Xử lý amôni bằng công nghệ vi sinh

Phần lớn nước sinh hoạt của Hà Nội và một số đia phương khác đều khai thác từ nước ngầm. Tuy nhiên, trong thời điểm hiện nay, nguồn nước ngầm - nguồn nước thô chính để xử lý lại bị ô nhiễm amôni khá phổ biến, nhất là ở khu vực phía nam Hà Nội, trong khi đó tiêu chuẩn amôni cho nước cấp từ 3 mg/l (TCVN 33-85) của Bộ Xây dựng đã bị hạ xuống 1,5 mg/l.

Với công nghệ xử lý nước ngầm hiện có lại chỉ được thiết kế để xử lý Fe, Mn nên không có khả năng xử lý amoni. Chính vì vậy, việc tìm phương pháp xử lý amôni trong nước ngầm để bảo đảm tiêu chuẩn vệ sinh môi trường nước sinh hoạt là cần thiết và quan trọng.

Nhà máy nước Pháp Vân - Hà Nội có nồng độ N-amôni trung bình 20 mg/l đã được lựa chọn xử lý. Theo tính toán, nếu nitrat hóa toàn lượng nước ra sẽ có nồng độ nitrat khoảng 88,6 mg/l, vượt xa so với giá trị cho phép là 50 mg/l. Khi đó sẽ cần phải xử lý nitrat để hàm lượng nitrat xuống thấp hơn giá trị cho phép. Như vậy, sau khi nitrat hoá cần phải có công đoạn khử nitrat.

Tuy nhiên, do quá trình vi sinh khử nitrat cần cấp thêm cơ chất hữu cơ nên có khả năng không phản ứng hết. Vì vậy, trong dây chuyền xử lý sẽ phải có thêm công đoạn cuối là sục khí bổ sung để ôxi hóa hết các amôni và chất hữu cơ dư.

Kỹ sư Bùi Văn Mật - Giám đốc Công ty kinh doanh nước sạch Hà Nội cho biết, đây chính là lý do để lựa chọn công nghệ ba công đoạn nối tiếp nitrat hoá - khử nitrat - sục khí bổ sung. Nếu trong trường hợp nước đầu vào có ít hơn 11,3 mg/l lượng N-amoni thì có thể bỏ qua hai công đoạn cuối trong quá trình xử lý. Như vậy, thực chất của giải pháp này là hai công nghệ : xử lý nước ngầm có ít hơn 11,3 mg N-amoni/l và xử lý nước ngầm có nhiều hơn 11,3 mg N-amôni/l.

Đây là lần đầu tiên ở Việt Nam phương pháp xử lý amôni trong nước cấp bằng công nghệ lọc sinh học ngập nước có và không có sục khí đạt tiêu chuẩn cấp nước hiện hành và đã gần tiệm cận các tiêu chuẩn quốc tế. Vật liệu màng vi sinh ker-amzit có ngay trong nước đã được lựa chọn thay thế nhập khẩu với giá thấp hon 3-4 lần; đồng thời lựa chọn và định lượng được nhu cầu cơ chất hữu cơ - etanol thay vì phải dùng các hoá chất nhập ngoại. Thông qua quá trình annamox khử amôni được chứng minh bằng công nghệ phân tích DNA đã giảm chi phí cơ chất hữu cơ và điện năng sục khí nhiều lần.

Ông Mật cho biết, hiện nay, công ty đã làm chủ các quy trình thiết kế và vận hành tải cơ chất, tải thuỷ lực năng suất xử lý, ảnh hưởng của nồng độ ôxi loại và nhu cầu cơ chất hữu cơ, chế độ rửa lọc... đủ để có thể triển khai xử lý trên quy mô lớn như quy mô của Công ty kinh doanh nước sạch Hà Nội. Công ty đã xây dựng nhà máy xử lý nước mi-ni với công suất 120 m ³/ngày có thể xử lý đồng bộ sắt-amôni-lọc sát trùng đạt các tiêu chuẩn nước cấp.

Giải pháp công nghệ này đang được coi là sẽ mang lại lợi nhuận kinh tế cao trước nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt đạt tiêu chuẩn ở Việt Nam . Môi  trường nước mặt đã bị ô nhiễm nặng nề, nước ngầm được coi là nguồn chính cung cấp cho các nhà máy xử lý nước sinh hoạt ở nhiều nơi đang có dấu hiệu ô nhiễm. Chính vì vậy, việc tìm ra biện pháp xử lý amôni trong nước bảo đảm tiêu chuẩn cung cấp nước sinh hoạt sẽ có ý nghĩa lớn về mặt kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường và sức khoẻ cộng đồng. So với công trình đầu tiên của Việt Nam ở nhà máy nước Nam Dư với nồng độ amôni đầu vào từ 5 đến 8 mg/l do Cty Water & Soil- Phần Lan thiết kế có công suất đầu tư khoảng 3,34 triệu đồng/ m ³/ ngày thì công nghệ xử lý của Việt Nam sẽ tiết kiệm 1,52 triệu đồng/m ³/ngày (tương đương giảm 46,6 tỷ đồng cho mỗi nhà máy). Bởi theo tính toán, nếu áp dụng công nghệ xử lý amôni bằng vi sinh thì mức đầu tư cho một nhà máy với công suất 30.000 m ³/ngày (có cùng nồng độ amôni đầu vào thấp) chỉ mất khoảng 1,82 triệu đồng/m ³/ngày. Mức chi phí cho chất lượng nước mới tăng dưới 800 đồng/m ³.

Hiện nay, công nghệ này đang được triển khai áp dụng cho các trạm xử lý sắt, amôni Nhà máy nước Pháp Vân công suất 120 m ³ngày với nồng độ amôni đầu vào trên 20 mg N/l và đạt đầu ra dưới 1,5 mg/l. Công nghệ cũng đã được áp dụng cho hệ xử lý công suất 18 m3/h của Công ty thuỷ sản xuất khẩu Xuân Thuỷ (Nam Định) và Công ty bia Sư tử(Viện Công nghệ thực phẩm) với công suất 5m ³/ngày đạt tiêu chuẩn EU.