CHUYÊN Đ : X LÝ NIT TRONG N C TH I Ề Ử Ơ ƯỚ Ả
1. M Đ UỞ Ầ
T c đ đô th hóa Vi t Nam r t nhanh cùng v i s phát tri n c a côngố ộ ị ở ệ ấ ớ ự ể ủ
nghi p. T l dân s t i các thành th tăng cùng v i t c đ đô th hóa. N c th i tệ ỉ ệ ố ạ ị ớ ố ộ ị ướ ả ừ
các thành ph , khu dân c t p trung, khu công nghi p cũng tăng theo m c tăng dân số ư ậ ệ ứ ố
v i l ng th i l n. L u l ng n c th i c a thành ph 20 v n dân kho ng 40.000 -ớ ượ ả ớ ư ượ ướ ả ủ ố ạ ả
60.000 m3/ngày. Hi n nay, t i thành ph Hà N i t ng l ng n c th i (năm 2005)ệ ạ ố ộ ổ ượ ướ ả
kho ng 550.000 mả3/ngày.
Đ c tr ng c a n c th i sinh ho t là hàm l ng ch t h u c l n (t 55-65%ặ ư ủ ướ ả ạ ượ ấ ữ ơ ớ ừ
t ng l ng ch t b n), ch a nhi u vi sinh v t, trong đó có các vi sinh v t gây b nh.ổ ượ ấ ẩ ứ ề ậ ậ ệ
Thành ph n các ch t ô nhi m trong n c th i nh BODầ ấ ễ ướ ả ư 5 là 110 - 400mg/l, t ngổ
l ng nit TN là 20-85mg/l trong đó nit amoni là 12-50mg/l.ượ ơ ơ
Cùng n c th i sinh ho t, n c th i s n xu t trong các nhà máy, xí nghi pướ ả ạ ướ ả ả ấ ệ
cũng ch a nhi u lo i ch t t p ch t ph c t p, có nhi u lo i ch a nhi u ch t b n vôứ ề ạ ấ ạ ấ ứ ạ ề ạ ứ ề ấ ẩ
c , đ c bi t là các kim lo i n ng nh trong các ngành công nghi p có công ngh m .ơ ặ ệ ạ ặ ư ệ ệ ạ
N c th i trong các ngành công nghi p ch bi n th c ph m, thu c da, gi t m ch aướ ả ệ ế ế ự ẩ ộ ế ổ ứ
nhi u các ch t h u c , các vi khu n gây b nh.ề ấ ữ ơ ẩ ệ
S phát tri n nhanh c a n n kinh t d n đ n s c i thi n v m c s ng c aự ể ủ ề ế ẫ ế ự ả ệ ề ứ ố ủ
ng i dân cũng nh s đòi h i v m c đ V sinh môi tr ng. Vì v y xây d ng cácườ ư ự ỏ ề ứ ộ ệ ườ ậ ự
công trình x lý n c th i ph i đ t các yêu c u v ch t l ng ngu n n c x ra.ử ướ ả ả ạ ầ ề ấ ượ ồ ướ ả
N ng đ các ch t ô nhi m trong n c th i th p h n giá tr gi i h n cho phép quyồ ộ ấ ễ ướ ả ấ ơ ị ớ ạ
đ nh khi x ra các lo i ngu n n c m t khác nhau. ị ả ạ ồ ướ ặ
M t trong nh ng ch tiêu c n ph i đ t đ c là hàm l ng nit trong n cộ ữ ỉ ầ ả ạ ượ ượ ơ ướ
th i. Theo TCVN 6772:2000 thì l ng N-NHả ượ 4+ không l n h n 0.05mg/l v i ngu nớ ơ ớ ồ
lo i A và 1mg/l v i ngu n lo i B. Hàm l ng Nit trong n c th i cao làm nhạ ớ ồ ạ ượ ơ ướ ả ả
h ng đ n s c kh e con ng i, đ n môi tr ng và v i các quá trình x lý khác trongưở ế ứ ỏ ườ ế ườ ớ ử
tr m x lý n c th i.ạ ử ướ ả
