Nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp SBBR kết hợp với khử trùng bằng chlorine

1.4 Tính mới của ñề tài Hiện nay có bốn nhóm công nghệ sinh học xử lý nước thải bệnh viện ñang ñược sử dụng phổ biến: lọc sinh học nhỏ giọt, công nghệ bùn hoạt tính trong các bể aeroten

ðại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

-

DƯU THỊ MAI ANH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SBBR KẾT HỢP

VỚI KHỬ TRÙNG BẰNG CHLORINE

Chuyên Ngành: Công Nghệ Môi Trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, 07/2009

CÔNG TRÌNH ðƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Tấn Phong

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Tp.HCM, ngày tháng n ăm

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH

VIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SBBR KẾT HỢP VỚI KHỬ TRÙNG BẰNG CHLORINE

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

− Xác ñịnh liều lượng Ca(OCl)2 thích hợp cho giai ñoạn khử trùng

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/01/2009

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2009

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN TẤN PHONG

Bác sĩ Nguyễn Thị Thanh Nga, nhân viên bảo trì Nhìn Siu Hải, các cán bộ - CNV tại Bệnh viện Nguyễn Trãi ñã tận tình giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện dễ dàng cho tôi lấy mẫu nước thải

Em Bùi Hòa Hiệp ñã giúp tôi trong quá trình làm thí nghiệm

Cuối cùng là xin gởi lời cảm ơn chân thành ñến gia ñình tôi, nơi luôn là ñiểm tựa trong những lúc khó khăn về cả vật chất và tinh thần, luôn bên cạnh ñộng viên tôi trong suốt quá trình học tập

Tp.HCM, ngày 27/7/2009 Dưu Thị Mai Anh

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh là nơi có mức sống gần như cao nhất trong

cả nước, ñời sống con người cũng ñược nâng cao, do ñó y tế cũng ñược cải thiện ñáng kể

Hiện ở thành phố, cơ sở y tế rất nhiều, kèm theo việc chữa bệnh là việc thải bỏ chất thải y tế bao gồm rác thải, nước thải… Trong khi ñó, hệ thống xử lý nào cũng ñòi hỏi có diện tích ñất tương ñối lớn Bên cạnh ñó, dân số thành phố hiện rất ñông kéo theo diện tích ñất sử dụng bị hạn hẹp Nên việc mỗi bệnh viện hay cơ sở y tế phải có hệ thống xử lý nước thải là một vấn ñề rất khó giải quyết về phương diện tiết kiệm ñất cũng như kinh tế

ðề tài nghiên cứu xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp SBBR nhằm khắc phục một số những khó khăn nêu trên ñược ra ñời

Trong luận văn, tôi trình bày các nội dung: tổng quan về nước thải bệnh viện và các phương pháp sinh học xử lý nước thải bệnh viện, ñồng thời nghiên cứu thực nghiệm với nước thải bệnh viện Nguyễn Trãi trên mô hình SBBR nhằm xác ñịnh thời gian lưu tối ưu thông qua hai thí nghiệm khảo sát thời gian sục khí khuấy trộn

và khảo sát thời gian tuần hoàn, khâu cuối cùng là xác ñịnh liều lượng Ca(OCl)2 cho quá trình khử trùng

Kết quả nghiên cứu trong ñiều kiện phòng thí nghiệm trên mô hình SBBR với vật liệu ñệm Aquacell media có khả năng xử lý nước thải bệnh viện Nguyễn Trãi với 3 thông số vận hành lựa chọn như sau: Sục khí khuấy trộn (4 giờ)  Tuần hoàn (3 giờ)  Lắng (30 phút), HRT = 7 giờ 33 phút

Ứng với thời gian trên, mô hình cho hiệu suất khử COD ñạt 94.55%; hiệu suất

xử lý N-NH3 (90.85%) và TKN (63.25%), ñồng thời hiệu suất khử Coliform ñạt 99.84% Bên cạnh ñó, mô hình SBBR cũng cho thấy khả năng xử lý chất dinh dưỡng khá cao so với các mô hình truyền thống thông qua hiệu quả khử Photpho qua quá trình vận hành mô hình ñạt 65.54%; hiệu suất xử lý T-N (59.13%)

Kết quả khử trùng với tác nhân khử trùng Ca(OCl)2 với ñối tượng nghiên cứu

là nước thải ra sau mô hình SBBR thu ñược kết quả liều lượng Ca(OCl)2 từ 1–5 mg/l thì lượng Clo dư ñạt dưới 1mg/l Hiệu suất khử Coliform rất cao, có những mẫu không phát hiện ñược Coliform ở ñầu ra

Các thông số ñầu ra ñều ñạt tiêu chuẩn TCVN (7382-2004) mức I và TCVN (5945-2005) loại A

MỤC LỤC

Trang tiêu ñề i

Lời cảm ơn iv

Tóm tắt luận văn v

Mục lục vi

Danh mục các hình ix

Danh mục các bảng xi

Danh mục các từ viết tắt, kí hiệu xiii

Chương 1: MỞ ðẦU 1

1.1 ðặt vấn ñề .1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Tính mới của ñề tài 2

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI .3

2.1 Tổng quan về nước thải bệnh viện 3

2.1.1 Nguồn gốc và sự hình thành nước thải bệnh viện .3

2.1.2 Tình hình xử lý nước thải bệnh viện ở nước ta .6

2.1.3 Sự nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ của nước thải bệnh viện 6

2.1.4 Hiệu quả làm sạch nước thải khỏi các vi khuẩn gây bệnh trong các công trình xử lý .10

2.2 Tổng quan công nghệ xử lý nước thải 12

2.2.1 Quá trình xử lý sinh học 14

2.2.1.1 Mục ñích của quá trình .14

2.2.1.2 Vai trò của vi sinh vật 15

2.2.1.3 Nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi sinh vật .15

2.2.1.4 Cacbon và nguồn năng lượng .15

2.2.1.5 Nhu cầu chất dinh dưỡng và nhân tố phát triển .15

2.2.1.6 Sự nuôi dưỡng vi khuẩn và quá trình xử lý sinh học .16

2.2.1.7 Các loại trao ñổi chất của vi sinh vật 16

2.2.1.8 Các loài vi sinh vật quan trọng trong xử lý sinh học .16

2.2.1.9 Sự sinh trưởng của vi sinh vật 17

2.2.2 Tổng quan về công nghệ SBR (Sequencing Batch Reactor) .19

2.2.2.1 Giới thiệu .19

2.2.2.2 Các giai ñoạn xử lý bằng SBR .20

2.2.2.3 Ưu, nhược ñiểm công nghệ SBR 21

2.2.2.4 Xử lý ammonia trong nước thải bằng phương pháp sinh học .22

2.2.2.5 Khử nitơ bằng quá trình nitrate hóa và khử nitrate .24

2.2.2.5.1 Quá trình nitrate hóa (nitrification) .24

2.2.2.5.2 Quá trình khử nitrate (denitrification) 28

2.2.3 Tổng quan công nghệ SBBR (Sequencing Batch Biofilm Reactor) 31

2.2.3.1 Lớp phim sinh học (Biofilm) 31

2.2.3.2 Cơ chế quá trình lọc sinh học 32

2.2.3.3 ðộng học phản ứng trong màng vi sinh vật 33

2.2.3.4 Tổng quan công nghệ SBBR (Sequencing Batch Biofilm Reactor) 36

2.2.4 Tổng quan phương pháp khử trùng bằng Chlorine và hợp chất của nó 38

2.2.4.1 Bản chất của quá trình khử trùng bằng Clo 38

2.2.4.2 Các phản ứng hóa học xảy ra khi cho Chlorine vào nước 39

2.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .46

2.3.1 Ngoài nước .46

2.3.2 Trong nước .46

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

3.1 Giới thiệu 48

3.2 Mô hình nghiên cứu 49

3.3 Phương pháp nghiên cứu 50

3.3.1 ðối tượng nghiên cứu 50

3.3.1.1 Thành phần nước thải 50

3.3.1.2 Chuẩn bị thí nghiệm 52

3.3.2 Phương pháp thí nghiệm 52

3.3.2.1 Giai ñoạn 1 52

3.3.2.2 Giai ñoạn 2 .53

3.4 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu 56

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58

4.1 Mô tả thí nghiệm giai ñoạn 1 58

4.2 Kết quả thí nghiệm giai ñoạn 2 59

4.2.1 Thí nghiệm 1: Xác ñịnh thời gian sục khí và tuần hoàn khuấy trộn tối ưu 59 4.2.1.1 Thí nghiệm 1.1 59

4.2.1.2 Thí nghiệm 1.2 61

4.2.1.3 Thí nghiệm 1.3 63

4 2.1.4 Thí nghiệm 1.4 65

4 2.1.5 Thí nghiệm 1.5 67

4 2.1.6 So sánh hiệu quả khử COD, N-NH3, N-NO2, N-NO3, TKN, T-P, Coliform theo thời gian lưu 69

