Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý amoni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng dụng quá trình Anammox

LỜI CẢM ƠN

Sau quá trình thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Trần Thị Hiền Hoa

và TS. Phạm Thị Ngọc Lan, được sự ủng hộ động viên của gia đình, bạn bè, đồng

nghiệp, cùng với sự nỗ lực phấn đấu của bản thân, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc

sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường đúng thời hạn và nhiệm vụ với đề tài: “Nghiên

cứu đánh giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng dụng

quá trình Anammox”

Tuy nhiên do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số

liệu với khối lượng lớn nên những thiếu sót của Luận văn là không thể tránh khỏi.

Do đó, tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo

cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp.

Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Thị Hiền Hoa và TS. Phạm Thị Ngọc Lan, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn này.

Tác giải xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thị Mỹ Hạnh, CN. Nguyễn Thúy Liên đã giúp đỡ trong quá trình làm thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm môi trường, trường Đại học Xây dựng.

Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, các thầy cô giáo các bộ môn đã truyền đạt những kiến thức chuyên môn trong suốt quá trình học tập.

Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các Công ty Kuraray đã cung cấp vật liệu và Công ty Meidensa, Nagoya, Nhật Bản đã cung cấp vi khuẩn nuôi cấy cho quá trình làm thí nghiệm cho Luận văn này.

Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ và khích lệ tác giả trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Luận văn.

Xin chân thành cảm ơn./.

Hà Nội, ngày 01 tháng 8 năm 2015

Tác giả

Trần Quang Trung

viii

BẢN CAM KẾT

Tên tác giả: Trần Quang Trung Mã số học viên: 138520320007

Học viên cao học: 21KTMT21

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60523020

Khóa học: 21 đợt 2

Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

của TS. Trần Thị Hiền Hoa và TS. Phạm Thị Ngọc Lan với đề tài nghiên cứu trong

luận văn: “Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước thải

lò mổ ứng dụng quá trình Anammox”

Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn nào trước đây,

do đó không có sự sao chép của bất kỳ luận văn nào trước đây. Nội dung của luận

văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử

dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn.

Nếu xảy ra vấn đề gì với nội dung của luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách

nhiệm theo quy định

Hà nội, ngày 01 tháng 8 năm 2015

Tác giả

Trần Quang Trung

viii

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 4

1.1. Tổng quan về nước thải lò mổ tại Việt Nam ........................................................ 4

1.1.1. Hiện trạng phát sinh nước thải lò mổ hiện nay ở Việt Nam ............................. 4

1.1.2. Thành phần trong nước thải lò mổ .................................................................... 7

1.2. Hiện trạng ô nhiễm Amôni trong nước thải lò mổ tại Việt Nam .......................... 8

1.3. Công nghệ xử lý amoni trong nước thải ............................................................ 10

1.3.1. Công nghệ xử lý amoni trong nước thải truyền thống .................................... 10

1.3.2. Công nghệ xử lý amoni trong nước thải ứng dụng quá trình Anammox ........ 16

1.4. Lý thuyết về quá trình anammox ....................................................................... 18

1.4.1. Định nghĩa về quá trình Anammox ................................................................. 18

1.4.2. Cơ chế của quá trình Anammox ...................................................................... 19

1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình anammox ................................................ 20

1.4.4. Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật ......................................................... 23

1.4.5. So sánh đánh giá với công nghệ xử lý nitơ truyền thống ................................ 23

1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý Amôni trong nước thải lò mổ ứng dụng quá trình

Anammox .................................................................................................................. 26

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................. 26

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................... 28

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ

LÝ AMÔNI TRONG MÔ PHỎNG NƯỚC THẢI LÒ MỔ ỨNG DỤNG QUÁ

TRÌNH ANAMMOX ............................................................................................... 29

2.1. Vật liệu và bùn nuôi cấy của mô hình thực nghiệm ........................................... 29

2.1.1. Vật liệu mang .................................................................................................. 29

2.1.2. Bùn nuôi cấy ................................................................................................... 30

2.2. Thiết kế mô hình thực nghiệm ........................................................................... 31

2.2.1. Thiết kế bể sinh học ........................................................................................ 31

2.2.2. Thiết bị phụ trợ ................................................................................................ 33

2.2.3. Quy trình thực hiện và lắp đặt mô hình thí nghiệm .......................................... 33

2.3. Điều kiện vận hành và các thông số vận hành ................................................... 37

viii

2.3.1. Quy trình đưa bùn dính bám vào vật liệu ........................................................ 37

2.3.2. Các thông số vận hành của mô hình ............................................................... 39

2.4. Phân tích mẫu ..................................................................................................... 42

2.4.1. Các chỉ tiêu phân tích và tần suất phân tích .................................................... 42

2.4.2. Phương pháp phân tích .................................................................................... 42

3.1. Sự biến đổi về N-NH4

3.1.1. Sự biến đổi về N-NH4

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 47 - ở đầu vào và đầu ra của mô hình. ................. 47 , N-NO2 + ở đầu vào và đầu ra của mô hình .............................. 48 - ở đầu vào và đầu ra của mô hình ............................... 52 3.1.2. Sự biến đổi về N-NO2

3.2. Sự biến đổi về tổng nitơ ở đầu vào và đầu ra của mô hình ................................ 54

3.3 Sự biến đổi về tải trọng xử lý ở đầu ra và đầu vào của mô hình ......................... 57

3.5. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

3.4. Đánh giá lượng N-NO3 đầu vào và N-NO3 sinh ra trong quá trình xử lý .......... 60 + - sinh ra so với tỷ lệ N-NH4 - loại bỏ và tỷ lệ N-NO3 loại bỏ ..................................................................................................................... 62

3.6. Sự thay đổi pH.................................................................................................... 67

3.7. Kết luận chương ................................................................................................. 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 71

PHỤ LỤC ................................................................................................................. 77

viii

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Các cơ sở giết mổ nhỏ lẻ không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm ........ 5

Hình 1.2: Phát sinh nước thải và thành phần của nước thải ........................................ 6

Hình 1.3. Nước thải của khu vực giết mổ gia súc, gia cầm ........................................ 7

Hình 1.4. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải - phản nitrat hóa ......................... 12

Hình 1.5. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – khử nitrat ................................. 12

Hình 1.6. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – Kết hợp 2 quá trình ................ 14

Hình 1.7. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – Kênh oxi hóa tuần hoàn .......... 14

Hình 1.8. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – Bể SBR .................................. 15

Hình 1.9. Các giai đoạn hoạt động trong bể SBR ..................................................... 15

Hình 1.10. Chu trình nitơ kết hợp với quá trình anammox ....................................... 19

Hình 1.11. Cơ chế sinh hoá giả thiết của phản ứng Anammox ................................ 19

Hình 1.12. Hình ảnh vi khuẩn Anammox Candidatus Brocadia ............................... 20

Hình 1.13. Đường cong sinh trưởng trong hệ thống kín ........................................... 23

Hình 1.14. Chu trình nitơ truyền thống ..................................................................... 24

Hình 1.15. Mô tả so sánh công nghệ xử lý nitơ theo phương pháp truyền thống và Anammox .............................................................................................................. 26

Hình 1.16. Chu trình tuần hoàn của Nitơ .................................................................. 27

Hình 2.1. Vật liệu mang Acrylin ............................................................................... 29

Hình 2.2. Vật liệu Polyethylene(PE) của công ty thương mại Kuraray .................... 30

Hình 2.3. Bùn nuôi cấy ............................................................................................. 31

Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo của bể phản ứng .................................................................. 32

Hình 2.5. Bể Nitrit hóa bán phần .............................................................................. 32

Hình 2.6. Bể Anammox ............................................................................................ 32

Hình 2.7. Thùng đựng nước ....................................................................................... 33

Hình 2.8. Bể sinh học được bọc kín ........................................................................... 33

Hình 2.9. Quy trình thực hiện mô hình thí nghiệm .................................................... 33

Hình 2.10. Pha chế mẫu nước thải lò mổ ................................................................... 36

Hình 2.11. Quá trình Nitrit hóa bán phần ................................................................. 37

Hình 2.12. Quy trình Anammox ............................................................................... 37

Hình 2.13. Vật liệu mang thay đổi màu qua quá trình nuôi vi khuẩn Nitrosomonas38

viii

Hình 2.14. Vật liệu mang thay đổi màu qua quá trình nuôi vi khuẩn Planctomycetes ..................................................................................................... 39

Hình 2.15. Nitrit hóa bán phần .................................................................................. 40

Hình 2.16. Bể Anammox ........................................................................................... 41 + .......................................................... 44 - .......................................................... 45 - ............................................................................. 45 Hình 2.17. Hóa chất và đường chuẩn N-NH4 Hình 2.18: Hóa chất và đường chuẩn N-NO2 Hình 2.19: Đường chuẩn N-NO3

Hình 2.20. Phân tích mẫu .......................................................................................... 46

Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nồng độ amoni trước và sau xử lý ............... 50

Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nồng độ nitrit trước và sau xử lý ................. 53

Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi tổng nitơ .................................................... 56

Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ N-NO3

- sinh ra so với

Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi tải trọng xử lý ............................................ 59 - đầu vào và N-NO3 sinh ra ..................................................................................................................... 61

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ loại bỏ trong giai đoạn 1 ................................................................ 64

- sinh ra so với

Hình 3.6. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2 tỷ lệ N-NH4

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ loại bỏ trong giai đoạn 2 ................................................................. 65

Hình 3.7. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2 tỷ lệ N-NH4

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3 sinh ra so với

+ loại bỏ trong giai đoạn 3 ................................................................. 66

- sinh ra so với

Hình 3.8. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2 tỷ lệ N-NH4

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ bỏ trong giai đoạn 4 ........................................................................ 67 Hình 3.10: Thay đổi về màu sắc sinh khối ................................................................ 68

Hình 3.9. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2 tỷ lệ N-NH4

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Thành phần và tính chất nước thải giết mổ gia súc .................................... 7

Bảng 1.2: Thành phần nước thải của một số lò mổ công nghiệp ở các tỉnh phía Nam. ...... 8

Bảng 1.3. Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải ............................................ 10

Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của vật liệu mang PE ............................................ 30

Bảng 2.2. Nước thải nhân tạo cho quá trình Nitrit hóa bán phần ............................... 35

Bảng 2.3. Nước thải nhân tạo cho quá trình Anammox (tính cho 1 lít nước thải) ...... 35

Bảng 2.4. Thông số hoạt động giai đoạn 1 ................................................................ 41

Bảng 2.5. Thông số hoạt động giai đoạn 2 ................................................................ 41

Bảng 2.6. Thông số hoạt động giai đoạn 3 ................................................................ 42

Bảng 2.7. Thông số hoạt động giai đoạn 4 ................................................................ 42

Bảng 3.1. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 1 .......................... 47

Bảng 3.2. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 2 .......................... 48

Bảng 3.3. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 3 .......................... 48

+ và hiệu suất xử lý N-NH4 - và hiệu suất xử lý N-NO2

Bảng 3.4. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 4 .......................... 48

+ .............. 49 Bảng 3.5. Kết quả phân tích nồng độ N-NH4 - ................ 52 Bảng 3.6. Kết quả phân tích nồng độ N-NO2 Bảng 3.7. Kết quả phân tích nồng độ TN và hiệu suất xử lý TN .............................. 55 + của mô hình ....................................................... 58 Bảng 3.8. Tải trọng xử lý N-NH4 - đầu vào và ra của mô hình ............... 60 Bảng 3.9. Kết quả phân tích nồng độ N-NO3 - loại bỏ Bảng 3.10. Thay đổi tỷ lệ cân bằng hóa học của Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2 + loại bỏ trong các giai đoạn xử lý........ 63 Bảng 3.11. pH trong quá trình vận hành ................................................................... 67

và tỷ lệ N-NO3 sinh ra so với tỷ lệ N-NH4

viii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Anammox Anaerobic ammonium oxidation

Ammonium oxidation bacteria AOB

Biological Oxygen Demand BOD

Chemical Oxygen Demand COD

Dissolved oxygen DO

Hydraulic RetentionTime HRT

Nitrite oxidation bacteria NOB

Total Ammonium Nitrogen TAN

Total nitrogen T-N

Total Suspended Solid TSS

Single stage nitrogen removal using SNAP

Anammox and parital Nitrotation

Requencing Batch Reactor SBR

Upflow Anearobic Sludge bed UASB

Volatile Suspended Solids VSS

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, với tốc độ đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế nhanh, các lò giết mổ

gia súc với quy mô và trang thiết bị khác nhau phát triển khá nhanh. Tuy nhiên,

nước thải từ các lò giết mổ gia súc này lại hầu như không có thiết bị xử lý nước thải.

Các nhà xưởng giết mổ và chế biến công nghiệp thường thải trực tiếp máu và nước

thải không xử lý. Nước thải từ quá trình giết mổ gia súc rất ô nhiễm, có mùi hôi

tanh, nồng nộ các chất ô nhiễm rất cao đặc biệt là các thông số COD, BOD, Nitơ,

Phốt pho, dầu mỡ, Coliform, vi trùng, vi khuẩn. Việc xả thải trực tiếp nguồn nước

thải này ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của công nhân sản xuất, cộng đồng

dân cư xung quanh và làm các nguồn nước tiếp nhận ô nhiễm nặng nề. Thành phố

Hà nội hiện nay chỉ có một vài cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm tập trung bán công

nghiệp, nhưng sản lượng không cao, còn hầu hết vẫn là các cơ sở giết mổ của tư

nhân, nằm rải rác ở quận Hai Bà Trưng, Thanh Xuân, Tây Hồ, Thanh Trì… Theo

thống kê chăn nuôi năm 2014, trung bình mỗi ngày, từ các lò mổ này xuất xưởng

khoảng 120 tấn thịt lợn, 30 tấn thị trâu bò. Tình trạng giết mổ của các lò mổ tư nhân

diễn ra rất tự phát và không được kiểm soát. Trên thực tế để giết mổ một con lợn

cần 300-500 lít nước. Vậy với quy mô phổ biến 50-100 con lợn/ngày thì cần 20-50 m3 nước và gần như toàn bộ lượng nước này được thải ra ngoài với nồng độ chất ô

nhiễm rất cao [29]. Với thế mạnh là nước nông nghiêp, ngành công nghiệp chăn

nuôi và chế biến thực phẩm đang phát triển mạnh ở Việt nam. Các đơn vị giết mổ

gia súc tập trung không những đảm bảo nguồn cung cấp thực phẩm an toàn cho

người dân mà còn tiến xa hơn là xuất khảu sang các nước khác. Một trong yêu cầu

đầu tiên đáp ứng các yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm nghiêm ngặt của các thị

trường khó tình là các khu vực giết mổ phải hợp vệ sinh và các cơ sở này phải có hệ

thống xử lý chất thải đảm bảo yêu cầu, nên việc xử lý là cần thiết nhằm cải thiện

chất lượng nước sau xử lý và đáp ứng yêu cầu cột B, QCVN 40:2011/BTNMT.

Quá trình oxi hóa amôni yếm khí (Anaerobic ammonium oxidation -

Anammox), trong đó, amôni và nitrit được oxi hóa một cách trực tiếp thành khí

N2 dưới điều kiện yếm khí với amôni là chất cho điện tử, còn nitrit là chất nhận

điện tử để tạo thành khí N2. Đây là một phương pháp có hiệu quả và kinh tế so với

quá trình loại bỏ amôni thông thường từ trong nước thải có chứa nhiều amôni. Ưu

điểm của phương pháp này so với phương pháp nitrat hóa và đề nitrat hóa thông

thường là ở chỗ: đòi hỏi nhu cầu về oxi ít hơn và không cần nguồn cacbon hữu cơ

từ bên ngoài. Bước nitrat hóa bán phần phải được tiến hành trước để chuyển chỉ

một nửa amôni thành nitrit. Sản phẩm chính của quá trình Anammox là N2, tuy

nhiên, khoảng 10% của nitơ đưa vào (amôni và nitrit) được chuyển thành nitrat.

Lượng bùn sinh ra không đáng kể.

Bên cạnh đó, việc ứng dụng quá trình anammox để xử lý amôni với nồng

độ cao trong môi trường lưu động đã được nghiên cứu và cho kết quả khả quan như +-N/L [12].Tuy nhiên, nghiên cứu này nồng độ amôni đầu vào từ 100-300 mgNH4

mới chỉ dừng lại ở việc sử dụng nước thải mô phỏng nước thải có nồng độ amôni

cao mà chưa nghiên cứu đối với nước thải thực tế như nước thải lò giết mổ gia súc,

nước rỉ rác…

Việc ứng dụng quá trình anammox chưa được thực hiện nhiều ở Việt Nam

do quá trình anammox cũng có những khó khăn nhất định như vi khuẩn anammox

sinh trưởng chậm và nhạy cảm với một số yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ pH...

Từ những lý do trên, tác giả tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đánh

giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng dụng quá trình

Anammox”

2. Mục tiêu của đề tài

Đánh giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng dụng

quá trình Anammox

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Nước thải mô phỏng nước thải lò mổ

Phạm vi nghiên cứu: Nước thải mô phỏng nước thải lò mổ có nồng độ amôni cao

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1. Cách tiếp cận

- Tiếp cận các thành tựu nghiên cứu và công nghệ của các nước trong khu vực

và trên thế giới

- Tiếp cận đáp ứng nhu cầu: tính toán, đánh giá nhu cầu nước cho giết mổ

4.2. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp phân tích, tổng hợp số liệu nghiên cứu: thu thập các thông tin,

tài liệu đã nghiên cứu về quá xử lý amôni bằng quá trình anammox trên Thế

giới và ở Việt Nam; Thu thập, phân tích tài liệu về vấn đề nghiên cứu;

- Phương pháp so sánh: so sánh lý thuyết với thực tế.

