TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
===o0o===

LÊ THỊ THU

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NITƠ
TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP
KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC SẮT
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

NNNgười hướng dẫn khoa học

TS. LÊ THANH SƠN

HÀ NỘI - 2017


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hóa học
trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu
trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin gửi lời cám ơn đến thầy giáo TS. Lê Thanh Sơn, người đã trực tiếp
hướng dẫn em hoàn thành khóa luận này kịp tiến độ. Trong thời gian làm việc với
thầy, em không những tiếp thu được thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập
được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả.
Xin cảm ơn các anh chị trong Phòng Công nghệ Hoá lý Môi trường thuộc
Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam số 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình
thực tập tốt nghiệp vừa qua để sẵn sàng mọi kiến thức hoàn thành khóa luận tốt
nghiệp này.

Hemoglobin

MetHb

Methehemoglobin

RO

Thẩm thấu ngược

SS

Chất rắn lơ lửng

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

TKN

Tổng Nitơ

TOC

Tổng Cacbon

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Chu trình Nitơ trong tự nhiên ..................................................................... 14
Hình 1.2. Sơ đồ phương pháp điện hoá học ............................................................... 23
Hình 1.3. Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ............................................... 24
Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa. ............................................................... 30
Hình 2.2. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa phòng thí nghiệm ......................... 30
Hình 2.3.a) Nguồn điện một chiều (DC REULATED POWER SUPPLY QJ3020S -0~30V/20A)b) Máy khuấy từ gia nhiệt ....................................... 31
Hình 2.4.a) Dạng điện cực sắt b) Kẹp điện cực .......................................................... 32
Hình 2.5. Mẫu nước rỉ rác được lấy trong quá trình điện phân ................................... 33
Hình 2.6. Đường chuẩn Nitrit đo ở bước sóng 540nm................................................ 36
Hình 2.7. Thí nghiệm đun cách thủy mẫu .................................................................. 39
Hình 2.8. Mẫu được chuyển sang bình định mức 25 ml ............................................. 39
Hình 2.9. Hình ảnh cuvet và máy đo quang UV-Vis .................................................. 40
Hình 2.10. Đường chuẩn Nitrat đo ở bước sóng 415nm ............................................. 41
Hình 2.11. Mẫu để sau 60 phút .................................................................................. 43
Hình 2.12. Đường chuẩn Amoni đo ở bước sóng 672nm ........................................... 44
Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý
NO3- bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ...................................... 48
Hình 3.2. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý
NH4+ bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ...................................... 50
Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý NO3- trong nước rỉ rác. .................. 52
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng
công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt. ...................................................... 54
Hình 3.5. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NO3- trong
nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ............................. 55
Hình 3.6. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NH4+ trong
nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ............................. 57


MỤC LỤC

2.2.3. Ảnh hưởng của khoảng giữa hai điện cực. ............................................. 34
2.3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu nitơ trong mẫu thu được sau khi xử lý bằng
công nghệ keo tụ điện hóa. ................................................................................. 34
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu ........................................................... 34
2.3.2. Phương pháp phân tích. ......................................................................... 34
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 45
3.1. Kết quả quá trình điện phân ......................................................................... 45
3.2. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa đối
với chỉ tiêu Nitơ ................................................................................................. 46
3.2.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý quá
trình keo tụ điện .............................................................................................. 46
3.2.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý Nitơ ......................... 51
3.2.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến khả năng xử lý Nitơ ............. 54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 60
PHỤ LỤC.............................................................................................................. 63


MỞ ĐẦU
 Tính cấp thiết của đề tài.
Xã hội ngày càng phát triển đồng nghĩa với việc có nhiều vấn đề đặt ra cần
được giải quyết, trong đó có vấn đề rác thải.
Vấn đề rác thải hiện nay đang là một nguy cơ nghiêm trọng đối với con người,
không có một quốc gia nào tránh khỏi việc đối mặt với nguy cơ này, nhất là các
nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Cùng với tốc độ tăng trưởng nhanh thì
lượng rác thải ngày càng lớn, mức độ ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng dẫn đến
lượng nước rỉ rác ngày càng nhiều. Nhìn chung, nước rỉ rác chứa các chất hữu cơ
hòa tan và các ion vô cơ với hàm lượng cao khó xử lý [20]. Nếu nước rỉ rác phát
thải trực tiếp vào môi trường mà không được kiểm soát có thể gây ô nhiễm môi
trường. Tính chất nước rỉ rác không những thay đổi theo loại mà còn thay đổi theo

