Có nhiều phương pháp xử lý Amoni trong nước thải, mỗi phương pháp có ưu, nhược điểm riêng, phù hợp với đặc điểm và yêu cầu của từng hệ thống nhằm mang lại hiệu quả tối ưu nhất.
Xử lý Amoni trong nước thải bằng phương pháp Nitrat hoá
Nitrat hóa là phương pháp xử lý amoni được áp dụng phổ biến từ nước thải sinh hoạt đến công nghiệp, thuỷ sản, bùn thải. Quá trình này diễn ra trong môi trường hiếu khí dưới tác động của bộ đôi vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter. Bằng cách lấy năng lượng từ các hợp chất oxy hóa của Nitơ để duy trì hoạt động từ đó loại bỏ Amoni hiệu quả.
Quá trình nitrat hóa xử lý Amoni trong nước thải bao gồm hai giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Vi khuẩn Nitrosomonas chuyển đổi amoni (NH3, NH4+) thành nitrit (NO2–)
- Giai đoạn 2: Vi khuẩn Nitrobacter tiếp tục chuyển hóa nitrit (NO2–) thành nitrat (NO3–) để hoàn thành quá trình nitrat hóa
Ưu điểm:
- Hiệu quả cao trong xử lý amoni trong nước thải
- Chi phí vận hành tương đối thấp
- An toàn, thân thiện với môi trường.
Nhược điểm:
- Yêu cầu thời gian xử lý khá lâu
- Cần thiết kế hệ thống cung cấp oxy hiệu quả
- Độ pH và nhiệt độ cần được kiểm soát chặt chẽ.
Xử lý Amoni trong nước thải bằng phương pháp Anammox
Anammox là một kỹ thuật sinh học mới, được thiết kế nhằm mục đích loại bỏ Amoni với một chu trình sinh học của nitơ. Phương pháp này ứng dụng hiệu quả trong xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và xử lý bùn thải.
Quá trình Anammox diễn ra trong môi trường yếm khí, sử dụng 2 loại vi khuẩn là Candidatus Brocadia anammoxidans và Candidatus Kuenenia stuttgartiensis. Quá trình gồm 2 bước là Nitrat hóa bán toàn phần (Chuyển đổi một nửa amoni thành nitrit) và Quá trình Anammox (Oxy hóa hoàn toàn Amoni thành N2).
Ưu điểm:
- Hiệu quả cao: Chuyển hóa amoni thành khí nitơ (N2) an toàn cho môi trường, loại bỏ amoni hiệu quả hơn so với phương pháp nitrat hóa.
- Tiết kiệm chi phí: Sử dụng ít oxy hơn, không cần bổ sung cacbon hữu cơ.
- Thời gian xử lý ngắn
Nhược điểm: Vi khuẩn Anammox là vi khuẩn yếm khí và tự dưỡng hoàn toàn, tốc độ sinh trưởng chậm, khó nuôi cấy lại cần thời gian dài để xử lý.
Xử lý Amoni trong nước thải bằng màng lọc thẩm thấu ngược RO
Màng lọc thẩm thấu ngược RO là một công nghệ lọc nước tiên tiến hiện nay. Màng RO có kích thước lỗ cực nhỏ (thường dưới 0,0005 μm), chỉ cho nước đi qua và giữ lại các chất rắn lơ lửng, các chất hòa tan, bao gồm cả amoni. Phương pháp này thường được ứng dụng trong xử lý Amoni trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp.
Quá trình lọc bằng màng RO diễn ra như sau: Nước được đưa vào hệ thống lọc RO dưới áp lực cao, đi qua màng RO, các chất rắn lơ lửng, các chất hòa tan (bao gồm amoni) được giữ lại và thải ra ngoài. Nước tinh khiết sau khi lọc qua màng RO được thu gom và tái sử dụng.
Ưu điểm:
- Loại bỏ được hơn 99% amoni trong nước
- Không sử dụng hóa chất, an toàn cho sức khỏe con người và môi trường
- Quá trình vận hành đơn giản, dễ bảo trì.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn khi so sánh với các phương pháp khác
- Cần sử dụng nguồn nước có áp lực cao
- Tạo ra một lượng nước thải cần được xử lý.
Xử lý Amoni trong nước thải bằng phương pháp Clo hoá
Phương pháp clo hóa sử dụng clo làm hóa chất oxi hóa để xử lý Amoni trong nước thải ở ngay nhiệt độ phòng. Quá trình này tạo ra khí Nitơ dễ bay hơi, giúp loại bỏ Amoni một cách hiệu quả.
