các quá trình và thiết bị khử nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp air stripping

ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HCM ỦY BAN NHÂN DÂN TP. HCM
SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆN KTNĐ&BVMT
___________________ ______________






B
B
Á
Á
O
O


C
C
Á
Á
O
O


C
C
H
H
U

U
Y
Y
Ê
Ê
N
N


Đ
Đ
Ề
Ề







Chuyên đề
:

C
C
Á
Á
C
C

Q
Q
U
U
Á
Á


T
T
R
R
Ì
Ì
N
N
H
H


V
V
À
À


T
T
H

H
I
I
Ế
Ế
T
T


B
B
Ị
Ị


K
K
H
H
Ử
Ử


N
N
I
I
T
T
Ơ

Ơ


T
T
R
R
O
O
N
N
G
G


N
N
Ư
Ư
Ớ
Ớ
C
C


R
R
Ỉ
Ỉ

R
R
Á
Á
C
C


B
B
Ằ
Ằ
N
N
G
G


P
P
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G

G


P
P
H
H
Á
Á
P
P


A
A
I
I
R
R


S
S
T
T
R
R
I
I
P

P
P
P
I
I
N
N
G
G





THỰC HIỆN: ThS. NGUYỄN THỊ PHƯƠNG LOAN









TP HỒ CHÍ MINH THÁNG 11/2007


MỤC LỤC

I. GIỚI THIỆU CHUNG 1
1. Đặc điểm của các hợp chất bay hơi 1
2. Các pha tiếp xúc 2
3. Các điều kiện vật lý 3
II. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4
2.1. Centema 4
2.2 Khoa Công Nghệ Môi Trường -ĐHBK 15
III. THÔNG SỐ THIẾT KẾ 19
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
1
Báo cáo chuyên đề
CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ KHỬ NITƠ TRONG
NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP AIR STRIPPING


I. GIỚI THIỆU CHUNG

Air stripping (đuổi khí ) là phương pháp khá đơn giản để tách các chất khí ô nhiễm
ra khỏi chất lỏng, trên thế giới việc loại bỏ chất khí, đặc biệt là ammonia bằng
phương pháp đuổi khí đã được quan tâm rất nhiều và đã được thực hiện ở Lake
Tahoe, California (Culp and Slechta, 1966; Slechta and Culp, 1967), ưu điểm của
phương pháp đuổi khí là xử lý được ammonia với nồng độ cao, r
ẻ tiền, vận hành đơn
giản, ít tốn diện tích, hiệu quả cao, ổn định, và có độ tin cậy cao.

Trong xử lý nước thải, air stripping thường xảy ra trong bể lắng cát có khuấy trộn,
các qúa trình xử lý sinh học hiếu khí, các kênh, mương hiếu khí, và đặc biệt là thiết
bị tháp đuổi khí.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp đuổi khí là đặc tính của các
hợp chấ
t bay hơi, kiểu tiếp xúc giữa các pha và số lượng tầng trong tháp đuổi khí,
cân bằng vật chất trong tháp đuổi khí, và các điều kiện vật lý.

1. Đặc điểm của các hợp chất bay hơi

Các hợp chất dễ bay hơi hòa tan trong chất lỏng được loại bỏ khỏi dung dịch bằng
cách cho tiếp xúc giữa chất lỏng và chất khí, khi đó quá trình truyền khối xảy ra, các
hợp ch
ất bay hơi sẽ thoát ra khỏi dung dịch và đi vào pha khí tuân theo định luật cân
bằng của Henry. Các hợp chất như benzene, toluene và vinyl chloride có hằng số
Henry lớn hơn 500 atm (1mol H
2
O/mol khí) có khả năng tách khỏi chất lỏng dễ
dàng, ammonia với hằng số Henry là 0.75 atm (1mol H
2
O/mol khí) và sulfur dioxide
với hằng số Henry 38 atm (1mol H
2
O/mol khí) thì ở ngưỡng có khả năng tách khỏi
chất lỏng, đối với các hợp chất như acetone và methyl ethyl ketone với hằng số
Henry nhỏ hơn 0,1 atm thì không có thể áp dụng phương pháp air stripping.

Air stripping của ammonia từ nước thải đòi hỏi ammonia phải hiện diện như là chất
khí, ion ammonium (NH
4
+
) trong nước thải tồn tại trong dạng cân bằng với khí
ammonia theo phương trình:

NH
4
+
NH
3
↑ + H
+

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
2

Khi pH của nước thải tăng lên trên 7, thì cân bằng sẽ chuyển dịch sang bên trái và
ion ammonium được chuyển đổi sang ammonia khi đó ammonia có thể được loại bỏ
khỏi dunh dịch bởi quá trình tách khí. Hiệu quả của quá trình chuyển đổi sẽ tăng lên
khi pH được hiệu chỉnh đến khoảng 11 đến 12 với việc sử dụng vôi hay NaOH.

2. Các pha tiếp xúc

Trong thực tế, có hai phương pháp thường được sử dụng để đạ
t được sự tiếp xúc
giữa các pha khi đó qúa trình truyền khối có thể được xảy ra. Tiếp xúc giữa các pha
là tiếp xúc liên tục hay tiếp xúc gián đoạn, và có 3 kiểu dòng chảy thường được sử
dụng trong thực tế như sau:

a. Dòng chảy ngược hướng;
b. Dòng chảy cùng hướng;
c. Dòng chảy vuông góc (hướng giao nhau).

Hơn nữa, môi trường tiếp xúc có thể cố định hoặc di động (Crittenden, 1999), kiểu

dòng chảy được s
ử dụng phổ biến nhất trong quá trình truyền khối là dòng chảy của
nước và khí dịch chuyển theo hướng ngược chiều. Sơ đồ các kiểu tiếp xúc giữa nước
và khí trong quá trình air stripping NH
3
và thiết bị tháp đuổi khí được trình bày
trong hình 1.

Hiệu quả xử lý ammonia sẽ phụ thuộc vào phương pháp cung cấp khí như khuấy
trộn bề mặt hay khuếch tán khí bằng các đĩa phân phối khí.













