CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.4. Kết quả thí nghiệm xử lý phối hợp giữa yếm khí và hiếu
Bảng 3.9. Kết quả thí nghiệm yếm khí trước trong 3 ngày, sau đó tiếp tục xử lý hiếu khí trong 3 ngày và ngược lại
STT Ngày COD (mg/l) NH4+ (mg/l) NO2- (mg/l) NO3- (mg/l) PO43- (mg/l) Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí 1 15/11/2013 1078 1835 50.15 109.54 0.39 0.04 9.43 0.73 28.64 24.05 2 16/11/2013 195 1617 32.71 169.54 0.07 0.22 26.84 0.90 18.35 29.32 3 17/11/2013 126 1720 9.17 249.38 0.00 0.20 31.56 0.25 20.08 27.39 Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí Yếm khí Hiếu khí 4 17/11/2013 711 1124 159.38 180.15 0.48 1.97 18.61 1.89 21.02 23.94 5 18/11/2013 504 229 230.15 7.72 0.32 3.21 0.57 5.16 17.47 13.82 6 19/11/2013 229 160 255.54 3.71 0.21 0.00 0.41 5.98 17.26 14.02
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi COD hiếu khí chuyển sang yếm khí Sự thay đổi COD yếm khí chuyển sang hiếu khí
Hình 3.16. Sự thay đổi COD (mg/l) trong thí nghiệm kết hợp hiếu khí và yếm khí
Trong thí nghiệm theo trật tự yếm khí sau chuyển sang hiếu khí có thể thấy COD giảm đều đặn. Tuy nhiên nước thải sau xử lý yếm khí chuyển sang hiếu khí thì tốc độ giảm nhanh hơn nhiều và trị số COD cuối cùng là nhỏ nhất. Ngược lại nước thải sau xử lý hiếu khí rồi chuyển sang xử lý yếm khí thì lúc đầu có sự tăng COD sau đó mới giảm, nhưng dù có giảm thì giá trị COD cuối cùng vẫn cao hơn. Một phần COD giảm đi trong giai đoạn yếm khí chính là phần BOD đã tham gia vào phản ứng khử nitrit, nitrat. Q trình hiếu khí trên thực tế đã không phân giải được một số chất hữu cơ khó phân hủy, chỉ đến khi đưa sang yếm khí các chất hữu cơ này mới có điều kiện phân giải được thành các chất dễ tan, dẫn đến chỉ số COD tạm thời tăng.
[COD] (mg/lít)
0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi amoni hiếu khí sang yếm khí Sự thay đổi amoni yếm khí sang hiếu khí
Hình 3.17. Sự thay đổi nồng độ amoni trong thí nghiệm kết hợp hiếu khí và yếm khí
Amoni trong điều kiện yếm khí thì nồng độ chỉ tăng lên, khi chuyển sang hiếu khí trong điều kiện có oxy chúng bị oxi hố chuyển sang NO2-, NO3- nên hàm lượng NH4+ giảm đi rõ rệt. Amoni trong điều kiện hiếu khí sau chuyển sang yếm khí thì biến đổi ngược lại. Lúc đầu hiếu khí nồng độ amoni giảm rõ rệt, sau đó chuyển sang yếm khí lại tăng lên đó là do các vi khuẩn yếm khí tiếp tục phân giải các chất hữu cơ chứa nitơ thành amoni nên nồng độ NH4+ tiếp tục tăng lên.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi nitrit hiếu khí chuyển sang yếm khí Sự thay đổi nitrit yếm khí chuyển sang hiếu khí
[NH4+] (mg/lít)
Ngày
[NO2-] (mg/lít)
Ngày
Hình 3.18. Sự thay đổi nồng độ nitrit trong thí nghiệm kết hợp hiếu khí và yếm khí
Đối với nitrit, q trình yếm khí trước hầu như khơng thấy sự biến đổi nhưng sau chuyển sang hiếu khí thì tăng lên do q trình hiếu khí đã chuyển hóa amoni thành nitrit. Ngược lại khi hiếu khí trước dẫn đến sự tăng lên của nitrit và q trình yếm khí tiếp theo sẽ góp phần đenitrit do có các chất hữu cơ là nguồn dinh dưỡng cho các vi khuẩn dị dưỡng đenitrit hoạt động.
