Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường của các cơ sở giết mổ gia súc gia cầm trên địa bàn thành phố hải dương và đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho một cơ sở giết mổ tập

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Thanh Hà

Nguyễn Thanh Hà

Nghiên cứu quá trình nitrat hóa và khử nitrat đồng thời xảy ra
trong môi trường nước mặn bằng kỹ thuật màng vi sinh.

CHUYÊN NGÀNH
Công nghệ môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. Lê Văn Cát

KHOÁ
2009
Hà Nội – Năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------Họ và tên tác giả luận văn:
Nguyễn Thanh Hà

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN:
“Nghiên cứu quá trình nitrat hóa và khử nitrat đồng thời xảy ra trong môi

trường nước mặn bằng kỹ thuật màng vi sinh”

Chuyên ngành : Công nghệ Môi trường
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Công nghệ môi trường

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
Tiến Sĩ Lê Văn Cát

Hà Nội – Năm 2012


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu quá trình nitrat
hóa và khử nitrat đồng thời xảy ra trong môi trường nước mặn bằng kỹ thuật màng vi
sinh.” là do tôi thực hiện với sự hướng dẫn của TS Lê Văn Cát. Đây không phải là bản
sao chép của bất kỳ một cá nhân, tổ chức nào. Các kết quả thực nghiệm, số liệu, nguồn
thông tin trong luận văn là do tôi tiến hành, trích dẫn, tính toán và đánh giá.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong
luận văn này.
Hà Nội, ngày 28 tháng 03 năm 2012
HỌC VIÊN

Nguyễn Thanh Hà
 


MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa

Lời cam đoan
Danh mục các bảng
Bảng 1. Nhu cầu sử dụng nước trong nuôi trồng thủy sản

3

Bảng 2. Chỉ tiêu chất lượng nước các dinh dưỡng khoáng cho nuôi cá

5

nước mặn
Bảng 3. Tỷ lệ % của NH3 và tổng nitơ amoni phụ thuộc vào nhiệt độ và

7

pH
Bảng 4. Độ chọn lọc trao đổi ion

13

Bảng 5. Các nhóm vi khuẩn nitrat hóa

22

Bảng 6. Chất lượng nước nuôi tôm ở huyện Ngọc Hiển

31

Bảng 7. Kết quả xây dựng đường chuẩn NH4+

42

Bảng 8. Kết quả xây dựng đường chuẩn nitrit

44

Bảng 9. Kết quả xây dựng đường chuẩn NO3-

46

Bảng 10. Lượng chất ức chế quá trình nitrat hóa

49

Bảng 11. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý amoni của vi

56

sinh khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu mang
k/thước: 1x1x1cm.
Bảng 12. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý amoni của vi

59

sinh khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu mang
k/thước: 2x2x2cm.
Bảng 13. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý NO3- bằng vi

62

sinh khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu mang
k/thước: 1x1x1cm.
Bảng 14. Hiệu suất khử nitrat của hệ với các độ muối khác nhau - thí

65

nghiệm với vật liệu mang k/thước: 1x1x1cm.
Bảng 15. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý NO3- bằng vi
sinh khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu mang
k/thước: 2x2x2cm.

66


Bảng 16. Hiệu suất khử nitrat của hệ với các độ muối khác nhau - thí

68

nghiệm với vật liệu mang kích thước: 2x2x2cm.
Bảng 17: tải lượng ôxy amoni và khử nitrat cột lọc vật liệu: 1x1x1cm

68

Bảng 18: tải lượng ôxy amoni và khử nitrat cột lọc vật liệu: 2x2x2cm

69

Bảng 19: giá trị mật độ vi sinh tổng trên đơn vị thể tích vật liệu mang

69

Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Hình 1. Chu trình nitơ trong môi trường nước

5

Hình 2. Chu trình nitơ trong môi trường nuôi trồng thủy sản

5

Hình 3. Phản ứng dạng lưu thể

7

Hình 4 . Hệ thống xử lý nước thải theo kỹ thuật đĩa quay sinh học

19

Hình 5. Hình ảnh về vi khuẩn nitrosomonas

23

Hình 6. Hình ảnh về vi khuẩn nitrobacter

24

Hình 7. Qui trình nuôi tôm giống

26

Hình 8. Qui trình công nghệ nuôi thâm canh tôm sú

27

Hình 9. Sơ đồ thí nghiệm - Hệ lọc sinh học ngập nước tầng tĩnh

35

Hình 10. Bề mặt ban đầu của giá thể vật mang vi sinh dạng xốp (ảnh

38

SEM)
Hình 11. Bề mặt của giá thể đã được cấy vi sinh

40, 41

Hình 12. Đường chuẩn amoni

42

Hình 13. Đường chuẩn nitrit

44

Hình 14. Đường chuẩn NO3Hình 15. Sự thay đổi nồng độ amoni theo thời gian với các độ muối khác

57

nhau khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu

k/thước 1x1x1cm
Hình 16. Ảnh hưởng của độ muối đến tốc độ ôxy hoá amoni của vi sinh 58
khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu k/thước
1x1x1cm
Hình 17. Sự thay đổi nồng độ amoni theo thời gian với các độ muối khác

60

nhau khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu
k/thước 2x2x2cm
Hình 18. Ảnh hưởng của độ muối đến tốc độ ôxy hoá amoni của vi sinh

61


khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu k/thước
2x2x2cm
Hình 19. Ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả khử nitrat của vi sinh khi 63
nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu k/thước
1x1x1cm
Hình 20. Ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả khử nitrat của vi sinh khi 67
nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l - vật liệu k/thước
2x2x2cm
MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN

3

1.1. Nhu cầu sử dụng nước trong nuôi trồng thuỷ sản
1.2. Các hợp chất nitơ trong nước nuôi thuỷ sản và độc tính của

4

chúng đối với động vật thuỷ sinh
1.2.2. Chu trình nitơ trong nước nuôi trồng thuỷ sản

