Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mì (NCKH)

Nghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mìNghiên cứu quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên mô hình SBR (sequencing batch reactor) đối với nước thải tinh bột mì

M C L C

Trang

M C L C i

DANH M C CÁC CH VI T T T iii

DANH M C B NG BI U iv

DANH M C HÌNH v

TÓM T T viii

M U 1

NG QUAN TÀI LI U 7

1.1.Th c tr ng s n xu t và các công ngh x c th i tinh b t mì 7

1.1.1.Quy mô s n xu t 7

1.1.2.Tính ch c th i s n xu t tinh b t mì 9

1.1.3.M t s công ngh x c th i s n xu t tinh b t mì 11

1.2.Gi i thi u b SBR 19

c tính chung c a b SBR 19

m 20

1.3.T ng quan v công ngh bùn h t hi u khí và ng d ng 21

1.3.1.Khái quát v bùn h t 21

hình thành 23

1.3.3.Các y u t ng 29

1.3.4.C u trúc và s ng c a vi sinh v t 46

1.3.5.Các ng d ng c a công ngh bùn h t hi u khí 50

U 55

u tài li u 55

2.2 n nghiên c u 55

2.2.1.V t li u nghiên c u 55

2.2.2.Mô hình nghiên c u 58

2.2.3.Thi t b s d ng trong quá trình thí nghi m 60

2.3 N u 61

2.3.1.Th c nghi nh t i tr ng thích h p 61

2.3.2.Th c nghi c tính c a bùn h t hi u khí 62

2.3 ân tích 67

2.4 lý s li u 67

T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N 68

3.1 N i dung 1: S hình thành bùn h t hi u khí qua các t i tr ng 68

3.1.1 S hình thành và phát tri n c a bùn h t 68

3.1.2 ng c a t i tr ng h n tính nh c a h t 81

3.2 N c tính c a bùn h t hi u khí 86

3.2.1 S phân b c h t bùn 86

3.2.2 Kh ng c a h t bùn 89

3.2.3 S ng sinh kh i trong b 93

3.2.4 M vi sinh v t trong bùn h t hi u khí 96

K T LU N VÀ KI N NGH 99

TÀI LI U THAM KH O 101

PH L C 110

DANH M C CÁC CH VI T T T

AGS : Bùn h t hi u khí

BOD : Nhu c u oxy sinh h c

CMTR : B ph n ng tu n hoàn h n h p

COD : Nhu c u oxy hóa h c

DO : Oxy hòa tan

EBPR : ng lo i b photpho sinh h c

ECP : S n ph m ngo i bào

EGSB : Khu i qua l p bùn h t

EPS : Ch t Polyne ngo i bào

DANH M C B NG BI U

B c th i phát sinh t quá trình s n xu t tinh b t mì .10

B ng 1.2: Thành ph n và tính ch c th i tinh b t mì 10

B ng 1.3: Công ngh x c th i tinh b t mì m t s ch bi n 14

B ng 2.1: Thông s c th i tinh b t mì .56

B ng 2.2: Thành ph ng- ng 57

B ng 2.3: các hóa ch t s d ng trong thí nghi m .58

B ng 2.4: Các thi t b chính dùng cho nghiên c u 60

B ng 2.5: Ch v n hành th c nghi m kh o sát t i tr ng (OLR) 62

B ng a n sinh kh i và m vi khu n (dtm) 98

DANH M C HÌNH

Hình 1.1: Các khu v c tr ng khoai mì chính Vi t Nam .8

Hình 1.2: B trí chung h th ng x c th i công ty b t mì Tân Châu .11

Hình 1.3: B trí chung h th ng x c th i công ty b t mì Tây Ninh 12

h th ng x c th i công ty b c Long .13

Hình 1.5: Chu k ho ng c a b SBR .20

Hình 1.6: H th ng x c s d ng bùn h t hi u khí t i Hà Lan 22

Hình 1.7: Mô hình phát tri n h xu t b i Pareboom 23

Hình 1.8: Mô hình h 24

Hình 1.9: Mô hình b c 24

Hình 1.10: Mô hình chuy n v proton và kh c 25

Hình 1.11: Mô hình liên k 26

Hình 1.12: S hình thành và tan v c a h t .29

Hình 1.13: Vi c u trúc c a h t s d ng glucose (a) và vi c u trúc c a h t s d ng acetate (b) .30

