Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu xử lý nước thải giết mổ bằng công nghệ UASB kết hợp EGSB sử dụng anammox và giá thể PVA Gel

ĈҤI HӐC QUӔC GIA THÀNH PHӔ HӖ CHÍ MINH 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA

FD EG

PHAN MINH NHҰT

Chuyên ngành: Kӻ thuұWP{LWUѭӡng Mã sӕ: 60520320

LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

TP Hӗ Chí Minh, Thing 06 QăP2019

NGHIÊN CӬU XӰ /é1ѬӞC THҦI GIӂT MӘ BҴNG CÔNG NGHӊ UASB KӂT HӦP EGSB SӰ DӨNG ANAMMOX VÀ

GIÁ THӆ PVA GEL

TREATMENT OF SLAUGHTERHOUSE WASTEWATER BY UASB TECHNOLOGY COMBINED WITH EGSB USING

ANAMMOX AND PVA GEL

&Ð1*75Î1+ĈѬӦ&+2¬17+¬1+7Ҥ, 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&%È&+.+2$±Ĉ+4*±HCM Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc: PGS.TS NguyӉn Tҩn Phong

Cán bӝ chҩm nhұn xét 1: PGS.TS Lê Thӏ Kim Oanh

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch HӝLÿӗQJÿiQKJLiOXұQYăQYjTrѭӣng KKRD0{LWUѭӡng và Tài nguyên

0Ð,75ѬӠNG VÀ TÀI NGUYÊN

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP.HCM 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA

CӜNG HÒA XÃ HӜI CHӪ 1*+Ƭ$9,ӊT NAM Ĉӝc lұp- Tӵ do ± Hҥnh phúc

NHIӊM VӨ LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

Hӑ tên hӑc viên: Phan Minh Nhұt MSHV: 1770237 Ngày, tháng, QăPVLQK18-10-1994 1ѫLVLQK%uQK'ѭѫQJ Chuyên ngành: Kӻ ThuұW0{L7Uѭӡng Mã sӕ: 60520320

1 Vұn hành mô hình UASB/EGSB ± Anammox GQJÿӇ xӱ OêQѭӟc thҧi giӃt mә gia súc

2 Vұn hành mô hình vӟi các tҧi trӑng có và không có kӃt hӧp vӟi giá thӇ PVA gel ÿӇ ÿiQKJLiNKҧ QăQJ[ӱ lý chҩt ô nhiӉm cӫa mô hình ӣ các tҧi trӑng khác nhau 3 ĈiQKJLiKLӋu quҧ xӱ lý các chҩt hӳXFѫYjGLQKGѭӥng cӫa mô hình

LӠI CҦM Ѫ1

ĈӇ hoàn thành luұQYăQ này, ngoài sӵ nӛ lӵc, cӕ gҳng hӃt mình cӫa bҧn thân, em còn nhұQÿѭӧc sӵ quan tâm, hӛ trӧ nhiӋt tình tӯ quý Thҫy, Cô, anh chӏ, bҥn bè và gia ÿuQK

Ĉҫu tiên, em xin gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn Thҫy PGS TS NguyӉn Tҩn Phong, giҧng YLrQKѭӟng dүn cho luұQYăQthҥFVƭ cӫa em Trong suӕt thӡi gian thӵc hiӋn luұQYăQThҫ\ÿã tҥRÿLӅu kiӋn hӛ trӧ tӕt nhҩt vӅ mһt kiӃn thӭc chuyên môn, kӻ QăQJWKӵc hiӋn FNJQJQKѭNLQKSKtÿӇ thӵc hiӋn luұQYăQQj\6ӵ biӃWѫQFKkQWKjQKYjVkXVҳc nhҩt xin gӱLÿӃn thҫy

Bên cҥQKÿy&iFVLQKYLrQ1J{9ăQ0ҥnh, Trӏnh phú Ngӑc Tiên, NguyӉn Thӏ 3KѭѫQJ+ҵQJ+RjQJ/r7K\'ѭѫQJÿmJL~Sÿӥ em phân tích các chӍ tiêu thí nghiӋm Xin chân thành cҧPѫQcác em, chúc các em thұt nhiӅu sӭc khӓe và thành công trong công viӋc

Em FNJQJ[LQJӱi lӡi cҧPѫQÿӃn quý Thҫ\&{WURQJ.KRD0{LWUѭӡng và Tài QJX\rQFNJQJQKѭTuý Thҫy, Cô khác cӫD7UѭӡQJĈҥi hӑc Bách Khoa ± Ĉҥi hӑc Quӕc gia thành phӕ Hӗ Chí Minh Nhӳng kiӃn thӭc quý báu mà quý Thҫy, Cô truyӅQÿҥt là nӅn tҧng vӳng chҳFÿӇ chúng tôi hoàn thành luұQYăQQj\

VӅ phía quý Công ty TNHH Mӝt Thành Viên ViӋt Nam Kӻ NghӋ Súc Sҧn VISSAN, xin chân thành cҧPѫQÿӃQ%DQOmQKÿҥo, tұp thӇ công, nhân viên quý công ty ÿmWҥRÿLӅu kiӋn tӕt nhҩt ÿӇ QKyPÿѭӧc thu thұp mүXQѭӟc thҧi cho mô hình nghiên cӭu Em xin chân thành cҧPѫQÿӃn các Thҫy, Cô, anh, chӏ, bҥn bè, các em sinh viên tҥi Phòng Thí nghiӋm Công nghӋ 0{LWUѭӡQJÿmKӛ trӧ nhiӋt tình trong suӕt thӡi gian thӵc hiên luұQYăQQj\

Và cuӕi cùng, xin gӱi lӡi cҧPѫQVkXVҳc nhҩWÿӃQJLDÿuQK và nhӳQJQJѭӡi bҥn thân thiӃWÿm ÿӝng viên, ӫng hӝ ÿӇ chúng tôi cӕ gҳng hӑc tұp, rèn luyӋn trong suӕt thӡi gian qua và hoàn thành luұQYăQWӕt nghiӋp

Trân trӑng!

TP HCM, ngày 28 WKiQJQăP

TÓM TҲT LUҰN 9Ă1

Mô hình UASB kӃt hӧp vӟi EGSB sӱ dөng bùn anammox vӟi giá thӇ PVA Gel ÿѭӧc nghiên cӭu vӟi mөc tiêu ÿѭDra giҧi pháp xӱ lý mӝt cách hiӋu quҧ Qѭӟc thҧi giӃt mә gia súc 1ѭӟc thҧi trong nghiên cӭXQj\ÿѭӧc lҩy tӯ bӇ ÿLӅu hòa cӫa hӋ thӕng xӱ lý Qѭӟc thҧi thuӝc Công ty TNHH Mӝt Thành Viên ViӋt Nam Kӻ NghӋ Súc Sҧn VISSAN

0{KuQKÿѭӧc vұQKjQKWURQJJLDLÿRҥn Mô hình 8$6%(*6%NKLFKѭDEӓ giá thӇ 39$*HOYjP{KuQK8$6%(*6%NKLÿã bӓ giá thӇ PVA Gel

0{KuQK8$6%(*6%NKLFKѭDEӓ giá thӇ PVA Gel Giai ÿRҥn thích nghi ÿѭӧc vұn hành ӣ tҧi trӑng 0,25 kgNH4+-N/m3.ngày WѭѫQJӭng vӟi 2,5 kgCOD/m3.ngày trong 20 ngày GLDLÿRҥn khҧo sát chính vұn hành ӣ tҧi trӑng 0,25; 0,5 ; 0,75 và 1,00 kgNH4+-N/m3.ngày trong 80 ngày Sau quá trình nghiên cӭu, hiӋu suҩt loҥi bӓ NO2--N ӣ các tҧi trӑng 0,25; 0,5; 0,75 và 1,00 kgNH4+-N/m3.ngày lҫQOѭӧt là 52,3%, 69,49% và 63,95% và 41,23% HiӋu suҩt loҥi bӓ NH4+-N ӣ các tҧi trӑng 0,25; 0,5; 0,75 và 1,00 kgNH4+-N/m3.ngày lҫQOѭӧWOjYj/ѭӧng NO3--1VLQKUDÿҥt khoҧng 6,7% so vӟL Oѭӧng NH4+-1 ÿѭӧc tiêu thө HiӋu suҩt xӱ lý COD cӫa cҧ mô hình khi không có giá thӇ PVA Gel ӭng vӟi các tҧi 2,5; 5,0; 7,5 và 10 kgCOD /m3.ngày lҫQOѭӧt là 96,28%; 94,01%; 93.07% và 90,56%

