Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mì

MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC HÌNH v TÓM TẮT viii MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Thực trạng sản xuất công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì 1.1.1.Quy mơ sản xuất .7 1.1.2.Tính chất nước thải sản xuất tinh bột mì 1.1.3.Một số công nghệ xử lý nước thải sản xuất tinh bột mì 11 1.2.Giới thiệu bể SBR 19 1.2.1.Đặc tính chung bể SBR .19 1.2.2.Ưu , nhựơc điểm .20 1.3.Tổng quan cơng nghệ bùn hạt hiếu khí ứng dụng 21 1.3.1.Khái quát bùn hạt 21 1.3.2 Cơ chế hình thành 23 1.3.3.Các yếu tố ảnh hưởng .29 1.3.4.Cấu trúc đa dạng vi sinh vật .46 1.3.5.Các ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí 50 CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 55 i 2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 55 2.2.Phương tiện nghiên cứu 55 2.2.1.Vật liệu nghiên cứu 55 2.2.2.Mơ hình nghiên cứu 58 2.2.3.Thiết bị sử dụng q trình thí nghiệm 60 2.3 Nội dung phương pháp nghiên cứu 61 2.3.1.Thực nghiệm 1: Xác định tải trọng thích hợp 61 2.3.2.Thực nghiệm 2: Xác định đặc tính bùn hạt hiếu khí 62 2.3 Phương pháp phân tích 67 2.4 Phương pháp xử lý số liệu 67 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 68 3.1 Nội dung 1: Sự hình thành bùn hạt hiếu khí qua tải trọng .68 3.1.1 Sự hình thành phát triển bùn hạt 68 3.1.2 Ảnh hưởng tải trọng hữu đến tính ổn định hạt 81 3.2 Nội dung 2: Đặc tính bùn hạt hiếu khí 86 3.2.1 Sự phân bố, kích thước hạt bùn .86 3.2.2 Khả lắng hạt bùn .89 3.2.3 Sự thay đổi hàm lượng sinh khối bể 93 3.2.4 Mật độ vi sinh vật bùn hạt hiếu khí .96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC .110 ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AGS : Bùn hạt hiếu khí BOD : Nhu cầu oxy sinh học CMTR : Bể phản ứng tuần hoàn hỗn hợp COD : Nhu cầu oxy hóa học DO : Oxy hòa tan EBPR : Tăng cường loại bỏ photpho sinh học ECP : Sản phẩm ngoại bào EGSB : Khuếch đại qua lớp bùn hạt EPS : Chất Polyne ngoại bào F/M : Tỷ lệ thức ăn/vi sinh vật GAO : Vi sinh vật tích lũy Glycogen HRT : Thời gian lưu nước MBR : Bể lọc sinh học màng MLSS : Nồng độ sinh khối lơ lửng MLVSS : Nồng độ sinh khối lơ lửng bay OLR : Tải trọng hữu PAC : Polime aluminium chloride PAO : Vi sinh vật tích lũy photpho SBR : Bể phản ứng theo mẻ SRT : Thời gian lưu bùn SS : Chất rắn lơ lửng SVI : Chỉ số thể tích bùn lắng TCN : Tổng cyanua TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TKN : Tổng nitơ kjeldahl UASB : Bể phản ứng kỵ khí với dòng chảy ngược qua lớp bùn hoạt tính iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Lưu lượng nước thải phát sinh từ trình sản xuất tinh bột mì 10 Bảng 1.2: Thành phần tính chất nước thải tinh bột mì 10 Bảng 1.3: Cơng nghệ xử lý nước thải tinh bột mì số sở chế biến 14 Bảng 2.1: Thông số ban đầu nước thải tinh bột mì .56 Bảng 2.2: Thành phần đa lượng- vi lượng 57 Bảng 2.3: hóa chất sử dụng thí nghiệm 58 Bảng 2.4: Các thiết bị dùng cho nghiên cứu 60 Bảng 2.5: Chế độ vận hành thực nghiệm khảo sát tải trọng (OLR) .62 Bảng 3.1: Tương quan nồng độ sinh khối mật độ vi khuẩn (dtm) .98 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các khu vực trồng khoai mì Việt Nam .8 Hình 1.2: Bố trí chung hệ thống xử lý nước thải công ty bột mì Tân Châu 11 Hình 1.3: Bố trí chung hệ thống xử lý nước thải công ty bột mì Tây Ninh 12 Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải cơng ty bột mì Phước Long .13 Hình 1.5: Chu kỳ hoạt động bể SBR .20 Hình 1.6: Hệ thống xử lý nước sử dụng bùn hạt hiếu khí Hà Lan .22 Hình 1.7: Mơ hình phát triển hạt bùn đề xuất Pareboom 23 Hình 1.8: Mơ hình hạt nhân trơ 24 Hình 1.9: Mơ hình bốn bước .24 Hình 1.10: Mơ hình chuyển vị proton khử nước 25 Hình 1.11: Mơ hình liên kết ion đa hóa trị 26 Hình 1.12: Sự hình thành tan vỡ hạt 29 Hình 1.13: Vi cấu trúc hạt sử dụng glucose (a) vi cấu trúc hạt sử dụng acetate (b) .30 Hình 1.14: Kiểu dòng chảy bể phản ứng cột ngược dòng (a) bể phản ứng tuần hoàn hỗn hợp (b) 32 Hình 1.15: So sánh tính kỵ nước bề mặt tế bào trước (thanh màu trắng) vận tốc không khí ngược dòng bề mặt khác (thanh tối) .34 Hình 1.16: Sự tích tụ cation hóa trị bùn hạt hiếu khí phát triển thời lắng khác 38 Hình 1.17: Hình ảnh hạt trưởng thành tạo với tỷ lệ F/M từ 0,3-1,1 40 Hình 1.18: Cấu trúc bùn hoạt tính (A) bùn