Nghiên cứu xử lý amoni (NH4+ N) trong nước bị ô nhiễm bằng than sinh học biến tính sản xuất từ phế phụ phẩm nông nghiệp (NCKH)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI (NH4+-N) TRONG NƢỚC BỊ
Ô NHIỄM BẰNG THAN SINH HỌC BIẾN TÍNH SẢN XUẤT
TỪ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP

Mã số: ĐH2017 - TN06 - 05

Chủ nhiệm đề tài: TS. Văn Hữu Tập

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Thái Nguyên, 1/2019


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI (NH4+-N) TRONG NƢỚC BỊ
Ô NHIỄM BẰNG THAN SINH HỌC BIẾN TÍNH SẢN XUẤT
TỪ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP

Mã số: ĐH2017 - TN06 - 05

Xác nhận của cơ quan chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

TS. Văn Hữu Tập

Thái Nguyên, 1/2019


DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA ĐỀ TÀI
VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP THỰC HIỆN
I. Những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài
Đơn vị công tác và
TT

1

Họ và tên

Nội dung nghiên cứu cụ thể
lĩnh vực chuyên
đƣợc giao
môn

TS. Kiều Quốc Lập

- Theo dõi và quan trắc thí
Giảng viên khoa
nghiệm hấp phụ của than sinh

Tài Nguyên và Môi
học.
trƣờng, Trƣờng Đại
- Viết báo cáo đánh giá khả
học Khoa học - Đại
năng hấp phụ của than sinh
học Thái Nguyên
học.
- Lên kế hoạch thiết kế thí

2

ThS. Nguyễn Thu Huyền

Giảng viên khoa nghiệm.
Tài Nguyên và Môi - Thiết kế bố trí thí nghiệm cột
trƣờng, Trƣờng Đại hấp phụ tại PTN.
học Khoa học - Đại - Viết báo cáo tổng hợp Phân
học Thái Nguyên
tích, đánh giá khả năng hấp phụ
của than sinh học

3

ThS. Nguyễn Thị Tuyết

- Chuẩn bị nƣớc chứa amoni
Giảng viên khoa
cho thí nghiệm.
Tài Nguyên và Môi

- Theo dõi thí nghiệm.
trƣờng, Trƣờng Đại
- Phân tích hàm lƣợng amoni
học Khoa học - Đại
trong dung dịch hấp phụ của
học Thái Nguyên
các thí nghiệm.

II. Đơn vị phối hợp chính
Tên đơn vị trong và Nội dung
ngoài nƣớc
nghiên cứu

phối

hợp

Họ và tên ngƣời đại diện

Viện Công nghệ Môi Triển khai phân tích thành
trƣờng – Viện Hàn lâm phần hóa học, cấu trúc
PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên
Khoa học và Công nghệ mẫu than sinh học biến
Việt Nam

tính sản xuất từ lõi ngô


i

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................................... 3
4. Phạm vi của đề tài .............................................................................................................. 3
1.1. Tình hình ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ở Việt Nam ........................................................... 4
1.1.1. Tình hình ô nhiễm nguồn nước mặt ............................................................................. 4
1.1.2. Tình hình ô nhiễm nước ngầm ..................................................................................... 7
1.2. Tình hình ô nhiễm amoni trong nƣớc ngầm ................................................................. 10
N uồn

n ễm mon ......................................................................................... 10

1.2.2. Hiện trạng nguồn nước bị ô nhiễm amoni ở Việt Nam .............................................. 11
1.2.3. Ản

ưởng của ô nhiễm amoni trong nguồn nước đối với sức khỏe con n ười ........ 13

1.3. Các phƣơng pháp xử lý amoni trong nguồn nƣớc ô nhiễm .......................................... 14
3

P ươn p áp s n

ọc ............................................................................................... 14

3

P ươn p áp làm t oán để khử amoni ở m

trường pH cao ................................ 15

1.3.3. Clo hóa với nồn độ c o ơn đ ểm đột biến ............................................................. 16
3 4 P ươn p áp ozon ó với xúc tác bromua .............................................................. 17
3 5 P ươn p áp tr o đổi ion .......................................................................................... 17
3 6 P ươn p áp ấp phụ ................................................................................................ 18
1.4. Một số kết quả nghiên cứu hấp phụ amoni trong nguồn nƣớc ô nhiễm ....................... 19
1.4.1. Thế giới ...................................................................................................................... 19
2.1. Đối tƣợng ...................................................................................................................... 27
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................................. 27
2.2.1. P ươn p áp c ế tạo than sinh học từ lõi ngô và biến tính than sinh học ............... 27
P ươn p áp t ực nghiệm ......................................................................................... 29
3 P ươn p áp đán

á các đặc tính hóa học của vật liệu......................................... 34

4 P ươn p áp tín toán lượn t
5 P ươn p áp p

n tíc

nsn

ọc sản xuất từ lõ n

.............................. 34

mon ................................................................................... 34

6 P ươn p áp tín toán kết quả và xử lý số liệu ........................................................ 35

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................................. 39
3.1. Đánh giá nguồn nguyên liệu hấp phụ amoni từ than sinh học ...................................... 39
3.2. Đặc điểm của than sinh học từ lõi ngô và than sinh học biến tính ............................... 41


ii
3.3. Kết quả hấp phụ tĩnh ..................................................................................................... 44
3.3.1. Ản

ưởng của tỉ lệ biến tính than sinh học đến hiệu quả hấp phụ amoni ............... 44

3.3.2. Ản

ưởng củ pH đến hiệu quả hấp phụ amoni bởi than sinh học lõi ngô biến tính.... 49

3.4. Hấp phụ động ................................................................................................................. 50
3.4.1. Ản ưởng của nồn độ mon đến quá trình hấp phụ bằng than sinh học lõi ngô biến
tính ....................................................................................................................................... 50
3.4.2. Ản ưởng của tốc độ bơm đến hiệu quả xử lý amoni bằng than sinh học lõi ngô
biến tính ............................................................................................................................... 52
3.4.3. Ản ưởng của chiều cao lớp vật liệu hấp phụ đến hiệu quả xử lý amoni bằng than
hoạt tính biến tính ................................................................................................................ 53
3.5. Động học hấp phụ amoni .............................................................................................. 54
3.6. So sánh khả năng hấp phụ của than sinh học biến tính................................................. 59
3.7. Nghiên cứu điều kiện hoàn nguyên vật liệu hấp phụ .................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 64


iii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Các nghiên cứu về hấp phụ amoni bằng các vật liệu khác nhau 22
Bảng 3.1. Tiềm năng sinh khối từ phế phụ phẩm nông nghiệp của Việt
Nam

39

Bảng 3.2. Đặc tính hóa học của than hoạt tính từ lõi ngô

42

Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ HNO3 đến khả năng hấp phụ amoni

