NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMMONIUM NỒNG ĐỘ THẤP TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANAMMOX

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMMONIUM NỒNG ĐỘ THẤP TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANAMMOX TS Nguyễn Xuân Hoàn Phó Hiệu trưởng - Trường ĐH Công nghiệp TP.HCM ABSTRACT The method of combining anoxia process and anammox to get rid of nutrient in wastewater has been piloted successfully It proved to be efficient and time-saving in processing therefore can be applied for nutritious water source I ĐẶT VẤN ĐỀ Xử lý nước thải trước hết cải thiện môi trường sống người xa nhằm cân sinh thái, tạo điều kiện môi trường phát triển bền vững Niơ photpho hai nguyên tố sống, liên quan mật thiết hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp Hợp chất nitơ, photpho gọi thành phần dinh dưỡng đối tượng gây ô nhiễm nghiêm trọng Khi thải kg nitơ dạng hợp chất hóa học vào môi trường nước sinh 20 kg COD, tương tự nitơ, thải kg photpho sinh 138 kg COD dạng tảo chết [2] Nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp số ngành đặc trưng chế biến thủy, hải sản, nước thải sản xuất phân bón, hóa chất, nước thải chế biến cao su, nước thải nuôi trồng thủy sản, nước thải chăn nuôi heo, gia súc … sau xử lý hàm lượng chất dinh dưỡng lại (N, P) thường cao (từ chục đến hàng trăm mg/l) Khi thải loại nước vào nguồn tiếp nhận thường xảy tượng phú dưỡng hóa (eutrophication), tức tảo thực vật khác phát triển nhanh, mật độ lớn Vào ban ngày thời tiết nắng, cuối buổi chiều, trình quang hợp tảo diễn mãnh liệt che chắn ánh sáng không cho thực vật sống lớp phát triển làm nguồn thức ăn cho thủy động vật, chúng hấp thụ CO2 bicarbonat (HCO3-) nước thải oxy làm pH nước tăng nhanh, (có thể lớn 10) nguồn tiếp nhận có độ kiềm thấp (tính đệm thấp cân hệ H2CO3 - HCO3- - CO32-) nồng độ oxy hòa tan lại đạt tới mức siêu bão hòa, tới 20 mg/l [2] Ngược với trình quang hợp trình hô hấp (phân hủy chất hữu để tạo lượng), tảo thải CO2, vào ban đêm ngày nắng trình diễn mãnh liệt gây tình trạng thiếu oxy pH nước giảm (thấp 5,5) Khi tảo chết lắng xuống đáy bị vi sinh vật nấm phân hủy làm cạn kiệt nguồn oxy hòa tan cung cấp cho loài động vật khác Trong phân hủy tảo, chất dinh dưỡng hữu lại chiết môi trường nước từ trầm tích, yếu tố lại thúc đẩy vi sinh vật phát triển bám vào thân, thực vật làm giảm khả quang hợp thực vật Quá trình biến động liên tục mạnh mẽ nguồn tiếp nhận nước thải ngày dư thừa chất dinh dưỡng làm cho thủy động vật sống môi trường nước khó tồn phát triển, xuất ngày nhiều nguồn nước phú dưỡng, hệ sinh thái bị phá hủy, biến vùng ngập nước, hệ sinh thái nước chất lượng nước bị xấu nhanh Tại nước ta, công nghệ xử lý nước thải chứa hợp chất dinh dưỡng triển khai nghiên cứu giai đoạn đầu, chủ yếu khu vực sản xuất công nghiệp, chưa đụng chạm đến nước thải sinh hoạt Các quy định tiêu chuẩn thải nước ta chưa đề cập tới chất dinh dưỡng mức chung chung Nếu kịp thời đề tiêu chuẩn thải cụ thể giai đoạn ban đầu thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải xây dựng vận hành thời gian tới tốn nhiều so với công trình phải bổ sung nâng cấp II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Từ năm 1995, phản ứng chuyển hóa hợp chất nitơ lý thuyết thực nghiệm phát nước thải Đó phản ứng oxy hóa ammonium nitrite điều kiện kỵ khí (Anaerobic Ammonium Oxidation - anammox) [2, 18] để tạo thành nitơ phân tử mà