XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÒ MỔ BẰNG CÔNG NGHỆ TẠO AGS

Xử lý nước thải lò mổ bằng công nghệ tạo AGS Bùn hạt hiếu khí. Do đặc điểm công nghệ, ngành giết mổ đã sử dụng và thải ra một lượng nước khá lớn trong quá trình sản xuất và chế biến. Nước thải ra từ ngành giết mổ gia súc có nồng độ ô nhiễm cao ( COD hoà tan khoảng 800 đến 5000 mgl) (Masse và Masse’, 2010) mà chủ yếu là ô nhiễm chất hữu cơ bao gồm protein, lipid, gluxit là thành phần của tế bào động vật. Do đó, nước thải giết mổ gia súc rất thích hợp cho xử lý sinh học nếu có biện pháp tiền xử lý thích hợp. Lưu lượng lớn, nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao và thích hợp cho xử lý sinh học, chính vì vậy nước thải giết mổ gia súc được chọn làm đối tượng nghiên cứu cho đề tài “ Xử lý nước thải lò mổ bằng công nghệ tạo AGS” AGS ( Aerobic granular sludge) : Bùn hạt hiếu khí 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu của nghiên cứu là tập trung vào khảo sát các đặc tính của bùn hạt hiếu khí đối với nước thải giết mổ gia súc bao gồm: 1 Nghiên cứu sự tạo thành hạt hiếu khí trong xử lý nước thải giết mổ gia súc. 2 Xác định các đặc tính của bùn hạt hiếu khí. Trên các cơ sở kết quả nghiên cứu được sẽ rút ra các kết luận về các vấn đề đạt được và các kiến nghị cần thiết như sau: Các kết luận • Sự tạo thành bùn hạt hiếu khí. • Các yếu tố ảnh hưởng đến sự tạo thành và phát triển của bùn hạt hiếu khí. • Biến đổi kích thước bùn hạt hiếu khí. • Nồng độ bùn hạt trong thiết bị phản ứng và nồng độ bùn trong dòng ra. • Khả năng lắng của bùn hạt. • Hiệu quả xử lý của bùn hạt. • Các ưu điểm của bùn hạt so với bùn hiếu khí thông thường. Các kiến nghi • Ứng dụng của bùn hạt. • Các nghiên cứu thêm về bùn hạt.

DỰ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI LỊ MỔ BẰNG CƠNG NGHỆ TẠO AGS Lĩnh Vực Dự Thi: Kỹ Thuật môi trường ****** Tác giả: MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU .2 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu 2.2 Sự hình thành đặc tính bùn hạt hiếu khí 2.2.1 Nguồn cacbon sử dụng tạo hạt 2.2.2 Hình dạng bể phản ứng 2.2.3 Bùn giống .4 2.2.4 Đặc tính bùn hạt hiếu khí .5 2.2.5 Chất mang cho bùn hạt hiếu khí 2.3 Các yếu tố kích thích hình thành hạt hiếu khí 2.3.1 Tính kỵ nước tế bào 2.3.2 Tải trọng hữu 2.3.3 Cation kim loại 2.3.4 Chất rắn lơ lửng chất mang .7 CHƯƠNG III: THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu vi sinh vật 3.1.1 Nước thải .8 3.1.2 Bùn giống 3.2 Quy trình thí nghiệm 3.3 Nuôi cấy bùn hạt 10 3.3.1 Mô hình nghiên cứu điều kiện vận hành hệ thống 10 3.3.2 Điều kiện vận hành 10 3.3.3 Sự tạo thành bùn hạt hiếu khí .11 3.4 Phương pháp phân tích 11 3.4.1 Vận tốc lắng .11 3.4.2 Nồng độ sinh khối lắng hay tỷ trọng sinh khối 12 3.4.3 Các thông số khác 12 3.5 Phương pháp xử lý số liệu 12 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 13 4.1 Sự hình thành bùn hạt hiếu khí 13 4.1.1 Q trình thích nghi ban đầu .13 4.1.2 Sự hình thành hạt hiếu khí 14 4.1.3 Chủng loai vi sinh hình thái học hạt .15 4.1.4 Sự phát triển kích thước hạt .16 