Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình canon trên nền bùn hạt kỵ khí bằng nước rỉ rác cũ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

BÙI THỊ KIM NGÂN

NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU HỆ BÙN QUÁ TRÌNH CANON TRÊN NỀN BÙN HẠT KỴ KHÍ BẰNG NƯỚC RỈ RÁC CŨ

Study on enrichment of CANON sludge process base on anaerobic particle sludge by old leachate

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

BÙI THỊ KIM NGÂN

NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU HỆ BÙN QUÁ TRÌNH CANON TRÊN NỀN BÙN HẠT KỴ KHÍ BẰNG NƯỚC RỈ RÁC CŨ

Study on enrichment of CANON sludge process base on anaerobic particle sludge by old leachate

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Xác nhận của Khoa MT&TN Xác nhận của GVHD

PGS.TS Nguyễn Phước Dân

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2020

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phước Dân

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Lê Hùng Anh

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS Lê Thị Kim Oanh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày 24 tháng 12 năm 2019

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 GS.TS Nguyễn Văn Phước

2 TS Võ Nguyễn Xuân Quế 3 PGS.TS Lê Hùng Anh 4 PGS.TS Lê Thị Kim Oanh 5 TS Nguyễn Nhật Huy

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: Bùi Thị Kim Ngân MSHV: 1770592 Ngày, tháng, năm sinh: 24/06/1994 Nơi sinh: Tây Ninh Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 60520320

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ

khí bằng nước rỉ rác cũ (Study on enrichment of CANON sludge process base on anaerobic particle sludge by old leachate).

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng mô hình IC sử dụng nước rỉ rác sau quá trình nitrit hóa bán phần ở tải trọng nitơ là 2,0 kg N/m3.ngày

- Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng 0,94; 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày

- Xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối và hoạt tính riêng của bùn anammox, AOB và NOB ở các tải trọng

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/02/2019

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 09/12/2019 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Phước Dân

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ khí bằng nước rỉ rác cũ” và hoàn thành báo cáo luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, quan tâm, chỉ bảo của các thầy cô và bạn bè

Lời đầu tiên, cho tôi được gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến Thầy PGS.TS Nguyễn Phước Dân đã tận tình hướng dẫn, chia sẻ những kiến thức và kinh nghiệm trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô trong Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức trong suốt thời gian học tập tại trường và Quý thầy cô trong Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường và Tài nguyên đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện trong quá trình vận hành mô hình và thí nghiệm phân tích để thực hiện đề tài

Xin cảm ơn Ban quản lý Khu xử lý chất thải rắn Gò Cát đã tạo điều kiện thuận lợi trong việc lấy nước rỉ rác trong suốt thời gian nghiên cứu Cảm ơn các bạn sinh viên Nguyễn Thị Diễm Thúy, Ngô Công Ngọc cùng các bạn sinh viên khác trong phòng thí nghiệm đã hỗ trợ nhiệt tình và đồng hành trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và những người bạn thân thiết đã động viên, ủng hộ để tôi cố gắng học tập và hoàn thành chương trình Thạc sĩ

Xin chân thành cảm ơn./

Tp.HCM, ngày 11 tháng 02 năm 2020

Bùi Thị Kim Ngân

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong nghiên cứu này, công nghệ tuần hoàn nội bộ (IC) được ứng dụng để làm giàu bùn anammox và quá trình CANON được ứng dụng để xử lý nitơ trong nước rỉ rác cũ của bãi chôn lấp Gò Cát Nhóm nghiên cứu thực hiện 3 thí nghiệm trong 270 ngày Thí nghiệm 1: làm giàu bùn anammox bằng mô hình IC ở tải trọng 2 kg N/m3.ngày trong thời gian 72 ngày Thí nghiệm 2: thích nghi bùn anammox và bùn AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON và vận hành xử lý nitơ ở các tải trọng 0,94; 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày Thí nghiệm 3: xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối của bùn anammox, AOB và NOB

Thí nghiệm 1: Hiệu suất xử lý ammonium đạt 33,7% và hoạt tính riêng của vi khuẩn anammox (SAA) đạt 1,28 mg NH4+-N/gVSS.giờ, AOB (SAAOB) đạt 0,28 mg NH4+-N/gVSS.giờ và NOB (SANOB) đạt 0,003 mg NO3--N/gVSS.giờ

Thí nghiệm 2: Ở tải trọng 0,94 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ là 47,4 ± 12,4% và 43,9 ± 13,8%, SAA là 1,21 mg NH4+-N/gVSS.giờ, SAAOB là 0,64 mg NH4+-N/gVSS.giờ và SANOB là 0,16 mg NO3--N/gVSS.giờ Sau khi gặp sự cố nồng độ FA > 700 mg/L ở tải trọng 0,94 kg N/m3.ngày, nồng độ sinh khối trong bể phản ứng bị suy giảm dẫn đến hiệu quả xử lý ammonium và tổng nitơ giảm, do đó giảm tải trọng nitơ xuống 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày, tuy nhiên hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ ở các tải trọng đó vẫn không được cải thiện Ở tải trọng 0,64 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ còn 22,6 ± 7,6% và 17,6 ± 6,2%, SAA là 0,59 mg NH4+-N/gVSS.giờ, SAAOB là 0,2 mg NH4+-N/gVSS.giờ và SANOB là 0,01 mg NO3--N/gVSS.giờ Ở tải trọng 0,29 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ là 17,3 ± 11,0% và 17,5 ± 14,8%, SAA là 0,46 mg NH4+-N/gVSS.giờ, SAAOB là 2,2 mg NH4+-N/gVSS.giờ và SANOB là 0,02 mg NO3--N/gVSS.giờ

Kết quả nghiên cứu cho thấy, quá trình làm giàu bùn anammox trong bể IC cần nhiều thời gian do vi khuẩn anammox là vi khuẩn tự dưỡng phát triển chậm có thời gian nhân đôi dài, bị ức chế bởi nhiều yếu tố khác nhau và việc vận hành bùn anammox và bùn AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON xử lý nước rỉ rác cũ với nồng độ nitơ cao gặp khó khăn trong việc kiểm soát pH và FA

ABSTRACT

In this study, Internal Circulation (IC) was applied anammox sludge enrichment and CANON process was applied for nitrogen removal in old leachate from the Go Cat landfill The research team performed three experiments in 270 days Experiment 1: Anammox sludge is enriched at nitrogen loading rate (NLR) 2 kg N/m3.day by IC reactor during 72 days Experiment 2: Adapting anammox and AOB sludge in CANON fluidized bed reactor and operating nitrogen treatment with NLRs 0.94, 0.64 and 0.29 kg N/m3.day during 198 days Experiment 3: determining particle size, SEM, EDS, biomass of anammox, AOB and NOB sludge

Experiment 1: The ammonium removal efficiency of 33.7% and specific activity of anammox bacteria (SAA) at 1.28 mg NH4+-N/g VSS.h and AOB (SAAOB) at 0.28 mg NH4+-N/g VSS.h and NOB (SANOB) at 0.003 mg NO3--N/g VSS.h

Experiment 2: At NLR 0.94 kg N/m3.day, the ammonium and total nitrogen removal efficiency of 47.4 ± 12.4% và 43.9 ± 13.8%, SAA at 1.21 mg NH4+-N/g VSS.h and SAAOB at 0.64 mg NH4+-N/g VSS.h and SANOB at 0.16 mg NO3--N/g VSS.h After a problem of FA concentration > 700 mg/L at NLR 0.94 kg N/m3.day, the biomass concentration in the reactor CANON was reduced leading to ammonium and total nitrogen removal efficiency reduction, due to that has reduced to 0.64 and 0.29 kg N/m3.day; however, the ammonium and total nitrogen removal efficiency at the subsequent nitrogen loading rate were not improved At 0.64 kg N/m3.day, the ammonium and total nitrogen removal efficiency of 22.6 ± 7.6% and 17.6 ± 6.2%, SAA at 0.59 mg NH4+-N/g VSS.h, SAAOB at 0.2 mg NH4+-N/g VSS.h and SANOB at 0.01 mg NO3--N/g VSS.h At 0.29 kg N/m3.day, ammonium and total nitrogen removal efficiency of 17.3 ± 11.0% and 17.5 ± 14.8%, SAA at 0.46 mg NH4+-N/g VSS.h, SAAOB at 2.2 mg NH4+-N/g VSS.h and SANOB at 0.02 mg NO3--N/g VSS.h

