III. KHỬ NITƠ TRONG NƯỚC THẢI
3.7. Khử Nitơ bằng cơng nghệ Snap
SNAP được ghép từ cụm từ Single-stage Nitrogen removal using Anammox
Partial nitritation. Đĩ là việc sử dụng quá trình Anammox và Nitrit hĩa hạn chế trong một bể để khử Nitơ, hiểu theo cách, khác đĩ là sự kết hợp được giữa 2 nhĩm vi khuẩn Nitrosomonas và anammox trong điều kiện làm sao kiểm sĩat được nguồn oxy cung cấp cho quá trình nitrit hĩa mà khơng ảnh hưởng tới quá trình Anammox, cĩ nghĩa là khơng hạn chế sinh trưởng và họat động khử Nitơ của nhĩm vi khuẩn
anammox. Như đã đề cập đến, khi 2 nhĩm vi khuẩn này sống chung hài hịa và họat động đồng bộ thì cĩ thể tạo dựng được một cơng nghệ cĩ khả năng khử ammonium với nồng độ rất cao trong nước thải. Ý tưởng này đã được người Nhật mơ hình hĩa bằng sơ đồ khối như hình 6 dưới đây:
Hoạt động của mơ hình SNAP xảy ra hịan tịan tự động. Việc theo dõi và điều chỉnh các thơng sơ mơi trường như nhiệt độ, pH, DO... được thực hiện bằng chương
Nước vào Effl Cấp khí Tường phân cách Sợi rẻo Acryl
Hình 6. Mơ hình SNAP của Kumamoto Univercity, Nhật, 2006
trình vi tính nên đảm bảo sinh trưởng và họat động rất hài hịa và đồng bộ của 2 nhĩm vi khuẩn anammox và vi khuẩn oxy hĩa ammonium. Kết quả là hiệu suất khử ammonium thu được đạt trên 90% với tải trọng từ 0,6 đến 1,0 kg N/m3/ngày; cùng lúc cũng phát hiện thấy lượng vi khuẩn anammox và vi khuẩn Nitrosomonsa trong bùn đạt tỷ lệ khỏang 50:50.
Kết quả nghiên cứu phát triển quy trình khử ammonium tại nhiều quốc gia được tĩm tắt trong bảng 4 dưới đây:
Bảng 4: Kết quả nghiên cứu và phát triển cơng nghệ Anammox (Luiza Gut, 2006)
Tên
nước Nội dung nghiên cứu chính Nguồn
Hà lan Microbiology, application of the Anammox process, full-scale and pilot-plant experiments; physiology of the Anammox bacteria, marine microbiology, biomarkers for detection of Anammox bacteria; the IcoN (Improved control and application of nitrogen cycle bacteria for Nitrogen removal from wastewater)
Van Loosdrecht and Jetten (1998); Jetten et al. (1997, 1999, 2002)
Đức Deammonification biofilm moving-bed technology , Microbiology, application of the Anammox process, physiology of the Anammox bacteria
Rosenwinkel et al. (2005) Hippen et al. (1997); Helmer et al. (1999, 2001); Seyfried et al. (2001); Rosenwinkel and Cornelius(2005); Rosenwinkel at al. (2005)
Bỉ Modelling, simulation, optimisation, technological aspects of Anammox process, the IcoN
project Verstraete and Philips (1998); Pynaert et al. (2002); Volcke et al. (2002); Van Hulle (2005); IcoN project web page;
Anh Microbiological studies Microbiology in estuarine sediments
Mohan et al. (2004) Trimmer et al. (2003) Thụy sĩ Aspects of Anammox process, application of
the Anammox process Siegrist et al. (1998); Egli et al. (2001); Fux et al. (2002); Egli (2003); Fux (2003
Tây ban nha
De Compostela Application of the Anammox process, inhibition studies, enrichment, modelling; the IcoN project Model-based evaluation of the Anammox process Dapena-Mora et al. (2004, 2005) Domínguez et al. (2005) Thổ nhĩ kỳ
Stimulation of the Anammox activity; inhibition studies
Güven et al. (2004, 2005) Thụy
điển Deammonification moving-bed technology; technical-scale and lab-scale pilot plant studies; one-set and two-step technology; modelling studies
Płaza et al. (2002); Szatkowska (2004); Szatkowska et al. (2003a,b; 2004a,b); Trela et al. (2004a,b,c); Gut et al. (2005)
Tên
