Nghiên cứu xử lý nước thải giàu U N, P bằng phương pháp thủy thực vật.PDF

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỬU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU N, p
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THỦY THựC VẬT
MÃ SÓ: QT-09-68
Chủ trì đề tài: PGS. TS. Trần Thị Hồng
Tham gia thực hiện: sv. Bùi Phưong Thảo
HÀ N Ộ I-2010
BAO CAO TOM TAT
Tên đề tài:
Nghiên cứu xử lv nước thải RÍàu N. p bằng phương pháp thuỷ thực vật
Mã số: QT-09-68
Các cán bộ tham gia:
- Bùi Phương Thao - Sinh viên K50 Môi trường
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu:
* Mục tiêu:
Chọn được loại thực vật có khá năng xừ lý N và p cao có thề ứng dụng cho
xử lý các loại nước thai giàu N. p.
* Nội dung nghiên cứu:
- Tông quan tài liệu về nước thải giàu N. P; các phương pháp xử lý N. p

- Nghiên cứu. lựa chọn cây thích hợp cho xử lý môi trường nước giàu N.p
- Thừ nghiệm xử lý nước giàu N.p
Các kết quả đạt đưọc:
- Thực hiện đầy du các mục tiêu đã đề ra.
- Đã khảo sát quá trình xứ lý amoni. phôtpho bằng chuối hoa. khoai nước,
bèo tây, bèo cái. bèo tấm. Ket quà cho thấy, cả năm loại thuỷ thực vật đều có kha
năng hấp thu amoni. phôtpho từ môi trường nước, trong đó bèo tấm có kha năng xử
lý N. p cao nhất.

- Sừ dụne hệ lọc cát - trồnc cây tạo điều kiện cho vi sinh vật thích họp phát
triền. Ket quá kháo sát quá trình xừ lý amoni bằng hệ lọc cát - trône cây đơn cho
thấy, hiệu suất xử lý amoni cua hệ lọc cát - chuối hoa và hệ lọc cát - khoai nước có
tăng lên nhưng nước đâu ra chưa đạt tiêu chuân thai. Kct qua khao sát quá trình xử
lý amoni bàng hệ lọc cát - trồng cây nôi tiếp cho thây, kha năne xư lý amoni.
phôtpho được tăng cường mạnh ơ các bê lọc tiếp theo và nước đâu ra luôn đạt tiêu
chuân thải.
- 01 bài báo gưi đăng trên Tạp chí phân tích Hoá. I.ý và Sinh học.
- Đào tạo 01 Cư nhân
Chủ trì đề tài:
PGS. TS. Trân Thị Hông
ĐƠN VỊ QUẢN LÝ
V
PGS. TS. Trần Thị Hồng
TRƯỜNG ĐẠI IIỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
SƯMMARY
1. Title:
Research waste vvater rich in N, p method aquatic vegetation
Code: QT-09-68
2. R esponsible: Assoc. Prof. Dr. Tran Thi Hong
3. M em ber : Bui Phuong Thao
4. Research Objective and Contents
Research Objective:
Selection of aquaplants having high ability of treatment of N, p. which are
suitable for N-, P-rich wastewater treatment.
Research Contents:
- Revievv of literature on N-, P-rich \vastewater. methods of N. p treatmcnt
etc.
- Study, select suitable aquaplants for N-, P-rich wastewater treatment.
- Attempt a treatment of N P-rich wastewater.

5. Results
- Carried out outlined plan.
- Amoni and p treatment process using low ia ceae, colocasia esculenta, vvater
hvacinth. pistia stratistes and duckweed has been studied. Our studv showed that
all five aquaplants have ability of absorbing amoni and p from \vater. Among
them duckxveeđ is the plant with highest N. p absorbing ability.
- The use of sand-plants íĩlter systems creates iầvorable conditions for
suitable microorganisms to develop. Study of amoni treatment process using
sand-single plant íìlter system showed that amoni treatment efficiency of sand-
lcnviaceae and sand-coỉocasict escuỉenta filter systems increases but output \vater
does not meet the wastewater Standard. Investigation of amoni treatment process
using sand - plants-in-series filter system showed that amoni and p treatment
efficiency strongly increases in subsequent reservoirs and output water alvvays
meets the wastewater Standard.
- Anarticle was accepted on Journal of Analytical Sciences
- Training: 01 Bachelor
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 TÒNG QUAN
1.1 Sơ lược về tình hình ô nhiễm nước thái ở nước ta
1.2 Ô nhiễm do nước thải sinh hoạt
1.3 Các phương pháp xử lv amoni và phôtphat

1.4 Xử lý đồng thòi amoni và phôt p h a t
CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ử u
2.1 Đối tượng nghiên cứ u
2.2 Phương pháp nghiên cứ u

2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng nước
2.4 Nghiên cứu chọn lọc SO’ bộ loại thực vật có khả năng hấp thu
amoni, phôtphat

2.5 Thí nghiệm vói các thực vật lựa chọn

CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Nghiên cứu chọn lọc SO' bộ loại thực vật có khả năng hấp thu
amoni, phôtpho
3.2 Đặc trưng nưóc thải lựa chọn làm đối tượng nghicn cứu

3.3 Đánli giá ngưỡng chịu đựng amoni của các loại thuỷ thực vật

3.4 Đánh giá ngưỡng chịu đựng phôtpho của các loại thuỷ thực vật

3.5 Đánh giá khá năng tạo sinh khối của ba loại bèo
3.6 Hệ lọc cát - trồng cây đ o n
3.7 Hệ lọc cát - trồng cây nối ticp

KÉT LUẬN
TÀI LIỆU THAM K H Ả O
PHỤ LỤC
MỤC LỤC
1
ỏ
3
4
6
11
17
17
17
17
tốt

18
18
21
tốt
21
26
27
36
.44
45
48
52
53
55
MỎ ĐẢƯ
Nước là yếu tố quyết định sự sống. Bảy mươi đến tám mươi phần trăm
khôi lượng độne thực vật và ca con người là nước. Cũng như đối với sự sống,
nước giữ vai trò quan trọng bậc nhất trong sản xuất [5].
Thế nhưng, trong quá trình hoạt động sinh hoạt và san xuất cua con người,
nước thải ngày càne nhiều và ô nhiễm trầm trọng. Nước thái là nước sau quá
trình sử dụng trong các hoạt động cùa con người, có thành phần bị biến đôi. chứa
các chất ô nhiễm [9].
Nước thai giàu N. p rất phonu phú như nước thài sinh hoạt, nước thải từ
các ngành công nghiệp, nước thải từ nông nghiệp, chăn nuôi và ca nước rác. Tuy
nhiên, với mồi nguồn thải thì hàm lượng COD. N. p là khác nhau và đặc trưng
cho loại nước thải của ngành đó.
Nước thải chứa nhiều nitơ và phốtpho sẽ gây ra hiện tượng phú dưõmg
(khi nước có hàm lượng nitơ lớn hơn 30 - 60 mg/1, phốtpho lớn hơn 4 - 8 mg/1).
Phú dường là sự gia tăng lượng nitơ và phốtpho trong nguồn nước ơ các thuỷ
vực, gây ra sự bùnu phát các thực vật bậc thấp (tảo. rong, ). Vì vậy. tuv các hợp