- Phương pháp kế thừa

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp tính toán và xử lý số liệu bằng phần mềm Excel.

5. Các nội dung dự kiến

Nội dung chính nghiên cứu trong luận văn:

- Hiện trạng ô nhiễm Amôni trong nước thải lò mổ ở Việt Nam

- Tổng quan công nghệ xử lý amôni trong nước thải lò mổ ứng dụng quá trình

anammox trên thế giới và ở Việt Nam.

- Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước

thải lò mổ ứng dụng quá trình Anammox

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nước thải lò mổ tại Việt Nam

1.1.1. Hiện trạng phát sinh nước thải lò mổ hiện nay ở Việt Nam

Theo báo cáo của Bộ NN&PTNT, hiện nay trên địa bàn cả nước có 28.285

điểm giết mổ nhỏ lẻ nhưng chỉ có 929 lò mổ đã được kiểm tra và đánh giá. Các lò

mổ hàng ngày đều thải ra một lượng lớn nước thải mà không qua xử lý chính là một

trong những nguyên nhân gây ra tình trạng ô nhiễm nguồn nước. Nước thải trong

giết mổ bao gồm nước thải từ khu chuồng nuôi chờ giết, khu tắm gia súc, khu giết

thịt, khu làm móng, nước rửa xe, nước làm vệ sinh nhà xưởng, dụng cụ giết mổ có

máu, mỡ, phân…

Nguồn nước này chứa nhiều chất có thể gây ô nhiễm nếu không được xử lý

một cách hợp lý. Theo các nhà khoa học thì với một nồng độ nhất định các chất này

sẽ gây ô nhiễm môi trường. Căn cứ vào chỉ tiêu này ta có thể xác định được mức độ

ô nhiễm do cơ sở giết mổ gây ra. Tiến hành đo nồng độ các chất thải lỏng tại nhiều

cơ sở giết mổ cho thấy hầu hết đều vượt chỉ tiêu cho phép tức là đang trong tình

trạng báo động gây ô nhiễm môi trường. Ta xét chung cho hai địa bàn chính trên cả

nước đó là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.

Thành phố Hà Nội có gần 3.800 điểm, lò giết mổ nhỏ lẻ, phân tán, xen kẽ

trong khu vực nội thành, nội thị, các khu đô thị mới phân tán rải rác ở các huyện

ngoại thành, phục vụ chủ yếu nhu cầu thực phẩm thiết yếu của thành phố. Nhưng

hầu hết các lò mổ này đều không có hệ thống xử lý nước thải, cống rãnh ở khu vực

này luôn bốc lên mùi hôi thối và ứ đọng do các chất thải mà không thường xuyên

thông tắc cống và chất thải và không quan tâm tới vấn đề này [27].

Hình 1.1: Các cơ sở giết mổ nhỏ lẻ không đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm

Các loại chất thải của quá trình giết mổ, sơ chế thịt như nước thải, mùi hôi,

phụ phẩm phát sinh trong qua trình giết mổ đều không được phân loại và xử lý.

Thậm chí, các cơ sở giết mổ gia súc, gia cầm này còn không có điều kiện cho cán

bộ thú y kiểm soát được chất lượng sản phẩm sau giết mổ và thường xả chất thải

trực tiếp vào các hệ thống thoát nước, sông, hồ gần các khu đông dân cư làm tắc

cống, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe và sinh hoạt của người dân.

Các chuyên gia về môi trường cho rằng, nguồn chất thải của các lò mổ này chính là

nguồn gốc gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh và đe dọa an toàn thực phẩm.

Vì vậy cần có những biện pháp giải quyết triệt để tình trạng này thì mới có thể giảm

ô nhiễm môi trường trên địa bàn thành phố được[28].

Tại Thành phố Hồ Chí Minh, theo thống kê mới nhất từ Sở Công thương,

mỗi ngày toàn thành phố (TP) tiêu thụ hơn 450 tấn thịt gia súc, gia cầm, với nguồn

cung ứng từ 17 điểm giết mổ thủ công tập trung, 5 cơ sở giết mổ công nghiệp (CN)

và khoảng 3.725 lò mổ tại các hộ gia đình. Tuy nhiên, vấn đề đáng bàn là sản phẩm

từ các cơ sở giết mổ thủ công tập trung và hộ gia đình thường hình thành tự phát,

không theo quy định và không đạt tiêu chuẩn vệ sinh, mặc dù đang cung cấp trên

80% nhu cầu tiêu thụ thịt gia súc, gia cầm cho toàn thành phố. Các công đoạn

thường được tiến hành trên nền đất, nền bê tông không đảm bảo vệ sinh, và người

dân rất thiếu ý thức về vệ sinh giết mổ [27].

Nước thải từ quá trình giết mổ chưa được xử lý xả thải trực tiếp vào môi trường gây

ô nhiễm nghiêm trọng.

Mỡ

Giết mổ Lông, da

Làm lông Phân, nước tiểu

Nước Nước thải

Rữa thịt Hóa chất sử dụng trong giết mổ

Máu GSGC

Sử dụng khác

………….

Nguồn tiếp nhận Sông, hồ, kênh, rạch….

Hình 1.2: Phát sinh nước thải và thành phần của nước thải

Tình trạng này kéo dài và ngày càng lan rộng sẽ gây ảnh hưởng đến sức

khỏe con người và động – thực vật, mỹ quan và hệ sinh thái của khu vực giết mổ và

làm ô nhiễm môi trường nghiêm trọng hơn. Từ đó buộc chúng ta phải rà soát lại sự

tồn tại của các điểm giết mổ gia súc gia cầm để tìm ra một giải pháp thích hợp nhất

bảo vệ nguồn nước nói riêng và ô nhiễm môi trường nói chung.

Hình 1.3. Nước thải của khu vực giết mổ gia súc, gia cầm

1.1.2. Thành phần trong nước thải lò mổ

Nước thải giết mổ gia súc có thành phần bao gồm: phân gia súc, máu, mỡ,

phụ phẩm thừa, lông... là nguồn thải có nồng độ chất ô nhiễm cao (chất rắn lơ lửng,

chất hữu cơ, Nitơ, Photpho và vi sinh vật) nếu không được xử lý tốt sẽ gây ô nhiễm

môi trường.

Bảng 1.1. Thành phần và tính chất nước thải giết mổ gia súc[3]

Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả

28.5 ÷ 32.0 mg/L 925 ÷ 1156 Nhiệt độ BOD5

- 6.5 ÷ 8.0 mg/L 2420 ÷ 3200 pH COD

mg/L 484 ÷ 512 mg/L 55.6 ÷ 78.2 SS N-NH4

mg/L 0.28 ÷ 0.52 mg/L 168 ÷ 172 DO N tổng

Bảng 1.2: Thành phần nước thải của một số lò mổ công nghiệp ở các tỉnh phía

Nam[4].

Lò mổ Chất ô nhiễm trong nước thải

Lò mổ trâu

Lò mổ lợn

Lò mổ hổn hợp

Chất rắn lơ lửng Nitơ hữu cơ (TN) Natri Canxi PhosPho BOD Chất rắn lơ lửng Nitơ hữu cơ (TN) BOD Chất rắn lơ lửng Nitơ hữu cơ (TN) BOD Nồng độ(mg/l) 820 154 35 12 23 996 760 122 1045 929 324 2240

1.2. Hiện trạng ô nhiễm Amôni trong nước thải lò mổ tại Việt Nam

Amoni bao gồm có 2 dạng: không ion hoá (NH3) và ion hoá (NH4). Amoni

có mặt trong môi trường có nguồn gốc từ các quá trình chuyển hoá, nông nghiệp,

công nghiệp và từ sự khử trùng nước bằng cloramin. Lượng Amoni tự nhiên ở trong

nước bề mặt và nước ngầm thường thấp hơn 0,2mg/lít. Các nguồn nước hiếm khí có

thể có nồng độ Amoni lên đến 3mg/lít [3,27].

Việc chăn nuôi gia súc quy mô lớn có thể làm gia tăng lượng Amoni

trong nước mặt. Việc xả thải các nguồn nước chưa qua xử lý tại các lò giết mổ cũng

là nguyên nhân làm tăng cao nồng độ Amoni trong nước. Amoni trong nước là một

chất ô nhiễm do chất thải động vật, nước cống và khả năng nhiễm khuẩn. Khi nồng

độ Amoni trong nước ăn uống cao hơn tiêu chuẩn cho phép chứng tỏ nguồn nước đã

bị ô nhiễm bởi chất thải động vật, nước cống và có khả năng xuất hiện các loại vi

khuẩn, kể cả vi khuẩn gây bệnh.

Lượng Amoni trong môi trường so với sự tổng hợp bên trong cơ thể là không

đáng kể. Tác hại của nó chỉ xuất hiện khi tiếp xúc với liều lượng khoảng trên

200mg/kg thể trọng. Với những lý do trên đây, Amoni được xếp vào nhóm các chỉ

tiêu cảm quan (được đánh dấu bằng chữ a trong bảng tiêu chuẩn theo quyết

định 1329/2002/BYT-QĐ của Bộ Y tế). Khi Amoni trong nước ăn uống vượt

quá tiêu chuẩn cho phép thì chưa ảnh hưởng lắm tới sức khoẻ nhưng đó là dấu hiệu

cho thấy nguồn nước bị ô nhiễm bởi chất thải có nguồn gốc động vật và có thể chứa

các vi khuẩn gây bệnh.

Amonia ở dưới dạng dung dịch gây độc đối với cuộc sống dưới nước; sự thải tối đa

vào cống rãnh đạt 40 mg/l

Nếu lượng amoni cao xả thải vào nguồn nước sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng trong

nguồn nước.

Amoni trong nước thải chảy vào sông, hồ làm tăng nồng độ chất dinh dưỡng làm

phát triển mạnh mẽ của các loại thực vật phù du như rêu, tảo gây ra các hiện tượng

thường được gọi là “ nước nở hoa” như sau:

• Nồng độ oxi hòa tan trong nước giảm.

• Phá vỡ chuỗi thức ăn.

• Giảm chất lượng nước.

• Phá hoại môi trường trong sạch của thủy vực.

• Sản sinh nhiều chất độc hại như: NH4, H2S, CO2, CH4… tiêu diệt nhiều loại

sinh vật có ích trong nước.

• Phát triển các loại tảo độc

Tại Hà Nội các con sông xảy ra hiện tượng phú dưỡng như: sông Sét, sông

Lừ, sông Tô Lịch là những con sông dẫn nước thải của thành phố.

Nước trong các con sông đều có màu xanh đen hoặc màu đen, có mùi hôi

thối do H2S thoát ra gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động sống của người dân sống

xung quanh, làm biến đổi hệ sinh thái của nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm

không khí.

Một trong những nguồn thải amoni vào nguồn nước là nước thải tại các lò

mổ. Các lò mổ ở Hà Nội bao gồm một số điểm giết mổ tập trung là Tam Trinh,

Thịnh Liệt, Khương Đình và Tựu Liệt, có công suất giết mổ 300-700 con/điểm

nhưng đều đang quá tải [28]. Chính vì việc tập trung đông đúc, trong khi cơ sở hạ

tầng không được chú trọng đầu tư nên tình trạng mất vệ sinh, cũng như ô nhiễm môi

trường nói chung, và ô nhiễm amoni nói riêng tại đây là không tránh khỏi và ngày

càng thêm trầm trọng.

Các cơ quan chức năng đã lấy mẫu nước thải, nước ngầm của các cơ sở này

đi xét nghiệm Kết quả phân tích mẫu nước thải cho thấy, nồng độ Amoni tại một số

lò giết mổ gia súc so với quy chuẩn cho phép vượt rất nhiều lần, cụ thể: Tại lò mổ

Thịnh Liệt vượt 8 lần và tại lò mổ Khương Đình là 7,4 lần [28]

1.3. Công nghệ xử lý amoni trong nước thải

1.3.1. Công nghệ xử lý amoni trong nước thải truyền thống

Đã có nhiều phương pháp nhiều công trình xử lý nitơ trong nước thải được

nghiên cứu và đưa vào vận hành trong đó có cả các phương pháp hoá học, sinh học,

vật lý ..v.v. Nhưng phần lớn chúng đều chưa đưa ra được một mô hình xử lý nitơ

chuẩn để có thể áp dụng trên một phạm vi rộng. Dưới đây là bảng phân tích một

cách tổng quan nhất về dạng và hiệu suất làm việc của các phương pháp xử lý nitơ

trong nước thải đã được nghiên cứu và ứng dụng.

Bảng 1.3. Các phương pháp xử lý nitơ trong nước thải [15]

Hiệu suất xử lý nitơ ( % ) Các phương pháp xử lý

+

-

Hiệu suất xử lý % Nitơ hữu cơ NH3; N - NH4 N - NO3

Xử lý thông thường Bậc I Bậc II 10-20% 15-50% 0 < 10% 0 Hiệu suất thấp 5-10% 10-30%

Xử lý bằng phương pháp sinh học

Vi khuẩn hấp thụ Nitơ 40-70% Hiệu suất thấp 30-70% 0

Quá trình khử nitrat 0 80-90% 70-95% 0

50-80% Thu hoạch tảo Thu hoạch sinh khối Thu hoạch sinh khối

yếu Chủ chuyển hoá thành NH3; + NH4

Quá trình nitrat hoá 5-20% Xử lý có Chuyển hoá 0

Hiệu suất xử lý nitơ ( % ) Các phương pháp xử lý

+

-

Hiệu suất xử lý % N - NO3

Nitơ hữu cơ NH3; N - NH4 giới hạn thành nitrat

Hồ ôxy hóa 20-90% Xử lý bởi quá trình làm thoáng Tách bằng các quá trình nitrat và khử nitrat yếu Chủ chuyển hoá thành NH3; + NH4

Các phương pháp hoá học

ổn Châm clo 90-100% 0 80-95% Kém định

Đông tụ hoá học 50-70% Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 20-30%

Cacbon dính bám 30-50% Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 10-20%

80-97% 0 70-95% suất kém Trao đổi ion có chọn lọc với Amôni

suất Hiệu suất thấp 75-90% 70-90% Trao đổi ion có chọn lọc với Nitrat Hiệu thấp, ổn định Hiệu thấp

Các phương pháp vật lý

Lọc Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 20-40% 30-95% N dạng cặn hữu cơ

Làm thoáng 60-95% 0 50-90% 0

Kết tủa bằng đện cực 30-50% 30-50% 40-50% N cặn 100% dạng hữu cơ

Thẩm thấu ngược 60-90% 60-90% 60-90% 80-90%

Qua bảng phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý nitơ, ta thấy việc xử lý nitơ bằng

phương pháp sinh học cho hiệu quả rất cao. Cùng với việc ứng dụng phương pháp

sinh học để khử nitơ trong nước thải, ta còn lưu ý đến các phương pháp khác như:

hóa học (châm clo), vật lý (thổi khí), trao đổi ion... Theo thống kê các nhà máy ứng

dụng các công nghệ để xử lý nitơ thì chỉ có 6/1200 nhà máy là sử dụng biện pháp

thổi khí, 8/1200 nhà máy sử dụng biện pháp châm clo và duy nhất có 1 nhà máy là

sử dụng biện pháp trao đổi ion. Sở dĩ những biện pháp này ít được dùng là do chi

phí đầu tư lớn, thêm vào đó là sự phức tạp trong quá trình vận hành và bảo dưỡng.

Các dây chuyền công nghệ xử lý nitơ trong nước thải:

CÊp khÝ

Cã thÓ bæ sung nguån c¸cbon h÷u c¬

Níc th¶i sau xö lý

Níc th¶i tríc xö lý

Anoxic

BÓ l¾ng

Aeroten (XLSH hoµn toµn hay thæi khÝ kÐo dµi)

+ Khö nitrat hãa

+ ¤xy hãa hiÕu khÝ chÊt h÷u c¬

+ Nitrat hãa

Bïn tuÇn hoµn NO3

Bïn d

Nitrat hóa (Xử lý sinh học bậc 2) → Phản nitrat (Xử lý bậc 3)

Hình 1.4. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải - phản nitrat hóa

Khử nitrat (Oxi hóa hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí) → nitrat hóa (xử lý

CÊp khÝ

Níc th¶i sau xö lý

Níc th¶i sau xö lý bËc I

Anoxic

BÓ l¾ng

Aerobic (thæi khÝ kÐo dµi)

Bïn tuÇn hoµn

NO3

Bïn d

bậc 2)

Hình 1.5. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – khử nitrat

- Quá trình kết hợp 2 phương pháp trên bằng cách trao đổi các quá trình

Níc th¶i sau xö lý

Níc th¶i sau xö lý bËc I

Anoxic

BÓ l¾ng

Aerobic

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d

Aerobic

Níc th¶i sau xö lý

Níc th¶i sau xö lý bËc I

BÓ l¾ng

Aerobic

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d

nitrat hóa và phản nitrat

C3

Níc th¶i sau xö lý

Níc th¶i sau xö lý bËc I

BÓ l¾ng

Aerobic

Anoxic

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d

C4

Níc th¶i sau xö lý

Níc th¶i sau xö lý bËc I

BÓ l¾ng

Aerobic

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d

Hình 1.6. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – Kết hợp 2 quá trình

- Kênh ôxy hoá tuần hoàn

Hình 1.7. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – Kênh oxi hóa tuần hoàn

Kênh ôxy hoá tuần hoàn hoạt động theo nguyên lý thổi khí bùn hoạt tính kéo

dài. Quá trình thổi khí đảm bảo cho việc khử BOD và ổn định bùn nhờ hô hấp nội

bào. Vì vậy bùn hoạt tính dư ít gây hôi thối và khối lượng giảm đáng kể [6].

