Issuu on Google+

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT COÂNG NGHEÄ. TP.HCM KHOA MOÂI TRÖÔØNG VAØ COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC

--------------

ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP Ñeà Taøi

XÖÛ LYÙ AMMONIUM TRONG NÖÔÙC THAÛI CHAÊN NUOÂI HEO BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP NITRIFICATION VAØ ANAMMOX Ngaønh hoïc : MOÂI TRÖÔØNG Maõ ngaønh : 108 GVHD : PSG.TSKH. NGOÂ KEÁ SÖÔNG ThS. LEÂ COÂNG NHAÁT PHÖÔNG SVTH : NGUYEÃN THANH HUØNG

Tp. Hoà Chí Minh , thaùng 12, naêm 2006


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

PHAÀN MÔÛ ÑAÀU

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

PHAÀN NOÄI DUNG

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

PHAÀN THÖÏC NGHIEÄM

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

PHAÀN PHUÏ LUÏC

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. .................................................................................................................. ..................................................................................................................

Ñieåm baèng soá :.......................... Ñieåm baèng chöõ : ............................

Tp.HCM, ngaøy 01 thaùng 12 naêm 2006 (GVHD kyù vaø ghi roõ hoï teân )

PGS.TSKH: Ngoâ Keá Söông


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO ÑAÏI HOÏC KTCN TP.HCM

COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM ÑOÄC LAÄP - TÖÏ DO - HAÏNH PHUÙC ----------------------NHIEÄM VUÏ ÑOÀ AÙN TOÁT NGHIEÄP

Khoa :MT & CNSH ............ Boä Moân : ................................. Hoï Vaø Teân :NGUYEÃN THANH HUØNG................ MSSV : 02DHMT 105 .............. Ngaønh :MOÂI TRÖÔØNG ................................. Lôùp : 02MT01 ....................... 1. Ñaàu ñeà Ñoà aùn toát nghieäp: XÖÛ LYÙ AMMONIUM TRONG NÖÔÙC THAÛI CHAÊN NUOÂI HEO BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP NITRIFICATION VAØ ANAMMOX ................................ .....................................................................................................................

2. Nhieäm vuï (yeâu caàu veà noäi dung vaø soá lieäu ban ñaàu) ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 3. Ngaøy giao Ñoà aùn toát nghieäp : ....................................................................... 4. Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï : ........................................................................ 5. Hoï vaø Teân ngöôøi höôùng daãn Phaàn höôùng daãn 1. ..................................................... ................................................... 2. ...................................................... ................................................... Noäi dung vaø yeâu caàu ÑATN ñaõ ñöôïc thoâng qua boä moân. Ngaøy 01 thaùng 12 naêm 2006 Chuû Nhieäm Boä Moân Ngöôøi Höôùng Daãn Chính (kyù vaø ghi roõ hoï teân) (kyù vaø ghi roõ hoï teân)

PGS.TSKH: Ngoâ Keá Söông

PHAÀN GIAØNH CHO KHOA, BOÄ MOÂN Ngöôøi duyeät (chaán sô boä): ............................................................. Ñôn vò : .......................................................................................... Ngaøy baûo veä: ................................................................................. Ñieåm toång keát:............................................................................... Nôi löu tröõ Ñoà aùn toát nghieäp:.........................................................


Ñoà aùn toát nghieäp

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

LÔØI CAÛM ÔN Ñaàu tieân em xin traân troïng daønh trang naøy ñeå baøy toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán Ban Giaùm Hieäu nhaø tröôøng vaø taát caû caùc thaày, coâ trong Ban Chuû Nhieäm Khoa Moâi Tröôøng vaø Coâng Ngheä Sinh Hoïc laø nhöõng ngöôøi ñaõ tröïc tieáp dìu daét vaø giaûng daïy em trong suoát thôøi gian daøi theo hoïc ôû tröôøng. Xin göûi ñeán thaày PGS. TSKH. Ngoâ Keá Söông, ThS. Leâ Coâng Nhaát Phöông lôøi caùm ôn chaân thaønh nhaát, ngöôøi ñaõ tröïc tieáp höôùng daãn em. Caùm ôn thaày ñaõ taïo ñieàu kieän cuõng nhö bao coâng söùc vaø thôøi gian ñeå höôùng daãn em hoaøn thaønh toát baøi baùo caùo naøy vaø truyeàn ñaït cho em nhieàu kinh nghieäm thöïc tieãn boå ích. Xin göûi lôøi caùm ôn chaân thaønh ñeán Ban Laõnh Ñaïo, caùc Coâ, Chuù vaø caùc Anh, Chò trong Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi noùi chung vaø Phoøng Bieán Ñoåi Coâng Ngheä Sinh Hoïc noùi rieâng ñaõ chæ baûo vaø giuùp ñôõ em trong suoát thôøi gian em thöïc taäp ôû vieän. Con xin baøy toû loøng bieát ôn ñeán Cha, Meï vaø Gia ñình ñaõ nuoâi naáng, daïy doã, quan taâm lo laéng vaø ñoäng vieân ñeå con coù theå hoaøn taát vieäc hoïc treân gheá nhaø tröôøng. Vaø sau cuøng caûm ôn caùc baïn lôùp 02MT01 ñaõ ñoùng goùp yù kieán vaø ñoäng vieân toâi trong suoát quaù trình hoïc taäp cuõng nhö trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi naøy. Duø baûn thaân ñaõ coá gaéng heát söùc nhöng do va chaïm thöïc teá coøn thieáu neân khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt, em raát mong nhaän ñöôïc nhöõng ñoùng goùp yù kieán quyù baùu cuûa thaày, coâ cuõng nhö caùc baïn. Em xin chaân thaønh caùm ôn. Tp.HCM, ngaøy 01 thaùng 12 naêm 2006 Ngöôøi thöïc hieän Nguyeãn Thanh Huøng SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


Ñoà aùn toát nghieäp

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

MUÏC LUÏC PHAÀN MÔÛ ÑAÀU 1. Ñaët vaán ñeà .......................................................................................................... 1 2. Muïc tieâu nghieân cöùu ........................................................................................... 2 3. Noäi dung nghieân cöùu .......................................................................................... 2 4. Phöông phaùp nghieân cöùu .................................................................................... 2 5. Giôùi haïn ñeà taøi .................................................................................................... 3 6. Ñòa ñieåm - thôøi gian nghieân cöùu ......................................................................... 3 7. Yù nghóa cuûa ñeà taøi .............................................................................................. 4 8. Tính thöïc teá cuûa ñeà taøi ........................................................................................ 5 9. Nhu caàu kinh teá xaõ hoäi ....................................................................................... 5 CHƯƠNG I.

TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU TRONG NÖÔÙC – TOÅNG QUAN

CHUNG VEÀ NÖÔÙC THAÛI, NÖÔÙC THAÛI CHAÊN NUOÂI HEO.......................... 6 I.1. Sự nhieãm baån nguoàn nöôùc ................................................................................ 7 I.2. Thaønh phaàn nöôùc thaûi....................................................................................... 8 I.3. Vai troø cuûa ngaønh chaên nuoâi heo ..................................................................... 9 I.4. Söï oâ nhieãm nöôùc thaûi chaên nuoâi heo ................................................................ 11 I.5. Moät soá phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo ........................................ 13 I.5.1. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp cô hoïc ......................................... 13 I.5.2. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoaù – lyù ...................................... 13 I.5.2.1. Ñoâng tuï vaø keo tuï ................................................................. 13 I.5.2.2. Tuyeån noåi.............................................................................. 14 I.5.2.3. Haáp phuï ................................................................................ 14 I.5.3. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoaù hoïc ....................................... 14 I.5.4. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc ...................................... 15 I.5.4.1. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp leân men hieáu khí ........... 15 I.5.4.2. Xöû lyù baèng phöông phaùp leân men yeám khí........................... 16

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

I.5.4.3. Nhöõng yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc .................................................................................................... 17 I.5.5. Xöû lyù nöôùc thaûi qua beå UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) ...... 19 CHÖÔNG II. TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU NÖÔÙC NGOAØI – TOÅNG QUAN VEÀ XÖÛ LYÙ SINH HOÏC LOAÏI NITÔ TRONG NÖÔÙC THAÛI, NITRIFICATION VAØ ANAMMOX .................................................................................................... 20 II.1. Môû ñaàu ...................................................................................................... 20 II.2. Toång quan veà tình hình nghieân cöùu ammonium treân theá giôùi ................... 21 II.2.1. Taùc haïi cuûa vieäc xaû boû ammonium vaøo moâi tröôøng ...................... 23 II.3. Toång quan veà kyõ thuaät xöû lyù nitô truyeàn thoáng ......................................... 25 II.3.1. Quaù trình nitrate hoùa ...................................................................... 25 II.3.1.1. Ñoäng hoïc cuûa quaù trình nitrate hoùa .................................. 27 II.3.1.2. Caùc ñieàu kieän toái öu cho quaù trình nitrate hoùa ................. 28 II.3.2. Quaù trình khöû nitrate ...................................................................... 29 II.4. Caùc phöông phaùp xöû lyù ammonium ........................................................... 32 II.4.1. Phöông phaùp khöû ammonium sinh hoïc ........................................... 33 II.4.2. Phöông phaùp hoùa lyù ........................................................................ 34 II.4.3. Phöông phaùp oxy hoaù kò khí ammonium(Anammox) ..................... 34 II.4.3.1. Söï phaùt hieän phaûn öùng Anammox .................................... 34 II.4.3.2. Hoùa sinh hoïc cuûa Anammox ............................................. 36 II.4.3.3. Vi sinh hoïc cuûa Anammox................................................ 39 II.4.3.3.1. Ñònh danh vaø phaân loaïi vi khuaån Anammox ............. 39 II.4.3.3.2. Moät soá ñaëc ñieåm sinh lyù cuûa vi khuaån Anammox ..... 41 II.4.3.3.3. Caùc yeáu toá kieåm soaùt quaù trình Anammox ............... 42 II.4.3.3.4. Sinh hoïc phaân töû cuûa vi khuaån Anammox ................. 43 II.4.3.3.5. Moái lieân heä di truyeàn cuûa Anammox ....................... 44

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

II.4.4. Phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX...................................... 46 II.4.4.1. Quaù trình SHARON ......................................................... 46 II.4.4.2. Quaù trình CANON ............................................................ 47 II.4.4.3. Phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX ........................ 48 CHÖÔNG III.

PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU VAØ THÖÏC NGHIEÄM ........ 50

III.1. Cô sôû lyù thuyeát ......................................................................................... 50 III.1.1. Hôïp chaát cuûa Nitô ......................................................................... 50 III.1.2. Söï taùc ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät vaø aûnh höôûng cuûa noù ñeán hôïp chaát Nitô ............................................................................................. 52 III.1.2.1. Quaù trình Amon hoaù Ure ................................................. 53 III.1.2.2. Caùc tính chaát cô baûn ........................................................ 53 III.1.2.2.1. Tính chaát cô baûn cuûa ammonium .................... 53 III.1.2.2.2. Tính chaát cô baûn cuûa Nitrit.............................. 54 III.1.2.3. Ñoä pH .............................................................................. 55 III.1.2.4. Löôïng oxy hoaø tan-DO .................................................... 55 III.1.2.5. Nhu caàu oxy hoaù hoïc – COD .......................................... 55 III.1.2.6. Haøm löôïng chaát raén ......................................................... 56 III.2. Phöông phaùp nghieân cöùu .......................................................................... 57 III.2.1. Moâ hình thí nghieäm ......................................................................... 57 III.2.2. Phöông phaùp phaân tích .................................................................... 59 III.2.2.1. Xaùc ñònh ph ............................................................................. 59 III.2.2.2. Xaùc ñònh DO- Disolved Oxygen ............................................ 60 III.2.2.3. Xaùc ñònh löôïng chaát raén lô löûng – SS ...................................... 60 III.2.2.4. Xaùc ñònh COD - Phöông phaùp chuaån ñoä ngöôïc ...................... 60 III.2.2.4.1. Nguyeân taéc .............................................................. 60 III.2.2.4.2. Duïng cuï – Hoaù chaát ................................................ 61 SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

III.2.2.4.3. Tieán haønh ................................................................ 62 III.2.2.4.4. Caùc yeáu toá caûn trôû ................................................... 63 III.2.2.4.5. Coâng thöùc tính ......................................................... 63 III.2.2.5. Xaùc ñònh haøm löôïng nitrate – phöông phaùp quang traéc vôùi thuoác thöû acid phenol di- sunphonic. ...................................................... 64 III.2.2.5.1. Nguyeân taéc ............................................................. 64 III.2.2.5.2. Duïng cuï - Hoaù chaát ................................................. 64 III.2.2.5.3. Tieán haønh ................................................................ 65 III.2.2.5.4. Caùc yeáu toá caûn trôû ................................................... 66 III.2.2.5.5. Xaùc ñònh ñöôøng chuaån nitrat ................................... 66 III.2.2.6. Xaùc ñònh haøm löôïng nitrite - phöông phaùp diazo hoùa ............. 67 III.2.2.6.1. Nguyeân taéc .............................................................. 67 III.2.2.6.2. Duïng cuï - Hoaù chaát ................................................. 67 III.2.2.6.3. Tieán haønh ................................................................ 68 III.2.2.6.4. Caùc ion caûn trôû ....................................................... 68 III.2.2.6.5. Xaùc ñònh ñöôøng chuaån nitrite .................................. 68 III.2.2.7. Xaùc ñònh haøm löôïng ammonium - phöông phaùp so maøu vôùi thuoác thöû netsle ................................................................................ 70 III.2.2.7.1. Nguyeân taéc ............................................................. 70 III.2.2.7.2. Duïng cuï - Hoaù chaát ................................................. 70 III.2.2.7.3. Tieán haønh ................................................................ 71 III.2.2.7.4. Caùc yeáu toá caûn trôû ................................................... 71

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

III.2.2.7.5. Xaùc ñònh ñöôøng chuaån ammonium ......................... 71 III.2.2.8. Xaùc ñònh haøm löôïng photphat P-PO4 ...................................... 73 III.2.2.8.1. Nguyeân taéc .............................................................. 73 III.2.2.8.2. Duïng cuï - Hoùa chaát ................................................. 73 III.2.2.8.3. Caùch tieán haønh ........................................................ 74 III.2.2.8.4. Xaùc ñònh ñöôøng chuaån photphat.............................. 74 III.2.2.9. Xaùc ñònh haøm löôïng saét toång - phöông phaùp traéc quang vôùi thuoác thöû 1.10 – phenaltroline ............................................................... 75 III.2.2.9.1. Nguyeân taéc .............................................................. 75 III.2.2.9.2. Duïng cuï – Hoùa chaát ................................................ 76 III.2.2.9.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ............................................. 76 III.2.2.9.4. Caùch tieán haønh ........................................................ 77 III.2.2.9.5. Xaùc ñònh ñöôøng chuaån Fe ....................................... 77 CHÖÔNG IV. KEÁT QUAÛ THÖÏC NGHIEÄM VAØ BIEÄN LUAÄN ....................... 79 IV.1. Keát quaû thöïc nghieäm................................................................................ 79 IV.2. Bieän luaän.................................................................................................. 85 IV.3. Ñeà xuaát sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä ...................................................... 91 CHÖÔNG V. KEÁT LUAÄN – KIEÁN NGHÒ ....................................................... 95 V.1. Keát luaän ..................................................................................................... 95 V.2. Kieán nghò ................................................................................................... 95 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO PHAÀN PHUÏ LUÏC

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

BAÛNG TÖØ VIEÁT TAÉT Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation): Oxy hoaù kò khí Ammonium AOB (Ammonium Oxidizing Bacteria): Vi khuaån oxy hoaù Ammonium BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu caàu oxy sinh hoaù COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu caàu oxy hoaù hoïc DO (Disolved Oxygen): Löôïng oxy hoaø tan N/DN (Nitrification/Denitrification) NOB (Nitrite Oxidizing Bacteria): Vi khuaån oxy hoaù Nitrit SBR (Sequencing Batch Reactor): Beå phaûn öùng töøng meû keá tieáp nhau SNBR (Shortcut Biological Nitrogen Removal): Quaù trình loaïi nitô theo ñöôøng taét RBC (Rotating Biological Contactors): Ñóa quay sinh hoïc TCVN: Tieâu chuaån Vieät Nam UASB (Up-flow Anaerobic Sludge Blanket): Beå chaûy ngöôïc buøn yeám khí CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite): Quaù trình loaïi boû hoaøn toaøn Nitô töï döôõng thoâng qua con ñöôøng nitrit. SHARON (Single reator for High Activity Ammonium Removal Over Nitrite): Phaûn öùng loaïi boû ammonium hoaït tính cao thoâng qua con ñöôøng nitrit.

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


Ñoà aùn toát nghieäp

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

DANH MUÏC BAÛNG, HÌNH, BIEÅU ÑOÀ, SÔ ÑOÀ Baûng 1: Thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi chaên nuoâi heo ............................................. 12 Baûng 2: Thaønh phaàn lyù hoaù hoïc cuûa nöôùc thaûi chaên nuoâi heo Xí Nghieäp Khang Trang, Q.12 -Tp.HCM ............................................................................. 12 Baûng 3: Aûnh höôûng cuûa caùc coâng ngheä xöû lyù khaùc nhau ñeán caùc hôïp chaát nitô....................................................................................................................... 22 Baûng 4: Öu vaø khuyeát ñieåm cuûa caùc coâng ngheä xöû lyù khaùc nhau ñeán ammonium........................................................................................................... 22 Hình 1: Caùc sô ñoà heä thoáng N/DN xöû lyù nitô...................................................... 30 Hình 2: Sô ñoà nguyeân taéc caùc quaù trình xöû lyù nitô ............................................. 31 Baûng 5: So saùnh moät soá heä thoáng xöû lyù nitô khaùc nhau...................................... 32 Hình 3: Sô ñoà chuyeån hoaù ammonium ............................................................... 33 Hình 4: Chu trình nitô môùi coù theâm maéc xích anammox.................................... 35 Hình 5. Cô cheá sinh hoùa quaù trình anammox ..................................................... 37 Hình 6: Sô ñoà phaân khoang teá baøo anammox..................................................... 38 Hình 7: Cô cheá chuyeån hoaù cuûa anammox ................................................... 39 Hình 8: Caây phaùt sinh loaøi cuûa caùc vi khuaån anammox quan heä giöõa caùc chi vaø doøng coù hoaït tính anammox ........................................................................... 41 Baûng 6: Moät soá ñaëc tröng sinh lyù cuûa vi khuaån vaø phaûn öùng anammox ............ 42 Hình 9: Moái lieân heä di truyeàn cuûa anammox ..................................................... 45 Hình 10: Moâ hình thí nghieäm ............................................................................. 58 Baûng 7: Caùc phöông phaùp phaân tích................................................................... 59 Baûng 8: Keát quaû thöïc nghieäm cuûa giai ñoaïn 1 ................................................... 79 SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


Ñoà aùn toát nghieäp

WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Baûng 9: Keát quaû thöïc nghieäm cuûa giai ñoaïn 2 ................................................... 81 Baûng10: Keát quaû thöïc nghieäm cuûa giai ñoaïn 3 .................................................. 83 Baûng 11: Caùc thoâng soá oâ nhieãn cuûa giai ñoaïn 1 .................................................. 85 Bieåu ñoà 1: Haøm löôïng COD cuûa giai ñoaïn 1....................................................... 85 Bieàu ñoà 2: Noàng ñoä N-NH4 cuûa giai ñoaïn 1 ........................................................ 86 Baûng 12: Caùc thoâng soá oâ nhieãn cuûa giai ñoaïn 2 .................................................. 86 Bieåu ñoà 3: Haøm löôïng COD cuûa giai ñoaïn 2....................................................... 87 Bieåu ñoà 4: Noàng ñoä N-NH4 cuûa giai ñoaïn 2 ........................................................ 87 Baûng 13: Caùc thoâng soá oâ nhieãn cuûa giai ñoaïn 3 .................................................. 88 Bieåu ñoà 5: Haøm löôïng COD cuûa giai ñoaïn 3....................................................... 88 Bieåu ñoà 6: Noàng ñoä N-NH4 cuûa giai ñoaïn 3 ........................................................ 89 Bieåu ñoà 7: Haøm löôïng COD vaøo cuûa 3 giai ñoaïn ................................................ 90 Bieåu ñoà 8: Haøm löôïng COD ra cuûa 3 giai ñoaïn .................................................. 90 Bieåu ñoà 9: Haøm löôïng N-NH4 vaøo cuûa 3 giai ñoaïn ............................................. 90 Bieàu ñoà 10: Haøm löôïng N-NH4 ra cuûa 3 giai ñoaïn .............................................. 90 Bieåu ñoà 11: Hieäu suaát COD cuûa 3 giai ñoaïn ....................................................... 90 Bieåu ñoà 12: Hieäu suaát N-NH4 cuûa 3 giai ñoaïn .................................................... 90 Bieåu ñoà 13: Hieäu suaát N-NO2 cuûa 3 giai ñoaïn .................................................... 91 Bieåu ñoà 14: Hieäu suaát P-PO4 cuûa 3 giai ñoaïn ..................................................... 91 Sô ñoà 1: Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi phöông aùn 1 ................... 92 Sô ñoà 2: Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi phöông aùn 2 ................... 93

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

1. Ñaët Vaán Ñeà Trong caùc ngaønh coâng nghieäp, trong ñoù coù ngaønh chaên nuoâi haøng naêm tieâu thuï moät löôïng nöôùc raát lôùn. Töø ñoù thaûi ra moät löôïng nöôùc thaûi raát lôùn coù noàng ñoä ammonium khaù cao. Vieäc xaû boû N - ammonium vaøo moâi tröôøng laø moät trong nhöõng nguyeân nhaân chính gaây neân hieän töôïng phuù döôõng hoùa nguoàn nöôùc, daãn ñeán oâ nhieãm vaø maát caân baèng sinh thaùi. Vì vaäy vieäc nghieân cöùu öùng duïng caùc quaù trình khöû ammonium trong caùc loaïi nöôùc thaûi giaøu nitô mang moät yù nghóa thöïc tieãn cao. Ôû nöôùc ta, coâng taùc xöû lyù nöôùc thaûi thöôøng chæ chuù troïng ñeán vieäc loaïi boû COD, BOD maø chöa quan taâm ñuùng möùc ñoái vôùi chæ tieâu oâ nhieãm ammonium. Taïi TP. Hoà Chí Minh chæ coù moät soá ít caùc cô sôû, xí nghieäp chaên nuoâi coù trang bò heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi vaø haàu heát laø thaûi boû ra caùc keânh raïch, soâng suoái... Khaùm phaù caùc loaïi vi sinh vaät môùi nhaèm tìm ra caùc phöông phaùp môùi ñeå khöû ammonium trong nöôùc thaûi töø laâu ñaõ ñöôïc nghieân cöùu treân theá giôùi. ÖÙng duïng quaù trình Nitrification –Anammox ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp ñang laø ñeà taøi haáp daãn caùc nhaø sinh vaät hoïc vaø moâi tröôøng hoïc. ÔÛ Vieät Nam, ngaønh coâng ngheä moâi tröôøng tuy vaãn coøn non treû, nhöng vôùi söï quan taâm ñaëc bieät cuûa nhaø nöôùc neân trong nhöõng naêm gaàn ñaây ñaõ coù nhöõng tieán boä ñaùng keå trong coâng taùc nghieân cöùu vaø öùng duïng caùc tieán boä khoa hoïc kyõ thuaät vaøo coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baûo veä moâi tröôøng. Chính vì nhöõng lyù do treân maø vieäc nghieân cöùu öùng duïng quaù trình Nitrification – Anammox, laø quaù trình khöû ammonium baèng vi sinh vaät hieáu khíkî khí trong nöôùc thaûi ngaønh chaên nuoâi ñeå cho saûn phaåm cuoái cuøng laø khí nitô, moät loaïi khí ñöôïc xem nhö voâ haïi ñoái vôùi moâi tröôøng, seõ môû ra moät höôùng ñi môùi khoâng nhöõng mang yù nghóa veà maët khoa hoïc, hôn theá nöõa noù coøn phuø hôïp vôùi quan ñieåm phaùt trieån beàn vöõng hieän nay, ñoù laø taêng tröôûng kinh teá phaûi ñi ñoâi vôùi baûo veä moâi tröôøng. 2. Muïc Tieâu Nghieân Cöùu

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

1


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Nghieân cöùu quaù trình chuyeån ñoåi ammonium trong nöôùc thaûi chaên nuoâi heo baèng vieäc öùng duïng quaù trình Nitrification vaø Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) 3. Noäi Dung Nghieân Cöùu  Khaûo saùt thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa buøn thaûi ñöôïc laáy töø beå laéng (buøn hieáu khí) vaø töø beå kî khí (buøn kî khí) cuûa heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo (Xí nghieäp heo gioáng Ñoâng AÙ, huyeän Dó An, tænh Bình Döông)  Nghieân cöùu ñieàu kieän moâi tröôøng thích hôïp ñeå vi khuaån Nitrosomonas, Nitrobacter vaø Anammox trong buøn thaûi phaùt trieån toát.  Thieát keá, laép ñaët vaø vaän haønh moâ hình.  Phaân tích caùc chæ tieâu N-NH4 , N-NO2 , N-NO3 , COD , P-PO4 , Fe , PH , SS, DO ….cuûa nöôùc thaûi ñaàu vaøo vaø ñaàu ra.  Ñaùnh giaù hieäu quaû cuûa quaù trình xöû lyù trong caùc ñieàu kieän khaùc nhau.  Ñeà xuaát xaây döïng coâng ngheä thích hôïp ñeå xöû lyù ammonium cho ngaønh chaên nuoâi heo. 4. Phöông Phaùp Nghieân Cöùu Caùch Tieáp Caän  Nghieân cöùu taøi lieäu lieân quan ñeán hieân traïng xöû lyù nöôùc thaûi cuûa caùc cô sôû, xí nghieäp chaên nuoâi heo ôû Vieät Nam  Khaûo saùt söï bieán ñoäng veà thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa nöôùc thaûi chaên nuoâi heo.  Nghieân cöùu taøi lieäu lieân quan ñeán cô sôû lyù thuyeát vaø cô sôû thöc tieãn cuûa quaù trình Nitrification vaø Anammox trong vaø ngoaøi nöôùc. Phöông Phaùp Nghieân Cöùu  Taïo söï thích nghi cho caùc vi khuaån Nitrosomonas, Nitrobacter vaø Anammox trong moâi tröôøng chöùa buøn thaûi.  Xaây döïng moâ hình, vaän haønh ôû caùc ñieäu kieän khaùc nhau. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

2


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Phaân tích caùc chæ tieâu hoùa lyù trong phoøng thí nghieäm theo TCVN cuûa nöôùc thaûi ñaàu vaøo vaø ñaàu ra nhaèm oån ñònh caùc thoâng soá.  Töø caùc thoâng soá ñöa ra quy trình xöû lyù thích hôïp. 5. Giôùi Haïn Ñeà Taøi  Caùc thí nghieäm vaø vaän haønh moâ hình Pilot vôùi quy moâ 200 – 500 lít/ngaøy vaø thieát bò phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX ñöôïc thöïc hieän taïi Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi Thaønh Phoá Hoà Chí Minh.  Nöôùc thaûi ñöôïc laáy töø Xí nghieäp heo gioáng Ñoâng AÙ, huyeän Dó An, tænh Bình Döông.  Noäi dung taäp trung vaøo vieäc öùng duïng quaù trình Nitrification vaø Anammox ñeå khöû ammonium trong nöôùc thaûi Xí nghieäp heo gioáng Ñoâng AÙ. Töø ñoù ñeà xuaát daây chuyeàn coâng ngheä thích hôïp ñeå khöû ammonium trong nöôùc thaûi chaên nuoâi heo. 6. Ñòa Ñieåm - Thôøi Gian Nghieân Cöùu Ñòa Ñieåm Ñeà taøi naøy ñöôïc thöïc hieän taïi Phoøng Coâng Ngheä Bieán Ñoåi Sinh Hoïc vaø Moâi Tröôøng thuoäc Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi (Khu Thöïc Nghieäm Khoa Hoïc vaø Coâng Ngheä Thuû Ñöùc) Giôùi Thieäu Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi ñöôïc thaønh laäp theo Nghò ñònh 24/CP cuûa Thuû Töôùng Chính Phuû Nuôùc CHXHCN Vieät Nam ngaøy 25/05/1993 vaø quyeát ñònh soá 22/KHCNQG, quyeát ñònh ngaøy 19/06/1993 cuûa Ban Giaùm Ñoác Trung taâm Khoa Hoïc Töï Nhieân vaø Coâng Ngheä Quoác Gia ñaõ ñuôïc Boä Khoa Hoïc Coâng Ngheä vaø Moâi Tröôøng caáp giaáy chöùng nhaän hoaït ñoäng Khoa Hoïc Coâng Ngheä soá 260 ngaøy 30/03/1994 Truï sôû chính cuûa vieän ñöôïc xaây döïng taïi Thuû Ñöùc vaø hoaøn thaønh vaøo cuoái naêm 1998. Vieän coù 11 phoøng ban, phaân vieän nghieân cöùu taïi Ñaø Laït coù 4 phoøng thí

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

3


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

nghieäm chuyeân ngaønh baûo taøng ñoäng thöïc vaät Taây Nguyeân vaø ñôn vò nghieân cöùu trieån khai laø Lieân Hieäp Khoa Hoïc saûn xuaát thöïc nghieäm sinh-hoaù Vieän coù ñoäi nguõ caùn boä khoa hoïc goàm gaàn 107 ngöôøi trong ñoù coù 23 tieán só vaø phoù tieán só, coù 7 giaùo sö vaø phoù giaùo sö Vieän coù nhieäm vuï nghieân cöùu, öùng duïng vaø phaùt trieån caùc phöông phaùp sinh hoïc trong vieäc taïo vaø nhaân gioáng caây troàng, vaät nuoâi vaø vi sinh vaät ñoàng thôøi vieän cuõng coù nhieäm vuï phaân tích caùc chæ tieâu trong nöôùc thaûi, nöôùc uoáng, nöôùc sinh hoaït… Thôøi Gian Nghieân Cöùu Ñeà taøi ñöôïc thöïc hieän trong khoaûng thôøi gian töø 01/04/2006 ñeán 01/11/2006. 7. Yù Nghóa Cuûa Ñeà Taøi Yù Nghóa Khoa Hoïc  Ñaây laø ñeà taøi môùi ñöôïc nghieân cöùu ôû Vieät Nam trong nhöõng naêm gaàn ñaây neân coù tính khoa hoïc cao nhaèm taïo cho nhöõng nghieân cöùu tieáp theo vaø khaû naêng öùng duïng kyõ thuaät sinh hoïc kî khí, hieáu khí vôùi vieäc söû duïng nhoùm vi khuaån Nitrosomonas, Nitrobacter vaø Anammox, ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä ammonium cao.  Caùc thoâng soá coâng ngheä thu ñöôïc töø thöïc nghieäm seõ taïo cô sôû ban ñaàu cho vieäc thieát keá quy trình coâng ngheä xöû lyù ammonium trong nöôùc thaûi chaên nuoâi heo.  Vieäc öùng duïng quaù trình Nitrification vaø Anammox coù khaû naêng xöû lyù trieät ñeå nguoàn oâ nhieãm daïng nitô trong nöôùc thaûi, vì saûn phaåm cuoái cuøng cuûa quaù trình laø khí nitô ñöôïc coi laø voâ haïi ñoái vôùi heä sinh thaùi. YÙ Nghóa Thöïc Tieãn  Söï thaønh coâng cuûa ñeà taøi môû ra khaû naêng öùng duïng trong xöû lyù nguoàn nöôùc thaûi giaøu ammonium hieäu quaû vaø tieát kieäm

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

4


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Vì quaù trình dieãn ra trong ñieàu kieän suïc khí coù giôùi haïn neân giaûm tieâu hao naêng löôïng moät caùch ñaùng keå. Maët khaùc khoâng caàn phaûi theâm chaát dinh döôõng neân coù theå tieát kieäm löôïng hoùa chaát lôùn  Saûn phaån cuoái cuøng cuûa quaù trình laø khí nitô khoâng ñoäc haïi vôùi moâi tröôøng Tính Môùi Cuûa Ñeà Taøi  Xaùc ñònh ñöôïc khaû naêng öùng duïng cuûa quaù trình Nitrification vaø Anammox ñeå khöû ammonium trong nöôùc thaûi chaên nuoâi heo  Xaùc ñònh ñöôïc khaû naêng aùp duïng vaøo coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo baèng öùng duïng phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX. 8. Tính Thöïc Teá Cuûa Ñeà Taøi Ñeà taøi nghieân cöùu naøy coù tính öùng duïng raát cao vì trong nöôùc thaûi ôû moät soá ngaønh coù noàng ñoä ammonium cao nhö: nöôùc thaûi chaên nuoâi heo, nöôùc thaûi ôû caùc nhaø maùy cheá bieán muû cao su, nöôùc ræ raùc, nöôùc thaûi nhaø maùy cheá bieán thuyû saûn…. 9. Nhu Caàu Kính Teá Xaõ Hoäi Phöông phaùp naøy ít toán keùm nhöng coù hieäu quaû xöû lyù cao hôn so vôùi nhöõng phöông phaùp xöû lyù hieän nay.