Hình 1.14: Ki u dòng ch y trong b ph n ng c c dòng (a) và b ph n ng tu n hoàn h n h p (b) .32

Hình 1.15: So sánh tính k c c a b m t t c (thanh màu tr ng) và v n t c dòng b m t khác nhau (thanh t i) 34

Hình 1.16: S tích t c a các cation hóa tr trong bùn h t hi u khí phát tri n th i l ng khác nhau 38

Hình 1.17: Hình nh c a h c t o ra v i t l F/M t 0,3-1,1 40

Hình 1.18: C u trúc c a bùn ho t tính (A) và bùn h t hi u khí (B) 47

Hình 1.19: các quá trình chuy n k khí và hi u khí trong c u

trúc bùn h t hi u khí 48

Hình 2.1: Quy trình chu n b c th i tinh b t mì gi nh 56

Hình 2.2: Mô hình th c nghi m b SBR 59

Hình 2.3: Quy trình pha loãng m u 65

Hình 3.1: Bùn gi ng 68

Hình 3.2: M m bùn sau 4 tu n ho ng 69

Hình 3.3: n thích nghi 70

Hình 3.4: S i COD theo th i gian trong 1 chu k n thích nghi 71

Hình 3.5: Bùn h t sau 6 tu n 72

Hình 3.6: Bùn h t sau 9 tu n 73

Hình 3.7: Bùn h t sau 11 tu n 73

Hình 3.8: Bùn h t sau 14 tu n 74

Hình 3.9: Bùn h t sau 16 tu n 74

Hình 3.10: Bùn h t sau 18 tu n 75

Hình 3.11: MLSS trong b ph n ng và SS trong dung d c th i trong th i gian kh ng 77

Hình 3.12: S n hình trong m t chu trình tr ng thái nh (tu n th 9 c a thí nghi m) 78

Hình 3.13: Quá trình l ng c a h t 79

Hình 3.14: S i t l F/M trong quá trình ho ng 80

Hình 3.15: Bùn h t sau 20 tu n 81

Hình 3.16: Hi u su t x lý COD trong quá trình ho ng 82

Hình 3.17: S i amoni trong quá trình ho ng 84

Hình i nitrit, nitrat trong quá trình ho ng 85

Hình 3.19: Quan sát bùn h t hi u khí qua kính hi n vi 87

Hình 3.20: Phân b c h t bùn qua các t i tr ng 88

Hình 3.21 c h c trong quá trình v n hành SBR 89

Hình 3.22 i mô hình SVI trong ho ng 68 ngày 91

Hình i t l MLVSS/MLSS trong b ph n ng 93

Hình i MLSS trong b ph n ng 94

Hình 3.26: S i m vi sinh v t qua các t i tr ng .97

TÓM T T

m t trong nh ng ngu n gây ô nhi m c n quan tâm là c th i t ho ng s n

xu t tinh b t mì Trong nghiên c u này tác gi n hành xây d ng mô hình thí nghi m d a trên b kh o sát s hình thành và phát tri n c a bùn h t hi u khí Nghiên c c th c hi n v ng s c khí 5 l/phút và ngu n cacbon t

c th i tinh b t mì K t qu thí nghi m cho th y r ng, v i OLR = 5kgCOD/m3.ngày, bùn h t hình thành sau 9 tu n v c l n 1-2 mm Bùn

90-94% T i tr ng t t hi ng h p thí nghi m này là 5kgCOD/m3.ngày N bùn có th duy trì kho ng 7-11 g/l và SVI 30-50 ml/g, do s hình thành các h t hi u khí trong SBR v c th i tinh b t mì V n

t c l ng c a bùn h ng t 0,1 n 3,8 cm/s T i tr 2,5 kgCOD/m3ngày lên 7,5 kgCOD/m3 ng c a bùn h t hi u khí

và kh l ng t sau m t th i gian c h t l n nên gây khó

t khu ch tán vào lõi c a h t, làm cho các h t b n t K t qu là, l p

m vi sinh v t t 8,5×1011 9,5×1011 u so v i bùn ho t

u 1,23×1011(CFU/g)

