Nghiên cứu động học quá trình nitrat hóa trong môi trường bị ức chế theo kỹ thuật màng vi sinh chuyển động (TT)

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ …… ….***………… PHẠM THỊ HỒNG ĐỨC NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA TRONG MÔI TRƯỜNG BỊ ỨC CHẾ THEO KỸ THUẬT MÀNG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG Chuyên ngành: Hóa lý Hóa lý thuyết Mã số : 62440119 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC Hà nội – 2016 Công trình hoàn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Lê Văn Cát Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS Jean-Luc VASEL Phản biện 1: TS Lê Văn Chiều Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Việt Anh Phản biện 3: GS.TS Đặng Thị Kim Chi Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Xử lý tái sử dụng nước nuôi giống thủy sản phương thức sản xuất áp dụng ngày trở nên phổ biến để ngành kinh tế phát triển bền vững Thành phần gây ô nhiễm môi trường nuôi loài nuôi chủ yếu hợp chất nitơ, có nguồn gốc từ nguồn thức ăn hoạt động chúng Nitrat hóa quá trình xử lý vi sinh quan trọng hệ thống xử lý tái sử dụng nước thải So với xử lý các loại hình nước thải khác, nitrat hóa nước thải phải đối mặt với yếu tố không thuận lợi: vi sinh vật chức có sức hoạt động thấp, điều kiện môi trường hoạt động vi sinh bị ức chế, mức độ làm đòi hỏi sâu để đảm bảo an toàn cho loài nuôi Nghiên cứu động học quá trình nitrat hóa điều kiện ức chế chính thiết lập mối tương quan nồng độ amoni theo thời gian phụ thuộc vào các điều kiện ức chế đó, hay chính xác định sự ảnh hưởng độ muối, nồng độ amoni đầu vào, sự có mặt chất hữu hay nhiệt độ … lên tốc độ phản ứng Các nghiên cứu trước thường gán cho phản ứng theo bậc (vùng nồng độ thấp) bậc (vùng nồng độ cao) gặp phải số hạn chế không đánh giá chi tiết khả cung cấp chất (bậc phản ứng) sử dụng kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động Một kỹ thuật có ưu điểm hẳn các kỹ thuật áp dụng lọc nhỏ giọt, đĩa quay sinh học hay lọc tầng tĩnh… Ngoài yếu tố mang đặc trưng “kỹ thuật” trên, các yếu tố đặc thù liên quan quy mô sản xuất, thời vụ, sự phong phú loài nuôi tác động đến hiệu công nghệ xử lý Với mục đích đóng góp vào việc thiết lập công nghệ tái sử dụng nước thải nuôi giống thủy sản có hiệu cao, phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam, đề tài: “Nghiên cứu động học trình nitrat hoá môi trường bị ức chế theo kỹ thuật màng vi sinh chuyển động” tập trung nghiên cứu các nội dung chính:  Quá trình động học nitrat hóa môi trường bị ức chế  Vai trò các quá trình chuyển khối tác động chúng đến hiệu nitrat hóa sử dụng kỹ thuật màng vi sinh di động sử dụng vật liệu mang vi sinh có độ xốp cao diện tích bề mặt lớn  Nghiên cứu mô hình hóa, mô quá trình xử lý nước thải nhằm đáp ứng tính đa dạng đối tượng nghiên cứu giảm nhẹ công sức nghiên cứu thực nghiệm  Tiến hành thử nghiệm quy mô pilot để đánh giá kết thu từ thí nghiệm Mục tiêu nghiên cứu  Góp phần thiết lập kỹ thuật xử lý có hiệu cao, cho nguồn nước thải nuôi trồng thủy sản có nồng độ ô nhiễm amoni thấp, đòi hỏi xử lý sâu môi trường nước mặn  Xây dựng mô hình động học có khả mô tả sát quá trình nitrat hoá điều kiện bị ức chế (nồng độ amoni thấp, môi trường nước mặn, có mặt chất hữu cơ,…)  Sử dụng công cụ mô hình hóa để tiên đoán hiệu quá trình xử lý nước thải nuôi giống thủy sản, trợ giúp khâu vận hành Đối tượng nghiên cứu  Xử lý các chất ô nhiễm nước thải nuôi giống thủy sản  Động học quá trình nitrat hóa môi trường bị ức chế (độ mặn cao, nồng độ amoni thấp)  Chất mang sử dụng kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động  Các quá trình chuyển khối liên quan đến kỹ thuật màng vi sinh di động Nội dung nghiên cứu luận án:  Thu thập, hệ thống hóa các thông tin, khảo sát, đánh giá hiện trạng ứng dụng công nghệ lọc sinh học tuần hoàn (dạng tầng tĩnh dạng tầng chuyển động)  Nghiên cứu hệ thí nghiệm phù hợp cho kỹ thuật màng vi sinh di động sử dụng giá thể mang vi sinh có đặc trưng các tính chất (diện tích bề mặt lớn, xốp, nhẹ…)  Nghiên cứu thủy động lực học quá trình chuyển khối oxy kỹ thuật màng vi sinh di động  Nghiên cứu quá trình nitrat hóa ảnh hưởng các yếu tố: độ mặn, nồng độ chất thấp, mật độ chất mang, kích thước chất mang, chất hữu cơ, nhiệt độ  Mô hình hóa quá trình nitrat hóa theo kỹ thuật màng vi sinh di động cách phát triển hai mô hình bùn hoạt tính ASM1 ASM3 thành ASM1_MBBR, ASM3_MBBR  Đánh giá hiệu xử lý amoni nước nuôi giống thủy sản, hiệu chỉnh thông số mô hình cách so sánh kết chạy mô hình kết chạy pilot Phương pháp