Đánh giá hiệu quả xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương pháp cột lọc sinh học tầng tĩnh

MỤC LỤC
2
Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Vấn đề nước sạch đã và đang là mối quan tâm của mọi tầng lớp nhân dân, từ
thành thị đến nông thôn. Nhưng hiện nay nguồn nước ấy đang dần bị ô nhiễm trầm
trọng.
Nước ngầm là nguồn nước cấp duy nhất phục vụ cho ăn uống, sinh hoạt nhưng
nó đang dần trở nên khan hiếm cũng như chịu những tác động xấu do hoạt động của
con người. Nước ngầm tồn tại trong các khoảng trống và lỗ hổng của các tầng chứa
nước dưới đất. Chất lượng nước ngầm phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: chất lượng
nước mưa, chất lượng nước ngầm đã tồn tại thời gian dài trong lòng đất, bản chất lớp
đất đá nước thấm qua, bản chất lớp đá của tầng chứa nước. Với nước ngầm, người ta
phân ra hai loại tầng: tầng giới hạn và tầng không giới hạn. Nước ngầm trong tầng
không giới hạn có nguồn gốc từ nước mưa ngấm tới, nằm ở độ sâu không lớn lắm,
nguồn nước này dễ bị nhiễm các tạp chất sinh hoạt, tạp chất công nghiệp và tạp chất
nông nghiệp. Tầng nước giới hạn là tầng nước bị che phủ trên nó một lớp đất hoặc đá
không có khả năng thấm nước. Nước tích tụ trong tầng này là do các dòng chảy
ngang, chảy từ các tầng không giới hạn đến. Trải qua thời gian dài nước cũng bị
nhiễm bẩn bởi các tạp chất trên mặt đất ngấm dần xuống.
Vì vậy, trong nước ngầm có một số chất đã vượt quá mức tiêu chuẩn cho phép
rất nhiều, trong đó Amoni là một chất điển hình. Ở một số khu vực như Hà Nội, Hà
Tây, Hải Dương, Hải Phòng, Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình…có nồng độ amoni
trong nước ngầmquá cao. Cũng như vậy, do cấu trúc địa chất hoặc do canh tác nông
nghiệp, nguồn nước ngầm tại 1 số vùng đồng bằng sông Hồng, sông Cửu Long đang
bị nhiễm amoni nặng, nồng độ có nơi lên tới 80-100 mg/l. Ảnh hưởng đến sức khỏe
của con người khi sử dụng, đặc biệt là trẻ em, thường làm da trẻ xanh xao, thiếu máu,
sức khỏe suy yếu…[1].
Các phương pháp xử lý nước đã được nghiên cứu và áp dụng nhiều trong nước
cũng như thế giới bao gồm: sục khí, sinh học, keo tụ, lắng, lọc, tuyển nổi, hấp phụ, kết
tủa, màng, oxy hóa, khử trùng… trong đó phương pháp sinh học là thân thiện với môi

SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
3
Đồ án tốt nghiệp
trường và mang lại hiệu quả cao. Vì vậy ngày nay người ta thường dùng phương pháp
sinh học để xử lý.Trongphươngphápsinhhọc,ngườitađãtiếnhành
nhiều
biệnphápkỹthuậtkhácnhaunhưlọcnhỏgiọt,đĩaquaysinhhọc,mànglọc
sinh
họctầngchuyển
động,tầnglưuthểvàmột trong những phương pháp cho hiệu quả cao và mới mẻ là
phương pháp lọc sinh học tầng tĩnh, dùng vi sinh với mục đích xử lý amoni trong
nước ngầm. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ áp dụng, không đòi hỏi trình
độ kỹ thuật cao, có thể áp dụng với cả các quy mô vừa và nhỏ.
Vì tính cấp bách của vấn đề đó cũng như trong phạm vi cho phép em đã chọn
đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương pháp cột lọc
sinh học tầng tĩnh” nhằm đưa ra biện pháp xử lý amoni trong nước ngầm một cách
tốt nhất mà không làm ảnh hưởng xấu tới môi trường, cũng như với mục đích mang
lại chất lượng nước tốt nhất cho con người và sinh vật khi sử dụng.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
4
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG I. TỔNGQUAN
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
1.1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Trên thế giới phương pháp lọc sinh học tầng tĩnh đã được nghiên cứu từ lâu, cụ
thể đã nghiên cứu các quá trình nitrat, khử nitrat, oxy hóa chất hữu cơ….
Nhiều công trình trên thế giới đã nghiên cứu quá trình nitrat hóa trong cột lọc
sinh học với các loại vật liệu mang khác nhau. Với vật liệu mang là Leca (dried

expanded clay) quá trình nitrat có thể đạt 100 % sau 140 ngày chạy. Với loại Kaldnes
rings có thể đạt 80 %, với Norton rings có thể đạt 60 % và với artificial grass có thể
đạt 40 %. Tốc độ quá trình nitrat có thể đạt trung bình từ 0,1 – 0,2 gTAN/m
2
.d với các
loại vật liệu khác nhau ở tốc độ là 0,25 m
3
/m
2
.d.
Bên cạnh đó cũng có các nghiên cứu về quá trình khử nitrat trong cột lọc sinh
học với các loại vật liệu khác nhau. Sử dụng hai loại vật liệu là polystyrene và
polyurethane, hiệu quả quá trình nitrat khi sử dụng vật liệu polyurethane cao hơn hẳn
khi sử dụng vật liệu polystyrene. Khi sử dụng vật liệu polyurethane tốc độ quá trình
khử nitrat có thể đạt tới 3,5 kg N/m
3
.d.
Các nghiên cứu đã đưa ra những ưu nhược điểm của loại vật liệu polyurethane
( MBC). Sử dụng loại vật liệu này đơn giản, không yêu cầu nhiều không gian, không
cần rửa ngược định kì, diện tích bề mặt lớn, lượng sinh khối lớn → sức đề kháng tốt
khi bị sốc tải lượng hoặc có mặt chất độc hại. Ngoài ra khi sử dụng vật liệu này sẽ rất
linh hoạt và thuận tiện cho việc cải tạo các hệ thống có sẵn.
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện tại ở Việt Nam chưa có nhiều tài liệu cũng như những nghiên cứu liên
quan tới phương pháp lọc sinh học tầng tĩnh, chủ yếu sử dụng các loại vật liệu mang
cho phương pháp màng vi sinh tầng chuyển động.
Phương pháp màng vi sinh tầng chuyển động đã và đang được phát triển song
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
5

