intTypePromotion=1

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

Chia sẻ: ViEngland2711 ViEngland2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

0
81
lượt xem
5
download

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

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nitơ và photpho là một trong những nguyên tố cơ bản của sự sống và liên quan đến phần lớn hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người. Amoni và photpho là một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: 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 />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2