NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMMONIUM NỒNG ĐỘ THẤP TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANAMMOX

Gần 20 năm sau, nhóm Đại học kỹ thuật Delft, Hà Lan và sau đó là các nước Đức, Nhật, Thụy Sỹ, Bỉ, Anh đã công bố lần lượt các kết quả nghiên cứu, xác nhận và làm rõ quá trình hóa sinh h

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMMONIUM NỒNG ĐỘ THẤP TRONG

NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANAMMOX

TS Nguy ễn Xuân Hoàn

Phó Hi ệu trưởng - Trường ĐH Công nghiệp TP.HCM

ABSTRACT

The method of combining anoxia process and anammox to get rid of nutrient in wastewater has been piloted successfully It proved to be efficient and time-saving in processing therefore can be applied for nutritious water source

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Xử lý nước thải trước hết cải thiện môi trường sống của con người và xa hơn nữa là nhằm cân bằng sinh thái, tạo điều kiện môi trường phát triển bền vững

Niơ và photpho là hai nguyên tố cơ bản của sự sống, liên quan mật thiết đối với các hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp Hợp chất của nitơ, photpho được gọi là thành phần dinh dưỡng và là đối tượng gây ô nhiễm nghiêm trọng Khi thải 1 kg nitơ dưới dạng hợp chất hóa học vào môi trường nước sẽ sinh ra được 20 kg COD, tương tự như nitơ, thải 1 kg photpho sẽ sinh ra 138 kg COD dưới dạng tảo chết [2] Nước thải sinh hoạt hoặc nước thải công nghiệp một số ngành đặc trưng như chế biến thủy, hải sản, nước thải sản xuất phân bón, hóa chất, nước thải chế biến cao su, nước thải nuôi trồng thủy sản, nước thải chăn nuôi heo, gia súc … sau khi xử lý hàm lượng chất dinh dưỡng còn lại (N, P) thường rất cao (từ chục đến hàng trăm mg/l) Khi thải loại nước này vào nguồn tiếp

nhận thường xảy ra các hiện tượng phú dưỡng hóa (eutrophication), tức là tảo và các thực

vật khác phát triển rất nhanh, mật độ lớn Vào ban ngày hoặc khi thời tiết nắng, cuối buổi chiều, quá trình quang hợp của tảo diễn ra mãnh liệt che chắn ánh sáng không cho thực vật sống ở lớp dưới phát triển làm mất nguồn thức ăn cho thủy động vật, chúng hấp thụ

CO2 hoặc bicarbonat (HCO3-) trong nước và thải ra oxy làm pH của nước tăng nhanh, (có thể lớn hơn 10) nhất là khi nguồn tiếp nhận có độ kiềm thấp (tính đệm thấp do cân bằng của hệ H2CO3 - HCO3- - CO32-) và nồng độ oxy hòa tan lại đạt tới mức siêu bão hòa, có thể tới 20 mg/l [2] Ngược với quá trình quang hợp là quá trình hô hấp (phân hủy chất hữu cơ để tạo ra năng lượng), tảo thải CO2, nhất là khi vào ban đêm hoặc ngày ít nắng quá trình diễn ra mãnh liệt gây ra tình trạng thiếu oxy và pH trong nước giảm (thấp hơn 5,5) Khi tảo chết lắng xuống dưới đáy bị vi sinh vật và nấm phân hủy làm cạn kiệt nguồn oxy hòa tan cung cấp cho các loài động vật khác Trong khi phân hủy tảo, các chất dinh dưỡng và hữu cơ lại được chiết ra môi trường nước từ trầm tích, các yếu tố trên lại thúc đẩy vi sinh vật phát triển bám vào thân, lá thực vật làm giảm khả năng quang hợp của thực vật

Quá trình này cứ biến động liên tục và mạnh mẽ khi nguồn tiếp nhận nước thải ngày càng

dư thừa chất dinh dưỡng làm cho thủy động vật sống trong môi trường nước khó có thể

tồn tại và phát triển, xuất hiện ngày càng nhiều các nguồn nước phú dưỡng, hệ sinh thái

bị phá hủy, sự biến mất của các vùng ngập nước, hệ sinh thái nước và chất lượng nước bị xấu đi rất nhanh

