Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lí Amôni trong mô phỏng nước thải lò mổ

i LỜI CẢM ƠN Sau trình thực hiện, hướng dẫn tận tình TS Trần Thị Hiền Hoa TS Phạm Thị Ngọc Lan, ủng hộ động viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân, tác giả hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường thời hạn nhiệm vụ với đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả xử lý amơni mơ nước thải lị mổ ứng dụng trình Anammox” Tuy nhiên thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên thiếu sót Luận văn khơng thể tránh khỏi Do đó, tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Qua tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Thị Hiền Hoa TS Phạm Thị Ngọc Lan, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ cung cấp tài liệu, thông tin cần thiết cho tác giả hoàn thành luận văn Tác giải xin chân thành cảm ơn ThS Nguyễn Thị Mỹ Hạnh, CN Nguyễn Thúy Liên giúp đỡ trình làm thí nghiệm Phịng thí nghiệm mơi trường, trường Đại học Xây dựng Tác giả xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, thầy giáo, cô giáo Khoa Môi trường, thầy cô giáo môn truyền đạt kiến thức chuyên môn suốt trình học tập Tác giả xin trân trọng cảm ơn Công ty Kuraray cung cấp vật liệu Công ty Meidensa, Nagoya, Nhật Bản cung cấp vi khuẩn ni cấy cho q trình làm thí nghiệm cho Luận văn Cuối cùng, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ khích lệ tác giả suốt q trình học tập hoàn thành Luận văn Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, ngày 01 tháng năm 2015 Tác giả Trần Quang Trung viii BẢN CAM KẾT Tên tác giả: Trần Quang Trung Mã số học viên: 138520320007 Học viên cao học: 21KTMT21 Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60523020 Khóa học: 21 đợt Tơi xin cam đoan luận văn tơi thực hướng dẫn TS Trần Thị Hiền Hoa TS Phạm Thị Ngọc Lan với đề tài nghiên cứu luận văn: “Nghiên cứu đánh giá khả xử lý amơni mơ nước thải lị mổ ứng dụng trình Anammox” Đây đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn trước đây, khơng có chép luận văn trước Nội dung luận văn thể theo quy định, nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử dụng luận văn trích dẫn nguồn Nếu xảy vấn đề với nội dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy định Hà nội, ngày 01 tháng năm 2015 Tác giả Trần Quang Trung viii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .4 1.1 Tổng quan nước thải lò mổ Việt Nam 1.1.1 Hiện trạng phát sinh nước thải lò mổ Việt Nam .4 1.1.2 Thành phần nước thải lò mổ 1.2 Hiện trạng ô nhiễm Amôni nước thải lò mổ Việt Nam 1.3 Công nghệ xử lý amoni nước thải 10 1.3.1 Công nghệ xử lý amoni nước thải truyền thống 10 1.3.2 Công nghệ xử lý amoni nước thải ứng dụng trình Anammox 16 1.4 Lý thuyết trình anammox .18 1.4.1 Định nghĩa trình Anammox 18 1.4.2 Cơ chế trình Anammox 19 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình anammox 20 1.4.4 Đường cong sinh trưởng vi sinh vật 23 1.4.5 So sánh đánh giá với công nghệ xử lý nitơ truyền thống 23 1.5 Tình hình nghiên cứu xử lý Amơni nước thải lị mổ ứng dụng q trình Anammox 26 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới 26 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 28 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMÔNI TRONG MƠ PHỎNG NƯỚC THẢI LỊ MỔ ỨNG