Đồ án tốt nghiệp
khó áp dụng cho qui mô xử lý nhỏ. Qua tìm hiểu và đọc tài liệu cho thấy phương
pháp cột lọc sinh học tầng tĩnh khá thích hợp cho qui mô xử lý nhỏ, vì vậy tôi đi vào
nghiên cứu phương pháp cột lọc sinh học tầng tĩnh sử dụng vật liệu mang là MBC-2.
Loạivậtliệunàycókhốilượngriêngbiểukiến
là
30g/l,độxốpkhoảng98%
.
1.2.Nguồngốcvàchutrìnhnitơtrongtự
nhiên
1.2.1.Nguồngốccủa
nitơ
Cơthểđộngvật,thựcvậtngoàithànhphầnchínhlàcáchợpchấthữu
cơ
chứaC,H,thì
nitơlàthànhphầnluôncómặt,nócó thểtồntạiở nhiềudạng
hợp
chấthữucơvàvôcơtrongcácsảnphẩmtựnhiênvàcông
nghiệp.
Nguyêntốnitơcóthểtồntạiở7trạngtháihóatrị,từdạngkhử(N
3-
)
là
Amoniacđếndạngoxihóa(N
5+
)là
nitrat.
Ởtrongnướctựnhiêncáchợpchấtamoniac,hợpchấthữucơchứa
nitơ,
khínitơ,nitratvànitritcónồngđộkhôngđángkểnhưngchúnglà nguồnnitơ

cho
phầnlớnsinhvật trongđấtnước.Visinhvật sửdụngnguồnnitơtrênvàotổng
hợp
axitamin,protein,tếbàovàchuyểnhóanănglượng.Trongcácquátrìnhđó,
hợp
chấtchứanitơthayđổihóatrịvàchuyểnhóathànhcác hợpchấthóahọckhác
nhau.
1.2.2. Nguồn gốc nitơtrong nước ngầm
Do thực trạng hệ thống cấp - thoát nước, xử lí nước cấp và nước thải, chất thải
rắn chưa đồng bộ, cộng thêm đó là sự phát triển của các ngành công - nông nghiệp
ngày một tăng trong thời gian gần đây, chưa kể đến các quá trình diễn ra trong tự
nhiên, và một số do điều kiện địa chất - thủy văn phức tạp nguồn nước ngầm đang dần
bị nhiễm nito trầm trọng.Khibónphânchođất,nitratvàamonimộtphầnđượccâycối
hấpthụ,
một
phầngiảiphóngrangoàikhíquyểndướidạngnitơtựdovàamoniac,phầncòn
lại
tíchtụtrongnướcvàdễlọcquađấtbởivậynósẽbịhòatanvàonướcngầm.
Các hoạt động sinh hoạt cũng như canh tác của con người, sử dụng thuốc trừ
sâu, thuốc bảo vệ thực vật cũng như việc bón phân cho đất… và một số hoạt động tự
nhiên trên dẫn tới các chất bẩnngày càng tích tụ nhiều, ngấm xuống đất và qua lớp
đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, một số chất có nồng độ tăng vượt quá tiêu chuẩn
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
6
Đồ án tốt nghiệp
cho phép đặc biệt là nito. Vì vậy, cần phải có các biện pháp khắc phục ô nhiễm, tránh
ảnh hưởng xấu tới con người và sinh vật khi sử dụng nguồn nước ngầm.
1.2.3.Chu trình nitơ trong tự nhiên [1].
Phânhủyvi

sinh
thủy
sinh
tạo sinh khối
phân hủy nội sinh
khử nitrat
Chất hữu cơ cacbon
Hình 1.1. Chu trình nito trong tự nhiên [1].
Nitơtừđất,nước,khôngkhíđi vàocơthểsinhvậtquanhiềuquátrình
biến
đổisinhhọc,hóahọc phứctạp rồiquaytrởvềđất,nước,khôngkhítạothành
một
vòngkhépkíngọilàchutrình
nitơ.
Trongđấtnitơchủ yếutồntạiởdạnghợpchấtnitơhữucơ.Lượngnitơ
này
tănglêndosựphânhủyxácđộng, thựcvật,chấtthảiđộngvật.Hầuhếtthựcvật
không
thểsửdụngtrựctiếpnhữngdạngnitơhữucơnàymà phảinhờvikhuẩntrong
đất
chuyểnhóachúngthànhnhữngdạngvôcơmàthựcvậtcóthểhấpthụđược.
Khi
đượcrễcâyhấpthụquacácquátrìnhbiếnđổihóahọc,cáchợpchấtnàysẽ
tạo
thànhenzim,protein…Mộtsố loàithựcvậtcó nốtsầnnhưcâyhọ đậu,cỏ balá,
cây
đinhlăng… cóthểchuyểnhóanitơtrongkhíquyểntạothànhdạng nitơsử
dụng
đượccho
cây.

SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
Hợp chất nito
(protein, ure)
Tế bào nito
hữu cơ
Tế bào thực
Amoniac
NO
2
-
Khí nito
NO
3
-
3
7
Đồ án tốt nghiệp
Khibónphânchođất,nitratvàamonimộtphầnđượccâycối hấpthụ,
một
phầngiảiphóngrangoàikhíquyểndướidạngnitơtựdovàamoniac,phầncòn
lại
tíchtụtrongnướcvàdễlọcquađấtbởivậynósẽbịhòatanvàonướcngầm.
Ion
nitratlàioncótínhoxihóamạnh
:
NO
3
-
+ 6H

+
+5e= 0.5N
2
+ 3H
2
OE
o
=
+1,25V
NO
3
-
+10H +8e= NH
4
+
+ 3H
2
O E
o
=
+0,88V
NO
3
-
+2H +e=
NO
2
+ H
2
O E

o
=
+0,80V
NO
3
-
+3H + 2e= HNO
2
+ H
2
O E
o
=
+1,25V
NO
3
-
+4H + 2e= NO + 2H
2
OE
o
=
+1,25V
Hàmlượngnitratvàamonitrongđấtvà nướcngầmsẽcàngcaonếu
lượng
phânbónchứanitơđượcsửdụngcàngnhiều.NO
3
-
và NO
2

-
làhaichỉtiêu
quan
trọngđểđánhgiásựô nhiễmcủamôitrường.TheosựđánhgiácủatổchứcYtế
thế
giới(WHO),hàmlượngnitrattrongnướcngầmởhầuhếtcácnướcpháttriển
sẽ
tiếptụctăngtrongnhữngnăm
tới.
Ngoàiquátrìnhhìnhthànhtheoconđườngtựnhiên,lượngionNO
3
-
,
NO
2
-
,
NH
4
+
trongchutrìnhcòntănglêndocácnhàmáysảnxuấtphânđạm,chấtthải
khu
đôthịcóhàmlượngnitơ
cao.
Nguồnônhiễmnitơtrongnướcmặtcóthểtừ nhiềunguồnkhácnhau:
công
nghiệp,nôngnghiệp,dâncư…Khóithảicủacác nhàmáycònchứanhiềuoxit
nitơ
thảivàokhíquyển,gặpmưavàmộtsốquátrìnhbiếnđổihóahọckhác,
ngấm

xuốngđấtdướidạngHNO
3
,HNO
2
.Trongcôngnghiệp,việcsửdụngphânbón
hóa
họcchứanitơvớilượnglớn,việcsửdụngbừabãithuốctrừsâu,diệt cỏ…qua
quá
trìnhrửatrôi,thấm,lượngnitrat, amonitrongnướcbềmặtvànước ngầmngày
càng
lớn.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
8
Đồ án tốt nghiệp
Trongnướcthảisinhhoạtcũngchứamộtlượngnitơnhấtđịnh.Việc
thải
nướcsinhhoạtkhôngquaxửlývàohệthốngthoátnướctrongthànhphốcũng
là
mộttrongcácnguồngâyô nhiễmnguồnnước.Thêmvàođó,nguồngây ônhiễm
nitơ
còndosự
đốtcháynguyênliệuhóathạch,chấtthảicủasinhvậtdướinướcvà
ảnh
hưởngcủacácphươngtiệngiaothôngđường
thủy…
Conngườivàđộngthựcvậtluônluôncầncónitơởmộtliềulượng
thích
hợpvàcóthểnóichutrìnhchuyểnhóanitơtronghệsinhtháilàmộtvòng
tuần