The results of the research shown that the anammox sludge enrichment in IC reactor is need a lot of time because anammox bacteria are slow grow autotrophic bacteria with long double time, inhibited by many different factors and operating anammox and AOB sludge in the CANON fluidized bed reactor old leachate treatment with high nitrogen concentration having difficulty controlling pH and FA

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài: Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ khí bằng nước rỉ rác cũ

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Phước Dân

Tôi cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi, số liệu trong luận văn được thực hiện trung thực, chưa được công bố trong các nghiên cứu khác hoặc dưới bất kỳ hình thức nào Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Tp.HCM, ngày 11 tháng 02 năm 2020

Bùi Thị Kim Ngân

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Nội dung nghiên cứu 3

1.5 Phương pháp nghiên cứu 3

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4

2.2 Công nghệ xử lý nitơ truyền thống 6

2.3 Công nghệ xử lý nitơ dựa trên quá trình anammox 6

2.4 Quá trình CANON 8

2.4.1 Cơ chế phản ứng 8

2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình CANON 9

2.4.3 Hiệu quả xử lý Nitơ 11

2.5 Các nghiên cứu ứng dụng quá trình CANON và các quá trình kết hợp nitrit hóa bán phần và anammox khác để xử lý nước rỉ rác 12

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1 Nội dung nghiên cứu 17

3.2 Mô hình thí nghiệm 18

3.2.1 Làm giàu bùn anammox 18

3.2.2 Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON 20

3.3 Đánh giá hoạt tính bùn anammox, AOB và NOB 23

3.3.1 Thiết bị thí nghiệm 23

3.3.2 Vật liệu thí nghiệm đánh giá hoạt tính bùn anammox, AOB và NOB 24

3.3.3 Quy trình thực hiện thí nghiệm 25

3.4 Profile bùn 26

3.5 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 27

3.5.1 Phương pháp phân tích 27

3.5.2 Xử lý số liệu 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Thí nghiệm 1: làm giàu bùn anammox bằng mô hình tuần hoàn nội bộ IC 30

4.3.2 Hình thái bề mặt bùn (SEM) của bùn hạt anammox 45

4.3.3 Thành phần khối lượng của các nguyên tố trong bùn hạt 47

4.3.4 Nồng độ sinh khối của anammox, AOB và NOB 49

4.3.5 Hoạt tính riêng của bùn anammox, AOB và NOB 52

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thành phần tính chất nước rỉ rác bãi rác Gò Cát, (Biếc, 2013) 5

Bảng 2.2 Tổng quan sự chuyển hóa nitơ và tốc độ tiêu thụ NH4+-N trong các mô hình ứng dụng nitrit hóa bán phần và anammox 11

Bảng 3.1 Thành phần nước rỉ rác bãi rác Gò Cát trong thời gian nghiên cứu 22

Bảng 3.2 Điều kiện vận hành mô hình bể phản ứng tầng sôi CANON 23

Bảng 3.3 Thành phần nước giả thải 24

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 17

Hình 3.2 Mô hình tuần hoàn nội bộ IC 18

Hình 3.3 Mô hình bể phản ứng tầng sôi CANON 20

Hình 3.4 Chi tiết bể phản ứng tầng sôi CANON 21

Hình 3.5 Máy lắc Daihan Labtech trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính 24

Hình 3.6 Các bước thực hiện đánh giá hoạt tính riêng của anammox (SAA) 25

Hình 3.7 Các bước thực hiện đánh giá hoạt tính riêng của AOB và NOB 26

Hình 3.8 Các bước thực hiện đánh giá hoạt tính riêng của AOB và NOB 27

Hình 4.1 Diễn biến các thành phần nitơ trong thời gian làm giàu bùn anammox 30

Hình 4.2 Tỉ lệ nồng độ NO2--N/NH4+-N đầu vào và đầu ra trong thời gian làm giàu bùn anammox 30

Hình 4.3 Sự biến thiên nồng độ nitơ, AMRR, NRR trong thời gian làm giàu bùn anammox 31

Hình 4.4 Diễn biến pH và độ kiềm theo thời gian vận hành 33

Hình 4.5 Diễn biến nồng độ FA và FNA theo thời gian vận hành 33

Hình 4.6 Diễn biến các thành phần nitơ và hiệu suất xử lý trong giai đoạn thích nghi bùn anammox và AOB trong bể phản ứng CANON 36

Hình 4.7 Hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ trung bình ở mỗi tải trọng trong bể phản ứng tầng sôi CANON 39

Hình 4.8 Diễn biến pH và độ kiềm trong thời gian vận hành 40

Hình 4.9 Diễn biến FA và FNA trong thời gian vận hành 41

Hình 4.10 Diễn biến nồng độ COD trong thời gian vận hành 43

Hình 4.11 Các kích thước hạt của bùn anammox 44

Hình 4.12 Sự phân bố kích thước hạt của bùn bông AOB 45

Hình 4.13 Hình ảnh chụp SEM của bùn hạt anammox 46

Hình 4.14 Kết quả xác định các thành phần nguyên tố của bùn hạt 48Hình 4.15 Sinh khối theo chiều cao cột IC ở ngày thứ 50 49Hình 4.16 Nồng độ sinh khối theo chiều cao bể phản ứng tầng sôi CANON 50Hình 4.17 Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối của bùn hạt trước khi đưa vào mô hình IC 52Hình 4.18 Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối của bùn hạt ở ngày vận hành thứ 30 của mô hình IC 53Hình 4.19 Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối của bùn hạt ở ngày thứ 72 53Hình 4.20 Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối của bùn hạt ở ngày thứ 87 54Hình 4.21 Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối của bùn hạt ở ngày thứ 254 55Hình 4.22 Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính sinh khối của bùn bông ở ngày thứ 254 55

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Removal Over Nitrite

Spectrometer

MLVSS Nồng độ sinh khối lơ lửng bay hơi Mixed Liquor Volatile Suspended Solid

NOB Vi khuẩn oxy hóa nitrite thành nitrate

Nitrite Oxidation Bacteria

OLAND Hệ thống nitrite hóa, khử nitrite tự dưỡng trong điều kiện thiếu oxy

Oxygen - Limited Autotrophic Nitrification - Denitrification

SAAOB Hoạt tính riêng của AOB Specific Activity of AOB

SNAP Quá trình loại bỏ nitơ kết hợp nitrat hóa bán phần - anammox trong một bể

Single Stage Nitrogen Removal using Anammox and Partial Nitritation

SHARON Nitrite hóa bán phần trong một bể phản ứng

Single reactor system for High activity ammonia Removal Over Nitrite

kị khí

Up-flow Anaerobic Sludge Blanket

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và sự gia tăng dân số, hàng loạt các vấn đề môi trường nảy sinh, trong đó chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) phát sinh ngày càng tăng đã góp phần gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Theo “Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2016”, CTRSH tăng trung bình 12% mỗi năm từ năm 2011 - 2015 Tại Việt Nam, các công nghệ xử lý CTRSH phổ biến là chôn lấp, ủ phân hữu cơ và đốt, trong đó phương pháp chôn lấp chiếm 80% do chi phí đầu tư và vận hành thấp so với các phương pháp khác được áp dụng Tuy nhiên, phần lớn các bãi chôn lấp CTRSH chưa được phân loại tại nguồn, có thành phần hữu cơ cao nên tính ổn định thấp, phát sinh lượng lớn nước rỉ rác Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có nồng độ ammonia cao và chất hữu cơ chậm hoặc không phân huỷ sinh học Đặc biệt, đối với các bãi chôn lấp đã hoạt động lâu năm hoặc đã đóng cửa, nước rỉ rác phát sinh có nồng độ ammonia rất cao, đạt 3.790 ± 172 mg/L (Biếc, 2013), 2.000 ± 100 mg/L (Lei Miao và cộng sự, 2014), 1.451 ± 417 mg/L (Zheng-Yong Xu và cộng sự, 2009) Theo Chen và cộng sự, (1996), ammonia trong nước rỉ rác có nồng độ trên 1.000 mg/L So với quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT về nước thải của bãi chôn lấp chất thải rắn, nồng độ ammonia cho phép xả thải ra môi trường là 25 mg N/L Như vậy, lượng ammonia cần xử lý là rất lớn Tỉ lệ C:N và những chất có khả năng phân hủy sinh học thấp, chính là thách thức cho việc xử lý nước rỉ rác Xử lý sinh học được sử dụng làm công trình chính trong hệ thống xử lý nước rỉ rác, điển hình là quá trình nitrat hóa và khử nitrat Tuy nhiên, nồng độ C:N thấp, cần có nguồn carbon để bổ sung cho quá trình này, do đó làm cho quá trình vận hành phức tạp hơn và tốn kém nhiều chi phí

