Xử lý photphat và amoni trong nước thải sản xuất miến dong tại làng so huyện quốc oai bằng phương pháp keo tụ tủa bông

LỜI CẢM ƠN
Nhằm nâng cao kỹ năng nghề nghiệp của sinh viên ngành khoa học mơi
trƣờng và hồn tất chƣơng trình đào tạo cử nhân khoa học mơi trƣờng của
trƣờng Đại học Lâm nghiệp, đƣợc sự đồng ý của Ban Lãnh đạo Nhà trƣờng, và
sự hƣớng dẫn tận tình của Th.S Trần Thị Thanh Thủy cùng các thầy cơ phịng
thực hành và phân tích mơi trƣờng, em đã tiến hành thực hiện đề tài khóa luận
tốt nghiệp “ Xử lý photphat và amoni trong nƣớc thải sản xuất miến dong tại
làng So , huyện Quốc oai bằng phƣơng pháp keo tụ tủa bông “
Sau thời gian nghiên cứu với tinh thần làm việc tích cực, nghiêm túc, đến
nay khóa luận đã đƣợc hồn thành. Có đƣợc kết quả này, trƣớc hết em xin chân
thành cảm ơn Ban Lãnh đạo trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, và phịng thực hành
và phân tích môi trƣờng cùng các thầy cô đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi
để em thực hiện thành công khóa luận tốt nghiệp này.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới cơ giáo Th.S Trần Thị
Thanh Thủy đã tận tâm hƣớng dẫn, chỉ bảo và truyền đạt kiến thức cho em trong
suốt quá trình nghiên cứu và hồn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy, Cơ giáo và
tồn thể cán bộ viên chức tại trƣờng đại học Lâm nghiệp nói chung và các thầy
cơ tại Khoa Quản lý Tài Nguyên Rừng và Môi Trƣờng đã tạo điều kiện, giúp đỡ
và đóng góp nhiều ý kiến q báu cho khóa luận của em đƣợc hồn thiện.
Do thời gian và trình độ có hạn nên khóa luận khơng tránh khỏi sai sót,
em rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của các thầy, cơ giáo và để khóa
luận đƣợc hồn thiện hơn.
Ngày 11 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Tạ Quỳnh Anh

i


TÓM TẮT KẾT QUẢ KHÓA LUẬN

Tên tiêu đề: “Xử lý photphat và amoni trong nƣớc thải sản xuất miến dong
tại làng So, huyện Quốc Oai bằng phƣơng pháp keo tụ tủa bông’’
- Sinh viên: Tạ Quỳnh Anh – K59Bkhmt
- Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S. Trần Thị Thanh Thủy
1. Mục tiêu nghiên cứu:
Mục tiêu chung
Nghiên cứu phƣơng pháp xử lý ô nhiễm nƣớc thải làng nghề sản xuất
miến dong, góp phần bảo vệ môi trƣờng.
Mục tiêu cụ thể
Xử lý đƣợc photphat và amoni trong nƣớc thải sản xuất miến dong tại
làng So , huyện Quốc Oai bằng phƣơng pháp keo tụ tủa bơng.
2. Nội dung nghiên cứu
- Tìm hiểu hiện trạng nƣớc thải phát sinh từ hoạt động sản xuất miến
dong tại làng nghề So, huyện Quốc Oai thành phố Hà Nội.
- Đánh giá hiệu quả xử lý photphat và amoni trong nƣớc thải sản xuất
bằng phƣơng pháp keo tụ- tủa bông.
- Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý photphat và amoni trong
nƣớc thải sản xuất miến dong làng So, huyện Quốc Oai, thành phố Hà
Nội.
3.Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu
Nồng độ photphat và amoni trong mẫu nƣớc thải sản xuất miến dong.
Phạm vi nghiên cứu
Mẫu nƣớc thải sản xuất miến dong tại làng nghề So, huyên Quốc Oai
thành phố Hà Nội
4. Các kết quả trong nghiên cứu:
ii


Sau khi nghiên cứu xử lý photphat và amoni trong nƣớc thải làng nghề

miến dong tại làng So huyện Quốc Oai thành phố Hà Nội, bằng phƣơng
pháp keo tụ tủa bơng. Đề tài có một số kết luận sau
Hiện nay làng So vẫn chƣa có hệ thống thu gom xử lý nƣớc thải tập
trung cho làng nghề, hầu hết nƣớc thải thẳng ra ngồi ao, hồ gây ơ nhiễm
nƣớc mặt nghiêm trọng. Quy mơ sản xuất tại làng nghề cịn dừng lại ở hộ
gia đình, quy mơ nhỏ lẻ, khơng có sự tập chung. Hoạt động bảo vệ mơi
trƣờng tại làng nghề chƣa đƣợc chính quyên và ngƣời dân trú trọng. Các chỉ
tiêu ô nhiễm trong nƣớc thải làng nghề cao hơn rất nhiều lần so với quy
chuẩn QCVN 08-MT:2015/BTNMT. Nồng độ photphats cao hơn 9.1, amoni
cao hơn 21.95 lần so với cột A1 của quy chuẩn.
Để xử lý Photphat và amoni trong mẫu nƣớc thải làng nghề miến
dong làng So, huyện Quốc Oai, Hà Nội thì các chỉ số tối ƣu cho xử lý PO 43là: thời gian khuấy là 10 phút, thời gian đợi lắng là 10 phút, pH tối ƣu là 7.5,
khối lƣợng PAC tối ƣu cho vào mẫu nƣớc là 200g/m 3 nƣớc thải. Với các chỉ
số tối ƣu trên hiệu quả xử lý photphat trong mẫu nƣớc là 92.69% , nồng độ
PO43- còn lại trong mẫu nƣớc là 0.067 thấp hơn nồng độ cho phép ở cột A 1 =
0.1 và cột A2 = 0.2 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT.
Tại điều kiện tối ƣu xử lý photphat hiệu quả xử lý amoni là 42.6%
nồng độ NH4+ còn trong mẫu nƣớc còn cao 3.780 chƣa đạt quy chuẩn, cao
hơn so với cột A1 =0.3, cột A2=0.3 theo QCVN 0,8- MT:2015/BTNMT.
Từ kết quả nghiên cứu đề tài đã đƣa ra đƣợc giải pháp làm giảm ô
nhiễm nƣớc thải tại làng nghề miến dong làng So huyện Quốc Oai thành phố
Hà Nội.
5. Tài liệu tham khảo
1) Bách khoa toàn thƣ Wikipedia, nitơ
2)

Bách khoa toàn thƣ Wikipedia, photpho

3) BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MƠI TRƢỜNG: hệ thống quy chuẩn quốc gia

về mơi trƣờng. QCVN 0,8- MT:2015/BTNMT.
iii


4) Bùi Anh Tuấn.(2016) luận Văn tốt nghiệp “ đánh giá hiện trạng

nƣớc thải làng nghề sản xuất miến dong làng So xã Tân Hòa huyện
Quốc Oai, thành phố Hà Nội.
5) Đặng kim chi (2014) , Làng nghề Việt Nam và Môi Trƣờng – tập 3.