5

1.2.3. Tiêu chuẩn chất lượng của các dinh dưỡng khoáng trong nuôi

5

trồng thủy sản
1.2.4. Độc tính của các hợp chất nitơ đối với động vật thủy sinh

6

1.3. Nghiên cứu xử lý amoni trong nước nuôi thuỷ sản

9

1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

9

1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

9

1.4. Khái quát về phương pháp xử lý hợp chất nitơ

10

1.4.1. Phương pháp clo hóa tới điểm đột biến

10

1.4.2. Phương pháp ozon hóa với xúc tác Br-

11

1.4.3. Phương pháp trao đổi ion

12

1.4.4. Phương pháp sinh học

13

1.5. Lựa chọn công nghệ xử lý amoni cho nước nuôi trồng thuỷ sản

19

1.5.1. Trao đổi amoni trên zeolit

19

1.5.2. Sử dụng formalin

20

1.5.3. Kỹ thuật lọc sinh học ngập nước

20

1.6. Phương thức và quy trình nuôi thuỷ sản

26


1.6.1. Phương thức nuôi thủy sản

26

1.6.2. Qui trình nuôi trồng thủy sản

26

1.7. Chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản

27

1.7.1. Một số thông số cơ bản đánh giá chất lượng nước nuôi trồng thủy

27

sản

1.7.2. Kết quả phân tích mẫu nước nuôi tôm ở một số huyện ở vùng bán

31

đảo
2.1. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu

33

2.1.2. Đối tượng nghiên cứu

33

2.1.2. Phương pháp nghiên cứu

33

2.1.3. Mô hình thực nghiệm

34

2.2. Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong nước

41

2.2.1. Phương pháp phân tích N-NH4+

41

2.2.2. Phương pháp phân tích N-NO2-

43

2.2.4. Phương pháp phân tích tổng nitơ

46

2.2.5. Phương pháp xác định CODMn

47

2.2.6. Xác đinh chỉ số BOD

48

2.2.7. Phương pháp xác định độ kiềm

49

2.2.8. Xác định clorua bằng chuẩn độ nitrat bạc với chỉ thị kalicromat

51

2.2. 9. Xác định tổng nitơ Kjeldahl

52

2.2.10. Xác định độ cứng

53

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối lên khả năng ôxy hoá amoni 55
của vi sinh vật đối với nước nuôi thuỷ sản
3.1.1. Trường hợp 1: Ảnh hưởng của độ muối trong dung dịch đến hiệu

56

quả xử lý amoni của vi sinh khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7
mg/l với cột lọc sử dụng vật liệu mang kích thước 1x1x1cm.
3.1.2. Ảnh hưởng của độ muối trong dung dịch đến hiệu quả xử lý amoni 59
của vi sinh khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l với cột lọc
sử dụng vật liệu mang có kích thước 2x2x2cm.


3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối lên khả năng khử nitrat của

62

vi sinh vật đối với nước nuôi thuỷ sản
3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ muối trong dung dịch đến hiệu quả khử

62

NO3- bằng vi sinh vật khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l
với cột lọc sử dụng vật liệu mang có kích thước 1x1x1cm.
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ muối trong dung dịch đến hiệu quả xử lý
NO3- bằng vi sinh vật khi nồng độ amoni ban đầu khoảng 7 mg/l
với cột lọc sử dụng vật liệu mang có kích thước 2x2x2cm.
CHƯƠNG 4 – KẾT LUẬN VÀ KIỄN NGHỊ

71

TÀI LIỆU THAM KHẢO

76


MỞ ĐẦU
Trong hơn 10 năm trở lại đây, ngành nuôi trồng Thủy sản đã có những bước
phát triển nhanh và ổn định, góp phần quan trọng vào sự tăng trưởng của nền kinh
tế quốc dân. Từ chỗ là một nghề sản xuất phụ, mang tính chất tự cấp tự
túc, nuôi trồng thủy sản đã trở thành một ngành sản xuất hàng hoá tập trung với
trình độ kỹ thuật tiên tiến, phát triển ở tất cả các thuỷ vực nước ngọt, nước lợ, nước
mặn. Diện tích nuôi trồng thủy sản tăng đều đặn qua từng năm từ năm 1981 tới nay.
Từ 230 nghìn ha năm 1981, đến nay diện tích nuôi đã đạt hơn 1 triệu ha.
Nuôi trồng thuỷ sản đang từng bước trở thành một trong những ngành sản xuất hàng
hoá chủ lực, phát triển rộng khắp và có vị trí quan trọng và đang hướng đến xây
dựng các vùng sản xuất tập trung.
Gắn liền với sự phát triển này, thực trạng xuống cấp chất lượng nguồn nước
dành cho nuôi trồng thuỷ sản cũng gia tăng. Chất lượng nước nuôi trồng xuống cấp
gây giảm sự phát triển của vật nuôi, giảm năng suất nuôi trồng và gây ô nhiễm các
thuỷ vực.
Để tăng năng suất nuôi trồng, người nuôi sử dụng nhiều thức ăn tổng hợp,
hoá chất và chế phẩm sinh học hơn. Hoá chất sử dụng thường xuyên đã gây ra nhiều
ảnh hưởng đến môi trường, gián tiếp gây thiệt hại cho những vụ tiếp theo. Các chất
gây ô nhiễm gồm: amoni, phốt pho, chất kháng sinh. Chất gây ô nhiễm chính là
amoni (trong môi trường nước mặn phôtpho kết tủa dạng muối phôtphat). Do vậy
nước thải nuôi thủy sản cần xử lý amoni trước khi tái sử dụng lại hoặc thải ra môi
trường. Amoni dễ bị chuyển hoá bởi vi sinh vật nên phù hợp với phương pháp xử lý

sinh học.
Trong các phương pháp xử lý sinh học thì phương pháp lọc sinh học đáp ứng
được hầu hết các yêu cầu làm sạch nước thải nuôi trồng thủy sản (nước sau xử lý
được tuần hoàn lại để nuôi trồng thủy sản). Việc sử dụng phương pháp lọc sinh học
hiếu khí có nhiều ưu thế xét cả về phương diện kinh tế lẫn môi trường, vì lọc sinh

