Tổng quan thu hồi và tái sử dụng các hợp chất dinh dưỡng (amoni, photphat) có trong nước thải bằng công nghệ kết tủa struvite

Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> TỔNG QUAN THU HỒI VÀ TÁI SỬ DỤNG CÁC HỢP CHẤT<br /> DINH DƯỠNG (AMONI, PHOTPHAT) CÓ TRONG NƯỚC THẢI<br /> BẰNG CÔNG NGHỆ KẾT TỦA STRUVITE<br /> Ngô Văn Thanh Huy*, Lê anh Kiên, Trần Minh Chí<br /> Tóm tắt: Nitơ và photpho là một trong những nguyên tố cơ bản của sự sống và<br /> liên quan đến phần lớn hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người. Amoni và<br /> photpho là một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh học<br /> các hợp chất hữu cơ. Hợp chất hoá học chứa nitơ, photpho được gọi là thành phần<br /> dinh dưỡng trong phạm trù nước thải nhưng việc phát thải các hợp chất của nitơ và<br /> photpho vào các nguồn nước đem đến nhiều hậu quả xấu đến môi trường và sức<br /> khỏe con người.Nguồn phát thải hợp chất nitơ, photpho vào môi trường chủ yếu là:<br /> từ các chất thải rắn, khí thải, nước thải nhưng nhiều nhất là từ nguồn phân và chất<br /> bài tiết trong nước thải sinh hoạt. Thu hồi, tái sử dụng các chất dinh dưỡng có<br /> trong nước thải vừa đáp ứng được mục tiêu bảo vệ nguồn nước vừa tiết kiệm được<br /> nguồn tài nguyên. Việc nghiên cứu công nghệ xử lý kết hợp thu hồi các thành phần<br /> dinh dưỡng có trong nước thải làm phân bón là xu hướng nghiên cứu mới.<br /> Từ khóa: Nước thải giàu dinh dưỡng, Thu hồi amoni và photphat, Phân bón, Struvite.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> Thu hồi, tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải, đáp ứng được mục<br /> tiêu bảo vệ nguồn nước và tiết kiệm được nguồn tài nguyên. Nitơ, photpho và kali<br /> là các dưỡng chất giá trị có trong nước thải. Đáng tiếc, các dưỡng chất thiết yếu<br /> này bị bỏ phí trong các nhà máy xử lý nước thải truyền thống.<br /> Để loại bỏ nitơ và photpho trong nước thải, nhiều quá trình sinh học, hóa học đã<br /> được ứng dụng rộng rãi trên phạm vi toàn thế giới, và áp dụng thành công như Clo<br /> hóa với nồng độ cao; trao đổi ion; nitrat hóa, khử nitrat; công nghệ Anammox,<br /> Sharon-Anammox; công nghệ kết tủa struvite. Mỗi phương pháp đều có những ưu<br /> điểm và nhược điểm riêng của nó, nhưng hầu hết các phương pháp xử lý N, P hiện<br /> nay đều phải tiêu hao nhiều năng lượng và hóa chất nhằm loại bỏ N, P ra khỏi môi<br /> trường mà chưa quan tâm đến việc thu hồi các loại dưỡng chất này có trong nước<br /> thải. Hơn nữa, với nước thải nồng độ dinh dưỡng cao không phù hợp cho việc áp<br /> dụng các biện pháp sinh học bởi vì chúng sẽ gây ức chế cho các hoạt động của vi<br /> sinh vật, và việc xử lý đó sản sinh ra một lượng lớn bùn dư.