Tóm tắt: Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giả ảnh hưởng tỉ lệ tuần hoàn đến hiệu quả loại bỏ đồng thời nito và photpho trong nƣớc thải chế biến thủy sản bằng mô hình kết hợp AAO – BAF (Anaerobic Anoxic Aerobic Biological Aerated Filter). Quá trình AAO được vận hành trong thời gian lưu bùn ngắn ở bể hiếu khí thuận lợi cho việc loại bỏ COD, photpho và khử nitrat, bể BAF kế tiếp được vận hành với thời gian lưu bùn dài và được sử dụng chủ yếu cho quá trình nitrat hóa, do đó mà mô hình AAOBAF có thể giải quyết được vấn đề đối nghịch thời gian lưu bùn của vi sinh vật nitrat hóa và vi sinh vật tích lũy photpho (PAOs). Mô hình kết hợp AAOBAF được chế tạo từ mica với thể tích toàn mô hình là 54L, trong đó thể tích AAO là 36L (V kỵ khí: V thiếu khí: V hiếu khí =1:1:2) và thể tích BAF là 18L. Giá thể Kaldnex K3 được đặt nhúng chìm trong bể BAF và thể tích giá thể là 12,6L. Hệ thống kết hợp AAOBAF được vận hành ở một tải trọng hữu cơ có hiệu nsuất xử lý cao là 0,75kgCODm3.ngày với các tỉ lệ tuần hoàn nitrat khác nhau, các tỉ lệ tuần hoàn nitrat là: 100%, 200%, 300% với dòng tuần hoàn bùn từ bể lắng thứ nhất về bể kỵ khí là 100%. Để đánh giá hiệu quả xử lý đồng thời nito và photpho trong hệ thống kết hợp AAOBAF. Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong suốt quá trình thí nghiệm, sự thay đổi về tỉ lệ tuần hoàn nitrat không ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD. Hiệu qua xử lý COD luôn được duy trì hơn 80%
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA —— PHAN ĐÌNH ĐỒNG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TỈ LỆ TUẦN HOÀN NITRAT ĐẾN HỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ, PHOTPHO ĐỒNG THỜI KHI ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ AAO -BAF CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN EFFECT OF NITRATE RECYCLING RATIO ON SIMULTANEOUS BIOLOGICAL NUTRIENT REMOVAL IN A NOVEL ANAEROBIC/ANOXIX/OXIC (A2/0)- BIOLOGICAL AERATED FILTER (BAF) SYSTEM CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG MÃ NGÀNH : 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HCM, tháng 07 năm 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường đại học Bách Khoa - ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đặng Viết Hùng Cán chấm nhận xét 1: PGS TS Lê Thị Kim Oanh Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM ngày tháng năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Nguyễn Tấn Phong Chủ Tịch TS Nguyễn Xuân Dương ủy Viên PGS TS Lê Thị Kim Oanh Phản biện PGS.TS Phạm Nguyễn Kim Tuyến Phản biện TS Nguyễn Nhật Huy Thư Ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn Bộ môn quản lý chuyên ngành ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc —oOo— —oOo— TP HCM, ngày tháng năm 2018 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ •••• Họ tên học viên : PHAN ĐÌNH ĐƠNG Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh Chuyên ngành : 02/09/1987 : Công nghệ Môi trường Nơi sinh MSHV : Hà Tĩnh :1570558 Khoá : 2015 Mã ngành :60520320 I TÊN ĐỀ TÀI “Đánh giá ảnh hưởng tỉ lệ tuần hoàn Nitrat đến hiệu xử lỷ Ni tơ, photpho đồng thời áp dụng công nghệ AAO -BAF