Nước
vào
Khí
ra
Nước
vào
Khí

vào
Nước
vào
Khí
vào
Khí
ra
Nước
ra
Khí
vào
Nước
ra
Khí
ra
Nước
ra
Báo cáo chun đề: Các q trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
3
Lớp hút ẩm
Hệ thống phân phối lỏng
Lưới giữ vật liệu
Lớp vật liệu
Tấm phân phối lại dòng chảy
Lớp đở vật liệu
Nước sau xử lý
Đường cấp khí
Nước trước xử lý

Hình 1. Các kiểu tiếp xúc giữa nước và khí trong q trình air stripping NH
3
– Mơ
hình air stripping

3. Các điều kiện vật lý

Nhiệt độ
Air stripping ammonia khá nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ, khi nhiệt độ
giảm, độ hòa tan của ammonia tăng lên, nên lượng khơng khí cần cung cấp tăng lên
đáng kể.

Lưu lượng khơng khí cấp vào
Lưu lượng khơng khí cung cấp là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
hiệu quả của q trình đuổ
i khí khi lượng khí cung cấp khơng đủ thì ammonia khơng
thể tách ra khỏi dung dịch.

Cường độ khơng khí cấp vào
Cường độ khơng khí cấp vào để xử lý ammonia bằng phương pháp air stripping
cũng rất quan trọng vì nó ảnh hưởng đến thời gian thổi khí làm tăng phi phí cho việc
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
4
tiêu thụ điện năng (vì khi cấp khí với cường độ sục khí càng mạnh thì ammonia
trong nước được thoát ra ngoài nhanh hơn).

II. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.1. Centema

Ảnh hưởng lưu lượng khí đến sự chuyển hóa ammonia

Trong thí nghiệm ảnh hưởng lưu lượng thổi khí đến sự chuyển hóa ammonia, lưu
lượng không khí cấp vào được tính toán theo Mecalt & Eddy (2004) là 14 l/phút.
Tính lưu lượng khí cần thiết cấp cho mô hình air stripping:

Tính toán lượng khí cần cấp theo lý thuy
ết để giảm nồng độ ammonia của nước rỉ
rác từ 1700 mg/l xuống còn 10 mg/l với thể tích nước là 10 lít cho một mẻ, thời gian
thổi khí là 24giờ, pH nguyên thủy = 8 và hằng số Henry của ammonia là 0,75 atm:

1. Xác định tỉ lệ mol của ammonia ở nước thải đầu vào và đầu ra:

(
)
()
3
3
3
1700 10 /17
1, 8 10
55,5 1700 10 /17
o
C
−
−
−
⎡⎤
×
⎣⎦
==×
⎡⎤
+×
⎣⎦
mol NH
3
/ mol H
2
O

(
)
()
3
5
3
10 10 /17
1,06 10
55,5 10 10 /17
e
C
−
−
−
⎡⎤
×
⎣⎦
==×
⎡⎤
+×
⎣⎦
mol NH
3
/ mol H
2
O

2. Xác định tỉ lệ mol ammonia trong phần khí thóat ra:

2

32
3
0,75
1, 8 10 /
1.0
HO
eo NHHO
tair
mol
Hatm
yC molmol
Patmmol
−
⎛⎞
=×= ××
⎜⎟
⎝⎠


3
3
1,35 10 /
air
molNH mol
−
=×

3. Xác định tỉ lệ số mol khí trên số mol nước:

(

)
(
)
oe oe
T
oe
CC CC
P
G
LH C y
−−
=× =

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
5

(
)
()
32
3
35
-3
1, 8 10 1, 06 10 /
1,35 10 /
NH H O
NH air
mol mol
G

L
mol mol
−−
⎡⎤
×−×
⎣⎦
==
×


2
1, 33
air
HO
mol
mol
=


4. Chuyển đổi mol khí và nước thành lít khí và nước:

Đối với khí ở 25
o
C:

1,33 24,846 / 33,045mol l mol l×=

Đối với nước:

(

)
(
)
()
22
3
1.0 18 /
0.018
10 /
HO HO
mol g mol
l
gl
=


33
33,045
1836 / 1836 /
0,018
Gl
ll m m
Ll
===


5. Xác định lượng khí cần thiết:

(
)

(
)
()
33
33
1836 / 10 /1000
14 10 /
1440 /
m m ngay
m phut
phut ngay
−
=× = 14 l/phút

Thí nghiệm được thực hiện với thay đổi lưu lượng khí cấp vào lần lượt: 13 - 14
l/phút, 26 - 28 lít/phút và 40-42l/phút.

Trong suốt 24 giờ thổi khí, nồng độ ammonium trong các mô hình có sự biến đổi
khác biệt nhau rõ rệt. Trong 2 giờ thổi khí đầu tiên, sự biến đổi nồng độ ammonia
trong 2 mô hình gần như giảm như nhau: 126 mg/L NH
3
đối với mô hình thổi khí có
lưu lượng khí 13 - 14lít/phút, 132 mg/L NH
3
đối với mô hình thổi khí có lưu lượng
khí 26 – 28 lít/phút, và 196 mg/L NH
3
đối với mô hình thổi khí có lưu lượng khí 42
l/phút. Nhưng ở các giờ thổi khí tiếp theo có sự chênh lệch hiệu quả xử lý ammonia
giữa 3 mô hình rất lớn: với mô hình có lưu lượng thổi khí 28l/phút có sự giải phóng

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
6
0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
0 2 4 6 8 1012141618202224
Giờ lấy mẫu (h)
Nồng độ NH3 (mg/l)
Q = 14l/phút Q = 28l/phút Q = 42l/phút
ammonia nhiều hơn gần như gấp 1,3 - 1,5 lần so với sự giải phóng ammonia trong
mô hình có lưu lượng thổi khí nhỏ hơn 1/2 (Qkhí = 13 - 14lít/phút), tương tự mô
hình có tốc độ thổi khí 42l/phút có sự giái phóng ammonia nhiều hơn gần như gấp
1,5 -2,0 lần so với sự giải phóng ammonia trong mô hình có lưu lượng thổi khí
28l/phút. Như vậy, trong quá trình đuổi khí, lưu lượng khí cung cấp lớn sẽ có hiệu
quả xử lý ammonia cao hơn. Sự thay đổi n
ồng độ ammonia trong 3 thí nghiệm được
minh họa trong Hình 3.