ch y u là bùn h t k khí trên b UASB[81] Công ngh t o bùn h c phát tri n

và nghiên c u r ng rãi kho [93] Nhi u nghiên c ra bùn h t

x c th i th c t [32, 55] Tuy nhiên s hình thành h t hi u khí trong nh ng

ng h p này v àng và thi u h t v hi u qu c a h t hi i

không có nghiên c u v vi c s d ng h t hi u khí vào x lý c th i tinh b t mì

-m t trong nh ng ngu n ô nhi -m nh t Vi t Na-m

T nh ng phân tích trên cho th y vi c th c hi tài: u quá

s c c n thi t; nh m m kh o sát s hình thành và nh c a h t hi u khí t

n n khi các h t hi u khí hình thành trên c th i tinh b t khoai mì; t cho vi c phát tri n công ngh sinh h c hi u khí s d ng bùn h x c th i tinh b c bi t là công ngh SBR D ki n các

c t quá trình nghiên c u s r t có ích cho vi c c i thi n s n

nh và phát tri n c a h t hi u khí d a trên ph n ng sinh h x c th i Vì

thành h t hi u khí c th i tinh b t mì, nh i v c tính v t lý và sinh h c c a bùn h t

Quy mô: Nghiên c c th c hi n quy mô phòng thí nghi m, s d ng

mô hình b SBR nuôi c y bùn h t hi u khí Nghiên c u ch kh o sát trên

t i tr ng h c tính c a bùn h t hi u khí Theo In S Kim

và c ng s (2008)[45], m vi sinh v t trong bùn h t nh d a vào khác bi n giao thoa (DIC) và s d ng 4,6-diamidino-2-phenylindole hydrochloride (DAPI) x lý hình nh hu nh quang Giá tr c a

di n tích hu nh quang DAPI trung bình trên m t c s d ng

ng m vi sinh v t c a các m u gi i h n v kinh phí

và th i gian nghiên c tài không ti nh t ng vi sinh v t tham gia vào quá trình t o h t, ch nh vi khu n hi u khí

k t qu c trong th c nghi m ti n hành so sánh v i các nghiên c u khác v các thông s c tính c a h t hi u khí.

c nghi m trên mô hình th c t

Công trình nghiên c các s li u khoa h n s d ng cho gi ng

Áp d ng công ngh bùn h t hi u khí giúp nâng cao hi u qu x c th i tinh b t mì so v c truy n th ng Góp ph n b o v môi

ng, t u ki n thu n l i cho các doanh nghi p ti p c n v i công ngh m i

v i hi u qu x lý cao t m b o cho ho ng kinh doanh s n xu t c a các doanh nghi p

Vi c s d ng các h t hi u khí trong x c th i có th gi m di t cho vi c xây d ng các công trình x lý so v n th ng và

c a Vi n nay công ngh này ch d ng l i quy mô phòng thí nghi m V tài này tính m c t i tr ng h

h p cho vi c hình thành bùn h t hi c tính c a bùn h t hi u khí trên mô

hình SBR v c th i tinh b t mì Là nghiên c u kh ng nghiên c u

ng d ng bùn h t hi u khí vào th c t x c th i tinh b t mì d a trên b SBR

Gi i thi u t ng quan v tình hình s n xu t tinh b ng c c

th i sinh ra trong quá trình s n xu lý hi n t i T ng h p khái quát tài li u các nghiên c u v công ngh bùn h t hi u khí bao g m các y u t

ng, thành ph n vi sinh v t và ng d ng

u

: K t qu nghiên c u và th o lu n

Trình bày k t qu c sau nghiên c u, k t qu v s hình thành bùn h t

hi u khí qua các t i tr ng h i các thông s v t lý và sinh

NG QUAN TÀI LI U 1.1 Th c tr ng s n xu t và các công ngh x lý c th i tinh b t mì

ng khoai mì toàn c u, v i s n 2.050.300 t n/ S n xu t tinh

Vi t Nam hi n t n t i 3 lo i quy mô s n xu t tinh b t mì n hình sau[15]:

s n ph m/ngày S ch bi n khoai mì quy mô nh chi m 70 - 74% Công

su t thu h i và ch ng tinh b t mì không cao

ph m/ngày S ch bi n khoai mì quy mô v a chi m 16- n các

u s d ng thi t b ch t ng có kh o ra s n ph m có

Hình 1.1: Các khu v c tr ng khoai mì chính Vi t Nam[66]