1


học không cần nhiều diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải như các hồ sinh
học, chất thải ra có nồng độ ô nhiễm không quá cao, nên việc sử dụng các bể
aeroten và bể mêtan trong giai đoạn hiện nay là quá tốn kém và không hợp lý [11].
Để xử lý amoni bằng phương pháp sinh học, chúng ta sử dụng hai quá trình
là ôxy hoá amoni và khử nitrat được thực hiện bởi hai chủng vi sinh khác nhau có
tên là Nitrifyer và Denitrifyer.
Thông thường, hai quá trình này được nghiên cứu, tiến hành độc lập trong
các điều kiện khác nhau, gây khó khăn trong công tác vận hành thiết bị xử lý và
lãng phí vật chất, năng lượng vận hành xử lý. Xu hướng nghiên cứu mới là kết hợp
hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat đồng thời xảy ra trong một môi trường phản
ứng. Nghiên cứu dựa trên cơ sở tốc độ khuyếch tán của nitrat vào bên trong màng vi
sinh lớn hơn của ôxy.
Xuất phát từ thực tế trên, với mong muốn hướng đến giải quyết một số vấn
đề đã nêu, tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu quá trình nitrat hóa và khử
nitrat đồng thời xảy ra trong môi trường nước mặn bằng kỹ thuật màng vi sinh”.

2


CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN
1.1. NHU CẦU SỬ DỤNG NƯỚC TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Nguồn lợi thuỷ sản trong tự nhiên ngày càng ít đáp ứng đầy đủ nhu cầu của
con người. Để thỏa mãn, ngành nuôi trồng thuỷ sản phát triển rất nhanh trong thời
gian gần đây ở các nước cũng như ở Việt Nam và đã trở thành một ngành công
nghiệp.
Phần lớn các loài thủy sản có giá trị kinh tế đều được ương, nuôi trong ao hồ,
bể hoặc lồng, tùy theo từng giống, mật độ nuôi, tỷ lệ lưu chuyển nước, lượng mưa,
sự bốc hơi và cường độ nuôi thủy sản đòi hỏi mức độ cung cấp lượng nước sạch
khác nhau. Ở Mĩ, nuôi cá Nheo trong bể đòi hỏi lượng nước cần cung cấp từ 2,5 –
600% tổng thể tích trong một năm. Ở Việt Nam cá Giò nuôi giống hàng ngày cần
thay 200 - 600% thể tích nước.
Phillips và ctv (1991) (trích Boyd, 1992) [14] cho rằng: “ Nuôi trồng thủy
sản sẽ phải đối mặt với nhiều khó khăn, hoạt động nuôi trồng thủy sản làm gia tăng
tác động bất lợi đến môi trường thủy sinh và cạnh tranh với nguồn lợi tài nguyên
nước và đất”. Vì vậy để tránh tác động bất lợi đến môi trường, nước thải từ hoạt
động nuôi trồng thủy sản cần được xử lý trước khi thải ra môi trường hoặc tuần
hoàn lại nước nuôi, nhằm hạn chế ô nhiễm vùng xung quanh và các vụ nuôi tiếp
theo.
Bảng 1. Nhu cầu sử dụng nước trong nuôi trồng thủy sản
Năng suất
Nhu cầu nước
(kg/ha/năm)
(l/kg)
Nuôi cá rô phi trong ao
Đài Loan
17.400
21.000
Nuôi cá rô phi trong ao
Đài Loan
30 – 50
3.000 – 5.000

Nuôi cá nheo trong ao
Mỹ
3.000
6.470
Nuôi cá nheo nước chảy
Mỹ
14.500 – 29.900
Nuôi cá hồi vân nước chảy
Mỹ
150.000
210.000
Nuôi cá hồi trong bể và ao
Anh
252.000
Nuôi tôm he trong ao
Đài Loan
4.200 – 11.000
11.000 – 21.340
Nguồn : Phillips và ctv, 1991 trích Boyd, 1992 [14]
Loài và hệ thống nuôi

Quốc gia

3


1.2. CÁC HỢP CHẤT NITƠ TRONG NƯỚC NUÔI THỦY SẢN VÀ ĐỘC
TÍNH CỦA CHÚNG ĐỐI VỚI ĐỘNG VẬT THỦY SINH

1.2.1 Nguồn gốc hình thành amoni trong nước nuôi trồng thủy sản

Ô nhiễm nguồn nước nuôi trồng nặng nề và thường trực là do hoạt động sản
xuất nuôi trồng. Trong quá trình sản xuất, nhất là nuôi thâm canh, một lượng rất lớn
thức ăn, phân vô cơ, phân hữu cơ được đưa vào ao hồ nhằm tăng năng suất sản
phẩm, nhưng do hiệu quả sử dụng của các thành phần đó thấp nên lượng dư và các
chất bài tiết từ tôm cá lớn nên mức độ ô nhiễm ngày càng tăng nếu không có giải
pháp hữu hiệu. Ô nhiễm môi trường do yếu tố sản xuất sẽ làm mất cân bằng sinh
thái nghiêm trọng, thậm chí đến mức không thể nuôi tiếp vụ sau khi chưa áp dụng
các biện pháp xử lý triệt để.
Kinh nghiệm chỉ ra là: lợi nhuận thu được từ nuôi trồng thủy sản không tỷ lệ
thuận với suất đầu tư (bón phân, thức ăn). Khi tăng suất đầu tư, sản lượng thủy sản
tăng lên nhưng chỉ tăng rất chậm. Đến một mức độ nhất định khi suất đầu tư đã lớn,
lợi nhuận sẽ giảm khi tăng suất đầu tư, nói cách khác lợi nhuận đạt tối đa khi suất
đầu tư ở mức hợp lý. Nguyên nhân của suy giảm lợi nhuận khi tăng suất đầu tư chủ
yếu là do tác động xấu đến môi trường nuôi trồng: tăng cường thức ăn, phân bón
gây ra hiện tượng phú dưỡng dẫn đến sự phát triển bùng nổ của tảo, thực vật phù du
làm cạn kiệt nguồn oxy trong nước, tăng nồng độ các chất gây độc [2].
Nguồn nước thải từ các ao hồ nuôi thường ô nhiễm khá nặng nề nên cần hết
sức hạn chế thải ra các vùng xung quanh hoặc trước khi thải cần được xử lý để đảm
bảo an toàn cho khu vực nuôi trồng xung quanh.
Do lượng nước thải từ ao hồ rất lớn và kinh phí xử lý khá cao nên việc lựa
chọn các giải pháp thích hợp, đặc biệt về mặt giá thành sẽ là tiêu chí quan trọng để
có thể áp dụng trong thực tiễn.