Có nhi u bi n pháp đ kh nit trong n c th i và trong gi i h n c a chuyênề ệ ể ử ơ ướ ả ớ ạ ủ
đ này, chúng tôi đ a ra các bi n pháp sinh h c đ kh Nit .ề ư ệ ọ ể ử ơ
GVHD: PGS.TS Tr n Đ c H L p Cao hoc Môi tr ng 2006ầ ứ ạ ớ ườ
1
CHUYÊN Đ : X LÝ NIT TRONG N C TH I Ề Ử Ơ ƯỚ Ả
2. T NG QUANỔ
2.1. Tr ng thái t n t i c a Nit trong n c th iạ ồ ạ ủ ơ ướ ả
Trong n c th i, các h p ch t c a nit t n t i d i 3 d ng: các h p ch t h u c ,ướ ả ợ ấ ủ ơ ồ ạ ướ ạ ợ ấ ữ ơ
amoni và các h p ch t d ng ôxy hoá (nitrit và nitrat). Các h p ch t nit là các ch tợ ấ ạ ợ ấ ơ ấ
dinh d ng, chúng luôn v n đ ng trong t nhiên, ch y u nh các quá trình sinh hoá. ưỡ ậ ộ ự ủ ế ờ
Hình 1. Chu trình Nit trong t nhiênơ ự
H p ch t h u c ch a nitợ ấ ữ ơ ứ ơ là m t ph n c u thành phân t protein ho c là thànhộ ầ ấ ử ặ
ph n phân hu protein nh là các peptid, axit amin, urê. ầ ỷ ư
Hàm l ng amoniac (NHượ 3) chính là l ng nit amôn (NHượ ơ +4) trong n c th iướ ả
sinh ho t, n c th i công nghi p th c ph m và m t s lo i n c th i khác cóạ ướ ả ệ ự ẩ ộ ố ạ ướ ả
th r t cao. Các tác nhân gây ô nhi m Nit trong n c th i công nghi p: chể ấ ễ ơ ướ ả ệ ế
bi n s a,ế ữ rau qu , đ h p, ả ồ ộ ch bi n th t, ế ế ị s n xu t bia, r u,ả ấ ượ thu c da.ộ
Trong n c th i sinh ho t nit t n t i d i d ng vô c (65%) và h u c (35%).ướ ả ạ ơ ồ ạ ướ ạ ơ ữ ơ
Ngu n nit ch y u là t n c ti u. M i ng i trong m t ngày x vào h th ngồ ơ ủ ế ừ ướ ể ỗ ườ ộ ả ệ ố
thoát n c 1,2 lít n c ti u, t ng đ ng v i 12 g nit t ng s . Trong s đó nitướ ướ ể ươ ươ ớ ơ ổ ố ố ơ
trong urê (N-CO(NH2)2) là 0,7g, còn l i là các lo i nit khác. Urê th ngạ ạ ơ ườ
đ c amoni hoá theo ph ng trình nh sau.ượ ươ ư
Trong m ng lại thoát nướ ư c urê b thu phân:ớ ị ỷ
CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3 (1.2)
Sau đó b th i r a:ị ố ữ
GVHD: PGS.TS Tr n Đ c H L p Cao hoc Môi tr ng 2006ầ ứ ạ ớ ườ
2
Nit phân t Nơ ử 2
N-Protein th c v tự ậ N-Protein đ ng v tộ ậ
Amôn hóa
NH4
+ ho cặ NH3
+ O
2
Nitrit hoá
NO
2
-
NO
3
-Nitrat hoá
+ O
2
Kh nit ratử ơ
C đ nh nitố ị ơ
CHUYÊN Đ : X LÝ NIT TRONG N C TH I Ề Ử Ơ ƯỚ Ả
(NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O (1.3)
Nh v y NHư ậ 3 chính là l ng nit amôn trong nượ ơ c th i. Trong đi u ki n y m khíướ ả ề ệ ế
amoniac cũng có th hình thành t nitrat do các quá trình kh nitrat c a vi khu nể ừ ử ủ ẩ
Denitrificans.