CHƯƠNG I.

TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU TRONG NÖÔÙC –

TỔNG QUAN CHUNG VỀ NƯỚC THẢI, NÖÔÙC THAÛI SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

5


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

CHAÊN NUOÂI HEO Trong thôøi buoåi phaùt trieån neàn vaên minh nhaân loaïi, nhu caàu veà nöôùc ngaøy caøng taêng, do ñoù löôïng nöôùc thaûi ra ngaøy caøng nhieàu, möùc ñoä oâ nhieãm ngaøy caøng trôû neân traàm troïng. Nöôùc thaûi ñöa vaøo nöôùc beà maët nhöõng thaønh phaàn khaùc nhau, töø traïng thaùi tan, hoaëc döôùi daïng huyeàn phuø, hay nhuõ töông cho ñeán caùc loaïi vi khuaån. Do töông taùc hoaù hoïc cuûa caùc chaát ñoù, vaø cuõng do söï thay ñoåi pH cuûa moâi tröôøng neân caùc saûn phaåm thöù caáp ñöôïc hình thaønh chaúng haïn nhö quaù trình oxy hoaù muoái Fe2+ trong nöôùc thaønh muoái Fe3+ hydroxyt khoâng tan. Caùc chaát keát tuûa vaø huyeàn phuø trong nöôùc ngaên caûn söï phaùt trieån cuûa caùc loaïi vi khuaån tham gia vaøo quaù trình laøm saïch nöôùc. Caùc chaát huyeàn phuø ngaên caûn söï ñaâm xuyeân cuûa aùnh saùng maët trôøi xuoáng ñaùy nöôùc gaây haïn cheá quaù trình quang hôïp cuûa thöïc vaät nhaát laø nhöõng loaïi rong bieån nhôø vaøo aùnh saùng maët trôøi maø taïo ñöôïc löôïng oxy caàn thieát cho quaù trình oxy hoaù caùc chaát höõu cô. Moät soá chaát voâ cô vaø höõu cô tan trong nöôùc coù aûnh höôûng ñoäc haïi ñeán söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, trong ñoù coù caû nhöõng hôïp chaát mang tính axit bazô vì chuùng laøm thay ñoåi pH trong nöôùc ( 6.8 < pH < 8.0 laøm haïn cheá söï phaùt trieån cuûa moät soá vi khuaån laøm saïch nöôùc)…[14],[15] Phaân tích nöôùc thaûi laø moät trong nhöõng nhieäm vuï khoù khaên vaø phöùc taïp nhaát cuûa ngaønh hoaù hoïc phaân tích vì nöôùc thaûi bao haøm nhieàu thaønh phaàn khaùc nhau vaø chöùa haøm löôïng töø thaáp ñeán cao. Moät trong nhöõng ñaëc tính cuûa nöôùc thaûi gaây khoù khaên trong phaân tích laø tính khoâng beàn do töông taùc hoaù hoïc phöùc taïp giöõa caùc hôïp phaàn bò bieán ñoåi khoâng ngöøng. Do ñoù trong quaù trình phaân tích phaûi thöïc hieän nhieàu laàn, choïn caùc phöông phaùp coù ñoä nhaïy, ñoä choïn loïc cao, vaø phaûi coù ñaàu oùc phaùn ñoaùn caùc thao taùc caùc quaù trình xaûy ra ñeå thu ñöôïc keát quaû chính xaùc. Sau ñaây laø moät soá chaát thaûi coù maët trong nöôùc thaûi cuûa moät soá ngaønh saûn xuaát coâng nghieäp.[1]  Ñoà da: canxi, hydrosunfua, natrisunfua, crom, keõm. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

6


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Ñoà goám: bari, cadimi, liti, mangan…  Nhaø maùy sôn: bari, clorat, cadimi, coban, chì, keõm, amoni, xuùt, caùc chaát axit, caùc chaát höõu cô…  Thuoác tröø saâu: ñoàng, bari, asen, silicflo, clo, moät soá chaát ñoäc höõu cô.  Hoaù daàu: caùc acid, kim loaïi, clorua, sunfat, caùc chaát höõu cô…  Coâng nghieäp chaên nuoâi: vi sinh, caùc hôïp chaát höõu cô, caùc vi truøng, COD, NO3-, NO-2, NH+4… I.1. Söï Nhieãm Baån Nguoàn Nöôùc Söï nhieãm baån nguoàn nöôùc coù theå xaûy ra baèng hai caùch: söï nhieãm baån töï nhieân vaø söï nhieãm baån nhaân taïo. [3],[8]  Söï nhieãm baån töï nhieân laø do quaù trình phaùt trieån vaø cheát ñi cuûa caùc loaøi thöïc vaät, ñoäng vaät coù trong nguoàn nöôùc, hoaëc laø do nöôùc möa loâi theo caùc chaát baån töø treân maët ñaát chaûy vaøo nguoàn nöôùc.  Söï nhieãm baãn nhaân taïo chuû yeáu laø do xaû nöôùc sinh hoaït vaø coâng nghieäp vaøo nguoàn nöôùc. Nguoàn nöôùc bò nhieãm baån coù theå ñaùnh giaù baèng caùc daáu hieäu ñaëc tröng sau ñaây.  Coù xuaát hieän caùc chaát noåi treân beà maët nöôùc vaø caùc caën laéng chìm xuoáng ñaùy nguoàn.  Thay ñoåi tính chaát lyù hoïc cuûa nöôùc nguoàn ( thay ñoåi pH vaø haøm löôïng cuûa caùc chaát höõu cô, voâ cô, xuaát hieän caùc chaát ñoäc haïi )  Löôïng oxy hoaø tan trong nöôùc nguoàn do ñaõ tieâu hao ñeå oxy hoaù caùc chaát baån höõu cô vöøa môùi ñöa vaøo.  Caùc vi khuaån thay ñoåi veà daïng vaø veà soá löôïng coù xuaát hieän caû caùc vi truøng gaây beänh.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

7


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Nguoàn nhieãm baån nhö ñaõ trình baøy coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán vieäc söû duïng nguoàn vaøo muïc ñích caáp nöôùc. I.2. Thaønh Phaàn Nöôùc Thaûi Sau khi söû duïng cho nhu caàu sinh hoaït vaø coâng nghieäp nöôùc bò nhieãm baån ñoàng thôøi coù chöùa nhieàu vi truøng vaø caùc chaát ñoäc haïi khaùc. Chuùng laøm oâ nhieãm moâi tröôøng. Vì vaäy, nöôùc thaûi tröôùc khi xaû vaøo soâng, hoà ( nguoàn nöôùc ) caàn phaûi ñöôïc xöû lyù thích ñaùng. Möùc ñoä xöû lyù phuï thuoäc vaøo noàng ñoä cuûa nöôùc thaûi: khaû naêng pha loaõng giöõa nöôùc thaûi vaø nöôùc nguoàn vaø caùc yeâu caàu veà maët veä sinh. Ñeå thieát keá caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi, tröôùc tieân caàn phaûi bieát thaønh phaàn cuûa chuùng. Theo traïng thaùi lyù hoïc, caùc chaát baån trong nöôùc thaûi ñöôïc chia thaønh 3 nhoùm sau ñaây:[3]  Nhoùm 1: goàm caùc chaát khoâng tan ôû daïng lô löûng, kích thöôùt lôùn ( nhöõng haït coù ñöôøng kính > 10-1 mm) vaø ôû daïng huyeàn phuø, nhuõ töông, bot ( nhöõng haït coù ñöôøng kính töø 10-1 ñeán 10-4 mm)  Nhoùm 2: goàm caùc chaát khoâng tan ôû daïng keo ( nhöõng haït coù kích thöôùt töø 10-4 ñeán 10-6 mm)  Nhoùm 3 : goàm caùc chaát hoøa tan ôû daïng haït phaân töû. Nhöõng haït naøy coù ñöôøng kính < 10-6 mm. Chuùng khoâng taïo thaønh pha rieâng bieät vaø heä trôû thaønh heä moät pha hay coøn goïi laø dung dòch thaät. Theo baûn chaát cuûa mình, caùc chaát baån trong nöôùc bao goàm: caùc chaát baån höõu cô, voâ cô, vi sinh vaät vaø sinh vaät.[11]  Caùc chaát baån voâ cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït chieám 42%, goàm coù caùt, caùc haït ñaát seùt, xæ quaëng, caùc muoái khoaùng, caùc acid voâ cô, kieàm voâ cô, caùc daàu khoaùng…

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

8


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Caùc chaát baån höõu cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït chöùa 58% goàm caùc chaát höõu cô thöïc vaät vaø höõu cô ñoäng vaät.  Caùc chaát höõu cô thöïc vaät coù trong nöôùc thaûi sinh hoaït goàm: caën baõ thöïc vaät, rau hoa quaû, giaáy…nguyeân toá hoaù hoïc chính cuûa daïng chaát baån naøy laø cacbon.  Caùc chaát höõu cô ñoäng vaät coù trong nöôùc thaûi sinh hoaït goàm: caùc chaát baøi tieát cuûa con ngöôøi vaø ñoäng vaät, caën baõ xaùc ñoäng vaät…ñaëc ñieåm cuûa chuùng laø chöùa moät haøm löôïng lôùn nitô.  Nhieãm baån vi sinh vaät vaø vi sinh laø do nhieàu loaïi vi sinh vaät vaø sinh vaät taïo neân: caùc loaïi naám men, naám moác, rong taûo nhoû vaø vi khuaån. Trong soá ñoù coù caû vi khuaån gaây beänh. Thí duï caùc taùc nhaân gaây beänh thöông haøn, lî…daïng chaát baån naøy ñaëc tröng nhaát cho nöôùc thaûi sinh hoaït vaø moät vaøi loaïi nöôùc thaûi sinh hoaït khaùc (ví duï nöôùc thaûi xí nghieäp gieát moå gia suùc, nhaø maùy da) veà thaønh phaàn hoùa hoïc thì chuùng thuoäc nhoùm caùc chaát baån höõu cô. Khi xeùt veà thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi caàn phaûi hieåu moät khaùi nieäm quan troïng laø noàng ñoä baån cuûa nöôùc thaûi, ñoù laø haøm löôïng chaát baån chöùa trong moät ñôn vò theå tích ñöôïc tính baèng (mg/l). I.3. Vai Troø Cuûa Ngaønh Chaên Nuoâi Heo. Trong noâng nghieäp, chaên nuoâi ñöôïc khaúng ñònh laø moät ngaønh kinh teá quan troïng trong neàn kinh teá quoác daân, noù cung caáp moät löôïng thòt khaù lôùn cho con ngöôøi, ñoù laø loaïi thöùc aên giaøu chaát ñaïm khoâng theå thieáu trong khaåu phaàn aên cuûa ngöôøi daân. Vaøo naêm 1995, löôïng thòt tieâu thuï bình quaân cuûa moät ngöôøi daân TPHCM laø 21kg/naêm, trong ñoù löôïng thòt heo chieám 70%. Nhö vaäy, lôïi nhuaän töø chaên nuoâi heo coù theå ñaït ñeán 15-20% cuûa ñoàng voán ñaàu tö. Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, nhieàu gioáng heo ñaõ ñöôïc taïo gioáng, du nhaäp töø nöôùc ngoaøi ñeå taêng naêng suaát thòt vaø ñaùp öùng nhu caàu ngaøy caøng taêng cuûa ngöôøi daân.[14] SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

9


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Chaên nuoâi heo laø moät trong nhöõng nghaønh quan troïng cuûa Thaønh Phoá Hoà Chí Minh. Nhieàu cô sôû chaên nuoâi heo tröôùc ñaây naèm ôû caùc huyeän ngoaïi thaønh daân cö thöa thôùt nay ñaõ trôû thaønh nhöõng khu ñoâng daân cö thuoäc noäi thaønh nhö Xí Nghieäp chaên nuoâi 19/5 naèm taïi phöôøng Linh Xuaân quaän Thuû Ñöùc, Xí Nghieäp chaên nuoâi heo Goø Sao thuoäc aáp 7 Thaïnh Xuaân quaän 12, Xí Nghieäp chaên nuoâi heo 3 thaùng 2 naèm taïi phöôøng Linh Xuaân quaän Thuû Ñöùc, Xí Nghieäp chaên nuoâi heo gia coâng quaän Phuù Nhuaän, xí nghieäp chaên nuoâi ñoàng hieäp naèm taïi quaän thuû ñöùc. Moãi xí nghieäp ñeàu nuoâi treân 2.000 heo, moãi ngaøy thaûi ra töø 100 ñeán 300 m3 nöôùc thaûi .Trong nhöõng naêm tôùi ñeå phaùt trieån beàn vöõng saûn xuaát vaø khoâng laøm oâ nhieãm moâi tröôøng, Thaønh Phoá Hoà Chí Minh ñaõ coù chuû tröông ñöa caùc cô sôû chaên nuoâi hieän nay ra caùc huyeän Cuû Chi, Hoác Moân, Bình Chaùnh, Nhaø Beø, Caàn Giôø. Beân caïnh ñoù, chaên nuoâi ñöôïc khuyeán khích phaùt trieån vaø taïo ñieàu kieän naâng cao tæ troïng chaên nuoâi coâng nghieäp, thöïc hieän toát di dôøi caùc cô sôû chaên nuoâi gaây oâ nhieãm, keát hôïp vôùi boá trí laïi, di chuyeån caùc traïi chaên nuoâi ra vuøng noâng nghieäp oån ñònh laâu daøi, keát hôïp vôùi coâng nghieäp hoaù, hieän ñaïi hoaù caùc khaâu saûn xuaát gioáng, chuoàng traïi, thöùc aên gia suùc, xöû lyù nöôùc thaûi… Sau naêm 2000, caùc cô sôû chaên nuoâi coâng nghieäp ñöôïc xaây döïng chuû yeáu ôû Cuû Chi vaø moät soá vuøng noâng thoân ôû Hoùc Moân, Bình Chaùnh, Thuû Ñöùc, Nhaø Beø, Caàn Giô …(tuyø ñoái töôïng nuoâi vaø haïn cheá toái ña ôû caùc khu daân cö taäp trung, vuøng ñoâ thò hoaù) vaø ñaït muïc tieâu phaán ñaáu giai ñoaïn 2000-2010 seõ cung caáp saûn phaåm chaên nuoâi cho khoaûng 6 trieäu ngöôøi (hieän ngaønh chaên nuoâi chæ ñaùp öùng ñöôïc 21-37% nhu caàu thòt cho thaønh phoá).

I.4. Söï OÂ Nhieãm Nöôùc Thaûi Chaên Nuoâi Heo Caùc ñôn vò chaên nuoâi coâng nghieäp hieän nay cuûa TP.HCM phaàn lôùn naèm trong vuøng phaùt trieån ñoâ thò vaø khu coâng nghieäp, ñang daàn boäc loä roõ caùc nhöôïc ñieåm veà SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

10


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

maët baèng haïn heïp, khoâng ñaûm baûo veä sinh thuù y theo quy ñònh cuûa phaùp leänh thuù y veà maët khoâng gian vaø nhaát laø khoâng coù ñieàu kieän xöû lyù tröôùc khi thaûi vaøo moâi tröôøng maø ñöôïc ñoå ra keânh raïch, soâng ngoøi, ñaát ñai xung quanh laøm oâ nhieãm moâi tröôøng nghieâm troïng. (Noäi thaønh TP.HCM ñang coù nhieàu xí nghòeâp chaên nuoâi heo quy moâ trung bình khoaûng treân döôùi 2000 ñaàu heo moãi xí nghieäp, nöôùc thaûi trong quaù trình chaên nuoâi thaûi ra moâi tröôøng moãi ngaøy töø 100 - 300m3/xí nghieäp). Do ñònh höôùng chuyeån dòch cô caáu giaûm tæ leä troàng troït, taêng tæ leä chaên nuoâi neân löôïng nöôùc thaûi thaûi vaøo moâi tröôøng seõ ngaøy caøng taêng. Nöôùc thaûi chaên nuoâi heo laø moät trong nhöõng loaïi nöôùc thaûi gaây oâ nhieãm moâi tröôøng nghieâm troïng nhaát, laø nguoàn nöôùc thaûi khoâng an toaøn do chöùa haøm löôïng caùc hôïp chaát chaát höõu cô khaù cao, nhieàu chaát xô vaø haøm löôïng cao caùc hôïp chaát nitô, löu huyønh, tröùng giun saùn…Nguoàn nöôùc thaûi naøy coù nguy cô trôû thaønh nguyeân nhaân tröïc tieáp phaùt sinh beänh cho gia suùc ñoàng thôøi laây lan moät soá beänh cho ngöôøi do chöùa nhieàu maàm beänh nhö: Samonella, Leptospira, Clostridium, Bacillus, Fasciolosis, Buski, Brucella…[2],[14] Tuyø thuoäc vaøo ñieàu kieän chaêm soùc (soá löïông nöôùc duøng ñeå laøm veä sinh) vaø thu doïn chaát thaûi (coù laáy bôùt moät phaàn phaân heo hay khoâng tröôùc khi laøm veä sinh) cuûa moãi cô sôû chaên nuoâi maø thaønh phaàn nöôùc thaûi khaùc nhau vaø ñaït doä dao doäng raát lôùn.

SS

COD

BOD5

NH4+

(mg/l)

(mg/l)

(mg/l)

(mg/l)

pH

Taøi lieäu

Ñ.H.L.Chi et al. 1997 SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

11


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

300 -1500

1000-4000

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

700-2100

865

6,5-7,7

Ñoã Ngoïc Quyønh.1999 Buøi Xuaân An et al. 1999

Baûng1: Thaønh phaàn (trung bình) cuûa nöôùc thaûi chaên nuoâi heo. Tuyø vaøo töøng cô sôû chaên nuoâi maø thaønh phaàn chaát thaûi coù khaùc nhau, nhöng thöôøng thì nöôùc thaûi chaên nuoâi heo coù haøm löôïng chaát höõu cô khaù cao: SS:180 – 1248 mg/l; COD: 500 – 3000; BOD: 300 – 2100 mg/l; NH4+: 15- 865mg/l; Escherichia Coli: 15.105 – 68,3.107 MPN/ 100ml; Steptococcus Faecalis 3.102 – 3,5.103 MPN/ 100ml; Clostridium Perfringens: 50 – 160 teá baøo/ 100ml. Keát quaû phaân tích nöôùc röûa chuoàng heo cuûa Xí Nghieäp chaên nuoâi heo Khang Trang ñöôïc ghi nhaän ôû baûng 2 Baûng 2: Thaønh phaàn lyù hoaù hoïc cuûa nöôùc thaûi chaên nuoâi heo Xí Nghieäp Khang Trang, Q.12 -Tp.HCM Taùc nhaân oâ nhieãm

Thaønh phaàn trung bình (mg/l)

TS

3.082

Caën lô löûng (SS)

1.248

Caën hoøa tan

1.815

BOD5

1.950

COD

3.400

Toång N

450

Toång P

47

Maëc duø nöôùc thaûi chaên nuoâi heo gaây oâ nhieãm moâi tröôøng raát lôùn nhöng haàu heát caùc cô sôû chaên nuoâi lôùn nhoû hieän nay ñeàu chöa coù heä thoáng xöû lyù thích hôïp vaø hoaït ñoäng thöôøng xuyeân coù hieäu quaû. Nguyeân nhaân cuûa vieäc treân laø do yù thöùc cuûa caùc nhaø quaûn lyù ôû caùc xí nghieäp chaên nuoâi chöa coi vieäc xöû lyù nöôùc thaûi laø thaät söï

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

12


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

caàn thieát. Ngaønh chaên nuoâi laø moät trong nhöõng ngaønh quan troïng ôû nöôùc ta noùi chung vaø ôû thaønh phoá noùi rieâng vì theá vaán ñeà xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo laø moät taát yeáu phaûi laøm nhaèm phaùt trieån kinh teá beàn vöõng. I.5. Moät Soá Phöông Phaùp Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Chaên Nuoâi Heo. [3],[5],[12] Nöôùc thaûi chaên nuoâi heo thöôøng chöùa nhieàu taïp chaát coù baûn chaát khaùc nhau, vì vaäy muïc ñích cuûa coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi laø khöû caùc taïp chaát ñoù sao cho nöôùc sau khi xöû lyù ñaït chaát löôïng cho pheùp taùi söû duïng, coù theå söû duïng ñöôïc cho moät muïc ñích nhaát ñònh sau ñoù hay thaûi ra moâi tröôøng xung quanh maø khoâng laøm oâ nhieãm moâi tröôøng. Ñeå ñaït ñöôïc muïc ñích ñoù, trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi bao goàm caùc phöông phaùp cô baûn sau. I.5.1. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Baèng Phöông Phaùp Cô Hoïc Nöôùc thaûi thöôøng chöùa caùc chaát tan hay khoâng tan ôû daïng lô löûng. Ñeå taùch caùc haït naøy ra khoûi nöôùc thaûi, ngöôøi ta coù theå söû duïng caùc phöông phaùp cô hoïc nhö loïc qua song chaén raùc, löôùi chaén raùc, caùc loaïi beå laéng, loïc caùt vaø ly taâm. Tuyø vaøo kích thöôùc haït, tính chaát hoaù - lyù, noàng ñoä haït lô löûng, löu löôïng nöôùc vaø möùc ñoä laøm saïch caàn thieát maø ngöôøi ta löïa choïn phöông phaùp thích hôïp I.5.2. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Baèng Phöông Phaùp Hoaù - Lyù I.5.2.1. Ñoâng Tuï Vaø Keo Tuï Caùc chaát raén lô löûng phaân taùn, caùc chaát keo coù kích thöôùc nhoû hôn 10-4mm khoâng theå töï laéng ñöôïc hoaëc laéng vôùi toác ñoä raát chaäm coù theå ñöôïc loaïi boû baèng phöông phaùp ñoâng tuï vaø keo tuï Caùc chaát ñoâng tuï thöôøng duøng laø caùc loaïi muoái nhoâm, saét hay hoãn hôïp cuûa chuùng. Ngoaøi ra, ñeå taêng hieäu suaát ñoâng tuï, ngöôøi ta coøn söû duïng theâm caùc chaát trôï ñoâng tuï. Caùc chaát trôï ñoâng tuï coù taùc duïng naâng cao toác ñoä laéng cuûa caùc boâng keo ñoàng thôøi giaûm löôïng chaát ñoâng tuï, giaûm thôøi gian ñoâng tuï. Caùc chaát trôï ñoâng tuï coù

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

13


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

theå laø caùc polyme töï nhieân nhö tinh boät, xellulose, dextrin, caùc polyme toång hôïp nhö polyacrylamid, hoaëc caùc chaát ñoâng tuï voâ cô nhö natri, silicat hoaït tính… I.5.2.2. Tuyeån Noåi Tuyeån noåi laø phöông phaùp ñöôïc söû duïng ñeå taùch caùc taïp chaát ôû daïng raén hoaëc loûng, phaân taùn khoâng tan, töï laéng keùm trong pha loûng vaø moät soá chaát hoaø tan nhö caùc chaát hoaït ñoäng beà maët. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp tuyeån noåi laø coù theå loaïi boû caùc haït nhoû, nheï, laéng chaäm trong moät khoaûng thôøi gian ngaén. Tuy nhieân, caùc thieát bò tuyeån noåi coù caùc mao quaûn deã bò baån, taéc ngheït vaø khoù löïa choïn caùc loaïi vaät lieäu ñeå coù kích thöôùc mao quaûn gioáng nhau ñeå ñaûm baûo taïo thaønh caùc boït khí coù kích thöôùc ñoàng nhaát. I.5.2.3. Haáp Phuï Ñöôïc söû duïng ñeå laøm saïch trieät ñeå nöôùc thaûi khoûi caùc chaát höõu cô hoaø tan sau khi xöû lyù sinh hoïc cuõng nhö xöû lyù sô boä khi trong nöôùc thaûi coù moät haøm löôïng raát nhoû caùc chaát khoâng ñöôïc phaân giaûi baèng con ñöôøng sinh hoïc vaø thöôøng coù ñoäc tính cao nhö phenol, alkylbenzen, sulfonic acid… Moät soá chaát haáp phuï ñöôïc söû duïng phoå bieán laø than hoaït tính, caùc nhöïa cao phaân töû nhö scavenger laø loaïi nhöïa cenion coù ñoä xoáp lôùn I.5.3. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Baèng Phöông Phaùp Hoaù Hoïc Ñaëc tröng laø phöông phaùp oxy-hoaù khöû Trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi, ngöôøi ta coù theå söû duïng caùc chaát oxy hoaù nhö Clo daïng khí hoaëc hoaù loûng, Kali-permanganat, H2O2, Ozon… ñeå laøm saïch nöôùc thaûi Laøm saïch nöôùc thaûi baèng phöông phaùp khöû ñöôïc öùng duïng trong caùc tröôøng hôïp nöôùc thaûi chöùa caùc hôïp chaát deã bò khöû. Ñaëc bieät phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng roäng raõi ñeå taùch caùc hôïp chaát thuyû ngaân, crom…ra khoûi nöôùc thaûi

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

14


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

I.5.4. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Baèng Phöông Phaùp Sinh Hoïc Phöông phaùp naøy thöôøng ñöôïc duøng ñeå loaïi caùc chaát phaân taùn nhoû, chaát keo vaø caùc chaát höõu cô hoaø tan (ñoâi khi coù caû moät soá hôïp chaát voâ cô) khoûi nöôùc thaûi. Nguyeân lyù cuûa phöông phaùp naøy laø döïa vaøo hoaït ñoäng soáng cuûa caùc loaøi vi sinh vaät coù khaû naêng phaân huyû, phaù gaõy caùc maïch phaân töû cuûa caùc chaát höõu cô coù maïch cacbon lôùn thaønh caùc phaân töû coù maïch cacbon ñôn giaûn hôn nhieàu vaø cuoái cuøng laø taïo CO2 (hieáu khí) hoaëc CH4+CO2(yeám khí). Caùc vi sinh vaät, vi khuaån, taûo, rong reâu laø caùc chaát xuùc taùc soáng. Chuùng giuùp cho moät soá quaù trình xaûy ra trong nöôùc, caùc phaûn öùng coù söï tham gia cuûa caùc hôïp chaát höõu cô vaø caùc quaù trình oxy hoaù-khöû xaûy ra qua trung gian laø vi khuaån Caùc phöông trình toång quaùt cuûa quaù trình oxy hoaù sinh hoaù nhôø caùc vi sinh vaät ôû ñieáu kieän hieáu khí: CxHyOzN + NH3 + O2 vi sinh vaät

xCO2 + (Y-3)/2 H2O + NH3 + 4H+

Phaûn öùng toång hôïp ñeå xaây döïng teá baøo CxHyOzN + NH3 + O2

vi sinh vaät

C5H7NO2 + CO2 + 4H+

Khi trong moâi tröôøng thieáu chaát dinh döôõng vi sinh vaät tieán haønh söï töï oxy hoaù caùc chaát lieäu teá baøo C5H7NO2 + 5O2 NH3 + 2O2

vi sinh vaät

visinh vaät

5CO2 + NH3 + 2H2O + 4H+

2HNO2 + O2

vi sinh vaät

2HNO3

I.5.4.1. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Baèng Phöông Phaùp Leân Men Hieáu Khí Nguyeân lyù chung cuûa phöông phaùp naøy laø caùc vi sinh vaät hieáu khí söû duïng oxy cuûa khoâng khí ñeå phaân huyû caùc chaát höõu cô thaønh CO2 vaø H2O Caùc chaát höõu cô hoaø tan, caû chaát keo vaø caùc chaát phaân taùn nhoû seõ ñöôïc chuyeån hoaù baèng caùch haáp phuï vaø keo tuï treân beà maët caùc teá baøo vi sinh vaät. Tieáp ñoù trong quaù trình trao ñoåi chaát döôùi taùc duïng cuûa caùc men noäi baøo, chaát höõu cô seõ ñöôïc phaân huyû