nhiệm đề tài “Nghiên cứu xử lý Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ
điện hóa điện cực sắt”.
 Mục đích của đề tài.
Trên cơ sở thực tế hiện trạng nước rỉ rác, thu thập số liệu, thực hiện quá trình
xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp điện hóa; trước tình hình môi trường bị ô nhiễm
gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, môi trường sống sinh vật. Do đó, mục tiêu
của đề tài này là tìm điều kiện tối ưu để đạt hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương
pháp keo tụ điện hóa đạt hiệu suất cao nhất.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước rỉ rác
1.1.1. Khái niệm
Nước rỉ rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình hóa, lý
và sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Nước rỉ rác chứa nhiều chất ô nhiễm
hòa tan từ quá trình phân hủy rác và lắng xuống đáy ô chôn lấp. Thành phần hóa
học của nước rỉ rác cũng rất khác nhau và phụ thuộc vào thành phần rác đem chôn
cũng như thời gian chôn lấp.
1.1.2. Nguồn gốc phát sinh
Nước rỉ rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp. Lượng nước rỉ rác
được hình thành trong bãi chôn lấp chủ yếu do các quá trình:
- Nước thoát ra từ chất thải rắn: chất thải luôn chứa một lượng nước nhất định.
Trong quá trình đầm nén nước tách ra khỏi chất thải và gia nhập vào nước rỉ rác.
- Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp.
- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác.
- Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác.
- Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống các ô chôn rác.
- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác trước khi được phủ đất và

1.1.3.1. Thành phần của nước rỉ rác trên thế giới
Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn mới
chôn lấp cao hơn rất nhiều so với bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm. Bởi vì trong
bãi chôn lấp lâu năm, chất thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn
ra trong thời gian dài, các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các
chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi. Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các
thành phần như BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng
rất cao. Khi các quá trình sinh học trong bãi chôn lấp đã chuyển sang giai đoạn
metan hóa thì pH tăng lên (6,8 - 8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các
chất dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) thấp hơn. Hàm lượng kim loại nặng giảm vì pH
tăng thì hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan [2].
Khả năng phân hủy của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân hủy
sinh học có thể xét thông qua tỉ lệ BOD5/COD. Khi mới chôn lấp tỉ lệ này thường
trên 0,5. Khi tỉ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4 - 0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ

4


trong nước rác dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm,
tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó nước rỉ rác chứa nhiều axit
humic và axit fulvic khó phân hủy sinh học [2, 13]. Chất lươṇg nước rỉ rác có sự
thay đổi lớn và liên quan trực tiếp đến sự thay đổi lượng mưa, thành phần chất thải
rắn, tuổi bãi chôn lấp và mùa. Các chất ô nhiễm chính trong nước rỉ rác là các hợp
chất hữu cơ và amoni. Mối quan hê ̣giữa nồng đô ̣ các chất trong nước rỉ rác và tuổi
bãi chôn lấp được thể hiện ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn
Tuổi bãi chôn lấp

Thông số



Bajinder

Tatyana

Bajinder

Tatyana

Bajinder

-

< 6,5

6,5

6,5-7,5

6,5-7,5

> 7,5

> 7,5

mg/l

>20.000

>10.000


80

20-30

5-30

5

-

%TOC

-

-

-

-

>60

Chủ yếu

-

-

-


2

-

-

Thấp đến
trung bình

Khả năng
phân hủy

Chủ yếu

-

sinh học

Trung
bình

Ghi chú: (-) : không đánh giá
Nguồn: [13],[22]

5


Như vậy, thành phần nước rỉ rác khác nhau theo tuổi bãi chôn lấp. Các bãi
chôn lấp có tuổi càng trẻ (COD >10.000 mg/l), chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ


-

COD

mgO2/l

4.350 -65.000

1.090

2.500

BOD

mgO2/l

1.560- 48.000

39

230

NH4

200- 3.800

455

1.100

mg/l

190- 27.800

-

-

mg /l

7.800-61.300

-

-

mg/l

2 - 35

-

-

mgCaCO3/l

3.050 - 8.540

4.030


1.150

Tổng chất rắn hoà
tan
Tổngphosphat(PO4)
Độ kiềm tổng

Nguồn :[15]