<br /> Struvite là một muối hình thành từ Mg2+, NH4+ và PO43-, nó kết tinh ở dạng<br /> MgNH4PO4.6H2O. Hiện nay, việc kết tinh struvite được xem như một kỹ thuật để<br /> loại bỏ Photphat và Amoni trong nước thải. Struvite (MAP) có độ hòa tan thấp,<br /> pKs= 10,26 (Ander Ezquerro, 2010). Quá trình kết tinh struvite ảnh hưởng bởi pH,<br /> nhiệt độ, tính bền vững của ion trong dung dịch và tỷ lệ mol Mg2+:NH4+:PO43-.Nó<br /> được giới thiệu vào năm 2015 để tạo ra loại phân bón nhả chậm mới (Ramesh<br /> Kumar và cộng sự, 2015) và được tạo bởi các thành phần:<br /> Mg2+ + NH4+ + HPO42- + OH- + 5H2O → MgNH4PO4.6H2O<br /> Ngày nay, có rất nhiều nghiên cứu cũng như thực nghiệm để chứng minh hiệu<br /> quả của quá trình này. Mặc dù vậy, phương pháp thu hồi Photphat và Amoni dưới<br /> dạng struvite vẫn chưa được ứng dụng nhiều do chi phí hóa chất nguyên liệu đầu<br /> <br /> <br /> 94 N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> vào cao (sử dụng NaOH để kiểm soát pH và một vài muối Magie để bổ sung nguồn<br /> Mg2+). Tuy nhiên, với khả năng hòa tan sinh học, struvite có thể được bón trực tiếp<br /> như phân bón nhả chậm giúp giảm chi phí và làm cho quá trình này trở nên khả thi.<br /> Bên cạnh đó, các thành phần kim loại nặng trong sản phẩm struvite thấp hơn trong<br /> đất, vì vậy chúng không gây nguy hại cho đất trồng(Pastor, 2006).<br /> Do đó, thu hồi amoni, photphat có trong nước thải để làm phân bón dưới dạng<br /> chất kết tủa struvite (MAP – Magnesium Ammonium Phosphate) một dạng phân<br /> bón nhả chậm được sử dụng trong nông nhiệp trồng trọt tỏ ra hấp dẫn về nhiều<br /> phương diện.<br /> 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 2.1. Vật Liệu<br /> Các nguồn ô nhiễm do nitơ và photpho có nguồn gốc từ nước thải như: Nước rỉ<br /> ở bãi rác các thành phố, nước thải cống rãnh, nước thải từ quá trình sản xuất chất<br /> bán dẫn, nước thải từ chăn nuôi gia súc. Một số nguồn nước thải công nghiệp như:<br /> nhà máy than, nhà máy chế biến sữa, công nghiệp giấy và bột giấy, các ngành công<br /> nghiệp thuộc da, sản xuất phân bón hay trong một số ngành nghề đặc biệt như chế<br /> biến mủ cao su, chế biến tơ tằm, thuộc da cũng thải ra một lượng nước thải đáng kể<br /> chứa hợp chất nitơ và phốt pho[8, 9].<br /> 2.1.1. Nước rỉ rác<br /> Nước rỉ từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rỉ rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác<br /> của các ô chôn lấp, được coi là một loại nước thải có tác động đến môi trường lớn<br /> nhất có sự hiện diện của NH4+-N, PO43-, muối và các chất hữu cơ (Kurniawan và<br /> cộng sự 2006, Wang và cộng sự 2013). Nước rỉ rác nếu xả thải chưa qua xử lý<br /> sẽgây ra nhiều vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng. Khi nước rỉ rác trở nên nhiều hơn,<br /> hàm lượng chất hữu cơ giảm và các hợp chất bất thường hoặc các hợp chất vô cơ<br /> như NH4+, PO43- trở nên chiếm ưu thế làm khó khăn trong việc xử lý sinh học. Xử<br /> lý sinh học thường sẽkhôngđạt hiệu quả caodo độc tính của NH4+ đến vi sinh vật<br /> trong hệ thống xử lý nước thải (Bittsánszky và cộng sự 2015). Do đó nước rỉ rác là<br /> một nguồn để thu hồiNH4+, PO43- bằng cách thêm ion Mg2+ở giá trị pH thích hợp<br /> để tạo thành sản phẩm kết tủa struvite.