Luận án Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác theo hướng thu hồi nitơ và tiết kiệm năng lượng

ii; C. pectinovomen; C. pentoaxeticum 
 54 
 • Nhóm vi khuẩn phân giải tinh bột và lên men axit hữu cơ: Bacterium 
butylicum; Bacteroides sp; C. acetobutilicum; Lactobaccillus. sp. 
 • Nhóm vi khuẩn phân giải protein: Proteus vulgaris; B. putrificus ; B. 
sperogenes; Clostridium sp ; B. subtilis, Bacilus sp; Pseudomonas sp. 
 • Nhóm vi khuẩn lên men các axit hữu cơ: Clostridium sp.; Corynebacterium 
sp, Lactobacilus, B. acetoetilicus 
+ Vi khuẩn metan hoá: có các chủng chính: M. formicium; M. vanniellii; M. 
voltae; M. cariaci; Methanospirilum... 
- Vi sinh vật sử dụng trong modul thiếu khí 
Là canh trường vi sinh vật yếm khí được bổ xung thêm 30% bùn hiếu khí. Bùn 
hiếu khí này đã được phân tích và sử dụng trong nghiên cứu xử lý nước thải giầu nitơ, 
phốt pho ngành công nghệ thực phẩm do Viện máy và dụng cụ Công nghiệp thực hiện. 
Bùn hiếu khí vi khuẩn Pseudomonas ( P. putida; P. stutzeri); Aerobacter 
aerogenes; B. vinogratski; Nitrosomonas; Nitrobacter.... 
Hình 2.4 Vi sinh vật trong thiết bị ph n ứng 
2.3. . Kh i ộng thiết bị ếm - thiế khí 
- K ộng m d ếm k í 
 Thiết bị được bổ sung 32 lít bùn yếm khí (hàm lượng chất khô: 13,7 g/l). Tiếp 
theo được điền đầy nước rác sau tách MAP (pH= 8,5; COD: 5.076mg/l; BOD5: 
2.417mg/l; TN: 226,2mg/l; TP:32,8 mg/l. Bùn được hoạt hóa trong 96 giờ (đến biogas 
thoát ra mạnh). Sau 4 ngày nước dòng ra có pH = 7,68; COD: 471mg/l; TN: 72,2mg/l; 
 55 
TP: 21,8mg/l. Từ ngày thứ 5 thiết bị được tiếp liệu với vận tốc dòng vào: 2,3l/giờ bằng 
bơm định lượng. Thiết bị được chạy liên tục 5 ngày cho đến khi dòng ra ổn định thì 
đưa vào nghiên cứu. 
- K ộng m d ế k í 
 Thiết bị gồm 5 ngăn, dung tích thực chứa 63,25 lít. Hoạt hoá thiết bị thiếu khí 
được thực hiện nhằm: tạo lớp màng vi sinh ổn định trên giá thể. Nước dòng vào khởi 
động thiết bị thiếu khí có pH = 7,55 - 7,68; COD: 471- 502 mg/l; TN: 72,2 - 82,1mg/l; 
TP: 21,8- 24,3mg/l. Nước được đưa vào thiết bị bằng bơm định lượng. Sau 1 ngày toàn 
bộ 5 ngăn của modul lọc thiếu khí được điền đầy. Thiết bị liên hợp yếm khí -thiếu khí 
được vận hành không tải trong 3 ngày nhằm tăng tính ổn định. 
 Đến ngày thứ 4 thiết bị được tiếp liệu với lưu lượng 2,3 lít/giờ và được vận hành 
liên lục trong 7 ngày. Các vi sinh vật không thích nghi với quá trình thiếu khí tự thoát 
ra theo dòng thải. Khi nước dòng ra ổn định, thiết bị được đưa vào nghiên cứu. 
Thiết bị mô phỏng bãi lọc trồng cây được lắp ráp bằng kính chịu lực. 
 + Kích thước thiết bị: 1.200 x 500 x 700mm. 
 + Tổng dung tích 420 lít 
 + Dung tích hoạt động 300 lít 
- Vật liệu lọc là sỏi cuội và đá dăm có độ dày 550mm, gồm 3 lớp (hình 2.6) 
 + Lớp dưới cùng H = 300 mm là sỏi cuội =30÷40mm, độ rỗng 46%, tỷ 
trọng: 1450 kg/m3. 