4


Muốn đạt được tiêu chí đó, việc hiểu biết tổng thể về chất lượng nước, sự
biến động liên tục của môi trường nước khi có mặt của các yếu tố tác động là vấn đề
quan trọng nhất.
1.2.2. Chu trình nitơ trong nước nuôi trồng thủy sản

Hình 1. Chu trình nitơ trong môi trường nước

[29]

(Ruth Francis-Floyd và Craig Watson, 1990)

Hình 2. Chu trình nitơ trong môi trường nuôi trồng thủy sản
1.2.3. Tiêu chuẩn chất lượng của các dinh dưỡng khoáng trong nuôi trồng thủy
sản
Dinh dưỡng khoáng là một trong những yếu tố không thể thiếu để kích thích
sự tăng trưởng và phát triển của động vật phù du trong ao nuôi. Tuy nhiên khi hàm
lượng dinh dưỡng khoáng quá cao sẽ làm tảo phát triển mạnh, dấn đến hiện tượng
tảo nở hoa, gây thiếu oxy làm chậm quá trình sinh trưởng thậm chí gây chết thực vật
thủy sinh. Vì thế, các dinh dưỡng khoáng luôn được kiểm soát trong hệ thống nuôi.

5


Bảng 2. Chỉ tiêu chất lượng nước các dinh dưỡng khoáng cho nuôi cá nước mặn
Thông số
N-NH3
N-NO2N-NO3-

Nồng độ (mg/L)
< 0,04
1,0
< 50
Nguồn Boyd, 1992 [14]

1.2.4. Độc tính của các hợp chất nitơ đối với động vật thủy sinh
Nước thải nuôi trồng thủy sản có chứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ dễ
chuyển hoá sinh học và lượng lớn các hợp chất chứa nitơ có thể tồn tại ở các dạng
nitơ hữu cơ, NH4+, NO2-, NO3-. Do trong nước nuôi trồng thủy sản chứa lượng lớn
thức ăn thừa, phân và chất bài tiết của thủy sản được vi sinh vật phân hủy thành
amoniac (NH3 và NH4+) (Losodor 1998) [19].
William A. Wurts, (2005) [38] cho rằng: NH3 thường được giải phóng trực
tiếp ra môi trường nước từ mang cá, cuối vụ nuôi trồng lượng NH3 cao hơn, vì khi
đó lượng thức ăn thừa và sản phẩm bài tiết của tôm cá là lớn nhất.
Hàm lượng amoni trong nước phải được kiểm soát cẩn thận, vì amoni gây
độc cao đối với tôm, cá. Amoni tồn tại ở hai dạng khác nhau trong nước là NH3 và
NH4+. Hai dạng này có mặt đồng thời trong nước và chuyển từ dạng này sang dạng
khác theo phương trình phản ứng:
NH3 + H 2O ↔ NH4+ + H 2O

Chỉ có NH3 là độc đối với tôm và cá, mức độ gây độc phụ thuộc vào độ tuổi
của tôm, cá.
Lượng amoniac (NH3) khoảng từ 0,4 – 2 mg/l có thể gây tử vong cho tôm.
Độ pH và nhiệt độ trong ao càng cao sẽ làm cho độ độc hại của amoniac
(NH3) tăng lên vì amoni phóng thích tự do có thể thâm nhập vào thân tôm và đi vào
mô cơ, máu dễ dàng, dẫn đến làm giảm sự hấp thu khí oxy khiến tôm yếu đi và có
thể dẫn đến tử vong.

6


Sự hình thành nitrit trong ao bắt nguồn từ amonia. Vi sinh thuộc nhóm
nitrosomonas, nitrobacter sp sẽ tác động đến amonia để biến thành nitrit.
™ Amoniac (N-NH4+)
Tùy thuộc vào pH, tổng nitơ amoni tồn tại ở hai dạng khác nhau là NH4+

hoặc NH3 theo phương trình sau:
[ NH 3 − N ] =

[TAN ]
1 + 10 ( pK a − pH )

Sự tồn tại của NH4+ trong nước phụ thuộc vào pH, ở pH = 7 tồn tại chủ yếu ở
dạng NH4+ nhưng khi pH = 8,75 có đến 30% ở dạng NH3 rất độc đối với cá. Tuy
nhiên nếu hàm lượng NH4+ cao quá ngưỡng cho phép cũng gây độc cho động vật
thủy sinh.
pH trong ao nuôi dễ dàng bị biến động liên tục trong ngày do liên quan đến
quá trình quang hợp và hô hấp của động thực vật thủy sinh. Độ pH thường cao về
buổi chiều muộn và thấp vào buổi sáng sớm (William A. Wurts, 2005) [38].
Bảng 3. Tỷ lệ % của NH3 và tổng nitơ amoni phụ thuộc vào nhiệt độ và pH
pH
7,0
7,2
7,4
7,6
7,8
8,0
8,2
8,4
8,6
8,8

26
0,6
0,95
1,5

2,35
3,68
5,71
8,75
13,2
19,42
27,64

Nhiệt độ (oC)
28
30
0,7
0,81
1,1
1,27
1,73
2,0
2,72
3,13
4,24
1,88
6,55
7,52
10,0
11,41
14,98
16,96
21,83
24,45
30,68

33,9

32
0,95
1,5
2,36
3,69
5,72
8,77
13,22
19,46
27,68
37,76

Nguồn: Boyd C.E. và Turker C.S., 1992 [14]
Nitrit (N-NO2)
Trong ao nuôi cũng như trong hệ thống xử lý, N-NH4+ và NH3 được vi khuẩn
nitơ sử dụng như chất dinh dưỡng và nguồn năng lượng cho quá trình sinh trưởng,