DỤNG Q TRÌNH ANAMMOX .29 2.1 Vật liệu bùn nuôi cấy mơ hình thực nghiệm 29 2.1.1 Vật liệu mang 29 2.1.2 Bùn nuôi cấy 30 2.2 Thiết kế mô hình thực nghiệm 31 2.2.1 Thiết kế bể sinh học 31 2.2.2 Thiết bị phụ trợ 33 2.2.3 Quy trình thực lắp đặt mơ hình thí nghiệm 33 2.3 Điều kiện vận hành thông số vận hành 37 viii 2.3.1 Quy trình đưa bùn dính bám vào vật liệu 37 2.3.2 Các thông số vận hành mơ hình .39 2.4 Phân tích mẫu .42 2.4.1 Các tiêu phân tích tần suất phân tích 42 2.4.2 Phương pháp phân tích 42 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Sự biến đổi N-NH + , N-NO - đầu vào đầu mơ hình 47 3.1.1 Sự biến đổi N-NH + đầu vào đầu mơ hình 48 3.1.2 Sự biến đổi N-NO - đầu vào đầu mơ hình .52 3.2 Sự biến đổi tổng nitơ đầu vào đầu mơ hình 54 3.3 Sự biến đổi tải trọng xử lý đầu đầu vào mô hình .57 3.4 Đánh giá lượng N-NO đầu vào N-NO sinh trình xử lý 60 3.5 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ .62 3.6 Sự thay đổi pH 67 3.7 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 PHỤ LỤC 77 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các sở giết mổ nhỏ lẻ khơng đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm Hình 1.2: Phát sinh nước thải thành phần nước thải Hình 1.3 Nước thải khu vực giết mổ gia súc, gia cầm Hình 1.4 Dây chuyền xử lý Nitơ nước thải - phản nitrat hóa 12 Hình 1.5 Dây chuyền xử lý Nitơ nước thải – khử nitrat 12 Hình 1.6 Dây chuyền xử lý Nitơ nước thải – Kết hợp trình 14 Hình 1.7 Dây chuyền xử lý Nitơ nước thải – Kênh oxi hóa tuần hồn 14 Hình 1.8 Dây chuyền xử lý Nitơ nước thải – Bể SBR 15 Hình 1.9 Các giai đoạn hoạt động bể SBR .15 Hình 1.10 Chu trình nitơ kết hợp với trình anammox .19 Hình 1.11 Cơ chế sinh hố giả thiết phản ứng Anammox 19 Hình 1.12 Hình ảnh vi khuẩn Anammox Candidatus Brocadia .20 Hình 1.13 Đường cong sinh trưởng hệ thống kín 23 Hình 1.14 Chu trình nitơ truyền thống .24 Hình 1.15 Mơ tả so sánh cơng nghệ xử lý nitơ theo phương pháp truyền thống Anammox 26 Hình 1.16 Chu trình tuần hoàn Nitơ 27 Hình 2.1 Vật liệu mang Acrylin .29 Hình 2.2 Vật liệu Polyethylene(PE) công ty thương mại Kuraray 30 Hình 2.3 Bùn ni cấy .31 Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng 32 Hình 2.5 Bể Nitrit hóa bán phần 32 Hình 2.6 Bể Anammox 32 Hình 2.7 Thùng đựng nước .33 Hình 2.8 Bể sinh học bọc kín 33 Hình 2.9 Quy trình thực mơ hình thí nghiệm 33 Hình 2.10 Pha chế mẫu nước thải lị mổ 36 Hình 2.11 Q trình Nitrit hóa bán phần 37 Hình 2.12 Quy trình Anammox .37 Hình 2.13 Vật liệu mang thay đổi màu qua q trình ni vi khuẩn Nitrosomonas38 viii Hình 2.14 Vật liệu mang thay đổi màu qua q trình ni vi khuẩn Planctomycetes .39 Hình 2.15 Nitrit hóa bán phần 40 Hình 2.16 Bể Anammox 41 Hình 2.17 Hóa chất đường chuẩn N-NH + 44 Hình 2.18: Hóa chất đường chuẩn N-NO - 45 Hình 2.19: Đường chuẩn N-NO - .45 Hình 2.20 Phân tích mẫu 46 Hình 3.1 Biểu đồ thể thay đổi nồng độ amoni trước sau xử lý .50 Hình 3.2 Biểu đồ thể thay đổi nồng độ nitrit trước sau xử lý 53 Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn thay đổi tổng nitơ 56 Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn biến đổi tải trọng xử lý 59 Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn biến đổi nồng độ N-NO - đầu vào N-NO sinh .61 Hình 3.6 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ giai đoạn 64 Hình 3.7 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ giai đoạn 65 Hình 3.8 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ giai đoạn 66 Hình 3.9 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ N-NH + bỏ giai đoạn 67 Hình 3.10: Thay đổi màu sắc sinh khối 68 viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần tính chất nước thải giết mổ gia súc Bảng 1.2: Thành phần nước thải số lò mổ cơng nghiệp tỉnh phía Nam Bảng 1.3 Các phương pháp xử lý nitơ nước thải 10 Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật vật liệu mang PE 30 Bảng 2.2 Nước thải nhân tạo cho q trình Nitrit hóa bán phần .35 Bảng 2.3 Nước thải nhân tạo cho trình Anammox (tính cho lít nước thải) 35 Bảng 2.4 Thông số hoạt động giai đoạn 41 Bảng 2.5 Thông số hoạt động giai đoạn 41 Bảng 2.6 Thông số hoạt động giai đoạn 42 Bảng 2.7 Thông số hoạt động giai đoạn 42 Bảng 3.1 Kết tải lượng đầu hệ thống giai đoạn 47 Bảng 3.2 Kết tải lượng đầu hệ thống giai đoạn 48 Bảng 3.3 Kết tải lượng đầu hệ thống giai đoạn 48 Bảng 3.4 Kết tải lượng đầu hệ thống giai đoạn 48 Bảng 3.5 Kết phân tích nồng độ N-NH + hiệu suất xử lý N-NH + 49 Bảng 3.6 Kết phân tích nồng độ N-NO - hiệu suất xử lý N-NO - 52 Bảng 3.7 Kết phân tích nồng độ TN hiệu suất xử lý TN 55 Bảng 3.8 Tải trọng xử lý N-NH + mơ hình .58 Bảng 3.9 Kết phân tích nồng độ N-NO - đầu vào mô hình .60 Bảng 3.10 Thay đổi tỷ lệ cân hóa học Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ giai đoạn xử lý 63 Bảng 3.11 pH trình vận hành 67 viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Anammox Anaerobic ammonium oxidation AOB Ammonium oxidation bacteria BOD Biological Oxygen Demand COD Chemical Oxygen Demand DO Dissolved oxygen HRT Hydraulic RetentionTime NOB Nitrite oxidation bacteria TAN Total Ammonium Nitrogen T-N Total nitrogen TSS Total Suspended Solid SNAP Single stage nitrogen removal Anammox and parital Nitrotation SBR Requencing Batch Reactor UASB Upflow Anearobic Sludge bed VSS Volatile Suspended Solids using MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, với tốc độ thị hóa tăng trưởng kinh tế nhanh, lò giết mổ gia súc với quy mô trang thiết bị khác phát triển nhanh Tuy nhiên, nước thải từ lò giết mổ gia súc lại khơng có thiết bị xử lý nước thải Các nhà xưởng giết mổ chế biến công nghiệp thường thải trực tiếp máu nước thải không xử lý Nước thải từ q trình giết mổ gia súc nhiễm, có mùi hôi tanh, nồng nộ chất ô nhiễm cao đặc biệt thông số COD, BOD, Nitơ, Phốt pho, dầu mỡ, Coliform, vi trùng, vi khuẩn Việc xả thải trực tiếp nguồn nước thải ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân sản xuất, cộng đồng dân cư xung quanh làm nguồn nước tiếp nhận ô nhiễm nặng nề Thành phố Hà nội có vài sở giết mổ gia súc, gia cầm tập trung bán công nghiệp, sản lượng khơng cao, cịn hầu hết sở giết mổ tư nhân, nằm rải rác quận Hai Bà Trưng, Thanh Xuân, Tây Hồ, Thanh Trì… Theo thống kê chăn ni năm 2014, trung bình ngày, từ lị mổ xuất xưởng khoảng 120 thịt lợn, 30 thị trâu bò Tình trạng giết mổ lị mổ tư nhân diễn tự phát khơng kiểm sốt Trên thực tế để giết mổ lợn cần 300-500 lít nước Vậy với quy mơ phổ biến 50-100 lợn/ngày cần 20-50 m3 nước gần toàn lượng nước thải với nồng độ chất ô nhiễm cao [29] Với mạnh nước nông nghiêp, ngành công nghiệp chăn nuôi chế