 + Lớp thứ 2 là đá dăm H= 200mm, đường kính trung bình 15÷20mm; độ rỗng 
50%; tỷ trọng 108kg/m3. 
 + Lớp thứ 3 (trên cùng) là sỏi cuội nhỏ H = 50mm;  = 5mm; tỷ trọng 1,26 
kg/l; độ rỗng 43,5%. 
 56 
2.3.3 Thiết bị mô phỏng bãi lọc trồng cây 
2.3. .1 Kết c thiết bị 
Hình 2.5 Sơ ồ bãi l c trồng cây 
1.Ống dẫn nước dòng vào 6. Tấm chắn thu nước 
2.Khe chảy tràn dòng vào 7. Ngăn thu nước sau xử lý 
3.Lớp sỏi cuội d= 5mm 8. Ống thoát dòng ra 
4.Lớp đá dăm, kích thước15-20mm 9. Khe thu nước (H=5mm) 
5. Lớp sỏi cuội d=30-40mm 
Bảng 2.2 Vật liệu l c sử dụng trong bãi l c trồng cây 
Vật liệu lọc 
Chiều cao H 
(mm) 
 vật liệu 
(mm) 
Độ rỗng (%) 
Tỷ trọng 
(kg/m
3
) 
1. Sỏi cuội nhỏ 50 5 50,5 1260 
2. Đá dăm 200 15÷20 52 1080 
3. Sỏi cuội lớn 300 30÷40 46 1450 
 57 
Hình 2.6 Thiết bị mô phỏng bãi l k ư ồng cây 
2.3.3.2 Lự ch n thực ật ch bãi c trồng câ 
 Tác dụng xử lý các chất ô nhiễm của bãi lọc là nhờ quá trình hấp thụ do thực 
vật ưa nước, hoạt động của vi sinh vật, một số phản ứng quang hóa.Các cơ chế trên có 
tác động tương tác lẫn nhau và xảy ra đồng thời trong hệ nhưng với tốc độ biến động 
khá lớn theo chu kỳ thời gian. 
Thực vật sử dụng được lựa chọn theo những tiêu chí sau: 
+ Phát triển tốt ở điều kiện khí hậu của Việt Nam (là cây bản địa, ưa nước) 
+ Rễ chùm (không gây ảnh hưởng tới hệ thống lọc) và vi sinh vật có thể bám vào 
như một loại giá thể tự nhiên. 
+ Có khả năng vận chuyển oxy từ không khí vào môi trường đất và nước 
+ Khả năng tích lũy dinh dưỡng cao, dễ thu hoạch. 
 Thực vật hấp thụ oxy qua lá, vận chuyển đến từng bộ phận của cây cho quá trình 
hô hấp của tế bào. Mức độ vận chuyển oxy trong cây được dễ dàng hơn với các loại 
cây thân thảo (có độ xốp cao - cây thân bấc). Lượng oxy dư cho hô hấp của tế bào rễ 
được khuếch tán vào nước. Điều kiện hiếu khí trong vùng thúc đẩy quá trình oxy hóa 
một số thành phần hóa học: sunfua hydro, sắt (II), mangan (II); thúc đẩy hoạt động của 
vi sinh vật hiếu khí (oxy hóa chất hữu cơ và amoni) [32]. 
 Cây riềng hoa được tổ chức BORDA (Bremen Overseas Research and 
Development Association) đánh giá là một trong những loài thực vật phù hợp ở bãi lọc 
trồng cây trong hệ thống xử ly nước thải ở các nước đang phát triển theo công nghệ 
DEWATS ( Decentralized Wastewater Treatment in Developing Countries) [32]. Cây 
riềng hoa cũng được trồng ở bãi lọc trồng cây của hệ thống xử lí nước thải Bệnh viện 
Đa khoa Kim Bảng - tỉnh Hà Nam và Bệnh viện đa khoa Thanh Hóa (do BORDA 
chuyển giao công nghệ) và đã hoạt động hiệu quả từ 2007 đến nay. 