Hình 3 Sự biến thiên của NH
3
theo sự thay đổi lưu lượng khí.

Sự khác biệt kết quả của thí nghiệm với lưu lượng khí khác nhau có thể giải thích
dựa trên sự truyền khối giữa hai pha khí và lỏng (lý thuyết hai lớp phim). Theo lý
thuyết này, ở giữa 2 lớp lỏng và lớp khí cùng tồn tại mặt phân giới khí - lỏng chính
lớp phân giới này gây trở lực đối với sự vận chuyển các phân tử khí giữa khối chất
lỏ
ng và khối khí. Do đó, khi sử dụng lưu lượng khí lớn (26 -28- 42l/phút) cho cùng
một thể tích nước, cùng diện tích mặt thoáng, cùng loại nước thải với cùng nồng độ
khí cần giải thoát, thì sẽ tạo ra vận tốc chuyển động trung bình lớn hơn tạo nên khả
năng phá vỡ lớp màng phân giới lỏng - khí sẽ lớn hơn và dễ dàng đẩy các khí (NH
3
)
ra khỏi nước rỉ rác hơn khi sử dụng lưu lượng khí nhỏ.

Ảnh hưởng của sự tiếp xúc giữa các pha (dạng mẻ hay dạng liên tục)

Để xác định được sự ảnh hưởng của chiều cấp nước nước rỉ rác đầu vào cho mô hình
(có nghĩa là mô hình được bơm nước vào liên tục hoặc mô hình dạng mẻ). thí
nghiệm đã thực hiện với các thông số được cố
định như:

9 Nước rỉ rác nguyên thủy, cố định nồng độ N-NH
3

đầu vào;
9 Giá trị pH;
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
7
9 Lưu lượng không khí được cấp vào(lưu lượng khí tối ưu);
9 Thể tích nước rỉ rác trong mô hình là 10lít.

Sau khi đã cố định các thông số trên, thí nghiệm lần lượt được thực hiện với sự thay
đổi quá trình cấp nước rỉ rác vào mô hình như sau:

9 MH nước bơm liên tục với lưu lượng nước 24 l/ngày;
9 MH dạng mẻ với lưu lượng nước 10 l/ngày.

Dự
a vào kết quả thí nghiệm cho thấy ở mô hình liên tục có thời gian lưu nước là 10
giờ, chỉ có sự gia tăng pH trong thời gian đầu thổi khí (2 giờ đầu tiên) và vào thời
điểm tiếp theo pH không có sự thay đổi đáng kể, pH của mô hình luôn duy trì ở mức
pH = 9,2. Trong khi đó ở MH thổi khí dạng mẻ pH tăng nhanh trong hai giờ đầu tiên
và quá trình tăng tương tự như MH liên tục (pH = 9,2) và điểm khác biệt giữa hai
mô hình là sau hai giờ pH của MH m
ẻ luôn có sự tăng dần của pH do giải phóng liên
tục của khí NH
3
và sự chuyển hóa các ion HCO
3
-
và CO
3
2-

sang OH
-
. Có thể thấy
điều này rõ ràng hơn thông qua chỉ tiêu ammonia. Dựa vào Hình 4 ta thấy rằng trong
cùng điều kiện nghiên cứu, cùng lưu lượng khí cung cấp ở MH dạng mẻ có sự giải
phóng ammonia đáng kể - xử lý hơn 90% lượng ammonium trong nước thải - trong
khi đó ở mô hình liên tục hiệu quả xử lý ammonia chỉ đạt 28% sau 24 giờ xử lý.










Hình 5.13 Biến thiên pH trong mô hình dạng mẻ và mô hình liên tục.
8.0
8.2
8.4
8.6
8.8
9.0
9.2
9.4
9.6
9.8
10.0
0 2 4 6 8 1012141618202224262830323436

Giờ
pH
pH - Mô hình liên tục
pH - Mô hình dạng mẻ
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
8
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 2 4 6 8 1012141618202224262830323436
Giờ
NH3
(mg/l)
NH3 - MH liên tục
NH3- Mô hình dạng mẻ

Hình 4 Biến thiên NH
3
trong mô hình dạng mẻ và mô hình liên tục.

Tuy sau 24 giờ lượng nước xử lý ở mô hình liên tục được là 24 lít gấp 2,5 lần lượng
được nước xử lý ở MH dạng mẻ nhưng lượng ammonia thoát ra khỏi nước rỉ rác ở
MH dạng mẻ là 907 mg/L cao hơn 3,4 lần lượng ammonia xử lý được ở MH liên tục
NH
3
269 mg/L. Điều này có thể giải thích thông qua quá trình truyền khối giữa nước
và khí. Theo lý thuyết về sự truyền khối thì vận tốc truyền khí sẽ tỷ lệ thuận với độ
chênh lệch giữa nồng độ đang xét và nồng độ của khí cân bằng trong dung dịch.

Trong mô hình đuổi khí liên tục, do nước đầu vào được cấp vào liên tục bổ sung
thêm lượng ammonia vào nước đang được xử lý làm cho nước đ
ã xử lý trong mô
hình bị pha trộn với nước chưa xử lý nên sự chênh lệch giữa nồng độ khí tại thời
điểm đang xét và nồng độ cân bằng khí trong dung dịch nhỏ hơn sự chênh lệch nồng
độ ammonia trong mô hình dạng mẻ. Chính vì lý do đó mà hiệu quả xử lý ammonia
trong mô hình liên tục giảm rất chậm. Chẳng hạn sau 10 giờ chỉ giảm 135 mg/L đạt
hiệu quả xử lý chỉ có 14%, trong khi đó ở
giờ thứ 10 của quá trình thổi khí hiệu quả
xử lý của MH đạt được 60% tương ứng với giải phóng 566 mgNH
3
/L nước rỉ rác.

Ảnh hưởng của pH đến sự chuyển hóa ammonium

Xác định ảnh hưởng của pH đến sự chuyển hóa ammonia gồm 2 thí nghiệm. Các
thông số thí nghiệm được cố định như thể tích nước rỉ rác là 10L, lưu lượng không
khí được cấp vào mô hình 26-28 lít/phút. Thông số cần thay đổi chỉ là giá trị pH.