nghiên cứu:  Phương pháp nghiên cứu lý thuyết  Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm  Phương pháp mô hình hóa mô Những đóng góp luận án:  Đóng góp số kết để phát triển kỹ thuật màng vi sinh di động  Đã nghiên cứu, xác định đặc trưng loại vật liệu mang xốp polyuretan có nhiều ưu điểm công nghệ xử lý nước thải  Đóng góp vào vấn đề động học quá trình nitrat hóa điều kiện ức chế  Đã nghiên cứu xử lý số liệu theo nhiều phương pháp khác  Đã nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng lên động học quá trình nitrat hóa Đặc biệt đánh giá ảnh hưởng các yếu tố lên số tốc độ phản ứng (k) bậc phản ứng (n) – số mà theo các công trình nghiên cứu trước vẫn gán cho các giá trị bậc (vùng nồng độ cao), bậc (vùng nồng độ thấp)  Đã mô hình hóa quá trình nitrat hóa cách phát triển mô hình bùn hoạt tính cho mô hình màng vi sinh di động điều kiện bị ức chế độ muối, mô hình khá mẻ giới, hoàn toàn Việt Nam (ASM1_MBBR; ASM3_MBBR) Giá trị thực tiễn:  Kết đạt ứng dụng công nghệ màng vi sinh di động để xử lý không nước thải nuôi trồng thủy sản mà nhiều loại hình nước thải khác  Những kết đạt sử dụng cho việc xử lý để tái sử dụng nước nuôi thuỷ sản, góp phần sản xuất bền vững  Chủ động kiểm soát quá trình sản xuất giống thủy sản Bố cục luận án: Bố cục luận án gồm: phần mở đầu, ba chương nội dung phần kết luận Luận án trình bày 135 trang A4 với 60 hình 25 bảng cộng với phần phụ lục, tham khảo 118 tài liệu nước quốc tế Luận án cấu tạo gồm 14 trang danh mục các chữ viết tắt, bảng biểu, hình ảnh mục lục; trang mở đầu, 43 trang tổng quan, 17 trang thực nghiệm, 59 trang kết thảo luận trang kết luận NỘI DUNG LUẬN ÁN CHƯƠNG I – TỔNG QUAN Phần tổng quan trình bày :  Đặc trưng ô nhiễm nguồn nước thải nuôi giống thủy sản, xử lý tái sử dụng hệ nuôi khép kín Môi trường nuôi giống thường nước lợ mặn (10 – 30%°) bị ô nhiễm các thành phần amoni, nitrit, nitrat, thành phần hữu cơ, hình thành từ nguồn thức ăn chất tiết từ vật nuôi cùng với số loại hóa chất (kháng sinh, hormon) sử dụng quá trình nuôi Xử lý nước thải tái sử dụng theo phương thức nuôi khép kín mang lại lợi ích về bảo vệ môi trường kinh tế cho sản xuất bền vững  Màng vi sinh chất mang vi sinh: Màng vi sinh có độ dày định, từ vài chục µm tới vài mm, phụ thuộc vào mật độ sinh khối: tỷ lệ thuận với mật độ sinh khối tỷ lệ nghịch với diện tích bên vật liệu mang Chất mang sử dụng kỹ thuật màng vi sinh di động gồm có hai loại (xốp không xốp), sản phẩm sử dụng khá rộng rãi hiện vật liệu Kaldnes, Biochip polyuretan  Chuyển khối hệ sử dụng màng vi sinh gồm hai phần thủy động lực (chuyển khối ngoài) khuếch tán màng vi sinh Chuyển khối hệ thống xử lý nước thải đóng vai trò cung cấp “thức ăn” cho vi sinh vật lớp màng Quá trình chuyển khối bao gồm: chuyển khối đối lưu nước, khuếch tán màng thủy lực khuếch tán màng vi sinh Khuếch tán màng vi sinh thường giai đoạn có tốc độ chậm phụ thuộc vào đặc trưng chất mang, kỹ thuật xử lý chế độ vận hành  Nghiên cứu lý thuyết về quá trình nitrat hóa: Quá trình oxy hóa amoni với oxy tác nhân oxy hóa thành nitrat gọi nitrat hóa, xảy tế bào vi sinh vật hai chủng vi sinh vật Nitrosomonas Nitrobacter Tốc độ phát triển vi sinh vật tự dưỡng tuân theo qui luật động học Monod yếu tố ảnh hưởng hay loại chất cần thiết cho vi sinh vật Một số yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ quá trình nitrat hóa gồm: nhiệt độ, pH, nồng độ oxy, nồng độ chất, nồng độ chất hữu (chất ức chế)  Mô hình hóa mô phỏng: Mô hình ASM1_MBBR ASM3_MBBR bao gồm hai phần mô hình riêng biệt - cho thành phần vi sinh tồn dạng huyền phù (bùn hoạt tính) cho vi sinh bám dính chất mang Các phương trình mô hình ASM giữ lại phát triển cho trường hợp màng vi sinh thành mô hình các quá trình xảy màng vi sinh hoàn toàn tương tự các quá trình xảy dung dịch huyền phù, khác nồng độ chất khác (xảy quá trình chuyển khối), mật độ vi sinh khác mật độ vi sinh dung dịch huyền phù thông qua các hệ số các phương trình động học trình bày Hiệu chỉnh mô hình ASM1_MBBR ASM3_MBBR cho hệ màng vi sinh di động môi trường bị ức chế sự có mặt độ muối trình bày luận án CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 2.1 Phương pháp phân tích Trình bày phương pháp phân tích tiêu sử dụng trực tiếp nghiên cứu như: amoni, nitrit, nitrat, độ muối, độ oxy hóa, oxy hòa tan theo quy chuẩn phân tích tiêu chuẩn Mỹ, Đức 2.2 Hóa chất vật liệu Liệt kê các loại hóa chất sử dụng để pha chế nguồn nước thải tổng hợp giống nguồn nước thải thực thích hợp cho sự phát triển vi sinh Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng sử dụng để tổng hợp nguồn nước thải Thành phần Hàm lượng Đơn vị (NH4)2CO3 1247 mg NaHCO3 3500 mg MgSO4.7H2O 36 mg Na2HPO4 159 mg KH2PO4 153 mg FeCl3.6H2O mg Nước 140 lít Chất mang sử dụng cho kỹ thuật màng vi sinh di động Hình 2.1 Hình ảnh chất mang vi sinh, polyuretan (PU) Tiến hành số thí nghiệm đặc trưng các tính chất chất mang như: - Xác định hàm lượng phụ gia CaCO3 chất mang - Xác định khối lượng riêng thực, biểu kiến độ xốp - Xác định diện tích bề mặt chất mang phương pháp BET tính toán từ ảnh SEM - Xác định cấu trúc hình thái vật liệu mang Thí nghiệm: Hai sơ đồ sử dụng để tiến hành nghiên cứu là: hệ thí nghiệm màng vi sinh di động dạng mẻ hệ thí nghiệm màng vi sinh di động dạng dòng liên tục Hình 2.2 Hệ thí nghiệm màng vi sinh di động dạng mẻ Hình 2.3 Hệ thí nghiệm màng vi sinh di động dạng dòng liên tục nối tiếp bình Các tiêu DO, pH, ORP, nhiệt độ kiểm soát thường xuyên các đầu đo điện cực trực tiếp dung dịch Trong quá trình phản ứng, mẫu nước lấy theo định kỳ để đánh giá các thông số cần quan trắc 2.3 Thực nghiệm 2.3.1 Thí nghiệm đánh giá thủy động lực Thí nghiệm thực hiện nhằm đánh giá sự phân bố chất mang pha lỏng tác động dòng khí cưỡng bình nhựa hình trụ suốt Chất mang nhuộm hai màu xanh đỏ, tỷ lệ hạt ngăn vách ngăn nhôm hòa trộn vào cấp nguồn khí Sử dụng máy camera chụp liên tục ảnh giây cùng vị trí Phân tích ảnh quan sát tỷ lệ các hạt màu xanh đỏ mỗi hình theo thời gian để đánh giá mức độ khuấy trộn bình thí nghiệm 2.3.2 Thí nghiệm đánh giá trình chuyển khối oxy Thí nghiệm đánh giá quá trình chuyển khối oxy thông qua việc xác định giá trị số KLa, đại lượng đặc trưng cho hệ số chuyển khối oxy hệ thống phản ứng 2.3.3 Thí nghiệm đánh giá tốc độ nitrat hóa Thí nghiệm đánh giá tốc độ nitrat hóa với mục đích khảo sát ảnh hưởng nồng độ amoni đầu vào, độ muối, thành phần chất hữu nhiệt độ Kế hoạch thực nghiệm bố trí trình bày bảng 2.2 Dung dịch thí nghiệm pha chế từ nước máy với các thành phần hóa chất tương ứng cho thí nghiệm trình bày bảng 2.1 Độ kiềm dư (sau phản ứng kết thúc) đảm bảo có giá trị cao 120 mg CaCO /l Bảng 2.2 Kế hoạch thực nghiệm đánh giá tốc độ nitrat hóa Thí nghiệm Ảnh Ảnh Ảnh Ảnh hưởng Ảnh hưởng hưởng độ hưởng thành phần hưởng của nồng muối mật độ chất hữu nhiệt độ Các yếu tố độ amoni chất đầu vào mang Thể tích bể vi sinh 6 6 (lít) Tỷ lệ thể tích vật 20 20 5-40% 20 20 liệu mang (%) DO > mg/l > mg/l > mg/l > mg/l > mg/l pH 7,5 – 8,5 7,5 – 8,5 7,5 – 8,5 7,5 – 8,5 7,5 – 8,5 Nồng độ amoni đầu 3, 5, 5 5 vào (mg/l) Độ muối (%°) 10 – 40 30 30 Tỷ lệ C/N 0 0,5 – 10 Nhiệt độ trì 28 – 30 28 – 30 28 – 30 28 – 30 15 – 37 hệ ( C) 2.3.4 Hệ thí nghiệm qui mô pilot Thí nghiệm qui mô pilot sử dụng nguồn nước thải lấy từ trạm nuôi tôm giống Quý Kim, Hải Phòng tiến hành thí nghiệm phòng Hóa Môi trường, Viện Hóa học Ngoài mục đích đánh giá so sánh kết với các nghiên cứu mẫu nước tổng hợp, các số liệu thu được sử dụng để hiệu chỉnh các thông số cho mô hình ASM1_MBBR ASM3_MBBR Bảng 2.3 Đặc trưng nước thải từ trại nuôi giống Quý Kim, Hải Phòng  NH  N(mg / l) NO3  N(mg / l) NO2  N(mg / l) pH Kiềm Độ muối %° 3,76 0,021 0,18 8,3 115 23 3,91 0,032 0,24 8,2 119 22 4,05 0,026 0,21 8,3 116 23 Hệ thí nghiệm sử dụng theo kỹ thuật dòng liên tục có hai bình nối tiếp liên tục, thực hiện ba tháng vào mùa hè từ 1/6/2011 – 1/9/2011 Nguồn nước thải nuôi tôm giống sử dụng để xử lý vi sinh qua lọc thô Nguồn vi sinh sử dụng lấy từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt Kim Liên – Trúc Bạch, nguồn dưỡng phòng thí nghiệm nguồn nước thải tổng hợp theo tỷ lệ trình bày bảng 2.1 đến hoạt tính vi sinh đạt tối đa, tiếp tục chạy nguồn nước thải thực đến hoạt tính vi sinh không đổi Khi mật độ vi sinh xác định 6,1 g vi sinh khô/1 lít vật liệu mang Mẫu lấy định kỳ các điểm đầu bình phản ứng phân tích các tiêu độ muối; độ kiềm; NH 4 ; NO 2 ; NO 3;COD, pH theo phương pháp tiêu chuẩn Số liệu sử dụng để hiệu chỉnh các thông số cho mô hình ASM1_MBBR ASM3_MBBR 2.4 Phương pháp phân tích số liệu động học Quá trình oxy hóa amoni phương pháp sinh học thường mô tả theo phương trình động học Monod: v Trong  d[C] XC  km dt KC (2-1) d[C] tốc độ oxy hóa amoni nồng độ C; km tốc độ tiêu thụ dt chất tối đa đơn vị sinh khối; K số bán bão hòa; X mật độ sinh khối Mặt khác, tốc độ phản ứng hóa học mô tả theo dạng tổng quát: v d[C]   kC n dt (2-2) k số tốc độ phản ứng n bậc phản ứng Khi phản ứng xảy vùng nồng độ amoni thấp phương trình (2-2) chuyển thành phương trình động học bậc theo phương trình (2-3) ứng với n=1 v d[C]   kC dt (2-3) Giải phương trình (2-2) (2-3) với nồng độ amoni ban đầu C0 thu được: C = Co e(– kt ) n = (2-4) 1–n 1– n C – C0 = (n –1)kt với n ≠ (2-5) Từ số liệu động học thu theo kỹ thuật phản ứng dạng tĩnh (cặp giá trị Ci ti tương ứng) tính tốc độ phản ứng vi giá trị nồng độ Ci theo phương pháp vi phân số từ tính k theo (2-3) gán cho n = (phương pháp I) hoặc k, n theo biểu thức (2-2) (phương pháp II) Tương ứng tính k theo (2-4) gán n = (phương pháp III) đồng thời k n từ (2-5) (phương pháp IV) từ Ci, ti theo phương pháp tính hồi qui thích hợp Từ giá trị tốc độ phản ứng (v) tính theo phương pháp vi phân số I, II, III, IV tương ứng với giá trị nồng độ C (mg/l) Từ tập hợp các cặp liệu (Ci, ti) đường động học ta tìm k n sử dụng lời giải dạng giải tích theo phương pháp III, IV Kết sử dụng phương pháp tính đồng thời k n từ lời giải dạng giải tích phản ánh sát kết thí nghiệm Bảng 2.4 Độ lệch chuẩn các phương pháp tính khác từ tập hợp liệu Phương pháp tính I II III IV Độ lệch chuẩn 6-75 10-45 1-35 Khi x →∞ f(x) → 1–a*e–b/x = (1+cx+dx2+ex3) ≠ Mặt khác e–b/x ≈ 1–b/x, 1–a*e–b/x ≈ 1– a(1–b/x) = ↔ a = 1/(1–b/x) = x/(x–b) > tiến dần về b > Các hệ số tìm được: a = 0,99; b = 0,11; c = 7,06; d = –1,29; e = 0,071 Với độ tin cậy mô hình R2 = 0,99 Các hệ số a, b tìm hoàn toàn phù hợp với lý luận phần Tức thay các giá trị vào ta có phương trình quan hệ sau: k = k0(1 – 0,99  e– 0,11/C/N)(0,071C/N3–1,29C/N2 +7,0C/N +1) Từ kết nhận thấy: Khi C/N → k → k0, tốc độ phản ứng tính không phụ thuộc vào chất hữu v = k0Cn Khi C/N → ∞ k → 0, tốc độ v = Sử dụng mô hình để tính toán cho các thí nghiệm sử dụng nguồn vi sinh dưỡng độ muối khác (10%° 30%°) với giá trị k tương ứng khác So sánh các số liệu tính toán với các số liệu thực nghiệm sự sai khác không quá 10% Do vậy, mô hình sử dụng cách tổng quát cho việc đánh giá ảnh hưởng chất hữu tới tốc độ phản ứng Hình 3.14 Sự thay đổi nồng độ theo thời gian phụ thuộc vào các tỷ lệ C/N đầu vào khác nhau, vi sinh dưỡng muối 20%° C/N = 0,5 Mô hình hóa ảnh hưởng tỷ lệ C/N lên số tốc độ phản ứng (k) Mối tương quan k tỷ lệ C/N (theo biến x = C/N) đề xuất theo phương trình (3-13): Trong đó: k = f(x) = k0(1 – a.e(–b/x)) (3-13) Với x = C/N, k0 số tốc độ môi trường mặt chất hữu Mô hình thể hiện tính chất: Khi x → k → k0 k ≤ k0 a, b > Khi x →∞ k →0 (1-a*exp(-b/x)) = Mặt khác e(–b/x) ≈ 1– (–b/x) =1+b/x, 1–a*e(–b/x) ≈ 1– a.(1+b/x) = tương đương a = 1/(1+b/x) = x/(x+b) < b > a →1 b → Vậy a b cần thỏa mãn điều kiện: 0< a < b> Sử dụng các giá trị k, k0 tương ứng với các điều kiện dưỡng thí nghiệm cụ thể để tính các thông số mô hình a, b theo phương pháp tính hồi quy Cả hai thông số a b đều có giá trị không thay đổi điều kiện dưỡng (a = 0,72 ± 0,003; b = 1,120 ± 0,025) Như giá trị a b phản ánh mức độ tác động nồng độ chất hữu lên tốc độ nitrat hóa mà không phụ thuộc vào lịch sử bước dưỡng Mô hình hóa ảnh hưởng tỷ lệ C/N lên bậc phản ứng n Để định lượng ảnh hưởng nồng độ chất hữu lên bậc phản ứng sử dụng mô hình sau: (3-14) n  f (x)  n e(cx dx) Trong n0 bậc phản ứng môi trường mặt chất hữu Để thỏa mãn điều kiện n không âm c, d chấp nhận giá trị Khi x →∞ n tăng dần; x →0 n → n0 e0 = Sử dụng các giá trị n, n0 tương ứng với các điều kiện dưỡng thí nghiệm cụ thể để tính các thông số mô hình c, d theo phương pháp tính hồi quy Cả hai thông số c d đều có giá trị không thay đổi điều kiện dưỡng (c = - 0,00600±0,00020; d = 0,1200 ± 0,0043) Cả hai giá trị c d phản ánh mức độ ảnh hưởng nồng độ chất hữu lên bậc phản ứng mà không phụ thuộc vào điều kiện dưỡng Do bậc phản ứng n xác định sau: n  f (x)  n e( 0,006x 0,12x) Sử dụng các thông số a, b, c, d thu từ thực nghiệm để tính toán (theo biểu thức 3-25) Như mô hình mô tả sự phụ thuộc tốc độ phản ứng vào nồng độ chất hữu sau: v  k (1  0,72e1,02/x )Cn0 e 0,006 x 0,12 x ) Tốc độ hiệu oxi hóa amoni phụ thuộc mạnh vào tỷ lệ C/N; tác động yếu tố đánh giá thông qua hiệu suất xử lý Hiệu suất xử lý tính từ biểu thức (3- 15): H(%) = (C0 – C)/C0*100% = [C0 – (C01–n + (n – 1)k0t(1 – 0,99e–0,11/C/N) (0,071C/N3–1,29C/N2 +7,06C/N +1))n]/C0100% (3-15) Trong H: hiệu suất phản ứng; C0: nồng độ amoni đầu vào; C: nồng độ amoni thời điểm phản ứng t; k0: số tốc độ phản ứng mặt chất hữu n: bậc phản ứng; t: thời gian phản ứng Từ số liệu động học tính các thông số n mỗi tỷ lệ C/N định, từ các thông số động học tính hiệu suất xử lý amoni các thời điểm khác nhau, sử dụng nguồn vi sinh dưỡng muối 30%° Hình 3.15 Ảnh hưởng tỷ lệ C/N lên hiệu suất xử lý amoni theo thời gian Ảnh hưởng tỷ lệ C/N lên hiệu suất phản ứng đánh giá thông qua thời gian cần thiết để đạt tới