7


đồng thời chuyển hóa thành N-NO2 và N-NO3 (Boyd, 1990) [13].
Tùy thuộc vào pH, tổng nitơ nitrit tồn tại ở hai dạng khác nhau là NO2- hoặc
HNO2 theo phương trình sau:
[ HNO2 − N ] =

[TNN ]
1 + 10 ( pH − pK a )

Tại pH= 7 tồn tại chủ yếu ở dạng NO2-. Axit nitrơ khuếch tán tự do qua
mang cá, còn nitrit là không thể (Tomasso, 1994) [28], nhưng nitrit lại có thể được
hấp thu rất nhanh qua tế bào lá chloride (TrÝch Boyd, 1990) [13].
Khi động vật thủy sinh hấp thu nitrit sẽ phản ứng với Hemoglobin trong máu
tạo thành Methemoglobin:
Hb + NO2- → Met- Hb
Phản ứng này làm cho Fe trong nhân Hb của máu cá bị oxy hóa thành
Methemoglobin không có khả năng vận chuyển oxy làm cho máu của cá chuyển
sang màu nâu, gây độc cho cá (Boyd, 1990) [13] và Jane Frances và ctv (1998) [18].
Trong nước mặn và nước lợ, hàm lượng ion Ca2+ và Cl- cao, hai ion này có xu
hướng làm giảm tính độc của nitrit (Tomassco vµ ctv, 1979, trÝch tõ Michael vµ
Losordo 1994) [23].
Mặc dù N-NO2 không độc bằng N-NH4+ nhưng nó cũng gây hại tới động vật
thủy sinh vì thế chúng cần kiểm soát trong bể nuôi. Trong thời gian dài và nhiều
trường hợp duy trì dưới 1 mg/l (Losordo Thomas M., 1998) [19].
™ Nitrate (N- NO3)
Nitrat thường không gây độc cho động vật thủy sinh nhưng khi nồng độ
nitrat trong môi trường nước quá cao gây tác động đến động vật thủy sinh . Điều
này cũng được Thomas M. L. (1998) [19] nhận định: “ khi hàm lượng nitrat trong
môi trường nuôi cao sẽ không có lợi cho nuôi trồng thủy sản”. Độ mặn càng cao
tính độc của nitrat càng giảm từ 300-400 lần ( Su-Jun Tsai và ctv, 2002 [32]).
Đối với cá nước mặn nồng độ N-NO3 nên ít hơn 500 mg/l (Pierce et al., 1993).

8


1.3. NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NUÔI THỦY SẢN
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Vấn đề xử lý amoni trong nước nuôi trồng thuỷ sản, nhất là môi trường nước
mặn, đặc biệt là ở nồng độ thấp và rất thấp khoảng 0,5-2 mg/l còn khá mới mẻ

không những ở Việt Nam mà còn cả trên thế giới và chỉ được quan tâm, nghiên cứu
trong khoảng ba thập kỉ gần đây.
Năm 2002 trong chương trình nghiên cứu công nghệ sinh học thuộc đề tài
KC 04.02, phòng Công nghệ Tảo-Viện Công nghệ sinh học đã tiến hành nghiên cứu
xử lý nước nuôi tôm bằng phương pháp lọc sinh học với chất mang là san hô, sỏi
nhẹ, lô nhựa trên qui mô pilot phòng thí nghiệm.
Năm 2006 Viện công nghệ môi trường-Viện khoa học và công nghệ Việt
Nam, Nguyễn Văn Hà cùng các cộng sự đã nghiên cứu xử lý nước thải nuôi tôm
bằng phương pháp lọc sinh học để tái sản xuất trong các trại tôm giống với chất
mang là sỏi nhẹ và bi nhựa.
Trạm Nghiên cứu và sản xuất giống hải sản Cửa Lò, Nghệ An – Viện
Nghiên cứu Nuôi trồng thủy sản I là cơ sở sản xuất giống hải sản đang sử dụng hệ
thống lọc sinh học tuần hoàn nước cho ương nuôi các loại giống cá biển, hệ thống
này được nhập từ Na Uy, giá thành cao. Trong quá trình vận hành đã có sự cố, nước
đầu ra để quay vòng lại bể nuôi không đạt tiêu chuẩn, do có thể có những vấn đề
không phù hợp với điều kiện khí hậu của Việt Nam.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Hệ thống xử lý nước nuôi thuỷ sản tuần hoàn bao gồm các công đoạn cơ bản:
tách cặn, lọc sinh học để loại cơ chất, thêm dưỡng khí và khử trùng rất ưu việt khi
dùng nuôi trồng công nghiệp với lợi thế giảm thiểu chất thải gây ô nhiễm, giảm
nguy cơ gây tác động xấu đến đất, nước nói riêng và môi trường nói chung. Đây là
một quá trình xử lý tổng hợp sử dụng trong sản xuất thuỷ sản với mục đích chủ
động kiểm soát chất lượng nước, được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu (Van

9


Rijn, 1996; Davis and Arnold, 1998) [35], [16].
Các nhà khoa học châu Á: Menasveta et al (1989, 1991) [20], Chen et al
(1989) và Millamena et al (1991) [24] đã công bố các công trình nghiên cứu xây

dựng các hệ lọc nước biển tuần hoàn, khép kín cho nuôi tôm thương phẩm . Các hệ
lọc nước tuần hoàn khác cũng đã được thiết kế cho sản xuất tôm biển (Mock et al
(1977); Neal và Mock (1979); Reid và Arnold (1998)) [26]. Các hệ này điều gặp trở
ngại trong vấn đề loại bỏ nitơ tổng số. Để kiểm soát hàm lượng nitỏ tổng số cần có
hai quá trình sinh học chính: nitrat hóa và quá trình khử nitrat (Spote, 1979).
Một số hãng nước ngoài giới thiệu nhiều kỹ thuật lọc sinh học khác nhau
dùng cho xử ký nước nuôi trồng thủy sản: tầng linh động (San Diego, CA), tầng
chuyển động ( Kaldnes MBBR, cơ sở để thiết kế và vận hành trong Rusten et al.
(2005)) [17].
1.4. Khái quát về phương pháp xử lý hợp chất nitơ
™