hạt hiếu khí (B) 47 v Hình 1.19: trình chuyển đổi giai đoạn kỵ khí hiếu khí cấu trúc bùn hạt hiếu khí 48 Hình 2.1: Quy trình chuẩn bị nước thải tinh bột mì giả định 56 Hình 2.2: Mơ hình thực nghiệm bể SBR 59 Hình 2.3: Quy trình pha lỗng mẫu 65 Hình 3.1: Bùn giống 68 Hình 3.2: Mầm bùn sau tuần hoạt động 69 Hình 3.3: Thay đổi MLSS giai đoạn thích nghi .70 Hình 3.4: Sự thay đổi COD theo thời gian chu kỳ giai đoạn thích nghi 71 Hình 3.5: Bùn hạt sau tuần .72 Hình 3.6: Bùn hạt sau tuần .73 Hình 3.7: Bùn hạt sau 11 tuần 73 Hình 3.8: Bùn hạt sau 14 tuần 74 Hình 3.9: Bùn hạt sau 16 tuần 74 Hình 3.10: Bùn hạt sau 18 tuần 75 Hình 3.11: MLSS bể phản ứng SS dung dịch nước thải thời gian khởi động 77 Hình 3.12: Sự thay đổi DO điển hình chu trình trạng thái ổn định (tuần thứ thí nghiệm) 78 Hình 3.13: Quá trình lắng hạt .79 Hình 3.14: Sự thay đổi tỷ lệ F/M trình hoạt động 80 Hình 3.15: Bùn hạt sau 20 tuần 81 Hình 3.16: Hiệu suất xử lý COD trình hoạt động .82 vi Hình 3.17: Sự thay đổi amoni trình hoạt động 84 Hình 3.18: Thay đổi nitrit, nitrat trình hoạt động .85 Hình 3.19: Quan sát bùn hạt hiếu khí qua kính hiển vi .87 Hình 3.20: Phân bố kích thước hạt bùn qua tải trọng 88 Hình 3.21: Thay đổi kích thước hạt thu trình vận hành SBR 89 Hình 3.22: Thay đổi mơ hình SVI hoạt động 68 ngày 91 Hình 3.24: Thay đổi tỷ lệ MLVSS/MLSS bể phản ứng 93 Hình 3.25: Thay đổi MLSS bể phản ứng .94 Hình 3.26: Sự thay đổi mật độ vi sinh vật qua tải trọng 97 vii TĨM TẮT Tình hình nhiễm mơi trường nước Việt Nam ngày gia tăng, nguồn gây ô nhiễm cần quan tâm nước thải từ hoạt động sản xuất tinh bột mì Trong nghiên cứu tác giả tiến hành xây dựng mơ hình thí nghiệm dựa bể SBR để khảo sát hình thành phát triển bùn hạt hiếu khí Nghiên cứu thực với lưu lượng sục khí l/phút nguồn cacbon từ nước thải tinh bột mì Kết thí nghiệm cho thấy rằng, với OLR = 5kgCOD/m3.ngày, bùn hạt hình thành sau tuần với kích thước lớn 1-2 mm Bùn hạt hiếu khí tạo cho khả xử lý COD tốt dao động khoảng 9094% Tải trọng tối ưu cho bùn hạt hiếu khí trường hợp thí nghiệm 5kgCOD/m3.ngày Nồng độ bùn trì khoảng 7-11 g/l SVI 30-50 ml/g, hình thành hạt hiếu khí SBR với nước thải tinh bột mì Vận tốc lắng bùn hạt dao động từ 0,15 đến 3,8 cm/s Tải trọng COD tăng từ 2,5 kgCOD/m3ngày lên 7,5 kgCOD/m3ngày thúc đẩy tăng trưởng bùn hạt hiếu khí khả lắng tốt Nhưng sau thời gian kích thước hạt lớn nên gây khó khăn cho chất khuếch tán vào lõi hạt, làm cho hạt bị nứt Kết là, lớp bị phá vỡ lõi đen Tỷ lệ MLVSS/MLSS cao 90-94%, mật độ vi sinh vật từ 8,5×1011 – 9,5×1011 (CFU/g) cao nhiều so với bùn hoạt tính ban đầu 1,23×1011(CFU/g) viii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ước tính ngành sản xuất tinh bột mì hàng năm thải vào môi trường 500.000 bả thải 15 triệu m3 nước thải[12] Đây nguồn thải ô nhiễm hữu dinh dưỡng cao, nước thải có thơng số đặc trưng: pH thấp, hàm lượng chất rắn lơ lửng SS từ 120 – 3000 mg/l, nitơ tổng từ 250 – 450 mg/l, photpho tổng từ – 70 mg/l số BOD từ 2120 – 14750 mg/l, COD từ 2500 – 17000 mg/l[11], không xử lý triệt để tác động xấu đến chất lượng môi trường nước Ở Việt Nam, nước thải tinh bột mì chủ yếu xử lý hệ thống bùn hoạt tính Nhược điểm trình lượng sinh khối dư sinh lớn, nồng độ chất rắn lơ lửng đầu cao, tải trọng xử lý thấp (0,5 – 2kg COD/m3.ngày) Do đó, cần phải tìm cơng nghệ vừa đảm bảo hiệu mặt môi trường vừa đáp ứng yêu cầu mặt kinh tế phù hợp với điều kiện thực tế doanh nghiệp Quá trình tạo bùn hạt nghiên cứu vào thập niên 1980, tập trung chủ yếu bùn hạt kỵ khí bể UASB[81] Cơng nghệ tạo bùn hạt phát triển nghiên cứu rộng rãi khoảng 20 năm qua[93] Nhiều nghiên cứu bùn hạt hiếu khí khắc phục hầu hết nhược điểm bùn hoạt tính truyền thống, khả lắng tốt, trì nồng độ sinh khối cao, có khả chịu tải trọng chất hữu cao, cấu trúc dày đặc, rắn chắc, có khả xử lý đồng thời chất hữu nitrogen[52, 70, 83, 115] Bùn hạt có vận tốc lắng lớn 10m/h[54], số thể tích bùn SVI nhỏ 35 ml/g[102], khả lắng tốt làm giảm diện tích cơng trình lắng phía sau Chịu tải trọng hữu cao, đạt đến 15 kgCOD/m3.ngày[18] Hầu hết nghiên cứu tạo hạt hiếu khí giới Việt Nam thực nước thải tổng hợp bao gồm glucose, sucrose, axetat, ethanol [2, 5, 31, 106, 107] số nghiên cứu áp dụng bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải thực tế [32, 55] Tuy nhiên hình thành hạt hiếu