4.2.2 Thí nghiệm 2: Xác ñịnh thời gian tuần hoàn tối ưu 78

4.2.3 Thí nghiệm 3: Quá trình khử trùng 82

4.3 Nhận xét chung 84

4.4 ðề xuất công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 86

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88

5.1 Kết luận 88

5.2 Kiến nghị 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC A A-0 PHỤ LỤC B B-0 PHỤ LỤC C C-0

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Các nguồn hình thành nước thải bệnh viện 5

Hình 2.2 Các pha tăng trưởng của vi sinh vật 18

Hình 2.3 Các giai ñoạn trong quá trình xử lý bằng SBR 20

Hình 2.4 Chu trình tuần hoàn Nitơ trong nước 22

Hình 2.5 Cấu tạo màng vi sinh vật 32

Hình 2.6 ðộ hấp thụ clo của nước xác ñịnh bằng thực nghiệm 39

Hình 2.7 Dư lượng chlorine trong quá trình sử dụng chlorine ñể khử trùng 40

Hình 2.8 Tương quan giữa pH với nồng ñộ HOCl và OCl 42

Hình 2.9 Sơ ñồ một bể tiếp xúc chlorine 42

Hình 3.1 Các giai ñoạn tiến hành thí nghiệm 48

Hình 3.2 Mô hình SBBR 49

Hình 3.3 Thời gian lưu nước cho thí nghiệm 1 53

Hình 3.4 Sơ ñồ các quá trình của thí nghiệm 2 54

Hình 3.5 Mô tả thí nghiệm khử trùng 56

Hình 4.1 Sự dao ñộng COD ứng với HRT = 2 giờ 33 phút 60

Hình 4.2 Sự dao ñộng COD ứng với HRT = 3 giờ 33 phút 62

Hình 4.3 Sự dao ñộng COD ứng với HRT = 4 giờ 33 phút 64

Hình 4.4 Sự dao ñộng COD ứng với HRT = 5 giờ 33 phút 66

Hình 4.5 Sự dao ñộng COD ứng với HRT = 6 giờ 33 phút 68

Hình 4.6 Sự biến thiên COD theo thời gian lưu 69

Hình 4.7 Sự biến thiên N-NH3 theo thời gian sục khí 72

Hình 4.8 Sự biến thiên TKN theo thời gian sục khí 73

Hình 4.9 Sự biến thiên nồng ñộ N-NO2 theo thời gian sục khí 74

Hình 4.10 Sự biến thiên nồng ñộ N-NO3 theo thời gian sục khí 75

Hình 4.11 Sự biến thiên nồng ñộ T-P theo thời gian sục khí 76

Hình 4.12 Sự biến thiên Coliform theo thời gian sục khí 77

Hình 4.13 Sự biến thiên nồng ñộ N-NO3 theo thời gian tuần hoàn HRT = 9 giờ 33

Hình 4.16 Biểu ñồ biểu diễn sự tương quan giữa lượng Clo dư và lượng Clo cho

vào nước trong 20 phút 82

Hình 4.17 Biểu ñồ biểu diễn sự tương quan giữa lượng Clo dư và lượng Clo cho

vào nước trong 30 phút 84

Hình 4.18 Thời gian tối ưu cho quá trình sục khí và khuấy trộn, tuần hoàn 85

Hình 4.19 Sơ ñồ khối công nghệ xử lý nước thải bệnh viện 86

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện 4

Bảng 2.2 So sánh khả năng sống sót của các virus ruột trong nước sông và nước thải 7

Bảng 2.3 Sự sống sót của trực khuẩn Coli và các vi khuẩn gây bệnh trong nước (ngày) 9

Bảng 2.4 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải 12

Bảng 2.5 Một số khoảng nhiệt ñộ và nhiệt ñộ tối ưu cho các loại vi khuẩn khác nhau 17

Bảng 2.6 Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nước (Luiza Gut, 2006)22 Bảng 2.7 Mối quan hệ giữa nhiệt ñộ và tốc ñộ sinh trưởng riêng cực ñại 26

Bảng 2.8 So sánh hiệu quả khử trùng của các phương pháp 38

Bảng 2.9 Các liều lượng chlorine thường dùng cho các mục ñích khác nhau trong quá trình xử lý nước thải 43

Bảng 2.10 So sánh ñặc ñiểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình khử trùng 45

Bảng 3.1 Thông số ñặc tính của vật liệu ñệm aquacell media 49

Bảng 3.2 Thành phần nước thải bệnh viện Nguyễn Trãi 51

Bảng 3.3 Thời gian sục khí tuần hoàn tương ứng với thời gian lưu 54

Bảng 3.4 Liều lượng Ca(OCl)2 sử dụng trong thí nghiệm 3 (HRT = 20 phút) 55

Bảng 3.5 Liều lượng Ca(OCl)2 sử dụng trong thí nghiệm 3 (HRT = 30 phút) 55

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích 56

Bảng 4.1 Kết quả phân tích chất lượng bùn hoạt tính 58

Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm xác ñịnh thời gian sục khí và tuần hoàn khuấy trộn ứng với HRT = 2 giờ 33 phút 59

Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm xác ñịnh thời gian sục khí và tuần hoàn khuấy trộn ứng với HRT = 3 giờ 33 phút 61

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm xác ñịnh thời gian sục khí và tuần hoàn khuấy trộn

ứng với HRT = 4 giờ 33 phút 63

Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm xác ñịnh thời gian sục khí và tuần hoàn khuấy trộn ứng với HRT = 5 giờ 33 phút 65

Bảng 4.6 Kết quả thí nghiệm xác ñịnh thời gian sục khí và tuần hoàn khuấy trộn ứng với HRT = 6 giờ 33 phút 67

Bảng 4.7 Sự biến thiên COD theo thời gian lưu 69

Bảng 4.8 Sự biến thiên nồng ñộ N-NH3 theo thời gian lưu nước 71

Bảng 4.9 Sự biến thiên nồng ñộ TKN theo thời gian sục khí 73

Bảng 4.10 Sự biến thiên nồng ñộ N-NO2 theo thời gian sục khí 74

Bảng 4.11 Kết quả biến thiên của nồng ñộ N-NO3 theo thời gian lưu nước 75

Bảng 4.12 Sự biến thiên của nồng ñộ T-P theo thời gian sục khí 76

Bảng 4.13 Hiệu suất khử vi sinh theo thời gian lưu 77

Bảng 4.14 Bảng phân bố thời gian thí nghiệm 2 78

Bảng 4.15 Kết quả nồng ñộ N-NO3 theo thời gian tuần hoàn HRT = 9 giờ 33 phút 78

Bảng 4.16 Kết quả nồng ñộ N-NO3 theo thời gian tuần hoàn HRT = 8 giờ 33 phút 79

Bảng 4.17 Sự biến thiên của nồng ñộ T-P theo thời gian tuần hoàn HRT = 9 giờ 33 phút 80

Bảng 4.18 Quá trình khử trùng 82

Bảng 4.19 Kết quả khử trùng ứng với HRT = 20 phút 82

Bảng 4.20 Kết quả khử trùng ứng với HRT = 30 phút 83

Bảng 4.21 Kết quả thí nghiệm thời gian lưu tối ưu 85

Bảng 5.1 Thời gian lưu tối ưu của quá trình xử lý sinh học 88

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU

Bể phản ứng theo mẻ tuần tự (Sequencing batch reactor)

Bể phản ứng sinh học từng mẻ có lớp vật liệu ñệm (Sequencing batch biofilm reactor)

Thời gian lưu bùn Chất rắn lơ lửng Chỉ số thể tích bùn Tổng nitơ ammonia Tổng nitơ Kjedahl (TKN = N-NH4+ + N-NH3) Tổng nitơ (T-N = TKN + N-NO2- + N-NO3-) Tổng chất rắn

Tổng chất rắn bay hơi

Bể phản ứng có lớp bùn lơ lửng dòng chảy ngược

Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Tiêu chuẩn Việt Nam

Trung tâm y tế

Hệ thống xử lý nước thải

Hằng ngày, chúng ta vẫn ñược nghe và ñọc nhiều về báo ñộng nước thải bệnh viện, TP.HCM phải gánh chịu 17.276 m3 nước thải y tế mỗi ngày với hàm lượng vi sinh cao từ 100 - 1000 lần so với tiêu chuẩn cho phép, các hệ thống xử lý nước thải

có từ rất lâu ñời và hiện ñang xuống cấp trầm trọng, hoặc quá tải rác thải y tế…

Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải bệnh viện không chỉ thỏa mãn các tiêu chuẩn quy ñịnh mà còn phải bảo ñảm các yếu tố chiếm ít diện tích, dễ lắp ñặt, vận hành và bảo dưỡng, không gây ô nhiễm thứ cấp ảnh hưởng ñến môi

trường xung quanh là một việc cần thiết và thiết thực Do ñó, ñề tài “Nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp SBBR kết hợp với khử

trùng bằng Chlorine” là phù hợp với tình hình hiện nay

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng xử lý nước thải bệnh viện bằng phương pháp SBBR kết

hợp với khử trùng bằng Chlorine

1.3 Phạm vi nghiên cứu

ðối tượng nghiên cứu: Nước thải Bệnh viện Nguyễn Trãi ðịa chỉ: 314 Nguyễn Trãi, P.8, Q.5, Tp.HCM