Ưu điểm:
- Tốc độ phản ứng nhanh: Clo phản ứng với amoni nhanh hơn so với các chất hữu cơ.
- Chi phí thấp: So với lượng Amoni, chỉ cần sử dụng một lượng nhỏ Clo tương ứng tỷ lệ 8:1 để xử lý nước thải.
Nhược điểm:
- Nguy cơ hình thành hợp chất độc hại: Khi amoni hết, clo dư sẽ phản ứng với các chất hữu cơ tạo ra THM và HAA – những chất có khả năng gây ung thư. Khi sử dụng phương pháp clo hóa, cần tính toán lượng clo phù hợp với tỷ lệ amoni trong nước thải (8:1), theo dõi và kiểm soát chặt chẽ lượng clo dư trong nước.
- Yêu cầu kỹ thuật cao: Quá trình sử dụng cần được vận hành bởi người có chuyên môn để đảm bảo an toàn và hiệu quả. Nhân viên vận hành cần sử dụng các biện pháp bảo hộ an toàn khi tiếp xúc với clo.
Xử lý Amoni trong nước thải bằng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion là một kỹ thuật sử dụng các hạt trao đổi ion cationit để loại bỏ amoni khỏi nước thải hiệu quả và linh hoạt.
Trong các bể lọc, ion amoni (NH4+) trong nước thải sẽ trao đổi với ion natri (Na+) trên các hạt cation. Một phần nhỏ ion NH4+ có thể được hấp phụ vào bên trong cấu trúc của Zeolite. Quá trình trao đổi ion diễn ra hiệu quả nhất khi độ pH của môi trường được duy trì trong khoảng 4,0 – 8,0. Sau khi sử dụng, hạt cation có thể được tái sinh bằng axit sunfuric hoặc muối.
Ưu điểm:
- Hiệu quả cao: Loại bỏ hiệu quả amoni khỏi nước thải
- Linh hoạt: Có thể áp dụng cho nhiều loại nước thải khác nhau
- Dễ vận hành: Quá trình vận hành đơn giản và dễ dàng kiểm soát
- Có thể tái sử dụng: Hạt cation có thể được tái sinh và sử dụng nhiều lần.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư ban đầu cao: Hạt cation và hệ thống trao đổi ion khá đắt tiền
- Cần kiểm soát pH: Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào việc kiểm soát độ pH của môi trường
- Tạo ra nước thải tái sinh: Quá trình tái sinh hạt cation có thể tạo ra nước thải cần được xử lý.
Xử lý Amoni trong nước thải bằng phương pháp nâng cao độ pH trong nước
Nâng cao pH nước là phương pháp xử lý amoni trong nước thải đơn giản lại hiệu quả dựa trên nguyên tắc chuyển đổi dạng ion amoni (NH4+) thành khí amoniac (NH3) dễ bay hơi.
Cơ chế hoạt động: Ở môi trường pH cao (khoảng 10,5 – 11), amoni chủ yếu tồn tại dưới dạng NH3, dùng vôi hoặc NaOH để nâng độ pH, thúc đẩy quá trình chuyển đổi NH4+ thành NH3. Sục khí và tăng nhiệt độ nước đẩy nhanh tốc độ bay hơi của NH3. Sau khi khử amoni, cần trung hòa lại nước bằng axit.
Ưu điểm:
- Đơn giản và dễ thực hiện, không đòi hỏi kỹ thuật cao
- Hiệu quả cao: Loại bỏ hiệu quả amoni khỏi nước
- Chi phí thấp: Vôi và NaOH là những hóa chất khá dễ tìm và chi phí thấp.
Nhược điểm:
- Tạo ra lượng bùn thải lớn: Quá trình trung hòa axit tạo ra lượng bùn cần được xử lý
- Tiêu hao năng lượng: Sục khí và tăng nhiệt độ tiêu hao năng lượng
- Nguy cơ ô nhiễm môi trường: Sử dụng hóa chất có thể gây ô nhiễm môi trường nếu không được kiểm soát cẩn thận.
Mỗi phương pháp xử lý Amoni trong nước thải đều có ưu, nhược điểm riêng, tuỳ thuộc vào đặc điểm của từng hệ thống, nồng độ ô nhiễm để lựa chọn phương pháp mang lại hiệu quả tối ưu nhất. Hiện các phương pháp ứng dụng sinh học được các hệ thống ưu tiên vì tính hiệu quả bền vững và thân thiện môi trường. Để được hỗ trợ tư vấn vui lòng liên hệ BIOGENCY qua Hotline 0909 538 514.
>>> Xem thêm: 3 bước để xử lý Nitơ Amonia đạt chuẩn nhanh!
