Nghiên cứu ứng dụng quá trình anammox để xử lý amoni cho nước thải sinh hoạt khu đô thị pháp vân tử hiệp

Mô t mô hình thí nghi m quá trình anammox .... Tính toán b Aeroten ..... Mô t so sánh công ngh x lý nit theo ph ng pháp truy n th ng và Anammox ..... So sánh các ph ng pháp x lý nit b ng

đ c tham quan nghiên c u và th c hi n lu n v n

Tôi xin g i l i bi t n t i ban lãnh đ o tr ng i h c Th y l i đã luôn t o

đi u ki n t t cho tôi h c t p và phát tri n ng th i tôi c ng xin bày t lòng bi t

n t i TS Ph m Th Ng c Lan – B môn K thu t Môi tr ng – Khoa Môi tr ng

đã h ng d n và giúp đ tôi trong su t quá trình tôi h c t p và th c hi n lu n v n

Và cu i cùng, tôi c ng xin g i l i c m n đ n b n bè, ng i thân, nh ng

ng i đã luôn sát cánh cùng tôi, chia s và đ ng viên tôi không ng ng n l c v n lên trong h c t p c ng nh trong cu c s ng

Tuy nhiên do th i gian có h n, trình đ h n ch , s li u và công tác x lý s

li u v i kh i l ng l n nên nh ng thi u sót c a Lu n v n là không th tránh kh i

Do đó, tác gi r t mong ti p t c nh n đ c s ch b o giúp đ c a các th y cô giáo

Tên đ tài Lu n v n: “Nghiên c u ng d ng quá trình anammox đ x lý

amôni cho n c th i sinh ho t khu đô th Pháp Vân – T Hi p”

Tác gi xin cam đoan đ tài Lu n v n đ c làm d a trên các s li u, t li u

đ c thu th p t ngu n th c t , đ c công b trên báo cáo c a các c quan nhà

n c… đ tính toán ra các k t qu , t đó cân b ng, đánh giá và đ a ra m t s đ

xu t gi i pháp Tác gi không sao chép b t k m t Lu n v n ho c m t đ tài nghiên

c u nào tr c đó

Tác gi

Nguy n Th Hoài

M C L C

L I C M N 1

B N CAM K T 1

DANH M C HÌNH V 1

M U 1

1 Tính c p thi t c a đ tài 1

2 M c tiêu c a đ tài 3

3 i t ng và ph m vi nghiên c u 3

4 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 3

4.1 Cách ti p c n 3

4.2 Ph ng pháp nghiên c u 3

5 K t qu d ki n đ t đ c 4

CH NG 1: T NG QUAN V CÔNG NGH X LÝ NIT TRONG 5

N C TH I SINH HO T TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM 5

1.1 T ng quan v hi n tr ng x lý n c th i sinh ho t Vi t Nam 5

1.2 nh h ng thoát n c và x lý n c th i sinh ho t Vi t Nam 7

1.3 Các công ngh đ x lý nit trong n c th i sinh ho t trên th gi i và Vi t Nam 9

1.4 Các công ngh đ x lý nit trong n c th i ng d ng quá trình anammox trên th gi i 15

1.5 Các công ngh đ x lý nit trong n c th i ng d ng quá trình anammox Vi t Nam 17

CH NG 2: C S LÝ THUY T VÀ TH C NGHI M X LÝ NIT TRONG N C TH I SINH HO T B NG QUÁ TRÌNH ANAMMOX 20

2.1 Lý thuy t v quá trình anammox 20

2.1.1 nh ngh a v quá trình anammox 20

2.1.2 C ch c a quá trình anammox 21

2.1.3 Các y u t nh h ng t i quá trình anammox 22

2.1.3.1 nh h ng c a DO 22

2.1.3.2 nh h ng c a pH và nhi t đ 23

2.1.3.3 N ng đ Amôni, Nitrit 23

2.1.3.4 N ng đ sinh kh i 24

2.1.3.5 Các y u t khác 24

2.1.4 So sánh đánh giá v i công ngh x lý nit truy n th ng 24

2.2 Nghiên c u mô hình thí nghi m v i n c th i sinh ho t 27

2.2.1 Mô t mô hình thí nghi m quá trình anammox 27

2.2.2 K t qu và đánh giá 33

CH NG 3: NG D NG QUÁ TRÌNH ANAMMOX X LÝ AMÔNI CHO N C TH I SINH HO T KHU Ô TH PHÁP VÂN – T HI P 40

3.1 T ng quan v khu v c nghiên c u 40

3.1.1 V trí đ a lý 40

3.1.2 c đi m v đ a hình 42

3.1.3 c đi m v đ a ch t th y v n, đ a ch t công trình 42

3.1.4 Quy ho ch v s d ng đ t và dân c 43

3.1.5 Hi n tr ng h t ng k thu t 44

3.2 Ph ng án và công ngh x lý 45

3.2.1 Hi n tr ng h th ng thoát n c và x lý n c th i khu v c: 45

3.2.2 Xác đ nh thông s tính toán 45

3.2.3 xu t s đ dây chuy n công ngh x lý amôni trong n c th i sinh ho t cho tòa nhà (đi n hình – A6) Khu đô th Pháp Vân T Hi p 47

3.2.4 So sánh l a ch n công ngh 53

3.3 Tính toán thi t k dây chuy n công ngh cho khu v c nghiên c u 54

3.3.1 Tính toán b t ho i: 54

3.3.2 Tính toán b đi u hòa 57

3.3.3 Tính toán b Aeroten 61

3.3.4 Tính toán b l ng đ ng 68

3.3.5 Tính toán b nitrit bán ph n / Anammox 69

3.4 Khái toán kinh t theo ph ng án l a ch n 73

3.4.1 Khái toán chi phí xây d ng h th ng 73

3.4.2 Khái toán chi phí qu n lý 75

K T LU N VÀ KI N NGH 78

TÀI LI U THAM KH O 79

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1 Hình nh khu x lý n c th i khu đô th Hapulico 6

Hình 1.2 Hình nh khu x lý n c th i thu c khu ngh d ng– ông Anh – HN[23] 7

Hình 1.3 Khu x lý n c th i đô th Phú M H ng[24] 7

Hình 1.4 S đ dây chuyên x lý Nit trong n c th i - ph n nitrat hóa 11

Hình 1.5 S đ dây chuyên x lý Nit trong n c th i – kh nitrat 11

Hình 1.6 S đ dây chuyên x lý Nit trong n c th i – K t h p 2 quá trình 12

Hình 1.7 S đ dây chuyên x lý Nit trong n c th i – Kênh oxi hóa tu n hoàn 13 Hình 1.8 S đ dây chuyên x lý Nit trong n c th i – B SBR 14

Hình 1.9 Các giai đo n ho t đ ng trong b SBR 14

Hình 2.1 S đ chu trình nit k t h p v i quá trình anammox 20

Hình 2.2 C ch sinh hoá gi thi t c a ph n ng Anammox 21

Hình 2.3 Hình nh vi khu n Anamox[13] 22

Hình 2.4 S đ chu trình nit truy n th ng 25

Hình 2.5 Mô t so sánh công ngh x lý nit theo ph ng pháp truy n th ng và Anammox 27

