Nghiên Cứu Xử Lý Amoni Trong Nước Rỉ Rác Bằng Phương Pháp Stripping

Nghiên cứu giảm thiểu amoni trong nước rỉ rác bằng quá trình stripping trong hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc, góp phần bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Trần Minh Hiếu
• Trường học: Học Viện Khoa Học Và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa Học Và Công Nghệ
• Đề tài: Nghiên Cứu Xử Lý Amoni Trong Nước Rỉ Rác Bằng Phương Pháp Stripping
• Loại tài liệu: Luận Văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sự hình thành của nước rỉ rác
• 1.2. Tính chất ô nhiễm của nước rỉ rác
• 1.3. Phương pháp xử lý amoni trong nước thải
• 1.3.1. Phương pháp sinh học
• 1.3.2. Phương pháp hóa lý – keo tụ hóa học
• 1.3.3. Phương pháp hấp phụ
• 1.3.4. Phương pháp màng lọc
• 1.3.5. Phương pháp tách khí - stripping
• 1.4. Tổng quan về phương pháp stripping và kỹ thuật tiếp xúc ly tâm
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THIẾT BỊ LY TÂM TIẾP XÚC
• 2.1. Hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc
• 2.2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Thiết bị và hóa chất
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp thực nghiệm
• 2.4.2. Phương pháp phân tích
• 2.4.3. Phương pháp tính toán
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xử lý amoni trong nước thải nhân tạo
• 3.1.1. Ảnh hưởng của pH
• 3.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ quay
• 3.1.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ QG/QL
• 3.1.4. Thí nghiệm stripping theo chu kỳ
• 3.2. Xử lý amoni trong nước rỉ rác
• 3.2.1. Ảnh hưởng của pH
• 3.2.2. Ảnh hưởng của tốc độ vòng quay
• 3.2.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ QG/QL
• 3.2.4. Ảnh hưởng của lưu lượng nước rỉ rác QL
• 3.2.5. Thí nghiệm stripping amoni theo chu kỳ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nước Rỉ Rác Thành Phần Và Tính Chất Ô Nhiễm

Nước rỉ rác là sản phẩm phụ phát sinh từ quá trình phân hủy chất thải rắn tại các bãi chôn lấp. Quá trình đô thị hóa và gia tăng dân số khiến lượng chất thải rắn tăng lên, gây áp lực lớn lên các bãi chôn lấp và làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường. Nước rỉ rác chứa nồng độ cao các chất hữu cơ, amoni, kim loại nặng, clo hữu cơ và muối vô cơ. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác biến đổi theo thời gian và điều kiện môi trường, đặc biệt là tuổi đời của bãi chôn lấp. Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp lâu năm thường có tỷ lệ COD/BOD cao hơn và nồng độ amoni cao hơn so với các bãi chôn lấp mới. Việc xử lý nước rỉ rác hiệu quả là vô cùng quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người, đặc biệt là nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm.

1.1. Nguồn Gốc Và Quá Trình Hình Thành Nước Rỉ Rác

Nước rỉ rác hình thành do sự phân hủy chất thải rắn dưới tác động của nước mưa và độ ẩm. Theo Hoornweg và Bhada-Tata năm 2012, lượng chất thải rắn phát thải hàng năm sẽ đạt ngưỡng 2,2 tỷ tấn vào năm 2025. Quá trình phân hủy này trải qua các giai đoạn vật lý, hóa học và sinh học phức tạp, tạo ra các chất lỏng và khí, trong đó có nước rỉ rác. Nước mưa thấm qua lớp rác thải sẽ hòa tan các chất ô nhiễm, kéo theo các chất hữu cơ và vô cơ vào môi trường nước, gây ô nhiễm. Nước rỉ rác có thể thấm vào đất và nguồn nước mặt, đe dọa nghiêm trọng sức khỏe con người và an ninh môi trường.

1.2. Ảnh Hưởng Của Tuổi Bãi Chôn Lấp Đến Thành Phần Nước Rỉ Rác

Tuổi đời của bãi chôn lấp là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thành phần nước rỉ rác. Rác thải trải qua các quá trình phân hủy thiếu khí, kị khí, axit hóa, methan hóa và ổn định hóa. Các bãi chôn lấp lâu năm có thành phần BOD5 thấp hơn và tỷ lệ BOD5/COD thấp hơn do sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ bền, như axit fulvic và axit humic. Nồng độ amoni trong nước rỉ rác cũng tăng theo tuổi bãi chôn lấp do quá trình khử amin của các chuỗi amino axit. Bảng 1 trong tài liệu gốc thể hiện rõ các tính chất khác nhau của nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp có tuổi đời khác nhau.

1.3. Tính Chất Ô Nhiễm Nổi Bật Của Amoni Trong Nước Rỉ Rác

Trong nước rỉ rác, amoni là một trong những thành phần ô nhiễm nghiêm trọng nhất do không có cơ chế chuyển hóa nào để phân hủy trong điều kiện kị khí của bãi chôn lấp. Nồng độ amoni trong nước rỉ rác thường rất cao, vượt xa so với các loại nước thải thông thường khác, có thể dao động từ 500 đến 2000 mg/L. Sự hình thành amoni là do sự phá hủy cấu trúc các hợp chất hữu cơ dẫn tới sự khử amin của các chuỗi amino axit. Nồng độ amoni cao gây khó khăn cho các quy trình xử lý sinh học và đòi hỏi các bước tiền xử lý phức tạp.

II. Thách Thức Giải Pháp Xử Lý Amoni Trong Nước Rỉ Rác

Xử lý nước rỉ rác là một thách thức lớn do thành phần phức tạp và nồng độ ô nhiễm cao. Các phương pháp xử lý truyền thống thường không hiệu quả hoặc tốn kém. Các quy trình sinh học phù hợp với nước rỉ rác mới, chứa nhiều hợp chất hữu cơ dễ phân hủy. Các quy trình hóa lý thường được sử dụng cho nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp lâu năm, có tỷ lệ BOD5/COD thấp và nồng độ amoni cao. Các quy trình hóa lý bao gồm hấp phụ, oxy hóa, keo tụ, kết tủa, trao đổi ion, tuyển nổi và màng lọc. Để giải quyết vấn đề này, việc kết hợp các phương pháp sinh học và hóa lý đang được xem là giải pháp tối ưu, phù hợp với sự biến động của nước rỉ rác.