Các chất hữu cơ trong công trình hầu như được ôxy hoá hoàn toàn, hiệu quả khử

BOD đạt 85÷95%. Trong vùng hiếu khí diễn ra quá trình ôxy hoá hiếu khí các chất

hữu cơ và nitrat hoá. Trong vùng thiếu khí (nồng độ ôxy hoà tan thường dưới 0,5

mg/l) diễn ra quá trình hô hấp kỵ khí và khử nitrat.

Để khử N trong nước thải, người ta thường tạo điều kiện cho quá trình khử

nitrat diễn ra trong công trình. Kênh ôxy hoá tuần hoàn hoạt động theo nguyên tắc

của aerôten đẩy và các guồng quay được bố trí theo một chiều dài nhất định nên dễ

tạo cho nó được các vùng hiếu khí (aerobic) và thiếu khí (anoxic) luân phiên thay

đổi. Quá trình nitrat hoá và khử nitrat cũng được tuần tự thực hiện trong các vùng

này. Hiệu quả khử nitơ trong kênh ôxy hoá tuần hoàn có thể đạt từ 40÷80%

Níc th¶i

BÓ l¾ng c¸t

BÓ l¾ng ®ît mét

vµo

BÓ SBR 1

BÓ SBR 2

X¶ bïn ho¹t tÝnh d

Khö trïng

X¶ níc th¶i ra s«ng, hå

- Aerôten hoạt động gián đoạn theo mẻ (hệ SBR)

Hình 1.8. Dây chuyền xử lý Nitơ trong nước thải – Bể SBR

Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bao gồm: làm đầy nước thải,

Níc th¶i vµo

X¶ níc th¶i

Lµm ®Çy níc th¶i

Thæi khÝ

X¶ bïn d

L¾ng

thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư.

Hình 1.9. Các giai đoạn hoạt động trong bể SBR

Trong bước một, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt

tính lưu lại từ chu kỳ trước. Sau đấy hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước

hai với thời gian thổi khí đúng như thời gian yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều

kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được ôxy hoá trong giai đoạn này. Bước thứ

ba là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh. Sau đó nước trong nằm phía trên lớp

bùn được xả ra khỏi bể. Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong

quá trình thổi khí ra khỏi ngăn bể, các ngăn bể khác hoạt động lệch pha để đảm bảo

cho việc cung cấp nước thải lên trạm xử ly nước thải liên tục.

Công trình hoạt động gián đoạn, có chu kỳ. Các quá trình trộn nước thải với

bùn, lắng bùn cặn,... diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử lý nước

thải cao. BOD của nước thải sau xử lý thường thấp hơn 20 mg/l, nồng độ cặn lơ

lửng từ 3 đến 25 mg/l và N-NH3 khoảng từ 0,3 đến 12 mg/l.

Hệ thống aerôten hoạt động gián đoạn SBR có thể khử được nitơ và phốt pho

sinh hoá do có thể điều chỉnh được các quá trình hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí trong

bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp ôxy [6,15].

1.3.2. Công nghệ xử lý amoni trong nước thải ứng dụng quá trình Anammox

Việc nghiên cứu ứng dụng nhóm vi khuẩn Anammox trên đối tượng là nước thải

sinh hoạt và công nghiệp mới được thực hiện chưa nhiều ở Việt Nam. Một số công

trình nghiên cứu tiêu biểu đã được công bố như:

Năm 2008, nghiên cứu Lê Công Nhất Phương cho thấy: Vi khuẩn anammox

được nuôi cấy thành công từ bùn kỵ khí ở bể UASB trong hệ xử lý nước thải chăn

nuôi heo tại Xí nghiệp lợn giống Đông Á. Nồng độ amôni trong nước thải chăn nuôi

heo dao động từ 290-424 mg/l. Thời gian vi khuẩn Anammox cần tiếp xúc với môi

trường để có thể thực hiện quá trình chuyển hóa amôni thành N2 là 18 giờ. Tỷ lệ

COD/T-N càng cao sẽ ảnh hưởng không tốt đến hiệu quả xử lý nitơ của vi khuẩn

Anammox, do cạnh tranh yếu hơn so với các nhóm vi khuẩn kỵ khí khác. Khi tỷ lệ

COD/T-N bằng 0 và 0,2 thì hiệu suất xử lý là 80% nhưng khi tăng tỷ lệ này từ 0,4

đến 1,5 thì hiệu suất xử lý giảm từ 68% xuống còn 14%. Điều này có thể lý giải do

vi khuẩn Anammox là vi khuẩn tự dưỡng không cần carbon hữu cơ, do đó khi tăng

tỷ lệ COD/T-N thì quá trình chuyển hóa nitơ sẽ giảm và COD là yếu tố ức chế quá

trình chuyển hóa amôni và nitrit thành nitơ phân tử. Ở mô hình PTN với Q = 10

l/ngày, hiệu suất xử lý ở giai đoạn nitrit hóa chỉ cần đạt 45 - 55% khi tỷ lệ N-NH4 :

N-NO2 là 1:1±0,2. Hiệu suất loại amôni của cả hai quá trình Nitrit hóa và

Anammox đạt 80 - 95%. Trong nghiên cứu ở quy mô pilot 500l/ngày, hiệu suất xử

lý ở giai đoạn nitrit hóa cũng đạt 50-60% và hiệu quả loại amôni trong nước thải

chăn nuôi heo của quá trình đạt 80-97%[2,12]

Một nghiên cứu khác năm 2012 của Lê Công Nhất Phương, Nguyễn Huỳnh Tấn

Long, Ngô Kế Sương. Kết quả xử lý amôni trong nước thải chăn nuôi lợn bằng quá

trình nitrit hóa một phần /anammox với việc sử dụng bùn hoạt tính với chế độ vận

NH4 tốt khi tỷ số HCO3

hành thực hiện theo chu kỳ 3 phút cấp khí/15 phút ngưng cấp khí, ở tải trọng 0,22 kgN-NH4/m3.ngày, đã rút ra kết luận sau: mô hình vận hành với hiệu suất loại N- -/N-NH4 ≥ 1,1. Có mối liên hệ giữa hiệu suất xử lý N-NH4 - với hệ số tin cậy cao nhất là 0,775. Do đó, có thể đo và hiệu quả tiêu thụ HCO3

mức độ tiêu thụ bicarbonate để dự đoán hiệu quả loại amôni. Tuy nhiên các nghiên

cứu ứng dụng quá trình anammox đối với nước thải sinh hoạt cũng như nước thải lò

giết mổ gia súc chưa được thực hiện nhiều trong môi trường tầng lưu động [1,2].

Nguyễn Xuân Hoàn (2009) Nghiên cứu xử lý amôni nồng độ thấp trong nước

thải sinh hoạt bằng phương pháp anammox. Kết quả nghiên cứu mô hình thực

nghiệm nhằm xử lý amôni nồng độ thấp trong nước thải sinh hoạt bằng phương

pháp sinh học kỵ khí anammox cho thấy: với thời gian lưu nước 12h, hiệu quả xử lý

đạt gần 90% [5]

Năm 2012, Lê Công Nhất Phương và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu xử lý

amôni nước thải giết mổ bằng quá trình nitrit hóa một phần/anammox trong một bể

phản ứng (quá trình SNAP), sử dụng giá thể poly acrylic và sợi bông tắm. Kết quả

cho thấy mô hình hoạt động hiệu quả với hiệu suất xử lý đạt 92% ở tải trọng 0,04 kgN- NH4/m3.ngày và 87,8% ở tải trọng 0,14 kgN-NH4/m3.ngày [1]

Nghiên cứu được thực hiện bởi Phạm Khắc Liệu và cộng sự (2008) xử lý nước

rỉ rác bằng quá trình SNAP. Quá trình này được phát triển trong các bể phản ứng sử

dụng vật liệu bám sinh khối là từ sợi acrylic. Thí nghiệm nạp liên tục nước thải chứa nồng độ amoni 240 mg-N/l ở tải trọng 0,6 kg-N/m3/ngày cho thấy sự vận hành

ổn định với hiệu suất chuyển hóa amôni 85-90% và hiệu suất loại nitơ 75-80%. Kết

quả tương tự đạt được trong một bể phản ứng khác với nồng độ amôni 500 mg-N/l và tải trọng lên đến 1 kg-N/m3/ngày với hiệu suất loại nitơ 80%. Quá trình sinh ra

rất ít bùn, hiệu suất sinh bùn 0,045 mg VSS/mg-N đã xử lý. Sự tồn tại đồng thời vi

khuẩn oxy hóa kỵ khí amôni (anammox)và vi khuẩn oxy hóa nitrit và oxy hóa hiếu

khí amoni trên lớp bùn bám dính đã được xác nhận. Các chủng vi khuẩn AOB và

NOB tương tự với Nitrosomonas europaea và Nitrospira sp; các chủng vi khuẩn

anammox tương tự với các chủng đã được biết trước đó là KU2 và KSU 1 đã được

phát hiện bằng kỹ thuật phân tích gen 16S rDNA [8]

1.4. Lý thuyết về quá trình anammox

1.4.1. Định nghĩa về quá trình Anammox

Quá trình Anammox là quá trình oxi hóa amoni yếm khí (Anaerobic ammonium

oxidation-Anammox) trong đó amoni và nitrit được oxi hóa một cách trực tiếp

thành khí N2, với amoni là chất cho điện tử, còn nitrit là chất nhận điện tử để tạo

thành khí N2. Đây là một phương pháp có hiệu quả và kinh tế hơn so với quá trình

loại bỏ amoni thông thường từ trong nước thải có chứa nhiều amoni. Ưu điểm của

phương pháp này so với phương pháp nitrat hóa và đề nitrat hóa thông thường là ở

chỗ đòi hỏi nhu cầu về oxi ít hơn và không cần nguồn cacbon hữu cơ từ bên ngoài.

Bước nitrat hóa bán phần trước phải được tiến hành để chuyển chỉ một nửa amoni

thành nitrit. Sản phẩm chính của quá trình Anammox là N2, tuy nhiên khoảng 10%

của nitơ đưa vào (amoni và nitrit) được chuyển thành nitrat[1,5].

* Phương trình phản ứng:

Dựa trên cân bằng khối qua quá trình nuôi cấy làm giàu Anammox phương trình

của quá trình Anammox được đưa ra như sau [14]:

- +

+ + 1,3 NO2

- + 0,066 HCO3

- + 0,13H+ → 1,2N2 + 0,26NO3

NH4

+ 0,066 CH2O 0,5 N0,15 + 2,03 H2O

Hình 1.10. Chu trình nitơ kết hợp với quá trình anammox

1.4.2. Cơ chế của quá trình Anammox

* Cơ chế sinh hoá:

Cơ chế chuyển hoá nội bào của phản ứng Anammox đến nay vẫn chưa được làm

sáng tỏ hoàn toàn. Sử dụng phương pháp đồng vị đánh dấu (15N), cơ chế sinh hoá

của phản ứng Anammox được đề nghị. Đầu tiên vi khuẩn Anammox khử Nitrit -) thành Hydroxilamin (NH2OH), sau đó Hydroxilamin và Amoni ngưng tụ (NO2

thành Hydrazine (N2H4) và nước. Cuối cùng Hydrazin bị oxi hoá thành N2 và

electron lại được tái sử dụng cho quá trình khử Nitrit tiếp theo.

Hình 1.11. Cơ chế sinh hoá giả thiết của phản ứng Anammox

Anammox là một công nghệ mới được phát triển trong những năm gần đây. Nó

không cần bất kỳ một nguồn cacbon hữu cơ nào để loại bỏ nitơ, vì vậy nó đem lại

lợi ích về kinh tế và mang lại nhiều tiềm năng cho xử lý nước thải có chứa amoni

nhưng nồng độ cacbon hữu cơ thấp. Trong quá trình Anammox tỉ lệ nồng độ giữa

- .

nitrit và amoni đầu vào là khoảng 1,3 và cần nguồn cacbon vô cơ, vì vậy phải bổ

xung HCO3

Sự kết hợp hai quá trình nitrat hóa bán phần và quá trình Anammox, thì trên

thực tế nitrit là hợp chất trung gian trong cả hai quá trình. Vì vậy nitrat hóa bán

phần rất thuận tiện và kinh tế và theo sau đó là quá trình Anammox đảm bảo loại bỏ

toàn bộ nitơ thông qua một quá trình hoàn toàn tự dưỡng.

Tuy nhiên quá trình Anammox khó áp dụng cho việc xử lý nước thải thực tế.

Một trở ngại chính để ứng dụng quá trình Anammox là đòi hỏi một giai đoạn bắt

đầu lâu dài, chủ yếu là do tốc độ sinh trưởng chậm của vi khuẩn Anammox (thời

gian nhân đôi là khoảng 11 ngày). Thêm vào đó, vi khuẩn Anammox là vi khuẩn

yếm khí và tự dưỡng hoàn toàn nên chúng khó để nuôi cấy. Vì vậy chúng chưa được

phân lập trong môi trường nuôi cấy sạch. Do đó việc am hiểu về sinh lý học và

động lực học của vi khuẩn anammox đem lại một ý nghĩa lớn [21].

Hình 1.12. Hình ảnh vi khuẩn Anammox Candidatus Brocadia

1.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình anammox

1.4.3.1. Ảnh hưởng của DO

Phản ứng anammox dễ dàng bị ức chế bởi oxi và nitrit. Mức độ oxi thấp (>0,04mg L-1) gây ra ức chế thuận nghịch và nồng độ nitrit cao (> 100 mg L-1) gây

ra ức chế không thuận nghịch hoạt tính của vi khuẩn oxi hóa amoni. Ảnh hưởng của

oxi lên quá trình anammox đã được kiểm nghiệm trong vài thí nghiệm và kết quả

chỉ ra rằng khi oxi được loại bỏ bằng việc thổi mạnh với các khí trơ vào, việc

chuyển hóa amoni và nitrit mới được phục hồi. Và người ta cũng nhận thấy rằng

hoạt tính của anammox trong quá trình nuôi cấy làm giàu chỉ có ở những điều kiện

hoàn toàn yếm khí. Nồng độ oxi thấp gây nên ức chế thuận nghịch nhưng nồng độ

oxi cao gây nên ức chế không thuận nghịch (18% độ bão hòa oxi) [19].

1.4.3.2. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ

Khoảng pH và nhiệt độ sinh lý học: tốc độ chuyển hóa chất nền đặc biệt lớn của

toàn bộ sinh khối anammox được tính toán như một hàm của nhiệt độ và pH trong

những thí nghiệm dạng mẻ. Do hoạt tính của Anammox phụ thuộc vào nhiệt độ,

người ta đã tính toán được năng lượng hoạt hoá là 70kJ/mol, tương đương với quá

trình oxi hóa hiếu khí.

bằng hoặc nhỏ hơn 0,1mg N/l. Quá trình anammox không bị ức chế bởi N-NH4

- với nồng độ nhỏ hơn 1000mg/l. Tuy nhiên N-NO2

Hoạt tính và ức chế: hằng số hoạt tính của anammox với amoni và nitrit cân + và - gây ức chế hoàn toàn N-NO3

với nồng độ 100mg/l, ở những nồng độ nitrit lớn hơn 18mM hoạt tính của anammox

đã bị ức chế hoàn toàn, và nồng độ 25mM tương ứng với mức độ ức chế 50% [van]

Sự ức chế này sẽ được phục hồi bằng cách cộng thêm vào lượng vết những chất

trung gian của anammox (>1,4 mgN/l của hydrazine, > 0,7 mgN/l của hydroxyl

amine). Hoạt tính của anammox giảm với sự gia tăng nồng độ nitrit. Việc giảm này

không phụ thuộc vào pH trong khoảng 7 – 7,8. Ở nồng độ nitrit cao các vi sinh vật

không chỉ sử dụng amoni là chất cho điện tử mà chúng còn phải tạo ra một chất cho

điện tử ngay ở bên trong cơ thể để làm giảm nitrit [14].

Một thí nghiệm tiến hành với thiết bị lọc sinh học yếm khí (ABF) ở 20 - 22oC đã

cho thấy rằng với một nồng độ thích hợp của nitrit và thời gian lưu thủy lực ngắn

hơn sẽ đem lại một tốc độ chuyển hóa nitơ cao ngay cả khi chúng ta tiến hành ở nhiệt độ thấp thích hợp (dưới 25oC).

1.4.3.3. Nồng độ Amoni, Nitrit

- Quá trình Anammox không bị ức chế bởi nồng độ tổng nitơ amoni hoặc các

sản phẩm trung gian của quá trình nitrate hóa ở nồng độ tối đa là 1gN/L. Vi khuẩn

có thể bị ức chế khi nồng độ nitrit vượt quá 100 mg/l, Strous et al. (1999). Fux

(2003) chỉ ra rằng sự tồn tại nitơ nitrit với nồng độ 40 mg/l kéo dài nhiều ngày có

thể ức chế hệ vi khuẩn Anammox.

- Đáng chú ý là khả năng thích nghi rất khác nhau của các loài trong hệ vi

khuẩn Anammox. Sự ức chế mà Strous et al. (1999) phát hiện là khi nghiên cứu trên

loài Candidatus Brocadia anammoxidans. Theo nghiên cứu của Egli et al. (2001)

—N [19].

với loài Candidatus Kuenenia stuttgartiensis thì vi khuẩn này chỉ bị ức chế khi nồng

độ vượt quá 182 mg/l nông độ NO2

+ - N ở nồng độ NO2

- - N 0,7 g/l [14]

- Hơn nữa , khi tăng nồng độ nito nitrit có thể làm thay đổi tỷ lệ tiêu thụ của - - N 0,14 g/l - - N /g NH4 nitro amoni và nito nitrit từ 1,3 g NO2

- - N /g NH4

+ - N ở nồng độ NO2

lên 4g NO2

Như vậy hệ vi sinh vật có khuynh hướng sử dụng nito nitri nhiều hơn khi nồng

độ nitrit tăng lên trong nước thải.