6


1.1.3.2. Thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam
Việt Nam vẫn chưa áp dụng biện pháp phân loại rác tại nguồn nên thành phần
của nước rỉ rác rất phức tạp. Nước rỉ rác không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn
chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loaị nặng, các chất hữu cơ độc hại. Vì vậy, vấn đề
vướng mắc hiện nay mà hầu hết các bãi chôn lấp ở Việt Nam gặp phải nhưng chưa
có phương hướng giải quyết tối ưu đó là vấn đề xử lý nước rỉ rác.
Các thành phần nước rỉ rác có thể biến động rất lớn, tùy thuộc vào tuổi,chiều
sâu bãi chôn lấp, thời gian lấy mẫu - mùa mưa hay mùa khô, thành phần, các quá
trình thẩm thấu, tràn, bay hơi và các xu hướng khác. Vì vậy, việc khảo sát các đặc
trưng của nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp suốt một thời gian dài, ngay từ khi mới đi
vào hoạt động, có thể cung cấp những thông tin quan trọng làm cơ sở để chọn lựa
công nghệ xử lý phù hợp. Ngoài ra, thiết kế và thực tế vận hành của các bãi chôn
lấp cũng có những ảnh hưởng quan trọng đến đặc trưng nước rỉ rác.
Kết quả phân tích nước rỉ rác được tổng hợp qua bảng 1.3, pH trong khoảng
6,5 - 8,5. Giá trị COD tại ô chôn lấp cao: 327 - 22.783 mg/l. Nồng đô ̣Nitơ dao động
lớn 62 - 2.427 mg/l. Có thể thấy đặc trưng nhất của nước rỉ rác là hàm lượng TDS,
BOD5, COD, tổng nitơ cao và dao động rất lớn theo thời gian. Như vậy, các đặc
trưng hóa lý nước rỉ rác được phân chia thành hai loại: nước rỉ rác mới (2 - 3 năm

Nam Sơn

(Hồ Chí

Cát (Hải

Xuân Sơn

(Hà Nội)

Minh)

Phòng)

(Hà Nội)

-

6,81-7,98

7,4-7,6

7,7-8,5

6,5-8,22

7,7

TDS


623-2.442

327-1001

3.540

BOD5

mg/l

495-12.302

6.272-9.200

148-398

120-465

2.150

-

0,485-0,540

0,459-0,547

0,234-0,163

0,370-0,465


N-NO3+

mg/l

-

0-6,2

-

-

12,5

Tổng P

mg/l

6,51-24,80

10,3-19,8

-

3,92-8,562

4,31

mg/l


-

-

0,047-0,086

0,2

Pb

mg/l

0,050-0,086

-

-

0,34

Cd

mg/l

0,010-0,025

-

-


[7]

[10]

[2]

[6]

Thông số

pH

BOD5/COD

Độ

cứng

CaCO3

Đơn
vị

Nguồn trích dẫn

1.020-22.783 13.655-16.814

8

BCL Thủy

làm giảm năng suất canh tác và gián tiếp làm đất bị thoái hóa, bạc màu.Ngoài ra còn
gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, từ đó làm ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và
phát triển của các loài thực, động vật.

9


Do đó, khi nguồn nước bị ô nhiễm ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng
xấu đến giới tự nhiên, hệ sinh thái, động - thực vật thủy sinh.
1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Nguyên tắc để lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác:
Trong điều kiện ở Việt Nam, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phải
theo nguyên tắc:
- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn
vào nguồn. Nước sau khi xử lý có thể xả vào sông hoặc hồ gần nhất, ngoài ra có thể
dùng cho trồng trọt.
- Công nghệ xử lý phải đảm bảo mức độ an toàn trong trường hợp có sự thay
đổi lớn về lượng mưa, nồng độ nước rỉ rác trong mùa mưa và mùa khô.
- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, chi phí và
vốn đầu tư phải phù hợp.
- Công nghệ xử lý phải phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhưng phải mang
tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong thời gian dài.
- Công nghệ xử lý dựa vào: Lưu lượng và thành phần nước rác; tiêu chuẩn thải
nước rác sau khi xử lý vào nguồn; điều kiện thực tế về quy hoạch, xây dựng và vận
hành của BCL; điều kiện về địa chất công trình và địa chất thuỷ văn; điều kiện về
kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp và vận hành); khả năng vốn đầu tư.
- Công nghệ xử lý phải có khả năng thay đổi dễ dàng khi áp dụng các quy
trình xử lý mới đem lại hiệu quả cao.
- Công nghệ xử lý mới có khả năng tái sử dụng nguồn chất thải (năng lượng,
phân bón...)

nhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng kể. Do đó số lượng các công trình
nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trên thế giới là rất đáng kể, có thể kể ra đây một số
công trình tiêu biểu:
 Tizaoui cùng cộng sự [24] đã nghiên cứu sử dụng phương pháp ozon hóa
và ozone kết hợp với hydrogen peroxide để xử lí nước rỉ rác tại Tunisia, được đặc
trưng bởi COD cao, khả năng bị phân hủy sinh học thấp và màu sắc tối. Kết quả thu
được cho thấy rằng hiệu quả ozon hóa đã gần như tăng gấp đôi khi kết hợp với
hydrogen peroxide khi nồng độ H2O2 là 2 g/L, nhưng khi nồng độ H2O2 cao hơn
2g/L lại cho hiệu quả thấp. pH có thể thay đổi không đáng kể do tác dụng của đệm
bicarbonate. Nồng độ sulphate cũng giảm nhẹ. Ngược lại, nồng độ chloride ban đầu

11


thì giảm, nhưng sau một thời gian thí nghiệm lại tăng lên để đạt được giá trị ban đầu
của nó. Kết quả so sánh chi phí vận hành của 2 phương pháp cho thấy các hệ thống
H2O2/O3 tại H2O2 nồng độ 2 g/L cho chi phí thấp nhất khoảng ~ 2.3 USD/kg COD
được loại bỏ.
 Hệ thống nước rỉ rác được nghiên cứu bởi Ushikoshi cùng cộng sự [26]
được lắp đặt tại Yachiyo Town ở quận Kanto, được đưa vào phục vụ vào tháng 4
năm 1999. Hệ thống nàjy được trang bị module màng thẩm thấu ngược (RO) dạng
đĩa - ống được gọi là DT - Module, đã hoạt động một cách hiệu quả trong nhiều
năm qua, nước sau xử lý đạt chất lượng cao. Mặt khác, tại Nhật Bản vấn đề dioxin
đã trở lên ngày càng nghiêm trọng, có mặt phổ biến trong các nước rỉ rác và hệ
thống DT-Module cho thấy hiệu suất rất cao trong việc loại bỏ dioxin từ nước rỉ rác.
Bằng cách áp dụng hệ thống DT-Module cùng với hệ thống lò thiêu đã tạo ra một
hệ thống xử lý nước rỉ rác hoàn chỉnh: Dioxin từ trong bùn từ các bể lắng và muối
khô trong pha đặc của hệ thống RO được tiêu hủy trong lò thiêu kết với tỷ lệ loại bỏ
dioxin bởi hệ thống DT - Module kết hợp lò thiêu kết là trên 99,9%.
 Top và cộng sự [25] đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của một nhà máy tại

rác, vô cơ hóa thành phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước rỉ rác.
Trong môi trường sunphat, hệ thống chỉ thực sự phát huy tác dụng từ ngày thứ 95
của chu trình chôn lấp rác. Ngoài ra nhóm tác giả cũng đã cho thấy rằng việc tuần
hoàn nước rỉ rác tạo khả năng oxy hóa - khử mạnh hơn cho môi trường phân hủy vi
sinh các chất hữu cơ trong rác ở thể rắn và vô cơ hóa chất hữu cơ ở thể lỏng.
 Trần Mạnh Trí [7] đã áp dụng quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs) để xử lý
nước rỉ rác đã qua xử lý sinh học ở nhà máy xử lý nước rỉ rác Gò Cát. Tác giả đã sử
dụng quá trình Keo tụ - Tạo phức - Fenton - Perozon để xử lý nước rỉ rác sau phân
hủy sinh học kỵ khí trong bể UASB (COD 5.424 mg/L) ở hệ thống xử lý nước rỉ rác
Gò Cát. Quá trình keo tụ/Fenton được thực hiện bằng cách bổ sung polyferic
sunphat (300 mg Fe3+/L) và sau khuấy nhanh bổ sung tiếp 500 mg H2O2/L vào và
khuấy chậm 120 phút. Với quá trình xử lý này, hiệu suất xử lý COD rất cao (đạt
76%). Sau quá trình Keo tụ - Tạo phức - Fenton, nước rỉ rác tiếp tục được xử lý
bằng Perozon đã xử lý được 97% các chất hữu cơ trong nước rỉ rác.
 Trương Quý Tùng và cộng sự [10] đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác phát
sinh từ bãi chôn lấp Thủy Tiên - Thừa Thiên Huế bằng tác nhân UV/Fenton. Nước

