Xử lý sinh học hợp chất phospho trong nước thải chăn nuôi heo: Ưu điểm, nhược điểm và kiểm soát vận hành

Xử lí hợp chất phospho

Hầu như các hợp chất của phospho không tồn tại ở dạng bay hơi trong điều kiện thông thường, vì vậy để tách phospho ra khỏi nước cần phải chuyển hóa chúng về dạng không tan trước khi áp dụng các kỹ thuật tách chất lắng như: lọc, lắng hoặc tách trực tiếp qua màng thích hợp. Phosphate đơn Tan, phản ứng tạo muối, tham gia phản ứng sinh hóa Polyphosphate Ít tan, có khả năng tạo muối tham gia phản ứng sinh hóa Muối phosphate Phần lớn không có độ tan thấp hình thành từ phosphat đơn Phospho trong teá. Thành phần của tế bào hoặc lượng dự trữ trong tế bào của một số vi khuẩn.

Ưu nhược điểm của phương pháp sinh học + ệu ủieồm

- Diển biến của quá trình vi sinh phức tạp, vấn đề tách loại phospho được quan tâm chưa lâu nên các thông số kỹ thuật dùng trong thiết kế cũng như các yếu tố ảnh hưỡng tản mạn về giá trị và thậm chí trái ngược về kết quả dẫn đến việc tính toán dễ gặp sai sót thể hiện ở khâu vận hành. - Kiểm soát điều kiện vận hành rất chặt chẽ sau cho trong vùng yếm khí không tồn tại oxy và nitrat.

Những phương pháp loại bỏ phospho trong nước thải 1. Loại bỏ Phospho bằng phương pháp hóa học

• Các công trình loại bỏ Phospho bằng phương pháp sinh học

Hydroxy apatit C10(PO4)6(OH)2 không bao giờ xuất hiện ngay trong quá trình hình thành mầm tinh thể cho dù nó là thành viên ổn định nhất về mặt nhiệt động và kém hòa tan nhất trong số các kết tủa phosphat canxi. Các dạng vô định hình này tái kết tinh nhanh hay chậm đều phải trải qua một số dạng hợp chất trung gian cấu trúc không xác định trước khi tạo thành hydroxy apatit. Quá trình giảm độ tinh khiết là do Fe3+trong dung dịch không ngừng bị thủy phân dẫn đến sự hình thành các phức bị thủy phân và cuối cùng tạo thành kết tủa Fe(OH)3.

Phospho không chỉ tiêu thụ cho tế bào hoạt động mà còn tích lũy để vi sinh vật sử dụng khi cần thiết, bùn chứa phospho dư sẽ được xả đi, hoặc khử hoặc xử lý để giải phóng phospho dư đó. Tuy nhiên cùng tồn tại vùng yếm khí hoặc vùng tùy tiện, sự phân hủy chất hữu cơ được thực hiện nhờ sinh vật mà chủ yếu là nhờ vi khuẩn, một phần nhỏ nhờ Protozoa. Trên vùng yếm khí là vùng tùy tiện và hiếu khí với khu hệ vi sinh rất phong phú trong đó còn có các nhóm vi khuẩn tùy nghi (Facultative) có cơ chế phát triển trong điều kiện có hoặc không có oxy tự do.

Việc loại bỏ phospho theo phương pháp sinh học bằng hệ bùn hoạt tính đơn lơ lững (single sludge system) chạy qua các vùng yếm khí, thiếu khí và háo khí là phổ biến nhất. Mặt khác, việc sao chép 100% công nghệ của nước ngoài sẽ không có hiệu quả xử lí như mong muốn, do thành phần nước thải các thành phố trên thới giới thì khác nhau. Một nghiên cứu tại đại học xây dựng Mat-xcơ-va (MGSU), Liên Bang Nga thì đưa ra bảng luận về cho phép loại bỏ (P) ra khỏi nước thải sinh hoạt bằng hệ vi sinh bám dính dựa trên nguyên tắc ăn mòn sinh học.

Các màng sinh học bám dính lên bề mặt kim loại thực hiện quá trình ăn mòn sinh học lên tục làm nồng độ sắt trong aeroten tăng đột ngột, tạo điều kiện cho quá trình keo tụ hóa lý phosphat được diễn ra nhanh chóng.

Quá trình liên quan đến xử lí phospho bằng sinh học 1. Quá trình SHARON

Theo quan điểm từ trước đến nay, chúng phải được cho vào hai môi trường khác nhau ở hai điều kiện khác nhau trong hai thiết bị phản ứng khác nhau để thực hiện tốt vai trò của mình. Khám phá này của nhà vi sinh vật học DELFT được gọi là Canon ( Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite ) có nghĩa là quá trình loại bỏ hoàn toàn nitơ tự dưỡng có sự tham gia của nitrit. Quá trình diễn ra như sau : Vi khuẩn Anammox biến nitrit thành nitơ tự do, nó dùng ammonium là nguồn cung cấp thức ăn; trong khi đó vi khuẩn thuộc nhóm Nitrosomonas tham gia vào quá trình nitrat hóa mà chủ yếy là giai đoạn chuyển hóa ammonium thành nitrit.

Trong quá trình hoạt động chung như vậy, hai loại vi khuẩn trên đã tạo nên một lớp bông bùn và bên trong là những phần tử kỵ khí,điều này được chứng minh bằng cách nồng độ oxy đã không phát hiện được bằng đầu dò. Lượng oxy được cho vào vừa đủ để oxy hóa hết một nữa lượng ammonium trong thiết bị phản ứng, lượng này sẽ chuyển thành nitrit, lượng ammonium còn lại sẽ tham gia phản ứng với nitrit sinh ra với tác dụng của Anammox. Quá trình SNAP là một nghiên cứu mới đã kết hợp đồng thời hai quá trình nitritation và Anammox trong một thiết bị phản ứng, hay nói cách khác là kết hợp được nhóm vi khuẩn Nitrosomonas và nhóm vi khuẩn Anammox trong điều kiện kiểm soát được nguồn oxy cung cấp để oxy hoá ammonium trong giai đoạn.

+ 1,041H2O + 1,88H2CO3 (28) Vi sinh vật tham gia phản ứng (1) thường gọi là các vi khuẩn oxy hóa ammonium (Ammonium Oxidizing Bacteria - AOB), chủ yếu là các vi khuẩn thuộc chi Nitrosomonas và một số chi khác như Nitrosococcus, Nitrosospria, Nitrosolobus, Nitrosovibrio. Tương tự, các vi khuẩn NOB (Nitrit Oxydizing Bacteria) tham gia phản ứng (2) chủ yếu là vi khuẩn thuộc chi Nitrobacter và một số chi khác như Nitrospina, Nitrococcus và Nitrospira mới được phát hiện gần đây (Suwa et al ., 1994; Schramm et al ., 1998). Dựa vào kết quả phân tích trình tự phân tử (16S rDNA), trong khi chúng lại cú những tương đồng rừ rệt về mặt phenotype: tốc độ sinh trưởng lại như nhau, đều có cấu tử Anammoxosome với lớp màng đều chứa lipid ladderance.

Tóm lại, ở quá trình này một lượng P-PO4 trong nước thải bị các vi khuẩn tiêu thụ rất lớn để tạo nguồn năng lượng cho các tế bào vi khuẩn phát triển mà đặc biệt là nhóm vi khuẩn Nitrosomonas.