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

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

Ngô Văn Thanh Huy^*, Lê anh Kiên, Trần Minh Chí

Tóm tắt: 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. Hợp chất hoá học chứa nitơ, photpho được gọi là thành phần

dinh dưỡng trong phạm trù nước thải nhưng việc phát thải các hợp chất của nitơ và

photpho vào các nguồn nước đem đến nhiều hậu quả xấu đến môi trường và sức

khỏe con người.Nguồn phát thải hợp chất nitơ, photpho vào môi trường chủ yếu là:

từ các chất thải rắn, khí thải, nước thải nhưng nhiều nhất là từ nguồn phân và chất

bài tiết trong nước thải sinh hoạt. Thu hồi, tái sử dụng các chất dinh dưỡng có

trong nước thải vừa đáp ứng được mục tiêu bảo vệ nguồn nước vừa tiết kiệm được

nguồn tài nguyên. Việc nghiên cứu công nghệ xử lý kết hợp thu hồi các thành phần

dinh dưỡng có trong nước thải làm phân bón là xu hướng nghiên cứu mới.

Từ khóa: Nước thải giàu dinh dưỡng, Thu hồi amoni và photphat, Phân bón, Struvite.

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Thu hồi, tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải, đáp ứng được mục

tiêu bảo vệ nguồn nước và tiết kiệm được nguồn tài nguyên. Nitơ, photpho và kali

là các dưỡng chất giá trị có trong nước thải. Đáng tiếc, các dưỡng chất thiết yếu

này bị bỏ phí trong các nhà máy xử lý nước thải truyền thống.

Để loại bỏ nitơ và photpho trong nước thải, nhiều quá trình sinh học, hóa học đã

được ứng dụng rộng rãi trên phạm vi toàn thế giới, và áp dụng thành công như Clo

hóa với nồng độ cao; trao đổi ion; nitrat hóa, khử nitrat; công nghệ Anammox,

Sharon-Anammox; công nghệ kết tủa struvite. Mỗi phương pháp đều có những ưu

điểm và nhược điểm riêng của nó, nhưng hầu hết các phương pháp xử lý N, P hiện

nay đều phải tiêu hao nhiều năng lượng và hóa chất nhằm loại bỏ N, P ra khỏi môi

trường mà chưa quan tâm đến việc thu hồi các loại dưỡng chất này có trong nước

thải. Hơn nữa, với nước thải nồng độ dinh dưỡng cao không phù hợp cho việc áp

dụng các biện pháp sinh học bởi vì chúng sẽ gây ức chế cho các hoạt động của vi

sinh vật, và việc xử lý đó sản sinh ra một lượng lớn bùn dư.

+

3-

Struvite là một muối hình thành từ Mg²⁺, NH₄và PO₄, nó kết tinh ở dạng

MgNH₄PO₄.6H₂O. Hiện nay, việc kết tinh struvite được xem như một kỹ thuật để

loại bỏ Photphat và Amoni trong nước thải. Struvite (MAP) có độ hòa tan thấp,

pKs= 10,26 (Ander Ezquerro, 2010). Quá trình kết tinh struvite ảnh hưởng bởi pH,

3-

nhiệt độ, tính bền vững của ion trong dung dịch và tỷ lệ mol Mg²⁺:NH⁴⁺:PO₄.Nó

được giới thiệu vào năm 2015 để tạo ra loại phân bón nhả chậm mới (Ramesh

Kumar và cộng sự, 2015) và được tạo bởi các thành phần:

+

Mg²⁺+ NH₄+ HPO₄^2-+ OH^-+ 5H₂O → MgNH₄PO₄.6H₂O

Ngày nay, có rất nhiều nghiên cứu cũng như thực nghiệm để chứng minh hiệu

quả của quá trình này. Mặc dù vậy, phương pháp thu hồi Photphat và Amoni dưới

dạng struvite vẫn chưa được ứng dụng nhiều do chi phí hóa chất nguyên liệu đầu

94

N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”

Nghiên cứu khoa học công nghệ

vào cao (sử dụng NaOH để kiểm soát pH và một vài muối Magie để bổ sung nguồn

Mg²⁺). Tuy nhiên, với khả năng hòa tan sinh học, struvite có thể được bón trực tiếp

như phân bón nhả chậm giúp giảm chi phí và làm cho quá trình này trở nên khả thi.

