Xử lý ammonium trong nước thải giết mổ bằng việc sử dụng kết hợp quá trình nitrit hóa một phần anammox

Trong bài viết này, công nghệ nitrit hóa/anammox được sử dụng trong cùng một bể phản ứng, thử nghiệm 2 loại giá thể dính bám poly acrylic và sợi bông tắm để nghiên cứu khả năng xử lý ammonium trong nước thải giết mổ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xử lý ammonium trong nước thải giết mổ bằng việc sử dụng kết hợp quá trình nitrit hóa một phần anammoxTẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 105-110XỬ LÝ AMMONIUM TRONG NƯỚC THẢI GIẾT MỔ BẰNG VIỆCSỬ DỤNG KẾT HỢP QUÁ TRÌNH NITRIT HÓA MỘT PHẦN/ANAMMOXLê Công Nhất Phương(*), Lê Thị Cẩm Huyền, Nguyễn Huỳnh Tấn LongViện Sinh học nhiệt đới, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, (*)vshnd@yahoo.comTÓM TẮT: Nước thải chứa một lượng lớn nitơ chưa qua xử lý mà xả thải trực tiếp ra các nguồn nướctiếp nhận sẽ gây tác động xấu đến môi trường nước. Công nghệ dựa vào sự kết hợp quá trình nitrit hóamột phần và Anammox đang được phát triển và nghiên cứu ứng dụng để xử lý N-NH4 trong nước thải.Nghiên cứu xử lý ammonium nước thải giết mổ bằng quá trình nitrit hóa một phần/anammox trong một bểphản ứng, sử dụng giá thể poly acrylic và sợi bông tắm. Kết quả cho thấy mô hình hoạt động hiệu quả vớihiệu suất xử lý đạt 92% ở tải trọng 0,04 kgN-NH4/m3.ngày và 87,8% ở tải trọng 0,14 kgN-NH4/m3.ngày.Từ khóa: Anammox, Nitrosomonas, giá thể, nitrit hóa, nước thải giết mổ.MỞ ĐẦUCác hệ thống xử lý nitơ trong nước thải chođến nay chủ yếu dựa vào quá trình nitrathóa/khử nitrat hóa được đánh giá là có hiệu quảvà chi phí thấp. Công nghệ xử lý nitơ truyềnthống này không thích hợp xử lý nước thải cónồng độ ammonium cao, đồng thời cần tiêu thụmột lượng carbon hữu cơ.Quá trình nitrat hóa (tự dưỡng hiếu khí):NH4+  NH2OH  NO2-  NO3 -.Quá trình khử nitrat (dị dưỡng thiếu khí):NO3-  NO2-  NO  N2O  N2.Sự phát hiện phản ứng anammox mở mộthướng phát triển kỹ thuật xử lý nitơ mới. Quátrình này có thể sử dụng để xử lý nước sau épbùn, nước thải công nghiệp chế biến thủy hảisản, nước thải chăn nuôi heo, nước thải các lòmổ gia súc gia cầm, nước thải chế biến thựcphẩm và nước thải thuộc da... Công nghệ này đãđược ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới vàViệt Nam cũng được triển khai nghiên cứu ứngdụng trong những năm gần đây. Công nghệ xửlý ammonium khi ứng dụng vi khuẩn Anammoxthì phải tiến hành thông qua hai bước. Bước thứnhất, ammonium được oxy hóa một phần thànhhydroxyamin hoặc nitrit với oxy là chất nhậnđiện tử (tự dưỡng hiếu khí). Bước thứ hai,hydroxyamin hoặc nitrit với vai trò là chất nhậnđiện tử sẽ phản ứng với lượng ammonium cònlại để tạo nên khí nitơ (tự dưỡng kỵ khí). Kếthợp hai quá trình này gọi là quá trình nitrit hóamột phần/anammox [3] (hình 1).NO3-NONO2-N2OPha khípha lỏngNH2OHN2N2 H4Nitrat hóaKhử nitratCố định đạm đồng hóaNitrit hóaAnammoxNitơhữu cơNH4+Hình 1. Chu trình chuyển hóa các hợp chất nitơ105Le Cong Nhat Phuong, Le Thi Cam Huyen, Nguyen Huynh Tan LongViệc kết hợp 2 loại vi khuẩn hiếu khí, kỵkhí của quá trình nitrit hóa một phần/anammoxtrong cùng một bể phản ứng là