Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ ammonia trong nước thải thuộc da

Ngành công nghiệp thuộc da thải ra một lượng lớn nước thải có độ mặn cao, chứa nhiều nitơ ammonia. Việc xử lý nước thải này là cần thiết để bảo vệ môi trường. Công nghệ truyền thống như nitrate hóa và khử nitrate gặp nhiều khó khăn về chi phí và hiệu quả. Do đó, nghiên cứu ứng dụng quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp với anammox được xem là giải pháp khả thi. Nghiên cứu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm chi phí vận hành. Theo Fux và cộng sự (2002), hiệu quả xử lý nitơ đạt trên 80% khi áp dụng công nghệ này. Tuy nhiên, độ mặn vẫn là yếu tố cần được nghiên cứu thêm để tối ưu hóa quá trình xử lý.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là đánh giá hiệu quả loại bỏ nitơ trong nước thải thuộc da qua quá trình nitrit hóa bán phần. Nghiên cứu sẽ tập trung vào khả năng loại bỏ nitơ của quá trình anammox đối với nước thải đã qua xử lý. Đối tượng nghiên cứu bao gồm nước thải nhân tạo và nước thải từ nhà máy thuộc da. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc ứng dụng công nghệ này trong thực tiễn, đồng thời mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về xử lý nước thải có nồng độ ammonium cao.

Nước thải thuộc da có nguồn gốc từ nhiều công đoạn sản xuất khác nhau, với đặc tính thay đổi tùy thuộc vào quy trình. Lượng nước thải thường xấp xỉ lượng nước tiêu thụ, khoảng 30 đến 70 m3 cho 1 tấn da nguyên liệu. Các chất ô nhiễm chủ yếu bao gồm ammonium, muối và các hóa chất khác. Việc xử lý nước thải này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn giảm thiểu chi phí cho các nhà máy. Nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng quá trình nitrit hóa bán phần và anammox có thể mang lại hiệu quả cao trong việc loại bỏ nitơ, với tỷ lệ loại bỏ đạt từ 75-78%.

Nghiên cứu được thực hiện thông qua việc thiết lập mô hình thí nghiệm cho quá trình nitrit hóa bán phần và anammox. Mô hình này sử dụng giá thể cố định để tích lũy sinh khối vi khuẩn. Các thông số môi trường như pH, nồng độ oxy hòa tan (DO) được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo hiệu quả xử lý. Phương pháp phân tích hóa học và sinh học được áp dụng để đánh giá chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra. Kết quả cho thấy rằng việc kiểm soát tốt các thông số này là rất quan trọng để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất.

Kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp với anammox có khả năng loại bỏ tổng nitơ hiệu quả. Tốc độ loại bỏ tổng nitơ đạt 1,30 ± 0.01 kg N/m3/ngày, với hiệu suất 75-78% ở tải trọng 1,6 kg N/m3/ngày. Nồng độ NO3-N sinh ra trong quá trình thí nghiệm chỉ chiếm 10-12% so với tổng nitơ đầu vào, gần với giá trị lý thuyết của phản ứng anammox. Điều này cho thấy rằng việc kiểm soát tỷ lệ NH4-N/NO2-N là rất quan trọng để tối ưu hóa quá trình xử lý. Kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc xử lý nước thải thuộc da.