Bên cạnh đó, các thành phần kim loại nặng trong sản phẩm struvite thấp hơn trong

đất, vì vậy chúng không gây nguy hại cho đất trồng(Pastor, 2006).

Do đó, thu hồi amoni, photphat có trong nước thải để làm phân bón dưới dạng

chất kết tủa struvite (MAP – Magnesium Ammonium Phosphate) một dạng phân

bón nhả chậm được sử dụng trong nông nhiệp trồng trọt tỏ ra hấp dẫn về nhiều

phương diện.

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật Liệu

Các nguồn ô nhiễm do nitơ và photpho có nguồn gốc từ nước thải như: Nước rỉ

ở bãi rác các thành phố, nước thải cống rãnh, nước thải từ quá trình sản xuất chất

bán dẫn, nước thải từ chăn nuôi gia súc. Một số nguồn nước thải công nghiệp như:

nhà máy than, nhà máy chế biến sữa, công nghiệp giấy và bột giấy, các ngành công

nghiệp thuộc da, sản xuất phân bón hay trong một số ngành nghề đặc biệt như chế

biến mủ cao su, chế biến tơ tằm, thuộc da cũng thải ra một lượng nước thải đáng kể

chứa hợp chất nitơ và phốt pho[8, 9].

2.1.1. Nước rỉ rác

Nước rỉ từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rỉ rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác

của các ô chôn lấp, được coi là một loại nước thải có tác động đến môi trường lớn

+

3-

nhất có sự hiện diện của NH₄-N, PO₄, muối và các chất hữu cơ (Kurniawan và

cộng sự 2006, Wang và cộng sự 2013). Nước rỉ rác nếu xả thải chưa qua xử lý

sẽgây ra nhiều vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng. Khi nước rỉ rác trở nên nhiều hơn,

hàm lượng chất hữu cơ giảm và các hợp chất bất thường hoặc các hợp chất vô cơ

+

như NH₄, PO₄^3-trở nên chiếm ưu thế làm khó khăn trong việc xử lý sinh học. Xử

+

lý sinh học thường sẽkhôngđạt hiệu quả caodo độc tính của NH₄đến vi sinh vật

trong hệ thống xử lý nước thải (Bittsánszky và cộng sự 2015). Do đó nước rỉ rác là

+

3-

một nguồn để thu hồiNH₄, PO₄bằng cách thêm ion Mg²⁺ở giá trị pH thích hợp

để tạo thành sản phẩm kết tủa struvite.

2.1.2. Nước tiểu

Nước tiểu có nồng độ chất dinh dưỡng cao như nitơ, photpho, kali. Urê là hình

thái chính của nitơ trong nước tiểu tươi (Hotta và Funamizu 2008) [5, 7]. Tái chế

chất dinh dưỡng từ nước thải được sử dụng tách nguồn nước tiểu để tối đa hóa việc

thu hồi các chất dinh dưỡng và giảm hiện tượng phú dưỡng hóa cho nguồn tiếp

nhận. Theo các nghiên cứu của các tác giả (Fittschen và Hahn 1998, Larsen và

Gujer 1996; Larsen và cộng sự 2001; Otterpohl 2002; Rauch và cộng sự 2003;

Ronteltap và cộng sự 2007) [7] nước tiểu của người chứa khoảng 70-87% tổng N,

40-50% P, và 54-90% K. Do đó, việc tách nguồn nước tiểu là một phương pháp tốt

cho cả việc loại bỏ chất ô nhiễm và tạo ra nhiều chất dinh dưỡng (Liu và cộng sự

2013; Lê Corre và cộng sự 2009).

2.1.3. Nước thải chăn nuôi heo

95

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017

Hóa học & Kỹ thuật môi trường

Nước thải chăn nuôi heo có chứa nồng độ nitơ, photphocao. Ngoài nitơ

vàphotpho, nước thải nuôi heo còn chứa ion Mg²⁺và Ca²⁺với nồng độ cao (Suzuki

và cộng sự, 2010). Nước thải được xem là nguồn ô nhiễm chính trong các trang trại

chăn nuôi và là nguyên nhân chính làm tăng hiện tượng phú dưỡng hóa ở nguồn

+

tiếp nhận. Phân gia cầm là chất thải có chứa cả NH₄và PO₄^3-ở nồng độ cao,vìvậy

có thể loại bỏ và thu hồi bằng kết tủa struvite (Yilmazel và Demirer 2011) [14].