Qui mô l n: Nhóm này g m các doanh nghi p có công su t trên 50 t n tinh

b t s n ph m/ ngày S s ch bi n khoai mì quy mô l n chi m kho ng 10%

t ng s ch bi n c c v i công ngh , thi t b nh p t Châu Âu, Trung

Qu c, Thái tiên ti u su t thu h i s n ph m cao

c

l n, công su t 50 - 200 t n tinh b t mì/ ch bi n th công

Hi n t i, t ng công su t c a các nhà máy ch bi n khoai mì quy mô công nghi

li u th ng kê c , kho ng 40 - 45% s ng khoai mì dành cho ch bi n quy mô l n, hay còn g i là quy mô công nghi p, 40 - 45% s ng khoai mì dành cho ch bi n tinh b t qui mô nh và v s n xu t các s n ph m khô, ch

Theo Hi n và c ng s (1999)[72] s n xu t 1 t n tinh b t m t nhà máy

ch bi n tinh b t mì th i kho ng 12 m3 c th i có ch a COD t 11,000-13,500 mg/l, SS t 4,200-7,600 mg/l và pH 4,5-5,0 Các nghiên c u c a Mai và c ng s(2001) trên các công ty ch bi n tinh b t mì quy mô l n cho th y c th i tinh b t

mì có c tính , v i COD trong kho ng 7,000-41,406 mg/l, BOD5 t 23,077 mg/l, và n CN- trong kho ng 19-28 mg/l[67] Nh ng giá tr này ch ra

6,200-r ng n ô nhi m trong c th i là r t cao và quá trình phân h y t nhiên s

Nai, ô nhi m gi ng, su i, sông cung c p các b ng ch ng th c t nh t v các tác

ng n ng n n ng c a ngành ch bi n tinh b t mì

B ng 1.1: c th i phát sinh t quá trình s n xu t tinh b t mì [12].

( m 3 /t n c

t trung bình (t n/ngày)

ng (m 3 /ngày)

3 Tây Ninh Tapioca

Co, t nh Tây Ninh

4

Co, t nh Tây Ninh

5 Tân Châu Tapioca

Co, t nh Tây Ninh

1.1.3 M t s công ngh x c th i s n xu t tinh b t mì

n nay, h t c các công ty ch bi n tinh b t mì Vi t Nam s

d ng h th ng x c th i d a trên các h sinh h c M t nghiên c u c a ARRPET (2004, 2005) cho th y t t c c th i sinh ra t quá trình s n xu t tinh

b t mì quy mô l n t i t c x lý trong m t h th ng ao h sinh

h c Các công ty này l t h th ng x c th i d a trên vi c s d ng các ao

h nh bao g m c h k khí, h tu nghi Hình 1.2 cho th y cách b trí chung

c a h th ng x c th i tinh b t mì t i công ty b t mì Tân Châu, t nh Tây Ninh

H th ng x lý này v i công su t 1.200 m3/ngày g m có tám h nh chi m di n

, công ty b t mì m t nh Tây Ninh) s d ng

1.500 m3/ c th hi n trong hình 1.3[66]

Hình 1.2: B trí chung h th ng x c th i công ty b t mì Tân Châu[66]

M xây d ng các h th ng h x c th i tuy nhiêncác h th ng tiêu chu n x c th i công nghi p c a Vi t Nam,

t ph n có th do thi t k , b o trì các h th ng này r t h n ch K t

qu nghiên c u c a ARRPET (2005) cho th c th i c a h th ng x lý ch s

d ng h sinh h c t i t nh Tây Ninh là không nh, n COD và BOD trong

x ng là t i thi u S h th ng x c mô t trong hình 1.4

Hình 1.3: B trí chung h th ng x c th i công ty b t mì Tây Ninh[66]

c l i v i tính ch t c th i t các công ty b t mì quy mô l c

vào h th ng c ng rãnh hi n có c a thành ph (ví d t i thành ph H Chí Minh và

ti ng hi n t i c a ngành công nghi p s n xu t tinh b t mì

ng Nai x c th i vào h th ng c ng rãnh, sông, h và h làm u này mà không x lý c[66]

T nh u trên có th k t lu n r c th i ch bi n tinh b t mì Vi t Nam v n còn gây ra m t thi t h i n ng cho khu v c ti p nh n do ng l n và

m ô nhi m t ra m t m a r t nghiêm tr i v i môi

ng và ch ng cu c s ng các khu v c nông thôn B u t

b u x lý c th i thông qua chu i các h sinh h c nhân t o do có di n tích t

r ng xung quanh công ty Tuy nhiên, công ngh x lý này không th ng các tiêu chu n x th i hi ng ô nhi m n ng v n ti p t c T i thành ph H Chí Minh, các s n xu t quy mô h c th i tinh

b t mì vào h th c c a thành ph Tuy nhiên, t i t nh Tây Ninh tình hình l i khác B i vì di n tích r ng l n có s n xung quanh, g t c các

s n xu t quy mô h c th i vào t và các ao không có b t k

B ng 1.3: Công ngh x c th i tinh b t mì m t s ch bi n[12]