hoàn.Tuy
nhiên,nitơcónhiềutrạngtháioxihóakhácnhau: NH
4
+
(NH
3
),NO
2
,
NO
3
-
Tấtcảcácion
nàynếuhàmlượngởtrênmứcchophépđềugâyhạichosức
khỏe
conngườivàảnhhưởngxấuđế
nhệsinh
thái. Cần được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép.
1.3.Cáchợpchấtchứanitơtrongnước [1]
Trong nước hợp chất chứa nitothường tồn tại ở3dạng :nitơ hữu
cơ,
amoniac
(amoni)vàdạngoxihóa(nitrat,nitrit).Cácdạngnàylàcáckhâu
trong
chuỗiphânhủyhợpchấtchứanitơhữucơ,thídụ:proteinvàhợpphầncủa
protein.
Protein NH
3
NO
2

-
NO
3
-
Cácvisinh phân
hủy.
NO
3
-
NO
2
-
NO N
2
O N
2
Nướcchứacáchợpchấtnitơ hữucơ,amoniachoặcNH
4
OHlànướcmớibị
ô
nhiễm.Nướcchứanhiềunitrit(NO
2
-
)là nướcđã bịô nhiễmthờigiandàihơn.
Nếu
nướcchứachủyếucáchợpchấtnitơởdạngnitrat(NO
3
-
)chứngtỏquátrình
phân

hủyđãkếtthúc.Tuyvậy,nitratchỉbềnởđiềukiệnhiếukhí,nitratdễbịkhử
thành
N
2
O,NOvànitơphântửtáchkhỏinướcbayvàokhông
khí.
Amoniactrongnướctồn tạiở dạngNH
3
vàNH
4
+
(NH
4
OH,
NH
4
NO
3,
(NH
4
)
2
SO
4
…)tùythuộcvàopHcủanước.NH
3
hoặcNH
4
+
có trongnướccùng

với
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
9
Đồ án tốt nghiệp
photphatthúcđẩyquátrìnhphúdưỡngcủanước.Trongnướcmặttựnhiên
vùng
khôngônhiễm
hàmlượngamoninhỏhơn0,05ppm;trongnướcngầmhàm
lượng
nàycaohơnnhiều;trongnướcthảitừxínghiệpchếbiếnthựcphẩm,sảnxuất
hóa
chấtcóhàmlượngamoni10-100
mg/l.
Amonilàsảnphẩmcuốicùngcủaquátrìnhphânhủycáchợpchấthữu
cơ
chứanitơcó
trongchấtthảicủangườivà độngvật,thựcvật.
Trongnướctồntạicânbằng: NH
2
+H2O=NH
4
+
+OH
-
vàcóthểcó
sự
chuyểnhóaNH
4
+

sangNO
2
-
và
NO
2
-
làcácionđượcxemlàtácnhângây
độc,đặc biệtđốivớitrẻem.Saukhiđi vàocơthể,nitratđượcchuyểnhóathànhnitritnhờ
vi
khuẩnđườngruộtgâyrabệnhthiếumáuởtrẻem.Nitritcòncó thểkết hợpvới
các
amin,amitvàcáchợpchấtchứanitokháctạonitrosamin,trongnhóm
casinogen
đượcxemlàtácnhâncókhảnănggâyung
thư.
-
TiêuchuẩncủaEPAđốivới
NO
2
trong nướccấpuốngtrựctiếpkhông
được
vượtquá1 mg/l,trongkhitiêuchuẩncủaBộy tế đốivớinướccấpdùngtrong
sinh
hoạtlà10
mg/l.
-
Hàmlượng NH
4
+

trongnướccấpchosinhhoạt,theotiêuchuẩncủaBộy
tế,
khôngđượcvượtquá3mg/l(đốivớinướcngầm)và0mg/l(đốivớinước
mặt).
TheotiêuchuẩnChâuÂu,trongnướccấpuốngtrựctiếphàmlượngNH
4
+
không
vượt
quá0,5
mg/l.
Quá trình biến đổi từ NH
4
+
thành NO
3
-
là quá trình nitrat hóa bao gồm hai
bước:
Nitrosomonas
Nitrobacter
NH
3
NO
2
-
NO
3
-
Quátrìnhnàyphuthuộcvàonhữngyếutốnhư:lượngchấthữucơ,lượngoxi,nhiệtđộ,p

Hcủamôi
trường.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
10
Đồ án tốt nghiệp
IonNO
2
-
cósốoxihóacủanitơlà+3,đâylàmứcoxihóatrunggian
của
nguyêntốnitơchonên
NO
2
vừacótínhkhửvừacótínhoxihóa.Nhờcặp
electron
tựdocủanitơ,i
onNO
2
-
cókhảnăngtạoliênkếtchonhậnvớiionkimloạivà
một
sốhợpchấtkhác.
Ion nitrit còn là sản phẩm trung gian của quá trình nitrat hoá từ amoni nhờ vi
sinh vật.
IonNO
2
-
cóthểđượctạothànhdoquátrìnhhóahọcvàquang
học.

NO
3
-
+ H
2
O +2e= NO
2
-
+2OH
-
(E
o
=0,01
V)
Nitritcũngcó thể có nguồngốctừnướcthảicủacác quátrìnhcông
nghiệp,
chấtchốngănmòn.Nitritlàhợpchấtkhôngbền,nósẽbịoxihóatiếptục
thành
nitratnếuquátrìnhkhôngbịkìmhãmbởicáchợpchấthaycácquátrình
khác.
1.4.Độctínhcủacáchợpchấtnitơđốivới con người và sinh vật.
Nito gây độc chủ yếu là khi tồn tại ở dạng nitrit, một phần nitrat và amoni ở
hàm lượng cao.
Amoni là chất không có khả năng bay hơi, hàm lượng amoni trong nước ngầm
thường cao hơn trong nước mặt.
Amoni chỉ gây ảnh hưởng độc hại tới sức khoẻ của những người khoẻ mạnh
khi lượng hấp thụ lớn hơn khả năng đào thải của con người. Nói chung độc tính của
amoni không cao đối với người nhưng trong quá trình bơm, lọc, vận chuyển, lưu giữ
amoni sẽ chuyển hoá (do vi sinh vật) thành dạng độc là nitrit, nó tiếp tục chuyển hoá
trong cơ thể con người và gây độc.