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

15


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Quaù trình phaân huyû caùc chaát höõu cô bôûi caùc vi sinh vaät hieáu khí coù theå ñöôïc bieåu dieãn moät caùch toång quaùt nhö sau: Caùc chaát höõu cô + O2

vi khuaån

CO2 + H2O + vi khuaån

Caùc chaát dinh döôõng Hoaëc Caùc chaát höõu cô + O2

vi khuaån

Caùc chaát dinh döôõng

saûn phaåm cuûa quaù trình oxy hoaù

+ saûn phaåm ñaõ ñöôïc toång hôïp

I.5.4.2. Xöû Lyù Baèng Phöông Phaùp Leân Men Yeám Khí Phöông phaùp xöû lyù yeám khí laø phöông phaùp söû duïng vi sinh vaät yeám khí (ví duï nhö loaøi vi khuaån Metbanogens phaân huyû caùc chaát höõu cô ôû ñieàu kieän khoâng coù khoâng khí thaønh khí metan) ñeå phaân huyû caùc hôïp chaát höõu cô ôû ñieàu kieän yeám khí goàm 2 giai ñoaïn chính •

Giai ñoaïn 1: (giai ñoaïn thuyû phaân) döôùi taùc duïng cuûa men do vi sinh vaät tieát

ra, caùc hôïp chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi seõ bò thuyû phaân: caùc cacbon hydrat phöùc taïp seõ thaønh ñöôøng ñôn giaûn, protit seõ thaønh peptit phaân töû thaáp vaø axit amin, môõ seõ thaønh glycerin vaø axit beùo •

Giai ñoaïn 2: (giai ñoaïn taïo khí) saûn phaåm cuûa quaù trình thuyû phaân seõ tieáp tuïc

bò phaân huyû vaø taïo saûn phaåm cuoái cuøng laø hoãn hôïp caùc loaïi khí chuû yeáu laø CO2 vaø CH4, ngoaøi ra coøn moät ít muoái khoaùng. Toác ñoä vaø möùc ñoä phaân huyû yeám khí cuûa caùc chaát höõu cô phuï thuoäc vaøo baûn chaát hoaù hoïc cuûa chuùng Quaù trình phaân huyû yeám khí caùc chaát höõu cô ñöôïc chia ra laøm 3 böôùc nhö sau:

Böôùc 1: Chaát coù khoái

thuyû phaân

phaân töû thích hôïp cho vi sinh

löôïng phaân töû lôùn

ENZIN

söû duïng vaø xaây döïng teá baøo

Böôùc 2: Caùc chaát sau SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

Acidozens

caùc chaát coù phaân töû löôïng thaáp 16


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

böôùc 1

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

ENZIN

chuû yeáu laø caùc acid CH3OH,CO2

Böôùc 3: Caùc chaát sau

Methanogens

CH4 + CO2

böôùc 2

Böôùc 1 vaø 2 coù theå xem nhö laø giai ñoaïn 1 coøn böôùc 3 nhö laø giai ñoaïn 2 I.5.4.3. Nhöõng Yeáu Toá AÛnh Höôûng Ñeán Hieäu Quaû Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Baèng Phöông Phaùp Sinh Hoïc Trong phöông phaùp sinh hoïc xöû lyù nöôùc thaûi taùc nhaân laø vi sinh hoïc – ñoù laø moät cô theå soáng – do vaäy moïi yeáu toá aûnh höôûng ñeán sinh lyù cuûa vi sinh vaät ñeàu aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán hieäu suaát xöû lyù nöôùc thaûi. Ví duï ( nhieät ñoä, pH, oxy, noàng ñoä chaát, söï khuaáy troän, löôïng vi sinh vaät, chaát vi löôïng, thôøi gian…)  Nhieät ñoä Vôùi phöông phaùp sinh hoïc, nhieät ñoä coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán söï laøm saïch nöôùc thaûi. Nhieät ñoä bình thöôøng trong moät naêm thöôøng coù theå thay ñoåi trong giôùi haïn nöôùc thaûi nhôø vi sinh vaät cuõng thay ñoåi theo. Ngöôøi ta thaáy raèng nhieät ñoä haï töø 200C xuoáng töø 2 – 5 0C ñeán 25 – 350C, theo söï bieán ñoåi cuûa nhieät ñoä, hieäu suaát laøm saïch 60C seõ daãn ñeán giaûm toác ñoä laøm saïch nöôùc thaûi xuoáng 2 laàn. Ngöôïc laïi neáu taêng nhieät ñoä töø 200C ñeán 370C thì toác ñoä laøm saïch nöôùc thaûi taêng töø 2 – 3 laàn. Taêng nhieät ñoä, khoâng nhöõng taêng vaän toác phaân huyû chaát maø ñoàng thôøi giaûm ñoä hoøa tan cuûa oxy trong nöôùc, do vaäy ñoái vôùi quaù trình laøm saïch nöôùc thaûi theo phöông phaùp hieáu khí caàn taêng cöôøng quaù trình laøm thoaùng khí(suïc khoâng khí nhieàu hôn). Trong tröôøng hôïp giaûm nhieät ñoä thì ngöôïc laïi. Thoâng thöôøng ñoái vôùi vi sinh vaät, nhieät ñoä phuø hôïp khoaûng töø 20 – 300C (hay coøn goïi laø nhieät ñoä aám). SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

17


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 pH Nhìn chung caùc loaïi vi khuaån thích hôïp trong moâi tröôøng trung hoaø hay acid yeáu. Toát nhaát chuùng ta caàn giöõ pH toaøn heä thoáng dòch laøm saïch nöôùc thaûi cho vi sinh vaät trong vuøng pH 5,5 – 8,5 taêng hay giaûm pH so vôùi möùc naøy ñeàu laøm giaûm hieäu quaû laøm saïch nöôùc. Trong thöïc teá, trong quaù trình laøm saïch, khoâng caàn ñieàu chænh pH, vì sinh vaät coù khaû naêng töï ñieàu chænh pH cho phuø hôïp vôùi sinh lyù cuûa chuùng; ta coù theå coù hoãn hôïp vôùi pH gaàn vôùi pH thích hôïp vi sinh vaät noùi treân.  Noàng ñoä oxy hoaø tan Ñaëc bieät quan troïng vôùi phöông phaùp hieáu khí. Toác ñoä oxy hoaø tan trong nöôùc thaûi phaûi nhoû hôn toác ñoä söû duïng oxy cuûa heä vi sinh vaät trong heä thoáng laøm saïch nöôùc thaûi (vôùi phöông phaùp hieáu khí). Oxy caàn thieát cho sinh tröôûng phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, giaûm löôïng oxy seõ laøm giaûm vaän toác sinh tröôûng vi sinh vaät vaø giaûm vaän toác laøm saïch nöôùc thaûi. Vôùi noàng ñoä oxy khoaûng 1mg/l khoâng laøm bieán ñoåi vaän toác laøm saïch, nhöng neáu khi noàng ñoä oxy giaûm coøn 0,5mg/l thì vaän toác laøm saïch seõ giaûm. Trung bình löôïng oxy töø 1 – 5 mg/l phuø hôïp cho quaù trình laøm saïch hieáu khí.  Khuaáy troän dòch nöôùc thaûi vaø taùc nhaân vi sinh vaät. Söï khuaáy troän hoãn hôïp dòch thaûi vaø taùc nhaân mang vi sinh vaät ñeàu coù aûnh höôûng toát ñeán hieäu quaû laøm saïch nöôùc thaûi, phaân huyû nhanh choùng caùc chaát nhieãm baån coù trong nöôùc. Do taùc ñoäng khuaáy troän caùc phaàn töû ñöôïc va chaïm nhau, taïo thaønh caùc phaàn töû nhoû hôn taêng beà maët tieáp xuùc vôùi vi sinh vaät, ñieàu ñoù laøm taêng vaän toác phaân huyû.  Moät soá nguyeân toá caàn cho dinh döôõng vi sinh vaät. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

18


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Ngoaøi nguoàn nguyeân lieäu cung caáp cacbon, vi sinh vaät coøn caàn Nitô, photpho… cho dinh döôõng cuûa chuùng; N vaø P ñeàu laø vaät lieäu tham gia caáu truùc teá baøo vaø coù vai troø trong trao ñoåi naêng löôïng. Khoâng ñuû löôïng N, P caàn thieát thöôøng laøm giaûm vaän toác laøm saïch – cuõng coù nhöõng loaïi nöôùc thaûi coù ñuû löôïng N, P cho vi sinh vaät. Ngoaøi ra coøn caàn theâm Mg, K, Na. muoái sunfat, Nitratamon, ure, dòch amoniac, super photphat, Ortophophoric acid… Nhöõng loaïi nöôùc thaûi naøo coù löôïng N, P quaù cao caàn phaûi pha loaõng nöôùc thaûi tröôùc khi xöû lyù vôùi muïc ñích giaûm noàng ñoä N, P xuoáng ñeå khoâng aûnh höôûng ñeán sinh lyù bình thöôøng cuûa vi sinh vaät. I.5.5. Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Qua Beå UASB (Beå Buøn Hoaït Tính) Trong beå UASB, doøng nöôùc thaûi höôùng ñi qua lôùp buøn bao goàm caùc haït hình thaønh töø quaù trình sinh hoïc. Quaù trình xöû lyù dieãn ra khi nöôùc thaûi chaûy vôùi söï tieáp xuùc vôùi caùc haït buøn lô löûng, caùc loaïi khí taïo ra seõ giuùp hình thaønh vaø oån ñònh caùc haït sinh hoïc ñoàng thôøi laøm cho chuùng noåi leân treân maët nöôùc, giaûi phoùng khí vaøo khoang chöùa khí phía beân treân beå coøn dòch loûng, nöôùc thaûi chöùa moät ít chaát lô löûng vaø caùc haït sinh hoïc seõ qua ngaên laéng, quay trôû laïi heä maøng roài rôi xuoáng lôùp buøn vaø doøng nöôùc qua coät ñöôïc ñöa ra ngoaøi vaøo bình chöùa sau ñoù cho qua xöû lyù hieáu khí vaø thieáu khí

CHÖÔNG II.

TOÅNG QUAN TAØI LIEÄU NÖÔÙC NGOAØI –

TOÅNG QUAN VEÀ XÖÛ LYÙ SINH HOÏC LOAÏI NITÔ TRONG NÖÔÙC THAÛI, NITRIFICATION VAØ ANAMMOX. II.1. Môû Ñaàu

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

19


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Ñoái vôùi nhieàu loaïi nöôùc thaûi coù chöùa haøm löôïng caùc chaát dinh döôõng (N, P) trung bình vaø cao, vieäc xöû lyù loaïi caùc thaønh phaàn naøy tröôùc khi xaû thaûi laø moät nhu caàu quan troïng, nhaèm haïn cheá söï oâ nhieãm nöôùc ngaàm, nöôùc maët. Nguy cô taùc ñoäng lôùn nhaát khi thaûi nöôùc thaûi giaøu N, P vaøo caùc vöïc nöôùc maët laø hieän töôïng phuù döôõng (eutrophication). Haäu quaû cuûa phuù döôõng laø kích thích söï phaùt trieån maïnh caùc loaøi taûo, laøm phaù vôõ chuoãi thöùc aên oån ñònh cuûa caùc heä sinh thaùi thuûy vöïc nguoàn nhaän, gaây oâ nhieãm nöôùc (taïo ra muøi tanh, laøm suy giaûm oxy hoøa tan ôû giai ñoaïn suy taøn…) vaø boài caïn caùc vöïc nöôùc naøy. Ñoái vôùi nitô, tieâu chuaån thaûi cuûa Vieät Nam TCVN 5945-1995 quy ñònh giôùi haïn noàng ñoä toång nitô trong nöôùc thaûi ñöôïc pheùp thaûi vaøo caùc vöïc nöôùc cho caùc muïc ñích söû duïng khaùc nhau töø 30-60 mg/l; coøn treân giôùi haïn 60 mg/l thì khoâng ñöôïc pheùp thaûi vaøo moâi tröôøng. Caùc loaïi nöôùc thaûi thöôøng chöùa haøm löôïng N-NH4 cao laø nöôùc thaûi thuyû saûn, nöôùc thaûi ræ raùc, nöôùc thaûi chaên nuoâi heo,…[15],[16] Caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi baäc 2 thoâng thöôøng ñöôïc thieát keá ñeå loaïi caùc chaát höõu cô ( ñaùnh giaù qua caùc thoâng soá BOD5, COD ), vaø chæ coù hieäu quaû loaïi nitô moät phaàn. Do vaäy, vieäc loïai nitô thöôøng phaûi ñöôïc tieán haønh ôû giai ñoaïn tieáp theo sau – töùc xöû lyù baäc cao. Coâng ngheä sinh hoïc truyeàn thoáng ñeå xöû lyù nitô laâu nay laø döïa vaøo söï keát hôïp cuûa 2 quaù trình: nitrat hoùa (nitrification) vaø khöû nitrat (denitrification). Tuy nhieân, coâng ngheä xöû lyù truyeàn thoáng naøy coù nhöõng haïn cheá nhaát ñònh vaø söï caûi tieán coâng ngheä xöû lyù nitô ñaõ ñöôïc quan taâm töø nhöõng thaäp nieân cuoái theá kyû XX. Naêm 1995, moät phaûn öùng chuyeån hoùa nitô môùi chöa töøng ñöôïc bieát ñeán tröôùc ñoù veà caû lyù thuyeát vaø thöïc nghieäm ñaõ ñöôïc phaùt hieän. Ñoù laø phaûn öùng oxy hoùa kî khí ammonium (Anaerobic Ammonium Oxidation, vieát taét laø Anammox) – trong ñoù ammonium ñöôïc oxy hoùa bôûi nitrit trong ñieàu kieän kî khí, khoâng caàn cung caáp chaát höõu cô, ñeå taïo thaønh nitô phaân töû [20]. Söï phaùt hieän phaûn öùng Anammox ñaõ môû ra caùc höôùng phaùt trieån kyõ thuaät xöû lyù nitô môùi, ñaëc bieät laø ñoái vôùi caùc nöôùc

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

20


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

thaûi coù haøm löôïng nitô cao. Trong voøng 2 thaäp nieân qua, ñaõ buøng noå caùc nghieân cöùu lieân quan ñeán anammox vaø öùng duïng cuûa noù. Treân bình dieän lyù thuyeát, chu trình nitô töï nhieân trong saùch giaùo khoa ñaõ ñöôïc boå sung moät maéc xích môùi, coøn treân bình dieän coâng ngheä, ñaõ coù nhaø maùy xöû lyù nitô phi truyeàn thoáng ñöôïc xaây döïng vaø vaän haønh. Tham khaûo moät soá taøi lieäu trong vaø ngoaøi nöôùc, nhaän thaáy raèng ngoaøi chu trình bieán ñoåi nitô thoâng thöôøng coøn coù söï bieán ñoåi kî khí trong quaù trình oxy hoùa ammonium vôùi söï coù maët cuûa moät chuûng vi sinh vaät töï döôõng (Anammox) ñoàng thôøi nitrate ñoùng vai troø chaát nhaän ñieän töû. Theo voøng chuyeån hoùa döôùi ñaây: buøn ñoû ñöôïc phaân laäp töø buøn hoaït tính beå kî khí cuûa heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo (Xí nghieäp heo gioáng Ñoâng AÙ, huyeän Dó An, Tænh Bình Döông). Buøn naøy coù khaû naêng laøm giaûm noàng ñoä N-NH4 vaø N-NO2 vaø cho ra N2 vaø N-NO3 trong ñieàu kieän kî khí khoâng caàn aùnh saùng. Theo phöông trính Van de Graaf et al.,1995 vaø Strous et al., 1997 ñaõ ñöa ra vôùi cô cheá seõ trình baøy döôùi ñaây NH4+ + 1.32 NO2- + 0.66HCO3- + 0.13 H+

1.02N2 + 0.26 NO3- +

0.066CH2O0.5N0.15 + 2.03 H2O II.2. Toång Quan Veà Tình Hình Nghieân Cöùu Ammonium Treân Theá Giôùi Quaù trình nghieân cöùu ammonium trong nöôùc thaûi ñaõ ñöôïc nghieân cöùu raát nhieàu caû trong vaø ngoaøi nöôùc, baènng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau ñöôïc theå hieän ôû döôùi baûng 3 vaø 4.[21],[25] Baûng 3:Aûnh höôûng cuûa caùc coâng ngheä xöû lyù khaùc nhau ñeán caùc hôïp chaát Nitô Taùc ñoäng hoaëc coäng ngheä Caùc hôïp chaát höõu cô xöû lyù Nitô höõu cô NH3 ,N-NH4 N-NO3

Coâng ngheä sinh hoïc Trong vi khuaån ñoàng hoùa

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

0

Khöû nitô toång soá cuûa toaøn boä quaù trình (%)

40 – 70 %

21


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

Phaûn nitrate Thu hoaïch taûo Nitrate hoùa Ao oxy hoùa Coâng ngheä hoùa hoïc Khöû baèng chlor

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

0 NH3 , N-NH4 Giôùi haïn NH3 , N-NH4

0 Teá baøo N-NO3 Moät ít do khí ñaåy

Teá baøo 0 Nitrite vaø 20 – 90 denitrite

Khoâng chaéc chaén 30 – 50 % Nheï

90 – 100 %

0

80 – 95

Haáp phuï baèng cacbon Ít Ít 10 – 20 Trao ñoåi ion vôùi nitrate Nheï 75 – 90 % 70 – 90 Taùc duïng vaät lyù Loïc 30 – 90 % Nheï Nheï 20 – 40 Ñuoåi khí 0 60 – 90 % 0 50 – 90 Ñieän ly 100% 30 – 50 % 30 – 50 % 40 – 50 Baûng 4: Öu vaø khuyeát ñieåm cuûa caùc coâng ngheä xöû lyù khaùc nhau ñeán ammonium Coâng ngheä xöû lyù ammonium Öu ñieåm Khuyeát ñieåm Taùc duïng vaät lyù Coâng ngheä ñôn giaûn (coå ñieån) Hieäu suaát khoâng cao Coâng ngheä hoùa hoïc Hieäu suaát cao Chi phí vaän haønh cao, gaây oâ nhieãm thö caáp Coâng ngheä sinh hoïc Hieáu khí vaø thieáu khí Dieän tích nhoû Chi phí ban ñaàu cao, toán naêng löôïng Ao thöïc vaät thuûy sinh Coâng ngheä ñôn giaûn (coå Dieän tích lôùn, phaûi ñieån) chon loïc heä thöïc vaät thuûy sinh Kî khí Dieän tích raát nhoû, chi phí ñaàu Nhoùm vi khuaån phaùt tö thaáp, hieäu suaát cao trieån chaäm Ammonium ñöôïc xöû lyù baèng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau, nhöng caùc quaù trình treân chæ xöû lyù ammonium ôû taûi troïng trung bình. Coøn vôùi coâng ngheä môùi (Anammox) thì quaù trình xöû lyù ñôn giaûn hôn, ít toán naêng löôïng. II.2.1. Taùc Haïi Cuûa Vieäc Xaû Boû Ammonium Vaøo Moâi Tröôøng [1],[2],[20] Ammonium vaø muoái ammonium laø ñoäc toá ñoái vôùi caù, vôùi noàng ñoä raát nhoû töø 1.2 – 2 ppm cuõng coù theå laøm cheát caù. Noàng ñoä ammonium trong nöôùc nuoâi caù phaûi nhoû hôn 1.2 ppm. Caù coù theå chòu ñöôïc noàng ñoä ureâ cao 1600 ppm. Nhöng trong

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

22


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

ñieàu kieän kî khí ñoái vôùi noàng ñoä ureâ nhoû laïi ñoäc ñoái vôùi caù vaø vi sinh vaät vì ôû ñieàu kieän ñoù ureâ phaân huûy thaønh ammoniac vaø khí cacbonic töï do. Caùc amin cuõng gaây ñoäc toá ñoái vôùi caùc loaøi thuûy sinh vaø coøn laøm taêng nhu caàu oxy vaø clo. Vì theá ñoái vôùi nguoàn coù noàng ñoä amin vaø nitô daïng ammonium cao thì trong xöû lyù nöôùc caàn löôïng clo lôùn vaø thôøi gian tieáp xuùc khöû truøng phaûi laâu hôn. Caùc hôïp chaát photphat vaø nitô coù trong nöôùc vôùi noàng ñoä cao gaây neân hieän töôïng phuù döôõng trong caùc soâng, hoà. Hieän töôïng phuù döôõng hoùa nguoàn nöôùc laø hieän töôïng caùc loaïi rong taûo trong nöôùc phaùt trieån quaù möùc do coù söï dö thöøa veà chaát dinh döôõng, maø cuï theå ñoù laø caùc hôïp chaát cuûa nitô vaø photpho. Khi caùc loaøi rong taûo aáy phaùt trieån maïnh seõ daãn ñeán söï bao phuû maët nöôùc laøm cho caùc loaøi sinh vaät bieån khaùc thieáu khoâng khí daãn ñeán ngoä ñoäc. Maët khaùc chuùng hoâ haáp vaøo ban ngaøy cuõng gaây neân söï thieáu huït oxy. Caùc loaïi sinh vaät nhaïy caûm vôùi oxy seõ bò cheát vaø daãn ñeán söï maát caân baèng sinh thaùi Neáu nöôùc chöùa haàu heát caùc hôïp chaát nitô höu cô, ammonium hoaëc NH4OH , thì chöùng toû nöôùc môùi bò oâ nhieãm. NH3 seõ gaây ñoäc ñoái vôùi caù vaø caùc sinh vaät khaùc trong nöôùc Neáu trong nöôùc coù caùc hôïp chaát N chuû yeáu laø nitrite (NO2) thì chöùng toû nöôùc ñaõ bò oâ nhieãm moät thôùi gian daøi hôn vì muoái ammonium ñaõ bò oxy hoùa thaønh nitrite Neáu trong nöôùc coù caùc hôïp chaát N chuû yeáu laø nitrate (NO3) thì chöùng toû quaù trình phaân huûy ñaõ keát thuùc. Tuy vaäy caùc nitrate chæ beàn ôû ñieàu kieän hieáu khí, khi ôû ñieàu kieän thieáu khí hoaëc kî khí caùc nitrate deã bò khöû thaønh N2O, NO vaø nitô phaân töû taùch khoûi nöôùc bay vaøo khoâng khí. Neáu nitrate ôû trong nöôùc cao coù theå gaây ñoäc ñoái vôùi ngöôøi (vì khi vaøo cô theå, vôùi ñieàu kieän thích hôïp ôû ñöôøng tieâu hoùa, nitrate seõ bieán thaønh nitrite chaát naøy seõ keát hôïp vôùi hoàng caàu thaønh chaát khoâng vaän chuyeån oxy, gaây beänh thieáu maùu) Ammoniac(NH3) trong nöôùc toàn taïi ôû daïng NH3 vaø NH4+ (NH4OH, NH4NO3 , (NH4)2SO4 … ) tuøy thuoäc vaøo pH cuûa nöôùc vì noù laø moät bazô yeáu . NH3 hoaëc NH4+

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

23


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

coù trong nöôùc cuøng vôùi photphat thuùc ñaåy quaù trình phuù döôõng cuûa nöôùc. Tính ñoäc cuûa ammoniac cao hôn ion ammonium. Vôùi noàng ñoä 0.01 mg/l NH3 ñaõ gaây ñoäc cho caù qua ñöôøng maùu: noàng ñoä töø 0.2 – 0.5 mg/l ñaõ gaây ñoäc caáp tính. Trong nöôùc maët töï nhieân, vuøng khoâng oâ nhieãm coù haøm löôïng ammonium nhoû hôn 0.05 ppm; trong nöôùc thaûi töø caùc xí nghieäp cheá bieán thöïc phaåm vaø moät soá ngaønh coâng nghieäp khaùc coù haøm löôïng ammonium töø 10 ñeán vaøi traêm mg/l. Ôû Haø Lan quy ñònh haøm löôïng ammonium trong nöôùc maët treân 5 mg/l laø nöôùc oâ nhieãm naëng. FAO quy ñònh cho nöôùc nuoâi caù coù noàng ñoä ammonium khoâng vöôït quaù 0.2 mg/l ñoái vôùi caù Salmonid ( caù hoài) vaø 0.8 mg/l ñoái vôùi hoï caù Cyprinid (caù cheùp) Nitrate (NO3) laø saûn phaåm cuoái cuøng cuûa quaù trình phaân huûy caùc hôïp chaát höõu cô chöùa N coù trong chaát thaûi cuûa ngöôøi, ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Trong nöôùc töï nhieân noàng ñoä nitrate thöôøng nhoû hôn 5 mg/l: vuøng bò oâ nhieãm do chaát thaûi hoaëc phaân boùn hoùa hoïc thì haøm löôïng nitrate trong nöôùc treân 10 mg/l, laøm cho rong taûo deõ phaùt trieån gaây aûnh höôûng xaáu ñeán chaát löôïng nöôùc sinh hoaït vaø nuoâi troàng thuûy saûn. Baûn thaân nitrate khoâng phaûi laø chaát coù ñoä tính, nhöng ôû trong cô theå noù bò chuyeån hoùa thaønh nitrite (NO2) roài keát hôïp vôùi moät soá chaát khaùc coù theå taïo thaønh caùc hôïp chaát nitrozo laø chaát coù khaû naêng gaây ung thö. Haøm löôïng nitrate (NO3) trong nöôùc cao, neáu uoáng phaûi seõ gaây beänh thieáu maùu, laøm treû xanh xao (beänh methaemoglobinaemia, blue baby) do chöùc naêng cuûa haemoglobin bò giaûm. Nguyeân nhaân laøm giaûm chöùc naêng cuûa haemoglobin laø do löôïng nitrate taêng trong cô theå. Theo quy ñònh cuûa WHO, nitrate coù trong nöôùc uoáng khoâng quaù 10mg/l (tính theo N) hoaëc 45mg/l (tính theo NO3) [16],[19] II.3. Toång Quan Veà Kyõ Thuaät Xöû Lyù Nitô Truyeàn Thoáng

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

24


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Caùc heä thoáng xöû lyù nitô truyeàn thoáng döïa treân söï keát hôïp 2 giai ñoaïn nitrat hoùa (nitrification) vaø denitrat hoùa (denitrification).[20],[22] II.3.1. Quaù Trình Nitrate Hoùa Ở giai ñoaïn nitrat hoùa, Ammonium trong nöôùc thaûi ñöôïc oxi hoùa ñeán nitrat qua 2 böôùc nitrit hoùa (nitritation) vaø oxy hoùa nitrit (nitratation). Ñaây laø giai ñoaïn xaûy ra trong ñieàu kieän hieáu khí. Caùc phaûn öùng ñöôïc moâ taû nhö sau: 2NH4+ + 3O2

2NO2- + 4H+ + 2H2O

(1)

2NO2- + O2

2NO3-

(2)

NH4+ + 2O2

NO3- + 2H+ + H2O

(3)

Neáu tính ñeán söï ñoàng hoùa nitô cho sinh tröôûng teá baøo vi khuaån, phaûn öùng toång theå cuûa giai ñoaïn nitrat hoùa ñöôïc vieát [27] NH4+ + 1.83 O2 + 1.98 HCO3-

0.021 C5H7NO2 + 0.98 NO3+ 1.041 H2O + 1.88 H2CO3 (4)

Vi sinh vaät ñoùng vai troø trong phaûn öùng (1), thöôøng goïi laø caùc AOB (Ammonium Oxidizing Bacteria), ñöôïc bieát chuû yeáu laø caùc vi khuaån thuoäc chi Nitrosomonas vaø moät soá chi khaùc nhö Nitrosococcus, Nitrosospria, Nitrosolobus  Chi Nitrosomonas: teá baøo hình elip hay hình quy ngaén, di ñoäng hoaëc khoâng, ñöùng rieâng reã, thaønh ñoâi hay thaønh chuoãi, gram aâm, coù maøng teá baøo chaát taùch ra thaønh tuùi khí ôû phaàn giöõa cuûa teá baøo chaát. Dinh döôõng hoùa naêng voâ cô baét buoäc, oxy hoùa NH4+ thaønh NO2- , duøng quaù trình coá ñònh CO2 ñeå thoûa maõn nhu caàu veà naêng löôïng vaø veà nguoàn thöùc aên cacbon. Phaùt trieån ôû nhöõng choã nöôùc ngoït hoaëc nöôùc bieån coù chöùa nhieàu NH4+ hoaëc nhieàu caùc muoái voâ cô. Khoâng caàn söû duïng caùc chaát sinh tröôûng höõu cô, bieân ñoä nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 5 – 30oC, pH thích hôïp laø 5.5 – 8.5. Löôïng chöùa G+X trong AND vaøo khoaûng 47.4 – 51.0% phaân töû. Chæ coù moät loaøi laø Nitrosomonas europana.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

25


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Chi Nitrosospira : teá baøo hình xoaén, gram aâm, di ñoäng hoaëc khoâng, chu mao, töï döôõng hoùa naêng baét buoäc, hieáu khí baét buoäc, bieân ñoä nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 15 – 30oC, pH thích hôïp laø 6.5 – 8.5. Löôïng chöùa G+X trong AND vaøo khoaûng 54.1% phaân töû. Phaùt trieån ôû nöôùc ngoït, khoâng caàn söû duïng caùc chaát sinh tröôûng höõu cô.  Chi Nitrosococcus : teá baøo hình caàu, gram aâm, di ñoäng hoaëc khoâng di ñoäng, ñöùng rieâng reõ, thaønh ñoâi hay thaønh boán teá baøo, töï döôõng hoùa naêng baét buoäc. Phaùt trieån ôû nöôùc ngoït hay ôû nöôùc maën giaøu ammonium vaø muoái voâ cô, khoâng caàn söû duïng caùc chaát sinh tröôûng höõu cô. bieân ñoä nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 2 – 30oC, pH thích hôïp laø 6.0 – 8.0. Löôïng chöùa G+X trong AND laø vaøo khoaûng 50.5 - 51.0% phaân töû  Chi Nitrosolobus : teá baøo ña hình thaùi, coù khi coù thuøy, phaân caét theo phöông phaùp co thaét laïi, gram aâm, di ñoäng, chu mao, teá baøo bò ngaên caùch ra do söï loõm vaøo cuûa maøng nguyeân sinh chaát, di ñoäng, chu mao, töï döôõng hoùa naêng baét buoäc, hieáu khí baét buoäc, khoâng caàn chaát sinh tröôûng höõu cô. bieân ñoä nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 15 – 30oC, pH thích hôïp laø 6.0 – 8.2. Löôïng chöùa G+X trong AND laø vaøo khoaûng 53.6 - 55.1% phaân töû Töông töï, caùc NOB (Nitrite Oxidizing Bacteria) lieân quan trong phaûn öùng (2) chuû yeáu laø vi khuaån thuoäc chi Nitrobacter, vaø moät soá chi khaùc nhö Nitrococcus, vaø Nitrospira ñöôïc phaùt hieän theâm sau naøy (Suwa et al., 1994; Schramm et al., 1998;).  Chi Nitrobacter : teá baøo hình que ngaén thöôøng coù hình caùi neâm hay hình quaû leâ, sinh saûn theo kieåu naåy choài, coù theå coù nhöõng lôùp maøng teá baøo chaát bao boïc moät ñaàu troâng nhö hình caùi muõ len. Thöôøng khoâng di ñoäng, gram aâm. Moät soá töï döôõng hoùa naêng baét buoäc, moät soá coù theå dò döôõng, hieáu khí baét buoäc. Giôùi haïn nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 5 – 40oC, pH thích hôïp laø 6.5 – 8.5. Löôïng chöùa G+X trong AND laø vaøo khoaûng 60.7 - 61.7% phaân töû

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

26


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Chi Nitrospina : teá baøo hình que thaúng, maûnh deû, coù theå coù hình caàu, gram aâm, khoâng di ñoäng. Töï döôõng hoùa naêng baét buoäc, khoâng ñoøi hoûi caùc chaát kích thích sinh tröôûng höõu cô. Hieáu khí baét buoäc, giôùi haïn nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 20 – 30oC, pH thích hôïp laø 7.0 – 8.0. Löôïng chöùa G+X trong AND laø vaøo khoaûng 57.7% phaân töû  Chi Nitrococcus : teá baøo hình caàu, kích thöôùc khoaûng 1.5 µm. gram aâm .di ñoäng nhôø 1 hoaëc 2 tieân mao ôû choã gaàn taän cuøng. Töï döôõng hoùa naêng baét buoäc. Khoâng ñoøi hoûi caùc chaát sinh tröôûng höõu cô. Giôùi haïn nhieät ñoä phaùt trieån ñöôïc laø 15 – 30oC, pH thích hôïp laø 6.8 – 8.0. Löôïng chöùa G+X trong AND laø vaøo khoaûng 61.2% phaân töû. Giöõa caùc AOB vaø NOB coù nhöõng khaùc bieät veà ñieàu kieän taêng tröôûng, cho pheùp ñieàu khieån choïn loïc söï caïnh tranh öu theá cuûa chuùng. Ví duï, toác ñoä sinh tröôûng rieâng cöïc ñaïi cuûa AOB nhoû hôn cuûa NOB ôû nhieät ñoä thaáp (0.xx so vôùi 0.xxx), nhöng do heä soá nhieät Van’t Hoff lôùn hôn, neân ôû nhieät ñoä cao (treân 28oC), AOB coù aùi löïc oxy thaáp hôn caùc NOB (0.63 mg O2/l so vôùi 1.32mg O2/l) neân ôû ñieàu kieän oxy haïn cheá, AOB seõ chieám öu theá (Jayamohan et al., 1988). II.3.1.1. Ñoäng Hoïc Cuûa Quaù Trình Nitrate Hoùa. [20], [22] Toác ñoä taêng tröôûng cuûa Nitrobacter cao hôn Nitromonas. Do ñoù, giai ñoaïn toác ñoä giôùi haïn trong quaù trình nitrate hoùa laø söï chuyeån hoùa ammonium thaønh nitrite bôûi Nitrosomonas Phöông trình sau ñaây moâ taû söï taêng tröôûng theo Monod

µN = µN

Max

(

N DO )( )( e 0 . 098 ( T −15 ) )( 7 . 2 − pH ) K N + N K O 2 + DO

Trong ñoù : Toác ñoä taêng tröôûng, rieâng (ngaøy -1) Toác ñoä taêng tröôûng cöïc ñaïi (ngaøy -1) N=[NH4+]:noàng ñoä NH4+, mg/l KN :haèng soá baùn baõo hoøa cuûa NH4+,mg/l SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

27


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

[DO] : noàng ñoä oxy hoøa tan, mg/l Ko :haèng soá baùn toác ñoä cuûa oxy , mg/l Ko :ñöôïc öôùc löôïng 0.15 – 2 mg/l phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä . Vi khuaån nitrate hoùa (0.006 – 0.035 h-1) thaáp hôn nhieàu so vôùi µmax cuûa moâi tröôøng hoãn hôïp cuûa caùc vi khuaån dò döôõng söû duïng cô chaát laø glucose (0.18 – 0.38 h-1). Saûn löôïng teá baøo cuûa vi khuaån nitrate hoùa cuõng thaáp hôn vi khuaån dò döôõng. Saûn löôïng toái ña Nitrosomonas laø 0.29, cuûa Nitrobacter thaáp hôn nhieàu khoaûng 0.08. tuy nhieân, caùc soá lieäu thí nghieäm thaáp hôn nhieàu, thay ñoåi töø 0.04 – 0.13 ñoái vôùi Nitrosomonas vaø 0.02 – 0.07 ñoái vôùi Nitrobacter. Do ñoù, trong moâi tröôøng nitrate hoùa, Nitrosomonas hieän dieän vôùi soá löôïng lôùn hôn nhieàu so vôùi Nitrobacter. Quaù trình nitrate hoùa thích hôïp vôùi nöôùc thaûi ñaàu ra cuûa caùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc coù BOD thaáp vaø noàng ñoä ammonium cao. Quaù trình taêng tröôûng hieáu khí lô löûng laø thích hôïp nhaát cho söï nitrate hoùa nöôùc thaûi ñaàu ra. Söï nitrate hoùa xaåy ra trong beå hieáu khí( thôøi gian löu nöôùc laø h) vaø buøn chöùa löôïng lôùn vi khuaån nitrate hoùa ñöôïc tuaàn hoaøn ñeå duy trì hoaït tính nitrate hoùa cao. II.3.1.2. Caùc Ñieàu Kieän Toái Öu Cho Quaù Trình Nitrate Hoùa  Khoaûng pH cho pheùp, (95% nitrate hoùa)

7.2 – 8.4

 Nhieät ñoä cho pheùp (95% nitrate hoùa ), oC

15 - 35

 Nhieät ñoä toái öu oC, (öôùc tính)

30

 Oxy hoøa tan ôû löu löôïng toái ña, (mg/l)

>1

 MLVSS, (mg/l)

1200 – 2500

 Kim loaïi naëng (Cu, Zn, Cd, Ni, Pb, Cr), (mg/l)

<5

 Caùc hôïp chaát phenol coù halogen, (mg/l)

0

 Caùc dung moâi halogen, (mg/l)

0

 Phenol vaø cresol, (mg/l)

< 20

 Cyanide vaø hôïp chaát giaûi phoùng acidhydrocyanide, (mg/l)

< 20

 Nhu caàu oxy, (mg/l)

4.6

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

28


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

II.3.2. Quaù Trình Khöû Nitrate Ởû giai ñoaïn denitrat hoùa, nitrat ñöôïc khöû thaønh nitrit roài thaønh khí nitô (N2) qua moät soá saûn phaåm trung gian khaùc. Giai ñoaïn naøy xaûy ra trong ñieàu kieän kî khí. Quaù trình khöû caàn söï hieän dieän cuûa caùc hôïp chaát höõu cô nhö laø nguoàn cho ñieän töû. Caùc chaát höõu cô thöôøng söû duïng goàm methanol, etanol, acetate, glucose,.. (nguoàn carbon ngoaøi) hay chính caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi (nguoàn carbon noäi). Caùc phaûn öùng chuyeån hoùa trong tröôøng hôïp nguoàn carbon laø methanol nhö sau 6 NO3- + 2 CH3OH



6 NO2- + 2 CO2 + 4 H2O

(5)

6 NO2- + 3 CH3OH

 3 N2 + 3 CO2 + 3 H2O + 6 OH-

(6)

6 NO3- + 5 CH3OH

 3 N2 + 5 CO2 + 7 H2O + 6 OH-

(7)

Phaûn öùng toång theå cuûa giai ñoaïn denitrat hoùa coù tính ñeán söï ñoàng hoùa nitô cho sinh tröôûng teá baøo coù daïng [20],[27] NO3- + 1.08 CH3OH + H+  0.065 C5H7NO2 + 0.47 N2 + 0.76 CO2 + 2.44 H2O (8) Ñoùng vai troø trong quaù trình denitrat hoùa laø caùc vi khuaån thuoäc caùc chi Pseudomonas, Achromobacter, Aerobacter, Bacillus, . . . Veà maët kyõ thuaät, caùc heä thoáng xöû lyù nitô truyeàn thoáng coù theå ñöôïc thieát kế theo trình töï nitrat hoùa – denitrat hoùa (post-denitrification) hay ngöôïc laïi (predenitrification). Trong tröôøng hôïp thöù nhaát, nguoàn carbon beân ngoaøi phaûi ñöôïc cung caáp cho beå denitrat hoùa: coøn trong tröôøng hôïp thứ hai, phaûi caàn moät doøng hoài löu lôùn (R=2-3) töø beå nitrat hoùa. NTvaøo (Q)

NTra Hieáukhí

kîkhí

NTvaøo (Q)

Hoài löu(2-3Q) NTra kîkhí

Hieáukhí

buønthaûi Buønhoài löu

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

buønthaûi Buønhoài löu

29


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Hình 1: Caùc sô ñoà heä thoáng N/DN xöû lyù nitô Maëc duø ñöôïc phaùt trieån ñaõ töø laâu vaø hieän vaãn coøn öùng duïng roäng raõi, caùc heä thoáng nitrat hoùa – denitrat hoùa (N/DN) boäc loä nhieàu haïn cheá sau ñaây, nhaát laø veà phöông dieän kinh teá khi aùp duïng xöû lyù nöôùc thaûi coù haøm löôïng nitô cao vaø carbon thaáp nhö nöôùc ræ raùc, nöôùc laéng beå phaân huûy buøn, beå biogas, . . . Nhu caàu oxy cao cho giai ñoaïn nitrat hoùa. Theo phaûn öùng (4) thì nhu caàu oxy laø 4.2 g-O2/g N-NH4 ñöôïc oxy hoùa ñeán nitrat. Ví duï trong xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït, khi keát hôïp nitrat hoùa vôùi oxy hoùa loaïi BOD trong cuøng beå hoaït tính thì phaûi taêng gaáp ñoâi löôïng oxy cung caáp so vôùi chæ rieâng muïc ñích oxy hoùa carbon höõu cô. Nhu caàu boå sung nguoàn carbon höõu cô cho giai ñoaïn denitrat hoùa. Theo phaûn öùng (8), nhu caàu methanol seõ laø 2.47 g cho 1 g N-NO3 ñöôïc denitrat hoùa. Nhu caàu naøy thöôøng laøm cho giaù thaønh quaù trình xöû lyù taêng cao, nhaát laø vôùi nöôùc thaûi coù haøm löôïng nitô cao. Nhu caàu boå sung ñoä kieàm. Giai ñoaïn nitrat hoùa ñoøi hoûi tieâu thuï ñoä kieàm 7.14g CaCO3/g N-NH4 ñöôïc oxy hoùa. Cho neân neáu nöôùc thaûi khoâng ñuû ñoä kieàm thì seõ phaûi boå sung baèng muoái carbonat. Hai giai ñoaïn nitrat hoùa vaø denitrat hoùa xaûy ra vôùi hai ñieàu kieän ngöôïc nhau: hieáu khí – kî khí, töï döôõng – dò döôõng. Do vaäy, hai giai ñoaïn phaûi tieán haønh trong caùc beå phaûn öùng rieâng bieät vaø söï vaän haønh, kieåm soaùt quaù trình cuûa heä thoáng xöû lyù nitô truyeàn thoáng ñoøi hoûi phöùc taïp. Ví duï, trong khi ôû giai ñoaïn nitrat hoùa caàn duy trì DO toái thieåu laø 2 mg/l thì ôû giai ñoaïn denitrat hoùa phaûi khoáng cheá DO döôùi 0.3 mg/l. Trong nhieàu naêm qua, ñaõ coù nhöõng nghieân cöùu nhaèm caûi tieán kyõ thuaät N/DN truyeàn thoáng, chuû yeáu laø laøm taêng hieäu quaû xöû lyù ôû caùc giai ñoaïn nitrat hoùa vaø denitrat hoùa nhö söû duïng vaät lieäu baùm cho vi sinh vaät, boá trí nhieàu taàng hieáu khí / kî khí, caáp nöôùc thaûi vaøo ôû nhieàu vò trí doïc theo beå, toái öu hoùa thieát keá. . .

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

30


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Moät höôùng caûi tieán khaùc laø nhaém vaøo thay ñoåi con ñöôøng chuyeån hoùa. Ví duï ñieån hình laø quaù trình loaïi nitô “ ñöôøng ñi taét” (SNBR= shortcut biological nitrogen removal), töùc laø denitrit hoùa (khöû veà nitô phaân töû töø nitrit) thay cho denitrat hoùa, ñeå giaûm bôùt nhu caàu oxy caàn cho giai ñoaïn oxy hoùa nitrit vaø nhu caàu carbon höõu cô cho giai ñoaïn khöû nitrat veà nitrit. Heä thoáng SNBR cho pheùp giaûm 25% nhu caàu oxy vaø khoaûng 40% nhu caàu carbon höõu cô. [20],[22],[29] Tuy nhieân, veà caên baûn caùc phöông aùn caûi tieán treân ñeàu vaãn döïa treân söï keát hôïp 2 giai ñoaïn töï döôõng vaø dò döôõng, nghóa laø vaãn caàn cung caáp nguoàn carbon höõu cô. Töø nhöõng naêm 1990, söï phaùt hieän ra phaûn öùng oxy hoùa kî khí ammonium (Anammox) ñaõ cho pheùp phaùt trieån caùc heä thoáng xöû lyù nitô hoaøn toaøn töï döôõng Hình 2: Moâ taû sô ñoà nguyeân taéc caùc quaù trình xöû lyù loaïi nitô bao goàm heä thoáng N/DN truyeàn thoáng vaø caùc heä thoáng caûi tieán

Baûng 5: cho pheùp so saùnh moät vaøi thoâng soá vaän haønh ñaëc tröng cuûa caùc heä thoáng xöû lyù nitô truyeàn thoáng vaø caûi tieán khaùc nhau.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

31


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

Heä thoáng

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Taûi löôïng (kg-N/ha/d)

Tieâu thuï naêng COD/N löôïng (kWh/kg-N) 2.31) 3 -6

Taïo sinh khoái (kg khoâ/ kg N) 1 -1.2

Hieäu suaát loaïi toång N (%) > 75

N/DN buøn 200 -700 hoaït tính truyeàn thoáng SNBR buøn 200 -700 1.71) 2 -4 0.8 -0.9 > 75 hoaït tính Buøn hoaït tính > 200-700 0.9 0 < 0.1 > 75 hoaøn toaøn töï döôõng Ao taûo 15 -30 0.1 -1 6 -7 10 -15 23 -78 Ao beøo 3 -4 < 0.1 28 20 -26 74 -77 Caùnh ñoàng 3 -26 < 0.1 2 -7 30 -70 ngaäp nhaân taïo 1) Chæ tính ñieän naêng tieâu thuï cho thoâng khí, vôùi hieäu suaát 2 kg O2/kWh. 2)

(Nguoàn: Mulder, 2003)

II.4. Caùc Phöông Phaùp Xöû Lyù Ammonium II.4.1. Phöông Phaùp Khöû Ammonium Sinh Hoïc Phöông phaùp khöû ammonium sinh hoïc döïa treân caùc quaù trình sinh hoïc sau:  Quaù trình ñoàng hoaù: Khöû ammonium baèng sinh vaät dò döôõng ammonium nhö naám moác, vi khuaån, xaï khuaån, naám men, taûo… tham gia vaøo caùc quaù trình thuyû giaûi ñaïm phöùc taïp thaønh ñaïm ammonium vaø ñoàng hoaù ñeå phaùt trieån sinh khoái  Quaù trình dò hoaù: Khöû ammonium baèng vi khuaån töï döôõng hoaù naêng như laø vi khuaån Nitrosomonas, Nitrobacter...Chuùng söû duïng oxy ñeå chuyeån hoaù ammonium thaønh nitrat vaø thu naêng löôïng Quaù trình töï döôõng cuûa vi khuaån nitrat hoaù ñöôïc tieán haønh nhö sau: NH4+ + 1,5 O2

Nitrosomonas

NO2- + 0,5 O2

Nitrobacter

NO2 + 2H+ + H2O + 273KJ NO3- + 75KJ

Vaø toaøn boä:

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

32


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

NH4+ + 2 O2

Vi khuaån

NO3 + 2 H+ + H2O + 350KJ

Naêng löôïng sinh ra ñeå thöïc hieän caùc quaù trình sinh toång hôïp taïo teá baøo môùi vaø 1 phaàn thoaùt nhieät. Ñieàu kieän toái öu cho söï phaùt trieån caùc vi khuaån nitrat hoaù laø pH:7,5; DO:0,5mg/l; to:5-40oC. Ammonium ñöôïc xöû lyù baèng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau, vôùi caùc quaù trình treân thì chæ xöû lyù ammonium ôû taûi troïng trung bình coøn vôùi coâng ngheä môùi thì coù theå xöû lyù taûi troïng ammonium cao hôn maø ñôn giaûn vaø ít tieâu toán naêng löôïng

Hình 3: Sô ñoà chuyeån hoaù ammonium II.4.2. Phöông Phaùp Hoùa Lyù Coù theå loaïi boû nitô baèng phöông phaùp hoùa lyù, phöông phaùp naøy döïa treân nguyeân lyù veà söï caân baèng cuûa ion ammonium vaø khí ammoniac trong dung dòch. Ñöa ñoä pH cuûa nöôùc thaûi leân tôùi giaù trò pH = 11 baèng caùch cho theâm voâi vaøo ñeå chuyeån NH4+ thaønh NH3 trong nöôùc vaø ñöôïc loaïi boû baèng chöng caát loâi cuoán hôi nöôùc. Tuy nhieân ngöôøi ta thöôøng söû duïng phöông phaùp naøy ñeå keát hôïp loaïi boû photpho. Thöïc teá ít söû duïng vì voán ñaàu tö lôùn, toán naêng löôïng ñieän söû duïng ñeå ñun noùng, ngoaøi ra caën nhaïy caûm vôùi nhieät ñoä vaø deã keát tuûa neân khoâng deã daøng vaän haønh vaø baûo trì thieát bò. II.4.3. Phöông Phaùp Oxy Hoaù Kò Khí Ammonium (ANAMMOX) II.4.3.1. Söï phaùt hieän phaûn öùng Anammox Thaät ra, phaûn öùng anammox ñaõ ñöôïc döï baùo töø tröôùc khi ñöôïc phaùt hieän [22]. Treân cô sôû tính toaùn nhieät ñoäng hoïc, Broda ñaõ döï baùo söï toàn taïi cuûa caùc vi khuaån SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

33


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

töï döôõng hoùa naêng coù khaû naêng oxy hoùa ammonium bôûi nitrat, nitrit vaø thaäm chí veà maët naêng löôïng coøn deã xaûy ra hôn söï oxy hoùa bôûi oxy phaân töû NH4+ + NO2-

 N2 + 2 H2O

5 NH4+ + 3 NO3-  4 N2 + 9 H2O + 2 H+ NH4+ + 1.5 O2

 NO2- + 2 H+ + H2O

G0 = -357 kJ/mol (9) G0 = -297 kJ/mol (10) G0 = -275 KJ/mol (11)

Maõi 17 naêm sau ñoù, baèng chöùng thöïc teá ñaàu tieân cuûa phaûn öùng anammox môùi ñöôïc phaùt hieän ôû moät beå denitrat hoùa xöû lyù nöôùc laéng cuûa beå phaân huûy buøn taïi Gist-brocades (Delft, Haø Lan) [28]. Qua theo doõi caân baèng nitô, caùc taùc giaû ñaõ phaùt hieän thaáy söï giaûm ñoàng thôøi noàng ñoä ammonium vaø noàng ñoä nitrat, nitrit cuøng söï taïo thaønh nitô phaân töû ôû ñieàu kieän kî khí. Trong moät vaøi naêm tieáp theo, nhoùm Ñaïi hoïc Kyõ thuaät Deft (TU-Deft) ñaõ coù caùc nghieân cöùu xaùc nhaän vaø moâ taû ban ñaàu veà anammox ñöôïc coâng boá [20], [22], [27]. Theo ñoù, anammox ñöôïc xaùc ñònh coù baûn chaát laø quaù trình sinh hoïc, ammonium ñöôïc oxy hoùa döôùi ñieàu kieän kî khí vôùi nitrit laø phaàn nhaän ñieän töû, taïo thaønh nitô phaân töû. Tieáp theo phaùt hieän cuûa nhoùm TU-Deft, phaûn öùng anammox cuõng ñaõ laàn löôït ñöôïc phaùt hieän vaø xaùc nhaän treân caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi bôûi caùc nhaø nghieân cöùu ôû caùc nôi khaùc nhö Ñöùc (Schmid et al., 2000); Nhaät (Furukawa et al., 2000); Thuïy Só (Egli et al., 2001); Bæ (Pynaert et al., 2002); Anh (Schmid et al., 2003). [20] Söï phaùt hieän vi khuaån Anammox ôû caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi ñaõ daãn caùc nhaø khoa hoïc ñeán söï tìm kieám trong caùc heä sinh thaùi töï nhieân. Phaûn öùng anammox ñaõ ñöôïc chöùng minh ñoùng ñeán 50% vai troø trong vieäc taïo khí nitô trong traàm tích bieån Baltic [27], trong vuøng nöôùc thieáu khí döôùi ñaùy ñaïi döông ôû Costa Rica, [27]. Caùc vi khuaån Anammox thuoäc moät chi môùi ñaõ ñöôïc phaùt hieän trong vuøng nöôùc gaàn ñaùy Bieån Ñen [23].

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

34


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Treân cô sôû caùc phaùt hieän vi khuaån vaø phaûn öùng anammox, chu trình chuyeån hoùa nitô töï nhieân coù trong saùch giaùo khoa töø laâu nay ñaõ ñöôïc boå sung moät maéc xích môùi vaø ñöôïc vieát laïi.

Hình 4: Chu trình nitô môùi coù theâm maéc xích anammox Caùc nghieân cöùu moâ taû chi tieát veà hoùa sinh hoïc, vi sinh hoïc, sinh hoïc phaân töû, . . . cuûa anammox tieáp tuïc phaùt trieån maïnh töø cuoái thaäp nieân 1990 ñeán nay, ñaõ laøm roõ nhieàu khía caïnh cuûa anammox veà maët hoùa sinh hoïc, vi sinh hoïc, sinh hoïc phaân töû, …. II.4.3.2. Hoùa Sinh Hoïc Cuûa Anammox Phöông Trình Phaûn Öùng Nhö ñaõ noùi ôû treân, phaûn öùng anammox ñaõ ñöôïc xaùc nhaän laø söï oxy hoùa ammonium bôûi nitrit, phaûn öùng hoùa hoïc ñôn giaûn vôùi tæ leä mol NH4+ : NO3- = 1:1 nhö ôû phöông trình (9). Treân cô sôû caân baèng khoái löôïng töø thí nghieäm nuoâi caáy laøm giaøu vôùi kyõ thuaät meû lieân tuïc (SBR), coù tính ñeán söï taêng tröôûng sinh khoái, phaûn öùng anammox ñöôïc xaùc ñònh vôùi caùc heä soá tæ löôïng nhö sau [20] NH4+ + NO2-

Anammox

N2 + 2 H2O

Cuï theå laø: SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

35


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

NH4+ + 1.32 NO2- + 0.066 HCO3- + 0.13 H+

 1.02 N2 + 0.26NO3-

+ 0.066 CH2O0.5N0.15 + 2.03 H2O

(12)

Trong ñoù söï taïo thaønh löôïng nhoû nitrat töø nitrit ñöôïc giaû thieát laø ñeå sinh ra caùc ñöông löôïng khöû khi ñoàng hoùa CO2. Phöông trình naøy ñaõ ñöôïc chaáp nhaän roäng raõi nhö laø ñaïi dieän cho phaûn öùng anammox khi tính toaùn, giaûi thích,. . . Cô Cheá Sinh Hoùa Cô cheá chuyeån hoùa noäi baøo cuûa phaûn öùng anammox ñeán nay vaãn chöa ñöôïc laøm saùng toû hoaøn toaøn. Cô cheá sinh hoùa cuûa anammox ñöôïc ñeà nghò nhö hình döôùi ñaây [22]

Hình 5. Cô cheá sinh hoùa quaù trình anammox NR: enzyme khöû nitrit (saûn phaåm giaû thieát laø NH2OH); HH: hydrazine hydrolase, enzyme xuùc taùc taïo hydrazyne töø amoâni vaø hydroxylamine; HZO: enzyme oxy hoùa hydrazine (töông töï enzyme hydroxylamine oxidoreductase töùc HAO ôû caùc Nitrosomonas);Cytoplasm:teá baøo chaát Theo ñoù, quaù trình ñi qua saûn phaåm trung gian laø hydrazine (N2H4). HZO, moät enzyme töông töï nhö HAO trong oxi hoùa hieáu khí ammonium, seõ xuùc taùc cho söï oxy hoùa hydrazine thaønh nitô phaân töû (G0 = -288 kJ/mol). Caùc ñieän töû töø quaù trình oxy hoùa naøy (4 e-) seõ ñöôïc vaän chuyeån ñeán cho söï khöû nitrit thaønh SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

36


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

hydroxylamine vôùi moät enzyme taïm goïi laø NR (G0 = -22.5 kJ/mol). Hydroxylamine taïo ra seõ phaûn öùng ngöng tuï vôùi ammonium taïo ra hydrazine môùi (xuùc taùc bôûi enzyme HH,), (G0 = -46 kJ/mol). Chu trình xuùc taùc cöù theá seõ ñöôïc laëp laïi. Caùc baèng chöùng ban ñaàu cho thaáy phaûn öùng ngöng tuï ammonium vôùi hydroxylamine vaø oxy hoùa hydrazine xaûy ra beân trong moät theå goïi laø anammoxosome. Anammoxosome naèm trong teá baøo chaát , bao boïc bôûi maøng caáu taïo töø lipid ladderane, coù theå phaân laäp ñöôïc nguyeân veïn töø teá baøo anammox [20]. Caùc ñaëc ñieåm, chöùc naêng cuûa anammoxosome vaãn coøn ñang ñöôïc tieáp tuïc nghieân cöùu vaø ñöôïc coi laø moät trong caùc vaán ñeà thuù vò cuûa sinh hoïc teá baøo [22]. Hình 6 cho thaáy sô ñoà phaân khoang cuûa teá baøo anammox, vôùi vò trí cuûa anammoxosome.

Hình 6: Sô ñoà phaân khoang teá baøo anammox Cell wall: thaønh teá baøo, Intracytoplasm: maøng trong teá baøo chaát, Cytoplasmic membrane: maøng teá baøo chaát, Nucleoid: theå nhaân. Moät ñieåm khaù thuù vò lieân quan ñeán enzyme ñaëc tröng HZO cuûa vi khuaån anammox. HZO ñöôïc bieát coù caáu truùc töông töï HAO trong caùc vi khuaån Nitrosomonas, töùc laø chöùa caùc cytochrome c (cyt c) vôùi caùc haem c vaø haem haáp thuï maïnh ôû 468 nm (töông töï P460 cuûa HAO) [27]. Vì ion trung taâm cuûa caùc haem SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

37


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

naøy laø saét (FeII vaø FeIII), neân caùc vi khuaån anammox coù maøu ñoû ñaëc tröng neáu quaàn tuï ôû maät ñoä lôùn. Vieäc quan saùt söï xuaát hieän maøu ñoû laø moät chæ daáu toát cho söï phaùt hieän vi khuaån anammox.

