Sinh khối của vi sinh vật sẽ tăng theo thời gian vận hành. Hình cho thấy sinh khối của vi sinh trong bể tăng
Bể phản ứng 46 ngày 104 ngày
155 ngày 200 ngày 270 ngày
Hình 4.13 Sinh khối của bùn trong bể theo thời gian vận hành
Sau 270 ngày vận hành ( khơng tính thời gian chạy thích nghi) bùn đƣợc đem đi phân tích để xác định nồng độ sinh khối trong bể. Các thơng số của của đƣợc thể hiện qua bảng 4.10
Bảng 4.10 Đặc tính của bùn trong bể
SS VSS VSS/SS
Bùn khơng bám trên giá thể (g/l) 8,067 2,287 0,283
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 64
Bùn khơng bám trên giá thể - Tính cho tồn bể (g)
48,4 13,721 0,283
Bùn bám trên giá thể (tính cho tồn bể) 96,567 80,851 0,837
Tồn bể (cho 6 lít) 144,967 94,572 0,652
Tính cho tồn bể (mg/l) 24,161 15,762 0,652
Thơng số bùn đƣợc tính tốn ở cuối tải 1,4 kgN/m3.ngày. Suốt thời gian vận hành đã rút 84g bùn lơ lửng thơng qua xả đáy.
Qua bảng số liệu 4.10 ta dể dàng nhận thấy đƣợc chủ yếu sinh khối đƣợc bám trên giá thể. Lƣợng SS của giá thể cao gấp 2 lần SS lơ lửng và VSS của giá thể cao gấp 5,891 lần VSS lơ lửng. Tỉ lệ VSS/SS của sinh khối bám trên giá thể cao hơn nhiều so với sinh khối lơ lửng. Sinh khối lơ lửng cĩ hàm lƣợng VSS rất thấp,VSS/SS chỉ cĩ 0,283, trong khi đĩ tỉ lệ này ở trên giá thể là 0,837. Điều đĩ cho thấy, quá trình loại bỏ Amoni trong nƣớc chủ yếu do vi khuẩn bám trên giá thể thực hiện. Và SS lơ lửng cĩ hàm lƣợng vi sinh rất thấp, chủ yếu là cặn, vì vậy việc rút bùn lơ lửng trong bể khi lƣợng bùn này quá nhiều khơng ảnh hƣởng nhiều đến hiểu quả xử lý mà cịn tạo điều kiện cho quá trình xử lý tốt hơn, vì nĩ sẽ tạo điều kiện đối lƣu dịng chảy trong bể tốt hơn, khơng gây ngẹt dịng trong bể.
Tổng lƣợng trong bể là 144,967gSS (hay 94,572gVSS), tính cho một lit thể tích bể là 24gSS/l (hay 15gVSS/l), so với lƣợng bùn cho vào (5gSS/l) thì nồng độ bùn trong bế ở cuối tải là khá cao. Sau 290 ngày vận hành (kể cả thời gian thích nghi) lƣợng bùn trong bể cao gấp 16 lần nồng độ bùn ban đầu. Điều đĩ cho thấy vi sinh vật đã phát triển khá tốt trong điều kiện thí nghiệm. Khi so sánh với kết quả thí nghiệm của tác giả Pham Khắc Liệu và Đào Vĩnh Lộc, lƣợng bùn bám trên giá thể cao hơn so với các tác giả. Cụ thể tác giả Phạm Khắc Liệu chỉ đạt 0,52gSS/g giá thể, tác giả Đào Vĩnh Lộc chỉ đạt 0,50gSS/g giá thể, với mơ hình thí nghiệm, lƣợng sinh khối bám trên giá thể là 1,047gSS/g giá thể. Khi so sánh SS trong bể phản ứng của mơ hình thí nghiệm và của tác giả Đào Vĩnh Lộc cũng cho thấy sinh khối của mơ hình cao hơn nhiều so với của tác giả, của mơ hình đạt 24gSS/l trong khi của tác giả Đào Vĩnh Lộc
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 65
chỉ đạt 8,69gSS/l[1], điều này một lần nữa khẳng định cách bố trí vật liệu Biofix trong bể phù hợp hơn nhiều so với của tác giả, nĩ đã gĩp phần tạo nồng độ sinh khối trong bể cao hơn, từ đĩ tăng đƣợc hiệu quả xử lý. Tuy nhiên, so sánh này cũng chỉ mang tính tƣơng đối vì lƣợng bùn trên giá thể của 2 tác giả trên đƣợc tính cho tải 1,0 kgN/m3.ngày, trong khi đĩ lƣợng bùn trong thí nghiệm này đƣợc tính ở tải 1,4 kgN/m3.ngày (vì ở tải 1,0 kgN/m3.ngày khơng thể lấy giá thể ra cắt để làm thí nghiệm). Hiệu quả loại bỏ Amoni của bùn tƣơng đối cao. Hiệu quả tính tại ngày cuối cùng của quá trình thí nghiệm là 49,450 mgN/gSS.ngày hay 75,801mgN/gVSS.ngày.