NXB Khoa học và kỹ thuật.
6) Lê Hồng Việt, Trần Phƣơng Bình .Quy trình keo tụ tạo

bơng(2017). Tạp trí khoa học trƣờng đại học Cần Thơ.
7) Giáo trình Độc học, mơi trƣờng và sức khỏe con ngƣời (2003) NXB:

ĐH Quốc gia Hà Nội.Tác giả: TS. Trịnh Thị Thanh

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... vii
DANH MỤC H NH ........................................................................................... viii
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
Chƣơng I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................. 3
1.1. Giới thiệu về photpho và photphat ................................................................. 3
1.1.1. Định nghĩa về photpho ................................................................................ 3

1.1.2. Axit photphoric và muối photphat .............................................................. 4
1.1.3. Vai trị sinh học của phơtpho ...................................................................... 4
1.1.4. Ảnh hƣởng của phopho ............................................................................... 5
1.2. Giới thiệu về nitơ và amoni ............................................................................ 8
1.2.1. Định nghĩa về nitơ ....................................................................................... 8
1.2.2. Amoniac và muối Amoni ........................................................................... 9
1.2.3. Vai trò sinh học của nitơ ............................................................................. 9
1.2.4. Ảnh hƣởng của nitơ đến môi trƣờng ......................................................... 10
1.3. Giới thiệu phƣơng pháp keo tụ tủa bông...................................................... 13
1.3.1. Định nghĩa về keo tụ tủa bông .................................................................. 13
1.3.2. Cơ chế của q trình keo tụ tạo bơng ........................................................ 14
1.3.3. Poly Aluminium Chloride (PAC) ............................................................. 15
Chƣơng 2 ............................................................................................................. 19
MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................ 19
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 19
2.1.1. Mục tiêu chung .......................................................................................... 19
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 19
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 19
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................ 19
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 19
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 19
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 19
2.4.1. Phƣơng pháp khảo sát và lấy mẫu ngoài thực địa ..................................... 19
2.4.2. Phƣơng pháp xác định photphat theo TCVN ............................................ 20
2.4.3. Phƣơng pháp xác định amoni theo TCVN ................................................ 22
2.4.4. Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 23
CHƢƠNG 3......................................................................................................... 26
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ LÀNG SO ........................................... 26
3.1. Điều kiện tự nhiên làng So ........................................................................... 26
3.1.1. Vị trí địa lý xã Tân Hịa............................................................................. 26

3.1.2. Vị trí địa lý xã cộng hịa ............................................................................ 27
3.2. Cơ cấu kinh tế làng So ................................................................................. 28
3.2.1. Tình hình phát triển kinh tế của làng nghề sản xuất miến dong làng So .. 28
3.2.2. Hiện trạng công nghệ sản xuất .................................................................. 28
CHƢƠNG 4......................................................................................................... 31
v


KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................ 31
4.1. Hiện trạng nƣớc thải làng nghề .................................................................... 31
4.1.1. Quy mô sản xuất ........................................................................................ 31
4.1.2. Nguồn thải tại nơi nghiên cứu ................................................................... 31
4.1.3. Công tác xử lý ........................................................................................... 32
4.2. Hiệu quả xử lý PO43- .................................................................................... 33
4.2.1. Khảo sát yêu tố thời gian........................................................................... 33
4.2.2. Khảo sát yếu tố pH .................................................................................... 35
4.2.3. Khảo sát yếu tố khối lƣợng PAC .............................................................. 37
4.3. Hiệu quả xử lý NH4+ .................................................................................... 40
4.3.1. khảo sát yếu tố thời gian ........................................................................... 40
4.3.3. Khảo sát yếu tố khối lƣợng PAC .............................................................. 42
4.4. Đề xuất mơ hình xử lý nƣớc thải cho làng nghề miến dong làng So ........... 44
4.4.1. Cơ sở đề xuất mơ hình xử lý ..................................................................... 44
4.4.2. Đề xuất mơ hình xử lý nƣớc thải ............................................................... 44
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ........................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 1
Phụ biểu ................................................................................................................. 2

vi

D NH MỤC BẢN
Bảng 4.1. Số hộ tham gia sản xuất tinh bột dong và miến năm 2014 ................. 31
Bảng 4.2. Giá trị thông số nƣớc thải của làng nghề miến dong .......................... 32
Bảng 4.3: Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý PO43- .............. 34
Bảng4.4: Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý PO43- ........................ 36
Bảng4.5: khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ PAC đến hiệu quả xử lý PO43- ........ 38
Bảng 4.6: Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý NH4+ .............. 40
Bảng 4.8: khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ PAC đến hiệu quả xử lý NH4+ ....... 43

vii


D NH MỤC H NH
Hình 1.1. Nƣớc thải đã keo tụ tủa bơng .............................................................. 14
Hình 1.2: Hóa chất keo tụ PAC ........................................................................... 17
Hình 2.1. Máy đo quang phổ UV-VIS ................................................................ 21
Hình 2.2. hóa chất trợ lắng polymer.................................................................... 24
Hình 3.1. Đình làng So xã cộng hịa huyện Quốc Oai ........................................ 28
Hình 3.2. Quy trình sản xuất miến dong ............................................................. 29
Hình 4.1. So sánh các chỉ tiêu trong mẫu nƣớc thải với tiêu chuẩn.................... 32
Hình 4.2. Cống xả nƣớc thải ra mơi trƣờng của làng So .................................... 33
Hình 4.3. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất xử lý PO43-............................ 34
Hình 4.4. khảo sát ảnh hƣởng thời gian khuấy với mẫu nƣớc ban đầu .............. 35
Hình 4.5. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý PO43- ...................................... 36
Hình 4.6. Nồng độ PO43- sau xử lý với quy chuẩn .............................................. 36
Hình 4.7. Ảnh hƣởng của hiệu quả xử lý và mẫu ban đầu .................................. 37
Hình 4.8. Ảnh hƣởng của khối lƣợng PAC với hiệu xuất xử lý PO43 ................ 38
Hình 4.9. Nồng độ PO43- sau xử lý với quy chuẩn .............................................. 38
Hình 4.10. So sánh hiệu quả xử lý của nồngđộ PAC .......................................... 39
từ 0.05g/200ml-0.06g/200ml............................................................................... 39

Hình 4.11. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý NH4+ .......................... 40
Hình 4.12. so sánh ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu quả xử lý NH4+ .............. 40
Hình 4.13. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ pH đến hiệu quả xử lý NH4- ........ 42
Hình 4.14. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý NH4+ .................................... 42
Hình 4.15. Ảnh hƣởng của khối lƣợng PAC đến hiệu quả xử lý NH4+ .............. 43
Hình 4.16. Khối lƣợng PAC từ 0.05 , 0.06 đến hiệu quả xử lý NH4+ ................ 43
Hình 4.17. Hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung cho hộ sản xuất trong làng nghề45

viii


ĐẶT VẤN ĐỀ
Ở Việt Nam làng nghề có vai trị đặc biệt quan trọng đối với ngƣời dân ở
các vùng nông thôn, làng nghề tạo công việc cho ngƣời nông dân giúp cho họ có
điều kiện sống ấm no ngay trên mảnh đất q mình. Tuy nhiên ngồi những mặt
tích cực thì cũng có nhiều mặt hạn chế do làng nghề gây ra, điển hình nhƣ ơ
nhiễm mơi trƣờng tại các làng nghề. Tình trạng ơ nhiễm tại các làng nghề đã lên
đến mức báo động gây nhiều bức xúc cho xã hội ,do việc phát triển tại các làng
nghề vẫn cịn tự phát chƣa có tính quy hoạch tập trung, công nghệ lạc hậu, thiếu
thốn, và công đoạn xử lý chất thải sau sản xuất còn chƣa đƣợc chú ý, vẫn xả thải
thẳng ra môi trƣờng. Các mặt hạn chế ảnh hƣởng rất lớn đến việc phát triển làng
nghề cũng nhƣ ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng môi trƣờng và sức khỏe ngƣời
dân.
Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp nên một trong những làng nghề phổ
biến nhất của nƣớc ta là làng nghề chế biến lƣơng thực, trong đó có các làng
nghề chế biến miến dong nổi tiếng. Ô nhiễm môi trƣờng tại các làng nghề rất
đáng báo động, các chỉ tiêu cơ bản trong nƣớc thải của làng nghề miến dong đều
vƣợt quá mức tiêu chuẩn cho phép. Nƣớc thải làng nghề miến dong chứa hàm
lƣợng lớn tinh bột, protein.. các chất dễ phân hủy và một vài chất ở dạng vô cơ
nhƣ Photphat (PO43-) và amoni (NH4+).... làm giảm chất lƣợng nƣớc và có thể