một thử thách vềmặt công nghệ. Trong quá trình hoạt độngchung như vậy, hai nhóm vi khuẩn trên đã tạonên một lớp bông bùn mà bên trong là nhữngnhóm vi khuẩn kỵ khí. Ưu điểm của cách này làvừa tiết kiệm được năng lượng sục khí, vừa íttốn mặt bằng (hình 2).Hình 2. Lớp màng sinh học trong quá trình Canon [1]Trong nghiên cứu này, công nghệ nitrithóa/anammox được sử dụng trong cùng một bểphản ứng, thử nghiệm 2 loại giá thể dính bámpoly acrylic và sợi bông tắm để nghiên cứu khảnăng xử lý ammonium trong nước thải giết mổ.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁPVật liệuNước thải đầu vào của mô hình thí nghiệmđược thu sau quá trình xử lý yếm khí của mộtcơ sở lò mổ có tính chất như bảng 1.Sinh khối Anammox và Nitrosomonas sửdụng 5 lít (SS = 8000 mg/L) được cung cấp từđề tài nghiên cứu của Lê Công Nhất Phương(2008) [4].loại giá thể để vi sinh vật bám dính, sinh trưởngvà phát triển là sợi poly acrylic và sợi bông tắm(hình 3).Bảng 1. Đặc trưng của nước thải giết mổ sau xửlý kỵ khíSTTChỉ tiêu1234567N-NH4N-NO2N-NO3CODpHNhiệt độTổng PhotphoMô hình thí nghiệm được vận hành trên haiSợi poly acrylicSợi bông tắmHình 3. Giá thể sử dụng trong thí nghiệm106Đơnvịmg/Lmg/Lmg/Lmg/LoCmg/LGiá trị60,4-128,40-0,10-1,1114,4 - 2017-8,428-300,5-5,6TẠP CHÍ SINH HỌC, 2012, 34(3SE): 105-110Thiết bị phản ứng có dạng hình hộp chữnhật phía trên để hở gồm 2 ngăn: ngăn phản ứngcó kích thước dài × rộng × cao tương ứng là 350× 150 × 300 mm (thể tích hữu dụng 15 lít) vàngăn lắng 150 × 100 × 300 mm (thể tíchhữu dụng 4,4 lít). Tại ngăn phản ứng, giá thểđược sắp đặt để tạo điều kiện cho vi khuẩndính bám.Hình 4. Mô hình thí nghiệmVận hành mô hìnhNước thải được bơm định lượng cấp liên tụcvào ngăn phản ứng. Mô hình xử lý được cấp khíthông qua bơm khí từ đáy ngăn phản ứng cungcấp oxi cho vi khuẩn hoạt động. Nước thải đầuvào sẽ đi từ đầu ngăn phản ứng ở phía đáy, dichuyển đến cuối ngăn phản ứng và chảy quangăn lắng từ phía trên, tiếp tục đi lên phía trênngăn lắng và chảy qua miệng ống ra ngoài môhình (hình 4).Nghiên cứu tiến hành các giai đoạn thínghiệm như bảng 2.Bảng 2. Các giai đoạn thí nghiệmGiai đoạn1Lưu lượng (L/ngày)10 - 20 và 30Giá thểPoly acrylic210Poly acrylic310Sợi bông tắmGhi chúTăng nồng độ N-NH4nước thải vàoTăng nồng độ N-NH4nước thải vàoPhương pháp phân tíchKẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNN-NO2 được xác định bằng phương pháp somàu sử dụng thuốc thử Griss. N-NO3 được xácđịnh băng phương pháp so màu dựa trên phảnứng của nitrat với axit disunfophenol tạo thànhnitrofenoldisunfonic trong môi trường kiềm cómàu vàng đặc trưng, đo tại bước sóng 410 nm.Các chỉ tiêu khác được phân tích theo Standardmethods for the examination of water andwastewater, phiên bản thứ 20 (Clescerl et al,1999): N-NH4 (4500-NH3 F), N-NO2 , N-NO3,SS(2540 D), VSS (2540 E), độ kiềm (2320 B),COD(5220 B); COD được điều chỉnh theo chấtcản trở N-NO2 (-1,1 mg/L COD cho 1 mg/L NNO2). pH và DO được đo bằng thiết bị đo cầmtay tương ứng.Hiệu quả xử lý N-NH4Quá trình vận hành mô hình thí nghiệm chothấy có sự giảm rõ rệt nồng độ ammonium củanước thải (hình 5). Ở tải trọng 0,04 kgN-NH4/m3.ngày ...