bị tiếp xúc li tâm trong xử lý amoni từ n°ớc thÁi.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

CH¯¡NG 1. TàNG QUAN 1.1. Táng quan vß n°ác rã rác

1.1.1. Sự hình thành của nước rỉ rác

Với tác độ đơ thị hóa và gia tăng dân sá á các khu vực đô thị lớn hián nay trên toàn thế giới, l°ợng phát thÁi rác sinh ho¿t đang là một áp lực lớn hián nay đái với nhiều quác gia phát triển và đang phát triển. Theo °ớc tính tr°ớc đó trong nghiên cứu của Hoornweg và Bhada-Tata năm 2012, tới năm 2025 l°ợng chất thÁi rắn phát thÁi hàng năm sẽ đ¿t ng°ỡng 2,2 tỉ tấn [8]. Điều này t¿o áp lực lớn lên các công tác xử lý và bÁo vá mơi tr°ßng, địi hßi phÁi có các ph°¡ng pháp xử hián này phÁi đ°ợc áp dụng hiáu quÁ và triát để h¡n nh° chôn lấp, tái chế, ủ phân compost, và thiêu đát. à hầu hết các quác gia đang phát triển, phần lớn l°ợng chất thÁi rắn đ°ợc xử lý bằng ph°¡ng pháp chôn lấp do chi phí xử lý thấp bất chấp các nguy c¡ ơ nhißm thứ cấp và các rủi ro mơi tr°ßng đi kèm. Viác sử dụng các cơng nghá tái °u h¡n th°ßng bị h¿n chế bái các lý do về h¿n hẹp về nguồn ván, ch°a chặt chẽ trong luật, và sự h¿n chế trong ý thức đái với bÁo vá mơi tr°ßng [9].

Nhìn chung, n°ớc rỉ rác có thể chủ yếu bắt nguồn từ các bãi chôn lấp, cũng nh° từ các bãi chôn lấp lâu đßi (đã đóng cửa) d°ới d¿ng <n°ớc rỉ rác cũ= hoặc các bãi chôn lấp đang ho¿t động d°ới d¿ng <n°ớc rỉ rác mới=. Chất thÁi rắn đô thị đ°ợc xử lý t¿i các bãi chơn lấp có thể mất hàng thập kỷ hoặc thậm chí hàng trăm năm để phân hủy hoàn toàn, trÁi qua các biến đổi vật lý, hóa học và sinh học phức t¿p, sau đó đ°ợc chuyển đổi thành chất lßng và khí d°ới d¿ng n°ớc rỉ rác và khí bãi rác trong quá trình phân hủy sinh học. Đặc biát, n°ớc rỉ rác phát sinh trong thành phá dß dàng thẩm thấu vào chuỗi thức ăn thông qua đất và n°ớc mặt, đe dọa nghiêm trọng đến sức khße con ng°ßi và an ninh mơi tr°ßng.

Bãi chơn lấp hợp vá sinh là một trong những cách chính để xử lý các chất vơ c¡ cao và chất thÁi có nhiát trị thấp, trong đó n°ớc rỉ rác có thể đ°ợc t¿o ra từ quá trình phân hủy chất thÁi và sự xâm nhập của n°ớc m°a và th°ßng chứa các thành phần hịa tan có trong chính chất thÁi. L°ợng n°ớc rỉ rác t¿i các bãi chơn lấp có thể chiếm 20%-30% l°ợng n°ớc rỉ rác đ°ợc tính tốn hàng ngày. Đái với bãi chơn lấp có cơng suất 1000 tấn/ngày, l°ợng n°ớc rỉ rác phÁi vào khoÁng 200-

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

300 tấn/ngày, nhiều hay ít tùy thuộc vào khí hậu và độ ẩm của rác thÁi t¿i khu vực đó. L°ợng n°ớc rỉ rác phụ thuộc vào độ ẩm, vị trí, vận chuyển và ph°¡ng tián xử lý.

Hình 1.1. L°u trình hình thành n°ớc rỉ rác t¿i bãi chơn lấp [10]

1.1.2. Tính chất ơ nhiễm của nước rỉ rác

N°ớc rỉ rác đ°ợc phân lo¿i bái hai tính chất chính gồm có l°ợng phát thÁi và thành phần [11, 12]. L°ợng phát thÁi phụ thuộc vào nhiều yếu tá, ví dụ nh° l°ợng m°a, mực n°ớc ngầm, dòng chÁy tràn bề mặt, cách thức bao bọc của bãi chôn lấp, và thành phần rác của bãi chơn lấp. Bên c¿nh đó, tuổi đßi của bãi chôn lấp cũng là yếu tá Ánh h°áng đến l°ợng phát thÁi của n°ớc rỉ rác. Các yếu tá Ánh h°áng đến thành phần của n°ớc rỉ rác có thể kể đến nh° tính chất của rác sau phân hủy, tuổi đßi bãi chơn lấp, khí hậu, phân hủy của chất thÁi lßng, các phÁn ứng sinh hóa giữa bãi chơn lấp và mơi tr°ßng bên ngồi, độ nén của rác, thiết kế của bãi chôn lấp, và độ ẩm của rác [13]. Trong đó, tuổi đßi của bãi chơn lấp đ°ợc coi là yếu tá Ánh h°áng lớn nhất và đ°ợc xem xét nhiều nhất trong viác xác định tính chất của n°ớc rỉ rác do các yếu tá cịn l¿i rất khó để xác định đồng thßi [12]. Rác thÁi trong bãi chơn lấp thơng th°ßng sẽ trÁi qua các q trình gồm có phân hủy thiếu khí, kị khí, axit hố, methan hóa và ổn định hóa. Do đó, đái với các bãi chơn lấp có tuổi đßi cao sẽ có thành phần BOD5 thấp h¡n, n°ớc rỉ rác cũng sẽ ổn định h¡n nhß sự hián dián của các hợp chất hữu c¡ bền (nh° axit fulvic và axit humic) và tỉ lá BOD5/COD thấp h¡n [14].

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Theo nghiên cứu của Mukherjee và cộng sự năm 2015, thành phần của n°ớc rỉ rác đ°ợc °ớc l°ợng thơng qua tuổi đßi á bán ng°ỡng gồm có: d°ới 5 năm, từ 5 3 10 năm, 10 3 20 năm và trên 20 năm [12]. BÁng 1.1 d°ới đây thể hián các tính chất khác nhau của n°ớc rỉ rác t¿i các bãi chơn lấp có tuổi đßi khác nhau.

BÁng 1.1. Tính chất của n°ớc rỉ rác qua từng thßi điểm chơn lấp

Chã tiêu ơ

nhißm < 5 nm 5 – 10 nm 10 – 20 nm N°ác rã rác > 20 nm

BOD (mg/L) 2000 3 50000 500 3 15000 50 3 1000 < 300 COD (mg/L) 4000 3 90000 1000 3 30000 1000 3 5000 < 3000 SO42- (mg/L) 300 3 4000 100 3 2000 20 3 200 < 100

Tổng P (mg/L)

50 3 500 200 3 400 50 3 500 < 200 Tổng N

Chủ yếu thành phần hữu c¡ á n°ớc rỉ rác lâu năm là các hợp chất humic chia làm ba phần chính gồm có humic axit, fulvic axit và humin. Các phần này đ°ợc phân biát dựa trên kích th°ớc và độ hịa tan khác nhau á điều kián pH khác nhau [16]. Ví dụ, axit humic không tan trong điều kián pH < 2, nh°ng l¿i hòa tan trong n°ớc rỉ rác á điều kián pH lớn h¡n [17]. Mặt khác, fulvic axit l¿i hòa tan á

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

mọi điều kián pH. Humin có kích th°ớc phân tử và khái l°ợng phân tử lớn nhất l¿i chỉ hòa tan trong n°ớc rỉ rác á điều kián kiềm hoặc axit, khơng hịa tan á trung tính. Do đó, n°ớc rỉ rác á các bãi chơn lấp lâu năm chủ yếu có chứa axit humic và axit hulvic là hai hợp chất humic chính. Các axit humic bao gồm các hợp chất polyme phức t¿p chứa các gác carboxyl, carbonyl, phenol, các nhóm hydroxyl kết nái thành các vòng th¡m và axit béo [18]. Các hợp chất này hồn tồn có thể thu hút các hóa chất hữu c¡ tổng hợp và kim lo¿i nặng, sau đó thẩm thấu gây ơ nhißm n°ớc ngầm hoặc há tháng n°ớc mặt lân cận [19].