không cần cung cấp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng Gần 20 năm sau, nhóm Đại học kỹ thuật Delft, Hà Lan sau nước Đức, Nhật, Thụy Sỹ, Bỉ, Anh công bố kết nghiên cứu, xác nhận làm rõ trình hóa sinh học, vi sinh học, sinh học phân tử mô tả ban đầu anammox, chất trình ammonium oxy hoá điều kiện kỵ khí mà nitrite đóng vai trò chất nhận điện tử để tạo thành nitơ phân tử [21] Đây + trình oxy hóa ammonium nitrite xảy điều kiện oxy theo tỷ lệ NH4 - NO2 tương đương 1:1 [18], chế sinh hóa dựa vào cân sinh khối trình làm giàu anammox thiết lập cụ thể sau: + - - + - NH4 + 1,32 NO2 + 0,066 HCO3 + 0,13H = 1,02N2 + 0,26NO3 + 0,066CH2O0,5N0,15 + 2,03H2O Trong trình khử ammonium điều kiện kỵ khí (quá trình Anammox) xảy điều kiện tự dưỡng mà NO2 đóng vai trò thiếu trình thực chuyển hóa chất dinh dưỡng Như để loại bỏ Ammonium nước thải dựa vào phát triển sinh khối (CH2O0,5N0,15) từ phản ứng anammox đòi hỏi trình chuyển hóa vật chất tuân thủ theo chế 50:50: Ammonium xử lý nhiều phương pháp khác nhau, với công nghệ trình xử lý đơn giản hơn, tiêu tốn lượng rút ngắn thời gian xử lý Với ưu điểm vượt trội, trình anammox nghiên cứu thực nghiệm đạt kết cao xử lý nước thải biện pháp sinh học Đây chu trình sinh học nitơ với trình nitrate hóa, khử nitrate để cố định nitơ nitrate hóa với phản ứng anammox [18, 26] Quá trình anammox thực nhờ vào biến đổi lượng từ trình oxi hóa hiếu khí ammonium với nitrite cộng hưởng trung gian electron hydrazine, CO2 sử dụng nguồn cacbon cho trình phát triển Gần đây, nhà khoa học nghiên cứu cố định CO2 thực acetyl-CoA Những electron cần thiết thu nhận từ oxi hóa kỵ khí nitrite thành nitrate theo hướng cố định cacbon anammox chế chuyển hóa đây: Định danh phân loại vi khuẩn anammox có chi vi khuẩn anammox phát hiện, gồm Brocadia, Kuenenia Scalindua Về mặt phân loại, vi khuẩn anammox thành Các nhà khoa học (Furukawa et al, 2000; Schmid et al.,2000; Egli et at.,2001 Pynaert et al, 2002) phát hệ thống xử lý RBC Sttugrt (Đức) sau Thuỵ Sĩ, Bỉ chứng minh, xác định (độ tương tự 90% so với B anammoxidans) đồng thời đặt tên Candidatus Kuenenia sttugartiensis vi khuẩn Planctomycetes đóng vai trò chủ đạo trình So với tài liệu phân loại vi sinh vật Bergey nhóm vi khuẩn tham gia trình anammox nằm nhánh bao gồm vi khuẩn Anaerobic ammonium – oxidizing planctomycete Candidatus Brocadia anammoxidans viên Planctomycetales Công nghệ xử lý ammonium sở anammox dựa nguyên tắc bổ sung nitrite vào chuyển hóa nửa ammonium ban đầu thành nitrite nitrite sinh phản ứng với phân nửa ammonium lại Hướng thứ hai nguyên lý cho ứng dụng thực tế anammox, đối tượng nghiên cứu mà tác giả lựa chọn 0 Anammox hoạt động tốt khoảng nhiệt độ từ 20 đến 43 C (tối ưu 40 C), pH 6,7 đến + 8,3 (tối ưu pH 8,0), tốc độ tiêu thụ ammonium cực đại tương đương 55 µmol NH4 /g protein/min [2, 26] Ngoài phương pháp kết hợp anammox – sharon (Single reactor system for Hing-rate Ammonium Removal Over Nitrite) [2] thử nghiệm xử lý hợp chất nitơ nước thải tách từ phân hủy bùn kỵ khí dựa vào đặc điểm vi khuẩn oxy hoá ammonium (AOB) sinh trưởng nhanh vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB), nguyên tắc hệ thống chọn thời gian lưu thủy lực (HRT) đủ ngắn vận hành nhiệt độ cao (> 30 C) vi khuẩn oxy hóa nitrite bị rửa trôi khỏi bể phản ứng trình oxy hoá ammonium dừng nitrite Methanol dùng làm nguồn carbon cho khử nitrite, bể phản ứng sharon vận hành nhiệt độ 30 đến 40 C, pH từ 