Tại nước ta, công nghệ xử lý nước thải chứa các hợp chất dinh dưỡng mới chỉ triển khai nghiên cứu ở giai đoạn đầu, chủ yếu ở các khu vực sản xuất công nghiệp, hầu như chưa đụng chạm đến nước thải sinh hoạt Các quy định về tiêu chuẩn thải của nước ta cũng chưa đề cập tới các chất dinh dưỡng hoặc còn ở mức chung chung Nếu kịp thời đề ra các tiêu chuẩn thải cụ thể ngay ở giai đoạn ban đầu như hiện nay sẽ rất thuận lợi cho các hệ thống xử lý nước thải khi xây dựng và vận hành trong thời gian tới và sẽ ít tốn kém hơn rất nhiều so với những công trình phải bổ sung nâng cấp

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Từ những năm 1995, phản ứng chuyển hóa hợp chất nitơ mới về cả lý thuyết và thực nghiệm đã được phát hiện trong nước thải Đó là phản ứng oxy hóa ammonium bởi nitrite trong điều kiện kỵ khí (Anaerobic Ammonium Oxidation - anammox) [2, 18] để tạo thành nitơ phân tử mà không cần cung cấp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng Gần 20 năm sau, nhóm Đại học

kỹ thuật Delft, Hà Lan và sau đó là các nước Đức, Nhật, Thụy Sỹ, Bỉ, Anh đã công bố lần lượt các kết quả nghiên cứu, xác nhận và làm rõ quá trình hóa sinh học, vi sinh học, sinh học phân tử

và mô tả ban đầu về anammox, bản chất của quá trình là ammonium được oxy hoá trong điều kiện kỵ khí mà nitrite đóng vai trò là chất nhận điện tử để tạo thành nitơ phân tử [21] Đây là quá trình oxy hóa ammonium bởi nitrite xảy ra trong điều kiện không có oxy theo tỷ lệ giữa NH 4

+

và

NO 2

tương đương 1:1 [18], cơ chế sinh hóa dựa vào sự cân bằng sinh khối trong quá trình làm giàu anammox được thiết lập cụ thể như sau:

NH 4

+

+ 1,32 NO 2

+ 0,066 HCO 3

+ 0,13H+ = 1,02N 2 + 0,26NO 3

+ 0,066CH 2 O 0,5 N 0,15 + 2,03H 2 O Trong đó quá trình khử ammonium trong điều kiện kỵ khí (quá trình Anammox) xảy ra trong điều kiện tự dưỡng mà NO2 đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình thực hiện sự chuyển hóa chất dinh dưỡng Như vậy để loại bỏ Ammonium trong nước thải dựa vào sự phát triển sinh khối (CH2O0,5N0,15) từ phản ứng anammox như trên đòi hỏi quá trình chuyển hóa vật chất luôn tuân thủ theo cơ chế 50:50:

Ammonium được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng với công nghệ mới này thì quá trình xử lý đơn giản hơn, ít tiêu tốn năng lượng và rút ngắn thời gian xử

lý Với những ưu điểm vượt trội, quá trình anammox trong những nghiên cứu thực nghiệm đã đạt được những kết quả rất cao trong xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Đây là một chu trình sinh học của nitơ với quá trình nitrate hóa, khử nitrate để cố định nitơ hoặc nitrate hóa với phản ứng anammox [18, 26] Quá trình anammox được thực hiện nhờ vào sự biến đổi năng lượng từ quá trình oxi hóa hiếu khí ammonium với nitrite như sự cộng hưởng trung gian giữa electron và hydrazine, CO2 được sử dụng như nguồn cacbon chính cho quá trình phát triển Gần đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu được rằng sự cố định CO2 được thực hiện bởi acetyl-CoA Những electron cần thiết được thu nhận từ sự oxi hóa kỵ khí nitrite thành nitrate theo hướng cố định cacbon anammox như 3

cơ chế chuyển hóa dưới đây:

Định danh và phân loại vi khuẩn anammox đã có 3 chi vi khuẩn anammox được phát hiện, gồm Brocadia, Kuenenia và Scalindua Về mặt phân loại, các vi khuẩn anammox là những thành viên mới của bộ Planctomycetales Các nhà khoa học (Furukawa et al, 2000; Schmid et al.,2000; Egli et at.,2001 và Pynaert et al, 2002) đã phát hiện được ở hệ thống xử lý RBC ở Sttugrt (Đức) sau là Thuỵ Sĩ, Bỉ và chứng minh, xác định là mới (độ tương tự dưới 90% so với

B anammoxidans) đồng thời đặt tên là Candidatus Kuenenia sttugartiensis trong đó vi khuẩn

Planctomycetes đóng vai trò chủ đạo của quá trình So với tài liệu phân loại vi sinh vật

của Bergey thì nhóm vi khuẩn tham gia quá trình anammox nằm ở nhánh bao gồm vi khuẩn Anaerobic ammonium – oxidizing planctomycete và Candidatus Brocadia

anammoxidans

Công nghệ xử lý ammonium trên cơ sở anammox dựa trên nguyên tắc hoặc là bổ sung nitrite vào hoặc là chuyển hóa một nửa ammonium ban đầu thành nitrite rồi chính nitrite sinh ra phản ứng với phân nửa ammonium còn lại Hướng thứ hai chính là nguyên lý cho các ứng dụng thực tế của anammox, và đây cũng chính là đối tượng nghiên cứu mà tác giả lựa chọn Anammox hoạt động tốt nhất trong khoảng nhiệt độ từ 20 đến 430C (tối ưu ở 400C), pH 6,7 đến 8,3 (tối ưu pH 8,0), tốc độ tiêu thụ ammonium cực đại tương đương 55 µmol NH 4

+

/g protein/min [2 , 26]

Ngoài ra phương pháp kết hợp anammox – sharon (Single reactor system for Hing-rate

Ammonium Removal Over Nitrite ) [2] cũng được thử nghiệm xử lý hợp chất nitơ trong nước thải tách ra từ phân hủy bùn kỵ khí dựa vào đặc điểm của vi khuẩn oxy hoá ammonium (AOB) sinh trưởng nhanh hơn các vi khuẩn oxy hóa nitrite (NOB), nguyên tắc của hệ thống này là chọn thời gian lưu thủy lực (HRT) đủ ngắn và vận hành ở nhiệt độ cao (> 300C) để cho vi khuẩn oxy hóa nitrite bị rửa trôi khỏi bể phản ứng và quá trình oxy hoá ammonium chỉ dừng ở nitrite Methanol được dùng làm nguồn carbon cho khử nitrite, bể phản ứng sharon vận hành ở nhiệt độ 30 đến

400C, pH từ 7,0 đến 8,0 và thời gian lưu 1,5 ngày Bể được vận hành theo các chu kỳ 2 giờ, gồm

80 phút hiếu khí (nitrite hóa) và 40 phút kỵ khí (khử nitrite) Sau đó quá trình nitrite hóa để kết hợp với anammox thành một quá trình xử lý hai giai đoạn So với hệ thống nitrite hóa - khử nitrate truyền thống thì quá trình sharon - anammox tiết kiệm 50% nhu cầu oxy và 100% nhu cầu

bổ sung nguồn carbon hữu cơ Ở quy mô thí nghiệm, hệ thống xử lý kết hợp này đã đạt được hiệu quả chuyển hoá 80% amnonium thành khí nitơ với tải trọng 1,2 kgN/m3/ngày [2].

III GIẢI PHÁP KỸ THUẬT

Hai dạng hợp chất chủ yếu của nitơ trong nước thải là ammonium và nitrate, dạng hợp chất ammonium trong nước thải sinh hoạt có thể lên tới 20 – 100 mg/l Để loại bỏ

một cách có hiệu quả ammonium ra khỏi nước có thể thực hiện bằng phương pháp vật lý, hoá học hoặc sinh học, nhưng đều dựa trên nguyên tắc cơ bản là chuyển hóa thành các hợp chất khác ít độc hoặc vô hại đối với môi trường nước hoặc tách loại, cách ly chúng ra khỏi môi trường nước