 58 
Với tiêu chí đó cây riềng hoa (Canna lily Hình 2.7) có rễ chùm thuộc họ riềng được 
lựa chọn. Đặc điểm nổi bật của câ ềng là thân cây có độ xốp lớn, rễ chùm (gồm 
nhiều sợi nhỏ). Với cấu trúc như vậy, việc vận chuyển oxy từ lá qua thân đến rễ rất thuận 
lợi. Từ rễ oxy thâm nhập vào môi trường đất, nước xung quanh. Môi trường ở vùng rễ 
chứa nhiều oxy tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật hiếu khí phát triển. Kết quả là ở bãi lọc 
trồng riềng hoa tồn tại đồng thời các điều kiện môi trường: hiếu khí, thiếu khí và yếm 
khí. Trong môi trường đó các quá trình xử lý hợp chất hữu cơ, nitơ, photpho xảy ra. Rễ 
cây phát triển là lớp lọc khi nước chảy qua và đóng vai trò chất mang cho vi sinh vật. 
2.3.3.3 H ạt hó bãi c trồng câ 
 Thực vật được lựa chọn là cây riềng hoa (Canna lily) với độ tuổi: 2 lá mầm, mật 
độ trồng 20cm 1 cây. Nước rác đưa vào để hoạt hóa “bãi lọc” có thành phần trong Bảng 
2.3. Nước rác sau lọc thiếu khí được đưa vào bãi lọc bằng bơm định lượng và chạy 
không tải 10 ngày. Sau đó nạp với vận tốc 4 lít/giờ. Thiết bị được hoạt hóa trong 60 
ngày, mẫu dòng ra lấy 2 ngày/lần. Thiết bị được đưa vào nghiên cứu khi hiệu quả xử lý 
đã ổn định Bảng 2.3. 
Bảng 2.3 Hiệu qu xử ý ng g ạn hoạt hoá của bể l c trồng cây 
Chỉ tiêu 
Dòng vào 
(mg/l) 
Dòng ra 
(mg/l) 
Hiệu quả 
xử lý% 
BOD5 140÷160 32÷56 40÷80 
COD 340÷380 224÷272 20÷41 
TN 23,5÷27,7 6,9÷12.9 45÷75 
TP 3,3÷ 5,6 0,55÷1,9 30÷66 
Hình 2.7 Cây riềng hoa (Canna lily) 
 59 
Hình 2.8 (a) Thiết bị mô phỏng g ạn hoạt hóa 
Hình 2.8 (b) Thiết bị mô phỏng g ạn vận hành 
2.3.3.4 Điều kiện thí nghiệm 
+ Thiết bị để ngoài trời có mái che (tránh mưa) 
+ Thực vật trồng trên bãi lọc ở giai đoạn trưởng thành 
+ Cứ 7 tuần nghiên cứu, giềng hoa được cắt tỉa một lần 
- Xác định tải thủy lực, hữu cơ, N, P 
Nhiệm vụ chủ yếu của bãi lọc trồng cây là xử lý nốt phần hữu cơ, amoni trong 
nước rác sau giai đoạn xử lý yếm - thiếu khí (dù còn thấp nhưng chưa đạt tiêu chuẩn 
thải). Bãi lọc trồng cây sau khi được hoạt hóa ổn định sẽ được cấp nước rác đã xử lý 
sau giai đoạn thiếu khí vào để nghiên cứu với các điều kiện sau : 
- Lưu lượng nước đưa vào bãi lọc được điều chỉnh bằng bơm định lượng và tùy 
thuộc vào thời gian lưu được chọn ở 48, 54, 60, 72 và 96 giờ. 
- Tải lượng hữu cơ xác định theo giá trị COD ra khỏi thiêt bị xử lý thiếu khí : 
COD, biến động từ 363-506mg/l. 
- Để khảo sát năng lực tải nitơ của bãi lọc trồng cây dòng ra sau xử lý thiếu khí 
được bổ sung NH4
+
 dưới dạng amonsunfat sao cho TN có giá trị từ 80,6-128 mg/l. 
 60 
- Đối với Photpho còn rất thấp (TP từ 9-13,8mg/l) và không phải là nhiệm vụ 
khử chính của bãi lọc trồng cây nên không cần bổ sung. 
2.3.4 Thiết kế thí nghiệm 
- Thí nghiệm gián đoạn được thực hiện với thiết bị quy mô nhỏ: V yếm khí = 12 lít 
và Vthiếu khí = 6 lít. 
Nước được cấp vào thiết bị với lưu lượng dòng khác nhau để xác định thời gian 
lưu. Nước sau mỗi công đoạn được lưu lại để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo. 