2.1.4. Nước thải công nghiệp.

Nước thải công nghiệp từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất thép, thuộc

+

da có chứa N nồng độ cao dưới dạng NH₄. Trong suốt quá trình biến đổi than đá

+

thành than cốc hàng ngàn mét khối nước thải được tạo ra với nồng độNH₄cao

(Kumar và cộng sự 2011). Việc xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt tính, nitrat

hóa, khử nitrat hay các phương pháp xử lý tương tự thường không hiệu quả đối với

+

việc loại bỏ nước thải có nồng độ NH₄cao do thiếu nguồn cacbon cho quá trình

khử nitơ (Zhang và cộng sự 2009; Kumar và Pal 2015; Kumar và cộng sự 2015)

+

[15]. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng việc thu hồi NH₄bằng struvite trong

xử lý nước thải công nghiệp hiện nay được đề xuất bởi các nhà nghiên cứu (Kumar

và Pal 2012; Tunay và cộng sự 1997). Một số nguồn nước thải từ công nghiệp

dược phẩm như axit 7-amoni-cephalosporanic dư thừa nồng độ NH⁴⁺gây ảnh

hưởng đến hệ sinh thái địa phương (Jingliang Yang và cộng sự 2012).

2.2. Các phương pháp thu hồi chất dinh dưỡng có trong nước thải bằng công

nghệ struvite

Hiện nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu thu hồi struvite quy

mô pilot và thực tế. Hầu hết các mô hình này sử dụng công nghệ bể phản ứng

tầng sôi (FBR) hay phản ứng trộn khí (Air agitated reactor) hoặc sử dụng motor

khuấy [10, 11].

2.2.1.Mô hình bể phản ứng tầng sôi (FBR)

Trong mô hình này, nước thải được phân phối từ dưới đáy bể lên, tùy thuộc vào

hình dạng bể phản ứng, vận tốc nước dâng có thể duy trì từ 0.004 - 0.3 m/h. Dòng

khí được cấp hướng từ dưới lên để tránh kéo theo kết tủa khoáng từ vùng lắng.

Hình 1. Mô hình thu hồi Struvite bằng bể phản ứng FBR

Ngoài ra, việc sục khí có thể giúp kiểm soát giá trị pH cần thiết cho quá trình

kết tủastruvite, tuy nhiên cần sử dụng hóa chất (xút hoặc axit) để kiểm soát quá

96

N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”

Nghiên cứu khoa học công nghệ

trình tốt hơn. Trong bể phản ứng tầng sôi (FBR) vận tốc thay đổi theo hướng giảm

dần từ vùng phản ứng đến vùng trên của bể phản ứng cho phép nước sau xử lý

được thu trên cùng của bể phản ứng.

Thời gian lưu cặn (SRT – Solid Retention Time) thường được tính theo ngày (từ

3-14 ngày) để đạt được kích cỡ khoáng từ 0.41-1.43 mM hoặc 17 ngày để đạt kích

thước lớn hơn 3.5mm.

2.2.2.Mô hình khuấy trộn cơ khí

Trong quá trình này, khoáng Struvite được hình thành bằng cách thêm MgCl₂để

đạt tỷ lệ Mg:P tối thiểu là 1:1. pH được điều chỉnh ở mức 9 bằng cách châm thêm

NaOH, quá trình khuấy trộn cho phản ứng sử dụng cánh khuấy. Bể phản ứng có

cấu tạo như bể FBR với phần trên mở rộng cho quá trình lắng tách tinh thể và thu

nước sau xử lý.

Hình 2. Thu hồi khoáng Struvite bằng thiết bị khuấy trộn cơ khí.

2.2.3.Mô hình nghiên cứu của Kazuyoshi Suzuki

Hình 3. Mô hình thu hồi khoáng Struvite của Kazuyoshi Suzuki.