Thành phần nit¡ tồn t¿i trong mơi tr°ßng n°ớc chủ yếu d°ới d¿ng amoni, và đ°ợc xác định là một trong n°ớc thành phần ơ nhißm nặng nề nhất trong n°ớc rỉ rác. Lý do là khơng có bất kỳ một c¡ chế chuyển hóa nào để phân hủy thành phần amoni trong điều kián kị khí của bãi chơn lấp. Mặc dù nồng độ amoni trong n°ớc rỉ rác còn phụ thuộc nhiều vào bÁn chất của rác và bãi chôn lấp, nh°ng nồng độ của thành phần này luôn đ°ợc ghi nhận á mức cao. Sự hình thành của amoni trong các bãi chôn lấp là do sự phá hủy về cấu trúc của các hợp chất hữu c¡ dẫn tới sự khử amin của các chuỗi amino axit t¿o thành các ion amoni [20]. Các nghiên cứu tr°ớc đây đã chỉ ra rằng quá trình lên men và thủy phân của các thành phần phân hủy hữu c¡ chứa nit¡ là nguồn sÁn sinh ra l°ợng lớn amoni trong n°ớc rỉ rác lâu năm [21]. Sự chênh lách của nồng độ amoni trong n°ớc rỉ rác á bãi chôn lấp mới và lâu năm đ°ợc giÁi thích bằng sự dịch chuyển ion của NH4+ và NH3 á các điều kián pH khác nhau theo ph°¡ng trình (1). à các bãi chơn lấp có tuổi đßi lâu năm, điều kián pH tăng dần về trung tính sẽ khiến một phần NH4+ chuyển dịch thành khí NH3 làm giÁm một phần l°ợng amoni trong n°ớc rỉ rác [22].

NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+ (1) N°ớc thÁi rỉ rác là thành phần thÁi phát sinh từ q trình chơn lấp chất thÁi rắn. Do xuất phát từ phần lßng có từ tổ hợp các lo¿i chất thÁi rắn, n°ớc thÁi rỉ rác nếu không đ°ợc xử lý phù hợp sẽ gây Ánh h°áng nghiêm trọng tới mơi tr°ßng xung quanh và sức khoẻ con ng°ßi. Mặc dù tính chất của n°ớc thÁi rỉ rác mỗi n¡i sẽ có tính chất khác nhau phụ thuộc vào các yếu tá nh° l°ợng m°a, thßi tiết, tuổi đßi bãi chơn lấp, nh°ng các đặc điểm tiêu biểu có thể kể đến là chứa nồng

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

độ cao các chất hữu c¡, amoni, kim lo¿i nặng, clo hữu c¡ và muái vô c¡. Đặc biát, t¿i Viát Nam, các nồng độ amoni trong n°ớc rỉ rác rất cao so với các lo¿i n°ớc thÁi thơng th°ßng khác, r¡i vào khng 500 cho tới gần 2000 mg/L tuỳ vào tuổi thọ của n°ớc thÁi [3]. T¿i Viát Nam, mặc dù đã có nhiều nghiên cứu h°ớng tới xử lý lo¿i bß amoni trong n°ớc rỉ rác, nh°ng các nghiên cứu này chỉ dừng l¿i á quy mơ thử nghiám. Do đó, chi phí cho hố chất bổ trợ nếu xử lý á quy mô thực tế sẽ t°¡ng đái đáng kể, ch°a tính đến viác xử lý bùn sau đó. Hián nay các quy trình xử lý n°ớc rỉ rác á quy mô thực tế vẫn sử dụng tháp stripping để lo¿i bß amoni nồng độ cao.

1.2. Ph°¢ng pháp xử lý amoni trong n°ác thÁi

Do các chất ơ nhißm từ l°ợng lớn amoni và các hợp chất hữu c¡ phức t¿p từ chất thÁi, viác xử lý n°ớc thÁi rỉ rác là phức t¿p h¡n rất nhiều so với xử lý các lo¿i n°ớc thÁi khác. Các ph°¡ng pháp xử lý n°ớc rỉ rác đ°ợc xếp lo¿i thành ba nhóm chính gồm có: ph°¡ng pháp sinh học, ph°¡ng pháp hóa lý và quy trình hóa-lý/sinh học kết hợp [22]. Các kỹ thuật xử lý sinh học gồm có các quy trình hiếu khí, kị khí, và quy trình anammox. Các kỹ thuật xử lý hóa lý gồm có hấp phụ, oxi hóa, keo tụ, kết tủa, trao đổi ion, tuyển nổi, và màng lọc. Quy trình xử lý sinh học phù hợp để xử lý đái với n°ớc rỉ rác mới chôn lấp có chứa thành phần cao các hợp chất hữu c¡ phân hủy sinh học. Mặt khác, các quy trình hóa lý th°ßng đ°ợc sử dụng nhiều h¡n đái với n°ớc rỉ rác có tỉ lá BOD5/COD thấp h¡n. Do đó, các quy trình hóa lý th°ßng đ°ợc lựa chọn đái với n°ớc rỉ rác á bãi chơn lấp lâu năm có khÁ năng phân hủy sinh học thấp và nồng độ amoni cao. Trên thực tế, t¿i các bãi chôn lấp, viác kết hợp cÁ hai quy trình sinh học và hóa lý đ°ợc coi là phù hợp và hiáu quÁ đái với sự biến động và thay đổi trong tính chất của n°ớc rỉ rác [14].

1.2.1. Phương pháp sinh học

Xử lý sinh học có khÁ năng lo¿i bß các hợp chất nit¡ trong n°ớc thÁi nhß vào các vi khuẩn có khÁ năng phân huỷ nit¡ trong tự nhiên với °u điểm tiết kiám chi phí xử lý. Vi khuẩn có khÁ năng phân huỷ amoni trong n°ớc thÁi đ°ợc phân lo¿i thành hai nhóm là vi khuẩn oxi hố amoni hiếu khí và oxi hố amoni kị khí. Quy trình phân huỷ hiếu khí và kị khí đ°ợc thực hián dựa trên hai quá trình

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

khơng q khác biát. Q trình hiếu khí đ°ợc thể hián trong phÁn ứng (1.3) tới (1.6) và kị khí đ°ợc thể hián trong phn ng (1.7) [23] :

ỵ4+ + 1.52 þÿ22+ 2�㔻++ �㔻2ÿ

þ�㔻4+ + þ2ÿ4 → 0.33þÿ22+ 1.33�㔻++ 0.33þ2+ 2ỵ + 1.332 ỵ22 + 0.52 ỵ322

ỵ322+ + + 5[] 0.5ỵ2+ 32 ỵ4+ + ỵ22 2ỵ2+ 2

(1.3) (1.4) (1.5) (1.6) (1.7) Vi khuẩn hiếu khí sẽ tiêu thụ oxy, đóng vai trị nh° một chất nhận electron để khử amoni thành ion nitrit (NO2-), tiếp đến là nitrat (NO), cuái cùng trá thành khí nit¡. Với các vi khuẩn kị khí, với điều kián khơng có oxi, ion nitrit sẽ đóng vai trị là một chất cho electron để khử amoni thành khí nit¡.