- Nghiên cứu xử lý liên tục yếm khí - thiếu khí và bãi lọc trồng cây. Nước rác 
được đưa vào thiết bị yếm khí với lưu lượng dòng 2,3 lít/h (t=48 giờ). Nước sau xử lý 
được đưa sang bể lọc thiếu khí. Dung tích chứa của bể lọc thiếu khí được điều chình 
phù hợp với thời gian lưu nghiên cứu. Nước sau lọc thiếu khí được chứa và cấp cho bãi 
lọc trồng cây bằng bơm định lượng theo thời gian lưu nghiên cứu. 
Các thông số vận hành (COD, BOD5, pH, TN, TP...) được xác định trước và 
sau mỗi thí nghiệm nghiên cứu xử lý. 
2.3.5 Một số thông số quan trọng trong vận hành hệ thống xử lý 
- T ng OD TkCOD): Là đại lượng biểu thị năng lực tải của một đơn vị thể 
tích thiết bị trong thời một ngày. 
TkCOD = 
V
QSS )( 0 (gCOD/lít.ngày) (2-1) 
- Hệ ố ạ b g Ybiogas): là lượng biogas thu được do khí hoá một đơn vị cơ 
chất (COD, BOD5) 
Ybiogas = 
QCODCOD
V
rv
khi
).( 
 ( lít/gCODCH) (2-2) 
- Năng ự ủ bã TF): là đại lượng biểu thị khả năng chuyển hoá chất ô 
nhiễm (COD, BOD5) trên một đơn vị diện tích trong một ngày 
TF = 
F
QSS ).( 0 (g/m
2
.ngày) (2-3) 
2.4 Phương pháp thống kê xử lý số liệu thực nghiệm 
2.4.1 Phương pháp thiết lập phương trình hồi quy thực nghiệm 
Để khái quát hóa các kết quả nghiên cứu thực nghiệm, có thể sử dụng các mô 
hình toán học. Kết quả này được biểu diễn bằng các phương trình hồi quy. Như đã trình 
bày ở trên, để xử lý nước rác phải kết hợp nhiều công nghệ: bước 1 - Tách MAP, bước 2 
– Xử lý sinh học (yếm –thiếu khí kết hợp bãi lọc trồng cây). Do quá trình xử lý tách 
 61 
MAP là một bước (thực hiện trong một thiết bị) nên việc xây dựng phương trình hồi quy 
nghiên cứu thực nghiệm sẽ dễ dàng thực hiện hơn so với quá trình xử lý sinh học (tích 
hợp 3 quá trình). Vì vậy trong luận án sử dụng phương pháp toán học thống kê để lập 
phương trình hồi quy thực nghiệm mô tả quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả 
của quá trình tách amoni, phốt pho tạo MAP. 
Mục tiêu đặt ra là: nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số quan trọng như 
nồng độ amoni ban đầu, pH, thời gian lưu và vận tốc khuấy trộn đến hiệu quả tách nitơ 
tạo MAP và tìm ra mối quan hệ toán học giữa chúng. Phương pháp bình phương tối 
thiểu được thưc hiện để thiết lập các phương trình hồi quy. 
Hình 2.9 Sơ ồ mô hình thuật toán 
Đối tượng thí nghiệm là một hộp đen, khi tác động vào chúng (các nhân tố ảnh 
hưởng x1, x2,, xk cùng các nhân tố ngẫu nhiên 1, 2,..., k) sẽ thu được các kết quả 
của các nhân tố khảo sát. Sơ đồ thuật toán áp dụng được trình bày ở Hình 2.9. Trong 
luận án này sử dụng phương pháp bình phương tối thiểu để thiết lập mô hình toán học 
và ngôn ngữ lập trình R để xác định điểm tối ưu cho công nghệ. 
2.4.2 Xác định hệ số hồi quy 
 Bài toán đặt ra là cần nghiên cứu về biến y trong một hệ thống, trong đó y phụ 
thuộc vào các yếu tố độc lập 1 2, ,..., kx x x có thể điều khiển được và biến  không điều 
khiển được (thường gọi là nhiễu). 