45

của MBCC1
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của tỷ lệ ngâm tẩm giữa BCC và HNO3

46

Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của sự thay đổi nồng độ NaOH đến khả năng hấp
phụ của MBCC2

47

Bảng 3.6. Khả năng hấp phụ amoni của các than sinh học lõi ngô biến 48
tính
Bảng 3.7. Các phƣơng trình động học Thomas, Yoon - Nelson và
Bohart-Adam trong quá trình hấp phụ amoni bằng MBCC

56

Bảng 3.8. Các tham số các mô hình động học hấp phụ trong quá trình
hấp phụ amoni bằng MBCC

57

Bảng 3.9. Độ dài tầng chuyển khối tại các điều kiện khác nhau

58

Bảng 3.10. So sánh dung lƣợng hấp phụ của một số chất hấp phụ

60


iv

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Diễn biến hàm lƣợng amoni tại một số sông, kênh, mƣơng nội
thành ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2012 - 2016

11

Hình 1.2. Hàm lƣợng amoni trong nƣớc dƣới đất tại một số địa phƣơng
giai đoạn 2011 – 2015

12

Hình 2.1. Sơ đồ tóm tắt các điều kiện thử nghiệm để tối ƣu hóa biến tính 28
than sinh học từ lõi ngô
Hình 2.2. Mô hình mô phỏng hệ thí nghiệm cột hấp phụ amoni

30

Hình 3.1. Dự báo tình hình sản xuất ngô trên thế giới đến năm 2013

40
41

Hình 3.2. Sản xuất ngô ở Việt Nam từ 1975 - 2013
Hình 3.3. Phân tích phổ hấp phụ FTIR của BCC (đƣờng mày đỏ),
MBCC1 (đƣờng màu xanh) và MBCC2 (đƣờng màu tím)

43

Hình 3.4. Ảnh SEM của: a) BCC; b) MBCC2

44

Hình 3.5. Ảnh hƣởng của pH đến dung lƣợng hấp phụ amoni của
MBCC2 với nồng độ amoni ban đầu 10mg/l, 20mg/l, hàm lƣợng
MBCC2 0 là 5g/250ml

49

Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của nồng độ amoni đến đƣờng
cong thoát trong mô hình hấp phụ động

Hình 3.7. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của tốc độ bơm đến đƣờng cong
thoát trong mô hình hấp phụ động

51

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng của chiều cao lớp vật liệu hấp phụ
đến đƣờng cong thoát trong mô hình hấp phụ động

53

Hình 3.9. Khả năng phục hồi của MBCC bão hòa sau khi hấp phụ
amoni

61

52


v

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BCC

Than sinh học lõi ngô

BTNMT

Bộ Tài nguyên Môi trƣờng

BYT

Bộ Y tế

Co

Nồng độ amoni ban đầu

Ct

Nồng độ amoni dƣ sau thí nghiệm tại thời điểm t

MBCC

Than sinh học biến tính

KTH

Hệ số tốc độ Thomas

KYN

Hệ số tốc độ Yoon-Nelson

KAB

Hệ số tốc độ Bohart-Adam

Q

Tốc độ dòng chảy

qe

Dung lƣợng hấp phụ

QCQG

Quy chuẩn quốc gia

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

R2

Hệ số tƣơng quan

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

VSV

Vi sinh vật

H

Chiều cao cột hấp phụ

τ

Thời gian để hấp phụ 50% chất bị hấp phụ


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN
02:2009/ BYT, hàm lƣợng amoni trong nƣớc sinh hoạt đạt chuẩn khi có hàm
lƣợng amoni 3,0 mg/l. Mức độ ô nhiễm tăng trong khi các tác nhân nhiễm bẩn
chƣa đƣợc ngăn chặn hiệu quả. Nhiều hộ dân khoan giếng bằng những thiết bị
không đúng tiêu chuẩn, nƣớc bẩn trên bề mặt thấm theo đƣờng khoan đi vào
lòng đất. Cùng với đó là rác thải ở nhiều khu dân cƣ không đƣợc thu gom và
xử lý đã tác động xấu tới nguồn nƣớc. Các yếu tố tự nhiên nhƣ phân hủy chất
hữu cơ trong than bùn cũng là nguồn gây ô nhiễm amoni. Nếu không đƣợc xử
lý thì amoni có khả năng chuyển hóa thành nitrat trong đƣờng ruột của ngƣời
gây ra thiếu máu và có thể tử vong, đặc biệt là trẻ em và phụ nữ mang thải.
Các phƣơng pháp xử lý amoni phổ biến hiện nay là tháp tripping, trao
đổi ion, nitrat hóa – khử (Rahmani và cs, 2004) [48], kết tủa hóa học (Li và
cs, 1999) [43], điện hóa (Kim và cs, 2006) [41]. Nitrat hóa – khử là phổ biến
nhất trong xử lý amoni nhƣng chỉ phù hợp cho xử lý amoni có nồng độ thấp,
trao đổi ion có hiệu quả nhƣng chi phí cao, tháp tripping tiêu tốn nhiều năng
lƣợng, kết tủa hóa học lại tạo ra chất ô nhiễm thứ cấp. Hơn nữa, hầu hết các
phƣơng pháp trên cần có hệ thống xử lý phức tạp, chi phí cao.
Trong những năm gần đây, hấp phụ là công nghệ đƣợc ƣa chuộng hơn để
xử lý amoni trong nƣớc do dễ hoạt động và chi phí thấp (Yahaya và cs, 2011)
[61]. Vật liệu hấp phụ amoni chủ yếu đƣợc sử dụng là than hoạt tính. Tuy

nhiên, nguồn vật liệu thƣơng mại này có chi phí cao. Việc tìm các giải pháp
xử lý amoni bằng quá trình hấp phụ với các vật liệu có chi phí thấp đƣợc quan
tâm trong thời gian gần đây. Trong đó, việc tận dụng các chất thải từ nông
nghiệp để sản xuất than sinh học xử lý amoni là một lợi thế vì đây là nguồn