Hián nay, đã có nhiều cơng nghá đã ứng dụng khÁ năng của những vi khuẩn trên vào quy trình xử lý sinh học để đ¿t đ°ợc hiáu quÁ xử lý các hợp chất nit¡ với hiáu suất từ 60 3 95% [24] . Các ph°¡ng pháp phổ biến hián nay trên thế giới để lo¿i bß các hợp chất nit¡ trong n°ớc thÁi hián nay dựa vào các quá trình nitrification và denitrification là há xử lý amoni hiáu suất cao trên nitrit (single reactor system for ammonium removal over nitrite, SHARON), há xử lý nit¡ tự d°ỡng toàn phần trên nitrit (completely autotrophic nitrogen-removal over nitrite, CANON), và há xử lý nit¡ tự d°ỡng thiếu khí (oxygen-limited autotrophic nitrification and denitrification, OLAND) [25] . Há xử lý sinh học nit¡ hố từng phần và oxi hố amoni kỵ khí tiếp dißn đã đ°ợc ứng dụng d°ới quy mơ pilot để xử lý n°ớc thÁi chứa amoni nồng độ cao trong nghiên cứu của Fux và cộng sự [26] . D°ới điều kián nhiát độ 30oC, thßi gian l°u 1 3 1,5 ngày, nồng độ amoni đầu vào khoÁng 650 g nit¡/m3, h¡n 90% l°ợng nit¡ đầu vào đã đ°ợc xử lý với hàm l°ợng bùn thÁi ra không đáng kể.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 1.2. Cấu t¿o há phÁn ứng nit¡ hố từng phần (trái) và ơ xi hố kị khí amoni (phÁi) [26].

Theo tác giÁ Yamamoto và cộng sự (2006), há phÁn ứng với giá thể sinh học sợi acrylic đã đ°ợc thử nghiám cho quá trình xử lý nitrit từng phần với n°ớc thÁi chăn ni lợn với điều kián kị khí [27]. Hiáu q xử lý đ¿t 62% l°ợng amoni đ°ợc oxi hoá với l°u l°ợng đầu vào của tổng nit¡ á mức 1,9 kg-N/m3.d. Tuy nhiên, hiáu quÁ xử lý có thể bị suy giÁm nếu nhiát độ của há tháng thấp h¡n 15oC hoặc nồng độ đầu vào cao h¡n bình th°ßng. Trong nghiên cứu của tác giÁ Wu và cộng sự (2019), hiáu quÁ xử lý tổng nit¡ và COD của hai lo¿i màng lọc sinh học thẩm thấu d°ới điều kián hiếu khí đã đ°ợc khÁo sát và so sánh [28]. Màng sinh học polyvinylidene flouride (PVDF) đ¿t đ°ợc hiáu quÁ xử lý COD (97,06 ± 0,97%) và tổng nit¡ (85,66 ± 0,87%) cao h¡n so với hiáu suất của màng lọc sinh học polypropylene (PP) (87,13 ± 0,87 % COD và 71,13 ± 0,71% tổng nit¡). Tác giÁ cũng nhấn m¿nh rằng bề mặt nhám °a n°ớc của màng lọc PVDF là yếu tá đem l¿i hiáu suất xử lý sinh học cao h¡n. Tuy nhiên, ph°¡ng pháp này đái với hai màng lọc yêu cầu thßi gian l°u n°ớc t°¡ng đái cao á ng°ỡng 12 giß đái với PVDF và 20 tiếng đái với PP, á cùng l°u l°ợng chất thÁi đầu vào với 11,56 g COD/m2.d và 2,32 g NH3-N/m2.d.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1.3. Quy trình há xử lý COD và tổng nit¡ hiếu khí với màng lọc sinh học thẩm thấu [28].

¯u điểm của các ph°¡ng pháp sinh học về c¡ bÁn có thể nói là chi phí xử lý thấp do chủ yếu dựa vào khÁ năng phân huỷ của các vi sinh vật. Tuy nhiên, h¿n chế của ph°¡ng pháp này có thể kể đến là thßi gian ni cấy t°¡ng đái dài, thßi gian l°u đáng kể, và t°¡ng đái nh¿y cÁm với sự thay đổi của các thông sá vận hành nh° nhiát độ và nồng độ chất thÁi đầu vào.

1.2.2. Phương pháp hóa lý – keo tụ hóa học

Ph°¡ng pháp keo tụ hoá học dựa trên viác bổ sung các chất hố học thích hợp t¿o nên các hợp chất với chất ơ nhißm t¿o thành các tinh thể lắng có khái l°ợng lớn qua đó đ°ợc lo¿i bß khßi n°ớc trong một quy trình xử lý n°ớc thÁi. Đái với xử lý amoni trong n°ớc thÁi, kết tủa struvite, hình thành kết tủa amoni d°ới d¿ng magnesium ammonium phosphate (MgNH4PO4.6H2O) là một kỹ thuật th°ßng đ°ợc ứng ụng phổ biến [23]. Kết tủa struvite đ°ợc t¿o ra từ phÁn ứng cân bằng của ion thành phần. PhÁn ứng này yêu cầu sự cân bằng nồng độ của ion magie và photphat, điều kián pH tái °u, và sự thiếu vắng của ion gây Ánh h°áng ví dụ nh° canxi [29]. Ph°¡ng trình phÁn ứng của kết tủa struvite (1.8) c th hiỏn di õy:

ý()2+ + ỵ4 ()+ + 4()32 ýỵ44() (1.8)

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Hình 1.4. Quy trình thu hồi amoni từ n°ớc thÁi chăn nuôi bằng ph°¡ng pháp kết tủa struvite [30].

Có nhiều nghiên cứu đã ứng dụng ph°¡ng pháp này vào quy trình xử lý các lo¿i n°ớc thÁi chứa amoni khác nhau nh° n°ớc thÁi chế biến thực phẩm, n°ớc thÁi chăn nuôi, n°ớc thÁi đầu ra của há kị khí, n°ớc thÁi rỉ rác [23]. Ryu và cộng sự (2018) đã sử dụng ph°¡ng pháp này để xử lý amoni trong n°ớc thÁi của một nhà máy sÁn xuất vật liáu bán dẫn [30] . Kết quÁ cho thấy hiáu quÁ xử lý đ¿t mức tái °u 89% ổn định trong 176 ngày vận hành t¿i điều kián pH 9,2. Tunay và Kabdasli đã thực hián khÁo sát khÁ năng xử lý amoni của ph°¡ng pháp này trong quy mơ phịng thí nghiám đái với n°ớc thÁi từ quy trình sÁn xuất thực phẩm [31]. Thßi gian quy trình xử lý dißn ra nhanh trong khoÁng từ 1 đến 3 giß với điều kián pH trong khoÁng 7,5 đến 9,5. Kết luận t°¡ng tự cũng đ°ợc nhấn m¿nh trong nghiên cứu của Borojovich và cộng sự khi họ nêu ra bán °u điểm nổi bật của sử dụng MgO trong ph°¡ng pháp kết tủa struvite đó là: hiáu suất kết tủa cao (99%), nồng độ amoni đầu ra ổn định d°ới 50 mg/L, kết tủa dißn ra á điều kián pH trung tính, và l°ợng d° MgO cũng không làm Ánh h°áng đến điều kián pH của n°ớc thÁi [29]. Tuy nhiên, d°ới sự xuất hián của ion canxi, nồng độ amoni đầu ra có thể bị tăng lên 1000 mg/L.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Mặc dù ph°¡ng pháp này đem l¿i hiáu quÁ xử lý cao trong thßi gian ngắn, nh°ng h¿n chế rõ rát có thể thấy là sự hình thành của bùn thÁi cần phÁi xử lý và chi phí cho hoá chất bổ trợ.

1.2.3. Phương pháp hấp phụ

Ph°¡ng pháp hấp phụ là một trong những kỹ thuật nâng cao đ°ợc ứng dụng rộng rãi trong các quy trình xử lý bậc ba đái với các há xử lý n°ớc thÁi nói chung và xử lý n°ớc rỉ rác nói riêng [26]. Hấp phụ là quá trình xÁy ra trên bề mặt, quá trình hấp phụ gồm hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.