gây ra một số bệnh cho con ngƣời. Photphat (PO43-) và amoni (NH4+) trong nƣớc
là thành phần dinh dƣỡng cho sinh vật, con ngƣời, là nguyên tố thiết yếu cho
cuộc sống. Tuy nhiên nối nồng độ quá cao vƣợt mức quy chuẩn thì sẽ gây ra rất
nhiều tác hại cho con ngƣời và sinh vật nhƣ phôtphat ( PO43-) 50mg là liều trung
bình gây chết ngƣời. Với amoni (NH4+) có thể chuyển hóa thành một số chất
gây hại cho con ngƣời, nhƣ Nitrosamin có khả năng gây ung thƣ cho con ngƣời
Cách trung tâm Hà Nội gần 20km, Làng So, huyện Quốc Oai, thành phố
Hà Nội là một trong những làng nghề miến dong nổi tiếng và lâu đời. Tuy nhiên
hệ môi trƣờng nƣớc tại làng So đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Do làng nghề
chƣa có biện pháp xử lý nƣớc thải, công nghệ sản xuất lạc hậu , ảnh hƣởng rất
lớn đến môi trƣờng và sức khỏe ngƣời dân, sinh hoạt của ngƣời dân. Vì vậy việc
1


tìm phƣơng pháp xử lý phù hợp đối với loại nƣớc thải này rất quan trọng. Có
nhiều biện pháp xử lý nhƣng biện pháp xử lý bằng keo tụ tủa bơng có ƣu thế tiết
kiệm thời gian và kinh phí .
Từ thực tế trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu “ Xử lý photpho vô cơ và
amoni trong nƣớc thải làng nghề miến dong làng So huyện Quốc Oai thành
phố Hà Nội bằng phƣơng pháp keo tụ tủa bông.”

2


Chƣơng I
TỔN
1.1.

QU N VẤN ĐỀ N HIÊN CỨU

iới thiệu về photpho và photphat

1.1.1. Định nghĩa về photpho
Photpho là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hồn có ký hiệu P và
số nguyên tử là 15. Là một phi kim đa hóa trị trong nhóm V, photpho chủ yếu
đƣợc tìm thấy trong các cơ thể sống, có nhiều trong xƣơng động vật dƣới dạng
canxi photphat, trong não, lòng đỏ trứng, dƣới dạng hợp chất hữu cơ. Do hoạt
động hóa học cao, nên khả năng khơng thể tìm thấy nó ở dạng đơn chất trong tự
nhiên. Nó phát xạ ra ánh sáng nhạt khi tiếp xúc với oxy. Nó là nguyên tố thiết
yếu cho sự sống.
Dạng phổ biến của photpho là chất rắn dạng sáp có màu trắng có mùi đặc trƣng
khó ngửi, dễ gẫy ở nhiệt độ thƣờng, mềm, dễ uốn. Dạng tinh khiết của photpho
là không màu hoạc trong suốt. Phopho khơng hịa tan trong nƣớc nhƣng hịa tan
trong disulfua cacbon. Photpho tinh khiết bắt cháy ngay trong không khí.
Tổng lƣợng photpho bao gồm ortho photphat (PO43-), poly photphat (2 phân tử
axit ortho photphoric ngƣng tụ thành 1 phân tử) và các hợp chất photpho hữu cơ,
trong đó ortho photphat ln chiếm tỷ lệ cao nhất. Photphat có thể ở dạng hòa
tan, keo hay rắn.
Photpho tồn tại dƣới ba dạng thù hình cơ bản có màu: trắng, đỏ và đen.
Các dạng thù hình khác cũng có thể tồn tại nhƣng phổ biến nhất là photpho trắng
và photpho đỏ.
Photpho trắng là chất hóa học màu vàng mờ, có mùi cay nồng, có khả
năng gây cháy và tự bốc cháy ở điều kiện thƣờng. Chất photpho trắng là chất
đƣợc sử dụng nhiều trong quân sự, đặc biệt là dùng để chế tạo bom.
Photpho đỏ là dạng thù hình của photpho nhƣng là chất trơ, khơng có
những hoạt tính đặc biệt nhƣ photpho trắng, photpho đỏ đƣợc chế tạo từ photpho
đỏ và đƣợc xem là an toàn. Photpho đỏ tƣơng đối ổn định và thăng hoa ở 1atm

3

và 1700C nhƣng cháy do va chạm hoặc do nhiệt độ của ma sát. Photpho đƣợc sử
dụng chủ yếu trong công nghiệp chế tạo diêm, chế tạo pháo hoa, ...
Thù hình photpho đen tồn tại và có cấu trúc tƣơng tự nhƣ graphit, các
nguyên tử đƣợc sắp xếp trong các lớp theo tấm lục giác và có tính dẫn điện. [2]
1.1.2. Axit photphoric và muối photphat
Axit photphoric (H3PO4) [2]
Axit photphoric (H3PO4) hay còn gọi là Axit orthophotphoric, là 1 chất
lỏng trong, sánh, tan trong nƣớc và cồn. Phân tử lƣợng: 98; tỷ trọng; 1.83, điểm
nóng chảy 42.3 độ C; điểm sôi: 213 độ C. Axit photphoric là 1 axit tƣơng đối
mạnh, đƣợc sử dụng nhiều trong cơng nghiệp phân bón supe photphat. Nó đƣợc
sử dụng để làm sạch bề mặt kim loại trƣớc khi sơn, nếu lẫn tạp chất còn thể sinh
ra hydro, từ đó có thể tạo ra 1 khí cực độc đó là PH3… Nếu bị axit bắn vào da
hoặc mắt thì phải rủa sạch bằng nhiều nƣớc tại nguồn nƣớc gần nhất trƣớc khi
đƣa nạn nhân đi cấp cứu.
Muối photphat [2]
Muối photphat là muối của axit photphoric. Axit photphoric tạo ra ba loại
muối: muối photphat trung hòa và hai muối photphat axit. Tất cả các muối
đihiđrophotphat đều tan trong nƣớc. Các muối hiđrophotphat và photphat trung
hòa chỉ có muối natri, kali, amoni là dễ tan, cịn muối của các kim loại khác đều
khơng tan hoặc ít tan trong nƣớc. Các muối photphat tan bị thủy phân cho mơi
trƣờng kiềm:
PO43- + H2O ⇔ HPO42- + OH1.1.3. Vai trị sinh học của phôtpho
Photpho là một yếu tố cần thiết cho cuộc sống. Sinh vật sống, trong đó có
cả con ngƣời, sở hữu một lƣợng nhỏ và yếu tố này rất quan trong trong quá trình
sản sinh năng lƣợng của tế bào. Trong nông nghiệp, photpho đƣợc sử dụng rộng
rãi để chế biến phân bón tăng năng suất cây trồng. Photpho cũng đƣợc sử dụng
trong công nghiệp
Photpho là một nguyên tố quan trọng trong mọi hình dạng sống đã biết.
Photpho vơ cơ trong dạng photphat (PO43-) đóng vai trị quan trọng trong các