Hình 7: Cô cheá chuyeån hoaù cuûa anammox II.4.3.3. Vi Sinh Hoïc Cuûa Anammox II.4.3.3.1. Ñònh Danh Vaø Phaân Loaïi Vi Khuaån Anammox Ñeán nay ñaõ coù 3 chi cuûa vi khuaån anammox ñöôïc phaùt hieän, goàm Brocadia, Kuenenia vaø Scalindua. Veà maët phaân loaïi, caùc vi khuaån anammox laø nhöõng thaønh vieân môùi taïo thaønh phaân nhaùnh saâu cuûa ngaønh Planctomycetes, boä Planctoycetales [20],[28] ÔÛ tröôøng hôïp phaùt hieän ñaàu tieân, buøn kî khí ñöôïc nuoâi caáy laøm giaøu baèng phöông phaùp meû lieân tuïc (SBR), vi khuaån ñöôïc taùch baèng kyõ thuaät ly taâm gradient tyû troïng, chieát xuaát DNA, roài tieán haønh phaân tích trình töï 16S rDNA. Keát quaû phaân tích trình töï cho thaáy vi khuaån thuoäc vaøo phaân nhaùnh Planctomycete saâu vaø vi khuaån ñaõ ñöôïc ñaët teân laø Candidatus Brocadia anammoxidans. Brocadia laáy töø teân cuûa nôi ñaët traïm xöû lyù pilot ñaõ phaùt hieän ra vi khuaån, Gist-brocades [22]. Planctomycetales ñöôïc bieát laø moät nhoùm caùc vi khuaån coù nhieàu ñaëc ñieåm rieâng

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

38


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

bieät nhö thaønh teá baøo khoâng chöùa peptidoglycan, sinh saûn baèng ñaâm choài, phaân khoang noäi baøo,. . .[28] Treân cô sôû phaân tích 16S rDNA, naêm 2000, caùc vi khuaån anammox ñöôïc phaùt hieän ôû heä thoáng xöû lyù RBC ôû Stuttgart (Ñöùc) ñöôïc xaùc ñònh laø môùi (ñoä töông töï döôùi 90% so vôùi B. Anammoxidans) vaø ñöôïc ñaët teân laø Candidatus Kuenenia stuttgartiensis (Schmid et al.,2000). Sau ñoù, vi khuaån anammox ñöôïc phaùt hieän ôû Thuïy Só (Egli et al., 2001):,Bæ (Pynaert et al., 2002 cuõng ñöôïc xaùc ñònh chính laø Candidatus Kuenenia stuttgartiensis). [20],[22], ÔÛ PTN thuoäc ÑH Kumamoto (Nhaät Baûn), trong quaù trình nuoâi caáy lieân tuïc ôû ñieàu kieän kî khí, töï döôõng, treân vaät lieäu baùm laø moät daïng polyester ñöôïc thieát keá ñaëc bieät (non-woven), phaûn öùng anammox vaø daáu hieäu maøu ñoû ñaëc tröng cuûa vi khuaån anammox ñaõ ñöôïc phaùt hieän [21]. Keát quaû phaân tích trình töï 16S rDNA treân vi sinh vaät töû maøng sinh hoïc sau ñoù ñaõ phaùt hieän caùc vi khuaån anammox chæ coù ñoä töông töï 92.2% vôùi C.Brocadia anammoxidans vaø töông töï raát thaáp vôùi caùc nhoùm khaùc ñaõ bieát tröôùc ñoù. Treân cô sôû ñoù, moät doøng anammox môùi, kyù hieäu laø KSU-1 ñaõ ñöôïc xaùc laäp trong caùc planctomycetes [21]. Laàn ñaàu tieân, vi khuaån anammox ñöôïc phaùt hieän trong heä sinh thaùi töï nhieân laø vuøng nöôùc ngheøo oxy ôû Bieån Ñen. Keát quaû phaân tích trình töï 16S rDNA cho thaáy 87.9% vaø 87.6% töông töï vôùi caùc vi khuaån Kuenenia vaø Brocadia ñaõ bieát, nghóa laø vi khuaån phaùt hieän ñöôïc laø moät chi khaùc, vaø ñaõ ñöôïc ñaët teân laø Candidatus Scalindua sorokinii [20] Caùc loaøi anammox khaùc ñaõ ñöôïc phaùt hieän töû ñóa quay sinh hoïc nitrat hoùa taïi moät nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi ôû Pitsea ( Anh). Keát quaû moâ taû vaø phaân tích trình töï 16S RNA cho thaáy chuùng thuoäc cuøng chi Scalindua, vaø ñaõ ñöôïc ñaët teân laø Candidatus “Scalindua brodae”, Candidatus “Scalindua wagneri”. Ñoä töông töï cuûa trình töï 16S rRNA giöõa 2 loaøi laø 93% [29]. Moät trong caùc vaán ñeà laø caùc vi khuaån anammox sinh tröôûng raát chaäm (thôøi gian nhaân ñoâi hôn 3 tuaàn), neân vieäc nuoâi caáy,

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

39


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

phaân laäp gaëp nhieàu khoù khaên. Tuy nhieân, nhôø vaøo kyõ thuaät sinh hoïc phaân töû, vieäc phaùt hieän tröïc tieáp treân maãu soáng (in situ) vaø ñònh danh caùc vi khuaån anammox ñaõ ñöôïc thöïc hieän thuaän lôïi. Haøng chuïc “cöïc doø” nucleotide (oligonucleotide probes) duøng cho vieäc phaùt hieän baèng FISH (fluorescent in situ hybridization) vaø nhieàu ñoaïn moài (primers) ñaëc tröng cho phaûn öùng PCR khueách ñaïi gen 16S rDNA cuûa vi khuaån anammox ñaõ ñöôïc thieát keá [22], [24] Moät vaán ñeà toàn taïi ñang ñöôïc tieáp tuïc nghieân cöùu laø maëc duø giöõa 3 chi anammox ñaõ bieát coù chung toå tieân, nhöng hôi xa nhau veà maët tieán hoùa ( ñoä töông töï nhoû hôn 85% döïa treân 16S rDNA); trong khi chuùng coù nhöõng töông ñoàng veà maët tuyùp (phenotype): Sinh tröôûng vôùi toác ñoä chaäm nhö nhau, ñeàu coù anammoxosome, lôùp maøng chöùa caùc lipid ladderance.[28]

Hình 8: Caây phaùt sinh loaøi cuûa caùc vi khuaån anammox quan heä giöõa caùc chi vaø doøng coù hoaït tính anammox II.4.3.3.2. Moät Soá Ñaëc Ñieåm Sinh Lyù Cuûa Vi Khuaån Anammox Anammox ñöôïc bieát coù theå hoaït ñoäng trong khoaûng nhieät ñoä töø 20 ñeán 430C ( toái öu ôû 400C), pH 6.4 – 8.3 ( toái öu ôû pH 8.0). ÔÛ ñieàu kieän toái öu, toác ñoä tieâu thuï cô chaát rieâng cöïc ñaïi laø 55 µmol NH4-N/g protein/min. AÙi löïc vôùi caùc cô chaát ammonium vaø Nitrit raát cao (haèng soá aùi löïc döôùi 10 µM). ÔÛ noäng ñoä 100 mM, ammonium vaø nitrat khoâng öùc cheá bôûi nitrit ôû noàng ñoä treân 20 mM. Khi tieáp xuùc vôùi noàng ñoä nitrit treân 5 mM trong thôøi gian daøi (12h), hoaït tính anammox bò maát hoaøn toaøn. Tuy nhieân hoaït tính seõ ñöôïc hoài phuïc khi theâm löôïng veát (50 µM) moät SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

40


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

trong caùc saûn phaåm trung gian cuûa phaûn öùng anammox laø hydrazin hay hydrolamin. Hoaït tính anammox bò öùc cheá hoaøn toaøn ôû noàng ñoä oxy treân 0.5% baõo Thoâng soá

Ñôn vò

∆G0 kJ/mol Y mol-C/mol-N qmax hieáu khí nmol/min/mg/protein qmax kî khí nmol/min/mg/protein µmax /h DT ngaøy + Ks (NH4 ) µM Ks (NO2 ) µM Ks (O2) µM hoaø khoâng khí [20],[22]

Anammox NH4+ +NO2- → N2 -357 0.066 0 60 0.003 10.6 5 <5 K.A

AOB NH+4 + O2 → NO-2 -275 0.08 200 – 600 2 0.04 0.73 5 – 2600 K.A 10-50

Baûng 6: Moät soá ñaëc tröng sinh lyù cuûa vi khuaån vaø phaûn öùng anammox Chuù thích :∆G0 – naêng löôïng töï do, Y – hieäu suaát taïo sinh khoái, qmax – hoaït tính cöïc ñaïi, mmax – toác ñoä sinh tröôûng cöïc ñaïi, DT – thôøi gian nhaân ñoâi, Ks – heä soá aùi löïc, K.A: khoâng aùp duïng. [27]

II.4.3.3.3. Caùc Yeáu Toá Kieåm Soaùt Quaù Trình Anammox. Caùc yeáu toá kieåm soaùt quaù trình anammox ñaõ ñöôïc coâng boá nhö sau:[20]  Anammox hoaït ñoäng ôû ñieàu kieän nhieät ñoä töø 6 – 43 oC; pH töø 6.7 – 8.3  Ôû ñieäu kieän toái thích, löôïng tieâu thuï ammonium toái ña laø 55 µmol NH4/g protein/phuùt (59.4 mgNH4/g protein/h)  Aùi löïc giöõa ammonium leân tôùi 1.4 g/l vaø nitrate khoaûng 6.2 g/l cuõng chöa laøm öùc cheá quaù trình anammox.  Noàng ñoä nitrite cao hôn 0.92 g/l thì quaù trình bò öùc cheá ; ôû noàng ñoä nitrite cao hôn 0.23 g/l trong thôøi gian daøi (khoaûng 12 h) thì hoaït tính anammox bieán maát. Nhöng coù theå hoài phuïc quaù trình baèng caùch theâm moät löôïng nhoû baát kyø löôïng trung gian naøo trong 2 loaïi hydroxylamin hoaëc hydrazine . SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

41


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Quaù trình anammox bò öùc cheá hoaøn toaøn khi noàng ñoä oxy cao hôn 0.5%.  Caùc chaát khoaùng vaø chaát dinh döôõng cuõng laøm taêng hoaït tính cuûa anammox. Caùc chaát ñoù laø KHCO3, KH2PO4, FeSO4, EDTA, Na2CO3. ngoaøi ra coøn boå sung theâm moät löôïng muoái canxi vaø magine vôùi noàng ñoä 120 – 180 mg/l. II.4.3.3.4. Sinh hoïc phaân töû cuûa vi khuaån Anammox. [20], [28]  Ñeå nghieân cöùu veà maët sinh hoïc phaân töû cuûa vi khuaån anammox, ngöôøi ta duøng phöông phaùp xaùc ñònh caáu truùc DNA vaø RNA. Thí nghieäp ñöôïc tieán haønh döïa treân caùc maãu laáy ra töø moät heä thoáng SBR. Nhaän thaáy raèng hôn 70% sinh khoái trong heä thoáng ñöôïc caáu taïo bôûi moät loaïi vi khuaån coù theå deã daøng nhaän ra veà maët hình daùng. Nhöõng noã löïc trong vieäc phaân tích vi sinh vaät theo caùch truyeàn thoáng nhaèm xaùc ñònh caáu truùc phaân töû cuûa chuùng ñeà bò thaát baïi. Sau naøy, ngöôøi ta duøng moät phöông phaùp vaät lyù hieän ñaïi, theo phöông phaùp naøy vi khuaån ñöôïc phaân tích töø hoãn hôïp baèng caùch ly taâm maãu.  Trình töï DNA cuûa maãu ñem ñi xaùc ñònh raát gioáng vôùi trình töï caáu truùc di truyeàn cuûa Planctomycete. Loaïi vi khuaån môùi ñöôïc tìm thaáy coù khaû naêng oxy hoùa ñöôïc ammonium trong ñieàu kieän yeám khí naøy ñöôïc ñaët teân laø Candidatus Brocadia Anammoxidans. Trình töï DNA ñaõ ñöôïc xaùc ñònh nhö ñaõ noùi ôû treân sau naøy ñöôïc ñeå doø tìm söï coù maët cuûa vi khuaån naøy cuûa caùc boä (genera) anammox töông töï trong caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi. Trong khi ñoù B.anammoxidans laø loaïi vi khuaån coù lieân heä khaù gaàn vôùi noù, Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis ñaõ ñöôïc tìm thaáy trong nhieàu heä thoáng treân toaøn theá giôùi vaø coù veû nhö ñaây laø nhöõng loaïi vi khuaån chính trong coäng ñoàng vi sinh coù maët trong heä thoáng naøy.  Nhoùm (order) planctomycete cho ñeán nay bao goàm 4 boä (genera) vôùi 7 loaøi (species) ñaõ ñöôïc ghi nhaän. Raát nhieàu trình töï DNA ñöôïc ghi nhaän, thöïc teá trong thôøi gian gaàn ñaây ñaõ chæ ra raèng coù theå coù nhöõng loaïi khaùc thuoäc veà nhoùm Planctomycete naøy, moät trong nhöõng loaïi ñoù laø vi khuaån anammox. Treân thöïc teá cuõng moät loaïi vi khuaån anammox coù teân laø K.struttgartiensis vöøa ñöôïc tìm thaáy laïi

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

42


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

ñöôïc cho vaøo moät nhoùm rieâng bieät, vì theo caáu truùc DNA cuûa noù coù söï gioáng nhau veå maët di truyeàn ít hôn 90% so vôùi Brocadia Anammoxidans ñaõ noùi ôû treân, ñieàu naøy chöùng toû söï khaùc nhau ôû möùc ñoä boä (genera|) giöõa 2 loaïi vi khuaån naøy.  Caùc thieát bò trong ngaønh kyõ thuaät phaân töû laø nhöõng coâng cuï quan troïng ñeå phaùt hieän söï coù maët vaø theo doõi caùc hoïat ñoäng cuûa vi sinh vaät trong heä sinh thaùi. Ví duï toác ñoä sinh tröôûng cuûa nhieàu loaøi vi khuaån coù theå ñöôïc suy ra töø noàng ñoä ribosome coù trong heä thoáng ñoù. Tuy nhieân phöông phaùp naøy khoâng aùp duïng ñöôïc cho nhöõng loaøi vi khuaån sinh tröôûng chaäm nhö Anammox vaø Nitrosomonas. Trong tröôøng hôïp naøy, noàng ñoä cuûa rRNA laø moät chaát chæ thò khaù toát cho caùc hoïat ñoäng sinh lyù cuûa cô theå. Do ñoù, ñoaïn RNA giöõa vuøng rRNA 16Si vaø 23 S ñöôïc choïn ñeå laøm chaát chæ thò naøy (ñoaïn naøy ñöôïc goïi laø ISR). Caùc thí nghieäm vôùi B.anammoxidans chuùng toû moät söï töông quan khaù toát giöõa caùc hoaït ñoäng chuyeån hoùa trong cô theå vaø noàng ñoä ISR, ñieàu naøy chöùng minh ñöôïc raèng gaàn ñaây laø moät phöông phaùp toát ñeå theo doõi vaø phaùt hieän caùc thay ñoåi trong hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

43


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

II.4.3.3.5. Moái lieân heä di truyeàn cuûa Anammox Hình 9: Moái lieân heä di truyeàn cuûa anammox Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla1-47)(AF 202655) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla1-47)(AF 202660) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla2-48)(AF 202663) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla2-19)(AF 202661) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla2-22)(AF 202662) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla1-14)(AF 202659) Candidatus Brocadia anammoxidans (AJ 131819)

Uncultured anoxic sludge bacterium KU-1 (AB 054006), A8 Uncultured planctomycetes KSU-1 (AB057453, this study)

Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla1-48)(AF 202656) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla1-44)(AF 202657) Anaerobic ammonium-oxidizing planctomycete GR-WP33-41 (AJ296629) Candidatus Kuenenia Stuttgartiensis (anoxic biofim clone Pla2-10) (AF 202658) Anaerobic ammonium - oxidizing planctomycete KOLL2a (AJ250882) Anaerobic ammonium - oxidizing planctomycete GR-WP33-37 (AJ301578) Anaerobic ammonium - oxidizing planctomycete GR-WP54-11 (AJ296620) Uncultured anoxic sludge bacterium KU-2 (AB054007) Anaerobic ammonium - oxidizing planctomycete GR-WP33-59 SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

44


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

(AJ296618) Anaerobic ammonium - oxidizing planctomycete GR-WP33-66 (AJ296619) II.4.4. Phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX. II.4.4.1. Quaù trình SHARON [27] Quaù trình SHARON ñöôïc öùng duïng trong caùc heä thoáng khöû nitô cho nöôùc thaûi töø caùc nhaø veä sinh vaø nhöõng nguoàn nöôùc thaûi coù haøm löôïng ammonium cao. SHARON (Single reator for High Activity Ammonium Removal Over Nitrite) laø thieát bò phaûn öùng ñôn duøng cho vieäc khöû ammonium coù hoaït tính cao thoâng qua nitrite. Quaù trình SHARON ñöôïc thöïc hieän trong moät thieát bò phaûn öùng ñôn giaûn, nhaèm loaïi boû ammonium thoâng qua quaù trình nitrate hoùa vaø khöû nitrate. Cuï theå laø bieán ammonium thaønh nitrite sau ñoù khöû nitrite thaønh khí nitô. Ñieàu naøy tieát kieäm ñöôïc löôïng cacbon höõu cô vaø naêng löôïng ñaùng keå. NH4+ + 1.5 O2 = NO2- + H2O + 2H+ Söï oxy hoùa NH4+ döøng laïi ôû NO2- baèng caùch taïo ra ñieàu kieän thích hôïp cho vi khuaån nitrate hoùa hoaït ñoäng. Söï oxy hoùa nitrite coù theå ñöôïc ngaên chaën khi taêng nhieät ñoä. Vi khuaån Nitrosomonas laø loaïi vi khuaån oxy hoùa ammonium thaønh nitrite, phaùt trieån vôùi toác ñoä cao hôn vi khuaån Nitrobacter laø loaïi tham gia trong quaù trình oxy hoùa nitrite thaønh nitrate. Ñieàu naøy ñöôïc söû duïng trong thieát keá heä thoáng SHARON. Baèng caùch choïn thôøi gian löu ñuû ngaén, luùc ñoù quaù trình nitrate hoùa ammonium seõ döøng laïi ôû söï taïo thaønh nitrite. Ñieàu kieän thích hôïp ñöôïc nghieân cöùu ñaõ ñöôïc öùng duïng cho nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi ôû Haø Lan coù caùc thoâng soá sau: thôøi gian löu töø 1 – 2.5 ngaøy trong thieát bò SBR, nhieät ñoä töø 25 – 30 oC, pH 7 – 8.5 So saùnh quaù trình SHARON vôùi quaù trình khöû nitô thoâng thöôøng thoâng qua quaù trình nitrate hoùa vaø khöû nitrate. Nitrate hoùa: NH4+ + 2O2 = NO3- + H2O + 2H+ SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

45


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

NH4+ + 1.5O2 = NO2- + H2O + 2H+

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

tieát kieäm 25% oxy

Denitrate hoùa 6NO3- + 5CH3OH + 3 CO2 = 3N2 + 8HCO3- + 6H2 6NO2- + 3CH3OH + 3 CO2 = 3N2 + 6HCO3- + 3H2 Tieát kieäm 40% methanol II.4.4.2. Quaù trình CANON. [18] Trong töï nhieân luoân toàn taïi nhieàu loaïi vi sinh vaät coù tính chaát vaø chöùc naêng khaùc nhau. Thoâng thöôøng ngöôøi ta vaãn phaân ra hai loaïi hieáu khí vaø kî khí döïa vaøo möùc ñoä thích nghi vaø phaùt trieån cuûa chuùng trong ñieàu kieän moâi tröôøng coù oxy hay khoâng. Trong caùc coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi, caùc vi sinh vaät hieáu khí vaø kî khí ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc choïn coâng ngheä vaø thieát bò xöû lyù. Theo quan ñieåm töø tröôùc ñeán nay, chuùng phaûi ñöôïc cho vaøo hai moâi tröôøng khaùc nhau ôû hai ñieàu kieän khaùc nhau trong hai thieát bò phaûn öùng khaùc nhau ñeå thöïc hieän toát vai troø cuûa mình. Maõi ñeán nhöõng naêm gaàn ñaây, caùc nhaø coâng ngheä sinh hoïc ñaõ “ngheùp ñoâi” thaønh coâng hai loaïi vi khuaån hieáu khí vaø kî khí vaø ñieàu naøy laø moät böôùc ñoät phaù quan troïng coù yù nghóa raát lôùn ñeán söï phaùt trieån cuûa ngaønh coâng ngheä sinh hoïc noùi chung vaø kyõ thuaät moâi tröôøng noùi rieâng. Khi cuøng toàn taïi trong moät moâi tröôøng nhö vaäy, ngöôøi ta nhaän thaáy raèng chuùng coù theå duøng nöôùc thaûi giaøu ammonium laøm thöùc aên cho quaù trình sinh tröôûng vaø phaùt trieån. Ñaây laø moät döõ lieäu raát toát ñeå phaùt trieån moät kyõ thuaät môùi cho vieäc xöû lyù nöôùc thaûi giaøu ammonium tieát kieäm vaø hieäu quaû hôn. Khaùm phaù naøy cuûa caùc nhaø vi sinh vaät hoïc ôû tröôøng Ñaïi Hoïc DELFT (Haø Lan) ñöôïc goïi laø CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite) coù nghóa laø quaù trình loaïi boû hoaøn toaøn Nitô töï döôõng coù söï tham gia cuûa nitrite. Thöïc teá vi khuaån trong nöôùc thaûi coù theå töï hoaït ñoäng maø khoâng caàn phaûi cung caáp theâm chaát dinh döôõng cho chuùng, chæ caàn theâm vaøo moâi tröôøng moät ít oxy

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

46


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

khoâng khí. Loaïi vi khuaån anammox ñoû vaø moät loaïi nhoùm Nitrosomonas theo nghieân cöùu cuûa caùc nhaø khoa hoïc noùi treân hoaït ñoäng chung vôùi nhau khaù hieäu quaû. Quaù trình dieãn ra nhö sau: Vi khuaån anammox bieán nitrite thaønh nitô töï do, noù duøng ammonium laøm nguoàn cung caáp thöùc aên; trong khi ñoù vi khuaån thuoäc hoï Nitrosomonas tham gia vaøo quaù trình nitrate hoùa maø chuû yeán ôû giai ñoaïn chuyeån hoùa ammonium thaønh nitrite. Hai loaïi vi khuaån naøy laøm vieäc chung ñeå chuyeån hoùa ammonium trong nöôùc thaûi, laø moät chaát ñoäc vôùi caùc loaïi thuûy sinh nhö toâm caù, thaønh khí nitô töï do ñöôïc xem nhö laø voâ haïi vôøi moâi tröôøng. Khi nghieân cöùu quaù trrình treân, caùc nhaø khoa hoïc ñaõ ñöa ra nhaän xeùt raèng nhöõng phaàn töû hieáu khí ñaõ baûo veä nhöõng phaàn töû kî khí. Trong quaù trình hoaït ñoäng chung nhö vaäy, hai loaïi vi khuaån treân ñaõ taïo neân moät lôùp boâng buøn maø beân trong laø nhöõng phaàn töû kî khí, ñieàu naøy ñöôïc chöùng minh baèng caùch noàng ñoä oxy ñaõ khoâng phaùt hieän ñöôïc baèng ñaàu doø. Löông oxy ñöôïc cho vaøo vöøa ñuû ñeå oxy hoùa heát moät nöûa löôïng ammonium trong thieát bò phaûn öùng, löôïng naøy seõ chuyeån thaønh nitrite, löôïng ammonium coøn laïi seõ tham gia phaûn öùng vôøi nitrite sinh ra döôùi tac duïng cuûa anammox. Nhö vaäy löôïng oxy ñöôïc tính toaùn chính xaùc laø ñieàu kieän caàn thieát ñeå ñaït ñöôïc caân baèng giöõa ammonium vaø oxy. Neáu cho nhieàu oxy seõ daãn ñeán vieäc oxy hoùa caùc phaân töû khoâng mong muoán, caùc phaân töû naøy söû duïng oxy ñeå chuyeån hoùa nitrite thaønh nitrate. Hieän töôïng naøy gaây baát lôïi cho quaù trình xöû lyù nöôùc vì oâ nhieãm ammonium seõ chuyeån thaønh oâ nhieãm nitrate. II.4.4.3. Phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX. [22], [27] Ñaây laø moät kyõ thuaät môùi trong vieäc xöû lyù ammonium baèng phöông phaùp sinh hoïc. Vieäc keát hôïp hai quaù trình naøy laøm giaûm ñaùng keå taûi löôïng cuûa nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi. Quaù trình naøy ñaõ ñöôïc nghieân cöùu thaønh coâng cho nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït (nhaø veä sinh) Dokhven – Ha Lan. Nguyeân lyù

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

47


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Nguyeân taéc cuûa quaù trình keát hôïp laø chæ 50% N-NH4 trong nöôùc caàn xöû lyù bò oxy hoùa thaønh N-NO2. hoãn hôïp N-NH4 vaø N-NO2 laø ñaàu vaøo lyù töôûng cho quaù trình Anammox. Ñaàu ra cuoái cuøng laø N2 vaø nöôùc. Ñaàu vaøo laø nöôùc töø haàm phaân, to = 35oC, thôøi gian löu laø 1 ngaøy, khoâng caàn ñieàu chænh pH. Keát quaû nhö sau: Keát quaû cuûa thí nghieäm phaûn öùng SHARON. Chi tieâu

Noàng ñoä

TNK vaøo thieát bò SHARON

1156

N-NH4 ra thieát bò SHARON

519

N-NO2 ra thieát bò SHARON

547

Trong cuøng thôøi gian, thieát bò phaûn öùng anammox ñöôïc vaân haønh theo kieåu SBR. Trong thôøi gian ñaàu thöùc aên cung caáp töø dung dòch hoãn hôïp, sau ñoù ñöôïc laáy moät löôïng nhoû töø thieát bò SHARON vaø cuoái cuøng laø cung caáp thöùc aên hoaøn toaøn töø thieát bò SHARON. * thieát bò SHARON chuyeån hoùa NH4 thaønh NO2 hôn 50% * thieát bò phaûn öùng ANAMMOX ñöôïc vaän haønh theo kieåu SBR loaïi boû gaàn toaøn boä N töø thieát bò SHARON. Phaûn öùng gheùp SHARON – ANAMMOX laø moät kyõ thuaät coù nhieàu trieån voïng trong vieäc laøm giaûm taûi löôïng N cho caùc nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi maø khoâng caàn phaûi söû duïng theâm baát cöù hoùa chaát naøo.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

48


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

CHÖÔNG III.

PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU

III.1. Cô Sôû Lyù Thuyeát III.1.1. Hôïp Chaát Cuûa Nitô [2] Hôïp chaát nitô trong nöôùc töï nhieân laø nguoàn dinh döôõng cho caùc thöïc vaät thuûy sinh Trong thieân nhieân Nitô coù theå toàn taïi ôû caùc daïng sau:  Caùc hôïp chaát nitô höõu cô daïng protein hay daïng saûn phaåm phaân raõ  Amoniac hay caùc muoái Amonium nhö : NH4OH, NH4NO3, (NH4)2SO4,…  Caùc hôïp chaát döôùi daïng NO2- vaø NO3 Nitô töï do Trong nöôùc coù theå xaûy ra caùc quaù trình bieán ñoåi oxy hoaù nhö sau: Protein

NH4+

nitrosomonas

NO2-

nitrobacter

NO3-

khöû nitrat

Oxy hoaù Nguyeân nhaân hình thaønh caùc loaïi ion naøy töông töï nhö nhau vaø coù theå chuyeån hoaù laãn nhau, do ñoù coù theå goäp laïi thaønh 1 nhoùm ñeå nghieân cöùu Nguoàn goác cuûa N-NH4, N-NO2 vaø N-NO3 trong nöôùc töï nhieân vaãn laø caùc chaát höõu cô phöùc taïp coù chöùc abumin baét nguoàn töø ñoäng vaät vaø thöïc vaät. Taùc duïng sinh hoaù phöùc taïp sinh ra vôùi söï tham gia cuûa caùc loaïi vi khuaån vaø men laøm cho abumin phaân giaûi thaønh axit amino vaø sau khi thuyû phaân seõ taùch ra khí NH3 R-CHNH2-COOH + H2O

R-COOH + NH3

Söï hieän dieän cuûa N-NH4 trong nöôùc maët laø do söï phaân giaûi caùc chaát protit gaây ra, nhöng thöôøng do caùc vi khuaån nitrat hoa cuõng haáp thuï N-NH4 trong boàn nöôùc giaûm nhieàu, hoaëc nöôùc ngaàm baét nguoàn töø hoaït ñoäng phaân huyû chaát höõu cô do caùc loaïi vi sinh vaät trong ñieàu kieän yeám khí Haøm löôïng N-NH4 coù trong nöôùc töï nhieân laø döôùi 0,05ppm. Löôïng ammonium trong nöôùc thaûi töø caùc khu daân cö, caùc nhaø maùy hoaù chaát vaø caùc coâng ty cheá bieán thöïc phaåm laø khaù cao SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

49


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Theo quy ñònh veà nöôùc uoáng cuûa Vieät Nam, löôïng ammonium toái ña laø nhoû hôn 3ppm N-NH4 trong nöôùc töï nhieân töông ñoái khoâng oån ñònh. Döôùi taùc duïng cuûa caùc yeáu toá veà hoaù hoïc, vaät lyù vaø sinh hoaù, noù coù theå chuyeån hoaù hôïp chaát khaùc cuûa nitô. Khi coù ñuû oxy, döôùi taùc duïng cuûa 1 soá yeáu toá ñaëc bieät, N-NH4 coù theå bò oyx hoaù thaønh N-NO2: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O Taùc duïng nitô hoaù khoâng döøng laïi ôû ñoù maø döôùi taùc duïng cuûa moät soá vi khuaån khaùc, N-NO2 laïi bò oxy hoaù thaønh N-NO3 2HNO2 + O2 = 2HNO3 Döôùi taùc duïng cuûa vi khuaån ñaëc bieät, N-NO3 laïi coù theå bò phaân giaûi vaø taùc duïng naøy goïi laø taùc duïng khöû nitô. Noù thöôøng tieán haønh döôùi ñieàu kieän thieáu oxy khi khoâng coù hôïp chaát chöùa nitô. Khi taùc duïng naøy xaûy ra thì N2 vaø CO2 ñöôïc taùch ra 4NO3- + 5C = 2CO32- + 2N2 + 3CO2 Nguoàn quan troïng khaùc laøm cho nöôùc möa phong phuù theâm N-NO3 vaãn laø khí NO2 sinh ra khi coù söï phoùng ñieän trong khoâng khí, khí NO2 seõ bò nöôùc möa haáp thuï vaø rôi xuoáng ñaát, coù theå bieåu thò baèng sô ñoà sau: Nitô trong khoâng khí

