Tiếp tục bài viết trước “Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học hiếu khí và thiếu khí“, hôm nay chúng ta sẽ đi vào các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn công nghệ USBF vào xử lý nước thải. Quy trình tiêu chuẩn xử lý nước thải bằng công nghệ thiếu khí và hiếu khí.
Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học hiếu khí và thiếu khí
Chương 3: Các nghiên cứu ứng dụng công nghệ USBF
Các nghiên cứu trong nước
√ Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến bánh tráng bằng bể USBF
Năm 2013 trên Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường: 23-30. Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân , Lê Thị Soàn và Văn Minh Quang – Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ đã “Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến bánh tráng bằng bể USBF” từ nước thải chế biến bánh tráng thu thập từ Xí nghiệp Bánh tráng Xuất khẩu – Công ty Lương thực Tiền Giang.
Mục tiêu của nghiên cứu: là tìm ra các thông số thiết kế, vận hành bể USBF, từ đó ứng dụng để nâng cấp hệ thống xử lý nước thải hiện tại của Xí nghiệp. Nếu nước thải đầu ra đạt cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT sẽ dừng thì nghiệm. Nếu không đạt, thì nước thải đầu vào sẽ được xử lý sơ bộ bằng biện pháp keo tụ để giảm SS và BOD5 để bể USBF hoạt động hiệu quả.
Mô hình: ngăn hiếu khí của bể USBF hoạt động giống bể bùn hoạt tính truyền thống, các vi khuẩn hiếu khí ở ngăn này phân hủy chất hữu cơ, chuyển hóa đạm thành NH4+. Trong khi vi khuẩn ở ngăn hiếu khí sẽ khử Nitrat thành khí bay ra khỏi nước thải. Để các sinh vật hiếu khí phát triển tốt, phải đảm bảo các dưỡng chất chủ yếu cho vi khuẩn sinh trưởng. Trong khi đó, nước thải chế biến bánh tráng không đảm bảo tỉ lệ dinh dưỡng cần thiết này. Do đó, nước thải sẽ được bổ sung dưỡng chất trước khi xử lý và ngăn thiếu khí được điều chỉnh lại thành ngăn hiếu khí để tránh quá trình khử nitrat làm thất thoát năng lượng. Mô hình sau điều chỉnh sẽ gồm 2 ngăn hiếu khí và 1 ngăn lọc bùn sinh học dòng ngược.
Kết quả: qua các số liệu đã phân tích từ thí nghiệm xử lý trực tiếp nước thải bằng mô hình USBF, thấy hiệu quả xử lý của mô hình khá cao, hiệu suất xử lý SS, COD, BOD5 lần lượt là 90,4%, 92%, 91%, nhưng khi so sánh chất lượng nước đầu ra (BOD và COD) không đạt tiêu chuẩn xả thải cột A . Nguyên nhân là do nồng độ ô nhiễm nước thải đầu vào quá cao (BOD và SS cao hơn nồng độ thích hợp với USBF). Nên người ta tiến hành thí nghiệm 2 – xử lý sơ cấp keo tụ và lắng nước thải và hóa chất được chọn dùng để keo tụ là PAC. Dựa vào kết quả phân tích tất cả các chỉ tiêu của nước thải đầu ra đều đã đạt quy chuẩn cột A. Hiệu suất xử lý SS, COD, BOD5 lần lượt là 95,4%, 97,2%, 98%.
Như vậy, các thông số vận hành bể USBF trong phòng thí nghiệm phù hợp với công trình xử lý thực tiễn. Sử dụng công đoạn keo tụ và lắng để giảm nồng độ SS và chất hữu cơ trước khi xử lý bằng bể USBF. Bể USBF phải vận hành với 2 ngăn hiếu khí với thời gian lưu 14 giờ.
√ Nghiên cứu xử lý nước thải đô thị bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng ngược USBF
Được đăng tải trên tạp chí phát triển Khoa học và Công nghệ, tập 9, số 7 – 2006 – Trương Thanh Cảnh, Trần Công Tấn, Nguyễn Quỳnh Nga, Nguyễn Khoa Việt Trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.