2

vật liệu dễ kiếm, quy trình chế tạo đơn giản. Đây là giải pháp hữu hiệu để tận
dụng chất thải xử lý chất thải.
Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp, hàng năm chất thải rắn nông thôn
(trong đó bao gồm phế phụ phẩm nông nghiệp) tạo ra ngày càng tăng. Theo
báo cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia giai đoạn 2011-2015. Tổng lƣợng
chất thải rắn nông thôn là 9,7 triệu tấn, chiếm 39,6% tổng lƣợng chất thải rắn
Việt Nam [6]. Lƣợng chất thải này, một phần nhỏ đƣợc đem chôn lấp không
hợp vệ sinh có nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm và chính ngƣời dân lại
sử dụng qua hệ thống giếng khoan, giếng làng gây nguy hiểm đến sức khỏe
của con ngƣời; Phần lớn rác thải nông thôn đƣợc chất đống thành bãi ở vệ
đƣờng, bờ sông gây mùi khó chịu, mặt khác những bãi rác hở trên đƣờng còn
thu hút côn trùng gây bệnh nhƣ chuột, ruồi nhặng – vật chủ trung gian truyền
bệnh hàng loạt, ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe cộng đồng.
Việc tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp, trong đó có lõi ngỗ, để biến
nó thành một loại vật liệu có giá trị mang lại lợi ích kinh tế và môi trƣờng sẽ
là một giải pháp hữu ích cho môi trƣờng. Lõi ngô đƣợc hoạt hóa làm tăng độ
xốp tại nhiệt độ cao, loại bỏ các thành phần dễ phân hủy sinh học, tạo ra sản
phẩm có độ bền cơ học tốt hơn, diện tích bề mặt mao quản lớn hơn rất phù
hợp để hấp phụ các chất độc trong nƣớc thải. Vì vậy, nghiên cứu tận dụng phế
phụ phẩm nông nghiệp (lõi ngô) để chế tạo than sinh học biến tính và sử dụng
để hấp phụ amoni trong nƣớc bị ô nhiễm đƣợc thực hiện trong đề tài đề ra.
2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xử lý amoni trong nƣớc ô nhiễm thông
qua việc sử dụng than sinh học biến tính chế tạo từ phế phụ phẩm nông
nghiệp (trực tiếp từ lõi ngô), trong đó nguyên liệu đƣợc lựa chọn phải đáp ứng
các tiêu chí: sẵn có, thuận lợi cho sản xuất than sinh học biến tính và giá rẻ.
Mục tiêu cụ thể:


3

- Tạo ra đƣợc than sinh học từ lõi ngô và biến tính để tăng khả năng hấp
phụ amoni.
- Nghiên cứu xử lý có hiệu quả amoni trong môi trƣờng nƣớc bằng than
sinh học biến tính sản xuất từ lõi ngô trên mô hình cột hấp phụ.
3. Nội dung nghiên cứu
* Nội dung:
- Nội dung 1: Điều tra đánh giá nguồn nguyên liệu hấp phụ amoni từ
than sinh học. Đánh giá nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp (lõi ngô sau thu
hoạch) để tạo than sinh học và biến tính than sinh học đó.
- Nội dung 2: Nghiên cứu khả năng hấp phụ amoni của than sinh học sản
xuất từ lõi ngô.
+ Nội dung 2.1: Nghiên cứu ảnh hƣởng của tốc độ dòng vào cột chứa
than sinh học và than sinh học biến tính từ lõi ngô đến khả năng hấp phụ
amoni.
+ Nội dung 2.2: Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ amoni ban đầu trên
cột chứa than sinh học và than sinh học biến tính từ lõi ngô đến hiệu quả xử
lý.
+ Nội dung 2.3: Nghiên cứu ảnh hƣởng của chiều cao cột hấp phụ đến
hiệu quả xử lý amoni bằng than sinh học biến tính từ lõi ngô.
Kết quả thu đƣợc phải đánh giá đƣơc dung lƣợng hấp phụ amoni của
than sinh học biến tính từ lõi ngô.

4. Phạm vi của đề tài
Nghiên cứu tập trung đánh giá khả năng hấp phụ amoni của vật liệu hấp
phụ than sinh học biến tính từ lõi ngô ở quy mô phòng thí nghiệm. Dung dịch
amoni đƣợc pha từ NH4Cl.


4

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ở Việt Nam
1.1.1. Tình hình ô nhiễm nguồn nước mặt
Hiện nay chất lƣợng nƣớc ở vùng thƣợng lƣu các con sông chính còn
khá tốt. Tuy nhiên ở các vùng hạ lƣu đã và đang có nhiều vùng bị ô nhiễm
đáng kể bởi nƣớc thải công nghiệp, nƣớc thải sinh hoạt và các nguồn khác.
Đặc biệt mức độ ô nhiễm tại các sông tăng vào mùa khô do giảm mực nƣớc.
Chất lƣợng nƣớc suy giảm thể hiện qua các chỉ tiêu nhƣ: BOD, COD, NH4+,
TSS, Nts, Pts cao hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần [14].
Cụ thể tại lƣu vực sông Hồng là đoạn chảy qua Phú Thọ, Vĩnh Phúc
(quan trắc tại cửa xả của công ty Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao; Công
ty cổ phần giấy Việt Trì) có dấu hiệu ô nhiễm; Lƣu vực sông Cầu thì điểm ô
nhiễm cao nhất là đoạn sông Cầu chảy qua địa phận thành phố Thái Nguyên,
đặc biệt là điểm thải của nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, khu Giang thép Thái
nguyên,... Đoạn sông Cầu qua Bắc Ninh, Bắc Giang; Lƣu vực sông Nhuệ Đáy nƣớc bị ô nhiễm trên trục sông chính đoạn chảy qua Hà Nội; Lƣu vực
sông Đồng Nai có các điểm ô nhiễm nƣớc mặt tập trung dọc các đoạn sông
chảy qua các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm phía Nam (đoạn chảy qua
thành phố Biên Hòa và phụ lƣu, phân lƣu) [14]. Sông Thị Vải, là sông ô
nhiễm nặng nhất trong hệ thống sông Đồng Nai, có một đoạn sông chết dài
trên 10 km [19]. Cụ thể, giới hạn cho phép NH3 trong môi trƣờng nƣớc ≤ 0,6
mg/l và H2S ≤ 0,005 mg/l, nhƣng thực tế trên sông Thị Vải, H2S có thể lên
tƣơng ứng 1,73 và 0,8. Bên cạnh đó, hàm lƣợng DO cũng rất thấp (1,2 mg/l),

dƣới ngƣỡng cho phép để duy trì sự sống [19].
Tại các khu vực đô thị, việc đánh giá chất lƣợng nƣớc mặt đƣợc thông
qua đánh giá chất lƣợng nƣớc của các sông, hồ kênh, mƣơng trong khu vực
nội thị. Theo báo cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia năm 2016 [7] cho thấy
hiện trạng môi trƣờng nƣớc mặt tại khu vực đô thị nhiều nơi bị ô nhiễm


