Tp chớ Khoa hc v Phỏt trin 2009: Tp 7, s 3: 323 - 331 TRNG I HC NễNG NGHIP H NI

323

ảNH HƯởNG CủA SắT (II) SUNPHAT ĐếN QUá TRìNH Xử Lý PHốT PHO V NITƠ
TRONG Hệ THốNG THIếU KHí - HIếU KHí
Effect of Ferrous Sulfate on Phosphorus and Nitrogen Removal in
An Anoxic - Aerobic Configuration
Đỗ Khắc Uẩn
1, 2
,

Rajesh Banu
1, 3
, Ick-Tae Yeom
1

1
Department of Civil and Environmental Engineering, Sungkyunkwan University, Korea
2
Vin Khoa hc v Cụng ngh Mụi trng, Trng i hc Bỏch Khoa H Ni
3
Department of Civil Engineering, Anna University Tirunelveli, India
TểM TT
Nghiên cứu tiến hành xử lý phốt pho và nitơ trong nớc thải nhân tạo bằng hệ thống bể thiếu khí
- hiếu khí. Phốt pho đợc xử lý bằng phơng pháp kết tủa hóa học. Muối sắt (II) sunphat (FeSO
4
)
đợc bổ sung vào bể hiếu khí. Trong điều kiện hiếu khí, Fe
2+
ôxi hóa thành Fe

precipitation. Ferrous sulfate (FeSO
4
) was added into the aerobic basin. In aerobic condition, Fe
2+
was
first oxidized to Fe
3+
, and then it was precipitated with PO
4
3-
to form the insoluble FePO
4
, excluded
from the system through waste sludge. As a result, total phosphorus in the effluent was controlled to
below 1.0 mg/L using a Fe/P molar ratio of 2.1. Nitrogen was removed biologically. The effect of FeSO
4

on nitrification and denitrification was investigated. The nitrification rate of the system was not
affected during simultaneous precipitation. Denitrification was completed and not affected by the
precipitation process. The nitrogen removal efficiency varied from 78% to 85%. COD removal
efficiency was slightly improved after adding FeSO
4
. In conclusion, the addition of FeSO
4
into an
anoxic-aerobic system improved phosphorus removal. Addition of FeSO
4
also contributed to slight
increase in the organic removal.
Key words: Anoxic - aerobic basin, denitrification, ferrous sulfate, nitrification, phosphorus

)
3
.14H
2
O), sắt (III) clorua (FeCl
3
.6H
2
O)
v sắt (II) sunphat (FeSO
4
.7H
2
O), thì FeSO
4

có u điểm l giá thnh rẻ, pH tối u nằm
trong khoảng 7,2 đến 8,0, tơng tự nh pH
của nớc thải sinh hoạt (Plaza et al., 1997).
Tơng tự nh photpho, thnh phần nitơ
trong nớc thải cũng đợc tự xử lý nhờ quá
trình sinh tổng hợp. Tuy nhiên, nitơ thờng
đợc xử lý chủ yếu bằng phơng pháp ôxi
hóa-khử sinh học trong hệ thống thiếu khí -
hiếu khí kết hợp. Phơng pháp ny đạt hiệu
quả cao v có nhiều u việt về chi phí vận
hnh (Peng and Zhu, 2006). Trong hệ thống
ny, quá trình nitrat hóa xảy ra trong điều
kiện hiếu khí nhờ hoạt động của hai nhóm vi
khuẩn Nitrosomonas v Nitrobacter. Nitrat

hệ thống (sử dụng bơm định lợng) với lu
lợng Q = 900 mL/h. Trong ngăn hiếu khí,
nồng độ ôxi hòa tan đợc duy trì khoảng 3,0
mg/L. Hỗn hợp bùn - nớc thải trong ngăn
hiếu khí đợc bơm tuần hon (lu lợng Q
1
=
250% Q) trở lại ngăn thiếu khí phục vụ cho
quá trình khử nitrat. Nớc thải sau khi ra
khỏi ngăn hiếu khí đợc đa sang bể lắng
(thể tích 2,5 L, kích thớc R x H: 8 x 12,5
cm) lm nhiệm vụ lắng tách bùn. Nớc đã
đợc xử lý thải ra ngoi, một phần bùn lắng
đợc bơm tuần hon trở lại ngăn thiếu khí
(lu lợng Q
2
= 50% Q) v một phần bùn d
đợc thải bỏ.
2.2. Nớc thải v chất kết tủa
Nghiên cứu ny sử dụng nớc thải
nhân tạo lm đối tợng xử lý. Bùn hoạt tính
ban đầu (bùn giống) lấy từ bể hiếu khí của
hệ thống xử lý nớc thải sinh hoạt trong
khu vực. Bùn đợc đa vo hệ thống nghiên
cứu, sau đó bổ sung nớc thải nhân tạo kết
hợp sục khí để các vi sinh vật dần thích
nghi với nguồn nớc thải ny.
Đỗ Khắc Uẩn,