Nội dung nghiên cứu:

Nghiên cứu thời gian thích hợp của từng giai ñoạn sục khí khuấy trộn và giai ñoạn tuần hoàn trên mô hình SBBR nhằm ñưa ra thời gian lưu tối ưu cho quá trình xử lý nước thải bệnh viện

Xác ñịnh liều lượng Ca(OCl)2 thích hợp cho giai ñoạn khử trùng

1.4 Tính mới của ñề tài

Hiện nay có bốn nhóm công nghệ sinh học xử lý nước thải bệnh viện ñang ñược sử dụng phổ biến: lọc sinh học nhỏ giọt, công nghệ bùn hoạt tính trong các bể aeroten, công nghệ lọc sinh học trong các thiết bị hợp khối, ao sinh học ổn ñịnh nhưng tất cả các công nghệ trên ñều chiếm nhiều diện tích xây dựng, khó vận hành hoặc tốn kém kinh phí Do ñó, việc ñề xuất sử dụng bể SBR kết hợp với lớp ñệm ñể làm tăng hiệu quả xử lý, tiết kiệm diện tích xây dựng và dễ vận hành là mới và cần thiết

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.1 Tổng quan về nước thải bệnh viện

2.1.1 Nguồn gốc và sự hình thành nước thải bệnh viện

Nước thải bệnh viện là một dạng của nuớc thải sinh hoạt và chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng số lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư Tuy nhiên, nước thải bệnh viện cực kỳ nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ, bởi vì ở các bệnh viện tập trung những người mắc bệnh là nguồn của nhiều loại bệnh với bệnh nguyên học ñã biết hoặc ñôi khi còn chưa biết ñối với khoa học hiện ñại

Nước thải bệnh viện ngoài ô nhiễm thông thường (ô nhiễm khoáng chất và ô nhiễm các chất hữu cơ) còn chứa những tác nhân gây bệnh – những vi trùng, ñộng vật nguyên sinh gây bệnh, trứng giun, virus Chúng ñặc biệt nhiều nếu bệnh viện có khoa truyền nhiễm (lây) Còn nguy hiểm hơn về phương diện dịch tễ là nước thải của những bệnh viện truyền nhiễm chuyên khoa, các trại ñiều dưỡng bệnh lao và những cơ sở lây nhiễm khác

Ô nhiễm trong ñiều kiện bệnh viện vào hệ thống thoát nước từ những thiết bị

vệ sinh như hố xí, nhà tắm, chậu rửa mặt, từ giặt giũ, rửa thực phẩm, bát ñĩa, từ việc làm vệ sinh phòng… khi mà những ñối tượng ñó tiếp xúc với người bệnh, kể cả từ các phòng ñặc biệt khác của bệnh viện

Quan trọng là phải xác ñịnh ñúng lượng nước thải Q của bệnh viện trong một ngày ñể tính toán hệ thống thoát nước và lựa chọn sơ ñồ công nghệ xử lý nước thải bệnh viện

Ở Việt Nam theo TCVN (4470-87) lưu lượng nước thải của bệnh viện ña khoa ñược xác ñịnh như sau:

B ảng 2.1 Tiêu chuẩn nước cấp và lượng nước thải bệnh viện

STT Quy mô bệnh viện

Theo phân loại của Tổ chức Môi trường thế giới, nước thải bệnh viện gây ô nhiễm mạnh có chỉ số nồng ñộ chất rắn tổng cộng 1200 mg/l, trong ñó chất rắn lơ lửng là 350 mg/l; tổng lượng các-bon hữu cơ 290 mg/l, tổng phốt-pho (tính theo P)

là 15 mg/l và tổng nitơ 85 mg/l; lượng vi khuẩn Coliform từ 108 ñến 109 Ở nước

ta, tiêu chuẩn nước thải bệnh viện sau xử lý phải ñạt tiêu chuẩn loại II (TCVN 7382-2004) mới ñược phép ñổ vào hệ thống thoát nước của thành phố và các hồ chứa nước quy ñịnh Theo kết quả phân tích của cơ quan chức năng, loại nước này ô nhiễm nặng về mặt hữu cơ và vi sinh Hàm lượng vi sinh cao gấp 100 - 1000 tiêu

chuẩn cho phép, với nhiều loại vi khuẩn như Salmonella, tụ cầu, liên cầu, virus ựường tiêu hoá, bại liệt, các loại ký sinh trùng, amip, nấm Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao gấp 2-3 lần tiêu chuẩn cho phép

Sau khi hòa vào hệ thống nước thải sinh hoạt, những mầm bệnh này chu du khắp nơi, xâm nhập vào các loại thủy sản, vật nuôi, cây trồng, nhất là rau thủy canh

và trở lại với con người Việc tiếp xúc gần với nguồn ô nhiễm còn làm tăng nguy cơ ung thư và các bệnh hiểm nghèo khác cho người dân

Tại TP.HCM, số bệnh viện lớn tập trung hầu hết tại các quận 1, 3, 5, 10 và Tân Bình, chiếm hơn 60% tổng số bệnh viện, trung tâm y tế (TTYT) và khoảng 73% tổng số giường bệnh trên ựịa bàn thành phố Từ tháng 8.2005, Sở Tài nguyên

và Môi trường (TN-MT) TP.HCM ựã tiến hành một ựợt tổng kiểm tra về hệ thống

xử lý nước thải (HTXLNT) tại các bệnh viện và các TTYT trên toàn thành phố Kết quả cho thấy mỗi ngày có 17276 m3 nước thải ựược thải ra từ 109 bệnh viện và TTYT Nguồn nước thải chủ yếu từ các khâu giải phẫu, xét nghiệm, khám chữa bệnh, giặt giũ, vệ sinh của nhân viên y tế, bệnh nhân và thân nhân Kết quả phân tắch nước thải cho thấy loại nước thải này ô nhiễm nặng về mặt hữu cơ và vi sinh, với hàm lượng BOD5 khoảng 350 - 400 mg/l (tiêu chuẩn cho phép là 50 mg/l), chất rắn lơ lửng là 250 - 300 mg/l (tiêu chuẩn cho phép là 100 mg/l) và ựặc biệt là hàm lượng vi sinh cao gấp 100 - 1000 tiêu chuẩn cho phép đáng chú ý nhất là trong số

17276 m3 nước thải hằng ngày thì chỉ có 12925 m3 (chiếm 75%) ựã ựược xử lý, tuy nhiên chỉ có 3120 m3 (chiếm 18%) nước thải ựược xử lý ựạt tiêu chuẩn môi trường

Hình 2.1 Các ngu ồn hình thành nước thải bệnh viện

Nước thải khám chữa bệnh

Nước thải

khâu giải

phẫu

Nước thải giặt giũ

Nước thải xét nghiệm

Nước thải bệnh viện

Nước thải sinh hoạt

2.1.2 Tình hình xử lý nước thải bệnh viện ở nước ta

Trong số 51 bệnh viện công trên ựịa bàn thành phố chỉ có 30 bệnh viện có HTXLNT, trong ựó chỉ có 10/30 HTXLNT ựạt tiêu chuẩn Riêng HTXLNT của bệnh viện An Bình và Cấp cứu Trưng Vương ựã hư hỏng, ngừng vận hành và hiện ựang lập dự án ựầu tư xây dựng Trong số 21 bệnh viện còn lại có những bệnh viện mỗi ngày tiếp nhận cả ngàn bệnh nhân nhưng vẫn không có HTXLNT như bệnh viện Chợ Rẫy, bệnh viện Răng Hàm Mặt, Viện Pasteur Cả 3 bệnh viện nói trên ựều thuộc sự quản lý của Bộ Y tế Các bệnh viện lớn của các bộ ngành khác như bệnh viện 30.4, bệnh viện Quân dân Miền đông, Khoa ựa khoa - Cục Hậu cần Hải quân, bệnh viện Giao thông vận tải 8, Trung tâm chỉnh hình và phục hồi chức năng TP.HCM, bệnh viện ựiều dưỡng - phục hồi chức năng Bưu ựiện II cũng trong tình trạng tương tự

Ngoài ra, có 8 bệnh viện do cấp thành phố quản lý cũng chưa ựầu tư xây dựng HTXLNT đó là các bệnh viện Truyền máu huyết học, Nguyễn Tri Phương, Từ Dũ,

Y dược học dân tộc, bệnh viện Tâm thần, bệnh viện Mắt, bệnh viện Công an TP.HCM và bệnh viện ựa khoa Sài Gòn Ở khu vực các bệnh viện tư và các TTYT của 24 quận huyện, tình hình xây dựng HTXLNT có khá hơn