4.1.5 Cơ chế hình thành hạt 17 4.2 đặc tính bùn hạt 18 4.2.1 pH 18 4.2.2 Biến đổi nồng độ Oxy hoà tan 20 4.2.3 Nồng độ sinh khối 20 4.2.4 Nồng độ sinh khối lắng (settled biomass concentration) .22 4.2.5 Khả lắng 22 4.2.6 Khả xử lý hạt hiếu khí 24 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .25 TÀI LIỆU THAM KHẢO .26 PHỤ LỤC 27 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐẶT VẤN ĐỀ Quá trình sinh học (biologycal process) q trình hầu hết nhà máy xử lý nước thải đặc biệt q trình bùn hoạt tính truyền thống CASP Ngày nay, xu hướng bảo vệ tài ngun nước thơng qua việc tuần hồn, tái chế, tái sử dụng nước tiêu chuẩn phát thải ngày nghiêm khắc công nghệ bùn hoạt tính thơng thường CASP (conventional activated sludge proceess) khơng cịn đáp ứng nhu cầu Hầu hết hệ thống xử lý nước thải sử dụng q trình sinh học bùn hoạt tính thơng thường CASP có số bất lợi sản sinh lượng sinh khối dư cao, nồng độ chất rắn lơ lửng đầu cao, diện tích xây dựng cơng trình lớn, tải trọng xử lý thấp (0,5 – kg COD/m3.ngày) (Corbitt, 2009; Metcalf Eddy, 2013), Hơn nữa, khả lắng bùn hoạt tính truyền thống CASP thấp, điều làm cho chi phí xây dựng chi phí xử lý bùn gia tăng Thêm vào đó, CASP cần diện tích bề mặt lớn cho việc xây dựng cơng trình hồn thiện gồm bể lắng đủ lớn mà khơng thể có số nơi mà đất khơng có sẵn giá cao Sự xuất bùn hạt hiếu khí tạo xu hướng xử lý nước thải Dựa vào đặc tính riêng bùn hạt thấy số thuận lợi bùn hạt sau: (1) tải trọng hữu cao ( lớn 30 kg COD/m 3.ngày (Thành, 2015)); (2) khả lắng nhanh bùn hạt; (3) khả loại bỏ nitơ (Kreuk cộng sự,2014) dựa vào thuận lợi bùn hạt hiếu khí, bùn hạt công nghệ xử lý hấp dẫn tương lai Do đặc điểm công nghệ, ngành giết mổ sử dụng thải lượng nước lớn trình sản xuất chế biến Nước thải từ ngành giết mổ gia súc có nồng độ nhiễm cao ( COD hoà tan khoảng 800 đến 5000 mg/l) (Masse Masse’, 2010) mà chủ yếu ô nhiễm chất hữu bao gồm protein, lipid, gluxit thành phần tế bào động vật Do đó, nước thải giết mổ gia súc thích hợp cho xử lý sinh học có biện pháp tiền xử lý thích hợp Lưu lượng lớn, nồng độ ô nhiễm hữu cao thích hợp cho xử lý sinh học, nước thải giết mổ gia súc chọn làm đối tượng nghiên cứu cho đề tài “ Xử lý nước thải lị mổ cơng nghệ tạo AGS” AGS ( Aerobic granular sludge) : Bùn hạt hiếu khí 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào khảo sát đặc tính bùn hạt hiếu khí nước thải giết mổ gia súc bao gồm: Nghiên cứu tạo thành hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc Xác định đặc tính bùn hạt hiếu khí Trên sở kết nghiên cứu rút kết luận vấn đề đạt kiến nghị cần thiết sau: Các kết luận  Sự tạo thành bùn hạt hiếu khí  bùn hạt hiếu khí Các yếu tố ảnh hưởng đến tạo thành phát triển  Biến đổi kích thước bùn hạt hiếu khí  bùn dịng Nồng độ bùn hạt thiết bị phản ứng nồng độ  Khả lắng bùn hạt  Hiệu xử lý bùn hạt  thường Các ưu điểm bùn hạt so với bùn hiếu khí thơng Các kiến nghi  Ứng dụng bùn hạt  Các nghiên cứu thêm bùn hạt 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nghiên cứu sử dụng bể phản ứng theo mẻ SBR (sequencing batch reactor) để