Nội dung nghiên cứu: Khảo sát sự thích nghi và đặc tính của bùn hoạt tính trong quá trình nghiên cứu với mô hình tại phòng thí nghiệm, quá trình loại bỏ nito, photpho và hiệu quả xử lý COD, BOD.
Mô hình: giống với mô hình USBF nhóm đã trình bày. Tuy nhiên ở ngăn thiếu khí không trang bị máy khuấy, mà thiết kế một mương chảy tràn đầu vào cùng trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn.
Kết quả nghiên cứu sự thích nghi và đặc tính của bùn hoạt tính qua các chỉ số thể tích bùn (SVI): bùn hoạt tính khi mang về để vận hành mô hình có màu sắc thay đổi rõ rệt, dần chuyển sang màu cà phê sữa. Đồng thời, lượng bùn lắng giảm đi rõ rệt theo thời gian, chỉ số SVI cũng giảm nhanh từ 1400mp/l xuống còn khoảng 70mg/l. Điều này chứng tỏ bùn hoạt tính thích nghi rất nhanh với nước thải và mô hình.
Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của mô hình: hiệu quả xử lý COD tính theo dòng vào cao nhất là ở ngăn thiếu khí, trung bình khoảng 60% sau đó là ngăn hiếu khí, khoảng 26% và thấp nhất là ngăn USBF thấp nhất là 10%. Tính toàn hệ thống thì hiệu quả xử lý COD tối đa cao khoảng 85%. Nồng độ COD dòng ra đạt từ 18,3-40 mg/l; Hiệu quả xử lý SS cao từ 75,5 – 95%, đạt nồng độ 5,2 mg/l dòng ra; hiêu quả xử lý BOD5 cao 80 – 99,2%, chất lượng của dòng ra có thể đạt 3 mg/l; Hiệu quả quá trình loại bỏ Nito đạt tối đa 94,3%; Hiệu quả quá trình loại bỏ Photpho tối đa đạt 83,17%, chất lượng dòng ra đạt khoảng 3,08 mg/l. Chất lượng dòng ra nói trên đều đạt tiêu chuẩn nước loại A (TCVN 5945-1995).
Qua quá trình nghiên cứu, kết luận rằng mô hình USBF rất thích hợp cho xử lý nước thải đô thị. Bùn hoạt tính thích nghi rất nhanh với đặc tính của nước thải và điều kiện vận hành của mô hình. Việc kết hợp 3 ngăn và kết hợp các quá trình xử lý tạo ưu điểm lớn trong nâng cao hiệu quả xử lý, và chất lượng nước đầu ra đạt chuẩn nước loại A (TCVN 5945-1995).
√ Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh học lọc ngược dòng
Văn Thoại Mỹ, Bùi Trâm Anh – Khoa Môi trường, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường, Tp. Hồ Chí Minh,và Nguyễn Minh Kỳ – Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh – Phân hiệu Gia Lai, đã “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh học lọc ngược dòng” đăng ngày 01/07/2017 trên Tạp Chí Khoa Học Đại Học Đà Lạt Tập 7, Số 3, 2017.
Trong nghiên cứu này, kết hợp mô hình USBF và sử dụng giá thể vi sinh được vận hành trong thời gian 100 ngày. Việc loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải chăn nuôi heo đã được đánh giá trong bể phản ứng USBF ở các thời gian lưu thủy lực (HRT) 6-15 giờ và thời gian lưu bùn (SRT) là 20 ngày. Quá trình thích nghi cho giá thể hiếu khí được thực hiện bằng hình thức nuôi cấy vi sinh và tăng dần tải trọng hữu cơ được nạp vào bể phản ứng. Trong giai đoạn thích nghi, nghiên cứu sử dụng bùn hoạt tính được lấy từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Giai đoạn thích nghi được nạp tải trọng tăng dần ở mức 0.6 kg COD/m3/ngày và ổn định với tải trọng 5.8 kg COD/m3/ngày. Trong suốt quá trình vận hành ổn định thích nghi hệ thống, hiệu quả xử lý COD đạt trên 90%. Thực tế, để vi sinh vật thích nghi và hoạt động hiệu quả, quá trình nghiên cứu phải tiến hành theo dõi thường xuyên tình trạng thành phần vi sinh. Bể USBF được vận hành với thời gian lưu bùn (SRT) 20 ngày và nồng độ MLSS duy trì ở mức 4500-5000 mg/l. Bể phản ứng duy trì dòng lọc ngược 0.5 m/h, đây là tốc độ thích hợp ngăn chặn rửa trôi sinh khối và thúc đẩy tạo hạt bông bùn (Omil, Lens, Hulshoff, & Lettinga, 1996). Bùn hồi lưu từ ngăn lắng sang bể thiếu khí với lưu lượng hồi lưu bằng 3 lần dòng vào. Bể sinh học lọc ngược có thể xử lý tải trọng cao, từ 5-25 kgCOD/m3/ngày (Tay & Zhang, 2000).