Đã có nhiều nghiên cứu hián nay xoay quanh ph°¡ng pháp hấp phụ trong xử lý n°ớc rỉ rác nhằm đ°a ra các lựa chọn tái °u về chất hấp phụ, điều kián pH, hay trợ keo tụ nhằm đ¿t đ°ợc hiáu quÁ xử lý tái °u nhất. Phèn nhôm (PAC), phèn sắt, FeCl3, và FeClSO4 là các chất keo tụ đ°ợc sử dụng phổ biến nhất đái với n°ớc rỉ rác. Các nghiên cứu tr°ớc đây đã cho thấy hiáu quÁ xử lý COD và TOC bái ph°¡ng pháp keo tụ dao động rất lớn, từ 10 3 25% đái với n°ớc rỉ rác bãi chôn lấp mới tới 50 3 60% với n°ớc rỉ rác á bãi chôn lấp lâu năm [3].

Viác lựa chọn vật liáu hấp phụ cũng có thể linh ho¿t tùy thuộc vào đái t°ợng ơ nhißm cần xử lý trong n°ớc thÁi. Trong xử lý n°ớc rỉ rác, hai đái t°ợng chủ yếu cần đ°ợc xử lý bằng ph°¡ng pháp hấp phụ là COD và amoni nhằm đÁm bÁo hai chỉ tiêu này luôn đ¿t ng°ỡng tiêu chuẩn tr°ớc khi xÁ thÁi. Cho tới thßi điểm hián t¿i, than ho¿t tính là vật liáu hấp phụ phổ biến nhất và dặc biát thích hợp để lo¿i bß những hợp chất khơng phân cực nh° các thành phần hữu c¡ có trong n°ớc rỉ rác. Halim và cộng sự (2010) đã so sánh khÁ năng hấp phụ COD và amoni giữa ba lo¿i vật liáu gồm có vật liáu composite, zeolite, và than ho¿t tính [27]. Với dián tích bề mặt lớn và bề mặt phân cực đồng thßi, vật liáu composite có dung l°ợng hấp phụ COD và amoni cao h¡n cÁ á mức lần l°ợt là 22,99 mg/g và 24,30 mg/g. Than ho¿t tính dù có dung l°ợng hấp phụ v°ợt trội với COD (37,88 mg/g) nh°ng l¿i h¿n chế trong khÁ năng xử lý amoni. Điều này ng°ợc l¿i với vật liáu zeolite, với dián tích bề mặt h¿n chế nh°ng l¿i có bề mặt phân cực, thích hợp h¡n trong hấp phụ amoni thay vì COD. ¯u điểm của ph°¡ng pháp này là dß vận hành, thiết kế đ¡n giÁn, không bị Ánh h°áng bái các hợp chất có độc tính, và có khÁ năng ứng dụng với nhiều thành phần ơ nhißm.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

1.2.4. Phương pháp màng lọc

Ph°¡ng pháp sử dụng màng lọc là ph°¡ng pháp tách biát các chất rắn và các thành phần hoà tan á kích th°ớc phân từ khßi n°ớc thÁi thơng qua lớp màng bán thẩm thấu. Các lo¿i màng lọc phổ biến hián nay đó là RO (reserve osmosis), UF (ultrafiltration), MF (microfiltration), NF (nanofiltration), đ°ợc lựa chọn và sử dụng tuỳ thuộc vào kích th°ớc chất thÁi cần đ°ợc lo¿i bß khßi nguồn n°ớc. Đái với chất thÁi có thể hố h¡i nh° amoni, lo¿i màng lọc d¿ng sợi mßng đã đ°ợc nghiên cứu phát triển để phù hợp h¡n với mục đích này. Amoni từ dung dịch sẽ xâm nhập vào thành của sợi lọc và thẩm thấu qua màng lọc, phÁn ứng với các axit hoà tan á phía cịn l¿i t¿o thành các hợp chất khơng bay h¡i [23] .

Cấn Thị Mai Tú (2018) cũng đã nghiên cứu xử lý amoni trong n°ớc rỉ rác bằng ph°¡ng pháp lọc sinh học [32]. Giá thể đ°ợc làm từ vật liáu nhựa PE, có 8 lớp giá thể đặt song song đứng hình sóng, giá thể bám dính giúp vi sinh bám vào bề mặt của giá thể t¿o thành lớp màng. Với há xử lý lọc sinh học này, trong khoÁng tÁi l°ợng amoni từ 0,07 3 0,21 kg/m3.ngày, hiáu suất xử lý amoni luôn đ¿t trên 99% và nồng độ đầu ra đ¿t QCVN 25:2009/BTNMT cột A.

Trong nghiên cứu của Kurama và cộng sự (2002), một sá lo¿i màng lọc đã đ°ợc ứng dụng trong nghiên cứu xử lý amoni khßi n°ớc cấp với mục đích giÁm thiểu l°ợng amoni xuáng thấp h¡n 0,5 mg/l theo tiêu chuẩn của Cộng đồng Châu Âu và Thổ Nhĩ Kỳ [33]. Hiáu suất cao nhất đ¿t đ°ợc đái với màng lọc RO á ng°ỡng 96,9% khi l°ợng amoni giÁm từ 6,5 xuáng 0,2 mg/L. Hansanoglu và cộng sự cũng đã thử nghiám xử lý amoni bằng hai lo¿i modun sử dụng màng lọc d¿ng sợi và d¿ng phẳng [34]. Kết quÁ cho thấy hiáu suất xử lý amoni rất cao vào khoÁng 99,83% đ¿t đ°ợc trong khoÁng 35 phút cho màng lọc d¿ng sợi và 150 phút cho màng lọc d¿ng phẳng. Màng lọc d¿ng sợi bằng vật liáu polypropylene cũng đ°ợc Ashrafizadeh và Khorasani sử dụng để lo¿i bß amoni với hiáu suất 99% trong điều kián pH dung dịch đầu vào á ng°ỡng 10 [35] .

¯u điểm của ph°¡ng pháp sử dụng màng lọc có thể thấy là hiáu suất xử lý rất cao trong thßi gian ngắn, khơng gây ơ nhißm thứ cấp, thích hợp cho ứng dụng thực tißn, rất thích hợp cho xử lý nồng độ amoni á mức thấp cho quy trình xử lý bậc 3. Tuy nhiên, chi phí đầu t° và bÁo trì cao, tuổi đßi màng lọc khơng ổn định,

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

cũng nh° hián t°ợng tắc màng th°ßng gặp là những nh°ợc điểm hay gặp phÁi khi sử dụng ph°¡ng pháp này.

1.2.5. Phương pháp tách khí - stripping

Xu h°ớng hình thành phân tử amoniac á giá trị pH cao của dung dịch đã má đ°ßng cho kỹ thuật tách khí và sục khí đ°ợc áp dụng để xử lý n°ớc thÁi chứa amoni. Các ph°¡ng pháp này dựa trên sự t°¡ng tác khí-lßng để t¿o ra bề mặt tiếp xúc dián tích lớn giữa hai pha n¡i amoni có thể đ°ợc tách thành pha khí. Há tháng phổ biến của kỹ thuật tách khí là tháp stripping hoặc cột stripping. Tháp/cột stripping đ°ợc trang bị một khoang tiếp xúc t¿o nên từ các vật nhß nh° vịng Rischig hoặc l°ới thép nhằm t¿o ra dián tích bề mặt cực lớn để tăng c°ßng tiếp xúc của hai pha.

Bonmati và Flotats đã sử dụng ph°¡ng pháp này để xử lý amoni từ n°ớc thÁi chăn nuôi nh° một ph°¡ng pháp xử lý n°ớc thÁi tr°ớc hoặc sau quá trình phân hủy kỵ khí [36]. Một cột thủy tinh vách °ớt đẳng nhiát đ°ợc sử dụng làm cột stripping để tách 4 lít n°ớc thÁi á nhiát độ 80oC với l°u l°ợng chất lßng và khơng khí lần l°ợt là 0,266 mL/phút và 20 mL/phút. Hiáu suất tách h¿t cao nhất đ°ợc ghi nhận sau 4 giß, lần l°ợt là 98,8% và 96% đái với n°ớc thÁi tr°ớc kị khí và n°ớc thÁi sau kị khí. Đáng chú ý, tác độ lo¿i bß amoni phụ thuộc rất nhiều vào pH dung dịch vì giá trị pH cao nhất là 11,5 mang l¿i hiáu quÁ xử lý cao nhất. S¡ đồ của há tháng stripping đ°ợc trình bày trong Hình 1.5 d°ới đây.