<br /> 2.1.2. Nước tiểu<br /> Nước tiểu có nồng độ chất dinh dưỡng cao như nitơ, photpho, kali. Urê là hình<br /> thái chính của nitơ trong nước tiểu tươi (Hotta và Funamizu 2008) [5, 7]. Tái chế<br /> chất dinh dưỡng từ nước thải được sử dụng tách nguồn nước tiểu để tối đa hóa việc<br /> thu hồi các chất dinh dưỡng và giảm hiện tượng phú dưỡng hóa cho nguồn tiếp<br /> nhận. Theo các nghiên cứu của các tác giả (Fittschen và Hahn 1998, Larsen và<br /> Gujer 1996; Larsen và cộng sự 2001; Otterpohl 2002; Rauch và cộng sự 2003;<br /> Ronteltap và cộng sự 2007) [7] nước tiểu của người chứa khoảng 70-87% tổng N,<br /> 40-50% P, và 54-90% K. Do đó, việc tách nguồn nước tiểu là một phương pháp tốt<br /> cho cả việc loại bỏ chất ô nhiễm và tạo ra nhiều chất dinh dưỡng (Liu và cộng sự<br /> 2013; Lê Corre và cộng sự 2009).<br /> 2.1.3. Nước thải chăn nuôi heo<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 95<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Nước thải chăn nuôi heo có chứa nồng độ nitơ, photphocao. Ngoài nitơ<br /> vàphotpho, nước thải nuôi heo còn chứa ion Mg2+ và Ca2+với nồng độ cao (Suzuki<br /> và cộng sự, 2010). Nước thải được xem là nguồn ô nhiễm chính trong các trang trại<br /> chăn nuôi và là nguyên nhân chính làm tăng hiện tượng phú dưỡng hóa ở nguồn<br /> tiếp nhận. Phân gia cầm là chất thải có chứa cả NH4+ và PO43- ở nồng độ cao,vìvậy<br /> có thể loại bỏ và thu hồi bằng kết tủa struvite (Yilmazel và Demirer 2011) [14].<br /> 2.1.4. Nước thải công nghiệp.<br /> Nước thải công nghiệp từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất thép, thuộc<br /> da có chứa N nồng độ cao dưới dạng NH4+. Trong suốt quá trình biến đổi than đá<br /> thành than cốc hàng ngàn mét khối nước thải được tạo ra với nồng độNH4+ cao<br /> (Kumar và cộng sự 2011). Việc xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt tính, nitrat<br /> hóa, khử nitrat hay các phương pháp xử lý tương tự thường không hiệu quả đối với<br /> việc loại bỏ nước thải có nồng độ NH4+ cao do thiếu nguồn cacbon cho quá trình<br /> khử nitơ (Zhang và cộng sự 2009; Kumar và Pal 2015; Kumar và cộng sự 2015)<br /> [15]. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc thu hồi NH4+ bằng struvite trong<br /> xử lý nước thải công nghiệp hiện nay được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu (Kumar<br /> và Pal 2012; Tunay và cộng sự 1997). Một số nguồn nước thải từ công nghiệp<br /> dược phẩm như axit 7-amoni-cephalosporanic dư thừa nồng độ NH4+ gây ảnh<br /> hưởng đến hệ sinh thái địa phương (Jingliang Yang và cộng sự 2012).<br /> 2.2. Các phương pháp thu hồi chất dinh dưỡng có trong nước thải bằng công<br /> nghệ struvite<br /> Hiện nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu thu hồi struvite quy<br /> mô pilot và thực tế. Hầu hết các mô hình này sử dụng công nghệ bể phản ứng<br /> tầng sôi (FBR) hay phản ứng trộn khí (Air agitated reactor) hoặc sử dụng motor<br /> khuấy [10, 11].<br /> 2.2.1. Mô hình bể phản ứng tầng sôi (FBR)<br /> Trong mô hình này, nước thải được phân phối từ dưới đáy bể lên, tùy thuộc vào<br /> hình dạng bể phản ứng, vận tốc nước dâng có thể duy trì từ 0.004 - 0.3 m/h. Dòng<br /> khí được cấp hướng từ dưới lên để tránh kéo theo kết tủa khoáng từ vùng lắng.