Thay thế cho việc bổ sung nguồn carbon tốn kém nhiều chi phí, quá trình CANON (Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite) là sự kết hợp giữa quá trình nitrit hóa bán phần và anammox trong cùng một bể phản ứng (Strous M và cộng sự, 1997) Quá trình này có khả năng loại ammonia trong nước thải với tải trọng cao mà không sử dụng nguồn carbon hữu cơ (Helmer C, 2001)

Vy (2017) đã thực hiện đề tài “Ứng dụng quá trình CANON để xử lý nitơ trong nước thải chăn nuôi sau bể biogas”, giai đoạn làm giàu bùn AOB và anammox trong mô hình CANON với nước thải nhân tạo trong 5 tháng vận hành ở tải trọng 0,2 kgN/m3.ngày

cho hiệu suất xử lý ammoni đạt 82-94%, giai đoạn vận hành nước thải chăn nuôi gia súc sau biogas trong 3,5 tháng ở tải trọng nitơ 0,47 ± 0,07 với thời gian lưu nước 16h cho hiệu suất xử lý tổng nitơ (TN) lần lượt đạt 72 ± 10%, cực đại 88% và ở tải trọng nitơ 0,95 ± 0,11 kg N/m3.ngày với thời gian lưu nước 8h, %TN là 78 ± 14%, cực đại 91% Sau khi kết thúc tải trọng 0,95, giảm thời gian lưu nước còn 4h, mô hình gặp sự cố sốc tải bùn nổi và trôi bùn

Hà (2018) đã thực hiện đề tài “Ứng dụng quá trình CANON để khử nitơ trong nước rỉ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt cũ” vận hành giai đoạn thích nghi với nước rỉ rác cũ 92 ngày ở tải trọng 0,34 kg N/m3.ngày với hiệu suất xử lý ammonia đạt cực đại 97%, giai đoạn tăng tải 61 ngày với các tải trọng nitơ (NLR) 0,25; 0,41; 0,52 kg N/m3.ngày với hiệu suất xử lý ammonia và tổng nitơ lần lượt đạt 82% và 56%; 90% và 67%; 82% và 76% tương ứng với mỗi tải trọng và 41 ngày khắc phục sự cố sốc tải ở tải trọng 0,85 kg N/m3.ngày

Từ kết quả của những nghiên cứu đó, nhận thấy ứng dụng quá trình CANON bằng bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn có nhiều nhược điểm về thiết kế thổi khí và phần lắng dẫn đến ảnh hưởng xấu đến vi sinh anammox trong quá trình vận hành ở tải trọng cao Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ khí bằng nước rỉ rác cũ” được thực hiện nhằm mở rộng đề tài nghiên cứu của Hà (2018) Quá trình làm giàu này được thực hiện trong cột tuần hoàn nội bộ IC cho thích nghi bùn anammox và bể phản ứng tầng sôi CANON cho hỗn hợp bùn anammox và AOB

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.3 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu làm giàu bùn anammox được thực hiện bằng mô hình tuần hoàn nội bộ IC và thích nghi bùn anammox và bùn AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON, đặt tại Phòng thí nghiệm khoa Môi trường, trường Đại học Bách Khoa Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh với nguồn nước thải và bùn thải được lấy từ:

- Nước rỉ rác cũ được lấy từ bãi chôn lấp Gò Cát đã đóng cửa từ năm 2007, nằm ở Quốc lộ 1A, phường Bình Hưng Hòa, quận Bình Tân

- Nước rỉ rác sau quá trình nitrit hóa bán phần được lấy từ mô hình bể nitrit hóa bán phần theo mẻ luân phiên PN - SBR của Tuấn (2018)

- Bùn hạt kỵ khí được lấy từ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Cổ phần Giấy Sài Gòn, KCN Mỹ Xuân A2, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

- Bùn anammox được lấy từ mô hình tuần hoàn nội bộ IC quy mô pilot trong nghiên cứu của Toàn (2018)

- Bùn AOB được lấy từ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Cổ phần Thanh Nhân Food, 111/17 Lũy Bán Bích, Tân Thới Hoà, Tân Phú, Hồ Chí Minh

1.4 Nội dung nghiên cứu

Để đáp ứng các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng mô hình IC sử dụng nước rỉ rác sau quá trình nitrit hóa bán phần ở tải trọng nitơ là 2,0 kg N/m3.ngày

- Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng 0,94; 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày

- Xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối và hoạt tính riêng của bùn anammox, AOB và NOB ở các tải trọng

1.5 Phương pháp nghiên cứu

 Thu thập, tham khảo tài liệu

Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu về quá trình IC, quá trình anammox, quá trình CANON và các quá trình khác ứng dụng quá trình kết hợp Nitrit hóa bán phần và anammox để xử lý nitơ trong nước rỉ rác

 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình

Nghiên cứu trên mô hình thí nghiệm làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí với nước rỉ rác cũ sau quá trình nitrit hóa bán phần bằng mô hình tuần hoàn nội bộ IC Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON và vận hành xử lý nitơ

 Phương pháp lấy mẫu

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải được phân tích trong suốt quá trình xử lý: pH, DO, độ kiềm, NH4+-N, NO2--N, NO3--N, TKN, COD.

Các thông số đánh giá chất lượng bùn: MLSS, MLVSS, được xác định định kỳ trong quá trình xử lý; thí nghiệm xác định hoạt tính bùn được thực hiện ở đầu và cuối thí nghiệm

Các thông số đánh giá cấu tạo bùn: phân bố kích thước hạt, SEM, EDS

 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: toàn bộ kỹ thuật lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường được tiến hành theo đúng các quy định của tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế (Standard Methods Methods for the Examination of Water and Wastewater) Các số liệu kết quả thí nghiệm được phân tích và xử lý bằng phần mềm Excel

1.6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.6.1 Tính khoa học

Kết quả nghiên cứu thể hiện khả năng làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng mô hình IC và khả năng xử lý nitơ trong nước rỉ rác cũ của quá trình CANON Xác định các yếu tố ảnh hưởng trong giai đoạn làm giàu bùn và giai đoạn thích nghi

1.6.2 Tính thực tiễn

Kết quả của nghiên cứu cho thấy tính khả thi của việc làm giàu bùn anammox của mô hình IC và khả năng xử lý nitơ trong nước rỉ rác cũ của mô hình CANON

1.6.3 Tính mới của đề tài

Nghiên cứu làm giàu hệ bùn của quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ khí để xử lý nước thải rỉ rác cũ là đề tài mở rộng của nghiên cứu: “Ứng dụng quá trình CANON để khử nitơ trong nước rỉ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt cũ” của Hà (2018), bằng cách thay đổi từ bể phản ứng xáo trộn hoàn toàn thành bể phản ứng tầng sôi

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về nước rỉ rác cũ

Thành phần hoá học trong nước thải thấm ra từ bãi rác sinh hoạt (chủ yếu là rác hữu cơ) phụ thuộc vào mức độ phân huỷ của rác: điều kiện thời tiết, độ ẩm và tuổi của bãi rác Thành phần hoá học của nước rác trước hết phụ thuộc vào mức độ phân huỷ của rác (nhiệt độ, độ ẩm, tuổi, điều kiện môi trường) Nước thải từ các bãi rác với mức độ phân huỷ thấp (mới, mùa khô, lạnh) đang trong giai đoạn axit hoá thì 80 - 90% chất hữu cơ trong đó là các axit hữu cơ dễ bay hơi có khả năng sinh huỷ cao Ngược lại nước thải từ bãi rác có độ phân huỷ sâu (giai đoạn tạo khí metan đang và sắp kết thúc) thì các chất hữu cơ trong đó chủ yếu là các chất trơ, khó sinh huỷ như axit humic, fulvic, tannin, lignin và amoni với hàm lượng rất cao

Theo Robinson và Gronow thì nồng độ ammonium trong nước rác nằm trong khoảng 194-3.610 mg/l khi rác phân huỷ trong giai đoạn axit hoá và 283-2.040 mg/l trong giai đoạn metan hoá

Nước rác được tách ra khỏi bãi chôn, thường được gom về các hồ chứa trước khi được xử lý và thải ra môi trường Sự biến động về nồng độ chất hữu cơ (BOD, COD) và hợp chất nitơ trong nước thải dưới sự tương tác của vi sinh vật, điều kiện vật lý (gió, mưa, khô, hanh, nóng, lạnh) và thực vật là đối tượng đáng quan tâm khi đánh giá đặc trưng của nước rỉ rác