Amoni có mặt trong nước ngầm làm giảm hiệu quả của khâu khử trùng bằng
clo, do nó phản ứng với clo để tạo thành các cloramins, có tác dụng sát khuẩn yếu hơn
nhiều so với clo (khoảng 1.000 lần). Ngoài ra, nó còn giảm khả năng xử lý sắt,
mangan bằng công nghệ truyền thống. Amoni là nguồn dinh dưỡng, tạo điều kiện cho
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
11
Đồ án tốt nghiệp
các vi sinh vật trong nước, kể cả tảo, phát triển nhanh, làm ảnh hưởng đến chất lượng
nước thương phẩm, đặc biệt là độ trong, mùi, vị, nhiễm khuẩn.
Các hợp chất nitơ trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho người
sử dụng nước. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo
nên những nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh đặc
biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa. Sau khi lọt
vào cơ thể, nitrat được chuyển hóa nhanh thành nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion
nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với các amin
hay alkyl cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ
gây ung thư [2].
Việc sử dụng nước ăn uống có hàm lượng nitrat, nitrit cao có thể gây bệnh
Methemoglobinemia, đặc biệt là ở trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi. Trẻ bị nhiễm
methemoglobinemia cấp sẽ bị xanh da do lượng ôxy trong hệ tuần hoàn giảm.
Như vậy, độc tính của các hợp chất nito trong nước đối với con người khi sử
dụng là rất lớn, vì vậy cần phải có các biện pháp loại bỏ các chất này ra khỏi nước
trước khi đưa vào sử dụng để đảm bảo sức khỏe cho con người khi dùng.
1.5. Khái quát về các phương pháp xử lý hợp chất nitơ [1].
Xửlýhợpchấtnitơcóthểthựchiệnbằngcácbiệnpháphóalý(hóahọc),
vật
lýhoặcsinhhọcdựa trêncácnguyêntắcchuyểnhóathànhhợpchấtkháchoặc
tách
loại,cáchlychúngrakhỏimôitrường

nước.
-Chuyểnhóacáchợpchấtnitơthànhdạngkhí,thâmnhậpvàobầu
khí
quyển.Conđườngchuyểnhóanàycóthểthựchiệnbằngphươngphápsinh
học
thôngquacácquátrìnhliêntiếpnitrathóa(oxyhóaamoniac)vàkhửnitrat
(khử
nitratvớitư
cáchlàchấtoxyhóavàchấthữucơcarbonlàchấtkhử).Thực
hiện
phảnứngoxyhóatrựctiếpgiữaamoniacvớinitritbằngphươngphápvi sinh
(quá
trìnhAnamox).Oxyhóa xúctáctrựctiếp amoniacthànhkhínitơ.Oxyhóa
amoniac
vớiclohoạtđộng(clohóatạiđiểmđộtbiến
).
-Chuyểnhóacáchợpchấtnitơthànhcácthànhphầntrongtếbàocủa
thực
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
12
Đồ án tốt nghiệp
vậtvàđộngvật.Quátrìnhchuyểnhóatrêngắnliềnvớicácphảnứngsinhhóa
xảy
ratrongtếbàođộng,thựcvật,trongquátrìnhquanghợpcủathựcvậthay đồng
hóa
củavi
sinhvật.Quátrìnhtrêntồntạitrongtựnhiên,là cởsởcủaphươngphápxử
lý
bằngcácloạithủythực

vật.
-Bốchơiamoniacvàobầukhíquyển.Phươngphápnàythậtralà
chuyển
chấtônhiễmtừnướcvàokhôngkhí,sauđóphầnlớnlượngnitơlạiđượchấp
thụ
trởlạivàomôitrườngnướcở nhữngvịtríkhác.Đểthựchiệnphươngpháp
trên,
amoniacphảitồntạiởdạngbayhơi(dođộtancủaamoniactrongnướcrấtlớn
nên
đểthúcđẩycầnphảisụckhívớilượngrấtlớnvàởnhiệtđộcao).Chiphí
của
phươngphápnàytươngđối caomà lạigâyônhiễmthứcấpnênchúngítđược
quan
tâm.
-Táchamoniacrakhỏimôitrườngnướccóthểthựchiệnbằng
phương
pháptraođổiiontrêncationit.Cácloạinhựacationitcóđộchọnlọctraođổi
thấp
đốivớiamoni,dunglượngtraođổiđộngthấp,bịcạnhtranhmạnhbởicácion
khác
cómặtvới
nồngđộcaonhưcanxi,magie.Loạizeolittựnhiênclinoptilolitecó
khả
năngchọnlọccaođốivớiamonicóthểđượcsửdụngtrongmộtsốtrường
hợp.
Nitratcũnglà
cấutửcóđộchọnlọctraođổiionthấphầuhếttrêncácloạinhựa
tổng
hợp.Trênthịtrườngcómộtsốanionitđặcthùdànhchotraođổi
nitrat.

Sửdụngmộtsốloạimàngthíchhợp:màngnano,màngthẩmthấu
ngược
hayđiệnthẩmtíchcũngtáchđượccáchợpchấtnitođồngthờivớicáchợp
chất
khác.
Hiệuquảxửlývàgiáthànhcủatừngphươngpháprấtkhácnhauvà
khả
năngsửdụng
từngphươngphápcònphụthuộcvàonồngđộcủa nitơ(amoni)
trong
nước.
TheoMuler,phụthuộcvàonồngđộamonitrongnước,các
phương
phápsaucóthểlựac
họndựatrêntiêuchívềgiá
thành:
Nồngđộ amonitrongnướcthảikhôngcao,nhỏ hơn100mgN/lnhư
trong
nước
ngầm, nướcthảisinhhoạthoặcnướcnuôithủysảnthìphươngphápvisinhlàthích
hợp.
Nồngđộamoninằmtrongkhoảng100–5000mgN/lnhưtrongnước
thải
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
13
Đồ án tốt nghiệp
từquátrìnhphânhủybùn(visinh)thìphươngphápđượccholàkhảdĩvẫn
là
phươngphápvisinh.Kếtluậnnàyđượcđưarasaurấtnhiềucôngtrìnhnghiên

cứu
sâusắc và
toàndiện.Phươngphápbốchơihoặckếttủadướidạngstruvitecũng
là
phươngánkhảdĩsonggiáthànhkhôngthuận
lợi.
- Nướcthảicónổngđộamonicao,lớnhơn5000mgN/lcóthểxửlí
theo
phươngpháphóalýsẽthuậnlợicảvềkỹthuậtvàkinhtế.Đãcóhệthống
công
nghiệpđượcxâydựngđểxửlínướcthảichứa1,5%NH
3
bằngphươngpháp
sục
khínóngđểbốchơiamonivàthuhồiNH
3
từpha
khí.
Chotớinayphươngphápsinhhọcđượcsửdụngrộngrãihơncác
phương
pháp
khác.
1.6. Các kĩ thuật xử lí hợp chất chứa nitơ bằng phương pháp sinh học
1.6.1.Kháiquátvềphươngphápxửlísinhhọc
Quátrìnhxửlí nướcô nhiễmbằngphươngphápsinhhọcthựcchấtlàtách
các
chấtônhiễmrakhỏinướchoặcchuyểnhóachúngthànhnhữngchấtkhông
độc,
hoặcít
độchơn.Cácchấttantrongnướclà đốitượngchínhtrongxửlí nước