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Mô hình thu hồi Struvite bằng bể phản ứng FBR<br /> Ngoài ra, việc sục khí có thể giúp kiểm soát giá trị pH cần thiết cho quá trình<br /> kết tủastruvite, tuy nhiên cần sử dụng hóa chất (xút hoặc axit) để kiểm soát quá<br /> <br /> 96 N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> trình tốt hơn. Trong bể phản ứng tầng sôi (FBR) vận tốc thay đổi theo hướng giảm<br /> dần từ vùng phản ứng đến vùng trên của bể phản ứng cho phép nước sau xử lý<br /> được thu trên cùng của bể phản ứng.<br /> Thời gian lưu cặn (SRT – Solid Retention Time) thường được tính theo ngày (từ<br /> 3-14 ngày) để đạt được kích cỡ khoáng từ 0.41-1.43 mM hoặc 17 ngày để đạt kích<br /> thước lớn hơn 3.5mm.<br /> 2.2.2. Mô hình khuấy trộn cơ khí<br /> Trong quá trình này, khoáng Struvite được hình thành bằng cách thêm MgCl2 để<br /> đạt tỷ lệ Mg:P tối thiểu là 1:1. pH được điều chỉnh ở mức 9 bằng cách châm thêm<br /> NaOH, quá trình khuấy trộn cho phản ứng sử dụng cánh khuấy. Bể phản ứng có<br /> cấu tạo như bể FBR với phần trên mở rộng cho quá trình lắng tách tinh thể và thu<br /> nước sau xử lý.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Thu hồi khoáng Struvite bằng thiết bị khuấy trộn cơ khí.<br /> 2.2.3. Mô hình nghiên cứu của Kazuyoshi Suzuki<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Mô hình thu hồi khoáng Struvite của Kazuyoshi Suzuki.<br /> Mô hình thí nghiệm được thực hiện để nghiên cứu thu hồi struvite trong nước<br /> thải chăn nuôi. Mô hình gồm 2 phần: phần phản ứng (dung tích 0,6 m3) và phần<br /> lắng (3,12 m3). Nước thải được đưa vào bể phản ứng và sục khí liên tục, thời gian<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 97<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> lưu nước trong bể phản ứng từ 2,7 – 3,6h. Bùn lắng được xả tự động khỏi đáy phần<br /> lắng 4-8 lần/ngày. Nước thải đầu vào và đầu ra được được lấy và phân tích các chỉ<br /> tiêu PO4-P , NH4-N, Mg.<br /> 2.2.4. Mô hình nghiên cứu của YingHao Liu<br /> Mô hình được thực hiện để nghiên cứu thu hồi khoáng struvite trong nước thải<br /> chăn nuôi. Mô hình gồm các thiết bị chính: bể phản ứng, bơm nước thải vào, bơm<br /> định lượng Mg, máy thổi khí và lưu lượng khí.<br /> Bể phản ứng được chia làm 2 vùng: vùng phản ứng (A) và vùng lắng (B). Tổng<br /> dung tích bể là 2,72L. Đáy bể được vác góc 300 để thu hồi khoáng, khí được cấp<br /> liên tục và kiểm soát lưu lượng thông qua bộ van và đo lưu lượng khí tại đáy bể<br /> vùng phản ứng. Thời gian lưu nước của mô hình được lựa chọn là 4h.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Mô hình thu hồi khoáng Struvite của YingHao Liu.<br /> 2.2.5. Công nghệ AirPrex<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Thu hồi Struvite bằng công nghệ AirPrex.