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 66
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận
Sau thời gian nghiên cứu về mơ hình SNAP để loại bỏ nƣớc thải nhận tạo với hàm lƣợng nitơ cao đƣa ra một số kết luận sau:
- Mơ hình đã đạt đƣợc hiệu quả xử lý nitơ ở 7 tải khác nhau với hiệu quả xử lý tƣơng đối cao. Hiệu quả chuyển hĩa và xử lý nitơ trung bình lần lƣợt là 43,217% và 35,094% ở tải 0,2 kgN/m3.ngày; 53,023% và 45,716% ở tải 0,4 kgN/m3.ngày; 59,716% và 53,800% ở tải 0,6 kgN/m3.ngày; 78,182% và 72,566% ở tải 0,8 kgN/m3.ngày; 79,244% và 74,3489% ở tải 1,0 kgN/m3.ngày; 79,656% và 74,045% ở tải 1,2 kgN/m3.ngày; 83,476% và 78,060% ở tải 1,4 kgN/m3.ngày.
- Mơ hình SNAP cĩ khả năng xử lý nƣớc thải cĩ hàm lƣợng nitơ cao và COD thấp.
- Vi khuẩn anammox cĩ thời gian thích nghi lâu hơn so với vi khuẩn AOB.
- Hiệu quả chuyển hĩa amoni và hiệu quả loại bỏ nitơ cĩ mối quan hệ với nhau. Để hiệu quả loại bỏ nitơ cao thì bắt buộc hiệu quả chuyển hĩa amoni phải cao. Nhƣng hiệu quả chuyển hĩa amoni cao khơng cĩ nghĩa là hiệu quả loải bỏ nitơ cao.
- DO trong bể cĩ ý nghĩa khá quan trọng, nĩ ảnh hƣởng trực tiếp đến hiệu quả chuyển hĩa Amoni cũng nhƣ hiệu quả loại bỏ nitơ.
- Cĩ xuất hiện vi khuẩn khử nitrat và quá trình khử nitrat trong bể phản ứng đã xảy ra.
- Mơ hình đã khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của mơ hình trƣớc đây.
2.Kiến nghị
Với những kết quả đạt đƣợc, một vài kiến nghị đƣợc đƣa ra nhƣ sau:
- Mơ hình hiện đã xử lý loại bỏ đƣợc nitơ ở nồng độ cao, tuy nhiên, đây là nƣớc thải nhân tạo, vì vậy cần tiếp tục nghiên cứu hiệu quả loại bỏ nitơ với nƣớc thải thật để đánh giá khả năng ứng dụng vào thực tế.
- Để mơ hình đạt hiệu quả tốt, cần phải kiểm sốt tốt nồng độ FA trong bể ở mức phù hợp thơng qua điều chỉnh pH trong bể. Và DO trong bể cần phải đƣợc
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 67
kiểm sốt nhằm đạt hiệu quả chuyển hĩa tốt nhất mà khơng gây ức chế vi khuẩn anammox, cũng nhƣ tạo điều kiện cho vi khuẩn NOB phát triển, và lãng phí năng lƣợng.