4


phân tử sinh học nhƣ ADN và ARN trong đó nó tạo thành một phần của cấu trúc
cốt lõi của các phân tử này. Các tế bào sống cũng sử dụng photphat để vận
chuyển năng lƣợng tế bào thông qua adenosin triphotphat (ATN). Gần nhƣ mọi
tiến trình trong tế bào có sử dụng năng lƣợng đều có dạng ATP. Muối Photphat
canxi đóng vai trị làm cứng xƣơng trong cơ thể động vật. Trung bình trong cơ
thể con ngƣời chứa khoảng gần 1kg photpho, và khoảng ¾ số đó nằm trong
xƣơng và răng dƣới dạng apatit.
Theo thuật ngữ sinh thái học, photpho thƣờng đƣợc coi là chất dinh dƣỡng giới
hạn trong nhiều mơi trƣờng, tức là khả năng có sẵn của photpho điều chỉnh tốc
độ tăng trƣởng của nhiều sinh vật. Trong các hệ sinh thái, sự dƣ thừa phôtpho là
một vấn đề đặc biệt quan trọng. Nhất là hệ sinh thái thủy sinh, dƣ thừa photpho
gây hiện tƣợng phú dƣỡng, bùng nổ số lƣợng tảo. [7]
1.1.4. Ảnh hưởng của phopho
1.1.4.1. Ảnh hưởng của phopho đến môi trường đất
Hiện nay, nông nghiệp nƣớc ta phải sử dụng phân hóa học và thuốc
trừ sâu, cỏ dại với khối lƣợng ngày càng lớn. Đây là xu thế tất yếu bởi lẽ phân
hóa học và thuốc trừ sâu, trừ cỏ dại có tác dụng quyết định đến 40-50% mức
tăng sản lƣợng cây trồng hàng năm. Vấn đề đặt ra ở đây là cần có các biện pháp
hữu hiệu nhằm hạn chế mặt độc hại của những hóa chất ấy đối với mơi trƣờng
sống và sức khỏe con ngƣời. Có hàng trăm loại hóa chất trừ dịch hại và phân
hóa học đƣợc đƣa vào nƣớc ta. Theo nhiều nhà nghiên cứu, trong khoảng hơn
120 hóa chất trừ sâu bệnh thơng dụng thì có tới 90 chất độc hại, 33 chất gây đột
biến di truyền, 22 chất gây dị dạng khuyết tật, 14 chất gây u độc và ung thƣ cho
các lồi động vật máu nóng. [7]
1.1.4.2 Ảnh hưởng của phopho đến môi trường nước
Khả năng tồn tại của photphat sinh học hoàn toàn phụ thuộc vào pH: - ở
pH thấp (môi trƣờng axit): photpho gắn chặt với các hạt sét và tạo thành các chất

tổng hợp khơng tan với ion sắt (ví dụ Fe(OH)2H2PO4) và nhôm (Al(OH)2H2PO4
). Do sự xuất hiện của ion Fe3+ và nhôm trong đất, của cặn lắng và nƣớc, nên
lƣợng photpho hịa tan rất thấp trong điều kiện axit. Khi mơi trƣờng khơng có
5


oxy, photpho đƣợc cố định là các phức hợp sắt khơng tan, có thể giải phóng
Fe3+, giảm thành Fe2+ và tạo thành sunfit sắt. - Trong điều kiện pH cao (mơi
trƣờng kiềm): photpho hình thành các hợp chất khơng hồ tan khác nhất là canxi
(ví dụ hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2). Trong điều kiện hiếu khí có Ca, Al và
ion Fe thì phosphat tan nhiều nhất ở pH = 6-7. Photpho là nguồn dinh dƣỡng
quan trọng cho thực vật và tảo. Trong nƣớc, các hợp chất photpho tồn tại ở 4
dạng: hợp chất vơ cơ khơng tan, hợp chất vơ cơ có tan, hợp chất hữu cơ tan và
hợp chất hữu cơ không tan. Nồng độ cao của photpho trong nƣớc gây ra sự phát
triển mạnh của tảo, khi tảo chết đi quá trình phân hủy kỵ khí làm giảm lƣợng ơxi
hịa tan trong nƣớc và điều này gây ảnh hƣởng độc hại với đời sống thủy sinh.
Nitơ và photpho là hai nguyên tố cơ bản của sự sống, chúng có mặt hầu hết
trong mọi hoạt động liên quan đến sự sống vào trong nhiều ngành công nghiệp,
nông nghiệp. Khi thải 1 kg nitơ dƣới dạng hợp chất hóa học và mơi trƣờng nƣớc
sẽ sinh ra 20 kg COD; cũng nhƣ vậy, khi thải 1 kg P sẽ sinh ra 138 kg COD.
Trong nguồn nƣớc giàu chất dinh dƣỡng (N, P) thƣờng xảy ra các hiện tƣợng:
tảo và thủy sinh phát triển mạnh tạo nên mật độ lớn vào ban ngày hoặc khi nhiều
nắng tảo quang hợp mạnh. Để quang hợp, tảo hấp thụ khí CO2- hoặc bicacbonat
(HCO3-) trong nƣớc và nhả ơxi. pH của nƣớc tăng nhanh, nhất là khi nguồn nƣớc
có pH thấp vào cuối buổi chiều; pH của một số ao, hồ giàu dinh dƣỡng có thể
đạt giá trị trên 10. Nồng độ ôxi tan trong nƣớc thƣờng siêu bão hịa, tới 20mg/l.
Song song với q trình quang hợp là q trình hơ hấp (phân hủy chất hữu cơ để
tạo năng lƣợng, ngƣợc với quá trình quang hợp) xảy ra. Trong khi hô hấp, tảo và
thực vật thủy sinh tiêu thụ ôxy thải ra CO2- là tác nhân làm giảm pH của nƣớc.
Trong các nguồn nƣớc, nếu hàm lƣợng N > 30 - 60 mg/l, P > 4-8 mg/l sẽ xảy ra

hiện tƣợng phú dƣỡng. Vào ban đêm hoặc những ngày ít nắng, q trình hơ hấp
diễn ra mạnh mẽ gây hiện tƣợng thiếu ôxi và làm giảm pH của nƣớc. Do vậy,
vào buổi sáng thƣờng ôxi trong nƣớc cạn kiệt và pH rất thấp. Hiện tƣợng phú
dƣỡng cũng xảy ra ở hệ sinh thái biển, đặc biệt vùng cửa sơng hay các vịnh kín
hoặc các vùng biển kín. Tảo nở hoa gây ra hiện tƣợng thủy triều đỏ và phân hủy
hệ sinh thái thủy sinh. Ví dụ, trong suốt mùa du lịch trên thế giới có khoảng 200
6