Để lựa chọn phương pháp xử lý cần xem xét hai yếu tố chính là hiệu quả xử lý và

giá thành, điều quan trọng để quyết định phương pháp xử lý theo Mulder [25] phụ thuộc

chủ yếu vào nồng độ ammonium trong nước thải Nếu nồng độ ammonium không cao (<

100 mg/l) như trong nước thải sinh hoạt thì sử dụng phương pháp vi sinh là thích hợp nhất, nồng độ ammonium từ 100 – 5.000 mg/l cũng sử dụng phương pháp vi sinh hoặc có thể sử dụng phương pháp sục khí bay hơi, nồng độ ammonium lớn hơn 5.000 mg/l nên sử dụng phương pháp hóa lý sẽ phù hợp cả về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế

B ảng 3.1: Một số thông số vận hành hệ thống xử lý sinh học

Hệ thống xử lý Tải lượng

kgN/ha.ngày

Năng lượng tiêu thụ kWh/kgN

Tỷ lệ COD/N

Sinh khối khô kg/kg N

Hiệu quả xử

lý N (%) Bùn hoạt tính,

nitrat hóa, khử

nitrat thông

dụng

Bùn hoạt tính,

nitrat hóa, khử

từ nitrite

Bùn hoạt tính,

oxy hóa trực

tiếp giữa NH3

và NO2

Vùng ngập nước

Ghi chú: Dấu (-) : Không quy định

Để loại bỏ ammonium trong nước thải có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: 1) Phương pháp thực vật thủy sinh là chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ thành các thành phần trong tế bào của sinh khối (thực vật và vi sinh vật), 2) Phương pháp hóa học thông thường như oxy hóa khử hay trao đổi ion, 3) Sử dụng một số loại màng lọc thích hợp như màng nano, màng thẩm thấu ngược hay điện thẩm tích cũng tách được các hợp chất chứa nitơ và các hợp chất khác trong nước và 4) Phương pháp chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ thành dạng khí nitơ phân tử, con đường chuyển hóa này thực hiện bằng phương

pháp sinh học thơng qua các quá trình nitrát hĩa, thực hiện phản ứng oxy hĩa khử trực

tiếp giữa ammonium với nitrit bằng vi sinh (quá trình anammox) thành khí nitơ [23, 26]

3.1 Cơ chế của quá trình thiếu khí

Quá trình chuyển hĩa sinh học các hợp chất của nitơ trong nước thải là quá trình nitrate hĩa (nitrification) và khử nitrate (denitrification) nhờ sự tham gia của vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter thành các chất vơ hại hoặc ít hại đối với mơi trường theo sơ đồ:

2 nitrat Khử 3 r

Nitrobacte 2

as Nitrosomon

Hay phản ứng: 1,0NH4+ + 1,89O2 + 0,88CO2 → 0,98NO3- + 0,016C5H7O2N + 1,98H+ Như trên thì quá trình nitrate hĩa [14] là quá trình tự dưỡng hai giai đoạn (sử dụng CO2

thay cho nguồn C hữu cơ) để chuyển hĩa NH4+ thành nitrate trong điều kiện hiếu khí (DO

> 2), trong đĩ một vài ion NH4+ được tổng hợp trong các mơ tế bào Để oxy hĩa 1mg

NH4+ cần 2,32 mg oxy, tiêu thụ hết 7,1 mgCaCO3 và tạo ra 0,1mg tế bào mới Thực tế cho thấy quá trình phân hủy các hợp chất chứa nitơ trong trong nước thải theo phản ứng trên khơng hiệu quả vì thời gian lưu kéo dài từ 2 đến 10 ngày và rất tốn năng lượng [2, 26]