- Cần cĩ những nghiên cứu khác trên những vật liệu giá thể khác nhằm lựa chọn đƣợc vật liệu tốt nhất để sử dụng.
- Cần cĩ những nghiên cứu so sánh mơ hình SNAP với các mơ hình ứng dụng anammox khác để xác định những ƣu điểm, khuyết điểm của SNAP, cũng nhƣ đánh gia khả năng ứng dụng vào thực tế của mơ hình SNAP so với những mơ hình khác.
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1] Đào Vĩnh Lộc (2012), Nghiên cứu xử lý Amonia trong nƣớc rỉ rác bằng mơ hình SNAP với giá thể Biofix, luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
[2] Lê văn Cát (2007), Xử lý nƣớc thải giàu hợp chất nitơ và photpho, nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Cơng Nghệ Hà Nội
[3] Phạm Khắc Liệu (2008), Phát triển quá trình xử lý sinh học mới loại nitơ trong nƣớc thải trên cơ sở phản ứng anammox, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, 48:109-118 [4] Phạm Khắc Liệu, Dƣơng Thành Chung (2011), Ứng dụng quá trình kết hợp nitrit hĩa bán phần và anammox xử lý loại nitơ trong nƣớc rỉ rác ở quy mơ phịng thí nghiệm, Tạp chí khoa học và cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, 4 (45), 99-101.
TÀI LIỆU TIẾNG ANH
[5] Achlesh Daverey, Sin-Han Su, Yu-Tzu Huang, Jih-Gaw Lin (2012), Nitrogen removal from opto-electronic wastewater using the simultaneous partial nitrification, anaerobic ammonium oxidation and denitrification (SNAD) process in sequencing batch reactor, Bioresource Technology 113, 225–231.
[6] Andrea Bertino (2010), Study on one-stage Partial nitritation-anammox process in MBBRs: a sustainable nitrogen removal.
[7] APHA AWWA, WEF., Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, American Public Health Association, Washington DC, USA (1999)
[8] Chong-Jian Tang, Ping Zheng, Cai-Hua Wanga, Qaisar Mahmood, Ji-Qiang Zhang, Xiao-Guang Chen, Lei Zhang, Jian-Wei Chen (2010), Performance of high- loaded ANAMMOX UASB reactors containing granular sludge, water research, 1-10 [9] Cigdem Kalkan Aktan, Kozet Yapsakli, Bulent Mertoglu (2012), Inhibitory effects of free ammonia on anammox bacteria, Biodegradation 23:751–762
[10] Dao Vinh Loc and Nguyen Tan Phong (2012), Nitrogen Removal from Landfill Leachate by Single-Stage Using anammox and Partial nitritation (SNAP) with BioFix
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 69
as Biomass Carrier. The 2nd International engineering symposium – IES2012, Kumamoto University, Kumamoto, Japan.
[11] F. Nishimura, T. Hidaka, A. Nakagawa, H. Yorozu & H. Tsuno (2012), Removal of high concentration ammonia from wastewater by a combination of partial nitrification and anammox treatment, Environmental Technology, 33:13, 1485-1489 [12] Furukawa K., Lieu P. K., Tokitoh H., and Fujii T. (2006), Development of single- stage nitrogen removal using anammox and partial nitritation (SNAP) and its treatment performances, Wat. Sci. Technol., 53 (6):83-90
[13] Ganigue R., Gabarro J., Lopez H., Ruscalleda M., Balaguer M. D., and Colprim J. (2010), Combining partial nitritation and heterotrophic denitritation for the treatment of landfill leachate previous to an anammox reactor, Wat. Sci. Technol., 61(8):1949- 55.
[14] Jiachun Yang,. Li Zhang, Hira Daisuke, Sato Takahiro, Yongguang Ma, Zhigang Li, and Kenji Furukawa (2010), High rate partial nitrification treatment of reject wastewater, Journal of Bioscience and Bioengineering VOL. 110 No. 4, 436–440.