triệu ngƣời du lịch cùng với 85% nƣớc thải không đƣợc xử lý từ các thành phố
lớn thải ra biển sẽ gây ô nhiễm biển ở nhiều nơi. Cá chết và gây ơ nhiễm trầm
tích. Dƣ thừa photpho từ các cánh đồng, các thành phố xuống các ao, hồ sông
suối là ngun nhân chính để tảo phát triển, sau đó chúng đi vào các nguồn nƣớc
và làm giảm chất lƣợng nƣớc. Ô nhiễm photpho gây nguy hiểm cho cá và các
loại thủy sinh khác cũng nhƣ các loài động vật, con ngƣời, những sinh vật sống
phụ thuộc vào nguồn nƣớc sạch. Trong một số trƣờng hợp dƣ thừa photpho còn
làm cho độc tố phát triển, gây ra mối đe dọa trực tiếp đến sinh mạng con ngƣời,
động vật. Dƣ thừa photpho trong môi trƣờng là một vấn đề chủ yếu ở các nƣớc
công nghiệp, phần lớn ở Châu Âu, Bắc Mỹ và một số khu vực Châu Á. Ở các
khu vực khác, đặc biệt là Châu Phi và Australia, đất nghèo photpho gây ra hiện
tƣợng mất cân bằng dƣỡng chất. Trong khi đó ở Bắc Mỹ thì tình trạng dƣ thừa
photpho lại diễn ra phổ biến. Tại việt nam hiện nay tình trạng phú dƣỡng tại các
ao hồ, sơng, suối... rất đáng quan ngại. Tại làng nghề sản xuất miến dong làng
So huyện Quốc Oai thành phố Hà Nội, trong nƣớc thải chứa một lƣợng photpho
lớn nhƣng chƣa có biện pháp xử lý nƣớc thải trƣớc khi xả thải ra môi trƣờng,
gây ô nhiễm photpho cho nguồn nƣớc mặt. [7]
1.1.4.3. Ảnh hưởng của photpho đến con người
Photpho là nguyên tố có độc tính với 50mg là liều trung bình gây chế
ngƣời (khi photpho trắng nói chung đƣợc coi là dạng độc hại của photpho) thù
hình của photpho trắng cần đƣợc bảo quản dƣới dạng ngâm nƣớc do nó có độ

hoạt động hóa học rất cao với oxy trong khí quyển và gây ra cháy rất nguy hiểm,
do việc tiếp xúc trực tiếp gây ra các vết bỏng nghiêm trọng. Ngộ độc mãn tính
photpho trắng đối với con ngƣời có thể gây ra chứng chết hoại xƣơng hàm. Nếu
nuốt phải sẽ gây ra triệu chứng “ tiêu chảy khói”. Các hợp chất hữu cơ của
photpho có một số hợp chất rất độc, các este floro photphat thuộc về loại độc
thần kinh có hiệu lực mạnh nhất mà ngƣời ta đã biết. Một số hợp chất thì đƣợc
sử dụng trong thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ. Nhóm cơ phốt-pho phân hủy tƣơng
đối nhanh trong đất, cây, trong cơ thể ngƣời và động vật... Khi bị nhiễm độc
nặng sẽ ảnh hƣởng rõ rệt đến hệ huyết áp, hô hấp, làm thay đổi chức năng của hệ
7


thần kinh, làm tổn thƣơng chức năng bài tiết của thận và quá trình trao đổi chất
trong cơ thể. Nếu nhiễm độc nhóm Clo hữu cơ, sẽ tác động mạnh đến hệ thần
kinh, gây co giật cơ, làm nhịp tim và hệ tiêu hóa rối loạn. [7]
1.2.

iới thiệu về nitơ và amoni

1.2.1. Định nghĩa về nitơ
Nitơ là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hồn các ngun tố có kí
hiệu N và số nguyên tử bằng 7, nguyên tử khối bằng 14. Ở điều kiện bình
thƣờng nó là một chất khí khơng màu, khơng mùi, khơng vị và khá trơ và tồn tại
dƣới dạng phân tử N2, còn gọi là đạm khí. Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển
trái đất và là thành phần của mọi cơ thể sống. Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan
trọng nhƣ các axit amin, amoniac, axit nitric và các xyanua liên kết hóa học cực
kì bền vững giữa các ngun tử nitơ gây khó khăn cho cả sinh vật và cơng
nghiệp để chuyển hóa N2 thành các hợp chất hóa học hữu dụng. Nitơ có mặt
trong tất cả các cơ thể sống. Chủ yếu ở dạng các amino axit và cũng có trong các
axit nucleic (ADN và RNA). Cơ thể sống chứa khoảng 3% nitơ theo trọng

lƣợng, là nguyên tố phổ biến thứ tƣ trong cơ thể sau oxy, cacbon và hydro. Nitơ
là một nguyên tố phi kim, với độ âm điện là 3.04. Nitơ tinh khiết là một chất khí
lỏng ở nhiệt độ 77k (-1960C) trong điều kiện áp suất khí quyển và đóng băng ở
63K (-2100C) thành dạng thù hình có tinh thể lục phƣơng đóng kín. Các thù hình
khơng bền của nitơ có hơn hai nguyên tử đã đƣợc tạo ra trong phịng thí nghiệm,
nhƣ N3 và N4. Trong điều kiện áp suất cực kỳ cao (1,1 triệu atm) và nhiệt độ cao
(2000 K), khi tạo ra bằng diamond anvil cell, nitơ polymer hóa thành các cấu
trúc tinh thể lập phƣơng liên kết đơn. Cấu trúc này tƣơng tự cấu trúc của kim
cƣơng, và cả hai có các liên kết cộng hóa trị cực mạnh. N4 cịn có tên gọi là "kim
cƣơng nitơ".
Các dạng thù hình khác (chƣa tổng hợp đƣợc) bao gồm hexazine (N6, một
vòng benzen) và octaazacuban. Dạng nitơ 6 đƣợc dự đốn là khơng ổn định
trong cao, trong khi dạng nitơ 8 đƣợc dự đoán là ổn định động học, vì sự đối
xứng quỹ đạo. [1]
8


1.2.2. Amoniac và muối Amoni
1.2.2.1. Amoniac
Là chất khí khơng màu, mùi khai và xốc. Tan nhiều trong nƣớc. Tính
bazơ yếu (do cặp e chƣa tham gia liên kết ở nguyên tử N) tác dụng với dung
dịch muối của các kim loại mà hidroxit khơng tan → bazơ và muối. Tính khử
mạnh (do N trong NH3 có mức oxi hóa thấp nhất -3) khí khơng màu có mùi
khai. Khí làm cho quỳ tím chuyển màu xanh hoặc làm cho phenolphtalein khơng
màu chuyển màu hồng. Tạo khói trắng với HCl đặc. Sản xuất axit nitric, các loại
phân đạm, điều chế hiđrazin làm nhiên liệu cho tên lửa. Amoniac lỏng đƣợc
dùng làm chất gây lạnh trong máy lạnh. [1]
1.2.2.2 Muối Amoni
Muối amoni là muối của NH3 với axit. Tất cả các muối amoni đều tan và
là những chất điện li mạnh. Nếu muối amoni của axit mạnh NH 4A (A là gốc axit

của một axit mạnh) thì thủy phân tạo mơi trƣờng axit.
Muối amoni có thể tham gia một số phản ứng sau
NH4A + dd axit → muối mới và axit mới
NH4A + dd bazơ → muối mới + NH3 + H2O
NH4A + dd muối → 2 muối mới
NH4A