hiệu suất xử lý định: t = [(C0 – H(%)C0/100)1-n – C01–n]/[(1 – 0,99e–0,11/C/N) (0,071C/N3 – 1,29C/N2 +7,06C/N +1))n]) (n – 1)k0] (3-16) Để đạt tới hiệu suất xử lý định cần thời gian phản ứng tương ứng với các tỷ lệ C/N khác Từ số liệu động học tính thời gian cần thiết (phút) để đạt tới hiệu suất xử lý đó, ứng với tỷ lệ C/N tính theo (3-16): Bảng 3.7 Thời gian cần thiết (phút) để xử lý đạt hiệu suất 96% với nồng độ ban đầu mg/l tỷ lệ C/N khác C/N 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 10 t (phút) 147 173 189 209 233 259 288 323 371 416 680 688 Sự có mặt chất hữu môi trường phản ứng tác động lớn đến tốc độ xử lý Khi tỷ lệ C/N tăng thời gian xử lý để đạt cùng hiệu suất tăng lên rõ rệt Bậc phản ứng (n) thông số động học đặc trưng cho nhu cầu sử dụng chất so với nguồn chất cung cấp Hằng số tốc độ phản ứng (k) thông số động học đặc trưng cho hoạt tính vi sinh Do đó, mỗi độ muối định ta biểu diễn phương trình tốc độ phản ứng sau: v = f(C/N)k0Cn (3-17) Trong đó: f(C/N) = [(1 – 0,99e– 0,11/C/N)(0,071C/N3 – 1,29C/N2+7,06C/N+1))n])(n – 1)k0] 3.3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ Bảng 3.8 Giá trị các thông số động học k n nhiệt độ phản ứng thay đổi T°C 15 20 25 28 33 37 k 0,0078 0,0117 0,0176 0,0225 0,0337 0,0468 n 0,719 0,875 1,121 1,221 1,343 1,531 Đồ thị sự phụ thuộc nhiệt độ lên số tốc độ phản ứng k bậc phản số tốc độ phản ứng k ứng n 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 Series1 10 20 30 40 Nhiệt độ °C Hình 3.16 Ảnh hưởng nhiệt độ lên số tốc độ phản ứng Mô hình hóa ảnh hưởng nhiệt độ lên số tốc độ phản ứng Sử dụng phương trình tính tốc độ phản ứng theo phương trình tổng quát: v = kCn; k = f(T) = k20(T–20) (3-18) Sử dụng các giá trị k các nhiệt độ T(°C) tương ứng ta thu được:  = 1,085 với độ tin cậy khá cao R2 = 0,976 Hình 3.17 Đồ thị mô tả ảnh hưởng nhiệt độ lên bậc phản ứng Mô hình hóa ảnh hưởng nhiệt độ lên bậc phản ứng Tương tự gán cho sự phụ thuộc n vào nhiệt độ theo phương trình sau: n = n20’(T–20) (3-19) Sử dụng các giá trị n tương ứng các nhiệt độ T°C ta thu được: ’ = 1,035 với độ tin cậy tương đối cao R2 = 0,97 Thông thường nhiệt độ tăng tốc độ khuyếch tán chất tăng, đồng thời nồng độ oxy bão hòa giảm Do nhu cầu cung cấp chất amoni oxy không tăng nhiệt độ tăng nhu cầu sử dụng chất tăng, bậc phản ứng vẫn tăng theo phương trình hàm mũ giá trị ’ Mô hình hóa ảnh hưởng nhiệt độ lên tốc độ phản ứng Tổng hợp hai biểu thức (3-18) (3-19) thay vào phương trình tính tốc độ phản ứng tổng quát ta biểu thức mô tả mối tương quan nhiệt độ lên tốc độ phản ứng, với =1,085; ’=1,035 v = kCn = (k20 (1,085)(T–20))Cn20*1,035^(T–20) (3-20) Từ phương trình (3-18) biết nồng độ C, biết hệ điều nhiệt nhiệt độ T ta tính tốc độ tương ứng thời điểm Hình 3.18 Các số liệu thực nghiệm tính theo mô hình 30°C Như vậy, với giả thiết hệ thống vận hành theo mùa vụ khác (mùa đông khoảng 15°C, mùa hè khoảng 30°C, mùa xuân mùa thu khoảng 25°C) ta tính thời gian để đạt hiệu suất định hệ thống vận hành khoảng nhiệt độ ổn định mùa t = [(C0 – H(%)C0/100)1-n – C01–n]/[(n – 1)k] (3-21) Thay các giá trị k n từ (3-18) (3-19) vào phương trình (3-21) để áp dụng tính cho trường hợp: hệ thống theo kỹ thuật phản ứng dạng mẻ gián đoạn sử dụng phương pháp màng vi sinh di động (giống với kỹ thuật nghiên cứu) xử lý nguồn nước thải từ trại nuôi giống thủy sản có nồng độ ô nhiễm NH 4 – N mg/l, độ mặn 30%°, hệ thống vận hành quanh năm qua mùa khí hậu khác nhau, chẳng hạn các nhiệt độ: 15, 20, 25, 28, 30, 34, 37°C Chất lượng nước qua hệ thống xử lý cần đạt nồng độ 0,2 mg/l (đạt hiệu suất 96%) Thay các kiện vào (3 – 21) tính thời gian cần thiết (để đáp ứng đòi hỏi an toàn cho nguồn nước tái sử dụng nuôi trồng thủy sản) ghi lại bảng Bảng 3.9 Thời gian lưu (phút) cần thiết hệ thống các nhiệt độ khác để hiệu suất xử lý đạt 96% Nhiệt độ °C 15 20 25 28 30 34 37 Thời gian (phút) 415 275 185 144 122 90 70 3.4 Nghiên cứu mô hình hóa mô 3.4.1 Mô hình ASM1_MBBR Mô hình ASM1_MBBR mô hệ xử lý vi sinh có giá trị các thông số đầu vào mô hình phân tích tính giá trị trung bình, số yếu tố khác gán cho số giá trị Bảng 3.10 Đặc trưng nước thải nuôi trồng thủy sản với độ muối 23%°, đầu vào mô hình ASM1_MBBR, ASM3_MBBR T Q S_S S_NO S_NH TN S_AKL S_I S_ND S_O X_I X_S X_BH X_BA X_P X_ND X_BHad X_BAad Ngày m3/ngày mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 1,2 10,11 0,35 3,76 4,11 211 0,01 0,01 8,01 0,01 0,01 412 121 0,01 0,01 4421 1091 1,2 10,01 0,23 3,85 4,08 202 0,01 0,01 7,98 0,01 0,01 401 113 0,01 0,01 4390 1050 1,2 10,12 0,31 3,75 4,06 206 0,01 