[15] J.W. Mulder, J.O.J. Duin, J. Goverde, W.G. Poiesz, H.M. van Veldhuizen, R. van Kempen, P. Roeleveld,(2006) Full-Scale Experience With The Sharon Process Through The Eyes Of The Operators, Water Environment Foundation 06; 5256 – 5270.
[16] Kenji Furukawa, Sen Qiao, Takashi Nishiyama, Tatsuo Fujii, Zafar Bhatti (2012), Rapid startup and high rate nitrogen removal from anaerobic sludge digester liquor using a SNAP process, Biodegradation 23:157–164
[17] Konrad Egli, Urs Fanger, Pedro J, J. Alvarez, Hansruedi Siegrist, Jan R. van der Meer, Alexander J., B. Zehnder (2001), Enrichment and characterization of an anammox bacterium from a rotating biological contactor treating ammonium-rich leachate, Arch Microbiol 175 :198–207
[18] Lieu P.K., Homan H., Kurogi A., Kawagoshi Y., Fujii T., and Furukawa K. (2006), Characterization of sludge from single-stage nitrogen removal using anammox
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 70
and partial nitritation (SNAP) process, Japanese Journal of Water Treatment Biology, 41 (2):46-53.
[19] Pham Van Sung and Nguyen Tan Phong (2012), Removing of Nitrogen from Landfill Leachate by Single-Stage Using anammox and Partial nitritation (SNAP) with Acrylic Pile Fabrics as Biomass Carrier. The 2nd International engineering symposium – IES2012, Kumamoto University, Kumamoto, Japan.
[20] LIANG Zhu, LIU Jun-xi (2007), Control factors of partial nitritation for landfill leachate treatment, Journal of Environmental Sciences 19, 523–529
[21] Pynaert K., Wyffels S., Sprengers R, Boeckx P., Van Cleemput O., Verstraete W., (2002), Oxygen-limited nitrogen removal in a lab-scale rotating biological contactor treating an ammonium-rich wastewater, W. Sci. Technol., Vol. 45, 357-363.
[22] Schimidt, I., Sliekers, O., Schmid, M., Bock, E., Fuerst, J. Kuenen, J.G., Jetten, M.S.M., and Strous M. (2003), New concepts of microbial treatment processes for the nitrogen removal in wastewater, FEMS Microbio. Rev., 27, 481-492.
[23] Strous, M. (2000), Microbiology and Application of Anaerobic Ammonium Oxidation, PhD thesis, TU Delft, 144p.
[24] Strous M., Van Gerven E., Kuenen J. G., and Jetten M., 1997, Effects of aerobic and microaerobic conditions on anaerobic ammonium-oxidizing (anammox) sludge, Appl Environ Microbiol, 63(6):2446-8.
[25] S. Suneethi, Kurian Joseph(2010), Batch cultUrê enrichment of ANAMMOX populations from anaerobic and aerobic seed cultUrês, Bioresource Technology.
[26] Taichi Yanamoto (2011), Application of combined partial nitritation and anammox process to the treatment of livestock manUrê digester liquor,A dissertation submitting of the requirement for the degree of Doctor of Engineer.
[27] Taichi Yamamoto, Shingo Wakamatsu, Sen Qiao, Daisuke Hira, Tkao Fujii, Kenji Furukawa (2011), Partial nitritation and anammox of a livestock manUrê digester liquor and analysis of its microbial community, Bioresource Technology 102, 2342–2347
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 71
[28] Third K. A., Sliekers A. O., Kuenen J. G., and Jetten M. S. (2001), The CANON system (Completely Autotrophic Nitrogen-removal Over nitrite) under ammonium limitation: interaction and competition between three groups of bacteria, Syst Appl Microbiol, 24 (4):588-96.
[29] Tokutomi T. Yamauchi H., Kiyokawa T.,Nishimura S.(2007), Nitrogen removal from semiconductor factory wastewater using anammox process, The 10th symposium of Japan Society on Water Environment, Japan, p.185.
[30] Van Haandel, A.C. & van der Lubbe, J.G.M. (2007), Handbook biological waste water treatment. Design and optimisation of activated sludge systems, Leidschendam, The Netherland: Quist Publishing.