to

NH3 + HA

1.2.3. Vai trò sinh học của nitơ
Nitơ là thành phần quan trọng của các axít amin và axít nucleic, điều này
làm cho nitơ trở thành thiết yếu đối với sự sống. Nitơ nguyên tố trong khí quyển
khơng thể đƣợc động và thực vật sử dụng trực tiếp mà phải qua quá trình khử
hoặc cố định. Giáng thủy thƣờng chứa một lƣợng đáng kể amoniac và nitrat,
đƣợc cho là rằng là sản phẩm cố định nitơ bởi các tia sét và các hiện tƣợng điện
khác trong khí quyển. Điều này đƣợc Liebig đƣa ra đầu tiên năm 1827 và sau đó
đƣợc xác nhận. Tuy nhiên, do amoniac đƣợc ƣu tiên giữa lại bởi tác cây rừng
tƣơng đối so với nitrat khí quyển, hầu hết nitơ đƣợc cố định đến đƣợc bề mặt đất
bên dƣới cây ở dạng nitrat. Nitrat trong đất đƣợc rễ cây ƣu tiên hấp thụ so với
ammoniac trong đất. Các cây họ Đậu nhƣ đậu tƣơng, có thể hấp thụ nitơ trực
9


tiếp từ khơng khí do rễ của chúng có các nốt sần chứa các vi khuẩn cố định đạm
để chuyển hóa nitơ thành amơniắc. Các cây họ Đậu sau đó sẽ chuyển hóa
amơniắc thành các ion ơxít nitơ và các axít amin để tạo ra các protein. Vi khuẩn
đặc biệt (nhƣ Rhizobium trifolium) sở hữu các enzym nitrogenase có khả năng
cố định nitơ trong khí quyển thành các chất hữu ích cho các sinh vật bậc cao

hơn. Quá trình này đòi hỏi một lƣợng năng lƣợng lớn và các điều kiện thiếu ơxy.
Các vi khuẩn nhƣ thế có thể sống tự do trong đất (nhƣ Azotobacter) nhƣng
thƣờng tồn tại ở dạng cộng sinh trong các nốt sần của rễ câu họ Đậu (nhƣ clover,
Trifolium, hay đậu nành, Glycine max). Vi khuẩn cố định nitơ cũng cộng sinh
với nhiều loài thực vật không liên quan nhƣ Alnus, địa y, Casuarina, Myrica,
Marchantiophyta, và Gunnera. Đối với thực vật nói chung và cây trồng nói
riêng, N có vai trị sinh lý đặc biệt quan trọng đối với sinh trƣởng, phát triển và
hình thành năng suất. N có mặt trong rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có
vai trị quyết định trong q trình trao đổi chất và năng lƣợng, đến hoạt động
sinh lý của cây. N là nguyên tố đặc thù của protein mà protein lại có vai trị cực
kỳ quan trọng đối với cây. Protein là thành phần chủ yếu tham gia cấu trúc
nên hệ thống chất nguyên sinh trong tế bào, cấu tạo nên hệ thống màng sinh
học, các bào quan trong tế bào. N có trong thành phần của acid nucleic (AND và
ARN). Ngồi chức năng duy trì và truyền thơng tin di truyền, acid nucleic đóng
vai trị rất quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp protein, sự phân chia và sự
sinh trƣởng của tế bào..[7]
1.2.4. Ảnh hưởng của nitơ đến môi trường
1.2.4.1. Ảnh hưởng của nitơ đến môi trường nước
Nitơ trong nƣớc thải cao, chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lƣợng chất dinh
dƣỡng. Do vậy nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du nhƣ
rêu, tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nƣớc, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất
lƣợng nƣớc, phá hoại môi trƣờng trong sạch của thủy vực, sản sinh nhiều chất
độc trong nƣớc nhƣ NH3, H2S, … tiêu diệt nhiều loại sinh vật có ích trong nƣớc.
Hiện tƣợng đó gọi là phú dƣỡng nguồn nƣớc. Hiện nay, phú dƣỡng thƣờng gặp
trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nƣớc thải. Đặc biệt là tại khu vực Hà
10


Nội, sơng Sét, sơng Lừ, sơng Tơ Lịch đều có màu xanh đen hoặc đen, có mùi hơi
thối do thốt khí H2S. Hiện tƣợng này tác động tiêu cực tới hoạt động sống của

dân cƣ đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái của nƣớc hồ, tăng thêm mức độ ơ nhiễm
khơng khí của khu dân cƣ. Sự có mặt của Nitơ có thể gây cản trở cho các q
trình xử lý làm giảm hiệu quả làm việc của các cơng trình. Mặt khác nó có thể
kết hợp với các loại hoá chất trong xử lý để tạo các phức hữu cơ gây độc cho
con ngƣời. Với đặc tính nhƣ vậy việc xử lý Nitơ trong giai đoạn hiện nay đang
là vấn đề đáng đƣợc nghiên cứu và ứng dụng. Vấn đề này đã đƣợc các nhà
nghiên cứu, các học giả đi sâu tìm hiểu. Hiện trạng ơ nhiễm amoni theo đánh giá
của nhiều báo cáo và hội thảo khoa học thì trình trạng ơ nhiễm amoni trong nƣớc
ngầm đã đƣợc phát hiện tại nhiều vùng trong cả nƣớc. Chẳng hạn nhƣ tại thành
phố Hồ Chí Minh: Theo chi cục bảo vệ mơi trƣờng thành phố Hồ Chí Minh (TP
Hồ Chí Minh), kết quả quan trắc nƣớc ngầm tầng nơng 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 Đơng Thạch (huyện Hóc Mơn) bị ơ nhiễm amoni (68,73 mg/l cao
gấp 1,9 lần so với năm 2005) và có hàm lƣợng nhơm 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). Ngồi ra
cịn có một số khu vực khác cũng bị ô nhiễm amoni trong nƣớc ngầm nhƣng khu
vực bị ô nhiễm amoni trong nƣớc ngầm nặng nề nhất trong cả nƣớc là khu vực
đồng bằng Bắc Bộ. Theo kết quả khảo sát của trung tâm nghiên cứu thuộc trung
tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia và trƣờng Đại Học Mỏ Địa Chất
thì phần lớn nƣớc ngầm khu vực đồng bằng Bắc Bộ gồm các tỉnh nhƣ: Hà Tây,
Hà Nam, Nam Định, Ninh Bình, Hải Dƣơng, Hƣng n, Thái Bình và phía nam
Hà Nội đều bị nhiễm bẩn amoni rất nặng. [7]
1.2.4.2. Ảnh hưởng nitơ đối với sức khỏe con người
Nhiệt độ của N2 lỏng khoảng –196 độ C, do đó khi chạm da vào N2 lỏng
sẽ bị bỏng lạnh. Nếu để lâu có thể bị hoại tử, thậm chí bị tử vong. Loại tai nạn
này thƣờng gặp nhiều nhất tại các trạm sản xuất, sang chiết N2 lỏng. Nhiều
11