Hình 1.5. S¡ đồ thí nghiám của há tháng cột stripping/hấp thụ xử lý amoni [36].

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Những °u điểm của kỹ thuật stripping trong lo¿i bß amoni là tính khÁ thi của nó đái với nồng độ amoni cao, có khÁ năng thu hồi amoniac và ít u cầu bổ sung hóa chất h¡n. Tuy nhiên, bÁn thân há tháng cột cũng có một sá nh°ợc điểm nh°: kích th°ớc thiết bị lớn dẫn đến chi phí ván cao, l°u l°ợng đầu vào của chất lßng bị h¿n chế và có khÁ năng tắc khí khi gặp l°u l°ợng n°ớc thÁi lớn. Để khắc phục vấn đề này, Yuan và các cộng sự đã sử dụng thiết bị tiếp xúc li tâm để thay thế cột stripping thơng th°ßng để tách amoni khßi dung dịch tổng hợp [37, 38]. Nghiên cứu đã chứng minh rằng thiết bị tiếp xúc li tâm có thể ho¿t động á tỷ lá khí/lßng cao d°ới lực ly tâm lớn để tăng c°ßng sự truyền khái giữa hai pha lßng-khí chỉ trong thiết bị nhß gọn. Do đó, quy trình này có khÁ năng đ°ợc áp dụng vào các đ¡n vị xử lý n°ớc thÁi thực tế.

1.3. Táng quan vò phÂng phỏp stripping

Stripping l mt q trình trong đó một chất lßng, th°ßng là n°ớc hoặc n°ớc thÁi, tiếp xúc trực tiếp với một chất khí, th°ßng là khơng khí, để một sá chất khơng mong mn có trong pha lßng có thể đ°ợc giÁi phóng và mang đi bái khí [39]. Hiáu q của quá trình truyền khái sẽ chủ yếu phụ thuộc vào thể tích của phần vật liáu đám và tỉ lá l°u l°ợng giữa pha khí và pha lßng. Khi pha lßng và pha khí giao thoa trong phần vật liáu đám, dián tích và thßi gian tiếp xúc của hai pha rắn và pha khí sẽ đ°ợc gia tăng nhß chất lßng chÁy bám trên bề mặt vật liáu đám. Các hợp chất dß bay h¡i có áp suất h¡i t°¡ng đái cao và độ hòa tan trong n°ớc thấp đ°ợc đặc tr°ng bái há sá định luật Henry của hợp chất, là tỷ lá giữa nồng độ trong không khí cân bằng với nồng độ của nó trong n°ớc. Các chất ơ nhißm có há sá định luật Henry t°¡ng đái cao có thể đ°ợc lo¿i bß khßi n°ớc một cách kinh tế. Chúng bao gồm các hợp chất BTEX (benzen, toluen, etylbenzen và xylen có trong xăng) và các dung môi bao gồm trichloroetylen và tetrachloroetylen. Vì há sá định luật Henry tăng theo nhiát độ nên q trình stripping sẽ dß dàng h¡n á nhiát độ cao h¡n.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Hình 1.6. Hai lo¿i tháp stripping điển hình.

Có 2 lo¿i tháp stripping là tháp sử dụng vật liáu đám (cột nhồi) và tháp sử dụng vỉ đục lỗ nhiều lớp d¿ng tầng sôi (tháp khay sàng) nh° đ°ợc mô tÁ trong Hình 1.6. Các tháp sử dụng vật liáu đám, nh° đ°ợc mô tÁ trong Hình 1.7, sử dụng một bộ phân phái đ°ợc đặt á trên cùng của tháp để phân phái đều các vật liáu đám bằng nhựa, gám hoặc kim lo¿i đã đ°ợc chế t¿o để tái đa hóa sự tiếp xúc giữa khơng khí và n°ớc. D°ới đây là những °u điểm chính tháp stripping sử dụng vật liáu đám:

- Hiáu quÁ cao: chắc chắn sẽ lo¿i bß đ°ợc 99% hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i khßi nguồn n°ớc bị ơ nhißm.

- GiÁi pháp thay thế tiết kiám: tán ít chi phí h¡n cho viác lo¿i bß các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i.

- Ph¿m vi ứng dụng rộng rãi: có thể sử dụng tháp trong nhiều ứng dụng có tác độ dịng khí lớn h¡n. Thiết bị sử dụng tỷ lá khơng khí và n°ớc rất thấp để lo¿i bß các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i khßi n°ớc bị ơ nhißm.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Ngồi những °u điểm thì tháp sử dụng vật liáu đám cũng sẽ có một sá h¿n chế khi vận hành nh°:

- Ơ nhißm khơng khí: u cầu xử lý khơng khí có chứa các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i tr°ớc khi thÁi vào khí quyển. Đây là bián pháp b¿n phÁi thực hián để giÁm ơ nhißm khơng khí và có thể làm tăng chi phí vận hành chung.

- Chi phí bÁo trì cao: u cầu phÁi tháo lớp vật liáu đám lót ra khßi tháp để làm s¿ch đúng cách bằng axit. Điều này cũng sẽ làm tăng chi phí tổng thể của viác sử dụng cột nhồi.

- Nguy c¡ tắc nghẽn: có nguy c¡ rất cao xÁy ra tắc nghẽn trong tháp stripping sử dụng vật liáu đám.

- Yêu cầu về chiều cao của tháp: B¿n sẽ đ¿t đ°ợc hiáu quÁ phù hợp trong viác lo¿i bß các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i bằng cách sử dụng các tháp rất cao. Nói cách khác, b¿n phÁi tăng chiều cao của các tòa tháp một cách đáng kể để đ¿t đ°ợc kết q thích hợp.

Hình 1.7. Tháp stripping sử dụng vật liáu đám.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Tháp khay sàng sử dụng quy trình t°¡ng tự nh° tháp sử dụng vật liáu đám, nh°ng thay vì phân bá đều vật liáu đóng gói, vật liáu đ°ợc tách thành nhiều khay có lỗ để n°ớc có thể nhß giọt qua đó. D°ới đây là một sá °u điểm chính khi sử dụng tháp khay sàng:

- Hiáu quÁ cao: chắc chắn sẽ lo¿i bß đ°ợc 99% hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i khßi nguồn n°ớc bị ơ nhißm.

- Dß vá sinh: dß dàng trong q trình tháo rßi và vá sinh tháp khay sàng. - Lo¿i bß khÁ năng bị tắc nghẽn

- Dß dàng điều chỉnh: trong tr°ßng hợp cần xử lý thêm, có thể điều chỉnh cách bổ sung thêm nhiều khay sàng.

- Thiết kế nhß gọn: có thiết kế nhß gọn th°ßng rất hiáu quÁ trong viác làm s¿ch n°ớc bị ô nhißm á những khu vực chật hẹp.

D°ới đây là một sá h¿n chế có thể gặp phÁi khi sử dụng tháp khay sàng: - KhÁ năng gây ơ nhißm khơng khí: u cầu phÁi xử lý khơng khí chứa

đầy các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i tr°ớc khi thÁi vào khí quyển để ngăn ngừa ơ nhißm. Trong tr°ßng hợp đó, sẽ phÁi tăng chi phí cho q trình lo¿i bß các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i.

- Tác độ dịng khí thấp: vận hành trong ph¿m vi tác độ dịng khí rất hẹp để đ¿t đ°ợc sự bay h¡i mà khơng làm gián đo¿n dịng n°ớc.