7,0 đến 8,0 thời gian lưu 1,5 ngày Bể vận hành theo chu kỳ giờ, gồm 80 phút hiếu khí (nitrite hóa) 40 phút kỵ khí (khử nitrite) Sau trình nitrite hóa để kết hợp với anammox thành trình xử lý hai giai đoạn So với hệ thống nitrite hóa - khử nitrate truyền thống trình sharon - anammox tiết kiệm 50% nhu cầu oxy 100% nhu cầu bổ sung nguồn carbon hữu Ở quy mô thí nghiệm, hệ thống xử lý kết hợp đạt hiệu chuyển hoá 80% amnonium thành khí nitơ với tải trọng 1,2 kgN/m /ngày [2] III GIẢI PHÁP KỸ THUẬT Hai dạng hợp chất chủ yếu nitơ nước thải ammonium nitrate, dạng hợp chất ammonium nước thải sinh hoạt lên tới 20 – 100 mg/l Để loại bỏ cách có hiệu ammonium khỏi nước thực phương pháp vật lý, hoá học sinh học, dựa nguyên tắc chuyển hóa thành hợp chất khác độc vô hại môi trường nước tách loại, cách ly chúng khỏi môi trường nước Để lựa chọn phương pháp xử lý cần xem xét hai yếu tố hiệu xử lý giá thành, điều quan trọng để định phương pháp xử lý theo Mulder [25] phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ ammonium nước thải Nếu nồng độ ammonium không cao (< 100 mg/l) nước thải sinh hoạt sử dụng phương pháp vi sinh thích hợp nhất, nồng độ ammonium từ 100 – 5.000 mg/l sử dụng phương pháp vi sinh sử dụng phương pháp sục khí bay hơi, nồng độ ammonium lớn 5.000 mg/l nên sử dụng phương pháp hóa lý phù hợp mặt kỹ thuật lẫn kinh tế Bảng 3.1: Một số thông số vận hành hệ thống xử lý sinh học Hệ thống xử lý Tải lượng kgN/ha.ngày Năng lượng tiêu thụ kWh/kgN Tỷ lệ COD/N Sinh khối khô kg/kg N Hiệu xử lý N (%) Bùn hoạt tính, nitrat hóa, khử 200 – 700 2,3 3–6 1,0 – 1,2 > 75 nitrat thông dụng Bùn hoạt tính, nitrat hóa, khử 200 – 700 1,7 2–4 0,8 – 0,9 > 7,5 từ nitrite Bùn hoạt tính, oxy hóa trực > 200 – 700 0,9 < 0,1 > 75 tiếp NH3 NO2Ao tảo 15 – 30 0,1 – 1,0 6–7 10 – 15 23 – 78 Ao bèo 3–4 < 0,1 28 20 – 26 74 – 77 Vùng ngập nước – 26 < 0,1 2–7 30 – 70 nhân tạo Ghi chú: Dấu (-) : Không quy định Để loại bỏ ammonium nước thải sử dụng nhiều phương pháp khác như: 1) Phương pháp thực vật thủy sinh chuyển hóa hợp chất chứa nitơ thành thành phần tế bào sinh khối (thực vật vi sinh vật), 2) Phương pháp hóa học thông thường oxy hóa khử hay trao đổi ion, 3) Sử dụng số loại màng lọc thích hợp màng nano, màng thẩm thấu ngược hay điện thẩm tích tách hợp chất chứa nitơ hợp chất khác nước 4) Phương pháp chuyển hóa hợp chất chứa nitơ thành dạng khí nitơ phân tử, đường chuyển hóa thực phương pháp sinh học thông qua trình nitrát hóa, thực phản ứng oxy hóa khử trực tiếp ammonium với nitrit vi sinh (quá trình anammox) thành khí nitơ [23, 26] 3.1 Cơ chế trình thiếu khí Quá trình chuyển hóa sinh học hợp chất nitơ nước thải trình nitrate hóa (nitrification) khử nitrate (denitrification) nhờ tham gia vi khuẩn nitrosomonas nitrobacter thành chất vô hại hại môi trường theo sơ đồ: as nitrat NH 4+ Nitrosomon   → NO 2− Nitrobacte  r → NO 3− Khöû  → N Hay phản ứng: 1,0NH4+ + 1,89O2 + 0,88CO2 → 0,98NO3- + 0,016C5H7O2N + 1,98H+ Như trình nitrate hóa [14] trình tự dưỡng hai giai đoạn (sử dụng CO2 thay cho nguồn C hữu cơ) để chuyển hóa NH4+ thành nitrate điều kiện hiếu khí (DO > 2), vài ion NH4+ tổng hợp mô tế bào Để oxy hóa 1mg NH4+ cần 2,32 mg oxy, tiêu thụ hết 7,1 mgCaCO3 tạo 0,1mg tế bào Thực tế cho thấy trình phân hủy hợp chất chứa nitơ trong nước thải theo phản ứng không hiệu thời gian lưu kéo dài từ đến 10 ngày tốn lượng [2, 26] Phương pháp nitrate hóa không hoàn toàn (nitrite hóa) gọi phương pháp