khí trường hợp chưa rõ ràng thiếu hụt hiệu hạt hiếu khí việc giảm lượng chất hữu nhiều loại nước thải công nghiệp Hơn nữa, nghiên cứu việc sử dụng hạt hiếu khí vào xử lý nước thải tinh bột mì nguồn ô nhiễm Việt Nam Từ phân tích cho thấy việc thực đề tài: “Nghiên cứu q trình tạo bùn hạt hiếu khí mơ hình SBR nước thải tinh bột mì” cần thiết; nhằm mục đích khảo sát hình thành ổn định hạt hiếu khí từ giai đoạn thích nghi đến hạt hiếu khí hình thành nước thải tinh bột khoai mì; từ làm sở cho việc phát triển cơng nghệ sinh học hiếu khí sử dụng bùn hạt để xử lý nước thải tinh bột mì đặc biệt công nghệ SBR Dự kiến thông tin thu từ q trình nghiên cứu có ích cho việc cải thiện ổn định phát triển hạt hiếu khí dựa phản ứng sinh học để xử lý nước thải Vì vậy, nghiên cứu cố gắng để xác định tải trọng hữu thích hợp cho hình thành hạt hiếu khí nước thải tinh bột mì, thay đổi đặc tính vật lý sinh học bùn hạt Mục tiêu đề tài 2.1 Mục tiêu chung Tạo bùn hạt hiếu khí mơ hình SBR (sequencing batch reactor) nước thải tinh bột mì Từ làm sở cho việc phát triển công nghệ sử dụng bùn hạt hiếu khí vào việc xử lý nước thải tinh bột mì quy mơ cơng nghiệp 2.2 Mục tiêu cụ thể + Xác định điều kiện hình thành ổn định bùn hạt hiếu khí bể SBR + Xác định đặc tính bùn hạt hiếu khí Nhiệm vụ nghiên cứu Xác định điều kiện hình thành ổn định bùn hạt hiếu khí bể SBR + Xác định tải trọng hữu thích hợp cho việc hình thành bùn hạt nước thải tinh bột mì + Xác định ảnh hưởng tải trọng hữu đến tính ổn định hạt bùn [14] Trần Linh Thước (2007), Phương pháp phân tích vi sinh vật nước, thực phẩm mĩ phẩm, NXB Giáo dục [15] Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (2010), Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn, Bộ Giáo dục Đào tạo - Bộ Công thương Tài liệu tiếng Anh [16] M.K de Kreuk A Mosquera-Corral, J.J Heijnen, M.C.M van Loosdrecht (2005), "Effects of oxygen concentration on N-removal in an aerobic granular sludge reactor", Water Research, 39, 2676–2686 [17] W R Abma, Willie Driessen, R Haarhuis, Mark van Loosdrecht (2010), "Upgrading of sewage treatment plant by sustainable and cost-effective separate treatment of industrial wastewater", Water Science and Technology, 61(7), 17151722 [18] Sunil S Adav, Duu-Jong Lee, Juin-Yih Lai (2010), "Potential cause of aerobic granular sludge breakdown at high organic loading rates", Appl Microbiol Biotechnol, 85(5), 1601–1610 [19] Sunil S Adav, Duu-Jong Lee, Kuan-Yeow Show, Joo-Hwa Tay (2008), "Aerobic granular sludge: Recent advances", Biotechnology Advances, 26(5), 411423 [20] Emmanuel I Ugwu and Jonah C Agunwamba (2012), "Detoxification of cassava wastewater by alkali degradation", Journal of Research in Environmental Science and Toxicology, 1(7), 161-167 [21] James Barnard (2015), Granular activated sludge – the future of biological nutrient removal, Clarke Prize Conference On Water Sustainability [22] J P Bassin, R Kleerebezem, M Dezotti, Mark Van Loosdrecht (2012), "Measuring biomass specific ammonium, nitrite and phosphate uptake rates in aerobic granular sludge", Chemosphere, 89(10), 1161-1168 [23] J J Beun, A Hendriks, Mark van Loosdrecht, E Morgenroth, P A Wilderer, J J Heijnen (1999), "Aerobic granulation in a sequencing batch reactor", Water Research, 33(10), 2283-2290 [24] J J Beun, Mark Van Loosdrecht, J J Heijnen (2002), "Aerobic granulation in a sequencing batch airlift reactor", Water Research, 36(3), 702-712 [25] Paul L Bishop, Tian C Zhang, Yun-Chang Fu (1995), "Effects of biofilm structure, microbial distributions and mass transport on biodegradation processes", Water Science and Technology, 31(1), 143-152 [26] Peter Balmér Britt-Marie Wilén (1999), "The effect of dissolved oxygen concentration on the structure , size and size distribution of activated sludge flocs ", Water Research, 33(2), 391-400 [27] McSwain BS, Irvine RL, Wilderer PA (2004), "The influence of settling time on the formation of aerobic granules", Water Science and Technology, 50(10), 195202 [28] Guang-Hao Chen, Kyoung-Jin An, Sébastien Saby, Etienne Brois, Malik Djafer (2003), "Possible cause of excess sludge reduction in an oxic-settling102 anaerobic activated sludge process (OSA process)", Water Research, 37(16), 38553866 [29] Yao Chen, Wenju Jiang, David Tee Liang, Joo-Hwa Tay (2008), "Biodegradation and kinetics of aerobic granules under high organic loading rates in sequencing batch reator", Applied Microbiology Biotechnology, 79(2), 301-308 [30] Yao Chen, Wenju Jiang, David Tee Liang, Joo Hwa Tay (2008), "Aerobic granulation under the combined hydraulic and loading selection pressures", Bioresource Technology, 99(16), 7444-7449 [31] Santo Fabio Corsino, Marco Capodici, Michele Torregrossa, Gaspare Viviani (2017), "Physical properties and Extracellular Polymeric Substances pattern of aerobic granular sludge treating hypersaline wastewater", Bioresource Technology, 229, 152-159 [32] Santo Fabio Corsino, Alessandro di Biase, Tanner Ryan Devlin, Giulio Munz, Michele Torregrossa, Jan A Oleszkiewicz (2017), "Effect of extended famine conditions on aerobic granular sludge stability in the treatment of brewery wastewater", Bioresource Technology, 226, 150-157 [33] De Beer D, van der Heuvel JC, Ottengraf SPP (1993), " Microelectrode measurements in n itrifying aggregates.", Appl Environ Microbiol, 59(2), 573-579 [34] Peng Dangcong, Nicolas Bernet, Jean-Philippe Delgenes, Rene Moletta (1999), "Aerobic granular sludge-a case report", Water Research, 33(3), 890-893 [35] Miaomiao Dong, Chen Yao, Huang Peng-cheng, Zhang Zhi-min, Yu Gang (2015), "Effect of Organic Loading and DO on Stability of Hypersaline Aerobic Granular Sludge", Jacobs Journal of Civil Engineering, 1(1), 1-6 [36] T Etterer, P.A Wilderer (2001), "Generation and properties of aerobic granular sludge", Water Science and Technology, 43(3), 19-26 [37] Xu Hailou, Jiao Xuanmao, Liu Shusen (1993), "Fluorescence measurement of surface dielectric constant of cell membrane", Acta Biophysica Sinica, 9(2), 234239 [38] Mohd Hakim Ab Halim, Aznah Nor Anuar, Nur Syahida Abdul Jamal, Siti Izaidah Azmi, Zaini Ujang, Mustafa M Bob (2016), "Influence of high temperature on the performance of aerobic granular sludge in biological treatment of wastewater", Journal of Environmental Management, 184(2), 271-280 [39] Sheng-Bing He, Gang Xue, Hai-Nan Kong (2007), "The performance of BAF using natural zeolite as filter media under conditions of low temperature and ammonium shock load", Journal of Hazardous Materials, 143(1–2), 291-295 [40] V Pick J Fettig, U Austermann-Haun, M Blumberg and N V Phuoc (2013), "Treatment of tapioca starch wastewater by a novel combination of physical and biological processes", Water Science & Technology, 68(6), 1264-1270 [41] Am Jang, Young-Han Yoon, In S Kim, Kwang-Soo Kim (2003), "Characterization and evaluation of aerobic granules in sequencing batch reactor", Journal of Biotechnology, 105(1–2), 71-82 103 [42] Am Jang, Young-Han Yoon, In S Kim, Kwang-Soo Kim, Paul L Bishop (2003), "Characterization and evaluation of aerobic granules in sequencing batch reactor", Journal of Biotechnology, 105(1-2), 71-82 [43] Helong Jiang, Joo-Hwa Tay, Stephen Tiong Lee Tay (2002), "Aggregation of immobilized activated sludge cells into aerobically grown microbial granules for the aerobic biodegradation of phenol", Letters in Applied Microbiology, 35(5), 439-445 [44] Peter A Wilderer Jianrong Zhua (2003), "Effect of extended idle conditions on structure and activity of granular activated sludge", Water Research, 37, 2013-2018 [45] In S Kim, Sung-Min Kim, Am Jang (2008), "Characterization of aerobic granules by microbial density at different COD loading rates", Bioresource Technology, 99(1), 18-25 [46] Merle de Kreuk, Naohiro Kishida, Mark Van Loosdrecht (2007), "Aerobic granular sludge - state of the art", Water Science and Technology, 55(8-9), 75-81 [47] M C M van Loosdrecht L Tijhuis, and J J Heijnen (1993), "Formation and Growth of Heterotrophic Aerobic Biofilms on Small Suspended Particles in Airlift Reactors ", Biotechnology and Bioengineering, 44, 595-608 [48] S Lee, S Basu, CW Tyler, PA Pitt (2003), "A survey of filamentous organisms at the deer Island treatment plant", Environmental Technology, 24(7), 855-865 [49] An-jie Li, Xiao-yan Li, Han-qing Yu (2011), "Effect of the food-tomicroorganism (F/M) ratio on the formation and size of aerobic sludge granules", Process Biochemistry, 46(12), 2269-2276 [50] Xiao-Ming Li, Qian-Qian Liu, Qi Yang, Liang Guo, Guang-Ming Zeng, JinMei Hu, Wei Zheng (2009), "Enhanced aerobic sludge