<br /> <br /> <br /> 98 N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> Công nghệ AirPrexđược ứng dụng để thu hồi MAP trong các hệ thống xử lý<br /> nước thải với dòng vào là bùn đã qua giai đoạn phân hủy. Trong công nghệ này,<br /> bùn đã phân hủy được đưa qua thiết bị gọi là “phản ứng khí nâng” với dòng khí<br /> được cấp vào cho mục đích tuần hoàn nội bộ.<br /> Amoni và photphat tồn tại như một thành phần có sẵn trong bùn nén, MgCl2<br /> được thêm vào thiết bị phản ứng. Không khí được cấp vào với 2 mục đích: thứ<br /> nhất, tăng pH bằng cách đuổi khí CO2 ra bùn phân hủy, vì khi pH tăng độ tan của<br /> khoáng struvite giảm, tạo điều kiện cho quá trình hình thành kết tủa. Thứ hai, việc<br /> cấp khí sẽ làm hình thành dòng hồi lưu nội bộ, tạo điều kiện cho các tinh thể<br /> struvite kết dính lại với nhau thành các hạt có kích thước lớn hơn, dễ lắng hơn. Tại<br /> bể số 2 sử dụng làm bể lắng nhằm mục đích để lắng các tinh thể struvite và việc<br /> thu hồi được thực hiện tại bể này.<br /> 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu tổng hợp MAP từ các nguồn nước thải<br /> giàu chất dinh dưỡng N, P khác nhau: như nước thải chăn nuôi heo, nước thải tại<br /> các lò giết mổ ... và bổ sung magie clorua hoặc magie sulfate hoặc magie từ nước<br /> ót (một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất muối ăn) với các điều kiện pH, và tỷ<br /> lệ mol khác nhau. Nghiên cứu loại bỏ amoni và photphat trong nước thải đồng thời<br /> tổng hợp khoáng Struvite-MAP thông qua tạo kết tủa với magiesulfate của nhóm<br /> nghiên cứu thuộc khoa hóa học công nghiệp và kỹ thuật môi trường, Đại học<br /> Timisoara, Romania. Nghiên cứu được tiến hành trong phòng thí nghiệm trên bốn<br /> loại nước thải với nồng độ amoni ban đầu (0,08 - 1,6g/L) và photphat (0,4-8g/L),<br /> có tỷ lệ mol Mg2+:NH4+:PO43- = (1:1:1 và 2:1:1) với các giá trị pH khác nhau từ 6-<br /> 11. Kết quả thu được là sản phẩm rắn MAP được tận dụng làm phân bón [3, 12].<br /> Kết tủaMAP ứng dụng trong việc thu hồi amoni và có kết quả hiệu suất xử lí<br /> cao có thể tận thu được 90% - 95% amoni trong nước thải [4, 6]. Các nhà hóa học,<br /> nhà sinh học, và kỹ sư xây dựng (Abbona và cộng sự 1982; Loosdrecht 2006;<br /> Ohlingeretal 1998; Ronteltap và cộng sự 2007; Talor và cộng sự 1963; Wilsenach<br /> và cộng sự) đã thu hồi amoni từ thí nghiệm struvite [1].<br /> Theo nghiên cứu của Ipek Celen và Mustafa Turker nghiên cứu về điều kiện thu<br /> hồi amoni bằng phương pháp struvite cho thấy tỉ lệ mol thu hồi cao khi Mg:N:P là<br /> 1,2:1:1,2 ở pH 8,5–9, hiệu suất loại amoni là 90%. Nhiệt độ không ảnh hưởng đáng<br /> kể [2]. Vào năm 2011 K J Suthar, N P Chokshi cũng đã nghiên cứu khả năng thu<br /> hồi của MAP với tỉ lệ Mg:N:P tối ưu là 0,06:1:0,07 [13]. Với kết tủa Struvite đã<br /> được chứng minh là hàm lượng kim loại nặng tương đối thấp, phù hợp với việc tái<br /> sử dụng làm phân bón hữu cơ [8]. Năm 2012, Zaixing Li, Xnguang Ren cùng các<br /> cộng sự của mình đánh giá khả năng thu hồi amoni bằng kết tủa struvite trong<br /> nước thải axit 7-Aminocephalosporanic cho thấy pH tối ưu là 9 và tỉ lệ mol là<br /> 1:1:1,1 (Mg:N:P). 