13


rỉ rác có tỷ lệ BOD5/COD = 0,16 ± 0,2. Tác giả đã xử lý nước rỉ rác này bằng tác
nhân Fenton với sự hỗ trợ của đèn UV (200-275 nm, 40W) được bố trí ngập vào
trong thiết bị phản ứng để sử dung tối đa năng lượng của đèn. Kết quả cho thấy, quá
trình này có thể loại bỏ được 71% COD và 90% độ màu nước rỉ rác ở pH ~ 3, nồng
độ H2O2 là 125 mg/L, nồng độ Fe2+ là 50 mg/L, sau thời gian phản ứng là 2 giờ.
Ngoài ra, khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác sau xử lý đã tăng đáng kể, tỉ
lệ BOD5/COD tăng từ 0,15 lên 0,46.
1.2. Tổng quan về sự ô nhiễm Nitơ trong nước rỉ rác
1.2.1. Trạng thái của Nitơ trong nước thải
Trong nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất hữu

thành phần phân hủy protein như là các peptit, axit amin, urê.
Hàm lượng amoniac (NH3) chính là lượng nitơ amoni (NH4+) trong nước thải
sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số loại nước thải khác có thể
rất cao.
Trong nước thải sinh hoạt nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ
(35%). Nguồn Nitơ chủ yếu là từ nước tiểu. Mỗi người trong một ngày xả vào hệ
thống thoát nước 1,2 lít nước tiểu, tương đương với 12g Nitơ tổng số. Trong số đó
Nitơ trong Urê (N-CO(NH2)2) là 0,7g, còn lại là các loại Nitơ khác. Ure thường
được amoni hóa theo phương trình sau:
+ Trong mạng lưới thoát nước ure bị thủy phân: CO(NH2)2+ 2H2O = (NH4)2CO3
+ Sau đó bị thối rửa ra: (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O
Như vậy NH3 chính là lượng nitơ amôn trong nước thải. Trong điều kiện yếm
khí amoniac cũng có thể hình thành từ Nitrat do quá trình khử Nitrat của vi khuẩn
Denitrificans.
Lượng chất bẩn nitơ amôn (N-NH4) một người trong một ngày xả vào hệ
thống thoát nước: 7g/ng.ngày
 Amoni (NH4+) trong nước bề mặt tự nhiên vùng không nhiễm được phát
hiện dưới dạng vết (dưới 0.05ppm). Nồng độ amoni trong nước ngầm cao hơn
nhiều. Lượng amoni trong nước thải từ khu dân cư và nước thải các nhà máy hóa
chất chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10100mg/l.
Amoni không gây độc trực tiếp cho con người nhưng sản phẩm chuyển hoá từ
amoni là nitrit và nitrat là yếu tố gây độc. Các hợp chất Nitrit và Nitrat hình thành do
quá trình oxi hoá của vi sinh vật trong quá trình xử lý, tàng trử và chuyển tải nước đến
người tiêu dùng. Vì vậy việc xử lý amoni trong nước là đối tượng rất đáng quan tâm
 Nitrit (NO2-) là sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa amoniac hoặc
nitơ amoni trong điều kiện hiếu khí nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó
nitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa thành nitrat.
Các quá trình nitrit và nitrat hóa diễn ra theo phản ứng bậc I:

15


NO3- + H2O + 2H+

Qúa trình Nitrat hóa cần 4,57g oxy cho 1g nitơ amôn. Các loại vi khuẩn
Nitrosomonas và Nitrobacter là các loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp với điều kiện
nhiệt độ từ 2030ºC.
Nitrit là hợp chất không bền, nó có thể là sản phẩm của quá trình khử Nitrat
trong điều kiện yếm khí.
Ngoài ra Nitrit còn có nguồn gốc từ nước thải quá trình công nghiệp điện hóa.
Trong trạng thái cân bằng ở môi trường nước, nồng độ Nitrit, Nitrat thường rất thấp,
nó thường nhỏ hơn 0,02 mg/L. Nếu nồng độ Amoni, giá trị pH và nhiệt độ nước quá
cao, quá trình Nitrat hóa diễn ra thuận lợi và nồng độ của nó có thể đạt đến giá trị
lớn. Trong quá trình xử lý nước, Nitrit trong nước sẽ tăng lên đột ngột.
 Nitrat (NO3-) là dạng hợp chất vô cơ của Nitơ có hóa trị cao nhất và có
nguồn gốc chính từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải một số ngành công nghiệp
thực phẩm, hóa chất...chứa một lượng lớn các hợp chất Nitơ. Khi vào sông hồ,
chúng tiếp tục bị Nitrat hóa, tạo thành Nitrat.
Nitrat hóa là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ
chứa Nitơ. Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử lý nước
thải bằng phương pháp sinh học.
Mặt khác, quá trình Nitrat hóa còn tạo nên sự tích lũy oxy trong hợp chất Nitơ
để cho các quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng oxy hòa
tan trong nước rất ít hoặc bị hết.

16


Khi thiếu oxy và tồn tại Nitrat hóa sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách oxy khỏi
Nitrat và Nitrit để sử dụng lại trong các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ khác.
Quá trình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản Nitrat hóa (vi khuẩn yếm khí

nước ngầm dẫn tới tình trạng tăng nồng độ hợp chất Nitơ.
1.2.3. Tác hại của Nitơ trong nước thải
1.2.3.1. Tác hại của Nitơ đối với sinh vật và sức khỏe cộng đồng
Trên bình diện sức khỏe Nitơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên hiệu ứng
về môi trường. Sự có mặt của nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng
xấu đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
- Đối với sinh vật
Khi trong nước thải có chứa nhiều amoniac có thể gây độc cho cá và hệ động
vật thuỷ sinh, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước. Khi hàm lượng Nitơ trong
nước cao cộng thêm hàm lượng photpho có thể gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận làm
nước có màu và mùi khó chịu, đặc biệt là lượng oxy hòa tan trong nước giảm mạnh
gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ.
Nuôi trồng thủy sản: tôm, cá nước ngọt và các sinh vật thủy sinh khác. Khi
tôm tiếp xúc với nồng độ NO3- cao trong thời gian dài sẽ bị cụt râu, mang bất
thường và gan tụy bị tổn thương. Cơ quan gan tụy ở tôm sản xuất enzyme tiêu hóa
và chịu trách nhiệm thúc đẩy sự hấp thu các chất dinh dưỡng. Khi bị tổn thương sự
hấp thu sẽ giảm, dẫn đến tăng trưởng tôm thấp. Nitrit không chỉ làm cá thiếu oxy vì
tạo ra MetHb mà còn tác động đến nhiều cơ quan khác bởi nhiều cơ chế khác nhau.
Ví dụ ở cá hồi thì Nitrit gây giãn mạch, bằng chứng là tăng sự rối loạn nhịp tim gây
ra cao áp huyết; hoặc nitrit chuyển sang dạng nitric oxide (NO) làm cản trở quá
trình điều hòa; làm rối loạn quá trình tiết hoocmon của tuyến nội tiết như quá trình
tổng hợp hoocmon sinh dục bị ức chế khi đó những hoocmon này bị chuyển thành
dạng ammonia hoặc urea để thải ra ngoài. Nitrit không dừng lại ở mang và máu mà
còn tích lũy trong gan, não và cơ. Lúc đầu khi lượng Nirit vào cơ thể sẽ được máu
(HbO2) chuyển hóa thành Nitrat (NO3-) ít độc hơn và quá trình chuyển hóa này cũng
xảy ra ở gan nhằm giải độc Nitrit cho cơ thể nhưng nếu nồng độ Nitrit quá cao thì
cá có thể chết do nồng độ MetHb trong cơ thể tăng cao.

18