thải.
Trongquátrìnhxửlísinhhọc,mộtphầnchấttangâyônhiễmđượcchuyển
hóa
thànhsinhkhối,đượctáchradướidạngchấtrắnthôngquacáckĩthuậtthích
hợp
nhưlắng,lọc,mộtphầnđượcchuyểnhóathànhcácchấtkhôngđộcthôngqua
các
phảnứngsinhhoáxảyratrongtếbào củavisinh
vật.
Quátrìnhsinhhóacungcấpnguyênliệuvànănglượngđểxâydựngtế
bào
vàduytrìhoạtđộngcủavisinhvật,tứclàđểchúngpháttriểnvàtồn
tại.
Nhómsinhvậtthamgiavàoquátrìnhxửlínướcthảigồmvikhuẩn,
tảo,
độngvậtnguyênsinh,độngvật,thựcvậtbậcthấpvàsiêuvikhuẩn(virút).Vi
sinh
vậtlàdạngcơthểsốngtrảiquacácgiaiđoạn:sinhra,lớnlênvàchếtđi.Để
sinh
sảnvàpháttriểnchúngcầncónguồncơchất,chấtdinhdưỡng(cósẵntrong
nước
thảihoặcbổ
sungthêm)cùngmộtloạtđiềukiệnkháctừmôitrường.Cácvi
khuẩn
thườngsử
dụngtrongxửlínướcthảilà:Nitrosomonas,Nitrosococus,
Nitrosospira,
Nitrosolobus Nitrobacter,Nitrospira,Nitrococcus…Trong cácloàivikhuẩn
đó
thìNitrosomonasvàNitrobacterlà2 loạiphổbiếnnhấtthamgiavàoquátrìnhxử

lý
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
14
Đồ án tốt nghiệp
nướcthải.Cácvisinhvậtnàylàloạitựdưỡngvìchúngtiếpnhậnnănglượng
cho
sựsinhtrưởngvà tổnghợptếbào từsựoxihóacáchợpchấtvôcơhoặcCO
2
hơn
là
từ
cáchợpchấthữucơ. Hailoàivi sinhvậtnàyđềucóyêucầuvềmôitrường
riêng
biệtchosựsinhtrưởngnhưpH,nhiệtđộ,oxihòa
tan.
1.6.2.Cáckĩthuật xửlí hợpchấtchứanitơbằngphươngphápsinh
học
Đểxửlínguồnônhiễmchứacáchợpchấtchứanitơbằngphương
pháp
sinhhọccó
nhiềukĩ thuậtnhưngmộtsố kĩ thuậtthườngđượcsử dụngnhưlàhệ
lọc
sinhhọc,kĩthuậtnhỏgiọt,đĩaquaysinhhọc,kỹ
thuật
màngvisinhtầngchuyển
động và hơn
cả là kỹ thuật màng vi sinh tầng tĩnh…
1.6.2.1.Hệlọcsinh
học [1]

Hệlọcsinhhọccóđặctrưngquantrọngnhấtlà visinhvậtbámvàobề
mặt
của
chấtrắn,gọilà chấtmang,tạothànhmàngvisinh.Màngsinhhọclàlớp
màng
chứacácvisinhvậtbám vàochấtrắnkháchặtđểkhôngbịbongra.Thờigian
lưu
thủylực(tiếpxúc)vớinướcngắnnênvisinhvậttựdotrongnướcítcócơ
hội
khuếchtánvàosâubêntrong màngvisinh,dễbịrửatrôitheodòngchảy.
Yếu
điểmcủakĩthuật
lọcsinhhọclàhiệuquảxửlíkhôngcaovìtrướckhicơchất
được
visinhvậtsửdụngđãxảyramộtloạtcácquátrìnhchuyểnkhốitronglớplọc.
Tốc
độcủahầuhết
cácquátrìnhchuyểnkhốirấtchậm,đặcbiệtlàquátrìnhkhuếch
tán
quamàngnênthườnglàyếutốkhốngchếtoànbộtiếntrìnhđộnghọcxửlí
nước thải.
1.6.2.2. Kĩ thuật lọc nhỏ giọt [1]
Lọcnhỏgiọtlà kĩthuậtthôngdụngtrongxửlínướcthảibậchaivới
nhiều
phiênbảnkhácnhau.Hệphảnứnglọcnhỏgiọt baogồmbapha:chấtrắn(màng
vi
sinhbámtrênchấtmang),nướcthảichứacơchấtcầnxửlí(khoảngrỗngcủa
tầng
chấtrắn),khôngkhísụcvàohệxử
lý.

Tầnglọcchấtrắnlàtầngcốđịnh,thườnglàvậtliệubằngđávớikich
thước
5-
20cmvớichiềucaotừ1,2-
1,5m(thườnglà1,8m)hoặcvậtliệunhựavới
các
kiểucấuhìnhkhácnhau,chiềucaocủatầnglọc
từ 4-
12m.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
15
Đồ án tốt nghiệp
Nướcthảiđượcphântánthành cácgiọtnhỏ,phunđềulêntoànbộtiết
diện
cộtlọctrênbềmặtcủachấtmangvàđượcthulạiởdướiđáybểlọc.Không
khí
thâmnhậpvàobể
lọctừphíađáylêntrêntạoradòngkhá ổnđịnh.Biệnpháp
tăng
cườngdòngkhíbằngcáckĩthuậtcưỡngbứcítđượcsửdụngtrongthựctế vì do
sự
chênh
lệchnhiệtđộ giữatầngtĩnh,nướcthảivà khôngkhíxungquanhtạođiều
kiện
choquátrìnhđốilưu(tựnhiên)củakhôngkhídiễnrathuậnlợi,đủkhảnăng
cấp
khíchophảnứngxảyra.Cấp khícưỡngbứcchỉ thựchiệnkhinồngđộcơ chất
quá
cao,kíchthướcvậtliệumang

nhỏ.
Lọcnhỏgiọtcóhiệuquảcaovềphươngdiệncốđịnhvisinhvật,khả
năng
tiếpxúcgiữanư
ớcvàmàngvisinhvàhiệuquảhấpthuoxycủa
nước.
1.6.2.3.Đĩa quay sinh học [1]
Đĩaquaysinhhọclà thiếtbịđượcgắnrấtnhiềuđĩahìnhtròntrênmột
trục
quay.Vậtliệuchếtạođĩalàpolyethylenhoặcpolyninylclorua.Thiếtbịđĩa
quay
sinhhọcđượcđặtchìmtrongnước(40%tổngdiệntíchbềmặt) vàquayvớitốc
độ
chậm.Màngvisinhvậthìnhthànhtrênmặtđĩanhựavớiđộdày1-4mm
tương
đươngvớimậtđộbùn2500-10000mg/ltrongkĩ thuậtdạnghuyềnphù.Do
chuyển
độngquay,đĩachứamàngvisinhđượctiếpxúcvới cơchất(chấtgâyô nhiễm)
khi
chuyểnđộngtrongnướcvàtiếpxúcvớioxycủakhíquyểnkhiquaytrong
không
khíđểcácphảnứnghiếukhíxảyra.Tácđộngquaycủathiếtbị cũnglàcơ chế
kiểm
soátđộdàycủamàngvisinhvật,loạibỏsinhkhốidưthừabámtrênđĩa.
Lượng
sinhkhốibongrakhỏiđĩađượctáchloạinhờbểlắngthứcấp
khác.
Màngvisinhbámtrênđĩacódạngthônhám,chứaít visinhvậtdạng
sợi.
Diệntíchriêngcủathiết bị(dùngnhựapolyetylen)đạt121m