85% H3PO4 + MgCl2.6H2O là hợp chất thu hồi amoni hiệu quả<br /> nhất trong các hợp chất được nghiên cứu. Hơn nữa nồng độ photphat dư thấp nhất<br /> đạt được giống với hợp chất.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 99<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Bảng 1. Các loại hình nước thải và ứng dụng việc thu hồi chất dinh dưỡng bằng<br /> công nghệ struvite.<br /> Loại Hiệu quả xử<br /> TT Loại nước thải Tỉ lệ mol pH Tài liệu<br /> bỏ lý<br /> 1 Nước tiểu P, 2:1:2(Mg:K:P) 77% P, - Xu và cộng sự<br /> K 98%K (2011)<br /> 2 Nước thải nuôi P, 1.79 (Mg:P) 85% P, - Song và cộng sự<br /> heo K 90%K (2011)<br /> 3 Nước thải nuôi N, 1:1:1,2(P:Mg:N) 96% P, 10 Zhang và cộng<br /> heo P 87%N sự<br /> 4 UASB (nước N 1:1:1(Mg:N:P) 85,4%N 9 Yetilmezsoy và<br /> thải gia cầm) Sapci Zengin<br /> (2009)<br /> 5 Nước thải nuôi N, 0,8:1 (Mg:P) 65% (P), - Liu và cộng sự<br /> heo P 67% (N) (2011)<br /> 6 Nước thải nuôi N, Thoáng khí - - Suzuki và cộng<br /> heo P sự (2005)<br /> 7 Nước thải nuôi P 1:1 (Mg:P) 93% P - Rahman và cộng<br /> heo sự (2011)<br /> 8 Nước thải nuôi N, Hòa tan 2 M 79% (P) và - Liu và cộng sự<br /> heo P struvite 53% (N) (2011)<br /> <br /> 9 Nước thải nuôi P - - - Suzuki và cộng<br /> heo sự (2007)<br /> 10 Nước thải nuôi P - 82% P - Ichihas và<br /> heo Hirooka (2012)<br /> 11 Nước thải công N 1:1:1(Mg:N:P) 96% N 9,6 EI Diwani và<br /> nghiệp cộng sự (2007)<br /> 12 Nước thải công N, 1,5:1:1(Mg:N:P) 95% (N) 9 Uysal và cộng sự<br /> nghiệp P and 89% (2010)<br /> (N)<br /> 13 Nước thải công P - 80% P 9,5 Pastor và cộng<br /> nghiệp sự (2008)<br /> 14 Nước thải công P - 79% P 9 Le Corre và cộng<br /> nghiệp sự (2007)<br /> 15 Nước thải công P - 75% 8,4 Crutehik và<br /> nghiệp muối Garido (2011)<br /> 16 ADPP nổi trên P - 86% P 8,6 Pastor và cộng<br /> mặt sự (2010)<br /> 17 Nước thải phân N 1:1:1(Mg:N:P) 95% N 8,5 Uludag-Demirer<br /> <br /> <br /> <br /> 100 N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> bò sữa và cộng sự<br /> (2005)<br /> 18 Nước thải gia N 1:1:1(Mg:N:P) 82% N 9 Tunay và cộng<br /> súc sự (1997)<br /> 19 Công trình xử lý P Không thêm hóa 80% P 8,78 Battistoni và<br /> nước thải bằng chất cộng sự (2011)<br /> biện pháp sinh<br /> học<br /> 20 Nước thải từ N 1:1:1(Mg:N:P) 65% N 9,2 Altinbas và cộng<br /> thuốc phiện sự (2002)<br /> ancaloit được sử<br /> lý sinh học<br /> 21 Nước thải sinh N 1:1:1(Mg:N:P) 77% N 9,2 Altinbas và cộng<br /> hoạt và nước rỉ sự (2002)<br /> rác<br /> 22 Xử lý sâu bọ P, MgO 24 g/L 100% P và 9 Chimenos và<br /> Trung Quốc N 98%N cộng sự (2003)<br /> 23 Nước rỉ rác đô N - - - Dilaconi và cộng<br /> thị sự (2011)<br /> 24 Nước thải từ N 1:1:1(Mg:N:P) 98% N 9 Kumar và cộng<br /> than cốc sự (2012)<br /> 25 Nước thải tư đồ P 1:1:1(Mg:N:P) 97% P 9,5 Folettto và cộng<br /> uống sự (2013)<br /> 26 Ảnh hưởng của N, 1,5:1:1(Mg:N:P) 97.4% (N) 9 Yilmazel and<br /> việc phân hủy P and 99.6% Demirer<br /> phân gia cầm (P) (2010)<br /> <br /> Nguồn: Ramesh Kumar và Parimal Pal (2015)[15]<br /> Ngoài ra có rất nhiều các công trình nghiên cứu ở nước ngoài thực hiện thí<br /> nghiệm thu hồi amoni, photphat bằng công nghệ kết tủa struvite ở các điều kiện tối<br /> ưu khác nhau được mô tảcụ thể ở bảng 1.