1.4.3.4. Nồng độ sinh khối

Nồng độ sinh khối đóng một vai trò quyết định trong hoạt động của hệ vi khuẩn

Anammox. Strous et al. (1999) đã chỉ ra rằng hệ vi khuẩn Anammox chỉ hoạt động

khi nồng độ tế bào đạt trên 1010-1011 tế bào/ml. Cơ chế này có thể được giải thích

bởi sự cộng hưởng các pholymer ngoại bào của hệ vi sinh vật để nâng cao hoạt tính

[14].

1.4.3.5. Các yếu tố khác

- Một số nghiên cứu về hệ vi khuẩn Anammox của Van de Graaf et al. (1996)

cho thấy rằng một số nguồn carbon như acetate, glucose và pyruvate có ảnh hưởng

tiêu cực đến hoạt động của hệ vi khuẩn Anammox [19].

- Tính hoạt hóa của vi khuẩn Anammox có thể bị ức chế dưới ánh sáng mặt

trời. Hoạt tính của vi khuẩn anammox có thể giảm 30 - 50 % dưới ánh nắng mặt trời

Chính vì vậy các thiết bị dùng để nghiên cứu hệ vi khuẩn Anammox nên được để

tránh ánh sáng [19].

1.4.4. Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật

Sự sinh trưởng quần thể vi sinh vật được nghiên cứu bằng cách phân tích

đường cong sinh trưởng trong một môi trường nuôi cấy vi sinh vật theo phương

pháp nuôi cấy theo mẻ (batch culture) hoặc trong một hệ thống kín. Có nghĩa là vi

sinh vật được nuôi cấy trong một thiết bị kín, trong quá trình nuôi cấy không thay

đổi môi trường và thời gian nuôi cấy càng kéo dài thì nồng độ chất dinh dưỡng càng

giảm sút, các chất phế thải của trao đổi chất càng tăng lên. Nếu lấy thời gian nuôi

cấy là trục hoành và lấy số logarit của số lượng tế bào sống làm trục tung sẽ có thể

vẽ được đường cong sinh trưởng của các vi sinh vật sinh sản bằng cách phân đôi.

Đường cong này có 4 giai đoạn (phases) khác nhau.

Hình 1.13. Đường cong sinh trưởng trong hệ thống kín

1.4.5. So sánh đánh giá với công nghệ xử lý nitơ truyền thống

Phương pháp sinh học truyền thống để xử lý amôni: là quá trình chuyển hóa

sinh hóa các hợp chất hữu cơ của nitơ có tính khử thành các hợp chất vô cơ có tính

oxi hóa. Amoni được loại bỏ qua 2 giai đoạn: giai đoạn nitrat hóa và đề nitrat hóa.

Hình 1.14. Chu trình nitơ truyền thống

- xảy ra theo 2 bước như sau:

1.4.5.1. Quá trình nitrat hóa

+ và NO3

Sự oxi hóa của NH4

Nitrosomonas

- Bước 1: Amoni được oxi hóa thành nitrit

+ + 3/2O2

NO2

- + 2H+ + H2O

NH4

Vi khuẩn thực hiện quá trình này ở thủy vực nước ngọt có tên là Nitrosomonas

europara và trong thủy vực nước lợ có tên là Nitrosococcus.

- thành NO3

- Bước 2: Oxi hóa NO2

- + 1/2 O2 nitrobacter NO3

NO2

Phương trình tổng cộng có thể viết như sau:

+ + 2O2 → NO3

- +2H+ +H2O (1)

NH4

+ cần 4.57 g O2.

Để cho phản ứng xảy ra hoàn toàn muốn oxi hóa 1g NH4

Phản ứng tạo sinh khối cũng xảy ra đồng thời với quá trình Nitrat hóa theo

phương trình:

+ + HCO3

- + 4CO2 + H2O → C5 H7 O2N + 5O2 (2)

NH4

Trong đó C5H7O2N là công thức tượng trưng cho tế bào vi khuẩn

Kết hợp (1) và (2), phương trình tổng cộng của quá trình oxi hóa và tạo sinh khối:

+ + 37O2 + HCO3

- + 4CO2 →C5H7O2N + 21NO3

- + 20H2O + 42H+

22NH4

Từ phương trình trên ta thấy rằng tính kiềm sẽ giảm dần trong suốt quá trình Nitrat

hóa

1.4.5.2. Quá trình đề nitrat hóa

Đề nitrat hóa là quá trình gồm hai bước, sử dụng Metanol là chất cho điện tử có

thể được biểu diễn theo phương trình sau:

- → 3NO2

- + CO2 + 2H2O

CH3OH + 3NO3

- → CO2 + N2 + H2O +2OH-

CH3OH + 2NO2

Phương trình tổng cộng:

- → 5CO2 + 3N2 +7H2O + 6OH-

5CH3OH + 6NO3

Bởi vì sự tổng hợp tế bào xảy ra đồng thời với sự khử nitrat nên phương trình

tổng hợp bao gồm cả hai quá trình trên được viết lại như sau:

- + 80CH3OH + 98H+ → 30CO2 + 24N2 +10C5H7O2N + 174H2O

58NO3

- hay NO2

Nếu trong nước có oxi hòa tan, sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình khử nitrat - như chất nhận điện tử hóa, do các vi khuẩn sẽ sử dụng O2 thay cho NO3

từ phản ứng khử Nitrat, bằng cách bổ sung thêm một lượng Methanol vào nước:

3O2 + 2CH3OH → 2CO2 + 4H2O

1.4.5.3. So sánh với các quá trình xử lý sinh học truyền thống

Công nghệ mới xử lý Nitơ trong nước thải bằng phương pháp Anammox có

những ưu điểm sau:

- Lượng ôxy cung cấp có thể giảm tới 60% đồng nghĩa với việc giảm năng

lượng cần để cung cấp ôxy cho quá trình sinh hoá.

- Quá trình anammox không yêu cầu nguồn các bon hữu cơ. Trái ngược với

quá trình Nitrification /Denitrification khi phải cung cấp nguồn cacbon hữu

cơ (metanol) để làm tác nhân cho quá trình sinh hoá

- Các vi khuẩn Anammox tạo ra ít sinh khối hơn do đó giảm được lượng bùn

xử lý.

- Quá trình Anammox sử dụng ít năng lượng và các nguồn hoá chất phụ trợ

khác và còn có giá thành thấp hơn so với phương pháp xử lý sử dụng kết hợp

hai quá trình nitrat hoá và khử nitrat hoá thông thường.

Elemental nitrogen (N2)

Treated water to the pre-settlement tank (low concentrations of NH4+, NO2-, NO3-)

Sludge digester effluent (ammonium-rich)

Mixture of ammonium and nitrite

NH4+ = NO2-

NH4+ + NO2- = N2

Aeration (O2)

No oxygen

Nitrification

Partial nitritation

NH4+

NH4

0.75 O2 (40%)

2 O2 (100%)

NO3-

0.5 NO2-

0.5 NH4+

Organic carbon (e.g., methanol:

0.5 N2

3.4 kg/kg N)

+ lots of biomass

+ little biomass

Denitrification

Anammox

Sơ đồ công nghệ xử lý nitơ bằng phương pháp anammox

So sánh sơ đồ công nghệ khử nitơ bằng phương pháp thông thường và Anammox

Hình 1.15. Mô tả so sánh công nghệ xử lý nitơ theo phương pháp truyền thống

và Anammox

1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý Amôni trong nước thải lò mổ ứng dụng quá

trình Anammox

1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Để loại bỏ ammonium có trong nước thải, các trạm xử lý nước thải hiện nay

thường sử dụng hai quá trình sinh học kết hợp là nitrat hóa tự dưỡng và khử nitrat dị

dưỡng truyền thống. Công nghệ truyền thống yêu cầu một lượng ôxi cao để ôxi hóa

amôni trong quá trình nitrat hóa và phải bổ sung nguồn cacbon hữu cơ trong quá

trình khử nitrat. Hơn nữa, lượng bùn sinh ra nhiều trong quá trình xử lý amôni bằng

quá trình sinh học thông thường cũng làm tăng giá thành xử lý.

Tuy nhiên, quá trình ôxi hóa amôni kỵ khí – anammox (Anaerobic Ammonium

Oxidation) đã được phát hiện cách đây gần 20 năm khắc phục được những hạn chế

của quá trình sinh học thông thường để xử lý nitơ.

Thực ra, quá trình anammox đã được dự báo từ trước khi được phát hiện. Năm

1977, Broda đã dự báo sự tồn tại của các vi khuẩn tự dưỡng có khả năng oxy hóa

amôni bằng nitrit và nitrat dựa trên cơ sở tính toán nhiệt động học. Mãi đến năm

1995, quá trình Anammox mới được phát hiện trong nghiên cứu thí điểm quá trình khử nitrat trong hệ thống xử lý nước thải tại Gist-brocades (Delft, Hà Lan) với nước

thải đầu vào từ bể lên men mêtan. Trong nghiên cứu này, nhóm A. Mulder đã phát

hiện ra sự biến mất của amôni đồng thời với sự sụt giảm nồng độ nitrat và tạo ra sản

phẩm cuối cùng là khí nitơ. Nghiên cứu cho thấy để quá trình ôxi hóa diễn ra, cứ 5

mol amôni cần 3 mol nitrat và sinh ra 4 mol khí nitơ.

-

NO3

-

NO2

N2O

NH2OH

Pha khí Pha nước

N2 N2H4

Nitrification Denitrification Fixation+AssimilatioNi trification Anammox Nitritation Anammox

Org-N NH4

Hình 1.16. Chu trình tuần hoàn của Nitơ

Tải trọng loại bỏ amôni lớn nhất đạt 0,4 kg N/m3.ngđ

Ngay lập tức, quá trình mới này được đăng ký bản quyền với tên gọi

“Anammox” hay “Anaerobic Ammonium Oxidation”. Quá trình anammox dựa trên

sự chuyển hóa năng lượng từ việc ôxy hóa kỵ khí amôni sử dụng nitrit làm chất

nhận electron và sản phẩm chính tạo thành là khí nitơ dưới điều kiện tự dưỡng.

Nguồn carbon chính để vi khuẩn anammox phát triển là carbon dioxide. Trong quy

trình chuyển hóa anammox, hydroxylamine (NH2OH) và hydrazine (N2H4) đóng

vai trò là chất trung gian. Từ đó cho thấy anammox là một mắt xích quan trọng

được bổ sung vào chu trình tuần hoàn nitơ trong tự nhiên (Hình 1.1).

1.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Việc nghiên cứu ứng dụng nhóm vi khuẩn Anammox trên đối tượng là nước thải

sinh hoạt và công nghiệp mới được thực hiện chưa nhiều ở Việt Nam. Năm 2012,

Lê Công Nhất Phương và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu xử lý amôni nước thải

giết mổ bằng quá trình nitrit hóa một phần/anammox trong một bể phản ứng (quá

trình SNAP), sử dụng giá thể poly acrylic và sợi bông tắm. Kết quả cho thấy mô

hình hoạt động hiệu quả với hiệu suất xử lý đạt 92% ở tải trọng 0,04 kgN- NH4/m3.ngày và 87,8% ở tải trọng 0,14 kgN-NH4/m3.ngày. Từ kết quả thực

nghiệm trong phòng thí nghiệm, đã xác định được khả năng kết hợp của hai nhóm

vi khuẩn Nitrosomonas và Anammox trong cùng một thiết bị để xử lý amonium

trong nước thải giết mổ.

Ở cùng tải trọng N-NH4 nước thải đầu vào thì tải trọng thấp và lưu lượng nước

thải cao có hiệu quả loại N-NH4 tốt hơn so với tải trọng cao hơn và lưu lượng nước

thải thấp hơn.

Do hai nhóm vi khuẩn này có đặc tính sinh lý khác nhau nên việc sử dụng giá

thể (mô hình sinh học dính bám) tỏ ra thích hợp cho hai nhóm vi khuẩn này hoạt

động chung trong cùng thiết bị. Với giá thể là sợi polyacrylic thì hiệu quả xử lý

amonium tốt hơn giá thể là sợi bông tắm.

Tuy nhiên các nghiên cứu ứng dụng quá trình anammox đối với nước thải sinh

hoạt cũng như nước thải lò giết mổ gia súc chưa được thực hiện nhiều trong môi

trường tầng lưu động.

CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ

LÝ AMÔNI TRONG MÔ PHỎNG NƯỚC THẢI LÒ MỔ ỨNG DỤNG QUÁ

TRÌNH ANAMMOX

2.1. Vật liệu và bùn nuôi cấy của mô hình thực nghiệm

2.1.1. Vật liệu mang

Mô hình tiến hành thí nghiệm chia làm 2 giai đoạn là quá trình Nitrit hóa bán

phần và quá trình Anammox. Do vậy ta thiết kế gồm có 2 bể xử lý có kích thước

giống nhau. Trong mỗi bể lại chứa 1 loại vật liệu khác nhau.

- Vật liệu trong bể 1(Bể nitrit hóa bán phần) : Vật liệu mang được làm từ chất liệu

poly acrylic, có dạng lưới. Kích thước mắt lưới là 5x5 (mmxmm).

Vật liệu mang được treo lên 1 khung thép được bố trí sẵn trong ngăn phản

ứng của bể, tạo thành giá thể cố định cho vi khuẩn bám dính (Sau khi bổ sung vi

khuẩn Nitrosomonas, trên lớp vật liệu mang sẽ được hình thành nhóm vi khuẩn

Nitrosomonas tạo thành lớp màng sinh học)

Hình 2.1. Vật liệu mang Acrylin

- Vật liệu trong bể 2 : Vật liệu mang được làm từ vật liệu Polyethylene (PE).

Cắt thành các khối có thông số như bảng 2.1

Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của vật liệu mang PE

TT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Khối lượng riêng Kg/m3 62,5

2 Độ dày mm 8

3 Đường kính lỗ rỗng µm 1060

4 Độ xốp % 96

5 Trọng lực g/ml 0,995

Các khối vật liệu được thả vào môi trường nước kết hợp quá trình sục khí tạo

chuyển động xung quanh bể để có khả năng tiếp xúc cũng như dính bám tốt nhất

với lớp màng sinh học. Lớp màng được tạo ra khi bổ sung vi khuẩn Planctomycetes

vào môi trường nuôi cấy.

Hình 2.2. Vật liệu Polyethylene(PE) của công ty thương mại Kuraray

2.1.2. Bùn nuôi cấy

Bùn nuôi cấy gồm hai loại là bùn chứa vi khuẩn Nitrosomonas và bùn chứa vi

dưỡng, chúng sử dụng nguồn cacbon vô cơ trong nước thải (từ CO2, HCO3

khuẩn Anammox (Planctomycetes). Vi khuẩn Nitrosomonas là vi khuẩn hiếu khí tự - và 2-) để oxy hóa amoni thành nitrit. Trong khi đó, nhóm vi khuẩn Planctomycetes CO3

lại là vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, chúng không thể sống trong môi trường có nhiều

oxy tự do.

Vi khuẩn Nitrosomonas được đưa vào mô hình với khối lượng 100g

(109CFU/g). Vi khuẩn được làm giàu và cung cấp bởi Viện Sinh học nhiệt đới,

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Vi khuẩn Anammox: 100ml vi khuẩn Anammox được đưa vào mô hình. Vi

khuẩn anammox được cung cấp bởi công ty Công ty Meidensa, Nagoya, Nhật Bản.

Hình 2.3. Bùn nuôi cấy

2.2. Thiết kế mô hình thực nghiệm

2.2.1. Thiết kế bể sinh học

Gồm 02 bể sinh học (Bể Nitrit hóa bán phần và bể Anammox) có dạng hình

hộp chữ nhật đứng làm bằng nhựa tổng hợp trong suốt, để hở đầu trên có kích thước

200x100x300 (mm), gồm 2 ngăn: ngăn phản ứng và ngăn lắng (thể tích hữu dụng

4lít). Tại ngăn phản ứng, giá thể được sắp đặt để tạo điều kiện cho vi khuẩn dính

bám

Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo của bể phản ứng

+ Bên trong bể sinh học Nitrit hóa bán phần gồm vật liệu mang có dạng lưới được

bố trí sẵn, nhằm tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn Nitrosomonas dính bám.

Hình 2.5. Bể Nitrit hóa bán phần

+ Bên trong bể sinh học Anammox gồm vật liệu mang có dạng khối được thả vào

môi trường nước nhằm tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn Planctomycetes dính bám.

Hình 2.6. Bể Anammox

2.2.2. Thiết bị phụ trợ

Mô hình có 2 bơm định lượng để bơm nước từ thùng đựng nước vào bể, 1 bộ

ổn định nhiệt để duy trì nhiệt độ không đổi trong bể, máy đo pH và máy thổi khí

Thùng đựng nước đầu vào và đựng nước đầu ra có dung tích 20l. Sục khí N2 vào

để đuổi oxy đến giá trị DO ≤ 0,5mg/l (ổn định điều kiện kỵ khí). Hai thùng đều được

đậy kín để tránh oxy không khí khuếch tán vào làm oxy hóa amoni, nitrit. Bể sinh học

cũng được che phủ bằng nilon đen kín để tránh tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, dẫn

đến sự xuất hiện của tảo.

Hình 2.7. Thùng đựng nước Hình 2.8. Bể sinh học được bọc kín

2.2.3. Quy trình thực hiện và lắp đặt mô hình thí nghiệm

Quy trình tiến hành lắp đặt được thực hiện theo các bước ở hình 2.10. Ban đầu là

quá trình chuẩn bị vật liệu để lắp đặt và thiết kế mô hình thí nghiệm. Sau đó là quá

trình vận hành.