cho xử lỷ nước thải thủy sản” II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN - Đánh giá ảnh hưởng tỉ lệ tuần hoàn nitrat đến hiệu suất xử lý N, p có nước thải thủy sản công nghệ AAO-B AF - Thiết lập mô hĩnh nghiên cứu - Vận hành mô hĩnh nghiên cứu với nước thải CBTS với tỷ lệ tuần hoàn nitrat từ 100% đến 300% - Trĩnh bày kết đạt II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/2019 III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/2019 IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Đặng Viết Hùng Tp HCM, ngày tháng năm 2019 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG (Họ tên chữ ký) LỜI CÁM ƠN Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cô khoa Môi trường Tài nguyên trường Đại học Bách khoa TP HCM, người dìu dắt tơi tận tình, truyền đạt cho kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập chương trình đào tạo sau đại học Tơi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Đặng Viết Hùng công tác trường Đại học Bách khoa TP HCM hướng dẫn luận văn, tận tình bảo, giúp đỡ để tơi hồn thành nhiệm vụ Tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn sinh viên khoa Mơi trường Tài ngun - khóa 2014-2015 hỗ trợ suốt q trình nghiên cứu Sau cùng, tơi gửi lời cám ơn chân thành đến gia đình bạn bè động viên ủng hộ vượt qua khó khăn trở ngại bước đường động lực để tơi phẩn đẩu Một lần xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tất người TP HCM, 06/2019 Phan Đình Đơng TĨM TẮT LUẬN VĂN Mục tiêu nghiên cứu đánh giả ảnh huởng tỉ lệ tuần hoàn đến hiệu loại bỏ đồng thời nito photpho nuớc thải chế biến thủy sản mô hĩnh kết hợp AAO - BAF (Anaerobic/ Anoxic/ Aerobic/ Biological Aerated Filter) Quá trình AAO đuợc vận hành thời gian luu bùn ngắn bể hiếu khí thuận lợi cho việc loại bỏ COD, photpho khử nitrat, be BAF đuợc vận hành với thời gian luu bùn dài đuợc sử dụng chủ yếu cho trình nitrat hóa, mà mơ hĩnh AAO-BAF giải đuợc vấn đề đối nghịch thời gian lưu bùn vi sinh vật nitrat hóa vi sinh vật tích lũy photpho (PAOs) Mơ hĩnh kết hợp AAO-BAF chế tạo từ mica với thể tích tồn mơ hĩnh 54L, thể tích AAO 36L (V kỵ khí: V thiếu khí: V hiếu khí =1:1:2) thể tích BAF 18L Giá the Kaldnex K3 đặt nhúng chim be BAF thể tích giá thể 12,6L Hệ thống kết hợp AAO-BAF vận hành tải trọng hữu có hiệu suất xử lý cao 0,75kgCOD/m3.ngày với tỉ lệ tuần hoàn nitrat khác nhau, tỉ lệ tuần hoàn nitrat là: 100%, 200%, 300% với dòng tuần hồn bùn từ bể lắng thứ bể kỵ khí 100% Đe đánh giá hiệu xử lý đồng thời nito photpho hệ thống kết hợp AAO-BAF Kết nghiên cứu cho thấy, suốt q trình thí nghiệm, thay đổi tỉ lệ tuần hoàn nitrat không ảnh hưởng đến hiệu xử lý COD Hiệu qua xử lý COD trĩ 80% Tuy nhiên thay đối tỉ lệ tuần hoàn ảnh hưởng đáng hiệu suất xử lý nito photpho tỉ lệ tuần hoàn nitrat 100% hiệu suất xử lý TN, NH4+N TP 83,20%, 93,30% 90,2% tăng tỉ lệ tuần hồn nitrat lên 300% hiệu xử lý lý TN, NH4+-N TP tăng rõ rết đặc biệt hiệu xử lý TN tăng lên từ 83,5% lên đến 90,15%, hiệu xử lý TN tăng lên đến 8%, nồng độ đầu NH4+-N TP tăng 97% 92,15% Nồng độ đầu TN, NH4+-N TP đạt cột A, QCVN 11-MT:2015/BTNMT Dựa vào kết nói cho thấy hệ thống kết hợp AAO-BAF có nhiều tiềm