biến thực phẩm phát triển mạnh Việt nam Các đơn vị giết mổ gia súc tập trung đảm bảo nguồn cung cấp thực phẩm an tồn cho người dân mà cịn tiến xa xuất khảu sang nước khác Một yêu cầu đáp ứng yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm nghiêm ngặt thị trường khó tình khu vực giết mổ phải hợp vệ sinh sở phải có hệ thống xử lý chất thải đảm bảo yêu cầu, nên việc xử lý cần thiết nhằm cải thiện chất lượng nước sau xử lý đáp ứng yêu cầu cột B, QCVN 40:2011/BTNMT Q trình oxi hóa amơni yếm khí (Anaerobic ammonium oxidation Anammox), đó, amơni nitrit oxi hóa cách trực tiếp thành khí N điều kiện yếm khí với amơni chất cho điện tử, nitrit chất nhận điện tử để tạo thành khí N Đây phương pháp có hiệu kinh tế so với q trình loại bỏ amơni thơng thường từ nước thải có chứa nhiều amơni Ưu điểm phương pháp so với phương pháp nitrat hóa đề nitrat hóa thơng thường chỗ: địi hỏi nhu cầu oxi khơng cần nguồn cacbon hữu từ bên ngồi Bước nitrat hóa bán phần phải tiến hành trước để chuyển nửa amơni thành nitrit Sản phẩm q trình Anammox N , nhiên, khoảng 10% nitơ đưa vào (amôni nitrit) chuyển thành nitrat Lượng bùn sinh khơng đáng kể Bên cạnh đó, việc ứng dụng q trình anammox để xử lý amơni với nồng độ cao môi trường lưu động nghiên cứu cho kết khả quan nồng độ amôni đầu vào từ 100-300 mgNH +-N/L [12].Tuy nhiên, nghiên cứu dừng lại việc sử dụng nước thải mơ nước thải có nồng độ amôni cao mà chưa nghiên cứu nước thải thực tế nước thải lò giết mổ gia súc, nước rỉ rác… Việc ứng dụng trình anammox chưa thực nhiều Việt Nam q trình anammox có khó khăn định vi khuẩn anammox sinh trưởng chậm nhạy cảm với số yếu tố môi trường nhiệt độ, độ pH Từ lý trên, tác giả tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu đánh giá khả xử lý amôni mô nước thải lị mổ ứng dụng q trình Anammox” Mục tiêu đề tài Đánh giá khả xử lý amôni mơ nước thải lị mổ ứng dụng q trình Anammox Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nước thải mô nước thải lò mổ 63 Bảng 3.10 Thay đổi tỷ lệ cân hóa học Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ giai đoạn xử lý Giai đoạn Tỷ lệ N-NO - / NNH + Tỷ lệ N-NO - / NNH + Tỷ lệ T-N/ N-NH + Tỷ lệ lý thuyết 1,32 0,26 2,06 Giai đoạn 3,80 1,83 1,00 Giai đoạn 0,93 0,57 2,50 Giai đoạn 0,93 0,24 2,17 Giai đoạn 0,98 0,19 2,17 Nhận xét: Từ bảng ta thấy có khác biệt rõ ràng giữ tỷ lệ lý thuyết tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ N-NO - sinh so với tỷ lệ N-NH + giai đoạn Sang giai đoạn 2, tỷ lệ xem gần Có thể giải thích sau: Ở giai đoạn hiệu suất xử lý N-NO - cao lượng N-NO - loại bỏ tương đối lớn Mặt khác lượng N-NH + loại bỏ giai đoạn tương đối thấp tỷ lệ cao đạt giá trị 3,8 Tương tự tỷ lệ N-NO cao so với tỷ lệ lý thuyết đạt giá trị 1,83 Do tỷ lệ loại bỏ T-N N-NH + loại bỏ thấp so với lý thuyết đạt giá trị 1,00 Giai đoạn 1: Tỷ lệ N-NO - / N-NH +, Tỷ lệ N-NO - / N-NH + 3,8 1,83 cao so với giá trị tỷ lệ lý thuyết 1,32 0,26,còn tỷ lệ T-N/ N-NH + 1,0 thấp nhiều so với giá trị tỷ lệ lý thuyết 2,06 Do Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ N-NH + loại bỏ giai đoạn khác so với tỷ lệ lý thuyết phương trình phản ứng anammox tượng Nitrat hóa thảo luận mục 3.4 64 Hình 3.6 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ NNH + loại bỏ giai đoạn Giai đoạn 2: Tỷ lệ N-NO - / N-NH + 0,93 thấp so với giá trị tỷ lệ lý thuyết 1,32 Còn tỷ lệ N-NO - / N-NH + tỷ lệ T-N/ N-NH + 0,57 2,50 cao so với tỷ lệ lý thuyết 0,26 2,06 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ NNH + loại bỏ giai đoạn khác so với tỷ lệ lý thuyết phương trình phản ứng anammox, nhiên chênh lệch giai đoạn 65 Hình 3.7 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ NNH + loại bỏ giai đoạn Giai đoạn 3: Tỷ lệ N-NO - / N-NH + 0,93 thấp so với giá trị tỷ lệ lý thuyết 1,32 Còn tỷ lệ N-NO - / N-NH + tỷ lệ T-N/ N-NH + 0,24 2,17 gần giống với tỷ lệ lý thuyết 0,26 2,06 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ NNH + loại bỏ giai đoạn so với tỷ lệ lý thuyết phương trình phản ứng anammox lệch giai đoạn 2, cải thiện nhiều 66 0,600 y = 2,1715x Tỷ lệ loại bỏ sinh (g/m3 ngày) 0,500 Tỷ lệ loại bỏ NNO2 Tỷ lệ sinh NNO3 Tỷ lệ loại bỏ TN 0,400 0,300 y = 0,9324x 0,200 y = 0,2391x 0,100 0,000 0,215 0,220 0,225 0,230 0,235 0,240 0,245 0,250 0,255 Tỷ lệ N-NH4 loại bỏ (g/m3 ngày) Hình 3.8 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO sinh so với tỷ lệ NNH + loại bỏ giai đoạn Giai đoạn 4: Tỷ lệ N-NO - / N-NH +, tỷ lệ N-NO - / N-NH + tỷ lệ T-N/ N-NH + 0,98; 0,19 2,17 gần giống với tỷ lệ lý thuyết 1,32; 0,26 2,06 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ NNH + loại bỏ giai đoạn gần giống với tỷ lệ lý thuyết phương trình phản ứng anammox 67 0,800 y = 2,1717x Tỷ lệ loại bỏ sinh (g/m3 ngày) 0,700 0,600 0,500 Tỷ lệ loại bỏ N-NO2 0,400 y = 0,9798x 0,300 Tỷ lệ sinh N-NO3 Tỷ lệ loại bỏ TN 0,200 0,100 y = 0,1918x 0,000 0,250 0,300 Tỷ lệ N-NH4 loại bỏ 0,350 (g/m3 ngày) Hình 3.9 Tỷ lệ T-N loại bỏ, N-NO - loại bỏ tỷ lệ N-NO - sinh so với tỷ lệ NNH + bỏ giai đoạn Như nói, q trình tiến hành xử lý amoni ứng dụng trình anammox thực nghiệm qua giai đoạn đạt hiệu tốt dần lên, gần với lý thuyết trình Đây sở quan trọng để đưa ứng dụng lý thuyết trình anammox vào thực tế xử lý nước thải lò mổ chứa amoni cao 3.6 Sự thay đổi pH Tiến hành đo pH thời điểm lấy mẫu nước thải đầu đầu vào bể anammox ta có kết thu bảng 3.2 Bảng 3.11 pH trình vận hành Giai đoạn pH vào pH Giai đoạn 7,4±0,1 7,6±0,1 Giai đoạn 7,3±0,1 7,9±0,3 Giai đoạn 7,3±0,1 8,1±0,2 Giai đoạn 7,2±0,1 8,0±0,1 68 Bảng 3.2 cho thấy pH trình chạy mơ hình thí nghiệm có thay đổi đầu vào nước thải Đầu vào nước thải đo tương đối ổn định từ 7,2- 7,4 Tuy nhiên đầu có thay đổi lớn từ 7,6 – 8,1 Nước thải sau trình xử lý đầu bể anammox tăng tính kiềm lên Trong giai đoạn giá trị pH đầu không vượt giá trị 7,6 tồn q trình nitrat hóa anammox bể phản ứng vật liệu PE Một phần thể vi khuẩn anammox chưa thích nghi hồn tồn Giá trị pH đầu cao giai đoạn 2, đặc biệt cao đến 8,0 giai đoạn Điều phản ánh tính chất hóa học phản ứng anammox tiêu thụ axit Vì nói giai đoạn phát triển ổn định anammox Và phù hợp với lượng biến đổi nitrat mục 3.5 Quá trình phát triển vi khuẩn anammox nhìn thấy mắt thường thơng qua màu sắc vật liệu mang qua giai đoạn nghiên cứu hình 3.10 Hình 3.10: Thay đổi màu sắc sinh khối Ta thấy thay đổi màu sắc sinh khối PE xốp thời gian bắt đầu vận hành đến giai đoạn ổn định Sinh khối dính bám bề mặt vật liệu xốp PE làm vật liệu chuyển dần từ màu trắng sang màu vàng đỏ 69 Quan sát vi khuẩn anammox tăng nhanh chóng bề mặt vật liệu PE phù hợp với kết nghiên cứu 3.7 Kết luận