L ng ch t b n Nit amôn (N-NHượ ấ ẩ ơ 4) m t ng i trong m t ngày x vào h th ngộ ườ ộ ả ệ ố
thoát n c: 7 g/ng.ngàyướ
Trong thành ph n n c th i sinh ho t khu dân c :ầ ướ ả ạ ư
B ng 1. Các ch tiêu trung bình các h p ch t Nit trong n c th i sinh ho tả ỉ ợ ấ ơ ướ ả ạ
Ch tiêuỉTrung bình
T ng Nit , mg/lổ ơ 40
- Nit h u c , mg/lơ ữ ơ 15
- Nit Amoni, mg/lơ25
- Nit Nitrit, mg/lơ0,05
- Nit Nitrat, mg/lơ0,2
T ng Ph t pho, mg/lổ ố 8
Nitrit (NO2-) là s n ph m trung gian c a quá trình ôxy hoá amoniac ho c nit amoniả ẩ ủ ặ ơ
trong đi u ki n hi u khí nh các lo i vi khu n Nitrosomonas. Sau đó nitrit hình thànhề ệ ế ờ ạ ẩ
ti p t c đ c vi khu n Nitrobacter ôxy hoá thành nitrat. ế ụ ượ ẩ
Các quá trình nitrit và nitrat hoá di n ra theo ph n ng b c I:ễ ả ứ ậ
NH4+ kn NO2- km NO3-
Trong đó: kn và km là các h ng s t c đ nitrit và nitrat hoá.ằ ố ố ộ
Các ph nươ g trình ph n ng c a quá trình nitrit và nitrat hoá đ c bả ứ ủ ượ i u di n nh sau:ể ễ ư
NH4+ + 1,5O2 Nitrosomonas NO2- + H2O + 2H+
NO2- + 0,5O2 Nitrobacter NO3-
NH4+ + 2O2 NO3- + H2O + 2H+
Quá trình nitrat hoá c n 4,57g ôxy cho 1g nit amôn. Các lo i vi khu n ầ ơ ạ ẩ Nitrosomonas
và Nitrobacter là các lo i vi khu n hi u khí thích h p v i đi u ki n nhi t đ tạ ẩ ế ợ ớ ề ệ ệ ộ ừ
20÷30oC.
GVHD: PGS.TS Tr n Đ c H L p Cao hoc Môi tr ng 2006ầ ứ ạ ớ ườ
3
CHUYÊN Đ : X LÝ NIT TRONG N C TH I Ề Ử Ơ ƯỚ Ả
Nitrit là h p ch t không b n, nó cũng có th là s n ph m c a quá trình kh nitratợ ấ ề ể ả ẩ ủ ử
trong đi u ki n y m khí. ề ệ ế
Ngoài ra, nitrit còn có ngu n g c t n c th i quá trình công nghi p đi n hoá. Trongồ ố ừ ướ ả ệ ệ
tr ng thái cân b ng môi tr ng n c, n ng đ nitrit, nitrat th ng r t th p, nóạ ằ ở ườ ướ ồ ộ ườ ấ ấ
th ng nh h n 0,02 mg/l. N u n ng đ amoni, giá tr pH và nhi t đ c a n c cao,ườ ỏ ơ ế ồ ộ ị ệ ộ ủ ướ
quá trình nitrit hoá di n ra thu n l i, và n ng đ c a nó có th đ t đ n giá tr l n.ễ ậ ợ ồ ộ ủ ể ạ ế ị ớ
Trong quá trình x lý n c, nitrit trong n c s tăng lên đ t ng t. ử ướ ướ ẽ ộ ộ
Nitrat (NO3-) là d ng h p ch t vô c c a nit có hoá tr cao nh t và có ngu n g cạ ợ ấ ơ ủ ơ ị ấ ồ ố
chính t n c th i sinh ho t ho c n c th i m t s ngành công nghi p th c ph m,ừ ướ ả ạ ặ ướ ả ộ ố ệ ự ẩ