9 Thí nghiệm với nước rỉ rác nguyên thủy, không chỉnh pH;
9 Thí nghiệm với nước rỉ rác
được chỉnh pH =11 bằng NaOH.
Đối với nước rỉ rác không chỉnh pH

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
9
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
0 2 4 6 8 1012141618202224
Giờ
pH
pH nguyên thủy
mẫu chỉnh pH=11
Theo Chemical for Environmental Engineering,1994 khi nước thải có pH > 8 ion
ammonium trong nước có thể chuyển hóa thành ammonia bay hơi thoát ra ngoài.

Như vậy, nước rỉ rác sử dụng trong nghiên cứu có pH là 8,5 cân bằng ammonium và
ammonia trong dung dịch bị chuyển dịch theo chiều tạo ra ammonia tự do dựa vào
định luật Henry. Số liệu cho thấy tại thời điểm ban đầu tại pH = 8,47, nồng độ
ammonia trong nước rỉ rác là 966 mg/L sau 2 giờ đầu pH tăng nhanh đạt đến pH =
9,3 và pH tiếp tục tăng chậm trong các giờ th
ổi khí kế tiếp (pH
4giờ
=9,30;
pH
6giờ
=9,37; pH
8giờ
=9,38;…) tương ứng với nồng độ ammonia giảm theo thời gian
(NH
3
4giờ
=728 mg/L; NH
3

6giờ
= 633 mg/L; NH
3

8giờ

= 515mg/L;…) như đã phân tích
ở phần trên (ảnh hưởng của lưu lượng khí đến sự chuyển hóa ammonium) so sánh
ảnh hưởng của lưu lượng khí ở pH = 9,3 – 9,6 ammonium sẽ dễ dàng chuyển thành
ammonia và thoát ra ngoài. Sự thay đổi của pH trong thí nghiệm thay đổi pH của
nước rỉ rác được minh họa trong Hình 5.

Hình 5 Biến thiên pH trong quá trình nâng pH nước rỉ rác.

Đối với nước rỉ rác được chỉnh pH=11

Nước rỉ rác được ch
ỉnh pH đến 11 bằng dung dịch NaOH. Nồng độ ammonia ở thời
điểm ban đầu là 966 mg/L, ammonia trong nước rỉ rác tại pH = 11 giảm nhanh trong
2 - 6 giờ đầu của thí nghiệm. Sự chuyển hóa ở mô hình có pH = 11 nhanh hơn 2,5
lần so với sự giảm nồng độ ammonia trong nước không chỉnh pH theo thời gian thổi
khí. Điển hình như tại pH = 11 nồng độ ammonia giảm theo thời gian NH
3
4giờ
= 459
mg/L; NH
3

6giờ
= 274 mg/L; NH
3

8giờ

= 227mg/L; với hiệu quả xử lý tương ứng là 35
%, 52%, và 72% trong khi nồng độ ammonia tại pH không chỉnh pH là NH
3
4giờ

=728 mg/L; NH
3

6giờ
= 633 mg/L, NH
3

8giờ

= 515mg/L tương ứng với hiệu quả xử lý
25 %, 34%, và 47%. Điều này chứng tỏ rằng pH ảnh hưởng rất lớn đến sự chuyển
hóa ammonium trong quá trình xử lý nitơ bằng phương pháp đuổi khí đối với nước
rỉ rác.

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
10
Biến thiên NH3 theo thời gian trong MH stripping dạng mẻ
0
100
200
300
400
500

600
700
800
900
1000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Giờ
NH3 mg/l
NH3 mẫu pH nguyên thủy
NH3 mẫu có pH =11
Kết quả minh chứng rằng với pH của nước không chỉnh pH sau 14 giờ nồng độ
ammonia giải phóng ra ngoài 697 mg/L đạt hiệu quả xử lý là 72% trong khi đó tại
pH = 11 sau 14 giờ thổi khí nồng độ ammonia giải phóng ra ngoài 882 mg/L đạt
hiệu quả xử lý 91%. pH càng cao khả năng chuyển hóa ammonia trong dung dịch
càng nhanh là do theo phương trình (1) và (2) ta nhận thấy rằng tại pH >10 (nước
được bổ sung NaOH) ion OH
-
trong dung dịch lúc này sẽ tác dụng với ion H
+
được
phân ly từ các ion ammonia, nên phương trình (1) sẽ dịch chuyển theo chiều thuận -
chiều tạo ammonia. Đây chính là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến sự
chuyển hóa ammonia trong nước. Hình 6 biểu diễn ảnh hưởng của pH đối với sự
chuyển hóa ammonia.

NH
4
+
NH
3

↑ + H
+
(1)
H
+
+ OH
-
H
2
O (2)

Hình 6 Biến thiên NH
3
trong quá trình nâng pH nước rỉ rác

Bên cạnh đó, sự khác biệt đáng kể trong thí nghiệm này là tại pH =11, pH của nước
thải bắt đầu giảm theo thời gian thổi khí và ổn định từ giờ thứ 14 đến giờ thứ 24,
trong khi đó thí nghiệm đuổi khí với nước không chỉnh pH cho kết quả ngược lại,
pH tăng theo thời gian thổi khí. Sự khác biệt đáng kể này có thể giải thích dựa trên
c
ơ chế chuyển hóa của ion ammonia, ammonia và các ion HCO
3
-
, CO
3
2-
trong quá
trình đuổi khí. Điển hình tại thời điểm ban đầu pH của nước thải pH = 11 sau 6 giờ
thổi khí pH của hỗn hợp giảm xuống với pH = 10,7 và tiếp tục giảm nhẹ ở các thời
điểm thổi khí tiếp theo ở khoảng pH = 10,62 – 10,66 (pH

10giờ
= 10,66; pH
12 giờ
=
10,65; pH
14giờ
= 10,62) trong khi đó với nước thải không chỉnh pH thời điểm ban đầu
tại pH = 8,47 sau 2 giờ pH tăng nhanh đạt đến pH = 9,3 và pH tiếp tục tăng chậm
trong các giờ thổi khí kế tiếp (pH
10giờ
= 9,38; pH
12giờ
= 9,45; pH
14giờ
= 9,48;…).