Mô hình thí nghiệm được thực hiện để nghiên cứu thu hồi struvite trong nước

thải chăn nuôi. Mô hình gồm 2 phần: phần phản ứng (dung tích 0,6 m³) và phần

lắng (3,12 m³). Nước thải được đưa vào bể phản ứng và sục khí liên tục, thời gian

97

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017

Hóa học & Kỹ thuật môi trường

lưu nước trong bể phản ứng từ 2,7 – 3,6h. Bùn lắng được xả tự động khỏi đáy phần

lắng 4-8 lần/ngày. Nước thải đầu vào và đầu ra được được lấy và phân tích các chỉ

tiêu PO₄-P , NH₄-N, Mg.

2.2.4.Mô hình nghiên cứu của YingHao Liu

Mô hình được thực hiện để nghiên cứu thu hồi khoáng struvite trong nước thải

chăn nuôi. Mô hình gồm các thiết bị chính: bể phản ứng, bơm nước thải vào, bơm

định lượng Mg, máy thổi khí và lưu lượng khí.

Bể phản ứng được chia làm 2 vùng: vùng phản ứng (A) và vùng lắng (B). Tổng

dung tích bể là 2,72L. Đáy bể được vác góc 300 để thu hồi khoáng, khí được cấp

liên tục và kiểm soát lưu lượng thông qua bộ van và đo lưu lượng khí tại đáy bể

vùng phản ứng. Thời gian lưu nước của mô hình được lựa chọn là 4h.

Hình 4. Mô hình thu hồi khoáng Struvite của YingHao Liu.

2.2.5.Công nghệ AirPrex

Hình 5. Thu hồi Struvite bằng công nghệ AirPrex.

98

N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”

Nghiên cứu khoa học công nghệ

Công nghệ AirPrexđược ứng dụng để thu hồi MAP trong các hệ thống xử lý

nước thải với dòng vào là bùn đã qua giai đoạn phân hủy. Trong công nghệ này,

bùn đã phân hủy được đưa qua thiết bị gọi là “phản ứng khí nâng” với dòng khí

được cấp vào cho mục đích tuần hoàn nội bộ.

Amoni và photphat tồn tại như một thành phần có sẵn trong bùn nén, MgCl₂

được thêm vào thiết bị phản ứng. Không khí được cấp vào với 2 mục đích: thứ

nhất, tăng pH bằng cách đuổi khí CO₂ra bùn phân hủy, vì khi pH tăng độ tan của

khoáng struvite giảm, tạo điều kiện cho quá trình hình thành kết tủa. Thứ hai, việc

cấp khí sẽ làm hình thành dòng hồi lưu nội bộ, tạo điều kiện cho các tinh thể

struvite kết dính lại với nhau thành các hạt có kích thước lớn hơn, dễ lắng hơn. Tại

bể số 2 sử dụng làm bể lắng nhằm mục đích để lắng các tinh thể struvite và việc

thu hồi được thực hiện tại bể này.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Trên thế giới có rất nhiều nghiên cứu tổng hợp MAP từ các nguồn nước thải

giàu chất dinh dưỡng N, P khác nhau: như nước thải chăn nuôi heo, nước thải tại

các lò giết mổ ... và bổ sung magie clorua hoặc magie sulfate hoặc magie từ nước

ót (một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất muối ăn) với các điều kiện pH, và tỷ

lệ mol khác nhau. Nghiên cứu loại bỏ amoni và photphat trong nước thải đồng thời

tổng hợp khoáng Struvite-MAP thông qua tạo kết tủa với magiesulfate của nhóm

nghiên cứu thuộc khoa hóa học công nghiệp và kỹ thuật môi trường, Đại học

Timisoara, Romania. Nghiên cứu được tiến hành trong phòng thí nghiệm trên bốn

loại nước thải với nồng độ amoni ban đầu (0,08 - 1,6g/L) và photphat (0,4-8g/L),

có tỷ lệ mol Mg²⁺:NH⁴⁺:PO₄^3-= (1:1:1 và 2:1:1) với các giá trị pH khác nhau từ 6-

11. Kết quả thu được là sản phẩm rắn MAP được tận dụng làm phân bón [3, 12].

Kết tủaMAP ứng dụng trong việc thu hồi amoni và có kết quả hiệu suất xử lí

cao có thể tận thu được 90% - 95% amoni trong nước thải [4, 6]. Các nhà hóa học,

nhà sinh học, và kỹ sư xây dựng (Abbona và cộng sự 1982; Loosdrecht 2006;

Ohlingeretal 1998; Ronteltap và cộng sự 2007; Talor và cộng sự 1963; Wilsenach

và cộng sự) đã thu hồi amoni từ thí nghiệm struvite [1].