chương Đề tài nghiên cứu q trình độc lập là: Nitrit hóa bán phần q trình Anamox Tuy nhiên khối lượng cơng việc tương đối lớn, hiệu trình Nitrit hóa bán phần bể số 1chưa đạt kết tốt nên tác giả sâu vào việc phân tích xử lý số liệu bể số (Quá trình Anammox) Quá trình thực nghiên cứu chia làm 04 giai đoạn Qua trình phân tích mẫu, xử lý số liệu Tác giả có đánh giá khả xử lý Amoni nước thải lò mổ (được pha theo tỷ lệ chất để mơ với nước thải lị mổ) ứng dụng q trình Anammox thơng qua thơng số: - Sự biến đổi N-NH +, N-NO - đầu vào đầu mơ hình  Sự biến đổi N-NH +ở đầu vào đầu mơ hình  Sự biến đổi N-NO - đầu vào đầu mơ hình - Sự biến đổi tổng nitơ đầu vào đầu mơ hình - Sự biến đổi tải trọng xử lý đầu đầu vào mơ hình Cả giai đoạn trình xét cho thấy xu hướng khả xử lý nước thải sau: Ở giai đoạn 1, thời gian lưu nước 24 lượng chất đưa vào nhỏ nhất, vi sinh vật giai đoạn thích nghi, trình xử lý có bất ổn nhiên đạt hiệu tốt Ở giai đoạn 2: Tăng lượng chất lên nên vi sinh vật chưa kịp thích nghi nên đầu giai đoạn có biến động tương đối nhiều, hiệu xử lý đầu giai đoạn chưa cao, nhiên tăng dần cuối giai đoạn vi sinh vật thích nghi dần Ở giai đoạn 3: Đây giai đoạn vi sinh vật thích nghi dần phát triển ổn định 70 Ở giai đoạn 4: giai đoạn cho thấy lượng chất đưa vào tương đối cao hiệu xử lý tốt lượng N-NH + , N-NO - , tổng N thấp so với tiêu chuẩn cho phép cột B QCVN 40/2011-BTNMT Nguyên nhân vi sinh vật thích nghi phát triển mạnh, ổn định giai đoạn Lưa chọn điều kiện tối ưu để ứng dụng vào thực tiễn cho nghiên cứu sau 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Anammox công nghệ phát triển năm gần Q trình khơng cần nguồn cacbon hữu để loại bỏ nitơ Vì vậy, đem lại lợi ích kinh tế mang lại nhiều tiềm cho xử lý nước thải có chứa amoni có nồng độ cao Là loại hình cơng nghệ mới, q trình xử lý nitơ nước thải trình anammox chưa áp dụng nhiều vào thực tiễn Tuy nhiên, với phát triển khoa học cơng nghệ công nghệ ngày lựa chọn nhiều Xét góc độ kỹ thuật, xử lý nước thải q trình anammox xử lý nước thải đạt hiệu cao hẳn so với công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính truyền thống, đặc biệt nước thải chứa nồng độ amôni cao Các tiêu kỹ thuật nguồn thải sau xử lý tiêu TN, N-NH + đáp ứng tốt tiêu chuẩn hành cho xử lý nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT) Với ưu nhược điểm trình bày, kết luận rằng, hồn tồn có khả ứng dụng q trình anammox xử lý nước thải lị mổ Việt Nam cách hiệu Đề tài đánh giá khả xử lý Amoni nước thải lị mổ ứng dụng q trình Anammox thơng qua đánh giá thơng số vận hành mơ hình thực nghiệm: - Sự biến đổi N-NH +, N-NO -, N-NO - đầu vào đầu mơ hình đạt hiệu tốt + Sự biến đổi N-NH +: Giá trị đầu N-NH + trung bình đạt 8,28 mg/l hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn hành Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải Công nghiệp(QCVN 40/2011-BTNMT) Hiệu xử lý ổn định đạt 86,76% + Sự biến đổi N-NO - : Hiệu xử lý ổn định đạt 84,54% 72 - Sự biến đổi tổng nitơ đầu vào đầu mơ hình giảm dần, giá trị T-N đầu đạt 39,95 mg/l Hiệu xử lý ổn định đạt 80% Tổng ni tơ đầu đạt tiêu cột B QCVN 40/2011-BTNMT - Sự biến đổi tải trọng xử lý đầu đầu vào mơ hình cho thấy hệ thống chịu tải trọng dần tăng cao - So sánh kết thực nghiệm cho thấy tương đồng phù hợp với lý thuyết trình