I. Ô nhiễm amoni và nguồn gốc
Ô nhiễm amoni là vấn đề nghiêm trọng trong nước thải bãi rác, đặc biệt tại các bãi chôn lấp như Xuân Sơn, Hà Nội. Amoni (NH4+) và amoniac (NH3) là sản phẩm phân hủy của các hợp chất hữu cơ chứa nitơ, đặc biệt là protein. Quá trình phân hủy yếm khí trong bãi rác tạo ra lượng lớn amoni, gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Nước thải bãi rác chứa hàm lượng amoni cao, thường vượt quá tiêu chuẩn cho phép (QCVN 14:2008/BTNMT) từ hàng chục đến hàng trăm lần. Nguồn gốc ô nhiễm amoni còn đến từ nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, và nước thải nông nghiệp. Các hợp chất nitơ trong nước thải sinh hoạt chủ yếu là protein, urê, và axit amin, khi phân hủy tạo thành amoni. Trong công nghiệp, các nhà máy sản xuất phân đạm, chế biến thực phẩm, và thuộc da cũng thải ra lượng lớn amoni. Nông nghiệp sử dụng phân bón chứa nitơ cũng góp phần làm tăng nồng độ amoni trong nước.
1.1. Nguồn gốc ô nhiễm amoni
Nguồn gốc ô nhiễm amoni chủ yếu từ quá trình phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ chứa nitơ trong bãi rác. Protein và các hợp chất nitơ khác bị phân hủy thành axit amin, sau đó chuyển hóa thành amoni và CO2. Nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư, bệnh viện, và trường học cũng chứa lượng lớn amoni do sự phân hủy của chất thải hữu cơ. Nước thải công nghiệp từ các nhà máy sản xuất phân đạm, chế biến thực phẩm, và thuộc da có hàm lượng amoni cao. Nước thải nông nghiệp từ việc sử dụng phân bón chứa nitơ cũng góp phần làm tăng nồng độ amoni trong nước. Các nguồn này đều gây ra tác động tiêu cực đến môi trường nước, đặc biệt là nguồn nước mặt và nước ngầm.
II. Phương pháp xử lý amoni
Xử lý amoni trong nước thải bãi rác là thách thức lớn do hàm lượng amoni cao và khó xử lý bằng các phương pháp thông thường. Phương pháp kết tủa magie amoni photphat (MAP) được nghiên cứu như một giải pháp hiệu quả. MAP (MgNH4PO4.6H2O) là hợp chất kết tủa được tạo thành từ phản ứng giữa ion Mg2+, NH4+, và PO43-. Phương pháp này không chỉ loại bỏ amoni khỏi nước thải mà còn tạo ra sản phẩm phụ có giá trị là phân bón. Xử lý bằng MAP đòi hỏi tối ưu hóa các điều kiện phản ứng như tỷ lệ mol, pH, và thời gian phản ứng. Nghiên cứu tại bãi rác Xuân Sơn cho thấy, tỷ lệ mol tối ưu để tạo MAP là 1,6:0,6:1 (Mg2+:NH4+:PO43-), pH tối ưu là 9, và thời gian phản ứng là 30 phút. Phương pháp MAP cũng được thử nghiệm với nước ót thay thế ion Mg2+, cho hiệu suất xử lý amoni cao.
2.1. Kết tủa magie amoni photphat MAP
Kết tủa magie amoni photphat (MAP) là phương pháp hiệu quả để xử lý amoni trong nước thải bãi rác. MAP được tạo thành từ phản ứng giữa ion Mg2+, NH4+, và PO43-. Phương pháp này không chỉ loại bỏ amoni mà còn tạo ra sản phẩm phụ có giá trị là phân bón. Nghiên cứu tại bãi rác Xuân Sơn cho thấy, tỷ lệ mol tối ưu để tạo MAP là 1,6:0,6:1 (Mg2+:NH4+:PO43-), pH tối ưu là 9, và thời gian phản ứng là 30 phút. Phương pháp MAP cũng được thử nghiệm với nước ót thay thế ion Mg2+, cho hiệu suất xử lý amoni cao. Điều này mở ra hướng ứng dụng thực tế trong xử lý nước thải và tái sử dụng nguồn thải.
III. Ứng dụng và ý nghĩa
Xử lý amoni bằng MAP không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm nước mà còn mang lại lợi ích kinh tế. Sản phẩm MAP có thể được sử dụng làm phân bón, góp phần tái sử dụng nguồn thải và giảm chi phí xử lý. Nghiên cứu tại bãi rác Xuân Sơn đã đề xuất quy trình công nghệ xử lý amoni bằng MAP, bao gồm các bước: xác định nồng độ amoni, tối ưu hóa điều kiện phản ứng, và thu hồi MAP. Phương pháp MAP cũng có thể áp dụng cho các loại nước thải khác như nước thải từ hầm biogas và nước thải công nghiệp. Việc ứng dụng phương pháp này góp phần giảm thiểu tác động môi trường và hướng tới sản xuất bền vững.
3.1. Ứng dụng thực tế
Ứng dụng thực tế của phương pháp MAP trong xử lý nước thải đã được chứng minh qua nghiên cứu tại bãi rác Xuân Sơn. Quy trình công nghệ bao gồm các bước: xác định nồng độ amoni, tối ưu hóa điều kiện phản ứng, và thu hồi MAP. Sản phẩm MAP có thể được sử dụng làm phân bón, góp phần tái sử dụng nguồn thải và giảm chi phí xử lý. Phương pháp MAP cũng có thể áp dụng cho các loại nước thải khác như nước thải từ hầm biogas và nước thải công nghiệp. Việc ứng dụng phương pháp này góp phần giảm thiểu tác động môi trường và hướng tới sản xuất bền vững.