hoá ch t,... ch a m t l ng l n các h p ch t nit . Khi vào sông h , chúng ti p t c bấ ứ ộ ượ ớ ợ ấ ơ ồ ế ụ ị
nitrat hoá, t o thành nitrat.ạ
Nitrat hoá là giai đo n cu i cùng c a quá trình khoáng hoá các ch t h u c ch a nit .ạ ố ủ ấ ữ ơ ứ ơ
Nitrat trong n c th i ch ng t s hoàn thi n c a công trình x lý n c th i b ngướ ả ứ ỏ ự ệ ủ ử ướ ả ằ
phưng pháp sinh h c. ơ ọ
M t khác, quá trình nitrat hoá còn t o nên s tích lu ôxy trong h p ch t nit đ choặ ạ ự ỹ ợ ấ ơ ể
các quá trình ôxy hoá sinh hoá các ch t h u c ti p theo, khi lấ ữ ơ ế ư ng ôxy hoà tan trongợ
n c r t ít ho c b h t.ướ ấ ặ ị ế
Khi thi u ôxy và t n t i nitrat hoá s x y ra quá trình ngế ồ ạ ẽ ả c l i: tách ôxy kh i nitratượ ạ ỏ
và nitrit đ s d ng l i trong các quá trình ôxy hoá các ch t h u c khác. Quá trìể ử ụ ạ ấ ữ ơ nh
này đ c th c hi n nh các vi khu n ph n nitrat hoá (vi khu n y m khí tuỳ ti n).ượ ự ệ ờ ẩ ả ẩ ế ệ
Trong đi u ki n không có ôxy t do mà môi tr ng v n còn ch t h u c cácbon, m tề ệ ự ườ ẫ ấ ữ ơ ộ
s lo i vi khu n kh nitrat ho c nitrit đ l y oxy cho quá trình ôxy hoá các ch t h uố ạ ẩ ử ặ ể ấ ấ ữ
c . Quá trình kh nitrat đ c bi u di n theo ph ng trình ph n ng sau đây:ơ ử ượ ể ễ ươ ả ứ
4NO3- + 4H+ + 5Ch u cữ ơ 5CO2 + 2N2 + 2H2O
Trong quá trình ph n nitrat hoá, 1g nit s gi i phóng 1,71g Oả ơ ẽ ả 2 (kh nitrit) và 2,85g Oử2
(kh nitrat).ử
GVHD: PGS.TS Tr n Đ c H L p Cao hoc Môi tr ng 2006ầ ứ ạ ớ ườ
4
CHUYÊN Đ : X LÝ NIT TRONG N C TH I Ề Ử Ơ ƯỚ Ả
2.2. Tác h i c a Nit trong n c th iạ ủ ơ ướ ả
2.2.1. Tác h i c a Nit đ i v i s c kh e c ng đ ngạ ủ ơ ố ớ ứ ỏ ộ ồ
Trên bình di n s c kho Nit t n t i trong n c th i có th gây nên hi u ng vệ ứ ẻ ơ ồ ạ ướ ả ể ệ ứ ề
môi tr ng. S có m t c a Nit trong n c th i có th gây ra nhi u nh h ng x uườ ự ặ ủ ơ ướ ả ể ề ả ưở ấ
đ n h sinh thái và s c kho c ng đ ng. Khi trong n c th i có nhi u Amôniăc cóế ệ ứ ẻ ộ ồ ướ ả ề
th gây đ c cho cá và h đ ng v t thu sinh, làm gi m l ng ôxy hoà tan trongể ộ ệ ộ ậ ỷ ả ượ
n c. Khi hàm l ng nit trong n c cao c ng thêm hàm l ng phôtpho có th gâyướ ượ ơ ướ ộ ượ ể
phú d ng ngu n ti p nh n làm n c có màu và mùi khó ch u đ c bi t là l ng ôxyưỡ ồ ế ậ ướ ị ặ ệ ượ