thiếu khí, coi phương pháp phù hợp cho áp dụng nghiên cứu để kết hợp với trình anammox, chuyển hóa phần NH4+ thành NO2- nhờ vi khuẩn nitrosomonas (nitrite đóng vai trò chất trung gian), nitrite hình thành sau phản ứng sử dụng để oxy hóa trực tiếp ammonium (phản ứng oxy hóa khử) Để giai đoạn chiếm ưu cần trì điều kiện thích nghi thúc đẩy tập đoàn nitrosomonas phát triển, không tạo điều kiện tích lũy nitrobacter cách giảm gian lưu tế bào ngang thời gian lưu thủy lực (không hồi lưu bùn) để ngăn cản trình oxy hóa nitrite thành nitrate, tức tích lũy nồng độ nitrite hệ … Vi khuẩn nitrosomonas có dạng hình cầu hình bầu dục ngắn, chúng thuộc vi khuẩn gram (-), không sinh bào tử Chúng có tiêm mao dài nên chuyển động Quá trình chuyển hóa giải phóng lượng, vi khuẩn sử dụng lượng tạo để khử CO2 tạo hợp chất hữu 3.2 Cơ chế trình anammox Chuyển hóa hợp chất chứa nitơ thành dạng khí nitơ phân tử, đường chuyển hóa thực phương pháp sinh học thông qua trình liên tiếp nitrate hóa khử nitrate, thực phản ứng oxy hóa khử trực tiếp ammonium với nitrite phương pháp vi sinh (quá trình anammox), oxy hóa xúc tác trực tiếp ammonium thành khí nitơ [22, 26], oxy hóa ammonium chất oxy hóa mạnh Các nghiên cứu, thử nghiệm phân tích phòng thí nghiệm chứng minh biến đổi ammonium xem giải thích khả quan Hơn nữa, ta nhận thấy sinh khối đỏ vốn cho đặc tính vi khuẩn sinh từ phản ứng anammox cột phản ứng thực theo chế phản ứng Trong trình khử ammonium điều kiện kỵ khí (quá trình Anammox) xảy điều kiện tự dưỡng mà NO2 đóng vai trò thiếu trình thực chuyển hóa chất dinh dưỡng Như để loại bỏ Ammonium nước thải dựa vào phát triển sinh khối (CH2O0,5N0,15) từ phản ứng anammox đòi hỏi trình chuyển hóa vật chất tuân thủ theo chế: NH4+ + NO2 - Anammox N2 + 2H2O hay NH4+ + 1,32NO2- + 0,066HCO3- + 0,13H+ → 1,02 N2 + 0,26NO3- + 0,066Biomass + 2,03 H2O NH4/NO (50/50) Anammox N/NO (90/10) Ammonium xử lý nhiều phương pháp khác nhau, với công nghệ trình xử lý đơn giản hơn, tiêu tốn lượng rút ngắn thời gian xử lý 3.3 Quy trình công nghệ kết hợp Theo chế anammox muốn khử ammonium môi trường phải có lượng nitrite tương ứng Từ yêu cầu ta kết hợp trình anammox thiếu khí nhằm rút ngắn thời gian xử lý hiệu suất đảm bảo, đáp ứng yêu cầu ngày cao công nghệ đại Để đạt yêu cầu này, “phương pháp hồ sinh học thiếu khí kết hợp trình anammox” thử nghiệm theo quy trình sau: Nước thải sau bể lắng NH4+ Nitrosomonas NO2- 50% Anammox NH4+ 50% Nitơ Mô hình thiết kế cụ thể sau: Khí nitơ Nước Nước vào Vùng kỵkhí Bơm Hình 2.3: Khử chất dinh dưỡng phương pháp kết hợp 3.4 Các thông số vận hành bể thiếu khí kết hợp Để giảm chi phí tiết kiệm thời gian thí nghiệm, trước vận hành bể thiếu khí kết hợp cần đặt chế độ vận hành cụ thể thông số đầu vào như: - Vùng thiếu khí vùng kỵ khí tích sử dụng 24 lít - Thời gian lưu nước vùng thiếu khí kỵ khí thay đổi từ 10h đến 12h 14h (tương đương 2,4 l/h ; 2,0 l/h ; 1,7 l/h) - Mô hình hoạt động điều kiện liên tục - Cấy 5000g vi khuẩn nitrosomonas (mật độ 1010-1011 tế bào/gam) vào vùng thiếu khí - Bùn anammox tích lũy làm giàu có nồng độ SS = 1000 mg/l - Duy trì DO vùng thiếu khí từ 0,5 – 1,0 mg/l vùng kỵ khí có DO từ – 0,2 mg/l - Nhiệt độ từ 25 – 30 0C - pH = 7,2 – 8,4 - Vận hành liên tục suốt 45 ngày (cứ ngày lấy mẫu phân tích tiêu lần) Kiểm soát trình phân hủy ammonium thành nitrit vùng thiếu khí cho vừa đủ lượng nitrit sinh tương đương lượng ammonium lại nước thải trước qua vùng kỵ khí IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Để phản ứng anammox xảy nhanh hiệu quả, giai đoạn vận hành thích nghi mô hình cần bổ sung lượng chất định, qua nhiều thí nghiệm tác giả rút thông số cụ thể sau: dòng chảy vào chứa thành phần sau: 12,5 mg/L KHCO3, 6,7 mg/L KH2PO4, mg/L FeSO4.7H2O (cùng với mg/L EDTA2Na làm tác nhân tăng trưởng bùn), khả giảm oxy điều khiển việc thêm Na2S.9H2O (nồng độ tối đa 12,5 mg/L) 4.1 Chế độ vận hành mô hình Chế độ vận hành mô thông số đầu vào cụ thể như: thời gian lưu nước vùng thiếu khí kỵ khí thay đổi từ 10h đến 12h 14h (tương đương 2,4 l/h ; 2,0 l/h ; 1,7 l/h), mô hình hoạt động điều kiện liên tục kéo dài suốt 45 ngày (3 ngày lấy mẫu phân tích tiêu lần), cấy 500g vi khuẩn nitrosomonas (mật độ 1010-1011 tế bào/gam) vào vùng thiếu khí, bùn anammox tích lũy làm giàu có nồng độ SS = 1000 mg/l, trì DO vùng thiếu khí từ 1,3 – 1,5 mg/l (có sử dụng máy thổi khí trường hợp DO < 1,0) vùng kỵ khí có DO từ – 0,2 mg/l, nhiệt độ từ 25 – 30 0C, pH = 7,2 – 8,4 Kiểm soát liên tục trình phân hủy ammonium thành nitrit vùng thiếu khí cho lượng nitrit sinh tương đương lượng ammonium lại nước thải trước qua vùng kỵ khí Nồng độ (hiệu suất) 4.2 Kết chuyển hóa ammonium vùng thiếu khí 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 Thời gian (ngày) NH4 NO2 Hiệu suất Đồ thị 4.1: Sơ đồ biểu diễn trình chuyển hóa N-NH4 sau khỏi vùng thiếu khí với thời gian lưu 10h (tương đương 2,4 l/h) Nồngđộ(hiệusuất) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 Thời gian (ngày) NH4 NO2 Hiệu suất Nồngđộ(hiệusuất) Đồ thị 4.2: Sơ đồ biểu diễn trình chuyển hóa N-NH4 sau khỏi vùng thiếu khí với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 Thời gian (ngày) NH4 NO2 Hiệu suất Nhận xét: Theo kết thể đồ thị 3.1 với thời gian lưu 10h (tương đương 2,4 lít/h) lượng ammonium chuyển hóa chưa đáp ứng điều kiện cho trình anammox thực Với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 lít/h) kết cho thấy hoàn toàn phù hợp với chế anammox (tỷ lệ tương đương 50:50 N-NH4+:N-NO2-) Tức sau 15 ngày mô hình hoạt động ổn định vi khuẩn nitrosomonas chuyển hóa phần NNH4+ thành N-NO2- trước vào vùng kỵ khí anammox theo hướng nghiên cứu Tuy nhiên với thời gian lưu 14h (tương đương 1,7 lít/h) kết cho thấy mô hình hoạt động ổn định sau ngày thứ 15 (tương tự thời gian lưu 12h) sau lượng ammonium giảm nhờ chuyển hóa vi khuẩn nitrosomonas, ngược lại lượng nitrit tăng mặt vi khuẩn nitrobactor thời gian lưu ngắn để chuyển hóa tiếp thành nitrat nitơ tự Như vậy, với thời gian lưu 14h đáp ứng mục tiêu đề mặt kinh tế lại không phù hợp 4.3 Độ giảm ammonium vùng kỵ khí kết hợp Bảng 4.1: Kết phân tích nước thải sau khỏi vùng kỵ khí với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h) THÍ NGHIỆM Thời gian (day) Đầu vào THÍ NGHIỆM Đầu Hiệu Đầu vào Đầu NNNN- suất NNNNxử lý NH4 NO2 NH4 NO2 NH4 NO2 NH4 NO2 (%) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 2.8 0.0 89.3 2.8 89.3 2,000 35.9 87.2 5.4 70.2 25.8 19.5 83.1 15.8 69.7 26.5 16.1 2,200 37.5 71.0 46.8 33.8 21.0 52.4 69.6 50.3 30.0 21.1 56.9 6,501 71.8 59.2 76.9 3.2 1.4 94.6 54.3 73.2 2.9 2.5 94.7 8,439 87.1 12 57.3 73.6 3.2 1.5 94.4 53.4 75.1 2.8 1.4 94.8 8,307 86.1 15 57.1 74.1 3.1 1.6 94.6 52.0 78.0 2.8 1.3 94.6 8,078 84.3 18 56.3 75.9 3.2 1.4 94.3 53.7 74.4 2.7 1.3 95.0 8,373 86.6 21 57.8 72.5 2.9 1.7 95.0 53.7 71.2 2.6 1.4 95.2 8,390 86.7 24 56.6 75.2 3.0 1.6 94.7 52.8 76.3 2.4 1.7 95.5 8,275 85.8 27 