nước Nội dung nghiên cứu chính Nguồn
Marine microbiology Engstrưm (2004) Ba Lan Kinetics of the Anammox process;
technological aspects of Anammox process, application of the Anammox process (laboratory-scale experiments)
Surmacz-Gĩrska et al. (1997); Cema et al. (2005a,b)
Úc Molecular microbial ecology of the Anammox bacteria Anammox process in the CANON system
Third et al. (2001); Third (2003)
Mỹ Application of the Anammox process for
poultry manure Dong and Tollner (2001)
Nhật Granulation of the Anammox bacteria, application of the Anammox process
Molecular Biological Analysis of Anammox, laboratory-scale experiments
Furukawa et al. (2001); Imajo et al. (2004)
Nagaoka University web page Hàn
Quốc
Application of the Anammox process for piggery waste
Ahn et al. (2004); Hwang et al. (2004)
Trung
Quốc Modelling of a partial nitritation-Anammox biofilm process; laboratory-scale experiments
Granulation of the Anammox bacteria; laboratory-scale experiments
Start-up of the deammonification process; laboratory-scale experiments
Anammox process technology; laboratory- scale experiments
Enrichment and cultivation of Anammox microorganisms
Hao and van Loosdrecht (2003, 2004 Jianlong and Jing (2005)
Li et al. (2004) Wang et al. (2004)
Huang et al. (2004)
Tĩm lại, nghiên cứu quá trình anammox đã rút tỉa được 5 nhận xét quan trọng sau đây:
+ Anammox là quá trình thích hợp để khử ammonium trong nước thải cĩ tải trọng ammonium cao (trên 100 mg/L) và nồng độ chất hữu cơ thấp.
+ Anammox cần được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và pH tối ưu.
+ Cĩ thể thực hiện quá trình anammox để chuyển ammonium thành khí N2 trong các lọai hình khác nhau của bể phản ứng
+ Cĩ thể sử dụng các bể phản ứng dạng mẻ nối tiếp nhau để thực hiện quá trình anammox với tải trọng nitơ cao khỏang 1,4 - 8,9 kgN/m3/ngày.
+ Vi khuẩn nhĩm anammox tăng trưởng rất chậm (thời gian nhân đơi khỏang 10-11 ngày), do đĩ thời gian khởi động phải kéo dài tới 105 đến 455 ngày. Giải pháp tốt nhất để vượt qua khĩ khăn nêu trên là làm giàu trước sinh khối vi khuẩn anammox từ bùn hoạt hĩa.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Mạnh Trí, 2007: Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Áp dụng các quy trình oxi
hĩa nâng cao để xử lý NRR đã qua xử lý sinh học ở nhà máy xử lý Gị Cát, thực hiện trên hệ Pilot 15-20 m3/ngày”, Sở KH&CN Tp. HCM.
2. Nguyễn Văn Phước, 2007: Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Nghiên cứu triển khai
cơng nghệ xử lý nước rác bằng chế phẩm vi sinh trên giá thể Diatomit quy mơ 10 m3/ngày.
3. Nguyễn Thị Phương Loan, 2007: Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Nghiên cứu nâng
cao hiệu quả và giảm chi phí xử lý NRR”, Sở Khọc & Cơng nghệ Tp. HCM.
4. Nguyễn Việt Thu, 2997: Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Hịan chỉnh quy trình cơng
nghệ xử lý NRR Gị Cát cơng suất 10 m3/ngày”, Sở Khoa học & Cơng nghệ Tp. HCM.
5. Jetten M S M, Horn S J, Van Loodrecht M C M, 1997. Wat. Sci. Tech,
35(9):171-180.
6.Jetten M. S. M., Wagner M., Fuerst J., Van Loosdrecht M. C. M., Kuenen G.
and Strous M., 2001: Curr.Opin.Biotechnol.,12,283-288.
7. Van Dongen U., Jetten M. S. van Loosdrecht M. C. M., 2001:Wat Sci Tech.
8. Mulder A.,Van de Graaf A., Robertson L.A., Kuenen J.G., 1995: FEMS
Micro Ecol.
9.Van de Graaf A. A., Mulder A., de Bruijin P., Jetten M. S. M., Roberston L.
A., Kuenen J. G.,1995: Appl. Environ. Microbiol., 61, 1246-51.