Xác định nhân tố 
khảo sát 
Xác định nhân tố 
ảnh hưởng 
Ma trận thí 
nghiệm 
Thiết lập phương 
trình hồi quy 
Đánh giá sai số 
Kiểm tra độ phù 
hợp của mô hình 
Xác định thông 
số tối ưu 
Phù hợp 
Không phù hợp 
 62 
Mối quan hệ: 1 2 1 2( , ,..., , , ,..., )k my f x x x     (2-4) 
với dạng hàm f đã biết nhưng chưa biết các tham số 1 2, ,..., m   và ( ) 0E  
Để tìm mối quan hệ của y và 1 2, ,..., kx x x thực hiện N thí nghiệm thu được các số 
liệu như sau: 
N
0
1x 2x  kx y 
1 
11x 12x  1kx 1y 
2 
21x 22x  2kx 2y 
N 
1Nx 2Nx  Nkx Ny 
Mỗi điểm thí nghiệm là một bộ số liệu 1 2( , ,..., )i i ikx x x . 
Với mỗi bài toán cụ thể, các điểm thí nghiệm chỉ có thể chạy trên một miền xác 
định gọi là miền quy hoạch. 
Bài toán đặt ra: 
Trên cơ sở các số liệu thu được tìm hàm số 
),,...,( 21 kxxxfY 

biểu diễn gần đúng tốt nhất hàm ),...,,,,...,( 2112111 mkxxxfY  
Phương trình (2-1) được gọi là phương trình hồi quy thực nghiệm. 
Để giải quyết bài toán sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu, nhằm xác 
định các tham số 1 2, ,..., m   sao cho cực tiểu bình phương sai số là nhỏ nhất. 

  2
1
)( YY i
N
i
 min (2-5) 
trong đó ( 1,.., )iy i N là các kết quả thí nghiệm 
),...,,,,...,( 2112111 mkxxxfY  
Vì các tham số 1 2, ,..., m   chưa biết nên tổng bình phương sai số là một hàm 
 63 
min)()()...,,( 2
01
1
2
1
1,21 

ki
j
i
i
N
i
i
N
i
m xYYYS  
của các tham số đó: 
Từ đó suy ra 0 ( 1,.., )
i
S
i m


. Xác định các hệ số dựa vào các phương trình trên. 
2.4.3 Kiểm tra độ phù hợp 
Dạng phương trình hồi quy được xác định dựa trên các số liệu thực nghiệm, vì 
vậy cần phải xem xét mô tả toán học đó có phù hợp với thực nghiệm không và dùng 
phân phối isher ( ) với một mức ý nghĩa nào đó. 
- Viết phương trình hồi quy có nghĩa 
- Tính Ftn
 theo công thức: 
2
2
th
du
tn
S
S
F 
(2-6) 
-Fb tra bảng fb(P, f1,f2) tức là ứng với mức ý nghĩa P đã chọn và bậc tự do f1, f2 
- Tiêu chuẩn kiểm định (so sánh tn và Fb). 
+ Nếu P ( < tn) = p value < 0,05 thì phương trình hồi quy lập được phù hợp 
với thực nghiệm. 
 + Nếu P (F<Ftn) = p value < 0,05 thì phương trình hồi quy vừa lập không 
phù hợp với thực nghiệm. Vì vậy phải kiểm tra lại việc tính toán, xem lại mô hình 
nghiên cứu đã đúng chưa, hay chọn mô tả toán học ở mức cao hơn. 
2.4.4 Ngôn ngữ lập trình R 
R là một phần mềm ứng dụng cho phân tích thống kê, đồ họa. Bản chất đây là 
một ngôn ngữ lập trình đa năng có thể sử dụng cho nhiều mục tiêu khác nhau:từ tính 
toán đơn giản đến các bài toán phức tạp hay một vấn đề cá biệt. R có chứa nhiều loại 
kỹ thuật thống kê (mô hình hóa tuyến tính và phi tuyến, kiểm thử thống kê cổ điển, 
phân tích chuỗi thời gian, phân loại, phân nhóm, v.v.) và đồ họa. R cho phép người 
dùng có thêm các tính năng bổ sung bằng cách định nghĩa các hàm mới. 
R có nền tảng lập trình hướng đối tượng mạnh hơn đa số các ngôn ngữ tính toán 
thống kê khác. Một ưu điểm khác của R là: nền tảng đồ họa có thể tạo ra những đồ thị 
chất lượng cao cùng các biểu tượng toán học. 
 64 
Các kết quả thí nghiệm được sử dụng ngôn ngữ lập trình R phiên bản tháng 4 năm 2014 
với 220 kết quả thí nghiệm để thiết lập phương trình hồi quy cho các yếu tố ảnh hưởng. 