0,01 8,02 0,01 0,01 423 102 0,01 0,01 4382 1122 1,2 11,12 0,35 3,81 4,16 214 0,01 0,01 8,00 0,01 0,01 412 134 0,01 0,01 4403 1103 1,2 10,04 0,23 3,91 4,14 221 0,01 0,01 8,04 0,01 0,01 434 125 0,01 0,01 4411 1074 1,2 10,07 0,31 3,91 4,22 208 0,01 0,01 7,89 0,01 0,01 392 110 0,01 0,01 4374 1085 1,2 10,41 0,36 3,76 4,12 209 0,01 0,01 8,03 0,01 0,01 371 93 0,01 0,01 4395 1156 1,2 12,01 0,25 3,85 4,10 201 0,01 0,01 8,01 0,01 0,01 423 86 0,01 0,01 4406 1131 1,2 10,12 0,31 3,75 4,06 203 0,01 0,01 8,00 0,01 0,01 401 125 0,01 0,01 4212 1117 1,2 10,11 0,23 4,07 4,30 214 0,01 0,01 7,65 0,01 0,01 412 131 0,01 0,01 4207 1098 10 1,2 10,01 0,30 3,71 4,01 206 0,01 0,01 7,74 0,01 0,01 380 115 0,01 0,01 4299 1066 11 1,2 10,13 0,36 3,92 4,28 211 0,01 0,01 7,86 0,01 0,01 391 104 0,01 0,01 4274 1084 12 1,2 10,04 0,23 3,85 4,08 202 0,01 0,01 8,03 0,01 0,01 403 92 0,01 0,01 4355 1045 13 1,2 10,07 0,30 3,95 4,25 206 0,01 0,01 8,04 0,01 0,01 421 121 0,01 0,01 4383 1112 14 1,2 10,41 0,24 3,82 4,06 214 0,01 0,01 8,11 0,01 0,01 390 133 0,01 0,01 4425 1087 15 1,2 10,23 0,27 3,93 4,20 209 0,01 0,01 8,21 0,01 0,01 375 82 0,01 0,01 4406 1068 Sử dụng cùng dòng vào mô hình hóa trường hợp khác trình bày đây: Hình 3.19 Kết mô hình hóa với thời gian lưu thủy lực bể Kết hình cho thấy: thời gian vận hành 40-50 ngày để hệ đạt trạng thái ổn định Những giá trị mật độ sinh khối XND, XBHad, XBAad, XBH, XBA đầu nhỏ, chính bể lắng thứ cấp không cần thiết phải xây dựng sau kỹ thuật màng vi sinh di động Hiện tượng hiểu vi sinh có khả tự làm các hạt chất mang SS (COD trạng thái ổn định) SNOx (trạng thái ổn định) SNH (trạng thái ổn định) SNH (bắt đầu vận hành đến chạy ổn định) Hình 3.20 Kết mô hình hóa cho hệ thống với thời gian lưu thủy lực điều kiện muối 20%° nhiệt độ 28°C Kết mô hình hóa kết thực nghiệm số tiêu amoni S_NH, nitrit+nitrat S_NOx hay chất hữu COD trạng thái ổn định có sự sai khác không nhiều Điều chứng tỏ, mô hình ASM1_MBBR hoàn toàn sử dụng để mô hình hóa cho hệ xử lý màng vi sinh di động Phân tích tổng sai số địa phương Hình 3.21 Tổng sai số địa phương các tham số Tổng sai số địa phương cho mỗi hệ số nhìn thấy chi tiết hình 3.21 Nếu các hệ số chuẩn hóa mô hình phù hợp tổng sai số các tham số nhỏ Trong hình rõ hệ số K_OH lớn khoảng 10-2=0,01 tương đối thấp, tham số thích hợp tương đối chuẩn hóa cho mô hình 3.4.2 Mô hình mô ASM3_MBBR Mô hình ASM3_MBBR có số điểm đặc biệt mô hình ASM1_MBBR, tập trung chủ yếu cho mục đích xử lý nitơ Nhưng đặc trưng nguồn nước thải nuôi trồng thủy sản có mức độ ô nhiễm amoni hữu đều không cao 10 mg/l Nhưng điều kiện làm sâu nên kết chạy mô hình sự khác nhiều Hình 3.22 Sơ đồ West hệ thống xử lý nước nuôi trồng thủy sản Với cùng nguồn nước đầu vào mô hình ASM1_MBBR sử dụng để chạy cho mô hình ASM3_MBBR Kết thu hoàn toàn tương tự mô hình hóa mô hình ASM1_MBBR tương đối giống với kết chạy thực cho dạng mẻ Sở dĩ có kết tương đương đặc trưng nước nuôi giống thủy sản không ô nhiễm nặng nề, amoni khoảng mg/l ô nhiễm COD gần 10 mg/l Hàm lượng COD COD dễ tiêu Hình 3.23 Kết mô hình hóa với thời gian lưu Kết mô hình hóa mô hình ASM3_MBBR hoàn toàn tương tự kết mô hình hóa mô hình ASM1_MBBR cho nguồn nước thải nuôi giống thủy sản, sau mô hình chạy 50 – 60 ngày hệ đạt trạng thái ổn định Sau đạt trạng thái ổn định, quá trình mô hình hóa tiếp tục thực hiện 40 ngày các số liệu đầu mô hình các số liệu thực nghiệm biểu diễn hình 3.24 Nitrat trạng thái ổn định SS (COD trạng thái ổn định) Nitrit trạng thái ổn định S_NH trạng thái ổn định Hình 3.24 Kết mô hình hóa cho hệ thống với thời gian lưu thủy lực điều kiện muối 23%° nhiệt độ 30°C Kết quá trình mô hình hóa trạng thái ổn định cho thấy giá trị các biến số amoni, nitrit, nitrat, COD (Mn) dao động khoảng 0,07 – 0,09 mg/l; 0,01 – 0,03 mg/l; 2,9 – 3,2 mg/l 0,4 – 0,6 mg/l so với giá trị thí nghiệm qui mô pilot tính trung bình tương ứng 0,08 mg/l, 0,02 mg/l, 3,15 mg/l 0,5 mg/l (hình 3.24) Các giá trị mô hình hóa các giá trị thực nghiệm có sự khác biệt không nhiều, điều chứng tỏ mô hình ASM3_MBBR hoàn toàn sử dụng để mô hình hóa cho hệ xử lý màng vi sinh di động Giá trị các biến số đánh giá có khoảng biến thiên không lớn thông qua việc phân tích độ nhạy chúng Phân tích độ nhạy Độ nhạy số các tiêu đặc trưng DO, NH 4 , NO 2 , NO 3 …được trình bày hình đây: Hình 3.25 Độ Hình 3.26 Độ nhạy Hình 3.27 Độ nhạy Hình 3.28 Độ nhạy nhạy DO NH 4 NO 2 NO 3 trong khoảng - khoảng ÷0,03 khoảng -0,035÷0 khoảng -0,04÷0 0,04÷ Giá trị nitrat dao động khoảng hẹp có độ sai chuẩn âm khoảng -0,04÷0 Độ nhạy phân tích biến thiên các