2.1. Tổng Quan Về Các Phương Pháp Xử Lý Amoni Nước Thải

Các phương pháp xử lý nước thải được chia thành ba nhóm chính: phương pháp sinh học, phương pháp hóa lý và quy trình hóa-lý/sinh học kết hợp. Các kỹ thuật xử lý sinh học gồm có các quy trình hiếu khí, kị khí, và quy trình anammox. Các kỹ thuật xử lý hóa lý gồm có hấp phụ, oxy hóa, keo tụ, kết tủa, trao đổi ion, tuyển nổi, và màng lọc. Trên thực tế, t¿i các bãi chôn lấp, viác kết hợp cÁ hai quy trình sinh học và hóa lý đ°ợc coi là phù hợp và hiáu quÁ đái với sự biến động và thay đổi trong tính chất của n°ớc rỉ rác [14].

2.2. Nhược Điểm Của Các Phương Pháp Xử Lý Nước Rỉ Rác Truy Thống

Các phương pháp xử lý truyền thống có thể không hiệu quả hoặc tốn kém. Theo quy định mỗi bãi chôn lấp rác đều có há tháng xử lý n°ớc rỉ rác nh°ng những ph°¡ng pháp đã và đang đ°ợc áp dụng t¿i hầu hết các bãi chôn lấp á n°ớc ta vẫn còn tồn t¿i nhiều nh°ợc điểm nh°: chất l°ợng n°ớc sau xử lý th°ßng không đ¿t tiêu chuẩn xÁ thÁi, hoặc xử lý đ°ợc nh°ng tiêu tán nhiều hóa chất, chi phí xử lý rất cao, khó vận hành há tháng xử lý, … Do đó, vấn đề tìm ra công nghá thích hợp để có thể xử lý hết l°ợng n°ớc rỉ rác phát sinh hàng ngày, cÁi t¿o l¿i các há tháng xử lý n°ớc rỉ rác đang ho¿t động và trang bị cho các bãi chôn lớp mới là nhu cầu hết sức bức thiết.

III. Phương Pháp Stripping Amoni Cơ Chế Ưu Điểm Và Ứng Dụng

Phương pháp stripping là một kỹ thuật tách khí được sử dụng để loại bỏ amoni từ nước thải. Quá trình này dựa trên việc chuyển đổi amoni hòa tan (NH4+) thành khí amoniac (NH3) bằng cách tăng pH và nhiệt độ. Khí amoniac sau đó được loại bỏ khỏi nước thải bằng cách sử dụng dòng khí hoặc hơi nước. Phương pháp stripping có nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu quả cao, chi phí vận hành thấp và khả năng xử lý nước thải có nồng độ amoni cao. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số hạn chế, như cần sử dụng hóa chất để điều chỉnh pH và tạo ra khí amoniac, cần xử lý thêm để tránh gây ô nhiễm không khí.

3.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Quá Trình Stripping Amoni

Quá trình stripping amoni dựa trên cân bằng pha giữa amoni hòa tan (NH4+) và khí amoniac (NH3). Khi pH của nước thải tăng lên, cân bằng này chuyển dịch về phía tạo ra khí amoniac, theo phản ứng NH4+ + OH- ⇌ NH3 + H2O. Khí amoniac dễ bay hơi hơn amoni hòa tan, do đó có thể được loại bỏ khỏi nước thải bằng cách sử dụng dòng khí hoặc hơi nước. Hiệu quả của quá trình stripping phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm pH, nhiệt độ, lưu lượng khí và diện tích bề mặt tiếp xúc giữa khí và nước thải.

3.2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Stripping Amoni

Hiệu quả của quá trình stripping amoni phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng. pH là yếu tố then chốt, pH cao hơn thúc đẩy chuyển đổi NH4+ sang NH3. Nhiệt độ cao hơn cũng làm tăng tốc độ bay hơi của NH3. Lưu lượng khí lớn hơn giúp loại bỏ NH3 nhanh chóng hơn. Diện tích bề mặt tiếp xúc lớn giữa pha khí và lỏng sẽ tăng cường quá trình truyền khối NH3. Áp suất thấp, đặc biệt là áp suất chân không, cũng góp phần làm tăng hiệu quả stripping. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là rất quan trọng để đạt được hiệu quả xử lý amoni cao nhất.

3.3. Ứng Dụng Của Phương Pháp Stripping Trong Xử Lý Nước Thải

Phương pháp stripping được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải, đặc biệt là nước rỉ rác và nước thải công nghiệp chứa nồng độ amoni cao. Phương pháp này thường được sử dụng như một bước tiền xử lý để giảm nồng độ amoni trước khi áp dụng các phương pháp xử lý sinh học hoặc hóa lý khác. Stripping cũng có thể được sử dụng để thu hồi amoni từ nước thải, tạo ra các sản phẩm có giá trị như phân bón.

IV. Stripping Amoni Bằng Thiết Bị Ly Tâm Ưu Điểm Vượt Trội

Thiết bị ly tâm tiếp xúc (Rotating Packed Bed - RPB) là một công nghệ tiên tiến được sử dụng để tăng cường quá trình truyền khối trong các ứng dụng hóa học và môi trường. Trong quá trình stripping amoni, RPB có thể cải thiện đáng kể hiệu quả loại bỏ amoni so với các thiết bị truyền thống. RPB tạo ra lực ly tâm lớn, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng, từ đó tăng tốc độ truyền khối amoni từ nước thải vào pha khí. RPB cũng có kích thước nhỏ gọn hơn so với các thiết bị truyền thống, giúp tiết kiệm không gian và chi phí đầu tư.

4.1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Thiết Bị Ly Tâm Tiếp Xúc RPB

Thiết bị ly tâm tiếp xúc (RPB) hoạt động dựa trên nguyên tắc tạo ra lực ly tâm lớn để tăng cường quá trình truyền khối giữa hai pha. RPB bao gồm một rotor quay với tốc độ cao, bên trong chứa vật liệu đệm. Nước thải được đưa vào trung tâm rotor và chảy qua vật liệu đệm dưới tác động của lực ly tâm. Khí được đưa vào từ phía ngoài rotor và chảy ngược chiều với nước thải. Lực ly tâm tạo ra màng mỏng nước thải trên bề mặt vật liệu đệm, làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng, từ đó tăng tốc độ truyền khối amoni.