việc loại bỏ đồng thời nito photpho nước thải chế biến thủy sản ASTRACT In this study, the effect of circulation ratio in an AAO - BAF (Anaerobic/ Anoxic/ Aerobic/ Biological Aerated Filter) model on its efficiency of nitrogen and phosphorus compounds removal was evaluated The AAO process was operated with short retention time in order to facilitate the removal of COD, phosphorus and nitrate compounds The following BAF pool was operated with long retention time for slug, mainly aimed to nitration time Hereby, the AAO-BAF model was shown to solve the conflict in retention time of slug and nitrating and PAOs microorganisms The combination model of AAO-BAF was fabricated from mica with the total volumen of 54L, where the AAO volume was of 36 litre (Vanaerobìc: Vaerobìc: Vaerobic =1:1:2) and the BAF was of 18 litre Cultivation medium Kaldnex K3 was immersed in BAF pool with a volume of 12,6 litre The combination model AAO- BAF was operated with an organic load to have excellent treatment efficiency of 0,75kgCOD/m3/day with different nitrate compounds circulation ratios as 100%, 200%, 300% while the slug circulation from the first settling tank to the first anaerobic tank of 100% The results showed that during the whole experiments, the change of nitrate compounds circulation does not affect the COD treatment efficiency, which was steady around 80% However, the change of circulation ratios significantly affect the treatment efficiency for nitrate and phosphorus compounds At nitrate compound circulation ratio of 100%, the treatment efficiencies of TN, NH4+-N and TP were 83,20%, 93,30% and 90,2%, respectively But when the nitrate compound circulation ratios increased to 300%, the treatment efficiencies for TN, NH4+-N and TP increased sharply, especially from 83,5% to 90,15% for TP As for TN, it was up to 8% The output concentration of NH4+-N and TP also increased to 97% and 92,15%, respectively The output concentration of TN, NH4+-N and TP all met the standard at column A, QCVN 11-MT:2015/BTNMT The result implied that the combination model AAO-BAF is very promising in removing nitrate and phosphorus compounds in waste water in aquatic product industries LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tơi tên PHAN ĐÌNH ĐƠNG, học viên cao học ngành Cơng nghệ Mơi trường khóa 2015, mã số học viên 1570558 Tôi xin cam đoan: Luận văn cao học cơng trình nghiên cứu khoa học thực thân tôi, thực hướng dẫn PGS.TS Đặng Viết Hùng Các hĩnh ảnh, số liệu thông tin tham khảo luận văn thu thập từ nguồn đáng tin cậy, qua kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn rõ ràng phần Tài liệu tham khảo Các đồ, đồ thị, số liệu tính tốn kết nghiên cứu thực nghiêm túc trung thực Tơi xin lấy danh dự uy tín thân để đảm bảo cho lời cam đoan Học viên Phan Đình Đơng MUC LUC •• MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIÊU V DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi PHẦN MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI PHẠM VI VÀ ĐỐI TUỢNG NGHIÊN cứu 5 PHUƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA ĐỀ TÀI CHUƠNG TÔNG QUAN 1.1 TÔNG QUAN VỀ NUỚC THẢI CBTS 1.1.1 