Quy trình công nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp Sóng Thần 2
Trong nghiên cứu này, mô hình thí nghiệm được tiến hành khảo sát trong thời gian 100 ngày với các tải trọng 5.8;7.2, 9.6 và 14.4 kg COD/m3/ngày. Bể hiếu khí duy trì mức trung bình DO ≥ 3.5 mg/l để thúc đẩy quá trình chuyển hóa chất ô nhiễm (Rajesh, Do, Ik-Jae, Kaliappan, & Ick-Tae, 2009). Nhiệt độ được kiểm soát ở khoảng giá trị dao động trung bình 36.7 đến 39.70C. Đệm pH được duy trì ở 6.6-7.9 bằng dung dịch KOH 5% và CH3COOH 10%. Tỷ lệ C/N/P trong bể phản ứng tương ứng thỏa mãn yêu cầu dinh dưỡng 100/5/1 cho quá trình xử lý sinh học (Metcalf & Eddy, 2003).
Từ những kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình sinh học lọc ngược dòng có khả năng xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng ở các tải trọng cao. Mức độ xử lý các chất hữu cơ (BOD5, COD) giảm khi nghiên cứu tiến hành giảm thời gian lưu xuống mức 9 và 6 giờ. Khoảng thời gian lưu thủy lực tối ưu cho quá trình khử cacbon ở mức tương đương 12 giờ. Hiệu quả xử lý tương ứng các chất hữu cơ (BOD5, COD) lần lượt dao động 88.4 – 94.2% và 87.5 – 93.3%.
Các nghiên cứu nước ngoài
√ Xử lý nước thải nhà máy sản xuất ván gỗ sợi bằng công nghệ sinh học thiếu khí ở quy mô thí điểm bể bê tông USBF
Jose M. Fernandez, Francisco Omil, Ramon Mendez và Juan M. Lema, Khoa Kỹ thuật Hóa học, Đại học Santiago de Compostela, E-15706 Galicia, Tây Ban Nha, được in trong tạp chí “Water Research” quyển 35 phát hành vào tháng 12 năm 2001, số phát hành 17, trang 4137-4149. Xử lý nước thải nhà máy sản xuất ván gỗ sợi nhân tạo công nghiệp có thể hoạt động lâu dài trong nồng độ kiềm thấp, N và P được bổ sung dinh dưỡng cần thiết để đạt được tỷ lệ C/ N/ P thích hợp.
OLR tối đa 8,5 kg COD/ m3 được áp dụng cho bể phản ứng USBF và hiệu suất loại bỏ COD 87-95% thu được với một phần COD chuyển hóa thành mêtan khoảng 80–83%. Những điều kiện hoạt động này rất gần với những điều kiện đã đạt được trước đây trong lò phản ứng USBF trong phòng thí nghiệm (Fernandez và cộng sự, 1995).
