Feammox là quá trình oxy hóa Ammonium kỵ khí sử dụng Fe(OH)3 làm chất nhận electron. Trong điều kiện pH trung tính (6,5 – 7,7), quá trình chuyển hóa hoàn toàn NH4+ thành khí nitrogen (N2 ) theo sơ đồ phản ứng sau: Fe(OH)3 + H+ + NH4+ → Fe2+ + N2 + H2O
Một nhóm nghiên cứu vận hành hệ thống xử lý nước thải với nồng độ NH4+ đầu vào dao động 80 – 120 mg/L. Đồ thị dưới đây mô tả sự biến thiên nồng độ NH4+ qua 5 chu kỳ hoạt động (14 ngày/chu kỳ):
a) Theo kết quả trên đồ thị, khi thời gian xử lý thực hiện từ ngày thứ 10 đến ngày thứ 14 thì hiệu quả loại NH4+ đạt mức từ 80 – 90% và kết quả này duy trì ổn định trong suốt 5 chu kỳ.
b) Điện thế oxi hóa – khử không ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình xử lý NH4+ trong nước thải.
c) Đây là phương pháp xử lý NH4+ trong nước thải hiệu quả, chi phí thấp, giảm thiểu nhu cầu oxygen và carbon hữu cơ.
d) Để xử lý hoàn toàn 1,8 gam NH4+ về dạng khí N2, lượng Fe2+ tạo thành sau phản ứng là 0,3 mol.
(a) Đúng, đánh giá sơ bộ từ đồ thị cho thấy nồng độ NH4+ ban đầu khoảng 80 – 110 mg/L, đến ngày thứ 10 trong mỗi chu kỳ chỉ còn khoảng 10 mg/L và gần như sạch hoàn toàn ở cuối chu kỳ. Kết quả này diễn ra trong tất cả các chu kỳ, không có đột biến.
(b) Sai, đây là phản ứng oxi hóa khử nên rõ ràng thế oxi hóa khử có ảnh hưởng tới chiều hướng phản ứng và sản phẩm, tức là ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình xử lý NH4+.
(c) Đúng, theo như phản ứng trên thì rõ ràng không cần O2 và cũng không cần carbon hữu cơ, các hóa chất cần dùng bao gồm Fe(OH)3 và chất để kiểm soát pH.
Chú ý: “carbon hữu cơ” chính là C trong hợp chất hữu cơ, nếu nước thải có nhiều carbon hữu cơ thì một số vi sinh vật sẽ thực hiện quá trình:
Fe(OH)3 + carbon hữu cơ —> Fe2+ + CO2
NH4+ không thể cạnh tranh giành Fe(OH)3 từ vi sinh vật nên phương pháp Feammox không còn hiệu quả khi nước thải chứa carbon hữu cơ.
(d) Đúng: 6Fe(OH)3 + 10H+ + 2NH4+ → 6Fe2+ + N2 + 18H2O
nNH4+ = 0,1 —> nFe2+ = 0,3 mol