ni cấy bùn hạt hiếu khí (aerobic granule) theo dõi phát triển hạt bể phản ứng Nguồn cacbon dinh dưỡng sử dụng lấy từ nước thải giết mổ gia súc xí nghiệp chế biến thực phẩm Nam Phong, TP HCM, Việt Nam Với COD nước thải cho nuôi cấy từ 300 – 500 mg/l ( tải trọng 1,5 – 2,5 kg COD/m3.ngày) Hình thành (formation) hạt hiếu khí bể phản ứng theo mẻ tải trọng 1,5 – 2,5 kg COD/m3.ngày với nước thải giêt mổ gia súc Khảo sát tính chất sinh hố lý học bùn hạt hình thành nước thải giết mổ gia súc Khảo sát khả ứng dụng bùn hạt hiếu khí vào thực tế CHƯƠNG II: TỔNG QUAN 2.1 GIỚI THIỆU Hầu hết hệ thống xử lý nước thải (waste water treatment system) có số bất lợi sản sinh lượng sinh khối thừa (surplus biomass) lớn, tính linh động thấp với dao động tải trọng, yêu cầu diện tích lớn cho bể phản ứng đặc biệt bể lắng, tải trọng hữu thấp bùn hoạt tính truyền thống (CASP) trình màng sinh học (biofirm process) (0,5 – kg COD/m3.ngày) Q trình kỵ khí (anaerobic process) với bể phản ứng hiệu cao nhiều phát triển (đạt đến 40 kg COD/m3.ngày) chẳng hạn bể UASB (upflow anaerobic sludge blanket) (Eckenfelder cộng sự, 1989) Hơn nữa, cơng trình lắng khơng cần thiết bùn tách kết hợp bể UASB Mặc dù trình UASB sử dụng phổ biến kỹ thuật hình thành hạt chủ đề thảo luận Đối với hạt kỵ khí (methanogenic granule), người ta cho vi sinh (microorganisms) phát triển tạo thành hạt tương tác tế bào vi khuẩn Thực tế, phát triển hình thành hạt trường hợp hình thành màng sinh hoc (biofilm) 2.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ 2.2.1 Nguồn cacbon sử dụng tạo hạt Nguồn cacbon sử dụng để nuôi cấy bùn hạt thường acetate, glucose, acetate glucose nước thải thật 2.2.2 Hình dạng bể phản ứng Từ nghiên cứu trên, hạt hình thành hệ thống theo mẻ SBAR (Sequencing Batch airlift reactor), SBR (Sequencing Batch Reactor) hệ thống liên tục BAS (Biofilm Airlift Supension reactor) phương pháp nuôi cấy khoảng thời gian Thơng thường, hình thành sau 40 ngày Nhưng dường có hiệu qủa (efficient) ni cấy hạt hiếu khí hệ thống theo mẻ (batch system) (Beun cộng sự, 2009) đặc biệt với SBAR Bể phản ứng SBAR có khả tạo hạt tốt thiết bị tạo hạt với tỷ trọng (dense) cao, kích thươc hạt nhở hơn, thiết bị thích hợp cho nghiên cứu Hơn nữa, q trình bùn hoạt tính truyền thống cũ cải tạo (upgraded) thành SBAR SBR để cải thiện trình xử lý Ở điều kiện nghiên cứu, tơi chọn mơ hình nghiên cứu theo mẻ SBR SBR sử dụng mô tả chi tiết phần phương pháp luận 2.2.3 Bùn giống Bùn giống để tạo hạt lấy từ bùn hoạt tính thông thường (Tay cộng sự, 2011; Beun cộng sự, 2009; Jang cộng sự, 2013; Arrojo cộng sự, 2014; Wang cộng sự,2014; Qin cộng sự, 2014; Schwarzenbeck cộng sự, 2014; Kreuk cộng sự, 2014) bùn kỵ khí (Linlin cộng sự, 2015) Do đó, hạt hiếu khí ni cấy bùn hoạt tính truyền thống bùn hạt kỵ khí 2.2.4 Đặc tính bùn hạt hiếu khí Bùn hạt có nhiều ưu điểm bùn hoạt tính truyền thống (conventional activated sludge) Những đặc tính bùn hạt (granular sludge) bùn dạng (floc-like sludge) thể Hình 2.1 Bùn hạt (granular sludge) Bùn hoạt tính truyền thống Bề mặt ngồi rõ ràng, đặn Tỷ trọng, tính nén cao Khả lắng tốt Khả lưu bùn cao Khả chịu tải hữu nitrogen cao Rời rạc Khơng có hình dạng cố định Cấu trúc lỏng lẻo Hình 2.1: Đặc tính bùn hạt bùn hoạt tính truyền thống Bên hạt vi khuẩn hình que (rod bacteria) chiếm ưu (predominant), có nhiều lỗ hổng (cavities) Những lỗ hổng tăng cường (enhance) vận chuyển chất từ khối chất lỏng vào hạt đồng thời sản phẩm trung gian (intermediate product), sản phẩm phụ (by-product) với sản phẩm khác dễ dàng vận chuyển từ bên hạt bên khối chất lỏng (Tay cộng sự, 2012) Hình 2.3: Bùn giống (trái), thước đo = µm, bùn dạng sợi; bùn hạt hiếu khí (phải) lúc ổn định, thước đo = mm (Wang cộng sự, 2014) Kích thước hạt Kích thước hạt quan trọng để chất nền, chất dinh dưỡng (nutrient), oxygen có khả xâm nhập (accessibility) giải phóng (releasing) sản phẩm, đồng thời ảnh hưởng lớn đến khả sống vi sinh vật, điều kiện sống cấu trúc vi mô (microenvironment and microstructure) cộng đồng vi sinh Kích thước hạt định khả nitrat hoá (nitrification) khử nitrate (denitrification) với phân huỷ kỵ khí tương ứng với giới hạn (limitation) khuyếch tán oxygen Thông thường chiều sâu thâm nhập oxygen từ 100 – 500 µm (Tijhuis cộng sự, 2004) Vì bán kính hạt lớn hơn, q trình khử nitrat phân huỷ kỵ khí diễn Do đó, kích thước hạt nhân tố định hình dạng (molding) vật lý đặc tính bùn hạt hiếu khí Độ ẩm Thành phần nước bùn hạt hiếu khí 94,3% Thành phần nước hạt kỵ khí 97,2% (Linlin cộng sự, 2015) Vận tốc lắng Vận tốc lắng bùn hạt nuôi cấy khoảng 22 – 60 m/h vận tốc trung bình 34,8 m/h, so với 72 m/h hạt kỵ khí Vận tốc lắng hạt hiếu khí thấp gia tăng thành phần nước hạt hiếu khí (Linlin cộng sự, 2015) Đối với hạt hiếu khí có sử dụng vật mang vỏ sị vận tốc lắng đạt 103 m/h tải trọng 30 kgCOD/m3.ngày (Thành, 2015) Tỷ lệ VSS/SS Tỷ lệ VSS/SS hạt hiếu khí 0,71 bùn hạt kỵ khí 0,57 Tuy nhiên, tỷ lệ thấp bùn hoạt tính thơng thường (0,85) (Linlin cộng sự, 2015) Tỷ trọng hạt Tỷ trọng hạt hiếu khí tỷ trọng tế bào vi khuẩn riêng biệt hạt thể đặc tính lắng tốt kích thước lớn chúng Tỷ trọng hạt đạt đến 60 mg/lhạt (Beun cộng sự, 2012) Tính kỵ nước bề mặt tế bào Tính kỵ nước bề mặt tế bào bùn hạt khác so với bùn dạng bơng thơng thường Tính kỵ nước tế bào có khác đáng kể trước sau hình thành hạt hiếu khí Tính kỵ nước bề mặt tế bào gia tăng từ 50,6% giai đoạn trước hình thành hạt đến 75,1% sau hạt hình thành Điều nói lên hình thành hạt hiếu khí kết hợp với gia tăng tính kỵ nước tế bào Tính kỵ nước bề mặt tế bào ln xem đóng vai trò quan trọng việc cố định tế bào bám dính tế bào lên bề mặt dính bám tế bào với (Tay cộng sự, 2012) Sự sản sinh Exopolysaccharides Exopolysaccharides làm cầu nối trung gian (mediate) cho kết dính (cohension) dính bám (adhesion) tế bào, đồng thời đóng vai trị định việc trì cấu trúc nguyên vẹn mạng lưới (matrix) biofilm Thành phần biofilm-polysaccharides (PS) cao – lần thành phần biofilm-protein (PN) (dữ liệu lấy từ “three – phase fluidizedbed reactor” Lertpocasombut (Lui Tay, 2012)) nghiên cứu trường hợp nghiên cứu bùn hạt hiếu khí Khi vận tốc khí bề mặt (superficial air