Công trình này chỉ ra ảnh hưởng quan trọng của vận tốc tuyến tính để giữ cho bùn trong bể phản ứng, đặc biệt khi sử dụng sinh khối keo tụ. Sự đóng góp của dòng khí sinh học trên vận tốc tuyến tính tổng thể có thể chiếm hơn 50% tại OLR cao. Trong công trình này, các giá trị 0,63 m/h được áp dụng trong các giai đoạn hoạt động ban đầu gây ra rửa trôi sinh khối. Tuy nhiên, sau một thời gian 15 ngày hoạt động ở các giá trị 0,35 m/h, duy trì sinh khối được tăng cường, cho phép hình thành các hạt keo và vận hành ở tốc độ cao hơn (lên tới 0,65 m/h) trong suốt thời gian vận hành cuối cùng.
Từ các kết quả thu được trong nghiên cứu này, bể phản ứng dường như là một công nghệ thú vị có thể kết hợp các ưu điểm chính của bộ lọc kỵ khí và các lò phản ứng UASB liên quan đến lưu giữ sinh khối, đặc biệt khi xử lý bùn thải kém. Có thể theo cách này để giảm thiểu các vấn đề chính của các hệ thống đó, chẳng hạn như tắc nghẽn hoặc rửa trôi sinh khối. Vì vậy, sự đồng hóa trưởng thành với sinh khối giữ lại dưới dạng hạt và màng sinh học có thể thu được trong thời gian ngắn hơn. Các hợp chất phenolic được loại bỏ một cách hiệu quả sau khi xử lý kỵ khí, với mức giảm tới 90%. Bên cạnh đó, các xét nghiệm phát quang sinh học đã xác nhận sự giải độc quan trọng của chất thải trong quá trình xử lý kỵ khí, EC50 thấp hơn 25 lần so với kết quả cuối cùng.
√ Nghiên cứu điều kiện xử lý chất thải hữu cơ trong nước thải sinh hoạt bằng bể USBF
Nghiên cứu do AR Mesdaghinia, AH Mahvi, R Saeed, H Pishrafti nghiên cứu được hỗ trợ bởi Phòng Kỹ thuật Y tế Môi trường, Trường Y tế Công cộng và Trung tâm Nghiên cứu Môi trường, Đại học Khoa học y tế Tehran, Iran cùng với Viện nghiên cứu sức khỏe quốc gia, Bộ Y tế, Tehran, Iran. Bài báo cáo được gửi ngày 9 tháng 10 năm 2009 và được chấp nhận ngày 14 tháng 4 năm 2010.
Việc thiết kế và hoạt động của quá trình USBF có thể được thực hiện trong một tầng duy nhất hoặc trong hai tầng. Trong quy trình USBF hai tầng, các điều kiện yếm khí cần thiết cho việc loại bỏ P được cung cấp bởi các bể lắng và phân hủy yếm khí (bể imhoff) và lưu giữ nước thải 2h ở giai đoạn vận hành đầu tiên. Tuy nhiên, trong quy trình một tầng, bể imhoff được dời đi và việc loại bỏ P được thực hiện bằng cách bổ sung vôi. Kể từ hệ thống này tất cả các quá trình cần thiết được tích hợp vào một lò phản ứng sinh học, kích thước thiết bị và chi phí có thể được giảm đáng kể so với các thay đổi khác của bùn hoạt tính.
Bể phản ứng USBF một tầng được sử dụng cho nghiên cứu này là bể phản ứng bốn ngăn được làm từ thủy tinh dày 4mm. Khối lượng chất lỏng tổng thể của bể là 4l. Các ngăn như sau: lắng sơ cấp, khử nitơ, sục khí và lắng đọng cuối cùng. Các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết như sau:
- Giai đoạn đầu tiên: Trong giai đoạn này, nước thải đã được đưa vào hệ thống lắng đọng chính. Đối với giai đoạn này, giảm tối thiểu 60% nồng độ TSS.
- Giai đoạn thứ hai: Trong giai đoạn này, nước thải đầu vào (sau khi sục bằng máy sục khí Tsurumi) được đưa vào hệ thống loại bỏ đặc biệt đối với carbon hữu cơ. Quá trình nitrat hóa cũng có thể được thực hiện trong giai đoạn này. Thời gian lưu nước (HRT) khoảng 2 đến 8h.
- Giai đoạn thứ ba: Trong giai đoạn này, nước thải được đưa vào giai đoạn khử nitơ sau khi sục khí và nitrat hóa. Nitrat có thể được chuyển thành khí nitơ (N2) trong giai đoạn này.