thông số thay đổi khoảng giá trị Kết phân tích độ nhạy sử dụng để xác định thông số chuẩn hóa theo quy luật định để nhận kết mô hình hóa cách chính xác Dữ liệu các hình 3.25 – 3.28 cho thấy thành phần các chất biến đổi khoảng hẹp, tức giá trị đầu các chất tương đối ổn định cân hệ, điều chứng tỏ tham số mô hình sử dụng tương đối chuẩn hóa KẾT LUẬN  Các kết thu cho thấy vật liệu mang chế tạo từ polyuretan đáp ứng các tính cần có cho quá trình nitrat hóa điều kiện ức chế sử dụng kỹ thuật màng vi sinh di động: độ xốp cao (94 %), diện tích bề mặt lớn (10.000 m2/m3), nhẹ (khối lượng riêng 0,6 g/ml), bền môi trường nước mặn  Kết nghiên cứu thủy động lực mức độ khuấy trộn vật liệu mang phụ thuộc vào tốc độ cấp khí có mối tương quan mang tính tiệm cận, đạt mức độ tối đa, không đổi tốc độ cấp khí 29,07 m3.h-1.m-3 tăng mức độ cấp khí, k tăng không đáng kể, thích hợp cho kỹ thuật màng vi sinh chuyển động, sử dụng 10% chất mang  So với kỹ thuật bùn hoạt tính, hiệu sử dụng oxy kỹ thuật màng vi sinh di động cao khoảng 20 - 30 % chuyển động chất mang có tác dụng cản trở quá trình thoát khí khỏi môi trường nước, tăng thời gian lưu giữ bọt khí môi trường nước  Chất mang với mật độ vi sinh cao có giá trị KLa thấp so với trường hợp chất mang có mật độ vi sinh thấp mức độ tiêu thụ oxy cao trường hợp đầu  Số liệu động học xử lý theo phương pháp hồi quy phi tuyến nhằm thu nhận đồng thời số tốc độ phản ứng bậc phản ứng với độ tin cậy cao  Độ muối cao môi trường phản ứng tác động tiêu cực lên hoạt tính vi sinh, giảm giá trị bậc phản ứng, theo mối tương quan : k  0,097e( 0,0003 Y  0,0346 ) X ; n  (0,0002Y  0,0195)X  0,009Y  1,2382 v  0,097e( 0,0003 Y  0,0346 ) XC( 0,0002 Y  0,0195 ) X  0,009 Y 1, 2382  Khi nồng độ chất hữu (x = C/N) tăng dẫn tới số tốc độ phản ứng nitrat hóa (k) giảm, bậc phản ứng (n) tăng, thông qua mối quan hệ : k = f(x) = k0(1 – a.e(–b/x)); n  f (x)  n e( 0,006x 0,12x) v  k (1  0,72e1,02/x )Cn0 e 0,006 x 0,12 x )  Tăng nhiệt độ làm tăng hoạt tính (k) vi sinh bậc phản ứng (n) tăng, biểu diễn: k T  k 201, 085(T  20) ; n T  n 201, 035(T  20) ;với k20 = 0,012; n20 = 0,875 ( T  20 ) vT  k T Cn  k 20  1,085(T20)  Cn201,035  Trong môi trường bần dưỡng (nồng độ amoni thấp) dẫn tới hoạt tính vi sinh giảm  Mật độ chất mang tăng tới 20% hiệu quá trình nitrat hóa cao nhất, tiếp tục tăng lên hiệu không tăng mà bị giảm quá trình chuyển khối bị hạn chế, vùng cực đại, hiệu suất tăng khoảng hai lần chi phí cho chất mang tăng tới bốn lần  Kích thước vật liệu mang tăng, đồng nghĩa với hiệu quá trình nitrat hóa giảm hiệu suất quá trình khử nitrat tăng  Kết hệ thí nghiệm qui mô pilot: Đánh giá diễn biến quá trình nitrat hóa, khử nitrat sự thay đổi nồng độ amoni, nitrit, nitrat, độ kiềm, chất hữu tương hợp với các số liệu nghiên cứu thực hiện trước Nguồn nước thải lấy từ thực tiễn nguồn thải tổng hợp có khác về số đặc trưng, nhiên sự khác không gây sai lệch quá nhiều kết thí nghiệm thí nghiệm qui mô pilot Số liệu thí nghiệm pilot tương ứng với kết từ mô hình sau giai đoạn vận hành ổn định  Mô hình hóa mô cho quá trình xử lý nước thải Mô hình phát triển ASM1_MBBR ASM3_MBBR áp dụng để mô hình hóa cho kỹ thuật màng vi sinh di động Sử dụng phần mềm West để tính toán các hàm mục tiêu amoni, nitrit, nitrat, COD (Mn) theo thời gian có độ sai lệch với kết thực nghiệm không nhiều Kết quá trình mô hình hóa sau thời gian vận hành khoảng 50 ngày hệ đạt trạng thái ổn định DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ Pham Thi Hong Duc, Le Van Cat and Jean-Luc Vasel Modelisation of Nitrification under Inhibited Environment by Moving Bed Bio-Film Reactor Technique American Journal of Environmental Sciences (6): 553-559, 2010 Pham Thi hong Duc, LE Van Cat* and Jean-Luc VASEL** N – Removal modelisation and simulation for fishery waste water in moving bed biofilm reactor (MBBR) with modified ASM3 model Tạp chí Hóa học, ISSN: 0866 – 7144, vol 51 (2):206-212, 2013 Le Van Cat, Dao Duy Khanh, Huu Thi Ngan, Pham Thi Hong Duc Nitrogen removal from domestic waste water by moving bed biofilm reactor Tạp chí Hóa học, ISSN: 0866 – 7144, vol 51 (2):246-251, 2013 Pham Thi Hong Duc, Nguyen Thanh Ha, Le Van Cat Simultaneous nitrification and denitrification in saline water Tạp chí Hóa học, ISSN: 0866 – 7144, vol 51 (3):379-383, 2013 Phạm Thị Hồng Đức, Lê Văn Cát Mô hình hóa ảnh hưởng độ muối lên quá trình nitrat hóa kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động Tạp chí KH&CN T48 (3): 43-49 2010 Phạm Thị Hồng Đức, Lê Văn Cát Mô hình hóa ảnh hưởng chất hữu dạng tan lên quá trình nitrat hóa kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động Tạp chí Hóa học T47 6B: 50 -55 2009 Dao Duy Khanh, Pham Thi Hong Duc, Huu Thi Ngan Study on the simultaneous nitrification ang denitrification (SND) under inhibited conditions The Second Youth Scientific Conference – Scientific Reports: 33-40 VAST, Institute of Chemistry 2010 Phạm Thị Hồng Đức, Lê Văn Cát Phát triển công nghệ xử lý nước thải kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm thành lập Viện KH&CN Việt Nam, 10/2010 [...]