Theo nghiên cứu của Ipek Celen và Mustafa Turker nghiên cứu về điều kiện thu

hồi amoni bằng phương pháp struvite cho thấy tỉ lệ mol thu hồi cao khi Mg:N:P là

1,2:1:1,2 ở pH 8,5–9, hiệu suất loại amoni là 90%. Nhiệt độ không ảnh hưởng đáng

kể [2]. Vào năm 2011 K J Suthar, N P Chokshi cũng đã nghiên cứu khả năng thu

hồi của MAP với tỉ lệ Mg:N:P tối ưu là 0,06:1:0,07 [13]. Với kết tủa Struvite đã

được chứng minh là hàm lượng kim loại nặng tương đối thấp, phù hợp với việc tái

sử dụng làm phân bón hữu cơ [8]. Năm 2012, Zaixing Li, Xnguang Ren cùng các

cộng sự của mình đánh giá khả năng thu hồi amoni bằng kết tủa struvite trong

nước thải axit 7-Aminocephalosporanic cho thấy pH tối ưu là 9 và tỉ lệ mol là

1:1:1,1 (Mg:N:P). 85% H₃PO₄+ MgCl₂.6H₂O là hợp chất thu hồi amoni hiệu quả

nhất trong các hợp chất được nghiên cứu. Hơn nữa nồng độ photphat dư thấp nhất

đạt được giống với hợp chất.

99

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017

Hóa học & Kỹ thuật môi trường

Bảng 1. Các loại hình nước thải và ứng dụng việc thu hồi chất dinh dưỡng bằng

công nghệ struvite.

Loại

bỏ

Hiệu quả xử

lý

TT Loại nước thải

Tỉ lệ mol

pH

Tài liệu

1

2

3

4

Nước tiểu

P,

K

2:1:2(Mg:K:P)

77% P,

98%K

-

Xu và cộng sự

(2011)

Nước thải nuôi P,

heo

1.79 (Mg:P)

1:1:1,2(P:Mg:N)

1:1:1(Mg:N:P)

85% P,

90%K

-

Song và cộng sự

(2011)

K

Nước thải nuôi N,

heo

96% P,

87%N

10 Zhang và cộng

sự

P

UASB

(nước

N

85,4%N

9

Yetilmezsoy và

thải gia cầm)

Sapci

Zengin

(2009)

5

6

7

8

Nước thải nuôi N,

heo

0,8:1 (Mg:P)

Thoáng khí

1:1 (Mg:P)

65% (P),

67% (N)

-

Liu và cộng sự

(2011)

P

Nước thải nuôi N,

-

Suzuki và cộng

sự (2005)

heo

P

Nước thải nuôi

heo

P

93% P

Rahman và cộng

sự (2011)

Nước thải nuôi N,

Hòa tan 2 M

struvite

79% (P) và

53% (N)

Liu và cộng sự

(2011)

heo

P

9

Nước thải nuôi

heo

P

-

Suzuki và cộng

sự (2007)

10 Nước thải nuôi

heo

P

-

82% P

96% N

Ichihas

và

Hirooka (2012)

11 Nước thải công

nghiệp

N

1:1:1(Mg:N:P)

9,6 EI Diwani và

cộng sự (2007)

12 Nước thải công N, 1,5:1:1(Mg:N:P)

95% (N)

and 89%

(N)

9

Uysal và cộng sự

(2010)

nghiệp

P

N

13 Nước thải công

nghiệp

-

80% P

79% P

75%

9,5 Pastor và cộng

sự (2008)

14 Nước thải công

nghiệp

-

9

Le Corre và cộng

sự (2007)