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
11

Đối với nước thải được chỉnh pH đến khoảng 11 có sự giảm dần của pH như đã giải
thích ở thí nghiệm trên do sự giải phóng ammonia rất nhanh theo như phương trình
(5) trong quá trình đuổi khí làm cho cân bằng dịch chuyển theo chiều tạo ra H
+
để
phản ứng với các nhóm OH
-
và chính vì vậy pH của nước thải giảm dần. Khi thực
hiện thổi khí nước rỉ rác không chỉnh pH, làm tăng khả năng bay hơi của CO
2

dẫn
đến giảm lượng ion H
+
trong dung dịch và tăng tỷ lệ ion OH
-
và làm cho pH trong
nước tăng dần. Trong khi đó tại pH cao pH = 11, quá trình giải phóng ammonia tạo
ra ion H
+
nên đã làm cho pH trong nước giảm.

Tuy nhiên, để chỉnh nước thải đạt pH = 11 cần lượng lớn xút (6,5 kg NaOH/ m
3

nước thải) và sau khi xử lý bằng quá trình đuổi khí, nước thải cần một lượng lớn axít
H
2
SO
4
để chỉnh pH của dung dịch về khoảng 7,5 – 8,5 phù hợp điều kiện xử lý bằng
phương pháp sinh học. Hiệu quả xử lý ammonia giữa hai thí nghiệm nâng pH và
không nâng pH cũng không lớn.

Ảnh hưởng của mặt thoáng đến sự chuyển hóa ammonia

Mô hình phòng thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành với các thông số cố định

9 Thể tích nước rỉ rác là 10L;
9 Lưu lượng không khí cấp vào mô hình 26-28 lít/phút;

9 N
ước rỉ rác nguyên không điều chỉnh pH;
9 Thời gian lưu nước là 24 giờ.

Thông số cần thay đổi trong thí nghiệm xác định ảnh hưởng của mặt thoáng chính là
tiết diện mặt thoáng, thí nghiệm lần lượt được thực hiện với các mô hình có tiết
diện;

9 MH1: có dạng hình trụ tròn, đưởng kính 100mm, tiết diện bề mặt 7,85 x10
-3
m
2
;
9 MH2: có dạng hình hộp chữ nhật, tiết diện bề mặt 60 x10
-3
m
2
.

Trong mô hình này lưu lượng khí sử dụng là 26 -28 l/phút và không hiệu chỉnh pH.
Tương tự như kết quả thí nghiệm đuổi khí không chỉnh pH, nồng độ ammonia giảm
và pH tăng dần theo thời gian thổi khí ở tất cả các mô hình thí nghiệm. Tuy nhiên,
sự khác biệt trong thí nghiệm là do sự khác nhau bởi mặt thoáng giới hạn của các mô
hình nghiên cứu. Số liệu thí nghiệm cho thấy diện tích mặt thoáng càng lớn hiệu quả
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
12
8.5
8.7
8.9

9.1
9.3
9.5
9.7
9.9
0 2 4 6 8 1012141618202224
Giờ
pH
pH A =7,85 x10-3 m2
pH- MH A = 31,4x10-3 m2
pH-Stripping MH A= 60x10-3 m2
giải phóng ammonia ra khỏi nước thải càng cao theo thời gian thổi khí nghĩa là nồng
độ ammonia bắt đầu giảm dần trong tất cả các mô hình, nhanh nhất trong mô hình có
mặt thoáng lớn nhất và thấp nhất trong mô hình có diện tích mặt thoáng nhỏ nhất. Ví
dụ như với nồng độ ammonia ban đầu trong nước rỉ rác là 966 mg/L trong mô hình
có diện tích mặt thoáng S
1
=7,85 x10
-3
m
2
, mô hình S
2
= 31,4 x10
-3
m
2
và mô hình S
3

= 60 x 10
-3
m
2
, sau 8 giờ thổi khí nồng độ ammonia đạt hiệu quả xử lý ammonium
tương ứng là 47 %, 48%, (sự sai biệt giữa hai số là không đáng kể) và 66%. Sự thay
đổi của pH và nồng độ ammonia ở các mặt thoáng khác nhau được trình bày trong
Hình 7 và 8.











Hình 7 Biến thiên pH trong quá trình đuổi khí thay đổi mặt thoáng.

Hình 8 Biến thiên N-NH
3
trong quá trình đuổi khí thay đổi mặt thoáng.

Dựa vào Hình 8 ta thấy với diện tích mặt thoáng tỉ lệ thuận với hiệu quả xử lý NH
3

trong suốt quá trình thí nghiệm, mô hình có mặt thoáng S
3
= 60x10
-3
m
2
tương ứng
có sự giảm nồng độ ammonia trong nước thải lớn nhất. Điều này có thể giải thích
rằng với cùng một thể tích nước thí nghiệm (10lít), diện tích mặt thoáng lớn (S
3
=
Biến thiên NH3 theo thời gian trong MH stripping dạng mẻ
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900

1000
0 2 4 6 8 1012141618202224
Giờ
NH3
NH3 A = 7,85 x 10-3 m2
NH3 mẫu A = 31,4x10-3 m2
NH3 mẫu A = 60x10-3 m2

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
13
60x10
-3
m
2
) đồng nghĩa chiều cao lớp nước thấp hơn so với mô hình có diện tích mặt
thoáng nhỏ (S
1
= 7,85x10
-3
m
2
và S
2
= 31,4x10
-3
m
2
) do đó trong quá trình đuổi khí
các khí như NH

3
và CO
2
trong nước rỉ rác dễ dàng nhanh chóng thoát ra ngoài. Rõ
ràng như vậy, dựa trên Hình 7 pH của mô hình có mặt thoáng lớn nhất luôn cao hơn
các mô hình còn lại trong cùng thời điểm. Điều này chứng tỏ tại cùng thời điểm mặt
thoáng lớn có sự giải phóng khí nhanh hơn.

Lượng khí ammonia thoát ra từ các thí nghiệm được hấp thụ bằng dung dịch H
2
SO
4

2%. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng N-NH
3
trong dung dịch hấp thụ đạt 90-
97%, mất mát khoảng 3-5% so với lượng N-NH
3
bay hơi. Dung dịch (NH
4
)
2
SO
4
có
thể được tái sử dụng trong nông nghiệp.