Đặc tính nước thải CBTS 1.1.2 Công nghệ xử lý nước CBTS 14 1.2 Xử lý thành phần dinh dưỡng nước thải phưcmg pháp sinh học 16 1.2.1 Tác động chất dinh dưỡng (N, P) 16 1.2.2 Xử lý nito phương pháp sinh học 17 1.2.3 Xử lý photpho phưcmg pháp sinh học 22 1.2.4 Xử lý đồng thời nito photpho phương pháp sinh học 25 1.3 Tổng quan công nghệ AAO - BAF 30 1.3.1 Hệ thống AAO 30 1.3.2 Các hệ thống cải tiến AAO 31 1.3.3 Hệ thống tích hợp AAO -BAF 33 CHUƠNG VẬT LIỆU VÀ PHUƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1 Sơ ĐỒ NGHIÊN cứu 45 2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN cứu 46 2.2.1 Nước thải chế biến thủy sản 46 11 2.2.2 Bùn cấy ban đầu 46 2.2.3 Mơ hình nghiên cứu 46 2.2.4 Nguyên lý hoạt động mơ hình 51 2.3 Trĩnh tự thí nghiệm 52 2.3.1 Giai đoạn chạy thích nghi: 52 2.3.2 Giai đoạn tăng tải tuần hoàn nitrat 53 2.4 Lấy mẫu phân tích 54 2.4.1 Vị trí lấy mẫu 54 2.4.2 Phuơng pháp phân tích mẫu 54 2.4.3 Phuơng pháp đo MLSS 56 2.4.4 Xử lý số liệu 56 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 58 3.1 GIAI ĐOẠN THÍCH NGHI 58 3.2 GIAI ĐOẠN TĂNG TỈ LỆ TUẦN HOÀN NITRAT 60 3.2.1 H iệu xử lý COD 60 3.2.2 H iệu xử lý nito 62 3.2.3 H iệu xử lý photpho 66 3.2.4 H Hiệu suất xử lý ss 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC A: HÌNH ẢNH PHỤ LỤC B: SỐ LIỆU PHÂN TÍCH 52 Hình Mơ hình thưc tế AAO-B AF Trong đó: Thùng chứa nước thải Bom định lượng nước thải đầu vào Bể lắng Thùng chứa nước trung gian Bể AAO Bơm tuần hồn nước bể thiếu khí Bể lắng 10 Motor khuấy bể kỵ khí Bơm tuần hồn bùn bế kỵ khí 11 Motor khuấy bế thiếu khí Bể BAF 12 Bảng điều khiển hệ thống AAO-BAF 2.3 Trình tự thí nghiệm 2.3.1 Giai đoạn chạy thích nghi: Giai đoạn chạy thích nghi: Khởi động giai đoạn thích nghi OLR 0,22 kgCOD/m3.ngày ứng với nồng độ đầu vào COD khoảng 200mg/L nước thải bom lưu lượng 2,5L/h, pH điều chỉnh 6,5 -8,5, tương ứng với thời gian lưu nước 21,6 Sau tiến hành chạy thích nghi với tải trọng tăng 53 dần sau: 0,22; 0,33; 0,44; 0,55 kgCOD/m3.ngày Kết thúc giai đoạn chạy thích nghi, hiệu xử lý mơ hình đạt 80%, lúc vsv thích nghi với nước thải đầu vào, lượng bùn bể AAO bể BAF bám dính nhiều Thời gian cho giai đoạn chạy thích nghi khoảng 60 ngày 2.3.2 Giai đoạn tăng tải tuần hoàn nitrat Khi mơ hĩnh trải qua giai đoạn chạy thích nghi, lúc vsv bám dính bề mặt giá thể bể BAF, tiếp tục vận hành mô hĩnh với tải trọng hữu 0,55 - 0,75 kgCOD/m3.ngày Ở tải trọng hữu ổn định 0,75 kgCOD/m3.ngày ta cho tuần hoàn nitrat qua tỉ lệ tuần hoàn sau: 100%, 200%, 300% (tuần hoàn nước từ bể lắng thứ bể thiếu khi) Nồng độ COD đầu vào dao động từ 500 đến 640 mg/L, Phân tích tiêu COD, ss, TN, NH4+-N, N02'-N, N03'-N, TP, TKN đầu bể Thời gian chạy tuần hoàn cho tỉ lệ 45 ngày Bảng 2.5 Các thơng số vận hành mơ hình AAO-BAF Lưu lượng Tải trọng hữu Tỷ lệ tuần hồn nước thải (kgCOD/m3 ngày) bùn (%) (lít/ngày) Tỷ lệ tuần hoàn Thời gian lưu nitrat (tuần hoàn nước nước) (%) (giờ) 100% 84 0,75 100 200% 300% 15,43 54 2.4 Lấy mẫu phân tích 2.4.1 Vị trí lấy mẫu Tiến hành lấy mẫu vị trí mơ hình thí nghiệm, gồm: đầu vào đầu kỵ khí, đầu bể thiếu khí, hiếu khí BAF Tần suất lấy mẫu tiêu phân tích đuợc trinh bày bảng sau: Bảng 2.6 Các tiêu phân tích Vị trí lấy mẫu Chỉ tiêu phân tích Tần suất lấy mẫu Đầu vào COD, ss, TN, NH4+-N, N02'-N, NO3 -N, TP ngày Kỵ khí COD, ss, TN, NH4+-N, N02 N, NO3 -N, TP ngày Thiếu khí COD, ss, TN, NH4+-N, N02 N, N03'-N, TP ngày Hiếu khí COD, ss, TN, NH4+-N, N02 N, N03'-N, TP ngày BAF COD, ss, TN, NH4+-N, N02 N, N03'-N, TP ngày Hàm lượng sinh khối giá thể lấy BAF hàm lượng sinh khối lơ lững 45 ngày lấy bể hiếu khí 2.4.2 Phương pháp phân tích mẫu Mẩu dung để phân tích COD, ss, TN, NH4+-N, N02'-N, N03 -N, TP lấy từ ngăn phản ứng, dòng vào dòng Các mẫu lấy cách cấn thận khoảng 500ml nước cách tắt máy bơm máy thối khí, đế lắng khoảng 30 phút phân tích trữ lạnh đế tránh phản ứng xảy sau lấy mẫu Sau lấy mẫu xong, tất máy thối khí máy bơm bật đế hoạt động trở lại Quá trình phân tích mẫu tn thủ theo phương pháp Quy chuẩn Việt Nam (QCVN) kết hợp với Standard Method for the Examination of Water and Wastewater ( APHA, Eaton DA, and AWWA) 55 Bảng 2.7 Các phương pháp phân tích Chỉ tiêu COD Phương pháp Đun hồn lưu kín nhiệt độ Đon vị Thiết bị mg/L Tủ nung 150°C giờ, để nguội Nguồn SMEWW 5220 COD chuẩn độ FAS ss Sấy mẫu nhiệt độ 105°C, mg/L hút ẩm Giấy lọc, bĩnh hút chân SMEWW không, tủ sấy cân 2540 D phân tích NH4+_N Ly tâm mẫu, trắc quang mg/L Máy ly tâm, máy so màu 4500C bước song 430nm NO2' _N Trắc quang bước song mg/L Máy so màu 543 nm NO3' _N Trắc quang bước song mg/L Máy so màu TCVN 4562-1998 Phá mẫu nung 350°c Apha 4500 N02- B 410nm TKN Apha mg/L giờ, chưng cất, Bep nung, thiết bị chưng cất chuẩn độ TP Phá mẫu, trắc quang bước song 420nm mg/L Bep nung, thiết bị so Apha 4500 màu PC 56 2.4.3 Phương pháp đo MLSS ❖ - Sinh khối dính bám [22] Cách lấy mẫu + Thời điểm lấy mẫu cuối tỉ lệ tuần hoàn + Lấy ngẫu nhiên giá thể / lần phân tích - Cách đo + Bước 1: Lấy ngẫu nhiên giá thể cho vào cốc sấy khô hút ẩm; + Bước 2: Sấy cốc mẫu 105°c đến khối lượng không đổi, cân a (g); + Bước Rửa hết giá thể loại bỏ sinh khối; + Bước 4: sấy cốc mẫu loại bỏ sinh khối 105°c đến khối lượng khơng đổi, cân b (g) - Cơng thức tính MLSS: , , - 1624 MLSS = (a2 - b2)X10 5/11,45 ❖ Sinh khối lơ lững ■ Giấy lọc: sấy khơ giấy lọc 105oC vòng giờ, hút ẩm giờ, cân số lẻ đọc ghi lại kết giá trị (c) ■ Mau: đồng mẫu lấy thể tích định V, bùn lơ lững hiếu khí lấy thể tích từ 10ml mẫu, lọc qua giấy lọc dùng thiết bị hút chân khơng, sau đem giấy lọc, sấy khơ 105oC giờ, hút ẩm giờ, đem cân đọc kết giá trị (d) sinh khối lơ lững tính theo cơng thức: MLSS = c (g) - d(g) Vml X10 2.4.4 Xử lý số liệu Ket phân tích số liệu xử lý theo phương pháp thống kê toán học -3 lần phân tích tiêu, lược bỏ số liệu có sai số lớn - Trị số trung bĩnh X số học tính theo công thức 57 n i - Độ lệch chuẩn s tính theo cơng thức /ZF=1 (xi - x)2 s = V - - — - n—1 Việc tính tốn xử lý số liệu vẽ biểu đồ dựa phần mềm Microsoft office Excel phiên 2010 58 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.1 GIAI ĐOẠN THÍCH NGHI Hình 3.1 Hiệu suất xử lỷ COD giai đoạn thích nghi Ở giai đoạn thích nghi mơ hình AAO-BAF vân hành đầu vào pha loãng bắt đầu với nồng độ COD khoảng 200mg/L, ứng với OLR 0,22kgCOD/m3.ngày, sau nồng độ COD tăng dần theo thời gian đến