15 Nước thải công

nghiệp muối

-

8,4 Crutehik

Garido (2011)

và

16 ADPP nổi trên

mặt

-

86% P

95% N

8,6 Pastor và cộng

sự (2010)

17 Nước thải phân

1:1:1(Mg:N:P)

8,5 Uludag-Demirer

100

N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”

Nghiên cứu khoa học công nghệ

bò sữa

và

cộng

sự

(2005)

18 Nước thải gia

súc

N

P

1:1:1(Mg:N:P)

82% N

80% P

9

Tunay và cộng

sự (1997)

19 Công trình xử lý

nước thải bằng

biện pháp sinh

học

Không thêm hóa

chất

8,78 Battistoni

cộng sự (2011)

và

20 Nước thải từ

N

1:1:1(Mg:N:P)

65% N

77% N

9,2 Altinbas và cộng

sự (2002)

thuốc

phiện

ancaloit được sử

lý sinh học

21 Nước thải sinh

hoạt và nước rỉ

rác

9,2 Altinbas và cộng

sự (2002)

22 Xử lý sâu bọ P,

MgO 24 g/L

-

100% P và

98%N

9

-

Chimenos

cộng sự (2003)

và

Trung Quốc

N

23 Nước rỉ rác đô

thị

N

-

Dilaconi và cộng

sự (2011)

24 Nước thải từ

than cốc

N

P

1:1:1(Mg:N:P)

98% N

97% P

9

Kumar và cộng

sự (2012)

25 Nước thải tư đồ

uống

9,5 Folettto và cộng

sự (2013)

26 Ảnh hưởng của N, 1,5:1:1(Mg:N:P) 97.4% (N)

9

Yilmazel

Demirer

and

việc phân hủy

phân gia cầm

P

and 99.6%

(P)

(2010)

Nguồn: Ramesh Kumar và Parimal Pal (2015)[15]

Ngoài ra có rất nhiều các công trình nghiên cứu ở nước ngoài thực hiện thí

nghiệm thu hồi amoni, photphat bằng công nghệ kết tủa struvite ở các điều kiện tối

ưu khác nhau được mô tảcụ thể ở bảng 1.

4. KẾT LUẬN

MAP đã đước chứng minh là một loại phân bón nhả chậm có tác dụng sau khi

vào đất sẽ không tan ngay mà sau 4-6 tuần mới có thể tan ra. Do dinh dưỡng trong

phân được phóng thích ra môi trường đất một cách từ từ và liên tục nên cây trồng

sử dụng được lâu dài, hiệu quả sử dụng phân cao hơn, không có giai đoạn nào cây

bị thiếu hụt dinh dưỡng nên cây trồng khoẻ mạnh và màu xanh được giữ bền lâu

hơn so với cây bón phân tan nhanh.

Nghiên cứu thu hồi amonia và photphat có trong nước thải dưới dạng kết tủa

MAP (MgNH₄PO₄.6H₂O) đang ngày càng nhận được sự chú ý của toàn cầu, nhằm

mục đích thu hồi dưỡng chất có trong nước thải. MAP được thu hồi và xem như là

một loại phân bón có giá trị.

101

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017

Hóa học & Kỹ thuật môi trường

Ứng dụng công nghệ kết tủa MAP để thu hồi dưỡng chất có trong nước thải làm

phân bón cho lĩnh vực nông nghiệp cần được đầu tư nghiên cứu, với 1 kg MAP thu

được có thể đủ để bón cho 2,6 ha đất canh tác bằng cách áp dụng photphat ở mức

40 kg / ha (Ueno và Fujii 2001). Hơn nữa, ứng dụng MAP là một loại phân bón

thân thiện môi trường và kích thích tăng trưởng.

Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ quân sự đã cung cấp

kinh phí cho nghiên cứu này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Abbona F, Boistelle R, Lundager H (1982) “Crystallization of two

magnesium phosphates, struvite and newberyite: effect of pH and

concentration”. J Cryst Growth 57:6–14

[2]. Altinbas M, Ozturk I, Aydin AF (2002a) “Ammonia recovery from high

strength agro-industry effluents”. Water Sci Technol 45:189–196 Altinbas

M, Yangin C, Ozturk I (2002b) Struvite precipitation from anaerobically

treated municipal and landfill wastewaters. Water SciTechnol 46:271–278.