velocity) tăng tỉ lệ PS/PN gia tăng tương ứng với lực cắt Khối lượng riêng Khối lượng riêng hạt gia tăng sau hình thành hạt Khối lượng riêng lúc bắt đầu tạo hạt 1,0008 kg/l gia tăng đến giá trị trung bình 1,0069 kg/l suốt giai đoạn hình thành hạt Khối lượng riêng bùn hạt phản ánh độ nén cộng đồng vi sinh Sự cải thiện đáng kể Khối lượng riêng bùn hạt thể cấu trúc nén (compact) cao (Tay cộng sự, 2012) 2.2.5 Chất mang cho bùn hạt hiếu khí Một cách khác gia tăng hình thành bùn hạt sử dụng vật mang (support media) Những loại vật mang khác đề nghị basalt (Tijhuis cộng sự, 2004), bọt biển (spone), cát (sand), hạt plastic (plastic bead), vỏ sò (shell), Những vật mang đóng vai trị hạt giống (seed) cho hình thành hạt trợ giúp cho khả lắng 2.3 CÁC YẾU TỐ KÍCH THÍCH SỰ HÌNH THÀNH HẠT HIẾU KHÍ Việc ni cấy (cultivation) bùn hạt hiếu khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác tỷ lệ chất polyme ngoại bào EPS bùn, tính kỵ nước tế bào bùn, loại thiết bị phản ứng, đặc tính bùn giống, tải trọng hữu cơ, thành phần nước thải nuôi cấy, điều kiện hoạt động, chất ức chế, Tất nhân tố góp phần vào hình thành hạt đặc tính hạt hiếu khí Mặc dù nhân tố không ghi nhận nhiều số nhân tố nghiên cứu sau: 2.3.1 Tính kỵ nước tế bào Tính kỵ nước tế bào gây điều kiện nuôi cấy thay đổi ban đầu kết tụ tế bào, bước định dẫn tới hình thành hạt Thêm vào nghiên cứu gần tính kỵ nước tế bào liên quan đến điều kiện nuôi cấy xem tác nhân khởi động hình thành hạt hiếu khí (Liu cộng sự, 2013) Nhìn chung, đặc tính hố lý bề mặt tế bào có ảnh hưởng sâu sắc đến hình thành biofilm (Liu Tay, 2012; Liu cộng sự, 2013) Tính kỵ nước tế bào xác định cách xác định góc tiếp xúc (contact angle), bám dính vi sinh dạng hydrocacbon chất lỏng rắn (Liu cộng sự, 2014) Tính kỵ nước tế bào phân thành ba loại sau: + CA > 90o : bề mặt kỵ nước + 50o < CA > 60o : bề mặt kỵ nước trung bình + CA < 40o : bề mặt ưa nước 2.3.2 Tải trọng hữu Tải trọng hữu (organic loading rate) cao thích hợp với bùn hạt hiếu khí Điều thể xu hướng phát triển bùn hạt dựa hệ thống xử lý nước thải có nồng độ cao (high-strength wastewater) (Moy cộng sự, 2013) Tải trọng tối ưu để tạo hạt hiếu khí kgCOD/(m 3.ngày) Tải trọng có hạt ổn định với kích thước 5,4 mm, độ tròn 1,29, tốc độ sử dụng oxy riêng (SOUR) 118 mg O2/(mgVSS.h), SVI 50 ml/g, hiệu loại bỏ COD 99% Hoạt động tải trọng q cao q thấp khơng thích hợp cho hình thành lớp bùn nén tốt, nữa, cho việc trì tính ổn định hiệu suất bể phản ứng 2.3.3 Cation kim loại Cation kim loại có xu hướng hình thành liên kết với EPS, ảnh hưởng đến kết sinh học (bioflocculation), trình lắng khử nước bùn (Liu Fang, 2013) Có hai q trình kết bơng sinh học: nén lớp điện tích kép (double layer compression) cầu nối cation (cation bridging) Ion calcium cho vừa kích thích hình thành hạt cách trung hồ điện tích trái dấu bề mặt vi khuẩn kết qủa tương ứng với lực hút Van der Waals, vừa hoạt động cầu nối cation vi khuẩn hầu hết vi sinh vật mang điện tích trái dấu pH thơng thường 2.3.4 Chất rắn lơ lửng chất mang Những hạt lơ lửng (suspended particles) nước thải