5

nghiêm trọng. Miền Bắc tập trung đông dân cƣ (đặc biệt là Đồng bằng sông
Hồng), lƣợng nƣớc thải đô thị lớn hầu hết của các thành phố đều chƣa đƣợc
xử lý, xả trực tiếp vào các kênh mƣơng và chảy thẳng ra sông. Với sự nỗ lực
cải tạo, chất lƣợng nƣớc tại một số sông, hồ, kênh đã có chuyển biến tích cực.
Tuy nhiên vẫn đang là vấn đề nổi cộm, phần lớn thông số đặc trƣng ô nhiễm
hữu cơ (BOD5, COD), chất dinh dƣỡng NH4+ đều vƣợt QCVN
08:2015/BTNMT (B1). Tại 2 đô thị loại đặc biệt là thành phố Hà Nội và
thành phố Hồ Chí Minh, mức độ ô nhiễm hữu cơ và chất dinh dƣỡng là vấn
đề đã xảy ra nhiều năm và chƣa đƣợc cải thiện nhiều, điển hình là một số
sông, kênh nhƣ sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét (thành phố Hà Nội) và kênh
Tân Hóa – Lò Gốm, kênh Ba Bò, kênh Tham Lƣơng (thành phố Hồ Chí
Minh) thời gian gần đây, mức độ ô nhiễm có xu hƣớng trở lại.
Ở các đô thị nhỏ hơn, chất lƣợng nƣớc sông, kênh mƣơng nội thành cũng
bị suy giảm với hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng, chất hữu cơ vƣợt tiêu chuẩn
cho phép. Cục bộ tại một số sông, mức độ ô nhiễm đã ở mức khá nghiêm
trọng nhƣ sông Phú Lộc (thành phố Đà Nẵng), sông Bắc Hƣng Hải (thành phố
Hải Dƣơng), sông Nhà Lê (thành phố Thanh Hóa), kênh Bến Đình (thành phố
Vũng Tàu),…
Kết quả quan trắc nƣớc ao, hồ, kênh mƣơng ở khu vực nông thôn một số
tỉnh cũng đã cho thấy hiện tƣợng ô nhiễm hữu cơ và vi sinh đang diễn ra khá
phổ biến. Một số thông số COD, BOD5 , TSS, coliform,...vƣợt tiêu chuẩn cho

phép nhiều lần. Nguyên nhân là do hiện nay tại vùng nông thôn, ao, hồ, kênh
mƣơng cũng là nơi tiếp nhận nguồn thải từ các hoạt động sinh hoạt, sản xuất
nông nghiệp (trồng trọt và chăn nuôi), hoạt động làng nghề của ngƣời dân.
Khu vực trung du, miền núi phía Bắc còn ghi nhận hiện tƣợng ô nhiễm cục bộ
nƣớc mặt (nƣớc suối) do ảnh hƣởng từ hoạt động khai thác và chế biến
khoáng sản. Ví dụ, kết quả phân tích mẫu nƣớc tại suối Bến Cao và suối Ngòi
Mà thuộc huyện Phổ Yên nơi tiếp nhận nguồn thải, đặc biệt là nƣớc thải từ
các trại chăn nuôi lợn cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ, vi sinh sau khi


6

tiếp nhận cao hơn điểm trƣớc khi tiếp nhận nguồn thải từ 2,6 đến 72,9 lần so
với QCVN 62:2016/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải chăn
nuôi).
Ô nhiễm nƣớc mặt tại các khu vực làng nghề cũng đang là vấn đề nóng
tại một số vùng nông thôn hiện nay, trong đó phổ biến là ô nhiễm môi trƣờng
nƣớc tại nhiều làng nghệ chế biến lƣơng thực thực phẩm. Ví dụ, tại tỉnh Bình
Định, nƣớc thải từ làng nghề nấu rƣợu Bầu Đá (thôn Cù Lâm, xã Nhơn Lộc,
huyện An Nhơn) là nguyên nhân khiến một vài thông số vƣợt tiêu chuẩn cho
phép của QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải
công nghiệp) nhiều lần, cụ thể chất rắn lơ lửng vƣợt 2 lần, COD vƣợt 12,6
lần, NH4+ vƣợt 9,2 lần [5].
Một trong những khu vực có nền sản xuất đa dạng, hệ sinh thái phong
phú, có tiềm năng lớn về nông nghiệp, thủy sản, lâm nghiệp và công nghiệp
nhƣ bán đảo Cà Mau thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nƣớc mặt cũng đáng báo
động. Một số khu vực cảnh bao có nguy cơ nhiễm phèn nhƣ tại Bạc Liêu, Sóc
Trăng có giá trị pH khá thấp. Các khu vực ven biển từ Kiên Giang đến Sóc
Trăng phần lớn các điểm nhiễm mặn khá lớn và đáng chú ý có khá nhiều vị trí
độ mặn của nƣớc vƣợt 35‰. Việc xả thải ô nhiễm từ các khu công nghiệp,

nhà máy, từ các vùng nuôi trồng thủy sản tập trung (nuôi tôm sú ở Cà Mau,
Bạc Liêu; cá tra và basa ở Cần Thơ,…) đã gây ô nhiễm nguồn nƣớc rất
lớn[21]. Lƣợng nƣớc thải từ các nguồn này chƣa đƣợc xử lý triệt để, tiếp tục
thải ra nguồn tiếp nhận là sông, kênh, rạch, làm suy giảm chất lƣợng nƣớc
mặt, gây nên các dịch bệnh cho nuôi trồng thủy sản và đặc biệt là gây hại đến
sức khỏe ngƣời dân. Trong nhiều vùng, nguồn nƣớc mặt trƣớc đây đƣợc sử
dụng cho sinh hoạt nay ô nhiễm đến mức không còn sử dụng đƣợc nữa (vùng
phía tây thành phố Cần Thơ,…). Tại các khu vực ven biển từ Kiên Giang đến
Sóc Trăng nguồn nƣớc đã có dấu hiệu ô nhiễm khá lớn bởi chất hữu cơ[21].
Kết quả tính chỉ số chất lƣợng nƣớc WQI (là một chỉ số đƣợc tính toán từ các
thông số quan trắc chất lƣợng nƣớc, dùng để mô tả định lƣợng về chất lƣợng