Nước rỉ rác tại bãi chôn lấp lâu năm đa phần chứa các hợp chất hữu cơ phức tạp và khó phân hủy sinh học Đáng lưu ý là hàm lượng nitơ cao, trong đó 90% tồn tại dưới dạng NH3, khi thải ra môi trường sẽ gây độc cho thủy sinh và hiện tượng phú dưỡng hóa Thành phần và tính chất nước rỉ rác bãi rác Gò Cát như Bảng 2.1

Bảng 2.1 Thành phần tính chất nước rỉ rác bãi rác Gò Cát, (Biếc, 2013)

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị nhỏ nhất

Giá trị lớn nhất

Giá trị trung bình

Độ lệch chuẩn

Số lần lấy mẫu

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị nhỏ nhất

Giá trị lớn nhất

Giá trị trung bình

Độ lệch chuẩn

Số lần lấy mẫu

2.2 Công nghệ xử lý nitơ truyền thống

Công nghệ xử lý nitơ truyền thống dựa trên quá trình nitrat hóa và khử nitrat, là quá trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ của nitơ có tính khử thành các hợp chất nitơ có tính oxy hóa Ammonium trong nước thải được loại bỏ qua hai giai đoạn: giai đoạn nitrat hóa (Nitrification) ở điều kiện hiếu khí và khử nitrat hóa (Denitrification) ở điều kiện thiếu khí

Công nghệ xử lý nitơ truyền thống dựa trên quá trình nitrat hóa và khử nitrat có nhiều hạn chế như hiệu quả xử lý nitơ thấp, khoảng 40-70%, không thích hợp xử lý nước thải có nồng độ nitơ cao; lượng bùn sinh ra lớn, do đó tốn chi phí cho việc xử lý bùn; phải bổ sung nguồn carbon cho quá trình xử lý; tốn nhiều năng lượng do sục khí cho quá trình xử lý; giá thành xử lý cao

2.3 Công nghệ xử lý nitơ dựa trên quá trình anammox

Từ những năm 1995, phản ứng chuyển hóa hợp chất nitơ mới cả về lý thuyết và thực nghiệm đã được phát hiện trong nước thải Đó là phản ứng oxy hóa ammonium trong điều kiện kị khí (Anaerobic Ammonium Oxidation - Anammox) để tạo thành nitơ phân tử mà không cần cung cấp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng (Hình 2.1)

Hình 2.1 Quá trình khử nitơ truyền thống và quá trình anammox

Bản chất của quá trình là ammonium được oxy hóa trong điều kiện kỵ khí mà nitrit là chất đóng vai trò nhận điện tử để tạo thành nitơ phân tử Đây là quá trình oxy hóa ammonium bởi nitrit xảy ra trong điều kiện không có O2 theo tỷ lệ giữa ammonium và nitrit bằng 1:1,32 Cơ chế sinh hóa dựa vào sự cân bằng sinh khối trong quá trình làm giàu bùn anammox được thiết lập ở phương trình (2.1)

NH4+ + 1,32 NO2- + 0,066 HCO3- + 0,13 H+ → 1,02 N2 + 0,066 CH2O0,5N0,15 + + 0,26 NO3- + 2,03 H2O (2.1) Trong đó, quá trình khử ammonium trong điều kiện kỵ khí xảy ra trong điều kiện tự dưỡng mà NO2-đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình thực hiện sự chuyển hóa chất dinh dưỡng Đây là một chu trình sinh học của nitơ, nó cùng với quá trình amon hóa, nitrat hóa, khử nitrat và cố định nitơ tạo nên một chu kì khép kín của nitơ Cho đến

nay đã phát hiện được 3 nhóm vi khuẩn anammox, cụ thể là Brocadia, Kuenenia và

Scalindua Về mặt phân loại, các vi khuẩn anammox này là những phần thành viên mới

của nghành Planctomycetes, bộ Planctoycetales Mặc dù về nguyên tắc, vi khuẩn

anammox tồn tại trong môi trường tự nhiên của các hệ xử lý nước thải có nồng độ ammonium cao, nhưng việc làm giàu, nuôi cấy gặp khó khăn do sinh trưởng chậm Do đó, việc làm giàu sinh khối là rất cần thiết đối với các hệ xử lý chuyên biệt

Quá trình anammox có thể được kết hợp với quá trình nitrit hóa bán phần trong hai bể phản ứng riêng biệt (two-stage) như SHARON - Anammox (Single reactor system for High activity Ammoni Removal Over Nitrite - Anammox, 1 bể thực hiện quá trình nitrite hóa bán phần, dòng ra của bể nitrite hóa bán phần là dòng vào bể tiếp theo sẽ thực hiện oxi hóa ammonium kị khí bởi vi khuẩn anammox) hoặc trong một bể phản ứng

(single-stage) như SNAP (Single-stage Nitrogen removal using Anammox and partial nitritation, là quá trình kết hợp nitrite hóa bán phần và quá trình anammox trong cùng một bể phản ứng có sử dụng giá thể), CANON (Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite, là quá trình kết hợp nitrit hóa bán phần và quá trình anammox trong cùng một bể phản ứng sử dụng vi sinh sinh trưởng lơ lửng), OLAND (Oxygen Limited Autotrophic Nitrification - Denitrification, là quá trình loại bỏ ammonium thông qua nitrite hóa và khử nitrite hóa ở điều kiện hạn chế oxy trong cùng một bể phản ứng) So sánh với quá trình anammox kết hợp với quá trình nitrit hóa bán phần trong hai bể phản ứng riêng biệt (two-stage) thì quá trình anammox kết hợp với quá trình nitrit hóa bán phần trong một bể phản ứng (single-stage) có những ưu, nhược điểm như chỉ cần một bể phản ứng nên tiết kiệm được diện tích; chi phí đầu tư thấp hơn; nhu cầu oxy thấp nên tiết kiệm được chi phí thổi khí; do sử dụng chủng vi khuẩn tự dưỡng nên không cần phải bổ sung nguồn carbon hữu cơ; khả năng xử lý nitơ của bể phản ứng khá cao Tuy nhiên, việc kết hợp cả hai quá trình nitrit hóa bán phần và quá trình anammox trong cùng một bể phản ứng cũng gây trở ngại cho việc khởi động, vận hành và khắc phục sự cố vì phải cân bằng giữa hai quá trình, tốn nhiều thời gian để đạt hiệu suất cao ổn định

Nitrosomonas, Nitrosospira, và quá trình chuyển hóa ammonium và nitrit thành khí

nitrogen nhờ nhóm vi khuẩn anammox thuộc nhánh Planctomycetales gồm Candidatus

“Brocadia”, Candidatus “Kuenenia” và Candidatus “Scalindua” (Strous, 2000)

Theo K.A Third và cộng sự, (2005) quá trình oxi hóa ammonium (NH4+) thành nitrit (NO2-) nhờ vi sinh Nitrosomonas và Nitrosospira trong điều kiện giới hạn oxi theo

phương trình (2.2):

1,3 NH4+ + 1,95 O2 → 1,3 NO2- + 2,6 H+ + 1,3 H2O (2.2)

NO2- sinh ra từ phương trình (2.2) được vi khuẩn anammox thuộc nhóm

Planctomycetes sử dụng làm chất nhận điện tử trong điều kiện kị khí để oxi hóa NH4+N Phản ứng thể hiện tại phương trình (2.3):

-NH4+ + 1,3 NO2- → 1,02 N2 + 0,26 NO3- + 2 H2O (2.3)

Quá trình anammox chuyển hóa NH4+ và NO2- thành khí N2 và sinh ra một lượng nhỏ NO3- Kết hợp phương trình (2.2) và (2.3) ta được phương trình (2.4), phương trình đặc trưng của quá trình CANON:

NH4+ + 0,85 O2 → 0,435 N2 + 0,13 NO3- + 1,4 H+ + 1,3 H2O (2.4)

Từ các phương trình (2.4) cho thấy lượng oxy cần để loại bỏ 1 mg NH4+-N là 1,94 mgO2 Lượng oxy được cung cấp vừa đủ để oxy hóa khoảng một nửa lượng NH4+-N trong nước thải đầu vào thành NO2--N, lượng NH4+-N còn lại sẽ tham gia phản ứng với NO2--N vừa sinh ra dưới hoạt động của nhóm vi khuẩn anammox để tạo thành khí N2 thân thiện với môi trường Theo phương trình (2.4), lượng kiềm tiêu thụ để loại bỏ 1 mg NH4+-N là 5 mg CaCO3 và sinh ra 0,13 mg NO3--N/mg NH4+-N bị loại bỏ