nhân tố kích thích q trình hình thành hạt hiếu khí có sẵn diện tích bề mặt tạo thuận lợi bám dính tế bào Đầu tiên, với diện chất rắn lơ lửng, exopolysaccharides có xu hướng sản sinh bề mặt vật mang exopolysaccharides cầu nối tế bào (Wingender cộng sự, 2009; Liu Tay, 2012) CHƯƠNG III: THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 3.1 VẬT LIỆU VÀ VI SINH VẬT 3.1.1 Nước thải Trong nghiên cứu trước (Beun cộng sự, 2018; Jang cộng sự, 2019; Wang cộng sự, 2020; Thành, 2018) sử dụng glucose acetate nguồn cacbon cho q trình ni cấy bùn hạt hiếu khí Trong nghiên cứu này, nguồn cacbon nitơ, chất dinh dưỡng cho q trình ni cấy bùn hạt xuất phát từ nước thải giết mổ gia súc Tính chất nước thải giết mổ gia súc trình bày Bảng 3.1 Bảng 3.1: Thành phần nước thải giết mổ xí nghiệp chế biến thực phẩm Nam Phong Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Tổng COD mg/l 1770 COD hoà tan mg/l 1500 BOD5 mg/l 1100 SS mg/l 700 Ntổng mg/l 201 NH4 mg/l 120 P mg/l 35 ‰ 1,1 TDS mg/l 1120 Độ dẫn điện mS 2,9 - 5,5 - Dầu mỡ mg/l 90 Coliform MPN/100ml 5*109 Độ măn pH Qua Bảng 3.1, nước thải giết mổ gia súc có nồng độ nhiễm cao cần phải có biện pháp xử lý để khơng gây ảnh hưởng xấu cho mơi trường Tỷ lệ BOD/COD hồ tan = 0,63, BOD5/Ntổng=5,5, BOD5/P=3,1 Điều thể nước thải giết mổ gia súc thích hợp cho xử lý sinh học (Metcalf & Eddy, 2013; Huệ Hạ, 2012) Cũng qua kết ta nhận thấy nước thải giết mổ gia súc có thành phần dinh dưỡng nitơ, photpho cao, mà phù hợp với cơng nghệ bùn hạt bùn hạt có khả loại bỏ đồng thời chất hữu nitơ, photpho (Kreuk cộng sự, 2014) Nhưng giới hạn đề tài nên khơng nghiên cứu phần: phần bên ngồi có màu trắng hạt có kích thước nhở 0,1 mm, phần bên hình thành nhân hạt có mầu nâu đậm, cịn nhứng hạt có kích thước 0,5 mm – mm hạt quan sát thấy màu nâu (Hình 4.3;4.4 4.5) Bùn giống Bùn thích nghi Tuần Tuần Hình 4.3: Thay đổi màu sắc bùn Tuần Hình 4.4: Hạt mơ hình 4.1.3 Chủng loai vi sinh hình thái học hạt Lúc đầu, bùn giống có màu vàng đen, thích nghi với nước thải giết mổ gia súc có màu nâu đỏ, màu sắc bùn thay đổi có màu nhạt dần thành màu vàng cam sau tuần hoạt động có thay đổi rõ rệt vào tuần thứ Sau thích nghi, bể phản ứng xuất chủ yếu vi sinh lớn bao gồm: nguyên sinh động vật, rotifer, protozoa, ciliates, flagellate, nematodes, spirillum, vào cuối tuần thứ hai vi sinh vật lớn dường dần biến bể phản ứng Vào tuần thứ tư bể phản ứng lượng nhỏ giun đỏ nematodes vài giun màu đen Từ tuần trở hạt hình thành rõ bể phản ứng (Hình 4.5) lớn dần đạt trưởng thành vào tuần thứ 16 Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Hình 4.5: Sự thay đổi hình dạng kích thước hạt theo thời gian Căn vào Hình 4.5, thay đổi hình thái học bùn, từ bùn hoạt tính thơng thường hạt ban đầu hình thành, vào tuần thứ hai hạt màu trắng dường suốt, ngày rõ ràng lớn dần đạt đến trưởng thành theo thời gian vào tuần thứ Hạt ngày đồng đều, nén, gọn hơn, thể qua thay đổi hạt ngày tròn bề mặt ngày nhẵn 4.1.4 Sự phát triển kích thước hạt Bùn giống có kích thước nhỏ 100 µm quan sát khơng thấy rõ hạt, kích thước hạt phát triển