Chuẩn bị vật liệu

Thiết kế, xây dựng mô hình thí nghiệm

Vận hành mô hình thí nghiệm

Hình 2.9. Quy trình thực hiện mô hình thí nghiệm

Quá trình vận hành sẽ được tiến hành các bước lần lượt như quy trình dưới đây:

Nước thải nhân tạo Bể 1 (Nitrit hóa bán phần)

Nước thải đầu ra bể 1

Nước thải đầu ra bể 2 Bể 2 (Anammox)

Nước thải nhân tạo được pha chế đưa vào can đựng nước thải đầu vào, sau đó

bơm nhu động sẽ hút nước thải vào bể nitrit hóa bán phần. Tại đây quá trình nitrat

hóa bán phần sẽ xảy ra, làm biến đổi 50% lượng amoni đầu vào thành nitrit. Đây là

điều kiện phù hợp để làm nước thải đầu vào cho bể thứ 2. Nước thải cũng được đưa

vào bình 20 lít để chạy qua bể thứ 2 (bể anammox). Quá trình anammox sẽ diễn ra,

chuyển lượng amoni và nitrit thành Nitơ.

2.2.3.1. Pha mẫu nước thải lò mổ

Do quá trình vận hành 2 bể có thể vận hành song song nên tiến hành pha nước

- trong các

thải phù hợp cho đầu vào của 2 quá trình Nitrit hóa bán phần và quá trình Anammox.

+ và N-NO2

Nước thải tổng hợp được chuẩn bị bằng cách thêm N-NH4

hình thức của (NH4)2SO2 và NaNO2, tương ứng với môi trường có nồng độ cơ chất

để tiến hành thí nghiệm theo các thành phần được đưa ra trong bảng 2.2 đối với nước

thải đầu vào bể 1 (bể Nitrit hóa bán phần) và trong bảng 2.3 đối với nước thải đầu

vào của bể 2 (Bể Anammox). Nước máy được bổ sung cho tới khi đủ lượng nước

thải cần cho quá trình chạy mô hình.

Nước thải pha chế được lấy chính xác nồng độ các chất theo đúng tỷ lệ, sau đó

được hòa trộn hoàn toàn. Bình đựng được tráng qua nước thải pha chế để đảm bảo độ

sạch cao. Tiến hành sục khí N2 để loại bỏ oxy đối với nước thải cấp cho bể số 2.

Nước thải sẽ được lấy mẫu để đo nồng độ các chất ban đầu với tần xuất 1 tuần 3 lần.

Bảng 2.2. Nước thải nhân tạo cho quá trình Nitrit hóa bán phần

(tính cho 1 lít nước thải)

Thành phần Nồng độ

25-80 mg/L (NH4)2SO4

125 mg/L KHCO3

54 mg/L KH2PO4

9 mg/L FeSO4.7H2O

5 mg/L EDTA

1 L Nước máy

Bảng 2.3. Nước thải nhân tạo cho quá trình Anammox (tính cho 1 lít nước thải)

Nồng độ Thành phần

25-80 mg/L (NH4)2SO4

25-80 mg/L NaNO2

125 mg/L KHCO3

54 mg/L KH2PO4

9 mg/L FeSO4.7H2O

5 mg/L EDTA

1 L Nước máy

Tiến hành pha 20 lít nước thải 1 lần cho quá trình chạy mẫu mô hình.

trong quá trình thực nghiệm lựa chọn dải nồng độ cơ chất đầu vào từ 25-80 mg/l

Nước thải lò mổ thực tế có nồng độ Amoni từ 56,6 ÷ 78,2 mg/l, tuy nhiên

nhằm tăng khả năng thích ứng dần của vi khuẩn trong các bể Nitrit hóa và bể

Anammox. Giúp cho quy trình vận hành diễn ra ổn định, tránh việc chạy lại mô hình

do khả năng thích nghi của Vi khuẩn anammox phụ thuộc vào nhiều yếu tố (nhiệt độ,

pH, DO) và thời gian nhân đôi số lượng vi khuẩn của Anammox dài (11 ngày).

Hình 2.10. Pha chế mẫu nước thải lò mổ

2.2.3.1. Quy trình thực hiện

Nước thải nhân tạo được pha chế theo tỷ lệ để đạt yêu cầu về nồng độ các chất

cần nghiên cứu giống với nước thải lò mổ sẽ được đưa vào bình 20 lít để chạy mô

hình.

Nước thải được bơm nhu động bơm hút đưa vào bể 1 (Bể Nitrit hóa bán phần),

nước sau quá trình xử lý ở bể 1 dự kiến được đưa vào bình 20 lít số 2, làm đầu vào

+ : N-NO2

= 1:1 thì nước thải ở

cho bể số 2 (Bể Anammox). Sau khi đo tỷ lệ N-NH4

bình số 2 cũng được bơm lưu lượng hút lên vào bể Anammox, sau quá trình xử lý

nước được đưa ra bình số 3.

Trong quá trình thí nghiệm, có bộ ổn định nhiệt để duy trì nhiệt độ cho quá trình

xử lý trong khoảng nhiệt độ thích hợp từ 27-30oC

Mẫu nước thải đầu ra và đầu vào được phân tích 3 lần/ tuần nhằm đảm bảo kết

quả phân tích là chính xác nhất

Do 2 quá trình thí nghiệm của mô hình (Nitrit hóa bán phần và Anammox) diễn

ra độc lập với nhau, nên để tiết kiệm thời gian, tác giả tiến hành 2 mô hình song

song với nhau để đánh giá khả năng xử lý Amoni trong nước thải lò mổ ứng dụng

quá trình Anammox với 2 sơ đồ hệ thống 2.11 và 2.12

Bể phản ứng

Bơm nhu động

Bơm giữ vật liệu lưu động

Bể chứa nước thải đã được xử lý

Hình 2.11. Quá trình Nitrit hóa bán phần

Bể chứa hỗn hợp nước thải

Hình 2.12. Quy trình Anammox

2.3. Điều kiện vận hành và các thông số vận hành

2.3.1. Quy trình đưa bùn dính bám vào vật liệu

Đầu tiên, bể sẽ được cung cấp nước thải nhân tạo để tạo điều kiện cho vi

khuẩn phát triển trong 4 ngày đầu.

Bể 1 : Vật liệu mang được treo lên 1 khung thép được bố trí sẵn trong ngăn phản

ứng của bể, tạo thành giá thể cố định cho vi khuẩn bám dính. Ngày 27/02/2015 bổ

sung vi khuẩn Nitrosomonas vào bể, lượng bùn cho vào khoảng 20-50 mg, vi khuẩn

có dạng chế phẩm sinh học được làm nhuyễn thành dung dịch lọc sau đó cho vào bể

phản ứng. Để vi khuẩn thích nghi với môi trường nhân tạo trong 3 ngày đầu ta tiến

hành bơm nước thải nhờ bơm tuần hoàn mà bùn được luân chuyển đến dính bám

vào vật liệu mang. Quá trình hình thành lớp màng trên bề mặt vật liệu diễn ra 1 cách

từ từ và tăng lên cho tới khi thấy rõ 1 lớp màng bao bọc bên ngoài vật liệu mang

(hình 2.13).

Hình 2.13. Vật liệu mang thay đổi màu qua quá trình nuôi vi khuẩn Nitrosomonas

Bể 2 : Ban đầu ta thả các khối vật liệu vào trong nước kết hợp quá trình bơm sục khí

tạo chuyển động xung quanh bể của các khối vật liệu nhằm tạo điều kiện cho chúng

có điều kiện thấm nước tốt nhất.

Ngày 27/02/2015 cũng bổ sung vi khuẩn Planctomycetes dạng hạt màu nâu đỏ, bổ

sung khoảng 20-50 mg hạt, làm nhuyễn thành dung dịch lỏng rồi cho vào bể vận

hành. Bơm nhu động sẽ bơm nước thải vào và đưa vi khuẩn Anammox bám vào vật

liệu mang lưu động ở môi trường nước trong bể phản ứng 2.

Quá trình vận hành: Nước thải nhân tạo sẽ được đưa vào bể có chứa vật liệu tạo môi

trường cho vi khuẩn. Sau 2 tuần thí nghiệm dạng mẻ, vi khuẩn đã bám dính lên vật

liệu mang sau đó đưa vào mô hình chạy liên tục. Bể sẽ được cung cấp nước thải

nhân tạo để tạo điều kiện cho vi khuẩn phát triển ổn định.

Hình 2.14. Vật liệu mang thay đổi màu qua quá trình nuôi vi khuẩn Planctomycetes

2.3.2. Các thông số vận hành của mô hình

Dựa vào việc lựa chọn các thông số tối ưu cho quá trình thích nghi và sinh

trưởng của nhóm vi khuẩn Nitrosomonas và Anammox, tác giả nghiên cứu lựa chọn

vận hành mô hình xử lý nước thải lò mổ bằng quá trình Nitrit hóa bán phần và

Anammox riêng biệt nhau để tiết kiệm thời gian tiến hành thí nghiệm.

Nghiên cứu kế thừa các điều kiệu tối ưu nhất của quá trình vận hành

anammox của các nghiên cứu của Lê Công Nhất Phương và cộng sự đã tiến hành

nghiên cứu xử lý amôni nước thải giết mổ bằng quá trình nitrit hóa một

phần/anammox trong một bể phản ứng (quá trình SNAP), sử dụng giá thể poly

acrylic và sợi bông tắm năm 2012 [1] và Nghiên cứu của Trần Thị Hiền Hoa,

Lương Ngọc Khánh, Kenji Furukawa về Loại bỏ nitơ bằng quá trình anammox sử

dụng hạt PVA-gel làm vật liệu mang năm 2006 [12]. Ta lựa chọn nhiệt độ tối ưu là 300C và DO < 0,5 mg/l để tiến hành nghiên cứu đáp ứng mục tiêu đề ra của đề tài là

nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng

dụng quá trình Anammox

2.3.2.1. Bể Nitrit hóa bán phần

với nồng độ tăng dần từ 25 mg/l đến

Nước thải nhân tạo được pha loãng NH4

giá trị đạt yêu cầu vào bể, gọi là bể 1. Các thông số tối ưu cho quá trình Nitrit bán

phần được duy trì ổn định như:

- Nhiệt độ: 300C (sử dụng 1bộ ổn định nhiệt để duy trì nhiệt độ không đổi

trong bể)

- pH = 6-8,5

- Giá trị DO < 0,5 mg/L

- Bể để hở mặt trên và bọc túi đen xung quanh để tránh ánh sáng

Hình 2.15. Nitrit hóa bán phần

2.3.2.2. Bể Anammox

+, và NO2

với nồng độ tăng dần từ 25-

Nước thải nhân tạo được pha loãng NH4

80 mg/l đến giá trị đạt yêu cầu vào bể, gọi là bể 2. Các thông số tối ưu cho quá trình

Anammox được duy trì ổn định như:

- Nhiệt độ: 300C (sử dụng 1bộ ổn định nhiệt để duy trì nhiệt độ không đổi

trong bể)

- pH = 6-8,5

- Giá trị DO < 0,5 mg/L

- Bọc kín mặt trên của bể và quấn xung quanh bằng túi đen tránh ánh sáng

Hình 2.16. Bể Anammox

Chia quá trình vận hành thí nghiệm thành 4 giai đoạn:

đến giá trị yêu cầu

Giai đoạn 1: từ 02/03/2015 đến 31/3/2015 (30 Ngày); HRT 24h; nước thải nhân tạo + đến giá trị yêu cầu và có bổ sung NO2 được pha loãng NH4

(25-30 mg/L)

Bảng 2.4. Thông số hoạt động giai đoạn 1

Thông số Đầu vào

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,111 ± 0,0087)10-3 Tải lượng N-NH4

(0,11 ± 0,011)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,223 ± 0,02)10-3

đến giá trị yêu cầu

Giai đoạn 2 : từ 01/4/2015 đến 05/5/2015 (35 ngày); HRT 24h; nước thải nhân tạo + đến giá trị yêu cầu và có bổ sung NO2 được pha loãng NH4

(30-50 mg/l)

Bảng 2.5. Thông số hoạt động giai đoạn 2

Thông số Đầu vào

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,1335 ±0,0075)10-3 Tải lượng N-NH4

(0,1555 ± 0,0295)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,258 ± 0,011)10-3

đến giá trị yêu cầu

Giai đoạn 3 : từ 6/5/2015đến 09/6/2015 (35 ngày); HRT24h; nước thải nhân tạo + đến giá trị yêu cầu và có bổ sung NO2 được pha loãng NH4

(50-60 mg/l)

Bảng 2.6. Thông số hoạt động giai đoạn 3

Thông số Đầu vào

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,2415 ±0,0205)10-3 Tải lượng N-NH4

(0,225 ± 0,019)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,467 ± 0,0395)10-3

Giai đoạn 4 :từ 10/6/2015 đến 19/7/2015 (40 ngày); HRT24h; nước thải nhân

+ đến giá trị yêu cầu và có bổ sung N-NO2

đến giá trị

tạo được pha loãng N-NH4

yêu cầu (60-80 mg/l)

Bảng 2.7. Thông số hoạt động giai đoạn 4

Thông số Đầu vào

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,282 ±0,0275)10-3 Tải lượng N-NH4

(0,276 ± 0,027)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,555 ± 0,05)10-3

2.4. Phân tích mẫu

2.4.1. Các chỉ tiêu phân tích và tần suất phân tích

(mg/L), N-NO2

Để đánh giá hiệu quả của mô hình xử lý, nhóm nghiên cứu tiến hành phân tích các - (mg/L). Mẫu nước thải đầu ra - ( mg/L) và N-NO3 chỉ tiêu: N-NH4

và đầu vào được phân tích 3 lần/ tuần nhằm đảm bảo kết quả phân tích là chính xác

nhất.

2.4.2. Phương pháp phân tích

- pH : Dùng máy đo Model EC/pH METER WM-22EP.

- DO : Dùng máy đo Model 2000 WQC – 22A Scientisic

- Các chỉ tiêu khác được phân tích theo Standard methods for the examination

(4500-

- [25].

of water and wastewater, phiên bản thứ 20 (Clescerl et al, 1999): N-NH4

-, N-NO3

+ :

NH3 F), N-NO2

Phân tích N-NH4

Sử dụng phương pháp so màu với thuốc thử Nessler để xác định nồng độ Amonium

có trong mẫu tạo phức chất màu vàng có độ hấp thụ cực đại tại bước sóng (λ = 430

nm).

Ngoài ra để loại bỏ sự ảnh hưởng của các kim loại có trong nước đến quá trình

tạo màu của thuốc thử ta thêm vào mẫu nước phân tích một lượng nhỏ tarakep 30%.

Quá trình xây dựng đường chuẩn ta lập thành 6 ống nghiệm tương ứng với các

nồng độ 0; 0,5; 1; 2; 2,5; 3. mg/l như trên hình 2.14.

Sau khi đo nồng độ mẫu trên máy so màu ta xác định được mật độ quang D,

tra vào đường chuẩn ta xác định được nồng độ Amoni.

Đường chuẩn Amôni

1,4

1,2

y = 0,3943x R² = 0,9519

0,8

0,6

Mật độ qu…

D g n a u q ộ đ 0,4 t ậ M 0,2

2 4 Nồng độ Amôni (mg/l)

Hình 2.17. Hóa chất và đường chuẩn N-NH4

+Phân tích N-NO2

Sử dụng phương pháp so màu ,ở pH từ 2-2,5, nitrit sẽ tạo sự kết hợp với acid

sunfanilic diazo (Griss A) và α-naptylamin (Griss B) cho mầu hồng đỏ ,đem đo ở

bước sóng 520 nm.

Dung dịch α-naptylamin và axit sunfanilic diazo được đựng trong lọ tối màu

Quá trình xây dựng đường chuẩn ta lập thành 6 ống nghiệm tương ứng với các

nồng độ 0; 0,5; 1; 2; 2,5; 3. mg/l như trên hình 2.15. Sau khi đo nồng độ mẫu trên

máy so màu ta xác định được mật độ quang D, tra vào đường chuẩn ta xác định

được nồng độ Nitrit.

Đường chuẩn Nitrit

0,3

y = 0,111x R² = 0,9949

0,2

0,35 D g n 0,25 a u q 0,15 ộ đ 0,1 t ậ 0,05 M

2 Nồng độ Nitrit (mg/l) Mật độ quang

Hình 2.18: Hóa chất và đường chuẩn N-NO2

+Phân tích N-NO3

Sử dụng phương pháp so màu ,acid nitrite giải phóng từ muối nitrat tác dụng

với acid nitrofenoldisunfonic cho phức vàng đem so màu ở bước sóng 430 nm để

xác định nồng độ nitrate

Đường chuẩn Nitrat

0,5

0,4

y = 0,1542x R² = 0,9965

0,3

0,2

0,1

D g n a u q ộ đ t ậ M

2 Mật độ quang Nồng độ Nitrat (mg/l)

Hình 2.19: Đường chuẩn N-NO3

Hình 2.20. Phân tích mẫu

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

- ở đầu vào và đầu ra của mô hình.

3.1. Sự biến đổi về N-NH4

+ , N-NO2

Phương pháp xử lý nước thải mô phỏng nước thải lò mổ chứa amôni bằng

Nitrit hóa bán phần và Anammox riêng biệt diễn ra trong 2 quá trình, nước thải

nhân tạo được đưa vào bể xử lý 1 (là bể Nitrit hóa bán phần), sau đó nước thải đầu

ra của bể 1 sau khi được xử lý dự kiến tiếp tục được đưa vào nước thải đầu vào của

bể 2 (là bể Anammox) để xử lý.

Tuy nhiên do khối lượng công việc tương đối lớn, và hiệu quả của quá trình

Nitrit hóa bán phần chưa đạt được kết quả tốt nên tác giả chỉ đi sâu vào việc phân

tích và xử lý số liệu của bể số 2 (Xử lý bằng quá trình Anammox). Còn các kết quả

của quá trình nitrit hóa sẽ tiếp tục được nghiên cứu và thảo luận thêm.