anammox - Đánh giá thay đổi pH trình anammox, cho thấy trình anammox trình tiêu thụ axit - Đưa điều kiện tối ưu để áp dụng thực tiễn cho nghiên cứu sau nước thải lò mổ là: Thời gian lưu nước 24h, Lượng N-NH +đầu vào 60-80 mg/l, nhiệt độ 27-300C, pH = 6-8,5 Kiến nghị: - Đề xuất nghiên cứu mở rộng thêm với nồng độ chất đầu vào tăng cao (trên 80 mg/l) - Tăng hiệu kinh tế ứng dụng mơ hình cách nghiên cứu với thời gian lưu nước thấp - Tiếp tục nghiên cứu chạy mơ hình thí nghiệm bể Nitrit hóa bán phần để tìm điều kiện tối ưu tạo nồng độ chất phù hợp cho trình anammox - Trong tương lai tiến hành cài đặt mơ hình cho nhiều loại nước thải chứa nhiều amôni như: Nước thải rỉ rác, công nghiệp thực phẩm … Đây nghiên cứu bước đầu, cần có kế hoạch nghiên cứu sâu triển khai quy mô lớn nhằm khảo sát khả thích ứng cơng nghệ, vi khuẩn Anammox phương pháp thực 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lê Công Nhất Phương, Nguyễn Huỳnh Tấn Long, Ngô Kế Sương (2012) Mối tương quan bicacbonat ammonium trình nitrit hóa phần/anammox để loại ammonium nước thải ni lợn Tạp chí Sinh học, 34(3SE): 63-68.10.2 Lê Cơng Nhất Phương (2008), Nghiên cứu ứng dụng nhóm vi khuẩn Anammox xử lý nước thải chăn nuôi heo, Luận án Tiến sỹ, ĐHQG TP HCM Ngô Thị Phương Nam nnc; Nghiên cứu xử lý nước thải giết mổ gia súc trình sinh học hiếu khí thể bám vật liệu polymer tổng hợp, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, số 48, 2008 Nguyễn Thị Hoa Lý – Hồ Kim Hoa, Hiệu số hóa chất khử trùng dùng chăn ni, Tạp chí Thú y – số 4, 2002 (tr 43-49) Nguyễn Xn Hồn (2009), Nghiên cứu xử lý amơni nồng độ thấp nước thải sinh hoạt phương pháp anammox Tạp chí hóa học ứng dụng số 13 Nguyễn Văn Phước (2007), Xử lý nước thải phương pháp sinh học, Viện tài nguyên môi trường, Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2007 Phạm Thị Ngọc Lan (2014), Bài giảng kỹ thuật vệ sinh môi trường nông thôn nâng cao, Đại học Thủy Lợi Phạm Khắc Liệu, Kenji Furukawa (2008), Phát triển trình xử lý sinh học loại nitơ nước thải sở phản ứng anammox, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 48 Quyết định số 1930/QĐ-TTg ngày 20 tháng 11 năm 2009 Phê duyệt định hướng phát triển nước thị Việt nam đến 2025 tầm nhìn đến 2050 74 10 Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, (2002), Cơ sở hóa học q trình xử lý nước cấp nước thải, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 11 Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ,Lê Thị Hiền Thảo(1995) Các q trình sinh học cơng trình cấp thoát nước NXB Khoa Học Kỹ Thuật , Hà Nội 12 Trần Thị Hiền Hoa, Lương Ngọc Khánh, Kenji Furukawa (2006), Loại bỏ nitơ trình anammox sử dụng hạt PVA-gel làm vật liệu mang, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Đại học Xây dựng lần thứ 15, 5-14, Hanoi (Việt Nam) 13 Trần Hiếu Nhuệ, Trần Thị Hiền Hoa (2011), Công nghệ xử lý nước thải áp dụng Việt Nam, Kỷ yếu hội nghị Khoa học, Trường Đại học Duy Tân Đà Nẵng 14 Trần Hiếu Nhuệ (1998) “Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp” , NXB Khoa Học Kỹ Thuật , Hà Nội 15 Trần Đức Hạ(2006), Chuyên đề xử lý nitơ nước thải Tiếng Anh 16 Bertino, A (2010), “Study on one-stage Partial Nitritation-Anammox processin Moving Bed Biofilm Reactors: a sustainable nitrogen removal”, TRITA LWR Degree Project4 