Trong số 38 bệnh viện tư thì có 36 bệnh viện ựã xây dựng và vận hành HTXLNT, 2 bệnh viện còn lại chưa ựầu tư xây dựng là bệnh viện quốc tế thận và lọc thận Dialasie, bệnh viện quốc tế chấn thương chỉnh hình Sài Gòn Có 3 TTYT quận huyện cũng chưa ựầu tư xây dựng HTXLNT là Tân Bình, Bình Chánh và Bình Tân Khoảng 75% lượng nước thải bệnh viện tại TP.HCM chưa ựược xử lý vẫn hòa vào hệ thống nước thải sinh hoạt chung của toàn thành phố điều này ựồng nghĩa với việc mầm gây bệnh ựang nằm ngoài tầm kiểm soát của cơ quan quản lý

Do ựó, hiện trong hơn 1000 bệnh viện ở Việt Nam, chỉ 1/3 có hệ thống xử lý nước thải (chủ yếu là ở tuyến trung ương và tỉnh), trong ựó chỉ có một số ựạt tiêu chuẩn Nhiều nơi có khu xử lý nước cũng như không vì hệ thống không ựược bảo dưỡng, dẫn ựến hỏng hóc Nhiều bệnh viện chỉ vận hành hệ thống trong giai ựoạn còn bảo hành, sau ựó bỏ không với lý do không có kinh phắ trả tiền ựiện, hoá chất khử trùng (theo Thạc sĩ Từ Hải Bằng, Phó khoa Vệ sinh và Sức khoẻ môi trường thuộc Viện Y học lao ựộng và Vệ sinh môi trường)

2.1.3 Sự nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ của nước thải bệnh viện

Sự nguy hiểm về phương diện vệ sinh dịch tễ học của các tác nhân này hay các tác nhân khác gây bệnh truyền nhiễm ựường ruột và một loạt bệnh do ựộng vật

truyền cho người phụ thuộc rất nhiều vào sự tồn tại của các tác nhân ñó trong môi trường

Học thuyết hiện ñại về nguồn truyền nhiễm khẳng ñịnh rằng môi trường tự nhiên duy nhất làm nơi lưu trú và phát triển của các tác nhân gây bệnh cho người chính là cơ thể con người và ở những trường hợp riêng biệt là cơ thể ñộng vật Người ta thấy rằng ñối với cơ thể ký sinh trùng thì cơ thể loại nào ñó còn chưa ñủ, chứng chí chó thể sống ký sinh ở những cơ quan và ở những mô nhất ñịnh Môi trường bên ngoài ñối với vi khuẩn gây bệnh là xa lạ, trong ñó ký sinh trùng không thể tìm thấy nhưng ñiều kiện thuận lợi cho sự tồn tại của mình

Những số liệu về vi khuẩn gây bệnh trong nước thải và nước sông ñược ñưa và bảng sau:

B ảng 2.2 So sánh khả năng sống sót của các virus ruột trong nước sông và

n ước thải

Thời gian sống sót (ngày) Chủng virus Loại nước

18 ÷÷÷÷ 20 o C 4 ÷÷÷÷ 6 o C

Polyomielyt typ 1 Nước sông thanh trùng

Coxaki A-5 Nước sông thanh trùng

ECHO-7 Nước sông 50 93

Ngu ồn: Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ nước sạch và môi trường, 2004

Như vậy những số liệu từ các cơng trình nghiên cứu về tính bền vững cao của các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải đã khẳng định chắc chắn sự nguy hiểm về phương diện dịch tễ học của nước thải bệnh viện đặc biệt là sự truyền nhiễm Trong trường hợp nước thải bệnh viện xử lý khơng tốt cĩ thể cĩ những vi khuẩn gây bệnh

đi vào nguồn nước và với tính bền vững của chúng trong mơi trường theo thời gian tạo nên nguy cơ phát tán bệnh tật qua nguồn nước mà con người sử dụng

2.1.4 Hiệu quả làm sạch nước thải khỏi các vi khuẩn gây bệnh trong các cơng trình xử lý

Một loạt thí nghiệm nghiên cứu động học giải phĩng pha lỏng của nước thải khỏi các tác nhân gây bệnh thương hàn đã được tiến hành trong điều kiện gắn với điều kiện hoạt động của aeroten Theo các số liệu nhận được thì từ số lượng vi khuẩn thương hàn ban đầu là 3700 trong 1ml sau 24 giờ cịn 1700, sau 48 giờ cịn 2 Sau 5 giờ sục khí và 1 giờ lắng nước thải thì trong pha lỏng phía trên phần cặn vẫn cịn 5% vi khuẩn bệnh thương hàn

Theo Brown và Sery thì sau 12 giờ xử lý nước thải chứa 45.106/100ml bằng bùn hoạt tính nồng độ vi khuẩn thương hàn giảm đi 96% Hiệu quả lớn nhất đạt được trong 6 giờ ban đầu do hấp thụ và tác động của tập đồn vi sinh vật bùn hoạt tính Theo Stewere thì việc giảm vi khuẩn thương hàn trong nước đến 96% lại quan sát được 6 giờ sục khí với bùn hoạt tính Green và Baerd cho rằng trong aeroten xảy

ra sự giảm vi khuẩn thương hàn từ 91 đến 99% sau 6 giờ sục khí nước thải Trong điều kiện biophin nhỏ giọt với tải trọng 2.8 m3/ngày nồng độ vi khuẩn thương hàn giảm được 99%, cịn ở tải trọng 6.6 và 12m3/ngày thì tương ứng là 96% và 95% Kết quả nghiên cứu của bộ mơn vệ sinh học cơng cộng trường đại học y Kiev cho thấy thời gian dài tìm thấy vi khuẩn gây bệnh trong nước thải xử lý bằng kênh oxy hĩa tuần hồn Ví dụ thời gian giới hạn tìm thấy tác nhân bệnh lỵ Zone là từ 6 –

4 ngày tùy thuộc vào mức độ gây nhiễm ban đầu, nồng độ bùn hoạt tính và nhiệt độ; thời hạn cực đại tìm thấy vi khuẩn gây bệnh trực khuẩn ruột huyết thanh là từ 7 – 19 ngày ở nồng độ ban đầu 1.106 và 0,1.109/1l nước thải

T.V.Bey và L.N.Zabarnaia cũng đi đến những kết luận tương tự khi nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải trong thiết bị oxy hĩa ly tâm (TBOLT) Trong nước thải ở chế độ làm việc của TBOLT sau 3 giờ sục khí quan sát được sự giảm đáng kể các chất bẩn theo BOD5 từ 125 xuống 10mg/l; giảm lượng nitơ của các muối amoni từ 14,1 xuống 0,2 mg/l xuất hiện nitrat Người ta cũng thấy hiệu quả xử lý theo các chỉ tiêu sinh vật Ví dụ số vi khuẩn giảm 79.6%, chuẩn Coli tăng 1000 lần Tuy vậy vi

khuẩn gây bệnh trực khuẩn ruột huyết thanh (0 – 111) trong nước thải vẫn phát hiện ñược trong vòng 9 ngày làm việc của TBOLT

Những nghiên cứu hoạt ñộng của các công trình làm sạch sinh học tự nhiên (bãi lọc và cánh ñồng tưới) chỉ ra rằng tuy ñất có khả năng tự làm sạch rất cao nhưng các vi khuẩn gây bệnh có thể tồn tại trong ñất thời gian khá dài và với việc nước thải thấm qua ñất thì kéo theo chúng ñi vào hồ chứa nước hoặc là các tầng nước sâu trong ñất Ví dụ ở lớp ñất sâu trong cánh ñồng tưới ở thành phố Ôñetxa ñã tìm thấy những vi khuẩn bệnh thương hàn và phó thương hàn

Bằng những khảo sát trên các công trình xử lý nước thải bệnh viện lao người ta

ñã cho thấy rằng việc giảm hàm lượng vi khuẩn trong nước thải sau bể lắng sơ cấp ñạt khoảng 50 – 54%, còn sau bể lắng thứ cấp với việc sử dụng aeroten là từ 66 ñến 70% Thiết bị lọc sinh học cũng không thể làm sạch nước thải khỏi các vi khuẩn gây bệnh

Một loại nghiên cứu về hiệu quả làm sạch nước thải khỏi virus ruột trên các công trình xử lý ñã ñược tiến hành (G.A Bagdaxarian và V.A Kazanxeva) Những giai ñoạn làm sạch nước thải khác nhau ảnh hưởng khác nhau ñến lượng virus ruột gây bệnh còn trong nước thải Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học làm giảm tần số phát hiện các virus ruột; trên trạm thổi khí nơi tiến hành clo hóa nước thải ñã qua xử lý người ta nhận thấy sự khử trùng ñáng kể các virut ruột gây bệnh còn trong nước thải