57.0 74.3 2.8 1.6 95.1 52.5 73.6 2.5 1.4 95.2 8,209 85.3 30 57.7 72.7 3.1 1.6 94.6 52.7 73.2 2.5 1.7 95.3 8,242 85.6 33 57.0 74.3 2.9 1.5 94.9 53.0 69.6 2.6 1.7 95.1 8,275 85.8 36 56.1 76.4 2.7 1.7 95.2 52.3 70.9 2.4 1.7 95.4 8,193 85.2 39 57.3 73.6 2.9 1.7 94.9 55.6 70.5 2.7 1.7 95.1 8,685 89.1 42 57.1 74.1 2.7 1.7 95.3 55.8 70.0 2.5 1.6 95.5 8,751 89.6 45 57.1 74.1 2.8 1.6 95.1 52.1 71.3 2.7 1.7 94.8 8,110 84.5 89.3 2.8 89.3 2.8 Hiệu rt  suất X 10-2 xử lý (mg/l) (g/m3 s) (%) Nguồn: Phân tích từ ngày 15/10/2007 - 30/11/2007 Ghi chú: - X : Nồng độ sinh khối bể hay nồng độ bùn hoạt tính - rt : Tốc độ tăng trưởng sinh khối 0.0 Nồng độ (hiệu suất, thể tích) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 Thời gian (ngày) NH4 vào (mg/l) NH4 (mg/l) Hiệu suất (%) r-t (g/m3.s) Đồ thị 4.4 Sơ đồ biểu diễn trình xử lý N-NH4 sau khỏi vùng kỵ khí với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h) Nhận xét: Theo kết thể cụ thể đồ thị 4.4, với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 lít/h), thí nghiệm cho kết tương đương nhau, hàm lượng ammonium đầu vào (89,3mg/l) sau khỏi bể thiếu khí kết hợp (vùng kỵ khí) đạt tiêu chuẩn chất lượng xả thải môi trường (2,7 – 2,8 mg/l) giảm 90% Như điều kiện dự kiến đặt ban đầu hoàn toàn phù hợp với hướng nghiên cứu Nước sau khỏi bể thiếu khí kết hợp khử trùng đưa qua bể lọc thô sau đưa bể chứa, tiêu môi trường đạt tiêu chuẩn chất lượng tương đương loại A (TCVN 6772-2000) V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ - Xử lý nước thải nói chung cần phải tính toán, cân nhắc gắn liền yếu tố kinh tế kỹ thuật Về mặt kinh tế, công trình phải có giá hợp lý, thích hợp vốn đầu tư với hiệu công trình Tuy nhiên yêu cầu kỹ thuật quan trọng cần quan tâm mức Trước tiên công trình phải thỏa mãn yêu cầu đề ổn định hoạt động, vận hành đơn giản, dễ sử dụng, dễ thay sửa chữa, không gây xáo trộn hay ảnh hưởng đến quy trình công nghệ đặc biệt chi phí vận hành phải thấp - Qua nghiên cứu mô hình thực nghiệm nhằm xử lý ammonium nồng độ thấp nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học kỵ khí anammox cho thấy: với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h) hiệu xử lý đạt gần 90% - Kết nghiên cứu đưa nhiều hướng ứng dụng thực tế để xử lý chất dinh dưỡng nước thải sinh hoạt nói riêng loại nước thải khác nói chung có hàm lượng ammonium tương tự - Đây kết nghiên cứu bước đầu, cần có kế hoạch nghiên cứu sâu triển khai với quy mô lớn nhằm khảo sát khả thích ứng công nghệ, vi khuẩn anammox phương pháp thực - Với kết thực tế đạt được, đề nghị quan, ban ngành chức vận động, hưởng ứng công nghệ tái sử dụng nước thải loại bỏ chất dinh dưỡng nước sau xử lý, đặc biệt phổ biến rộng rãi tới nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, khu công nghiệp, khu dân cư, vùng khan nước triển khai áp dụng công nghệ VI TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Huy Bá, (2002): Sinh thái môi trường học ứng dụng, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM Lê Văn Cát, (2007): Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ phốtpho, Nhà xuất khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết, (2004): Vi sinh vật môi trường, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM Trần Đức Hạ, (2002): Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ vừa, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Huệ, (1996): Xử lý nước thải, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Hoàng