chất nitơ và phốtpho là hết sức cẩn thiết cho sự sinh trường của các sinh vật thuý
sinh, nhưng khi hàm lượng các chất này vượt quá tiêu chuân cho phép thì nó lại
gây ô nhiễm cho nguồn nước. Quá trình quang họp và hô hấp cua các thực vật
gây ra sự dao động lớn lượng ôxi hoà tan và pH trong nước. Kêt quả là tạo ra
những biến đổi lớn trong hệ sinh thái thuỷ sinh, giảm đa dạng các sinh vật sốna
trong nước đặc biệt là cá, nước có màu đen. mùi khai . thôi Do đó. việc xư lý
nitơ, phốtpho trong nước thai là công việc hết sức cần thiết [3].
Cho đến nay, một số kv thuật xử lý nước thài eiàu N. p dã được rmhiôn
cứu và áp dụng tại Việt Nam. Xư lý amoni theo các phương pháp: sục khí. clo
hoá tại điểm dột biến, phương pháp vi sinh, trao đôi ion. Xư lý phổtpho theo các
phương pháp kết tua. phương pháp vi sinh, phương pháp trao đôi ion và hấp thụ
vào thực vật. Một vài phương pháp đã được úng dụne tron? thực tê, tuy nhiên
không phai tất cả các cô ne nehệ xử lý amoni và phôtpho trên đêu có thê áp dụns
vào thực tế, đặc biệt đối với các nguồn nước đồns thời bị nhiễm ca amoni và
phốtpho thì nhũng khó khăn nêu trên càng lớn hơn vì phai áp dụng các công nghệ
riêng lé trontĩ một tô họp hệ thống đê xử lý.
Với mong muốn phát triển một loại hình công nghệ xư lý đồng thời ca hai
họp chất trên, phương thức vận hành đơn gian, de áp dụng và có giá thành thâp.
phương pháp hấp thụ bàng thuý thực vật. đặc biệt phương pháp tô họp giữa lọc-
kêt hợp với cây trồng thích hợp được nghiên cún.
Hon nữa, nitơ. phốtpho trong nước thai nên được quan tâm như một
nguôn dinh dưỡng hơn là chất ô nhiễm cần được loaị bò. Xu hướng công niihệ
hiện nay đối với xử lý nước thái, như quá trình loại bo N. p bằng bùn hoạt tính là
quá đất ở các nước đang phát triển. Một trong những giai pháp có thê lựa chọn
cho những nước đang phát triển là tận dụng hệ tự nhiên đê xư lý nước thái do chi
phí không quá cao và phần lớn các nước đó có khí hậu ấm áp thích họp cho các
quá trình tự nhiên. Xử lý nước thải nên được chuyên hướng sang sư dụng lại một
cách hiệu quả các chất dinh dưỡng.
Hệ thống thuỷ thực vật nồi có thể là công nghệ hấp dẫn cho mục đích
phục hồi và sử dụng lại chất dinh dưỡng. Sư dụng thuý thực vật đê XU' lý nước

thải có một số những ưu điểm:
- Thực vật tăng trưởng nhanh nên hấp thụ các chất dinh dưỡng nhanh.
- Là phương pháp xử lý don giàn, giá thành xư lý thấp
- Có tính sinh thái, có thề loại bo được các mầm gây bệnh. Sinh khôi thuỷ
thực vật sau xứ lý có thể tận dụng cho chăn nuôi, san xuất protêin, khí mêtan.
làm phân bón [4.15, 17].
Với m ục đích chọn dược loại thực vật có kha năng xir lý N và p cao có thê
ứng dựng cho xử lý các loại nước thai giàu N, p đỏng thời có kha năng tận dụng
dược sinh khối thực vật cho mục đích khác. Đê tài này tập trung đánh giá:
1. Nồng độ N, p chịu đựng được cua các loại thuv thực vật.
2. K há năng hâp thu N, p và kha năng tạo sinh khôi cua một sô loại
tìm ỷ thực vật sau khi đã lựa chọn.
3. Kha năng xứ lý N, p cua hệ lọc cát - trỏng cây đơn.
4. Kha năng xứ lý N, p cua hệ lọc cát - trông cây nôi tiêp.
0
Chương 1 - TÔNG QUAN
1.1. Sơ lược về tình hình ô nhiễm nuóc thải ỏ nuóc ta
Nước thải là nước cấp sau khi đã sư dụng bị nhiễm bân từ sinh hoạt, các
hoạt động dịnh vụ, sản xuất công nghiệp, nône nghiệp được thai ra khoi khu vực
đang sử dụng về một neuôn tiêp nhận như ao. hô. sông. biên Trong khi di
chuyên, một lượng nước thải nhất định sẽ thâm vào đât, vào nước ngầm cũng
đem theo chất gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm vốn được coi là không ô nhiễm
[5].
0 nhiễm môi trường nước là sự thay đôi thành phân và tính chất cua nước,
gây ánh hưởng xấu tới hoạt động sống bình thườne cua con người và sinh vật.
Một trong những nguyên nhân cơ bản của sự ô nhiễm nước là do con người gây
ra. Nước bị ô nhiễm do nguồn nước thải sinh hoạt hànu ngày hoặc do nước thải
bệnh viện, nước thái từ san xuất. Nước thải công nghiệp là nguồn ô nhiễm lớn
nhất đối với tài nguyên nước. Phần lớn sô nước thải này không được xử lý và
cháy vào các sông. Mồi năm có khoang 500 ty tấn nước thải vào khu vực thiên

nhiên và cứ 10 năm thì lượng nước thai này lại tăng gấp đôi [12].
Nguồn nước bị ô nhiễm gây ra nhiều hậu qua nghiêm trọng cho sự phát
triền xã hội và cho đời sốne con người. Lượng nước ít. chất lượng nước ngày
càng xấu đi khiến cho vấn đề sản xuất lươnu thực bị tác động lón. anh hương
nghiêm trọng tới sức khoẻ con người. Thật vậy, ớ các nước đane phát triên có tới
60% số neười thiếu nước sạch và 80% bệnh tật liên quan đến nguôn nước nhiễm
bẩn [7].
Nhu cầu nước sạch đang là vấn đề bức thiết nhất cua các nước trên thế
giới hiện nay. Bất kỳ là nước côns nghiệp hoá hay là các nước đang phát triên.
việc thiếu nước đang trở thành một hiện tượng phô biến. Thế uiới đana clứne
trước nguy cơ thiếu nước trên phạm vi toàn câu.
So với các nước trên thế giới. Việt Nam thuộc nhóm quôc gia khá vê nước
với tông trữ lượng nước trên 100 tì m /năm và hệ thông, sông ngòi khá phons
phú. Nhưng ngày nay với sự phát triển nhanh cua quá trình công nghiệp hoá. đô
thị hoá và sự gia tăng dân số. neuồn tài nguyên nước đanc cạn kiệt dân và có
nhũng biếu hiện suy thoái khá nehièm trọng. Mức độ ô nhiễm nước ơ một số khu
công nghiệp, khu chế xuất, cụm công nghiệp tập trung, làng nghề rât lớn đặc biệt
là ô nhiễm chất hữu cơ và vi sinh vật. ơ Hà Nội. thành phô Hô Chí Minh và các
thành phố lớn và vừa khác, nước thai cua các khu cônti nghiệp cùng nước thai
-)
sinh hoạt trực tiếp đô ra nguồn tiếp nhận là các sông. hồ. kênh, mương đi qua các
khu dân cư và khu san xuất. Nước thải từ phần lớn các bệnh viện và cơ sơ y tế
cũng được góp chung vào hệ thống nước thài cône cộng. Độ ô nhiễm cùa các
nguôn tiếp nhận đều vượt quá tiêu chuấn cho phép [13].
Hiện nay tổne nước thải sinh hoạt của Hà Nội xấp xi 500.000 m /nsày
đèm. ngoài ra nước thai sán xuất cône nghiệp và dịch vụ khoảng 250.000-
300.000 nrVngày đêm. Lượng nước thài được xù' lý đạt tiêu chuẩn chi chiếm hơn
5% tông lượng nước thải cua thành phố.
Tại thành phố Hồ Chí Minh, lượng nước thải không được xử lý khoáng
600.000 m /ngày đêm và các kênh rạch cua thành phố chính là nguồn tiếp nhận