Xử lý hợp chất nitơ có thể thực hiện bằng các biện pháp hóa lý (hóa học), vật

lý hoặc sinh học dựa trên các nguyên tắc chuyển hóa thành hợp chất khác hoặc tách
loại, cách ly chúng ra khỏi môi trường nước.
™

Sử dụng một số loại màng thích hợp: màng nanô, màng thẩm thấu ngược hay

điện thẩm tích cũng tách được các hợp chất nitơ đồng thời với các hợp chất khác.
1.4.1. Phương pháp clo hóa tới điểm đột biến
Khi hòa tan clo hoặc các hợp chất clo trong nước, tùy theo pH mà clo có thể
nằm ở dạng HClO hay ClO- theo phương trình:
Cl2 + H2O (pH < 5) ↔ HOCl + HCl (pH < 7)

(1)

HOCl ↔ H+ + ClO- (pH > 8)
Ca(OCl)2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2HOCl

NaOCl + H2O → HOCl + NaOH

(2)
(3)

Khi trong nước có NH4+ sẽ xảy ra các phản ứng sau:
NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O

monocloramin

10

(4)


NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O

dicloramin

(5)

NHCl2 + HOCl

tricloramin

(6)

→ NCl3 + H2O

NH2Cl + NHCl2 →N2 + 3HCl

(7)

Ta có phương trình tổng cộng
2NH3 + HOCl → 2N2 +3 H2O + 3HCl

(8)

- Lúc này lượng clo dư trong nước sẽ giảm đến giá trị nhỏ nhất vì xảy ra sự
phân hủy cloramin, điểm tương ứng với giá trị này gọi là điểm đột biến. Theo lý
thuyết để xử lý NH4+ phải dùng tỷ lệ Cl:N = 7,6 song trong thực tế để phản ứng (8)
xảy ra tỉ lệ này xấp xỉ bằng 10 do có thể tạo ra một số sản phẩm phụ trong đó có
nitrat.
- Liều lượng clo hoạt động cần sử dụng rất lớn và hình thành nhiều sản phẩm
có tính độc cao: tricloamin là chất dễ bay hơi có mùi rất khó chịu (hắc). Phản ứng
giữa clo hoạt động với chất hữu cơ trong nước thải tạo ra các sản phẩm hữu cơ chứa
clo, điển hình là hợp chất trihalometan (CHX3), (X là nguyên tố thuộc nhóm
halogen) và các chất khác có tiềm năng gây ung thư. Phương pháp này hầu như
không được sử dụng trong thực tế.
1.4.2. Phương pháp ozon hóa với xúc tác BrĐể khắc phục nhược điểm của phương pháp clo hóa điểm đột biến, có thể
thay thế một tác nhân oxy hóa khác như ozon với sự có mặt của Br-.Về cơ bản xử lý
NH4+ bằng O3 với sự có mặt của Br- cũng diễn ra theo cơ chế giống như phương
pháp xử lý dùng clo. Dưới tác dụng của O3, Br- bị oxy hóa thành BrO- theo phản
ứng sau:
Br- +O3 + H+ ↔ O2 + HBrO

(9)

Phản ứng oxy hóa NH4+ bởi ion BrO- tương tự ion ClONH3 + HBrO →

NH2Br + H2O

NH2Br + NHBr2 →

NHBr2 + H2O

NH2Br + NHBr →N2 + 3Br- + 3H+

11

(10)
(11)
(12)


Đây chính là điểm tương đồng giữa hai phương pháp clo hóa và zon hóa xúc
tác Br- do Galat – Gorhev và Moris tìm ra năm 1975.
1.4.3. Phương pháp trao đổi ion
™ Nhựa trao đổi ion bao gồm: những hợp chất có khả năng trao đổi cation – gọi là
cationit còn những hợp chất có khả năng trao đổi anion - gọi là anionit.
™ Vật liệu trao đổi ion là dạng rắn không tan trong nước, dạng vô cơ hoặc hữu cơ.
- Nhựa cationit là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có công thức chung là
RSO3Na, RSO3H, RCOO(H,Na) trong đó R là gốc hữu cơ phức tạp.
Trao đổi ion xảy ra như sau:
Cat-Na (Ca-H) + Men+ (Ca2+, NH4+) → Cat- Men+ + Na+ (H+)

(13)

- Nhựa anionit là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có công thức chung là
An-OH- hoặc An-Cl-.

Trao đổi ion xảy ra như sau:
An-OH- (An-Cl-) + A- → An-A- + OH-

(14)

- Vật liệu vô cơ có tính năng trao đổi chủ yếu là loại trao đổi cation. Điển
hình của loại vật liệu trao đổi cationit vô cơ là họ zeolit, các alumosilicat .
Tùy theo mạng cấu trúc zeolit có các dạng zeolit khác nhau như zeolit A, X,
Y, Mordenit, Chabazit.... Ngoài dung lượng trao đổi của một loại vật liệu, đặc trưng
rất quan trọng khác là tính chọn lọc của quá trình trao đổi vì trong nước luôn tồn tại
nhiều loại ion có hóa trị và kích thước khác nhau.
Từ số liệu của bảng 4 cũng cho thấy độ chọn lọc của ion amoni rất thấp, chỉ
cao hơn một chút so với ion natri.
Mặt khác nồng độ amoni trong nước tự nhiên và nước thải ít khi cao hơn so
với natri và canxi, điều đó có nghĩa là việc sử dụng nhựa cationit mạnh để trao đổi
amoni có hiệu quả thấp, chi phí cao đặc biệt đối với quá trình tái sinh.