2.5 Phương pháp phân tích 
- Xác định NH4
+
 bằng lên màu trực tiếp với thuốc thử Nessler ở bước sóng 
=385 trên máy UV/VIS lambda 35 Perkin Elmer Mỹ [TCVN 5988-1995] 
- Xác định tổng Nitơ theo Kjeldahl (TKN) bằng thiết bị UPK 142/VELP - Ý 
[TCVN 6498:1999] 
- Xác định phốt phát PO4
3-
 và tổng phốt pho bằng phương pháp ascorbic axit ở 
bước sóng =880 [Standard Methods 4500-P E/4-113] trên máy UV/VIS lambda 35 
Perkin Elmer Mỹ [TCVN 6202- 2008] 
- Xác định BOD5 (Biochemical oxygen Demand) – sử dụng thiết bị Oxytop 
[TCVN 6001(1 : 2008)] 
- Xác định COD (Chemical Oxygen Demand) – theo phương pháp hồi lưu đóng 
[TCVN 6491 : 1999] 
- Xác định Mg2+ được phân tích bằng phương pháp hấp phụ nguyên tử trên máy 
AAS-AA800 Perkin Elmer-USA, 2010. [TCVN 6201-1996] 
- Hình dạng, kích thước tinh thể MAP được quan sát và đo bằng kính hiển vi 
quang học, trắc vi thị kính và chụp ảnh SEM-VEGA3-TESCAN -USA, 2011 tại viện 
dinh dưỡng Trung ương, số 2 Yec Sanh, Hà Nội. 
- Mẫu MAP được phân tích định tính bằng chụp phổ XRD tại Viện Khoa học Vật 
liệu, Viện Hàn lâm khoa học & Công nghệ Việt Nam, số18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội 
và Khoa Vật lý – Trường Khoa học Tự nhiên số 334 Nguyễn Trãi, Hà Nội 
- Mẫu MAP được phân tích định lượng bằng phương pháp hòa tách tại Viện Khoa 
học và Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, số 1 Đại Cổ Việt, 
Hà Nội. 
 65 
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 
Các nghiên cứu được thực hiện trong chương này nhằm hướng tới một công 
nghệ xử lý nước rác tiêu thụ năng lượng thấp. Nội dung nghiên cứu được tiến hành 
gồm: 
- Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tách amoni tạo tinh thể MAP. 
- Nghiên cứu xử lý sinh học nước rác sau tách MAP bằng yếm – thiếu khí kết hợp bãi 
lọc trồng cây đến đạt tiêu chuẩn thải theo cơ sở đã trình bày ở chương 2. 
3.1 Tách nitơ tạo tinh thể MAP (bước 1) 
Trên cơ sở phân tích đánh giá kết quả các nghiên cứu thăm dò và tham khảo 
một số công trình nghiên cứu đã được công bố về quá trình tạo tinh thể MAP. [37, 41, 
47, 56, 68, 82, 84, 89]. Trong những nghiên cứu này giới hạn một số yếu tố chính ảnh 
hưởng tới quá trình kết tinh MAP như: nồng độ amoni ban đầu, pH, thời gian lưu, tốc 
độ khuấy trộn. 
Thí nghiệm thăm dò với môi trường giả định sử dụng Mg2+ từ muối 
MgCl.6H2O, NH4
+ từ NH4Cl, PO4
3- từ K2HPO4. 
Kết quả nghiên cứu thăm dò được trình bày ở Bảng 3.1 với tỷ lệ mol 
Mg
2+
:NH4
+
:PO4
3-
 là 1:1:1 và 1:1,6:1. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả 4 yếu tố đều ảnh 
hưởng tới quá trính tách amoni, tuy nhiên ở cùng một điều kiện môi trường như nhau 
pH có ảnh hưởng nhiều nhất. 
Từ kết quả thăm dò các yếu tố riêng biệt ảnh hưởng tới quá trình kết tinh MAP 
được khảo sát ở các tương tác mol Mg2+:NH4
+
: PO4
3-
 là 1:0,6:1; 1:1:1; 1:1,6:1; 1:1,9:1 
và 1:2:1. 