7

nƣớc và khả năng sử dụng của nguồn nƣớc) theo 2 đợt đo (mùa khô và mùa
mƣa) tại khu vực bán đảo Cà Mau cho thấy vùng phía Bắc của bán đảo bao
gồm thành phố Cần Thơ, Sóc Trăng, Bạc Liêu và Hậu Giang có hàm lƣợng
các chất ô nhiễm cao. Hơn nữa, đây là khu vực có tốc độ đô thị hóa cũng nhƣ
phát triển công nghiệp nhanh nhất vùng. Một số sông, kênh bị ô nhiễm nặng
(WQI = 0-25) chủ yếu bao gồm kênh KH6, Xà No, kênh tiếp nhận nƣớc thải
của khu công nghiệp Trà Nóc (thành phố Cần Thơ), khu công nghiệp Tắc Cẩu
(Kiên Giang); Kênh tiếp nhận nƣớc thải của các nhà máy chế biến thực phẩm,
nhà máy đƣờng (Hậu Giang); Các kênh tiếp nhận nƣớc thải của thành phố Sóc
Trăng và kênh Bạc Liêu (tiếp nhận nƣớc thải từ các nhà máy chế biến thủy
sản ở dọc kênh) [21].
1.1.2. Tình hình ô nhiễm nước ngầm
Nƣớc tàng trữ trong lòng đất cũng là một bộ phận quan trọng của nguồn
tài nguyên nƣớc ở Việt Nam. Mặc dù nƣớc ngầm đƣợc khai thác để sử dụng
cho sinh hoạt đã có từ lâu đời nay, tuy nhiên việc điều tra nghiên cứu nguồn

tài nguyên này một cách toàn diện và có hệ thống chỉ mới đƣợc tiến hành
trong gần mƣời năm gần đây. Hiện nay phong trào đào giếng để khai thác
nƣớc ngầm đƣợc thực hiện ở nhiều nơi nhất là ở vùng nông thôn bằng các
phƣơng tiện thủ công, còn sự khai thác bằng các phƣơng tiện hiện đại cũng đã
đƣợc tiến hành nhƣng còn rất hạn chế chỉ nhằm phục vụ cho sản xuất và sinh
hoạt ở các trung tâm công nghiệp và khu dân cƣ lớn. Theo Trung tâm quan
trắc và dự báo tài nguyên nƣớc, Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng, trong mƣời
năm gần đây, nƣớc ngầm tại một số nơi ở Hà Nội giảm đến 6 m, tại thành phố
Hồ Chí Minh có nơi giảm đến 10 m [9]. Việc khai thác nƣớc ngầm quá mức
đƣợc lý giải là do gia tăng dân số, tốc độ đô thị hoá nhanh và sản xuất phát
triển. Trong đó 80% lƣợng nƣớc dƣới đất đƣợc khai thác từ các trầm tích thời
kỳ Đệ Tứ, tập trung ở các đồng bằng lớn trong cả nƣớc. Tiếp đến là các thành
tạo đá cacbonat phân bố ở Tây Bắc, Đông Bắc, Bắc Trung Bộ và một số vùng


8

khác; các lớp phong hóa tạo bazan trẻ tập trung ở vùng Tây Nguyên, Đông
Nam Bộ,...[5].
Theo báo cáo môi trƣờng quốc gia giai đoạn 2011 – 2015 [6] thì chất
lƣợng nƣớc ngầm ở nƣớc ta còn tƣơng đối tốt. Nƣớc có pH dao động từ 6,0 8,0, nƣớc mềm (độ cứng <1,5 mgđl/l), hàm lƣợng các hợp chất hữu cơ và vi
sinh vật, hầu hết các kim loại nặng đều có hàm lƣợng nhỏ hơn QCVN. Tuy
nhiên hiện tƣợng ô nhiễm cụ bộ nƣớc ngầm đã và đang xảy ra ở một số tỉnh.
Vùng đồng bằng Bắc Bộ có mức ô nhiễm cao hơn các vùng khác. Tây
Nguyên và duyên hải Nam Trung bộ là những khu vực có chất lƣợng nƣớc
ngầm còn khá tốt. Ô nhiễm nƣớc ngầm chủ yếu là do các thông số TDS,
NH4+, PO43-, kim loại nặng (Mn, As, Cd, Pb), nhiễm khuẩn vi sinh vật và xâm
nhập mặn [6].
Hàm lƣợng TDS cao hơn mức giới hạn QCVN 09:2008/BTNMT (Quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc ngầm) ở hầu hết các vùng, trừ

khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ. Hàm lƣợng NH4+ trong nƣớc ngầm
đã ghi nhận giá trị cao nhất vƣợt nhiều lần giới hạn cho phép của QCVN
09:2008/BTNMT tại một số điểm thuộc một số vùng trên cả nƣớc, trong đó
cao nhất là tại đồng bằng Bắc Bộ. Riêng khu vực Tây Nguyên chƣa ghi nhận
hiện tƣợng ô nhiễm NH4+ trong nƣớc ngầm [3].
Trong nƣớc ngầm ở nhiều khu vực cũng đã thấy dấu hiệu ô nhiễm phốt
phát (PO43-), mức độ ô nhiễm có xu hƣớng tăng theo thời gian. Tại Hà Nội, số
giếng khoan có hàm lƣợng PO43- cao hơn mức cho phép (0,4 mg/l) chiếm tới
71%. Còn tại khu vực Hà Giang, Tuyên Quang, hàm lƣợng sắt ở một số nơi
cao vƣợt mức cho phép QCVN 09:2008/BTNMT thƣờng trên 1mg/l, có nơi
đạt đến trên 15 – 20 mg/l, tập trung chủ yếu quanh các mỏ khai thác sunphua
[3].
Hầu hết các thông số kim loại nặng trong nƣớc ngầm tại các vùng đều có
hàm lƣợng nhỏ hơn giới hạn QCVN 09:2008/BTNMT. Tuy nhiên đã phát


9

hiện một số điểm quan trắc có hàm lƣợng các kim loại Fe, Mn, As cao hơn
ngƣỡng QCVN 09:2008/BTNMT. Một số đô thị ở khu vực đồng bằng Bắc Bộ
có hàm lƣợng As cao do cấu tạo địa chất của vùng, điển hình tại Hà Nam đã
ghi nhận hàm lƣợng As vƣợt QCVN 09:2008/BTNMT tới 4,7 lần [7]. Tại Hà
Nội qua kiểm tra lấy mẫu định kỳ về ô nhiễm As tại 34 điểm là các hộ dân
sống gần 13 nhà máy nƣớc và 4 trạm cấp nƣớc cho thấy có 46% các địa điểm
lấy mẫu có hàm lƣợng As vƣợt quá tiêu chuẩn của WHO và tiêu chuẩn Việt
Nam với nồng độ As trung bình ở các điểm là 22 µg/l [7]. Một số giếng quan
trắc tại các quận có hàm lƣợng Fe cao gồm: Hai Bà Trƣng, Ba Đình, Hà
Đông, Thanh Xuân [7].
Khu vực tỉnh Hà Giang, Tuyên Quang có hàm lƣợng sắt ở một số nơi
cao vƣợt mức cho phép của QCVN 09:2008/BTNMT, thƣờng trên 1 mg/l, có