- Vị trí đặt khay: khay sàng đ°ợc thiết kế đặt á các vị trí cụ thể để tháp ho¿t động hiáu quÁ. Trong nhiều tr°ßng hợp, nhà sÁn xuất sẽ chỉ định vị trí đặt các khay để tránh hßng máy.

Các nhà thiết kế thiết bị stripping muán có đ°ợc sự tiếp xúc bề mặt khơng khí-n°ớc lớn nhất để đ¿t đ°ợc hiáu quÁ tái đa trong viác lo¿i bß các chất gây ơ nhißm. Do đó trong sá hai lo¿i tháp stripping, tháp stripping sử dụng vật liáu điám có xu h°ớng lo¿i bß chất gây ơ nhißm hiáu quÁ h¡n so với tháp khay sàng. Các tháp sử dụng vật liáu đám lo¿i bß 99% các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i do hằng sá Henry cao và sự tiếp xúc bề mặt khơng khí-n°ớc cao của há tháng [40]. H¡n nữa, tháp stripping sử dụng vật liáu đám tiết kiám chi phí h¡n so với tháp d¿ng khay khi xử lý l°ợng n°ớc lớn h¡n.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng quá trình stripping

- Tình hình nghiên cāu trên th¿ giái

Fuat Ozyonar và các cộng sự (2012) đã sử dụng kỹ thuật stripping để xử lý amoni trong n°ớc thÁi phát sinh từ nhà máy sÁn xuất than các [41]. Các thông sá vận hành tái °u trong viác stripping amoni bằng quy trình tháp sử dụng vật liáu đám là pH ban đầu là 12, l°u l°ợng khí 12 L/phút, l°u l°ợng chất lßng 2,5 mL/phút và thßi gian tách là 14 giß. Với n°ớc thÁi có nồng độ amoni vào khoÁng 2500 mg/L và COD 6250 mg/L, thí nghiám q trình stripping bằng sục bong bóng khí d°ới điều kián pH 12, l°u l°ợng khí 12 L/phút, l°u l°ợng n°ớc 2,5 mL/phút và thßi gian stripping là 24 giß, nồng độ amoni đ°ợc xử lý triát để và hiáu suất lo¿i bß amoni trong điều kián này là 96,7 %.

Q trình lo¿i bß amoni khßi n°ớc bằng Ca(OH)2 trong khơng khí đ°ợc thực hián trong bộ tiếp xúc khí-lßng đ°ợc thiết kế mới (Hình 1.7), một há phÁn ứng aerocyclone phun n°ớc (WSA - Water-Sparged Aerocyclone) đ°ợc nghiên cứu bái Quan và các cộng sự (2009) [42]. Để giÁm chi phí, vơi tơi th°ßng đ°ợc sử dụng để điều chỉnh pH của n°ớc thÁi, do đó t¿o thành huyền phù. Nh°ng stripping cột nhồi khơng phù hợp trong tr°ßng hợp này vì sự hián dián của các h¿t rắn trong huyền phù. WSA thể hián hiáu quÁ stripping cao h¡n và hiáu suất truyền khái l°ợng tut vßi, nó cũng tiêu thụ ít khơng khí h¡n so với stripping sử dụng vật liáu đám. Ngồi ra, khơng quan sát thấy hián t°ợng đóng cặn và tắc nghẽn trong cấu trúc bên trong của WSA. WSA thể hián hiáu suất lo¿i bß amoni rất cao trong một dÁi nồng độ amoni rộng từ 1200 lên đến 5459 mg/L. Hiáu quÁ lo¿i bß amoni cao h¡n 97% đã đ¿t đ°ợc chỉ với thßi gian stripping là 4 giß á điều kián 15oC, l°u l°ợng khí 1,9 L/s.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

Hình 1.8. Há phÁn ứng aerocyclone phun n°ớc (WSA) [42]

L°ợng thßi gian cần thiết để n°ớc đ°ợc lọc thơng qua tách khí có thể khác nhau giữa các há tháng tùy thuộc vào kích th°ớc của bể hoặc tác độ n°ớc có thể chÁy qua thiết bị. L°ợng thßi gian thơng th°ßng để n°ớc đ°ợc lọc là khoÁng vài phút. Mặc dù vậy, các nghiên cứu khác cho thấy rằng có thể mất nhiều thßi gian h¡n tùy thuộc vào lo¿i và nồng độ của chất. Ví dụ, hàm l°ợng amoni cao h¡n, một chất gây ơ nhißm phổ biến trong n°ớc ngầm, có thể mất vài giß để lo¿i bß khơng khí để lo¿i bß đúng cách khßi n°ớc. Trong một nghiên cứu gần đây sử dụng ph°¡ng pháp stripping để xử lý n°ớc rỉ của há tháng thẩm thấu ng°ợc RO có nồng độ amoni lên đến 2121 mg/L, phÁi mất 4 giß để bộ tách khí đ¿t tr¿ng thái cân bằng về hiáu quÁ trong viác lo¿i bß các nguyên tá NH3-N, đ¿t tỷ lá lo¿i bß cao nhất là 81,9%. Trong khi đó, chỉ 30,7% nguyên tá NH3-N đ°ợc lo¿i bß sau 10 phút, cho thấy rằng viác lo¿i bß các chất gây ơ nhißm trong n°ớc t°¡ng quan với l°ợng thßi gian sử dụng để lo¿i bß khơng khí [43].

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

Hình 1.9.S¡ đồ vận hành quy mơ pilot (a), chi tiết tháp tách khí, bình lọc khí hấp thụ amoniac (b) và vật liáu đám (c) [44]

Q trình stripping cũng có những °u thế để có thể ứng dụng để xử lý lo¿i bß amoni khßi n°ớc thÁi và chất lßng phân hủy (th°ßng yêu cầu điều chỉnh độ pH tr°ớc khi lo¿i bß) nên đã thu hút nhiều sự chú ý trong các nghiên cứu gần đây. Santos và các cộng sự (2020) đã thử nghiám quy trình stripping trong há tháng khép kín và quy mơ pilot, áp dụng xử lý lo¿i bß amoni nồng độ cao trong n°ớc rỉ rác và thu hồi bằng hấp thụ hóa học trên axit photphoric [44]. Với l°u l°ợng n°ớc rỉ rác đ°ợc sử dụng là 9, 18, 20 và 40 L/h và l°u l°ợng khơng khí là 1800 và 3600 L/h, s¡ đồ thí nghiám đ°ợc mơ tÁ nh° trong Hình 1.8. Kết q cho thấy tháp stripping lo¿i bß trung bình 98% amoni với thßi gian ho¿t động từ 4 đến 9 ngày, và hiáu suất thu hồi amoni đ¿t khoÁng 92%. Tuy nhiên hiáu quÁ của quá trình stripping là ch°a cao khi thßi gian để xử lý amoni kéo dài từ 4 đến 9 ngày khi tăng l°u l°ợng n°ớc rỉ rác lên, trá ng¿i chính của vấn đề này là do hiáu quÁ truyền khái của thiết bị. Nh° đã đề cập, stripping là kỹ thuật dựa vào quá trình truyền khái bằng cách cho dịng khí tự nhiên và n°ớc thÁi tiếp xúc ng°ợc

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

dòng hoặc giao nhau. Hiáu quÁ truyền khái còn đ°ợc cÁi thián nếu tỉ lá l°u l°ợng đ°ợc thay đổi tuỳ thuộc với quá trình, cụ thể là hiáu quÁ stripping sẽ càng cao nếu tỉ lá l°u l°ợng khí/lßng (QG/QL) càng lớn. Tuy nhiên vận tác dịng khí càng cao, lực cÁn mà chất lßng chÁy xuáng gặp phÁi càng lớn và áp suất giÁm qua các vật liáu đám càng cao. Vận tác khí quá cao sẽ dẫn đến tình tr¿ng đ°ợc gọi là tắc nghẽn dịng chất lßng, theo đó chất lßng lấp đầy tồn bộ cột và ho¿t động trá nên khó thực hián. Áp suất cao sẽ nghiền nát và làm hßng các vật liáu đám trong cột.

