- Đặt vấn đề:
Hiện nay, tình trạng ô nhiễm Amoni (NH4+) và các kim loại nặng như Sắt (Fe), Mangan (Mn), Asen (As).., trong nước ngầm tại các khu vực đô thị và nông thôn vượt quá tiêu chuẩn cho phép là khá phổ biến. Việc khai thác nước ngầm quá mức, cùng với tình trạng xả thải không qua xử lý từ các khu dân cư, khu công nghiệp, làng nghề và lạm dụng phân bón công nghiệp, thuốc trừ sâu trong nông nghiệp là những nguyên nhân chính gây ra tình trạng này.
Hậu quả khi sử dụng nguồn nước không xử lý được các chất trên về giới hạn cho phép sẽ gây ra các bệnh về da, các bệnh về đường tiêu hóa, và nhiều bệnh khác. Riêng với nước nhiễm Amoni cao có thể gây ra nhiều nguy cơ cho sức khỏe và môi trường. Amoni (NH4+) trong nước có thể chuyển hóa thành Nitrit (NO2-), một chất độc hại, đặc biệt nguy hiểm cho trẻ nhỏ và có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư. Trong các nhà máy xử lý nước, nước nhiễm Amoni còn làm giảm hiệu quả của các biện pháp khử trùng và gây ra các vấn đề về mùi vị và màu sắc của nước.
Theo QCVN 01-1:2024/BYT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt (sau đây gọi tắt là QCVN) của bộ Y tế ban hành thì ngưỡng giới hạn cho phép Amoni (NH3 và NH4+ tính theo N) là 1 mg/l. Với ngưỡng này thì rất nhiều nguồn nước ngầm sau quá trình xử lý trên công nghệ truyền thống không thể đảm bảo được.
- Giải pháp:
+ Các biện pháp xử lý Amoni hiện nay:
- Phương pháp Clo hoá: dùng Clo để oxy hoá Amoni, chuyển đổi thành phân tử khí Nitơ (N2) bay hơi. Phương pháp này hiệu quả, chi phí thấp nhưng đòi hỏi cao về chuyên môn và điều kiện thực hiện (bể trộn, thời gian phản ứng .. ).
- Phương pháp làm thoáng: Đây là cách khử Amoni ở môi trường có độ pH cao. Độ pH yêu cầu để xảy ra quá trình khử cần đạt từ 10.5-11. Thông thường để tăng pH cho nước, người ta thường sử dụng vôi hoặc xút. Phương pháp này có hiệu quả tới 90-95%. Nhiệt độ trong phản ứng là yếu tố tác động lớn nhất khi khử bằng tháp làm thoáng. Tốc độ chuyển hóa ion NH4 thành NH3 (khí Amoniac) sẽ diễn ra nhanh hơn khi nhiệt độ nước tăng lên. Sau khi khử Amoni, nguồn nước cần được trung hòa bằng axit.
- Phương pháp sinh học: sử dụng bể lọc nhanh hoặc chậm kết kết hợp với máy thổi khí liên tục để xử lý Amoni. Trong suốt quá trình đó, vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter sẽ oxy hóa lần lượt NH4+ thành NO2- và NO2- thành NO3- (Nitrat).
Ngoài ra còn có một số phương pháp khác như trao đổi ion, sử dụng các chế phẩm sinh học …, các phương pháp này không phù hợp với các trạm sản xuất nước sạch do quy trình vận hành phức tạp, phải thường xuyên thay vật liệu, phụ thuộc nguồn cung cấp.
+ Giải pháp lựa chọn:
Lựa chọn Phương pháp Sinh học để ứng dụng vào xử lý Amoni và tăng chất lượng nước.
Phương pháp thực hiện: Làm thoáng cải tiến để làm giàu oxy cho nước, lọc tuần hoàn áp lực cao (Lọc cực nhanh) để đồng thời xử lý Sắt, Mangan, Amoni trong nước.
Quá trình làm giàu oxy cho nước được tối ưu hoá bằng các ống làm thoáng kiểu Ejector.
Vật liệu lọc vẫn sử dụng cát thạch anh nhưng được lựa chọn để phù hợp với giải pháp tuần hoàn áp lực cao.
Ưu điểm của phương án này là không phải sử dụng hoá chất, tận dụng nguyên trạng các công trình bể lọc hiện có không phải sửa chữa cải tạo, chỉ lắp đặt bổ sung hệ thống dây chuyền công nghệ xử lý (máy bơm, đường ống ..), dễ vận hành bảo dưỡng.