Phương pháp nitrate hĩa khơng hồn tồn (nitrite hĩa) được gọi là phương pháp thiếu khí, đây được coi là phương pháp mới phù hợp cho áp dụng nghiên cứu để kết hợp với quá trình anammox, chuyển hĩa một phần NH4+ thành NO2- nhờ vi khuẩn nitrosomonas (nitrite đĩng vai trị chất trung gian), nitrite hình thành sau phản ứng được

sử dụng để oxy hĩa trực tiếp ammonium (phản ứng oxy hĩa khử) Để giai đoạn này chiếm ưu thế cần duy trì điều kiện thích nghi thúc đẩy tập đồn nitrosomonas phát triển, khơng tạo điều kiện tích lũy nitrobacter bằng cách giảm gian lưu tế bào ngang bằng thời gian lưu thủy lực (khơng hồi lưu bùn) để ngăn cản quá trình oxy hĩa nitrite thành nitrate, tức là tích lũy nồng độ nitrite trong hệ …

Vi khuẩn nitrosomonas cĩ dạng hình cầu hoặc hình bầu dục ngắn, chúng thuộc vi khuẩn gram (-), khơng sinh bào tử Chúng cĩ tiêm mao dài nên chuyển động được Quá trình chuyển hĩa giải phĩng năng lượng, vi khuẩn này sẽ sử dụng năng lượng tạo ra để khử

CO2 tạo ra các hợp chất hữu cơ

3.2 Cơ chế của quá trình anammox

Chuyển hĩa các hợp chất chứa nitơ thành dạng khí nitơ phân tử, con đường chuyển hĩa này thực hiện bằng phương pháp sinh học thơng qua các quá trình liên tiếp nitrate hĩa và khử nitrate, thực hiện phản ứng oxy hĩa khử trực tiếp giữa ammonium với nitrite bằng phương pháp vi sinh (quá trình anammox), oxy hĩa xúc tác trực tiếp ammonium thành khí nitơ [22, 26], oxy hĩa ammonium bằng các chất oxy hĩa mạnh

Các nghiên cứu, thử nghiệm và phân tích được trong phịng thí nghiệm đã chứng minh sự biến đổi ammonium được xem như một giải thích khả quan Hơn nữa, ta nhận

thấy rằng sinh khối đỏ vốn được cho là đặc tính của các vi khuẩn sinh ra từ phản ứng anammox trong cột phản ứng thực hiện theo các cơ chế phản ứng

Trong đó quá trình khử ammonium trong điều kiện kỵ khí (quá trình Anammox) xảy ra trong điều kiện tự dưỡng mà NO2 đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình thực hiện

sự chuyển hóa chất dinh dưỡng Như vậy để loại bỏ Ammonium trong nước thải dựa vào

sự phát triển sinh khối (CH2O0,5N0,15) từ phản ứng anammox như trên đòi hỏi quá trình chuyển hóa vật chất luôn tuân thủ theo cơ chế:

Ammonium được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng với công nghệ mới này thì quá trình xử lý đơn giản hơn, ít tiêu tốn năng lượng và rút ngắn thời gian xử lý

3.3 Quy trình công nghệ kết hợp

Theo cơ chế anammox thì muốn khử ammonium thì môi trường đó phải có một lượng nitrite tương ứng Từ yêu cầu trên ta có thể kết hợp quá trình anammox và thiếu khí nhằm rút ngắn thời gian xử lý nhưng hiệu suất vẫn đảm bảo, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của công nghệ hiện đại Để đạt được những yêu cầu này, “phương pháp hồ sinh học thiếu khí kết hợp quá trình anammox” được thử nghiệm theo quy trình sau:

NH4+ + 1,32NO2- + 0,066HCO3- + 0,13H+ → 1,02 N2 + 0,26NO3- + 0,066Biomass + 2,03 H2O

NH4+ + NO2 - Anammox N2 + 2H2O

hay

Anammox NH4/NO

(50/50)

N/NO (90/10)

Anammox Nitơ NH4+ Nitrosomonas NO2

Nước thải

sau bể

lắng 2

50%

50%

Hình 2.3: Kh ử chất dinh dưỡng bằng phương pháp kết hợp

3.4 Các thông số vận hành bể thiếu khí kết hợp

Để giảm chi phí cũng như tiết kiệm thời gian thí nghiệm, trước khi vận hành bể thiếu khí kết hợp cần đặt chế độ vận hành cụ thể cũng như các thông số đầu vào như:

- Vùng thiếu khí và vùng kỵ khí đều có thể tích sử dụng là 24 lít

- Thời gian lưu nước cả vùng thiếu khí và kỵ khí được thay đổi như nhau từ 10h đến 12h và 14h (tương đương 2,4 l/h ; 2,0 l/h ; 1,7 l/h)

- Mô hình hoạt động trong điều kiện liên tục

- Cấy 5000g vi khuẩn nitrosomonas (mật độ 1010

-1011 tế bào/gam) vào vùng thiếu khí

- Bùn anammox được tích lũy và làm giàu có nồng độ SS = 1000 mg/l

- Duy trì DO ở vùng thiếu khí từ 0,5 – 1,0 mg/l và vùng kỵ khí có DO từ 0 – 0,2 mg/l

- Nhiệt độ từ 25 – 30 0

C

- pH = 7,2 – 8,4

- Vận hành liên tục trong suốt 45 ngày (cứ 3 ngày lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu một lần)

Kiểm soát quá trình phân hủy ammonium thành nitrit trong vùng thiếu khí sao cho vừa đủ lượng nitrit sinh ra tương đương lượng ammonium còn lại trong nước thải trước khi qua

vùng kỵ khí

IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Để phản ứng anammox xảy ra nhanh và hiệu quả, ở giai đoạn vận hành thích nghi mô

hình cần bổ sung lượng cơ chất nhất định, qua nhiều thí nghiệm tác giả rút ra được các thông số cụ thể sau: dòng chảy vào chứa các thành phần sau: 12,5 mg/L KHCO3, 6,7 mg/L KH2PO4, 9 mg/L FeSO4.7H2O (cùng với 5 mg/L EDTA2Na làm tác nhân tăng

Mô hình thiết kế cụ thể như sau:

Nước vào

Nước ra

Bơm

Vùng kỵkhí Khí nitơ

trưởng bùn), khả năng giảm oxy được điều khiển bằng việc thêm Na2S.9H2O (nồng độ tối

đa 12,5 mg/L)

4.1 Chế độ vận hành mô hình

Chế độ vận hành mô hình cũng như các thông số đầu vào cụ thể như: thời gian lưu nước cả vùng thiếu khí và kỵ khí được thay đổi như nhau từ 10h đến 12h và 14h (tương đương 2,4 l/h ; 2,0 l/h ; 1,7 l/h), mô hình hoạt động trong điều kiện liên tục và kéo dài trong suốt 45 ngày (3 ngày lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu một lần), cấy 500g vi khuẩn

nitrosomonas (mật độ 1010-1011 tế bào/gam) vào vùng thiếu khí, bùn anammox được tích

lũy và làm giàu có nồng độ SS = 1000 mg/l, duy trì DO ở vùng thiếu khí từ 1,3 – 1,5 mg/l (có sử dụng máy thổi khí nếu trường hợp DO < 1,0) và vùng kỵ khí có DO từ 0 – 0,2 mg/l, nhiệt độ từ 25 – 30 0C, pH = 7,2 – 8,4 Kiểm soát liên tục quá trình phân hủy ammonium thành nitrit trong vùng thiếu khí sao cho lượng nitrit sinh ra tương đương lượng ammonium còn lại trong nước thải trước khi qua vùng kỵ khí

4.2 Kết quả chuyển hóa ammonium tại vùng thiếu khí

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

Thời gian (ngày)

NH4 NO2 Hiệu suất

Đồ thị 4.1: Sơ đồ biểu diễn quá trình chuyển hóa N-NH 4 sau khi ra kh ỏi vùng thiếu khí

v ới thời gian lưu 10h (tương đương 2,4 l/h)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

Thời gian (ngày)

NH4 NO2 Hiệu suất

Đồ thị 4.2: Sơ đồ biểu diễn quá trình chuyển hóa N-NH 4 sau khi ra kh ỏi vùng thiếu khí

v ới thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 l/h)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45

Thời gian (ngày)

NH4 NO2 Hiệu suất

Nh ận xét: Theo kết quả thể hiện trên đồ thị 3.1 với thời gian lưu 10h (tương đương 2,4

lít/h) thì lượng ammonium chuyển hóa chưa đáp ứng được điều kiện cho quá trình

anammox thực hiện Với thời gian lưu 12h (tương đương 2,0 lít/h) kết quả cho thấy hoàn

toàn phù hợp với cơ chế anammox (tỷ lệ tương đương 50:50 N-NH4+:N-NO2-) Tức là sau

15 ngày mô hình hoạt động ổn định vi khuẩn nitrosomonas đã chuyển hóa một phần

N-NH4+ thành N-NO2- trước khi vào vùng kỵ khí anammox theo đúng hướng nghiên cứu

Tuy nhiên với thời gian lưu 14h (tương đương 1,7 lít/h) kết quả cho thấy mô hình hoạt động ổn định cũng sau ngày thứ 15 (tương tự như thời gian lưu 12h) và càng về sau đó

lượng ammonium càng giảm nhờ sự chuyển hóa của vi khuẩn nitrosomonas, ngược lại lượng nitrit càng tăng do không có mặt của vi khuẩn nitrobactor và thời gian lưu ngắn để

chuyển hóa tiếp thành nitrat và nitơ tự do Như vậy, với thời gian lưu 14h đáp ứng được mục tiêu đề ra nhưng về mặt kinh tế lại không phù hợp

4.3 Độ giảm ammonium tại vùng kỵ khí kết hợp

B ảng 4.1: Kết quả phân tích nước thải sau khi ra khỏi vùng kỵ khí với thời gian lưu 12h

(t ương đương 2,0 l/h)

Thời

gian

(day)

N-NH 4

(mg/l)

N-NO 2 (mg/l)

N-NH 4 (mg/l)

N-NO 2 (mg/l)

Hiệu suất

xử lý (%)

N-NH 4 (mg/l)

N-NO 2 (mg/l)

N-NH 4 (mg/l)

N-NO 2 (mg/l)

Hiệu suất

xử lý (%)

X (mg/l)

r t 

10 -2 (g/m 3 s)

0 89.3 2.8 89.3 2.8 0.0 89.3 2.8 89.3 2.8 0.0 2,000 35.9

3 87.2 5.4 70.2 25.8 19.5 83.1 15.8 69.7 26.5 16.1 2,200 37.5

6 71.0 46.8 33.8 21.0 52.4 69.6 50.3 30.0 21.1 56.9 6,501 71.8

9 59.2 76.9 3.2 1.4 94.6 54.3 73.2 2.9 2.5 94.7 8,439 87.1

12 57.3 73.6 3.2 1.5 94.4 53.4 75.1 2.8 1.4 94.8 8,307 86.1

15 57.1 74.1 3.1 1.6 94.6 52.0 78.0 2.8 1.3 94.6 8,078 84.3

18 56.3 75.9 3.2 1.4 94.3 53.7 74.4 2.7 1.3 95.0 8,373 86.6

21 57.8 72.5 2.9 1.7 95.0 53.7 71.2 2.6 1.4 95.2 8,390 86.7

24 56.6 75.2 3.0 1.6 94.7 52.8 76.3 2.4 1.7 95.5 8,275 85.8

27 57.0 74.3 2.8 1.6 95.1 52.5 73.6 2.5 1.4 95.2 8,209 85.3

30 57.7 72.7 3.1 1.6 94.6 52.7 73.2 2.5 1.7 95.3 8,242 85.6

33 57.0 74.3 2.9 1.5 94.9 53.0 69.6 2.6 1.7 95.1 8,275 85.8

36 56.1 76.4 2.7 1.7 95.2 52.3 70.9 2.4 1.7 95.4 8,193 85.2

39 57.3 73.6 2.9 1.7 94.9 55.6 70.5 2.7 1.7 95.1 8,685 89.1

42 57.1 74.1 2.7 1.7 95.3 55.8 70.0 2.5 1.6 95.5 8,751 89.6

45 57.1 74.1 2.8 1.6 95.1 52.1 71.3 2.7 1.7 94.8 8,110 84.5

Ngu ồn: Phân tích từ ngày 15/10/2007 - 30/11/2007

Ghi chú: - X : N ồng độ sinh khối trong bể hay nồng độ bùn hoạt tính

- r t : T ốc độ tăng trưởng của sinh khối