12


Bảng 4. Độ chọn lọc trao đổi ion
Nhựa cationit
mạnh
Cation i

chọn
lọc i/Na

Nhựa cationit

Nhựa anionit mạnh

Anion i

mạnh

chọn

Cation i

lọc i/Cl-

chọn
lọc i/Na

Nhựa anionit mạnh

Anion i

chọn
lọc i/Cl-

Sr2+

4,8

HSO4-

4,1

Mg2+

1,67

Cl-

1,0

Cu2+

2,6

NO3-

3,2

NH4+

1,3

HCO3-

0,27

Ca2+

1,9

Br-

2,3

Na+

1,0

CH3COO-

0,14

Zn2+

1,8

HAsO42-

1,5

H+

0,67

F-

0,07

Clinoptilolite là một loại zeolit tự nhiên, có công thức hóa học
(Na4K4)Al20O40. 24H2O, độ lớn của mao quản nằm trong khoảng 3 - 8 Ao, độ xốp
tổng khoảng 34%. Độ chọn lọc trao đổi ion của clinoptilolite đối với cation tuân
theo thứ tự:

Cs+>Rb+>K+>NH4+>Ba2+>Na+>Ca2+>Fe2+>Al3+>Mg2+>Li+
Từ dãy trên cho thấy độ chọn lọc trao đổi của ion amoni khá cao, hơn hẳn
các loại nhựa tổng hợp. Ngoài Clinoptilolite, chabazite cũng là một loại zeolit tự
nhiên khác có độ chọn lọc với cation theo:
Tl+>K+>Ag+>NH4+>Pb2+>Na+>Ca2+>Fe2+>Al3+>Mg2+>Li+
Nhìn chung các loại zeolit có độ chọn lọc trao đổi khá cao với ion amoni.
Dung lượng trao đổi của Clinoptilolite được nhiều tác giả xác định, nằm trong
khoảng 1 - 2,7 đl/kg, tương đương 14 - 32 g NH4+/kg. Tuy vậy dung lượng hoạt
động trong thực tiễn của nó ít khi vượt quá 50% của dung lượng tổng, thường là 1 7g/kg do khi gần bão hòa amoni bị chiết ngược ra ngoài dung dịch.
1.4.4. Phương pháp sinh học
Nitơ tồn tại trong nước là chất dinh dưỡng chủ yếu cho nhiều loại vi khuẩn.
Có hai loại vi khuẩn chính là vi khuẩn tự dưỡng và vi khuẩn dị dưỡng. Vi khuẩn tự

13


dưỡng là vi khuẩn có khả năng tổng hợp tế bào từ các chất vô cơ đơn giản, còn vi
khuẩn dị dưỡng sử dụng cơ chất là các chất hữu cơ.
Xử lý amoni bằng phương pháp vi sinh sẽ xảy ra các quá trình sau:
™ Quá trình nitrat hóa:
- Nitrat hóa là giai đoạn thứ nhất của quá trình loại bỏ amoni trong nước
được thực hiện bởi hai loại vi khuẩn là nitrosomonas và nitrobacter.

NH4+ +3/2 O2

Nitrosomonas

NO2- +1/2O2

Nitrobacter

NH4+ +

VSV

2O2

NO2-+ 2H+ + H2O
NO3-

(15)
(16)

NO3- + H2O + 2H+

(17)

- Nitrosomonas và Nitrobacter thuộc loại vi sinh vật tự dưỡng, chúng sử dụng
nguồn carbon vô cơ (chủ yếu là HCO3- và CO2) cùng với các chất dinh dưỡng (N, P,
vi lượng...) để xây dựng tế bào.
- Nếu lấy hiệu suất sinh khối của cả hai loại vi sinh trên là 0,17 g/g NO3-N tạo
thành thì phản ứng tổng thể của quá trình oxy hóa amoni thành nitrat sẽ là :
1,02NH4+ +1,89O2+2,02HCO3-→0,021C5H7O2N+1,06H2O+1,92H2CO3+ 1,00NO3- (19)

- Tốc độ phát triển của vi sinh vật tự dưỡng tuân theo qui luật động học Monod
đối với từng yếu tố ảnh hưởng hay đối với từng loại cơ chất cần thiết cho vi sinh
vật.
- Hai yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến tốc độ sinh trưởng của vi sinh tự
dưỡng là nồng độ amoni và oxy hòa tan, chúng tác động lên tốc độ sinh trưởng của
vi sinh theo dạng qui luật hàm Monod:

S N ⎤ ⎡ DO ⎤
⎥
⎥.⎢
⎣ S N + K N ⎦ ⎣ DO + K DO ⎦
⎡

µ = µ m .⎢

(20)

µ, µm: Hằng số phát triển riêng và cực đại của vi sinh tự dưỡng. SN là nồng
độ amoni, DO là nồng độ oxy hòa tan, KN, KDO là hằng số bán bão hòa của amoni
và của oxy

14


™ Quá trình khử nitrat.
Vi sinh vật thực hiện quá trình khử nitrat có tên chung là Denitrifier bao gồm
ít nhất là 14 loại vi sinh vật, ví dụ Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas,
Thiobacillus . Phần lớn loại vi sinh trên thuộc loại tùy nghi với nghĩa là chúng sử
dụng oxy hoặc nitrat, nitrit làm chất oxy hóa (nhận điện tử trong các phản ứng sinh
hóa) để sản xuất năng lượng.
- Để khử nitrat, vi sinh vật cần có chất khử (nitrat là chất oxy hóa), chất khử
có thể là chất hữu cơ hoặc vô cơ như H2, S, Fe2+.
- Quá trình khử nitrat xảy ra theo bốn bậc liên tiếp nhau với mức độ giảm
hóa trị của nguyên tố nitơ từ +5 về +3, +2, +1 và 0:
NO3- → NO2- → NO (khí) → N2O (khí) → N2 (khí)
+ Phản ứng khử nitrat với chất hữu cơ là metanol hay axit axetic xảy ra theo
phương trình :

6NO3- + 5CH3OH → 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH-

(21)

8NO3- + 5CH3COOH → 4N2 + 10CO2 + 8OH-

(22)

+ Nếu sử dụng một chất hữu cơ nào đó từ nguồn nước thải với công thức
chung là C18H19O9N thì quá trình khử nitrat xảy ra :
1
1
1
1
17
1
1
1
C18H19O9N + NO3- + H+→
N2 +
CO2 +
HCO3-+
NH4++ H2O (23)
70
5
5
10
70
70
70