2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình CANON

Quá trình CANON kết hợp hai quá trình nitrit hóa bán phần và quá trình anammox xảy ra đồng thời trong cùng một bể phản ứng nên các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình CANON là tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến hai quá trình đó, bao gồm: nhiệt độ, pH, DO, nồng độ Free Ammoni (FA, NH3) và Free Nitrous Acid (FNA, HNO2), độ kiềm, nồng độ ammoni, nồng độ nitrit tích lũy trong bể phản ứng, v.v

 Nhiệt độ và pH

Theo Strous và cộng sự (1999) và Jetten và cộng sự (1999), khoảng pH và nhiệt độ thích hợp cho quá trình anammox là từ 6,7-8,3 (tối ưu pH = 8) và 20-43 oC (tối ưu ở 40 oC); còn theo Egli và cộng sự (2001) thì pH trong khoảng 6,5-9 (tối ưu ở pH = 8) và nhiệt độ tối ưu là 37 oC, hoạt tính anammox không còn ở 45 oC và không thể phục hồi, ở 11 oC thì hoạt tính anammox chỉ bằng 24% so với ở 37 oC Trong khi đó, pH = 7,5-7,9 cần duy trì để hạn chế sinh trưởng của NOB, thích hợp cho AOB sinh trưởng (Vázquez-Padín và cộng sự, 2009)

 Nồng độ FA và FNA

pH và nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến giá trị FA và FNA Khi pH hoặc nhiệt độ tăng thì nồng độ FA tăng và FNA giảm và ngược lại khi pH hoặc nhiệt độ giảm thì

nồng độ FA giảm và FNA tăng Nồng độ FA và FNA có thể ức chế hoạt tính của AOB và NOB, tuy nhiên, vi khuẩn NOB nhạy cảm hơn AOB nên khi vận hành bể phản ứng vận hành ở nồng độ ammonium cao có thể ức chế hoạt tính NOB (Anthonisen và cộng sự, 1976) Gabarró và cộng sự (2012) đã báo cáo rằng FNA 0,47 mg/L là nguyên nhân chính ức chế AOB ở 25 oC, còn ở 35 oC, FA và FNA ức chế AOB lần lượt là 123 mg/L và 0,12 mg/L Fernández và cộng sự (2012) đã báo cáo rằng nồng độ FA > 24 mg/L gây ảnh hưởng đến quá trình anammox và FA > 42,5 mg/L mất hoàn toàn hiệu suất, nên duy trì FA < 24 mg/L Waki và cộng sự (2007) báo cáo rằng FA từ 13-90 mg/L gây độc cho vi khuẩn Anammox, trong khi đó Tang và cộng sự (2010) lại cho rằng FA từ 57-187 mg/L gây ức chế vi khuẩn anammox Vi khuẩn anammox có thể chịu được nồng độ ammoni rất cao (> 1.000 mg/L) nhưng bị ức chế bởi nồng độ FA cao do pH cao Khi pH cao dẫn đến pH nội bào và ngoại bào khác nhau, nồng độ FA bên trong và bên ngoài tế bào của vi khuẩn cũng sẽ khác nhau Khi pH ngoại bào cao hơn pH nội bào, FA sẽ khuếch tán qua lớp màng tế bào Các nghiên cứu kết luận rằng FA là chất nền gây ức chế cho vi sinh vật, FA trong tế bào sẽ làm thay đổi pH nội bào, trường hợp xấu nhất có thể làm chết tế bào (Jin và cộng sự, 2012)

 Nồng độ DO

Cả AOB và NOB đều cần oxy để sinh trưởng, bằng cách vận hành với DO ở mức thấp hơn 0,3 mg O2/L sẽ hạn chế được sự phát triển của NOB (Wiesman, 1994) Vi khuẩn anammox sống ở điều kiện kỵ khí không cần oxy, nên trong bể phản ứng CANON, DO được duy trì ở mức giới hạn đủ để cho AOB tiêu thụ Theo Egli và cộng sự (2001), hoạt tính của vi khuẩn anammox có thể phục hồi ở nồng độ oxy thấp (< 1% không khí bão hòa) nhưng không thể phục hồi ở nồng độ oxy cao (> 18% không khí bão hòa) Như vậy, DO cần được kiểm soát nghiêm ngặt trong bể phản ứng Anammox để ngăn chặn tác động có hại tới quá trình (Jin và cộng sự, 2012)

 Nồng độ nitrit tích lũy

Quá trình anammox ít bị ức chế bởi ammonium hay nitrat, có thể lên đến vài trăm mg N/L (Dapena-Mora và cộng sự, 2007) hoặc ít nhất 1.000 mg N/L (Strous và cộng sự, 1999), nhưng bị ức chế bởi nồng độ nitrit tích lũy trong bể phản ứng Theo Strous và cộng sự (1999), quá trình anammox bị ức chế hoàn toàn khi nồng độ nitrit trên 100 mg/L, để khôi phục hoạt tính anammox thì thêm một lượng vết chất trung gian của quá trình anammox (1,4 mg N/L hydrazine hoặc 0,7 mg N/L hydroxylamine) Ở những

nghiên cứu khác lại thấy rằng nồng độ nitrit cao hơn mới gây ức chế hoàn toàn như là 185 mg N/L (Egli và cộng sự, 2001), 280 mg N/L (Isaka và cộng sự, 2007), còn Dapena-Mora và cộng sự (2007) thì thấy rằng nồng độ nitrit 350 mg N/L làm giảm 50% hoạt tính anammox Sự khác nhau này do quá trình anammox được thực hiện ở những điều kiện khác nhau, bể phản ứng khác nhau (Jin và cộng sự, 2012)

 Độ kiềm

Kiềm có vai trò quan trọng trong quá trình nitrit hóa bán phần và quá trình anammox vì là nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn AOB và anammox tiêu thụ để thực hiện quá trình chuyển hóa Lượng kiềm tiêu thụ cho quá trình nitrit hóa bán phần kết hợp quá trình anammox tính theo lý thuyết là 5 mg CaCO3/mg NH4+-N bị loại bỏ Vì vậy, tỉ lệ độ kiềm trên hàm lượng ammoni trong nước thải ảnh hưởng đến việc vận hành bể phản ứng CANON, điều chỉnh pH trong bể phản ứng hoặc bổ sung kiềm nếu tỉ lệ không đủ để phản ứng

2.4.3 Hiệu quả xử lý Nitơ

K.A Third và cộng sự, (2005) đã tổng hợp thông tin các mô hình ứng dụng quá trình nitrit hóa bán phần và anammox về hiệu quả xử lý nitơ và tốc độ tiêu thụ NH4+-N được tổng hợp như bảng 2.2:

Bảng 2.2 Tổng quan sự chuyển hóa nitơ và tốc độ tiêu thụ NH4+-N trong các mô hình ứng dụng nitrit hóa bán phần và anammox

Quá trình Loại bể phản ứng Tổng N chuyển hóa (kg N/m3.ngày)

Ghi chú: CSTR - Continuously Stirred Tank Reactor

Trong nghiên cứu này nhóm nghiên cứu ứng dụng quá trình CANON sử dụng bùn hạt, cấp khí gián đoạn để xử lý nitơ trong nước rỉ rác Khi sử dụng sinh khối dạng

hạt, sự tiêu thụ oxy trong quá trình nitrite hóa hiếu khí tại lớp ngoài cùng của hạt ngăn cản khuếch tán oxy vào bên trong hạt do đó các tế bào anammox không bị ảnh hưởng bởi oxi Do vậy, sự oxy hóa NH4+-N đồng thời xảy ra ở điều kiện hiếu khí và kị khí, tốc độ gần đạt cực đại Giai đoạn ban đầu quá trình CANON vận hành với chế độ cấp khí gián đoạn làm giảm đáng kể hiệu suất của cả hai quá trình oxi hóa NH4+-N, khi quá trình nitrite hóa hiếu khí chiếm ưu thế thì quá trình anammox bị giảm hiệu suất và ngược lại (Paredes và cộng sự, 2007)

2.5 Các nghiên cứu ứng dụng quá trình CANON và các quá trình kết hợp nitrit hóa bán phần và anammox khác để xử lý nước rỉ rác