<br /> 4. KẾT LUẬN<br /> MAP đã đước chứng minh là một loại phân bón nhả chậm có tác dụng sau khi<br /> vào đất sẽ không tan ngay mà sau 4-6 tuần mới có thể tan ra. Do dinh dưỡng trong<br /> phân được phóng thích ra môi trường đất một cách từ từ và liên tục nên cây trồng<br /> sử dụng được lâu dài, hiệu quả sử dụng phân cao hơn, không có giai đoạn nào cây<br /> bị thiếu hụt dinh dưỡng nên cây trồng khoẻ mạnh và màu xanh được giữ bền lâu<br /> hơn so với cây bón phân tan nhanh.<br /> Nghiên cứu thu hồi amonia và photphat có trong nước thải dưới dạng kết tủa<br /> MAP (MgNH4PO4.6H2O) đang ngày càng nhận được sự chú ý của toàn cầu, nhằm<br /> mục đích thu hồi dưỡng chất có trong nước thải. MAP được thu hồi và xem như là<br /> một loại phân bón có giá trị.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 101<br />  Hóa học & Kỹ thuật môi trường<br /> <br /> Ứng dụng công nghệ kết tủa MAP để thu hồi dưỡng chất có trong nước thải làm<br /> phân bón cho lĩnh vực nông nghiệp cần được đầu tư nghiên cứu, với 1 kg MAP thu<br /> được có thể đủ để bón cho 2,6 ha đất canh tác bằng cách áp dụng photphat ở mức<br /> 40 kg / ha (Ueno và Fujii 2001). Hơn nữa, ứng dụng MAP là một loại phân bón<br /> thân thiện môi trường và kích thích tăng trưởng.<br /> Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ quân sự đã cung cấp<br /> kinh phí cho nghiên cứu này.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> [1]. Abbona F, Boistelle R, Lundager H (1982) “Crystallization of two<br /> magnesium phosphates, struvite and newberyite: effect of pH and<br /> concentration”. J Cryst Growth 57:6–14<br /> [2]. Altinbas M, Ozturk I, Aydin AF (2002a) “Ammonia recovery from high<br /> strength agro-industry effluents”. Water Sci Technol 45:189–196 Altinbas<br /> M, Yangin C, Ozturk I (2002b) Struvite precipitation from anaerobically<br /> treated municipal and landfill wastewaters. Water SciTechnol 46:271–278.<br /> [3]. Andrade A, Schuiling R (2001) “The chemistry of struvite crystallization”.<br /> Mineral J 23(5/6):37–46.<br /> [4]. Battistoni P, De Angelis A, Pavan P, Prisciandaro M, Cecchi F (2001)<br /> “Phosphorus removal from a real anaerobic supernatant by struvite<br /> crystallization”. Water Res 35:2167–2178.<br /> [5]. Bhuiyan MIH (2007) “Investigation into struvite solubility, growth and<br /> dissolution kinetics in the context of phosphorus recovery from wastewater”.<br /> Ph.D. thesis, The University of British Columbia, Vancouver, Canada.<br /> [6]. Bhuiyan MIH, Mavinic DS, Beckie RD (2007) “A solubility and<br /> thermodynamic study of struvite”. Environ Technol 28:1015–1026.<br /> [7]. Bhuiyan MIH, Mavinic DS, Koch FA (2008) “Thermal decomposition of<br /> struvite and its phase transition”. Chemosphere 70:1347–1356.<br /> [8]. Bittsánszky A, Pilinszky K, Gyulai G, Komives T (2015) “Overcoming<br /> ammonium toxicity”. Plant Sci 231:184–190.