[31] Van Dongen U., Jetten M. S., and van Loosdrecht M. C. (2001), The SHARON- anammox process for treatment of ammonium rich wastewater, Water Sci Technol, 44(1):153-60.
[32] Van Kempen R., Mulder J.W., uijterlinde C.A., Van Loosdrecht M.C.M. (2001), Overview: Full scale experience of the SHARON process for treatment of rejection water of digested sludge dewatering, Water Science & Technology, Vol. 44 (1), 145- 152.
[33] Xiaoyan Chang, Dong Li, Yuhai Liang, Zhuo Yang, Shaoming (2013), Performance of a completely autotrophic nitrogen removal over nitrite process for treating wastewater with different substrates at ambient temperatUrê - Journal of Environmental Sciences 25(4), 688–697.
[34] Wang Chih-Cheng, Lee Po-Heng, Kumar Mathava, Huang Yu-Tzu, Sung Shihwu, and Lin Jih-Gaw (2010), Simultaneous partial nitrification, anaerobic ammonium oxidation and denitrification (SNAD) in a full-scale landfill-leachate treatment plant, J Hazard Mater, 175 (1-3):622-628.
[35] Wiesmann U. (1994), Biological nitrogen removal from wastewater. Adv Biochem Eng Biotechnol, 51:113-54.
[36] Wyffels. S, van Hulle, S.W.H, Boeckx. P., Volcke, E.I.P, van Cleemput O., Vanrolleghem. P.A., and Verstraete W. (2004), Modeling and simulation of oxygen-
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 72
limited partial nitritation in a membrane-assisted bioreactor (MBR), Biotechnol. Bioeng., 86 (5):531-42.
[37] Yang Y., Zuo J., Quan Z., Lee S., Shen P., Gu X., 2004, Study in performance of granular anammox process and characterization of the microbial community in sludge, Water Sci.&Tech., Vol. 54, No. 8, 197-207.
[38] Yoshinobu Yamagiwa and Kenji Furukawa, Single-Stage nitrogen removal using anmmox and partial nitritation (SNAP) with acrylic pile fabrics as biomass carries, The First International anammox Symposium, Kumamoto Univ., Japan, pp.217-24 (2011
[39] Y. Eun, E. Choi, Optimization of nitrogen removal from piggery waste by nitrit nitrification, Wat. Sci. Technol., 45 (12):89-96
TRANG WEB
[40] http://vi.wikipedia.org/wiki/ [41]www.hochiminhcity.gov.vn/ [42] kysumoitruong.vn
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 73
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NCKH ĐÃ CƠNG BỐ
1. Ho Thanh Hien, Nguyen Tan Phong, Nitrogen Removal from Synthesis Wastewater which High Nitrogen Concentration by Single-Stage Using anammox and Partial nitritation (SNAP) with BioFix as Biomass Carrier, The
3nd International Engineering Symposium (IES 2013), 04-06/03/2013, Kutamoto University, Japan
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 74
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
Họ và tên: Hồ Thanh Hiền
Ngày, tháng, năm sinh: 10/12/1987
Nơi sinh: Phổ Khánh - Đức Phổ - Quảng Ngãi
Địa chỉ liên lạc: Phổ Khánh - Đức Phổ - Quảng Ngãi
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
(Bắt đầu từ Đại học đến nay)
Đại học
Chế độ học: Chính quy