... thị trường Chất mang polyuretan có độ xốp cao, diện tích bề mặt lớn là một trong những đặc trưng tốt để làm chỗ bám cho vi sinh có tốc độ phát triển thấp như chủng vi sinh tự dưỡng hiếu khí để thực hiện quá trình nitrat hóa 3.2 Thủy động lực học 3.2.1 Thủy động lực học của pha rắn trong kỹ thuật màng vi sinh di động Nghiên cứu thủy động lực học của pha rắn trong kỹ thuật màng vi sinh. .. cho quá trình chuyển khối của oxy, cụ thể trong phạm vi luận án nghiên cứu trong hai kỹ thuật màng vi sinh di động (MBBR) và tầng lưu thể (FBR) Đồ thị hấp phụ oxy điển hình được chỉ ra trong hình 3.10, dữ liệu hấp phụ của oxy thu được tại 294K với pH = 8,0; trong trường hợp không có vi sinh CSO = 0,8 2 3 mol/L, Pkk = 730 kPa KLa trong kỹ thuật màng vi sinh di động cao hơn trong kỹ thuật bùn... khí lên hệ số chuyển khối của oxy Trong cả hai trường hợp, kỹ thuật màng vi sinh di động khi có mặt và không có mặt vi sinh dường như là có giá trị KLa cao hơn trong kỹ thuật bùn hoạt tính 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố lên động học quá trình nitrat hóa 3.3.1 Ảnh hưởng của độ muối Tốc độ và hiệu quả oxy hóa amoni trước hết phụ thuộc vào độ muối của môi trường; tác động của yếu tố... vol 51 (3):379-383, 2013 5 Phạm Thị Hồng ức, Lê Văn Cát Mô hình hóa ảnh hưởng của độ muối lên quá trình nitrat hóa bằng kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động Tạp chí KH&CN T48 (3): 43-49 2010 6 Phạm Thị Hồng ức, Lê Văn Cát Mô hình hóa ảnh hưởng của chất hữu cơ dạng tan lên quá trình nitrat hóa bằng kỹ thuật màng vi sinh tầng chuyển động Tạp chí Hóa học T47 6B: 50 -55 2009 7 Dao Duy Khanh,... m3.h-1.m-3 khi tăng mức độ cấp khí, k tăng không đáng kể, thích hợp cho kỹ thuật màng vi sinh chuyển động, sử dụng 10% chất mang  So với kỹ thuật bùn hoạt tính, hiệu quả sử dụng oxy trong kỹ thuật màng vi sinh di động cao hơn khoảng 20 - 30 % do chuyển động của chất mang có tác dụng cản trở quá trình thoát khí khỏi môi trường nước, tăng thời gian lưu giữ của bọt khí trong môi trường nước ... năng cần có cho quá trình nitrat hóa trong điều kiện ức chế sử dụng kỹ thuật màng vi sinh di động: độ xốp cao (94 %), diện tích bề mặt lớn (10.000 m2/m3), nhẹ (khối lượng riêng 0,6 g/ml), bền trong môi trường nước mặn  Kết quả nghiên cứu thủy động lực chỉ ra mức độ khuấy trộn của vật liệu mang phụ thuộc vào tốc độ cấp khí có mối tương quan mang tính tiệm cận, đạt mức độ tối đa, không... như không đổi trong mọi trường hợp, 0,097 ± 0,001, còn giá trị d thay đổi khi vi sinh được thuần dưỡng ở những độ muối khác nhau Tác động của độ muối trong môi trường phản ứng (X) và của môi trường thuần dưỡng (Y) đến hoạt tính của vi sinh được đề xuất theo mối quan hệ: k  0,097e( 0,0003 Y  0,0346 ) X (3-8) Sử dụng phương trình động học tổng quát (3-11) với hai thông số động học là k và n... mang với mật độ vi sinh cao sẽ có giá trị KLa thấp hơn so với trường hợp chất mang có mật độ vi sinh thấp do mức độ tiêu thụ oxy cao trong trường hợp đầu  Số liệu động học được xử lý theo phương pháp hồi quy phi tuyến nhằm thu nhận đồng thời hằng số tốc độ phản ứng và bậc phản ứng với độ tin cậy rất cao  Độ muối cao trong môi trường phản ứng tác động tiêu cực lên hoạt tính của vi sinh, giảm giá... được biết theo phương pháp tính toán ở trên, tốc độ dòng khí tăng dẫn đến giá trị k tăng, với tốc độ sục khí 29,07 m3h1m3 thì k đạt giá trị gần tối đa 0,312, khi tăng tốc độ sục khí hơn nữa thì k tăng không đáng kể, với tốc độ sục khí đó thích hợp sử dụng cho kỹ thuật màng vi sinh di động có 10% vật liệu mang 3.2.2 Quá trình chuyển khối của oxy trong kỹ thuật màng vi sinh di động và... dưới tác động của độ muối X và Y: v  0,097e( 0,0003 Y  0,0346 ) XC( 0,0002 Y  0,0195 ) X  0,009 Y 1, 2382 (3-9) Phương trình hồi quy (3-20) cho phép xác định tốc độ nitrat hóa dưới tác động của môi trường muối thuần dưỡng và trong môi trường phản ứng 3.3.2 Ảnh hưởng của vật liệu mang lên tốc độ quá trình nitrat hóa Bảng 3.4 Thời gian (phút) để xử lý amoni đạt nồng độ đầu ra 0,2mg/l theo % vật