nơi đạt đến trên 15-20 mg/l. Ô nhiễm tập trung quanh các mỏ khai thác
sunphua. Tỉnh Bình Định thì hầu hết các giếng dân dụng đều bị nhiễm khuẩn
với coliform ở mức cao từ 5 - 2.400 lạc khuẩn/100 ml nƣớc và E.coli từ 3 278 lạc khuẩn/100 ml nƣớc [5].
Hiện trạng xâm nhập mặt ghi nhận tại một số tỉnh: tỉnh Trà Vinh, kết quả
Cl- đều cao hơn giới hạn QCVN 09:2008/BTNMT và có xu hƣớng tăng lên
qua các năm từ mức 251 mg/l đến 287 mg/l. Tại tỉnh Kiên Giang, hàm lƣợng
Cl- đo đƣợc dao động từ 58,49 - 5.956 mg/l, trong đó có 8/10 điểm vƣợt
ngƣỡng QCVN 09:2008/BTNMT. Giá trị lớn nhất đo đƣợc tại huyện Châu
Thành vƣợt QCVN 09:2008/BTNMT 3,66 lần. Tại tỉnh Vĩnh Long, hàm
lƣợng Cl- trung bình qua các năm dao động từ 65,41 - 693,92 mg/L. Phần lớn
các mẫu quan trắc nƣớc dƣới đất có hàm lƣợng Cl- vƣợt ngƣỡng QCVN tập
trung ở hầu hết các huyện, thị xã, thành phố trong tỉnh. Riêng huyện Long Hồ
chƣa có dấu hiệu nhiễm mặn [5].


10

1.2. Tình hình ô nhiễm amoni trong nguồn nƣớc
1.2.1 Nguồn g

n iễm amoni

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến tình trạng nhiễm bẩn amoni trong nƣớc
ngầm do nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo. Trong đó, nguồn nhân tạo là
nguồn xâm nhập đáng kể.
* Nguồn tự nhiên:
Do cấu tạo đị c ất. Kết quả của những hoạt động địa chất (xói mòn,
xâm thực,…) đã hình thành lên tầng chứa nƣớc cuội sỏi Đệ Tứ. Trong tầng
này đều có chứa các hạt than bùn, đất có lẫn các hợp chất hữu cơ. Khi quá
trình khai thác nƣớc ngày càng mở rộng đã kéo theo giải phóng các hợp chất

của nitơ có trong lớp đất bùn chứa chất hữu cơ bị phân hủy, điều này dẫn đến
hàm lƣợng nitơ trong nƣớc ngầm tăng lên.
Quá trình amon hóa: Các hợp chất nitơ hữu cơ trong môi trƣờng đất,
nƣớc xảy ra quá trình khoáng hóa tạo thành NH4+. Ở những nơi có địa hình
dốc lớn, khi mƣa xuống tạo thành cƣờng độ dòng chảy mạnh làm tăng hàm
lƣợng ô nhiễm ở những vùng có độ dốc thấp, trũng và tăng khả năng xâm
nhập vào nƣớc ngầm.
* Nguồn nhân tạo:
Do nguồn ô nhiễm phía trên mặt đất: Đó là các nguồn chất thải mà trong
đó cả nƣớc thải sản xuất và nƣớc thải sinh hoạt đều có hàm lƣợng chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học, nƣớc thải có chứa nhiều hợp chất nitơ hòa tan. Quá
trình thối rữa, phân hủy phân hữu cơ của các hệ thống vệ sinh, chuồng trại,
canh tác nông nghiệp, rác thải sinh hoạt,... Tình trạng khai thác nƣớc ngầm
với khối lƣợng lớn dẫn đến cần bổ sung một lƣợng nƣớc mới. Quá trình xâm
thực tự nhiên xảy ra, nƣớc mặt chứa các hợp chất nitơ thấm xuống dẫn đến
làm tăng nồng độ amoni trong nƣớc ngầm.


11

1.2.2. Hiện trạng nguồn nước bị ô nhiễm amoni ở Việt Nam
Theo các thông tin đã trình bày tại mục 1.1.1 và 1.1.2 thì hiện nay tình
trạng nguồn nƣớc mặt nhiễm NH4+ là phổ biến do chịu ảnh hƣởng của các
nguồn khác nhau từ hoạt động động sinh hoạt, sản xuất của con ngƣời. Nhiều
nơi đã ghi nhận hàm lƣợng NH4+ vƣợt tiêu chuẩn QCVN 09:2008/BTNMT
nhiều lần, trong đó tập trung ở 2 thành phố lớn là Hà Nội và Hồ Chí Minh
(hình 1.1). Một số sông, ngòi, kênh,...vùng nông thôn gần hoạt động chăn
nuôi, làng nghề, cơ sở nuôi tôm cũng có dấu hiệu ô nhiễm NH4+. Theo kết quả
phân tích mẫu nƣớc tại suối Bến Cao và suối Ngòi Mà thuộc huyện Phổ Yên,
tỉnh Thái Nguyên có chỉ tiêu NH4+ vƣợt 29 lần so với QCVN

08:2008/BTNMT cột B1. Hoặc tại tỉnh Cà Mau, số liệu giám sát chất lƣợng
môi trƣờng nƣớc ở 27 điểm nông thôn trên địa bàn tỉnh cho thấy 100% mẫu
nƣớc mặt có hàm lƣợng NH4+ vƣợt quy chuẩn QCVN 08:2008 cột A1, một số
điểm còn vƣợt QCVN 08:2008 cột B1[5]. Nguồn nƣớc mặt tại một số làng
nghề chế biến lƣơng thực, thực phẩm cũng có hàm lƣợng NH4+ cao, cụ thể
nhƣ tại làng nghề nấu rƣợu Bầu Đá (thôn Cù Lâm, xã Nhơn Lộc, huyện An
Nhơn) có hàm lƣợng NH4+ vƣợt 9,2 lần tiêu chuẩn. Chất lƣợng môi trƣờng
nƣớc mặt của một số địa phƣơng gần cơ sở nuôi tôm của tỉnh Bình Định nhƣ
Xã Mỹ Đức, xã Hòa Mỹ chỉ tiêu NH4+ vƣợt 4 - 4,5 lần quy chuẩn cho
phép[5].


