Nghiên cứu ứng dụng quá trình Anammox để xử lý amoni trong nước thải sinh hoạt tại khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp

Hiện nay, xử lý nước thải sinh hoạt tại Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế. Phần lớn nước thải không được xử lý triệt để trước khi xả ra môi trường, dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Các khu đô thị lớn như Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh đang phải đối mặt với tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng do lượng nước thải sinh hoạt ngày càng tăng. Khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp cũng không ngoại lệ, với hệ thống xử lý nước thải chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế. Việc nghiên cứu và áp dụng quá trình Anammox là một giải pháp tiềm năng để cải thiện hiệu quả xử lý amoni trong nước thải sinh hoạt.

Trên thế giới, công nghệ Anammox đã được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải có hàm lượng amoni cao. Tại Việt Nam, công nghệ này vẫn còn mới mẻ nhưng đã bắt đầu được nghiên cứu và thử nghiệm. Quá trình Anammox có ưu điểm vượt trội so với các phương pháp truyền thống như nitrat hóa và khử nitrat, đặc biệt là trong việc tiết kiệm năng lượng và không cần bổ sung nguồn cacbon hữu cơ. Nghiên cứu này nhằm mục đích đưa ra các giải pháp phù hợp để áp dụng công nghệ Anammox tại khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp, góp phần nâng cao hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt.

Quá trình Anammox diễn ra theo cơ chế sinh học phức tạp, trong đó amoni (NH4+) và nitrit (NO2-) được chuyển hóa thành khí nitơ (N2) và một lượng nhỏ nitrat (NO3-). Quá trình này được thực hiện bởi các vi khuẩn Anammox, có khả năng oxy hóa amoni trong điều kiện yếm khí. Các vi khuẩn này sử dụng nitrit làm chất nhận điện tử, giúp giảm thiểu nhu cầu oxy và nguồn cacbon hữu cơ. Đây là điểm khác biệt lớn so với các phương pháp xử lý nitơ truyền thống, vốn đòi hỏi nhiều năng lượng và chi phí hơn.

Hiệu quả của quá trình Anammox phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nồng độ oxy hòa tan (DO), pH, nhiệt độ, và nồng độ amoni, nitrit. Nồng độ DO cao có thể ức chế hoạt động của vi khuẩn Anammox, do đó cần duy trì DO ở mức thấp. pH lý tưởng cho quá trình này là từ 7.0 đến 8.0, và nhiệt độ tối ưu là từ 30°C đến 40°C. Ngoài ra, nồng độ amoni và nitrit cũng cần được kiểm soát để đảm bảo hiệu suất xử lý cao. Nghiên cứu thực nghiệm đã chứng minh rằng, quá trình Anammox đạt hiệu quả tối ưu khi các yếu tố này được kiểm soát chặt chẽ.

Khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp hiện đang gặp nhiều thách thức trong việc xử lý nước thải sinh hoạt. Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hiện tại chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước thải sinh hoạt từ các hộ gia đình và khu dân cư thường chứa hàm lượng amoni cao, gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước và sức khỏe cộng đồng. Việc áp dụng quá trình Anammox là một giải pháp tiềm năng để cải thiện hiệu quả xử lý amoni, đồng thời giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì hệ thống.

Nghiên cứu đã đề xuất một sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ, áp dụng quá trình Anammox tại khu đô thị Pháp Vân Tứ Hiệp. Sơ đồ này bao gồm các bể xử lý như bể tự hoại, bể điều hòa, bể Aeroten, và bể Anammox. Bể tự hoại được sử dụng để xử lý sơ bộ nước thải, loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải trước khi đưa vào bể Aeroten. Bể Aeroten thực hiện quá trình nitrat hóa, chuyển hóa amoni thành nitrit. Cuối cùng, bể Anammox thực hiện quá trình chuyển hóa nitrit và amoni thành khí nitơ. Kết quả tính toán cho thấy, hệ thống này có khả năng xử lý hiệu quả nước thải sinh hoạt, đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.