đạt nồng độ khoảng 500 mg/L ứng với tải trọng hữu 0,5 kg COD/m3.ngày Thời gian chạy giai đoạn thích nghi 61 ngày để mô hĩnh ổn định đạt hiệu suất xử lý 80% tải trọng mong muốn (0,5 kg COD/m3.ngày) Trong suốt thời gian thích nghi, COD phân tích ngày lần đế đánh giá hiệu suất xử lý Hĩnh 3.1 nồng độ đầu vào, đầu hiệu suất xử lý COD mô hình giai đoạn thích nghi Trong khoảng tuần đầu tiền, nồng độ COD nước thải đầu vào tăng từ 192mg/L lên đến 288mg/L ứng với nồng độ COD nước thải đầu giảm từ 92mg/L xuống 72mg/L Trong 30 ngày tiếp theo, mơ hình AAO-BAF trĩ nồng độ từ 320mg/L đến 432 mg/L, nồng độ COD đầu giai đoạn giảm mạnh xuống 32mg/L Những ngày lại giai đoạn thích nghi nồng độ COD đầu vào tiếp tục tăng lên để đạt nồng độ mong muốn ( 480 - 512 59 mg/L), khoảng thời gian nồng độ COD đầu biến thiên không theo quỵ luật định mà phụ thuộc vào nồng độ COD đầu vào từ (16-40mg/L) Như vậy, hiệu loại bỏ COD mơ hình bắt đầu tỉ lệ thuận theo tải trọng hữu Nhìn chung hiệu suất xử lý củã mơ hình AAO-BAF tăng theo thời gian thích nghỉ, khoảng 15 ngày đàu tiên, vsV chưa thích nghi kịp với nước thải nên hiệu suất mô hình tháp, dao động từ 52-64% Trong vòng 30 ngày tiếp theo, hiệu suất mơ hình tăng mạnh đạt 80% ( hiệu suất 88% - 89%), từ ngày 25 đến ngày 45) Những ngày cuối giai đoạn thích nghi hiệu suất mơ hình trì ổn định đạt hiệu suất cao gần đến 90% Hình 3.2 Sự thay đồi giá thể Anox Kaldnes K3 giai đoạn thích nghi a Giá thể 30 ngày giai đoạn thích nghỉ b Giá thể 30 ngày cuối giai đoạn thích nghi Khi mod bắt đầu khởi động mơ hình (khoảng 15 ngày đầu tiên), vsv chưa thích nghi kip với môi trường nước thải nên khả xử lý COD đạt hiệu suất không cao Trong khoảng thời gian hệ thong AAO phía trước xử lý chất hữu kém, phần chất hữu chưa xử lý vào bể BAF làm vsv dị dưỡng phân hủy chất hữu mạnh bể BAF chiếm ưu bề mặt giá thể (hình 3.2a) Tuy nhiên, ngày giai đoạn thích nghi (46 ngày lại) hệ thống AAO mơ hình đẫ bắt đầu cỗ khả nâng xử lý tốt cảc chất hữu cơ, nên phần vsv dị dưỡng dính bám giá thể bể BAF bắt đầu giảm dần kết thúc giai đoạn thích nghỉ có vsv tạo thành lớp màng sinh học dính bám bề mặt giá thể ( hình 3.2 b) 60 3.2 GIAI ĐOẠN TĂNG TỈ LỆ TUẦN HOÀN NITRAT Sau kết thúc giai đoạn thích nghi đạt kết định mơ hình AAO-BAF, giai đoạn tăng tỷ lệ tuần hoàn, giai đoạn này, tải trọng hữu 0.75kgCOD/m3.ngày tương ứng với lưu lượng nước thải đầu vào 84L/ngày ứng với 3,5L/giờ, với thời gian lưu nước 15,43 Tỷ lệ tuần hoàn nước tăng dần từ 100%, 200%, 300% so với lưu lượng đầu vào Các kết thí nghiệm mơ hĩnh trĩnh bày cụ thể sau: 3.2.1 Hiệu xử lý COD Hình 3 Sự thay đổi COD qua ngăn tỉ lệ tuần hồn Ngày Hình Hiệu xử lý COD tỉ lệ tuần hoàn theo thời gian 61 Bảng 3.1 kết xử lỷ COD qua tỉ lệ tuần hoàn Tỷ lệ tuần COD đầu vào hoàn (%) (mg/L) 100 COD COD ngăn COD ngăn ngăn kị thiếu khí hiếu khí khí ’ (mg/L) (mg/L) (mg/L) 556,87 ± 80 89,91 ± 33 60,73 ± 34 38,25 ± COD ngăn BAF (mg/L) Hiệu suất tồn mơ hình (%) 24 ± 14 95,40 ± 2,35 223 200 535,49 ± 15,37 300 91 ± 110 57,28 ± 13,09 533,63 ± 83 99,64 ± 25 56,60 ± 12.41 33,09 ± 16,77 ± 7,7 96,86±1,78 11,4 36,18 ± 20,73 ± 14,77 9,37 96,11±1,72 Nhận xét: Ket cho thấy phần lớn COD (khoảng 82%) sử dụng ngăn kị khí q trình A20 10% COD tiêu thụ ngăn thiếu khí q trình khử nitrat Điều ghi nhận số nghiên cứu trước đây, Yongzhi Chen cộng (2011) quan sát thấy phần lớn lượng COD (xấp xỉ 73,4 %) tiêu thụ bể kị khí, nguyên nhân việc bể kị khí PAOs tiêu thụ COD sẵn có để tổng hợp nên PHB, có lượng COD nhỏ vào bế thiếu khí, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triễn DPAOs Hơn X.Y.Li cộng 2013 HU Xiang cộng 2014 kết luận nhiều COD tiêu thụ ngăn kị khí, nhiều PHB tạo dự trữ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc loại bỏ đồng thòi nito photpho bế thiếu khí DPAOs Qua tới ngăn hiếu khí be BAF COD nước lại thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật nitrat hóa phát triển điều kiện COD thấp Photpho tích lũy PAOs xảy chủ yếu ngăn hiếu khí nitrat hóa vi sinh vật nitrat hóa xảy chủ yếu be BAF Do đó, giúp cho phát triển vi sinh vật nitrat hóa thuận lợi hiệu nitrat hóa nâng cao Hiệu xử lý COD tỷ lệ tuần hồn khác mơ hình 62 trình bày hình 4.3 Đối với tỷ lệ tuần hoàn 100%, 200%, 300%, hiệu xử lý COD trung bĩnh mô hĩnh là 95.4%, 96,86%, 96,11% Có thể thấy hiệu khử COD đạt giá trị ngang với tỷ lệ tuần hoàn Lượng COD đầu ứng với tỷ lệ tuần hoàn giới hạn QCVN 11- MT: 2015/B TNMT, cột A 3.2.2 Hiệu xử lỷ nito Đầu vào —NH4+-N Ky khí Thiếu khí Hiếu khí BAF —N02 N -^-N03 N -K-TN Hình Nồng độ nito đầu vào đầu bể tỷ lệ tuần hồn 100% Đầu vào Ky khí Thiếu khí Hiếu khí —NH4+-N —N02 N BAF -A-N03-N -K-TN 63 Hình Nồng độ nito đầu vào đầu bể tỷ lệ tuần hoàn 200% Đầu vào Ky khí Thiếu khí Hiếu khí —NH4+-N —N02 N BAF -A-N03-N —K—TN Hình Nồng độ nito đầu vào đầu bể tỷ lệ tuần hồn 300% 0NH4+-N CITN Hình Hiệu suất xử lý nito tỷ lệ tuần hoàn 64 Bảng Kết xử lỷ nito tỷ lệ tuần hoàn Tỷ lệ tuần hoàn (%) 100 200 300 Đầu vào (mg/L) Ngăn kị khí (mg/L) Ngăn thiếu Ngăn hiếu khí (mg/L) khí (mg/L) Ngăn BAF (mg/L) NH4+-N 79,51 ±9,51 49,75 ± 10,40 37,63 ± 5,96 28,81 ±5,33 5,32 ± 1,04 NO2'-N 0,12± 0,09 0,07 ± 0,06 0,06 ± 0,05 0,06 ± 0,05 0,009 ± 0,008 N03-N 0,28 ± 0,45 0,11 ±0,16 0,05 ± 0,09 0,49 ±0,29 17,58 ±3,77 TN 82,91 ±9,43 53,81 ± 8,63 31,54 ±8,17 28,41 ±7,58 22,79 ± 4,02 NIV-N 78,58 ± 6,47 50,55 ± 12,98 23,51 ±3,80 22,02 ± 3,6 3,05 ± 2,67 NO2-N 0,26 ± 0,33 0,15 ±0,17 0,12 ±0,15 0,08 ±0,13 0,03 ± 0,08 NO3-N 0,25 ±0,18 0,29 ± 0,25 0,18 ±0,38 0,38 ± 0,27 12,44 ±3,18 TN 93,24 ±5,84 51,00 ±7,71 25,00 ± 5,74 22,77 ± 3,29 17,32 ±4,42 NIV-N 77,00 ± 7,21 51,12 ±2,73 20,92 ± 2,64 19,47 ± 3,04 2,38 ± 1,31 NO2-N 0,47 ± 1,15 0,27 ±0,71 0,17 ± 0,38 0,12 ±0,21 0,08 ±0,16 NO3-N 0,20 ±0,18 0,3 ± 0,28 0,20 ± 0,19 0,31 ±0,18 9,90 ± 1,82 TN 91,04 ±6,37 51,61 ±4,21 23,30 ± 4,49 21,07 ±3,67 13,59 ±2,24 Nhận xét: Trong hệ thống A2O - BAF, dòng tuần hồn nitrat từ bế lắng thứ ngăn thiếu khí A2O đóng vai trò quan trọng q trình xử lý nito Nồng độ nito vị trí khác mơ hình đuợc hình 3.5, 3.6, 3.7, cho lần luợt tỷ lệ tuần hoàn 100%, 200%, 300% Kết cho thấy nồng độ TN NH4+-N giảm đáng kế ngăn kị khí ngăn thiếu khí J.A Baeza cộng sụ (2013), Yongzhi Chen cộng sụ (2011) khắng định trình khử nitrat bế thiếu khí đóng vai trò then chốt việc loại bỏ TN Sụ sụt giảm NH4+-N TN bế thiếu khí chủ yếu sụ pha