- Giai đoạn thứ tư: Trong giai đoạn này, nước thải được truyền từ các máy phân tách và được lọc từ một tấm chắn bùn.
- Giai đoạn thứ năm: Trong giai đoạn này, nước thải đã xử lý đã được truyền từ các kênh được đặt trên các máy phân tách và sau đó được đưa ra khỏi bể.
Việc điều chỉnh khối lượng sinh học với các mẫu nước thải tổng hợp được bắt đầu sau giai đoạn thích ứng, và chức năng này được tiếp tục khoảng hai tuần. Vào cuối giai đoạn thích ứng, bùn được hình thành trong các máy tách lắng được coi là hoàn toàn ổn định và nhỏ gọn với mật độ khoảng 1,03kg/l.
Thí nghiệm USBF được vận hành trong ba lần sục khí khác nhau (HRT 6, 4, 2h với BOD5 tăng 1.5 lần). Trong tất cả các giai đoạn, tuổi bùn đã được điều chỉnh là khoảng 20 ngày và nồng độ MLSS và MLVSS đã được giữ ở mức khoảng 6.000 và 8.000mg/l. Việc lấy mẫu và thử nghiệm ảnh hưởng của thí điểm USBF được thực hiện sau giai đoạn thích ứng. Trong nghiên cứu này, các thông số được đo trong cả mẫu nước thải và bùn nuôi của thí điểm USBF bao gồm BOD5 (như các hợp chất phân hủy sinh học), COD (như tổng hợp chất hữu cơ) và TSS. Các phân tích này đều được thực hiện theo các phương pháp chuẩn.
Các kết quả thu được trong bốn giai đoạn cho thấy BOD5 của nước thải cuối cùng tại HRT nước khác nhau thấp tới 20mg/l với hiệu quả loại bỏ lên đến 82%, COD của nước thải cuối cùng ở HRT khác nhau thấp tới 23mg/l với hiệu suất loại bỏ lên đến 85%. Trong hầu hết các trường hợp, nồng độ TSS trong nước thải nhỏ hơn 1mg/l và một trong những lý do chính hình thành các cục bùn nhỏ gọn trong các bộ tách lắng của hệ thống. Hiện tượng này làm giảm khả năng thoát bùn ra khỏi hệ thống.
Hiệu quả loại bỏ của cả BOD5 và COD có thể được tăng lên bằng cách tăng HRT trong bể phản ứng. Về mặt này, người ta thấy rằng tỷ lệ loại bỏ BOD5 đã được cải thiện từ 75% (bằng cách áp dụng HRT trong 2 giờ) đến 92% ở giai đoạn áp dụng HRT trong 6 giờ. Sự khác biệt cao này chủ yếu là do sự thích nghi tăng của MLSS với các đặc tính của nước thải tổng hợp cùng với sự phát triển của nhiều vi khuẩn hơn trong vùng sục khí. Cần lưu ý rằng trong nghiên cứu này, HRT tối thiểu cần thiết để đạt được loại bỏ BOD5 có thể chấp nhận được từ nước thải cuối cùng để đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải là 4h, và ít hơn HRT trong 2h thì nồng độ BOD5 không đạt được đến dưới 128mg/l. Có thể kết luận rằng quá trình USBF một tầng không nên được vận hành trong thời gian sục khí dưới 4h. Tương tự như giai đoạn sục khí 4h, trong giai đoạn áp dụng HRT trong 6h, không có sự khác biệt đáng kể về hiệu quả loại bỏ BOD5 của các mẫu khác nhau.
√ Xử lý sơ bộ nước thải công nghiệp cá hộp bằng quá trình khử nitơ và sinh metan
Tác giả A. Mosquera-Corral, M. Sa´nchez, J. L. Campos, R. Me´ndezm and J.M. Lemam. Sở Hoá học, Đại học Santiago de Compostela, Avda. de las Ciencias s/ n, E-15.706 Santiago de Compostela, Tây Ban Nha.