Mô hình pilot

Nước rỉ rác sử dụng cho mô hình Pilot được bơm từ hồ chứa thể tích 5.000m

3
của
BCL Phước Hiệp có thành phần các chất ô nhiễm như sau:

Bảng 1. Thành phần nước rỉ rác từ hồ chứa của BCL Phước Hiệp
STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
1 pH 8,27 - 8,77
2 COD mgO
2
/L 1.406 - 1.772
3 BOD mgO
2
/L 256 - 283
4 N-NH
3
mg/L 1.074 - 1.142
5 Nitơ tổng mg/L 1.144 - 1.186
6 Độ kiềm mgCaCO
3
/L 4.275 - 4.425
Nguồn: Centema: 10/2006.

Số liệu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm được áp dụng vào pilot và thay đổi theo
điều kiện thực tế của pilot. Bể air Stripping của mô hình Pilot có kích thước bể
1,5*1,5*3m, với tổng thể tích bể là 6,75m
3
. Tuy nhiên do quá trình vận hành bọt
sinh ra rất nhiều nên chỉ vận hành ở chiều cao mực nước 1,4m với thể tích làm việc
là 3,15m
3

.

Các thí nghiệm được thực hiện với các thông số được thay đổi như sau: cố định
nồng độ và thay đổi lưu lượng khí: 3,4; 5,0; và 6,8m
3
khí/phút.
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
14
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 4 8 12162024283236404448
thời gian (giờ)
N-NH3 (mg/l)
Qkhí 3,4m3/phút Qkhí 5m3/phút Qkhí 6,8m3/phút

Hình 9 Mô hình Bể air Stripping.

Ảnh hưởng của lưu lượng khí

Ảnh hưởng của lưu lượng khí đến quá trình xử lý NH
3
được thực hiện bằng cách cố
định nồng độ N-NH
3
đầu vào, thay đổi lưu lượng khí cấp vào.

Hình 10 Ảnh hưởng của lưu lượng khí.

Đối với nước rỉ rác lấy trực tiếp từ trong ô chôn lấp số 3, nồng độ N-NH
3
dao động
trong khoảng 1.363 đến 1.554mg/L. Khi thay đổi lưu lượng khí khác nhau từ 3,4;
5,0 và 6,8m
3
khí/phút kết quả cho thấy với nồng độ N-NH
3
ban đầu 846 - 882 mg/L
và cùng thời gian sục khí thì tốc độ bay hơi N-NH
3
càng nhanh khi tốc độ sục khí
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
15
càng lớn. Cụ thể như khi NH
3
từ 850 – 900mg/L giảm xuống còn 90mg/L thì cần
cung cấp 4,91 m
3
khí/g NH
3
ở lưu lượng khí 3,4m
3
khí/phút và cần 5,57 m
3

khí/gNH

3
ở lưu lượng khí cung cấp là 5m
3
/phút, trong khi đó chỉ cần 1,77m
3

khí/gNH
3
đối với lưu lượng khí là 6,8m
3
/phút. Như vậy, khi tăng lưu lượng khí lên 2
lần (từ 3,4 lên 6,8m
3
/phút) đã làm tăng khả năng thoát amoniac lên đến 2,8 lần. Tỉ lệ
khí/ nước tối ưu là 1.710m
3
khí/m
3
.

Tóm lại, quá trình air stripping ảnh hưởng bởi một số các yếu tố chính như lưu
lượng khí, pH, và diện tích mặt thoáng:

 Lưu lượng khí cấp vào càng lớn thì hiệu quả xử lý càng cao, lưu lượng khí
28l/phút có sự giải phóng ammonia nhiều hơn gấp 1,3 -1,5 lần so với lưu
lượng thổi nhỏ hơn 1/2 (Q
khí
= 14lít/phút), lưu lượng thổi khí 42l/phút có sự
giải phóng ammonia nhiều hơn gấp 1,5 - 2,0 lần so với có lưu lượng thổi khí
28l/phút. Tỉ lệ khí và nước tối ưu là 3024m

3
/m
3
để giảm nồng độ ammonia từ
1.700mg/L xuống còn 500mg/L trong 12giờ, 90mg/L trong 24giờ;

 Mô hình dạng mẻ có sự giải phóng ammonia đáng kể - xử lý hơn 90% lượng
ammonia trong nước rỉ rác - trong khi đó ở mô hình liên tục hiệu quả xử lý
ammonia chỉ đạt 28% sau 24 giờ xử lý;

 Khi tăng pH lên 11 thì hiệu quả xử lý ammonium rất cao đạt hiệu quả xử lý
91%, sau 14 giờ thổi khí, tuy nhiên cần phải sử dụng một lượng NaOH lớn,
dẫn đến làm tăng chi phí xử lý lên rất nhiều nên không được áp dụng trong
thực tế;

 Mặt thoáng cũng ảnh hưởng rất lớn hiệu quả xử lý ammonium. Mặt thoáng
càng lớn thì tốc độ khử ammonium càng nhanh. Diện tích mặt thoáng là
0.6m
2
tỉ lệ khí/ nước tối ưu là 3024m
3
/m
3
, nhưng với mặt thóang 2,5m
2
tỉ lệ
khí/nước chỉ cần 1.710m
3
khí/m
3

;

 Theo tính toán nồng độ NH
3
trên bề mặt thiết bị là 0,5g NH
3
/m
3
khí, hơn nữa
khi NH
3
đi vào không khí nó sẽ bị pha loãng bởi không khí xung quanh, nồng
độ NH
3
có thể gây độc là 1.700mg/m
3
. Mặc khác NH
3
có thể được xử lý bằng
hấp thu trong dung dịch H
2
SO
4
2%, dung dịch này có thể sử dụng trong nông
nghiệp, không gây ô nhiễm môi trường.

2.2 Khoa Công Nghệ Môi Trường - ĐHBK
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
16

Xử lý ammonia của nước rỉ rác được thực hiện với sử dụng hai mô hình bể thổi khí
và tháp thổi khí, trong đó mô hình bể thổi khí cho kết quả tương tự như của
CENTEMA như khi tăng lưu lượng khí thì hiệu quả xử lý ammonia tăng, và khi
tăng giá trị pH của nước rỉ rác lên đến 11 thì hiệu quả tăng và thời gian sục khí giảm
nhưng chi phí cho hóa chất là rất lớn. Kết qu
ả chi tiết được đưa ra dưới đây.