ngƣời đã bị N2 lỏng văn bắn vào mắt gây mù lịa.Gây ngạt thở khi khí Nitơ hố
hơi với khối lƣợng lớn trong khơng gian kín (chiếm chỗ ơxy). Bình thƣờng ơxy
chiếm khoảng 21% trong khơng khí, là mơi trƣờng an tồn cho con ngƣời. Khi
lƣợng Ơxy dƣới 19.5% đƣợc xem là mơi trƣờng thiếu Ơxy.
Amoni khơng gây ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khoẻ con ngƣời, nhƣng
trong quá trình khai thác, lƣu trữ và xử lý…Amơni đƣợc chuyển hố thành nitrit
và nitrat là những chất có tính độc hại tới con ngƣời, vì nó có thể chuyển hố
thành Nitrosamin có khả năng gây ung thƣ cho con ngƣời. Chính vì vậy quy
định nồng độ nitrit cho phép trong nƣớc sinh hoạt là khá thấp. Nhƣ vậy ở trong
nƣớc ngầm amoni khơng thể chuyển hố đƣợc do thiếu oxy, khi khai thác lên vi
sinh vật trong nƣớc nhờ oxy trong khơng khí chuyển amoni thành nitrit và nitrat
tích tụ trong thức ăn. Khi ăn uống nƣớc có chứa nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu nitrit
vào máu và chất này sẽ tranh oxy của hồng cầu làm hemoglobin mất khả năng
lấy oxy, dẫn đến trình 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 nitrosami. Nitrosamin có thể gây tổn
thƣơng duy truyền tế bào, nghiên nhân gây ung thƣ. Những thí nghiệm cho nitrit
vào trong thức ăn, thức uống của chuột, thỏ…với hàm lƣợng vƣợt ngƣỡng cho
phép thì thấy sau một thời gian những khối u sinh ra trong gan, phổi, vòm họng
của chúng. Các hợp chất nitơ trong nƣớc có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm
cho ngƣời sử dụng nƣớc. Nitrat tạo ra chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với
các amin để tạo nên những nitrosamin là nghiên nhân gây ung thƣ ở ngƣời cao
tuổi. Trẻ sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nƣớc
dùng để pha sữa. Sau khi lọt vào cơ thể, nitrat đƣợc chuyển hóa nhanh thành
nitrit nhờ vi khuẩn đƣờng ruột. Ion nitrit còn nguy hiểm hơn nitrat đối với sức
khỏe con ngƣời. Khi tác dụng với các amin hay alkyl cacbonat trong cơ thể
ngƣời chúng có thể tạo thành các hợp chất chứa nitơ gây ung thƣ. Bên cạnh đó
hàm lƣợng NH4+ trong nƣớc uống cao có thể gây một số hậu quả nhƣ sau. Nó có

thể kết hợp với Clo tạo ra Cloramin là một chất làm cho hiệu quả khử trùng
12


giảm đi rất nhiều so với Clo gốc. Nó là nguồn Nitơ thứ cấp sinh ra nitrit trong
nƣớc, một chất có tiềm năng gây ung thƣ. NH 4+ là nguồn dinh dƣỡng để rêu tảo
phát triển, vi sinh vật phát triển trong đƣờng ống gây ăn mòn, rò rỉ và mất mỹ
quan. [6]
1.2.4.3. Nitơ trong đất ảnh hưởng đến thực vật
Nitơ là nguyên tố dinh dƣỡng ảnh hƣởng đến sự phát triển của thực vật.
Tuy nhiên với nồng độ cao vƣợt qua ngƣỡng cho phép thì sẽ gây ảnh hƣởng xấu
đến thực vật và vi sinh vật trong đất. Nếu thực vật thiếu nitơ thì sẽ chậm lớn,
khơng phát triển, lá bạc màu... Nếu hàm lƣợng nitơ qua cao làm tăng độ phát
triển của thực vật khiến thực vật phát triển nhanh nhƣng lá to thân yếu. Lƣợng
nitơ không đƣợc sử dụng hết sẽ tích tụ vào thực vật, nếu con ngƣời, động vật sử
dụng thực vật này sẽ tích tụ nitơ vào cơ thể, ảnh hƣởng đến sức khỏe. Việc chăn
ni gia súc quy mơ lớn có thể làm gia tăng lƣợng Amoni trong nƣớc mặt. Sự
nhiễm bẩn Amoni có thể tăng lên do các đoạn nối ống bằng vữa ximăng. Amoni
trong nƣớc là một chất ô nhiễm do chất thải động vật, nƣớc cống và khả năng
nhiễm khuẩn. Lƣợng Amoni trong môi trƣờng so với sự tổng hợp bên trong cơ
thể là không đáng kể. Tác hại của nó chỉ xuất hiện khi tiếp xúc với liều lƣợng
khoảng trên 200mg/kg thể trọng. [6]
1.3.

iới thiệu phƣơng pháp keo tụ tủa bông

1.3.1. Định nghĩa về keo tụ tủa bông
Keo tụ là phƣơng pháp xử lý nƣớc có sử dụng hóa chất, trong đó các hạt
keo nhỏ lơ lửng trong nƣớc nhờ tác dụng của chất keo tụ sẽ liên kết với nhau tạo
thành bơng keo có kích thƣớc lớn hơn. Mục đích là tách các hạt cặn có kích

thƣớc 0,001µm< Ф<1 µm khó tách loại đƣợc bằng các q trình lý học thơng
thƣờng nhƣ lắng, lọc, tuyển nổi. Q trình keo tụ dựa trên nguyên tắc phá bền
hạt keo. Quá trình tạo bơng là q trình kết dính giữa những hạt keo đã bị phá
bền. Cơ chế tiếp xúc giữa những hạt này bao gồm tiếp xúc do chuyển động
nhiệt, tiếp xúc do quá trình chuyển động của lƣu chất, tiếp xúc do quá trình lắng
của các hạt
13


Hình 1.1. Nƣớc thải đã keo tụ tủa bơng
1.3.2. Cơ chế của q trình keo tụ tạo bơng
Đối với hệ phân tán có diện tích bề mặt riêng lớn (bụi trong khơng khí,
bùn, phù sa trong nƣớc…) các hạt ln có xu hƣớng co cụm lại tạo hạt lớn hơn
để giảm năng lƣợng bề mặt (tƣơng tự hiện tƣợng giọt nƣớc, giọt thủy ngân ln
tự vo trịn để giảm diện tích bề mặt). Về nguyên tắc do độ phân tán lớn, diện tích
bề mặt riêng lớn, hạt keo có xu thế hút nhau nhờ các lực bề mặt. Mặt khác, do
các hạt keo cùng loại nên các hạt keo luôn tích điện cùng dấu (đặc trƣng bởi thế
zeta) nên các hạt keo tụ luôn đẩy nhau bởi lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt cùng
dấu theo định luật Culong, xu hƣớng này làm hạt keo không thể hút nhau để tạo
hạt lớn hơn và lắng càng xuống nhờ trọng lực nhƣ những hạt khơng tích điện.
Nhƣ vậy, thế càng lớn (hạt keo càng tích điện) thì hệ keo càng bền (khó kết tủa).
Trƣờng hợp lý tƣởng: nếu thế điện phẳng (zeta = 0), thì hạt keo biến thành cấu
tạo tụ điện phẳng, hạt sẽ khơng khác gì các hạt khơng tích điện nên dễ dàng hút
nhau để tạo hạt lớn hơn có thể lắng đƣợc. Đây là cơ sở khoa học của phƣơng
pháp keo tụ. Hiện tƣợng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành những
tập hợp hạt có kích thƣớc và khối lƣợng đủ lớn để có thể lắng xuống do trọng
lực trong thời gian đủ ngắn đƣợc gọi là hiện tƣợng keo tụ. Hiện tƣợng xảy ra khi
thế đƣợc triệt tiêu. Hiện tƣợng keo tụ có tính thuận này xảy ra khi thế nghịch
nghĩa là hạt keo đã keo tụ lại có thể tích điện trở lại và trở nên bền. Các hoá chất
gây keo tụ thƣờng là các loại muối vô cơ và đƣợc gọi là chất keo tụ. Một cách