lỗng dòng tuần hồn bùn từ bế lắng ngăn kị khí dòng tuần hồn nuớc từ bế lắng ngăn thiếu khí TN ngăn hiếu khí 65 chủ yếu NH4+-N TN, BAF chủ yếu NO3 -N Gần nhu tất NH4+-N hồn tồn bị biến đổi q trình nitrat hóa BAF Chỉ luợng nhỏ NH4+- N đuợc chuyển hóa cho phát triển vi sinh vật bể A2O Đó hồn tồn hợp lý với thay đổi COD nêu Luợng NO3 -N thấp ngăn thiếu khí trình khử nitrat xảy tốt ngăn thiếu khí Nhu mong đợi, hiệu loại bỏ TN tăng dần tăng tỷ lệ tuần hoàn, vĩ tăng tỷ lệ tuần hoàn luợng nuớc, luợng nitrat tuần hồn bể thiếu khí lớn, giúp tăng hiệu khử nitrat Tại bể thiếu khí, phần lớn nitrat chuyển hố thành khí nitơ Theo thực nghiệm, hiệu loại bỏ TN tăng 7% tăng tỷ lệ tuần hoàn nitrat từ 100-300% Việc loại bỏ vsv nitrat hoá khỏi hệ thống A20 thành công cách áp dụng thời gian luu bùn ngắn bể A20 Điều đồng nghĩa với việc khơng nitrat dòng tuần hồn bùn bể kị khí nên PAOs đảm bảo đuợc điều kiện kị khí tối ưu để thực việc tích luỹ PHB Hiệu suất q trình nitrat hố diễn tốt bể BAF bể BAF đóng vai trò quan trọng việc xử lý nito mô hĩnh kết hợp A20 - BAF Trong suốt q trình thí nghiệm , nồng độ N02'_N N03'_N hệ thống A20 mức thấp khơng có biến đổi đáng kể (Hĩnh 3.6), điều có lợi cho q trình q trình giải phóng photphat bể kị khí Trong nước thải đầu vào, nito chủ yếu dạng NH4+_N nito hữu Đối với nguồn nước thải thủy sản giả lập sử dụng cho nghiên cứu nồng độ NH4+_N xấp xỉ nồng độ TN Như vậy, nồng độ nitơ hữu nước thải đầu vào không đáng kế Q trình khử nito thực thơng qua q trình đồng hóa tống hợp tế bào trình chuyến đối hợp chất nito thành nito phân tử thơng qua nitrat hóa khử nitrat Nồng độ NO3 N đầu mơ hình chiếm khoảng 70% nồng độ TN đầu tỷ lệ tuần hồn cho thấy hiệu suất q trình nitrat hóa xảy ngăn BAF cao Nhờ khả lưu giữ hồn tồn bùn hoạt tính vi sinh bế phản ứng bế giá sinh học BAF, vsv phát triển chậm nitrifiers có đủ thời gian đế phát triển sinh sản Từ cho thấy tác dụng bế giá sinh học việc nâng cao hiệu xử lý nito hệ thống 66 TN ngăn thiếu khí giảm 31,54; 25,40 23,30 mg/L tương ứng với tỷ lệ tuần hoàn 100%, 200%, 300% TN giảm nhẹ đến ngăn hiếu khí BAF suốt q trình thí nghiệm Đối với tỷ lệ tuần hoàn 100%, 200%, 300% hiệu xử lý NH4+_N TN trung bĩnh ứng với tỷ lệ tuần hoàn 93,3% 72,39%, 96,1% 81,43% , 96,91,3% 85,06 % Hiệu xử lí nito đạt giá trị cao ứng với tỷ lệ tuần hoàn 300% Đối với tỷ lệ tuần hoàn, giá trị TN NH4+_N đầu hệ thống nằm giới hạn QCVN 11 -MT:2015/BTNMT, cột A 3.2.3 Hiệu xử lỷ photpho Hình Sự thay đổi nồng độ TP qua bể tỷ lệ tuần hoàn Ngày ... nhằm đánh giá hiệu xử lý nước thải thủy sản mô hĩnh AAO- B AF kết hợp qua tỉ lệ tuần hoàn nitrat đến hiệu loại bỏ nito photpho đồng thời Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ tuần hồn nitrat đến hiệu suất xử. .. bỏ đồng thời nito photpho nước thải, tỉ lệ tuần hồn nitrat có ảnh hưởng đến hiệu lọc sinh học đề tài” Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ tuần hoàn nitrat đến hiệu suất xử lý nito photpho áp dụng công nghệ. .. áp dụng công nghệ AAO -BAF cho xử lỷ nước thải thủy sản II NHIỆM VỤ LUẬN VĂN - Đánh giá ảnh hưởng tỉ lệ tuần hoàn nitrat đến hiệu suất xử lý N, p có nước thải thủy sản công nghệ AAO- B AF - Thiết