 Bể thổi khí
Hồ sục khí là phương pháp cơ bản được áp dụng cho xử lý Nitơ, tuy nhiên do thể
tích hồ lớn, khả năng phân phối khí không đều và hồ có độ sâu nhất định nên đã ảnh
hưởng đến tốc độ thoát khí NH
3
.
Mô hình Hồ thổi khí với dung tích 2 lít, lượng khí cấp là 0,4 l/phút. Kết quả sục khí
trên nước thải có hàm lượng COD và amonia vào thay đổi được trình bày ở đồ thị
hình 4.10
Ảnh hưởng của sự thay đổi nồng độ ammonia theo thời gian được trình bày ở đồ thị
hình 10.




Hình 10 Sự biến thiên N-NH
3
và hiệu quả xử lý N-NH
3
trên mô hình hồ sục khí.

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping

Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
17
Nhận xét
:
 pH tăng nhanh sau 1 giờ đầu từ 7,79 lên 8,2, sau đó tăng chậm dần, đến 8 giờ
pH đạt giá trị 8,6, sau 24 giờ pH tăng đđến 8.85 (Tăng khoảng 0,8 đơn vị) và
tiếp tục tăng đến 8.9 sau 48 giờ.
 N-NH
3
giảm đều theo thời gian, N-NH
3
giảm không đáng kể trong các giờ đầu
(sau 1, 2, 3 giờ), hiệu suất xử lý N-NH
3
đạt 15-36% sau 8 giờ ; 46-54% sau 24
giờ: 72-77% sau 48 giờ. Lúc đầu, khi nồng độ N-NH
3
cao, tốc độ giảm khá
nhanh nhưng đến khi nồng độ N-NH
3
giảm đến 196 mg/l thì tốc độ giảm chậm
lại rất nhiều.
 COD giảm không đáng kể, hiệu suất xử lý COD đạt 1-2% sau 8 giờ ; 12-25%
sau 24 giờ: 43-49% sau 48 giờ. Trong 8 giờ đầu, COD giảm rất chậm sau đó
giảm nhanh hơn sau 24 giờ và tiếp tục giảm chậm dần sau 48 giờ.

 Tháp thổi khí
Mô hình tháp thổi khí gồm:
- Tháp lọc sinh học nhỏ giọt
- Thùng chứa nước rác

- Bơm khí
- Bơm nước
- Lưu l
ượng kế để điều chỉnh lưu lượng khí và nước
- Đường ống dẫn, van

Cấu tạo tháp lọc sinh học nhỏ giọt:
- Tháp lọc sinh học nhỏ giọt được làm bằng mica hình trụ có kích thước
dài×rộng×cao là 12×12×144 cm
3
.
- Đỉnh tháp bố trí hệ thống phun tia làm nhiệm vụ tưới nước thải từ trên xuống
- Đáy tháp bố trí ống thóat nước và ống dẫn khí vào.
- Vật liệu đệm là các ống nhựa (thường gọi là ống ruột gà) được xếp ngẫu nhiên.
Mỗi ống nhựa có chiều dài là 3 cm, đường kính ngoài 1,2 cm, đường kính
trong 9,8 cm. Số ống nhựa: 30 mét, thể tích chiếm chỗ: 0.144 m
3
; diện tích bề
mặt riêng: S= 313 m
2
/m
3
.

Nguyên tắc họat động

Nước rỉ rác nguyên thủy được bơm tưới liên tục từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc
tạo điều kiện thoát khí ammonia hiệu quả hơn. Trong quá trình vận hành, theo dõi sự
biến thiên của COD và ammonia theo thời gian.

Nội dung thí nghiệm:

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
18
- Xác định lưu lượng nước tưới: cố định lưu lượng khí thổi, thay đổi lưu lượng
nuớc tưới: 5, 10, 20, 50, 100 l/p
- Xác định tỉ lệ khí/nước: cố định thể tích nước: 12 l; tốc độ tưới: 20 l/p. Thay
đổi lưu lượng khí cấp: 0; 10; 20; 50; 100 l/p
Trong thí nghiệm với thiết bị tháp đuổi khí thì tỉ lệ khí/nước là thông số quan trọng
nhất quyết định hiệu quả
của quá trình đuổi khí, và xác định lưu lượng quạt thổi. Để
xác định tỉ lệ trên, thí nghiệm thay đổi lưu lượng không khí được cấp vào tháp thổi
với nhiều mức khác nhau như: 0 l/p; 2 l/p; 10 l/p; 20 l/p; 50 l/p; 100 l/p; 200 l/p;
Trong khí đó, thể tích nước và vận tốc nước tưới cố định là : 12 lít và 25 lít/phút (0,6
l/phút. m
2
bề mặt vật liệu), thời gian tưới: 48 h, tương ứng tỉ lệ khí/nước ở các mức:
0; 240; 1200; 2400; 6000; 12000; 24000.
Sau 2 tuần khảo sát, kết quả nghiên cứu cho thấy: Tỉ lệ khí/nước càng lớn thì hiệu
quả đuổi khí N-NH
3
càng cao. Tỉ lệ khí/nước = 2400 (lưu lượng 20 l/p) là phù hợp
cho quá trình đuổi khí với hiệu quả xử lý N-NH
3
trên 90%.
Khi lưu lượng khí lớn hơn 50 l/p và 100 l/p, hiệu quả đuổi khí N-NH
3
chỉ tăng 2-5%
so với lưu lượng 20 l/p nên không kinh tế. Lưu lượng khí nhỏ 2 l/p và 10 l/p cần thời

gian lưu nước dài dẫn đến chi phí xây dựng bể lớn.
Tưới tuần hoàn nước nhưng không cung cấp khí cho hiệu quả khử N thấp với hiệu
quả xử lý N có cấp khí khoảng 7% sau 8 giờ; 24% sau 24 h và 63% sau 48 h.
Tương tự như kết quả của các thí nghiệm đã được thực hiện, trong vòng 8 giờ đầu,
do pH nước thải thấp < 8 nên tốc độ thoát khí NH
3
chậm (75 - 100 mgNH
3
/giờ). Sau
đó, khi pH> 8,4; N- quả xử lý N-NH
3
tăng nhanh hơn (đạt giá trị 120 - 150 mg
NH
3
/giờ) và sau 24 giờ, nồng độ N-NH
3
còn lại thấp nên hiệu quả xử lý N-NH
3
chậm lại (10-15 mg NH
3
/giờ) .