7URQJJLDLÿRҥn 2, giá thӇ 39$*HOÿѭӧFÿѭDYjRP{KuQKQKѭOjPӝt chҩt mang sinh hӑc0{KuQKQj\FNJQJÿѭӧc vұn hành trong JLDLÿRҥn thích nghi quá trình ÿѭӧc vұn hành ӣ tҧi trӑng 0,25 kgNH4+-N/m3.ngày WѭѫQJӭng vӟi 2,5 kgCOD/m3.ngày trong 20 ngày và gLDLÿRҥn khҧo sát chính ÿѭӧc vұn hành ӣ tҧi trӑng 0,25; 0,5; 0,75;1,00 và 1,25 kgNH4+-N/m3.ngày trong 100 ngày Sau quá trình khҧo sát, hiӋu suҩt loҥi bӓ NO2--N ӣ các tҧi trӑng 0,25; 0,5; 0,75; 1,00 và 1,25 kgNH4+-N/m3.ngày lҫQOѭӧt là 55,46%; 77,13%;72,9%; 55,75% và 30,49% HiӋu suҩt loҥi bӓ NH4+-N ӣ các tҧi trӑng 0,25; 0,5; 0,75; 1,00 và 1,25 kg NH4+-N/m3.ngày lҫQ Oѭӧt là 54,95%; 68%; 60,1%; 40,79% và 23,66% HiӋu suҩt xӱ lý COD cӫa cҧ mô hình ӭng vӟi các tҧi 2,5; 5,0; 7,5; 10 và 12,5 kgCOD /m3.ngày lҫQOѭӧt là 98,41%; 95,17%; 92.71%; 93,10% và 90,71% Sau khi cho giá thӇ vào mô hình, vi khuҭn anammox chӍ bám trên bӅ mһt cӫa hҥt PVA Gel

ABSTRACT

The organic and nutrient concentration in slaughter wastewater is very high and the residues are moderately solubilized leading to polluting effect for environment and health of people In this study, Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) technology combined with expanded granular sludge bed (EGSB) using anammox and PVA Gel were designed for the treatment of slaughter wastewater The system was operated in 2 SKDVH +\GUDXOLF UHWHQWLRQ WLPHV +57V  ZDV    DQG ௗK ,Q SKDVH  7KHcombination of UASB technology and EGSB using anammox for treatment was investigated, chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies were about 96.28% (HRT=12 h), 94.01% (HRT=6 h), 93.07% (HRT=4 h) and 90.56% (HRT= 3 h) Ammonium removal efficiencies were about 37.4%; 64.2%; 55% and 31.51% Nitrite removal efficiencies were about 52.3%; 69.49%; 63.95% and 41.23% corresponding to HRT In phase 2, PVA Gel was supplied in both UASB and EGSB as biomass carrier for growing sludge The result showed that chemical oxygen demand (COD) removal efficiencies were about 98.41% (HRT=12 h); 95.17% (HRT=6 h); 92.71% (HRT=4 h); 93.10% (HRT=3h) and 90.71% (HRT = 2h) Ammonium removal efficiencies were about 54.95%; 68 % ; 60.1 % ;40.79 % and 23.66% Nitrite removal efficiencies were about 55.46%; 77.13%; 72.9%; 55.75% and 30.49% corresponding to HRT After the research process, bacteria has grown on the surface of PVA Gel

LӠ,&$0Ĉ2$1

(P[LQFDPÿRDQUҵng báo cáo khóa luұn này là do chính nhóm em thӵc hiӋn Tҩt cҧ sӕ liӋu thu thұSÿѭӧc thu thұp và xӱ lý trung thӵc không sao chép tӯ bҩt cӭ ÿӅ tài nghiên cӭu khoa hӑc nào

TP HCM, ngày 28 tháng 06 QăP9

Phan Minh Nhұt

2.1 Tәng quan vӅ ngành công nghiӋp giӃt mә và chӃ biӃn thӏt gia súc 5

2.1.1 Tәng quan vӅ ÿӕLWѭӧng nghiên cӭu 5

ĈһFWtQKQѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏt 5

3KѭѫQJSKiS[ӱ OêQѭӟc thҧi 6

2.1.4 Công nghӋ xӱ OêQѭӟc thҧi giӃt mә 8

2.2 Tәng quan các quá trình sinh hӑFÿӇ xӱ OêQLWѫWURQJQѭӟc thҧi 9

2.2.1 Quá trình nitrate hóa và khӱ nitrate 9

2.2.2 Quá trình nitrite hóa bán phҫn 12

2.2.3 Quá trình Anammox 18

2.2.4 Tәng quan vӅ quá trình sinh hӑc kӷ khí, UASB và EGSB 26

2.2.5 Tәng quan vӅ giá thӇ PVA 28

2.2.6 Các nghiên cӭu liên quan 30

&+ѬѪ1*3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU 34

6ѫÿӗ nghiên cӭu 34

3.2 Vұt liӋu nghiên cӭu 35

1ѭӟc thҧi 35

3.2.2 Bùn nuôi cҩy 36

3.2.3 Giá thӇ PVA gel 36

3.3 Mô hình nghiên cӭu 37

ĈiQKJLiNKҧ QăQJ[ӱ lý COD 60

*LDLÿRҥn thích nghi có giá thӇ PVA 62

*LDLÿRҥn khҧo sát chính khi có PVA 64

ĈiQKJLiNKҧ QăQJ[ӱ lý COD 75

4.5 Sinh khӕi trong quá trình khҧo sát 77

&+ѬѪ1*.ӂT LUҰN VÀ KIӂN NGHӎ 80

5.1 KӃt luұn 80

5.2 KiӃn nghӏ 80

TÀI LIӊU THAM KHҦO 82

PHӨ LӨC A: SӔ LIӊU PHÂN TÍCH 86PHӨ LӨC B: HÌNH ҦNH MÔ HÌNH VÀ DӨNG CӨ THÍ NGHIӊM 99

DANH SÁCH HÌNH ҦNH

+uQK6ѫÿӗ xӱ OêQѭӟc thҧi tҥi hӧp tác xã giӃt mә gia súc Thҥnh Phú ± Bình

'ѭѫQJ 9

+uQK6ѫÿӗ hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi tҥLFѫVӣ giӃt mә Châu Thành ± Long An 9

Hunh 2.3 Chu trình chuyӇn KyDQLWѫ 12

+uQK&ѫFKӃ sinh hya cӫa qui trunh vj Vѫÿӗ phân khoang tӃ bjo Anammox 20

Hình 2.5 Mô hình EGSB 28

Hình 2.6 PVA gel dҥng hҥt 28

Hình 2.7 Cҩu trúc lӛ rӛng hҥt PVA gel 29

+uQK6ѫÿӗ nghiên cӭXÿӅ tài 34

Hình 3.2 BӇ ÿLӅu hòa hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi công ty Vissan 35

+uQK%Qÿѭӧc sӱ dөng trong khҧo sát 36

Hình 3.4 HҥW39$JHOWUѭӟc khi sӱ dөng 37

Hình 3.5 Phӕi cҧnh mô hình nghiên cӭu 37

Hình 3.6 Chi tiӃt mô hình nghiên cӭu 38

Hình 3.7 Mô hình UASB trong nghiên cӭu 39

Hình 3.8 Mô hình Nitrite hóa bán phҫn (PN) trong nghiên cӭu 40

Hình 3.9 Mô hình EGSB trong nghiên cӭu 41

Hình 4.1 Khҧ QăQJFKX\ӇQKyDQLWѫJLDLÿRҥn thích nghi quá trình nitrite hóa bán phҫn 47