8 nh Song chh c có s tham gia c a th c vng b c sinh

Các nghiên c u t p trung vào tìm hi u qu c a các công ngh m i trong x c th i tinh b t mì c th i tinh b t mì sau khi x lý còn

c t n d ng trong các ho ng nông nghi p

Nguy c và c ng s (2009)[10], nghiên c u x c th i tinh

b t mì b ng công ngh Hybrid K t qu nghiên c u cho th y p lý sinh

h c, áp d ng công ngh hybrid (l c sinh h c hi u khí k t h p aerotank) có kh

x lý 98% COD; 95% N-NH3 t i tr ng t kg COD/m3 , th i gian

ng vi sinh v t trong h th ng có th n 10.000 mg/l

c sau x t TCVN 5945-2005 lo i B

Lê Th Th y và c ng s (2011)[4], nghiên c u và xây d ng quy trình x lý ngu n c ô nhi m do ch bi n tinh b t mì tái s d ng trong s n xu t nông nghi p t i t nh Kontum K t qu x c th i ô nhi m t ch bi n tinh b t mì sau

lý biogas cho s n ph t tiêu chu n c t B (tr ch tiêu NH4+ và

Nguy n Th Thanh P ng và c ng s (2010)[8], nghiên c u

qu x c th i tinh b t mì b ng công ngh l c sinh h c hi u khí trên các lo i

v t li u l c khác nhau K t qu nghiên c u ki n phòng thí nghi

ch ng minh c 4 v t li u l a PVC và nh a Bio-Ball BB-15)

l t t 90 98%; 61-92% t i tr ng h ng t 0,5; 1; 1,5 và 2 kgCOD/m3.ngày S li u nghiên c a là giá th l c t t nh t trong

4 lo i v t li u nghiên c u Trong mô hình l c sinh h c v i giá th a, hi u qu

Hu nh Ng ai và c ng s (2004)[3], nghiên c u x c th i

s n xu t tinh b t khoai mì b ng UASB và các y u t n hi u qu x lý

K t qu nghiên c y có th áp d ng t i tr ng ch t h n 83-114 kgCOD/m3.ngày, mà hi u qu x lý COD v t khá cao t 68-84% K t qu là

u vào gi m t 5.549-8.803 mg/l n 1.393 - 2.229 mg/l Tuy nhiên, k t qu

c s d ng trong x lý c th i ch bi n tinh b t mì Nghiên c u nh

m t s thông s k thu t phù h p v i sinh kh i các ch ng vi sinh v t: pH, nhi , oxy, th i gian bùn

th i s n xu t tinh b t mì c a m t s ch ng vi n m Tác gi ánh giá kh lý

n c th i s n xu t tinh b t mì c a 7 ch ng n m s i thu c ch ng Aspergillus u

ki n thí nghi m trên bình tam giác thông khí b ng máy l c, ch ng n m Aspergillus oryzae IFO30113 có th lo i COD, TC trên 90% và có ho t tính enzym m nh Hi u

c th i S d ng ch ng n m Aspergillus oryzae IFO30113 cho quá trình v n hành h th u ki n thay i bùn gi ng, ch

s c khí, ngu ng không nh ng cho k t qu lo i b COD (75 90%) và

TC (75 80%) khá cao mà còn thu ng sinh kh i l n

Nguy n Ng c Ánh (2016)[1], nghiên c u tuy n ch n m t s ch ng vi sinh

v t b sung vào quá trình t o bùn h t hi x c th i ch bi n tinh b t Nghiên c tuy n ch n hai ch ng vi sinh v t là nh ng vi khu n phân gi i tinh

b t nh c m sinh lý hóa c a các ch ng vi sinh v t tuy n ch n và bsung vào bùn h t hi x c th i làng ngh s n xu t bún mi n Khi h

th ng ho ng nh, bùn l ng t t, hi u su t x t trên 90% Các chtiêu khác c c th i sau x , t ng photpho, N NH3 t tiêu chu c th i lo i B theo QCVN 40:2011/BTNMT Không phát hi n s có m t