Hình 2.6 V t li u mang Acrylin 28

Hình 2.7 Thi t b thí nghi m 29

Hình 2.8 Bùn nuôi c y 30

Hình 2.9 B n nhi t tùy ch nh 30

Hình 2.10 Máy đo PH 30

Hình 2.11 Máy b m nhu đ ng 31

Hình 2.12 Máy th i khí 31

Hình 2.13 Hình nh l p đ t mô hình 31

Hình 2.14 S đ mô hình thí nghi m[3] 32

Hình 2.15 Bi u đ th hi n s thay đ i c a các ch tiêu đ u ra (HRT=24gi ) 34

Hình 2.16 Bi u đ th hi n s thay đ i c a các ch tiêu đ u ra (HRT=24gi ) 35

Hình 2.17 Bi u đ th hi n s thay đ i các ch tiêu đ u ra ( HRT=12gi ) 36

Hình 2.18 Bi u đ th hi n s thay đ i các ch tiêu đ u ra ( HRT=10gi ) 37

Hình 2.19 Bi u đ th hi n s bi n thiên n ng đ và hi u qu x lý t ng Nit 38

Hình 3.1 V trí và b n đ quy ho ch chi ti t khu đô th Pháp Vân – T Hi p 41

Hình 3.2 S đ công ngh x lý n c th i tòa nhà đi n hình A6 – Khu đô th Pháp Vân – T Hi p (Ph ng án 1) 49

Hình 3.3 S đ công ngh anammox x lý n c th i tòa nhà đi n hình A6 – Khu đô th Pháp Vân – T Hi p (Ph ng án 2) 52

Hình 3.4 B đi u t ho i 57

Hình 3.5 B đi u hòa l u l ng 61

Hình 3.6 S đ làm vi c b Aeroten 65

Hình 3.7 M t b ng chi ti t h th ng phân ph i khí 71

Hình 3.8 M t b ng giá th v t li u dính bám 72

Hình 3.9 Chi ti t khung treo giá th v t li u dính bám 72

Hình 3.10 M t c t b nitrit bán ph n /anammox 73

DANH M C B NG BI U

B ng 1.1 Các ph ng pháp x lý nit trong n c th i 10

B ng 2.1 S li u n c th i KTX sau khi x lý m t ph n qua b AnMBR [3] 28

B ng 2.2 B ng giá tr bi n thiên n ng đ (v i HRT =24gi , DO= 1-1,5mg/l) 33

B ng 2.3 B ng giá tr bi n thiên n ng đ (v i HRT =12gi , DO=0,65-0,95mg/l) 35 B ng 2.4 B ng giá tr bi n thiên n ng đ (v i HRT =12gi , DO 0,5mg/) 36

B ng 2.5 B ng giá tr bi n thiên n ng đ (v i HRT =10gi , DO 5mg/l) 37

B ng 3.1 B ng th ng kê các ch tiêu s d ng đ t 43

B ng 3.2 Thành ph n tính ch t n c th i đ u vào 46

B ng 3.3 Giá tr các thông s ô nhi m làm c s tính giá tr t i đa cho phép 47

B ng 3.4 So sánh các ph ng pháp x lý nit b ng quá trình anammox 53

B ng 3.5 Thông s thi t k b đi u hòa 60

B ng 3.7 Kích th c b l ng 69

B ng 3.8 Khái toán chi phí xây d ng tr m x lý n c th i 74

DANH M C CH VI T T T

and parital Nitrotation

M U

1 Tính c p thi t c a đ tài

T c đ đô th hóa Vi t Nam r t nhanh cùng v i s phát tri n c a công nghi p,

t l dân s vì th c ng t ng cùng v i t c đ đô th hóa N c th i t các thành ph , nông thôn, khu dân c t p trung, khu công nghi p c ng t ng theo m c t ng dân s

v i l ng th i l n c tính l u l ng n c th i trung bình c a thành ph quy mô

20 v n dân kho ng 40.000 - 60.000 m3/ngày N m 2005, t i thành ph Hà N i t ng

v i các quá trình x lý khác trong tr m x lý n c th i [1]

Vi sinh v t trong n c nh oxy trong không khí chuy n amôni thành các nitrat (NO3- ), nitrit (NO2- ) tích t trong n c n Khi n u ng n c có ch a nitrit, c th

s h p thu nitrit vào máu và ch t này s tranh oxy c a h ng c u làm Hêmoglobin

m t kh n ng l y oxy, d n đ n tình tr ng thi u máu, xanh da Vì v y, nitrit đ c bi t nguy hi m cho tr m i sinh d i sáu tháng, nó có th làm ch m s phát tri n, gây

b nh đ ng hô h p i v i ng i l n, nitrit k t h p v i các axit amin trong th c

ph m làm thành m t h ch t Nitrosamin Nitrosamin có th gây t n th ng di truy n t bào – nguyên nhân gây b nh ung th Nh ng thí nghi m cho nitrit vào

th c n, n c u ng c a chu t, th … v i hàm l ng v t ng ng cho phép thì sau

m t th i gian th y nh ng kh i u sinh ra trong gan, ph i, vòm h ng c a chúng

S phát tri n nhanh c a n n kinh t d n đ n s c i thi n v m c s ng c a ng i dân c ng nh s đòi h i v m c đ V sinh môi tr ng Vì v y xây d ng các công trình x lý n c th i ph i đ t các yêu c u v ch t l ng ngu n n c x ra M t

trong nh ng ch tiêu c n ph i đ t đ c là hàm l ng nit trong n c th i Theo QCVN 14:2008/BTNMT thì l ng N-NH4+ không l n 10mg/l v i ngu n lo i B

Hi n nay, có nhi u ph ng pháp x lý Nit g m ph ng pháp hóa h c, ph ng pháp hóa lý và ph ng pháp sinh h c Nh ng ph ng pháp nh m ti t ki m chi phí

và thân thi n v i môi tr ng là ph ng pháp dùng vi sinh v t Quá trình oxi hóa amôni y m khí (Anaerobic ammonium oxidation - Anammox), trong đó, amôni và nitrit đ c oxi hóa m t cách tr c ti p thành khí N2 d i đi u ki n y m khí v i amôni là ch t cho đi n t , còn nitrit là ch t nh n đi n t đ t o thành khí N2 ây là

m t ph ng pháp có hi u qu và kinh t so v i quá trình lo i b amôni thông

th ng t trong n c th i có ch a nhi u amôni u đi m c a ph ng pháp này so

v i ph ng pháp nitrat hóa và đ nitrat hóa thông th ng là ch : đòi h i nhu c u

v oxi ít h n và không c n ngu n cacbon h u c t bên ngoài [7]

D án khu đô th m i Pháp Vân – T Hi p n m c a ngõ phía Nam Th đô Hà

N i, k c n gi a đ ng qu c l 1A và 1B, phía B c có đ ng vành đai 3 ch y qua, phía ông giáp công viên Yên S c đ u t xây d ng n m 2002 nay đã hoàn thành và đi vào ho t đ ng Vi c tính toán thi t k h th ng x lý n c th i (đ c bi t nâng cao kh n ng x lý Amôni cho n c th i sinh ho t) cho khu đô th Pháp Vân –