Hình 4.2 TӍ lӋ NO2-/NH4+ trong quá trình thích nghi 48

Hình 4.3: Khҧ QăQJ[ӱ Oê&2'WURQJJLDLÿRҥn thích nghi 48

Hình 4.4 Sӵ chuyӇQKyDQLWѫӣ bӇ PN 50

Hình 4.5 TӍ lӋ NO2-/NH4+ trong quá trình khҧo sát 51

Hình 4.6 Sӵ WKD\ÿәi pH, HRT và tӍ lӋ NO3-/(NO2-+NO3-) 52

Hình 4.7 Sӵ WKD\ÿәi nhiӋWÿӝ và tӍ lӋ NO3-/( NO2-+NO3-) trong bӇ PN 53

Hình 4.8 NӗQJÿӝ các hӧp chҩWQLWѫÿҫXYjRYjÿҫu ra bӇ EGSB 54

Hình 4.9 Sӵ WKD\ÿәi pH trong quá trình nghiên cӭu 57

Hình 4.10 Sӵ WKD\ÿәLÿӝ kiӅm trong quá trình nghiên cӭu 57

Hình 4.11 Sӵ WKD\ÿәi nӗQJÿӝ trung bình cӫD1LWѫ 58

Hình 4.12 Sӵ WKD\ÿәi nӗQJÿӝ và hiӋu suҩt loҥi bӓ tәQJQLWѫ 59

Hình 4.13 Khҧ QăQJ[ӱ lý COD cӫa mô hình 60

Hình 4.14: HiӋu suҩt xӱ lý COD cӫa mô hình 61

Hình 4.19 Sӵ chuyӇQKyDQLWѫӣ bӇ PN 65

Hình 4.20 TӍ lӋ NO2- /NH4+ trong quá trình khҧo sát 66

Hình 4.21 Sӵ WKD\ÿәi pH và tӍ lӋ NO3-/(NO2-+NO3-) trong bӇ PN 67

Hình 4.22 Sӵ WKD\ÿәi nhiӋWÿӝ và tӍ lӋ NO3-/( NO2-+NO3-) trong bӇ PN 68

Hình 4.23 NӗQJÿӝ các hӧp chҩWQLWѫÿҫXYjRYjÿҫu ra bӇ EGSB 69

Hình 4.24 Sӵ WKD\ÿәi pH trong quá trình nghiên cӭu 71

Hình 4.25 Sӵ WKD\ÿәLÿӝ kiӅm trong quá trình nghiên cӭu 72

Hình 4.26 Sӵ WKD\ÿәi nӗQJÿӝ trung bình cӫDQLWѫ 73

Hình 4.27 Sӵ WKD\ÿәi nӗQJÿӝ và hiӋu suҩt loҥi bӓ tәQJQLWѫ 75

Hình 4.28: HiӋu suҩt xӱ lý COD cӫa mô hình 76

Hình 4.29 Khҧ QăQJ[ӱ lý COD cӫa mô hình 77

+uQK%QDQQDPR[GѭӟLÿi\EӇ EGSB 78

Hình 4.31 Giá thӇ PVA cӫa bӇ UASB và bӇ EGSB 78

Hình4.32 Hình chөp SEM cӫa giá thӇ PVA Gel sau quá trình nghiên cӭu 79

DANH SÁCH BҦNG BIӆU

Bҧng 2.1 Tính chҩt Qѭӟc thҧi cӫa công ty VISSAN 6

Bҧng 2.2 ҦQKKѭӣng cӫa nӗQJÿӝ '2ÿӃn quá trình nitrate hóa bán phҫn 16

Bҧng 2.3 Mӝt sӕ vi khuҭn tham gia vào quá trình anammox 21

Bҧng 2.4 Tóm tҳt các yӃu tӕ P{LWUѭӡng ҧQKKѭӣQJÿӃn quá trình Anammox [2] 25

Bҧng 3.1 Thành phҫQQѭӟc thҧi trong qua trình nghiên cӭu 35

Bҧng 3.2 Các thiӃt bӏ cӫa mô hình nghiên cӭu 42

Bҧng 3.3 Các chӍ WLrXYjSKѭѫQJSKiSSKkQWtFK 43

Bҧng 4.1 Các thông sӕ trong quá trình khҧo sát chính 49

Bҧng 4.2 Tӹ lӋ tәQJQLWѫORҥi bӓ, nitrite tiêu thө và nitrate sinh ra so vӟi ammonium tiêu thө 56

Bҧng 4.3 Các thông sӕ trong quá trình khҧo sát chính 64

Bҧng 4.4 Tӹ lӋ tәQJQLWѫORҥi bӓ, nitrite tiêu thө và nitrate sinh ra so vӟi ammonium tiêu thө 71

Bҧng 4.5 Giá trӏ MLSS trong quá trình khҧo sát 78

DANH SÁCH TӮ VIӂT TҲT

Anammox Anaerobic Ammonium Oxidation

Oxy hóa kӷ khí ammonium

AOB Ammonium Oxidation Bacteria Vi khuҭn oxy hóa ammonium thành nitrite

BOD5 Biological Oxygen Demand Nhu cҫu oxy sinh hóa 5 ngày

EGSB Expanded Granular Sludge Bed Reactor

Quá trình bùn hҥt mӣ rӝng (cҧi tiӃn UASB)

F/M Food to Microorganism /ѭӧng thӭFăQFXQJFҩp cho vi sinh

HRT Hydraulic Retention Time ThӡLJLDQOѭXQѭӟc MLSS Mixed Liquor Suspended Solids NӗQJÿӝ chҩt rҳQOѫOӱng MLVSS Mixed Liquor Volatile

Suspended Solids

NӗQJÿӝ chҩt rҳQOѫOӱQJED\KѫL

MCRT Mean Cell Residence Time ThӡLJLDQOѭXWӃ bào trung gian

NOB Nitrite Oxidation Bacteria Vi khuҭn oxy hóa nitrite thành nitrate

PN Partial Nitriteation Nitrite hóa bán phҫn

Anammox

SHARON-Single reactor system for High activity Ammonium Removal Over Nitrite

Quá trình Nitrite hóa bán phҫn kӃt hӧp Anammox

SNAP Single Stage Nitrogen Removal using Anammox and Partial Nitriteation

Quá trình loҥi bӓ QLWѫNӃt hӧp nitrite hóa bán phҫn - Anmmox trong mӝt bӇ

SNAD Simultaneous partial

Nitrification Anammox and Denitrification

KӃt hӧp 3 quá trình: nitrite hóa bán phҫn, oxy hóa kӷ khí

ammonium và khӱ nitrate xҧy ra trong cùng mӝt bӇ phҧn ӭng

TNRR Total Nitrogen Removal Rate TӕFÿӝ loҧi bӓ QLWѫWәng

UASB Up-flow Anaerobic Sludge Blanket

BӇ dòng chҧ\QJѭӧc qua tҫng bùn kӷ khí

7tQKÿӃn cuӕLQăPFҧ Qѭӟc có khoҧng gҫQÿLӇm giӃt mә gia súc, gia cҫm nhӓ lҿ, phҫn lӟQFiFÿLӇm giӃt mә ÿӅu nҵm ngoài tҫm kiӇm soát cӫDFѫTXDQWK~\chӍ có khoҧQJÿLӇm giӃt mә ÿѭӧc kiӇm soát.Theo Cөc Thú y, hiӋn nay tҥi 63 tӍnh, thành phӕ tӗn tҥi các loҥi hình giӃt mә QKѭJLӃt mә tұp trung công nghiӋp, giӃt mә tұp trung bán công nghiӋp, giӃt mә thӫ công và giӃt mә nhӓ lҿ NhiӅu lò mә nhӓ, trung bình và lӟn phát sinh mà vҩQÿӅ P{LWUѭӡQJNK{QJÿѭӧc kiӇm soát và xӱ OêÿmJk\{QKLӉm nghiêm trӑng cho các thành phҫQP{LWUѭӡQJNK{QJNKtÿҩWQѭӟc và vӋ sinh an toàn thӵc phҭm

1ѭӟc thҧi cӫDFiFFѫVӣ giӃt mә ÿӝng vұt gӗm có thӏt, mӥ, mӝt sӕ phө phҭm [ѭѫQJFKLӃm 30-40%), nӝi tҥng, da, lông cӫa các loҥi gia súc (trâu, bò, heo, dê), gia cҫm (gà, vӏWQJDQ« 1ѭӟc thҧi tӯ các xí nghiӋp giӃt mә rҩt giàu các chҩt hӳXFѫSURWHLQOLSLWFiFD[LWDPLQ71« 1JRjLUDWURQJQѭӟc thҧi chӭa nhiӅu loҥi vi trùng,

virut và trӭng giun sán gây bӋQKQKѭYLUXVOӣ mӗm long móng, Brucella, Salmonella,

Leptospira, Microbacteria tuberculosis«

HiӋn nay hҫu hӃt hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi giӃt mә ÿӅu sӱ dөng các quá trình xӱ lý truyӅn thӕQJNK{QJÿiSӭQJÿѭӧc yêu cҫu ngày càng cao cӫDQѭӟc thҧLÿҫu ra Thêm YjRÿyFKLSKtYұn hành cho các công nghӋ xӱ OêQLWѫSKRWSKRWURQJQѭӟc thҧi còn khá cao, chӫ yӃXOLrQTXDQÿӃn nhu cҫu cung cҩp ôxy và các thành phҫn hӳXFѫ