Hình 1.10. Thiết bị stripping d¿ng cột nhồi [45].

Ơ nhißm n°ớc ngầm bái các hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i (VOC) là một vấn đề mơi tr°ßng nghiêm trọng do sự cá tràn, rị rỉ cơng nghiáp và các sự giÁi phóng khác của các chất này. Stripping dịng n°ớc bị nhißm VOC là một cơng nghá hiáu q để lo¿i bß VOC khßi n°ớc.

Thiết bị stripping d¿ng cột nh° trong Hình 1.9 bao gồm một cột hình trụ chứa vật liáu đám (th°ßng là các vòng Raschig) và một vòi phun để phân phái n°ớc á đỉnh tháp. Cột cịn có há tháng phân phái khí á phía d°ới. N°ớc chÁy nhß

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

giọt qua các khoÁng tráng giữa các vật liáu đám xng đáy cột trong khi khơng khí di chuyển lên trên theo ho¿t động ng°ợc dòng. Cột dùng vật liáu đám làm tăng dián tích bề mặt của n°ớc bị ơ nhißm tiếp xúc với khơng khí, do đó tái đa hóa l°ợng VOC di chuyển từ n°ớc vào khơng khí. N°ớc tinh khiết đ°ợc thu thập á d°ới cùng của cột, trong khi khơng khí giàu VOC rßi khßi cột á phía trên. Do đó, viác lo¿i bß khơng khí chỉ là sự tách pha đ¡n thuần và khí thÁi giàu VOC từ thiết bị stripping có thể phÁi trÁi qua q trình xử lý tiếp theo để đáp ứng các giới h¿n phát thÁi. Điều này th°ßng đ°ợc thực hián bằng cách sử dụng các há tháng tích hợp nh° máy tách khí và há phÁn ứng plasma không nhiát (Abdullahi và cộng sự. 2013a), tách khí và oxy hóa xúc tác (Chuang và cộng sự. 1992), tách khí và hấp phụ (Russsell và nhóm 1992, Worrall và Zuber 1996), tách khí và thẩm thấu h¡i (Zareei và Ghoreyshi 2011), v.v. Công nghá này đ°ợc sử dụng chủ yếu để lo¿i bß VOC khßi dịng chất thÁi chứa n°ớc lỗng. Một sá nghiên cứu đã báo cáo hiáu quÁ lo¿i bß VOC cao bằng cách sử dụng thiết bị stripping nh° trong BÁng 1.2. Samadi và cộng sự. (2004) đã so sánh hiáu suất của thiết bị tách khí với than ho¿t tính d¿ng h¿t (GAC) trong viác lo¿i bß cloroform khßi n°ớc uáng á Tehran. Hiáu suất lo¿i bß lần l°ợt là 89,9% và 71,2% đái với cột tách khí và cột GAC với mẫu n°ớc khử ion, trong khi đái với n°ớc máy Tehran đ°ợc khử trùng bằng clo, đ¿t đ°ợc hiáu suất lo¿i bß lần l°ợt là 91,2% và 76,4%. Kết quÁ này cho thấy thiết bị thoát khí có hiáu q h¡n trong viác lo¿i bß cloroform.

BÁng 1.2. Hiáu suất của thiết bị stripping d¿ng cột sử dụng vật liáu đám đái với

Tetrachloroethane

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

- Tình hình ngiên cāu trong n°ác

Trần Tiến Khôi (2021) cũng đã nghiên cứu xử lý amoni trong n°ớc rỉ rác từ bãi chôn lấp bằng ph°¡ng pháp stripping [51]. Ành h°áng của pH, tỷ lá tÁi thủy lực (HLR), tỷ lá khí/lßng (G/L), và thßi gian tuần hoàn lên hiáu quÁ tách amoni đã đ°ợc nghiên cứu. Kết quÁ khÁo sát cho thấy rằng pH tăng từ 9 3 12 đã tăng hiáu quÁ xử lý amoni dù há tháng vận hành á những tỷ lá G/L hay HLR khác nhau. Đái với cÁ hai tỷ lá tÁi thủy lực là 57,6 và 172,8 m3/m2.ngày, tỷ lá G/L tăng dẫn đến cÁi thián hiáu quÁ lo¿i bß, lên tới 56%. Trong điều kián HLR 172,8 m3/m2.ngày, pH 12, G/L 728 với viác tuần hoàn dịng chất lßng, n°ớc rỉ rác chứa amoni á nồng độ 2520 mg/L đã đ°ợc lo¿i bß 99% amoni trong ba giß. Nồng độ cuái cùng của amoni là 25,2 mg/L, gần bằng giá trị cho phép theo tiêu chuẩn xÁ n°ớc rỉ rác.

Hình 1.11. Quy trình xử lý n°ớc thÁi của Công ty TNHH Đ¿i Phú Thịnh. Do những khó khăn phức t¿p của viác xử lý amoni trong n°ớc thÁi rỉ rác nói trên, á quy mơ xử lý thực tế, quy trình xử lý đái với đái t°ợng này sẽ là kết hợp của nhiều công đo¿n xử lý bao gồm từ tiền xử lý, stripping, xử lý sinh học, oxy hố bậc cao. Cơng ty TNHH Đ¿i Phú Thịnh đã thành công đ°a vào Xây lắp

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

và vận hành Nhà máy xử lý n°ớc rỉ rác tập trung công suất 520 m3/ngày . Tiêu chuẩn n°ớc thÁi đã xử lý đ¿t tiêu chuẩn TCVN 7733 3 2007 Cột A. N°ớc sau xử lý đủ điều kián về đÁm bÁo mơi tr°ßng, góp phần cÁi thián mơi tr°ßng cho tỉnh nhà. N°ớc thÁi rỉ rác đầu tiên sẽ đ°ợc xử lý s¡ bộ và châm vôi để điều chỉnh pH lên cao (pH > 10) rồi đ°ợc khuấy trộn, làm thoáng để giÁi phóng phần lớn nit¡ (N-NH3). Tiếp đó, n°ớc thÁi tiếp tục đ°ợc b¡m lên tháp stripping và bổ sung thêm NaOH để duy trì pH cho quá trình giÁi phóng N-NH3. Ci cùng, n°ớc thÁi tr°ớc khi đ°ợc xÁ ra hồ sẽ qua quá trình xử lý sinh học và bể khử trùng, bùn từ quá trình xử lý hóa lý, sinh học sẽ đ°ợc thu gom và xử lý. Tuy nhiên để đ¿t hiáu quÁ cao và đáp ứng đủ cho công suất lớn, yêu cầu cho kích th°ớc cũng sẽ rất lớn hoặc phÁi có nhiều h¡n một tháp stripping vận hành nái tiếp dẫn tới chi phí đầu t° ban đầu sẽ gây khó khăn cho giai đo¿n xây dựng và đầu t° ban đầu.

1.3.2. Hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc

Năm 1981, Ramshaw và cộng sự đã t¿o ra thiết bị ly tâm tiếp xúc (Rotating packed bed - RPB) có thể thay thế trọng lực bằng lực ly tâm lên đến vài trăm lần lực hấp dẫn [7]. Há tháng này có thể đ°ợc vận hành á một tỷ lá dịng khí/chất lßng cao h¡n vì xu h°ớng tắc nghẽn đã đ°ợc cÁi thián. D°ới một tr°ßng ly tâm đáng kể, các màng chất lßng mßng và các giọt chất lßng nhß có thể đ°ợc t¿o ra, do đó làm giÁm đián trá truyền khái và đồng thßi làm tăng dián tích giao thoa khí/lßng. Do đó, quy mơ của há tháng xử lý sẽ giÁm đáng kể. C¡ chế của há thiết bị ly tâm tiếp xúc đ°ợc mơ tÁ nh° trong Hình 1.11 (d¿ng trục thẳng đứng), bao gồm một rơ-t¡ và vß cá định. Trong há thiết bị này, dịng khí lßng đi từ trên xuáng vào trong thiết bị sẽ đ°ợc phân phái đều vào bên trong phần vật liáu đám thơng qua các lỗ phân phái chất lßng, dịng khí đ°ợc đ°a vào ng°ợc chiều với dịng lßng, tiếp xúc với chất lßng trong phần đám nhồi và thốt ra ngoài. Phần nhồi vật liáu đám đ°ợc nái với trục rô-t¡, khi vận hành á tác độ quay lớn t¿o ra một gia tác ly tâm, dịng chất lßng bên trong đám xoay sẽ t¿o thành các màng mßng giúp tăng dián tích bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn với pha lßng, từ đó tăng hiáu suất truyền khái mà khơng lo có hián t°ợng tắc nghẽn.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Hình 1.12. C¡ chế ho¿t động của thiết bị ly tâm tiếp xúc [52].