T Hi p nói riêng, hay khu đô th Vi t Nam tr nên c p thi t h n nh m đ ng b

v h t ng k thu t và t o môi tr ng s ng ch t l ng cao

V i nh ng lý do trên thì vi c nghiên c u đ ng d ng quá trình anammox đ x

lý amôni trong n c th i sinh ho t Vi t Nam là th c s c n thi t, nh m góp ph n phát tri n m r ng l nh v c x lý n c th i, ti p c n v i công ngh m i thân thi n môi tr ng, mang l i hi u qu kinh t to l n, và quan tr ng h n c là nâng cao ch t

l ng môi tr ng s ng

T nh ng lý do trên, tôi ti n hành nghiên c u và th c hi n đ tài: “Nghiên c u

ng d ng quá trình anammox đ x lý Amôni cho n c th i sinh ho t khu đô

th Pháp Vân – T Hi p”

2 M c tiêu c a đ tài

Nghiên c u đ c công ngh x lý Nit trong n c th i sinh ho t b ng quá trình anammox trên th gi i và Vi t Nam

xu t đ c dây chuy n công ngh x lý n c th i sinh ho t quy mô nh ng

d ng quá trình Anammox đ x lý amôni thông qua quá trình nghiên c u th c nghi m Tính toán thi t k dây chuy n công ngh x lý n c th i sinh ho t cho khu đô

th Pháp Vân – T Hi p ng d ng quá trình Anammox đ x lý amôni

3 i t ng và ph m vi nghiên c u

- i t ng nghiên c u: N c th i sinh ho t có n ng đ amôni cao

- Ph m vi nghiên c u: Khu đô th Pháp Vân – T Hi p

- Ph ng pháp k th a: k th a các nghiên c u v mô hình thí nghi m,

đi u ki n t nhiên c a khu v c

- Ph ng pháp chuyên gia

- Ph ng pháp th c nghi m: Thông qua mô hình đã đ c xây d ng tham gia nghiên c u đánh giá hi u qu c a các quá trình v n hành trong mô hình thí nghi m

5 K t qu d ki n đ t đ c

- T ng quan công ngh x lý amôni trong n c th i sinh ho t ng d ng quá trình anammox trên th gi i và Vi t Nam

- a ra công ngh phù h p; tính toán thi t k dây chuy n công ngh

x lý n c th i sinh ho t ng d ng quá trình anammox đ x lý amôni trong

n c th i khu đô th Pháp Vân – T Hi p

CH NG 1: T NG QUAN V CÔNG NGH X LÝ NIT TRONG

N C TH I SINH HO T TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM

1.1 T ng quan v hi n tr ng x lý n c th i sinh ho t Vi t Nam

Ô nhi m môi tr ng n c là m t v n đ l n mà Vi t Nam đang ph i đ i m t

H u h t n c th i sinh ho t c ng nh n c th i công nghi p không đ c x lý ho c

x lý ch a tri t đ x tr c ti p vào môi tr ng, gây ô nhi m nghiêm tr ng ngu n

n c m t, n c ng m, tác đ ng x u đ n đi u ki n v sinh và nh h ng tr c ti p

đ n s c kho c ng đ ng Ví d đi n hình cho th c tr ng này là ô nhi m môi tr ng

n c các làng ngh , các trang tr i ch n nuôi gia súc gia c m, lò gi t m gia súc gia c m, các b nh vi n, khách s n, n c th i sinh ho t …[2]

Ô nhi m môi tr ng do n c th i sinh ho t gây ra đ c các chuyên gia môi

tr ng đánh giá đang m c r t nghiêm tr ng, th c tr ng này đã đ c th hi n trong nhi u báo cáo c a B Tài nguyên và Môi tr ng, c a các y ban b o v môi tr ng

l u v c: sông C u, sông áy, sông Nhu và sông ng Nai, báo cáo c a các S Tài nguyên Môi tr ng các t nh, thành ph trong c n c và t th c t quan sát đ c các sông h n i thành c a các thành ph Hà N i, à N ng, H Chí Minh

Không ch Hà N i, thành ph H Chí Minh mà các đô th khác nh H i Phòng, Hu , à N ng, Nam nh, H i D ng… n c th i sinh ho t c ng không

đ c x lý, đ ô nhi m ngu n n c n i ti p nh n n c th i đ u v t quá ti u chu n cho phép, các thông s ch t l l ng (SS), BOD; Nhu c u oxy hóa h c (COD) đ u

v t t 5-10 l n, th m chí 20 l n tiêu chu n cho phép T i các vùng nông thôn, các

c m dân c (làng, xã) tình hình v sinh môi tr ng còn đáng lo ng i h n Ph n l n các gia đình không có nhà xí h p v sinh H u h t n c th i sinh ho t th i tr c ti p

ra môi tr ng t nhiên

V tình tr ng ô nhi m n c nông thôn và khu v c s n xu t nông nghi p, hi n nay Vi t Nam có g n 76% dân s đang sinh s ng nông thôn là n i c s h t ng còn l c h u, ph n l n các ch t th i c a con ng i và gia súc không đ c x lý nên

th m xu ng đ t ho c b r a trôi, làm cho tình tr ng ô nhi m ngu n n c v m t h u

c và vi sinh v t ngày càng cao Theo báo cáo c a B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn, s vi khu n Coliform trung bình bi n đ i t 1.500-3.500MNP/100ml các vùng ven sông Ti n và sông H u, t ng lên t i 3.800-12.500MNP/100ml các kênh t i tiêu

Vi c thu gom và x lý n c th i t p trung đang còn g p nhi u b t c p và h n

ch Công tác x lý n c th i ch a đ c đ y m nh, t i m t s đô th c ng có xây

d ng m t s tr m x lý n c th i c c b cho các b nh vi n nh (Hà N i, H i Phòng, Qu ng Ninh, Hu , à N ng ) nh ng do nhi u nguyên nhân nh thi t k ,

v n hành, b o d ng, không có kinh phí mà nhi u tr m x lý sau m t th i gian

ng n ho t đ ng đã xu ng c p và ng ng ho t đ ng

Gi i pháp x lý n c th i phân tán cho t ng c m gây ô nhi m v i các công ngh có chi phí đ u t th p, v n hành đ n gi n và thân thi n v i môi tr ng là m t

gi i pháp thích h p, kh thi đ i v i đi u ki n kinh t n c ta hi n nay Nh m gi m

t i ô nhi m đ i v i các khu v c th i tr c ti p ra sông h , hay gi m áp l c và chi phí

x lý đ i v i tr m x lý t p trung

Hình 1.1 Hình nh khu x lý n c th i khu đô th Hapulico

Hình 1.2 Hình nh khu x lý n c th i

thu c khu ngh d ng– ông Anh – HN[23]

Hình 1.3 Khu x lý n c th i đô

th Phú M H ng[24]

1.2 nh h ng thoát n c và x lý n c th i sinh ho t Vi t Nam

Quan đi m quy ho ch thoát n c là ph i phù h p v i quy ho ch phát tri n kinh

t - xã h i, quy ho ch phát tri n thu l i c a vùng và các quy ho ch liên quan khác; quy ho ch thoát n c đô th ph i đ ng b v i các quy ho ch h th ng h t ng k thu t khác

i v i các khu công nghi p, đô th m i ph i quy ho ch, xây d ng h th ng thoát n c m a, n c th i riêng N c th i sinh ho t đô th , công nghi p, làng ngh

b t bu c ph i x lý đ t tiêu chu n môi tr ng tr c khi x ra ngu n ti p nh n Khuy n khích tái s d ng n c th i đã qua x lý đ ph c v cho các m c đích khác,