Chuẩn các virut ruột gây bệnh trong nước thải ñã qua tổ hợp các công trình xử

lý nhỏ hơn chuẩn của từng giai ñoạn xử lý riêng nhưng việc loại hoàn toàn virut ruột khỏi nước không xảy ra Nồng ñộ virut ruột trong nước thải ở ñầu ra công trình

xử lý phụ thuộc tỉ lệ thuận vào nồng ñộ ban ñầu của chúng ở ñầu vào công trình xử

lý

Ở những công trình nghiên cứu khác ñã loại ñược virut ruột khỏi nước thải trên các giai ñoạn khác nhau của sau xử lý cơ học cũng như loại hoàn toàn sau xử lý sinh học Sau clo hóa thì không phát hiện ñược virut Tuy nhiên không phải bao giờ cũng như vậy

Sự vi phạm chế ñộ làm việc của công trình xử lý dẫn ñến việc giảm ñáng kể hiệu quả xử lý nước thải Theo kết quả của A.X.Goroñetxki trên phần lớn các công trình xử lý sinh học bằng phương pháp nhân tạo, hiệu quả trung bình xử lý nước thải ñạt 30 ñến 50% và ñiều này xảy ra vì sự quá tải của công trình từ 3 ñến 5 lần so với công suất thiết kế

Như vậy, như những số liệu của các nghiên cứu về vi khuẩn – virut khẳng ñịnh thì trên các công trình xử lý nước thải ñô thị nói chung và công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học nói riêng, nếu không tiến hành khử trùng thì không thể tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh Ngay cả clo hóa nước thải ñã xử lý mà liều lượng chưa ñủ thì cũng không cho ñược hiệu quả khử trùng tin cậy Vì thế có thể có

sự xâm nhập của các vi khuẩn gây bệnh cùng dòng nước thải ñã qua công trình xử

lý vào nguồn nước ñược sử dụng ñể làm nước cấp ðiều ñó tạo nên nguy cơ dịch tễ học thực sự ở khu dân cư

2.2 Tổng quan công nghệ xử lý nước thải

B ảng 2.4 Các phương pháp sinh học xử lý nước thải

Phương pháp xử lý ðặc ñiểm

1 Xử lý hiếu khí Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn khi có O2 Bùn ñược

tuần hoàn Sản phẩm cuối cùng là CO2

a Sinh tr ưởng lơ lửng

- Bùn hoạt tính

Trong quá trình hoạt tính chất hữu cơ và vi sinh ñược sục khí Bùn hoạt tính lắng xuống và ñược tuần hoàn về bể phản ứng Các quá trình bùn hoạt tính bao gồm: dòng chảy ñều, khuấy trộn hoàn chỉnh, nạp nước vào bể theo cấp, làm thoáng kéo dài, quá trình ổn ñịnh tiếp xúc…

- Nitrat hóa Amoniac ñược oxy hóa thành nitrat Quá trình khử BOD có thể

thực hiện trong cùng một bể hay trong bể riêng biệt

- Hồ sục khí Thời gian lưu nước trong hồ có thể vài ngày Khí ñược sục ñể tăng

cường quá trình oxy hóa chất hữu cơ

hữu cơ lắng và tách nước sạch sau xử lý chỉ xảy ra trong một bể

rất cần thiết trong quá trình hoạt ñộng

a Sinh tr ưởng lơ lửng

Nước thải ñược trộn với sinh khối vi sinh vật Nước thải trong bể phản ứng thường ñược khuấy trộn và ñưa ñến nhiệt ñộ tối ưu cho quá trình sinh học kị khí xảy ra

- Quá trình kị khí cổ

- Quá trình tiếp xúc Chất thải ñược phân hủy trong bể kị khí khuấy trộn hoàn chỉnh

Bùn ñược lắng tại bể lắng và tuần hoàn trở lại bể phản ứng

- UASB

Nước thải ñược ñưa vào bể từ ñáy Bùn trong bể dưới lực nặng của nước và khí biogas từ quá trình phân hủy sinh học tạo thành lớp bùn lơ lửng, khuấy trộn liên tục Vi sinh vật kị khí có ñiều kiện rất tốt ñể hấp thụ và chuyển ñổi chất hữu cơ thành khí metan và cacbonic Bùn ñược tách và tự tuần hoàn lại bể UASB bằng cách sử dụng thiết bị tách rắn – lỏng – khí

- Khử nitrat

Nitrit và nitrat bị khử thành khí nitơ trong môi trường thiếu khí Cần phải có một số chất hữu cơ làm nguồn cung cấp carbon như methanol, acid acetic, ñường…

cơ và nitrat hóa amoniac ñược thực hiện trong bể phản ứng hiếu khí

b Sinh tr ưởng dính bám

- Bể lọc khí

Nước thải ñược ñưa từ phía trên xuống qua các vật liệu tiếp xúc trong môi trường kị khí Có thể xử lý nước thải có nồng ñộ trung bình với thời gian lưu nước ngắn

- ðĩa sinh học quay

Các ñĩa tròn ñược gắn vào trục trung tâm và quay trong khi chìm hoàn toàn trong nước Màng vi sinh vật phát triển trong ñiều kiện kị khí và ổn ñịnh chất hữu cơ

- Khử nitrat Quá trình sinh trưởng dính bám trong môi trường kị khí và có mặt

của nguồn cung cấp cacbon, khử nitrit và nitrat thành khí nitơ

c Sinh tr ưởng lơ lửng

Tận dụng thực vật, ñặc tính của ñất và các hiện tượng tự nhiên khác

ñể xử lý nước thải bằng việc kết hợp các quá trình lý – hóa – sinh cùng xảy ra

2.2.1 Quá trình xử lý sinh học

2.2.1.1 Mục ñích của quá trình

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là việc sử dụng khả năng sống và hoạt ñộng của vi sinh vật ñể phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng một số chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng

và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận ñược các chất làm vật liệu xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên khối lượng sinh khối ñược tăng lên

Phương pháp sinh học thường ñược sử dụng ñể làm sạch hoàn toàn các loại nước thải có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ, keo Do ñó phương pháp này thường dùng sau khi loại các tạp chất phân tán thô ra khỏi nước bằng các quá trình cơ học ðối với các chất vô cơ chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng ñể khử sulfit, muối amoni, nitrat – tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ là: khí CO2, nitơ, nước, sulphate, sinh khối… Cho ñến nay, người ta ñã biết nhiều loại

vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo

2.2.1.2 Vai trò của vi sinh vật

Sự loại bỏ BOD, sự ñông tụ các chất rắn dạng keo không lắng ñược và làm ổn ñịnh các hợp chất hữu cơ ñược thực hiện về mặt sinh học, sử dụng quần thể vi sinh vật ña dạng, mà trong ñó chủ yếu là vi khuẩn Vi sinh vật ñược sử dụng ñể chuyển hóa các chất hữu cơ dạng keo và hòa tan thành các loại khí và thành vỏ tế bào Vì

vỏ tế bào có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước, do ñó, có thể loại ra khỏi nước ñã ñược xử lý bằng quá trình lắng trọng lực

2.2.1.3 Nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi sinh vật

ðể tiếp tục sinh sôi và thực hiện chức năng của mình, vi sinh vật cần: (1) Nguồn năng lượng; (2) Cacbon cho quá trình tổng hợp tế bào mới và (3) chất dinh dưỡng vô cơ như nitơ, photpho, sulfua, canxi… Chất dinh dưỡng hữu cơ (nhân tố phát triển) cũng cần thiết cho quá trình tổng hợp tế bào

2.2.1.4 Cacbon và nguồn năng lượng

Hai trong số những nguồn cacbon thông thường nhất cho vi sinh vật ñó là chất hữu cơ và CO2 Sinh vật sử dụng cacbon hữu cơ ñể tổng hợp mô tế bào ñược gọi là

dị dưỡng (heterotrophs) Sinh vật tiêu thụ cacbon từ CO2 ñược gọi là tự dưỡng (autotrophs) Sự chuyển hóa từ CO2 thành mô tế bào là một quá trình chuyển biến cần năng lượng; do ñó, sinh vật tự dưỡng phải bỏ nhiều năng lượng ñể tổng hợp hơn

là sinh vật dị dưỡng, dẫn ñến vận tốc sinh trưởng chậm hơn

Năng lượng cần thiết cho sự tổng hợp tế bào có thể ñược cung cấp bởi ánh sáng hoặc bằng các phản ứng oxy hóa hóa học Sinh vật có khả năng sử dụng ánh sáng như một nguồn năng lượng ñược gọi là sinh vật có tính hướng sáng (phototrophs),

có thể gồm cả tự dưỡng và dị dưỡng Sinh vật nhận năng lượng từ các phản ứng hóa học ñược gọi là sinh vật có tính hướng hóa chất (chemotrophs), cũng có thể gồm tự dưỡng và dị dưỡng Sinh vật tự dưỡng có tính hướng hóa chất lấy năng lượng từ sự oxy hóa các chất vô cơ như amoni, nitrit, nitrat Sinh vật dị dưỡng có tính hướng hóa chất thường nhận năng lượng từ các phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ

2.2.1.5 Nhu cầu chất dinh dưỡng và nhân tố phát triển

Chất dinh dưỡng có thể là nhân tố giới hạn cho sự tổng hợp tế bào và sinh trưởng Các chất dinh dưỡng vô cơ chủ yếu là N, P, S, K, Mg, Ca, Fe, Na, Cl… Bên cạnh các chất dinh dưỡng vô cơ ñã nêu, các chất dinh dưỡng hữu cơ cũng cần thiết cho vi sinh vật Nhu cầu dinh dưỡng hữu cơ, ñược xem như nhân tố phát

triển, là hợp chất cần thiết cho các vi sinh vật không thể sử dụng ñược các nguồn cacbon khác Cho dù khác nhau giữa các loài vi sinh vật nhưng các nhân tố phát triển gồm ba nhóm chính: (1) Amino acid; (2) Purine, Pytimidine; (3) Vitamin

2.2.1.6 Sự nuôi dưỡng vi khuẩn và quá trình xử lý sinh học

Mục ñích chính của các quá trình xử lý sinh học là loại bỏ các chất hữu cơ trong dòng nước thải ðể thực hiện nhiệm vụ này, vi sinh vật dị dưỡng có tính hướng hóa chất là quan trọng nhất, vì nhu cầu của chúng là cần các hợp chất hữu

cơ, bên cạnh cacbon và các nguồn năng lượng Khi quá trình xử lý bao gồm sự chuyển hóa từ amoni sang nitrat, lúc ñó, vi sinh vật tự dưỡng có tính hướng hóa chất trở nên có ý nghĩa

Nước thải sinh hoạt thông thường chứa ñủ lượng chất dinh dưỡng (cả vô cơ và hữu cơ) cung cấp cho quá trình xử lý sinh học

2.2.1.7 Các loại trao ñổi chất của vi sinh vật

Vi sinh vật dị dưỡng có tính hướng hóa chất có thể ñược phân chia dựa trên loại trao ñổi chất của chúng và nhu cầu oxy phân tử

Vi sinh vật sinh ra năng lượng bằng sự chuyển hóa ñiện tử có sự tham gia gián tiếp của các xúc tác, chuyển từ chất cho ñiện tử sang chất nhận ñiện tử bên ngoài ñược gọi là sự trao ñổi chất bằng hô hấp (respiratory metabolism) Ngược lại, sự trao ñổi chất bằng lên men (fermentative metabolism) không cần sự tham gia của chất nhận ñiện tử Sự lên men là quá trình sản sinh ra ít năng lượng hơn sự hô hấp;

do ñó, vi sinh vật dị dưỡng lên men hoàn toàn thì có vận tốc sinh trưởng chậm và sản sinh ra tế bào chậm hơn các vi sinh vật dị dưỡng trao ñổi chất bằng hô hấp Khi oxy phân tử ñược sử dụng như là một chất nhận ñiện tử trong quá trình trao ñổi chất hô hấp, quá trình ñó ñược gọi là sự hô hấp hiếu khí (aerobic respiration)

Sự oxy hóa các hợp chất vô cơ như nitrit, nitrat có thể hoạt ñộng như chất nhận ñiện tử trong một số loài vi sinh vật mà không có sự có mặt của oxy ñược gọi là quá trình thiếu khí (anoxic process)

Vi sinh vật sinh ra năng lượng bằng quá trình lên men mà chỉ có thể tồn tại trong môi trường không có oxy ñược gọi là vi sinh vật kỵ khí (anaerobic)

2.2.1.8 Các loài vi sinh vật quan trọng trong xử lý sinh học

Quần thể vi sinh vật trong quá trình xử lý sinh học rất ña dạng, nhưng ñóng vai trò quan trọng nhất ñó là vi khuẩn

Vi khuẩn: Là sinh vật ñơn bào thuộc họ Procaryotic Quá trình sinh sản của vi khuẩn ñược thực hiện theo cơ chế nhân ñôi Các loại vi khuẩn ñược phân thành ba nhóm chính: (1) hình cầu; (2) hình trụ; (3) hình xoắn

Cấu trúc tế bào vi khuẩn: Bên trong tế bào là tế bào chất, chứa protein dạng keo

lơ lửng, carbonhydrate và các hợp chất hữu cơ phức tạp khác Trong vùng tế bào chất có chứa acid ribonucleic (ARN), ñóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp protein; và acid deoxyribonucleic (ADN), chứa thông tin cần thiết cho di truyền Môi trường cho vi khuẩn ðiều kiện môi trường như nhiệt ñộ và pH có ảnh hưởng mạnh ñến sự sinh trưởng của vi khuẩn Nhiệt ñộ thấp hơn nhiệt ñộ tối ưu có ảnh hưởng ñến tốc ñộ sinh trưởng hơn nhiệt ñộ cao hơn nhiệt ñộ tối ưu Theo quan sát, tốc ñộ tăng trưởng sẽ gấp ñôi mỗi khi nhiệt ñộ tăng 10oC cho ñến khi ñạt ñược nhiệt ñộ tối ưu Dựa trên khoảng nhiệt ñộ mà ở ñó vi khuẩn hoạt ñộng tốt nhất, vi khuẩn có thể ñược phân chia thành 3 loại: Psychrophilic, Mesophilic và Thermophilic Nhiệt ñộ tối ưu cho vi khuẩn tham khảo ở bảng 2.5

B ảng 2.5 Một số khoảng nhiệt ñộ và nhiệt ñộ tối ưu cho các loại vi khuẩn khác

nhau

Nhiệt ñộ ( o C) Loại

2.2.1.9 Sự sinh trưởng của vi sinh vật

Sự sinh trưởng của vi sinh vật trước hết liên quan ñến sự hiện diện của các tế bào có khả năng phát triển và lượng cơ chất, chất dinh dưỡng trong môi trường

ðầu tiên, xem xét trường hợp một loài vi khuẩn ñược nuôi cấy trong một môi trường gồm cơ chất và tất cả các yếu tố cần thiết cho sự phát triển Sự sinh trưởng

và phát triển của vi khuẩn ñược mô tả ở hình 2.2, ñược ño bằng số lượng tế bào Có

6 pha trong giai ñoạn sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn: (1) Pha chậm trễ; (2) Pha sinh trưởng theo quy luật hàm log; (3) Pha sinh trưởng có chiều hướng giảm; (4) Pha ñạt cực ñại; (5) Pha gia tăng số lượng tế bào chết và (6) Pha chết theo hàm log

Hình 2.2 Các pha t ăng trưởng của vi sinh vật

Pha chậm trễ (lag phase): Khởi ñầu của pha chậm trễ, vi sinh vật bắt ñầu thích nghi với môi trường mới Vi sinh vật còn sống sót sau quá trình cấy bắt ñầu hấp thụ nước, cơ chất và bắt ñầu phân hủy các phân tử cơ chất có kích thước lớn Không có

sự tăng về số lượng tế bào khi bắt ñầu pha chậm trễ, nhưng khi ñến cuối pha, sự trao ñổi chất bắt ñầu và tế bào bắt ñầu ñược phân chia Trong suốt khoảng thời gian sau của pha này, thời gian phân chia từ từ giảm, kích thước tế bào giảm và vận tốc sinh sản ñạt cực ñại quyết ñịnh bởi loài và ñiều kiện sinh trưởng

Pha tăng trưởng theo hàm log (log growth phase): Vận tốc sinh sản lớn nhất có thể và kích thước trung bình của tế bào ở mức nhỏ nhất của loài Màng và màng nhầy của tế bào là mỏng nhất trong suốt pha này và tốc ñộ trao ñổi chất là lớn nhất Các tế bào trong pha này còn non, có hoạt tính sinh học và dễ dàng bị tổn thương bởi dòng nước thải có chứa chất ñộc hại hơn là các tế bào già hơn, ít hoạt tính sinh

Pha tăng trưởng theo hàm log

Thời gian

học hơn đây là pha tăng trưởng theo quy luật hàm số mũ và logarit của số lượng tế bào theo thời gian là mối quan hệ ựường thẳng Tiến về cuối pha, tế bào bắt ựầu gặp các ựiều kiện khó khăn như nguồn thức ăn không còn dồi dào và nồng ựộ các chất ựộc trong sản phẩm cuối vượt quá giới hạn cho phépẦ đó là sự bắt ựầu của pha tăng trưởng có xu hướng giảm dần

Pha tăng trưởng có xu hướng giảm dần (declining growth phase): Tốc ựộ sinh sản bắt ựầu khựng lại và giảm, số lượng tế bào chết gia tăng Trong hầu hết các loại nước thải, pha này cho thấy sự thiếu hụt cơ chất và chất dinh dưỡng

Pha ổn ựịnh (maximum stationary phase): Thông thường, số lượng tế bào chết bằng với số lượng tế bào ựang ựược sinh ra Thời gian ựể ựạt ựến pha này tùy thuộc vào loài, nồng ựộ vi sinh vật, thành phần của môi trường nước thải và nhiệt ựộ Khi ựiều kiện môi trường trở nên khắc nghiệt ựối với vi sinh vật, pha gia tăng số lượng

tế bào chết bắt ựầu

Pha gia tăng số lượng tế bào chết (increasing death phase):