c a các ch ng vi sinh v t gây b c th i sau khi x

E.Coli và t ng Coliform

1.1.3.2 Các nghiên c u trên th gi i

th i công nghi p h t s c kh c khe Nên vi c nghiên c u x c th i tinh b t mì

t ra t s i pháp x lý khác nhau Tuy nhiên cây mì là

g ph i là lo i th c ph m thông d ng b i v y

th v x c th i tinh b t mì b ng công ngh bùn h t hi u khí Ch có m t s bài báo khoa h c nghiên c u x c th i tinh b t mì c a các nhà khoa h c t c có di n tích tr ng khoai mì l n bao

g m Nigeria, Thái lan, , Indonexia

S Subagjo và c ng s (2015)[80], nghiên c u x lý COD c c th i tinh

áp l c hút không có tác d ng Tuy nhiên, hi u su ng c a màng có th

ng cách áp d ng s c khí HRT th làm suy gi ng

rõ nét Tuy nhiên, hi u qu lo i b COD ch b ng nh b i HRT Trong m t

ch ho ng liên t c, lo i b trên 94% COD có th c b ng cách s d ng HRT trong kho ng 24 gi làm s ch s d ng hóa ch t trong MBR có th

J Fettig và c ng s (2013)[40], nghiên c u x c th i tinh b t mì b ng cách k t h p các quá trình v t lý và sinh h c Tác gi s d ng m t h th ng quy mô

m k t h p tuy n n i, phân h y k khí trong m t b ph n ng EGSB và

là x lý hi u khí trong m t h th t ng c Nghiên c u ch ng minh r ng các ch t ô nhi m có th c lo i b r t hi u qu u ki n ho ng nh (COD> > 90%) và cyanua (TCN> 99%), hi u qu lo i b photpho

th p (TP kho ng 50%)

Lei Sun và c ng s (2012)[86], nghiên c u x lý c th i tinh b t mì b ng

sinh h c k cao trong m t b ph n ng k khí dòng

ch y nhi u t ng K t qu cho th y hi u qu lo i b COD 87,9% trong th i gian

c là 6,0 gi n COD c nh 4000 mg/l Ngoài ra, i b c 92,0% COD v i t i tr ng ch t h t 10,2-40,0 kgCOD/m3ngày t i HRT c nh

77,5-là 6,0 gi Cu i cùng, vi c kh o sát hình thái c a bùn cho th y vi khu n Methanothrix spp và Methanosarcina spp, là các vi sinh v t chi

Emmanuel I Ugwu (2012)[20], nghiên c u x lý c th i b t mì b ng

ki m Nghiên c u này nh m m c th i b t mì b ng cách th y phân

m t b và trong m t trình t th i gian l p l nh, l p l i liên t c

Các quy trình c a SBR ti t ki v n hành cho quá trình bùn

n 8 gi s c khí u, công ngh này dành cho các h th ng quy mô nh và

ch t th i công nghi p khó phân h y c ng d ng r ng rãi v i các ngu n th i khác Công ngh SBR lo i b trên 90% BOD trong khi các quy trình bùn ho t tính ng có kh i b 60-95% BOD ng th i gi

k n ch t r ng SS (<10 mg/l)

1.2.1 c tính chung c a b SBR

Quá trình t o bùn h t hi c th c hi n trong m t b ph n ng theo m (SBR) vì t t c n c a công ngh c th c hi n trong m t b

Hình 1.5: Chu k ho ng c a b SBR[69].

ng vi c cung c c th i có th x y ra ph n trên M t l i ích c a vi c s d ng mô hình SBR là i s c n thi t

ph i có m t h th ng tu n hoàn bùn tr l duy trì m ng bùn trong b ph n

th a tích t trong SBR ch n là lo i b b ng cách l ng c n thi t ra ngoài M t b ph n ng SBR yêu c u ph i có h th u khi n và ki m soát t t u ch ng oxy cung c p cho quá trình nitrate hóa thi t

+ D dàng b o trì, b ng thi t b ( các thi t b ít) mà không c n ph c

c n b Ch c khi b o trì các thi t b y, motor, máy th i khí,

h th ng th i khí

+ H th ng có th u khi n hoàn toàn t ng

+ u ra th p, hi u qu kh photpho, nitrat hóa và kh nitrat hóa cao+ Quá trình k t bông t t do không có h th ng g