đ ng th i ng h vi c phát tri n các công ngh x lý n c th i có hi u qu cao và thân thi n v i môi tr ng

Áp d ng công ngh x lý n c th i phù h p: Công ngh x lý n c th i c n c vào đi u ki n c th c a t ng đô th đ áp d ng công ngh hi n đ i ho c đ n gi n, phù h p v i yêu c u ngu n ti p nh n và đi u ki n kinh t -xã h i

có c s qu n lý và th c hi n các m c tiêu thoát n c đô th , Chính ph đã ban hành Ngh đ nh s 88/2007/N -CP ngày 28/5/2007 v thoát n c cho đô th và Khu công nghi p trong đó có các n i dung chính yêu c u v thoát n c và x lý

n c th i:

- N c th i t h th ng thoát n c đô th , khu công nghi p, t các h thoát

n c đ n l x ra ngu n ti p nh n ph i b o đ m các quy chu n môi tr ng do

c quan nhà n c có th m quy n quy đ nh B Tài nguyên và Môi tr ng ban hành quy chu n n c th i x ra ngu n ti p nh n

- N c th i t các h thoát n c x vào h th ng thoát n c đô th , khu công nghi p ph i b o đ m các quy chu n n c th i x vào h th ng thoát n c do

c quan nhà n c có th m quy n quy đ nh

Ngoài ra B Tài Nguyên và Môi tr ng còn ban hành các tiêu chu n và Quy chu n quy đ nh rõ các yêu c u v x lý n c th i tr c khi x ra ngu n nh Quy t

đ nh s 16/2008/Q -BTNMT ngày 31/12/2008, trong đó có Quy chu n s QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chu n k thu t qu c gia v n c th i sinh ho t quy đ nh chi

ti t v giá tr t i đa cho phép c a các thông s ô nhi m trong n c th i sinh ho t khi

th i ra môi tr ng

Quy ho ch thoát n c và x lý n c th i đ i v i khu v c đô th Th đô Hà N i Quan đi m quy ho ch:

- Phù h p v i quy ho ch t ng th phát tri n kinh t xã h i; Quy ho ch s d ng

đ t; quy ho ch chung xây d ng Th đô Hà N i; Các quy ho ch chuyên ngành khác có liên quan đã đ c c p có th m quy n phê duy t

M c tiêu quy ho ch:

- Phân vùng, l u v c tiêu thoát n c D báo yêu c u thoát n c m a và t ng

l ng n c th i đô th ; xác đ nh ph ng án thoát n c, x lý n c th i theo

t ng l u v c đô th

- T ng b c kh c ph c tình tr ng ng p úng khu v c đô th v i l ng m a tính toán có chu k tính toán 10 n m đ i v i công trình đ u m i đ ng th i có th

ch đ ng đi u ti t l v i chu k cao h n

- T l dân s đ c ph c v thu gom và x lý n c th i trong ph m vi quy

ho ch đ t 90% đ n n m 2030 và đ t 100% đ n n m 2050

N i dung quy ho ch:

- Khu v c đô th trung tâm phía Nam sông H ng (thu c l u v c Tô L ch và m t

ph n l u v c T Nhu ) đ c chia thành 05 l u v c chính thu gom và x lý

n c th i: Phát tri n h th ng thoát n c h n h p trên c s m ng l i thoát

n c chung đã có và xây d ng m i m ng l i thu gom n c th i đ đ a n c

th i v nhà máy x lý t p trung c a t ng l u v c

- Khu v c đô th trung tâm phía Nam sông H ng (thu c khu v c t H u Nhu

đ n sông áy và m t ph n l u v c T Nhu còn l i) đ c chia thành 11 l u

v c; Khu v c đô th phía B c sông H ng đ c chia thành 13 l u v c; các đô

th v tinh, đô th Qu c Oai đ c chia thành 10 l u v c thu gom và x lý n c

th i: T ng b c xây d ng hoàn thi n h th ng thoát n c riêng cho n c m a

và n c th i C i t o h th ng thu gom n c th i đ i v i các khu đô th c xen

l n; t ng b c phát tri n m ng l i thu gom n c th i riêng N c th i đ c thu gom v nhà máy x lý n c th i t p trung và đ c x lý b o đ m tiêu chu n, quy chu n k thu t theo quy đ nh tr c khi th i ra môi tr ng

- M ng l i thu gom n c th i bao g m các tr m b m chuy n b c, các tuy n

c ng bao và gi ng tách n c th i, c ng thu gom n c th i riêng đã đ c quy

ho ch v h ng tuy n, quy mô và s đ c tính toán c th trong giai đo n l p

d án đ u t xây d ng đáp ng yêu c u thu gom toàn b n c th i v các nhà máy x lý n c th i

1.3 Các công ngh đ x lý nit trong n c th i sinh ho t trên th gi i và

Vi t Nam

ã có nhi u ph ng pháp nhi u công trình x lý nit trong n c th i đ c nghiên c u và đ a vào v n hành trong đó có c các ph ng pháp hoá h c, sinh h c,

v t lý v.v Nh ng ph n l n chúng đ u ch a đ a ra đ c m t mô hình x lý nit chu n đ có th áp d ng trên m t ph m vi r ng D i đây là b ng phân tích m t cách t ng quan nh t v d ng và hi u su t làm vi c c a các ph ng pháp x lý nit trong n c th i đã đ c nghiên c u và ng d ng

Qua b ng phõn tớch và đỏnh giỏ hi u qu x lý nit , ta th y vi c x lý nit b ng

ph ng phỏp sinh h c cho hi u qu r t cao Cựng v i vi c ng d ng ph ng phỏp sinh h c đ kh nit trong n c th i, ta cũn l u ý đ n cỏc ph ng phỏp khỏc nh : húa h c (chõm clo), v t lý (th i khớ), trao đ i ion Theo th ng kờ cỏc nhà mỏy ng

d ng cỏc cụng ngh đ x lý nit thỡ chi cú 6/1200 nhà mỏy là s d ng bi n phỏp

th i khớ, 8/1200 nhà mỏy s d ng bi n phỏp chõm clo và duy nh t cú 1 nhà mỏy là

s d ng bi n phỏp trao đ i ion S d nh ng bi n phỏp này ớt đ c dựng là do chi phớ đ u t l n, thờm vào đú là s ph c t p trong quỏ trỡnh v n hành và b o d ng

Cỏc dõy chuy n cụng ngh x lý nit trong n c th i:

Nitrat húa (X lý sinh h c b c 2)  Ph n nitrat (X lý b c 3)

Nước thải sau xử lý Nước thải trước xử lý

Bùn tuần hoàn

Có thể bổ sung nguồn cácbon hữu cơ

Bể lắng Anoxic

Aeroten (XLSH hoàn toàn hay thổi khí kéo dài) + Ôxy hóa hiếu khí chất hữu cơ

+ Nitrat hóa

+ Khử nitrat hóa

Bùn dư

NO3Cấp khí

Hỡnh 1.4 S đ dõy chuyờn x lý Nit trong n c th i - ph n nitrat húa

Kh nitrat (Oxi húa h p ch t h u c trong đi u ki n k khớ)  nitrat húa (x lý

b c 2)