Văn Huệ Trần Đức Hạ, (2002): Thoát nước (tập – xử lý nước thải), Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trịnh Xuân Lai, (2000): Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương, (2003): Công nghệ sinh học môi trường (tập – Công nghệ xử lý nước thải), Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM) Trần Văn Mô, (2002): Thoát nước đô thị, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội 10 Trần Hiếu Nhuệ, (2001): Cấp nước vệ sinh nông thôn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 11 Lương Đức Phẩm, (2003): Công nghệ xử lý nước thải biệp pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục 12 Nguyễn Văn Phước, (2007): Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học, Nhà xuất xây dựng 13 Nguyễn Văn Tín, (2001): Cấp nước (tập – Mạng lưới cấp nước) – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 14 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng Nguyễn Phước Dân, (2008): Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 15 Tiêu chuẩn xây dựng, (TCXD 5184:2003): Thoát nước mạng lưới bên ngài công trình, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 16 APHA, (1999): Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Edition 17 Dewi, Axford, Marai, Omed, (1994): Pollution in Licestock Production Systems – British Library 18 Furukawa, (2002): Anaerobic ammonium oxidation (anammox) in continuos flow treament with non-woven biomass carrier, Kyoto, Japan 19 Luiza, (2006): Anammox system for nitrogen removal, KTH Land and Water Resources Engineering 20 J D Lee, (28/7/2001): Biological nutrient removal Tech concept & design Workshop on wastewater treatment, Hanoi 21 J Lee, (2002): Selective photocatalytic oxidation of NH3 to N2 on platinized TiO2 in water Environ Sci Technol Vol 36, pp 5462 – 5468 22 D K Lee, (2003) Mechanism and kinetics of the catalytic oxidation of aqueous amonia to molecular nitrogen Environ Sci Technol Vol 37, pp 5745 – 5749 23 Pham Khac Lieu, (2006) Nitrogen removal from landfill leachate using a singlestage process combining anammox and partial nitritation, Kumamoto Uni Japan 24 Metcalf & Eddy, (1991): Wastewater Engineering (tập 1, 2), Nhà xuất McGraw-Hill 25 A Mulder, (2003): The quest for sustainable nitrogen technologies Wat Sci Technol Vol 48, No 26 Mulder, (1995): Anaerobic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidezed bed reator, FEMS Microbiol Ecol 27 STANLEY E MANAHAN, (1994): Environmental Chemistry, Nhà xuất Lewis Publishers [...]... vận hành phải thấp - Qua nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm nhằm xử lý ammonium nồng độ thấp trong nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học kỵ khí anammox cho thấy: với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h) hiệu quả xử lý đạt gần 90% - Kết quả nghiên cứu này đưa ra nhiều hướng ứng dụng thực tế để xử lý chất dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt nói riêng cũng như các loại nước thải khác nói... (2003): Công nghệ xử lý nước thải bằng biệp pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo dục 12 Nguyễn Văn Phước, (2007): Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương pháp sinh học, Nhà xuất bản xây dựng 13 Nguyễn Văn Tín, (2001): Cấp nước (tập 1 – Mạng lưới cấp nước) – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 14 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng và Nguyễn Phước Dân, (2008): Xử