lượng nước thái này. Ngoài ra. nước thải sinh hoạt cua neười dân cũng đóng góp
một phẩn đáng kê trong tôno, lượng nước thai đô thị. Theo thống kê. nước thai
sinh hoạt thường chiếm 80%-90% nước thài đô thị. Nguồn nước thai này chưa
được xử lý hoặc chỉ được xử lý sơ bộ bàng bể tự hoại cua tìmg eia dinh nên
không đạt tiêu chuân thải vào nguồn nước mặt. Hệ thốna thoát nước cùa các đô
thị Việt Nam là hệ thống chung cho ca nước mưa. nước thái công nghiệp và nước
thải sinh hoạt [13].
Nhìn chung hệ thống xử lý nước thải cùa nước ta còn chưa được đâu tư
một cách đúng mức. thậm chí còn đô trực tiếp nước thải chưa xử lý vào môi
trường, gâv ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước.
1.2. Ô nhiễm do nước thái sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụne cho các mục đích ăn uone.
sinh hoạt, tam rửa. vệ sinh nhà cứa cua các khu dân cư. côrm trình côntỉ cộim.
cơ sò' dịch vụ N hư vậy. nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình
sinh hoạt của con người [6].
Lưu lưọns nước thái chu yếu phụ thuộc vào mật độ dân cư. xấp xi lượng
nước tiêu thụ trên đâu người. Có thè xác định lượna nước thai sinh hoạt cua một
khu dàn cư trên CO' sở nước câp. Tiêu chuân nước thai cua khu dân cư đô thị
thường là từ 100 đến 250 l/(người.neàyđêm) (đối với các nước dan lí phát triên)
và từ 150 đến 500 l/(nmrời.neàydèm) (đối với các nước phát triên).
Ờ nước ta hiện nay. tiêu chuân nước câp dao độne từ 120 dên ISO
1/người. đối với khu vực nônu thôn, tiêu chuân câp nước sinh hoạt 50 đèn 100
l/(neười.nsàyđêm). Tỏne lượne nước thải thành phô Hà Nội năm 2005 khoanu
550.000 m3/(neười.neàyđêm) [11].
4
Ngoài ra, lượng nước thai sinh hoạt cua khu dân cư còn phụ thuộc vào
điêu kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh
hoạt của người dân. Còn lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sơ dịch vụ. công
trình công cộng phụ thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia,
phục vụ trong đó.

Đặc điêm của nước thái sinh hoạt là có hàm lượng lớn các chất hữu cơ dễ
phân huỷ (hidrocacbon. protein, chất béo), các chất vô cơ dinh dường (nitơ.
phôtpho). cùng với vi khuẩn (bao gồm cà vi sinh vật gây bệnh), trúng giun sán
Hàm lượng các chất gây ô nhiễm trong nước thai sinh hoạt phụ thuộc vào
điều kiện sống, chất lượng bữa ăn. lượng nước sư dụng, hệ thống tiếp nhận nước
thải cua từng vùng dân cư [6 ].
Trong quá trình sinh hoạt, con người xa vào hệ thống thoát nước một
lượng chất bân nhất định, phần lớn là các loại cặn. chất hữu cơ. chât dinh dưỡng.
Đặc trưng cùa nước thải sinh hoạt là có hàm lượng hữu cơ lớn (từ 55 đên 65%
tốna, lượng chất bẩn, chứa nhiều vi sinh vật. trong dó có vi sinh vật gây bệnh.
Đồng thời trong nước thai sinh hoạt còn có nhiều vi khuân phân huỷ chất hữu cơ
cẩn thiết cho các quá trình chuyển hoá chất bân trong nước. Thành phần nước
thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điềm hệ thống thoát nước,
điều kiện trang thiết bị vệ sinh
Độ ô nhiễm của các nguồn thai này khi thải trực tiếp vào cống rãnh có giá
trị đặc trưng sau (báng 1):
5
Bảng 1 Một sô thông số đặc trưng của nước thải sinh hoạt [6]
STT
Thông số Đơn vị Giá trị
1 COD mg/1 250 - 1000
2 Nitơ hữu cơ mg/1
10 - 35
3 Amoni (NH4-N)
mg/1
15 -50
4
Tống nitơ
mg/1 25 - 85
5 Tône photpho

mg/1
4 - 15
6 Clorua (CT)
mg/1
15 - 175
7 Kiêm mg C aC 0 3/l
50 - 200
8
Tống coliíbrm
MPN/lOOml
10" đen 10°
9
Pecal colitbrm
MPN/lOOml
104 đến 1()7
1.3. Các phuong pháp xử lý amoni và phôtphat
1.3.1. Các phuong pháp xử lý amoni
Có bốn phương pháp xử lý amoni trong nước danu được ứng dụng hiện
nay là phương pháp cơ học (phương pháp thổi khí), phương pháp oxy hoá
(phương pháp clo hoá tại điềm gẫy), phương pháp vi sinh và phương pháp trao
đôi ion.
1.3.1.1. Phương pháp C O 'học
Nguyên tắc của phương pháp này là eiai hâp thụ amoni. Tronn mỏi trường
nước, amoni có thể tồn tại ớ dạng trung hoà NI I3 hoặc dạim ion NH4+. Ti lệ
NH3/N H / trong nước phụ thuộc vào giá trị pll cua nước. Diêm pKa của chúng là
9,3 [8], tại pll = 7 thì NI I4+ chiếm xấp xi 100% và tại pl I = 11 thì NI h chiếm xấp
xi 100%. Nước mặt thông thường có pH = 5 - 9 nên dạne tồn tại chu yếu là N II /.
Mặt khác, ơ dạng tồn tại N H 3 CÓ khả năng bốc hoi. Do đó. sục khí trong điều kiện
pll cao từ 11-12 là một cách loại bỏ amoni ớ nồng độ cao. Trước tiên, phai tănu
pH của dunu dịch sau đó sục khí với lưu lượn ạ khí khoana 3000 nrVnr' nước ơ

25°c [11.
6
Clo và các họp chất clo như clo dioxit. NaOCl. Ca(OCl)?, các họp chất
cloamin đều có kha năng ôxy hoá amoni thành các san phẩm nitrit. nitrat hoặc
N2. Trong môi trường nước, clo và các hợp chất clo trên đều tạo ra ion CIO". Clo
trong ion CIO" có số ôxy hoá +1. còn được gọi là clo hoạt tính sẽ phán ứng với
amoni [3]. Tuỳ thuộc vào tỷ lệ giữa clo và amoni mà tạo ra các sản phẩm khác
nhau do phán ứng xảy ra theo từng bậc:
N I I / + HOC1 o NH2C1 + H20 + H +
NH 2C1 + HOC1 co NHC12 + I [20
NHC12 + HOC1 o NC13 + H20
Nếu Cl/ N H 3 < 4 theo nồng độ khối lượng, sản phâm chu yếu là
monocloamin. Nếu Cl/ NH 3 > 4 thì tạo ra các sản phẩm là dicloamin và
tricloamin. Khi Cl/ NH3 đạt giá trị 7.6 thì Ni được tạo thành:
2NH4+ + 3 H O C 1 o N 2 + 5C1'+ 3H20
Khi tí lệ đó vượt quá 7.6 thì toàn bộ các dạng cloamin đều bị chuvên hoá
hết. Clo nằm trong các hợp chất cloamin được gọi là clo liên kết. Lượng clo dư sẽ
tồn tại ở dạng tự do. Tại điếm gãy. điểm nằm giữa dạng clo tự do và dạng clo liên
kết. amoni sẽ chuyền hoá thành nitơ.
Theo phương trình phan ứng, đê ôxi hoá 1 mol amoni thành nitơ cần 1.5
moi HOC1. trong thực tế cần tói 2 moi có thế do quá trình oxy hoá tới sản phâm
cuối là N 0 3' của một phần NH.ị+:
N H / +4IIOC1 « . N 03" + 6 H ‘ + 4CT + H20
Trong thực tế đề chuyên hoá lu N ỉI4 thành khí Ni phái cần tới 8-10íì clo.
Phan ứng clo hoá xay ra nhanh nhưng do lượng clo sư dụnu rât lớn nên nước sau
đó có mùi khó chịu và nêu trong nước có chât hữu cơ thì sẽ xay ra các phản ứna
phụ hình thành hợp chất cơ-clo là chất có tiềm năne cây ung thư và là một trone
những chất khó XU' lý kê cá phưone pháp hấp phụ bàne than hoạt tính.
Vì vậy phương pháp loại bo amoni qua phản ứnu clo hoá tại diêm iiãv chi
có thề sử dụng khi nước cần xứ lý chứa ít hữu cơ và hàm lượnu amoni thấp.