12

Hình 1.1. Diễn biến àm lượng amoni tại một số s ng, kên , mương nội
thành ở Hà Nội và thành phố Hồ C í Min giai đoạn 2012 - 2016 [7]
Ở Việt Nam, nguồn nƣớc chính để cung cấp nƣớc sinh hoạt và sản xuất
cho ngƣời dân là từ nƣớc ngầm. Theo số liệu thống kê năm 2015 của Cục
quản lý tài nguyên nƣớc, Bộ Tài Nguyên và Môi trƣờng, khoảng 40% lƣợng
nƣớc cấp cho đô thị và gần 80% lƣợng nƣớc sử dụng cho sinh hoạt ở nông
thôn đƣợc khai thác từ nƣớc ngầm. Theo báo cáo này, chất lƣợng nƣớc ngầm
đang xuất hiện tình trạng ô nhiễm cục bộ, trong đó phát hiện hàm lƣợng NH4+
vƣợt tiêu chuẩn cho phép [7].
Hiện nay, hầu nhƣ các địa phƣơng trên cả nƣớc đều phát hiện thấy sự ô
nhiễm amoni trong nƣớc ngầm ở mức độ khác nhau (hình 1.2 ). Tại Hà Nội,
đồng bằng Bắc Bộ, một số tỉnh đồng bằng Nam Bộ, thành phố Hồ Chí Minh
vƣợt ngƣỡng cho phép nhiều lần. Chỉ có khu vực Tây nguyên, nguồn nƣớc
chƣa có dấu hiệu ô nhiễm amoni. Các điểm quan trắc phát hiện hàm lƣợng
amoni cao nhất ở miền Bắc thuộc các tỉnh Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình,
Hải Dƣơng, Hƣng Yên, Thái Bình, xác suất các nguồn nƣớc ngầm nhiễm

amoni ở nồng độ cao hơn tiêu chuẩn (3 mg/l, QCVN 02:2009/BYT) là
khoảng 70 - 80% [25]. Ví dụ, các điểm quan trắc tại huyện Lý Nhân, tỉnh Hà


13

Nam có tỷ lệ nhiễm amoni ở mức đáng báo động, hàm lƣợng lên tới 111,8
mg/l gấp 74 lần, tại huyện Duy Tiên là 93,8 mg/l gấp 63 lần so với tiêu chuẩn
Bộ Y tế, các huyện còn lại nhƣ Bình Lục, Thanh Liêm, Kim Bảng có hàm
lƣợng amoni vƣợt trên 33 lần tiêu chuẩn [16, 20].

Hình 1.2. Hàm lượng amoni trong nước dưới đất tại một số địa
p ương giai đoạn 2011 – 2015 [6]
Tại thành phố Hồ Chí Minh, theo Chi cục bảo vệ môi trƣờng thành phố
Hồ Chí Minh, kết quả quan trắc nƣớc ngầm tầng nông gần đây cho thấy lƣợng
nƣớc ngầm ở khu vực ngoại thành đang diễn biến ngày càng xấu đi. Cụ thể
nƣớc ngầm ở trạm Đông Thạch (huyện Hóc Môn) bị ô nhiễm amoni (68,73
mg/l cao gấp 1,9 lần so với năm 2005), có hàm lƣợng nhôm cao, độ mặn tăng
và mức độ ô mhiễm chất hữu cơ cũng tăng nhanh trong những năm gần đây;
nồng độ sắt trong nƣớc ngầm của một số khu vực khác nhƣ Linh Trung,
Trƣờng Thọ (Thủ Đức), Tân Tạo (Bình Chánh),…cũng khá cao (11,76 đến
27,83 mg/l) vƣợt tiêu chuẩn cho phép gần 50 lần [8].
1.2.3. Ản

ưởng của ô nhiễm amoni trong nguồn nước đối với sức khỏe

con người
Amoni không ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe con ngƣời, khi tiếp xúc
với nguồn chứa oxy và sự tham gia của vi sinh vật, amoni sẽ chuyển hóa

14

thành NO2- (quá trình nitrit hóa) và NO3- (quá trình phản nitrat hóa) là nhƣng
ion có độc tính đối với con ngƣời vì nó có thể chuyển hoá thành Nitrosamin
có khả năng gây ung thƣ cho con ngƣời. Chính vì vậy, qui định nồng độ nitrit
cho phép trong nƣớc sinh hoạt là khá nghiêm ngặt. Khi ăn uống nƣớc có chứa
nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu nitrit vào máu và chất này sẽ cạnh tranh oxy của
hồng cầu làm hemoglobin mất khả năng lấy oxy, dẫn đến tình trạng thiếu
máu, xanh da. Vì vậy, nitrit đặc biệt nguy hiểm đối với trẻ mới sinh dƣới sáu
tháng tuổi. Nó có thể làm chậm sự phát triển, gây bệnh ở đƣờng hô hấp. Đối
với ngƣời lớn, nitrit kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành một
họ chất nitrosamin. Nitrosamin có thể gây tổn thƣơng duy truyền tế bào,
nguyên nhân gây ung thƣ [16].
1.3. Các phƣơng pháp xử lý amoni trong nguồn nƣớc ô nhiễm
Việc xử lý amoni trong nguồn nƣớc ô nhiễm là rất quan trọng vì trong
quá trình khai thác, sử dụng để cấp nƣớc cho sinh hoạt thì amoni sẽ chuyển
hóa thành các chất độc nhƣ đề cập ở phần trên, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe
con ngƣời. Hiện nay, có rất nhiều phƣơng pháp xử lý amoni nhƣ phƣơng pháp
sinh học, phƣơng pháp làm thoáng để khử NH3 ở môi trƣờng pH cao, phƣơng
pháp clo hóa đến điểm đột biến, phƣơng pháp ozon hóa với xúc tác Bromua,
phƣơng pháp trao đổi ion và phƣơng pháp hấp phụ.
1 3 1 P ương p áp sin

ọc

Các phƣơng pháp xử lý sinh học bao gồm các quá trình nitrat hóa và khử
nitrat hóa, quá trình annamox, sharon/annamox, thực vật thủy sinh,...
* Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa
Nguyên lý của phƣơng pháp: Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa là hai

bƣớc nối tiếp để xử lý amoni. Quá trình nitrat hóa là quá trình dƣới hoạt động
của vi khuẩn Nitrosomonas oxi hóa NH4+ thành NO2- và vi khuẩn Nitrobacter
oxy hóa NO2- thành NO3-. Nối tiếp với quá trình nitrat hóa, quá trình khử
nitrat hóa là quá trình chuyển hóa NO3- thành N2 phân tử dƣới sự tham gia của