17 Dosta, J., et al (2008), “Short-and long-term effects of temperature on the Anammox process”, Journal of Hazardous materials, 154, pp 688-692 18 Hippen, A., Rosenwinkel, K., Baumgarten, G., Seyfried, C.F.,(1997), Aerobicdeammonification: a new experience inthe treatment of wastewaters, Wat Sci Tech.35 (10), 111-12018 19 Koch, G., Egli, K.,van der Meer, J.R., Siegrist, H., (2000), Mathematicalmodelling of autotrophic denitrification in a nitrifying biofilm of a rotating biologicalcontactor, Wat Sci Tech 41 (4-5), 191-198 75 20 Macr Strous, Gijs Kuenen J., Mike S.M Jetten (1999), “Key physiology of anaerobic ammonium oxidation”, Applied and Environmental Microbiology, 65(7), pp 3248 21 Melcalf and Eddy Inc Wastewater Engineering : Treatment ,Disposal and Reuse , 4th edition 22 Sara Ekström (2010), N2O production in a single stage nitritation/anammox MBBR process (Master Thesis), Lund University (2010)17 23 Siegrist, H., Reithaar, S., Lais, P., (1998), Nitrogen loss in a nitrifying rotatingcontactor treating ammonium rich leachate without organic carbon, Wat Sci Tech 37(4-5), 589-591.19 24 Van Hulle, S.W.H., Vandeweyerb, H.J.P., Meesschaertc, B.D.,Vanrolleghem a, P.A., Dejansb, P., Dumoulinb, A (2010), Engineering aspects and practica l application of autotrophic nitrogen removal from nitrogen rich streams, Chemical Engineering Journal 162:1-205 25 Zhu Liang, Junxin Liu (2008), “Landfill leachate treatment with a novel process; Anaerobic ammonium oxidation (Anammox) combined with soil infiltration system”, Journal of Hazadous materials, 151, pp.207 25 Standard methods for the examination of water and wastewater, phiên thứ 20 (Clescerl et al, 1999) Internet 26 http://www.syvab.se 25 Lị mổ làm khổ mơi trường 2014 Xem 29/8/2014 http://www.vietnamnet.vn 26 http://www vnexpress.net 27 Bộ Nông nghiệp & PTNT kiểm tra thực trạng sở giết mổ số địa bàn Hà Nội 2015 xem 25/3/2015 http://hanoimoi.com.vn/ 76 PHỤ LỤC Một số hình ảnh trình lắp đặt vận hành mơ hình thí nghiệm Một số hình ảnh q trình lấy mẫu phân tích mẫu phịng thí nghiệm 77 PHỤ LỤC 1: QCVN 40:2011/ BTNMT QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP Phụ lục 1: - Giá trị thông số nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải Công nghiệp TT Thông số Đơn vị Giá trị C A B oC 40 40 Pt/Co 50 150 - đến 5,5 đến Nhiệt độ Màu pH BOD5 (20oC) mg/l 30 50 COD mg/l 75 150 Amoni (tính theo N) mg/l 10 Tổng nitơ mg/l 20 40 Coliform vi 3000 5000 khuẩn/100ml Trong đó: - Cột A Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; Cột B Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; Mục đích sử dụng nguồn tiếp nhận nước thải xác định khu vực tiếp nhận nước thải ... xử lý amôni mô nước thải lị mổ ứng dụng q trình Anammox Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nước thải mơ nước thải lị mổ Phạm vi nghiên cứu: Nước thải mơ nước thải lị mổ có nồng... tố môi trường nhiệt độ, độ pH Từ lý trên, tác giả tiến hành thực đề tài: ? ?Nghiên cứu đánh giá khả xử lý amôni mơ nước thải lị mổ ứng dụng q trình Anammox” Mục tiêu đề tài Đánh giá khả xử lý amôni. .. nghiên cứu giới 26 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nước 28 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ AMÔNI TRONG MÔ PHỎNG NƯỚC THẢI LỊ MỔ ỨNG DỤNG Q TRÌNH ANAMMOX