Từ ngày đến ngày 3/9- 21/9/18 21/9- 12/10/18 12/10- 2/11/18 2/11- 23/11/18 23/11- 14/12/18 15/12- 22/12/18 22/12- 05/01/19 05/01- 25/1/19 Tỉ lệ C/N 0 1,0 2,0 3,5 5,5 7,0 0 6,0 COD (mg/L) 0 50±0,4 99,7±0,5 175±0,5 274±0,5 350±0,4 0 299,5±0,6 NH4+ -N (mg/L) 21,6±0,5 21,9±0,3 22,3±0,3 22,2±0,2 22,1±0,3 22,1±0,2 21,9±0,4 22,0±0,3 NO2- -N (mg/L) 23,6±0,2 23,5±0,4 23,4±0,4 23,6±0,3 23,6±0,2 23,4±0,1 23,6±0,2 23,5±0,2 NO3- -N (mg/L) 3,4±0,3 3,3±0,2 3,4±0,2 3,5±0,1 3,5±0,2 3,5±0,1 3,6±0,2 3,5±0,2 Tổng nitơ (mg/L) 48,6±0,7 48,8±0,7 49,1±0,5 49,3±0,4 49,3±0,3 49,0±0,3 49,2±0,5 49,0±0,4 (Độ lệch chuẩn được tính cho n= 10 giá trị)
4. Nguyên tắc hoạt động của 3 mơ hình AX1, AX2, AX3:
3 mơ hình AX1, AX2 và AX3 (có cùng cấu tạo) được lắp song song nhưng được vận hành với thời gian lưu thủy lực khác nhau (6h, 9h và 12h). Trong ba cột AX1, AX2 và AX3 được sử dụng giá thể mang Felibendy dạng khối đã được làm giàu vi khuẩn từ những giai đoạn trước để đảm bảo lượng vi khuẩn ổn định trên giá thể mang. Nước thải nhân tạo được bổ sung thêm glucose để có tỉ lệ C/N khác nhau (tăng dần từ 0 đến 7,0) và được chứa trong can chứa nước thải. Mơ hình AX1, AX2, AX3 được bơm nhu động bơm vào nước thải từ can vào 3 mơ hình. Trong các mơ hình AX1, AX2, AX3 diễn ra quá trình Anammox, nước thải đầu vào và đầu ra được lấy mẫu và phân tích 3 ngày/lần.
91
3.4. Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu và xử lý số liệu 3.4.1. Phương pháp lấy mẫu 3.4.1. Phương pháp lấy mẫu
- Nước thải đầu vào và đầu ra của mơ hình thí nghiệm được lấy với tần suất trung bình 2-3 ngày/lần.
- Tại mỗi vị trí lấy mẫu (trước và sau mơ hình), lượng nước thải được lấy với dung tích 100ml vào chai đựng mẫu. Nước thải được lấy tràn thể tích của chai đựng mẫu, đóng chặt nắp (tránh khơng khí xâm nhập) và được bảo quản lạnh trong tủ lạnh của phịng thí nghiệm.
- Mẫu nước thải được phân tích tại phịng thí nghiệm bộ mơn Cấp thốt nước, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội.
3.4.2. Phương pháp phân tích
Để đánh giá hiệu quả xử lý của mơ hình, tiến hành xác định các thơng số hố học đánh giá chất lượng nước trước và sau mơ hình. Phương pháp phân tích được tiến hành theo “Standard methods for the examination of water and wastewater” [24].
1. Chỉ tiêu pH: Dùng máy đo Hatch HQ30d.
2. Nồng độ oxi hoà tan DO (mgO2/L): Dùng điện cực oxi hoà tan - máy đo oxi Hatch HQ30d. Độ chính xác ± 0,1 mgO2/L
3. Xác định hàm lượng amoni N-NH4+ (mgN/L): Phương pháp so màu với thuốc thử Nessler để xác định hàm lượng Amoni có trong mẫu tạo phức chất màu vàng có độ hấp thụ cực đại tại bước sóng (λ = 425 nm).
Nồng độ amoni được xác định theo phương trình đường chuẩn: y = 7,2082 x – 0,0613 (R2=0,99842) (3.1) Trong đó: y là độ hấp thu ở bước sóng 425nm
x là nồng độ amoni (mgN/L) Độ chính xác của phép đo là ± 0,01 mgN/L
4. Xác định hàm lượng nitrit N-NO2- : Phương pháp so màu, ở pH từ 2-2,5, nitrit sẽ tạo sự kết hợp với acid sunfanilic diazo (Griss A) và α-naptylamin (Griss
92
B) cho mầu hồng đỏ, đem đo ở bước sóng 520 nm để xác định hàm lượng nitrit trong nước.
Nồng độ nitrit được xác định theo phương trình đường chuẩn: y = 2,2412 x – 0,0328 (R2= 0,99328) (3.2) trong đó: y là độ hấp thu ở bước sóng 520nm
x là nồng độ nitrit (mgN/L) Độ chính xác ± 0,01 mgN/L
5. Xác định hàm lượng nitrat N-NO3-: Phương pháp so màu, acid nitric giải phóng từ muối nitrat tác dụng với acid nitrofenoldisunfonic cho phức vàng đem soi màu ở bước sóng 430 nm để xác định hàm lượng nitrat.
Nồng độ nitrat được xác định theo phương trình đường chuẩn: y = 0,669 x – 0,0068 (R2= 0,993) (3.3) trong đó: y là độ hấp thu ở bước sóng 430nm
x là nồng độ nitrit (mgN/L) Độ chính xác ± 0,01 mgN/L
6. Xác định hàm lượng COD (mgO2/L): mẫu được đun hồi lưu với K2Cr2O7 và chất xúc tác là bạc sunfat Ag2SO4 trong môi trường axit H2SO4 đặc ở nhiệt độ 1500C trong thời gian 2h. Lấy ra để nguội và tiến hành đo mật độ quang ở bước sóng 600nm.