[3]. Andrade A, Schuiling R (2001) “The chemistry of struvite crystallization”.

Mineral J 23(5/6):37–46.

[4]. Battistoni P, De Angelis A, Pavan P, Prisciandaro M, Cecchi F (2001)

“Phosphorus removal from a real anaerobic supernatant by struvite

crystallization”. Water Res 35:2167–2178.

[5]. Bhuiyan MIH (2007) “Investigation into struvite solubility, growth and

dissolution kinetics in the context of phosphorus recovery from wastewater”.

Ph.D. thesis, The University of British Columbia, Vancouver, Canada.

[6]. Bhuiyan MIH, Mavinic DS, Beckie RD (2007) “A solubility and

thermodynamic study of struvite”. Environ Technol 28:1015–1026.

[7]. Bhuiyan MIH, Mavinic DS, Koch FA (2008) “Thermal decomposition of

struvite and its phase transition”. Chemosphere 70:1347–1356.

[8]. Bittsánszky A, Pilinszky K, Gyulai G, Komives T (2015) “Overcoming

ammonium toxicity”. Plant Sci 231:184–190.

[9]. Bouropoulos N, Koutsoukos PG (2000) “Spontaneous precipitation of

struvite from aqueous solutions”. J Cryst Growth 213:381–388.

[10]. Bowers KE, Westerman PW (2005a) “Design of cone-shaped fluidized bed

struvite crystallizers for phosphorus removal from wastewater”.Trans ASAE

48(3):1217–1226.

[11]. Bowers KE, Westerman PW (2005b) “Performance of cone-shaped fluidized

bed struvite crystallizers in removing phosphorus from wastewater”. Trans

ASAE 48(3):1227–1234.

[12]. Burns RT, Moody LB, Walker FR, Raman DR (2001) “Laboratory and in

situ reductions of soluble phosphorus in swine waste slurries”. Environ

Technol 22:1273–1278.

[13]. Chimenos JM, Fernandez AI, Villalba G et al (2003) “Removal of ammonium

and phosphates from wastewater resulting from the process of cochineal

extraction using MgO containing by-product”. Water Res 37:1601–1607.

102

N. V. T. Huy, L. A. Kiên, T. M. Chí, “Tổng quan thu hồi … công nghệ kết tủa struvite.”

Nghiên cứu khoa học công nghệ

[14]. Crutchik D, Garrido JM (2011) “Struvite crystallization versus amorphous

magnesium and calcium phosphate precipitation during the treatment of a

saline industrial Wastewater”. Water Sci Technol 64(12): 2011

[15]. Ramesh Kumar and Parimal Pal. “Assessing the feasibility of N and P recovery

by struvite precipitation from nutrient-rich wastewater: a review”.

Environmental Science and Pollution Research, 2015. 22(22): p. 17453-17464.

ABSTRACT

REVIEW ON RECOVERY AND REUSE OF NUTRIENTS

BY STRUVITE PRECIPITATION FROM WASTEWATER

Nitrogen and phosphorus are one of the essential elements of life and

concerning to human’s activity and production. Ammonium and phosphorus

are one of the end-products of the biodegradation process of organic

compounds. Nitrogen and phosphorus are called nutrients in the wastewater

category. Discharging of nitrogen and phosphorus compounds to water

sources that causenegative effects on environment and human health.

Nitrogen and phosphorus were discharged to environment from various

sources, including: solid wastes, waste gases, wastewater, and excreta

sources in domestic wastewater. Recovery and reuse of nutrients in

wastewateris the promissing method for protecting water sources and

simultaneous saving resources. Treatment technologies combined with

recovery of nutrients in wastewater for fertilizer production is a new

research trend.

Keywords: MAP, Struvite, Amoni, Phophate, Fertilizer.

Nhận bài ngày 07 tháng 08 năm 2017

Hoàn thiện ngày 24 tháng 08 năm 2017

Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 9 năm 2017

Địa chỉ:

Viện Nhiệt đới môi trường/ Viện KH-CN quân sự.

^*Email: [email protected].

103

Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017