1.3.1.2. Phương pháp oxy hoá
7
1.3.1.3. Phương p háp vi sinh
Phương pháp vi sinh là phương pháp được sư dụne phô biến đẽ XU' lý
amoni trong nước thải.
Phươne pháp này gồm 2 giai đoạn: OXY hoá amoni thành nitrat và khư
nitrat thành khí nitơ.
Giai đoạn oxy hoá amoni thành nitrat trải qua hai giai đoạn nhờ các chùng
vi sinh tự dưÕTLg sứ dụng nguồn cácbon vô cơ (bicarbonat). amoni, photphat đê
xây dựng tế bào. Đê có năng lượng duy trì hoạt động các loại vi sinh tự dưỡng
tiến hành oxi hoá amoni thành nitrit (Nitrosomonas) và oxi hoá nitrit thành nitrat
(Nitrobacter) theo phan úng:
N H / + 1,5 0 2 -> N 02' + 2H+ + H20
NOt + 0.5 Ot —> NO3
Đê oxi hoá lmol NHị+ cần 2 mol 0-> và sinh ra 2mol II nên ngoài nguồn
cacbon vô cơ. chúng cần được cung cấp oxi và độ kiềm với mức 4.57 g 0 : và
7,14 g kiềm C aC 03/g NH4+ được oxi hoá. Khử nitrat thành khí N2 được thực hiện
nhờ loại vi sinh vật dị dưỡng sư dụng cacbon hữu cơ trong điều kiện không có
mặt oxi theo phản úng:
N O 3" + chất hữu cơ —> N 2 + C 0 2 + HịO + 01 I
OH" + C 0 2 -» HCO3'
Đẻ khử lg nitrat cần 2,2-10.2 g COD và sinh ra 3.57 mu kiềm theo
m gC aC 03/l.
Phươns pháp vi sinh là phương pháp xử lý tiên tiến, có hiệu qua. đã được
tiêu chuẩn hoá đê xử lý amoni trong nước thải.
1.3.1.4. Phương pháp trao đôi ion
Trao đỏi ion là phương pháp sư dụne trực tiêp các chât trao đôi ion
đề tách ion N H |’ ra khói môi trường nước theo phan ứne:
R-Na + NH.ị+ c=> R-NH4 + Na*
Giống như mọi quá trình trao đôi ion. amoniac chi có thê trao đôi khi tôn

tại 0' dạng N H / và tuân theo qui luật trao dôi ion. Khi chất trao đổi ion đã bão
hoà amoni thì có thể sư dụng lại bàn 2. cách tái sinh, tức là đưa nó về dạng ban
đầu bằng cách cho tiếp lại với dung dịch NaCl. Chât trao đôi ion có độ chọn lọc
8
cao với amoni là zeolit, đặc biệt là clinoptilolit có dung lượng trao đôi ion 1.0-2 .7
đl/kg, tương ứng với 14 - 32 g NH47kg. Tuy vậy. dung lượng hoạt động cua nó
trong thực tiễn ít khi vượt quá 50% cua dung lượng tồng, thường là 1 - 7 g/kg do
khi gần bão hoà amoni lại bị chiết ra ngoài dung dịch. Khả năng sư dụng loại
zeolit này vẫn chưa thể áp dụng nhiều trong thực tiễn do chưa tìm được các
phương pháp tái sinh thích hợp. Ờ nhiều quốc gia do có nhiều nguồn zeolit tự
nhiên, giá thành rẻ có thể sử dụng đê xử lý amoni [10].
1.3.2. Các phương pháp xử lý phôtphat
Hợp chất phôtpho trong môi trường nước thai tồn tại ơ các dạng: phôt pho
hữu cơ, phôtpho đơn (H2PO4', H P 0 42'. P 0 43" ) tan trong nước, polyphôtphat hay
còn gọi là phôtphat trùng ngưng, muối phôtpho và phôtphat trong tế bào sinh
khối.
Các phương pháp xứ lý chu yếu hiện nay là: phương pháp kết tua
phôtphat. phương pháp vi sinh, phương pháp trao đôi ion.
1.3.2.1. Phương pháp kết tủa phôtphat
Cùng với quá trình kết tủa. quá trinh hấp phụ. keo tụ đồng thời xảy ra
trong hệ cũng có tác dụng tách phôtphat tan ra khói hệ. Ket tua phôtphat (đơn và
một phẩn loại trùng ngưng) với các ion sắt, nhôm, canxi tạo ra các muối tương
ứng có độ tan thấp và tách chúng ra dưới dạng chất rắn.
Với ion sắt (II), (III) và nhôm khi tồn tại trong nước, chúng tham gia một
loạt các phản ứng như thuỷ phân, tạo phân tư lớn dime. trime. polyme hoặc các
dạng hydroxit có hoá trị khác nhau. Các hợp chất hydroxit. polyme của sắt và
nhôm trong nước đóng vai trò chất hấp phụ. chất keo tụ có kha năng hấp phụ
phôtphat tan hoặc keo tụ các họp chât phôtphat không tan cùng lăng.
Cà ba loại ion (Ca , A Ỷ \ Fe +) đều tạo ra họp chất phôtphat có độ tan
thấp, đặc biệt là hydroxvlapatit và apatit. Phản ứne. xáv ra ơ vùns pỉl cao nên

nhiều loại họp chất cua canxi với photphat có chửa thêm nhóm 0 1 1.
Hydroxit sát, nhôm tan trơ lại vào nước dưới dạne tcrrat hoặc aluminat
[(Fe(OH)4\ Al(OH)4'] ơ vùng pH cao ( trên 8.5). ờ vùng thấp hon chúng
tồn tại ờ dạng kết tủa. keo tụ. cùne lắng với các họp chất photphat tạo thành.
Hiện tượng keo tụ. hấp phụ có vai trò quan trọrm hơn tro nu hệ sư dụne muôi săt.
muối nhôm khi kết tua so với sử dụng vôi.
9
1.3.2.2. Phưong pháp trao đổi ion
Trao đôi ion khône chi thu hôi được phôtphat mà còn cho phép thu hồi các
thành phần có ích khác như K+, N H / để tạo ra struvite M gNH4P 0 4 hay M gK P04
dùng làm phân nha chậm.
Vào nhừna năm 70. sơ đồ cône nghệ REMNUT đã hình thành và dược
ứng dụng trong thực tế. Sơ đồ bao gồm hai cột trao đổi ion: cột clinoptilolit thu
hôi amoni. cột anionit thu hồi phôtphat. Dung dịch sau tái sinh từ hai cột chứa
NH4+. P 0 4 " được kết tùa dưới dạne struvite.
Sứ dụng anionit để thu hồi phôtphat sẽ gặp phai các khó khăn:
Tính chọn lọc cua phôtphat thấp so với các anion khác như S 0 42'. HCO3'.
c r vì trong điều kiện pH của môi trường dạng tồn tại chu yếu cua nó là H PO4’.
HPO.ị2"
Dung lượng trao dôi ion và tốc độ trao đôi thấp.
Anionit là vật liệu có khả năng hấp thụ khá mạnh các chất hữu cơ dạnti
trung hoà, thành phần rất sẵn trong nước thải nên dễ bị nhiễm bân dẫn đến mất
khá năng trao đổi.
Nước thai thường chứa một lượng cặn không tan lớn cũn li giam hiệu qua
hoạt động cua anionit.
1.3.2.3. Phư ơng pháp vi sinh
Trong nước thải, họp chất phôtpho tồn tại dưới ba dạns họp chất: phôtphat
đơn (PO4 ). polyphotphat (P2O4), và họp chất hữu cơ chứa phôtphat. tronu dó.
polvphotphat và họp chất hữu cơ chứa phôtphat chiếm ti trọim lớn.
Mặt khác, trong quá trình xư lý vi sinh, chi có một "con dườnu duv nhât"

