NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN HỆ THIẾT BỊ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Luận án tập trung nghiên cứu, ứng dụng công nghệ xử lý amoni trong nước ngầm, đặc biệt tại Hà Nội, nơi hàm lượng amoni vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, gây lo ngại về các sản phẩm trung gian độc hại như nitrit và nitrat. Để giải quyết vấn đề này, công nghệ màng vi sinh chuyển động (Moving Bed Biofilm Reactor - MBBR) được lựa chọn do hiệu quả xử lý cao, đạt khoảng 90-95%, và vận hành đơn giản hơn so với nhiều kỹ thuật khác, khắc phục được những hạn chế của các hệ thống màng sinh học truyền thống.
Mục tiêu chính của nghiên cứu là xử lý amoni trong nước ngầm vùng Hà Nội với hàm lượng nhỏ hơn 25mg/L (20mgN/L) thông qua quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat đồng thời trong thiết bị MBBR. Nghiên cứu sử dụng vật liệu mang vi sinh dạng xốp DHY, được đặc trưng bởi diện tích bề mặt cao (6.000-8.000 m²/m³), độ xốp lớn, trọng lượng nhẹ và khả năng chuyển động dễ dàng trong nước mà không cần bổ sung cơ chất. Đồng thời, luận án hướng tới thiết kế hệ thiết bị tích hợp bể MBBR và bể lọc tự rửa đảm bảo tiêu chuẩn nước sạch cấp cho sinh hoạt và ăn uống, với hiệu quả cao và phù hợp với khả năng đầu tư cũng như điều kiện vận hành tại Việt Nam.
Nội dung nghiên cứu bao gồm việc thu thập số liệu, khảo sát hiện trạng khai thác và dây chuyền công nghệ xử lý amoni của các nhà máy nước tại Hà Nội. Luận án cũng tiến hành nghiên cứu tổng quan về các phương pháp xử lý amoni bằng phương pháp vi sinh và kỹ thuật màng vi sinh, từ đó đề xuất vật liệu mang di động phù hợp. Các thí nghiệm được thực hiện trên mô hình phòng thí nghiệm (theo mẻ và liên tục) nhằm xác định các thông số động học quan trọng cho quá trình nitrat hóa và khử nitrat đồng thời. Kết quả từ phòng thí nghiệm là cơ sở để thiết kế và chạy thử mô hình pilot MBBR tích hợp bể lọc tự rửa (DHK) với công suất 5m³/h tại Nhà máy nước sạch Yên Xá, huyện Thanh Trì, nhằm kiểm chứng hiệu quả thực tế và xây dựng bộ số liệu cho việc tính toán thiết kế.
Các kết quả chính của luận án đã khẳng định công nghệ MBBR với vật liệu mang DHY có khả năng tích hợp quá trình nitrat hóa và khử nitrat trong cùng một bể xử lý, ngay tại ngăn hiếu khí, đạt hiệu quả cao trong việc loại bỏ amoni và đảm bảo nước cấp đạt Quy chuẩn quốc gia QCVN01:2009/BYT. Đặc biệt, quá trình khử nitrat đạt hiệu suất khoảng 30% mà không cần bổ sung cơ chất từ bên ngoài, tận dụng cơ chất từ phân hủy nội sinh. Luận án đã thành công trong việc đưa ra bộ thông số tính toán và thiết kế hệ thiết bị xử lý amoni dạng modul, giúp giảm đáng kể số lượng khối công trình so với công nghệ truyền thống.