Quá trình thực hiện nghiên cứu tại bể Anammox chia làm 04 giai đoạn trong

thời gian từ tháng 03 năm 2015 đến tháng 07 năm 2015 gồm:

- Giai đoạn 1: 30 ngày từ từ 02/03/2015 đến 31/3/2015

- Giai đoạn 2: 35 ngày từ 01/4/2015 đến 05/5/2015

- Giai đoạn 3: 35 ngày từ 6/5/2015đến 09/6/2015

- Giai đoạn 4: 40 ngày từ 10/6/2015 đến 19/7/2015

Kết quả phân tích có được sẽ được nghiên cứu dựa trên 4 giai đoạn trên để đưa ra

các kết luận về quá trình xử lý nitrit và amoni trong bể anammox.

Giai đoạn 1

Bảng 3.1. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 1

Thông số Đầu ra

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,0073±0,0066)10-3 Tải lượng N-NH4

(0,013 ± 0,009)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,021 ± 0,002)10-3

Giai đoạn 2 :

Bảng 3.2. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 2

Thông số Đầu ra

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,0215±0,0145) 10-3 Tải lượng N-NH4

(0,0375 ± 0,026)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,0645 ± 0,0325)10-3

Giai đoạn 3 :

Bảng 3.3. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 3

Thông số Đầu ra

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,0025±0,019) 10-3 Tải lượng N-NH4

(0,032 ± 0,0175)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,0575 ± 0,0155)10-3

Giai đoạn 4 :

Bảng 3.4. Kết quả tải lượng đầu ra của hệ thống trong giai đoạn 4

Thông số Đầu ra

(kg/(m3.ngày)

- (kg/(m3.ngày)

(0,0355±0,014)10-3 Tải lượng N-NH4

(0,0415 ± 0,009)10-3 Tải lượng N-NO2

Tải lượng T-N (kg/(m3.ngày) (0,077 ± 0,023)10-3

+ ở đầu vào và đầu ra của mô hình

3.1.1. Sự biến đổi về N-NH4

Kết quả phân tích amoni trước và sau xử lý được thể hiện trong Bảng 3.5

+

Bảng 3.5. Kết quả phân tích nồng độ N-NH4 +

N-NH4

ra

+ và hiệu suất xử lý N-NH4 vào

N-NH4 TT Giai đoạn Ngày Hiệu suất xử lý (mg/l)

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

Giai đoạn 4

+ ở đầu vào và đầu

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 25,81 26,29 26,32 27,26 28,16 28,31 28,41 29,29 29,8 30,31 30,31 34,29 37,91 40,28 43,7 48,02 48,59 51,24 55,31 60,73 61,3 62,03 62,88 63,56 64,01 64,23 72,31 77,24 (mg/l) 0,16 1,63 1,18 2,93 1,63 0,82 1,75 3,07 3,39 1,76 8,98 5,90 9,10 5,79 6,05 6,50 3,40 8,42 8,31 9,09 8,93 3,79 1,47 11,35 15,03 10,05 6,31 5,48 99,38% 93,80% 95,52% 89,25% 94,21% 97,10% 93,84% 89,52% 88,62% 94,19% 70,37% 82,79% 76,00% 85,63% 86,16% 86,46% 93,00% 83,57% 84,98% 85,03% 85,43% 93,89% 97,66% 82,14% 76,52% 84,35% 91,27% 92,91% 2 4 8 13 17 21 25 27 28 30 35 37 39 41 43 50 63 65 67 71 78 96 100 107 114 120 128 134

+ của mô hình

Từ bảng 3.5 ta có đồ thị hình 3.5 thể hiện sự biến đổi về N-NH4

ra của mô hình và hiệu suất xử lý N-NH4

Nồng độ amôni đầu vào

Nồng độ amôni đầu ra

Hiệu suất xử lý

Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý amôni

Hiệu suất

GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1

GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2

GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4

100,00%

GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3

) l / g m

80,00%

( i

60,00%

40,00%

n o m a ộ đ g n ồ N

20,00%

0,00%

Ngày

100

120

140

160

Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nồng độ amoni trước và sau xử lý ( GĐ 1: Giai đoạn 1; GĐ 2: Giai đoạn 2; GĐ 3: Giai đoạn 3; GĐ 4: Giai đoạn 4)

Giai đoạn 1, từ hình 3.1, ta nhận thấy:

• Nồng độ amoni đầu vào 27,99 ± 2,18 mg/L, còn giá trị đầu ra giảm còn 1,83 ± 1,67

mg/L, hiệu suất xử lý tăng từ khoảng 93,54%. Đồ thị nhìn chung tương đối ổn đinh,

thể hiện khả năng xử lý tốt nồng độ amoni trong nước thải từ đầu đến cuối giai

đoạn. Vi khuẩn sau quá trình chạy thử nghiệm đã hình thành và đang bám dính trên

vật liệu khá tốt, nên khi có nồng độ amoni và nitrit đưa vào với nồng độ thấp thì vi

khuẩn nhanh chóng biến đổi lượng cơ chất này để tạo ni tơ. Một số ngày cuối giai

đoạn này cho thấy có sự giảm sút hiệu quả xử lý xuống còn 88,62% (ngày thứ

27,28). Nồng độ amoni đầu vào giảm tỷ lệ với nồng độ amoni đầu raGiải thích: Do

vi khuẩn Anammox được nuôi cấy riêng biệt trong bể, không phải cạnh tranh nguồn

thức ăn với các nhóm vi khuẩn khác nên quá trình anammox diễn ra ngay từ đầu.

Kết quả là amoni đầu vào ngay lập tức bị oxy hóa thành nitơ phân tử và thoát ra. Vì

vậy nồng độ Amoni và nitrit giảm đi. Sau đó, khi lượng cơ chất tăng lên thì vi

khuẩn đã bắt đầu thích nghi, dẫn đến nồng độ amoni đầu ra bắt đầu giảm. Giải thích

nguyên nhân trên một phần là do quá trình đưa nước thải đầu vào chưa đảm bảo do

đó có sự xáo trộn nhẹ làm cho vi khuẩn anammox bị ảnh hưởng.

Giai đoạn 2: từ hình 3.1, ta nhận thấy:

Giá trị đầu vào đạt 33,43 ± 1,9 mg/L trong khi giá trị đầu ra giảm còn 5,4 ± 3,7

mg/L. Hiệu suất xử lý là 82,99 ± 12,62 %. Giá trị đầu vào có xu hướng tăng từ đầu

đến cuối giai đoạn; trong khi đó giá trị đầu ra lại dao động ở đầu giai đoạn sau đó

tăng dần đến cuối giai đoạn. Hiệu suất xử lý đầu giai đoạn mất ổn định, đạt hiệu quả

thấp hơn cuối giai đoạn

• Giải thích: Việc tăng lượng cơ chất lên làm hệ thống xử lý mất cân bằng. Ban đầu vi

khuẩn chưa kịp thích ứng với sự tăng cơ chất nên hiệu quả xử lý chưa cao, làm giảm

giá trị đầu ra. Tuy nhiên khi vi khuẩn bắt đầu thích nghi thì lượng amoni bị oxy hóa

thành nitơ phân tử tăng lên làm hiệu quả xử lý đạt kết quả tốt.

Giai đoạn 3:

• Giá trị đầu vào đạt 60,45 ± 5,14mg/L, còn đầu ra đạt 6,32 ± 4,85 mg/L. Hiệu suất

xử lý 89,4 ± 4,42 %. Các thông số biến động tương ứng với sự biến động của giá trị

amoni đầu vào. Nồng độ amoni đầu vào tăng dần cho từ 55,31 – 62,88 mg/l thì cho

thấy nồng độ đầu ra giảm theo. Hiệu quả xử lý tăng dần về cuối giai đoạn.

• Giải thích: Trong giai đoạn này, mô hình chạy ổn định. Vi khuẩn đã thích nghi với

môi trường nên giá trị đầu ra giảm hẳn so với hai giai đoạn trước đó.

Giai đoạn 4:

• Giá trị đầu vào tăng so với giai đoạn trước, đạt 70,5 ± 6,94 mg/L. Giá trị đầu ra đạt

8,94 ± 3,54 mg/L. Hiệu suất khoảng 86,76 ± 10,24 %. Khi nồng độ amoni bổ sung

vào hệ thống tăng lên dần, lượng amoni dầu ra giảm dần. Hiệu quả xử lý tăng dần

về và ổn định về cuối giai đoạn. Hiệu quả xử lý đạt dần đến cân bằng. Giá trị đầu ra

cơ bản đã đạt xả thải vào nguồn loại B QCVN 40:2011/ BTNMT.

• Giải thích: Vi khuẩn thích ứng với điều kiện thí nghiệm nên khi lượng cơ chất tăng

lên thì kết quả vẫn tăng lên nhiều. Vi khuẩn đang ở trong giai đoạn phát triển ổn

định

- ở đầu vào và đầu ra của mô hình

3.1.2. Sự biến đổi về N-NO2

Bảng 3.6. Kết quả phân tích nồng độ N-NO2

Kết quả phân tích nitrit trước và sau xử lý được thể hiện trong Bảng 3.6

- và hiệu suất xử lý N-NO2 -ra

N-NO2

- vào

N-NO2 TT Giai đoạn Ngày (mg/l) Hiệu suất xử lý (mg/l)

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

Giai đoạn 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 2 4 8 13 17 21 25 27 28 30 35 37 39 41 43 50 63 65 67 71 78 96 100 107 114 120 128 134 25,01 26,51 27,71 27,76 28,86 28,76 29,29 28,19 28,76 28,04 31,53 33,44 34,83 37,12 40,13 41,09 46,15 47,3 51,6 54,37 56,09 58,53 61,15 63,63 62,3 64,59 64,97 78,01 1,53 1,67 1,74 3,63 1,24 1,19 5,30 3,73 6,40 7,98 8,23 10,22 11,99 16,10 12,03 2,81 4,59 9,36 3,62 10,17 9,12 8,50 8,98 10,94 11,75 13,51 9,65 8,05 93,88% 93,70% 93,72% 86,92% 95,70% 95,86% 81,91% 86,77% 77,75% 71,54% 73,90% 69,44% 65,58% 56,63% 70,02% 93,16% 90,05% 80,21% 92,98% 81,29% 83,74% 85,48% 85,31% 82,81% 81,14% 79,08% 85,15% 89,68%

-ở đầu vào và đầu ra

- của mô hình

Từ bảng 3.6 ta có đồ thị hình 3.2 thể hiện sự biến đổi về N-NO2

Nồng độ N-NO2 đầu ra

Nồng độ N-NO2 đầu vào

Hiệu suất xử lý N-NO2

của mô hình và hiệu suất xử lý N-NO2

Biểu đồ thể hiện kết quả xử lý N-NO2 Hiệu suất

GD 1

GD 4

GD 2

GD 3

90,00

100,00%

80,00

80,00%

70,00

) l / g m

60,00

60,00%

( t i r t i

50,00

40,00

40,00%

30,00

n ộ đ g n ồ N

20,00

20,00%

10,00

0,00%

0,00

Ngày

100

120

140

160

Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi nồng độ nitrit trước và sau xử lý

( GĐ 1: Giai đoạn 1; GĐ 2: Giai đoạn 2; GĐ 3: Giai đoạn 3; GĐ 4: Giai đoạn 4)

Trong giai đoạn đầu 1

• Giá trị đầu vào tăng từ dưới 25,01 mg/L đến 28,04 mg/L, Giá trị đầu ra cũng biến

động trong khoảng từ 1,19 đến 7,98 mg/L. Hiệu quả xử lý đạt hiệu quả đến 87,78 ±

16,24%. Nhìn đồ thị cho thấy có sự biến động nhẹ, hiệu quả xử lý giảm về cuối giai

đoạn này

• Giải thích: Do ban đầu môi trường thích nghi của bể còn chưa ổn định mặc dù hiệu

quả xử lý vẫn đạt hiệu quả tương đối tốt lên đến 87,78 ± 16,24%. Cuối giai đoạn

này hiệu quả xử lý Nitrit giảm là tương đồng với hiệu quả xử lý nồng độ amoni ở

mục 3.1.1 ở cùng giai đoạn. Có sự giảm các giá trị là do sự thay đổi nồng độ nitrit

đầu vào làm vi khuẩn không kịp thích nghi với sự thay đổi của môi trường.

Tại giai đoạn 2:

Giá trị đầu vào tăng từ dưới 31,53 mg/L đến 47,3 mg/L, Giá trị đầu ra cũng biến

động trong khoảng từ 2,81 đến 16,1 mg/L. Hiệu quả xử lý đạt 74,87 ± 18,24%. Từ

đồ thị ta thấy đầu giai đoạn này hiệu quả xử lý thấp hẳn, đồ thị đi xuống sau đó mới

dần đi lên về cuối giai đoạn cuối 2.

Giải thích: Giai đoạn này do lượng cơ chất đưa vào bể tăng mạnh nên ban đầu vi

khuẩn vẫn chưa kịp thích nghi nên hiệu quả xử lý không cao. Càng về sau giai đoạn

2 thì vi sinh vật thích nghi dần và nâng cao khả năng xử lý nitrit.

Tại giai đoạn 3:

• Trong khi giá trị đầu vào khoảng 56,35 ± 4,75 mg/L thì đầu ra biến động vào

khoảng 8,08 ± 4,46 mg/L. Hiệu quả xử lý 85,76 ± 4,47%.

• Nhận xét: Vi khuẩn ban đầu chưa thích ứng với điều kiện nước thải nên nitrit đầu ra

dao động. Khi vi khuẩn đã thích nghi, thì lượng nitrit giảm dần một cách ổn định ở

cuối giai đoạn.

Tại giai đoạn 4:

• Trong khi giá trị đầu vào tăng so với giai đoạn trước, khoảng 60-80 mg/L thì giá trị

đầu ra giảm đáng kể. Hiệu suất xử lý đạt 84,54 ± 5,46%

• Nhận xét: Vi khuẩn thích ứng nên khi lượng cơ chất tăng lên thì kết quả vẫn tăng

lên nhiều. Vi khuẩn đang ở trong giai đoạn phát triển cực thịnh.

3.2. Sự biến đổi về tổng nitơ ở đầu vào và đầu ra của mô hình

Từ kết quả phân tích amôni, nitrit và nitrat trước và sau xử lý ta có bảng kết quả

tổng nitơ vô cơ thể hiện trong Bảng 3.7

Bảng 3.7. Kết quả phân tích nồng độ TN và hiệu suất xử lý TN

TT Giai đoạn Ngày TN vào (mg/l) Hiệu suất xử lý TN ra (mg/l)

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

Giai đoạn 4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 57,20 119,80 103,03 55,02 63,09 135,07 115,20 128,98 140,06 138,85 68,39 70,82 137,24 131,40 111,64 103,03 111,05 109,31 119,61 127,78 132,99 138,39 137,42 141,70 140,32 140,73 153,51 167,91 2 4 8 13 17 21 25 27 28 30 35 37 39 41 43 50 63 65 67 71 78 96 100 107 114 120 128 134 30,20 19,50 30,82 28,09 27,38 22,81 37,55 37,10 58,99 43,74 41,64 37,77 58,09 29,39 44,54 36,66 26,72 19,04 31,70 39,19 40,03 37,38 34,11 40,07 51,19 45,65 47,66 32,05 47% 84% 70% 49% 57% 83% 67% 71% 58% 68% 39% 47% 58% 78% 60% 64% 76% 83% 73% 69% 70% 73% 75% 72% 64% 68% 69% 81%

Từ bảng 3.7 ta có đồ thị hình 3.3 thể hiện sự biến đổi về TN ở đầu vào và đầu ra của

mô hình và hiệu suất xử lý TN của mô hình

Nồng độ Nitơ đầu vào

Nồng độ nitơ đầu ra

Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý tổng nitơ Hiệu suất xử lý

Hiệu suất

GD 4

GD 3

GD 1

GD 2

100%

200,00

180,00

80%

160,00

) l / g m

140,00

( ơ t i

60%

120,00

100,00

40%

80,00

60,00

20%

40,00

n g n ổ t ộ đ g n ồ N

20,00

0,00

0% Ngày

100

120

140

160

Hình 3.3. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi tổng nitơ

( GĐ 1: Giai đoạn 1; GĐ 2: Giai đoạn 2; GĐ 3: Giai đoạn 3; GĐ 4: Giai đoạn 4)

• Giai đoạn 1 : Trong nước thải đầu vào , T-N dao động trong khoảng 105,63 ±

50,61 (mg/l), còn giá trị đầu ra có T-N dao động trong khoảng 33,62 ± 14,12(mg/l)

đến 9,79(mg/l)

Nhìn vào biểu đồ ta có thể thấy hiệu quả xử lý trong giai đoạn này tăng tỷ lệ với

nồng độ tổng nitơ đầu vào. Hiệu quả xử lý có xu hướng bắt đầu tăng dần ở cuối giai

đoạn.

Nhận xét : Ban đầu do vi khuẩn đang thích nghi với môi trường nước thải nhân tạo

nên dẫn đến nồng độ T-N trong nước thải đầu vào và nước thải đầu ra có sự dao

động tương đối nhiều.

• Giai đoạn 2 : Nồng độ T-N có giá trị đầu vào dao động trong khoảng từ 105,36 ±

41,97 (mg/l), còn nồng độ T-N trong nước thải đầu ra sau quá trình xử lý dao động

trong khoảng 36,73 ± 17,69 (mg/l).

Nhìn vào biểu đồ ta thấy hiệu suất xử lý thấp ở đầu giai đoạn nhưng tăng dần lên về

cuối giai đoạn.