làm cho lượng phôtpho trone nước thái hao hụt. Đó là do vi sinh vật hâp thu đê
xây dựnc tế hào. Hàm lượne phôtpho tro ne tế bào vi sinh chiếm khoána 2%
(1.5 - 2.5%) khối lượnu khô. Tuy nhiên, tro ne điều kiện hiếu khí. một số loại vi
sinh vật có kha năng hấp thu phôtphat cao hơn mức bình thườne. có thê từ 2 -
7% khối lượng khô. Lượne phôtpho dư này được vi sinh dự trữ. Niiược lại. trong
diều kiện yếm khí. và có mặt chất hữu cơ. lượng phôtphat du' này được thai ra
nRoài dưới dạne phôtphat dơn.
10
Các loại vi sinh vật tham gia vào quá trình hấp thu - tàng trữ - thai
phôtpho có rât nhiều nên được gọi chung là nhóm vi sinh bio - p. trong đó vi
sinh Acinetobacter chiếm số lượng nhiều nhất.
Áp dụng hiện tượng nêu trên đề tách loại họp chất phôtpho ra khoi nước
thài băng cách tách vi sinh có hàm lượng phôtpho cao dưới dạng bùn thài (còn
gọi là phương pháp tách trực tiếp) hoặc kết tua phôtphat tan sau khi xư lý yếm
khí [3].
1.4. Xử lý đồng thòi amoni và phôt phat
Một số nguồn thải như nước thài chế biến thuý san. nước thai giết mồ.
nước thải chuồng trại, nước từ các bề phốt. đặc biệt là nước chiết ra từ các đống u
vi sinh yếm khí hoặc hiếu khí chứa đồng thời amoni và phôtpho ờ hàm lượng khá
cao.
Xử lý hợp chât nitơ là sư dụng các biện pháp phân huy hợp chất đó. Song,
xu hướng hiện nay là thu hồi đồng thời cả thành phần nitơ. phôtpho để tái sư
dụng như sử dụng làm phân bón cho nghành nông nghiệp.
1.4.1. Ket tủa đồng thòi amoni và phôtphat
Struvite là một dạng phân bón tông hợp (N. P) nha chậm có chất lượn2,
cao. được tạo ra khi kết tủa đồng thời phôtpho và amoni. Struvite được tạo thành
từ các thành phần sau:
Mg2+ + N H / +HPO42- + OH + 5H20 <=> MgNH.ịP04.6H:0
Do có độ tan thấp (tích số tan của Struvite là 10‘12'6) nên nó có tính năne
của một loại phân nha chậm. Từ phương trình trên cho thấy, đê tạo họp chất

Struvite cần phôtphat. amoni. magie và môi trườne kiêm.
Cần bổ sung các thành phần còn thiếu cho nước thái cần XU' lý đê tạo điều
kiện cho sự tạo thành Struvite. Cũng cần lưu ý. với mục tiêu XU' lý amoni.
phôtpho, khi ưu tiên cho một đối tưọn° nào đó cần sử dụna dư các hoá chất khác.
Phản ứng kết tua Struvite áp dụns, kỹ thuật theo mẻ có thê thực hiện trona
thời gian 4 phút ờ nhiệt độ thường, tại pH = 8.5. ti lệ moi Mg/P = 1 thì hàm
lượng Struvite trong khối san phàm đạt 10 - 20%. Hiệu qua loại ho phôtpho la
92% với nồng độ dư là 17 mg/1.
1.4.2. P hương ph áp trao đổi ion
Thu hồi amoni và phôtphat ở dạng không biến đôi về bản chất hoá học
được thực hiện bằng phươnc pháp trao đổi ion. Ưu điểm cua phương pháp này là
tách loại amoni và phôtphat một cách chọn lọc thu hồi lại từ dung dịch tái sinh,
tái sư dụng.
Ap dụntĩ phương pháp này cũng cho phép tạo ra Struvite sau khi thu hồi
N H /. P 0 4?" từ hai cột clinoptilolit và anionit tương ứng.
1.4.3. Phương ph áp sử dụng thuỷ thực vật
Thuy thực vật đóng vai trò quan trọng trong xứ lý ô nhiễm nước thải.
Trong hệ. có sự "cộng tác” giữa thuỷ thực vật và vi sinh vật. Trong đó. vi sinh
vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân huy chất hữu cơ và tạo ra các chất vô cơ
(nitơ, phôtpho và các chất khoáng khác, ) cho thực vật sư dụng. Ngược lại. thuy
thực vật lại cung cấp ôxi cho vi sinh vật hiếu khí phân huy các chất hữu cơ. Thuy
thực vật hấp thu và đồng hoá các hợp chất vô cơ dạne N 0 3‘. NH.ị\ PO4 Đày
chính là cơ chế làm sạch nước thài khi sư dụng tluiỴ thực vật.
Hiện nay. thuv thực vật đang là đối tượng được quan tâm đến trong xử lý
nước thải vì những ưu điêm cùa chúng:
'r Tăng trướng nhanh nên hấp thu mạnh chât ô nhiễm.
> Sử dụng thuý thực vật là phương pháp thân thiện với môi trường.
r- Chi phí xử lý thấp
K Sinh khối sau khi xử lý có thê tận dụrm cho các mục đích khác như
chăn nuôi, làm phân bón. sàn xuất protêin. khí mêtan,

Theo Tripathi et al. (1991). việc sư dựng thực vật trong xư lý nước
thài sinh hoạt và nước thai công nghiệp đã được đề xuất bời Boyđ (1968).
Wolverton & McDonald (1979). Paverly (1983). Oron et al. (1986). Sutton
&Orones (1975). Reddy (1983). Shukla & Tripathi (1989) [13].
Thuy thực vật có thể dược sư dụng một cách hiệu qua trong việc aiam
thiểu mức độ ô nhiễm nước và sinh khôi cua chúnti có thê được sư dụng đê san
xuất biogas. thức ăn eia súc. làm phân bón Hiệu qua xư lý của một số loài thuy
thực vật nổi đã dược kiểm chứng trong các thí nghiệm và cho thấy chủng có tiêm
năng trong xử lý nước thai.
Theo nhóm nahiên cứu trường đại học Federaỉ. tại bang Santa Catarina.
phía bắc Brazin. nếu chi sử dụng các hệ ao hô thì chi có thể loại bo các hợp chất
hữu cơ, mà không loại bo dược N, p. Một hệ thống sư dụng co vertical (Tvpha
spp) gồm 4 lớp (1, 2, 3, 4) được xây dựng ở quy mô pilot đê xư lý nước thai chăn
nuôi cúa một trane trại có 45.000 con lợn. Hệ thống hoạt động trong 280 ngày.
Các kết quả thí nghiệm chi ra rằng hệ thống loại bo được 33% COD. khoang
49% N. 45% P 0 43" -P với tốc độ tải khoảng 1.36 g.m‘2.ngày'2 [16].
Một nghiên cứu khác tại Zimbabwe nhàm ước lượng khả năng xử lý và sư
dụng lại nước thái cho các cộng đồng, địa phương nhò. Nghiên cứu tập trung vào
kha năng loại bo N. p. sự hoạt động của hộ thống. Hệ thống được thư nahiệm tại
2 vùng Nemamva và Gutu-mupanda\vana. Các mầu nước thai được lấy và phàn
tích hàng tháng từ 9/2000 đến 8/2001 với các tlìône số NO;", N H /. TKN. TP.
COD và một số thông số khác. Ket quà là hệ thống ở Nemamva vẫn có hàm
lượng N, p cao vì không có dòng chày ra. Hệ thống Gutu có nước thai đầu vào
38.7±23.1 mg/1 TN. 7.5±2.4 mg/1 TP vượt quá tiêu chuân tương ứng ơ
Zimbabwe (10 mg/1 TN. lmu/1 TP). Sau quá trình thí nuhiệm. nước thai đạt tiêu
chuẩn thái[ 2 1 ].
1.4.3.1. Co-chế xử lý [15]
Thuỷ thực vật có kha năng vận chuyên oxi từ khône khí vào nước nhờ bộ
rễ, cho phép hình thành nhóm sinh vật hiếu khí quanh bộ rễ thực vật. Các vi sinh
vật hiếu khí thích họp cho việc phàn giái sinh học các hợp chất hữu cơ phức tạp