Nước thải sau xử lý Nước thải sau xử lý bậc I

Bùn tuần hoàn

Cấp khí

Bể lắng Aerobic

Anoxic

Bùn dư

(thổi khí kéo dài)

Hỡnh 1.5 S đ dõy chuyờn x lý Nit trong n c th i – kh nitrat

- Quỏ trỡnh k t h p 2 ph ng phỏp trờn b ng cỏch trao đ i cỏc quỏ trỡnh nitrat húa và ph n nitrat

Nước thải sau xử lý

Bùn tuần hoàn

Bể lắng Aerobic

Bùn tuần hoàn

Bể lắng Aerobic

- Kênh ôxy hoá tu n hoàn

Hình 1.7 S đ dây chuyên x lý Nit trong n c th i – Kênh oxi hóa tu n

hoàn

Kênh ôxy hoá tu n hoàn ho t đ ng theo nguyên lý th i khí bùn ho t tính kéo dài Quá trình th i khí đ m b o cho vi c kh BOD và n đ nh bùn nh hô h p n i bào Vì v y bùn ho t tính d ít gây hôi th i và kh i l ng gi m đáng k

Các ch t h u c trong công trình h u nh đ c ôxy hoá hoàn toàn, hi u qu kh BOD đ t 8595% Trong vùng hi u khí di n ra quá trình ôxy hoá hi u khí các ch t

h u c và nitrat hoá Trong vùng thi u khí (hàm l ng ôxy hoà tan th ng d i 0,5 mg/l) di n ra quá trình hô h p k khí và kh nitrat

kh N trong n c th i, ng i ta th ng t o đi u ki n cho quá trình kh nitrat di n ra trong công trình Kênh ôxy hoá tu n hoàn ho t đ ng theo nguyên t c

c a aerôten đ y và các gu ng quay đ c b trí theo m t chi u dài nh t đ nh nên d

t o cho nó đ c các vùng hi u khí (aerobic) và thi u khí (anoxic) luân phiên thay

đ i Quá trình nitrat hoá và kh nitrat c ng đ c tu n t th c hi n trong các vùng này Hi u qu kh nit trong kênh ôxy hoá tu n hoàn có th đ t t 4080%

- Aerôten ho t đ ng gián đo n theo m (h SBR)

Nước thải Bể lắng

Bể lắng vào

Xả bùn hoạt tính dư

Khử trùng

Xả nước thải ra sông, hồ

Hỡnh 1.8 S đ dõy chuyờn x lý Nit trong n c th i – B SBR

Cỏc giai đo n ho t đ ng di n ra trong m t ng n bao g m: làm đ y n c th i,

th i khớ, đ l ng t nh, x n c th i và x bựn d

Nước thải vào

Làm đầy nước thải1

Lắng3

Xả nước thải4

Hỡnh 1.9 Cỏc giai đo n ho t đ ng trong b SBR

Trong b c m t, khi cho n c th i vào b , n c th i đ c tr n v i bựn ho t tớnh l u l i t chu k tr c Sau đ y h n h p n c th i và bựn đ c s c khớ b c hai v i th i gian th i khớ đỳng nh th i gian yờu c u Quỏ trỡnh di n ra g n v i đi u

ki n tr n hoàn toàn và cỏc ch t h u c đ c ụxy hoỏ trong giai đo n này B c th

ba là quá trình l ng bùn trong đi u ki n t nh Sau đó n c trong n m phía trên l p bùn đ c x ra kh i b B c cu i cùng là x l ng bùn d đ c hình thành trong quá trình th i khí ra kh i ng n b , các ng n b khác ho t đ ng l ch pha đ đ m b o cho vi c cung c p n c th i lên tr m XLNT liên t c

Công trình ho t đ ng gián đo n, có chu k Các quá trình tr n n c th i v i bùn, l ng bùn c n, di n ra g n gi ng đi u ki n lý t ng nên hi u qu x lý n c

th i cao BOD c a n c th i sau x lý th ng th p h n 20 mg/l, hàm l ng c n l

l ng t 3 đ n 25 mg/l và N-NH3 kho ng t 0,3 đ n 12 mg/l

H th ng aerôten ho t đ ng gián đo n SBR có th kh đ c nit và ph t pho sinh hoá do có th đi u ch nh đ c các quá trình hi u khí, thi u khí và k khí trong

b b ng vi c thay đ i ch đ cung c p ôxy

1.4 Các công ngh đ x lý nit trong n c th i ng d ng quá trình

anammox trên th gi i

Cho t i gi a nh ng n m 90, s oxy hóa c a Amôni đ c bi t đ n là ch x y ra

d i đi u ki n k khí nh ng s t n th t Nit trong su t quá trình ngày càng đ c

th y rõ D i đi u ki n gi i h n oxy, m t ph n đáng k t i l ng Nit đ c lo i b trong h th ng x lý n c r rác c a bãi chôn l p rác Mechernich [16] L ng Nit m t đi lên t i 70% đ c quan sát th y trong h th ng Nitrat hóa b ng ti p xúc sinh h c xoay vòng t i Koelliken x lý n c r rác giàu Amôni t bãi chôn l p rác

th i nguy h i [19] Quá trình kh Nitrat hóa d d ng đã đ c lo i tr nh x lý COD tr c đó i u này đ c ch ng minh rõ ràng trong các thí nghi m hàng lo t,

mô hình hóa toán h c và phân tích vi sinh r ng Nitrit t o thành trong các l p màng

l c sinh h c hi u khí g n đ n b m t khu ch tán vào l p sâu thi u khí bên trong c a màng sinh h c, t i đó nó ph n ng v i amôni còn l i đ hình thành khí Nit [15] Quá trình này đ c phát h n đ u tiên trong b ph n ng kh Nitrat hóa có giá

th di đ ng x lý n c th i t b ph n ng sinh khí metan tuy nhiên s t n t i c a quá trình oxyhóa Amôni k khí đã t ng đ c d đoán t tr c đó h n 2 th p k trong các tính toán nhi t đ ng h c c b n Trong m t b ph n ng fluidised-bed

qui mô thí nghi m khác s d ng n c th i th y phân bùn t nhà máy x lý n c

th i sinh ho t và dung d ch Nitrit t ng h p, đ t đ c hi u qu kh Amôni là 82% và Nitrit là 99% [18] Kh n ng lo i b Nit t i đa trong b này là 1,5 kg N m-3 d-1

M t vài thông s quan tr ng nh t l riêng c c đ i c a Amôni tiêu th (45±5 nmol

mg protenin-1min-1), t l t ng tr ng riêng c c đ i (0,0027 h-1, g p đôi th i gian

11 ngày) và sinh kh i t o thành (0,066±0,01 mol C mol-1 NH4-N) (199) [14]