Giải thích: Nguyên nhân là do cơ chất tăng lên vi khuẩn chưa kịp thích nghi dẫn đến

sự giảm khả năng xử lý ở đầu giai đoạn, sau đó khả năng xử lý tăng dần lên dẫn đến

nồng độ T-N giảm đi sau khi xử lý, hiệu suất xử lý tương đối cao lên đến hơn 83%

ở cuối giai đoạn này.

• Giai đoạn 3 : Nồng độ T-N trong nước thải đầu vào dao động trong khoảng (131,24

± 11,63 (mg/l)) còn nước thải đầu ra dao động trong khoảng (36,48 ± 4,78) (mg/l).

Từ biểu đồ ta thấy nồng độ T-N đầu ra và đầu vào có sự biến động nhỏ.

Hiệu suất xử lý trong giai đoạn này tương đối ổn định và đạt giá trị trung bình trên

70% và có xu hướng tăng dần đến cuối giai đoạn.

Giải thích: Do trong giai đoạn này vi khuẩn đã thích nghi với sự thay đổi của môi

trường dẫn đến nồng độ T-N biến đổi tương đối ít và hiệu quả xử lý ổn định đạt

khoảng 72%.

• Giai đoạn 4 : Nước thải đầu vào trong giai đoạn 4 có nồng độ T-N dao động trong

khoảng (153,28 ± 12,96) (mg/l) và nước thải đầu ra có nồng độ T-N thay đổi trong

khoảng (39,95 ± 9,9) (mg/l)

Nhìn biểu đồ ta thấy giai đoạn này có nồng độ T-N đầu ra và đầu vào biến động rất

ít. Hiệu quả xử lý ổn định và tăng cao đến 80%.

Giải thích : Do trong quá trình này Vi khuẩn đã thích nghi được với nước thải nên

mặc dù tải trọng có tăng lên thì hiệu quả xử lý cũng tăng theo và rất ổn định đạt

trung bình 73,2%

3.3 Sự biến đổi về tải trọng xử lý ở đầu ra và đầu vào của mô hình

Kết quả phân tích tải trọng xử lý trong khoảng thời gian được thể hiện trong bảng

3.8:

Bảng 3.8. Tải trọng xử lý N-NH4

+ của mô hình +

Giai đoạn Ngày Tải trọng N-NH4 (kg/m3.ngày) Hiệu suất xử lý

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

Giai đoạn 4

+ của

TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 2 4 8 13 17 21 25 27 28 30 35 37 39 41 43 50 63 65 67 71 78 96 100 107 114 120 128 134 30,20 19,50 30,82 28,09 27,38 22,81 37,55 37,10 58,99 43,74 41,64 37,77 58,09 29,39 44,54 36,66 26,72 19,04 31,70 39,19 40,03 37,38 34,11 40,07 51,19 45,65 47,66 32,05 47% 84% 70% 49% 57% 83% 67% 71% 58% 68% 39% 47% 58% 78% 60% 64% 76% 83% 73% 69% 70% 73% 75% 72% 64% 68% 69% 81%

Từ bảng 3.8 ta có đồ thị hình 3.4 thể hiện sự biến đổi về tải trọng xử lý N-NH4

mô hình.

+

Tải trọng xử lý N-NH4

0,000070

+

0,000060

4

GD 1

GD 3

GD 2

GD 4

-

) y 0,000050 à g n 0,000040 . 3 m / 0,000030 g k (

H N N g n ọ r t i ả T

0,000020

0,000010

0,000000

120

ngà y

Hình 3.4. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi tải trọng xử lý

( GĐ1: Giai đoạn 1; GĐ2: Giai đoạn 2; GĐ3: Giai đoạn 3; GĐ4: Giai đoạn 4)

• Giai đoạn 1 : Tải trọng xử lý ở giai đoạn này tương đôi thấp, dao động trong

khoảng từ 0,001.10-3 (kg/m3.ngày) đến 0,01.10-3 (kg/m3.ngày).

Nhận xét : Nguyên nhân là do trong giai đoạn đầu , vi khuẩn đang có sự thích nghi

dần với môi trường nước thải nhân tạo. Lượng cơ chất đưa vào tương đối thấp. Nên

tải trọng amoni được xử lý trong giai đoạn đầu là không cao dẫn đến là không có sự

biến động nhiều về tải trọng xử lý.

• Giai đoạn 2: Tải trọng xử lý ở giai đoạn 2 dao động trong khoảng

(0,03.10-3 -0,07.10-3) (kg/m3.ngày) lớn hơn đáng kể so với giai đoạn 1.

Nhận xét : Mặc dù lượng cơ chất trong giai đoạn này tăng lên nhưng do vi khuẩn

đã thích nghi được với môi trường nước thải nhân tạo nên hiệu suất xử lý cũng tăng

lên dẫn đến tải trọng xử lý cũng tăng theo.

• Giai đoạn 3: ở giai đoạn này tải trọng xử lý dao động trong khoảng từ (0,01.10-3 -

0,07.10-3) (kg/m 3.ngày).

Nhận xét : Nguyên nhân là do Vi khuẩn đang dần thích nghi với môi trường nước

thải , nên trong giai đoạn này hiệu suất xử lý cao hơn giai đoạn 2.

• Giai đoạn 4: Tải trọng xử lý trong giai đoạn này dao động trong khoảng từ

(0,04.10-3 -0,12.10-3) (kg/m 3.ngày).

Nhận xét : Do trong giai đoạn này , Vi Khuẩn đã thích nghi được với môi trường

nước thải, nên hiệu suất xử lý đã tăng lên so với giai đoạn trên, dẫn đến tải trọng xử

lý cũng tăng theo.

3.4. Đánh giá lượng N-NO3 đầu vào và N-NO3 sinh ra trong quá trình xử lý

đầu vào và N-NO3

sinh ra trong khoảng

Kết quả phân tích nồng độ N-NO3

- đầu vào và ra của mô hình

thời gian được thể hiện bởi bảng 3.9:

Bảng 3.9. Kết quả phân tích nồng độ N-NO3

-

Giai đoạn Ngày

- Nồng độ N-NO3 đầu vào (mg/l)

Nồng độ N-NO3 đầu ra (mg/l)

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

Giai đoạn 3

TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 23 2 4 8 13 17 21 25 27 28 30 35 37 39 41 43 50 63 65 67 71 78 96 6,38 67,00 49,00 6,96 6,07 78,00 57,50 71,50 81,50 80,50 6,55 3,09 64,50 54,00 27,81 13,92 16,31 10,77 12,70 12,68 15,60 17,83 28,51 16,20 27,90 21,53 24,51 20,80 30,50 30,30 49,20 34,00 24,43 21,65 37,00 7,50 26,46 27,35 18,73 1,26 19,77 19,93 21,98 25,09

-

Giai đoạn Ngày

- Nồng độ N-NO3 đầu vào (mg/l)

Nồng độ N-NO3 đầu ra (mg/l)

Giai đoạn 4

- đầu vào

TT 24 25 26 27 28 29 100 107 114 120 128 134 13,39 14,51 14,01 11,91 16,23 12,66 23,66 17,78 24,41 22,09 31,70 18,52

Từ bảng 3.9 ta có đồ thị hình 3.5 thể hiện sự biến đổi về nồng độ N-NO3

và ra của mô hình

-

Nồng độ N-NO3 đầu vào

Nồng độ N-NO3 đầu ra

100,00

Biểu đồ thể hiện sự biến đổi về nồng độ N-NO3

GD 2

GD 3

GD 4

GD 1

80,00

) l / g m

( -

3

60,00

-

40,00

20,00

O N N ộ đ g n ồ N

0,00

Ngày

100

120

140

160

- sinh ra

- đầu vào và N-NO3

Hình 3.5. Biểu đồ biểu diễn sự biến đổi nồng độ N-NO3

( GĐ 1: Giai đoạn 1; GĐ 2: Giai đoạn 2; GĐ 3: Giai đoạn 3; GĐ 4: Giai đoạn

N-NO3

- đầu vào và Nhận xét: Qua đồ thị hình 3.5 ta có thể thấy nồng độ N-NO3 - sinh ra ở giai đoạn 1 và giai đoạn 2 vô cùng biến động, khó khống chế - đầu vào và N-

- sinh ra ổn định.

được. Tuy nhiên ở giai đoạn 3 và giai đoạn 4 thì nồng độ N-NO3

NO3

Có thể giải thích cho điều trên như sau:

Giai đoạn 1 :

các chất trong hệ biến động nhiều, không ổn định. Lượng N-NO3

Ban đầu khi vi sinh vật chưa ổn định và thích nghi thì quá trình biến đổi - sinh ra ngay từ - sinh ra quá cao do hiện tượng nitrat hóa giai đoạn đầu khá nhiều. Nồng độ N-NO3

mà amoni và nitrit được oxy hóa thành nitrat trong điều kiện hiếu khí và gây ra

nitrit thải ra thấp và nitrat thải ra cao.

Mặt khác, vật liệu mang là loại vật liệu có độ rỗng cao, thể tích lỗ rỗng lớn

có chứa nhiều khí trong đó. Trước khi đưa vật liệu vào hệ thống có tiến hành bóp

cho khí thoát ra. Tuy nhiên không thể loại bỏ hết được lượng khí đó. Nên oxy bị

mắc kẹt trong các lỗ rỗng của vật liệu mang vẫn còn rất lớn có thể không được loại

bỏ hoàn toàn. Lượng oxy này góp phần chính làm quá trình oxy hóa amoni và nitrit

thành nitrat dẫn tới việc tăng đột biến lượng nitrat sinh ra.

- đầu vào mất ổn định, tăng đột biến.

Và một phần là do quá trình thao tác thí nghiệm có xảy ra sai số nhất định,

khiến cho lượng N-NO3

Giai đoạn 2,3,4: Quá trình mất kiểm soát đã được khống chế dần, lượng

- sinh ra ổn định .

oxy trong các lỗ rỗng trong vật liệu mang giảm đi, sục N2 hàng ngày để đuổi hết khí - đầu vào oxy có hiệu quả rõ rệt. Do đó, quá trình nitrat hóa giảm đi, nồng độ N-NO3

và N-NO3

- sinh ra so với tỷ lệ N-

3.5. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ loại bỏ

NH4

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

- sinh ra so với tỷ lệ N- + loại bỏ trong quá trình tiến hành thí nghiệm được chia làm 4 giai đoạn, thể

Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

hiện qua hình 3.6, 3.7, 3.8 và 3.9.

Theo tính toán sự cân bằng nitơ, các nghiên cứu đã nhận thấy sự giảm đồng

thời nồng độ amôni và nồng độ nitrat, nitrit cùng sự tạo thành phân tử nitơ trong

- + 0.13H+ →

điều kiện kỵ khí. Phản ứng hóa học của quá trình anammox được mô tả như sau:

+ + 1.32 NO2

- + 0.066 HCO3

NH4

- + 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03 H2O

1.02 N2 + 0.26 NO3

(1)

- loại bỏ

+ loại bỏ trong các giai đoạn xử lý

Bảng 3.10. Thay đổi tỷ lệ cân bằng hóa học của Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

và tỷ lệ N-NO3 sinh ra so với tỷ lệ N-NH4

- / N-

+

Tỷ lệ T-N/ N-NH4 Giai đoạn Tỷ lệ N-NO2 + Tỷ lệ N-NO3 + NH4 NH4

Tỷ lệ lý thuyết 1,32 0,26 2,06

Giai đoạn 1 3,80 1,83 1,00

Giai đoạn 2 0,93 0,57 2,50

Giai đoạn 3 0,93 0,24 2,17

Giai đoạn 4 0,98 0,19 2,17

Nhận xét:

- sinh ra so với tỷ lệ N-NH4

- loại bỏ và N-NO3

Từ bảng trên ta thấy có sự khác biệt rõ ràng giữ tỷ lệ lý thuyết và tỷ lệ T-N + trong giai đoạn 1. loại bỏ, N-NO2

Sang giai đoạn 2, 3 và 4 thì tỷ lệ này được xem là gần như nhau. Có thể giải thích

như sau:

- loại bỏ được là - cao do đó lượng N-NO2 + loại bỏ ở giai đoạn này tương đối thấp do

Ở giai đoạn 1 hiệu suất xử lý N-NO2

tương đối lớn. Mặt khác lượng N-NH4

đó tỷ lệ này cao đạt giá trị 3,8

Tương tự tỷ lệ N-NO3 cũng cao hơn so với tỷ lệ lý thuyết và đạt giá trị 1,83

+ loại bỏ thấp hơn so với lý thuyết và đạt giá trị 1,00 + lần lượt là 3,8 và

Do tỷ lệ loại bỏ T-N và N-NH4

+, Tỷ lệ N-NO3

- / N-NH4

Giai đoạn 1: Tỷ lệ N-NO2

N-NH4

- sinh ra so với tỷ lệ N-NH4

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

1,83 cao hơn so với các giá trị của các tỷ lệ lý thuyết là 1,32 và 0,26,còn tỷ lệ T-N/ + là 1,0 thấp hơn nhiều so với giá trị của tỷ lệ lý thuyết là 2,06. Do đó Tỷ lệ + loại bỏ T-N loại bỏ, N-NO2

trong giai đoạn này là rất khác so với tỷ lệ lý thuyết của phương trình phản ứng

anammox là do hiện tượng Nitrat hóa đã thảo luận ở mục 3.4.

- sinh ra so với tỷ lệ N-

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ loại bỏ trong giai đoạn 1

Hình 3.6. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

Giai đoạn 2:

- / N-NH4

+ là 0,93 thấp hơn so với giá trị của các tỷ lệ lý thuyết + lần lượt là 0,57 và 2,50

Tỷ lệ N-NO2

+ và tỷ lệ T-N/ N-NH4

- / N-NH4

là 1,32. Còn tỷ lệ N-NO3

cao hơn so với tỷ lệ lý thuyết là 0,26 và 2,06.

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

- sinh ra so với tỷ lệ N- + loại bỏ trong giai đoạn này là vẫn khác so với tỷ lệ lý thuyết của phương trình

Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

phản ứng anammox, tuy nhiên sự chênh lệch ít hơn ở giai đoạn 1.

- sinh ra so với tỷ lệ N-

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ loại bỏ trong giai đoạn 2

Hình 3.7. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

Giai đoạn 3:

- / N-NH4

+ là 0,93 thấp hơn so với giá trị của các tỷ lệ lý thuyết + lần lượt là 0,24 và 2,17

Tỷ lệ N-NO2

+ và tỷ lệ T-N/ N-NH4

- / N-NH4

là 1,32. Còn tỷ lệ N-NO3

gần giống với tỷ lệ lý thuyết là 0,26 và 2,06.

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

- sinh ra so với tỷ lệ N- + loại bỏ trong giai đoạn này so với tỷ lệ lý thuyết của phương trình phản ứng

Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

anammox lệch ít hơn ở giai đoạn 2, được cải thiện rất nhiều.

0,600

y = 2,1715x

0,500

0,400

Tỷ lệ loại bỏ N- NO2 Tỷ lệ sinh ra N- NO3 Tỷ lệ loại bỏ TN

) y à g n

0,300

. 3

y = 0,9324x

m / g (

0,200

a r h n i s à v ỏ b i ạ o l ệ l ỷ T

y = 0,2391x

0,100

0,000

0,215 0,220 0,225 0,230 0,235 0,240 0,245 0,250 0,255 Tỷ lệ N-NH4 loại bỏ (g/m3. ngày)

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3 sinh ra so với tỷ lệ N-

+ loại bỏ trong giai đoạn 3

Hình 3.8. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

+ lần

Giai đoạn 4:

- / N-NH4

+, tỷ lệ N-NO3

- / N-NH4

+ và tỷ lệ T-N/ N-NH4

Tỷ lệ N-NO2

lượt là 0,98; 0,19 và 2,17 gần giống với tỷ lệ lý thuyết là 1,32; 0,26 và 2,06.

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

- sinh ra so với tỷ lệ N- + loại bỏ trong giai đoạn này gần như giống với tỷ lệ lý thuyết của phương trình

Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

phản ứng anammox.

0,800

y = 2,1717x

0,700

0,600

0,500

) y à g n

Tỷ lệ loại bỏ N-NO2

0,400

. 3

y = 0,9798x

Tỷ lệ sinh ra N-NO3

m / g (

0,300

Tỷ lệ loại bỏ TN

0,200

a r h n i s à v ỏ b i ạ o l ệ l ỷ T

0,100

y = 0,1918x

0,000

0,250

0,350

0,300 Tỷ lệ N-NH4 loại bỏ (g/m3. ngày)

- sinh ra so với tỷ lệ N-

- loại bỏ và tỷ lệ N-NO3

+ bỏ trong giai đoạn 4

Hình 3.9. Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO2

NH4

Như vậy có thể nói, quá trình tiến hành xử lý amoni bằng ứng dụng quá trình

anammox bằng thực nghiệm qua 4 giai đoạn đã đạt được hiệu quả tốt dần lên, gần

với lý thuyết của quá trình này. Đây là cơ sở quan trọng để đưa ứng dụng của lý

thuyết quá trình anammox vào thực tế xử lý nước thải lò mổ chứa amoni cao.

3.6. Sự thay đổi pH

Tiến hành đo pH tại các thời điểm lấy mẫu nước thải đầu ra và đầu vào bể

anammox ta có kết quả thu được trong bảng 3.2

Bảng 3.11. pH trong quá trình vận hành

Giai đoạn pH vào pH ra

Giai đoạn 1 7,4±0,1 7,6±0,1

Giai đoạn 2 7,3±0,1 7,9±0,3

Giai đoạn 3 7,3±0,1 8,1±0,2

Giai đoạn 4 7,2±0,1 8,0±0,1

Bảng 3.2 cho thấy pH trong quá trình chạy mô hình thí nghiệm có sự thay đổi

ở đầu vào và ra của nước thải. Đầu vào của nước thải đo được tương đối ổn định từ

7,2- 7,4. Tuy nhiên ở đầu ra thì có sự thay đổi lớn hơn từ 7,6 – 8,1. Nước thải sau

quá trình xử lý ở đầu ra của bể anammox tăng tính kiềm lên. Trong giai đoạn 1 giá

trị pH đầu ra không vượt quá giá trị 7,6 có thể do sự tồn tại của quá trình nitrat hóa

và anammox trong bể phản ứng và vật liệu PE. Một phần thể hiện vi khuẩn

anammox vẫn chưa thích nghi hoàn toàn.