hoà tan trong n c gi m m nh gây ng t cho cá và h sinh v t trong h .ướ ả ạ ạ ệ ậ ồ
Khi x lý nit trong n c th i không t t, đ h p ch t nit đi vào trong chu i th c ănử ơ ướ ả ố ể ợ ấ ơ ỗ ứ
hay trong n c c p có th gây nên m t s b nh nguy hi m. Nitrat t o ch ng thi uướ ấ ể ộ ố ệ ể ạ ứ ế
Vitamin và có th k t h p v i các amin đ t o thành các nitrosamin là nguyên nhânể ế ợ ớ ể ạ
gây ung th ng i cao tu i. Tr s sinh đ c bi t nh y c m v i nitrat l t vào s aư ở ườ ổ ẻ ơ ặ ệ ạ ả ớ ọ ữ
m , ho c qua n c dùng đ pha s a. Khi l t vào c th , nitrat chuy n hóa thành nitritẹ ặ ướ ể ữ ọ ơ ể ể
nh vi khu n đ ng ru t. Ion nitrit còn nguy hi m h n nitrat đ i v i s c kh e conờ ẩ ườ ộ ể ơ ố ớ ứ ỏ
ng i. Khi tác d ng v i các amin hay alkyl cacbonat trong c th ng i chúng có thườ ụ ớ ơ ể ườ ể
t o thành các h p ch t ch a nit gây ung th . Trong c th Nitrit có th ôxy hoá s tạ ợ ấ ứ ơ ư ơ ể ể ắ
II ngăn c n quá trình hình thành Hb làm gi m l ng ôxy trong máu có th gây ng t,ả ả ượ ể ạ
nôn, khi n ng đ cao có th d n đ n t vong.ồ ộ ể ẫ ế ử
2.2.2. Tác h i c a ô nhi m Nit đ i v i môi tr ngạ ủ ễ ơ ố ớ ườ
Nit trong n c th i cao, ch y vào sông, h làm tăng hàm l ng ch t dinh d ng.ơ ướ ả ả ồ ượ ấ ưỡ
Do v y nó gây ra s phát tri n m nh m c a các lo i th c v t phù du nh rêu, t oậ ự ể ạ ẽ ủ ạ ự ậ ư ả
gây tình tr ng thi u oxy trong n c, phá v chu i th c ăn, gi m ch t l ng n c,ạ ế ướ ỡ ỗ ứ ả ấ ượ ướ
phá ho i môi tr ng trong s ch c a th y v c, s n sinh nhi u ch t đ c trong n cạ ườ ạ ủ ủ ự ả ề ấ ộ ướ
nh NHư4+, H2S, CO2, CH4... tiêu di t nhi u lo i sinh v t có ích trong n c. Hi nệ ề ạ ậ ướ ệ
t ng đó g i là phú d ng ngu n n cượ ọ ưỡ ồ ướ
Hi n nay, phú d ng th ng g p trong các h đô th , các sông và kênh d n n cệ ưỡ ườ ặ ồ ị ẫ ướ
th i. Đ c bi t là t i khu v c Hà N i, sông Sét, sông L , sông Tô L ch đ u có màuả ặ ệ ạ ự ộ ừ ị ề
xanh đen ho c đen, có mùi hôi th i do thoát khí Hặ ố 2S. Hi n t ng này tác đ ng tiêuệ ượ ộ
c c t i ho t đ ng s ng c a dân c đô th , làm bi n đ i h sinh thái c a n c h ,ự ớ ạ ộ ố ủ ư ị ế ổ ệ ủ ướ ồ
tăng thêm m c đ ô nhi m không khí c a khu dân cứ ộ ễ ủ ư
GVHD: PGS.TS Tr n Đ c H L p Cao hoc Môi tr ng 2006ầ ứ ạ ớ ườ
5