+ Ít t n di n tích do không có b l ng 2 và quá trình tu n hoàn bùn.+ n hành th p ( do h th ng motor, cánh khu ng

s hình thành h t hi thành ch chính cho nhi u nghiên c u trên toàn

th gi i Nh m xây d ng lý thuy t v bùn h t hi u khí, các thông s quan tr ng c a

u ki n thích h p c n thi t cho ho ng c a bùn h t là yêu c u

m t v i hai h n ch ch y u trong vi c s d ng các h th ng bùn ho t tính truy n

m t công ngh m i và sáng t o[69]

N sinh kh i cao c a bùn h t hi u khí cho phép t i tr ng ch t h

nitrat hóa Các vùng hi u khí và k khí có m t trong h t, có th ti n hành các quá

b ph n ng SBR [23, 42, 68] và b ph n ng SBAR[24, 74] Lu ng không khí hình elip c i thi n t khu y tr n trong b , làm cho h t tr nên r n ch c và n nh

Hình 1.6: H th ng x c s d ng bùn h t hi u khí t i Hà Lan[21]

Vi c áp d ng công ngh h t hi x c th i cho phép lo i b các

Công ngh Delft (TUD), q y ng d ng công ngh Hà Lan (STW) và q y nghiên

c u ng d ng x c Hà Lan (STOWA) h p tác phát tri n Công ngh này d a trên ch ho ng c a b SBR v i chu k ho ng u ki n y m khí

ti p theo n hi u khí, m t kho ng th i gian l ng và x c th i

1.3.2 hình thành

1.3.2.1 M t s mô hình hình thành h t hi u khí[13]

Ch t r ng có b n ch t vi sinh v t

Pareboom (1994) ch ra các h t bùn b u hình thành t các c m vi sinh v t Các t bào vi sinh v ng g n k t vào nhau và hình thành lên c m t bào vi sinh

v t Các t bào vi sinh v t không có kh bám dính s b r a trôi (hình 1.7)

Hình 1.7: Mô hình phát tri n h xu t b i Pareboom

u ki n v ng l c c t ngoài, áp su t khí bên trong ho c t tu n hoàn khí cao không làm v h t bùn L c c t ch tách các

ph n h t nh các h t bùn này

Mô hình h

Các h t siêu nh m t hóa h c s d ng làm giá th các vi sinh

v t bám dính vào t o thành màng sinh h c H c hình thành khi các vi sinh

v t trên l p màng sinh v ng và phát tri u ki n v n hành c a b

ph n ng (hình 1.8)

c th c hi n b ng vi c b sung h t zeolite ho c anthracite v , h t polime h p ph c xúc ti n cho quá

hydro-trình hình thành bùn h t này, quá trình hình thành bùn h c miêu

(iii) các t bào bám dính ch t ch trên b m t v t li s g n k t c a các vi sinh v t ho c polymer và cu i cùng (iv) các t ng và phát tri n thành

h t bùn

S di chuy n các t bào vi sinh v t do s chuy n d ch c a dòng ch t l ng và khí mà chúng ph thu ng dòng vào, t sinh khí và l ng c n Khi hai t bào va ch m v i nhau, x y ra vi c h p ph thu n ngh ch và v t li

vai trò là tâm h t S bám dính không thu n ngh ch x y ra khi các m i liên k t b n

v c xây d ng gi a h t nhân và t bào hình thành nên các c m t i s

tr giúp c a ECP Nhi u c m t bào bám dính v i nhau t o thành bùn h t

d Mô hình chuy n v proton và kh c

Hình 1.10: Mô hình chuy n v proton và kh c

i - Kh c trên b m t t bào; ii Hình thành c m t bào; iii- Hình thành

này, s hình thành bùn h t kh u v i s kh c trên b

c trên b m t t bào; b Hình thành c m t bào; c- Hình thành h ng

Khi nhóm acidogen gi i phóng H+t t bào ch n thành t bào d n s

kh c Ti p theo, x y ra s kh c trên b m t t bào do H2O ph n ng v i

ph n tích âm c a màng t bào Khi hình thành các c m t bào, nhóm acidogen phân h y các ch t h t cho nhóm acetogen và methanogen Nh áp su t th y l c các vi sinh v t t bám dính vào nhau và xúc ti n bài ti t ECP Sau khi hình thành c m t bào, các thành ph n phân tán có th bám dính vào chúng hình thành nên h ng thành ECP b o v h t bùn, ch ng l i l c

xu t m t quá trình hình thành g m b n n chung cho h t hi u khí[90].

