Công nghệ này là sự kết hợp của quá trình làm thoáng cải tiến, lọc nhanh và sử dụng vi sinh vật để xử lý đồng thời Fe, Mn, Amoni trong nước ngầm, đồng thời không sử dụng hóa chất, không tạo nguồn thải độc hại khó xử lý.
Khắc phục hạn chế của phương pháp truyền thống
“Hệ thống xử lý nước ngầm ứng dụng công nghệ làm thoáng cải tiến kết hợp bể lọc nhanh nuôi cấy vi sinh” là sản phẩm của nhóm các nhà khoa học thuộc Công ty Cổ phần Công nghệ xử lý nước và Môi trường ETM. Công nghệ vừa được Sở Khoa học và Công nghệ TPHCM giới thiệu tại Techmart Công nghệ xanh, năng lượng tái tạo năm 2024.
Nước ngầm (nước dưới đất) là một dạng nước nằm trong không gian rỗng của đất, được tích trữ trong các lớp đất đá trầm tích như cặn, sạn, bột kết, trong các khe nứt của thành đá, hang caxtơ dưới bề mặt Trái đất, các không gian rỗng này có sự liên thông với nhau. Loại nước này có thể khai thác và phục vụ nhu cầu đời sống của con người.
Đặc điểm chung của nước ngầm là khả năng di chuyển nhanh trong các tầng đất xốp, tạo thành các dòng chảy theo địa hình. Tùy theo độ sâu, mà người ta chia nước ngầm thành 2 loại chính: Nước ngầm tầng mặt và nước ngầm tầng sâu.
KS Lê Tuấn Anh cho biết, phương pháp sử dụng tháp làm thoáng kết hợp bể lắng lamen hiện nay thường được áp dụng để xử lý nước ngầm nhiễm sắt và amoni. Tuy nhiên, phương pháp này còn nhiều hạn chế như hàm lượng oxy hòa tan chưa đạt tối ưu, cần diện tích lắp đặt lớn do phải bố trí thêm bể lắng lamen.
Đối với nguồn nước nhiễm amoni cao, xử lý bằng hóa chất mặc dù hiệu quả nhưng tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho sức khỏe nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Do đó, cần nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến hơn, vừa đảm bảo hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm, vừa thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng.
Dựa trên những yêu cầu đặt ra, nhóm các kĩ sư đã nghiên cứu phương pháp xử lý sắt và amoni hiệu quả, ưu tiên không sử dụng hóa chất. Đối với sắt, nhóm nghiên cứu áp dụng công nghệ Ejector để tăng nồng độ oxy hòa tan trong nước, giúp oxy hóa sắt và chuyển thành dạng kết tủa dễ dàng loại bỏ.
Đối với amoni, nhóm tận dụng khả năng tự nhiên của vi sinh vật. Bằng cách tạo ra một môi trường sống thích hợp, vi sinh vật xử lý amoni sẽ phát triển mạnh mẽ và phân hủy amoni thành các chất vô hại.
Nhóm đã kết hợp lớp vật liệu lọc chứa cặn sắt (sau khi quá trình oxy hóa sắt hoàn tất) vào hệ thống. Lớp vật liệu này vừa đóng vai trò như một chất xúc tác, vừa cung cấp bề mặt bám dính cho vi sinh vật phát triển, từ đó tăng cường hiệu quả xử lý amoni.
Xử lý cả sắt và amoni trong nước
Phương pháp kết hợp Ejector và lọc nhanh qua lớp vật liệu lọc của nhóm đã chứng minh được khả năng xử lý đồng thời cả sắt và amoni trong nước hiệu quả.
Nước ngầm được bơm qua bộ trộn khí Ejector (thiết bị làm thoáng cải tiến) lắp đặt phía trên thùng phản ứng. Sau 1 lần bơm qua thiết bị Ejector, hàm lượng oxy hòa tan khoảng 2,5 - 3mg/L. Lượng oxy được hòa tan này thúc đẩy quá trình oxy hóa tiếp xúc - lọc để khử sắt.
Lượng oxy hòa tan sau khi bơm qua ống Ejector một lần chỉ đủ để xử lý lượng Fe có trong nước. Vì vậy cần quá trình tuần hoàn nước thải để tiếp tục cung cấp oxy liên tục cho quá trình oxy hóa mangan và cung cấp cho vi sinh vật xử lý amoni.
Giai đoạn 2, bể lọc nhanh (Sử dụng vật liệu lọc kết hợp nuôi cấy vi sinh xử lý). Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tuỳ thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của đối tượng dùng nước. Bể lọc gồm vỏ, vật liệu đỡ, các lớp vật liệu lọc, máng thu nước rửa lọc, hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc, hệ thống cung cấp nước rửa lọc.
Quá trình lọc xảy ra cho đến khi cường độ dính kết các hạt cặn bẩn vào bề mặt hạt lớn hơn cường độ tách chúng. Do quá trình tích luỹ ngày càng nhiều cặn bẩn trong các lỗ rỗng của cát lọc, cường độ tách cặn do lực thủy động gây ra ngày càng tăng.
Các hạt cặn không có khả năng dính kết lên bề mặt lớp vật liệu lọc, sau thời gian lọc, số lượng cặn tích luỹ trong lớp vật liệu lọc tăng lên, số lượng cặn đã bám vào bề mặt các hạt cát lọc bị dòng nước đẩy xuống dưới cũng ngày càng tăng và vai trò các lớp vật liệu nằm gần sát bề mặt trong quá trình lọc giảm dần.
Với thiết kế linh hoạt, đáp ứng mọi yêu cầu, công nghệ tạo hiệu quả xử lý vượt trội, với chi phí vận hành thấp, tiết kiệm diện tích lắp đặt và đặc biệt hoàn toàn thân thiện với môi trường nhờ không sử dụng bất kỳ loại hóa chất nào.
Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp kết hợp Ejector và lọc nhanh qua lớp vật liệu lọc đã chứng minh được khả năng xử lý đồng thời cả sắt và amoni trong nước hiệu quả. Công nghệ được đánh giá là hiệu quả xử lý vượt trội, với chi phí vận hành thấp, tiết kiệm diện tích lắp đặt và đặc biệt hoàn toàn thân thiện với môi trường nhờ không sử dụng bất kỳ loại hóa chất nào.