4.2. So Sánh Hiệu Quả Giữa RPB Và Các Thiết Bị Stripping Truyền Thống

RPB có nhiều ưu điểm so với các thiết bị stripping truyền thống, như cột tháp. RPB có diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn, hệ số truyền khối cao hơn và kích thước nhỏ gọn hơn. Điều này cho phép RPB đạt được hiệu quả loại bỏ amoni cao hơn với thời gian lưu ngắn hơn và chi phí đầu tư thấp hơn. Ramshaw và Mallison đã tạo ra thiết bị ly tâm tiếp xúc (Rotating packed bed - RPB) có t¿o gia tác cho dòng chất lßng lớn h¡n vài trăm lần gia tác r¡i tự do của dòng n°ớc trong thiết bị cột tiếp xúc nhằm khắc phục các nh°ợc điểm của thiết bị truyền tháng này [7].

V. Nghiên Cứu Thực Nghiệm Stripping Amoni Nước Rỉ Rác Bằng RPB

Luận văn này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm về khả năng loại bỏ amoni từ nước rỉ rác bằng phương pháp stripping sử dụng thiết bị ly tâm tiếp xúc (RPB). Nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của các thông số vận hành, như pH, tốc độ quay của rotor và tỷ lệ lưu lượng khí/lỏng, đến hiệu quả loại bỏ amoni. Kết quả nghiên cứu cho thấy RPB có khả năng loại bỏ amoni từ nước rỉ rác một cách hiệu quả và các thông số vận hành có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả loại bỏ.

5.1. Thiết Kế Thí Nghiệm Và Phương Pháp Phân Tích

Nghiên cứu sử dụng nước rỉ rác nhân tạo và nước rỉ rác thực tế từ bãi chôn lấp. Các thí nghiệm được thực hiện trên thiết bị RPB quy mô phòng thí nghiệm. Nồng độ amoni trong nước thải được xác định bằng phương pháp đo quang phổ. Các thông số vận hành như pH, tốc độ quay của rotor và tỷ lệ lưu lượng khí/lỏng được thay đổi để khảo sát ảnh hưởng của chúng đến hiệu quả loại bỏ amoni.

5.2. Ảnh Hưởng Của pH Tốc Độ Quay Và Tỷ Lệ Khí Lỏng

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả loại bỏ amoni tăng khi pH tăng, tốc độ quay của rotor tăng và tỷ lệ lưu lượng khí/lỏng tăng. pH cao hơn làm tăng tỷ lệ khí amoniac (NH3) trong nước thải, tốc độ quay cao hơn làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng, và tỷ lệ lưu lượng khí/lỏng cao hơn giúp loại bỏ khí amoniac nhanh chóng hơn. Bảng 8 và 9 trong tài liệu gốc thể hiện rõ các số liệu thực nghiệm xử lý amoni từ nước thải nhân tạo và nước rỉ rác.

5.3. Đánh Giá Hiệu Quả Xử Lý Amoni Trong Quy Trình Liên Tục

Nghiên cứu cũng đánh giá hiệu quả xử lý amoni trong quy trình liên tục với đa chu kỳ. Kết quả cho thấy RPB có khả năng duy trì hiệu quả loại bỏ amoni cao trong thời gian dài, chứng tỏ tính ổn định và khả năng ứng dụng thực tế của công nghệ này. Hình 24 và 25 trong tài liệu gốc thể hiện kết quả thí nghiệm tuần hoàn loại bỏ amoni của nước rỉ rác.

VI. Kết Luận Triển Vọng Của Công Nghệ Stripping RPB

Nghiên cứu này đã chứng minh rằng phương pháp stripping amoni sử dụng thiết bị ly tâm tiếp xúc (RPB) là một giải pháp hiệu quả và tiềm năng để xử lý nước rỉ rác. RPB có khả năng loại bỏ amoni từ nước rỉ rác một cách hiệu quả và có thể được vận hành trong quy trình liên tục. Kết quả nghiên cứu này là tiền đề cho việc ứng dụng công nghệ RPB trong xử lý nước thải ở quy mô lớn hơn. Cần có thêm các nghiên cứu để tối ưu hóa các thông số vận hành và đánh giá tính kinh tế của công nghệ này.

6.1. Ưu Điểm Của RPB Trong Xử Lý Amoni Nước Rỉ Rác

RPB có nhiều ưu điểm vượt trội trong xử lý amoni trong nước rỉ rác, bao gồm hiệu quả loại bỏ cao, kích thước nhỏ gọn, khả năng vận hành liên tục và tiềm năng thu hồi amoni. RPB có thể giúp giảm chi phí xử lý nước thải và bảo vệ môi trường.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Và Phát Triển Trong Tương Lai

Hướng nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số vận hành của RPB, đánh giá tính kinh tế của công nghệ này và phát triển các vật liệu đệm mới để tăng cường hiệu quả truyền khối. Ngoài ra, cần có các nghiên cứu về khả năng thu hồi amoni từ nước thải bằng RPB.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng khiến lượng chất thải rắn sinh hoạt toàn cầu ước tính đạt ngưỡng 2,2 tỉ tấn mỗi năm, tạo ra áp lực khổng lồ cho hạ tầng xử lý môi trường. Tại các bãi chôn lấp hợp vệ sinh, lượng nước rỉ rác phát sinh thường chiếm từ 20% đến 30% tổng khối lượng chất thải tiếp nhận hàng ngày, tương đương khoảng 200 đến 300 tấn nước rỉ rác đối với một bãi chôn lấp có công suất 1000 tấn/ngày. Nguồn nước thải này mang đặc tính ô nhiễm cực kỳ phức tạp với hàm lượng chất hữu cơ khó phân hủy và nồng độ amoni rất cao, dao động từ 500 đến gần 2000 mg/L tùy thuộc vào tuổi đời bãi rác. Đặc biệt, nồng độ amoni vượt ngưỡng 200 mg/L sẽ gây ức chế nghiêm trọng các vi sinh vật trong hệ thống xử lý sinh học truyền thống, trong khi tiêu chuẩn xả thải theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 25:2009/BTNMT cột A đòi hỏi hàm lượng amoni sau xử lý phải dưới 25 mg/L.