thành các họp chất hữu cơ đơn gian. Sán phàm cua các quá trình phân siai này sẽ
được thực vật sư dụne cho quá trình sinh trướne và phát triên. Kha nănu loại bo
các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ trong nước dã dưcrc chứng minh là có sự cộng
sinh giữa thuỷ thực vật và các vi sinh vật sốne xunu quanh rễ cua chúne. Thực
vật và các vi sinh vật có thê đạt hiệu quà được hiệu quà cao khi chúng phôi hợp
với nhau tro nu một hệ sinh thái cân bằng. Òxi chuyến từ phần thân và lá khi sinh
xuống bộ rỗ và giải phóne ra vùim rễ. tạo diêu kiện thuận lợi cho quá trình nitrat
và khử nitrat. Bói vậy thuý thực vật đóng vai trò chu yêu trona việc aiain nồna
độ N IIt+. NO:'. N 0 3‘. P 0 4\ TSS. COD.
Các vi sinh vật phân huy các chât hữu cơ thành các chât vỏ cơ (khoán"
hoá) cung cấp cho thực vật thuý sinh, trước hêt là tao. Tao và các thực vật thuv
sinh này lại cung cấp ôxi cho vi khuân. Các loài thực vật thuv sinh như bèo tây.
bào cái. khoai nước có rề chùm. thân, tạo diêu kiện cho vi sinh vật bám vào
mà không bị chìm xuốne đáy. Chúim cune càp òxi cho vi khuân hiêu khí. ntioài
13
ra còn cung câp cho vi sinh vật những hoạt chất sinh học cần thiết. Neược lại \ i
khuẩn cung cấp ngay tại chồ cho thực vật những sản phẩm trao đồi chất cua
mình, đồng thời thực vật cũng che chơ cho vi khuẩn khoi bị chết dưới ánh năng
mặt trời. Tảo là nguồn thức ăn cho cá và các loài thuy san khác, khi chết sẽ là
chất dinh dưỡng cho vi sinh vật.
Như vậy. quá trình làm sạch nước bị ô nhiễm chất hữu cơ. N. p không chi
do tao hoặc các thuý thực vật nổi khác mà còn do vi khuân tro ne nước. Tro ne dó
vai trò cùa tảo và các thuỷ thực vật là khư nguồn amoni hoặc nitrat, phôtphat có
trong nước.
1.4.3.2. Vai trò chủ yếu của thuỷ thực vật nổif 13]
o Làm g iá thê cho vi sinh vật sinh sông:
Các vi sinh vật sống trên rề. còn thân, lá có vai trò quan trọng trong quá
trình xử lý.
o Tạo điều kiện cho quá trình n itrat hoá và khử nitrat.
Trong nước thải, lượng oxi hoà tan là rất thấp hoặc đôi khi là banR khôn” .

Do đó, nitơ trong nước thai chù yếu tồn tại ờ dạng nitơ hữu cơ hoặc amoni. Sự
chuyển hoá từ N H / thành N O / khôns thề xay ra trừ khi nước thai được sực khí.
khi đó vi khuân hiếu khí sẽ thực hiện quá trình chuvên hoá này.
Một lượng ôxi khuếch tán từ rễ thực vật sẽ tạo ra một YÙne hiếu khí. tạo
điều kiện cho cho sự sinh trương cua các vi sinh vật hiếu khí. vi sinh vật nitrat
hoá sẽ chuyển hoá N H3 thành N O3" . Ớ xa vùng rễ TVTS. vùng kị khí. một số
sinh vật khư nitrat sư dụng NO3’ như nguôn ôxi cho quá trình hô hâp. nó sẽ
chuyển N O 3" thành N->. Chất này sẽ chuyền từ trầm tích vào trona nước sau đó
vào không khí.
o Chuyên ho á nước và chãt ô Itltiêm
Thực vật hấp thu các chất và ion gây ô nhiễm vào trone, CO' thẻ cua chúng.
Trone quá trình XU' lý. các chất có tiềm nănc này ô nhiềm qua các quá trình trao
đôi. kết tua. bám dính, tích tụ. ôxi hoá và sự biến đôi các ion sẽ ở trạng thái
không hoạt độim.
o S ử dụ ng (linh dưỡng
Thuy thực vật sư dụ nu nitơ. phôtpho \à các ngu\’ên tô vi lượng khác. Mặt
khác, phần lớn các chất dinh dưõnu được hấp thu bơi thực \ ật sẽ quay trơ lại hệ
14
thông qua các phần thân, lá, rễ bị chết. Do vậy, thu hoạch thường xuyên sinh
khối thực vật là hết sức quan trọne nhàm loại bo các chất dinh dưỡng ra khoi hệ.
o N gu ồn che sáng
Sự có mặt cùa thuỷ thực vật giúp điều hoà nhiệt độ cua nước và ngăn
chặn sự phát triên cùa các nhóm tảo bàng cách ngăn cản sự quane họp cua
chúng. Qua đó. hạn chế được sự dao động lớn cùa pl I và DO giữa ban ngày và
ban đêm.
Trên thực tế, người ta đã sử dụng thuỷ thực vật để xứ lý nước thải tro ne
các kênh rạch có độ sâu từ 20 - 50cm hoặc trong các ao có độ sâu từ 50em - 2 m.
Để xác định loài thực vật cho xử lý nước thai cần phái xem xét đến đặc điềm
sinh trương, kha năng chông chịu của thực vật. các nhân tố mõi trường

Ngoài
ra. cũng cân xem xét đên đặc điểm nước thai, cơ chế loại bò chất ô nhiễm, thiết
kế quy trình xứ lý, độ tin cậy cua quá trình.
Bên cạnh khả năng làm sạch, hệ thống còn tạo ra hai san phâm “có giá
trị”.
o Nước: sau XU' lý có thành phân ôn định và có thê tái sư dụng cho
các mục đích tưới tiêu trong nông nghiệp.
o Thực vật:
■ San xuất các loại thực vật "có giá trị " (trane trí. sinh khôi ).
■ Sàn xuất thức ăn cho người và độnu vật vì san phẩm ít liên
quan tới các chất độc hại như kim loại nặne, hay bất kê chất gì có anh hươna xấu
tới chuồi dinh dưỡng.
1.4.3.3. Khả năng tăng trưỏng của thực vật 119. 20]
Mức độ tăng trường và phát triên cùa thực vật trone hệ thốna tronẹ quá
trình hoạt độns là một chi số đánh giá kha năim hấp thụ chất dinh dưỡrm và hiệu
suất xử lv cùa hệ thốne.
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. hệ thốne xư lý ôn định
nước thải bằng thuý thực vật có thê hoạt động quanh năm. Đê đánh giá hiệu suàt
làm sạch liên quan tới khá nănsi phát triển cua cây cần tiến hành bang thực
nuhiệm. tuy nhiên cây phát triển tốt trong, hệ thốns có thê dược xem là có kha
năng làm sạch tốt.
Căn cứ vào đặc điểm khác nhau của các loài thực vật. việc SU' dụim lân
lượt các loài khác nhau đề tănu hiệu suất toàn diện sẽ rất có ích. Như vậy có thê
15
sử dụng một loài hoặc một chuỗi các loài khác nhau trong một hệ thống hoặc
giữa các mùa trong năm.
1.4.4. Cơ chế xử lý amoni và phôtphat trong hệ lọc cát - trồng cây [17]
Cơ chế tách loại amoni. phôtpho trong hệ lọc cát - trồng cây là các quá
trình nitrat hoá. khư nitrat và quá trình hấp thu amoni. phôtpho đề tông họp
thành sinh khối thực vật.