2
.m
-3
.Mỗithiếtbị
đơn
lẻcókíchthước:đườngkínhtới3,7mvàchiềudàitới7,6m,tổngdiệntích
đĩa
trongmộtthiếtbịcódiệntíchtới9290m
2
.Đặcđiểmnổitrộinhấtcủa
loại
hìnhkĩthuậtxử
lýđĩaquaysinhhọclàtiếtkiệmnăng
lượng.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
16
Đồ án tốt nghiệp
1.6.2.4. Kỹ thuật tầng chuyển động [1]
Tầngchuyểnđộngcũngsửdụngvậtliệumangcókíchthướcthíchhợp
để
cốđịnhvi
sinhvật.Cácvi sinhvậtbámdínhtrêncácmàngvi sinhgọilà chất
mang.
Cácchấtmangnàycódiệntíchbềmặtlớn làđiềukiệntốtđểcácvisinhvật
sinh
trưởngvàpháttriển.Đểgiữ chotrạngtháichuyểnđộngcủavật liệulọc,ngoài
biện
phápsửdụngdòngchảymạnhcòncóthểápdụngbiệnphápkhuấycơ họchoặc
sục

khígiốngnhưhệbùn hoạttính,điểmkhácnhaulàtrongkhốiphảnứngcómặt
chất
mangvớinhiệmvụcốđịnhvisinhvật.
1.6.2.5. Kỹ thuật tầng tĩnh [1]
Một trong những khó khăn của kỹ thuật lọc nhỏ giọt khi muốn tăng hiệu suất
xử lý là cần tăng diện tích bề mặt của chất mang mà không làm giảm độ xốp của tầng
lọc. Sử dụng vật liệu nhựa dời hay kết khối cải thiện được một phần hạn chế trên
nhưng vẫn còn xa mới được như mong muốn. Sử dụng kỹ thuật lọc sinh học tầng tĩnh
nhằm tăng diện tích bề mặt chất mang cho vi sinh mà vẫn giữ được đủ độ xốp.
Cột lọc sinh học tầng tĩnh là kỹ thuật xử lý nước được phát triển và ứng dụng
vào những năm 1980 với mục đích tăng cường mật độ vi sinh trên một đơn vị thể tích
của hệ xử lý. Tăng mật độ vi sinh đồng nghĩa với giảm thời gian lưu thủy lực của hệ,
giảm thể tích của hệ thống xử lý với cùng công suất và đạt hiệu quả cao hơn so với
các phương án khác (gọn). Vật liệu mang vi sinh có diện tích lớn là loại có kích thước
hình học nhỏ hoặc vật liệu xốp có bề mặt bên trong chiếm tỷ lệ cao so với diện tích
phía ngoài.
Thiết bị lọc tầng tĩnh (tầng cố định) bao gồm bộ phận cấp khí, vùng chứa vật
liệu mang vi sinh kèm theo khung đỡ, bộ phận phân phối nước đầu vào và thu nước.
So với một số kỹ thuật khác như bùn hoạt tính, chi phí xây dựng cột lọc sinh
học tầng tĩnh cao hơn do sử dụng vật liệu mang, bù lại mức độ sử dụng diện tích thấp
hơn và không cần quay vòng bùn. Với những đặc điểm đó, kỹ thuật trên thích hợp cho
những trường hợp:
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
17
Đồ án tốt nghiệp
• Xử lý dòng thải qui mô nhỏ dạng phân tán cho nước thải sinh hoạt (4 – 8000
người), cho các khu vực thương mại, dịch vụ hay nước thải công nghiệp.
• Xử lý sơ bộ nước thải công nghiệp có độ ô nhiễm nặng trước khi tiến hành xử
lý sâu hơn.

• Xử lý sâu với các mục đích đặc thù, ví dụ nitrat hóa ở giai đoạn cuối của một
hệ.
So với các kỹ thuật xử lý khác, mật độ vi sinh trên một đơn vị thể tích trong
tầng tĩnh cao hơn, dẫn đến thời gian lưu thủy lực của hệ giảm mà vẫn đạt cùng hiệu
quả xử lý. Nhiều hệ lọc tầng tĩnh không ghép giai đoạn tách và hồi lưu vi sinh nên
thời gian lưu tế bào của hệ xử lý rất khác nhau. Vi sinh vật tự do trong nước có thời
gian lưu tế bào ngang với thời gian lưu thủy lực nên chúng không có điều kiện phát
triển (không tăng mật độ), trong khi vi sinh trong màng có thời gian lưu thủy lực dài
hơn nhiều, chỉ tách ra khỏi cột khi màng vi sinh bong ra khỏi chất mang, đặc điểm đó
cho phép tăng cường mật độ của loại vi sinh vật có tốc độ phát triển chậm.
Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc của cột lọc tầng tĩnh [1]
Hướng chảy của dòng nước thải có thể từ trên xuống dưới hoặc từ dưới lên
trên, thậm chí chảy ngang so với tầng vật liệu.
Hiệu quả hoạt động của cột lọc tầng tĩnh phụ thuộc vào các yếu tố:
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
18
Đồ án tốt nghiệp
• Yếu tố cấu trúc hệ xử lý như vật liệu mang, hệ phân phối khí, nước.
• Yếu tố vận hành: tách bùn dư, liều lượng khí cấp, tốc độ nước, tải lượng.
• Đặc trưng nước thải: chất rắn không tan, hàm lượng hữu cơ, hàm lượng chất
dinh dưỡng, dao động lưu lượng, nhiệt độ.
• Mục tiêu xử lý: xử lý triệt để, tiền xử lý, xử lý sâu.
Do có các ưu điểm trên nên phương pháp cột lọc sinh học tầng tĩnh đang được
áp dụng ngày càng nhiều hơn, cho hiệu quả xử lý tốt hơn, cũng vì vậy trong đồ án này
tôi chọn và đi sâu nghiên cứu hiệu quả xử lý amoni bằng phương pháp cột lọc sinh
học tầng tĩnh.
Các hợp chất của nito trong nước ngầm sau khi xử lý để sử dụng cho mục đích
sinh hoạt ăn uống cần phải đạt tiêu chuẩn 01/2009/BYT.
Bảng 2.1. Giới hạn cho phép của các thông số NH

+
4
, NO
3
-
, NO
2
-
trong nước sử
dụng cho mục đích sinh hoạt ăn uống theo tiêu chuẩn 01/2009/BYT [3].
Stt Tên chỉ
tiêu
Đơn vị Giới hạn tối
đa cho phép
Phương pháp thử Mức độ
giám sát
1 NH
+
4
Mg/l 3
SMEWW 4500 - NH3 C
hoặc SMEWW 4500 -
NH3 D
B
2 NO
3
-
Mg/l 50 TCVN 6180 - 1996 (ISO
7890 -1988)
A