Nhằm giải quyết bài toán xử lý amoni nồng độ cao và khắc phục nhược điểm cồng kềnh, dễ tắc nghẽn của tháp stripping truyền thống, đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc hiệu năng cao trong việc loại bỏ amoni. Mục tiêu cốt lõi là đánh giá toàn diện ảnh hưởng của các thông số vận hành chính bao gồm độ pH ban đầu từ 8,5 đến 12, tốc độ vòng quay từ 300 đến 1200 vòng/phút, tỷ lệ lưu lượng khí và lỏng từ 760 đến 2720, cùng lưu lượng dòng nạp. Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành năm 2023 tại Hà Nội trên hai đối tượng là nước thải nhân tạo nồng độ 1000 mg/L và nước rỉ rác thực tế thu thập từ Bãi chôn lấp Nam Sơn với nồng độ amoni ban đầu 1399 mg/L. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn lớn khi chứng minh khả năng thu nhỏ thể tích vùng tiếp xúc hơn 1000 lần và tăng hệ số truyền khối thể tích lên 12,3 đến 18,4 h⁻¹ so với thiết bị truyền thống.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết cân bằng pha khí - lỏng và định luật Henry về sự hòa tan của chất khí. Trong môi trường nước, amoni tồn tại ở trạng thái cân bằng ion giữa dạng ion không bay hơi ($NH_4^+$) và dạng khí amoniac hòa tan ($NH_3$). Quá trình chuyển dịch này phụ thuộc chặt chẽ vào độ pH và nhiệt độ dung dịch; khi nâng pH lên môi trường kiềm mạnh, cân bằng chuyển dịch hoàn toàn sang dạng $NH_3$ tự do, tạo điều kiện thuận lợi để tách khỏi pha lỏng sang pha khí. Ở nhiệt độ 30°C, hằng số định luật Henry không thứ nguyên của amoniac là $H_C = 0,000824$.

Bên cạnh đó, nghiên cứu ứng dụng lý thuyết hai màng của Whitman và nguyên lý tăng cường quá trình bằng trường trọng lực cao (High-Gravity Technology). Thiết bị đệm xoay (Rotating Packed Bed - RPB) sử dụng lực ly tâm cực lớn, gấp từ 100 đến 1000 lần gia tốc trọng lực tự nhiên ($g$). Trường lực này phân tán dòng chất lỏng thành các màng phim mỏng kích thước micromet và những giọt lỏng siêu nhỏ trên bề mặt vật liệu đệm lưới thép SUS 304, làm giảm triệt để trở lực truyền khối pha lỏng và tối đa hóa diện tích bề mặt tiếp xúc liên pha. Ba khái niệm then chốt xuyên suốt mô hình gồm: hiệu suất phân tách amoni ($\eta$), hệ số truyền khối thể tích pha lỏng tổng thể ($K_La$), và ba chế độ dòng chảy đặc trưng (chảy dòng ở 300 - 600 vòng/phút, chảy hạt ở 600 - 900 vòng/phút, chảy màng mỏng trên 900 vòng/phút).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng hai nguồn dữ liệu thực nghiệm: dung dịch amoni nhân tạo nồng độ $1000 \pm 50 \text{ mg/L}$ pha từ muối amoni clorua tinh khiết và mẫu nước rỉ rác thực tế lấy tại Bãi chôn lấp rác Nam Sơn (Sóc Sơn, Hà Nội). Mẫu nước rỉ rác được thu thập bằng phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên hệ thống tại hố thu gom trước bể điều hòa với cỡ mẫu 30 lít mỗi đợt, sau đó bảo quản nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn ISO 5667-3:2003. Đặc tính mẫu nước rỉ rác thực tế có tỷ lệ BOD/COD thấp ở mức 0,3, pH ban đầu 8,2, COD đạt 2480 mg/L và nồng độ amoni là 1399 mg/L (chiếm khoảng 86% tổng nitơ).

Phương pháp phân tích nồng độ amoni được thực hiện trực tiếp bằng điện cực chọn lọc ion HI 4101 kết hợp máy đo phân tích đa chỉ tiêu HI 5222 của hãng Hanna Instruments (Mỹ). Lý do lựa chọn phương pháp điện cực chọn lọc ion thay vì phương pháp chưng cất - chuẩn độ truyền thống là khả năng xác định nhanh chóng nồng độ amoni ngay sau khi lấy mẫu thể tích 100 mL, giúp ngăn ngừa tối đa hiện tượng sai số do amoniac tự do bay hơi tự nhiên ra môi trường. Thiết bị phản ứng ly tâm tiếp xúc HP2R được chế tạo bằng thép không gỉ SUS 304 với thể tích vùng đệm nhồi cực nhỏ $V_B = 7,74 \times 10^{-4} \text{ m}^3$ (tương đương 0,774 lít), chiều cao đệm 0,039 m, bán kính trong 0,024 m và bán kính ngoài 0,083 m. Thiết bị được vận hành kết hợp cùng bơm định lượng lưu lượng lỏng 0,05 - 0,20 L/phút và quạt thổi khí biến tần công suất 60 m³/h. Toàn bộ thí nghiệm lấy mẫu sau 15 phút vận hành ổn định, thực hiện lặp lại 2 lần và xử lý số liệu thống kê trên phần mềm chuyên dụng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình khảo sát thực nghiệm trên thiết bị ly tâm tiếp xúc HP2R đã ghi nhận những phát hiện kỹ thuật mang tính đột phá:

• Ảnh hưởng quyết định của độ pH ban đầu: Tại mức pH 9, hiệu suất tách amoni trong một lượt xử lý đơn lẻ chỉ đạt từ 3,0% đến 7,4%. Khi nâng pH lên mức 11, hiệu suất phân tách tăng vọt lên 38,7% ở tốc độ 600 vòng/phút và đạt 44,1% ở tốc độ 900 vòng/phút với cùng tỷ lệ khí/lỏng $Q_G/Q_L = 762$. Mức tăng trưởng hiệu suất đạt trên 500% khi chuyển từ pH 9 lên pH 11. Khi tiếp tục tăng pH lên 12, hiệu suất tách chỉ tăng nhẹ lên 44,9%, chứng minh ngưỡng pH từ 11 đến 11,5 là vùng tối ưu hóa kinh tế.
• Tác động của tốc độ vòng quay rô-tơ: Tốc độ quay tăng từ 300 lên 1200 vòng/phút làm gia tăng đáng kể gia tốc ly tâm. Ở pH 10, hiệu suất tách amoni tăng hơn gấp đôi từ 17,2% (tại 300 vòng/phút) lên 38,0% (tại 900 vòng/phút). Tốc độ quay từ 900 đến 1200 vòng/phút giúp dòng chảy đạt trạng thái màng film mỏng lý tưởng, tối ưu hóa bề mặt tiếp xúc pha.
• Tỷ lệ khí/lỏng và hiệu quả xử lý đa chu kỳ: Tăng tỷ lệ $Q_G/Q_L$ từ 760 lên 2720 (tương ứng lưu lượng khí từ 76 lên 272 L/phút ở lưu lượng lỏng cố định 0,10 L/phút) giúp hiệu suất tách một chu kỳ tăng từ 38,7% lên trên 55%. Đặc biệt, trong thử nghiệm đa chu kỳ tuần hoàn với nước rỉ rác Nam Sơn (nồng độ đầu vào 1399 mg/L), sau 5 chu kỳ stripping liên tục ở tốc độ 900 vòng/phút và lưu lượng khí 141 L/phút, hiệu suất loại bỏ amoni tổng thể đạt trên 95%, đưa nồng độ amoni giảm sâu xuống dưới ngưỡng 25 mg/L.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng vượt bậc của hiệu suất phân tách khi nâng pH từ 9 lên 11 phù hợp hoàn toàn với quy luật phân ly hóa học của amoniac, do hằng số phân ly $pK_a$ của amoni ở 30°C là khoảng 9,09. Khi pH vượt trên 10,5, hơn 98% ion $NH_4^+$ đã chuyển hóa thành phân tử $NH_3$ tự do dạng hòa tan. Dữ liệu thực nghiệm này có thể được trình bày trực quan thông qua đồ thị đường biểu diễn tương quan giữa pH trên trục hoành (thang đo từ 8,5 đến 12) và hiệu suất phân tách trên trục tung (từ 0% đến 60%), trong đó các đường cong tương ứng với các mức tốc độ quay 300, 600, 900 và 1200 vòng/phút thể hiện rõ độ dốc tăng vọt trong khoảng pH từ 9 đến 11.

So với các công trình nghiên cứu sử dụng tháp đệm trọng lực truyền thống, thiết bị HP2R thể hiện sự vượt trội hoàn toàn về động học truyền khối. Hệ số truyền khối thể tích pha lỏng $K_La$ của thiết bị HP2R đạt giá trị từ 12,3 đến 18,4 h⁻¹, cao gấp 30 đến 40 lần so với tháp stripping cổ điển ($K_La$ chỉ đạt khoảng 0,42 h⁻¹). Điều này đồng nghĩa với việc thể tích lớp đệm nhồi chỉ cần 0,774 lít trong thiết bị ly tâm đã mang lại hiệu quả tương đương một tháp đệm thông thường có thể tích lên tới 1000 lít. Cơ chế này loại bỏ hoàn toàn hiện tượng sụt áp cao, tắc nghẽn vật liệu đệm và ngập lụt dòng khí thường gặp ở các công trình quy mô công nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả thực nghiệm đạt được, bốn giải pháp kỹ thuật và quản lý được đề xuất nhằm ứng dụng hiệu quả công nghệ ly tâm tiếp xúc vào thực tế:

• Tích hợp mô-đun ly tâm tiếp xúc HP2R làm công đoạn tiền xử lý amoni: Ban quản lý các bãi chôn lấp chất thải rắn và doanh nghiệp xử lý môi trường cần lắp đặt hệ thống HP2R trước cụm bể sinh học hiếu khí nhằm giảm thiểu từ 90% đến 95% tải lượng amoni đầu vào, hoàn thành cải tạo trong thời gian 3 đến 6 tháng.
• Chuẩn hóa hệ thống châm hóa chất tự động kiểm soát pH: Đơn vị vận hành trạm xử lý nước thải cần thiết lập hệ thống giám sát và châm định lượng dung dịch kiềm (NaOH hoặc vôi tôi) tự động nhằm duy trì độ pH ổn định trong dải 10,5 đến 11,5 với sai số không quá 0,2 đơn vị pH, triển khai hoàn thiện trong vòng 2 tháng.
• Tối ưu hóa chế độ vận hành thủy lực và chu kỳ stripping: Đội ngũ kỹ sư vận hành cần duy trì tốc độ quay rô-tơ ở mức 900 đến 1000 vòng/phút, kiểm soát tỷ lệ khí/lỏng $Q_G/Q_L$ trong khoảng 1500 đến 2500 và áp dụng quy trình tuần hoàn từ 3 đến 5 chu kỳ nối tiếp nhằm đảm bảo nước đầu ra đạt quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT cột A (amoni dưới 25 mg/L), thực hiện đánh giá định kỳ hàng tuần.
• Lắp đặt hệ thống hấp thụ thu hồi amoniac khép kín: Doanh nghiệp công nghệ môi trường cần tích hợp tháp hấp thụ khí $NH_3$ bằng dung dịch axit sunfuric ($H_2SO_4$) hoặc axit photphoric ($H_3PO_4$) sau quạt thổi khí của thiết bị HP2R nhằm đạt hiệu suất thu hồi muối amoni trên 90% để sản xuất phân bón lỏng, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ ô nhiễm không khí thứ cấp trong thời hạn 6 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả của luận văn mang lại giá trị thực tiễn và học thuật sâu sắc cho 4 nhóm đối tượng chính:

• Kỹ sư vận hành và quản lý trạm xử lý nước rỉ rác: Nắm bắt giải pháp công nghệ tiên tiến để thay thế các tháp stripping cồng kềnh, giảm hơn 70% diện tích mặt bằng trạm xử lý và tối ưu hóa chi phí hóa chất vận hành hàng ngày.
• Nhà nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường và Kỹ thuật Hóa học: Khai thác cơ sở dữ liệu thực nghiệm về công nghệ High-Gravity (RPB), các mô hình tính toán hệ số truyền khối thể tích $K_La$ và động học phân tách liên pha khí - lỏng để phục vụ giảng dạy, phát triển đề tài chuyên sâu.
• Doanh nghiệp tư vấn thiết kế và chế tạo thiết bị môi trường: Ứng dụng các thông số kỹ thuật chi tiết về cấu tạo rô-tơ, kích thước đệm nhồi kim loại SUS 304 và công suất quạt thổi để chế tạo các module pilot thương mại hóa phục vụ thị trường xử lý nước thải công nghiệp.
• Học viên cao học và sinh viên đại học ngành công nghệ môi trường: Tham khảo phương pháp luận nghiên cứu thực nghiệm chuẩn mực, quy trình phân tích mẫu bằng điện cực chọn lọc ion hiện đại và kỹ năng xử lý dữ liệu động học truyền khối.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao thiết bị ly tâm tiếp xúc (RPB) lại vượt trội hơn tháp stripping truyền thống? Thiết bị ly tâm tiếp xúc tạo ra gia tốc ly tâm cực lớn, gấp 100 đến 1000 lần trọng lực tự nhiên, xé nhỏ dòng chất lỏng thành các màng film mỏng kích thước micromet. Cơ chế này giúp hệ số truyền khối $K_La$ đạt từ 12,3 đến 18,4 h⁻¹ (gấp 30-40 lần tháp thường), cho phép giảm thể tích lớp đệm từ 1000 lít xuống chỉ còn khoảng 0,774 lít.

Mức pH ban đầu nào là tối ưu nhất cho quá trình stripping amoni bằng thiết bị HP2R? Dải pH tối ưu nhất về mặt kỹ thuật và chi phí vận hành là từ 10,5 đến 11,5. Tại pH 9, hiệu suất tách chỉ đạt từ 3% đến 7%, nhưng khi nâng lên pH 11, hiệu suất tăng vọt lên trên 38% trong một lượt xử lý đơn do hơn 98% amoni đã chuyển hóa hoàn toàn sang dạng khí $NH_3$ tự do.

Nồng độ amoni cao trong nước rỉ rác ảnh hưởng thế nào đến cụm xử lý sinh học? Nồng độ amoni trong nước rỉ rác thực tế tại bãi rác Nam Sơn lên tới 1399 mg/L. Khi hàm lượng amoni vượt quá 200 mg/L, độc tính của amoniac tự do sẽ ức chế hoàn toàn quá trình nitrat hóa của vi sinh vật hiếu khí, làm tê liệt toàn bộ hệ thống xử lý sinh học nếu không có công đoạn tiền xử lý stripping.

Cần bao nhiêu chu kỳ stripping tuần hoàn để nước rỉ rác đạt quy chuẩn xả thải? Cần thực hiện từ 3 đến 5 chu kỳ stripping tuần hoàn liên tục. Dữ liệu thực nghiệm với mẫu nước rỉ rác Nam Sơn cho thấy sau 5 chu kỳ ở tốc độ 900 vòng/phút và lưu lượng khí 141 L/phút, hơn 95% lượng amoni đã được loại bỏ, đưa hàm lượng amoni dư về dưới 25 mg/L, đạt chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT Cột A.

Dòng khí chứa amoniac thoát ra sau thiết bị ly tâm được xử lý bằng cách nào? Khí $NH_3$ sau khi tách khỏi nước thải được thu gom kín và dẫn qua tháp hấp thụ sử dụng dung dịch axit photphoric hoặc axit sunfuric loãng. Quá trình này giúp trung hòa khí độc với hiệu suất thu hồi trên 90%, tạo ra các hợp chất muối amoni có giá trị kinh tế để tái sử dụng làm phân bón nông nghiệp.

Kết luận

• Luận văn đã chứng minh thành công tính khả thi và hiệu quả vượt bậc của công nghệ ly tâm tiếp xúc HP2R trong việc loại bỏ amoni nồng độ cao (1399 mg/L) từ nước rỉ rác bãi chôn lấp.
• Xác lập bộ thông số vận hành tối ưu hóa: độ pH từ 10,5 đến 11,5, tốc độ vòng quay rô-tơ từ 900 đến 1200 vòng/phút, và tỷ lệ lưu lượng khí/lỏng $Q_G/Q_L \ge 1420$.
• Đạt hệ số truyền khối thể tích pha lỏng $K_La$ ấn tượng từ 12,3 đến 18,4 h⁻¹, giúp thu nhỏ kích thước thiết bị hơn 1000 lần so với tháp stripping nhồi đệm truyền thống.
• Loại bỏ trên 95% tổng lượng amoni sau 5 chu kỳ vận hành tuần hoàn, đưa chất lượng nước thải sau xử lý đạt chuẩn xả thải QCVN 25:2009/BTNMT Cột A.
• Tạo tiền đề khoa học vững chắc để phát triển, chuyển giao công nghệ High-Gravity trong xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và làm sạch khí sinh học tại Việt Nam.

Đóng góp quan trọng nhất của luận văn là mở ra giải pháp công nghệ module hóa nhỏ gọn, hiệu năng cao nhằm giải quyết dứt điểm điểm nghẽn ô nhiễm amoni tại các bãi chôn lấp rác thải. Trong giai đoạn 12 tháng tới, hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung nâng cấp hệ thống lên quy mô pilot 5 - 10 m³/ngày vận hành liên tục tại hiện trường. Các đơn vị quản lý môi trường và doanh nghiệp xử lý chất thải hãy chủ động liên hệ hợp tác nghiên cứu để ứng dụng và chuyển giao công nghệ ly tâm tiếp xúc tiên tiến này vào thực tiễn ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

BÞ GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O VIàN HÀN LÂM KHOA HæC VÀ CÔNG NGHà VIàT NAM HæC VIàN KHOA HæC VÀ CÔNG NGHà ----------------------------- TRäNH MINH HI¾U NGHIÊN CĀU GIÀM THIàU AMONI TRONG N¯àC Râ RÁC BÄNG QUÁ TRÌNH STRIPPING TRONG Hà THI¾T Bä LY TÂM TI¾P XÚC LUÀN VN TH¾C Sþ Hà Nßi – 2023 MĀC LĀC LâI CAM ĐOAN. ii DANH MĀC TĂ VI¾T TÂT. vi DANH MĀC HÌNH. Sự hình thành của nước rỉ rác.