1ăPPӝt phҧn ӭng chuyӇQKyDQLWѫPӟLFKѭDWӯQJÿѭӧc biӃWÿӃQWUѭӟFÿyvӅ cҧ lý thuyӃt lүn thӵc nghiӋP ÿm ÿѭӧc công bӕ ÿy Oj SKҧn ӭng oxy hóa kӷ khí Ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, viӃt tҳW Oj $QDPPR[  7URQJ ÿyDPPRQLXPÿѭӧc oxy hóa bӣi nitrite WURQJÿLӅu kiӋn kӷ khí, không cҫn cung cҩp chҩt

hӳX Fѫ ÿӇ tҥR WKjQK QLWѫ SKkQ Wӱ (Van de Graaf et al.,1996) Sӵ phát triӇn quá trình

Vì vұ\ÿӅ WjL³NGHIÊN CӬU XӰ /é1ѬӞC THҦI GIӂT MӘ BҴNG CÔNG NGHӊ UASB KӂT HӦP EGSB SӰ DӨNG ANAMMOX VÀ GIÁ THӆ PVA-GEL´ÿѭӧc tiӃn hành vӟi mөFÿtFKxӱ lý Qѭӟc thҧi giӃt mә mӝt cách hiӋu quҧ ÿӗng thӡi xác ÿӏQKÿѭӧc các thông sӕ vұn hành góp phҫn tҥo tiӅQÿӅ cho viӋc triӇn khai áp dөng thӵc tӃ trong thӡi gian tӟi

1.2 Mөc tiêu cӫDÿӅ tài

¾ Nghiên cӭu khҧ QăQJ xӱ lý COD và 1LWѫWURQJQѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏt gia súc bҵng mô hình UASB kӃt hӧp EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) sӱ dөng Anammox

¾ Nghiên cӭu khҧ QăQJ[ӱ lý COD và 1LWѫWURQJQѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏt gia súc bҵng mô hình UASB kӃt hӧp EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) sӱ dөng Anammox và giá thӇ PVA Gel

¾ ĈiQKJLiTXiWUuQKWҥo sinh khӕi trên bӅ mһt vұt liӋu

ĈӕLWѭӧng và phҥm vi nghiên cӭu

x ĈӕLWѭӧng

- 1ѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏt gia súc

- Vұt liӋu làm bӇ UASB và EGSB là Acrylic glass ӣ quy mô phòng thí nghiӋm

- Bùn hҥt kӷ khí hình thành trên giá thӇ polyvinyl alcohol (PVA) trong bӇ UASB và bùn anammox hình thành trên giá thӇ polyvinyl alcohol (PVA) trong bӇ EGSB

x Phҥm vi nghiên cӭu

- Nghiên cӭXÿiQKJLiKLӋu quҧ cӫa mô hình UASB/EGSB-Anammox trong viӋc xӱ lý ÿӕi vӟLQѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏt gia súc

3

- Mô hình nghiên cӭXÿһt tҥi Phòng Thí nghiӋm Công nghӋ 0{LWUѭӡng Nâng cao

1.4 Nӝi dung luұQYăQ

ThiӃt lұp mô hình UASB/EGSB-Anammox Thích nghi nhóm vi khuҭn Anammox

KiӇm soát các yӃu tӕ pH, DO, HRT nhҵm tҥRÿLӅu kiӋn tӕt nhҩt cho hiӋu quҧ xӱ lý ӣ tӯQJJLDLÿRҥn vұn hành

7KD\ÿәi tҧi trӑQJÿӇ ÿiQKJLiKLӋu quҧ xӱ lý cӫa mô hình

Khҧ QăQJWKtch nghi vj VLQKWUѭӣng cӫa vi khuҭn Anammox trong mô hunh EGSB Cho vұt liӋu PVA Gel vào trong mô hình UASB/(*6%ÿmWKtFKQJKL

TiӃn hành khҧo sát vӟi các tҧi trӑQJNKiFQKDXÿӇ ÿiQKJLiKLӋu quҧ xӱ lý COD và QLWѫcӫa mô hình

ĈiQKJLiNKҧ QăQJWăQJWUѭӣng sinh khӕi bám dính trên bӅ mһt vұt liӋu PVA Gel

KӃt quҧ nghiên cӭu cӫDÿӅ WjLFNJQJOjFѫVӣ ÿӇ triӇn khai ӭng dөng rӝng rãi trong xӱ OêQѭӟc thҧi có nӗQJÿӝ amoni rҩt cao tӯ mӝt sӕ OƭQKYӵc công nghiӋSQKѭQѭӟc thҧi các lò giӃt mәQѭӟc thҧi các nhà máy chӃ biӃn thӵc phҭPQѭӟc rӍ UiF«

1.8 Tính mӟi cӫDÿӅ tài

;iFÿӏQKÿѭӧc khҧ QăQJӭng dөng cӫa công nghӋ UASB/EGSB cho viӋc xӱ lý Qѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏWJLDV~FEѭӟFÿҫu cho viӋc nghiên cӭu quy mô phòng thí nghiӋm Tuy nhiên ӣ ViӋt Nam, công nghӋ ӭng dөng quá trình Anammox này vүn

4

còn nghiên cӭu mӝt cách hҥn chӃ YjFKѭDÿѭӧc ӭng dөng vào thӵc tӃ'RÿyWLӅPQăQJáp dөng quá trình Anammox vүn còn rҩt lӟn, rҩt thiӃt thӵc và cҫQÿѭӧc nghiên cӭu ӭng dөng sâu và rӝng Ngoҧi ra nghiên cӭXFzQÿiQKJLiÿѭӧc hiӋu quҧ cӫa giá thӇ PVA Gel kӃt hӧp vӟi Anammox nhҵm xӱ OêQѭӟc thҧi ô nhiӉm các chҩt hӳXFѫYjFiFFKҩt dinh Gѭӥng

5

&+ѬѪ1*TӘNG QUAN

2.1 Tәng quan vӅ ngành công nghiӋp giӃt mә và chӃ biӃn thӏt gia súc

2.1.1 T͝ng quan v͉ ÿ͙LW˱ͫng nghiên cͱu

Công ty TNHH Mӝt Thành Viên ViӋt Nam Kӻ NghӋ Súc Sҧn (VISSAN) ÿӏa

chӍ 1ѫ7UDQJ/RQJSKѭӡng 13, quұn Bình Thҥnh, thành phӕ Hӗ Chí Minh, là mӝt doanh nghiӋp thành viên cӫa TәQJ&{QJ W\ 7KѭѫQJ0ҥi Sài Gòn, ÿѭӧc thành lұp tӯ nhӳQJQJj\ÿҫu giҧi phóng miӅn Nam thӕng nhҩWÿҩWQѭӟc Công ty TNHH Mӝt Thành Viên ViӋt Nam Kӻ NghӋ Súc Sҧn (VISSAN) hoҥWÿӝQJWURQJOƭQKYӵc công nghӋ giӃt mә JLDV~Fÿҧm bҧo các tiêu chuҭn vӋ sinh, cung cҩp thӏWWѭѫLVӕng cho nhu cҫu cӫa nhân dân Thành phӕ trong thӡi kǤ nӅn kinh tӃ WKHRFѫFKӃ bao cҩS6DXÿyF{QJW\ÿmtham gia xuҩt khҭu thӏWÿ{QJOҥnh sang thӏ WUѭӡQJ/LrQ;{YjFiFQѭӟFĈ{QJÆXFKӫ

yӃXOjGѭӟi hình thӭc Nghӏ ÿӏQKWKѭ

2.1.2 Ĉ̿FWtQKQ˱ͣc th̫i gi͇t m͝ và ch͇ bi͇n th͓t

¾ ThӕQJNrÿiQKJLiFiFQJXӗn thҧi phát sinh trong quá trình hoҥWÿӝng cӫa

1˱ͣc th̫i sinh ho̩t

1ѭӟc thҧi phát sinh trong quá trình sinh hoҥt cӫa công nhân, nhân viên trong F{QJW\1ѭӟc thҧi này chӭa chӫ yӃu các chҩt cһn bã, các chҩWGLQKGѭӥng (N, P), các chҩt rҳQOѫOӱng (SS), các chҩt hӳXFѫ%2'&2'YjFiFYLNKXҭn), khi thҧi ra ngoài P{LWUѭӡng nӃXNK{QJÿѭӧc xӱ lý sӁ gây ô nhiӉm nһng vӟLP{LWUѭӡng