NO2-

Nitô trong thöïc vaät

Nitô trong saûn phaåm phaân Giaûi töø caùc chaát höõu cô NO2

Nitô trong ñoäng vaät SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

Nitô trong axit amino

NH4+ 50


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

N-NO2 laø moät trong nhöõng chaát trung gian cuûa chu trình Nitrogen cuøng vôùi caùc daïng höõu cô khaùc nhau nhö N-NH4, N-NO3 vaø moät löôïng nhoû N-NO2 cuõng bieåu thò söï oâ nhieãm höõu cô laãn voâ cô N-NO2 khoâng oån ñònh vì theá haøm löôïng cuûa noù trong nöôùc, treân maët ñaát thích nghi ñeå tieán haønh oxy hoaù laø raát nhoû (chæ ñoä vaøi phaàn traêm,thaäm chí chæ vaøi phaàn traêm nghìn ppm) Nhöng trong nöôùc ngaàm, ñaëc bieät laø trong taàng chöùa nöôùc beân treân thì haøm löôïng N-NO2 laïi taêng leân raát roõ reät Giôùi haïn cho pheùp cuûa TCVN-5942-1995, trong nöôùc maët. [15], [16] N-NO2 <= 0,03 mg/l (N-NO2 <= 0,01mg/l) Trong tieâu chuaån daønh cho nöôùc sinh hoaït laø nöôùc uoáng khoâng ñöôïc coù NNO2 vì noù laø ñoäc toá NO3- laø ion thoaùi hoaù hoaøn toaøn trong chaát höõu cô coù goác nitô trong chu trình Nitrogen Do vieäc söû duïng nöôùc uoáng coù haøm löôïng N-NO3 cao coù khaû naêng gaây ñoäc haïi ñoái vôùi ngöôøi vì khi vaøo cô theå trong ñieàu kieän thích hôïp, ôû heä tieâu hoaù chuùng seõ chuyeån hoaù thaønh nitrit, keát hôïp vôùi hoàng caàu taïo thaønh hôïp chaát khoâng di chuyeån oxy gaây beänh thieáu maùu (Mathemoglobinemia). Ngoaøi ra, nitrit coøn keát hôïp vôùi amin thöù caáp taïo thaønh Nitrosamine gaây beänh ung thö III.1.2. Söï taùc ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät vaø aûnh höôûng cuûa noù vôùi hôïp chaát nitô • Söï tuaàn hoaøn cuûa nitô trong töï nhieân nhôø vi sinh vaät [7] Vi sinh vaät tham gia kheùp kín chu trình tuaàn hoaøn cuûa nguyeân toá nitô trong töï nhieân .Caùc vi sinh vaät amon hoaù seõ phaân huyû caùc hôïp chaát nitô höõu cô taïo ra NNH4, CO2 vaø H2O. Hôïp chaát N-NH4 naøy laïi bò caùc vi sinh vaät nitrat hoaù bieán thaønh N2, nitô phaân töû laïi ñöôïc vi sinh vaät coá ñònh ñaïm taïo thaønh N-NH4. Caùc muoái nitô, N-NH4, N-NO3 do vi sinh vaät taïo ra seõ laø nguoán nitô cho thöïc vaät vaø vi sinh vaät söû duïng taïo thaønh caùc hôïp chaát nitô höõu cô, chu trình nitô ñöôïc kheùp kín

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

51


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Quaù trình amon hoaù: Baûn chaát cuûa quaù trình amon hoaù laø söï taïo thaønh NH3 töø caùc hôïp chaát nitô höõu

cô (protein, ure, axit nucleic…) döôùi taùc ñoäng cuûa vi sinh vaät III.1.2.1. Quaù trình Amon hoaù Ure a. Baûn chaát: Ure laø thaønh phaàn chính trong nöôùc tieåu cuûa con ngöôøi vaø ñoäng vaät hay trong phaân ñaïm ure toång hôïp. Haøm löôïng nitô trong ure coù tôùi 47%. Tuy nhieân, thöïc vaät khoâng coù khaû naêng haáp thu tröïc tieáp loaïi nitô naøy neáu noù chöa ñöôïc vi sinh vaät phaân huyû thaønh daïng N-NH4 deã haáp thu (ngoaïi tröø caùc loaïi thöïc vaät hoï ñaäu coù khaû naêng töï toång hôïp nitô töï do) Quaù trình phaân giaûi xaûy ra nhö sau: CO(NH2)2 + 2H2O

(NH4)2CO3

(NH4)2CO3 khoâng beàn vöõng deã daøng bò phaân huyû tieáp thaønh NH3 vaø CO2 (NH4)2CO3

2NH3 + CO2 + H2O

b. Vi sinh vaät phaân giaûi ure: Nhieàu vi sinh vaät trong ñaát coù khaû naêng phaân huyû ure, trong ñoù coù Bacillus, Micrococus ureac , Planosaruna ureac, Achromobacter, moät soá naám moác vaø xaï khuaån. Quaù trình phaân huyû ure xaûy ra trong ñieàu kieän hieáu khí, nhöng cuõng coù theå xaûy ra trong moâi tröôøng kò khí III.1.2.2. Caùc tính chaát cô baûn III.1.2.2.1 Tính chaát cô baûn cuûa ammonium[2], [12] Söï töông taùc cuûa phaân töû NH3 vôùi nöôùc khoâng nhöõng taïo thaønh nhöõng hydrat cuûa ammonium maø coøn taïo thaønh NH4+ NH3 + H2O = NH4+ + OH-

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

52


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Keát quaû laø noàng ñoä cuûa ion OH- trong dung dòch taêng leân. Chính vì vaäy maø dung dòch nöôùc cuûa amoni coù phaûn öùng kieàm. Tuy nhieân, theo quy ñònh thì dung dòch nöôùc cuûa ammonium thöôøng ñöôïc bieåu dieãn baèng coâng thöùc NH4OH Ña soá caùc muoái ammonium khoâng maøu vaø deã tan trong nöôùc. Vì dung dòch nöôùc ammonium laø baze yeáu neân muoái ammonium bò thuyû phaân trong dung dòch. Dung dòch cuûa muoái taïo bôûi ammonium vaø axit maïnh coù phaûn öùng axit yeáu Söï thuyû phaân ammonium ñöôïc vieát döôùi daïng: NH4+OH + H+ = NH3 + H2O Tuy nhieân ñuùng hôn phaûi xem noù nhö laø söï chuyeån proton ngöôïc laïi töø NH4+ ñeán phaân töû H2O: NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ Khi theâm kieàm vaøo dung dòch nöôùc cuûa moät ammonium naøo ñoù thì H3O+ seõ lieân keát vôùi OH- thaønh phaân töû H2O vaø caân baèng thuyû phaân bò dòch chuyeån sang beân phaûi. Khi ñoù quaù trình xaûy ra : 2NH4+ + OH- = 2NH3 + H3O+ Khi ñun noùng dung dòch thì ta thaáy coù muøi cuûa NH3 thoaùt ra Nhö vaäy coù theå phaùt hieän ñöôïc muoái ammonium baát kì trong dung dòch khi ñun noùng dung dòch vôùi kieàm maïnh III.1.2.2.2. Tính chaát cô baûn cuûa Nitrit [2],[6] Ion NO2- laø muoái cuûa axit keùm beàn HNO2 Axit HNO2 laø moät trong soá caùc axit yeáu vaø chæ toàn taïi trong dung dòch nöôùc axit loaõng. Khi laøm ñaäm ñaëc dung dòch hoaëc khi ñun noùng thì noù seõ bò phaân huyû 2HNO2 = NO2 + H2O Cho neân NO2- deã bò phaân huyû trong dung dòch coù moâi tröôøng axit. Ñoù cuõng laø ñieàu caàn löu yù khi xaùc ñònh haøm löôïng N-NO2 .Caàn thaän troïng khi axit hoaù dung dòch vì khi ñoù seõ laøm giaûm bôùt haøm löôïng N-NO2 daãn ñeán keát quaû phaân tích keùm chính xaùc SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

53


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Trong moâi tröôøng axit, N-NO2 coøn theå hieän tính oxy hoaù qua ñieän theá oxy hoaù khöû sau: NO2- + 2H+ + e = NO + H2O ;

E0 = 0,99V

Do tính chaát oxy hoaù, N-NO2 phaûn öùng vôùi moät soá thuoác thöû höõu cô nhö diphenylamin, antypyrin, ..ñeàu gaây neân nhieàu phöùc taïp trong quaù trình phaân tích Tuy nhieân, nitrit ngoaøi tính oxy hoaù coøn theå hieän tính khö û(möùc oxy hoaù cuûa nitô trong HNO2 baèng +3 nghóa laø trung gian giaù trò thaáp nhaát vaø cao nhaát) Ví duï vôùi phaûn öùng sau: 5HNO2 + 2KMnO4 + 3H2SO4 = 5HNO3 + 2MnO4 + K2SO4 + 3H2O Ñaëc bieät laø phaûn öùng taïo maøu azzo cuûa nitrit (maøu hoàng) III.1.2.3. Ñoä pH Ñoä pH laø moät trong nhöõng chæ tieâu caàn kieåm tra ñoái vôùi nöôùc thaûi. Giaù trò pH cho pheùp ta quyeát ñònh xöû lyù theo phöông phaùp naøo laø thích hôïp hoaëc ñieàu chænh löôïng hoaù chaát thích hôïp trong quaù trình xöû lyù nöôùc. Söï thay ñoåi giaù trò pH trong nöôùc coù theå daãn ñeán söï thay ñoåi veà thaønh phaàn caùc chaát coù trong nöôùc töø ñoù thuùc ñaåy hay ngaên chaën nhöõng phaûn öùng hoaù hoïc, sinh hoïc xaûy ra trong nöôùc do quaù trình hoaø tan hay keát tuûa III.1.2.4. Löôïng oxy hoaø tan - DO Giaù trò DO duøng ñeå chæ löôïng oxy hoaø tan trong nöôùc ôû nhieät ñoä xaùc ñònh. Oxy laø chaát quan troïng cho hoaït ñoäng soáng cuûa caùc cô theå sinh vaät. Trong nöôùc ngoaøi nhieäm vuï cung caáp oxy cho caùc vi sinh vaät vaø phaân giaûi caùc hôïp chaát höõu cô, oxy coøn oxy hoaù moät soá caùc chaát oxy hoaù ñöôïc. Ñaây laø chæ tieâu quan troïng cuûa nöôùc, noù cho pheùp ñaùnh giaù chaát löôïng nöôùc. Chæ soá DO toái öu laø: 4 - 6 mg O2/l. Haøm löôïng oxy naøy baûo ñaûm cho söï soáng cuûa caùc loaøi thuyû sinh vaät, caùc chæ soá thaáp hôn cho thaáy nöôùc bò oâ nhieãm III.1.2.5. Nhu caàu oxy hoaù hoïc (Chemical Oxygen Demand-COD)

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

54


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

COD laø nhu caàu oxy caàn thieát cung caáp cho vi sinh vaät phaân huyû caùc chaát höõu cô theo con ñöôøng hoaù hoïc. Xaùc ñònh COD laø coâng vieäc giaùn tieáp xaùc ñònh toång haøm löôïng chaát höõu cô coù trong nöôùc. Trong nöôùc chöùa moät löôïng hôïp chaát höõu cô vì vaäy COD caøng cao thì chöùng toû nöôùc caøng baån III.1.2.6. Haøm löôïng chaát raén Chaát raén coù trong nöôùc töï nhieân coù theå laø töø nhöõng nguoàn khaùc nhau nhö saûn xuaát coâng-noâng nghieäp, sinh hoaït vaø cuõng chính töø nhöõng nguoàn coù trong töï nhieân • Caùc chaát voâ cô daïng hoaø tan (caùc loaïi muoái) hoaëc caùc chaát khoâng tan nhö ñaát, ñaù, caùc loaïi chaát ôû daïnh huyeàn phuø… • Caùc chaát höõu cô nhö caùc loaïi vi sinh vaät, taûo, vi khuaån, ñoäng-thöïc vaät nguyeân sinh…vaø caùc chaát höõu cô toång hôïp nhö phaân boùn, chaát thaûi töø saûn xuaát, sinh hoaït Caùc chaát raén laøm aûnh höôûng ñeán chaát löôïng cuûa nöôùc, laøm caûn trôû hoaëc tieâu toán theâm nhieàu hoaù chaát trong quaù trình xöû lyù Coù theå söû duïng moät soá caùc chæ tieâu sau ñeå ñaùnh giaù haøm löôïng chaát raén coù trong nöôùc • Toång löôïng chaát raén(Total Solids-TS) Toång löôïng chaát raén laø troïng löôïng khoâ tính baèng mg cuûa phaàn coøn laïi sau khi laøm bay hôi moät lít nöôùc treân noài ñun caùch thuyû roài saáy ôû 1030C cho tôùi khoái löôïng khoâng ñoåi. Ñôn vò tính laø (mg/l) • Toång löôïng chaát raén lô löûng(Suspended Solids-SS) Toång löôïng chaát raén lô löûng (toång löôïng chaát raén huyeàn phuø) coù haøm löôïng laø troïng löôïng khoâ cuûa phaàn chaát raén coøn laïi treân giaáy loïc baèng sôïi thuyû tinh, khi loïc moät lít maãu roài ñem saáy ôû nhieät ñoä 1050C cho ñeán khoái löôïng khoâng ñoåi (mg/l) • Chaát raén hoaø tan(Disolved Solids-DS) DS ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc: DS=TS-SS (mg/l) • Chaát raén bay hôi(Volative Suspended Solids-VSS)

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

55


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Haøm löôïng chaát raén bay hôi laø troïng löôïng maát ñi khi nung chaát raén lô löûng ôû 5500C trong moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh. Khoaûng thôøi gian naøy phuï thuoäc vaøo töøng loaïi nöôùc maãu (mg/l hay %SS hoaëc %TS) Haøm löôïng VSS trong nöôùc thaûi thöôøng bieåu thò cho haøm löôïng caùc chaát höõu cô loïc ñöôïc coù trong nöôùc III.2. Phöông phaùp nghieân cöùu III.2.1. Moâ hình thí nghieäm Moâ hình thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän theo moâ hình pilot ôû nhieàu giai ñoaïn, ñieàu kieän khaùc nhau. Nöôùc thaûi ñöôïc laáy töø Xí nghieäp heo gioáng Ñoâng AÙ, Huyeän Dó An, Tænh Bình Döông. Giai ñoaïn 1: Nöôùc thaûi (Q=200 l/ngaøy.ñeâm) ñaàu tieân ñi vaøo hai coät hieáu khí (1) vôùi dung tích 80 lít, taïi ñaây xaåy ra quaù trình Nitrate hoaù, ammonium ñöôïc oxy hoaù sinh ra NO2-, NO3. Sau ñoù nöôùc thaûi laïi tieáp tuïc ñi qua coät kî khí (2) vôùi dung tích 220 lít taïi ñaây xaåy ra quaù trình anammox, löôïng ammonium coøn laïi cuûa quaù trình nitrate hoaù keát hôïp vôùi nitrite môùi sinh ra ñeå sinh ra khí nitô, moät loaïi khí ñöôïc coi nhö laø voâ haïi vôùi moâi tröôøng. Sau cuøng nöôùc thaûi ñi qua coät laéng (3) vaø ñöôïc thaûi ra ngoaøi. Giai ñoaïn 2: Ôû giai ñoaïn naøy, nöôùc thaûi (Q=300 l/ngaøy.ñeâm; DO=5 l/s) ñöôïc ñi qua lôùp giaù theå (toân xi maêng) ñöôïc xeáp choàng lôùp beân trong caùc coät. Giaù theå seõ laøm taêng khaû naêng baùm dính cuûa vi sinh vaät. Nöôùc thaûi ñöôïc ñi vaøo hai coät hieáu khí (1) vôùi dung tích 80 lít, taïi ñaây xaåy ra quaù trình Nitrate hoaù, ammonium ñöôïc oxy hoaù sinh ra NO2-, NO3. Sau ñoù nöôùc thaûi laïi tieáp tuïc ñi qua coät kî khí (2) vôùi dung tích 220 lít taïi ñaây xaåy ra quaù trình anammox, löôïng ammonium coøn laïi cuûa quaù trình nitrate hoaù keát hôïp vôùi nitrite

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

56


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

môùi sinh ra ñeå sinh ra khí nitô, moät loaïi khí ñöôïc coi nhö laø voâ haïi vôùi moâi tröôøng. Sau cuøng nöôùc thaûi ñi qua coät laéng (3) vaø ñöôïc thaûi ra ngoaøi. Giai ñoaïn 3: Ôû giai ñoaïn naøy, nöôùc thaûi (Q=400 l/ngaøy.ñeâm; DO=10 l/s) ñöôïc ñi qua lôùp giaù theå (toân xi maêng) ñöôïc xeáp choàng lôùp beân trong caùc coät. Giaù theå seõ laøm taêng khaû naêng baùm dính cuûa vi sinh vaät. Nöôùc thaûi ban ñaàu ñöôïc ñi vaøo hai coät hieáu khí (1) vôùi dung tích 80 lít, taïi ñaây xaåy ra quaù trình nitrate hoaù, ammonium ñöôïc oxy hoaù sinh ra NO2-, NO3. Sau ñoù nöôùc thaûi laïi tieáp tuïc ñi qua coät kî khí (2) vôùi dung tích 220 lít taïi ñaây xaåy ra quaù trình anammox, löôïng ammonium coøn laïi cuûa quaù trình nitrate hoaù keát hôïp vôùi nitrite môùi sinh ra ñeå sinh ra khí nitô, moät loaïi khí ñöôïc coi nhö laø voâ haïi vôùi moâi tröôøng. Sau cuøng nöôùc thaûi ñi qua coät laéng (3) vaø ñöôïc thaûi ra ngoaøi.

Nöôùc vaøo Beå hieáu khí

Beå kî khí

Nöôùc ra

1 Van

1

2

3

Beå laé ng

Xaû buøn Hình 10: Moâ hình thí nghieäm xöû lyù ammonium trong nöôùc thaûi chaên nuoâi heo.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

57


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

III.2.2. Phöông phaùp phaân tích [17] Baûng 7: Caùc phöông phaùp phaân tích STT Chæ tieâu 1 2

pH SS

3 4

DO COD

5

N-NH4+

6

N-NO-2

7

N-NO-3

8

P-PO4

9

Fe

Phöông phaùp phaân tích Duøng maùy ño Model 2000 VWR Scientisic Duøng giaáy loïc saáy khoâ loïc maãu vaø ñem saáy ôû 105oC ñeå xaùc ñònh haøm löôïng caën lô löûng trong maãu. Duøng maùy ño Model 2000 WQC– 22A Scientisic Phöông phaùp Kali permangannat ñeå oxy hoaù hoaøn toaøn caùc chaát höõu cô sau ñoù chuaån ñoä laïi baèng dung dòch muoái Fe2+ vôùi chæ thò Feroin ñeán khí xuaát hieän maøu ñoû, töø ñoù tính ñöôïc haøm löôïng COD Phöông phaùp soi maøu vôùi thuoác thöû Nessler ñeå xaùc ñònh haøm löôïng Ammonium coù trong maãu taïo phöùc chaát maàu vaøng coù ñoä haáp thuï cöïc ñaïi taïi böôùc soùng ( λ =430 nm ) Phöông phaùp soi maàu, ôû pH töø 2 – 2.5 , nitrite seõ taïo söï keát hôïp vôùi acid sunfanilic diazo (Gris A) vaø α - naptylamin (Gris B) cho maàu hoàng ñoû, ñem ño ôû böôùc soùng 520 nm ñeå xaùc ñònh haøm löôïng nitrite Phöông phaùp soi maàu, acid nitrite giaûi phoùng töø muoái nitrate taùc duïng vôùi acid nitrofenoldisunfonic cho phöùc vaøng, ñem soi maàu ôû böôùc soùng 430 nm ñeå xaùc ñònh haøm löôïng nitrate. Phöông phaùp soi maàu, Phot phat ñöôïc xaùc ñònh baèng hoãn hôïp hoùa chaát bao goàm :H2SO4, (NH4)2M00, axít ascorbic, antimony potassium tartarte. Phöùc chaát phosphormolipdate taïo thaønh maøu vaøng ñöôïc khöû thaønh phöùc chaát maøu xanh do axít ascorbic. Ñem soi maàu ôû böôùc soùng 650 nm. Phöông phaùp soi maàu, saét ñöôïc ñöa vaøo dung dòch, bò khöû tôùi Fe2 baèng caùch ñun soâi vôùi axít vaø hydroxylamine ôû pH 3.2-3.3, sau ñoù ñöôïc xöû lyù vôùi 1.10 – phenaltroline. Ba phaân töû cuûa phenaltroline lieân keát vôùi moãi nguyeân töû Fe2 ñeå taïo phöùc chaát maàu ñoû da cam. Ñem soi maàu ôû böôùc soùng 510 nm.

III.2.2.1. Xaùc Ñònh pH - (Maùy ño pH model 2000 VWR Scientific -USA) Ñoä pH laø moät trong nhöõng chæ tieâu caàn kieåm tra ñoái vôùi nöôùc thaûi. Giaù trò pH cho pheùp ta quyeát ñònh xöû lyù theo phöông phaùp naøo laø thích hôïp hoaëc ñieàu chænh löôïng hoaù chaát thích hôïp trong quaù trình xöû lyù nöôùc. Söï thay ñoåi giaù trò pH trong nöôùc coù theå daãn ñeán söï thay ñoåi veà thaønh phaàn caùc chaát coù trong nöôùc töø ñoù thuùc SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

58


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

ñaåy hay ngaên chaën nhöõng phaûn öùng hoaù hoïc, sinh hoïc xaûy ra trong nöôùc do quaù trình hoaø tan hay keát tuûa III.2.2.2. Xaùc Ñònh DO - Löôïng Oxy Hoøa Tan (Disolved Oxygen - DO) - ( Maùy ño caùc chæ tieâu nöôùc WQC – 22A (Japan) Giaù trò DO duøng ñeå chæ löôïng oxy hoaø tan trong nöôùc ôû nhieät ñoä xaùc ñònh. Oxy laø chaát quan troïng cho hoaït ñoäng soáng cuûa caùc cô theå sinh vaät. Trong nöôùc ngoaøi nhieäm vuï cung caáp oxy cho caùc vi sinh vaät vaø phaân giaûi caùc hôïp chaát höõu cô, oxy coøn oxy hoaù moät soá caùc chaát oxy hoaù ñöôïc. Ñaây laø chæ tieâu quan troïng cuûa nöôùc, noù cho pheùp ñaùnh giaù chaát löôïng nöôùc. Chæ soá DO toái öu laø: 4-6 mg O2/l. Haøm löôïng oxy naøy baûo ñaûm cho söï soáng cuûa caùc loaøi thuyû sinh vaät, caùc chæ soá thaáp hôn cho thaáy nöôùc bò oâ nhieãm. III.2.2.3. Xaùc Ñònh Löôïng Chaát Raén Lô Löûng - SS Sau khi giaáy loïc ñöôïc ñem ñi saáy ôû 1050C trong 2 giôø vaø ñöôïc huùt aåm, ñem ñi caân (caân baèng caân phaân tích Mettler Toledo AG 245-ñoä chính xaùc 4 soá sau daáu phaåy), ñaùnh daáu, ta seõ coù khoái löôïng giaáy saáy tröôùc khi loïc. Laáy chính xaùc 10 ml maãu (neáu maãu quaù ñaëc coøn neáu loaõng thì coù theå laáy hôn, moãi meû thöïc hieän 2 maãu ñeå laáy trung bình cho chính xaùc) ñem loïc qua pheãu, ñeå raùo maãu, sau ñoù traõi giaáy loïc ra roài ñem ñi saáy ôû 1050C trong 15 phuùt, sau ñoù cho vaøo bình huùt aåm 10 phuùt roài ñem ñi caân (caân baèng caân phaân tích Mettler Toledo AG 245). Thöïc hieän nhö vaäy töø 4-5 laàn ñeán khi thu ñöôïc maãu giaáy loïc coù khoái löôïng khoâng ñoåi. Haøm löôïng chaát raén lô löûng chính laø troïng löôïng khoâ cuûa giaáy loïc coù khoái löôïng khoâng ñoåi sau khi tröø cho khoái löôïng giaáy tröôùc khi loïc Töø haøm löôïng chaát raén lô löûng cuûa 10ml maãu trong theå tích buøn xaùc ñònh ta seõ tính ñöôïc haøm löôïng chaát raén lô löûng trong 1l maãu buøn III.2.2.4. Xaùc Ñònh COD - Phöông Phaùp Chuaån Ñoä Ngöôïc III.2.2.4.1. Nguyeân Taéc

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

59


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Toång haøm löôïng chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi seõ bò oxy hoaù vaø ñöôïc tính töông ñöông vôùi moät löôïng oxy bò khöû bôûi taùc nhaân oxy hoaù maïnh K2Cr2O7, löôïng oxy naøy chính laø COD. Thoâng thöôøng caùc hôïp chaát höõu cô seõ bò oxy hoaù hoaøn toaøn bôûi K2Cr2O7 trong moâi tröôøng acid H2SO4 ññ ôû ñieàu kieän ñun noùng khoaûng 3 giôø baèng caùch cho moät löôïng dö chính xaùc bicrromat kali ñeå oxy hoùa hoaøn toaøn toång haøm löôïng chaát höõu cô, sau ñoù chuaån löôïng dö bicromat kali baèng dung dòch chuaån FAS vôùi chæ thò Ferroin, ñieåm töông ñöông nhaän ñöôïc khi dung dòch chuyeån töø maøu xanh lam sang naâu ñoû. COD laø löôïng oxi caån thieát cho quaù trình oxi hoaù toaøn boä caùc chaát höõu cô coù trong maãu nöôùc thaønh CO2 vaø nöôùc. Ñeå xaùc ñònh COD ngöôøi ta thöôøng söû duïng moät chaát oxi hoùa maïnh trong moâi tröôøng acid. Chaát oxi hoùa thöôøng duøng laø kali bicromat (K2Cr2O7) Ag2SO4

Chaát höõu cô + K2Cr2O7 + H

+

o

t

CO2 + H2O + Cr+3 + 2K+

Löôïng bicromat dö ñöôïc chuaån ñoä baèng dung dòch muoái Mohr – Fe(NH4)2(SO4) Vôùi chaát chæ thò laø dung dòch Ferroin: Cr2O7-2

+ Fe +2 + H+

Fe+3 + H2O

Chæ Thò Chuyeån Töø Maøu Xanh Lam Sang Maøu Naâu Ñoû III.2.2.4.2. Duïng Cuï – Hoaù Chaát SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

60


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Duïng cuï  Bình noùn chòu nhieät loaïi 250ml  Pheãu thuyû tinh  Buret loaïi 25ml  Pipet caùc loaïi  Beáp ñieän Hoaù chaát  Dung dòch chuaån K2Cr2O7: caân chính xaùc 12.2590g K2Cr2 O7 ( ñaõ saáy khoâ ôû 1050 trong 2 giôø, ñeå nguoäi trong bình huùt aåm 30 phuùt) hoaø tan trong 500ml nöôùc caát + 167ml H2SO4 ññ + 33,3g HgSO4, khuaáy cho tan nguoäi ñeán nhieät ñoä phoøng, chuyeån vaøo bình ñònh möùc 1 lít, traùng röûa coác pha, ñònh möùc tôùi vaïch, laéc vaø troän ñeàu.  Dung dòch H2SO4 taùc nhaân: 5,5g Ag2SO4 hoaø tan trong 1kg H2SO4 ññ, sau 2 ngaøy môùi söû duïng.  Dung

dòch

FAS(Ferous

ammonium

sulfat)-0,25N:

hoaø

tan

98g

Fe(NH4)2SO4.6H2O vaøo nöôùc caát, theâm 20ml H2SO4 ññ, chôø nguoäi, chuyeån vaøo bình ñònh möùc 1000ml, traùng, röûa vaø ñònh möùc tôùi 1000ml baèng nöôùc caát.(Dung dòch naøy phaûi ñöôïc chuaån laïi noàng ñoä tröôùc khi xaùc ñònh COD)  Chæ thò Ferroin: hoaø tan 1,485g 1-10 phenaltrolin + 0,695g FeSO4.7H2O + nöôùc caát =100ml III.2.2.4.3. Tieán Haønh Chuaån bò 4 bình noùn chòu nhieät loaïi 250ml vaø 4 pheãu thuyû tinh trong ñoù coù 3 bình laø maãu xaùc ñònh, 1 bình laø maãu traéng. Cho vaøo moãi bình 2ml maãu, rieâng maãu traéng laø 2ml nöôùc caát. Theâm tieáp vaøo 4 bình moãi bình laø 2ml dung dòch K2Cr2O7 0,25N, chuyeån caån thaän 3ml H2SO4, ñaët 4 pheãu thuyû tinh leân 4 bình. Neáu dung dòch trong bình coù maøu xanh thì boû ñi vaø laøm laïi baèng caùch taêng theå tích dung dòch K2Cr2O7 leân, coøn neáu dung dòch coù maøu vaøng luïc thì tieáp tuïc laøm. Chuyeån 4 bình SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

61


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

noùn + pheãu leân beáp ñieän ñun ñeán soâi nheï. Laáy ra ñeå nguoäi ñeán nhieät ñoä phoøng, duøng bình tia röûa saïch pheãu, thaønh bình noùn, theâm 1 gioït Ferroin, chuaån baèng dung dòch FAS - 0,25N cho tôùi khi dung dòch töø maøu xanh nhaït chuyeån qua naâu ñoû. III.2.2.4.4. Caùc Yeáu Toá Caûn Trôû Caùc hôïp chaát beùo thaúng, hydrocacbon nhaân thôm vaø pyridine khoâng bò oxy hoaù. Khi Ag2SO4 vaøo phaûn öùng xaûy ra deã daøng hôn vôùi hieäu suaát leân ñeán 85-90% tuy nhieân chæ oxy hoaù ñöôïc röôïu vaø caùc hydrocacbon maïch thaúng. Cl- gaây caûn trôû cho phaûn öùng do coù theå taùc duïng vôùi xuùc taùc Ag2SO4 taïo keát tuûa vaø chaát naøy cuõng coù theå bò oxy hoaù moät phaàn theo phaûn öùng sau: 6Cl-

+

Cr2O72-

+14H+

3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2SO4

Khaéc phuïc baèng caùch cho theâm HgSO4 vaøo maãu vôùi tyû leä HgSO4 : Cl laø 10:1 tröôùc khi ñun. Hg2+

2Cl- HgCl2

+

Nitric bò oxy hoaù ñeán nitrat vaø caûn trôû naøy ñöôïc loaïi boû khi theâm acid sunfanic vaøo dung dòch bicromat. Caùc chaát khöû nhö Fe2+ vaø SO2-3 cuõng caûn trôû phaûn öùng naøy III.2.2.4.5. Coâng Thöùc Tính

COD(mg/l)

=

(A-B).N.8000 Vm

A

: theå tích muoái Morh chuaån duøng cho maãu traéng

B

: theå tích muoái Morh chuaån duøng cho maãu thaät

Vm

: theå tích maãu

N

: noàng ñoä FAS sau khi ñaõ xaùc ñònh laïi noàng ñoä

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

62


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

III.2.2.5. Xaùc Ñònh Haøm Löôïng Nitrat - Phöông Phaùp Traéc Quang Vôùi Thuoác Thöû Acid phenol di- sunphonic. III.2.2.5.1. Nguyeân Taéc Ion nitrat keát hôïp vôùi acid phenoldisunphonic taïo thaønh acid nitrophenoldisunphonic maøu vaøng, maøu vaøng beàn trong moâi tröôøng kieàm NH4OH ôû pH=8-9. Phaûn öùng xaûy ra trong moâi tröôøng khan nöôùc, do ñoù phaûi coâ khan maãu tröôùc khi cho acid phenoldisunphonic vaøo, sau khi leân maøu ñem ño maät ñoä quang ôû böôùc soùng 430nm. Phöông trình phaûn öùng C6H6(HSO3)2OH + 3 HNO3 = C6H6(OH)(NO2)3 + 2 H2SO4 + H2O C6H2(OH)(NO2)3 + NH3 = C6H2(NO2)3ONH4 (maøu vaøng) OH