n 1: s chuy ng v vi khu n b u ti p xúc v i vi khu n

b i các y u t sau:

+ Th ng l c h c

+ S khu ch tán

+ Tr ng l c

+ Nhi ng l c h c, ví d chuy ng Brown

+ S ng c a t bào Các t bào có th di chuy n b ng hai roi, lông mao, ho c chân gi

trong vi c hình thành màng sinh h u v i các b m t và chuy n ng d c theo b m t

n 2: l c h p d n gi s ti p xúc nh u gi a các vi khu n.+ Y u t v t lý:

l c van der Waals;

tính k c c a b m t t bào

liên k t gi a các sinh v t hình s i riêng l

Trong n này, tính k c c a b m t các t bào s t vai trò

r t quan tr ng trong vi c hình thành c a bùn h t hi u khí [63] Theo lý thuy t nhi t

ng l c h c, khi tính k c c a b m t t ng s làm gi m

và ti p t c m nhi m ng l c cho vi khu n t t ng h p tách ra kh i pha l c) Ngoài ra, trong n này các sinh v t d ng s i s

nh cho s phát tri n c a vi khu n ti p theo

Tay và c ng s (2000) [96] cho r ng s m c c a b m t t bào và s

h p nh t màng t bào s t vai trò trong vi c kh i t o cho vi khu n t c

trúc và s i ch t c a bùn h t hi u khí[93] G có nhi u nghiên c u cho th y r ng áp l c ch n l c s là y u t quan tr ng nh t ng

H t hi u khí có th phát tri n trên nhi u lo i ch t h ph n ng

m n c th i ch bi c th [68, 73, 85, 92], trong khi

cho th y, h t hi u khí s d t glucose th hi n m t c u trúc d ng s i, trong khi h t hi u khí s d t acetate có m t c u trúc vi khu n không ph i là

d ng s i và r t r n ch c vi sinh v t hình que chi

Hình 1.13: Vi c u trúc c a h t s d ng glucose (a) và vi c u trúc c a h t s d ng

acetate (b) [94]

Theo nghiên c u c a Jinghai Luo (2014) [65], s tan rã c a AGS là m t v n

ng lâu dài c a m t h th ng AGS T l COD/N ng

bi n i c th i công nghi p, có th là m t nhân t gây m t nh d n

n s phân rã h t Khi t l COD/N gi m còn 2 và 1 ng m nh m n s

nh c n tính ch t v t lý và hi u qu quá trình nitrat hóa, d n

n s tan rã AGS khi t l m xu ng n 1 T l COD/N th p d n

m t s i l n c a c ng vi khu n và EPS gi m S tan rã c a AGS là s

k t h p c a hai nguyên nhân: gi m t o ra l p tyrosine trong EPS và s i

c ng vi khu n ch y u gi m vi khu n d ng s i d n s tan v c a c u trúc

n n N/COD, trong khi các ho ng d ng gi m Vi c t o ra các EPS có xu

T ch ra r ng s hình thành bùn h t hi u khí là m c l p

ho c không ph thu c vào c tính c c th i s d ng, trong khi các nghiên

c u cho th y r ng c u trúc và s ng vi sinh v t c a các h t hi ng thành có liên quan ch t ch n các lo i t c s d ng [56]

ph n ng UASB c l i v i h t k khí, các nghiên c u cho th y h t hi u khí có

th hình thành trong m t t i tr ng h t 2,5-15,0 kgCOD/m3.ngày[56, 70], trong khi quá trình nitrat hóa c a h c ng trong m t ph m

vi r t r ng c a t i tr ng amoni[90] Theo ghi nh n c a Liu và c ng s (2003), h t

ph thu c vào t i tr ng h [95] T i tr ng cao d n m t c u trúc c a bùn h t

hi u khí suy y u [90, 95] T i tr ng h nâng cao t

ng sinh kh u này làm gi m b n c u trúc ba chi u c a các c ng

nhiên, h t s d ng acetate không th t 9 kgCOD/m3.ngày[70] T i tr ng ch t h c ch s ng c a bùn h t, gi m ho t tính dehydrogenase và ng c a các protein ngo i bào (PN), gây phá v bùn h t và bùn h t không còn s nh[35].