H th ng x lý x lý v i quy mô l n áp d ng công ngh kh Amôni hóa đ c

đ a vào s d ng tháng 4 n m 2001 trong b x lý có giá th l l ng s d ng Kaldnes là v t li u bám dính nhàmáy x lý n c th i Hattingen ( c) M t b

ph n ng có th tích 104 m3 và hai b có th tích 67 m3 v i t ng di n tích b m t màng sinh h c ho t đ ng (total effective biofilm surface area) là 4700 m2

cho phép

đ t hi u qu x lý 70-80% T i l ng N 120 kg/ngày và hi u su t x lý 400gN/m3

ngày Trong tr ng h p đó n ng đ Oxy đ c gi d i 1 mg/l [13]

M t s h th ng x lý v i quy mô l n khác s d ng quá trình kh amôni hóa

O2/l và 20 trong pha thi u khí) và x lý n c th i t i l ng ô nhi m 600 kg N/ngày (h s lo i N là 300 g N/m3.ngày) [22]

T nh ng n m 1980 và 1990 ng i ta đã th y r ng ngoài ph ng pháp x lý sinh h c k t h p hai quá trình nitrat hoá và kh nitrat hoá có th lo i b đ c amôni

ra kh i ngu n th i mà còn t n t i m t lo i vi khu n có kh n ng ôxy hoá amôni thành d ng khí N2 s d ng nitrit đ c hình thành t quá trình x lý thay th cho

vi c ph i s d ng ôxy c p t ngu n bên ngoài vào Các nhà khoa h c Hà Lan và

c đã nghiên c u và phát hi n ra lo i vi khu n này thu c ch ng Planctomyce - tales g m hai d ng chính là : Brocadia anammoxidans và Kuene-nia stuttgartiensis

M t s nghiên c u đã ch ra r ng trong h th ng các l p siêu m ng c a l p màng biofilm đ c hình thành thì trên đó có s phân b ôxy theo nh ng đ ng d c Các l p phía trên là nh ng l p giàu ôxy trong khi các l p phía d i cùng n m trong tr ng thái k khí Ta gi thi t r ng nh ng vi sinh v t chúng ta đang tìm ki m

c trú nh ng l p th p nh t c a màng biofilm S d ng đ u dò gen đ c bi t và công ngh FISH (Flourescence In Situ – Hybridization) chúng ta có th xác nh n

s có m t c a vi khu n thu c ch ng Planctomycetes

S d ng k thu t sinh h c phân t và nh ng thí nghi m sinh lý h c khác chúng

ta có th k t lu n r ng chính vi khu n Kuene- nia stuttgartiensis đã ôxy hoá amôni thành N2 trong đi u ki n k khí Quá trình này vì v y đ c g i là quá trình ôxy hoá amôni trong đi u ki n k khí (Anaerobic Ammonia Oxidation) hay còn g i là ANAMMOX

1.5 Các công ngh đ x lý nit trong n c th i ng d ng quá trình

anammox Vi t Nam

Vi c nghiên c u ng d ng nhóm vi khu n Anammox trên đ i t ng là n c

th i sinh ho t và công nghi p m i đ c th c hi n ch a nhi u Vi t Nam M t s công trình nghiên c u tiêu bi u đã đ c công b nh :

N m 2008, nghiên c u Lê Công Nh t Ph ng cho th y: Vi khu n anammox

đ c nuôi c y thành công t bùn k khí b UASB trong h x lý n c th i ch n

nuôi heo t i Xí nghi p l n gi ng ông Á N ng đ amôni trong n c th i ch n nuôi heo dao đ ng t 290-424 mg/l Th i gian vi khu n Anammox c n ti p xúc v i môi

tr ng đ có th th c hi n quá trình chuy n hóa amôni thành N2 là 18 gi T l COD/T-N càng cao s nh h ng không t t đ n hi u qu x lý nit c a vi khu n Anammox, do c nh tranh y u h n so v i các nhóm vi khu n k khí khác Khi t l COD/T-N b ng 0 và 0,2 thì hi u su t x lý là 80% nh ng khi t ng t l này t 0,4

đ n 1,5 thì hi u su t x lý gi m t 68% xu ng còn 14% i u này có th lý gi i do

vi khu n Anammox là vi khu n t d ng không c n carbon h u c , do đó khi t ng

t l COD/T-N thì quá trình chuy n hóa nit s gi m và COD là y u t c ch quá trình chuy n hóa amôni và nitrit thành nit phân t mô hình PTN v i Q = 10 l/ngày, hi u su t x lý giai đo n nitrit hóa ch c n đ t 45 - 55% khi t l N-NH4 : N-NO2 là 1:1±0,2 Hi u su t lo i amôni c a c hai quá trình Nitrit hóa và Anammox

đ t 80 - 95% Trong nghiên c u quy mô pilot 500l/ngày, hi u su t x lý giai

đo n nitrit hóa c ng đ t 50-60% và hi u qu lo i amôni trong n c th i ch n nuôi heo c a quá trình đ t 80-97%[12]

M t nghiên c u khác n m 2012 c a Lê Công Nh t Ph ng, Nguy n Hu nh T n Long, Ngô K S ng K t qu x lý amôni trong n c th i ch n nuôi l n b ng quá trình nitrit hóa m t ph n /anammox v i vi c s d ng bùn ho t tính v i ch đ v n hành th c hi n theo chu k 3 phút c p khí/15 phút ng ng c p khí, t i tr ng 0,22 kgN-NH4/m3.ngày, đã rút ra k t lu n sau: mô hình v n hành v i hi u su t lo i N-

NH4 t t khi t s HCO3-/N-NH4 ≥ 1,1 Có m i liên h gi a hi u su t x lý N-NH4

và hi u qu tiêu th HCO3- v i h s tin c y cao nh t là 0,775 Do đó, có th đo

m c đ tiêu th bicarbonate đ d đoán hi u qu lo i amôni Tuy nhiên các nghiên

c u ng d ng quá trình anammox đ i v i n c th i sinh ho t c ng nh n c th i lò

gi t m gia súc ch a đ c th c hi n nhi u trong môi tr ng t ng l u đ ng [11] Nguy n Xuân Hoàn (2009) Nghiên c u x lý amônium n ng đ th p trong

n c th i sinh ho t b ng ph ng pháp anammox K t qu nghiên c u mô hình th c nghi m nh m x lý amônium n ng đ th p trong n c th i sinh ho t b ng ph ng

pháp sinh h c k khí anammox cho th y: v i th i gian l u n c 12h, hi u qu x lý

Nghiên c u đ c th c hi n b i Ph m Kh c Li u và c ng s (2008) x lý n c

r rác b ng quá trình SNAP Quá trình này đ c phát tri n trong các b ph n ng s

d ng v t li u bám sinh kh i là t s i acrylic Thí nghi m n p liên t c n c th i

CH NG 2: C S LÝ THUY T VÀ TH C NGHI M X LÝ NIT

2.1 Lý thuy t v quá trình anammox

2.1.1 nh ngh a v quá trình anammox

Quá trình Anammox là quá trình oxi hóa amôni y m khí (Anaerobic ammonium oxidation-Anammox) trong đó amôni và nitrit đ c oxi hóa m t cách tr c ti p thành khí N2, v i amôni là ch t cho đi n t , còn nitrit là ch t nh n đi n t đ t o thành khí N2 ây là m t ph ng pháp có hi u qu và kinh t h n so v i quá trình

lo i b amôni thông th ng t trong n c th i có ch a nhi u amôni u đi m c a

ph ng pháp này so v i ph ng pháp nitrat hóa và đ nitrat hóa thông th ng là

ch đòi h i nhu c u v oxi ít h n và không c n ngu n cacbon h u c t bên ngoài

B c nitrat hóa bán ph n tr c ph i đ c ti n hành đ chuy n ch m t n a amôni thành nitrit S n ph m chính c a quá trình Anammox là N2, tuy nhiên kho ng 10%

c a nit đ a vào (amôni và nitrit) đ c chuy n thành nitrat

* Ph ng trình ph n ng:

D a trên cân b ng kh i qua quá trình nuôi c y làm giàu Anammox ph ng trình

c a quá trình Anammox đ c đ a ra nh sau [14]:

NH4+ + 1,3 NO2- + 0,066 HCO3- + 0,13H+ 1,2N2 + 0,26NO3- +

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

Hình 2.1 S đ chu trình nit k t h p v i quá trình anammox

Hình 2.2 C ch sinh hoá gi thi t c a ph n ng Anammox

Anammox là m t công ngh m i đ c phát tri n trong nh ng n m g n đây Nó không c n b t k m t ngu n cacbon h u c nào đ lo i b nit , vì v y nó đem l i

l i ích v kinh t và mang l i nhi u ti m n ng cho x lý n c th i có ch a amôni

nh ng hàm l ng cacbon h u c th p Trong quá trình Anammox t l hàm l ng

gi a nitrit và amôni đ u vào là kho ng 1,3 và c n ngu n cacbon vô c , vì v y ph i

b xung HCO3-

S k t h p hai quá trình nitrat hóa bán ph n và quá trình Anammox, thì trên

th c t nitrit là h p ch t trung gian trong c hai quá trình Vì v y nitrat hóa bán

ph n r t thu n ti n và kinh t và theo sau đó là quá trình Anammox đ m b o lo i b toàn b nit thông qua m t quá trình hoàn toàn t d ng

Tuy nhiên quá trình Anammox khó áp d ng cho vi c x lý n c th i th c t

M t tr ng i chính đ ng d ng quá trình Anammox là đòi h i m t giai đo n b t

đ u lâu dài, ch y u là do t c đ sinh tr ng ch m c a vi khu n Anammox (th i

gian nhân đôi là kho ng 11 ngày) Thêm vào đó, vi khu n Anammox là vi khu n

y m khí và t d ng hoàn toàn nên chúng khó đ nuôi c y Vì v y chúng ch a

đ c phân l p trong môi tr ng nuôi c y s ch Do đó vi c am hi u v sinh lý h c

và đ ng l c h c c a vi khu n anammox đem l i m t ý ngh a l n [21]

2.1.3.2 nh h ng c a pH và nhi t đ

Kho ng pH và nhi t đ sinh lý h c: t c đ chuy n hóa ch t n n đ c bi t l n c a toàn b sinh kh i anammox đ c tính toán nh m t hàm c a nhi t đ và pH trong

nh ng thí nghi m d ng m Do ho t tính c a Anammox ph thu c vào nhi t đ ,

ng i ta đã tính toán đ c n ng l ng ho t hoá là 70kJ/mol, t ng đ ng v i quá trình oxi hóa hi u khí

Ho t tính và c ch : h ng s ho t tính c a anammox v i amôni và nitrit cân

b ng ho c nh h n 0,1mg N/l Quá trình anammox không b c ch b i N-NH4+ và N-NO3- v i n ng đ nh h n 1000mg/l Tuy nhiên N-NO2- gây c ch hoàn toàn

v i n ng đ 100mg/l, nh ng n ng đ nitrit l n h n 18mM ho t tính c a anammox

đã b c ch hoàn toàn, và n ng đ 25mM t ng ng v i m c đ c ch 50% [van]

S c ch này s đ c ph c h i b ng cách c ng thêm vào l ng v t nh ng ch t trung gian c a anammox (>1,4 mgN/l c a hydrazine, > 0,7 mgN/l c a hydroxyl amine) Ho t tính c a anammox gi m v i s gia t ng n ng đ nitrit Vi c gi m này không ph thu c vào pH trong kho ng 7 – 7,8 n ng đ nitrit cao các vi sinh v t không ch s d ng amôni là ch t cho đi n t mà chúng còn ph i t o ra m t ch t cho

đi n t ngay bên trong c th đ làm gi m nitrit [14]

M t thí nghi m ti n hành v i thi t b l c sinh h c y m khí (ABF) 20 - 22oC đã cho th y r ng v i m t n ng đ thích h p c a nitrit và th i gian l u th y l c ng n

h n s đem l i m t t c đ chuy n hóa nit cao ngay c khi chúng ta ti n hành nhi t đ th p thích h p (d i 25o

C)

2.1.3.3 N ng đ Amôni, Nitrit

- Quá trình Anammox không b c ch b i n ng đ t ng nit amôni ho c các

s n ph m trung gian c a quá trình nitrate hóa n ng đ t i đa là 1gN/L Vi khu n

có th b c ch khi n ng đ nitrit v t quá 100 mg/l, Strous et al (1999) Fux (2003) ch ra r ng s t n t i nit nitrit v i n ng đ 40 mg/l kéo dài nhi u ngày có

th c ch h vi khu n Anammox

- áng chú ý là kh n ng thích nghi r t khác nhau c a các loài trong h vi khu n Anammox S c ch mà Strous et al (1999) phát hi n là khi nghiên c u trên loài Candidatus Brocadia anammoxidans Theo nghiên c u c a Egli et al (2001) v i loài Candidatus Kuenenia stuttgartiensis thì vi khu n này ch b c ch khi n ng đ v t quá 182 mg/l nông đ NO2--N

- H n n a , khi t ng n ng đ nito nitrit có th làm thay đ i t l tiêu th c a nitro amôni và nito nitrit t 1,3 g NO2- - N /g NH4+ - N n ng đ NO2

-

- N 0,14 g/l lên 4g NO2- - N /g NH4+ - N n ng đ NO2- - N 0,7 g/l [14]

Nh v y h vi sinh v t có khuynh h ng s d ng nito nitri nhi u h n khi n ng

đ nitrit t ng lên trong n c th i

2.1.3.4 N ng đ sinh kh i

N ng đ sinh kh i đóng m t vai trò quy t đ nh trong ho t đ ng c a h vi khu n Anammox Strous et al (1999) đã ch ra r ng h vi khu n Anammox ch ho t đ ng khi n ng đ t bào đ t trên 1010-1011 t bào/ml C ch này có th đ c gi i thích

b i s c ng h ng các pholymer mgo i bào c a h vi sinh v t đ nâng cao ho t tính [14]

2.1.3.5 Các y u t khác

- M t s nghiên c u v h vi khu n Anammox c a Van de Graaf et al (1996) cho th y r ng m t s ngu n carbon nh acetate, glucose và pyruvate có nh h ng tiêu c c đ n ho t đ ng c a h vi khu n Anammox [19]

- Tính ho t hóa c a vi khu n Anammox có th b c ch d i ánh sáng m t

tr i Ho t tính c a vi khu n anammox có th gi m 30 - 50 % d i ánh n ng m t tr i Chính vì v y các thi t b dùng đ nghiên c u h vi khu n Anammox nên đ c đ tránh ánh sáng [19]