Cấu t¿o chính của thiết bị RPB gồm có phần đám xoay hình trụ và phần vß. Phần đám xoay đ°ợc nhồi vật liáu t°¡ng tự á cột nhồi nh° vịng raschig. Pha khí sẽ đ°ợc đ°a qua van khí vào trong phần vß rồi xuyên qua phần đám xoay, t¿i đây sẽ tiếp xúc ng°ợc dịng với pha lßng và thốt á van khí ra (Hình 1.11). Pha lßng sẽ đ°ợc đ°a vào thiết bị qua van phía trên thiết bị và đ°ợc phân phái đều vào bên trong phần đám qua các lỗ nhß á cuái áng. Phần đám xoay sẽ đ°ợc nái với một trục rôt¡, khi vận hành sẽ quay á tác độ từ 300 tới 1800 vòng/phút (rpm) t¿o ra một gia tác li tâm bên trong đám lớn gấp 100 tới 1000 lần gia tác trọng lực [52]. Với điều kián lực li tâm lớn, hiáu quÁ truyền khái đ°ợc gia tăng đáng kể mà không cần tới kích th°ớc thiết bị lớn nhß khÁ năng ho¿t động á tỉ lá QG/QL cao mà không gặp rủi ro tắc nghẽn dịng chất lßng. Bên c¿nh đó, d°ới tác động của gia tác li tâm á tác độ quay lớn, cấu hình dịng chÁy chất lßng trong bề mặt đám xoay có thể trá thành các d¿ng tấm film mßng bám vào bề mặt vật liáu nhồi trong đám giúp tăng dián tích bề mặt tiếp xúc giữa pha rắn lßng, tăng đáng kể hiáu suất truyền khái so với cột nhồi thơng th°ßng (Hình 1.12) [53].

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Hình 1.13. Ba lo¿i cấu hình dịng chÁy chất lßng trong thiết bị RPB [53]. Nhß °u điểm cÁi thián hiáu suất truyền khái với kích th°ớc thu gọn, đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng đã đ°ợc thực hián, cụ thể trong lĩnh vực mơi tr°ßng là hấp thụ khí thÁi và stripping n°ớc thÁi. Hiáu quÁ của thiết bị tiếp xúc li tâm trong stripping đã đ°ợc thử nghiám với viác lo¿i bß các chất hữu c¡ hoá h¡i (VOCs) trong n°ớc ngầm (Singh và cộng sự., 1992; Gudena và cộng sự., 2012) [54, 55], stripping ethanol (Liu và cộng sự., 1996) [56], và lo¿i bß amoni (Yuan và cộng sự, 2016) [37, 38]. ¯u điểm của thiết bị tiếp xúc li tâm so với cột tiếp xúc truyền tháng đã đ°ợc Yuan và cộng sự chỉ rõ khi thiết bị tiế xúc li tâm với thể tích đám chỉ với 0,4 L có thể đ¿t đ°ợc hiáu suất t°¡ng đ°¡ng (khoÁng 80%) với cột nhồi thể tích 1000 L trong xử lý amoni [37]. Các thông sá vận hành khác của thiết bị RPB nh° thßi gian l°u n°ớc và há sá truyền khái (KLa) (12,3 3 18,4 h-1) cũng rất v°ợt trội so với cột nhồi thơng th°ßng (3,5 giß và 0,42 h-1). Qua những nghiên cứu trên, có thể thấy thiết bị tiếp xúc li tâm với những °u thế v°ợt trội về hiáu năng và kích th°ớc nhß gọn h¡n nhiều lần so với thiết bị cột tiếp xúc truyền tháng. Do đó, ứng dụng của thiết bị này rất có tiềm năng để thay thế và đóng vai trị là một q trình vật lý lo¿i bß và thu hồi các chất thÁi hoá h¡i nồng độ lớn trong n°ớc nh° amoni, VOCs, n°ớc thÁi nhißm dung mơi nh° IPA,

methanol, ethanol,…

Bề mặt vật liáu nhồi Dòng chÁy pha lßng ChÁy dịng

(300 3 600 rpm) (600 ChÁy h¿t 3 900 rpm) ChÁy film mßng (> 900 rpm)

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Trong những năm gần đây, Vián Cơng nghá mơi tr°ßng đã có kinh nghiám ứng dụng kỹ thuật tăng c°ßng q trình bằng viác sử dụng kỹ thuật tiếp xúc li tâm trong các cơng đo¿n làm s¿ch khí và xử lý amoni trong n°ớc thÁi. Trong đề tài cấp Quác gia thuộc Nhiám vụ nghị định th° 2016-2019 hợp tác giữa Vián Cơng nghá mơi tr°ßng và Tr°ßng Đ¿i học Quác gia Đài Loan về <Nghiên cứu

phát triển cơng nghệ thích ứng xử lý bùn hữu cơ thu khí sinh học phát điện=

và đề tài cấp Quác gia thuộc Ch°¡ng trình Tây Nguyên 2016 - 2020 về <Nghiên

cứu phát triển và ứng dụng cơng nghệ khí sinh học tiên tiến phát điện và sử dụng bùn thÁi sau khi lên men yếm khí để sÁn xuất phân bón hữu cơ phát triển nơng nghiệp s¿ch t¿i Đắk Lắk=, nhóm nghiên cứu của PGS. TS. Đỗ Văn

M¿nh đã nghiên cứu và ứng dụng thành công thiết bị hấp thụ li tâm HGRPB trong công đo¿n làm s¿ch khí biogas (hấp thụ H2S, CO2 và CO) từ q trình phân hủy kỵ khí bùn thÁi từ há tháng xử lý n°ớc thÁi nhằm đÁo bÁo chất l°ợng khí biogas cho q trình phát đián. Cụ thể, trong đề tài thuộc Ch°¡ng trình Tây Nguyên 2016 - 2020, thiết bị hấp thụ li tâm (Hình 1.13) đã đ°ợc sử dụng để hấp thụ khí H2S, CO2 và CO sử dụng dung dịch KOH d°ới nhiều điều kián vận hành gồm có: nồng độ của dung dịch KOH, tác độ quay của thiết bị, l°u l°ợng khí biogas, tỉ lá l°u l°ợng khí biogas và l°u l°ợng dung dịch hấp thụ. Kết quÁ này cũng đã đ°ợc cơng bá trên t¿p chí Open Chemistry năm 2021, tập 19 với tiêu đề <Simultaneous removal efficiency of H2S and CO2 by high-gravity rotating packed bed: Experiments and simulation= và nhiều bài đ°ợc đăng trên t¿p chí qc gia khác [57]. Nhóm nghiên cứu đã tìm đ°ợc điều kián vận hành tái °u nh° d°ới đây và thu đ°ợc hiáu q làm s¿ch khí nh° trình bày trong BÁng 1.3:

 Nồng độ dung dịch hấp thụ KOH = 0,01 M

 Tỉ lá giữa l°ợng khí (QG) và l°ợng dung dịch hấp thụ (QL): QG/QL = 29  Tác độ quay của thiết bị HGRPB = 1200 vòng/phút

 L°u l°ợng khí: QG = 2,5 L/phút

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

BÁng 1.3. Hiáu quÁ làm s¿ch khí biogas t¿i há mơ hình á giai đo¿n 1

</div>