granulation in sequencing batch reactor by Mg2+ augmentation", Bioresource Technology, 100(1), 64-67 [51] Yong Li, Yu Liu, Liang Shen, Feng Chen (2008), "DO diffusion profile in aerobic granule and its microbiological implications", Enzyme and Microbial Technology, 43(4-5), 349–354 [52] Hu Linlin, Wang Jianlong, Wen Xianghua, Qian Yi (2005), "The formation and characteristics of aerobic granules in sequencing batch reactor (SBR) by seeding anaerobic granules", Process Biochemistry, 40(1), 5-11 [53] Hu Linlin, Wang Jianlong, Wen Xianghua, Qian Yi (2005), "The formation and characteristics of aerobic granules in sequencing batch reactor by seeding anaerobic granules", Process Biochemistry, 40(1), 5-11 [54] Lili Liu, Zhiping Wang, Jie Yao, Xiaojun Sun, Weimin Cai (2005), "Investigation on the properties and kinetics of glucose-fed aerobic granular sludge", Enzyme and Microbial Technology, 36(2–3), 307-313 [55] Lin Liu, Qiyu You, Valerie Gibson, Xu Huang, Shaohua Chen, Zhilong Ye, Chaoxiang Liu (2015), "Treatment of swine wastewater in aerobic granular reactors: comparison of different seed granules as factors", Research Article 9(6), 1139-1148 [56] Q.S Liu, Tay, J.H., & Liu, Y (2003), "Substrate concentration-independent aerobic granulation in sequential aerobic sludge blanket reactor", Environ Technol.,, 24, 1235-1243 104 [57] Qi-Shan Liu, Joo-Hwa Tay, Yu Liu (2003), "Substrate concentrationindependent aerobic granulation in sequential aerobic sludge blanket reactor", Environmental Technology, 24, 1235-1243 [58] Yong-Qiang Liu, Yu Liu, Joo-Hwa Tay (2004), "The effects of extracellular polymeric substances on the formation and stability of biogranules", Applied Microbiology and Biotechnology, 65(2), 143-148 [59] Yong-Qiang Liu, Joo-Hwa Tay (2008), "Influence of starvation time on formation and stability of aerobic granules in sequencing batch reactors", Bioresource Technology, 99(5), 980–985 [60] Yu Liu, Joo-Hwa Tay (2002), "The essential role of hydrodynamic shear force in the formation of biofilm and granular sludge", Water Research, 36(7), 1653-1665 [61] Yu Liu, Joo-Hwa Tay (2004), "State of the art of biogranulation technology for wastewater treatment", Biotechnology Advances, 22(7), 533-563 [62] Yu Liu, Zhi-Wu Wang, Yong-Qiang Liu, Lei Qin, Joo-Hwa Tay (2005), "A generalized model for settling velocity of aerobic granular sludge", Biotechnology Progress, 21(2), 621-626 [63] Yu Liu, Shu-Fang Yang, Qi-Shan Liu, Joo-Hwa Tay (2003), "The role of cell hydrophobicity in the formation of aerobic granules", Current Microbiology, 46(4), 270-274 [64] Zhe Liu, Yongjun Liu, Aining Zhang, Chi Zhang, Xiaochang Wang (2014), "Study on the process of aerobic granule sludge rapid formation by using the poly aluminum chloride (PAC)", Chemical Engineering Journal, 250, 319-325 [65] Jinghai Luo, Tianwei Hao, Li Wei, Hamish R Mackey, Ziqiao Lin, GuangHao Chen (2014), "Impact of Influent COD/N Ratio on Disintegration of Aerobic Granular Sludge", Water Research, 62, 127-135 [66] Huynh Ngoc Phuong Mai (2006), Integrated Treatment of Tapioca Processing Industrial Wastewater Based on Environmental Bio-Technology, Wageningen Universiteit [67] Huynh Ngoc Phuong Mai, Nguyen Trung Viet, Gatze Lettinga (2001), "Effect of Organic Loading Rate on Treatment Efficiency for Tapioca Processing Wastewater using UASB", Proceedings of International Conference on Industry and Environment in Viet Nam, 2(3), 224-233 [68] E Morgenroth, T Sherden, Mark Van Loosdrecht, J.J Heijnen, P.A Wilderer (1997), "Aerobic granular sludge in a sequencing batch reactor", Water Research, 31(12), 3191-3194 [69] Tamara Moustafa (2014), Aerobic Granular Sludge – Study of Applications for Industrial and Domestic Wastewater, Chalmers University of Technology [70] BYP Moy, Joo Hwa Tay, SK Toh, Yu Liu, Stephen Tiong Lee Tay (2002), "High organic loading influences the physical characteristics of aerobic sludge granules", Letters in Applied Microbiology, 34(6), 407–412 [71] Md Ghazaly Shaaban Nik Azimatolakma Awang (2016), "Effect of reactor height/diameter ratio and organic loading rate on formation of aerobic granular 105 sludge in sewage treatment", International Biodeterioration & Biodegradation, 112, 1-11 [72] Le Thi Kim Oanh, Nguyen Trung Viet, Gatze