15

vi khuẩn Bacilus, Pseudomonas, Ethanomonas, Paracocas, Spiritum,
T ob c lus,… Quá trình này đòi hỏi nguồn cơ chất (chất cho điện tử), chúng
có thể là chất hữu cơ (phổ biến là axit axetic), H2 và S. Khi có mặt đồng thời
NO3- và các chất cho điện tử, chất cho điện tử bị oxi hoá, đồng thời NO3nhận điện tử và khử về N2 [10].
Ƣu điểm phƣơng pháp: Chất lƣợng nƣớc sau xử lý bảo đảm sạch về mặt
chất độc hại và ổn định về hoạt tính sinh học, chất lƣợng cao (cả về mùi, vị và
tính ăn mòn). Hiệu suất xử lý đạt rất cao có thể 90 – 99%, ít sử dụng hóa chất,
chi phí năng lƣợng cho một đơn vị thể tích xử lý thấp so với các phƣơng pháp
khác [1].
Nhƣợc điểm: Phƣơng pháp này đòi hỏi quá trình kiểm soát các điều kiện
nghiêm ngặt để vi sinh vật hoạt động trong điều kiện tốt nhất (cung cấp oxy
và cơ chất hữu cơ cho sinh vật để tạo sinh khối mới).
* Quá trình anamox, sharon/annamox
Nguyên lý của phƣơng pháp là quá trình nitrit hóa một phần amoni
(khoảng 50% tổng amoni), sau đó amoni còn lại là chất trao điện tử, nitrit tạo
thành là chất nhận điện tử, đƣợc chuyển hóa thành khí nitơ nhờ vi sinh vật tự
dƣỡng Planctomycetes.
Ƣu điểm của phƣơng pháp: Quá trình anamox không cần cơ chất hữu cơ
cho phép tiết kiệm trên 60% lƣợng oxy cần cung cấp, đồng thời tạo ra ít bùn.
Nhƣợc điểm: Trong quá trình xử lý, gặp khó khăn trong việc điều khiển
quá trình nitrit hóa chỉ chuyển hóa một nửa lƣợng amoni đƣợc chuyển hóa
thành nitrit [10].

1.3.2. P ương p áp làm t oáng để khử amoni ở m i trường pH cao
Nguyên lý của phƣơng pháp: Làm thoáng để khử amoni là quá trình
chuyển hóa NH4+ trong nguồn nƣớc thành khí NH3 trong điều kiện kiềm hóa
nâng pH lên trên 10. Phƣơng pháp kiềm hóa sử dụng vôi hoặc xút, rồi làm


16

thoáng thông qua tháp làm thoáng để đuổi khí NH3 hòa tan ra khỏi nƣớc [10].
Sau đó nƣớc cần đƣợc trung hòa để đƣa pH xuống 7,5.
Ƣu điểm phƣơng pháp: Phƣơng pháp dễ thực hiện về thiết bị, hóa chất.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp: Môi trƣờng nƣớc có pH cao cần phải hạ
xuống môi trƣờng trung tính. Chú ý đến nguồn nƣớc có độ cứng cao, phải tiến
hành khử cacbonat. Hiệu quả xử lý của phƣơng pháp này phụ thuộc rất lớn
vào nhiệt độ nƣớc và tỷ lệ giữa lƣu lƣợng không khí làm thoáng và nƣớc.
Lƣợng không khí dùng để làm thoáng rất cao tới 2.000 – 3.700 m3 không khí
cho m3 nƣớc cần xử lý ở nhiệt độ 20oC [10].
1.3.3. Clo hóa với nồng độ cao ơn điểm đột biến
Nguyên lý của phƣơng pháp: Sử dụng Clo là hóa chất oxy hóa
NH4+/NH3 ở nhiệt độ phòng thành N2. Khi hòa tan trong môi trƣờng nƣớc, tùy
theo pH của nƣớc mà clo có thể nằm dạng HClO hay ion ClO-. Axit
hypoclorit, HOCl, sẽ kết hợp với NH4+ tạo thành cloramin trong điều kiện
nhiệt độ nƣớc ≥ 200C, pH ≥7 theo phƣơng trình phản ứng [10]:
OH- + NH4+→ NH4OH ⇔ NH3 + H2O
NH3 + HOCl → NH2Cl + H2O (monocloramin)
NH2Cl + HOCl → NHCl2 + H2O (dicloramin )
NHCl2 + HOCl → NCl3 + H2O (tricloramin)
Nếu có clo dƣ sẽ xảy ra phản ứng phân hủy cloramin theo phƣơng trình:
HClO + 2NH2Cl = N2 + 3Cl- + H2O
Tại điểm oxy hóa hết cloramin, trong nƣớc xuất hiện clo tự do gọi là

điểm đột biến. Lƣợng clo dƣ này có thể đƣợc khử bằng 2 hóa chất khác nhau
đó là natrisunfit (Na2SO3), trionatrisunfit (Na2S2O3). Để xử lý NH4+ phải dùng
tỷ lệ Cl : N = 7,6 : 1 nhƣng trên thực tế phải dùng tỷ lệ là 8 : 1 hoặc cao hơn
để oxi hoá và giải phóng hết NH3.


17

Ƣu điểm phƣơng pháp: Thời gian xử lý nhanh, đơn giản về mặt thiết bị,
chi phí thấp, thích hợp với nguồn nƣớc có chứa hàm lƣợng amoni cao.
Nhƣợc điểm của phƣơng pháp: Trong trƣờng hợp nguồn nƣớc có chứa
chất hữu cơ, lƣợng clo dƣ sẽ phản ứng với các hợp chất hữu cơ này để hình
thành nhiều phức chất có nhƣ THM - trihalometan và HAA - axit axetic
halogen đều là các chất có khả năng gây ung thƣ và bị hạn chế nồng độ
nghiêm ngặt. Ngoài ra, với lƣợng clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở nên
khó giải quyết đối với các nhà máy lớn. Lƣợng dùng clo rất lớn đặt ra vấn đề
phải đảm bảo an toàn trong nhà máy nên phƣơng pháp này khó áp dụng.
1.3.4. P ương pháp ozon hóa với xúc tác bromua
Để khắc phục nhƣợc điểm của phƣơng pháp clo hoá điểm đột biến, có
thể sử dụng tác nhân ozon với sự có mặt của Br-. Cơ chế xử lý giống nhƣ
phƣơng pháp dùng clo. Dƣới tác dụng của O3, Br- bị oxi hoá thành BrO-.
Phản ứng oxi hoá NH4+ đƣợc thực hiện bởi ion BrO- theo phƣơng trình
sau:
NH3 + HBrO → NH2Br + H2O
NH2Br + HBrO → NHBr2 + H2O
NH2Br + NHBr2 → N2 + 3Br- + H+
1.3.5. P ương p áp trao đổi ion
Nguyên lý của phƣơng pháp: Khi tiếp xúc với vật liệu trao đổi ion, ion
NH4+ hòa tan trong nƣớc sẽ trao đổi với ion của vật liệu trao đổi và đƣợc giữ
lại trên bề mặt vật liệu. Hiện nay, vật liệu trao đổi ion dùng để xử lý amoni

phố biến là zeolite. Trong quá trình xử lý, chú ý đến pH của nguồn nƣớc, pH
trong khoảng thích hợp lớn hơn 4 và nhỏ hơn 9. Vì khi pH ≤ 4, hạt lọc cationit
sẽ giữ lại cả ion H+ làm giảm hiệu quả khử ion NH4+. Khi pH > 9 một phần
ion NH4+ chuyển thành NH3 dạng khí hòa tan không có tác dụng với vật liệu
trao đổi ion [10].