Hình 11 Biểu diễn sự tương quan giữa hiệu quả khử ammonia và tỉ lệ khí/nước.

Kết quả nghiên cứu cho thấy:
 pH tăng nhanh trong 8 giờ đầu từ 7,8 lên 8,2 sau đó tăng chậm dần lên đến
khoảng 8,5 sau 40 giờ kế tiếp. Hiệu suất xử lý N-NH
3
sau 8 giờ; 24 giờ; 48 giờ
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping

Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
19
vào khoảng 30; 80; 95%. Hàm lượng N-NH
3
giảm từ 2.200 mg/l xuống còn
400 - 700 mg/l sau 24 giờ thổi khí và tiếp tục giảm xuống còn 105-567 mg/l
sau 48 giờ
 Trong tháp thổi khí, COD giảm không đáng kể từ 10.000 mg/l -11.000 mg/l
giảm còn khoảng 5800 mg/l sau 48 giờ. Trong mô hình tưới nước, không thổi
khí, hiệu quả xử lý COD chỉ đạt 25,2% sau 48 giờ.
 Nước rỉ rác đầu vào mô hình có N tổng dao động từ 2200 – 2700 mg/l, sau
vận hành 24 giờ nồng độ N tổng giảm còn 512 mg/l – 600 mg/l và sau 48 giờ
N tổng chỉ còn 149 – 200 mg/l.
 N- NO
3
và N-NO
2
hiện diện với nồng độ rất nhỏ trong hệ thống thổi khí. Sau
24 giờ, hàm lượng N-NO
3
là 2,5 – 4 mg/l. Sau 48 giờ, nồng độ N-NO
3
dao
động từ 4 – 5 mg/l, và N-NO
2
không đáng kể.
Nhìn chung cả hai mô hình thí nghiệm đều cho kết quả tương tự nhau nhưng đối
với mỗi thiết bị có những ưu và khuyết điểm như sau:
 Mô hình tháp thổi khí và bể sục khí có khả năng xử lý N đạt trên 90% trong
điều kiện không điều chỉnh pH. Với cùng tỉ lệ thể tích khí/nước. Hiệu suất xử

lý ammonia trong mô hình tháp thổi khí cao hơn khoảng 20% so với mô hình
bể sục khí.
 Thời gian lưu nước trong tháp thổi khí là 2 ngày, tương ứng hàm luợng N-
NH
3
còn lại khoảng 120 – 180 mg/l. COD sau xử lý vẫn còn trong khoảng
5.500 – 8.000 mg/l.
 Tuy hệ thống tháp thổi khí cho hiệu quả xử lý N cao nhưng trong giai đoạn
vận hành cần lưu ý: Do tưới nước trực tiếp trên bề mặt vật liệu nên có hiện
tượng bùn sinh học và cặn Ca bám dần và tích lũy trên bề mặt lớp vật liệu
lọc gây cản trở cho quá trình tiếp xúc giữa không khí và nước thải. Chính vì
vậy, việc rửa lọc định kỳ là cần thiết.
 Kết quả nghiên cứu khử NH
3
trên mô hình tháp thổi khí có nâng pH cho thấy
tốc độ đuổi N-NH
3
cao hơn nhưng chi phí sử dụng hoá chất khá lớn do đó
không kinh tế.

III. THÔNG SỐ THIẾT KẾ

Dựa vào kết quả nghiên cứu của CENTEMA, Khoa Môi trường trường Đại học
Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh, và điều kiện thực tế tại BCL Gò Cát các thông
số thiết kế đối với xử lý các hợp chất nitơ bằng phương pháp air stripping như sau:

Lưu lượng nước rỉ rác(Q): 400m
3
/ngày, nồng độ N-NH
3

: 1.700-2.000mg/L
Hai thiết bị được đề xuất xử lý N-NH
3
bao gồm:
Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
20

Bể air stripping với Q=400m
3
/ngày, sử dụng đĩa phân phối khí

- Số đơn nguyên : 02
- Kích thước : DxRxH= 10x10x4m
- Chiều cao làm việc : 2m
- Thể tích làm việc : 200m
3
- Vật liệu : Thép CT3
- Máy thổi khí : 10 Cái (Động cơ : 17,3 kw)
- Tỉ lệ khí/nước để xử lý nồng độ N-NH
3
từ 1.400-2000 xuống 500mg/L:
1.710-2000m
3
khí/m
3
nước, với thời gian lưu nước : 12 h
- Thời gian lưu nước : 24h với tỉ lệ khí/nước để xử lý nồng độ N-NH
3
từ

1.700- 2.000 xuống 20mg/L.

Tháp air stripping

- Số tháp : 4 (mỗi đơn nguyên gồm hai tháp nối tiếp)
- Chiều cao : 9.5m
- Vật liệu : Thép CT3, phủ composite
- Vật liệu đệm : vòng sứ, hay ruột gà, chiều cao lớp vật liệu đệm 5-6m
- Quạt thổi : 10-12kw (10.000m
3
/phút), số lượng 4 cái

Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử nitơ trong NRR bằng phương pháp Air Stripping
Thực hiện: ThS. Nguyễn Thị Phương Loan
21

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering Treatment and Reuse
2. Nguyễn Văn Phước. 2007. Nghiên cứu triển khai công nghệ xử lý nước rác
bằng chế phẩm vi sinh trên giá thể Diatomit qui mô 10m3/ngày.

3. Third K. A . 2003. Oxygen management for optimizationof nitrogen removal
in sequencing batch reactor. Ph.D Thesis, Murdoch Universiti, Australia.

4. Trung Tâm Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường-CENTEMA. Nghiên cứu
triển khai xây dụng hệ thống xử lý nước rò rỉ công suất 400m3/ngđ & áp
dụng thử nghiệm tại bãi chôn lấp Gò Cát (2003)

5. Trung Tâm Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường-CENTEMA. Nâng cao hiệu

quả và giảm chi phí xử lý nước rỉ rác (2007).