Trong nước thải của một nhà máy, hàm lượng ion NH${}_4^{+}$ là 510 mg/L. Trước khi thải ra môi trường nhà máy phải xử lí lượng ion NH${}_4^{+}$ để đạt tiêu chuẩn theo quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2025/BTNMT) là không quá 10 mg/L (tính theo hàm lượng nguyên tố N). Quá trình xử lí nước thải theo công nghệ Sharon kết hợp Anammox gồm 2 giai đoạn:
• Giai đoạn 1: Sục không khí (oxygen chiếm 21\% về thể tích) vào bể thứ nhất chứa nước thải cần xử lí, vi khuẩn AOB và NaHCO${}_3$ đủ để duy trì pH dung dịch bằng 7-8. Khi đó chỉ có 25\% oxygen sục vào bể oxi hóa một phần ion NH${}_4^{+}$ theo phản ứng:
$$2N{H}_4^{+}+3O_2+4HC{O}_3^{-}\to 2N{O}_2^{-}+4C{O}_2+6H_{2}O$$
• Giai đoạn 2: Chuyển toàn bộ dung dịch thu được sau giai đoạn 1 sang bể thứ hai trong điều kiện không cung cấp oxygen và có vi khuẩn khử nitrogen để tiếp tục khử hoàn toàn ion NO${}_2^{-}$ theo phản ứng:
$$N{H}_4^{+}+N{O}_2^{-}\to N_2+2H_{2}O$$
Để xử lí 840 m${}^3$ nước thải của nhà máy trên đạt tiêu chuẩn thải ra môi trường thì ở giai đoạn 1 cần sục tối thiểu bao nhiêu m${}^3$ không khí (quy về điều kiện chuẩn)? (Kết quả các phép tính trung gian không được làm tròn, chỉ kết quả cuối cùng được làm tròn đến hàng đơn vị).

Ban đầu hàm lượng ion $N{H}_4^{+}$ là 510 mg/L. Quy chuẩn tính theo nguyên tố N, nên đổi $N{H}_4^{+}$ về N: m(N) ban đầu = 510 . 14 / 18 = 396,667 mg/L. Yêu cầu sau xử lí không quá 10 mg/L tính theo N, nên lượng N cần loại bỏ trong mỗi lít nước là: 396,667 - 10 = 386,667 mg/L. Số mol N cần loại bỏ trong 1 L: n = 386,667 / 1000 / 14 = 0,027619 mol. Trong công nghệ Sharon - Anammox: Giai đoạn 1: một phần $N{H}_4^{+}$ bị oxi hóa thành $N{O}_2^{-}$. Giai đoạn 2: $N{H}_4^{+}+N{O}_2^{-}\to N_2+2H_{2}O$. Để loại bỏ 0,027619 mol N thì giai đoạn 1 cần oxi hóa một nửa lượng đó: n($N{H}_4^{+}$ bị oxi hóa) = 0,027619 / 2 = 0,0138095 mol/L. Theo phản ứng giai đoạn 1: $2N{H}_4^{+}+3O_2\to 2N{O}_2^{-}+...$ Cứ 2 mol $N{H}_4^{+}$ cần 3 mol $O_2$. n($O_2$ thực sự phản ứng trong 1 L) = 0,0138095 . 3 / 2 = 0,0207143 mol/L. Với 840 m³ = 840000 L nước thải: n($O_2$ thực sự phản ứng) = 0,0207143 . 840000 = 17400 mol. Chỉ có 25\% oxygen sục vào bể tham gia phản ứng, nên số mol $O_2$ cần sục vào là: n($O_2$ sục vào) = 17400 / 0,25 = 69600 mol. Không khí chứa 21\% $O_2$ theo thể tích, nên: n(không khí) = 69600 / 0,21 = 331428,57 mol. Ở điều kiện chuẩn, 1 mol khí có thể tích 24,79 L: V(không khí) = 331428,57 . 24,79 = 8216114,29 L = 8216,11 m³. Làm tròn đến hàng đơn vị: Đáp án: 8216 m³ không khí.