chậm bể phản ứng Những hạt ban đầu hình thành có đường kính nhỏ 0,1 mm xuất bể phản ứng từ cuối tuần thứ Đến tuần thứ xuất hạt nhỏ mà quan sát rõ ràng mắt thường bể phản ứng lúc bùn dạng chiếm đa số bể phản ứng Đến cuối tuần thứ sinh khối bùn bể phản ứng chủ yếu hạt với kích thước 0,1 – 0,5 mm Hạt lớn dần đạt kích thước 0,5 – 1,2 mm vào tuần thứ sáu (Hình 4.5) Lúc hạt trưởng thành có kích thước không thay dổi đáng kể từ tuần thứ sáu trở 17 Sự thay đổi kích thước hạt theo thời gian Kích thước hạt (mm) 1.4 1.2 1.05 1.2 1.16 0.8 0.6 kích thước 0.55 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Thời gian (tuần) Hình 4.6: Sự thay đổi kích thước hạt theo thời gian (tuần) Kích thước hạt thay đổi mạnh từ tuần đến tuần 6, tăng chậm từ tuần thứ đến tuần (Hình 4.6) Điều giới hạn xâm nhập oxy chất vào hạt (Hình 2.2), giải thích phù hợp với Beun cộng sự, 2012; Tijhuis cộng sự, 2004; Kruek cộng sự, 2015 Theo Beun cộng (2012) chiều sâu xâm nhập acetate 115-520 µm tương ứng với q trình biến đổi hiếu thiếu khí Theo Tijhuis cộng (2004) thông thường chiều sâu thâm nhập oxygen từ 100 – 500 µm Như hạt trưởng thành tồn hai điều kiện hiếu khí kỵ khí, điều chứng tỏ bùn hạt có khả khử nitơ photpho Nhưng khả khử nitơ photpho không khảo sát đề tài 4.1.5 Cơ chế hình thành hạt Dựa vào việc quan sát hình thành hạt, bể phản ứng hạt hình thành Sinh khối bể phản ứng gồm: vi khuẩn, protozoa, ciliates, flagellate, nematodes, tính kỵ nước tế bào trở nên cao, tế bào dễ dàng kết hợp với cách tách khỏi pha nước Hơn vào lúc polysaccharides cation hố trị hai đóng vai trị thiết yếu tác nhân cầu nối hình thành lưới tế bào (Thành, 2015) Từ lúc này, hạt ban đầu hình thành ngày lớn Hạt trưởng thành, độ nén bề mặt nhẵn Chi tiết hình thành hạt thể Hình 4.8 Quá trình hình thành hạt nước thải giết mổ gia súc giống với đề nghị Wang cộng sự, 2014; Tay cộng sự, 2011; Tay , 2012; Tay cộng sự, 2014; Jang cộng sự, 2013; Etterer Wilder, 2011 q trình hình thành hạt hiếu khí q trình bùn hoạt tính hiếu khí mà trình bày Phần 2.4.2 phần tổng quan tài liệu 18 Bùn giống khí Polysaccharides, Cation hố trị II Tính kỵ nước tế bào gia tăng Hình thành lưới tế bào Hạt ban đầu khí Hạt trưởng thành Hình 4.8: Q trình hình thành bùn hạt hiếu khí bể phản ứng theo mẻ SBR 4.2 ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT 4.2.1 pH Theo Corbbitt (2009) vi khuẩn nitrat hố phát triển thích hợp pH từ – 8,5, oxy hoà tan mg/l Như điều kiện thí nghiệm có oxy hồ tan phù hợp, có pH nước thải chưa hiệu chỉnh pH (pH =6,9-7,2) không phù hợp Do vậy, cần phải hiệu chỉnh pH lên – 8,5, mục đích việc tăng pH nước thải đầu vào để trung hồ lượng kiềm q trình nitrat hố, q trình nitrat hố cần 0,75 mg/l kiềm cho mg/l nitơ amonia bị oxy hố Điều giải thích sau: + Q trình nitrat hố q trình oxy hố sinh học Amoni (NH ) thành nitrat với hình thành nitrit sản phẩm trung gian: + NH 4  3O2  NO2  H   H 2O ( Nitrosomonas ) NO2  O2  NO3 ( Nitrobacter ) + Tổng hợp trình nitrat hoá chuyển hoá NH 4+ thành NO3như sau: NH 4  2O2  NO4  H   H 2O Như vậy, có lượng kiềm bị q trình nitrat hố 19