Rajesh Banu, Ick-Tae Yeom

.4H
2
O 0,19 mg/L;
MgSO
4
.7H
2
O 5,60 mg/L; FeCl
3
.6H
2
O 0,88
mg/L; CaCl
2
.2H
2
O 1,30 mg/L) (Dangcond et
al., 2000). Nớc thải đợc chuẩn bị từ 3 - 4
lần/tuần nhằm duy trì nồng độ ôxi hóa hóa
học (COD), tổng nitơ (TN) ổn định ở các giá
trị COD450 5 mg O/L, TN40 1 mg N/L.
Trong giai đoạn ban đầu, tổng phốt pho
(TP) đầu vo đợc chuẩn bị với nồng độ 5,5
mg P/L, sau đó nồng độ photpho đợc tăng
dần đến 8,5 mg P/L phục vụ cho mục đích
nghiên cứu khả năng xử lý phôt pho ở các
ngỡng nồng độ khác nhau.
Dung dịch FeSO
4
đợc đa vo bể hiếu

+
-N) xác định bằng
phơng pháp điện cực chọn lọc ion (Thermo
Orion, Model 95-12, USA). pH đợc đo bằng
thiết bị pH/DO Meter (Horiba Model D-55E,
Japan).
3. KếT QUả V THảO LUậN
Hm lợng chất rắn lơ lửng trong hệ
thống đợc duy trì trong khoảng 2600 - 3400
mg/L (Hình 2) nhờ thải bỏ bùn d hng
ngy, tơng ứng với thời gian lu bùn
khoảng 15 ngy. Trong thời gian nghiên cứu,
tỷ lệ phần chất rắn bay hơi của hỗn hợp chất
rắn lơ lửng trớc v sau khi bổ sung FeSO
4

hầu nh không đổi (khoảng 80%). Nh vậy,
FeSO
4
không tích tụ trong hệ thống m đã
đợc đa ra khỏi hệ thống cùng với quá trình
thải bỏ bùn d.
Bm nc thi
u vo
Mỏy thi
khớ
Dũng ra
Bựn d
ng tun hon Q
1

Kết quả thí nghiệm phụ trợ xác định
nồng độ dung dịch FeSO
4
cần phải dùng để
kiểm soát nồng độ photpho trong dòng thải
ra sau xử lý nhỏ hơn 1,0 mg/L l 35 mg/L,
tơng ứng với tỷ lệ mol Fe
2+
/mol P = 2,1
(Hình 3). áp dụng kết quả ny để tính toán
cho quá trình bổ sung FeSO
4
vo hệ thống
thí nghiệm vận hnh liên tục.
3.1. ảnh hởng của FeSO
4
đến hiệu quả
xử lý phốt pho
Trong 90 ngy đầu, hệ thống đợc vận
hnh không bổ sung FeSO
4
. Trong giai đoạn
ny, lợng photpho đợc hấp thụ vo sinh
khối đạt khoảng 33 - 37%. Nồng độ photpho
trong dòng thải ra dao động trong từ 3,3 đến
3,6 mg/L. Một phần photpho đợc thải ra
khỏi hệ thống cũng với lợng bùn bùn d
thải bỏ hng ngy.
Nhằm tăng cờng hiệu quả xử lý
photpho, dung dịch FeSO

42
+++
+++

33
44
Fe PO FePO
+
+

Kết quả thu đợc sau khi bổ sung FeSO
4

cho thấy, nồng độ phốt pho trong dòng thải
ra đợc kiểm soát ổn định v luôn thấp hơn
1,0 mg/L, tơng ứng với hiệu suất xử lý phốt
pho của hệ thống đạt đến 87 - 92%.
3.2. ảnh hởng của FeSO
4
đến quá trình
nitrat hóa v khử nitrat
Quá trình xử lý nitơ bằng phơng pháp
sinh học gồm hai giai đoạn. Giai đoạn thứ
nhất, amoni đợc chuyển hóa thnh nitrit,
sau đó tiếp tục ôxi hóa thnh nitrat dới
điều kiện hiếu khí (quá trình nitrat hóa).
Phản ứng ôxi hóa tổng cộng có thể đợc mô
tả bằng phơng trình phản ứng sau (Metcalf
and Eddy, 2003):