Quá trình Anamox và một số ứng dụng

NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.Giới thiệu chung Anammox Cơ chế anammox Các đặc điểm sinh lý anammox: 4.Các yếu tố ảnh hưởng đến trình khử nitơ hệ vi sinh vật anammox Một số trình xử lí ứng dụng cụ thể anammox: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ANAMMOX: 1.1 Khái niệm: Quá trình oxi hóa amoni yếm khí (Anaerobic ammonium oxidation - Anammox), đó, amoni nitrit oxi hóa cách trực tiếp thành khí N2 điều kiện yếm khí với amoni chất cho điện tử, nitrit chất nhận điện tử để tạo thành khí N2 Sơ đồ trình Anammox 1.2 Sự phát vi khuẩn anammox: -Năm 1995, phản ứng oxy hóa kỵ khí ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, viết tắt AnAmmOx) phát Trong ammonium oxy hóa nitrit điều kiện kỵ khí, không cần cung cấp chất hưu cơ, để tạo thành nitơ phân tử (Strouss cs.,1995) -Tiếp theo phản ứng anammox phát nhận dạng hệ thống xử lý nước thải nhà khoa học Đức (Schmid et al., 2000), Nhật (Furukawa et al., 2000), Thụy sĩ (Egli et al., 2001), Bỉ (Pynaert et al., 2002), Anh (Schmid et al., 2003) Như Strous cộng dựa cân khối qua trình nuôi cấy làm giàu Anammox, phương trình trình Anammox đưa sau: NH4+ + 1,3 NO2- + 0,066 HCO3- + 0,13 H+ → 1,02 N2 + 0,26 NO3- + 0.066 CH2O0,5N0,15 + 2,03 H2O N-3H4+1 N+5O3-1 N-1H2OH N2-2H4 N+3O2-1 esinh khối eN20 Vi khuẩn Anammox Candidatus Brocadia (John Fuerst/Rick Webb) 1.3 Sự khác biệt công nghệ MBR trình xử lí nitơ truyền thống: • Xử lí nitơ truyền thống gồm: GIAI ĐOẠN 1: • Nitrat hóa GIAI ĐOẠN 2: • Khử nitrat hóa • Công nghệ MBR gồm: GIAI ĐOẠN 1: • Nitrit hóa bán phần GIAI ĐOẠN 2: • Khử nitrit thông qua hệ thống màng vi lọc Nước thải vào Nước thải vào Bể điều hòa Bể điều hòa Công nghệ XLNT truyền thống công nghệ MBR Bể sinh học hiếu khí Bể lắng Bể MBR Bể khử trùng Nguồn tiếp nhận Công nghệ XLNT hiếu khí truyền thống Nguồn tiếp nhận Công nghệ XLNT MBR Quy trình xử lí theo truyền thống Công nghệ xử lý nước thải MBR Màng lọc công nghệ MBR Một số trình xử lí ứng dụng cụ thể anammox: 5.1 Quá trình SHARON: Quá trình SHARON ứng dụng hệ thống khử nitơ cho nước thải có hàm lượng ammonium cao SHARON (Single reator for High Activity Ammonium Removal Over Nitrite) thiết bị phản ứng đơn dùng cho việc khử ammonium có hoạt tính cao thông qua nitrite NH4+ + 1.5O2 = NO2- + H2O + 2H+ Sự oxy hóa NH4+ dừng lại NO2- cách tạo điều kiện thích hợp cho vi khuẩn nitrate hóa hoạt động Điều kiện thích hợp nghiên cứu ứng dụng cho nhà máy xử lý nước thải Hà Lan có thông số sau: thời gian lưu từ – 2.5 ngày thiết bị SBR, nhiệt độ từ 25 – 30 0C, pH – 8.5 Một số vi khuẩn oxi hóa Nguyên lý hoạt động Quá trình phản ứng sharon nhằm chuyển hóa amoni thành nitrit thông qua trình oxh với thời gian lưu bùn ngắn nhiệt độ từ 30-400C Bể phản ứng chọn vi khuẩn Nitrosomonas loại bỏ nitrobacter Nitrit sau chuyển thành khí nitơ pH bể kiểm soát độ kiềm sản phẩm từ trình khử Nitrat Hiệu chuyển hóa amoni cao,từ 85-95%, kiểm soát thông qua điều chỉnh thời gian lưu bùn, pH, lượng oxi hòa tan (DO) Bể phản ứng sharon tiếp nhận dòng vào với nước thải có nồng độ nitơ cao dòng vớ tỉ lệ N-NH4,NNO2 1:1,tùy thuộc vào tổng N-NH4 tổng cacbon vô dòng vào bể phản ứng sharon(Van hulle,2003) So sánh trình SHARON với trình khử nitơ thông thường thông qua trình nitrate hóa khử nitrate Denitrate hóa: 6NO3- + 5CH3OH + 3CO2 = 3N2 + 8HCO3- + 6H2 + 6NO2- + 3CH3OH + 3CO2 = 3N2 + 6HCO3- + 3H2 tiết kiệm 40% methanol So Sánh Nitrate hóa: NH4+ + 2O2 = NO3- + H2O + 2H+ + NH4+ + 1.5O2 = NO2- + H2O + 2H+ tiết kiệm 25% oxy Sơ đồ mô tả trình Sharon Phản ứng ghép sharon­anammox: Khởi đầu Việc kết hợp hai trình làm giảm đáng kể tải lượng nhà máy xử ký nước thải Quá trình nghiên cứu thành công cho nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt(nhà vệ sinh) Dokhven-Hà Lan Nguyên lý vận hành Kết Nguyên tắc trình kết hợp 50% N-NH4 Trong thời gian, thiết bị nước cặn xử lý bị oxy hóa phản ứng anammox vận thành N-NO2, hỗn hợp Nhành theo kiểu SBR Trong NH4 N-NO2 đầu vào lý thời gian đầu thức ăn cung cấp tưởng cho trình từ dung dịch hỗn hợp, sau Anammox Đầu cuối lấy lượng nhỏ từ N2 nước Đầu vào thiết bị SHARON cuối nước từ hầm phân, to=35oC, cung cấp thức ăn hoàn toàn thời gian lưu ngày, không từ thiết bị SHARON, thiết bị cần điều chỉnh pH SHARON chuyển hóa NH4 thành NO2 50%, thiết bị phản ứng ANAMMOX vận hành theo kiểu SBR loại toàn N từ thiết bị SHARON Chỉ tiêu Nồng độ TNK vào thiết bị SHARON N-NH4 thiết bị SHARON N-NO2 thiết bị SHARON 1156 519 547 Bảng 3: Kết thí nghiệm phản ứng SHARON 5.2 Quá trình Canon: Trong thời gian khoảng tuần,thành phần sinh khối bể phản ứng canon gồm có: 40% vi khuẩn oxi hóa amoni(AOB), tế bào vi khuẩn anammox chiếm khoảng 40%, loài vi khuẩn oxi hóa nitrit điều kiện hiếu khí phát hiện(loài nitrospira hay nitrobacter) Các vi khuẩn phát triển bể phản ứng canon sau thời gian dài(>1 tháng) để hạn chế lượng amoni Các thông số kiểm soát trình canon nồng độ nitrit,nồng độ oxi,pH nhiệt độ Sinh hóa trình nitrit hóa cấy ghép vào bể phản ứng anammox(khoảng 10%) với lượng oxi cung cấp giới hạn(