Thời gian học: Từ 09/2005 đến 06/2010
Nơi học: Trƣờng Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành: Cơng Nghệ Sinh Học
Cao học
Thời gian học: Từ 09/2011 đến nay
Nơi học: Trƣờng Đại học Bách khoa - Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 75 PHỤ LỤC Số Liệu Phân Tích Số ngày vận hành Tải trọng (kgN/m3. ngày) pH DO (mg/l) TN vào (mg/l) NO2-N ra (mg/l) NO3-N ra (mg/l) NH4-N ra (mg/l) TN ra (mg/l) 4 0,2 7.75 1 100.872 2.939 1.568 87.422 91.906 5 0,2 7.76 1 99.751 3.096 1.454 84.060 88.543 8 0,2 7.68 1 99.751 2.027 1.554 85.181 88.543 9 0,2 7.71 1 98.630 3.111 1.454 85.181 89.664 10 0,2 7.73 1 98.630 3.809 1.639 80.698 86.302 11 0,2 7.71 1 99.751 3.232 2.701 77.335 84.060 12 0,2 7.71 1 97.510 3.752 2.395 75.094 81.818 15 0,2 7.67 1 97.510 3.089 3.029 73.973 80.698 16 0,2 7.66 1 98.630 2.483 3.336 71.731 78.456 17 0,2 7.64 1 98.630 3.082 3.165 70.610 77.335 18 0,2 7.74 1 98.630 3.125 3.963 67.248 75.094 19 0,2 7.69 1 100.872 2.961 4.141 65.006 72.852 22 0,2 7.7 1 97.510 1.813 4.148 63.886 70.610 23 0,2 7.65 1 98.630 1.699 4.590 67.248 71.731 24 0,2 7.7 1 101.993 2.127 4.776 62.765 69.490 25 0,2 7.66 1 101.993 1.956 5.431 56.040 63.886 26 0,2 7.71 1 99.751 1.528 5.987 52.678 60.523 29 0,2 7.68 1 97.510 2.127 5.816 48.194 57.161 30 0,2 7.73 1 98.630 2.269 5.902 47.074 56.040
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 76 31 0,2 7.72 1 98.630 1.771 6.557 43.711 52.678 32 0,2 7.71 1 100.872 1.614 6.586 44.832 53.798 35 0,2 7.7 1 100.872 1.535 8.432 43.711 52.678 36 0,2 7.71 1 98.630 1.628 7.170 39.228 49.315 37 0,2 7.69 1 97.510 1.528 7.185 38.107 47.074 38 0,2 7.66 1 99.751 1.542 7.926 35.866 45.953 39 0,2 7.68 1 99.751 1.813 8.396 32.503 43.711 42 0,2 7.72 1 99.751 1.158 8.938 29.141 42.034 43 0,2 7.73 1 100.872 1.172 8.553 30.262 41.470 44 0,2 7.71 1 100.872 1.329 8.667 29.141 41.470 45 0,2 7.69 1 99.751 0.844 8.724 30.262 42.590 46 0,2 7.7 1 99.751 0.958 9.422 30.262 41.470 49 0,4 7.75 1 202.865 1.024 10.391 131.134 142.342 50 0,4 7.7 1 202.865 1.024 10.465 130.013 141.221 51 0,4 7.69 1 202.865 1.024 10.436 131.134 142.342 52 0,4 7.72 1 202.865 1.091 10.563 127.771 140.100 53 0,4 7.67 1 202.865 1.054 10.914 123.288 135.617 56 0,4 7.74 1 198.382 0.658 11.339 118.805 131.134 57 0,4 7.69 1.3 198.382 1.405 10.757 117.684 130.013 58 0,4 7.71 1.3 197.261 1.621 12.721 117.684 132.254 63 0,4 7.72 1.3 201.744 1.621 12.781 112.080 126.650 64 0,4 7.68 1.3 201.744 2.899 13.625 108.718 125.530 67 0,4 7.7 1.3 198.382 2.592 15.411 95.268 113.201 71 0,4 7.71 1.3 199.502 2.607 15.530 93.026 112.080 72 0,4 7.73 1.3 202.865 1.942 14.552 91.906 110.959
HVTH: HỒ THANH HIỀN Trang 77 73 0,4 7.73 1.3 201.744 1.942 15.299 89.664 106.476 74 0,4 7.7 1.3 200.623 1.763 14.880 87.422 104.234 77 0,4 7.65 1.3 200.623 1.838 14.806 86.302 103.114 78 0,4 7.7 1.3 201.744 1.838 14.955 85.181 103.114 79 0,4 7.74 1.3 201.744 0.822 14.178 85.181 103.114