Nghiên cứu của R Ganigué và cộng sự (2007) đã tiến hành nghiên cứu quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng SBR xử lý nước rỉ rác Bể SBR vận hành nhiệt độ 36 ± 1oC, DO 2 mg/L, HRT 1,5 ngày, pH trong bể 6,8-7,1, SRT 5 ngày, MLSS 500-1.000 mg/L Quá trình nitrit hóa bán phần đạt ổn định ở tải trọng ammonia cao (1-1,5 kg N/m3.ngày), đã chứng minh được tính khả thi của công nghệ này trước quá trình xử lý anammox Sự chuyển hóa ammonia thành nitrit đã đạt được bằng việc kiểm soát nồng độ kiềm đầu vào Nghiên cứu cũng đưa ra ảnh hưởng của pH đến hoạt tính AOB, cụ thể là pH cao gây ức chế bởi FA, pH thấp gây ức chế bởi FNA và sự thiếu hụt độ kiềm Các hằng số ức chế có thể được xác định bằng giá trị hằng số ức chế bán phần đối với FA (kFA = 605,48 ± 87,18 mg NH3-N/L) và FNA (kFNA = 0,49 ± 0,09 mg HNO2-N/L), cùng với hằng số bão hòa của HCO3- (kHCO3-= 0,01 ± 0,16 mg C/L)

Nghiên cứu của R.Ganigué và cộng sự (2008) nghiên cứu chiến lược vận hành cho quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng SBR xử lý nước rỉ rác để đạt được đầu vào ổn định cho quá trình anammox Bể SBR vận hành ở nhiệt độ 36 ± 1oC, DO 2 mg/L, pH trong bể được kiểm soát 7-7,5, HRT 1-2 ngày, SRT 5 ngày, MLSS 500-1.000 mg/L với hai chiến lược vận hành là: nạp một lần (fed-batch) và nạp nhiều lần (step-feed) Các kết quả nghiên cứu cho thấy ở cả hai chiến lược vận hành, quá trình nitrit hóa bán phần đều đạt được Tuy nhiên, ở chiến lược vận hành nạp nhiều lần thu được các kết quả có độ ổn định cao hơn với độ lệch tương đối trung bình là 14,1%, trong khi đó ở chế độ nạp một lần giá trị này là 40,9% Chiến lược nạp nhiều lần thu được tỉ lệ NO2--N:NH4+-N đầu ra ổn định hơn khi tỉ lệ NH4+-N:HCO3- đầu vào không ổn định

Nghiên cứu R Ganigué (2009) nhằm chứng minh tính khả thi xử lý nước rỉ rác có nồng độ ammonia lên đến 5.000 mg/L bằng quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng SBR, được xem là tiền đề cho quá trình quá trình anammox Bể SBR vận hành nhiệt độ 36 ± 1oC, DO 2 mg/L, HRT 3-6 ngày, SRT 6,44 ± 2,34 ngày, MLSS 666 ± 240 mg/L, pH trong bể duy trì luôn nhỏ hơn 8, chiến lược vận hành nạp liên tục Các kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình nitrit hóa bán phần đạt được với nồng độ ammonia và nitrit đầu ra lần lượt là 1.500-2.000 mg/L; 2.000-3.000 mg/L, tỉ lệ NO2--N:NH4+-N đầu ra gần 1,32 là tỉ lệ đòi hỏi cho quá trình anammox Bicacbonat được cho là thông số chính để kiểm soát tỉ lệ NO2--N:NH4+-N đầu ra Chiến lược nạp liên tục kết hợp với sục khí không liên tục trong pha nạp đã giúp giảm nồng độ nitơ tổng trong bể phản ứng, giảm sự ức chế của FA và FNA lên vi khuẩn AOB Kỹ thuật sinh học phân tử định danh nhóm vi khuẩn

AOB chủ yếu có chi Nitrosomonas sp IWT514 Tuy nhiên, Nitrobacter winogradskyi và Candidatus Nitrospira defluvii cũng được tìm thấy, điều này chứng tỏ rằng NOB đã

bị ức chế hoàn toàn trong hệ thống

Nghiên cứu của R.Ganigué và cộng sự (2010) về sự kết hợp quá trình nitrit hóa bán phần và khử nitrit bằng vi sinh vật dị dưỡng sử dụng SBR để xử lý nước rỉ rác Bể vận hành ở nhiệt độ 36 ± 1oC, DO 2 mg/L, MLVSS 451 ± 59 mg/L, HRT 5 ngày, SRT 9 ± 1,5 ngày, pH trong bể nhỏ hơn 8, tải trọng N đầu vào 1 kg N/m3.ngày, chiến lược nạp nhiều lần (mỗi lần nạp thực hiện sục khí không liên tục) Kết quả nghiên cứu cho thấy sự tăng nồng độ ammonia và nitrit trong bể không ức chế vi khuẩn AOB, quá trình nitrit hóa phần đã đạt được thành công Bên cạnh đó, ở thời điểm nạp không sục khí đã thúc đẩy sự khử nitrit thông qua nitrit với nồng độ nitrit được loại bỏ khoảng 200 mg/L Hơn thế nữa, hoạt tính AOB giảm ở thời điểm cuối của pha sục khí do thiếu bicacbonat và ảnh hưởng của sự ức chế axit nitrit tự do

Nghiên cứu của R.Ganigué và cộng sự (2012) về đánh giá ảnh hưởng của tính chất nước thải đầu vào lên quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng SBR xử lý nước rỉ rác Bể SBR vận hành ở nhiệt độ 35oC, DO 2 ± 1 mg/L, HRT 1,53 ngày, SRT 3-5 ngày Các kết quả nghiên cứu cho thấy khi thay đổi tính chất dòng vào làm cho sự vận hành bể SBR cho quá trình nitrit hóa bán phần gặp nhiều thách thức Nghiên cứu này đánh giá kết hợp ảnh hưởng tính chất dòng vào và tải trọng của quá trình Thành phần nước thải đầu vào bao gồm: tổng ammonia, tổng cacbon vô cơ (TIC) và tải trọng nitơ đầu vào (NLR) tạo nên những ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình nitrit hóa bán phần Quá trình

nitrit hóa bán phần đạt được đầu ra phù hợp cho quá trình anammox ở tỉ lệ TIC:TNH đầu vào là 1:1, NLR nhỏ hơn 1,5 kg N/m3.ngày với nồng độ ammonia đầu vào khác nhau pH đầu vào ảnh hưởng đến sự cân bằng CO2 - HCO3-- CO32- Giá trị pH đầu vào càng cao làm tăng sự oxy hóa ammonia Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự oxy hóa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học sinh ra CO2 làm axit hóa môi trường và gây ức chế đến sự chuyển hóa ammonia thành nitrit

Trong nghiên cứu của Wen-De Tian và cộng sự (2012), bể phản ứng theo mẻ lai hợp (HSBR) với quy mô phòng thí nghiệm được thiết lập để xử lý nước rỉ rác có nồng độ ammonia đầu vào cao nhằm thu được hỗn hợp NO2--N:NH4+-N phù hợp cho quá trình anammox Các kết quả nghiên cứu cho thấy tỉ lệ NO2--N:NH4+-N đầu ra phù hợp thu được ở nồng độ ammonia đầu vào là 1.200 mg/L, DO của bể là 0,5-1 mg/L, SRT 3 ngày, nhiệt độ trong bể phản ứng là 31oC Hiệu quả loại bỏ COD của quá trình nitrit hóa bán phần trong bể HSBR thấp Điều này được giải thích là do sự đóng góp của nồng độ nitrit cao đã làm ảnh hưởng sự oxy hóa COD Ngoài ra, nhóm vi khuẩn AOB của nghiên cứu có thể thích nghi ở nồng độ FA cao 10-130 mg/L, trái lại, NOB bị ức chế trong khoảng nồng độ FA này Hơn thế nữa, FNA nằm trong khoảng 0,01-1,9 mg/L không ức chế AOB trong khi đó NOB bị ức chế ở khoảng FNA thấp hơn 0,01-0,03 mg/L