Nồng độ COD được xác định theo phương trình đường chuẩn: y = 2788,4 x – 11,269 với R2= 0,99079. (3.4) trong đó: y là độ hấp thu ở bước sóng 600nm
x là nồng độ nitrit (mgN/L) Độ chính xác ± 0,01 mgN/L
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu được xử lý trên phần mềm Microsoft Excel phiên bản 2010 theo phương pháp thống kê toán học của 3 lần phân tích cùng một chỉ tiêu.
93 𝑥̅ = W𝑥7 𝑛 . 78! (3.5)
Độ lệch chuẩn S được tính bằng công thức:
𝑆 = X∑ (𝑥. 7− 𝑥̅)% 78!
𝑛 − 1
(3.6)
Hàm lượng tổng nitơ trong nước thải được xác định:
𝑇𝑁 = 𝑇𝐼𝑁 = (𝑁𝐻9:− 𝑁) + (𝑁𝑂%5− 𝑁) + (𝑁𝑂;5− 𝑁) (mg/L) (3.7)
Tải lượng tổng nitơ (NLRTIN) đầu vào được xác định:
𝑁𝐿𝑅<=> = 𝑇𝐼𝑁?àA
𝐻𝑅𝑇 (𝑘𝑔𝑁/𝑚;/𝑛𝑔đ)
(3.8)
Tốc độ loại bỏ tổng nitơ (NRRTIN) được xác định:
𝑁𝑅𝑅<=> = 𝑇𝐼𝑁?àA− 𝑇𝐼𝑁 B/
𝐻𝑅𝑇 (𝑘𝑔𝑁/𝑚;/𝑛𝑔đ)
(3.9)
Hiệu quả loại bỏ tổng nitơ (NRETN) được xác định:
NRE<> = (𝑇𝑁?àA − 𝑇𝑁B/)
𝑇𝑁?àA . 100%
(3.10)
Tải lượng amoni đầu vào (NLRNH4) được xác định:
𝑁𝐿𝑅>C9 = (𝑁𝐻9
:− 𝑁)?àA
𝐻𝑅𝑇 (𝑘𝑔𝑁/𝑚;/𝑛𝑔đ)
(3.11)
Tốc độ loại bỏ amoni (NRRNH4) được xác định:
𝑁𝑅𝑅 = (𝑁𝐻9
:− 𝑁)?àA − (𝑁𝐻9:− 𝑁)B/
𝐻𝑅𝑇 (𝑘𝑔𝑁/𝑚;/𝑛𝑔đ)
(3.12)
Hiệu quả loại bỏ amoni (NRENH4) được xác định:
𝑁𝑅𝐸>C9 = h(𝑁𝐻9
:− 𝑁)?àA − (𝑁𝐻9:− 𝑁)B/i
(𝑁𝐻9:− 𝑁)?àA . 100%
(3.13)
Hiệu quả loại bỏ nitrit (NRENO2) được xác định:
𝑁𝑅𝐸>D%= (𝑁𝑂%5− 𝑁)?àA − (𝑁𝑂%5− 𝑁)B/ )
(𝑁𝑂%5− 𝑁)?àA . 100%
(3.14)
94 𝑁𝑂; 𝑇𝑁 j = (𝑁𝑂; 5− 𝑁)B/− (𝑁𝑂;5− 𝑁)?àA 𝑇𝑁?àA − 𝑇𝑁B/ . 100% (3.15) 3.4.4. Phương pháp xác định chủng vi khuẩn
Sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử, nhận diện bằng kỹ thuật khuếch đại gen PCR (Polymerase chain reaction) là một trong những kỹ thuật hiện đại đã và đang được áp dụng hiệu quả trong việc nhận diện, định danh vi sinh vật. Cơ sở khoa học của việc áp dụng kỹ thuật sinh học phân tử đó là dựa vào tính đặc trưng của trình tự gen đối với mỗi loài sinh vật. Một trong số những gen được thế giới công nhận và sử dụng rộng rãi trong nhận diện vi khuẩn đó là trình tự 16S rDNA mã hóa cho trình tự 16S RNA.
Thí nghiệm được tiến hành với bùn sinh khối Anammox là chủng Candidatus
Brocadia anammoxidans được công ty Meidensa Nhật Bản cung cấp. Sau thời gian
thí nghiệm với nước thải thực là nước thải từ bể tự hoại của trường Đại học Xây dựng, tiến hành lấy mẫu giá thể mang Felibendy dạng khối ra khỏi mơ hình. Mẫu giá thể mang này được gửi sang Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội để tiến hành phân tích xác định chủng vi khuẩn tồn tại trên giá thể mang.
Trình tự xác định chủng vi khuẩn trên giá thể mang như sau:-
- Tiến hành thiết kế đoạn mồi, từ ngân hàng dữ liệu NCBI lấy ra 10 trình tự 16S rDNA của chủng Candidatus Brocadia anammoxidans. Dữ liệu trình tự
nucleotide thu được được đưa vào công cụ so sánh Multalin để xác định các vùng bảo thủ.
- Trình tự được lựa chọn được đưa vào phần mềm FastPCR để tính tốn các thơng số và lựa chọn trình tự thỏa mãn các u cầu: có trình tự khoảng 20-25 nucleotide, không tự bắt cặp bổ sung, không bắt cặp bổ sung hai trình tự mồi với nhau, nhiệt độ gắn mồi khoảng 55-62oC, …
95
- Cặp mồi được đặt tổng hợp bởi hãng IDT với nhiệt độ gắn mồi dự kiến là