- Tỷ lệ NH4
+
 ban đầu: 140mg/l 
- Độ pH từ 7-10,5 
- Thời gian phản ứng 1; 30; 60; 120 và 180 phút 
- Tốc độ khuấy trộn 0; 50 và 100 vòng/phút 
Kết quả thực nghiệm được sử dụng để tìm những điểm tối ưu ảnh hưởng đến 
hiệu quả tạo MAP bằng ngôn ngữ lập trình R. 
 66 
Bảng 3.1 Kết qu ăm dò k năng kết tinh của MAP 
TN 
Tỷ lệ 
Mg
2+
:NH4
+
:PO4
3- pH 
Thời gian 
phản ứng 
(phút) 
Vận tốc 
khuấy 
(v/p) 
Hiệu quả 
tách 
NH4
+
(%) 
Kính thước 
tinh thể (m) 
1 
1:1:1 8 1 50 5.45 67 
2 
1:1:1 8 60 50 34.17 287 
3 
1:1:1 8 60 0 17.46 65 
4 
1:1:1 7 1 0 3.77 22 
5 
1:1:1 7 1 50 2.14 27 
6 
1:1:1 7 60 50 16.22 30 
7 
1:1:1 7 60 0 2.47 26 
8 
1: 1.6:1 8 1 0 5.12 35 
9 
1: 1.6:1 8 1 50 10.05 46 
10 
1: 1.6:1 8 60 50 37.76 322 
11 
1: 1.6:1 8 60 0 19.28 112 
12 
1: 1.6:1 7 1 0 4.7 24 
13 
1: 1.6:1 7 1 50 4.22 33 
14 
1: 1.6:1 7 60 50 18.57 41 
15 
1: 1.6:1 7 60 0 3.22 28 
3.1.1 Nghiên cứu quá trình tạo MAP trong môi trường giả định 
MAP được tạo ra bởi Mg2+, NH4
+
 và PO4
3- theo phương trình: 
Mg
2+
 + NH4
+
 + PO4
3-
 + 6H2O ↔ MgNH4PO4.6H2O 
Để xác định sơ bộ khoảng tác động của từng yếu tố đến hiệu quả xử lý có thể 
tiến hành thí nghiệm ảnh hưởng độc lập của từng yếu tố. Do định lượng MAP không 
thể xác định được bằng phương pháp chụp phổ nên kết quả nghiên cứu xác định lượng 
MAP tạo ra bằng hàm lượng amoni bị loại. 
 .1.1.1 Ảnh hư ng củ nồng ộ Am ni b n ầ 
Để khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng amoni ban đầu tới hiệu quả tạo MAP, thí 
nghiệm được thực hiện ở nồng độ ban đầu: 27mg/l Mg2+, 20mg/l NH4
+
 và 106mg/l 
PO4
3-
 để đạt được tỷ lệ mol Mg2+:NH4
+
:PO4
3- 
là 1:1:1. Kết quả cho thấy tại nồng độ này 
có kết tinh MAP tạo thành ở pH >8. 
Nghiên cứu được thực hiện với tỷ lệ mol Mg2
+
:NH4
+
:PO4
3-
 ở các tương tác sau: 
1:0,6:1; 1:1:1; 1:1,6:1; 1:1,9:1và 1:2:1. Thí nghiệm được tiến hành ở giải pH từ 7-10,5 
với thời gian phản ứng 60 phút và vận tốc khuấy trộn 50 vòng/phút. 
 67 
Kết quả ở tất cả các thí nghiệm cho thấy, khả năng loại Mg2+ và PO4
3-
 đều đạt 
tỷ lệ khá cao ở mức 95,11-98,54%; 96,67-97,22%. Tuy nhiên hàm lượng NH4
+
 được 
loại lại rất khác nhau ở các tỷ lệ. 
Hiệu quả loại bỏ nitơ tạo MAP phụ thuộc tuyến tính với hàm lượng NH4
+
 ban 
đầu, nghĩa là khi tăng nồng độ NH4
+
 ban đầu hiệu quả tạo MAP tăng (Hình 3.1). Kết 
quả này phù hợp với kết quả nghiên cứu của Jiansen Wang và SEPA 2002 [47, 87]. Tuy 
nhiên ở pH > 9,5 ngoài kết tinh MAP, trong dung dịch còn tạo thành kết tủa 
magiephotphat dạng hạt, màu trắng đục, tỷ trọng nhỏ dễ kéo theo dòng nước. Hàm lượng 
magiep