Tính chất ô nhiễm của nước rỉ rác. Ph°¢ng pháp xử lý amoni trong n°ác thÁi. Phương pháp sinh học. Phương pháp hóa lý – keo tụ hóa học.

Phương pháp hấp phụ. Phương pháp màng lọc. Phương pháp tách khí - stripping. Táng quan vß ph°¢ng pháp stripping.

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng quá trình stripping. Hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc. Đái t°ÿng và ph°¢ng pháp nghiên cāu. Nước thÁi nhân t¿o.

Hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc. Thiết bị và hóa chất. Ph°¢ng pháp nghiên cāu. Phương pháp thực nghiệm.

Phương pháp phân tích. Phương pháp tính toán. K¾T QUÀ VÀ THÀO LUÀN. Xử lý amoni trong n°ác thÁi nhân t¿o.

Ành hưởng của pH. Ành hưởng của tốc độ quay. Ành hưởng của tỉ lệ QG/QL. Thí nghiệm stripping theo chu kỳ.

Xử lý amoni trong n°ác rã rác. Ành hưởng của pH. Ành hưởng của tốc độ vòng quay. Ành hưởng của tỉ lệ QG/QL.

Ành hưởng của lưu lượng nước rỉ rác QL .5 Thí nghiệm stripping amoni theo chu kỳ. 52 K¾T LUÀN VÀ KI¾N NGHä. 56 DANH MĀC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG Bà. 57 DANH MĀC TÀI LIàU THAM KHÀO.

66 iv DANH MĀC TĂ VI¾T TÂT Tă vi¿t tÃt Ti¿ng Anh Ti¿ng Viát RPB Rotating packed bed Há thiết bị ly tâm tiếp xúc HP2R High-Performance Rotating Thiết bị ly tâm tiếp xúc hiáu Reactor năng cao TCVN Tiêu chuẩn Viát Nam COD Chemical Oxygen Demand nhu cầu oxy hóa học BOD Biological Oxygen Demand nhu cầu oxy sinh học VOC Volatile organic compound Hợp chất hữu c¡ dß bay h¡i v DANH MĀC BÀNG BÁng 1. Tính chất của n°ớc rỉ rác qua từng thßi điểm chôn lấp. Hiáu suất của thiết bị stripping d¿ng cột sử dụng vật liáu đám đái với các VOC khác nhau. Hiáu quÁ làm s¿ch khí biogas t¿i há mô hình á giai đo¿n 1.

Tính chất ô nhißm của mẫu n°ớc rỉ rác. Danh mục thiết bị đi kèm của há thiết bị HP2R. Thông sá và kết quÁ thí nghiám stripping amoni theo chu kỳ. So sánh hiáu quÁ xử lý n°ớc thÁi chứa amoni bằng các ph°¡ng pháp khác nhau.

Sá liáu thí nghiám xử lý amoni từ n°ớc thÁi nhân t¿o. Sá liáu thí nghiám xử lý amoni từ n°ớc rỉ rác. 69 vi DANH MĀC HÌNH Hình 1. L°u trình hình thành n°ớc rỉ rác t¿i bãi chôn lấp [10].

Cấu t¿o há phÁn ứng nit¡ hoá từng phần (trái) và ô xi hoá kị khí amoni (phÁi) [26]. Quy trình há xử lý COD và tổng nit¡ hiếu khí với màng lọc sinh học thẩm thấu [28]. Quy trình thu hồi amoni từ n°ớc thÁi chăn nuôi bằng ph°¡ng pháp kết tủa struvite [30]. S¡ đồ thí nghiám của há tháng cột stripping/hấp thụ xử lý amoni [36].

Hai lo¿i tháp stripping điển hình. Tháp stripping sử dụng vật liáu đám. Há phÁn ứng aerocyclone phun n°ớc (WSA) [42]. S¡ đồ vận hành quy mô pilot (a), chi tiết tháp tách khí, bình lọc khí hấp thụ amoniac (b) và vật liáu đám (c) [44].

Thiết bị stripping d¿ng cột nhồi [45]. Quy trình xử lý n°ớc thÁi của Công ty TNHH Đ¿i Phú Thịnh. C¡ chế ho¿t động của thiết bị ly tâm tiếp xúc [52]. Ba lo¿i cấu hình dòng chÁy chất lßng trong thiết bị RPB [53].

Thiết bị hấp thụ li tâm làm s¿ch khí biogas trong đề tài thuộc Ch°¡ng trình Tây Nguyên 2016 3 2020. Thiết bị HP2R quy mô phòng thí nghiám. Quy trình xử lý amoni trong n°ớc thÁi bằng thiết bị HP2R. Máy đo pH/ISE/mV (HI 5222, Hanna, USA).

Đián cực ion chọn lọc amoni (HI 4101, Hanna, USA). Ành h°áng của pH đến hiáu quÁ xử lý amoni t¿i QG/QL = 762. Ành h°áng của tác độ vòng quay đến hiáu quÁ xử lý amoni và KLa t¿i QG/QL = 762. Ành h°áng của QG/QL đến đến hiáu quÁ xử lý amoni và KLa t¿i QL = 0,10 L/phút và pH = 12.

Kết quÁ thí nghiám stripping amoni theo chu kì với QG/QL = 2722, ω = 900 rpm, và CLi = 1000 ppm. Ành h°áng của pH đến hiáu quÁ stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L, QL = 0,1 L/phút, ω = 600 rpm). Ành h°áng của ω đến η và KLa của quá trình stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L,QG = 142 L/phút, QL = 0,1 L/phút). Ành h°áng của tỉ lá QG/QL đến η and KLa của quá trình stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L, QL = 0,1 L/phút).

Ành h°áng của QL đến η and KLa của của quá trình stripping amoni từ n°ớc rỉ rác (C = 1399 mg/L, QG = 142 L/phút). Kết quÁ thí nghiám tuần hoàn lo¿i bß amoni của n°ớc rỉ rác bãi chôn lấp (QG = 141 L/phút, QL = 0,10 L/phút, ω = 900 vòng/phút). Dißn biến nồng độ và pH trong thí nghiám tuần hoàn lo¿i bß amoni. 53 viii Mä ĐÀU Lý do chçn đß tài: Quá trình đô thị hóa và gia tăng dân sá đã gây ra sự gia tăng đáng kể l°ợng chất thÁi rắn sinh ho¿t.