Đặc điểm nước thải: Nước thải từ một lò phản ứng công nghiệp kỵ khí (EAIR) làm việc trong một ngành công nghiệp cá đóng hộp, nước thải có nồng độ thấp axit béo dễ bay hơi (VFA) và độ kiềm tương đối cao. Để giảm thiểu sự phân hủy của nước thải công nghiệp quá trình bảo quản, lò EAIR được duy trì ở 48C. Nitrat đã được bổ sung trực tiếp đến EAIR như KNO3 (0.08 – 0,16 g N l – 1) trong một số giai đoạn hoạt động Glucose được đôi khi thêm vào để duy trì đầy đủ tỷ lệ C: N. Lý do cho việc sử dụng glucose thay vì nền thuận tiện hơn khác (ví dụ axit axetic) vì các ngành công nghiệp có một dòng chất thải nội bộ, xuất phát từ sản xuất thủy sản rất giàu glycogen và dễ dàng phân hủy để sản xuất carbohydrate và VFA (Soto et al., 1993a).
Thí nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm sử dụng bể USBF dùng cho quá trình sinh mê tan và khử ni tơ xử lý nước thải từ bể phản ứng kỵ khí công nghiệp (EAIR) dùng trong ngành công nghiệp cá đóng hộp. Các bể phản ứng ban đầu được bổ sung với bùn men vi sinh methanogenic và đã có hai bước hoạt động khác nhau. Trong bước đầu tiên (Bước I: ngày 1-61), quá trình men vi sinh methanogenic được thực hiện với tải lượng chất hữu cơ (OLR) của 1,0-1,25 g COD l – 1 d- 1 đạt tỷ lệ xử lý COD là 80%. Trong bước thứ hai (Bước II: ngày 62-109) nitrat được thêm vào như KNO3 với nước thải công nghiệp và OLR được dao động trong khoảng 1,0 và 1,25 g COD l- 1 d- 1. Hai tải nitơ khác nhau của 0,10 và 0,22 g NO-2Nl- 1 d- 1 đã được áp dụng và những dẫn đến tỷ lệ loại bỏ nitơ khoảng 100% trong cả hai trường hợp, tỷ lệ COD khoảng 80%.
Tỷ lệ carbon và tỷ lệ nitơ (C: N) trong dòng vào được duy trì ở mức 2.0 và cuối cùng nó được tăng lên đến 3.0, bằng các phương tiện bổ sung glucose, để kiểm soát quá trình khử nitơ. Từ những kết quả này có thể xác định rằng nước thải sản xuất trong ngành công nghiệp đóng hộp cá có thể được sử dụng như một nguồn carbon cho quá trình khử nitơ và các vi sinh vật khử nitơ có mặt trong bùn ban đầu men vi sinh methanogenic. Bản chất của các thông số N và C (tỷ lệ C:N) là các thông số quan trọng trong hoạt động của hệ thống khử nitơ ở điều kiện tối ưu từ các mặt kỹ thuật và kinh tế. Đôi khi nó cần thiết phải cung cấp một nguồn carbon bên ngoài để thực hiện quá trình khử nitơ đầy đủ, dẫn đến sự gia tăng chi phí hoạt động.
Có nhiều giải pháp để thực hiện, một trong số đó bao gồm việc thực hiện phân hủy kỵ khí và khử nitơ trong một đơn vị. Điều này có thể khi nguồn carbon toàn dễ hấp thu và đầy đủ, tỷ lệ C:N có sẵn để tránh ức chế methanogenesis (Hanaki và Polprasert, 1989; Akunna và cộng sự, 1992) trong đó quá trình metan và nitơ phân tử là những sản phẩm cuối cùng. Khả năng khử Nitơ của bùn men vi sinh methanogenic đã được nghiên cứu trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, sử dụng glucose, thiết lập tầm quan trọng của COD: tỷ lệ N. Các sản phẩm cuối cùng, làm việc tại tỷ lệ cao hơn 53, là metan và amoniac. Giá trị của COD: (. Akunna et al, 1992) tỷ lệ N từ 9 đến 53 sản phẩm methanisation và đầy đủ quá trình khử nitơ trong khi với giá trị thấp hơn 9 quá trình chính là quá trình khử nitơ. tỷ lệ loại bỏ nitrat sử dụng glucose là rất khác nhau từ 10 đến 100% (Carley và Mavinic, 1991). Đây là loại nguồn carbon thúc đẩy, trong giai đoạn thiếu ôxy, tăng trưởng kỵ khí tuỳ nghi mà là lớn hơn so với quá trình khử ni tơ.