Lettinga (1999), "Closed wastewater system in the tapioca industry in vietnam", Water Science and Technology, 39(5), 89-96 [73] S Pan (2003), Inoculation of microbial granular sludge under aerobic conditions, Nanyang Technological University Singapore [74] Nguyen Thi Thanh Phuong, Nguyen Van Phuoc, Truong Thi Bich Hong, Bui Manh Ha (2016), "The Formation and Stabilization of Aerobic Granular Sludge in a Sequencing Batch Airlift Reactor for Treating Tapioca-Processing Wastewater", Journal of Environmental Studies, 25(5), 2077-2084 [75] Cristian Picioreanu, Mark Van Loosdrecht, Joseph J Heijnen (2000), "Effect of diffusive and convective substrate transport on biofilm structure formation: a two - dimensional modeling study", Biotechnol Bioeng, 69, 504-515 [76] Lei Qin, Yu Liu, Joo-Hwa Tay (2004), "Effect of settling time on aerobic granulation in sequencing batch reactor", Biochemical Engineering Journal, 21(1), 47–52 [77] Carlos Ramos, María Eugenia Suárez-Ojeda, Julián Carrera (2015), "Longterm impact of salinity on the performance and microbial population of an aerobic granular reactor treating a high-strength aromatic wastewater", Bioresource Technology, 198, 844-851 [78] H F van der Roest, L M M de Bruin, G Gademan, F Coelho (2011), "Towards sustainable waste water treatment with Dutch Nereda technology", Water Practice and Technology, 6(3), 1-4 [79] Xie S (2003), Metabolic response of aerobic granules to chromium(III) Final year report of Bachelor of Engineering, Singapore: Nanyang Technological University [80] N Prasetya S Subagjo, I.G Wenten (2015), "Hollow Fiber Membrane Bioreactor for COD Biodegradation of Tapioca Wastewater", Journal of Membrane Science and Research, 1, 79-84 [81] J.E Schmidt, & Ahring, B.K (1996), "Granular sludge formation in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors", Biotechnol Bioeng 49, 229-246 [82] Guo-ping Sheng, An-jie Li, Xiao-yan Li, Han-qing Yu (2010), "Effects of seed sludge properties and selective biomass discharge on aerobic sludge granulation", Chemical Engineering Journal, 160(1), 108–114 [83] Toh SK, Joo-Hwa Tay, BYP Moy, Ivanov V, Stephen Tiong Lee Tay (2003), "Size-effect on the physical characteristics of the aerobic granule in a SBR", Applied Microbiology Biotechnology, 60(6), 687-695 [84] Zhiwei Song, Nanqi Ren, Kun Zhang, Longyan Tong (2009), "Influence of temperature on the characteristics of aerobic granulation in sequencing batch airlift reactors", Journal of Environmental Sciences, 21(3), 273-278 106 [85] Kui-Zu Su, Han-Qing Yu (2005), "Formation and characterization of aerobic granules in a sequencing batch reactor treating soybean-processing wastewater", Environmental Science & Technology, 39(8), 2818-2827 [86] Lei Sun, Shungang Wan, Zebin Yu, Yinghui Wang, Shuangfei Wang (2012), "Anaerobic biological treatment of high strength cassava starch wastewater in a new type up-flow multistage anaerobic reactor", Bioresource Technology, 104, 280-288 [87] Pareboom J and Vereijken T (1994), "Methanogenic granule development in full scale internal circulation reactors", Water Science and Technology, 30(8), 9-21 [88] Guangcai Tan, Nan Xu, Yong Liu, Hongshan Hao, Weiling Sun (2016), "Effects of lead concentration and accumulation on the performance and microbial community of aerobic granular sludge in sequencing batch reactors", Environmental Technology, 37(22), 2905-2915 [89] J.H Tay, Liu, Q.S., Liu, Y., (2002), "Aerobic granulation in a sequential sludge blanket reactor.", Water Sci Technol, 46(4-5), 13-18 [90] Joo-Hwa Tay (2006), Biogranulation Technologies for Wastewater Treatment, Elsevier [91] Joo-Hwa Tay, V Ivanov, S Pan, Stephen Tiong Lee Tay (2002), "Specific layers in aerobically grown microbial granules", Letters in Applied Microbiology, 34(4), 254-257 [92] Joo-Hwa Tay, Qi-Shan Liu, Yu Liu (2002), "Characteristics of aerobic granules grown on glucose and acetate in sequential aerobic sludge blanket reactors", Environmental Technology, 23(8), 931-936 [93] Joo-Hwa Tay, Qi-Shan Liu, Yu Liu (2001), "The effects of shear force on the formation, structure and metabolism of aerobic granules", Appl Microbiol Biotechnol, 57(1-2), 227-233 [94] Joo-Hwa Tay, Qi-Shan Liu, Yu Liu (2001), "Microscopic observation of aerobic granulation in