Dӵa vào sӕ Oѭӧng nhân viên trong công ty trung bình khoҧQJQJѭӡi/ ngày YjOѭӧQJQѭӟc sӱ dөng trung bình 143,2 m3/ngày ÿrPFyWKӇ ѭӟFWtQKÿѭӧc tҧLOѭӧng và nӗQJÿӝ chҩt ô nhiӉPWURQJQѭӟc thҧi sinh hoҥt

Vì vұy, công ty có biӋn pháp xӱ OêQѭӟc thҧLWUѭӟc khi xҧ trӵc tiӃp ra nguӗn tiӃp nhұn và hiӋQQD\Qѭӟc thҧi sinh hoҥt tұp trung vào hӋ thӕng thu gom chung cӫDQѭӟc thҧi sҧn xuҩWÿѭDYӅ hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi tұSWUXQJÿӇ ÿҥt tiêu chuҭQWUѭӟc khi thҧi ra nguӗn tiӃp nhұn

1˱ͣc th̫i s̫n xṷt

1ѭӟc thҧi phát sinh trong nhà máy giӃt mә bao gӗPQѭӟc thҧi phát sinh trong suӕt quá trình tӗn trӳ heo sӕQJÿӃn giӃt mә YjVѫFKӃ thành phҭPQKѭQѭӟc rӱa chuӗng

6

trҥLQѭӟc rӱa thӏWQѭӟc làm lòng Khâu làm lòng là mӝt trong nhӳQJF{QJÿRҥn phát

sinh mӝt khӕLOѭӧng lӟn chҩt thҧi ô nhiӉm

7URQJQѭӟc thҧi chӭa chӭa các thành phҫn chҩWKѭXFѫQKѭKX\ӃWUѫLYmLKX\Ӄt ӭ ÿӑng trong bөng, thӏt mӥGDO{QJSURWHLQOLSLGQLWѫSKRWSKR FiFFKҩt tҭy rӱa và bҧo quҧQGRÿyQJXӗQQѭӟc thҧLWKѭӡng xuyên có mùi hôi tanh Các chҩt dinKGѭӥng (N, 3 WURQJQѭӟc thҧLQj\WKѭӡng có nӗQJÿӝ cao

Do hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi là hӋ thӕng chung nên sӁ gom tҩt cҧ các loҥLQѭӟc thҧi nêu trên và xӱ lý nên có sӵ pha loãng nӗQJÿӝ giӳDQѭӟc thҧi sinh hoҥt, sҧn xuҩt tính chҩWQѭӟc thҧi có phҫn thay ÿәi

¾ Tính chҩWQѭӟc thҧi giӃt mә và chӃ biӃn thӏWÿӝng vұt VISSAN

Tính chҩWQѭӟc thҧi cӫa công ty VISSAN có kӃt quҧ phân tích nүXQѭӟc nghiên cӭu có kӃt quҧ QKѭVDX

Bҧng 2.1 Tính chҩWQѭӟc thҧi cӫa công ty VISSAN

¾ 3KѭѫQJSKiSYұt lí

Là pKѭѫQJSKiS[ӱ OêVѫEӝ loҥi bӓ các chҩt ô nhiӉm rҳn thô và các vұt liӋu có kích thѭӟc lӟn thay vì chҩt ô nhiӉm ӣ dҥng hòa tan Bao gӗm các công trình xӱ lý:

+ Song chҳn rác hoһFOѭӟi lӑc

7 + BӇ lҳng cát

+ BӇ lҳng + BӇ lӑc

+Qúa trình tuyӇn nәi

3KѭѫQJSKiSVLQKKӑc là pKѭѫQJSKiS[ӱ OêQѭӟc thҧi chӭa nhiӅu chҩt hӳXFѫcó các thành phҫn có khҧ QăQJSKkQKӫy sinh hӑF3KѭѫQJSKiSQj\GӵDWUrQFѫVӣ dӱ dөng hoҥWÿӝng sӕng cӫa vi sinh vұWÿӇ phân hӫy các chҩt hӳXFѫJk\EҭQWURQJQѭӟc thҧi Các vi sinh vұt sӱ dөng các chҩt hӳXFѫYjPӝt sӕ chҩt khoáng làm nguӗn dinh GѭӥQJNKDLWKiFQăQJOѭӧng

3K˱˯QJSKiSKL͇u khí (aerobic)

Qúa trình khoáng hóa xҧ\UDGѭӟi tác dөng cӫa các vi sinh vұt hiӃXNKtÿѭӧc gӑi là quá trình sinh hóa hiӃu khí Các vi khuҭn sӱ dөng các chҩt hӳXFѫQKѭQJXӗn thӭFăQWURQJTXiWUuQKGLQKGѭӥQJÿӇ VLQKWUѭӣng và phát triӇQĈyOjTXiWUuQKWăQJVLQKNKӕi cӫa vi sinh vұt Ngoài ra chúng sӱ dөng các chҩt hӳXFѫQKѭFKҩt tҥRQăQJOѭӧQJÿӇ hoàn thҧnh chӭFQăQJVӕng cӫa chúng

3KѭѫQJSKiSQj\Vӱ dөng các nhóm vi sinh vұt hiӃXNKtÿӇ ÿҧm bҧo hoҥWÿӝng sӕng cӫa chúng cҫn cung cҩp oxy liên tөc và duy trì nhiӋWÿӝ tӯ 200 ± 400 C

Xӱ OêQѭӟc thҧi bҵng 3KѭѫQJSKiSKLӃu khí có thӇ WURQJÿLӅu kiӋn nhân tҥo hoһc tӵ nhiên, tҥLÿyQJѭӡi ta tҥRUDFiFÿLӅu kiӋn tӕi ӱu cho quá trình xӱ lý có tӕFÿӝ cao và hiӋu suҩt xӱ OêFDRKѫQ

Chҩt hӳXFѫ9LVLQKYұt + O2 ĺ+2O + CO2 + Sinh khӕi + ChҩWY{FѫәQÿӏnh 3KѭѫQJSKiSKLӃu khí bao gӗm các quá trình:

+ Qúa trình bùn hoҥt tính (activated sludge)

+ Phân hӫy sinh hӑc vұt liӋXÿӋm cӕ ÿӏnh (fixed bed bioreactor)

3K˱˯QJSKiSNͻ khí (anaerobic)

Xӱ lý sinh hӑFQѭӟc thҧi mà không cҫn sӱ dөng không khí hay oxy nguyên tӱ Xӱ lý kӷ NKtÿѭӧ ÿһFWUѭQJEӣi sӵ biӃQÿәi sinh hӑc cӫa các hӧp chҩt hӳXFѫFӫa vi sinh vұt kӷ khí thành khí sinh hӑc, có thӇ sӱ dөng làm nguӗn nguyên liӋu Trong bӕi cҧnh nguӗn nguyên liӋu hóa thҥFKÿDQJGҫn cҥn kiӋt, xӱ OêQѭӟc thҧLWKHRSKѭѫQJSKiSNӷ khí sӁ giúp có thêm nguӗn cung cҩp nhiên liӋu

Các vi sinh vұt kӷ khí sӱ dөng các chҩt hӳXFѫYjPӝt sӕ khoáng chҩt là chҩt ô nhiӉm hiӋn diӋQWURQJQѭӟc thҧi làm nguӗn GLQKGѭӥng và tҥRQăQJOѭӧng, xây dӵng tӃ bào vi sinh vұt, giúp vi sinh vұWVLQKWUѭӣng và sҧn sinh vi sinh vұt kӷ khí mӟi nên sinh khӕi cӫDFK~QJWăQJOrQWӯ ÿyFK~QJWKDPJLDWLӃp tөc chu trình nêu trên góp phҫn làm giҧP&2'%2'WURQJQѭӟc thҧi

3KѭѫQg trình phҧn ӭQJVLQKKyDWURQJÿLӅu kiӋn kӷ khí có thӇ biӇu diӉQÿѫQJLҧn QKѭVDX

Chҩt hӳXFѫ9LVLQKYұt ĺCO2 + CH4 + H2 + NH3 + H2S + TӃ bào mӟi &iFSKѭѫQJSKiSNӷ NKtWKѭӡng sӱ dөng:

+ Kӷ khí kiӇu tiӃp xúc (Anaerobic Contact)

+ Kӷ khí bùn dòng chҧ\QJѭӧc (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