Một lựa chọn khác bao gồm sử dụng một đơn vị kỵ khí trước để sản xuất VFA (chủ yếu là acetic acid) sẽ được sử dụng như là nguồn cacbon khử nitơ (Rustrian et al, 1997;. Bernet và cộng sự, 1996.). Acetate là một nguồn carbon thích hợp cho quá trình khử nitơ do tính chất phi lên men của nó. Bùn men vi sinh methanogenic, dễ dàng thu được từ nồi nấu thử công nghiệp, đã được sử dụng rộng rãi cho khử nitrat (Akunna et al, 1992;. Jorgensen và Tiedje, 1993). Hoạt động khử nitơ của 1,65 g NO2- g VSS – 1 d- 1 sử dụng axit axetic và 0,58 g NO-2N g VSS – 1 d- 1 với glucose trong kết quả thu được (Quevedo et al, 1996.). Trong trường hợp này khử được thực hiện bởi quá trình khử nitrat tuỳ nghi có thể tồn tại trong tự nhiên trong một thời gian dài ngay cả trong trường hợp không nitrat, nitrit hoặc oxy (Jorgensen và Tiedje, 1993).
Các nghiên cứu trước cho thấy rằng nếu cả hai quá trình được thực hiện trong cùng đơn vị, quá trình sinh mêtan bắt đầu một lần khử nitơ đã được hoàn thành. Sau khi hoàn thành quá trình khử nitơ nguồn cacbon dư thừa được chuyển đổi hiệu quả mêtan và sau đó đạt được một nồng độ COD thấp (Balderston và Payne, 1976; Hanaki và Polprasert, 1989; Hendriksen and Ahring, 1996).quá trình sinh mêtan bị ức chế bởi sự hiện diện của nitrat và nitrit mặc dù lý do vẫn không phải là rất rõ ràng, tác dụng ức chế sản xuất metan do nitrat và nitrit có thể là do tác dụng độc hại của sự ức chế enzyme và / hoặc thay đổi trong thế oxi hóa khử (Chen và Lin, 1992). Trong các thử nghiệm hàng loạt, Quevedo et al. (1996) giải thích sự ức chế này bằng sự hiện diện của sản phẩm khử nitơ (NO2- oxit và khí nitơ). Sự ức chế này sẽ biến mất khi các hợp chất nitơ được tiêu thụ và các quá trình được thực hiện với nhau. Trong trường hợp này tỷ lệ sản xuất metan giảm tới 51% giá trị kiểm soát. Balderston và Payne (1976) chỉ ra rằng N2O là chất ức chế mạnh nhất. Akunna et al. (1992) sử dụng glucose như nguồn carbon, quan sát thấy rằng điểm dừng sản xuất metan trong một chu trình khuấy lò phản ứng bể (CSTR) tại một COD: tỷ lệ N 2.13. Xử lý kỵ khí USBF phản ứng là quá trình phân hủy đã được áp dụng thành công để xử lý nước thải nồng độ cao tại quy mô phòng thí nghiệm (Ferna’ ndez et al., 1995) và công nghiệp quy mô thí điểm (Ferna’ ndez, 1994). Các bể phản ứng USBF có những ưu điểm của các bể phản ứng UASB và bộ lọc kỵ khí (AF) (hiệu suất cao, ổn định rất tốt để tải trọng va đập, chống chịu tốt với sự hiện diện của các chất độc hại, vv) và kiểm soát bất lợi của họ (tắc nghẽn của AF, sinh khối rửa trôi UASB, vv). Lò phản ứng này có thể hoạt động như một lò phản ứng plug-dòng chảy (không tái chế) hoặc như một CSTR (sử dụng một tỷ lệ tái chế cao).