sequential aerobic sludge blanket reactor", Appl Microbiol, 91(1), 168-175 [95] Joo-Hwa Tay, Shun Pan, Yanxin He, Stephen Tiong Lee Tay (2003), "Effect of organic loading rate on aerobic granulation: Part II Characteristics of aerobic granules", Journal Of Environmental Engineering 130(10), 1102-1109 [96] Joo-Hwa Tay, Hai-Lou Xu, Khay-Chuan Teo (2000), "Molecular mechanism of granulation: I H+ translocation-dehydration theory", Journal of Environmental Engineering 126(5), 403-410 [97] Joo-Hwa Tay, Shu-Fang Yang, Yu Liu (2002), "Hydraulic selection pressureinduced nitrifying granulation in sequencing batch reactors", Appl Microbiol Biotechnol, 59(2-3), 332-337 [98] Joo-Hwa Tay, Shu-Fang Yang, Yu Liu (2002), "Hydraulic selection pressureinduced nitrifying granulation in sequencing batch reactors", Applied Microbiology Biotechnology, 59(2-3), 332-337 [99] Stephen Tiong Lee Tay, Ivanov V, Yi S, Zhuang WQ, Joo-Hwa Tay (2002), "Presence of anaerobic Bacteroides in aerobically grown microbial granules", Microbial Ecology, 44(3), 278-285 107 [100] E Valdman, Selma Leite (2000), "Biosorption of Cd, Zn and Cu by Saragssum sp waste biomass", Bioprocess Engineering, 22(2), 171-173 [101] Fang Wang, Feng-lin Yang, Xing-wen Zhang, Yi-hui Liu, Han-min Zhang, Jun Zhou (2005), "Effects of cycle time on properties of aerobic granules in sequencing batch airlift reactors", World Journal of Microbiology and Biotechnology, 21(8-9), 1379-1384 [102] Shu-Guang Wang, Xian-Wei Liu, Wen-Xin Gong, Bao-Yu Gao, Dong-Hua Zhang, Han-Qing Yu (2007), "Aerobic granulation with brewery wastewater in a sequencing batch reactor", Bioresource Technology, 98(11), 2142-2147 [103] Britt-Marie Wilén, Motoharu Onuki, Malte Hermansson, Doug Lumley, Takashi Mino (2008), "Microbial community structure in activated sludge floc analysed by fluorescence in situ hybridization and its relation to floc stability", Water Research, 42(8–9), 2300-2308 [104] Mari-Karoliina Henriikka Winkler (2012), Magic granules, Technnische Universiteit Delf [105] Xiaoling-Zhang, Shan-Liu (2011), "Effect of shear stress on activated sludge granular in Sequencing Batch Reactor", 2010 International Conference on Biology, Environment and Chemistry, 1, 221-224 [106] Hao Xu, Xia Zhao, Hai-hua Li, He-ming Luo, Zhong-lin Chen, Liu Yang (2015), "Effects of properties on formation of aerobic granular sludge under different organic loadings", Desalination and Water Treatment, 57(41), 1910619111 [107] Lilong Yan, Shaoliang Zhang, Guoxin Hao, Xiaolei Zhang, Yuan Ren, Yan Wen, Yihan Guo, Ying Zhang (2016), "Simultaneous nitrification and denitrification by EPSs in aerobic granular sludge enhanced nitrogen removal of ammonium-nitrogen-rich wastewater", Bioresource Technology, 202, 101-106 [108] Shu-Fang Yang, Xiao-yan Li, Han-qing Yu (2008), "Formation and characterisation of fungal and bacterial granules under different feeding alkalinity and pH conditions", Process Biochemistry, 43(1), 8-14 [109] Shu-Fang Yang, Joo-Hwa Tay, Yu Liu (2005), "Effect of Substrate Nitrogen/Chemical Oxygen Demand Ratio on the Formation of Aerobic Granules", Journal of Environmental Engineering, 131(1), 86-92 [110] Shu-Fang Yang, Joo-Hwa Tay, Yu Liu (2003), "A novel granular sludge sequencing batch reactor for removal of organic and nitrogen from wastewater", Journal of Biotechnology, 106(1), 77-86 [111] Han-Qing Yu, Joo-Hwa Tay, Herbert H.P Fang (2001), "The roles of calcium in sludge granulation during UASB reactor start-up", Water Research, 35(4), 10521060 [112] Joo-Hwa Tay Yu Liu (2004), "State of the art of biogranulation technology for wastewater treatment", Biotechnology Advances, 22, 533-563 [113] Xiao-ying Zheng, Ming-yang Wang, Wei Chen, Ming Ni, Yu Chen, Su-lan Cao (2015), "Effect of Cr(VI) on the microbial activity of aerobic granular sludge", Desalination and Water Treatment, 57(15), 7000-7008 108 [114] Yu-Ming Zheng, Han-Qing Yu, Shuang-Jiang Liu, Xing-Zhong Liu (2006), "Formation and instability of aerobic granules under high organic loading conditions", Chemosphere 63(10), 1791-1800 [115] Yu-Ming Zheng, Han-Qing Yu, Guo-Ping Sheng (2005), "Physical and chemical characteristics of granular activated sludge from a sequencing batch airlift reactor", Process Biochemistry, 40(2), 645-650 