0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi nitrat hiếu khí chuyển sang yếm khí Sự thay đổi nitrat yếm khí chuyển sang hiếu khí
Hình 3.19. Sự thay đổi nồng độ nitrat trong thí nghiệm kết hợp hiếu khí và yếm khí
Nitrat trong q trình yếm khí chi phát hiện với lượng vết rất nhỏ hoặc có giá trị bằng 0. Khi chuyển sang bình hiếu khí thì tăng lên do vi sinh vật hiếu khí bắt đầu hoạt động, chuyển hóa NH4+ thành NO3-. Ngược lại q trình hiếu khí trước đã làm tăng hàm lượng NO3-, sau đó chuyển sang yếm khí với hàm lượng chất hữu cơ cịn lại có tác dụng như là nguồn C dị dưỡng cung cấp cho các vi khuẩn đenitrat có tác dụng chuyển hóa NO3- thành N2.
Hàm lượng nitơ trong nước thải chế biến thuỷ sản luôn dư so với nhu cầu dinh dưỡng của tế bào, muốn có chất lượng nước thải sau xử lý đáp ứng được tiêu chuẩn về NO3- cần có thêm bước xử lý yếm khí cho q trình khử nitrat để hồn nguyên lại nitơ.
[NO3-] (mg/lít)
0 5 10 15 20 25 30 35 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi photphat hiếu khí chuyển sang yếm khí Sự thay đổi photphat yếm khí chuyển sang hiếu khí
Hình 3.20. Sự thay đổi nồng độ photphat trong thí nghiệm kết hợp yếm khí và hiếu khí
Q trình yếm khí trước đã làm tăng hàm lượng P nên khi chuyển sang hiếu khí lượng P này đã góp phần làm tăng tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật hiếu khí do vậy P giảm nhanh. Ngược lại q trình hiếu khí trước hàm lượng P khơng được tăng cường do các vi khuẩn hiếu khí đã khơng phân giải các chất hữu cơ mạnh như các vi khuẩn yếm khí do vậy hàm lượng P khơng giảm được giống như q trình trước.
[PO43-] (mg/lít)
KẾT LUẬN
1. Các hợp chất protein dễ dàng bị phân hủy trong điều kiện yếm khí và giải phóng amoni rất nhanh. Qua 1 ngày so với tổng nitơ ban đầu đã có thể chuyển hóa được trên 20% (20,49%) thành amoni và qua 3 ngày có thể chuyển hóa được gần 50% (46,62%).
2. Để xử lý amoni chủ yếu phải tiến hành trong điều kiện hiếu khí mới xử lý được triệt để amoni. Qua 3 ngày so với tổng nitơ ban đầu, lượng amoni chỉ chiếm 20% (20,49%) và nitrat chiếm gần 3% (2,2%) nhưng nếu xử lý yếm khí thì lại chuyển hóa gần 50% tổng nitơ để cho ra amoni.
3. Trong điều kiện hiếu khí amoni chuyển hóa chủ yếu tạo NO3- cịn NO2- chỉ là sản phẩm trung gian nên hàm lượng nhỏ hơn rất nhiều so với NO3-.
4. Hàm lượng NO3- trong điều kiện yếm khí đã giảm xuống rất nhanh trong khi chưa cần bổ sung dinh dưỡng cho quá trình đenitrat là các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa như metanol, etanol hay đường glucozơ mà chúng tận dụng ngay lượng BOD sinh ra trong q trình chuyển hóa yếm khí của các chất hữu cơ.