5

Năng lượng thu được từ phản ứng khử là 24,6 kcal/mol tính theo NO3--N.
- Song song với quá trình khử nitrat, quá trình tổng hợp tế bào cũng diễn ra,
khi đó lượng chất hữu cơ tiêu hao cho cả quá trình cao hơn so với lượng cần thiết
cho phản ứng hóa học.
+ Sử dụng metanol làm chất cho điện tử của quá trình khử nitrat và nitrit
cùng với tổng hợp tế bào sẽ thu được:
NO3- + 1,08CH3OH + 0,24H2CO3 → 0,056 C5H7NO2 + 0,47N2+ 1,68H2O + HCO3- (24)
NO2- + 0,67CH3OH + 0,53H2CO3 → 0,04 C5H7NO2 + 0,48N2 + 1,23H2O + HCO3-

™

(25)

Bùn hoạt tính (Aerotent)
Trong kỹ thuật bùn hoạt tính vi sinh vật được đưa vào dạng huyền phù, được

15


trộn lẫn với nước thải và dòng khí được bơm liên tục. Vi sinh vật tiếp xúc với các
tạp chất có trong nước thải và phân hủy chúng, khả năng lắng của bùn hoạt tính
chậm. Cần có bể lắng thứ cấp vì lượng bùn hoạt tính có thể theo nước đi ra ngoài
nên cần bổ sung lại một lượng bùn hoạt tính vào bể bằng cách tuần hoàn lại vào bể
phản ứng một phần bùn hoạt tính từ bể lắng thứ cấp.
™

Lọc sinh học (biofitter)
- Math Smith (2003) [31], Thomas M. L. và M. P. Masser & Racoky (1992

và 1998) [19], [22] đã định nghĩa về lọc sinh học phục vụ cho nuôi trồng thủy sản là
quá trình nuôi các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn hiếu khí sống bám ở các màng
sinh học trên bề mặt vật liệu lọc, sinh trưởng và phát triển do có các chất dinh
dưỡng trong nước thải từ hệ thống bể nuôi.
- Nước thải qua hệ thống lọc này sẽ được loại trừ các chất hữu cơ hoà tan và
muối dinh dưỡng vô cơ (NH4+, NH3, NO2-, NO3- và PO43-) bởi các vi khuẩn nitrite
và nitrate, sau đó nuớc sạch được cấp trở lại hệ thống bể nuôi (Math Smith, 2003)
[31].
- Lọc sinh học dựa vào quá trình hoạt động của vi sinh vật (vi khuẩn hiếu
khí) ở màng sinh học dính bám trên bề mặt vật liệu lọc để phân hủy các chất hữu cơ
có trong nước thải (Fred W., 2003 và Math Smith, 2003 [31]).
¾ Lọc nhỏ giọt (Trickling filter):
Một cột lọc sinh học chỉ hoạt động có hiệu quả khi đáp ứng được các tiêu
chí:
- Vi sinh vật phải được cố định (bám) trên chất mang với mật độ cần thiết do
quá trình xử lý đòi hỏi.
- Tiếp xúc tốt giữa nước thải chứa cơ chất và màng vi sinh bám trên chất
mang.
- Kiểm soát được sự phát triển của màng vi sinh sao cho không để xảy ra
hiện tượng bị tắc hoặc bị rửa trôi.
- Cung cấp đủ oxy cho nước để đáp ứng nhu cầu cho phản ứng xảy ra trong
màng.

16


Lọc nhỏ giọt là kỹ thuật thông dụng trong xử lý nước thải bậc hai với nhiều
phiên bản khác nhau. Hệ phản ứng lọc nhỏ giọt bao gồm ba pha: pha rắn (màng vi
sinh bám trên chất mang), pha nước thải chứa cơ chất cần xử lý và pha khí (khoảng

rỗng của tầng chất rắn).
Tầng lọc chất rắn là tầng cố định, vật liệu lọc thường là vật liệu bằng đá với
kích thước 5 - 20 cm với chiều cao từ 1,2 - 2,5m (thường là 1,8m) hoặc vật liệu
nhựa với các kiểu cấu hình khác nhau, chiều cao của tầng lọc từ 4 - 12m.
Nước thải được phân tán thành các giọt nhỏ, phun đều lên toàn bộ tiết diện
của cột lọc - trên bề mặt của chất mang và được thu lại ở dưới đáy của bể lọc.
Không khí thâm nhập vào bể lọc từ phía dưới đáy lên trên tạo ra dòng khá ổn định.
¾ Lọc ngập nước (Submerged biofilter ):
Đặc trưng của kỹ thuật lọc ngập nước là vật liệu lọc nằm ở phía dưới lớp mặt
nước, vật liệu lọc được cố định thành tầng lọc hoặc có khả năng dịch chuyển.
ƒ Tầng cố định ( fix bed )
Đối với tầng lọc cố định chiều của dòng khí được bố trí chảy ngược từ dưới
lên, chiều của dòng nước có thể cùng hoặc ngược chiều với dòng khí, nước sau khi
qua cột có thể có hoặc không được hồi lưu trở lại cột.
Tầng lọc không cố định được chia thành hai dạng: dãn nở và lưu thể.
ƒ Tầng giãn nở (expand)
Tầng giản nỡ sử dụng vật liệu có kích thước không lớn, chiều của dòng nước
và khí đều hướng lên. Trong trạng thái không hoạt động tầng lọc có tính năng của
một tầng tĩnh. Khi hoạt động dưới áp lực của dòng khí, dòng nước hướng ngược
làm dãn nở thể tích của tầng lọc, tăng hơn so với trạng thái tĩnh 30 - 40%. Vật liệu
lọc (cát) bị mất tiếp xúc với nhau, các hạt lọc có thể dịch chuyển ở một mức độ nào
đó. Do va chạm lẫn nhau nên màng vi sinh bám trên chất mang bị bào mòn. Kinh
nghiệm hiện tại cho phép tính toán được quá trình kiểm soát độ dày của lớp màng vi
sinh trong thực tế.
ƒ Tầng linh động ( fluidized bed)

17