Giá trị pH đầu ra cao hơn trong giai đoạn 2, 3 và đặc biệt cao hơn đến 8,0

trong giai đoạn 4. Điều này phản ánh tính chất hóa học của phản ứng anammox là

tiêu thụ axit. Vì vậy có thể nói đây là giai đoạn phát triển ổn định của anammox. Và

cũng phù hợp với lượng biến đổi nitrat ở mục 3.5

Quá trình phát triển của vi khuẩn anammox cũng được nhìn thấy bằng mắt

thường thông qua màu sắc của vật liệu mang qua 4 giai đoạn nghiên cứu như hình

3.10.

Hình 3.10: Thay đổi về màu sắc sinh khối

Ta thấy những thay đổi trong màu sắc sinh khối PE xốp trong thời gian bắt

đầu vận hành và đến giai đoạn ổn định. Sinh khối dính bám trên bề mặt của vật liệu

xốp PE làm vật liệu chuyển dần từ màu trắng sang màu vàng và đỏ.

Quan sát này chỉ ra rằng vi khuẩn anammox đã tăng nhanh chóng trên bề mặt

của vật liệu PE phù hợp với các kết quả đã nghiên cứu

3.7. Kết luận chương

Đề tài nghiên cứu 2 quá trình độc lập là: Nitrit hóa bán phần và quá trình

Anamox. Tuy nhiên do khối lượng công việc tương đối lớn, và hiệu quả của quá

trình Nitrit hóa bán phần ở bể số 1chưa đạt được kết quả tốt nên tác giả chỉ đi sâu

vào việc phân tích và xử lý số liệu của bể số 2 (Quá trình Anammox).

Quá trình thực hiện nghiên cứu chia làm 04 giai đoạn

Qua quá trình phân tích mẫu, xử lý số liệu. Tác giả đã có những đánh giá về

khả năng xử lý Amoni trong nước thải lò mổ (được pha theo tỷ lệ các chất để mô

phỏng đúng với nước thải lò mổ) ứng dụng quá trình Anammox thông qua các

- ở đầu vào và đầu ra của mô hình.

thông số:

+, N-NO2

+ở đầu vào và đầu ra của mô hình

- Sự biến đổi về N-NH4

- ở đầu vào và đầu ra của mô hình

 Sự biến đổi về N-NH4

 Sự biến đổi về N-NO2

- Sự biến đổi về tổng nitơ ở đầu vào và đầu ra của mô hình

- Sự biến đổi về tải trọng xử lý ở đầu ra và đầu vào của mô hình

Cả 4 giai đoạn của các quá trình xét trên đều cho thấy 1 xu hướng về khả năng xử lý

nước thải như sau:

Ở giai đoạn 1, thời gian lưu nước là 24 giờ và lượng cơ chất đưa vào nhỏ nhất, vi

sinh vật trong giai đoạn thích nghi, quá trình xử lý có bất ổn tuy nhiên vẫn đạt được

hiệu quả tốt.

Ở giai đoạn 2: Tăng lượng cơ chất lên nên vi sinh vật chưa kịp thích nghi nên đầu

giai đoạn này có sự biến động tương đối nhiều, hiệu quả xử lý đầu giai đoạn này

chưa cao, tuy nhiên tăng dần về cuối giai đoạn do vi sinh vật thích nghi dần.

Ở giai đoạn 3: Đây là giai đoạn vi sinh vật đã thích nghi dần và phát triển ổn định

Ở giai đoạn 4: giai đoạn này cho thấy lượng cơ chất đưa vào tương đối cao nhưng

, N-NO2

, tổng N thấp hơn so với tiêu chuẩn

hiệu quả xử lý rất tốt và lượng N-NH4

cho phép ở cột B QCVN 40/2011-BTNMT. Nguyên nhân là do vi sinh vật thích

nghi và phát triển mạnh, ổn định trong giai đoạn này. Lưa chọn đây là điều kiện tối

ưu để ứng dụng vào thực tiễn cho các nghiên cứu sau.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Anammox là công nghệ mới được phát triển trong những năm gần đây. Quá

trình không cần bất kỳ nguồn cacbon hữu cơ nào để loại bỏ nitơ. Vì vậy, nó đem lại

lợi ích về kinh tế và mang lại nhiều tiềm năng cho xử lý nước thải có chứa amoni có

nồng độ cao. Là một loại hình công nghệ khá mới, quá trình xử lý nitơ trong nước

thải bằng quá trình anammox chưa được áp dụng nhiều vào thực tiễn. Tuy nhiên,

cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì công nghệ đang ngày càng được

lựa chọn nhiều hơn.

Xét về góc độ kỹ thuật, xử lý nước thải bằng quá trình anammox có thể xử lý

nước thải đạt hiệu quả cao hơn hẳn so với các công nghệ xử lý nước thải bằng bùn

hoạt tính truyền thống, đặc biệt là nước thải chứa nồng độ amôni cao. Các chỉ tiêu + đều đáp ứng được khá kỹ thuật của nguồn thải sau xử lý như chỉ tiêu TN, N-NH4

tốt tiêu chuẩn hiện hành cho xử lý nước thải công nghiệp (QCVN

40:2011/BTNMT).

Với những ưu nhược điểm đã trình bày, có thể kết luận rằng, chúng ta hoàn toàn

có khả năng ứng dụng quá trình anammox trong xử lý nước thải lò mổ tại Việt Nam

một cách hiệu quả.

Đề tài đã đánh giá được khả năng xử lý Amoni trong nước thải lò mổ ứng dụng

quá trình Anammox thông qua đánh giá các thông số khi vận hành mô hình thực

- ở đầu vào và đầu ra của mô

nghiệm:

+, N-NO2

-, N-NO3

- Sự biến đổi về N-NH4

+ trung bình đạt 8,28 mg/l hoàn

hình đạt hiệu quả tốt.

+: Giá trị đầu ra của N-NH4

+ Sự biến đổi của N-NH4

toàn đáp ứng được tiêu chuẩn hiện hành về Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia đối với

nước thải Công nghiệp(QCVN 40/2011-BTNMT). Hiệu quả xử lý ổn định đạt

- : Hiệu quả xử lý ổn định đạt 84,54%.

86,76%.

+ Sự biến đổi của N-NO2

- Sự biến đổi về tổng nitơ ở đầu vào và đầu ra của mô hình giảm dần, giá

trị T-N đầu ra đạt 39,95 mg/l. Hiệu quả xử lý ổn định đạt 80%. Tổng ni

tơ đầu ra đã đạt chỉ tiêu cột B của QCVN 40/2011-BTNMT

- Sự biến đổi về tải trọng xử lý ở đầu ra và đầu vào của mô hình cho thấy

hệ thống chịu được tải trọng dần tăng cao.

- So sánh kết quả thực nghiệm cho thấy sự tương đồng và phù hợp với lý

thuyết của quá trình anammox.

- Đánh giá sự thay đổi pH của quá trình anammox, cho thấy quá trình

anammox là quá trình tiêu thụ axit.

- Đưa ra điều kiện tối ưu để áp dụng thực tiễn cho các nghiên cứu sau này +đầu

đối với nước thải lò mổ là: Thời gian lưu nước 24h, Lượng N-NH4 vào là 60-80 mg/l, nhiệt độ 27-300C, pH = 6-8,5

Kiến nghị:

- Đề xuất nghiên cứu mở rộng thêm với các nồng độ cơ chất đầu vào tăng cao

hơn (trên 80 mg/l)

- Tăng hiệu quả kinh tế của ứng dụng mô hình bằng cách nghiên cứu với thời

gian lưu nước thấp hơn.

- Tiếp tục nghiên cứu và chạy mô hình thí nghiệm đối với bể Nitrit hóa bán

phần để tìm ra điều kiện tối ưu tạo nồng độ các chất phù hợp cho quá trình

anammox.

- Trong tương lai có thể tiến hành cài đặt mô hình cho nhiều loại nước thải chứa

nhiều amôni như: Nước thải rỉ rác, công nghiệp thực phẩm …

Đây là nghiên cứu bước đầu, vì vậy cần có kế hoạch nghiên cứu sâu hơn và

triển khai trên quy mô lớn hơn nhằm khảo sát khả năng thích ứng của công nghệ, vi

khuẩn Anammox cũng như phương pháp thực hiện.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Lê Công Nhất Phương, Nguyễn Huỳnh Tấn Long, Ngô Kế Sương (2012)

Mối tương quan bicacbonat và ammonium của quá trình nitrit hóa một

phần/anammox để loại ammonium trong nước thải nuôi lợn. Tạp chí Sinh

học, 34(3SE): 63-68.10.2.

2. Lê Công Nhất Phương (2008), Nghiên cứu ứng dụng nhóm vi khuẩn

Anammox trong xử lý nước thải chăn nuôi heo, Luận án Tiến sỹ, ĐHQG TP

HCM.

3. Ngô Thị Phương Nam và nnc; Nghiên cứu xử lý nước thải giết mổ gia súc

bằng quá trình sinh học hiếu khí thể bám trên vật liệu polymer tổng hợp, Tạp

chí Khoa học, Đại học Huế, số 48, 2008

4. Nguyễn Thị Hoa Lý – Hồ Kim Hoa, Hiệu quả một số hóa chất khử trùng

dùng trong chăn nuôi, Tạp chí Thú y – số 4, 2002 (tr 43-49)

5. Nguyễn Xuân Hoàn (2009), Nghiên cứu xử lý amôni nồng độ thấp trong

nước thải sinh hoạt bằng phương pháp anammox. Tạp chí hóa học và ứng

dụng số 13

6. Nguyễn Văn Phước (2007), Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học,

Viện tài nguyên và môi trường, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2007.

7. Phạm Thị Ngọc Lan (2014), Bài giảng kỹ thuật vệ sinh môi trường nông thôn

nâng cao, Đại học Thủy Lợi

8. Phạm Khắc Liệu, Kenji Furukawa (2008), Phát triển quá trình xử lý sinh học

mới loại nitơ trong nước thải trên cơ sở phản ứng anammox, Tạp chí khoa

học, Đại học Huế, số 48.

9. Quyết định số 1930/QĐ-TTg ngày 20 tháng 11 năm 2009 về Phê duyệt định

hướng phát triển thoát nước đô thị Việt nam đến 2025 và tầm nhìn đến 2050.

10. Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, (2002), Cơ sở hóa học quá trình xử lý nước cấp

và nước thải, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.

11. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ,Lê Thị Hiền Thảo(1995) Các quá trình sinh

học trong các công trình cấp thoát nước. NXB Khoa Học và Kỹ Thuật , Hà

Nội.

12. Trần Thị Hiền Hoa, Lương Ngọc Khánh, Kenji Furukawa (2006), Loại bỏ

nitơ bằng quá trình anammox sử dụng hạt PVA-gel làm vật liệu mang, Kỷ

yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Đại học Xây dựng lần thứ 15, 5-14,

Hanoi (Việt Nam).

13. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Thị Hiền Hoa (2011), Công nghệ xử lý nước thải hiện

đang được áp dụng tại Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị Khoa học, Trường Đại

học Duy Tân. Đà Nẵng.

14. Trần Hiếu Nhuệ (1998) “Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp” , NXB

Khoa Học và Kỹ Thuật , Hà Nội

15. Trần Đức Hạ(2006), Chuyên đề xử lý nitơ trong nước thải.

Tiếng Anh

16. Bertino, A. (2010), “Study on one-stage Partial Nitritation-Anammox

processin Moving Bed Biofilm Reactors: a sustainable nitrogen removal”,

TRITA LWR Degree Project4.

17. Dosta, J., et al. (2008), “Short-and long-term effects of temperature on the

Anammox process”, Journal of Hazardous materials, 154, pp. 688-692

18. Hippen, A., Rosenwinkel, K., Baumgarten, G., Seyfried, C.F.,(1997),

Aerobicdeammonification: a new experience inthe treatment of wastewaters,

Wat. Sci. Tech.35 (10), 111-12018.

J.R., Siegrist, H., (2000), 19. Koch, G., Egli, K.,van der Meer,

Mathematicalmodelling of autotrophic denitrification in a nitrifying biofilm

of a rotating biologicalcontactor, Wat. Sci. Tech. 41 (4-5), 191-198

20. Macr Strous, Gijs Kuenen J., Mike S.M. Jetten (1999), “Key physiology of

anaerobic ammonium oxidation”, Applied and Environmental Microbiology,

65(7), pp. 3248.

21. Melcalf and Eddy Inc. Wastewater Engineering : Treatment ,Disposal and

Reuse , 4th edition

22. Sara Ekström. (2010), N2O production in a single stage nitritation/anammox

MBBR process (Master Thesis), Lund University (2010)17

23. Siegrist, H., Reithaar, S., Lais, P., (1998), Nitrogen loss in a nitrifying

rotatingcontactor treating ammonium rich leachate without organic carbon,

Wat. Sci. Tech. 37(4-5), 589-591.19.

24. Van Hulle, S.W.H., Vandeweyerb, H.J.P., Meesschaertc, B.D.,Vanrolleghem

a, P.A., Dejansb, P., Dumoulinb, A. (2010), Engineering aspects and practica

l application of autotrophic nitrogen removal from nitrogen rich streams,

Chemical Engineering Journal 162:1-205

25. Zhu Liang, Junxin Liu (2008), “Landfill leachate treatment with a novel

process; Anaerobic ammonium oxidation (Anammox) combined with soil

infiltration system”, Journal of Hazadous materials, 151, pp.207.

25. Standard methods for the examination of water and wastewater, phiên

bản thứ 20 (Clescerl et al, 1999)

Internet

26. http://www.syvab.se

25. Lò mổ làm khổ môi trường. 2014. Xem 29/8/2014

http://www.vietnamnet.vn

26. http://www. vnexpress.net

27. Bộ Nông nghiệp & PTNT kiểm tra thực trạng cơ sở giết mổ trên một số

địa bàn Hà Nội. 2015. xem 25/3/2015. http://hanoimoi.com.vn/

PHỤ LỤC

Một số hình ảnh quá trình lắp đặt và vận hành mô hình thí nghiệm

Một số hình ảnh quá trình lấy mẫu và phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm

PHỤ LỤC 1: QCVN 40:2011/ BTNMT

QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

Phụ lục 1: - Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép

trong nước thải Công nghiệp

TT Giá trị C Thông số Đơn vị A B

oC Nhiệt độ 40 40 1.

Pt/Co Màu 50 150 2.

- pH 6 đến 9 5,5 đến 9 3.

mg/l BOD5 (20oC) 30 50 4.

mg/l 75 150 5. COD

mg/l 5 10 6. Amoni (tính theo N)

mg/l 20 40 7. Tổng nitơ

vi Coliform 3000 5000 8.

khuẩn/100ml

Trong đó:

- Cột A Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;

Cột B Bảng 1 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công

nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;

Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải được xác định tại khu vực tiếp

nhận nước thải.

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý amoni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng dụng quá trình Anammox

Nội dung nghiên cứu của luận văn là hiện trạng ô nhiễm amoni trong nước thải lò mổ ở Việt Nam; Tổng quan công nghệ xử lý amoni trong nước thải lò mổ ứng dụng quá trình anammox trên thế giới và ở Việt Nam;...

+

-

+

-

C3

C4

-

-

Nitrification Denitrification Fixation+AssimilatioNi trification Anammox Nitritation Anammox

Bể chứa hỗn hợp nước thải

Đường chuẩn Amôni

D g n a u q ộ đ 0,4 t ậ M 0,2

2 4 Nồng độ Amôni (mg/l)

Đường chuẩn Nitrit

0,35 D g n 0,25 a u q 0,15 ộ đ 0,1 t ậ 0,05 M

2 Nồng độ Nitrit (mg/l) Mật độ quang

Đường chuẩn Nitrat

D g n a u q ộ đ t ậ M

2 Mật độ quang Nồng độ Nitrat (mg/l)

- ở đầu vào và đầu ra của mô hình.

+ , N-NO2

+ ở đầu vào và đầu ra của mô hình

+

Bảng 3.5. Kết quả phân tích nồng độ N-NH4 +

ra

+ và hiệu suất xử lý N-NH4 vào

Hiệu suất

GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1 GD 1

GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2 GD 2

GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4 GD 4

GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3 GD 3

) l / g m

( i

n o m a ộ đ g n ồ N

Ngày

- ở đầu vào và đầu ra của mô hình

- và hiệu suất xử lý N-NO2 -ra

- vào

Biểu đồ thể hiện kết quả xử lý N-NO2 Hiệu suất

GD 1

GD 4

GD 2

GD 3

) l / g m

( t i r t i

n ộ đ g n ồ N

Ngày

Hiệu suất

GD 4

GD 3

GD 1

GD 2

) l / g m

( ơ t i

n g n ổ t ộ đ g n ồ N

0% Ngày

+ của mô hình +

+

Tải trọng xử lý N-NH4

+

4

-

) y 0,000050 à g n 0,000040 . 3 m / 0,000030 g k (

H N N g n ọ r t i ả T

ngà y

-

- Nồng độ N-NO3 đầu vào (mg/l)

-

- Nồng độ N-NO3 đầu vào (mg/l)

-

GD 2

GD 3

GD 4

GD 1

) l / g m

( -

3

-