109 Phụ lục Một số hình ảnh thí nghiệm Mơ hình thực nghiệm 110 Bùn hạt sau tuần Bùn hạt sau 11 tuần 111 Phụ lục Số liệu theo dõi thí nghiệm CODvào CODra mg/l mg/l Hiệu xử lý COD 6.59 150.00 65.00 56.67 7.05 6.78 588.00 150.00 74.49 2.5 7.34 7.12 625.00 87.50 86.00 2.5 7.32 7.10 636.34 86.50 86.41 5.0 7.19 8.09 1028.00 123.40 87.99 5.0 7.13 8.26 1353.80 110.00 91.87 5.0 7.35 7.11 1208.80 105.37 91.28 5.0 7.65 7.97 1140.00 110.12 90.34 5.0 6.99 8.63 1486.38 139.35 90.62 10 5.0 7.15 8.03 1280.00 80.00 93.75 11 5.0 7.45 8.67 1280.00 72.72 94.32 12 5.0 6.83 8.08 1270.53 84.70 93.33 13 5.0 7.10 8.45 1242.00 98.80 92.05 14 5.0 6.90 8.51 1097.00 82.28 92.49 15 5.0 7.23 8.56 1066.00 66.67 93.75 16 5.0 7.44 8.87 1097.00 96.00 91.25 17 7.5 6.59 7.94 1588.00 160.40 89.99 18 7.5 6.78 7.89 2075.00 116.00 94.41 19 7.5 7.43 8.65 1909.50 101.05 94.71 20 7.5 6.88 8.55 1820.00 115.86 93.63 Tuần OLR pHvào pHra 0.6 7.12 2.5 112 Amoni Amoni Hiệu suất vào Tuần loại bỏ amoni mg/l mg/l Nitrit vào Nitrit Nitrat Nitrat vào mg/l mg/l mg/l mg/l 7.50 2.56 65.87 0.08 2.35 2.35 4.67 35.00 5.67 83.80 0.15 6.44 1.54 13.45 28.57 3.75 86.87 0.17 5.34 0.86 11.12 38.08 5.38 85.87 0.14 0.37 0.52 9.90 64.90 5.38 87.83 0.01 12.30 1.01 0.29 64.96 5.18 92.00 0.08 14.20 1.82 1.85 60.48 0.84 98.60 0.14 12.20 1.22 2.85 71.79 5.50 92.34 0.03 8.67 1.58 3.30 58.24 6.44 88.94 0.09 5.56 1.45 2.45 10 75.20 3.12 95.85 0.01 1.50 1.32 1.54 11 51.33 1.75 96.59 0.14 1.65 2.71 3.25 12 56.00 1.09 98.05 0.12 56 1.71 3.32 13 62.49 1.12 98.21 0.07 31 0.12 3.12 14 47.38 1.12 97.64 0.05 1.48 0.93 3.57 15 57.45 2.14 96.27 0.20 1.89 0.63 2.45 16 63.28 2.35 96.29 0.10 1.54 0.15 3.17 17 85.60 12.84 85.00 0.08 4.69 0.12 3.84 18 99.68 12.82 87.14 0.10 3.38 0.35 3.56 19 107.86 13.17 87.79 0.03 4.88 0.11 5.05 20 88.40 9.56 89.19 0.13 3.95 2.57 4.63 113 Tuần SS MLSS MLVSS SVI MLVSS/MLSS F/M 214.00 67.00 0.29 1.38 195.00 71.00 1.21 2.30 1.70 165.00 74.00 1.09 855.00 2.45 1.92 142.86 78.50 1.04 535.00 2.34 1.91 135.00 81.80 1.76 315.00 4.27 3.63 93.67 85.00 1.27 344.00 4.47 3.89 62.60 87.00 1.08 189.00 7.08 6.20 55.08 87.50 0.64 135.00 7.32 6.83 49.18 93.30 0.81 10 118.00 6.35 5.91 63.00 93.08 0.81 11 98.50 7.03 6.59 54.05 93.67 0.73 12 121.00 9.16 8.66 45.85 94.50 0.55 13 115.40 9.88 9.21 40.50 93.20 0.50 14 88.90 9.97 9.35 35.10 93.80 0.44 15 158.00 10.92 10.19 32.05 93.30 0.39 16 177.80 11.15 10.43 44.84 93.53 0.39 17 145.00 11.16 10.43 43.01 93.42 0.57 18 156.00 11.18 10.35 45.64 92.55 0.74 19 223.00 11.24 10.48 44.56 93.23 0.68 20 345.00 11.12 10.27 49.46 92.34 0.65 mg/l g/l g/l ml/g 2457.00 2.10 1.41 2667.00 1.95 1445.00 114 Phụ lục Ví dụ số tính tốn Nồng độ COD đầu vào S = 1200mg/l, lưu lượng Q = 9,04lít/ngày, Vbể = 2,26 lít Nồng độ MLSS = 7500mg/l Tải trọng hữu (kgCOD/m3.ngày) OLR  Q  S 9, 04 1200 103   5kgCOD / m3 V 2, 26 Tỷ lệ F/M F Q S 9, 04 1200    0, 64 M Vb  MLSS 2, 26  7500 Bổ sung nitơ, photpho Các giá trị COD, N-NH3, TP ban đầu chưa pha loãng 3200, 120, 18 mg/l Pha 30 lít nước thải với nồng độ COD 1200mg/l Hệ số pha loãng  3200  2, 67 1200 Lượng nước thải cần lấy  30  11, 24l 2, 67 Đối với N-NH4+: + Nồng độ N-NH4+ cần bổ sung  COD  60mg / l 20 + Nồng độ N-NH4+ sau pha loãng =  120  44,94mg / l 2, 67 + Lượng N-NH4+ cần bổ sung vào 1L nước thải:  60  44,94  15,06mg / l + Lượng NH4Cl cần bổ sung vào 30L nước thải (đã pha loãng)  53,5 15, 06   30  1, 73g 14 1000 Đối với P-PO42+ Nồng độ P-PO42- cần bổ sung  COD  12mg / l 100 115 + Nồng độ P-PO42- sau pha loãng  18  6, 74mg / l 2, 67 + Lượng P-PO42- cần bổ sung vào L nước thải  12  6,74  5, 26mg / l + Lượng KH2PO4 cần bổ sung vào 30L nước thải (đã pha loãng)  136 5, 26   30  0, 69 g 31 1000 116 ... hình thành bùn hạt hiếu khí đặc tính bùn hạt hiếu khí mơ hình SBR với nước thải tinh bột mì Là nghiên cứu khởi đầu cho hướng nghiên cứu ứng dụng bùn hạt hiếu khí vào thực tế xử lý nước thải tinh. .. Đề tài nghiên cứu công nghệ ứng dụng bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải tinh bột mì Kết nghiên cứu đóng góp nguồn số liệu khoa học đặc tính bùn hạt hiếu khí nước thải tinh bột mì Kết nghiên cứu đóng... chung Tạo bùn hạt hiếu khí mơ hình SBR (sequencing batch reactor) nước thải tinh bột mì Từ làm sở cho việc phát triển công nghệ sử dụng bùn hạt hiếu khí vào việc xử lý nước thải tinh bột mì quy mơ