2.1.4 Công ngh͏ x͵ OêQ˱ͣc th̫i gi͇t m͝

Ӣ ViӋW1DPFiFFѫӣ giӃt mә có quy mô vӯa và nhӓ nên viӋFÿҫXWѭ[ky dӵng mӝt hӋ thӕng xӱ lý hoàn chӍnh rҩt khó thӵc hiӋQ'RÿyKҫu hӃWFiFFѫVӣ giӃt mә không có hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi Toàn bӝ Qѭӟc thҧLÿѭӧc thu gom vào hҫm lҳng cһQÿӇ lҳng bӟt mӝt phҫn chҩt thҧi rҳQQKѭO{QJKX\ӃWÿ{QJWөSKkQ«WUѭӟc khi thҧi ra hӋ thӕng cӕQJWKRiWQѭӟc trong khu vӵc hoһc trong nhiӅXWUѭӡng hӧp thҧi trӵc tiӃSUDP{LWUѭӡng Chính vì vұy mà tình trҥng ô nhiӉm nһQJGRQѭӟc thҧi cӫa ngành giӃt mә là phә biӃn ӣ tҩt cҧ FiFÿӏDSKѭѫQJĈӇ ÿӕi phó vӟi yêu cҫu cӫDFѫTXDQTXҧn lý, mӝt sӕ FѫVӣ FNJQJÿҫXWѭKӋ thӕng xӱ lý, tuy nhiên không thiӃt kӃ theo kӻ thuұt và mөc tiêu xӱ lý rõ ràng Mһt khác, do phҫn lӟQFiFFѫVӣ nҵPWURQJNKXGkQFѭPһt bҵng chұt hҽp nên các hӋ

Hình 2.1 6ѫÿӗ xӱ OêQѭӟc thҧi tҥi hӧp tác xã giӃt mә gia súc Thҥnh Phú ± Bình 'ѭѫQJ

1ѭӟFWKҧL&iFKӕJDWiFKUiF, FһQ

%ӇFKӭD, SKkQKӫ\, OҳQJQpQEQ6kQSKѫLEQ0ҿӫSKkQYLVLQK

Hình 2.2 6ѫÿӗ hӋ thӕng xӱ OêQѭӟc thҧi tҥLFѫVӣ giӃt mә Châu Thành ± Long An

2.2 Tәng quan các quá trình sinh hӑFÿӇ xӱ OêQLWѫWURQJQѭӟc thҧi

2.2.1 Quá trình nitrate hóa và kh͵ nitrate

a/ Quá trình nitrate hóa

Nitrate hóa lҫQOѭӧt bao gӗPEѭӟcÿҫu tiên ammonium chuyӇn thành nitrite, VDXÿynitrite ÿѭӧc oxy hoá thành nitrate Quá trình diӉn ra nhӡ vào 2 chӫng vi khuҭn tӵ

10

Gѭӥng: Vi khuҭn oxy hóa ammonium (AOB) và vi khuҭn oxy hóa nitrite (NOB) Trong

Eѭӟc oxy hoá ammonium, Nitrosomonas là loҥLÿѭӧc tìm thҩy nhiӅu nhҩt trong nhóm AOB và các loҥi khác bao gӗm: Nitrosococcus và Nitrosospira, Nitrosolobus và

Nitrosorobrio (Watson vj c͡ng s͹, 1981)7URQJEѭӟc tiӃp theo, oxy hoá nitrite thành

nitrate, Nitrobacter là loҥLÿѭӧc tìm thҩy nhiӅu nhҩt trong nhóm NOB và các loҥi khác bao gӗm: Nitrospina, Nitrococcus và Nitrospira và Nitroeystis (Watson vj c͡ng s͹,

1981)4XiWUuQKWK{QJWKѭӡQJÿѭӧc chӍ ra trong các phҧn ӭQJQăQJOѭӧng (phҧn ӭng

2.1 và 2.2):

%ѭӟc oxy hya ammonium (Van de Graaf và c͡ng s͹, 1995):

ସା൅ ͳǡͷଶ୅୓୆ሱۛሮ ଶି൅ ʹା൅  ଶ (2.1) %ѭӟc oxy hya nitrite:

Vi sinh vұWVLQKWUѭӣng và duy trì bӣLQăQJOѭӧng nhұQÿѭӧc tӯ các phҧn ӭng này Phҧn ӭng tojn bӝ vӅ QăQJOѭӧQJÿѭӧc mô tҧ ӣ phҧn ӭng 2.3:

ସା൅ ʹଶ ՜ ଷି൅ ʹା൅  ଶ (2.3) +ѫQQӳa, hӧp chҩt C5H7O21ÿҥi diӋn cho các tӃ bào vi khuҭn và viӋc hình thành

tӃ bào vi khuҭQÿѭӧc mô tҧ ӣ phҧn ӭng 2.4 (Tchobanoglous vj c͡ng s͹, 1991):

ସା൅ ͳǡͺ͵ଶ൅ ͳǡͻͺଷି՜ ͲǡͲʹͳହ଻ଶ൅  Ͳǡͻͺଷି൅ ͳǡͲͶଶ ൅

/ѭӧng hóa chҩt yêu cҫu cho quá trình này có thӇ ÿѭӧc tính toán dӵa vào phҧn ӭng 2.4 Xҩp xӍ cҫn khoҧng 4,2 mg O2 ÿӇ oxy hóa 1mg NH4+-N oxy hóa thành 1mg NO3--N Trong qui trunh loҥi bӓ nLWѫWUX\Ӆn thӕng, mӝWOѭӧQJÿӝ kiӅm lӟQÿѭӧc tiêu thө (8,63 mg HCO3- hoһc 7,14 mg CaCO3 trên 1 mg NH4+-N bӏ oxy hya) (Sedlak, 1991)

Cic yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn vi khuҭn nitrate hya lj nhiӋWÿӝ, pH, DO, NH3 tӵ do, acid nitrous NhiӋt ÿӝ ҧQKKѭӣng lӟn ÿӃn sӵ VLQKWUѭӣng cӫa vi khuҭn nitrate KyDQKѭQJviӋF ÿӏQK Oѭӧng ҧQK Kѭӣng cӫa ny thu rҩt khy NKăQ 1KLӋW ÿӝ ph hӧp cho vi khuҭn nitrate hya lj khoҧng 350C vj GDRÿӝng tӯ 4 - 450C (Tchobanoglous vj c͡ng s͹, 1991)

pH cNJng ҧnh hѭӣng lӟn ÿӃn vi khuҭn njy vj pH tӕt nhҩt cho vi khuҭn njy hoҥWÿӝng lj 7,5- 8,6 Nӗng ÿӝ DO = 4 -7 mg/L, tӕFÿӝ nitrat hóa diӉn ra tӕt, nӃu DO là 1 mg/L thì tӕFÿӝ này chӍ bҵng 90% tӕFÿӝ ӣ nӗQJÿӝ '2FDRKѫQ 1LWUDWKyDFNJQJEӏ ӭc chӃ bӣi NH3, ammonia tӵ do và acid nitrous phө thuӝc vào nӗQJÿӝ QLWѫWәng, nhiӋWÿӝ và pH

b/ Quá trình kh͵ nitrate

͸ଶି൅ ͵ଷ ՜ ͵ଶ൅ ʹଶ൅ ͵ଶ ൅ ͸ି (2.7) Tәng hӧSSKѭѫQJWUuQKWDFy

͸ଷି൅ ͷଷ ՜ ͵ଶ൅ ͷଶ൅ ͹ଶ ൅ ͸ି (2.8)

Theo McCarty và công s͹ (1969)ÿӃQOѭӧng methanol cҫn thiӃt cho

nhu cҫXQăQJOѭӧng tәng hӧp tӃ bào Trong mӝt nghiên cӭu qua mô phòng thí nghiӋm,

McCarty và công s͹ (1969) ÿmÿѭDUDSKѭѫQJWUuQKP{Wҧ phҧn ӭng khӱ nitrate QKѭVDX

ଷି൅ Ͳǡ͹ͷͺଷ ൅  ା ՜ ͲǡͲ͸ͷହ଻ଶ൅ ͲǡͶ͹ଶ൅ ʹǡͶͶଶ ൅ Ͳǡ͹͸ଶ(2.9)