<br /> [9]. Bouropoulos N, Koutsoukos PG (2000) “Spontaneous precipitation of<br /> struvite from aqueous solutions”. J Cryst Growth 213:381–388.<br /> [10]. Bowers KE, Westerman PW (2005a) “Design of cone-shaped fluidized bed<br /> struvite crystallizers for phosphorus removal from wastewater”.Trans ASAE<br /> 48(3):1217–1226.<br /> [11]. Bowers KE, Westerman PW (2005b) “Performance of cone-shaped fluidized<br /> bed struvite crystallizers in removing phosphorus from wastewater”. Trans<br /> ASAE 48(3):1227–1234.<br /> [12]. Burns RT, Moody LB, Walker FR, Raman DR (2001) “Laboratory and in<br /> situ reductions of soluble phosphorus in swine waste slurries”. Environ<br /> Technol 22:1273–1278.<br /> [13]. Chimenos JM, Fernandez AI, Villalba G et al (2003) “Removal of ammonium<br /> and phosphates from wastewater resulting from the process of cochineal<br /> extraction using MgO containing by-product”. Water Res 37:1601–1607.<br /> <br /> <br /> 102 N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”<br /> Nghiên cứu khoa học công nghệ<br /> <br /> [14]. Crutchik D, Garrido JM (2011) “Struvite crystallization versus amorphous<br /> magnesium and calcium phosphate precipitation during the treatment of a<br /> saline industrial Wastewater”. Water Sci Technol 64(12): 2011<br /> [15]. Ramesh Kumar and Parimal Pal. “Assessing the feasibility of N and P recovery<br /> by struvite precipitation from nutrient-rich wastewater: a review”.<br /> Environmental Science and Pollution Research, 2015. 22(22): p. 17453-17464.<br /> ABSTRACT<br /> REVIEW ON RECOVERY AND REUSE OF NUTRIENTS<br /> BY STRUVITE PRECIPITATION FROM WASTEWATER<br /> Nitrogen and phosphorus are one of the essential elements of life and<br /> concerning to human’s activity and production. Ammonium and phosphorus<br /> are one of the end-products of the biodegradation process of organic<br /> compounds. Nitrogen and phosphorus are called nutrients in the wastewater<br /> category. Discharging of nitrogen and phosphorus compounds to water<br /> sources that causenegative effects on environment and human health.<br /> Nitrogen and phosphorus were discharged to environment from various<br /> sources, including: solid wastes, waste gases, wastewater, and excreta<br /> sources in domestic wastewater. Recovery and reuse of nutrients in<br /> wastewateris the promissing method for protecting water sources and<br /> simultaneous saving resources. Treatment technologies combined with<br /> recovery of nutrients in wastewater for fertilizer production is a new<br /> research trend.<br /> Keywords: MAP, Struvite, Amoni, Phophate, Fertilizer.<br /> <br /> Nhận bài ngày 07 tháng 08 năm 2017<br /> Hoàn thiện ngày 24 tháng 08 năm 2017<br /> Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 9 năm 2017<br /> <br /> Địa chỉ: Viện Nhiệt đới môi trường/ Viện KH-CN quân sự.<br /> *<br /> Email: tuan140482@gmail.com.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 103<br />