lý nước thải đô thị và công... Nội 3 Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết, (2004): Vi sinh vật môi trường, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM 4 Trần Đức Hạ, (2002): Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội 5 Hoàng Huệ, (1996): Xử lý nước thải, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội 6 Hoàng Văn Huệ và Trần Đức Hạ, (2002): Thoát nước (tập 2 – xử lý nước thải) , Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội 7 Trịnh... (2000): Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội 8 Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương, (2003): Công nghệ sinh học môi trường (tập 1 – Công nghệ xử lý nước thải) , Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM) 9 Trần Văn Mô, (2002): Thoát nước đô thị, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội 10 Trần Hiếu Nhuệ, (2001): Cấp nước và vệ sinh nông thôn, Nhà xuất bản khoa học và kỹ... ammonium tương tự - Đây là những kết quả nghiên cứu bước đầu, vì vậy cần có kế hoạch nghiên cứu sâu hơn và triển khai trên với quy mô lớn hơn nhằm khảo sát khả năng thích ứng của công nghệ, vi khuẩn anammox cũng như phương pháp thực hiện - Với những kết quả thực tế đã đạt được, đề nghị các cơ quan, ban ngành chức năng vận động, hưởng ứng công nghệ tái sử dụng nước thải và loại bỏ chất dinh dưỡng trong. .. nước thải và loại bỏ chất dinh dưỡng trong nước sau xử lý, đặc biệt phổ biến rộng rãi tới các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, khu công nghiệp, khu dân cư, vùng khan hiếm nước ngọt triển khai và áp dụng công nghệ VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Lê Huy Bá, (2002): Sinh thái môi trường học ứng dụng, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM 2 Lê Văn Cát, (2007): Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ và phốtpho, Nhà xuất... 6772-2000) V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ - Xử lý nước thải nói chung cần phải được tính toán, cân nhắc gắn liền các yếu tố kinh tế và kỹ thuật Về mặt kinh tế, công trình phải có giá cả hợp lý, thích hợp vốn đầu tư với hiệu quả của công trình Tuy nhiên yêu cầu kỹ thuật mới là quan trọng và cần được quan tâm đúng mức Trước tiên công trình phải thỏa mãn các yêu cầu đề ra như ổn định trong hoạt động, vận hành đơn giản,... (tương đương 2,0 lít/h), cả 2 thí nghiệm cho kết quả tương đương nhau, hàm lượng ammonium đầu vào (89,3mg/l) sau khi ra khỏi bể thiếu khí kết hợp (vùng kỵ khí) đạt tiêu chuẩn chất lượng xả thải ra môi trường (2,7 – 2,8 mg/l) giảm hơn 90% Như vậy các điều kiện và dự kiến đặt ra ban đầu hoàn toàn phù hợp với hướng nghiên cứu Nước sau khi ra khỏi bể thiếu khí kết hợp được khử trùng và được đưa qua bể lọc.. .Nồng độ (hiệu suất, thể tích) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 Thời gian (ngày) NH4 vào (mg/l) NH4 ra (mg/l) Hiệu suất (%) r-t (g/m3.s) Đồ thị 4.4 Sơ đồ biểu diễn quá trình xử lý N-NH4 sau khi ra khỏi vùng kỵ khí với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h) Nhận xét:... chuẩn xây dựng, (TCXD 5184:2003): Thoát nước mạng lưới bên ngài và công trình, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh 16 APHA, (1999): Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Edition 17 Dewi, Axford, Marai, Omed, (1994): Pollution in Licestock Production Systems – British Library 18 Furukawa, (2002): Anaerobic ammonium oxidation (anammox) in continuos flow treament with