GiӕQJQKѭTXi trunh nitrate hya, cy mӝt vji yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn qui trunh khӱ nitrate Sӵ hiӋn diӋn cӫa oxy tӵ do sӁ cҧn trӣ sӵ hoҥWÿӝng hӋ thӕng enzym cҫn cho qui trunh khӱ nitrate7K{QJWKѭӡng thu gii trӏ p+WăQJOrQWURQJVXӕt qui trunh khӱ nitrate thjnh kht nLWѫGRWҥo UDÿӝ kiӅm pH thtch hӧp cho qui trunh nj\GDRÿӝng tӯ ÿӃn 8 ty thuӝc vjo vi khuҭn tham gia vjo qui trunh khӱ nitrate TӕFÿӝ loҥi bӓ nitrate vj tӕc ÿӝ sLQKWUѭӣng cӫa vi sinh cNJng bӏ ҧQKKѭӣng bӣi nhiӋWÿӝ, vj nhiӋWÿӝ thtch hӧp lj tӯ 35- 500&+ѫQQӳa, vi sinh vұt rҩt nhҥy cҧm vӟi sӵ tKD\ÿәi cӫa nhiӋWÿӝ (Tchobanoglous

vj c͡ng s͹, 1991)

c/ H̩n ch͇ cͯa quá trình nitrate hóa ± kh͵ nitrate hóa

- Tӕn nhiӅXQăQJOѭӧng - Giá thành xӱ lý cao

Do vұy, yêu cҫu cҧi tiӃn công nghӋ nhҵm tӕLѭXKyDKLӋu suҩt và giҧm chi phí ÿѭӧFÿһWUD1ăPPӝt phҧn ӭng chuyӇQKyDQLWѫÿѭӧc phát hiӋn ra trong tӵ nhiên, ÿy Oj SKҧn ӭng oxy hóa kӷ khí Ammonia (Anaerobic Ammonia Oxydation ± $QDPPR[ 7URQJÿy$PPRQLDÿѭӧc oxy hóa bӣLQLWULWWURQJÿLӅu kiӋn kӷ khí, không cҫn cung cҩp carbon hӳXFѫÿӇ tҥRWKjQKQLWѫSKkQWӱ Hình 2.3 chӍ ra nguyên lý các quá trình chuyӇQKyDQLWѫEDRJӗm qui trình nitrate hóa và khӱ nitrate truyӅn thӕng và các quá trình mӟi (Furukawa và cӝng sӵ, 2000)

Hunh 2.3 Chu trình chuyӇn hóa QLWѫ

ସା൅ ଷି൅ Ͳǡ͹ͷଶ ՜ Ͳǡͷସା൅ Ͳǡͷଶି൅ ଶ൅ ͳǡͷଶ (2.10)

13

Trong quá trình nitrite hóa bán phҫn có sӵ tham gia chính nhóm vi khuҭn AOB

(Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosorobrio«  Yj Pӝt phҫn nhӓ nhóm vi khuҭn NOB (Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira, Nitrospina,

c/ Các y͇u t͙ ̫QKK˱ͧQJÿ͇n quá trình nitrite hóa bán ph̯n

¾ pH, nӗQJÿӝ ammonium tӯ do (FA) và acid Nitrous (FNA)

Theo Nghiên cӭu cӫa Anthonise (1976), pH ҧQK KѭӣQJ ÿӃn sӵ cân bҵng giӳa

nitrite và dҥng không ion hóa ± acid nitrous tӵ do (FNA) và sӵ cân bҵng NH4+/NH3 (Free Ammonium-FA) Nhӳng dҥng không bӏ ion hóa cӫa ammonium và nitrite QKѭammonium (NH3) và nitrous acid (HNO2) có ҧQK Kѭӣng lên cҧ Nitrosomonas và

Nitrobacter Dòng Nitrosomonas sps và dòng Nitrobacter sps ÿӅu nhҥy cҧm vӟi chính

FѫFKҩt cӫa chúng và nhҥ\KѫQÿӕi vӟLFѫFKҩt cӫa dòng còn lҥi Nitrobacter nhҥy cҧm

KѫQYӟi nӗQJÿӝ NH3 WѭѫQJÿӕi thҩSÿӫ ÿӇ ӭc chӃ chúng Theo rҩt nhiӅu nghiên cӭu tiӃn hành vӟi nӗQJÿӝ FA khác nhau cho thҩy pH ҧQKKѭӣQJÿӃn nӗQJÿӝ FA và thông

TXDÿyJk\UDVӵ ӭc chӃ vi khuҭn oxy hóa nitrite Theo Surmacs-Gorska (1997) nhұn

thҩy, pH cӫDQѭӟc thҧi là thông sӕ quyӃWÿӏnh cho cho sӵ ӭc chӃ hoҥWÿӝng cӫa NOB

7ѭѫQJWӵ, cho thҩy có sӵ tích tө nitrite ÿҥWÿѭӧc tҥi pH cao Suthersan và Ganczarccyk

(1986) YjÿѭDUDGӵ ÿRiQFyWKӇ tích trӳ nitrite khi kiӇm soát pH tҥi 8 Hҫu hӃt các tài

liӋXÿӅXÿѭDUDVӵ liên quan giӳa tích trӳ nitrite bҵng sӱ dөng pH trong khoҧng 7,5-8,5

14

làm yӃu tӕ quyӃWÿӏnh phù hӧp cho ӭc chӃ vi khuҭn oxy hóa nitrite7ѭѫQJWӵ, Balmelle

và c͡ng s͹ (1992), trong nghiên cӭu cӫD{QJFNJQJFKRWKҩy pH tӕLѭXNKRҧQJWѭѫQJ

tӵ QKѭEiRFiRFӫa Wild (1971) và Jones và c͡ng s͹ (1983)

Jenicek và c͡ng s͹ (2004) FNJQJQKҩn mҥnh sӵ quan trӑng cӫa giá trӏ pH lên quá trình nitriteation và theo Tokutumi (2004) ÿyOjÿLӅu cӕt yӃu Tokutumi (2004) ÿmYұn

hành ӣ chӃ ÿӝ NK{QJÿLӅu chӍQKS+YjWKD\ÿәi trong khoҧng 6,6 - 8,0 theo chu kǤ hoҥt ÿӝng cӫa bӇ nitriteation là 6 giӡ.KLS+ÿѭӧFÿLӅu chӍnh bҵng NaOH lên 8,5 thì hiӋu

quҧ cӫDTXiWUuQKWăQJVillaverde và c͡ng s͹ (1997) ÿiQKJLiҧQKKѭӣng cӫa pH lên

hoҥWÿӝng lӟp biofilm cӫa vi khuҭn nitrite KyDGѭӟLÿLӅu kiӋn әQÿӏnh, kӃt quҧ cho thҩy sӵ tҥo ra nitrite là do vi khuҭn oxy hóa nitrite rҩt nhҥy cҧPÿӃn các yӃu tӕ QKѭQKLӋWÿӝ, pH, DO và gây ra sӵ ӭc chӃ chúng Sӵ tích trӳ nitrite bҳWÿҫXNKLS+WUrQYjJLDWăQJtiӋm cұQÿӃn 85% cho giá trӏ pH 8,5 Sӵ tích trӳ nitrite là do sӵ ӭc chӃ có lӵa chӑn lên vi khuҭn oxy hóa nitrite bӣi nӗQJÿӝ )$JLDWăQJWKHRVӕ PNJNKLS+WUrQS+ҧnh KѭӣQJÿӃn sӵ phân phӕi NH4+/NH3 và NO2-/HNO26DXNKLQkQJS+OrQWKuKѫQ10% là dҥng NH31Jѭӧc lҥi khi giҧm pH xuӕng 7,0 thì NH3 biӃn mҩW7ѭѫQJWӵ pH FNJQJҧQKKѭӣQJÿӃn NO2-/HNO2 Ӣ pH 7,5 không có acid nitrous hiӋn diӋn NӃu pH giҧm xuӕng 6,0; HNO2 chiӃm 0,2% KӃt quҧ cӫa Abeling và Seyfried (1992) cho thҩy

giá trӏ S+WUrQQrQÿѭӧc duy trì làm ӭc chӃ lӵa chӑn cho vi khuҭn oxy hóa nitrite và

tҥo sӵ tích trӳ nitrite trong hӋ thӕng Trong nghiên cӭu nitrite hóa cӫa Glass và

Silverstein (1998) FNJQJFKRWKҩy có sӵ JLDWăQJU}UӋt tích trӳ nitrite (250, 500 và 900

mg NO2-/L) trong bӇ 6%5NKLS+JLDWăQJOҫQOѭӧt pH: 7,5 - 8,5 - 9 trong bӇ trong suӕt quá trình nitrite hóa Ammonium tӵ GR )$  ÿѭӧc hiӇu là dҥng không liên kӃt hay ammonium không ion hóa