Các tế bào sinh sản ngày càng chậm và tốc ựộ tế bào chết lớn hơn tốc ựộ sinh trưởng Cuối cùng là pha tế bào chết theo hàm log

Nếu sự tăng trưởng tế bào ựược ựo bằng tổng khối lượng của tế bào thay cho số lượng tế bào, pha tăng trưởng theo hàm log dựa trên khối lượng bao gồm cả pha chậm trễ và pha tăng trưởng theo hàm log dựa trên số lượng tế bào Khi tế bào bắt ựầu nhân ựôi, sự tăng trưởng theo hàm log bắt ựầu và tốc ựộ gia tăng sinh khối tăng Khi cơ chất hay các chất dinh dưỡng trở nên giới hạn, tốc ựộ gia tăng sinh khối bắt ựầu giảm điều kiện này là dấu hiệu sự kết thúc pha tăng trưởng theo hàm log

và bắt ựầu cho pha tăng trưởng có chiều hướng giảm Khi mà ựiều kiện môi trường trở nên không thắch hợp với sự tăng trưởng của tế bào, tốc ựộ tăng trưởng giảm Và tại thời ựiểm khối lượng tế bào sinh ra bằng khối lượng tế bào chết ựi, ựường cong tăng trưởng ựạt ựiểm cực ựại của nó đó là lúc kết thúc pha tăng trưởng có chiều hướng giảm, bắt ựầu pha nội sinh (endogenouse phase) Trong pha này, vi sinh vật

sẽ ăn thức ăn từ các tế bào chết trong môi trường

2.2.2 Tổng quan về công nghệ SBR (Sequencing Batch Reactor)

2.2.2.1 Giới thiệu

SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lắ nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tắnh, nhưng 2 giai ựoạn sục khắ và lắng diễn ra gián ựoạn trong cùng một kết cấu

Hệ thống SBR là hệ thống dùng ñể xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ

và nitơ cao Hệ thống hoạt ñộng liên tục bao gồm quá trình bơm nước thải – phản ứng – lắng – hút nước thải ra; trong ñó quá trình phản ứng hay còn gọi là quá trình tạo hạt (bùn hạt hiếu khí), quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, ñặc ñiểm chất nền trong nước thải ñầu vào

Nói chung, công nghệ SBR ñã chứng tỏ ñược là một hệ thống xử lý có hiệu quả

do trong quá trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cố xảy ra, xử

lý với lưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng ñộ thấp hơn

2.2.2.2 Các giai ñoạn xử lý bằng SBR

Quy trình hoạt ñộng: gồm 5 giai ñoạn cơ bản

Hình 2.3 Các giai ñoạn trong quá trình xử lý bằng SBR

1 ðưa nước vào bể (Filling): ñưa nước vào bể có thể vận hành ở 3 chế ñộ: làm ñầy tĩnh, làm ñầy khuấy trộn, làm ñầy sục khí

2 Giai ñoạn phản ứng (reaction): sục khí ñể tiến hành quá trình nitrit hóa, nitrat hóa và phân hủy chất hữu cơ Trong giai ñoạn này cần tiến hành thí nghiệm ñể kiểm soát các thông số ñầu vào như DO, BOD, COD, N, P, cường ñộ sục khí, nhiệt ñộ, pH… ñể có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này

3 Giai ñoạn lắng (Settling): Các thiết bị sục khí ngừng họat ñộng, quá trình lắng diễn ra trong môi trường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ hơn 2 giờ

4 Giai ñoạn xả nước ra (Discharge): Nước ñã lắng sẽ ñược hệ thống thu nước tháo ra ñến giai ñoạn khử tiếp theo; ñồng thời trong quá trình này bùn lắng cũng ñược tháo ra

Ngoài 4 giai ñoạn trên, còn có thêm pha chờ, thực ra là thời gian chờ nạp mẻ tiếp theo (pha này có thể bỏ qua)

2.2.2.3 Ưu, nhược ñiểm công nghệ SBR

− Hệ thống có thể ñiều khiển hoàn toàn tự ñộng

− TSS ñầu ra thấp, hiệu quả khử photpho, nitrat hóa và khử nitrat hóa cao

− Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí

− Ít tốn diện tích do không có bể lắng 2 và quá trình tuần hoàn bùn

− Chi phí ñầu tư và vận hành thấp (do hệ thống motor, cánh khuấy… hoạt ñộng gián ñoạn)

− Quá trình lắng ở trạng thái tĩnh nên hiệu quả lắng cao

− Có khả năng nâng cấp hệ thống

Nhược ñiểm

− Do hệ thống hoạt ñộng theo mẻ, nên cần phải có nhiều thiết bị hoạt ñộng ñồng thời với nhau

− Công suất xử lý thấp (do hoạt ñộng theo mẻ)

− Người vận hành phải có kỹ thuật cao

2.2.2.4 Xử lý ammonia trong nước thải bằng phương pháp sinh học

Hình 2.4 Chu trình tu ần hoàn Nitơ trong nước

Quá trình xử lý sinh học ñược ứng dụng trong việc khử ammonia và nitrate trong nước thải ñã ñược ứng dụng một cách rộng rãi với nhiều quy trình công nghệ

xử lý ngày càng trở nên phổ biến, từ ñầu tiên là công nghệ SBR, mương oxy hóa ñến những công nghệ gần ñây như ANAMMOX (Mulder, 1995), CANON (Schmidt, 2003) và SHARON (Hellinga, 1998)

Quá trình thông thường nitơ trong nước thải ñược loại bỏ nhờ sự chuyển hóa của vi khuẩn ñối với các hợp chất của nitơ như N-NH4+, N-NO3-, N-NO2-,… thành nitơ tự do nhờ quá trình nitrate hóa và khử nitrate (nitrification/denitrification) Bảng 2.6 cho tổng kết các quá trình chuyển hóa nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học

B ảng 2.6 Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nước (Luiza Gut,

1b C5H7O2N + 5O2 → Ammonification Vi khuẩn

Environmen tal Biotechnolo gy:

4CO 2 + HCO 3- + NH 4- + H 2 O (hiếu khí)

2 NH4+ + OH - →NH3 + H2O

Cân bằng ammonia/ammoni

a

Không (quá trình vật lý)

3 4CO2 + HCO3

- + NH 4- +

H 2 O→C 5 H 7 O 2 N + 5O 2

Quang hợp, tự dưỡng Vi khuẩn, tảo

Nitrosospira

5 NO 2- + 0,5O 2 → NO 3- Nitratation

Nitrobacter, e.g

N agilis, Nitrospira, Nitrococcus, Nitrosocystics

4 + 5 NH4

+ + 2O 2 + 2HCO 3- →

NO 3- + 2CO 2 + 3H 2 O Nitrification

Nitrifying bacteria

6 C + 2NO3- →2NO2- + CO2 Denitratation

Denitrifying heterotrophic bacteria

7 3C + 2H2O + CO2 + 4NO2

-→

2N 2 + 4HCO 3- Denitritation

Denitrifying heterotrofic bacteria

6 + 7 5C + 2H2O + 4NO3

- → 2N 2 + 4HCO 3- + CO 2 Denitrification

Heterotrophs:

Pseudomonas, Bacillus, Alcaligenes, Paracoccus

principles and applications

, Rittmann

và McCarty (2001); Henze (2002)

Ammonia- oxidizing bacteria

Van Dongen (2001a)

4 + 7 4NH4

+ + 6O 2 + 3C + 4HCO 3- → 2N2 + 7CO2 + 10H2O

Modified nitrogen removal

Bacteria Rittmann và

McCarty

4 + 5 +

6 + 7

4NH4+ + 8O2 + 5C + 4HCO3- → 2N2 + 9CO2 +

10H 2 O

Khử nitơ truyền thống (Traditional nitrogen removal)

Bacteria

(2001); Henze (2002)

4 + 9 NH3 + 0,85O2 → 0,11NO3

- + 0,44N2 + 0,14H + + 1,43H2O CANON

Nitrifying bacteria, Planctomycetales

Sliekers (2002)

+ + 0,75O 2 → 0,5N 2 + H+ + 1,5H 2 O OLAND Nitrosomonas

Verstraete

và Philips (1998)

+ + 3O 2 + 3[H] →

1,5N2 + 3H + + 6H2O Quá trình NOx Nitrosomonas

Schmidt (2003)

2.2.2.5 Khử nitơ bằng quá trình nitrate hóa và khử nitrate

2.2.2.5.1 Quá trình nitrate hóa (nitrification)

Mô tả quá trình

Quá trình nitrate hóa là quá trình oxy hóa hợp chất chứa nitơ, ñầu tiên là ammonia ñược chuyển thành nitrite sau ñó nitrite ñược oxy hóa thành nitrate Quá trình nitrate hóa diễn ra theo 2 bước liên quan ñến 2 chủng loại vi sinh vật tự dưỡng

oxy hoá nitrite khoảng 17,5 kcal/mole nitrite Nitrosomonas và Nitrobacter sử dụng

năng lượng này cho sự sinh trưởng của tế bào và duy trì sự sống Tổng hợp 2 phản ứng (1) và (2) ñược viết lại như sau:

NH4+ + 2 O2 → NO3- + 2 H+ + H2O (3)

Từ phương trình (3), lượng O2 tiêu thụ là 4,57gO2/gN-NH4+ bị oxy hóa, trong

ñó 3,43g/g sử dụng cho tạo nitrite và 1,14g/g sử dụng cho tạo nitrate, 2 ñương lượng ion H+ tạo ra khi oxy hóa 1 mole ammonia, ion H+ trở lại phản ứng với 2

ñương lượng ion bicarbonate trong nước thải Kết quả là 7,14 g ñộ kiềm CaCO3 bị tiêu thụ/g N-NH4+ bị oxy hóa

Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình nitrate hóa

• Oxy hòa tan (DO)

Phương trình ñộng học của Monod :

DO : nồng ñộ oxy hòa tan, mg/L

Kn : hệ số bán bão hòa ñối với nitơ, mg/L

K0 : Hệ số bán bão hòa ñối với DO, mg/L

Ảnh hưởng DO lên quá trình nitrate hóa khác nhau ñược báo cáo từ các nghiên cứu khác nhau của Downing và Scragg (1958) cho thấy: Nồng ñộ DO cần thiết cho quá trình nitrate hóa xảy ra ít nhất là 0,3 mg/L Schoberl và Angel nghiên cứu trong

phòng thí nghiệm (1964): Tốc ñộ nitrate hóa ñối với Nitrosomonas không phụ thuộc vào DO nếu DO trên 1 mg/L và ñối với Nitrobacter nồng ñộ DO > 2mg/L

Boon và Laudeluot (1962) nghiên cứu tốc ñộ sinh trưởng của Nitrobacter

winogradki ở nồng ñộ DO là 1mg/L và DO bão hòa ở nhiệt ñộ 25 - 350C cho thấy tốc ñộ sinh trưởng ở nồng ñộ DO là 1 mg/L thấp hơn ở nồng ñộ DO bão hòa và tùy thuộc vào nhiệt ñộ Tốc ñộ sinh trưởng ở DO = 1 mg/L bằng 79%, 80%, 70%, 58%

ở DO bão hòa tương ứng với các nhiệt ñộ 20; 23,7 ; 29 ; 350C Downing et al (1964) và Wild et al (1971) nghiên cứu hỗn hợp bùn lỏng trong bể bùn hoạt tính cho thấy nồng ñộ DO > 1mg/L, tốc ñộ nitrate hóa không bị ảnh hưởng Wuhrman (1963) cho thấy nồng ñộ DO = 4-7 mg/L, tốc ñộ nitrate hóa không bị ảnh hưởng, nhưng DO = 1mg/L thì tốc ñộ chỉ bằng 90% tốc ñộ ở nồng ñộ DO cao hơn Nagel

và Haworth (1969) cho thấy tốc ñộ nitrate hóa trong bùn hoạt tính gấp ñôi khi nồng

ñộ DO tăng từ 1-3 mg/L Okun (1949), Haug và McCarty (1971) cho thấy vi khuẩn nitrate hóa không bị ảnh hưởng bởi DO, không có sự ức chế khi nồng ñộ DO ≥ 3 mg/L

Sự khác nhau của những nghiên cứu ảnh hưởng DO lên ñộng học phản ứng ñược giải thích dựa trên cơ chế vận chuyển và tiêu thụ oxy của các loại bùn hoạt tính

=

DOK

DON

K

Nmax

O n

n nµ µ

• pH

Một số nghiên cứu quan sát thấy rằng tốc ñộ nitrate hóa cực ñại khi pH nằm trong khoảng 7,2 – 9,0 Ảnh hưởng pH lên tốc ñộ nitrate hóa khác nhau ñược báo cáo từ các nghiên cứu khác nhau như: USEPA (1975) ñề xuất phương trình ảnh hưởng của pH lên tốc ñộ sinh trưởng riêng của vi khuẩn nitrate hóa trong các hệ thống kết hợp oxy hóa cacbon và nitrate hóa khi pH dưới 7,2

µ n,pH = (µ n.7,2)[ 1-0,833(7,2-pH) ]

University of Capetown (1984) mô tả ảnh hưởng của pH < 7.2

µ n,pH = (µ n,7,2)(2,35) pH – 7,2

Angle và Alexander (1958) và Downing (1964) cho thấy ít có sự ảnh hưởng khi

pH = 7,2 – 8 và tốc ñộ nitrate hóa giảm tuyến tính khi pH < 7,2 Boon và Laudelout

(1962) cho thấy tốc ñộ nitrate hóa ñối với Nitrobacter ở pH = 6,5 bằng 60% tốc ñộ

ở pH = 7,5 Antoniou (1990) sử dụng các mẻ vi khuẩn nuôi cấy chưa thích nghi cho thấy tốc ñộ nitrate hóa ở pH 6,9 bằng 84 % tốc ñộ ở pH = 7,9 tại 200C Tốc ñộ nitrate hóa ở pH = 6,8 bằng 42% tốc ñộ ở pH = 7,8 tại 15oC, ở nhiệt ñộ thấp hơn thì ảnh hưởng của pH nhiều hơn Stankwich (1972), Haug và McCarty (1972) cho thấy tốc ñộ sinh trưởng riêng cực ñại ñược phục hồi sau khi thích nghi với pH thấp hơn

và thích nghi hoàn toàn sau 10 ngày khi pH giảm từ 7-6 trong các quá trình sinh trưởng bám dính

• Nhiệt ñộ

Nhiệt ñộ ảnh hưởng lên tốc ñộ sinh trưởng riêng cực ñại của vi khuẩn nitrate hóa Tốc ñộ nitrate hóa giảm với sự suy giảm nhiệt ñộ Một số nghiên cứu ñề xuất mối quan hệ giữa nhiệt ñộ và tốc ñộ sinh trưởng riêng cực ñại như sau:

B ảng 2.7 Mối quan hệ giữa nhiệt ñộ và tốc ñộ sinh trưởng riêng cực ñại

µn max (ngày) -1

max

(theo nhiệt ñộ) 100C 150C 200C Downing (1964) 0,47.e0,098(T-15) 0,29 0,47 0,77

Painter (1983) 0,18.e0,0729(T-15) 0,12 0,18 0,26

• Nồng ñộ ammonia và nitrite

Turk và Mavinic (1986) cho thấy nồng ñộ khí NH3 hòa tan trong khoảng (0,1÷ 1,0) mg/L thì sự oxy hóa nitrite bị ức chế, quá trình oxy hóa ammonia bị ức chế khi nồng ñộ khí ammonia từ 5 - 20 mg/L Ford et al (1980) cho thấy quá trình oxy hóa nitrite bị ức chế khi nồng ñộ N-NH3 từ 10 - 150 mg/L Beccari và ñồng sự (1979) cho thấy sự oxy hóa ammonia thành nitrite ít nhạy cảm hơn sự oxy hóa nitrite thành nitrate ở pH thấp Sự ức chế quá trình oxy hóa nitrite thành nitrate ở pH thấp là do

sự hiện diện của axit nitrous (HNO2) tự do (FNA: Nitrous Axit tự do) Anthonisen

et al (1976) cho thấy nồng ñộ FNA từ 0,2 – 2,8 mg/L sẽ ức chế loài Nitrobacter Nồng ñộ khí ammonia FA (FA: ammonia tự do) và FNA ñược biểu diễn như sau:

w b

pH

K K

TAN FA

/

) 10 )(

( 14

17

Trong ñó:

K b /K w = e 6344(273+T)

TAN: Tổng ammonia trong dung dịch gồm khí NH3 và ion NH4+, mg/L

Kb,Kw: Hằng số ion hóa của phương trình cân bằng ammonia và nước

pH a K

NO FAN

10 ) (

) ( 14

Skinner và Walker (1961) cho thấy các kim loại với nồng ñộ gây ñộc cho cho

loài Nitrosomonas ñược tìm thấy như : nickel = 0,25 mg/L, Crôm = 0,25mg/L,

ðồng = 0,1 – 0,5 mg/L Beckman et al(1972) cho thấy 100% loài Nitrosomonas bị

ức chế ñối với nồng ñộ nickel và kẽm là 3 mg/L Loveless và Painter (1968) cho

thấy loài Nitrosomonas bị ức chế hoàn toàn với nồng ñộ ñồng là 0,1 mg/L Painter

(1970) cho thấy các tác nhân chelate như thioure, allyl-thioure, 8-hydroxyquinoline,

salicyladotime và histidine gây ñộc cho loài Nitrosomonas Pepton làm giảm tốc ñộ sinh trưởng của loài Nitrosomonas 25% ở nồng ñộ 1 mg/L và giảm 60% ở nồng ñộ

10 mg/L