Với tình tr¿ng phát sinh ngày càng nhiều chất thÁi rắn sinh ho¿t, sÁn xuất, chủ yếu đ°ợc tập trung về các bãi chôn lấp, tình tr¿ng quá tÁi và không hợp vá sinh của viác chôn lấp rác thÁi đã phát sinh nhiều vấn đề nghiêm trọng, nhất là viác ô nhißm m¿ch n°ớc ngầm từ n°ớc rỉ rác. Nguồn n°ớc thÁi này nếu không đ°ợc xử lý phù hợp sẽ gây Ánh h°áng nghiêm trọng tới môi tr°ßng xung quanh và sức khoẻ con ng°ßi. Mặc dù tính chất của n°ớc thÁi rỉ rác biến động nhiều theo các yếu tá nh° l°ợng m°a, thßi tiết, tuổi đßi bãi chôn lấp, nh°ng các đặc điểm tiêu biểu có thể kể đến là chứa nồng độ cao các chất hữu c¡, amoni, kim lo¿i nặng, clo hữu c¡ và muái vô c¡. Do điều kián kị khí bên trong các bãi chôn lấp, tuổi đßi của n°ớc rỉ rác cũng sẽ Ánh h°áng đến thành phần hữu c¡ có trong n°ớc rỉ rác.

Cụ thể, n°ớc rỉ rác t¿i bãi chôn lấp lâu năm sẽ có tỉ lá COD/BOD cao h¡n và nồng độ amoni cao h¡n các bãi chôn lấp mới do quá trình phân hủy kỵ khí sẽ làm giÁm nồng độ các chất hữu c¡ có khÁ năng phân hủy sinh học [1, 2]. H¡n nữa, nồng độ amoni trong n°ớc rỉ rác (500 3 2000 mg/L) cũng cao h¡n rất nhiều so với các lo¿i n°ớc thÁi thông th°ßng khác. L°ợng amoni lớn yêu cầu quy trình xử lý phÁi có các b°ớc tiền xử lý do ng°ỡng nồng độ amoni gây ức chế quá trình xử lý sinh học là 200 mg/L [3]. Mặc dù theo quy định mỗi bãi chôn lấp rác đều có há tháng xử lý n°ớc rỉ rác nh°ng những ph°¡ng pháp đã và đang đ°ợc áp dụng t¿i hầu hết các bãi chôn lấp á n°ớc ta vẫn còn tồn t¿i nhiều nh°ợc điểm nh°: chất l°ợng n°ớc sau xử lý th°ßng không đ¿t tiêu chuẩn xÁ thÁi, hoặc xử lý đ°ợc nh°ng tiêu tán nhiều hóa chất, chi phí xử lý rất cao, khó vận hành há tháng xử lý, … Do đó, vấn đề tìm ra công nghá thích hợp để có thể xử lý hết l°ợng n°ớc rỉ rác phát sinh hàng ngày, cÁi t¿o l¿i các há tháng xử lý n°ớc rỉ rác đang ho¿t động và trang bị cho các bãi chôn lớp mới là nhu cầu hết sức bức thiết.

à Viát Nam, đã có nhiều nghiên cứu h°ớng tới xử lý lo¿i bß amoni trong n°ớc rỉ rác, nh°ng các nghiên cứu này chỉ dừng l¿i á quy mô thử nghiám và chủ yếu là các quy trình kết tủa hoá học [4, 5]. Chi phí cho hoá chất bổ trợ nếu xử lý 1 á quy mô thực tế sẽ khá cao, ch°a tính đến viác xử lý bùn sau đó. Do đó, ph°¡ng pháp stripping sử dụng cột tiếp xúc đang đóng vai trò chính trong công đo¿n tiền xử lý amoni trong há tháng xử lý n°ớc thÁi thực tế [6]. Tuy nhiên, để đ¿t hiáu quÁ cao và đáp ứng đủ cho công suất yêu cầu kích th°ớc thiết bị lớn hoặc kéo dài thßi gian tuần hoàn n°ớc thÁi hián đang gây khó khăn trong vận hành bÁo d°ỡng cũng nh° chi phí đầu t°.

Để khắc phục những nh°ợc điểm của cột tiếp xúc truyền tháng, năm 1981, Ramshaw và Mallison đã có ý t°áng t¿o ra thiết bị ly tâm tiếp xúc (Rotating packed bed - RPB) có t¿o gia tác cho dòng chất lßng lớn h¡n vài trăm lần gia tác r¡i tự do của dòng n°ớc trong thiết bị cột tiếp xúc nhằm khắc phục các nh°ợc điểm của thiết bị truyền tháng này [7]. Với nh°ợc điểm hián có của thiết bị cột tiếp xúc thông th°ßng và khó khăn trong xử lý amoni, viác nghiên cứu xử lý amoni trong n°ớc rỉ rác bằng thiết bị tiếp xúc li tâm có khÁ năng nâng cao hiáu quÁ truyền khái và thu nhß kích th°ớc thiết bị. H¡n nữa, viác thực hián nghiên cứu này sẽ là tiền đề cho ứng dụng thực tế của kỹ thuật tiếp xúc li tâm trong xử lý amoni và các chất thÁi hoá h¡i khác trong n°ớc thÁi. Từ những lý do trên, học viên đã lựa chọn thực hián đề tà: <Nghiên cứu giÁm thiểu amoni trong nước rỉ rác bằng quá trình stripping trong hệ thiết bị ly tâm tiếp xúc= nhằm mục tiêu giÁm thiểu đ°ợc hàm l°ợng amoni trong n°ớc rỉ rác hiáu quÁ h¡n.

Māc đích nghiên cāu: - Nghiên cứu các yếu tá Ánh h°áng của các thông sá vận hành gồm độ pH ban đầu (pH), tác độ vòng quay (ω), l°u l°ợng gió (QG), l°u l°ợng n°ớc thÁi (QL) lên hiáu quÁ xử lý amoni từ n°ớc thÁi nhân t¿o và n°ớc thÁi rỉ rác. - Nghiên cứu đánh giá hiáu quÁ xử lý amoni từ n°ớc thÁi với điều kián tái °u á quy trình liên tục với đa chu kỳ.