5. Trật tự cho quy trình xử lý triệt để amoni bằng phương pháp sinh học : Yếm khí Hiếu khí Yếm khí
KIẾN NGHỊ
1. Xây dựng quy trình chung cho xử lý cho nước thải giàu amoni bằng phương pháp sinh học theo sơ đồ khối sau:
2. Quy trình vận hành:
Nước thải được tập trung về bể thu gom sau đó được bơm sang bể yếm khí. Từ bể yếm khí nước chảy tràn sang bể hiếu khí. Từ bể hiếu khí nước chảy tràn sang bể lắng. Nước từ bể lắng sẽ tràn ra môi trường. Trường hợp nước ra mơi trường có nồng độ NO3- cao vượt chỉ tiêu cho phép thì được hồi lưu một phần về bể yếm khí để xử lý NO3-. Bùn thải sau bể lắng được hồi lưu một phần về bể hiếu khí để tăng mật độ sinh khối, một phần được thải ra ngoài thu gom xử lý như chất thải rắn.
Bể yếm khí Nước thải vào
Bể thu gom Bể hiếu khí
Bể lắng
Hồi lưu bùn
Hồi lưu nếu nước có hàm lượng nitrat cao vượt quá quy chuẩn cho phép
Thu gom bùn thải và xử lý theo chất thải rắn
Nước sau xử lý đổ ra môi trường
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Anh (2005), Nghiên cứu xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương
pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
2. Kiều Hữu Ảnh (1999), Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
3. Vũ Đăng Độ (1999), Hóa học và sự ô nhiễm môi trường, NXB Giáo Dục, Hà Nội. 4. Trịnh Lê Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
5. Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà (2002), Nghiên cứu xử lý nước ngầm nhiễm bẩn
amoni, Báo cáo thuộc chương trình 01C-09, Hà Nội.
6. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, (2003), Công nghệ xử lý nước thải, NXB Bách Khoa, Hà Nội.
7. Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
8. Lê Thị Hiền Thảo (2003), Nitơ và photpho trong môi trường, Trường Đại học Xây Dựng, Hà Nội.
9. Đặng Thị Thu, Lê Ngọc Tú, (2001), Hóa sinh cơng nghiệp, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
10. Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp (CEETIA) (2001), Hội
thảo công nghệ xử lý các hợp chất chứa nitơ trong nước ngầm, trường Đại học Xây
Dựng, Hà Nội.
11. Weebsite cục bảo vệ môi trường, (2008), Báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam.
Tiếng Anh
12. Dapena-Mora, A., et al. (2006), “Anammox process for nitrogen removal from anaerobically digested fish canning effluents”, Water Science and Technology,
53(12), pp. 265.
13. Dosta, J., et al. (2008), “Short- and long – term effects of temperature on the Anammox process”, Journal of Hazordous Materials, 154, pp. 688 – 692.
14. Environmental Biotechnology: principles and applications, Rittmann và McCarty
(2001); Henze (2002)
15. Eveline I.P. Volcke, et al., “Genenration of Anammox-optimal nitrit: ammonium ratio with Sharon process: usefulness of process control?”.
16. Liang Zhu, Liu Jun-xin (2007), “Control factors of partial nitritation for landfill leachate treatment”, Journal of Environment Sciences, 19, pp.523 – 524.
17. Manipura, A., (2005), “Potential biological processes available for removal of nitrogenous compounds from metal industry wastewater”, Process Safety and Environmental Protection, 83 (B5), pp. 472 – 473.
18. Mulder. The quest for sustainable nitrogen technologies. Wat. Sci. Technol. Vol. 48, No. 1, 67 - 75 (2003).
19. Nicholas P., Cheremisnnoff P., “Biotechnology for waste and wastewater treatment”, Noyes publication, New Jersey, USA.
20. Than Khin, Ajit P. Annachhatre (2004), “Novel microbial nitrogen removal processes”, Botechnology advances, 22, pp. 521 – 525.
21. van Dougen, U., Jetten, M.S.M, Van Loosdrecht, M.C.M. (2001), “The Sharon – Anammox process for treatment of ammonium rich wasterwater”, Water Science and Technology, 44 (1), pp. 153 – 154.
22. Wang Jianlong, Kang Jing (2005), “The characteristic of anaerobic ammonium oxidation (anammox) by granular sludge from an EGSB reactor”, Process Biochemistry, 40, pp. 1973 – 1974.
23. Yu-Jou Feng, et al. (2007), “Partial Nitrification of Ammonium – Rich Wastewater as Pretreatment for Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox) Using Membrane Aeration Bioreactor”, Journal of Bioscience and Bioengineering, 104