3 NO
2
-
Mg/l 3 TCVN 6178 - 1996 (ISO
6777-1984)
A
2.7. Quá trình oxy hóa Amoni xảy ra trong hệ xử lý [1]
Xử lý amoni trong nước thải với mục đích cao nhất về công nghệ là chuyển
hóa về dạng khí nito, đây là thành phần được xem là bền và không gây hậu quả xấu
tới môi trường. Nhưng trong thời gian ngắn, hoặc điều kiện chưa cho phép có thể khử
amoni thành dạng nitrat thông qua quá trình nitrat hóa.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
19
Đồ án tốt nghiệp
Vi sinh vật sử dụng một lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng để xây dựng tế
bào, một lượng chất vi sinh sử dụng để sản xuất năng lượng thông qua phản ứng sinh
hóa, tỷ lệ của hai quá trình đó phụ thuộc vào hiệu suất sinh khối của từng loại vi sinh.
Vì vậy chất dinh dưỡng cho quá trình xử lý cũng khác nhau khi tính theo nồng độ vi
sinh.
Amoni được oxy hóa về nitrit và sau đó chuyển thành nitrat. Quá trình trên là
quá trình oxy hóa amoni hay còn gọi là quá trình nitrat hóa.
Oxy hóa amoni bằng oxy phân tử (tác nhân oxy hóa) còn gọi là quá trình nitrat
hóa:
NH
4
+
+ 1,5 O
2
→ NO

2
-
+ 2H
+
+ H
2
O (1)
NO
2
-
+ 0,5 O
2
→ NO
3
-
(2)
NH
4
+
+ 2O
2
→ NO
3
-
+ 2H
+
+ H
2
O(3)
Phản ứng 1, 2 được thực hiện do chủng vi sinh vật nitrosomonas và nitrobacter

để sản xuất năng lượng và thuộc loại vi sinh tự dưỡng sử dụng cacbon vô cơ chủ yếu
là HCO
3
–
và CO
2
, chất dinh dưỡng sử dụng (N,P, các nguyên tố vi lượng…), thành
phần nito sử dụng nhiều nhất để xây dựng tế bào là amoni.
Một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình oxy hóa amoni: nhiệt độ, pH, nồng độ
oxy, ảnh hưởng của độc tố, thời gian lưu và cả nồng độ amoni.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ[1].
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến tốc độ phát triển của vi sinh tự dưỡng: tăng khi
nhiệt độ tăng. Từ thực nghiệm đã xây dựng được mối quan hệ giữa µ
m
và nhiệt độ
theo các loại tương quan định lượng khác nhau và vì vậy sẽ thu được các giá trị khác
nhau. Một trong những hàm tương quan hay được sử dụng là phương trình Downing:
µ
m
∼ 0,47. exp[0,098(T-15)]
T: nhiệt độ (
o
C)
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
20
Đồ án tốt nghiệp
Khoảng nhiệt độ thích hợp cho vi sinh trong giai đoạn này là khoảng 15-30
0
C, hoặc

cũng có thể cao hơn.
- Ảnh hưởng của pH[1].
Sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vào pH của môi trường đã được nghiên
cứu rất kỹ: pH tối ưu cho quá trình nằm trong một khoảng khá rộng xung quanh pH =
8 (7,6-8,6), pH < 6,2 hoặc pH > 10 ức chế hầu như hoàn toàn quá trình hoạt động của
vi sinh vật.
- Ảnh hưởng của độc tố[1].
Trong hai loại vi sinh tự dưỡng tham gia vào quá trình oxy hóa amoni thì loại
Nitrosomonas có tốc độ sinh trưởng chậm hơn loại Nitrobacter với hiệu suất sinh khối
nằm trong khoảng 0,05 - 0,29g SK hữu hiệu/g NH
4
-N.
Thông thường loại vi sinh vật có tốc độ phát triển chậm thì có sức sống và chịu
đựng hoàn cảnh bất lợi của môi trường tốt hơn loại phát triển nhanh, ví dụ loại vi sinh
vật yếm khí có khả năng chịu đựng tốt hơn loại hiếu khí. Tuy vậy, so với loại vi sinh
vật dị dưỡng, loại tự dưỡng có sức chịu đựng thấp hơn, chúng bị ức chế hoặc mất khả
năng hoạt động do tác động của nhiều loại độc tố: một số họp chất hữu cơ, kim loại
nặng. Các độc tố đối với vi sinh tự dưỡng có thể chỉ có tác động ức chế hoặc tiêu diệt
chúng phụ thuộc vào dạng cụ thể và nồng độ. Một loạt các hợp chất hữu cơ tổng hợp
có độc tính cao đối với vi sinh tự dưỡng là: hợp chất phenol, hợp chất chứa clo, hợp
chất nitơ. Liều gây chết LC-50 khá thấp đối với Nitrosomonas. Ví dụ LC-50 đối với
Nitrosomonas của methylen chlorid: 1,2 mg/l; chloroform: 0,48 mg/l; 1. 1. 2. 2.
tetrachloroethan: 1,4 mg/l; trichloromethylen: 0,81 mg/l; 1. 3 dichloropropen: 0,67
mg/l; 5 chloro-1 pentyne: 0,59 mg/l và đặc biệt là 2-chloropropionic axit: 0,04 mg/l.
Mức độ chịu đựng các hợp chất trên của loại vi sinh dị dưỡng cao hơn nhiều lần, từ
vài chục đến một ngàn lần hoặc lớn hơn.
Ảnh hưởng của một số anion như sau: với nồng độ florua 100 mg/l sẽ làm giảm
quá trình nitrat hóa 80%. Sunfat với nồng độ tới 50 mg/l không gây ảnh hưởng.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2

21
Đồ án tốt nghiệp
Clorua có ảnh hưởng khá mạnh, tốc độ oxy hóa amoni giảm gần như tuyến tính khi
nồng độ clorua tăng trong khoảng 40 đến 70 mg/l. Tốc độ nitrat hóa giảm tới 60% khi
nồng độ nitrit NO
2
-
-N nằm trong khoảng một vài trăm mg/l tại pH = 8.
Nhìn chung, vi sinh vật tự dưỡng rất dễ bị ức chế bởi nhiều loại độc tố khác
nhau, dẫn tới tốc độ oxy hóa các loại nước thải cũng rất khác nhau, vì vậy khi thiết kế
một hệ xử lý nước cụ thể nên tiến hành nghiên cứu trước trong phòng thí nghiệm hoặc
nghiên cứu đánh giá ở qui mô pilot.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
22
Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG II. THỰC NGHIỆM
2.1. Đối tượng nghiên cứu.
- Nước ngầm cho sinh hoạt.
- Khả năng xử lý Amoni trong nước ngầm bằng phương pháp cột lọc sinh học tầng tĩnh,
sử dụng vật liệu mang vi sinh MBC-2
2.2.Mục tiêu nghiên cứu.
Đánh giá hiệu quả xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương pháp cột lọc
sinh học tầng tĩnh với các loại nước có nồng độ amoni và thời gian lưu khác nhau.
2.3.Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong nước.
2.3.1.XácđịnhpH.
Đại lượng pH là chỉ số quan trọng biểu thị nồng độ axit hay kiềm của nước: pH
thấp chứa nhiều axit, pH cao chứa nhiều kiềm, pH bằng 7 là nước trung tính. Khoảng
giá trị đo pH là 0-14, cũng có loại máy đo pH với giá trị cao hơn.
pH của nước được xác định bằng đầu đo điện cực Meettber toledo MP20, được chuẩn