10. Van de Graaf A. A., de Bruijin P., Robertson L. A., Jetten M.S.M., Kuenen
J. G.,1996: Microbiology, 142, 2187-96.
11. Van de Graaf A. A., de Bruijin P., Robertson L. A., Jetten M. S. M., Kuenen
J. G., 1997: Microbiology, 143, 2415-21.
12. Schmidt M.C, Twachtmann U., Klein M., Strous M., Juretschko S., Jetten
M. S. M., Metzger J. W., Schleifer K. H., Wagner M., 2000: Syst. Appl.
Microbiol., 23 (1), 93-106.
13. Schmidt M.C, Twachtmann U., Klein M., Strous M., Juretschko S., Jetten
M. S. M., 2002: Syst.Appl. Microbiol., 23, 93 – 106.
14. Schmid M.C, Walsh K., Webb R., Rijpstra W. I. C., Van de Pas-Schoonen
K., Verbruggen M. J., Hill T., Moffett B., Fuerst J., Schouten S., Damste J. S. S., Harris J., Shaw P., Jetten M., and Strous M., 2003: Syst. Appl.Microbiol., 26, 529-538.
15. Schmidt M. C., Maas B., Dapena A., 2005: Appl Environ Microbiol., 71 (4)
16. Furukawa K., Rouse J. D., Bhatti Z. I. and Imajo U., 2002: Anaerobic ammonium oxidation (anammox) in continuos flow treatment with non-woven biomass carrier. In Proceedings of the ISEB Fifth International Symposium on Environmental Biotechnology, Kyoto, Japan. The International Society for Environmental Biotechnology Waterloo, ON, Canada, CD-ROM.
17. Egli K., Franger U., Alvarez P. J. J., Siegrist H., Vandermeer J.R. and
Zehnder A. J. B., 2001: Arch. Microbiol.,175, 198-207.
18. Pynaert K., Wyffels S., Sprengers R., Boeckx P., Van Cleemput O.,
Verstraete W., 2002: Water Sci. Technol., 45, 357-363.
19. Thumdrup B. and Dalsgaard T., 2002: Appl. Environ. Microbiol., 68, 1312-
1318.
20. Dalsgaard T., Canfield D. E., Peterson J., Thamdrup B. and Acuna-
Gonazalez, 2003: Nature, 422,606-608.
21. Kuypers M. M. M., Slickers A. O., Lavik G., Schmid M., Jrgensen B. B.,
Kuenen J. G., Sinninghe Damste J. S., Strous, M., Jetten, M. S. M., 2003:
Nature, 422, 608-611.
22. Lindsay M. R., Webb R. I., Strous M., Jetten M. S., Butler M. K., Forde R.
J. and Fuerst, J. A., 2001: Arch.Microbiol.,175,413-429Ludzack-Ettinger
23. Van Niftrik L. A., Fuerst J. A., Damstes J. S. S., Kuenen J. G., Jetten M. S.
M. and Strous M., 2004: FEMS Microbiology Letters, 233, 7-13.
24. Strouss M., Van Gerven, E., Zheng, P., Kuenen, J.G., Jetten, M.S.M., 1997:
Water Research, 31(8), 1955-1962.
25. Strous M., Heijnen J. J., Kuenen J. G. and Jetten M. S. M.,1998: Appl.
Microbiol. Biotechnol., 50, 589-596.
26. Strous M., Kuenen J. G. and Jetten M. S. M.,1999: Appl. Environ. Microbiol., 65, 3248-3250.
27. Strous M., Fuerst J. A., Kramer E. H. M., Logemann S., Muyzer G., Van de
Pas-Schoonen K. T., Webb R., Kuenen J. G., Jetten M. S. M.,1999: Nature,
400, 446-449.
28. Szalkowska, B.et al,
http://view.atdmt.com/WGR/iview/yhkxxmas0140000029wgr/direct/01;
29. Fujji T. H., Rouse D. J. and Furukawa K.,2002: J. Biosci.Bioeng.,94, 412-
418.
30. Hellinga C., Schellen A. A. J. C., Mulder J. W., van Loosdrecht M. C. M.,
M
1mm (B) 1mm (A) Hình 1. Hạt bơng bùn anammox Hình 2. Quá trình hình thành bùn hạt anammox Hình 3. Vi khuẩn Anammox trên giá thể
Hình 7. Vi khuẩn anammox 12 tháng
trong mơ hình