Trên bờ biển phía bắc và tây bắc của Tây Ban Nha có rất nhiều nhà máy đóng hộp cá mà loại bỏ COD của nước thải với bể xử lý kỵ khí khác nhau, nhưng nước thải được xử lý chứa một lượng lớn amoniac. Một trong những lựa chọn thay thế cho việc loại bỏ các nitơ từ các nước thải tiêu hóa là sử dụng một hệ thống với hai bể phản ứng khử Nitơ và nitrat cùng lúc. Các nitrat tạo ra trong (nitrat) trong quá trình thứ hai được xử lý trở về dạng Nitơ dạng khí (khử Nitơ), C chứa trong nước thải đến từ các đơn vị kỵ khí công nghiệp có thể được sử dụng cho quá trình khử nitơ.
Kết luận
Nghiên cứu này là một phần của một chương trình nghiên cứu được tiến hành với mục đích phát triển một hệ thống để loại bỏ nitơ từ nước thải cá đóng hộp qua quá trình nitrat hóa-khử. Bùn kỵ khí từ quá trình phân hủy kỵ khí xử lý nước thải cá đóng hộp với nồng độ cao hoạt động khử Nitơ trong sự hiện diện của NO3-, đầy đủ quá trình khử nitơ mà không cần giai đoạn trễ. Methanisation giảm từ 80% (Bước I) đến 40 và 20% trong giai đoạn II-A, II-B và II-C tương ứng. Giảm methanisation này được gây ra bởi sự hoạt hóa của quá trình khử nitơ khi nitrat tải là 0,10 và 0,22 g N l – 1 d- 1. Tỷ lệ Nitơ trong khí sinh học tăng theo hai bước 20-60%.
Khử và sản xuất khí metan có thể được tiến hành đồng thời sử dụng một bùn ban đầu với lượng men vi sinh methanogenic trong một lò phản ứng thiếu khí kết hợp, xử lý nước thải đến từ một lò phản ứng kỵ khí của ngành công nghiệp cá đóng hộp và cuối cùng thêm một nguồn carbon bên ngoài. Trong trường hợp này quá trình sinh mêtan đã bị ảnh hưởng bởi quá trình khử nitơ và sự hình thành khí metan xảy ra trong suốt thời gian lò phản ứng đã hoạt động.
Quá trình khử nitơ cùng với ESIS methanogen- không giảm tỷ lệ loại bỏ CODt trong điều kiện thử nghiệm. EAIR kết hợp với glucose là một nguồn carbon thích hợp để thực hiện quá trình này và không đưa ra bất kỳ tác dụng ức chế. Phần không phân huỷ của CODt cũng tương tự như trong suốt thời gian hoạt động toàn bộ cho cả quy trình và từ 0,1 đến 0,2 g CODt l- 1. Sự amoni hóa không bao giờ được phát hiện trong bước II. Trong Bước II nó đã được quan sát thấy rằng gần như 100% của nitrat gia tăng và 80% COD đã được gỡ bỏ ngay cả với việc cung cấp thêm glucose.
Lượng dư carbon, đồng hóa carbon cho sự tăng trưởng đồng ý với các giá trị được tìm thấy (5-10%) trong trường hợp của Bước I, trong khi có một sự gia tăng mạnh về tỷ lệ này cho Bước II.
Một lợi thế của việc sử dụng các quá trình khử nitơ và sinh mêtan là khả năng xử lý COD và N. Điểm bất lợi là các khí sinh học được sản xuất là một hỗn hợp của metan và nitơ, ít hữu ích như một nguồn năng lượng hơn so với khí sinh học được sản xuất trong một lò phản ứng men vi sinh methanogenic duy nhất.
Các bể phản ứng kết hợp USBF có thể được thỏa đáng sử dụng cho các hậu xử lý nước thải đóng hộp cá bằng phương tiện của một quá trình khử nitơ/ methanogenesis kết hợp để giảm hàm lượng carbon hữu cơ và sản xuất một chất thải phù hợp cho quá trình nitrat hóa tiếp theo.