hóa lại trước khi xác định pH (dung dịch chuẩn có pH = 7, hoặc = 4).
2.3.2. Xác định kiềm
Độ kiềm trong nước gây ra do sự có mặt của các Anion của Axit yếu mà chủ
yếu là các Ion OH
-
, CO
3
2-
, HCO
3
-
, Khi PH của nước lớn hơn 8,2 thì độ kiềm của
nước do cả 3 loại Ion trên gây ra. Khi pH của nước nhỏ hơn 8,2 thì không tồn tại 2
loại Ion OH
-
và CO
3
2-
, mà chỉ do HCO
3
-
gây ra.
1.Nguyên tắc.
H
+
+ OH
-
= H
2
O

- Dựa trên phản ứng trung hòa axit-bazơ, dùng dung dịch chuẩn HCl 0,02 N chuẩn độ
mẫu.
- Chỉ thị Metyl da cam.
- Dung dịch chuyển từ màu vàng da cam sang màu đỏ ghạch.
2. Hóa chất .
- Dung dịch chuẩn HCl.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
23
Đồ án tốt nghiệp
- Phenolphtalein.
- Metyl da cam.
Cách pha:
- Dung dịch HCl 0,02 N : Hút 100ml HCl 0,1N định mức bằng nước cất thành 500ml
trong bình định mức 500.
- Dung dịch chỉ thị Metyl da cam : Hòa tan 0,5 g Metyl da cam vào 100 ml nước cất.
3. Tiến hành.
- Xác định kiềm tổng A
T
.
Dung dịch HCl 0,02N.
25 ml dung dịch mẫu.
2 giọt chỉ thị metyl da cam.
→ Dung dịch chuyển từ màu vàng da cam sang màu đỏ gạch non thì dừng
chuẩn độ, ghi thể tích HCl tiêu tốn (V
’
HCl
).
4.Kết quả.
V

HCl
.C
N
HCl
. 50. 1000
A
T
= ( mg CaCO
3
/l ).
V
mẫu
2.3.3.Xácđịnhamonibằngphươngphápdùng thuốc thử Neesler
1.Phạm vi áp dụng.
- Xác định cho nước ngầm, nước mặt và nước sinh hoạt.
- Không áp dụng cho loại nước ô nhiễm có hàm lượng amoni thấp.
- Khoảng xác định NH
4
+
là: 0,1 mg/l → 1 mg/l. Đối với nước ngầm là 1 mg/l.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
24
Đồ án tốt nghiệp
2.Yếu tố ảnh hưởng:
- Độ đục, mầu: loại bỏ bằng cách lọc mẫu.
- Độ cứng của nước: loại bỏ bằng cách cho thêm vài giọt muối rochelle
(KnaC
4
H

4
O
6
.4H
2
O).
3.Nguyên tắc:
- Ion NH
4
+
+ thuốc thử nessler phức màu vàng
λ = 410 nm
(Đường 35)
Đo quang
4.Hóa chất:
- Dung dịch nessler: hòa tan 10 g HgI
2
và 7 g KI trong 25 ml nước cất và hòa tan 16 g
NaOH trong 50 ml nước cất, để thật nguội sau đó thêm từ từ đồng thời khuấy dung
dịch HgI
2
+ KI vào dung dịch NaOH đã để nguội và định mức thành 100 ml ta được
dung dịch có màu vàng rơm. Để lắng phần kết tủa rồi gạn bỏ phần kết tủa đi.
- Dung dịch muối Rochelle: hòa tan 5g KNaC
4
H
4
O
6
.4H

2
O trong 10 ml nước cất, đun
sôi cạn bớt đi 3 ml sau đó để nguội rồi định mức thành 10 ml (đun sôi đuổi NH
3
trong
muối).
- Dung dịch NH
4
Cl 1,22 g/l: hòa tan 0,382 g NH
4
Cl (đã sấy khô ở 100
o
C trong 1 giờ)
trong 100 ml nước cất sau đó lấy 1ml pha thành 100 ml ta được dung dịch có nồng độ
NH
3
là 12,2 mg/l
5.Tiến hành:
- Từ dung dịch mẫu đầu vào nồng độ 40 mg/l pha loãng ra dung dịch có nồng độ 0,96
mg/l trong bình định mức 25ml, 4 mẫu đầu ra pha loãng 20 lần trong bình định mức
25ml. Mẫu được đựng trong cốc thủy tinh. Thêm hóa chất: 4 giọt muối rochelle, 0,5
ml dung dịch nesler. Mẫu trắng là nước cất có các điều kiện như trên. Đem đo quang
ở đường 35 (bước sóng 410 nm) được dãy kết quả nồng độ, suy ra nồng độ chất trong
mẫu ban đầu.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2
25
Đồ án tốt nghiệp
2.3.4.XácđịnhNitratbằngphươngpháp Salisilat
1.Phạm vi áp dụng.

- Xác định ion Natri trong nước đối với mẫu nước thô và nước sinh hoạt.
- Không xác định với nước ô nhiễm có nồng độ NO
3
-
cao.
- Khoảng xác định: 0,1 – 20 mg/l.
2.Yếu tố ảnh hưởng.
- Chất lơ lửng: lọc mẫu.
- Ion kim loại: loại trừ bằng phương pháp axit hóa mẫu.
3.Nguyên tắc.
tách H
2
O
Ion NO
3
-
+ HO-C
4
H
6
–COONa H/C Nitro
H
+
+ NaOH
Phức màu vàng chanh.
λ= 410 nm (đường 53)
Đo quang.
4.Hóa chất.
- Dung dịch H
2

SO
4
đặc.
- Dung dịc NaOH 10M: hòa tan 400 g NaOH vào 1 lít nước cất.
- Dung dịch Natri salysilat: hòa tan 1g Natri nalysilat trong 100ml nước cất.
Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh hoặc chai polyetylen.
5. Tiến hành.
- Chuẩn bị 6 cốc thủy tinh nhỏ, mẫu đầu vào và đầu ra lấy 5ml mẫu đã pha loãng cho
vào mỗi cốc, thêm 0,5 ml natri salisilat, đun trên bếp điện đến khô cạn, không cháy,
nhấc xuống để 10 phút, thêm 0,5 ml axit H
2
SO
4
, tráng quanh thành cốc, tia thêm một
it nước cất vào thành cốc, thêm 2,5 ml NaOH 10N. Chuyển mẫu vào bình định mức
25 và định mức tới vạch. Mẫu trắng thay bằng nước cất với các điều kiện tương tự.
Đợi 5-10 phút để phát triển màu đem đo quang ở đường 87 (bước sóng 410 nm), được
dãy kết quả nồng độ.
SVTH: Đỗ Thị Cương Lớp:
LDH1KM2