TӕFÿӝ nitrate hóa cӵFÿҥi khi pH nҵm trong khoҧng 7,2 ± 9,0 và giҧm tuyӃn tính

khi pH < 7,2 BҵQJFiFK[iFÿӏnh tӕFÿӝ quá trình nitrate hóa, Meyerhof (1916) tìm thҩy

pH tӕLѭXFKRKoҥWÿӝng cӫa Nitrosomonas là khoҧng 8,5 ± 8,8 và cho Nitrobacter là 8,3 ± 7URQJÿLӅu kiӋn pH < 7,0 hoһc > 8,9 tӕFÿӝ quá trình nitrate chӍ bҵng 50% tӕFÿӝ cӵFÿҥi, dӯng hҷn khi pH trong khoҧng 5,0 ± 5,5 Các kӃt quҧ WUrQ[iFÿӏQKWURQJWUѭӡng hӧp quá trình nitrate KyD ÿѭӧc tiӃQ KjQK ULrQJ 7URQJ WUѭӡng hӧp kӃt hӧp quá trình nitrate hóa và phҧn nitrate hóa thì pH tӕLѭXOjNKRҧng 7-8

¾ NӗQJÿӝ oxy hòa tan (DO)

'2ÿѭӧc sӱ dөng cho phҧn ӭng oxy hóa cӫa vi khuҭn nitrite KyD/ѭӧng oxy

WURQJSKѭѫQJWUuQKStoichiometric cҫn cho quá trình nitrite hóa là 3,43 mg O2/mgNH3và 1,14 mg O2/mgNO2- cho quá trình nitriteation Nhu cҫXR[\QLWѫ 12'- Nitrogen Oxygen Demand) theo lý thuyӃt là 4,57 mg/mg NH3 Khi tӟLJLDLÿRҥn nitrate hóa, nӗng ÿӝ DO là thông sӕ quan trӑng cho cҧ $2%FNJQJQKѭ12%1ӗQJÿӝ DO thҩp dүQÿӃn

15

sӵ giҧm rõ rӋt tӟi tӕFÿӝ sҧn sinh NO2- bӣLOѭӧng nitrosomanas thҩp (Goreau và c͡ng

s͹, 1980) Tuy nhiên, AOB có thӇ chӏXÿѭӧc nӗQJÿӝ DO thҩSKѫQ12%6ӵ tích trӳ

cӫa nitrite tҥi nӗQJÿӝ DO thҩp có thӇ ÿѭӧc giҧi thích bӣi sӵ khác biӋt trong hҵng sӕ bão KzDÿӕi vӟi DO (K0) giӳa AOB và NOB theo Hanaki và c͡ng s͹ (1990) Sӵ tích trӳ

nitrite có thӇ ÿҥWÿѭӧc bҵng cách kiӇm soát nӗQJÿӝ DO thҩp bӣi hӋ sӕ bão hòa oxy cӫa

ÿӝng hӑc Monod cho nitriteation và nitriteation là 0,3 và 1,1 mg/L (Wiesmann, 1994)

Nói cách khác, nӗQJÿӝ DO thҩp ҧQKKѭӣng rõ rӋWÿӃn hoҥWÿӝng cӫD12%KѫQ

AOB (Leu và c͡ng s͹, 1998), Hanaki và c͡ng s͹ (1990) Khi bӇ ÿѭӧc vұn hành ӣ nӗng

ÿӝ DO thҩp (<1,0 mg/L), tӕFÿӝ VLQKWUѭӣng quan sát cӫa AOB nhanh gҩp 2,56 lҫn so

vӟi NOB (Tokutomi, 2004) NӗQJÿӝ DO < 1,0 PJ/ÿѭӧc dӵ ÿRiQOjÿӫ ÿӇ AOB chiӃm

ѭXWKӃ Giӟi hҥQ'2ÿѭӧc xem là thông sӕ cho ӭc chӃ sӵ VLQKWUѭӣng cӫa NOB và vì thӃ

có thӇ ÿҥWÿѭӧc quá trình nitriteation Trong nghiên cӭu bӣi Hanaki và c͡ng s͹ (1990)

cho bӇ VLQKWUѭӣQJOѫOӱng ӣ nhiӋWÿӝ 250C, sӵ oxy hóa nitrite bӏ ӭc chӃ mҥnh bӣi nӗng ÿӝ DO thҩp (<0,5 mg/L) Theo nghiên cӭu này, nӗQJÿӝ DO thҩp không ҧQKKѭӣQJÿӃn sӵ oxy hóa ammonium, sӵ sinh WUѭӣng cӫa vi khuҭn oxy hóa ammonium WăQJJҩSÿ{Lӣ nӗQJÿӝ DO thҩp tҥo ra thuұn lӧi bù lҥi cho tӕFÿӝ oxy hóa ammonium giҧm trên mӝt ÿѫQYӏ tӃ bào sinh khӕi

Sӵ oxy hóa nitrite bӏ ӭc chӃ mҥnh bӣi nӗQJÿӝ DO thҩp và sӵ VLQKWUѭӣng cӫa 12%NK{QJWKD\ÿәi Chính vì thӃ, tҥi nӗQJÿӝ DO thҩp dүQÿӃn sӵ VLQKWUѭӣng cӫa AOB gҩSÿ{LWURQJNKLVLQKWUѭӣQJ12%OjNK{QJWKD\ÿәi, sӁ OjPJLDWăQJQӗQJÿӝ nitrite tҥo ra Cùng vӟi sӵ oxy hóa ammonium không bӏ ҧQKKѭӣng sӁ dүQÿӃn sӵ tích

trӳ nitrite tӟi 60 mgN/L tҥi HRT là 2,0 - 3,8 L/ngày (Hanaki và c͡ng s͹, 1990)

Stenstrom và Poduska (1980) nhұn thҩy nӗQJÿӝ DO cho nitrite hóa tӕLѭXOjNK{QJ[iF

ÿӏnh rõ Ӣ 0&57FDRKѫQTXiWUuQKnitrite hóa có thӇ ÿҥWÿѭӧc ӣ DO trong khoҧng tӯ 0,5 - 0,75 mg/L Ӣ MCRT thҩp nӗQJÿӝ DO cҫQFDRKѫQ'ӵa trên phân tích cӫa nghiên

cӭu bӣi Stenstrom và Poduska (1980), nӗQJÿӝ DO thҩp nhҩt mà quá trình nitrite hóa xҧy ra là khoҧng 0,3 mg/L, trong khi cӫa Pollice và c͡ng s͹ (2002) nghiên cӭu ҧnh

Kѭӣng cӫa tuәi bùn và cҩp khí cho sӵ oxy hóa ammonium thành nitrite KӃt quҧ cho thҩy, tҥi nhiӋWÿӝ YjS+ÿmFKRWXәi bùn là thông sӕ then chӕt cho nitrite hóa bán phҫn trong khi nguӗn cҩp oxy không giӟi hҥQ'ѭӟLÿLӅu kiӋn nguӗn oxy giӟi hҥn, sӵ chuyӇn hóa hoàn toàn và әQÿӏnh cӫa ammonium thành nitrite ÿҥWÿѭӧc không phө thuӝc vào tuәi bùn Thông sӕ tuәi bùn chӍ cho thҩy vài ҧQKKѭӣQJOrQÿӝng hӑc oxy hóa ammonium GѭӟLÿLӅu kiӋn giӟi hҥn Oxy

Có thӇ nói DO là mӝt trong nhӳng yӃu tӕ ҧQKKѭӣng lӟn nhҩWÿӃn quá trình nitrite hóa bán phҫQ4XiWUuQKWtFKONJ\nitrite, oxy hóa Ammonium, loҥi bӓ QLWѫÿӅu phө thuӝc vào nӗQJÿӝ R[\KzDWDQ/ѭӧng oxy cҫn thiӃt cho quá trình oxy hóa Ammonium và oxy

16

hóa nitrite WKHRSKѭѫQJWUuQK) và (2.12) lҫQOѭӧt là 3,43 mgO2/mg NH4+-N và 1,14 mgO2/mg NH4+-11KѭYұ\Oѭӧng oxy cho cҧ quá trình nitrate hóa là 4,57 mgO2/mg NH4+-1ÿLӅXÿyFKRWKҩy nhu cҫu oxy cho nitrate hóa là rҩt cao

Mһc dù DO là tác nhân cҫn thiӃWÿӇ nâng cao hoҥt tính cӫa nhóm vi khuҭn nitrite hóa và nitrate hóa Tuy nhiên, các nghiên cӭu gҫQÿk\YӅ nӗQJÿӝ DO cho thҩy vi khuҫn AOB thích hӧp ӣ DO thҩp so vӟi vi khuҭn NOB Ngoài ra NOB còn bӏ ӭc chӃ khi DO

xuӕng quá thҩp Nghiên cӭu cӫa Ma và c͡ng s͹ (2009) thiӃt lұp mô hình xӱ OêQLWѫEҵng

hӋ thӕng dòng chҧy liên tөF9 /