Nghiên cứu của J Gabarró và cộng sự (2012) khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của AOB trong quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng công nghệ SBR xử lý nước rỉ rác Quá trình nitrit hóa bán phần được vận hành trong bể SBR 250 L có thể tích vận hành thấp nhất là 111 L với nồng độ ammonia đầu vào khoảng 6.000 mg/L, tỉ lệ mol HCO3-:NH4+-N đầu vào khoảng 1,12-1,16, DO 2 mg/L, HRT nằm trong khoảng từ 4,5-12 ngày tại hai giá trị nhiệt độ của bể là 25 và 35oC Các kết quả nghiên cứu cho thấy đầu ra thích hợp để nạp vào bể phản ứng anammox đã thu được ở cả hai nhiệt độ này FA và FNA chịu ảnh hưởng lớn bởi nhiệt độ FNA 0,47 ± 0,09 mg/L là nguyên nhân chính của sự ức chế đến AOB ở nhiệt độ 25oC, trong khi đó ở 35oC, sự ức chế kết hợp của FA và FNA đến AOB xảy ra với nồng độ FA và FNA lần lượt là 122,92 ± 27,23 mg/L và 0,12 ± 0,02 mg/L Các kết quả DGGE chứng minh rằng nhóm vi khuẩn AOB

trong bùn của bể phản ứng bao gồm hai chi chính N.europea và N eutropha

Huosheng Li và cộng sự (2013) nghiên cứu sự thích nghi và vận hành quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng SBR để xử lý nước rỉ rác với chiến lược sục khí không liên tục Bể SBR vận hành ở nhiệt độ 29 ± 1oC, SRT 28-42 ngày, nồng độ MLSS ban đầu là

1.200 mg/L Tổng thời gian sục khí là 22,4 h và sự sục khí thực hiện không liên tục, tức là trong pha sục khí cứ sục khí (được cố định là 15 phút) tiếp sau là không sục khí (thời gian được điều chỉnh trong nghiên cứu) Sự tích lũy nitrit đã xuất hiện sau 15 ngày Do nồng độ ammonia nước thải đầu vào thay đổi cho nên quá trình nitrit hóa bán phần được duy trì bằng cách tăng tốc độ sục khí và điều chỉnh thời gian lưu nước Khi tăng lưu lượng khí sục (TAF) và rút ngắn khoảng thời gian không sục khí, hiệu quả quá trình nitrit hóa bán phần tăng dần và sự hình thành bùn hạt có kích thước tốt đã được ghi nhận Với tải trọng N đầu vào 0,71 ± 0,14 kg N/m3.ngày, khoảng thời gian sục khí/không sục khí là 1,5 phút/0,7 phút, quá trình nitrit hóa bán phần đạt ổn định với tỉ lệ NO2--N:NH4+-N đầu ra là 1,16 ± 0,11, nồng độ nitrat đầu ra là 19 ± 6 mg/L Hiệu quả quá trình nitrit hóa bán phần có thể được nâng cao bằng cách tăng TAF cùng với tăng tải trọng COD (ILR) đầu vào Khi tỉ lệ TAF/ILR nằm trong khoảng 163-256 m3 không khí/kg COD thì thu đầu ra ổn định có tỉ lệ NO3--N:NOx--N dưới 13% pH đầu ra cho thấy có tương quan với sự vận hành quá trình nitrit hóa bán phần Khoảng pH tối ưu tăng khi ILR tăng

Nghiên cứu của Huosheng Li và cộng sự (2013) khảo sát về tính khả thi của việc kiểm soát điểm dừng pH để đạt được ổn định quá trình nitrit hóa bán phần sử dụng SBR xử lý nước rỉ rác Bể SBR vận hành ở nhiệt độ 28,5-30 oC, SRT 60-80 ngày, tốc độ sục khí 0,8-1,6 m3/h, MLVSS 4.379 ± 454 mg/L Pha hiếu khí của một chu kỳ được vận hành ở hai chế độ: sục khí và không sục khí Thời gian không sục khí được cố định và thời gian sục khí thay đổi phụ thuộc vào tốc độ phản ứng và điểm dừng pH Ở điểm dừng pH 8,17-8,19, quá trình nitrit hóa bán phần đã được thành công trong 182 ngày vận hành ở tải trọng N 0,3-0,89 kg N/m3.ngày Tỉ lệ NO2--N:NH4+-N và nồng độ nitrat đầu ra đã thu được lần lượt là 1,3 ± 0,22; 16 ± 9 mg/L Nồng độ FA cao (80-140 mg/L) và DO thấp (0,11-0,23 mg/L) ức chế hoàn toàn vi khuẩn NOB

Vy (2017) đã thực hiện đề tài “Ứng dụng quá trình CANON để xử lý nitơ trong nước thải chăn nuôi sau bể biogas” nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nitơ của nước thải chăn nuôi sau bể biogas có nồng độ NH4+-N từ 106-421 mg/L, TKN từ 335-712 mg/L Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở tải trọng nitơ 0,47 ± 0,07 kg N/m3.ngày (với HRT 16h), hiệu suất xử lý tổng nitơ (TN) đạt 72 ± 10%, đạt cực đại 88% và ở tải trọng nitơ 0,95 ± 0,11 kg N/m3.ngày (với HRT 8h), hiệu suất xử lý tổng nitơ đạt 78 ± 14%, đạt cực đại 91%

Nhật và cộng sự (2017) đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác đã được tiền xử lý nitrit hóa bán phần bằng bể phản ứng anammox tuần hoàn nội bộ (Internal Circulation - IC) với tải trọng nitơ cao từ 2-10 kg N/m3.ngày Nước thải dòng ra của bể phản ứng nitrit hóa bàn phần có tỉ lệ NO2--N:NH4+-N từ 0,9-1,35 và nồng độ COD = 1.565 ± 102 mg/L Sự loại bỏ nitơ tốc độ cao đạt được là 9,52 ± 1,11 kg N/m3.ngày ứng với nồng độ tổng nitơ đầu vào là 1.500 mg N/L Hoạt tính riêng anammox được xác định đạt 0,598 ± 0,026 g N2-N/gVSS.ngày Kết quả phân tích cho thấy hạt bùn anammox phân bố kích thước hạt từ 0,5-1,0 mm

Hà (2018) đã thực hiện đề tài “Ứng dụng quá trình CANON để khử nitơ trong nước rỉ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt cũ” vận hành giai đoạn thích nghi với nước rỉ rác cũ 92 ngày ở tải trọng 0,34 kg N/m3.ngày với hiệu suất xử lý ammonia đạt cực đại 97%, giai đoạn tăng tải 61 ngày với các tải trọng nitơ (NLR) 0,25; 0,41; 0,52 kg N/m3.ngày với hiệu suất xử lý ammonia và tổng nitơ lần lượt đạt 82% và 56%; 90% và 67%; 82% và 76% tương ứng với mỗi tải trọng và 41 ngày khắc phục sự cố sốc tải ở tải trọng 0,85 kg N/m3.ngày

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tiến hành 3 thí nghiệm:

+ Thí nghiệm 1: làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng mô hình IC sử dụng nước rỉ rác sau quá trình nitrit hóa bán phần

+ Thí nghiệm 2: thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng 0,94; 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày

+ Thí nghiệm 3: xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối và hoạt tính riêng của bùn anammox, AOB và NOB ở các tải trọng

Sơ đồ nghiên cứu được thể hiện ở hình 3.1

Hình 3.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu

Thí nghiệm 1: làm giàu bùn anammox bằng mô hình IC

NLR = 2,0 kg N/m3.ngày HRT = 0,52 ngày

NLR = 0,94 kg N/m3.ngày HRT = 4,1 ngày

Thí nghiệm 2: thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải

trọng 0,94; 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày

NLR = 0,64 kg N/m3.ngày HRT = 5,7 ngày

NLR = 0,29 kg N/m3.ngày HRT = 4,1 ngày

Thí nghiệm 3: xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối và hoạt tính riêng

của bùn anammox, AOB và NOB ở các tải trọng

3.2 Mô hình thí nghiệm

3.2.1 Làm giàu bùn anammox a Mô hình tuần hoàn nội bộ IC

Bùn hạt kỵ khí, bùn anammox được cho vào mô hình IC và nước rỉ rác sau quá trình nitrit hóa bán phần từ bể hình bể nitrit hóa bán phần theo mẻ luân phiên PN - SBR của Tuấn (2018) được bổ sung NH4+-N và NO2--N để đạt tỉ lệ NH4+-N:NO2--N = 1:1,32, được bơm vào nhằm làm giàu bùn anammox Bùn anammox sau giai đoạn làm giàu và bùn AOB được cho vào bể phản ứng CANON với nước rỉ rác thô được bơm liên tục để xử lý nitơ ở các tải trọng 2,0 kg N/m3.ngày

Hình 3.2 Mô hình tuần hoàn nội bộ IC

Mô hình IC được thể hiện ở Hình 3.2 được làm bằng nhựa acrylic, có chiều cao làm việc 1.450 mm, đường kính 100 mm, tổng thể tích 13,8 L và thể tích hữu ích là 10 L Mô hình IC gồm có 3 tầng: tầng dưới, tầng trên và thiết bị tách khí, khoảng cách giữa 2 phễu tách khi là 600 mm Trong bể được thiết kế máng phân phối nước áp lực dọc theo thành của bể tạo dòng chảy tia nhằm xáo trộn nước thải và bùn Công nghệ có dòng tuần hoàn nội và dòng tuần hoàn hỗ trợ để tuần hoàn nước sau xử lý về đầu vào cột IC theo tỷ lệ thích hợp Khí nitơ sinh ra trong quá trình xử lý được thu bằng 2 phễu tách khí dẫn lên thiết bị tách khí và nước đặt ở vị trí cao nhất của cột IC Trong mô hình này do

hoạt tính của bùn anammox còn yếu nên mô hình được lắp thêm bơm tuần hoàn để xáo trộn bùn tốt hơn

b Nguyên vật liệu

Bùn anammox được sử dụng nghiên cứu gần với chủng Candidatus

Kuenenia Stuttgartiensis được lấy từ mô hình IC trong nghiên cứu của Toàn (2018)

Nồng độ bùn MLSS = 6.060 mg/L, MLVSS = 4.423 mg/L, tỷ số MLVSS:MLSS = 0,73, kích thước hạt từ 0,5-1 mm, tốc độ lắng 2-2,4 cm/s và hạt bùn có màu nâu đỏ và có hoạt tính không còn cao Thể tích bùn anammox được cho vào mô hình IC 1,0 L

Bùn hạt kỵ khí được lấy từ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Cổ phần Giấy Sài Gòn, KCN Mỹ Xuân A2, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, bùn hạt kỵ khí này có màu đen, chủ yếu là hình cầu, kích thước hạt từ 0,5-2,5 mm, MLSS = 14.388 mg/L, MLVSS = 11.574 mg/L, thể tích bùn được cho vào mô hình là 5,0 L

Nước rỉ rác sau quá trình nitrit hóa bán phần được lấy từ mô hình bể nitrit hóa bán phần theo mẻ luân phiên PN - SBR của Tuấn (2018) có nồng độ NH4+-N = 92,4 ± 4 mg/L, NO2--N= 350 ± 10 mg/L được phân tích, pha loãng với nước cấp và bổ sung NH4+-N và NO2--N để đạt tỉ lệ NH4+-N:NO2--N = 1:1,32 thích hợp cho quá trình anammox Ngoài ra đầu vào được bổ sung dung dịch dinh dưỡng để vi sinh anammox phát triển nhanh hơn, thành phần dinh dưỡng gồm có NaHCO3 = 1.000 mg/L, KCl = 100 mg/L, Fe- EDTA-13 = 1 mg/L, CaCl2 = 80 mg/L, NaH2PO4 = 110 mg/L

c Điều kiện vận hành

Mô hình nghiên cứu được đặt tại Phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên - Đại học Bách Khoa Tp.HCM, được vận hành ở nhiệt độ thường từ 28-36 oC Mô hình được vận hành liên tục thông qua tủ điện điều khiển tự động, nước thải được bơm vào bể phản ứng từ vị trí đáy bể

Bể phản ứng được vận hành ở tải trọng nitơ (NRL) 2,0 kg N/m3.ngày trong thời gian 72 ngày, HRT = 0,52 ngày, lưu lượng đầu vào Qvào= 18,9 L/ngày Dòng tuần hoàn đươc lấy từ van cách van dòng ra 5 cm về phía dưới, dòng tuần hoàn có lưu lượng Qtuần hoàn = 45,8 L/h cùng với dòng vào tạo vận tốc nước lên 5,93 m/giờ Nước thải đầu vào bể phản ứng có pH > 8 nên sử dụng HCl 7% để điều chỉnh pH từ 7,5-8, duy trì DO = 0 mg/L, độ kiềm được bổ sung ≥ 1.000 mg CaCO3/L bằng dung dịch NaHCO3 5%

3.2.2 Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON a Mô hình bể phản ứng tầng sôi CANON

Hình 3.3 Mô hình bể phản ứng tầng sôi CANON

Hình 3.4 Chi tiết bể phản ứng tầng sôi CANON

Bể phản ứng tầng sôi CANON (Hình 3.3, 3.4) được làm bằng nhựa acrylic, có hình trụ, bao gồm ngăn lắng và ngăn thu nước đặt bên trong bể phản ứng Giữa bể phản ứng cách đáy 900 mm có đặt đá bọt và máy thổi khí nhằm cấp oxy tạo điều kiện cho vi sinh AOB sinh trưởng và phát triển Bể phản ứng có kích thước D x H = 100 x 2.250 mm, chiều cao làm việc 2.000 mm với tổng thể tích 17,9 L, thể tích hữu ích là 14,3 L Thể tích ngăn lắng L x W x H = 150 x 250 x 90 mm = 3,4 L Bơm tuần hoàn được sử dụng để tạo điều kiện cho lớp bùn hạt lơ lửng trong bể

b Nguyên vật liệu

Bùn hạt anammox và AOB sau khi làm giàu từ mô hình IC

Nước rỉ rác cũ được lấy từ bãi chôn lấp Gò Cát nằm ở Quốc lộ 1A, phường Bình Hưng Hòa, quận Bình Tân, đã đóng cửa từ tháng 07/2007 Nước rỉ rác được vận chuyển về và lưu chứa trong các can nhựa 30 lít đặt tại phòng thí nghiệm, Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM và được sử dụng cho suốt quá trình nghiên cứu Thành phần tính chất nước rỉ rác cũ được thể hiện trong Bảng 3.1

Bảng 3.1 Thành phần nước rỉ rác bãi rác Gò Cát trong thời gian nghiên cứu

(2013) Nước rỉ rác

(5/2019)

Nước rỉ rác (9/2019)

c Điều kiện vận hành

Mô hình nghiên cứu được đặt tại Phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên - Đại học Bách Khoa Tp.HCM, được vận hành ở nhiệt độ thường từ 28-36 oC Mô hình được vận hành liên tục thông qua tủ điện điều khiển tự động, nước thải được bơm vào bể phản ứng từ vị trí đáy bể

3,7 L hỗn hợp bùn hạt anammox và bùn bông AOB từ mô hình IC sau khi xác định hoạt tính được đưa vào bể phản ứng tầng sôi CANON

Bảng 3.2 Điều kiện vận hành mô hình bể phản ứng tầng sôi CANON Giai

đoạn

Thời gian (ngày)

Lưu lượng (lít/ngày)

HRT (ngày)

Tải trọng Nitơ (kg N/m3.ngày)

Nguồn nước thải

Thích nghi

3.3 Đánh giá hoạt tính bùn anammox, AOB và NOB 3.3.1 Thiết bị thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện trong các Erlen thủy tinh 100 ml, máy lắc tròn hiệu Daihan Labtech có tốc độ lắc 10-300 vòng/ phút được dùng để xáo trộn trong thí nghiêm Bình khí nitơ để duy trì DO = 0 trong thí nghiệm anammox, máy đo DO HANNA HI 9142 Các thiết bị thí nghiệm trong Hình 3.5

Hình 3.5 Máy lắc Daihan Labtech trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính 3.3.2 Vật liệu thí nghiệm đánh giá hoạt tính bùn anammox, AOB và NOB

Bùn thí nghiệm được lấy từ cột IC và bể phản ứng CANON đang vận hành Các erlen thủy tinh 100ml được dùng để chứa, hóa chất được dùng để bổ sung NH4+-N, NO2-

-N là NH4HCO3, NH4Cl, NaNO2, hóa chất để chỉnh pH, máy đo pH, DO, máy lắc, các dụng cụ để lấy mẫu và chứa mẫu

Giàn lắc hiệu Daihan Labtech có tốc độ lắc từ 10-300 vòng/phút được dùng để xáo trộn trong quá trình làm hoạt tính, N2 được sử dụng duy trì DO = 0 trong thí nghiệm hoạt tính anammox

Nước giả thải: có thành phần được tham khảo từ các nghiên cứu của Third và cộng sự (2001), Sliekers và cộng sự (2002, 2003) gồm các thành phần như Bảng 3.3

Bảng 3.3 Thành phần nước giả thải