Amoni, phôtphat là thành phần dinh dưỡne dược tất cả các loại thực vật
ưa thích hơn các loại khác như nitrit. nitrat. Thực vật hấp thu amoni. phôtpho đề
xây dựng tê bào. vì vậy kha năng tách loại amoni. phôtphat trong nước phụ thuộc
vào hàm lượng nitơ. phôtpho trong tế hào và tốc dộ tăng trướng sinh khối cua
thực vật.
Trong tầng lọc có chứa cây trồng nưa nôi nưa chìm, thì phần chìm trong
nước (một phân thân cây và rỗ) đóno, vai trò chất mang cho vi sinh vật. vật liệu
lọc là cát là chất mang với diện tích khá cao. Bê lọc vì vậy có thê xem là một cột
lọc sinh học.
Trong cột lọc tồn tại đồng thời nhiều chung loại vi sinh vật: hiếu khí. kỵ
khí. tuỳ nghi tuv thuộc vào điều kiện môi trườne phù họp với điều kiện tồn tại
của chúng.
Troníí quá trình quang hợp của thực vật. OXỴ từ khí quyên được vận
chuyển qua lá. thân, xuống rễ đê cung cấp cho quá trình hô hấp cho tế bào ơ
vùng đó. Phần oxy dư thừa được thải ra môi trường xung quanh vùng rễ, tạo môi
trường xune quanh vùng rễ. tạo ra môi trường hiếu khí và thiếu khí cục bộ thúc
đẩt sự hoạt động cua các loại vi sinh tưorm ứrm. Loại câ\' có thân xôp và bộ rễ
chùm phát triên đáp ứn° tôt điêu kiện trên.
Trong vùng hiếu khí cục bộ. vi sinh vật tự dưỡrm có diêu kiện phát triên
và hoạt động, oxy hoá amoni thành nitrit và nitrat. Vi sinh vật dị dưỡng ( loại
oxy hoá chất hữu cơ) ít có điều kiện phát triển khi tmuỏn clìât hữu cơ dễ sinh lniy
trong neuồn nước thấp. Trong vùna, thiếu oxy cục bộ. các loại vi sinh vật tuỳ
nehi có điều kiện phát triền, chúne tiến hành phan íme khư nitrit và nitrat vê
dạng khí nitư. Trone, quá trình khử nitrat ( denitritìcation ). vi sinh càn thèm chàt
hữu cơ dễ sinh huy: nuuồn chất hữu cơ có thê có từ nguòn nước hoặc từ quá
trình phân luiv nội sinh cua thực vạt hoặc cua vi sinh vật.
Khả năne tách loại amoni cua tầne lọc vì \ ậ\ phụ thuộc vào sự hoạt độne
cùa các loại vi sinh vật trên.
16
Chương 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ử u

2.1. Đối tuo n g nghiên cứu
■ Đôi tượng nghiên cứu là 5 loại cây khác nhau: cây khoai nước, cây chuối
hoa. bèo tây, bèo tấm. bèo cái.
■ Trên cơ sở kết quả thu được sẽ lựa chọn dược loại cây có khả năng hấp
thự amoni, photphat cao. Và tiếp tục nghiên cứu khả năng tạo sinh khối cua bèo
tây, bèo cái. bèo tấm và khá năng áp dụng cua chuối hoa. khoai nước trone hệ
lọc.
■ Nước thải phục vụ nghiên cứu là nước thải sinh hoạt dược thu từ m ươn tỉ
Cống Vị, Đội Cấn, Ba Đình. Hà Nội.
2.2. PhuoTig pháp nghicn cứu
Đê xử lý dông thời amoni. photpho bằng phươim pháp hấp thu vào thực
vật, các bước nghiên cứu dược tiến hành bao cồm:
■ Căn cứ vào các tài liệu trong và neoài nước, căn cử vào tình hình thực tế
dẻ lựa chọn các loại cây có kha năng tích luỳ amoni. photpho cao.
■ Đánh giá khả năng hâp thu amoni. photpho cua các loại cây này đê chọn
được loại cây có kha năng xử lý amoni. photho cao. bao gồm:
■ Khảo sát ngưỡng nồng độ amoni. photpho chịu đụng dược cua các loại
cây trên.
■ Đánh giá khả năng tạo sinh khôi của các cây.
■ Xây dựng hệ XU' lý tồ họp thực vật - lọc tại phòim thí nghiệm, đánh giá
hiệu quả xư lý amoni. phôtpho cua hệ.
2.3. Phương pháp đánh giá chất lượng nuóc
Đê đánh uiá kha năng tích luỳ cũng như hiệu qua loại bo amoni, phôtpho
trong các thí nghiệm, các thôns số pH. độ kiềm, amoni. phôtphat. nitrit. nitrat
được theo dõi. Các chi tiêu đó đirợc phân tích theo phương pháp cua APHA [14]
trong đó:
■ pH dược đo bằne, máy đo pH Mettler ĩolcdo MP 220
■ Kiềm tống được xác định bằng phưưim pháp chuân độ với dung dịch IIC1
0.02 N. chất chì thị là metyl da cam.
b ( j C nA

'PuNG -t Á-M tH{J V»Ế^i
ị 0 7 / 9
_____
-L

-
a ẳ
__________
—
■ Amoni được xác định bằne phương pháp so màu với thuốc thư Nessler.
■ Nitrit dược xác định bằng phương pháp so màu với thuốc thư a -
naphthylamin.
■ Nitrat được xác định bằng phươntỉ pháp so màu với thuốc thư salycilate.
■ Phôtpho được xác định bằng phương pháp so màu với thuốc thừ Vanađat-
Molipđat
Việc đo quang được tiến hành trên máy quang phổ cua hãng HACH (Mỹ).
2.4. Nghicn cứu chọn lọc so bộ loại thực vật có khả năng hấp thu tốt amoni,
phôtphat
Dựa trên những thông tin từ tài liệu, thực vật lựa chọn đề nuhicn cứu được
định hướng theo những tiêu chí sau:
■ Sống được trong môi trưòng nước
■ De tìm kiếm được ở Việt Nam
■ Sống và phát triên trong điều kiện khí hậu khác nhau O' Việt Nam
■ Dễ kiêm soát về mật độ cây trồng, và thu hoạch
Do mục tiêu là xứ lý đồng thời amoni. phôtphat và nghiên cứu thêm công
nghệ lọc qua lớp cây trồng. Trong hệ xảy ra đồng thời quá trình oxy hoá amoni
thành nitrit và nitrat cũng như quá trình khư nitrat thành nitơ. Diêu kiện đế cho
các quá trình trên xảy ra là trong tầng phải có đù oxy và ở nhũng vị trí nhât định
trong tầng lọc khôn li có oxy và có chất hữu cơ dạng sinh huy.
Loại cây trồng đáp ứng điều kiện đè xư lý amoni. photpho được lựa chọn