Nhược điểm: phát sinh chi phí điện.
- Thực hiện:
Việc thử nghiệm, thực hiện đã được tiến hành tại nhà máy nước có công suất 20.000 m3/ngđ từ năm 2022, trên dây chuyền công nghệ truyền thống hiện có (nước thô sử dụng nước ngầm về Tháp làm thoáng => Bể tiếp xúc => Bể lọc nhanh => Bể chứa + châm Clo => bơm ra mạng lưới).
Tại thời điểm này, nước thô (nước ngầm) bơm về nhà máy có hàm lượng Amoni trung bình 7-8 mg/l, nước sau khi qua xử lý có hàm lượng Amoni trong khoảng từ 2-3 mg/l, phải xử lý tiếp bằng châm Clo, tuy nhiên việc châm Clo này đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ và không ổn định hàm lượng Amoni đầu ra.
+Thử nghiệm:
Từ tháng 01/2022, bắt đầu lắp đặt thử nghiệm hệ thống bơm và dàn ống làm thoáng kiểu Ejector, thử nghiệm trên 1 bể lọc (trong 8 bể của nhà máy). Việc thi công lắp đặt được thực hiện trong khi bể lọc vẫn hoạt động bình thường trong hệ thống.
Các ống Ejector lắp đặt ban đầu
Nước sau khi qua bể lọc được bơm lên lọc lại liên tục qua dàn ống làm thoáng cho đến khi chất lượng nước ra đạt yêu cầu. Quá trình chạy thử nghiệm, bộ phận thí nghiệm đã cải tiến thay đổi dần các thiết bị, ống kỹ thuật và máy bơm để tăng hiệu quả. Các chỉ số về Amoni, Sắt, Mangan, Nitrat, Nitrit được theo dõi hàng giờ để điều chỉnh thiết bị.
Hệ dàn ống làm thoáng cải tiến.
Chỉ số Amoni trong nước sau lọc giảm dần, từ 8mg/l giảm xuống còn 0.05mg/l, đáp ứng tốt ngưỡng giới hạn của QCVN, thậm chí có thể đưa chỉ số Amoni về 0 mg/l.
+Lắp đặt ứng dụng cả nhà máy:
Sau quá trình thử nghiệm, hoàn thiện phương án, bắt đầu triển khai đồng loạt lắp đặt hệ thống xử lý cho toàn bộ 8 bể lọc của nhà máy.
Một số hình ảnh quá trình thi công.
Sau thời gian thi công, hệ thống công nghệ được hoàn thành và đưa vào sử dụng, xử lý triệt để Amoni đồng thời xử lý hiệu quả Sắt, Mangan và Asen trong nước.
Hệ thống thiết bị sau khi hoàn thành và vận hành.
Quá trình vận hành một thời gian cho thấy các hiệu quả sau:
- Xử lý triệt để Amoni trong nước.
- Nâng cao hiệu quả xử lý Sắt, Mangan và Asen.
- Xây dựng và Hoạt động độc lập không làm ảnh hưởng đến kết cấu, dây chuyền công nghệ của nhà máy hiện có.
- Vận hành đơn giản, không đòi hỏi thêm nhân công, không phải sử dụng hoá chất.
- Chi phí xây dựng lắp đặt thấp, chi phí bảo dưỡng thấp.
Giải pháp này đã áp dụng cho trạm sản xuất nước có chỉ số Amoni trong nước đến trên 20mg/l vẫn về đảm bảo trong ngưỡng cho phép của QCVN.
- Kết luận:
Qua quá trình thử nghiệm, nghiên cứu cải tiến và hoàn thiện thi công, giải pháp xử lý Amoni trong nước cho các nhà máy, trạm cấp nước nhỏ lẻ có nguồn nước bị nhiễm Amoni đã cho kết quả tốt, đảm bảo chất lượng nước sản xuất ra đáp ứng yêu cầu của QCVN, đã có các công ty cấp nước khác và các đơn vị liên quan áp dụng giải pháp này. Đây là giải pháp công nghệ ứng dụng thực tiễn đơn giản hiệu quả, rất phù hợp cho các công ty nước sạch có nguồn nước đầu vào là nước ngầm đang bị ô nhiễm Amoni nặng.
Số điện thoại liên hệ hỗ trợ:
