Nghiên cứu chế độ công nghệ MBBR phù hợp để xử lý nước rỉ rác

60Hình 3.9: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ trong nước rác của hệ thống MBBR với các tỷ lệ giá thể khác nhau ..... Hơn nữa thành phần của nước rỉ rác biến đ ng và phụ thu c vào nhiều yếu tố

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả

nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công

trình nào khác

Học viên

Bùi Phương Thảo

Để hoàn thành luận văn này cùng với sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Đặng Xuân Hiển – Giảng viên Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung và chuyên nghành Thạc sĩ kỹ thuật nói riêng, trong suốt thời gian học đã truyền đạt và cung cấp cho em những kiến thức bổ ích

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên và giúp đỡ em hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 08/2015

Học viên

Bùi Phương Thảo

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 5

1.1 Nước rác 5

1.1.1 Khái niệm 5

1.1.2 Sự hình thành nước rác 5

1.1.3 Quá trình chuyển hóa các chất trong bãi chôn lấp [7] 6

1.1.4 Đặc trưng cơ bản của nước rác 7

1.1.5 Đặc trưng nước rác tại Việt Nam và các nước phát triển 10

1.2 Các công nghệ xử lý nước rác phổ biến trên thế giới 12

1.3 Các công nghệ xử lý nước rác của Việt Nam 19

1.4 Công nghệ MBBR 20

1.4.1 Cơ sở công nghệ MBBR 20

1.4.2 Giá thể cho công nghệ MBBR 22

1.4 àng ch n giá thể 24

1.4.4 Hệ thống cấ h 24

1.4.5 Hệ thống huấy tr n cơ h 25

1.4.6 Giai đoạn tiền xử lý 25

1.4 t số sơ đ cấu tr c ng với bể hản ứng 25

1.4.8 Tính toán bể phản ứng MBBR 28

1.4.9 Tổ hợp sinh học MBBR trong phòng thí nghiệm 29

1.4.10 Các nghiên cứu thực nghiệm về công nghệ MBBR 37

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

2.1 Đối tượng nghiên cứu 42

2.2 Phương há nghiên cứu 42

2.2.1 Phương há hân t ch tổng hợp 42

2.2.2 Phương há chuyên gia 42

2.2 Phương pháp kế thừa 42

2.2.4 Phương há nghiên cứu thực nghiệm 42

2.3 N i dung nghiên cứu 42

2.4 Bố trí thí nghiệm 43

2.4.1 Nuôi bùn 44

2.4.2 Nghiên cứu tải trọng khối đầu vào phù hợp cho hệ thống MBBR 45

2.4.3 Nghiên cứu hàm lượng MLSS thích hợp cho hệ thống MBBR 45

2.4.4 Nghiên cứu tỷ lệ lấ đầy giá thể thích hợp cho hệ thống MBBR 46

2.4.5 So sánh hiệu quả xử lý 5 loại giá thể khác nhau với cùng m t điều kiện thí nghiệm 46

2.4.6 Thí nghiệm tìm ra khoảng tải trọng khối đầu vào phù hợp cho từng loại giá thể đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật 48

2.5 Hóa chất, thiết bị nghiên cứu và hương há hân t ch 49

CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÔNG NGHỆ MBBR, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51

3.1 Thích nghi bùn với nước rác 51

3.2 Hoạt hóa bùn với giá thể 52

Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào (L) tới hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR 56

3.3.1 Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu quả xử lý chất hữu cơ 56

3.3.2 Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu quả xử lý nitơ 57

3.4 Ảnh hưởng n ng đ MLSS tới hiệu quả xử lý của hệ thống MBBR 59

3.4.1 Ảnh hưởng n ng đ MLSS tới hiệu quả xử lý chất hữu cơ 59

3.4.2 Ảnh hưởng n ng đ MLSS tới hiệu quả xử lý nitơ 60

3.5 Ảnh hưởng của đ lấ đầy giá thể tới hiệu quả xử lý của hệ thống MBBR 61

3.5.1 Ảnh hưởng của đ lấ đầy giá thể đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ 61

3.5.2 Ảnh hưởng của đ phủ đầy giá thể đến hiệu suất xử lý Nitơ 62

3.6 Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR 63

3.6.1 Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý chất hữu cơ 64

3.6.2 Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý Nitơ 65

3.7 Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của từng loại giá thể 66

3.7.1 Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể Bio-Chip 66

3.7.2 Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể cầu K1 68 3.7.3 Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn đen K2 69

3.7.4 Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu quả xử lý của giá thể trụ tròn

tr ng K3 70 3.7.5 Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn tr ng bé K4 71 KẾT LUẬN 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Các thông số đặc trưng của nước rác cũ và mới [9] 10

Bảng 1.2: Thành phần kim loại nặng trong nước rác tại m t số nước [19] 10

Bảng 1.3: Thành phần nước rác bãi chôn lấ Đông Thạnh sau hi đóng bãi (CENTEMA, 2005) [3] 11

Bảng 1.4 Kết uả hân t ch chất lượng nước rác tại C G Cát Phước Hiệ – TP H Ch inh và C Tràng Cát – Hải Ph ng 11

Bảng 1.5: Kết quả phân t ch chất lượng nước rác tại bãi rác Nam ơn 12

Bảng 1.6 Giới thiệu m t số loại giá thể sử ụng cho hệ thống trên thế giới [15] [26] 22

Bảng 1.7: M t số cấu trúc dòng với bể phản ứng MBBR [21] 25

Bảng 1.8: So sánh công nghệ bùn hoạt tính và công nghệ MBBR sau khi nâng cấp 41

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu cơ bản của nước rác Kiêu Kỵ sau xử lý hóa lý 43

Bảng 2.2: Tải trọng khối đầu vào 45

Bảng 2 Đặc điểm cơ bản các loại giá thể 47

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu phân tích và hóa chất sử dụng 49

Bảng 3.1: Kết quả hoạt hóa bùn với giá thể 53

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 ô hình nước cu n trong bể MBBR hiếu khí (bên trái) và kỵ khí (bên phải) [20] 24Hình 1.2: Mô hình hệ thống MBBR tại phòng thí nghiệm 29Hình 1.3: Mô hình nghiên cứu xử lý nước rác bằng công nghệ MBBR của Sheng Chen [10] 37Hình 2.1 ơ đ thí nghiệm xử lý nước rác bằng hệ thống MBBR 43Hình 3.1: (a) Bùn thích nghi với nước thải ngày đầu tiên và (b) Bùn thích nghi với nước thải ngày thứ 10 51Hình 3.2: Sự thay đổi của n ng đ MLSS và chỉ số SVI theo thời gian thích nghi bùn với nước rác 51Hình 3.3: Tổng hợp hình ảnh trước và sau hoạt hóa của các giá thể thực hiện trong nghiên cứu 54Hình 3.4: Thí nghiệm hệ thống đầy đủ 5 bậc 56Hình 3.5: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ của hệ thống MBBR với tải trọng khối đầu vào khác nhau 57Hình 3.6: Hiệu suất xử lý Nitơ trong nước rác của hệ thống MBBR với tải trọng khối đầu vào khác nhau 58Hình 3.7: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ trong nước rác của hệ thống MBBR với n ng

đ MLSS khác nhau 59Hình 3.8: Hiệu suất xử lý nitơ trong nước rác của hệ thống MBBR với n ng đ MLSS khác nhau 60Hình 3.9: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ trong nước rác của hệ thống MBBR với các

tỷ lệ giá thể khác nhau 62Hình 3.10: Hiệu suất xử lý Nitơ trong nước rác của hệ thống MBBR với các tỷ lệ giá thể khác nhau 63Hình 3.11: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ của MBBR với các giá thể khác nhau 64Hình 3.12: Hiệu suất xử lý Nitơ của MBBR với các loại giá thể khác nhau 65Hình 3.13: Hiệu suất xử lý của giá thể Bio-Chip với các tải trọng khối đầu vào khác nhau 67

Hình 3.14: Hiệu suất xử lý của giá thể cầu K1 với các tải trọng khối đầu vào khác nhau 68Hình 3.15: Hiệu suất xử lý của giá thể trụ tr n đen K2 với các tải trọng khối đầu vào khác nhau 69Hình 3.16: Hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn tr ng K3 với các tải trọng đầu vào khác nhau 70Hình 3.17: Hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn tr ng nhỏ K4 với các tải trọng đầu vào khác nhau 71

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT

Mix liquor suspended solid Hàm lượng chất r n lơ lửng trong

hỗn hợp lỏng

môi trường

LỜI MỞ ĐẦU

ôi trường ô nhiễm đang là vấn đề được quan tâm và chú ý hiện nay của toàn cầu Đặc biệt trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ các nghành công nghiệp và kinh tế các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam Sự phát triển mạnh mẽ đó đã phát sinh m t lượng rất lớn rác thải bao g m rác thải sinh hoạt, rác thải đô thị, rác thải công nghiệ …, c ng thêm vào đó là sự quản lý cũng như xử lý rác thải chưa được uan tâm đ ng mức, hiện nay chúng chủ yếu được chôn lấp thông thường

Đối với Việt Nam tổng hối lượng chất thải r n đô thị hát sinh hoảng từ 8.700 ÷ tấn ngày và tăng trung bình 1 ÷ 16 mỗi năm 1 Nước ta là m t nền kinh tế đang hát triển, chi phí quản lý cũng như công nghệ cho các lĩnh vực bảo vệ môi trường còn hạn hẹp Chôn lấp chất thải r n đô thị là khâu cuối cùng chưa có giải pháp thay thế trong hệ thống quản lý chất thải r n bởi vì đây là hương pháp có chi phí thấp nhất so với các hương há xử lý hác như đốt, hóa r n; do

đó trong những năm tiếp theo giải pháp này vẫn được ưu tiên sử dụng r ng rãi Phương há này sinh ra m t lượng lớn nước rỉ rác, là loại nước thải có thể nói là ô nhiễm nhất và mang lại hậu quả lớn đến môi trường và con người

Đây là m t loại nước thải khó xử lý bởi thành phần phức tạp và n ng đ các chất ô nhiễm rất cao được thể hiện qua các thông số nhu cầu oxy hóa học (COD) và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), và n ng đ nito amoni (N-NH4+) cao Hơn nữa thành phần của nước rỉ rác biến đ ng và phụ thu c vào nhiều yếu tố như thành hần rác thải trong bãi chôn lấ điều kiện thời tiết, các quá trình vận hành bãi chôn lấp nên cần tích hợp nhiều công nghệ để có thể xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác trước khi xả ra ngoài môi trường

Vì vậy, yêu cầu cấp thiết đặt ra là cần có hệ thống tổ hợ để xử lý hiệu quả nước rỉ rác trong đó hệ thống sinh học là vai trò chủ đạo trong xử lý các chất ô nhiễm chính Trong các công nghệ xử lý nước thải hiện nay thì công nghệ bùn sinh học đang nghiên cứu và uan tâm hàng đầu do m t số ưu điểm vượt tr i về hiệu quả

xử lý chất ô nhiễm và tính kinh tế Trong đó công nghệ MBBR là m t công nghệ cải tiến từ công nghê bùn sinh học đơn thuần đem lại hiệu quả cao

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ để xử lý nước rỉ rác là hướng đi mới hát huy được ưu điểm nổi bật của công nghệ Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và có đệm là các giá thể sinh học Đây là uá trình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá mang mà những giá mang này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong bể phản ứng Chính lớp màng sinh học phát triển trên giá thể giúp duy trì n ng đ bùn trong bể rất cao, trong lớp màng sinh học có

đủ cả môi trường yếm khí-thiếu khí-hiếu h gi tăng uá trình xử lý Nito và chất hữu cơ Ngoài ra công nghệ MBBR còn áp dụng được với các quá trình yếm khí, thiếu khí và hiếu khí rất linh hoạt và chịu được tải trọng hữu cơ đầu vào cao Với mục đ ch tìm hiểu, nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đối với hệ

thống MBBR, đề tài “Nghiên cứu chế độ công nghệ MBBR phù hợp để xử lý nước rỉ rác” được thực hiện với nhiều ý nghĩa hoa học và ứng dụng thực tế trong

lĩnh vực môi trường

Mục tiêu của đề tài:

- Tìm khoảng tối ưu của các yếu tố đầu vào đối với hệ thống MBBR;

- Đánh giá hiệu quả xử lý nước rác bằng hệ thống hoàn chỉnh 5 bậc với các loại giá thể đệm sinh học khác nhau;

- Đưa ra các thông số, khoảng chế đ công nghệ và loại giá thể cho hiệu quả

xử lý cao nhất đối với các thông số ô nhiễm cơ bản của nước rác là COD, BOD5,

NH4+, TKN

Nội dung của đề tài:

- Tổng quan về công nghệ MBBR ứng dụng để xử lý nước rỉ rác Đ ng học của các quá trình sinh học xảy ra trong quá trình xử lý

- Tiền xử lý nước rỉ rác bằng hương há hóa lý th ch hợ để đảm bảo chất lượng nước đầu vào cho hệ thống MBBR hoạt đ ng ổn định Xác định được các đặc tính của nước rỉ rác thô và nước rỉ rác sau quá trình tiền xử lý

- Đánh giá hoạt đ ng của các quá trình loại bỏ chất hữu cơ (COD và OD) các dạng nito (NH4+ và TKN) và sự thay đổi sinh khối trong hệ thống MBBR

- Khảo sát ảnh hưởng của các thông số ch nh đến hoạt đ ng xử lý nước rỉ rác trong hệ thống MBBR: quá trình thích nghi bùn, tải trọng khối đầu vào, n ng đ bùn MLSS, tỷ lệ giá thể đệm, loại giá thể

- Phân tích lựa chọn các thông số công nghệ MBBR, loại giá thể phù hợp ứng dụng trong xử lý nước rác cho hiệu quả cao nhất với quy mô pilot thí nghiệm

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Nước rác

1.1.1 Khái niệm

Nước rỉ rác là nước thải sinh ra trong các bãi chôn lấp rác thải tập trung, được hình thành o đ ẩm có sẵn trong rác thải được chôn hoặc do ngu n nước bên ngoài xâm nhậ vào như nước mưa nước ngầm Do được sinh ra từ rác thải nên loại nước này rất đ c hại, chứa nhiều chất ô nhiễm như NH4+, COD và BOD5 có hàm lượng cao, kim loại nặng, tổng P, các vi khuẩn vi trùng gây bệnh… 2

1.1.2 Sự hình thành nước rác

Sự hình thành nước rác rất phức tạp và khác nhau ở mỗi nước Các nước phát triển và các nước đang hát triển có sự khác biệt nhau rất lớn về thành phần nước rác dẫn đến thành phần nước rác khác nhau Sự khác nhau về hình thành nước rác thông qua sự khác nhau về quy chuẩn, vận hành thi công và khí hậu của mỗi nhóm nước

Ở các nước phát triển: Cấu tạo bãi rác và vận hành, thiết kế đảm bảo quy

chuẩn nghiêm ngặt Bãi chôn lấp rác ở các nước phát triển có cấu tạo g m: lớp lót đáy lớp phủ bề mặt, hệ thống thu nước và thu h đảm bảo yêu cầu Thêm vào đó là quá trình vận hành bãi rác cũng đảm bảo Vì vậy sự hình thành nước rác chủ yếu là do: Chất lỏng hình thành do quá trình phân giải các hợp chất có trong bãi rác được tạo ra chủ yếu trong giai đoạn phân hủy hiếu khí tự xảy ra trong bãi rác, phụ thu c nhiều vào đ ẩm vật liệu đem đi chôn lấp

Ở các nước đang phát triển và thực trạng của Việt Nam: Hầu hết các bãi

chôn lấ đều hông đạt tiêu chuẩn để hoạt đ ng Các bãi chôn lấ rác đang hoạt

đ ng hiện nay chủ yếu vẫn chôn lấp rác thải m t cách thông thường bằng cách đào

hố và chôn lấp rác hoặc đổ thành đống Cấu tạo các bãi chôn lấp không theo các yêu cầu của m t bãi chôn lấp hợp vệ sinh bao g m các lóp chống thấm thành và đáy hệ thông thu gom nước rác h rác ló đất phủ trung gian và phủ bề mặt, bổ sung các chế phẩm sinh học làm tăng uá trình hân hủy rác thải và giảm mùi Do đó nước rác được hình thành từ năm ngu n ch nh 7]:

- Nước mặt chảy tràn;

- Thấm từ ngu n nước ngầm;

- Thấm từ nước mưa;

- Đ ẩm trong chất thải r n;

- Nước hình thành từ các phản ứng trong bãi rác

1.1.3 Quá trình chuyển hóa các chất trong bãi chôn lấp [7]

Giai đoạn I – Giai đoạn thích nghi ban đầu: Quá trình phân hủy hiếu khí sẽ

được diễn ra ngay sau khi chất thải được chôn lấp, bởi vì trong bãi rác còn có m t lượng không khí nhất định được giữ lại hi đổ đống Giai đoạn này có thể kéo m t vài ngày cho đến vài tháng, phụ thu c vào tốc đ phân hủy, ngu n vi sinh vật g m

có các loại vi sinh hiếu khí có trong bãi chôn lấp

Giai đoạn II – Giai đoạn chuyển tiếp: Oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy

chuyển sang giai đoạn kị h Khi đó nitrat (NO3-) và sulphat (SO42-) là chất nhận điện tử cho các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành h nitơ (N2) và hydro sulfit (H2S) Khi thế oxy hóa giảm, vi khuẩn phân hủy metan phân hủy chất hữu cơ trong rác thải thành metan (CH4) và Cacbonic (CO2) sẽ b t đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên men metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian hác (giai đoạn III)

Giai đoạn III – Giai đoạn lên men axit: Các vi sinh vật trong giai đoạn II

được kích hoạt do việc tăng n ng đ các axit hữu cơ và lượng H2 t hơn ước đầu tiên trong uá trình bước – thuỷ phân các phân tử hữu cơ lớn như olyme li it protein, hydrat carbon thành các phân tử nhỏ như monosachari axit amin ch ng là những nguyên liệu thích hợp cho quá trình tổng hợp tế bào và trao đổi chất của loại

vi sinh tạo axit thu c nhóm acidogens ở bước tiếp theo Tiếp theo là quá trình lên men axit – giai đoạn chuyển hoá các sản phẩm đã thuỷ phân thành axit (loại vi sinh

acidogens như Clotridium spp, Peptococus Anaerobus, Difidobacterium spp, Desulphovibrio spp ) Sản phẩm ch nh được tạo ra là axit axetic và m t loạt axit

khác như crotonic a i ic yruvic hthalic fumaric lactic succinic mallonic gallic aconitic oxaclic Kh cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai đoạn này,

m t lượng nhỏ H2 cũng được hình thành

Giai đoạn IV – Giai đoạn lên men metan: Trong giai đoạn này nhóm vi sinh

vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic và khí hydro hình thành từ giai đoạn trước thành CH4, CO2 sẽ chiếm ưu thế Chúng có tốc đ phát triển chậm vì vậy giai đoạn hình thành h metan là bước chậm nhất Đây là nhóm vi sinh vật kị khí nghiêm ngặt được gọi là vi khuẩn metan Trong giai đoạn này, sự hình thành metan

và các axit hữu cơ xảy ra đ ng thời mặc dù sự tạo thành axit giảm nhiều Do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và cacbonic nên pH của nước rỉ rác tăng lên đáng ể trong khoảng từ 6,8÷8,0 Giá trị BOD5, COD, n ng đ kim loại nặng và đ dẫn điện của nước rỉ rác giảm xuống trong giai đoạn này

1.1.4 Đặc trưng cơ bản của nước rác

Với sự phân hủy của các thành phần phức tạp trong rác thải và các yếu tố ảnh hưởng đến đặc trưng của nước rác dẫn đến nước rác có thành phần rất phức tạp và

có n ng đ ôn nhiễm rất cao bao g m chủ yếu vơi đặc trưng [3]:

Đặc trưng vật lý

- pH: Là thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiế đến hiệu quả quá trình xử

lý sinh học pH thay đổi cùng với đ tuổi của nước rác Nước rác tuổi cao có giá trị

H cao hơn so với nước rác mới pH thấ trong giai đoạn III – giai đoạn lên men axit và cao trong giai đoạn IV do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan

và cacbonic nên pH của nước rỉ rác tăng lên đáng ể trong khoảng từ 6,8÷8 [2] Ngoài ra, về mùa khô giá trị H cao hơn so với mùa mưa H cao của nước rác là do các nguyên nhân: Đ kiềm cao, quá trình phân hủy yếm khí sâu và do hoạt đ ng của tảo ở các h trữ nước rác

- Độ màu, độ đục: Gây ra bởi các hợp chất hữu cơ có mầu axit humic, axit

fulvic … Ngoài ra gây ra bởi m t số muối, oxit, hydroxit kim loại

- Mùi: nước rác có mùi khó chụi do sản phẩm quá trình phân hủy các hợp

chất hữu cơ như NH3, H2S, mecaptan, phenol

- Độ kiềm: Đ kiềm của nước rác gây ra chủ yếu bởi muối bicarbonat (pH <

8,2), m t phần do CO32- và OH- và khi pH > 8,2 Kết quả đánh giá đ kiềm của bãi rác trong thời gian dài cho thấy sự khác biệt giữa các bãi rác Sự biến đ ng của đ kiềm nước rác do hoạt đ ng của vi sinh vật ở mức đ khác nhau cùng với quá trình

kết tủa hóa học xảy ra tạo thành CaCO3 Đ kiềm có xu hướng giảm về mùa khô, đặc biệt là những h chứa nước rác có bề mặt thoáng cao, rất có thể do quá trình thoát khí CO2 từ nước thải.[2]

Đặc trưng hóa học

- Các chất hữu cơ: Các chất hữu cơ trong nước rác là do quá trình hòa tan

các thành phần trong rác, là sản phẩm của quá trình phân hủy rác N ng đ chất hữu

cơ được đặc trưng bởi các chỉ số BOD, COD, TOC N ng đ chất hữu cơ trong nước thải phụ thu c vào lượng nước mưa ha loãng trong đống rác thải Do vậy

n ng đ chất hữu cơ hụ thu c vào mùa đối với mùa mưa n ng đ chất hữu cơ thấp hơn so với mùa hô Ngoài ra hàm lượng chất hữu cơ cũng như tỷ lệ BOD5/COD phụ thu c rất lớn vào tuổi của nước rác Với bãi rác mới thì n ng đ chất hữu cơ BOD5, COD, TOC rất cao nhưng tỷ lệ BOD5/COD cao khoảng từ 0,5÷0,7 thuận lợi cho khả năng hân hủy của vi sinh vật Với bãi rác lâu năm n ng đ chất hữu cơ thấ hơn há nhiều so với bãi rác mới do trong bãi rác xảy ra quá trình tự phân hủy sinh học do vậy tỷ lệ BOD5/COD rất thấp khoảng 0,005÷ 2 Khi đó nước rác chứa nhiều axit humic và fulvic có khả năng hân hủy sinh học thấp.[7]

- Hợp chất chứa nitơ: Trong nước rác, hợp chất nitơ có thể t n tại ở các dạng

khác nhau, là thành phần trong hợp chất hữu cơ ( rotein axit amin) ạng amoniac/amoni, nitrit, nitrat Ngoài các dạng chính nêu trên, m t số dạng khác có thể t n tại trong nước rác như NO N2O, N2 (tan), trong m t chất hông tan như tảo,

vi sinh vật, các dạng keo hữu cơ hác [7] Chu trình biến đổi các hợp chất nito trong nước rác g m: thủy phân các phân tử hữu cơ lớn (protein) thành các axit amin và tiếp tục thành amoni M t phần amoni hình thành từ thủy hân được vi sinh vật sử dụng tổng hợp tế bào Nếu trong h chứa có đủ điều kiện thì sẽ xảy ra thêm quá trình oxy hóa amoni thành nitrit, nitrat và khử nitrat Sự biến đ ng của n ng đ amoni trong nước rác phụ thu c vào mức đ phân hủy (tuổi của nước rác điều kiện phân hủy) càng cao thì hàm lượng amoni càng lớn và tỷ lệ amoni/ nitơ kjeldahl càng cao N ng đ nitrit nitrat trong nước rác rất thấp (<0,1 mg/l) do quá trình oxy hóa hông có điều kiện xảy ra

- Các chất vô cơ: Trong quá trình ủ rác hình thành m t loạt các thành phần

vô cơ cũng như tách m t số chất vô cơ bám dính trên rác thải Các chất vô cơ có ảnh hưởng đáng ể đến công nghệ xử lý nước rác bao g m: Ca, SO42-, HCO3-, Na+,

K+, Mg2+, Cl-, có n ng đ tương đối lớn: Na+ từ 200÷2500 mg/l, K+ từ 200÷1000 mg/l, Ca2+ và Cl- trong khoảng 200÷3000 mg/l, SO42- 50÷1.000 mg/l Các kim loại nặng có thể có trong nước rác như Fe n Pb Zn C Cr Hg, , do sự hòa tan các thành phần trong rác là sản phẩm của các uá trình ăn m n hay tạo phức

- Hợp chất photpho: Photpho là những chất inh ưỡng cần thiết cho sự sinh

trưởng và phát triển của các vi sinh vật Photpho tổng trong nước rác bao g m các thành phần hot ho đơn (ortho) hot hat trùng ngưng và hot ho nằm trong hợp chất hữu cơ 2 Tuy nhiên hàm lượng hot ho trong nước rác không cao

Đặc trưng sinh học

Đặc trưng về vi sinh vật trong nước rác được uan tâm t hơn so với các đặc trưng về hóa học M t số lượng lớn vi sinh vật có trong nước rác của bãi chôn lấp rác thải Thành phần vi sinh vật có trong nước thải phụ thu c vào các giai đoạn phân hủy xảy ra trong bãi chôn lấp rác Mỗi giai đoạn có chủng vi sinh vật riêng đặc trưng cho hoạt đ ng và nước rác mang theo các vi sinh vật có trong nước rác ra

ngoài Hàm lượng vi khuẩn bao g m tổng coliform, fecal coliform, streptococci,

thay đổi theo tuổi của bãi rác do vậy thay đổi theo thành phần hóa học của nước rác.[4]

Ngoài ra thành phần và n ng đ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác còn phụ thu c vào tuổi của bãi rác cũng như có sự khác nhau giữa các bãi rác ở những địa hương hác nhau au đây là bảng tổng hợp thông số đặc trưng của các bãi rác

Nước rác được tách ra khỏi bãi chôn thường được gom về các h chứa trước

hi được xử lý và thải ra môi trường Sự biến đ ng về n ng đ chất hữu cơ ( OD COD) và hợp chất nitơ trong nước thải ưới sự tương tác của vi sinh vật điều kiện vật lý (gió mưa hô hanh nóng lạnh) và thực vật là đối tượng đáng uan tâm hi đánh giá đặc trưng của nước rác [2]

Bảng 1.1: Các thông số đặc trưng của nước rác cũ và mới [9]

Thành phần

Giá trị, mg/l Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm

( Trên 10 năm) Khoảng Trung bình

1.1.5 Đặc trưng nước rác tại Việt Nam và các nước phát triển

Tại các quốc gia khác trên thế giới rác trước hi được mang đi chôn lấp sẽ được phân loại nghiêm ngặt o đó thành hần rác đi chôn lấp chủ yếu là rác vô cơ

o đó nước rác hình thành tại các bãi chôn lấ này cũng có thành hần các kim loại nặng cao Các thông số này được thể hiện tại bảng 1.2 ưới đây

Bảng 1.2: Thành phần kim loại nặng trong nước rác tại một số nước [19] Tuổi Bãi rác Fe 2+

Bảng 1.3: Thành phần nước rác bãi chôn lấp Đông Thạnh sau khi đóng bãi

chôn lấp mới chôn lấp cũ

Bảng 1.5: Kết uả phân t ch chất lư ng nước rác tại bãi rác Nam ơn [3]

Ch tiêu Đơn vị Hố thu gom Cuối hệ thống hồ sinh h c

M a khô M a mưa M a khô M a mưa

1.2 Các công nghệ xử lý nước rác phổ biến trên thế giới

Các nước phát triển hướng đến công nghệ xử lý nước rác hiệu quả triệt để, chi phí xử lý cao Công nghệ xử lý nước rác có nhiều cải tiến với khoảng vài chục biến hình công nghệ đang được sử dụng trong thực tiễn trên nền của các quá trình công nghệ cơ bản theo từng cấp Với lượng nước rác ít, không bị ô nhiễm kim loại nặng và các hóa chất đ c hại sẽ được bơm trở lại bãi chôn lấ để giúp quá trình phân hủy rác hoặc sử dụng để tưới cho các vùng cây công nghiệp Nếu không có các ô nhiễm đặc biệt (ô nhiễm đ c hại), chúng được đưa vào xử lý chung với hệ

thống xử lý nước thải đô thị (nếu gần vị trí trạm xử lý) như ngu n cung cấp hữu cơ Phương há này được áp dụng nhiều ở châu Âu (Hà Lan, Thụy Điển) Tại các nước công nghiệ thì nước rác được xử lý tại chỗ và sau hi đạt tiêu chuẩn thì xả ra

hệ thống thoát nước chung Có rất nhiều công nghệ được triển khai áp dụng, phụ thu c vào thành phần nước rác cần xử lý và yêu cầu của tiêu chuẩn thải Các hệ xử

lý này có giá thành đầu tư chi h vận hành cao, vận hành phức tạ đ i hỏi kỹ sư

vận hành phải có trình đ Nói chung hệ xử lý g m 2 phần:

- Khối xử lý sinh học: Nhằm xử lý các hợp chất hữu cơ ( OD COD NH4+) như hệ xử lý hiếu khí, hệ xử lý kị khí, hệ xử lý kị h ngược dòng (Upflow Anaerobic Sludge Blanket – UASB)

- Khối xử lý sử dụng phương pháp hóa-lý và ứng dụng công nghệ cao: Nhằm

xử lý các chất ô nhiễm đặc biệt, chất vô cơ Tùy công nghệ mà g m các modun hác nhau như oxy hóa - khử, keo tụ - kết tủa, lọc (vi lọc, siêu lọc, lọc nano và thẩm thấu ngược), hấp phụ, khử trùng

Đối với các nước đang hát triển các hương há xử lý nước rỉ rác thông thường có thể được phân chia thành 3 nhóm chính: (a) chuyển nước rỉ rác sang dòng thải khác: tuần hoàn và xử lý kết hợp với dòng thải sinh hoạt (b) các hương pháp hóa học và cơ học: oxy hóa hóa học, hấp phụ, kết tủa hóa học đông eo tụ,

l ng/tuyển nổi và đuổi khí, (c) phân hủy sinh học: các quá trình hiếu khí và yếm khí

a Chuyển nước rác sang dòng thải khác

Xử lý kết hợp với dòng sinh hoạt

Trước đây biện há thường sử dụng để xử lý nước rác là hòa tr n nước rác với nước thải sinh hoạt để xử lý chung Phương há này hay được lựa chọn do dễ dàng duy trì và chi phí hoạt đ ng thấp Tuy nhiên, sự có mặt của các hợp chất gây

ức chế sinh vật, các kim loại nặng làm giảm hiệu quả xử lý và tăng n ng đ ô nhiễm nước đầu ra Ưu điểm của hương há là không cần bổ sung nitơ inh ưỡng cho

hệ thống xử lý Với tỷ lệ nước thải sinh hoạt/nước rác là 9/1, hiệu quả xử lý BOD và nitơ đạt được là 95% và 50% Hiệu quả xử lý COD và NH4+- N giảm hi tăng tỷ lệ nước rỉ rác nước thải sinh hoạt, đặc biệt nếu đầu vào nước rỉ rác vượt quá 10% [22]

Tuần hoàn

Tuần hoàn nước rác trở bãi chôn lấ được sử dụng nhiều trong thập kỷ qua

do nó là m t trong những biện pháp xử lý tốn ít chi phí nhất Tuần hoàn nước rác làm tăng hàm lượng ẩm, cung cấ inh ưỡng và enzyme cho các vi sinh vật phân

hủy rác Rodriguez et al đã nghiên cứu trong m t nhà máy thử nghiệm yếm khí kết

hợp tuần hoàn Phương há này không chỉ tăng cường chất lượng nước đầu ra, mà còn rút ng n thời gian cần thiết để ổn định bãi chôn lấp từ vài chục năm xuống 2÷3 năm Tuy nhiên lưu lượng tuần hoàn cao sẽ giảm quá trình phân hủy yếm khí chất thải r n, dẫn tới ức chế quá trình metan hóa do nó có thể tạo ra hàm lượng các axit hữu cơ cao ( H<5) gây đ c cho các vi sinh vật metan hóa [22]

b Xử lý cơ h c/hóa h c

Các uá trình cơ học và hóa học bao g m khử các chất r n lơ lửng, các vật chất dạng keo, vật liệu nổi đông eo tụ, hấp phụ, oxy hóa hóa học và đuổi khí Các quá trình xử lý cơ học/hóa học đối với nước rác được sử dụng bổ sung trong dòng

xử lý (tiền xử lý hoặc tinh sạch sau cùng) hoặc để xử lý m t chất ô nhiễm cụ thể (đuổi khí amoni)

để loại bỏ các chất hữu cơ hông có hả năng hân hủy sinh học Al2(SO4)3,

Fe2(SO4)3, FeCl2 và FeCl(SO4)3 là những chất keo tụ thường được sử dụng Hơn nữa, sự kết hợp của các chất đông tụ và các chất keo tụ có thể tăng cường tốc đ

l ng keo Tuy nhiên hương há này còn t n tại m t số nhược điểm như sinh ra lượng bùn lớn đ c hại và có thể làm tăng n ng đ Al hoặc Fe trong pha lỏng [22]

Kết tủa hóa học

Kết tủa hóa học trong nước rác được sử dụng r ng rãi để loại bỏ nitơ dạng amoni n ng đ cao Loại bỏ ion amoni bằng cách bổ sung Magie-nhôm-photphat (MAP) cùng với MgCl2.6H2O và Na2HPO4.12H2O với tỷ lệ Mg/NH4/PO4 là 1/1/1 tại pH 8,5÷9 cho hiệu quả loại bỏ amoni cao [23]

Đuổi khí

Ngày nay, m t trong những hương há thường được sử dụng nhất để loại

bỏ NH4+ n ng đ cao là đuổi h Để hương há này có hiệu quả H nước thải phải cao và các pha khí ô nhiễm phải được xử lý bằng H2SO4 hoặc HCl Tuy nhiên, hương há này có các hạn chế lớn như giải phóng NH3 vào trong khí quyển; bọt vôi xuất hiện trong thá đuổi khí lớn và tại pha lỏng xuất hiện nhiều bùn cặn đá vôi

Hạn chế chính của hương há là sự tái sinh thường xuyên các c t hoặc lượng b t cacbon hoạt tính (PAC) sử dụng tương đối lớn dẫn đến chi phí cho quá trình xử lý quá cao [19]

Oxy hóa hóa học

Oxy hóa hóa học là hương há được nghiên cứu r ng rãi trong xử lý nước rác Các uá trình oxy hóa nâng cao ( OP) đang nhận được nhiều sự chú ý Ngoại trừ uá trình ozon hóa đơn giản (O3), hầu hết các quá trình AOP sử dụng kết hợp các chất oxy hóa mạnh, ví dụ O3 và H2O2, bức xạ; tia cực tím (UV), siêu âm (US) hoặc các chùm tia điện (EB), và các chất xúc tác; chuyển vị các ion kim loại hoặc xúc tác quang học OP được ứng dụng trong xử lý nước rác già hoặc đã được ổn định:

- Oxit hóa các hợp chất hữu cơ thành trạng thái oxy hóa ổn định cao nhất của

nó là cacbon dioxit hoặc và nước (nghĩa là đạt sự khoáng hóa hoàn toàn),

- Cải thiện khả năng có thể phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm hữu cơ hó phân hủy tới giá trị thích hợ để xử lý sinh học m t cách hiệu quả về mặt kinh tế

Nhiều nghiên cứu đã sử dụng quá trình ozon hóa như bước xử lý nước thải bậc ba trước khi xả thải ra môi trường, hiệu quả loại bỏ COD khoảng 50 ÷ 70% trong hầu hết các trương hợp Tuy nhiên, các hạn chế chung của AOP là nhu cầu về năng lượng điện cao cho các thiết bị như thiết bị ozon hóa đèn UV máy siêu âm dẫn tới chi phí xử lý cao hơn Để phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm, liều lượng chất oxy hóa cao là cần thiết dẫn đến chi phí kinh tế cao Bên cạnh đó m t vài sản phẩm oxy hóa trung gian có thể làm tăng đ c tính của nước rỉ rác [19]

c Xử lý sinh h c

Do tính khả thi đơn giản và chi phí – hiệu quả cao, nên xử lý sinh học (sinh trưởng lơ lửng bám nh) thường được sử dụng để loại bỏ khối nước rỉ rác có chứa

n ng đ BOD cao Các quá trình sinh học xử lý hiệu quả các vật chất hữu cơ và nito

từ nước rỉ rác của bãi chôn lấp tuổi trung bình khi tỷ lệ BOD/COD cao (>0.5) Theo thời gian, sự có mặt của các hợp chất khó phân hủy với lượng lớn (chủ yếu là các axit humic và fulvic) đã gây ra sự hạn chế hiệu quả xử lý

Xử lý hiếu khí

- Các quá trình sinh khối sinh trưởng lơ lửng

Các bể sục h được xem như m t hương há hiệu quả và chi phí thấ để loại bỏ các mầm bệnh, các vật chất hữu cơ và vô cơ Chi h vận hành và duy trì thấp làm cho chúng trở thành sự lựa chọn phổ biến khi xử lý nước thải đặc biệt tại các nước đang phát triển do không cần nhiều kỹ năng đặc biệt khi vận hành hệ thống Hiệu quả loại bỏ N P và Fe thu được trong hệ thống này thường hơn đối với nước rác đã ha loãng Hiệu quả xử lý COD đạt 55÷64 và henol đạt 80÷88% Tuy nhiên, do các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt ra, các bể hiếu khí không thể là công cụ xử lý hoàn toàn thích hợ để xử lý nước rỉ rác mặc dù chi phí của nó khá thấp

Thậm chí ngay cả khi hiệu quả xử lý cacbon hữu cơ các chất inh ưỡng và amoni được cải thiện, công nghệ vẫn còn rất nhiều nhược điểm như sau

+ Khả năng l ng bùn hông đủ và thời gian sục h chưa đủ dài

+ Nhu cầu năng lượng cao và sản sinh nhiều bùn thải

+ Ức chế vi sinh vật o hàm lượng nito dạng amoni quá cao

Đặc biệt, sự phụ thu c vào nhiệt đ của các bể hiếu khí là m t hạn chế lớn bởi nó ảnh hưởng chính tới hoạt đ ng của các vi sinh vật [19]

- Các hệ thống sinh khối sinh trưởng bám dính

Do những vấn đề chính của bùn là sự kết khối hoặc hông đủ khả năng hân tách trong các hệ thống hiếu h thông thường, nên m t số quá trình hiếu khí cải tiến được gọi là hệ thống sinh khối sinh trưởng bám dính, gần đây đã được phát triển Những hệ thống này có ưu điểm là không mất mát sinh khối hoạt tính Quá trình nitrat cũng t bị ảnh hưởng bởi nhiệt đ thấ hơn so với trong các hệ thống sinh trưởng lơ lửng, và bởi quá trình ức chế o hàm lượng nito cao

Các thiết bị lọc nhỏ giọt điển hình cho hệ thống này Các thiết bị cho hiệu quả xử lý nito thấp, chúng chỉ phù hợp cho quá trình nitrat hóa Trong m t nghiên cứu gần đây uá trình nitrat hóa nước rỉ rác đạt hơn trong các thiết bị lọc bằng gạch nghiền hiếu khí ở khu thử nghiệm và trong phòng thí nghiệm với các tốc đ tải lượng NH3-N nằm trong khoảng 100 và 130 mg/l.ngày tại 25°C và thậm chí 50 mg/l.ngày NH3-N tại các nhiệt đ thấp từ 5÷10°C

Bể lọc màng sinh học đệm chuyển đ ng (MBBR) (hay bể lọc màng sinh học vật mang lơ lửng (SCBR) hay bể lọc đệm tầng sôi) Quá trình MBBR dựa trên việc

sử dụng các vật mang bằng nhựa lỗ rỗng lơ lửng được giữ chuyển đ ng liên tục trong bể hiếu khí, trong khi sinh khối hoạt t nh sinh trưởng như m t màng sinh học trên các bề mặt của chúng Những ưu điểm chính của hương há này so với các

uá trình sinh trưởng lơ lửng thông thường là hàm lượng sinh khối cao hơn thời gian l ng bùn không dài, mức đ nhạy với các hợp chất đ c thấ hơn và loại bỏ

được cả chất hữu cơ và lượng amoni cao trong m t uá trình đơn Welander và nnk

đã ghi nhận hiệu quả xử lý nito đạt 90% trong khi COD chỉ khoảng 20% Trong trường hợp xử lý nước rỉ rác chứa hàm lượng amoni cao, quá trình ức chế nitrat hóa hông được t nh đến Hơn nữa, sử dụng cacbon hoạt tính dạng hạt (G C) như m t vật liệu lỗ xố mang đến m t bề mặt thíc hợ để hấp phụ vật chất hữu cơ và tối ưu

các điều kiện để tăng cường quá trình phân hủy sinh học Imai và nnk đã hát triển

m t uá trình đệm tầng sôi cacbon hoạt tính sinh học hiệu quả Gần 70% các chất hữu cơ hó hân hủy đã được loại bỏ bởi sự kết hợp của quá trình xử lý sinh học và hấp phụ [19]

Xử lý yếm khí

Xử lý yếm h nước rỉ rác cho phép kết thúc quá trình xảy ra trong phần trên của bãi chôn lấ o đó nó đặc biệt thích hợ để xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như ng thải rác từ bãi chôn lấp trẻ Quá trình này sinh ra m t số dạng chất r n nhưng tốc đ phản ứng của nó thấ Hơn nữa, CH4 sinh ra có thể được sử dụng để làm ấm các thiết bị phân hủy yếm h thường hoạt đ ng ở 5°C và ưới các điều kiện thích hợ được sử dụng cho các mục đ ch bên ngoài

Kết luận

Các hương há xử lý sinh học thông thường và các hương há lý – hóa học đang được xem là các công nghệ thích hợp nhất để xử lý và quản lý các dòng thải n ng đ cao như nước rỉ rác Đối với nước rỉ rác mới, các kỹ thuật sinh học có thể xử lý hiệu quả COD, NH3-N và các kim loại nặng Đối với nước rác đã ổn định (khả năng hân hủy sinh học thấ hơn) các uá trình xử lý hóa-lý được xem là thích hợ hơn và được xem như m t bước tinh sạch cho nước rỉ rác đã xử lý sinh học để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hó hân hủy Các quá trình hóa-lý-sinh học kết hợp giúp cải thiện những hạn chế của từng quá trình riêng lẻ để đạt hiệu quả xử lý cao hơn cho toàn uá trình

Tuy nhiên, với các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt ở hầu hết các quốc gia và

sự già hóa các bãi chôn lấp với lượng nước rỉ rác đã ổn định ngày càng nhiều, các quá trình xử lý thông thường (sinh học hoặc hóa-lý) hông đủ để đạt được mức tinh sạch cần thiết để giảm hoàn toàn những tác đ ng bất lợi của nước rỉ rác lên môi trường Do vậy, công cụ xử lý thay thế mới là cần thiết Trong 2 năm ua nhiều quá trình xử lý hiệu quả hơn ựa trên công nghệ màng được xem như m t công nghệ xử lý thay thế hiệu quả để đạt được các uy đinh về chất lượng nước ở hầu hết các quốc gia trên thế giới

1.3 Các công nghệ xử lý nước rác của Việt Nam

Xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam đang là vấn đề mới mẻ, chúng mới được quan tâm và nghiên cứu từ cách đây hơn 1 năm o đó các nghiên cứu về công nghệ xử

lý đã được thực hiện còn rất hạn chế Các hệ thống xử lý được thiết lậ ưới áp lực của c ng đ ng ân cư hu vực chôn lấp, bởi vậy những công nghệ xử lý nước rỉ rác này cũng hụ thu c vào vị trí khu vực, khả năng sử dụng công nghệ và các điều kiện của khu vực M t vài hệ thống xử lý (ví dụ Thái Nguyên và Nam Định) rất đơn giản (chỉ có quá trình phân tách chất r n lơ lửng) Các hệ thống ở Hà N i và Thành phố H Chí Minh lớn hơn và được trang bị đầy đủ thiết bị hơn Do đó các hệ thống xử lý nước rác của Việt Nam cho chất lượng nước thải đầu ra còn thấp, hầu như chưa đá ứng được quy chuẩn xả thải

Hệ thống xử lý nước r rác ở bãi chôn lấp Nam ơn, Hà Nội

Hệ thống được thiết lập bởi Trung tâm Nghiên cứu, Đào tạo và Tư vấn Môi trường (thuộc Viện Cơ học)

Ao thu nước rác → Trạm bơm → Tuyển nổi → U → ể hiếu h →

L ng → H sinh học → Xả thải

Hệ thống chủ yếu xử lý COD Sau 2 tháng hoạt đ ng, hệ thống cho thấy hiệu quả khá thấp au đó hệ thống được điều chỉnh nhưng hiệu quả hông được cải thiện, và bị dừng hoạt đ ng cho tới này Lý do là tại thời điểm hoạt đ ng ban đầu,

hệ thống xử lý hiệu quả COD đầu vào nước rác khoảng 1.500÷2.000 mg/l nhưng

hi COD đầu vào giảm xuống 700÷1.000 mg/l thì hệ thống không làm việc

Hệ thống được thiết lập bởi Công ty Cơ học và Nông nghiệp

Nước rác → H sinh học → Trạm bơm → Keo tụ → các bể hiếu khí và thiếu

h → o ổn định → Xả thải

Với hệ thống này, tác giả đã tận dụng được ưu điểm của các ao h sinh học Sau những ao h này, n ng đ các chất ô nhiễm giảm đáng ể, COD còn 300÷1200 mg/l, BOD còn lại trong nước thải thấp: 30÷350 mg/l phụ thu c vào điều kiện khí hậu và thể t ch nước rác đầu vào Do đó, hệ thống tập trung vào xử lý nito, hiệu quả

xử lý khá tốt N ng đ Ntổng trong nước xả thải bằng 60 mg/l đạt tiêu chuẩn xả thải

Việt Nam 5945-1995 c t Tuy nhiên COD hông đạt tiêu chuẩn và nước thải vẫn phải ha loãng trước khi xả ra ngoài môi trường

Các hệ thống xử lý nước rác ở bãi chôn lấp hước Hiệp, Thành phố Hồ Chí Minh

Hệ thống được thiết lập bởi Trung tâm Môi trường (CENTEMA) có công suất 40 m 3 /ngày, với quy trình công nghệ như sau:

Nước rỉ rác → ể ha loãng → U → o hiếu khí + L ng → ể đệm →

Bể phản ứng → ể keo tụ + L ng → ể phản ứng đá vôi → ể keo tụ → ể l ng

đá vôi → ể trung h a → Xả thải

Hệ thống được thiết lập bởi công ty Quốc Việt

Vào cuối năm 2 4 o hệ thống hiện tại (của CENTEMA) với công suất 40

m3/ngày bị quá tải với m t lượng lớn nước rỉ rác, hệ thống xử lý hác đã được xây dựng bởi công ty Quốc Việt với công suất 200 m3/ngày Công nghệ xử lý sử dụng các quá trình hóa học – cơ học trước quá trình sinh học:

Nước rỉ rác → xử lý hóa học – cơ học → o hiếu h → o sinh học → Xả thải Công nghệ này tập trung xử lý COD Nhược điểm lớn nhất của hương há này là cần m t diện tích mặt bằng lớn và lượng bùn thải từ quá trình hóa-lý lớn

Kết luận: Mặc dù nhiều công nghệ xử lý đã được đưa ra và á ụng trong

thực tế xử lý nước rỉ rác nhưng chất lượng nước sau xử lý vẫn chưa đạt các tiêu chuẩn xả thải

1.4 Công nghệ MBBR

1.4.1 Cơ sở công nghệ MBBR

Công nghệ MBBR là quá trình xử lý sinh học hiệu quả cao được phát triển dựa trên công nghệ bùn hoạt tính truyền thống và công nghệ màng sinh học Bể phản ứng MBBR làm việc ở chế đ khuấy tr n hoàn chỉnh, vận hành liên tục và ở đây sinh hối sinh trưởng trên vật liệu mang được giữ ở chế đ chuyển đ ng trong

ng nước thải nhờ tác dụng của ngoại lực

Phương há màng sinh học đệm chuyển đ ng có thể sử dụng trong cả điều kiện hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí phụ thu c vào cách khuấy tr n vật liệu mang Các giá thể nhựa được thiết kế đặc biệt để giữ vi sinh vật bám nh lơ lửng kh nơi

trong bể phản ứng ua uá trình sục khí, tuần hoàn hoặc khuấy tr n cơ học Giá thể được đổ đầy từ 25÷67% thể tích chất lỏng trong bể Thông số này được gọi là đ đổ đầy của giá thể ưới ch n hay còn gọi là sàng ch n thông thường được n đặt trên tường bể cho hé nước thải đi tới các bước xử lý tiếp theo trong khi giá thể vẫn được giữ lại Bể phản ứng thực hiện quá trình oxy hóa cacbon (xử lý chất hữu cơ) nitrate hóa, hay kết hợp cả 2 quá trình trên dùng hệ thống cấ h để có thể khuấy

tr n đều giá thể và đạt được n ng đ DO mong muốn Giá thể trong bể thực hiện

quá trình denitrification được phân phối đều nhờ hệ thống khuấy tr n cơ h 20]

Bể phản ứng màng sinh học đệm chuyển đ ng (Moving Bed Biofilm Reactors – MBBR) là m t công nghệ đơn giản nhưng hiệu quả, linh hoạt và nhỏ gọn để xử lý nước thải Công nghệ MBBR có hiệu quả cao trong việc loại bỏ BOD, oxy hóa amoni và các ứng dụng loại bỏ nitơ trong m t loạt cấu hình xử lý khác nhau

Nguy n t c hoạt động

Nước thải đầu vào đã tối ưu hóa các điều kiện hóa – lý cho sinh trưởng của

vi sinh vật được dẫn vào bể phản ứng inh trưởng của vi sinh vật trên vật liệu mang tạo thành màng sinh học có hoạt tính cao (có thể kể cả vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng) đ ng thời tiêu thụ các chất ô nhiễm cần xử lý và tạo ra lượng bùn ư nhất định Trong bể có hệ thống sục khí và/ hoặc cánh khuấy cơ h để tạo chế đ chuyển đ ng của vật liệu mang tùy theo chế đ làm việc aerobic, anoxic hay anaerobic Nước sau xử lý được dẫn ra ngoài qua tấm lưới ch n để ngăn vật liệu mang cùng theo ra

MBBR là sự kết hợp của công nghệ bùn hoạt t nh với hệ thống màng sinh học đ ng thời hạn chế những điểm chưa hiệu uả của hai công nghệ này

- Giống như các uá trình màng sinh học đệm ngậ nước khác, MBBR có các giá thể mang sinh khối có t nh đặc hiệu cao (g m cả hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí)

do đó sẽ giảm được tối đa thể tích bể phản ứng và nâng cao hiệu suất xử lý

- Không giống như hầu hết các quá trình màng sinh học đệm ngậ nước khác, MBBR là m t quá trình dòng chảy liên tục không cần rửa ngược để duy trì lưu lượng và hiệu suất o đó chi h ban đầu giảm và vận hành dễ dàng

- Bể phản ứng đệm chuyển đ ng có tính linh hoạt và sơ đ công nghệ đơn giản tiết kiệm chi phí cho sử dụng bơm trung gian o nước của các bể trong chuỗi công nghệ tự chảy tràn sang bể kế tiếp của quá trình xử lý

1.4.2 iá thể cho công nghệ MBBR

Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý bằng công nghệ MBBR là các giá thể

đ ng có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng sinh học dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt đ ng của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng trong nước

Giá thể phải có diện tích bề mặt lớn và có kết cấu bảo vệ để vi sinh vật sinh trưởng nhưng hông bị bong tróc và phải đủ nhẹ để chuyển đ ng mà tiêu tốn t năng lượng Giá thể thương mại trên thị trường thế giới há đa ạng hong h nhưng trong số đó ng sản phẩm nox Kal nes (hãng Veolia Phá ) tương đối nổi bật hơn ( ảng 1.6) Giá thể thường được chế tạo từ HD polyethylene, nổi nhẹ trên mặt nước và có khối lượng riêng từ 0,94÷0,96 g/cm3 Cả giá thể mới và giá thể đã được màng sinh học bao phủ đều có xu hướng trôi nổi trong môi trường nước tĩnh

Giá thể có hình trụ với m t số giá chéo nhau bên trong và nhiều lá bên ngoài

Bề mặt riêng của vật liệu mang thương mại khoảng 200÷1200m2/m3 với chiều dài 2÷5 mm và đường kính 9÷64mm M t thế hệ giá thể mới của hãng Industrial Water Engineers (IWE) - ioChi T được giới thiệu gần đây có bề mặt riêng khá lớn 3000 m2/m3 [26]

Khi vận hành, giá thể được phân phối đ ng đều trong khối chất lỏng nhờ hệ thống cấp khí, tuần hoàn chất lỏng, hay hệ thống khuấy tr n cơ h àng sinh học chủ yếu phát triển trên bề mặt được bảo vệ bên trong của giá thể Vì lý do này, diện tích bề mặt riêng của giá thể liệt kê trong bảng 1.6 loại trừ diện tích các khu vực không phải bên trong giá thể

Bảng 1.6: Giới thiệu một số loại giá thể sử d ng cho hệ thống MBBR trên thế

giới [15] [26]

Hãng sản

Diện t ch bề mặt riêng, khối lư ng, khối lư ng riêng

K ch thước (chiều cao, đường k nh) Hình ảnh

Veolia Inc

AnoxKaldnesTMK1

3000

170 kg/m3 0,8mm; 22

mm

Những nghiên cứu hác nhau đã chứng minh rằng n ng đ sinh khối trên

m t đơn vị thể tích của bể là 3÷4 kg SS/m3, giống quá trình xử lý bằng bùn hoạt

t nh lơ lửng Vì vậy, tải trọng thể tích của bể lớn do sinh khối hình thành trên lớp màng biofilm cao Hiện tượng bào mòn các giá thể đ ng xảy ra khi các giá thể chuyển đ ng trong bể lớn, các giá thể va chạm vào nhau, làm cho lớp màng hình thành trong giá thể dễ bong tróc và giảm hiệu quả của quá trình xử lý

1.4.4 ệ th ng cấp h

Khí khuếch tán có áp suất thấ được sử dụng trong bể MBBR hiếu khí Dòng

h đi vào bể phản ứng thông qua hệ thống các ống dẫn và hệ thống sục h được

g n h a ưới của bể Dòng khí trong bể có 2 mục đ ch là đạt được DO cần thiết và phân phối đều giá thể trong kh p bể MBBR hiếu khí

Để th c đẩy sự phân phối đ ng đều của giá thể, sự bố tr hung lưới khuếch tán khí và sự s p xế đường ống tạo ra ng nước cu n tuần hoàn như minh họa:

ình 1.1 Mô hình nước cuộn trong bể MBBR hiếu h (b n trái) và ỵ h (b n

phải) [20]

1.4.5 ệ th ng huấy trộn cơ h

Bể đề nitrat sử dụng hệ thống khuấy tr n cơ h để khuấy tr n nước thải và phân phối đều giá thể trong bể Thường sử dụng mô tơ g n chìm như hình 1.7 Hệ thống mô tơ tiên tiến hiện nay thông thường có tốc đ lớn nhất là 120 vòng/phút (rpm - revolutions per minute), và có ít nhất 3 cánh quạt trên mỗi cánh khuấy tr n

Hệ thống khuấy tr n cơ h cần được tính toán tối ưu để đạt được mục tiêu thiết kế

và giảm thiểu sự hư hỏng của cánh khuấy do sự mài mòn gây ra từ sự tiếp xúc của cánh khuấy và giá thể chuyển đ ng

1.4.6 iai đoạn tiền xử lý

Giống với nhiều công nghệ màng sinh học ngậ nước khác, MBBR cần phải

có tiền xử lý phù hợp Sàng ch n và tách cặn tốt là cần thiết để ngăn ngừa sự tích lũy lâu ài của vật liệu trơ hông mong muốn trong MBBR, chẳng hạn như vải vụn, nhựa và cát Những vật liệu này rất hó để loại bỏ m t hi ch ng đã vào bể phản ứng, bởi vì bể phản ứng được chứa đầy m t phần giá thể

1.4.7 Một s sơ đ cấu tr c ng với bể phản ứng MBBR

Các yếu tố ảnh hưởng đến quyết định lựa chọn sơ đ công nghệ MBBR:

• Những đặc trưng của nước thải;

• Mặt bằng và profile thủy lực đường ống;

• Khả năng cải tạo và tận dụng các công trình đã có;

• Mục tiêu xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn đầu ra

Hiện nay, công nghệ được phát triển với đa ứng dụng điển hình là khử BOD, khử nitơ và hử phôtpho Bảng 1.7 đưa ra m t số sơ đ công nghệ với bể phản ứng MBBR cho các mục đ ch trên

Bảng 1.7: Một số cấu trúc d ng với bể phản ứng MBBR [21]

Khử COD/ BOD

1

Có bổ sung hóa chất eo

tụ để xử lý photpho

Quá trình nitrat hóa

1

ố bể

s hụ thu c vào đặc trưng nước thải

2

xử lý bậc ba sau bể hản ứng bùn hoạt t nh

3

T ch hợ MBBR vào cuối bể hản ứng bùn hoạt t nh

Khử nitrogen

1

Tiền xử lý N

và có thể bổ sung hóa chất

eo tụ xử lý P

2

Hậu xử lý N

và có thể bổ sung hóa chất

eo tụ xử lý P

3

Khử N tổ hợ

và có thể bổ sung hóa chất

eo tụ xử lý P

4

Hậu xử lý N sau bể hản ứng bùn hoạt tính

5

T ch hợ MBBR vào cuối bể hản ứng bùn hoạt tính

Ghi chú: Hình chữ nhật có dấu chữ thập là bể MBBR

Với những điều kiện thích hợ cho sinh trưởng của vi sinh vật như ngu n dinh ưỡng, khoáng chất, nhiệt đ , pH, DO, các chất kìm hãm và chất đ c, thế oxy hóa khử …, các vi sinh vật sẽ phát triển sinh khối và tiêu thụ các chất ô nhiễm trong nước thải theo những cơ chế khác nhau

* MBBR tốc độ cao

Bể phản ứng đệm chuyển đ ng có thể được xem xét khi cần m t hệ thống nhỏ gọn, tốc đ cao để đá ứng các tiêu chuẩn xử lý thứ cấp Trong các ứng dụng tốc đ cao, MBBR hoạt đ ng trong điều kiện tải trọng hữu cơ đầu vào cao, với mục

đ ch ch nh là tách loại BOD hòa tan và dễ phân hủy của dòng vào Vấn đề cần giải quyết là giảm sự bong tróc lớp màng sinh học trong điều kiện tải Do vậy, MBBR tốc đ cao được kết hợp với quá trình keo tụ và tạo bông, xử lý tuyển nổi, hoặc tách loại chất r n [11]

* MBBR tốc độ trung bình

MBBR tốc đ trung bình được áp dụng như m t hương há xử lý thứ cấp trong chuỗi xử lý Trong những trường hợ này được thiết kế với tốc đ tải trọng hữu cơ từ đến 10g BOD7/m2.ngày ở 10°C và kết hợp với thêm hóa chất tạo bông để tách loại hot ho và tăng cường tách pha r n

Ghi chú: BOD5/BOD7 = 0,86

* MBBR tốc độ thấp

Thiết kế tải trọng thấ nên xem xét đối với bể phản ứng nitrat hóa Điều này

gi đảm bảo rằng tốc đ nitrat hóa cao có thể đạt được trong bể phản ứng đệm chuyển đ ng nitrat hóa và là thiết kế kinh tế nhất

Lựa chọn tải OD uá cao cho giai đoạn xử lý tách loại hữu cơ trước đó ảnh hưởng đến giai đoạn xử lý nitrat hóa Kết quả nghiên cứu cho thấy tốc đ nitrat hóa

là 0,8g/m2.ngày khi tải BOD là 2g/m2.ngày và n ng đ oxy hòa tan là 6mg/l nhưng

sẽ giảm khoảng 50% nếu tải OD tăng đến 3g/m2.ngày Trong trường hợp này, người vận hành có thể điều chỉnh bằng cách tăng n ng đ oxy h a tan cao hơn để

gi bù đ cho điều kiện bất lợi hoặc tăng thêm giá thể để giảm tốc đ tải trọng diện tích bề mặt Tuy nhiên điều quan trọng cần lưu ý rằng đây hông hải là lựa chọn hiệu quả về mặt kinh tế khi xem xét thiết kế Thay vào đó hương há tiếp cận thiết kế ưa th ch sẽ là ước lượng được thiết kế để loại bỏ BOD bằng cách sử dụng tốc đ tải trọng thấp ở mức vừa phải, để có thể đạt được hiệu quả nitrat hóa tối đa trong các

Khi thiết kế tải trọng thấp quan trọng nhất là lựa chọn tốc đ tải trọng diện tích bề mặt vừa phải, tiếp theo là yếu tố nhiệt đ phù hợp có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc đ tải trọng diện tích bề mặt dựa trên nhiệt đ nước thải [10]

1.4.9 Tổ hợp sinh học MBBR trong ph ng th nghiệm

Hình 1.2 Mô hình hệ th ng MBBR tại ph ng th nghiệm

Ghi chú:

Dấu “+” Đệm chuyển đ ng (moving bed);

(1): Bể kị khí;

(2): Bể thiếu khí, tiền xử lý nitơ (Pre-Denitrification);

(3): Bể hiếu khí oxy hóa cacbon và nitrat hóa;

(4): Bể hiếu khí nitrat hóa (Nitrification);

(5): Bể thiếu khí, hậu xử lý nitơ (Post-Denitrification);

(6): Bể l ng

Thuyết minh sơ đ công nghệ

Nước rỉ rác được xử lý keo tụ bằng PAC (Poly Aluminium Chloride và kết tủa nitơ theo hương há P ( agnesium – ammonium – hos hate) để tách loại các chất đ c, tạp chất, các muối kim loại nặng, giảm tải lượng amoni trước khi vào cụm bể MBBR Cụm bể MBBR có 3 vùng: yếm khí (anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu h (aerobic) Vùng thiếu h g m 2 bể Pre – anoxic và post – anoxic

Bùn

Bể yếm khí có tác dụng hủy phân, chặt nhỏ các chất hữu cơ hân tử lớn thành dạng có phân tử nhỏ hơn hoặc không tan thành dạng tan

Bể oxic có 2 bậc M t bậc sẽ khử BOD và m t phần NH4–N, bậc còn lại sẽ tiến hành quá trình nitrat hóa Oxy hóa amoni riêng rẽ có tính linh hoạt cao dễ kiểm soát hiệu quả của quá trình

Sử dụng kết hợp bể pre – anoxic và post – anoxic để loại bỏ triệt để lượng nitơ (N) có trong nước thải và tận dụng được ưu điểm về tính kinh tế của bể pre – anoxic (do không phải bổ sung lượng cacbon bên ngoài) và nâng cao hiệu suất của

bể post – anoxic

Bể pre – anoxic: Tiền đề nitrat khử 1 phần trong nước thải do dòng n i tuần hoàn từ bể oxic – nitrat hóa tuần hoàn về và có trong nước thải o đầu vào Trong điều kiện nước thải có n ng đ BOD5 d i dào, bể tiền xử lý khử N có thể đạt được 50÷70% N bị loại bỏ

Bể Post – anoxic: Sử dụng ngu n Cacbon bổ sung bên ngoài được đặt sau cụm bể oxic, có nhiệm vụ tăng cường hiệu quả khử nitrat để đạt tới tiêu chuẩn thải đặt ra

Xử lý yếm khí:

Hoạt đ ng của vi sinh yếm khí tạo ra khí metan và carbon dioxit Trong quá trình xử lý yếm khí, m t loạt các bước xảy ra kế tiếp nhau bao g m thủy phân, tạo

ra axit, metan Mỗi bước được thực hiện bởi các chủng loại vi sinh khác nhau

Thủy phân: quá trình bẻ gãy, "chặt nhỏ" các phân tử hữu cơ lớn hoặc không

tan thành các dạng tan nhờ các men xuất phát từ chủng vi sinh Protein sẽ phân hủy thành polypeptid, peptid và axit amin, amoni Hydrat carbon(tinh b t) phân hủy thành các loại đường tan(mono isachari ) li i được chuyển hóa thành axit béo

và glycerin Quá trình thủy hân đôi hi cũng chậm đặc biệt thủy phân lipid ở nhiệt

đ thấp

Tạo axit: các chất có phân tử lượng thấ tan trong nước được vi sinh hấp thu

và thải ra ưới dạng axit béo dễ bay hơi (VF ) rượu, axit lactic và m t số chất vô

cơ ioxit carbon, amoni, hydro sunfua (H2S) Chủng vi sinh này có thể bị đầu đ c bởi oxy hòa tan

Tạo metan: trước khi tạo thành metan, các sản phẩm của quá trình tạo axit

được chuyển hóa thành axetat hy ro và ioxit carbon Giai đoạn tạo metan thông thường là chậm nhất

Khi m t hệ thống xử lý được thiết kế đ ng – tức các tậ đoàn vi sinh yếm khí phát triển tương hợp với công suất xử lý và mức chịu tải ô nhiễm thì hiệu quả

xử lý đối với m t chất hữu cơ có hả năng sinh hủy phụ thu c vào các yếu tố sau:

1 Bản chất hóa học của chất hữu cơ cần xử lý;

2 Yếu tố môi trường ảnh hưởng đến hiệu quả (pH, ORP, nhiệt đ .);

3 Mật đ vi khuẩn có tác dụng xử lý;

4 Mức đ tiếp xúc giữa vi sinh vật với chất hữu cơ;

5 Cấu hình của hệ thống xử lý (ví dụ ghép nối liên tiếp nhiều ngăn);

6 Thời gian lưu thủy lực của nước thải

Yếu tố cuối cùng thực ra là m t thông số phụ thu c vào cả năm yếu tố trên, năm yếu tố đầu quyết định môi trường phát triển của vi sinh và điều kiện vận hành

hệ thống Điều kiện thứ nhất và thứ nhì o đặc trưng nước thải và điều kiện ngoại cảnh xác định Yếu tố 4 5 liên uan đến công nghệ (chủ đ ng) của hệ thống

Ảnh hưởng của sunfat (SO 4 2- )

Nước rác thường chứa sunfat, trong quá trình xử lý yếm khí m t phần sunfat

đã chuyển hóa thành sunfua (S2-) gây đ c đối với vi sinh vật

Ảnh hưởng của clorua (Cl - )

Clorua là tạp chất có n ng đ há cao trong nước rác, chúng không có khả năng chuyển hóa về hương iện hóa học nhưng là yếu tố ức chế quá trình xử lý vi sinh yếm h đặc biệt khi n ng đ của nó cao hơn 10.000 mg/l

ử lý hiếu h

Đối tượng cần được quan tâm xử lý trong nước rác chính là hợp chất nitơ (chủ yếu là amoni), thành phần hữu cơ (COD) chỉ là phụ Xử lý được amoni thì COD đã tự đ ng được xử lý

Xử lý COD (phần có khả năng sinh hủy) được thực hiện chỉ qua m t bước là tới sản phẩm bền (H2O, CO2) bởi chủng loại vi sinh vật dị ưỡng có tốc đ phát

triển cao do quá trình oxy hóa chất hữu cơ với oxy hòa tan sinh ra nhiều năng lượng

Xử lý amoni hay hợp chất hữu cơ chứa nitơ bằng hương há vi sinh trải qua nhiều giai đoạn: oxy hóa amoni thành nitrit, nitrat với oxy do chủng vi sinh

nitrosomonas và nitrobacter tiến hành nối tiế nhau Giai đoạn tiếp theo là khử

nitrit và nitrat về dạng h nitơ o chủng vi sinh tùy nghi dị ưỡng Xử lý hợp chất nitơ so với COD trong nước thải hó hăn và tốn ém hơn rất nhiều do phải thực hiện qua nhiều giai đoạn và điều kiện để thực hiện trong từng giai đoạn cũng hức

tạ hơn

Thực hiện oxy hóa các chất hữu cơ trong uá trình hiếu h đ i hỏi các điều kiện lượng oxy hòa tan ở mức 2÷3 g/m3, mật đ vi sinh 2÷4 g/l, thời gian lưu tế bào thấ hơn 1 ngày hoảng pH cho phản ứng r ng, 1 g COD (loại sinh hủy) tiêu thụ khoảng 1,2 g oxy Hiệu suất tạo thành sinh khối khoảng 0,4 g sinh khối/g COD

Oxy hóa amoni thành nitrit do chủng vi sinh nitrosomonas thực hiện:

4NH4+ +3O2 → 2NO2 +2H2O + 4H+

ước oxy hóa tiếp theo thành nitrat do vi sinh nitrobacter thực hiện:

2NO2- + O2 → 2NO3Điều kiện để uy trì 2 hản ứng trên g m:

pH tối ưu nằm trong khoảng 7,6÷8,6;

- 1g NH4+ tiêu thụ hết 7,2 g kiềm HCO3-;

- Hiệu suất tạo sinh khối tự ưỡng khoảng 0,15 g/g NH4+;

- Do tốc đ phát triển vi sinh tự ưỡng chậm nên thời gian lưu tế bào lớn, thông dụng có thể 30÷40 ngày (thời gian lưu tế bào tỷ lệ nghịch với hoạt đ vi sinh vật)

Ảnh hưởng của nồng độ amoni ban đầu

Đ ng học của quá trình oxy hóa amoni (n ng đ amoni theo thời gian) được

xử lý theo phản ứng đ ng học bậc 1, tức là tốc đ phản ứng phụ thu c tuyến tính

Giả thiết quá trình oxy hóa amoni là phản ứng bậc 1 thật ra là m t sự đơn giản hóa nhiều so với bản chất của hệ phản ứng: Trong hệ xảy ra đ ng thời phản