theo các tiêu chí sau:
■ Tốc độ tăng trưởng sinh khối lớn.
■ Thân xốp. rễ chùm đê tăng cường quá trình vận chuyên oxy từ lá. qua
thân, xuống rễ và vào tàng lọc.
■ Hàm lượng đạm cao trong sinh khối.
2.5. Thí nghiệm vói các thực vật lựa chọn
Các thí nghiệm đưọc bố trí trong các chậu, xô có duns tích khác nhau với
khối lưcmg sinh khối TVTS khác nhau tuỳ từng thí nghiệm.
18
2.5.1. Thí nghiệm đánh giá ngưỡng chịu đựng amoni, phôtpho của các loại
cầy
2.5.1.1. Thí nghiệm đánh giá ngưởng chịu đựng amoni của các loại cây
Năm loại thuỷ thực vật: chuối hoa. khoai nước, bèo tây. bèo cái. bèo tấm
được lựa chọn đê đánh giá ngưỡng chịu đựng cùa amoni.
Đê đánh giá ngưỡng chịu đựng amoni. tiến hành thí nghiệm với nước thải
có hàm lượng amoni khác nhau, trong khi cố định hàm lượng phôtphat bằng
5mg-P/l để không gây ảnh hưởng tới quá trình khao sát.
Nước sử dụng cho thí nghiệm là nước thai sinh hoạt được bô sung các
thành phần ( muối N H ịCl và muối K H2PO4 ) cho phù hợp với nồne độ cần
kháo sát.
Nông độ N H ị' được phân tích theo thời aian. Đê hồ trợ số liệu trên, hàm
lượng nitrat, nitrit cũng được xác định, thông qua đó dánh aiá thêm vai trò cua vi
sinh vật, loại có khả năng; oxy hoá amoni thành nitrit ( Nitrosomonas ) và OXỴ
hoá nitrit thành nitrat ( Nitrobacter ). Dộ kiềm và pll cua dung dịch được đánh
giá nhằm quan sát điều kiện môi trườne, của câv trôn” do quá trình sinh hoá cua
cây. một lượng axit hữu CO' được tiết ra từ bộ phận rễ cây.
Thời gian tiến hành đối với cây chuối hoa là 52 ngà}', cây khoai nước 54
ngày, bèo tây 54 níiàv. bèo tấm 17 níiày. bèo cái 26 nuày.
2.5.1.2. Thí nghiệm đánh <ỊĨá ngưỡng chịu đựng phôtpho của các loại cây
Năm loại thuỷ thực vật: chuối hoa. khoai nước, bèo tây. bèo cái. bèo tàm

được lựa chọn đè đánh a,iá ngưỡng chịu đựng cua photpho.
Đổ đánh giá ngưỡng chịu đựne phôtpho. tiến hành thí ìmhiệm \'ới nước
thải có hàm lượnu phôtpho khác nhau, hàm lượng amoni được cô định ơ giá tri
nồng độ mà tại đó sinh khối cây đạt íiiá trị cao nhất trong thí nghiệm trên, rhời
2Ĩan tiến hành đối với cây chuối hoa là 14 neày. cây khoai nước 14 ngày, bèo tày
14 gày. bèo tấm 14 ngà)', bèo cái 14 níiày.
Nước sư đụniĩ cho thí nehiệm là nước thai sinh hoạt dược bô suns các thành
phần ( muối NH4CI và muối KI I;PO|) cho phù họp với nông dộ cân khảo sát.
Nồim độ PO43’ được phàn tích theo thời Liian. Các thòm: số pll. dộ kiêm.
NH4+. N 0 2 \ NO5" cũne được theo dõi.
19
2.5.2. Thí nghiệm đánh giá khá năng tạo sinh khối của một số loại cây
Ba loại thuỷ thực vật: bèo tây, bèo cái. bèo tấm được lựa chọn đê đánh giá
khả năng tạo sinh khối. lừ kết quả cua hai thí nghiệm trên, tìm được nồng độ
NH4+, P 0 43 tối ưu. tại đó sinh khối thuy thực vật phát triền nhất.
Đê đánh giá khả năng tạo sinh khôi của các thuy thực vật. tiến hành thí
nghiệm các loại cây trong dung dịch thuỷ canh có hàm lượng N H /. P 0 43' tối ưu.
Khao sát sự phát triển sinh khối cua thuỷ thực vật theo thời gian.
Phân tích các thông số pH. độ kiềm. NH4+. N 0 2 \ N 0 3\ PO t3\ Đồng thời,
đánh giá sự phát triển sinh khối thuỷ thực vật theo thời nian.
2.5.3. Thí nghiệm đánh giá khá năng xử lý amoni, phôtpho của hệ lọc cát -
trồng cây
2.5.3.1. Thí nghiệm vói hệ lọc don - trồng cây.
Dựa trên các thí nghiệm sơ bộ trong dung dịch, lựa chọn cây chuối hoa và
khoai nước để đánh giá khá năng xử lý amoni, phôtpho trong hệ lọc cát - trồng cây.
Các thí nghiệm được tiến hành như sau: cho 51 nước thai có bỏ sung P 0 4 .
NH4+ với các nồng độ khác nhau vào thủng 45 1. có diện tích bề mặt trung bình
0.0934 nr có trồng 250g cây chuối hoa và khoai nước trên một lóp cát vànu có
độ dày 35cm. bên dưới lóp cát là lớp soi dày 5cm và dưới cìinu là ống thu nước.
Tải lượng cua hệ là 53.5 m /(m2. ngày). Nước sau xư lý lấy ra ơ dáy thùns và

phân tích các chi tiêu pH. độ kiềm. NH4+. N 0 2 \ NO3". P O |’\
2.5.3.2. T hí nghiệm vói hệ lọc được ghép nối tiếp.
Thí nghiệm được bố trí như sau: hệ được thiết kế 2,0111 3 bê kính ghép nôi
tiếp nhau, diện tích và khối lượng cây trồng (chuối hoa) trong từng bê là aiông
nhau (0.0676 m2, 0.15 kg câv/lbể). Nước ra khỏi hô lọc thứ 1 là nước đầu vào
của bể thứ 2. nước ra khói bể thứ 2 là đầu vào cua bê thứ 3. Cao độ cua ba bê
được bố trí để quá trình chay tự nhiên nhờ vào áp lực thuy tĩnh. Mồi bê trong hệ
lọc nối tiếp có cấu tạo như một bề lọc đơn như trên, v ề mặt vận hành, lọc nôi
tiếp giốno, lọc đon.
20
Chương 3 - KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghicn cứu chọn lọc SO ' bộ loại thực vật có khá năng hấp thu tốt amoni,
phôtpho
Căn cứ vào tài liệu nước ngoài, căn cứ vào tình hình thực tế cua Việt nam.
một sô loại cây sau đây được tuyển chọn cho mục đích nghiên cứu.
Hình 1 Cây chuối hoa - Canna
Cây chuối hoa là cây trồng có hoa duy nhất trong họ Cannaceae. Chuối
hoa là cây nông nghiệp giàu tinh bột. phát triên và sinh san thành chồi từ rề. càv
này có lá đẹp. có hoa mọc thành cụm có màu do. da cam. vàng hoặc kết hợp các
màu. Chung hoaníi dại thường cao tới 2 - 3 m. chiều cao thay dôi nhiêu phụ
thuộc vào điều kiện môi trường và phần lón các cây được nhân giốnu có chiều
cao nho hơn.
Cây chuối hoa là cây sống ờ vùng nhiệt dới và cận nhiệt đói nhung cũng
có thể sống ơ nhiều vùng trên thế giới, có thể phát trièn ở vùne lạnh, nơi có thời
gian chiếu sáne ít hơn 6 giờ/ngàv.
Cây chuối hoa đã được ìmhiên cứu và thấy kha năng xư lý nước
thải giàu N. p ( nước thai ciết mổ sau xứ lý yếm khí ) rất tốt và cũne đã được
nghiên cứu thấy có kha năne hấp thu ca kim loại nặim như asen [2 ].