OH

HSO

HSO3 +

+

NO3

H2 O

HSO3

HSO3 acid phenoldisunphonic

phöùc khoâng maøu(intro phenoldisunphonic)

OH HSO3

NO2

NO2

KSO3 +

O

O N

3KOH

H2SO3

OK +

3H2O

SO3K Phöùc maøu vaøng

III.2.2.5.2. Duïng Cuï - Hoaù Chaát Hoaù chaát

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

63


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Dung dòch N-NO3 chuaån 1000ppm: hoaø tan 1,63g KNO3 tinh khieát trong 1 lít. Khi duøng laáy 10ml dung dòch N-NO3 1000ppm pha thaønh 1000ml ñeå ñöôïc N-NO3 10ppm duøng ñeå xaùc ñònh ñöôøng chuaån  Dung dòch Ag2SO4: hoaø tan 4,395g sunfat baïc trong 1000ml nöôùc caát  Chæ thò Phenoldisunfonic: Caân 3g phenol nguyeân chaát hoaø vaøo 20ml axit sunfuric ñaäm ñaëc, khuaáy ñeàu, ñeå nguoäi. Sau 24 giôø môùi ñem ra söû duïng, baûo quaûn trong loï thuyû tinh maøu  Dung dòch xuùt 20%:Caân 400g xuùt khoâ pha trong 600ml nöôùc caát Duïng cuï  Coác chòu nhieät loaïi 100ml  Pipet  Bình ñònh möùc  Maùy quang phoå haáp thu phaân töû (maùy so maøu Thermo Spectronic Model 4001/4 -USA) III.2.2.5.3. Tieán Haønh Chuaån bò daõy chuaån vaø maãu: chuaån bò 5 coác 50ml ñöôïc ñaùnh soá thöù töï laø:0,1,2,3,4 maãu. Cho laàn löôït vaøo caùc coác töø soá 0-4 laø 0; 0,1; 0,3; 1; 2 ml dung dòch nitrat chuaån 10ppm; coác maãu khoaûng 10ml maãu (ñaõ loaïi boû ion Cl- baèng dung dòch sunfat baïc vôùi kyõ thuaät loïc qua giaáy loïc maøu xanh), ñem taát caû ñun ñeán caïn, khoâng neân ñun quaù maïnh ñeå traùnh bay maãu vaø chuaån ra ngoaøi. Sau khi nguoäi, theâm vaøo taát caû caùc coác 0,2ml thuoác thöû phenoldisunphonic, duøng ñuõa thuyû tinh troän ñeàu 10 phuùt, theâm 2ml xuùt 40%,theâm 7,8ml nöôùc caát, sau 5 phuùt chuyeån vaøo oáng nghieäm cuõng ñaùnh soá töông töï, vaø ño ôû λ = 430nm; dung dòch so saùnh laø oáng soá 0, laéc troän ñeàu vaø noàng ñoä cuûa caùc dung dòch chuaån veõ ñoà thò töø ñoù tính ñöôïc haøm löôïng cuûa nitrat.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

64


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

III.2.2.5.4. Caùc Yeáu Toá Caûn Trôû  Maãu nöôùc ñuïc hoaëc coù maøu cao gaây aûnh höôûng ñeán keát quaû phaân tích. Caàn xöû lyù maãu tröôùc khi hieän maøu.  Cl-: khi haøm löôïng Cl- ≥ 10mg/l thì gaây caûn trôû cho phaûn öùng ôû trong moâi tröôøng acid maïnh (acid phenoldisunphonic) seõ taïo thaønh HCl laø chaát khöû, do ñoù phaûi loaïi tröø baèng Ag+. III.2.2.5.5. Xaùc Ñònh Ñöôøng Chuaån Nitrat

Bình

0

1

2

3

4

V N-NO3 chuaån(ml)

0

0.1

0.3

1

2

V phenol(ml)

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

V NaOH(ml)

2

2

2

2

2

V nöôùc caát(ml)

7.8

7.7

7.5

6.8

5.8

Noàng ñoä(C)

0

0.1

0.3

1

2

Böôùc soùng(A)

0

0.05

0.114

0.359

0.711

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

65


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

BƯỚC SÓNG 0.25

ĐƯỜNG CHUẨN NO3 y = 0.1926x - 0.0005 2

R = 0.9994

0.2 0.15 0.1 0.05 0 -0.05

0

0.5

1

1.5

NỒNG ĐỘ

III.2.2.6. Xaùc Ñònh Haøm Löôïng Nitrit - Phöông Phaùp Diazo Hoùa III.2.2.6.1. Nguyeân Taéc ÔÛ pH = 2-2,5 ion nitrit seõ taïo söï keát hôïp giöõa acid sunfanilic diazo vôùi α naftylamin cho maøu hoàng ñoû. Ñem so maøu cuûa dung dòch maãu thöû vôùi maøu cuûa thang chuaån seõ xaùc ñònh ñöôïc haøm löôïng nitrit. Khi so maøu coù theå duøng maét thöôøng hoaëc so maøu treân maùy ôû böôùc soùng ( = 520nm. III.2.2.6.2. Duïng cuï - Hoaù Chaát Duïng cuï  Pipet  Bình ñònh möùc  oáng nghieäm  Maùy quang phoå haáp thu phaân töû (maùy so maøu Thermo Spectronic Model 4001/4 –USA) Hoùa chaát  Dung dòch NO2- chuaån 100ppm: caân 0,1468g NaNO2 theâm nöôùc caát ñeán 100ml. Pha loaõng dung dòch treân thaønh 10 laàn baèng nöôùc caát seõ thu ñöôïc dung dòch coù 0,01mg HNO2 trong 1ml.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

66


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Griss A: laáy 5g acid sunfanilic hoaø tan vaøo 50ml HCl ññ + 300ml nöôùc = 500ml,khuaáy ñeàu,baûo quaûn trong loï maøu  Griss B:Caân 0,1g -naphtylamin hoaø vaøo 20ml nöôùc caát,khuaáy ñeàu,ñun soâi roài ñeå laéng,gaïn laáy phaàn trong,theâm 150ml axit acetic 15% vaøo,laéc ñeàu III.2.2.6.3. Tieán Haønh Chuaån bò daõy chuaån vaø maãu: chuaån bò 6 oáng nghieäm vaø ñaùnh soá thöù töï laø: 0, 1 , 2 , 3 , 4 , 5 vaø maãu. Cho laàn löôït vaøo caùc coác töø soá 0 – 5 laø 0; 0,2 ;0,4; 0,6 ; 0,8 ; 1,0 ml dung dòch nitrit chuaån 10ppm ,oáng maãu khoaûng 9ml maãu . Theâm vaøo taát caû caùc oáng 0,5ml dung dòch Griss B vaø 0,5ml dung dòch Griss A, laéc ñeàu vaø ñeå yeân 2 phuùt, ñem ño böôùc soùng 520nm, dung dòch so saùnh laø bình soá 0.(neáu khi cho chæ thò vaøo maø maøu quaù ñaäm thì phaûi pha loaõng maãu) III.2.2.6.4. Caùc Ion Caûn Trôû

Clo hoaït ñoäng coù theå cho maøu phuï, tröôøng hôïp ñoù phaûi cho Griss B tröôùc sau ñoù cho Griss A. Ion Cu2+ phaân huyû muoái diazo neân caûn trôû pheùp xaùc ñònh. Khi khoâng coù ion caûn trôû, phaûn öùng ñaït ñoä nhaïy cao (0,001mg/l) III.2.2.6.5. Xaùc Ñònh Ñöôøng Chuaån Nitrit

Bình

0

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

1

2

3

4

5

67


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

V N-NO2 chuaån 10ppm

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Gris B (ml)

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Gris A (ml)

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

V nöôùc caát (ml)

9

8.8

8.6

8.4

8.2

8

Noàng ñoä (C)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Böôùc soùng (A)

0

0.419

0.808

1.191

1.5

1.793

BƯỚC SÓNG

ĐƯỜNG CHUẨN NO2 y = 0.1861x - 0.0014 2

R = 0.9994

0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

0.5

1

1.5

-0.05 NỒNG ĐỘ

III.2.2.7. Xaùc Ñònh Haøm Löôïng Ammonium - Phöông Phaùp So Maøu Vôùi SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

68


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Thuoác Thöû Netsle III.2.2.7.1. Nguyeân Taéc Vieäc xaùc ñònh löôïng ion NH4+ baèng phöông phaùp naøy döïa treân cô sôû laø muoái amonium vaø amoniac khi taùc duïng vôùi dung dòch kieàm Kali thuyû nhaân iondua (thuoác thöû Netsle) taïo thaønh hôïp chaát thuyû ngaân iondua coù keát tuûa daïng keo vaø bieán thieân töø maøu vaøng sang maøu naâu ñoû naâu tuyø theo haøm löôïng ion NH4+ ít hay nhieàu. Neáu haøm löôïng muoái töông ñoái lôùn thì dung dòch coù maøu ñoû vaøng, vaø khi löôïng muoái lôùn seõ taïo thaønh keát tuûa ñoû thaåm. NH4OH + 2K2HgI4 + 4KOH → Hg2ONH2 ↓ + 3H2O + 7KI Maøu cuûa dung dòch beàn sau 10 phuùt. Ño maøu baèng quang phoå keá ôû λ = 430nm. III.2.2.7.2. Duïng Cuï Hoaù Chaát Duïng cuï  Pipet  Bình ñònh möùc  OÁng nghieäm  Bình tia  Maùy quang phoå haáp thu phaân töû (maùy so maøu Thermo Spectronic Model 4001/4 –USA) Hoùa Chaát  Dung dòch amonium chuaån: hoaø tan 0,297g amoni clorua vaøo moät löôïng nöôùc nhoû, sau ñoù theâm nöôùc ñeán 100ml, laéc ñeàu.  Nöôùc caát khoâng chöùa amoniac: acid hoùa nöôùc caát baèng acid clohidric.  Thuoác thöû Netsle: nghieàn 10g HgI2 + 5g KOH + hoaø vaøo 50ml nöôùc caát troän ñeàu, theâm nöôùc caát ñeán ñuû 100ml. Ñeå laéng dung dòch trong 3 ngaøy, ñeå trong chai maøu saãm.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

69


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Dung dòch Kalinatritactrat (KNaC4H4O6): caân 30g muoái kalinatritactrat ñaõ ñöôïc saáy khoâ ôû 80 – 900 trong 4 – 5h (ñeå loaïi caùc hôïp chaát ammonium). Hoaø tan löôïng caân ñöôïc vaøo 70ml nöôùc caát khoâng chöùa amoniac vaø loïc qua giaáy loïc ñaõ röûa saïch. Theâm 5ml thuoác thöû Netsle ñeå loaïi heát amonium. Ñöïng trong chai thuyû tinh maøu. III.2.2.7.3. Tieán Haønh. Chuaån bò daõy chuaån maãu: chuaån bò 5 oáng nghieäm vaø ñaùnh soá thöù töï laø 0 , 1 , 2 , 3 , 4 maãu. Cho laàn löôït vaøo caùc bình töø 0 – 4 laø 0 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1,0 ml dung dòch amonium chuaån, oáng maãu khoaûng 9,5ml maãu. Theâm vaøo taát caû caùc oáng 0,3ml dung dòch kalinatritactrat vaø 0,2ml thuoác thöû Netsle laéc ñeàu. Sau 4 – 5 phuùt ñem ñi ño quang ôû λ = 430nm. III.2.2.7.4. Caùc Yeáu Toá Caûn Trôû  Caùc ion kim loaïi taïo ñöôïc hidroxit trong moâi tröôøng kieàm nhö Ca2+, Mg2+, Fe3+… ñeàu caûn trôû xaùc ñònh ion NH4+. Ñeå loaïi boû chuùng ta caàn duøng 0,5 – 1ml Kalinatritartrat hoaëc EDTA.  Ion sunfua caûn trôû pheùp xaùc ñònh do taïo chaát maøu vaøng. Ñeå kieåm tra ion sunfua cho vaøo maãu nöôùc moät löôïng nhoû acid sunfuric (cöù 5ml nöôùc thì cho 2ml H2SO4 1:3). Sau khi cho acid, maãu nöôùc bò ñuïc laø coù sunfua. Trong tröôøng hôïp ñoù, phaûi cho vaøo 100ml maãu thöû 10 gioït dung dòch keõm acetat 25%. Khi keát tuûa xuoáng, laáy phaàn nöôùc trong ñeå xaùc ñònh. III.2.2.7.5. Xaùc Ñònh Ñöôøng Chuaån Ammonium

Bình

0

1

2

3

4

V N-NH4 chuaån 10ppm

0

0.4

0.6

0.8

1

V K-Na-Tactrat(ml)

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

70


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

V Nessler(ml)

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

V nöôùc caát(ml)

9.5

9.1

8.9

8.7

8.5

Noàng ñoä(C)

0

0.4

0.6

0.8

1

Böôùc soùng(A)

0

0.07

0.111

0.148

0.185

BƯỚC SÓNG 0.2

ĐƯỜNG CHUẨN NH4 y = 0.1861x - 0.0014 2 R = 0.9994

0.15 0.1 0.05 0 0

0.5

1

1.5

-0.05 NỒNG ĐỘ

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

71


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

III.2.2.8. Xaùc Ñònh Haøm Löôïng Photphat-PO4 III.2.2.8.1. Nguyeân Taéc Photphat ñöôïc xaùc ñònh baèng hoãn hôïp hoùa chaát bao goàm H2SO4, (NH4)2M00, axít ascorbic, antimony potassium tartarte. Phöùc chaát phosphor molipdate taïo thaønh maøu vaøng ñöôïc khöû thaønh phöùc chaát maøu xanh do axít ascorbic. Antimony coi nhö laø moät xuùc taùc, coù theå xaùc ñònh ñeán 1.25 mg/l (töông ñöông 500 microgam PO –P/maãu), maøu oån ñònh trong 24 giôø. Ño ôû böôùc soùng 650 nm. III.2.2.8.2. Duïng Cuï - Hoùa Chaát Duïng Cuï  Maùy do Spectrophotometer  Cuvet 1-5 cm  Filter photometer  OÁng nghieäm  Bình tia Hoùa Chaát H2SO4 2.5M Ñong 70 ml axít H2SO4 ññ baèng oáng ñong troän vôùi nöôùc caát trong bình ñònh möùc deán 500 ml. Anmoni Molipdate 4% Caân 2g (NH4)6Mo7024.4H20 cho vaøo bình ñònh möùc 50 ml roài theâm nöôùc caát ñeán vaïch, dung dòch naøy chuaån bò vaø söû duïng trong ngaøy, coù theå duøng trong 2-3 ngaøy neáu ñöôïc baûo quaûn trong tuû laïnh. Axít Ascobic 0.1 M/L Caân 1.37g axít Ascobic C6H806 vaø hoøa tan trong 100 ml nöôùc caát, baûo quaûn trong tuû laïnh duøng trong moät thaùng.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

72


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Potassium antimony tartar 1 mg/l Caân 0.137g K(Sb0)C4H40 .0.5H20 hoøa tan trong 50 ml nöôùc caát. Baûo quaûn trong tuû laïnh vaø ñöïng trong chai maøu. Hoãn Hôïp Hoùa Chaát Chæ Thò Pha dung dòch chæ thò vôùi caùc hoùa chaát vöùa pha theo tyû leä sau: H2SO4

:5

Amonium molipdate

: 1.5

Ascobic acid

:3

Potassium antimony tartarat : 1 III.2.2.8.3. Caùch Tieán Haønh Laáy 8 ml maãu cho vaøo oáng nghieäm, theâm vaøo 2 ml chæ thò, xuaát hieän maøu xanh. Ñeâm ño ôû böôùc soùng 650 nm. Thay vaøo phöông trình ñöôøng chuaån seõ xaùch ñònh haøm löôïng P III.2.2.8.4. Xaùc Ñònh Ñöôøng Chuaån Phospho

P chuaån 10 ppm Chæ thò (ml) Noàng ñoä VH20 Böôùc soùng

0 2 0 8 0

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

0.1 2 0.1 7.8 0.033

0.3 2 0.3 7.4 0.125

0.5 2 0.5 7 0.212

1 2 1 6 0.420

73


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

ĐƯỜNG CHUẨN PO4

BƯỚC SÓNG

y = 0.1926x - 0.0005 2 R = 0.9994

0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0

0.5

1

1.5

-0.05 NỒNG ĐỘ

III.2.2.9. Xaùc Ñònh Haøm Löôïng Saét Toång - Phöông Phaùp Traéc Quang Vôùi Thuoác Thöû 1.10 – phenaltroline III.2.2.9.1. Nguyeân Taéc Saét ñöôïc ñöa vaøo dung dòch, bò khöû tôùi Fe2 baèng caùch ñun soâi vôùi axít vaø hydroxylamine ôû pH 3.2-3.3, sau ñoù ñöôïc xöû lyù vôùi 1.10 – phenaltroline. Ba phaân töû cuûa phenaltroline lieân keát vôùi moãi nguyeân töû Fe2 ñeå taïo phöùc chaát maàu ñoû da cam. Dung dòch maàu naøy tuaân theo ñònh luaät Lamber Beer ôû pH töø 3 – 9. Ñeå phaûn öùng ñaït vaän toác toái ña neân ñieàu chænh pH töø 2.9 – 3.5 vaø duøng löôïng dö phenaltroline. Fe(OH)3 + 3H+

Fe3+ + H20

4Fe3+

4Fe2 + N20 + H20 + 4H+

+

2NH20H

III.2.2.9.2. Duïng cuï – Hoùa Chaát Duïng cuï  Coác ñoát 50 ml (1 maãu/coác) SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

74


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Bình ñöïng möùc 50 ml  Pipet caùc loaïi  Quang phoå keá = 510 nm  Beáp ñieän Hoùa chaát  Acid clorhydric 6mol/l Pha loaõng 500 ml HCL, ñaäm ñaëc vôùi nöôùc caát tôùi 1000 ml  Dung dòch hydroxylamine clorhydrat 10% Hoøa tan 10g Hydroxylamine hydrocloride NH20H.HCL trong 100 ml nöôùc caát.  Dung dòch ñeäm acetate Hoøa tan 250g CH3COONH4 trong 150 ml nöôùc caát. Theâm 700 ml acid acetic ñaäm ñaëc  Dung dòch phenaltroline Hoøa tan 100 mg 1.10 phenaltroline (C12H5N2H20 )trong 100 ml nöôùc caát, theâm 2 gioït HCL ñeå hoøa tan.  Dung dòch saét goác (200 mg/l ) Ñong 20 ml H2SO4 ñaäm ñaëc ñöa tôùi 50 ml dung dòch trong bình ñònh möùc 100 ml. Caân 1.40 g (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O theâm vaøo dung dòch vaø gioùt tôùi vaïch chuaån baèng nöôùc caát, baûo quaûn laïnh khoâng quaù 6 thaùng. III.2.2.9.3. Caùc Yeáu Toá AÛnh Höôûng  Duøng chaát khöû maïnh nhö hydroxylamine hay SnCl4 ñeå ñöa Fe3+ veà Fe2+ NH2OH . HCL + Fe3+

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

Fe2+ + N2O + H2O + 4H+

75


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 Caùc yeáu toá aûnh höôûng laø nhöõng taùc nhaân oxy hoùa maïnh nhö cyanua, nitrit vaø poliphotphat, Cr , Zn gaáp 10 laàn Fe, Co ,Cu treân 5 mg/l, Bi, Cd, Hg vaø Ag taïo keát tuûa vôùi phenaltroline. Theâm 1 löôïng dö phenaltroline.  Neáu trong maãu nöôùc coù chöùa 1 löôïng lôùn caùc chaát höõu cô vaø saét naèm ôû daïng phöùc beàn khoù tan thì ta phaûi huûy chuùng baèng hoãn hôïp acid nitric vaø acid sunfulnic nhöng caën coøn laïi sau khi sau khi coù hoøa tan baèng 1 ít HCL loaõng. III.2.2.9.4. Caùch Tieán Haønh  Maãu xaùc ñònh: Laáy chính xaùc 9 ml maãu cho vaøo oáng nghieäm ñöôïc ñaùnh soá a, theâm 0.5 ml dung dòch ñeäm acetate pH = 5, cho vaøo 0.2 ml hydroxylamine hydrocloride (NH2OH.HCL). Cho tieáp 0.3 ml phenaltroline vaøo.  Xaùc ñònh maãu traéng: Laáy chính xaùc 9 ml nöôùc caát cho vaøo oáng nghieäm ñöôïc ñaùnh soá b, theâm 0.5 ml dung dòch ñeäm acetate pH = 5, cho vaøo 0.2 ml hydroxylamine hydrocloride (NH2OH.HCL). Cho tieáp 0.3 ml phenaltroline vaøo. Sau ñoù ñeâm ño maàu baèng maùy quang phoå keá ôû böôùc soùng 510 nm III.2.2.9.5. Xaùc Ñònh Ñöôøng Chuaån Fe

Fe chuaån 10 ppm

0

0.1

0.2

0.5

1

Ñeäm acetate pH =5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Hydroxylamine

0.2

0.2

0.2

0.2

0.2

Phenaltroline

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

VH20

0

8.9

8.8

8.5

8

Noàng ñoä

0

0.1

0.2

0.5

1

Böôùc soùng

0

0.016

0.039

0.098

0.191

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

76


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

BƯỚC SÓNG 0.25

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

ĐƯỜNG CHUẨN Fe y = 0.1926x - 0.0005 2 R = 0.9994

0.2 0.15 0.1 0.05 0 -0.05

0

0.5

1

1.5

NỒNG ĐỘ

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

77


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

CHÖÔNG IV. KEÁT QUAÛ IV.1. Keát Quaû Thöïc Nghieäm Giai ñoaïn 1:

THÖÏC NGHIEÄM VAØ BIEÄN LUAÄN

Baûng 8: Keát quaû thöïc nghieäm cuûa giai ñoaïn 1

Ngaøy Maãu COD H % N-NH4 H % P-PO4 H % (mg/l) (mg/l) (mg/l)

1

3

5

7

9

11

13

15

N-NO2 (mg/l)

N-NO3 Fe (mg/l) (mg/l)

Ph

1

477

0

468

0

47,2

0

0.2

0.8

1.6

7.89

2

381

20,1

392

16,2

34,6

26,6

32.8

1.2

0.8

8.05

3

310

35,0

340

27,3

29,4

37,7

103.2

2.6

0.6

7.37

4

262

45,0

290

38,0

23,7

49,7

32.4

2.9

0.3

8.36

1

450

0

453

0

45,7

0

0.2

0.8

1.5

7.29

2

368

18,2

378

16,5

32,5

28,8

38.6

1.2

0.7

7.47

3

320

28,9

337

25,6

28,6

37,4

105.7

2.1

0.6

8.21

4

256

43,1

287

36,6

24,3

46,8

35.4

5.6

0.4

7.83

1

443

0

460

0

48,3

0

0.2

0.4

1.4

7.46

2

348

21,4

372

19,1

37,8

21,7

30.8

1.3

0.8

7.69

3

312

29,7

335

27,1

26,7

44,7

107.4

2.4

0.7

8.02

4

245

44,7

281

38,9

22,7

53,0

32.1

4.1

0.4

8.16

1

458

0

438

0

49,6

0

0.2

0.4

1.4

8.01

2

330

27,9

367

16,2

35,6

28,2

38.2

1.5

0.7

8.26

3

309

32,5

331

24,4

25

49,6

100.7

2.1

0.3

7.93

4

242

47,1

280

36,0

24,2

51,2

30.5

5.1

0.2

8.3

1

460

0

406

0

50,2

0

0.3

0.4

1.4

7.93

2

312

32,1

342

15,7

39,2

21,9

35.7

2.1

0.7

8.26

3

300

34,7

337

17,0

28,6

43,0

112.5

3.1

0.6

7.81

4

235

48,9

246

39,4

23,9

52,3

28.9

5.6

0.4

8.3

1

430

0

402

0

50,3

0

0.2

0.9

1.5

7.7

2

310

27,9

348

13,4

40,6

19,2

27.4

2.1

0.7

8.07

3

300

30,2

330

17,9

35,1

30,2

98.7

3.5

0.7

7.87

4

230

46,5

271

32,5

27,6

45,1

32.1

3.5

0.6

7.91

1

423

0

417

0

47,6

0

0.2

0.9

1.2

8.07

2

305

27,9

365

12,4

34,7

27,1

23.8

1.2

0.9

8.18

3

297

29,7

327

21,5

22,3

53,1

97.6

2.4

0.5

8.34

4

224

47,0

274

34,2

20,6

56,7

26.5

4.1

0.2

7.96

1

405

0

405

0

42,3

0

0.2

1.0

1.0

8.07

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

78


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

17

19

21

23

25

27

29

31

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

2

300

25,9

352

13,0

35,7

15,6

26.8

2.1

0.9

8.14

3

290

28,4

331

18,2

24,8

41,3

97.6

3.1

0.7

7.95

4

220

45,6

262

35,3

20,9

50,5

24.7

4.1

0.3

7.98

1

431

0

398

0

45

0

0.3

1.0

1.2

7.44

2

302

29,9

356

10,5

39,6

12,0

32.1

2.8

0.7

7.92

3

290

32,7

325

18,3

25,2

44,0

102.7

4.6

0.3

8.02

4

220

48,9

261

34,4

21,8

51,5

28.1

7.1

0.5

8.01

1

400

0

402

0

47,5

0

0.2

1.0

1.0

7.59

2

298

25,5

360

10,4

35,8

24,6

37.1

2.1

0.8

7.92

3

287

28,2

329

18,1

21,9

53,8

106.8

3.0

0.7

8.01

4

220

45,0

262

34,8

20,6

56,6

27.3

5.1

0.2

8.12

1

397

0

421

0

52,1

0

0.3

0.9

0.9

7.83

2

290

26,9

362

14,0

32,6

37,4

38.6

3.2

0.6

7.96

3

289

27,2

330

21,6

27,4

47,4

97.5

3.4

0.6

8.05

4

210

47,1

251

40,3

22,5

56,8

23.4

4.1

0.5

8.17

1

390

0

400

0

49,8

0

0.2

0.9

0.8

7.79

2

286

26,6

357

10,7

36,8

26,1

30.7

2.1

0.6

7.82

3

280

28,2

324

19,0

25,6

48,5

90.6

4.1

0.3

8.03

4

205

47,4

230

42,5

20,7

58,4

23.5

5.0

0.2

8.13

1

398

0

398

0

47,2

0

0.2

0.8

0.9

7.98

2

285

28,3

354

11,0

42,1

10,8

27.4

2.9

0.7

7.95

3

277

30,4

324

18,5

35

25,8

90.6

3.0

0.5

8.02

4

204

48,7

220

44,7

20,6

56,3

21.3

4.0

0.3

8.14

1

389

0

387

0

48,3

0

0.2

1.0

0.7

7.86

2

282

27,5

348

10,0

32,8

32,0

23.7

2.1

0.6

7.92

3

278

28,5

328

15,2

30,6

36,6

109.2

3.8

0.3

8.05

4

204

47,5

225

41,8

20,2

58,1

20.1

5.0

0.2

8.12

1

392

0

392

0

47,8

0

0.1

1.1

0.8

7.77

2

286

27,0

352

10,2

34,1

28,6

23.5

2.1

0.7

8.16

3

275

29,8

322

17,8

28,6

40,1

89.7

3.6

0.6

7.96

4

202

48,4

218

44,3

19,4

59,4

20.7

5.1

0.3

8.26

1

390

0

390

0

48,7

0

0.1

1.0

0.9

7.92

2

280

28,2

348

10,7

32,1

34,0

21.6

3.1

0.7

8.02

3

271

30,5

314

19,4

24,3

50,1

97.5

4.9

0.5

8.12

4

200

48,7

210

46,1

18,6

61,8

19.2

7.3

0.4

8.23

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

79


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Giai ñoaïn 2:

Baûng 9: Keát quaû thöïc nghieäm cuûa giai ñoaïn 2

Ngaøy Maãu COD H % N-NH4 H % P-PO4 H % N-NO2 N-NO3 Fe Ph (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