khác làm các hạt keo co cụm thành bông cặn lớn dễ lắng là dùng các tác nhân
14


thích hợp “khâu” chúng lại thành các hạt lớn hơn đủ lớn, nặng để lắng. Hiện
tƣợng này đƣợc gọi là hiện tƣợng tạo bông đƣợc thực hiện nhờ những phân tử
các chất cao phân tử tan trong nƣớc và có ái lực tốt với các hạt keo hoặc các hạt
cặn nhỏ. Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, các chất có khả năng tạo bơng
đƣợc gọi là các chất tạo bơng hay trợ keo tụ, q trình tạo bơng là bất thuận
nghịch. Phá tính bền của hệ keo (do lực đẩy tĩnh điện) bằng cách thu hẹp lớp
điện kép tới mức thế zeta = 0, khi đó lực đẩy tĩnh điện hạt – hạt bằng không, tạo
điều kiện cho các hạt keo hút nhau bằng các lực bề mặt tạo hạt lớn hơn dễ kết
tủa. Cách này có thể thực hiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện tích trái dấu để
trung hồ điện tích hạt keo. Tạo điều kiện cho các hạt keo va chạm với các bơng
kết tủa của chính chất keo tụ. Dùng những chất cao phân tử – trợ keo tụ để hấp
phụ “khâu” các hạt nhỏ lại với nhau tạo hạt kích thƣớc lớn (gọi là bông hay
bông cặn) dễ lắng. Trong công nghệ xử lý nƣớc, các hóa chất thƣờng dùng để
giải quyết tốt nhất những giải pháp trên là: phèn nhôm, phèn sắt và PAC. [6]
1.3.3. Poly Aluminium Chloride (PAC)
1.3.3.1. Định nghĩa về PAC
Một trong những chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dƣới dạng polime vô cơ là
poli nhôm clorua (polime aluminium chloride), thƣờng viết tắt là PAC (hoặc
PACl). Hiện nay, ở các nƣớc tiên tiến, ngƣời ta đã sản xuất PAC với lƣợng lớn
và sử dụng rộng rãi để thay thế phèn nhôm sunfat trong xử lý nƣớc sinh hoạt và
đặc biệt là xử lí nƣớc thải. Tính chất: PAC có cơng thức tổng qt
là [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m (trong đó m <=10, n<= 5). PAC thƣơng mại ở dạng
bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng đậm, dễ tan trong nƣớc và kèm tỏa nhiệt, dung
dịch trong suốt, có tác dụng khá mạnh về tính hút thấm. PAC có nhiều ƣu điểm
so với phèn nhôm sunfat và các loại phèn vô cơ khác: hiệu quả keo tụ và lắng
trong > 4-5 lần. Tan trong nƣớc tốt, nhanh hơn nhiều, ít làm biến động độ pH

của nƣớc nên không phải dùng NaOH để xử lí và do đó ít ăn mịn thiết bị hơn.
Không làm đục nƣớc khi dùng thừa hoặc thiếu. Khơng cần (hoặc dùng rất ít) phụ
gia trợ keo tụ và trợ lắng. [Al] dƣ trong nƣớc < so với khi dùng phèn nhôm
sunfat. Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại
15


nặng tốt hơn. Không làm phát sinh hàm lƣợng SO42-trong nƣớc thải sau xử lí là
loại có độc tính đối với vi sinh vật. Cơ chế tác dụng của PAC: thông thƣờng khi
keo tụ chúng ta hay dùng muối clorua hoặc sunfat của Al(III) hoặc Fe(III). Khi
đó, do phân li và thuỷ phân ta có các hạt trong nƣớc: Al 3+, Al(OH)2+, Al(OH)
phân tử và Al(OH)4–, ba hạt polime: Al2(OH)24+, Al3(OH)45+, Al13O4(OH)247+ và
Al(OH)3rắn. Trong đó Al13O4(OH)247+ gọi tắt là Al13 là tác nhân gây keo tụ chính
và tốt nhất.Với Fe(III) ta có các hạt: Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH) phân tử và
Fe(OH)4–, ba hạt polime: Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+ và Fe(OH)3 rắn.Trong công
nghệ xử lí nƣớc thơng thƣờng, nhất là nƣớc tự nhiên với pH xung quanh 7 quá
trình thuỷ phân xảy ra rất nhanh, tính bằng micro giây, khi đó hạt Al 3+ nhanh
chóng chuyển thành các hạt polime rồi hydroxit nhơm trong thời gian nhỏ hơn
giây mà không kịp thực hiện chức năng của chất keo tụ là trung hồ điện tích
trái dấu của các hạt cặn lơ lửng cần xử lý để làm chúng keo tụ. [6]
Khi sử dụng PAC quá trình hồ tan sẽ tạo các hạt polime Al 13, với điện
tích vƣợt trội (7+), các hạt polime này trung hồ điện tích hạt keo và gây keo tụ
rất mạnh, ngoài ra tốc độ thuỷ phân của chúng cũng chậm hơn Al 3+ rất nhiều,
điều này tăng thời gian tồn tại của chúng trong nƣớc nghĩa là tăng khả năng
tácdụng của chúng lên các hạt keo cần xử lí, giảm thiểu chi phí hố chất. Ngồi
ra, vùng pH hoạt động của PAC cũng lớn gấp hơn 2 lần so với phèn, điều này
làm cho việc keo tụ bằng PAC dễ áp dụng hơn. Hơn nữa, do kích thƣớc hạt
polime lớn hơn nhiều so với Al3+ (cỡ 2 nm so với nhỏ hơn 0,1 nm) nên bơng cặn
hình thành cũng to và chắc hơn, thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo.

16


Hình 1.2: Hóa chất keo tụ P C
1.3.3.2. Cách sử dụng
Điều chỉnh nƣớc sạch, nƣớc thải về pH từ 7 – 9 bằng dung dịch NaOH
30%. Cho keo tụ PAC vào bể chứa, sau đó bơm định lƣợng vào nƣớc cần xử lý
theo lƣu lƣợng đã tính tốn tùy thuộc vào từng loại chất lƣợng nƣớc đã đƣợc làm
thí nghiệm (thông thƣờng 1 m3 nƣớc giếng khoan tiêu tốn 0,2 kg PAC và 0,2 kg
NaOH 30%). Khi keo tụ PAC đƣợc cấp vào nƣớc xử lý, các tạp chất đƣợc tách
rất nhanh ra khỏi nƣớc xử lý tính bằng Micro giây chuyển thành các hạt polyme
keo tụ lại và lắng xuống bể lắng. Nƣớc sạch đƣợc chuyển sang bể lọc. Sau đó
đƣợc khử trùng và cấp cho nƣớc sinh hoạt. Nƣớc thải: Quy trình xử lý và liều
lƣợng đƣa vào xử lý nhƣ nƣớc sạch. Khi tạp chất tách khỏi nƣớc lắng xuống,
cho dung dịch polime vào khuấy đều, các tạp chất keo tụ chặt lại, xả nƣớc đã xử
lý, bùn cho vào ép loại bỏ tạp chất. [6]
1.3.3.3.Ưu- nhược điểm của PAC
Ƣu điểm
Thời gian xử lý nhanh, xử lý hiệu quả, khơng làm đục nƣớc nếu thiếu
hoặc thừa hóa chất, tiết kiệm kinh phí, khơng tốn diện tích, thời gian nhƣ
phƣơng pháp sinh hoc. Dễ dàng thực hiện ,nghiên cứu, tốn ít hóa chất , PAC là
chất keo tụ cao phân tử, là sản phẩm mới chất lƣợng cao có hiệu quả sử dụng
cao trong xử lý nƣớc sạch, nƣớc thải. PAC tan hoàn toàn trong nƣớc. Khi cho
17