2.1.4 So sánh đánh giá v i công ngh x lý nit truy n th ng

Ph ng pháp sinh h c truy n th ng đ x lý amôni: là quá trình chuy n hóa sinh hóa các h p ch t h u c c a nit có tính kh thành các h p ch t vô c có tính oxi hóa Amôni đ c lo i b qua 2 giai đo n: giai đo n nitrat hóa và đ nitrat hóa

Hình 2.4 S đ chu trình nit truy n th ng

2.1.4.1 Quá trình nitrat hóa

S oxi hóa c a NH4+ và NO3- x y ra theo 2 b c nh sau:

- B c 1: Amôni đ c oxi hóa thành nitrit

cho ph n ng x y ra hoàn toàn mu n oxi hóa 1g NH4+ c n 4.57 g O2

Ph n ng t o sinh kh i c ng x y ra đ ng th i v i quá trình Nitrat hóa theo

ph ng trình:

NH4+ + HCO3- + 4CO2 + H2O C5 H7 O2N + 5O2 (2)

Trong đó C5H7O2N là công th c t ng tr ng cho t bào vi khu n

K t h p (1) và (2), ph ng trình t ng c ng c a quá trình oxi hóa và t o sinh kh i: 22NH4+ + 37O2 + HCO3- + 4CO2 C5H7O2N + 21NO3- + 20H2O + 42H+

T ph ng trình trên ta th y r ng tính ki m s gi m d n trong su t quá trình Nitrat hóa

2.1.4.2 Quá trình đ nitrat hóa

nitrat hóa là quá trình g m hai b c, s d ng Metanol là ch t cho đi n t có

th đ c bi u di n theo ph ng trình sau:

CH3OH + 3NO3- 3NO2- + CO2 + 2H2O

CH3OH + 2NO2- CO2 + N2 + H2O +2OH

-Ph ng trình t ng c ng:

5CH3OH + 6NO3- 5CO2 + 3N2 +7H2O + 6OH

-B i vì s t ng h p t bào x y ra đ ng th i v i s kh nitrat nên ph ng trình

t ng h p bao g m c hai quá trình trên đ c vi t l i nh sau:

2.1.4.3 So sánh v i các quá trình x lý sinh h c truy n th ng

Công ngh m i x lý Nit trong n c th i b ng ph ng pháp Anammox có

nh ng u đi m sau:

- L ng ôxy cung c p có th gi m t i 60% đ ng ngh a v i vi c gi m n ng

l ng c n đ cung c p ôxy cho quá trình sinh hoá

- Quá trình anammox không yêu c u ngu n các bon h u c Trái ng c v i quá trình Nitrification /Denitrification khi ph i cung c p ngu n cacbon h u

c (metanol) đ làm tác nhân cho quá trình sinh hoá

- Các vi khu n Anammox t o ra ít sinh kh i h n do đó gi m đ c l ng bùn

x lý

- Quá trình Anammox s d ng ít n ng l ng và các ngu n hoá ch t ph tr khác và còn có giá thành th p h n so v i ph ng pháp x lý s d ng k t h p hai quá trình nitrat hoá và kh nitrat hoá thông th ng

Hình 2.5 Mô t so sánh công ngh x lý nit theo ph ng pháp truy n th ng và

Anammox

2.2 Nghiên c u mô hình thí nghi m v i n c th i sinh ho t

2.2.1 Mô t mô hình thí nghi m quá trình anammox

Mô hình thí nghi m đã đ c xây d ng, thông qua quá trình quan sát, t p h p s

li u và đánh giá mô hình thí nghi m, tác gi có m t s mô t nh sau:

Mô hình thí nghi m đ c xây d ng và đi vào ho t đ ng t tháng 07/2014 đ n tháng 12/2014, đ c áp d ng trên quy mô nh đ i v i ngu n n c là n c th i t i

kí túc xá tr ng i h c xây d ng Hà N i Mô hình nghiên c u đ c đ t t i phòng

nitrogen

pre-settlement tank

thí nghi m tr ng đ i h c Xây D ng Hà N i, và x lý n c th i kí túc xá sau khi đã

đ c x lý b ng công ngh AnMBR Mô hình đ c v n hành liên t c, l y m u phân tích các ngày 2,4,6 hàng tu n; l y m u n c th i sau x lý b ng công ngh AnMBR

t kí túc xá 2 ngày/ l n (m i l n 20 lít)

Ngu n n c th i đ a vào thí nghi m là ngu n n c th i th t t kí túc xá nên có

s bi n đ ng khá l n Thành ph n tính ch t n c th i sau khi x lý qua b AnMBR (s li u trung bình t tháng 4/2014 đ n 7/2014) nh sau:

V t li u mang đ c làm t ch t li u poly acrylic, có d ng l i Kích th c m t

l i là 5x5mm V t li u mang đ c treo lên 1 khung thép đ c b trí s n trong b ,

t o thành giá th c đ nh Sau khi vi khu n Anammox đ c b sung c ng nh đ n vi

khu n Nitrosomonas đ c b sung, trên l p v t li u hình thành 2 nhóm vi khu n,

t o thành l p màng sinh h c v i vi khu n Anammox phía trong và Nitrosomonas

bên ngoài

Hình 2.6 V t li u mang Acrylin

2.2.1.2.Thi t b thí nghi m[3]

B sinh h c có d ng hình h p ch nh t đ ng làm b ng nh a t ng h p trong

su t, đ h đ u trên, kích th c dài x r ng x cao t ng ng là 200x100x300 mm,

th tích h u ích là 4 lit Bên trong b , v t li u mang có d ng l i đ c b trí s n,

nh m t o đi u ki n cho nhóm vi khu n Anammox (Planctomycetes) và vi khu n Nitrosomonas dính bám

Hình 2.7 Thi t b thí nghi m

Bùn nuôi c y g m hai lo i là bùn ch a vi khu n Nitrosomonas và bùn ch a vi

khu n Anammox (Planctomycetes) Vi khu n Nitrosomonas là vi khu n hi u khí

t d ng, chúng s d ng ngu n cacbon vô c trong n c th i (t CO2, HCO3- và

CO32-) đ oxy hóa amôni thành nitrit Trong khi đó, nhóm vi khu n

Planctomycetes l i là vi khu n k khí b t bu c, chúng không th s ng trong môi

tr ng có nhi u oxy t do

Vi khu n Nitrosomonas đ c đ a vào mô hình v i kh i l ng 100g (109

CFU/g) Vi khu n đ c làm giàu và cung c p b i Vi n Sinh h c nhi t đ i, Vi n Hàn lâm Khoa h c và Công ngh Vi t Nam

Vi khu n Anammox: 100ml vi khu n Anammox đ c đ a vào mô hình Vi

khu n anammox đ c cung c p b i Công ty Meidensa, Nagoya, Nh t B n

Hình 2.8 Bùn nuôi c y

2.2.1.3.Các thi t b ph tr [3]

Mô hình còn có 1 b m đ nh l ng đ b m n c t thùng đ ng n c đ u ra vào b , 1 b m tu n hoàn đ t trong b , 1 b n đ nh nhi t đ duy trì nhi t đ không đ i trong b

Hình 2.9 B n nhi t tùy ch nh Hình 2.10 Máy đo PH