1

3

5

7

9

11

13

15

1

390

0

354

0

35,6

0

0,2

1,6

0,7

8,33

2

298

23,5

219

38,1

25,1

29,4

33,5

3,0

0,6

8,25

3

220

43,9

145

59,0

21,6

39,3

68,9

4,7

0,3

7,89

4

189

51,5

135

61,8

16,7

53,0

16,7

7,9

0,3

8,1

1

392

0

356

0

37,1

0

0,2

0,9

0,7

8,02

2

287

26,7

217

39,0

23,5

36,6

30,6

3,6

0,4

8,34

3

223

43,1

140

60,6

20,1

45,8

65,7

5,2

0,4

7,9

4

172

56,1

137

61,5

16,8

54,7

17,3

6,8

0,1

8,3

1

387

0

340

0

34,2

0

0,2

0,7

0,7

7,91

2

285

26,3

224

34,1

24,7

27,7

32,6

2,9

0,4

8,06

3

220

43,1

137

59,7

19,3

43,5

60,7

4,3

0,2

8,06

4

159

58,9

123

63,8

15,8

53,8

14,3

5,8

0,1

8,29

1

397

0

362

0

36,2

0

0,3

0,8

0,6

7,8

2

282

28,9

223

38,4

20,5

43,3

31,7

3,6

0,4

7,79

3

224

43,5

138

61,8

18,4

49,1

59,4

5

0,2

7,74

4

176

55,6

120

66,8

17,6

51,3

14,8

6,8

0,1

8,29

1

386

0

354

0

40,8

0

0,2

0,8

0,6

7,84

2

283

26,6

260

26,5

22,5

44,8

37,6

2,6

0,4

7,77

3

210

45,6

176

50,2

18,7

54,1

52,4

5,4

0,3

7,9

4

169

56,2

112

68,3

16,5

59,5

14,9

7,8

0,1

8,22

1

392

0

361

0

39,1

0

0,2

0,8

0,6

7,83

2

279

28,8

257

28,8

20,6

47,3

30,2

3,6

0,4

8,09

3

214

45,4

183

49,3

19,2

50,9

53,8

5,6

0,2

7,89

4

162

58,6

114

68,4

15,3

60,8

14,2

7,2

0,1

7,72

1

397

0

329

0

34,2

0

0,2

0,9

0,6

8,09

2

274

30,9

263

20,0

21,3

37,7

29,7

3,8

0,4

8,23

3

216

45,5

179

45,5

15,4

54,9

49,5

5,7

0,2

8,14

4

172

56,6

112

65,9

13,7

59,9

13,6

7,3

0,1

7,84

1

389

0

350

0

39,7

0

0,2

0,7

0,6

7,88

2

269

30,8

270

22,8

22,8

42,5

26,1

4,1

0,4

8,11

3

213

45,2

168

52,0

16,1

59,4

47,9

6,2

0,2

8,04

4

150

61,4

110

68,5

14,8

62,7

13,8

7,9

0,1

7,86

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

80


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

17

19

21

23

25

27

29

31

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

1

392

0

349

0

36,2

0

0,2

0,8

0,8

7,38

2

274

30,1

228

34,6

23,6

34,8

30,8

3,7

0,5

8,04

3

202

48,4

166

52,4

17,2

52,4

49,4

5,6

0,3

7,64

4

143

63,5

106

69,6

14,3

60,5

12,5

9,1

0,1

8,1

1

388

0

342

0

38,4

0

0,1

0,9

0,8

7,29

2

271

30,1

223

34,8

21,8

43,2

27,6

3,9

0,5

8,08

3

204

47,4

160

53,2

15,6

59,3

43,7

6,1

0,3

8,1

4

137

64,6

108

68,4

12,9

66,4

13,2

9,8

0,2

8,25

1

376

0

357

0

38,9

0

0,2

0,7

0,7

7,4

2

272

27,6

222

37,8

19,3

50,3

26,5

3,8

0,5

7,89

3

201

46,5

158

55,7

17,6

54,7

44,8

6,4

0,3

8,1

4

135

64,1

102

71,4

14,8

61,9

12,6

9,7

0,1

8,18

1

392

0

349

0

37,8

0

0,3

0,9

0,7

7,98

2

273

30,3

216

38,1

18,9

50,0

25,6

4,1

0,5

8,1

3

200

48,9

149

57,3

16,5

56,3

43,1

6,5

0,2

8,3

4

130

66,8

97

72,2

11,8

68,7

12,1

9,8

0,2

8,03

1

386

0

360

0

35,6

0

0,2

0,7

0,8

8,0

2

261

32,3

255

29,1

20,7

41,8

27,6

3,5

0,6

8,4

3

200

48,1

109

69,7

15,9

55,3

45,3

4,6

0,3

8,1

4

126

67,3

92

74,4

12,2

65,7

10,2

9,1

0,1

8,17

1

392

0

339

0

32,8

0

0,2

1

0,8

7,84

2

263

32,9

245

27,7

19,7

39,9

26,3

4,7

0,5

8,93

3

202

48,4

108

68,1

14,2

56,7

43,6

6,3

0,2

8,15

4

131

66,5

92

72,8

12

63,4

10,8

10,2

0,1

8,21

1

387

0

354

0

39,7

0

0,2

0,9

0,7

7,95

2

259

33,0

242

31,6

18,1

54,4

26,1

4,1

0,6

8,24

3

197

49,1

112

68,3

13,6

65,7

41,9

6,5

0,3

8,17

4

130

66,4

87

75,4

11,5

71,0

10,2

9,7

0,2

8,22

1

390

0

359

0

40,1

0

0,2

0,8

0,7

7,9

2

256

34,3

232

35,3

17,6

56,1

23,4

4,1

0,5

8,19

3

194

50,2

103

71,3

12,1

69,8

40,8

6,8

0,2

8,13

4

127

67,4

72

79,9

10,8

73,0

11,3

10,2

0,1

8,22

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

81


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Giai ñoaïn 3: Baûng 10: Keát quaû thöïc nghieäm cuûa giai ñoaïn 3 Ngaøy Maãu COD H % N-NH4 H % P-PO4 H % N-NO2 N-NO3 Fe (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 1

3

5

7

9

11

13

15

Ph

1

320

0

292

0

31,5

0

0,2

1,4

0,6

7,7

2

249

22,1

169

42,1

18,8

40,3

68,9

1,2

0,5

7,97

3

193

39,6

98

66,4

17,1

45,5

33,3

3,4

0,3

7,88

4

127

60,3

43

85,2

16,2

48,5

16,6

5,1

0,2

7,72

1

318

0

286

0

32,0

0

0,2

1,3

0,6

7,85

2

245

22,9

152

46,8

19,2

39,8

65,1

3,2

0,5

8,14

3

196

38,3

101

64,6

16,1

49,4

35,1

5,8

0,3

8,0

4

128

59,7

47

83,5

15,9

50,2

17,1

8,6

0,2

7,75

1

321

0

299

0

30,7

0

0,3

1,4

0,5

7,92

2

234

27,1

161

46,1

19,2

37,3

60,8

3,2

0,5

8,09

3

190

40,8

94

68,5

17,6

42,4

37,1

6,4

0,3

8,0

4

125

61,0

45

84,9

15,1

50,7

18,2

9,7

0,2

8,06

1

324

0

290

0

29,1

0

0,2

2,4

0,5

7,88

2

238

26,5

158

45,5

18,6

35,9

58,1

3,9

0,5

8,13

3

189

41,6

87

70,0

16,0

44,9

32,1

8,0

0,3

8,05

4

123

62,0

32

88,9

13,8

52,6

15,2

12,0

0,2

8,14

1

318

0

294

0

29,0

0

0,2

1,3

0,5

7,87

2

234

26,4

153

47,9

18,4

36,6

52,7

2,9

0,3

8,08

3

184

42,1

86

70,7

15,2

47,5

30,1

7,1

0,2

7,98

4

120

62,2

29

90,1

12,9

55,3

14,1

14,1

0,2

8,09

1

320

0

287

0

29,5

0

0,2

1,4

0,4

7,83

2

230

28,1

147

48,7

19,6

33,4

53,3

5,1

0,2

8,06

3

186

41,8

89

68,9

14,9

49,5

28,9

7,2

0,2

7,92

4

121

62,1

31

89,2

13,1

55,6

13,7

12,4

0,2

8,04

1

332

0

296

0

32,8

0

0,2

1,9

0,4

7,97

2

223

32,8

143

51,6

18,1

44,6

50,1

6,3

0,3

7,67

3

182

45,1

80

72,9

14,2

56,7

27,1

9,0

0,2

7,53

4

121

63,5

29

90,2

14,0

57,2

13,4

13,0

0,1

8,02

1

330

0

280

0

30,6

0

0,3

2,0

0,4

7,96

2

224

32,1

139

50,3

17,9

41,4

49,1

5,4

0,3

8,09

3

176

46,6

75

73,2

14,0

54,2

25,7

11,9

0,2

7,98

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

82


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

17

19

21

23

25

27

29

31

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

4

120

63,6

24

91,4

12,8

58,1

13,6

14,1

0,2

8,04

1

300

0

298

0

28,0

0

0,2

1,6

0,4

7,83

2

220

26,6

142

52,3

17,6

36,8

47,6

4,4

0,3

8,07

3

168

44

73

75,5

14,2

49,2

25,1

10,4

0,2

7,77

4

112

62,6

22

92,6

12,0

56,9

13,1

14,1

0,1

8,09

1

290

0

292

0

30,2

0

0,2

2,3

0,4

8,03

2

218

24,8

145

50,3

18,9

37,3

48,9

5,1

0,2

8,19

3

163

43,7

68

76,7

13,2

56,1

27,9

10,6

0,2

8,02

4

109

62,4

18

93,8

13,0

57,0

14,1

14,2

0,2

8,21

1

306

0

287

0

29,0

0

0,2

1,9

0,4

7,95

2

214

30,0

137

52,2

17,9

38,4

47,2

4,1

0,2

8,12

3

158

48,3

69

75,9

15,0

48,3

23,2

11,2

0,2

8,03

4

112

63,4

22

92,3

12,2

57,8

13,1

12,4

0,1

8,2

1

298

0

292

0

30,4

0

0,2

2,4

0,4

7,86

2

212

28,8

132

54,7

17,1

43,6

45,5

5,3

0,2

7,98

3

154

48,3

70

76,0

13,2

56,3

20,1

12,6

0,2

7,8

4

110

63,0

21

92,8

12,7

57,9

14,2

14,23

0,1

8,06

1

300

0

280

0

28,1

0

0,2

1,7

0,3

7,92

2

210

30,0

136

51,4

17,0

39,5

30,4

5,2

0,3

8,02

3

148

50,6

68

75,7

15,3

45,4

28,6

12,9

0,2

8,05

4

102

66,0

16

94,2

11,1

60,2

14,1

15,3

0,1

8,0

1

294

0

286

0

28,7

0

0,2

2,6

0,3

8,04

2

212

27,8

131

54,2

16,2

43,5

29,9

7,0

0,3

7,8

3

136

53,7

67

76,5

14,1

50,9

25,1

10,9

0,2

7,92

4

100

65,9

18

93,7

10,1

64,5

13,2

14,0

0,1

8,08

1

298

0

278

0

30,0

0

0,3

1,3

0,3

7,94

2

208

30,2

132

52,5

15,6

48,0

27,9

4,05

0,2

8,02

3

123

58,7

68

75,5

12,1

59,7

23,3

12,3

0,1

8,0

4

98

67,1

17

93,8

10,2

65,9

11,4

15,6

0,1

8,12

1

290

0

282

0

30,8

0

0,2

2,4

0,3

7,92

2

204

29,6

129

54,2

14,2

53,8

25,7

7,8

0,2

7,96

3

118

59,3

54

80,8

12,8

58,3

20,6

12,0

0,2

8,02

4

87

70,0

14

95,0

10,3

66,4

10,4

16,8

0,1

8,0

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

83


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

IV.2. Bieän luaän Giai ñoaïn 1 STT Chæ tieâu 1 2 3 4 5 6

Ñaàu vaøo (giaù trò trung bình) (mg/l)

Ñaàu ra (giaù trò trung bình) (mg/l)

Hieäu suaát (H%)

435 430 45.0 0.2 0.9 1.2

205 218 22.1 26.5 4.0 0.3

52.87 49.30 50.88 58.49 -

COD N-NH4 P-PO4 N-NO2 N-NO3 Fe

Baûng 11: Caùc thoâng soá oâ nhieãn cuûa giai ñoaïn 1

HAØM LÖÔÏNG COD NOÀ NG ÑOÄ 500

HIEÄ U SUAÁ T 54 52

400

50 300

48

200

46

COD VAØ O COD RA HIEÄ U SUAÁ T

44 100

42

0 1

2

3

4

40 TUAÀ N

Bieåu ñoà 1: Haøm löôïng COD cuûa giai ñoaïn 1

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

84


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

NOÀ NG ÑOÄ N_NH4 NOÀ NG ÑOÄ 500

HIEÄ U SUAÁ T 50

400

40

NOÀ NG ÑOÄ VAØ O

300

30

NOÀ NG ÑOÄ RA

200

20

100

10

0 1

2

3

4

HIEÄ U SUAÁ T

0 TUAÀ N

Bieàu ñoà 2: Noàng ñoä N-NH4 cuûa giai ñoaïn 1 Nhaän xeùt: Töø bieåu ñoà: 1, 2 treân ta thaáy hieäu suaát khöû COD vaø N-NH4 chöa cao. Vì vi khuaån trong buøn coøn ít vaø chöa thích nghi vôùi caùc ñieàu kieän (to , pH, löôïng oxy hoaø tan …) neân löôïng vi sinh vaät naøy bò cheát. Do vaäy caàn phaûi boå sung theâm buøn vaø vi sinh Giai ñoaïn 2: STT Chæ tieâu 1 2 3 4 5 6

COD N-NH4 P-PO4 N-NO2 N-NO3 Fe

Ñaàu vaøo (giaù trò trung bình) (mg/l) 390 356 37.8 0.2 1.2 0.7

Ñaàu ra (giaù trò trung bình) (mg/l) 158 103 13.7 13.9 9.0 0.1

Hieäu suaát (H%) 59.48 71.06 63.67 63.12 -

Baûng 12: Caùc thoâng soá oâ nhieãn cuûa giai ñoaïn 2

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

85


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

HAØM LÖÔÏNG COD NOÀ NG ÑOÄ 500

HIEÄ U SUAÁ T 70 60

400

COD VAØ O

50 300

40

200

30

COD RA HIEÄ U SUAÁ T

20 100

10

0

0 1

2

3

4

TUAÀ N

Bieåu ñoà 3: Haøm löôïng COD cuûa giai ñoaïn 2

NOÀ NG ÑOÄ N_NH4 NOÀ NG ÑOÄ 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1

2

3

4

HIEÄ U SUAÁ T 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 TUAÀ N

Series2 Series1 Series3

Bi eåu ñoà 4: Noàng ñoä N-NH4 cuûa giai ñoaïn 2 Nhaäx xeùt : Buøn vi sinh theâm vaøo ñaõ phaùt huy taùc duïng caùc chæ tieâu (COD,N-NH4, N-NO2 N-NO3, P-PO4 , Fe) ñeàu giaûm so vôùi noàng ñoä ban ñaàu. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

86


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Sau moät thôøi gian hoaït ñoäng (3 thaùng) ta thaáy treân beà maët giaù theå xuaát hieän moät lôùp maøng nhaày maàu naâu. Caïo lôùp vi sinh naøy vaø ñem quan saùt treân kính hieån vi thì thaáy chuùng chính vaø moät trong nhöõng chi cuûa vi khuaån Nitrosomonas vaø moät soá ít thuoäc chi Nitrobacteria. Noàng ñoä N-NO3 sinh ra raát thaáp do quaù trình anammox ñaõ chuyeån N-NH4, NNO2 thaønh N2 vaø 1 phaàn N-NO3 cuõng bò denitrat hoaù thaønh N2 Giai ñoaïn 3: STT Chæ tieâu 1 2 3 4 5 6

COD N-NH4 P-PO4 N-NO2 N-NO3 Fe

Ñaàu vaøo (giaù trò trung bình) (mg/l) 305 287 30.7 0.2 1.9 0.4

Ñaàu ra (giaù trò trung bình) (mg/l) 107 28.5 10.3 13.5 10.9 0.1

Hieäu suaát (H%) 64.91 90.06 66.42 68.25 -

Baûng 13: Caùc thoâng soá oâ nhieãn cuûa giai ñoaïn 3

HAØM LÖÔÏNG COD NOÀ NG ÑOÄ 350 300 250 200 150 100 50 0 1

2

3

HIEÄ U SUAÁ T 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 TUAÀ N 4

COD VAØ O COD RA HIEÄ U SUAÁ T

Bieåu ñoà 5: Haøm löôïng COD cuûa giai ñoaïn 3

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

87


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

NOÀ NG ÑOÄ N_NH4 NOÀ NG ÑOÄ 350

HIEÄ U SUAÁ T 94

300

92

250

90

200

88

150

86

100

84

50

82

0 1

2

3

4

Series2 Series1 Series3

80 TUAÀ N

Bieåu ñoà 6: Noàng ñoä N-NH4 cuûa giai ñoaïn 3 Nhaän xeùt: Vi sinh vaät anammox coù khaû naêng oxy hoaù N-NH4 raát toát. Giaù theå (toân xi maêng) toû ra phaùt huy khaù toát vai troø cuûa mình. Chuùng taïo treân beà maët nhöõng lôùp maøng vi sinh, vaø ñieàu ñoù ñaõ taïo ñieàu kieän cho vi sinh baùm vaøo. Sau moät thôøi gian hoaït ñoäng (3 thaùng) ta thaáy treân beà maët giaù theå xuaát hieän moät lôùp maøng nhaày maàu naâu ñoû. Caïo lôùp vi sinh naøy vaø ñem quan saùt treân kính hieån vi thì thaáy chuùng chính vaø moät trong nhöõng chi cuûa vi khuaån anammox. Trong quaù trình laøm giaøu anammox trong buøn, treân beà maët nöôùc thaáy luùc naøo cuõng xuaát hieän raát nhieàu boït khí chöùng toû ñaõ coù khí sinh ra trong quaù trình oxy hoaù kò khí ammonium cuûa anammox Töø bieåu ñoà: 5, 6 ta thaáy hieäu suaát khöû COD taêng ñaùng keå vaø ñaït ñeán 68 % vaø hieäu suaát oxy hoaù ammonium khaù cao ñeán 94 %. Quaù trình Nitrification vaø Anammox toû ra coù hieäu quaû ñoái vôùi xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi. Tuy nhieân vi khuaån phaân boá khoâng ñeàu trong beå phaûn öùng neân khaû naêng phaân huyû coøn haïn cheá. SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

88


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

HAØM LÖÔÏNG COD VAØO CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN

HAØM LÖÔÏNG COD RA CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN

NOÀNG ÑOÄ

NOÀNG ÑOÄ 300

500

TUAÀN 1

400

TUAÀN 1

250

TUAÀN 2

TUAÀN 2

300

200

TUAÀN 3

TUAÀN 3

150

TUAÀN 4

TUAÀN 4

100

200 100

50

0

GIAI ÑOAÏN 1

2

HAØM LÖÔÏNG N_NH4 VAØO CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN NOÀNG ÑOÄ 500

TUAÀN 1

400

TUAÀN 3

300

TUAÀN 4

TUAÀN 2

200 100 0 2

GIAI ÑOAÏN 1

Bieåu ñoà 7: Haøm löôïng COD vaøo cuûa 3 giai ñoaïn

1

0

3

3

GIAI ÑOAÏN

Bieåu ñoà 9: Haøm löôïng N-NH4 vaøo cuûa 3 giai ñoaïn HIEÄU SUAÁT N_NO2 CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN

2

3

Bieåu ñoà 8: Haøm löôïng COD ra cuûa 3 giai ñoaïn HAØM LÖÔÏNG N_NH4 RA CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN NOÀNG ÑOÄ 300 250 200 150 100 50 0

TUAÀN 1 TUAÀN 2 TUAÀN 3 TUAÀN 4

1

2

3 GIAI ÑOAÏN

Bieàu ñoà 10: Haøm löôïng N-NH4 ra cuûa 3 giai ñoaïn HIEÄU SUAÁT P_PO4 CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN

H% 100

TUAÀN 1

H%

80

TUAÀN 2

80

TUAÀN 1

60

TUAÀN 3

60

TUAÀN 2

TUAÀN 4

40

40

TUAÀN 3 TUAÀN 4

20

20 0 1

2

3

GIAI ÑOAÏN

Bieåu ñoà 11: Hieäu suaát N-NO2 cuûa 3 giai ñoaïn SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

0 1

2

3

GIAI ÑOAÏN

Bieåu ñoà 12: Hieäu suaát P-PO4 cuûa 3 giai ñoaïn 89


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông HIEÄU SUAÁT N_NH4 CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN

HIEÄU SUAÁT COD CUÛA 3 GIAI ÑOAÏN

H%

H% 70 60

TUAÀN 1

100

TUAÀN 1

TUAÀN 2

80

50 40

TUAÀN 2

TUAÀN 3

60

TUAÀN 3

TUAÀN 4

30 20

TUAÀN 4

40 20

10 0 1

2

3

GIAI ÑOAÏN

Bieåu ñoà 13: Hieäu suaát COD cuûa 3 giai ñoaïn

0 1

2

3

GIAI ÑOAÏN

Bieåu ñoà 14: Hieäu suaát N-NH4 cuûa 3 giai ñoaïn

Töø caùc bieåu ñoà: 7 – 14 , ta thaáy hieäu suaát xöû lyù caùc chæ tieâu oâ nhieãm ôû giai ñoaïn 3 laø cao hôn caû. Nhö vaäy vieäc aùp duïng giaù theå trong vieäc xöû lyù nöôùc thaûi khaù hieäu quaû. Ñieàu ñoù chöùng toû quaù trình Nitrification vaø Anammox coù hieäu quaû trong vieäc khöû caùc chæ tieâu oâ nhieãm trong nöôùc thaûi giaàu ammonium noùi chung vaø nöôùc thaûi chaên nuoâi heo noùi rieâng. Töø nghieân cöùu naøy seõ taïo ñieàu kieän cho vieäc ñeà xuaát caùc coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo. Döôùi ñaây laø moät soá ñeà xuaát daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù ammonium noùi rieâng vaø nöôùc thaûi giaøu hôïp chaát höõu cô noùi chung.

IV.3. Ñeà Xuaát Daây Chuyeàn Coâng Ngheä Xöû Lyù Nöôùc Thaûi Chaên Nuoâi Heo. Phöông aùn 1: Xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo baèng phöông phaùp sinh hoïc keát hôïp vôùi hoà thuyû sinh. Caùc thoâng soá ñaàu vaøo:  Soá heo : >2000 con  COD

: 3500 mg/l

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

90


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

 BOD5 : 1950 mg/l  NH4+

: 865 mg/l

 SS

: 1248 mg/l

Sô ñoà coâng ngheä: Nöôùc thaûi

Beå thu gom

Nguoàn tieáp nhaän

Beå kî khí

Hoà thuyû sinh

Beå hieáu khí

Beå laéng

Sô ñoà 1: Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi phöông aùn 1 Moâ taû quy trình xöû lyù: Nöôùc thaûi ñöôïc bôm töø beå taäp trung vaøo beå kî khí. Trong beå naøy quaù trình methane hoaù xaåy ra song song vôùi quaù trình khöû COD vaø BOD. Nöôùc thaûi sau khi qua xöû lyù trong beå kî khí ñöôïc ñöa qua beå hieáu khí. Trong beå naøy caùc vi sinh vaät hieáu khí phaùt trieån, xöû lyù ñaùng keå haøm löôïng ammonium, COD vaø BOD. Sau ñoù nöôùc thaûi laïi tieáp tuïc ñöa qua hoà thuyû sinh vaät. Hieäu quaû xöû lyù trong hoà thuyû sinh vaät laø khaù cao. Nöôùc thaûi sau khi qua hoà thuyû sinh ñaït tieâu chuaån xaû thaûi ra nguoàn tieáp nhaän. Phöông aùn 2: Xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo baèng coâng ngheä sinh hoïc kî khí keát hôïp hoà thöïc vaät thuyû sinh. Caùc thoâng soá ñaàu vaøo:  Soá heo : >5.000 con  COD

: 5250 mg/l

 BOD5 : 2480 mg/l  NH4+

: 952 mg/l

 SS

: 2248 mg/l

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

91


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä:

Nöôùc thaûi vaøo

Haàm thu gom

Löôùi loïc phaân

Tuùi PE kî khí

Haàm kî khí 2 ngaên (coù naép composit) Beå laéng

Nguoàn tieáp nhaän

Khí metan

Coät loïc öôùt

Hoà thöïc vaät

Coät loïc khoâ

Thaùp loïc kî khí Khí sinh hoïc

Ñöôøng oáng daãn khí Ñöôøng oáng daãn nöôùc thaûi Sô ñoà 2: Sô ñoà daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi phöông aùn 2 Moâ taû quy trình xöû lyù: Nöôùc thaûi ñöôïc taäp trung vaøo beå taäp trung sau ñöôïc ñöa qua tuùi nhöïa PE vaø haàm uû kî khí. Taïi ñaây quaù trình methane hoaù xaåy ra song song vôùi quaù trình khöû COD vaø BOD. Nöôùc thaûi sau khi qua beå kî khí ñöôïc tieáp tuïc ñöa qua beå laéng. Taïi ñaây moät phaàn caën seõ ñöôïc giöõ laïi. Nöôùc thaûi tieáp tuïc ñi qua thaùp loïc kî khí vôùi caùc giaù theå laø caùc haït mose. Löôïng caën coøn laïi trong nöôùc thaûi seõ ñöôïc giöõ laïi haàu heát

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

92


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

trong thaùp loïc naøy. Sau ñoù nöôùc thaûi laïi tieáp tuïc ñöôïc ñöa qua hoà thuyû sinh vaät vôùi caùc loaøi thuyû sinh vaät nhö : luïc bình, rong ñuoâi choù, sen, rau muoáng. Hieäu quaû xöû lyù trong hoà thuyû sinh vaät laø khaù cao, nöôùc thaûi sau khi qua hoà thuyû sinh ñaït tieâu chuaån xa thaûi ra nguoàn tieáp nhaän.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

93


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

CHÖÔNG V.

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

KEÁT LUAÄN – KIEÁN NGHÒ

V.1. Keát Luaän Thí nghieäm ñaõ chöùng minh khaû naêng oxy hoaù ammonium cuûa chuûng vi khuaån nitrate hoaù vaø anammox trong töøng ñieàu kieän moâi tröôøng cuï theå. Trong quaù trình thí nghieäm ôû caùc ñieàu kieän khaùc nhau coù raát ít khí nitô ñöôïc sinh ra do quaù trình chuyeån hoaù nitrite thaønh nitrate nhieàu hôn. Thí nghieäm ñaõ chöùng minh söï hieän dieän cuûa chuûng vi khuaån nitrate hoaù vaø nhoùm vi khuaån kî khí anammox. Xaùc ñònh ñöôïc hieäu quaû xöû lyù noàng ñoä ammonium vaø nitrite treân moâi tröôøng nöôùc thaûi chaên nuoâi heo. Töø ñoù ñeà xuaát caùc coâng ngheä xöû lyù khaùc coù hieâu quaû cao hôn. V.2.Kieán Nghò Tuy nhieân, vì thôøi gian coù haïn neân quaù trình nghieân cöùu chæ nghieân cöùu ñoái vôùi moâi tröôøng nöôùc thaûi chaên nuoâi heo. Vì vaäy caàn phaûi nghieân cöùu thöïc nghieäm treân nhieàu moâi tröôøng khaùc nhau nhö: nöôùc thaûi cao su, nöôùc thaûi thuyû saûn, nöôùc thaûi töø baõi raùc … ñeå töø ñoù tìm ra caùc ñieàu kieän toái öu nhaát cho chuûng loaïi vi sinh anammox vaø chuûng vi sinh nitrate hoaù phaùt trieån toát.

SVTH:Nguyeãn Thanh Huøng

94


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1]. Ñoã Hoàng Lan Chi, Trònh Thu Phöông, Nguyeãn Thò Minh Haïnh, Laâm Minh Trieát, (1997). Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi xí nghieäp chaên nuoâi heo Ñoàng Hieäp. NXB Noâng Nghieäp [2]. Ñoã Hoàng Lan Chi, Laâm Minh Trieát, (2004). VSV moâi tröôøng. NXB. Ñaïi Hoïc Quoác Gia TP.HCM. [3]. Hoaøng Hueä, (1996). Xöû lyù nöôùc thaûi. NXB. Xaây döïng Haø Noäi [4]. Laâm Minh Trieát, Nguyeãn Phöôùc Daân, Nguyeãn Thanh Huøng, (2004). Xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò vaø coâng nghieäp. NXB. Ñaïi Hoïc Quoác Gia.TP.HCM [5]. Löông Ñöùc Phaåm, (2002). Coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc. NXB. Khoa Hoïc & Kyõ Thuaät, Haø Noäi. [6]. Nguyeãn Laâm Duõng, (1984). Vi sinh vaät vaø söï chuyeån hoùa caùc chaát cacbon, nitô. NXB. Khoa Hoïc & Kyõ Thuaät. Haø Noäi [7]. Nguyeãn Thò Hoa Lyù, (1994). Nghieân cöùu caùc chæ tieâu nhieãm baån cuûa nöôùc thaûi chaên nuoâi heo taäp trung vaø aùp duïng moät soá bieän phaùp xöû lyù. Luaän aùn PTS. Ñaïi Hoïc Noâng Laâm. TPHCM [8]. Nguyeãn Xuaân Hoaøn, (2004). Nghieân cöùu xöû lyù ammonium trong nöôùc ræ raùc baèng phöông phaùp sinh hoïc kî khí. Luaän vaên cao hoïc – Vieän Taøi Nguyeân Vaø Taøi Nguyeân. TP.HCM. [9]. Ngoâ Keá Söông, (2000). Baùo caùo ñeà taøi: ÖÙng duïng kyõ thuaät loïc yeám khí - Ñóa quay sinh hoïc trong xöû lyù nöôùc thaûi chaên nuoâi heo coâng nghieäp – TPHCM [10]. Ngoâ Keá Söông, Nguyeãn Laâm Duõng, (1997). Saûn xuaát khí ñoát (Biogas) baèng kyõ thuaät kî khí. NXB. Noâng Nghieäp.


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

[11]. Traàn Hieáu Nhueä, Laâm Minh Trieát, (1996). Xöû lyù nöôùc thaûi. Tröôøng Ñaïi Hoïc Xaây Döïng Haø Noäi [12]. Traàn Hieáu Nhueä, (1990). Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc. Tröôøng Ñaïi Hoïc Xaäy Döïng. [13]. Traàn Vaên Nhaân, Ngoâ Thò Nga , (1999). Giaùo trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi. NXB. Khoa hoïc vaø kyõ thuaät, Haø Noäi [14]. Tröông Thanh Caûnh, Traàn Thaønh Vinh, (1999). Tình hình oâ nhieãm moâi tröôøng cuûa ngaønh chaên nuoâi, caùc giaûi phaùp haïn cheá oâ nhieãm moâi tröôøng vaø naâng cao hieäu quaû söû duïng phaân boùn. Taïp chí khoa hoïc vaø coâng ngheä moâi tröôøng. [15]. TCXD 188: Nöôùc thaûi - Tieâu chuaån thaûi, (1996). NXB. Xaây Döïng Haø Noäi [16]. Tieâu chuaån Nhaø nöôùc – nöôùc uoáng – Phöông phaùp phaân tích hoaù - lyù hoïc vaø vi khuaån cuûa nöôùc. TCVN 2652 - 78 , TCVN 2681 – 79 (1995).(Döïa theo Standard methods for the examination of water and waswater , 19th ed , APHA , Washington , D.C.) [17]. Trung taâm baûo veä moâi tröôøng - Traïm Quan Traéc vaø Phaân Tích Moâi Tröôøng - Taøi lieäu höôùng daãn thöïc haønh thí nghieäm, (1995). (Döïa theo Standard methods for the examination of water and waswater ) [18]. A Olav Silicker, (2003) – Canon and Anammox in a gas – lift reacter – FEMS Microbiology Letter 218: 339 – 344. [19]. APHA,AWWA & WEF : Standard methods for the examination of water and waswater , 19th ed , APHA , Washington , D.C. (1995) [20]. Anaerobic Ammonium Oxidation (Anammox) And Its Application In Nitrogen Removal From Waswater: Part 1. Overview on biological nitrogen removal and Anammox. Phaïm Khaéc Lieäu , Traàn Hieàn Hoa , Leâ Coâng Nhaát Phöông , Ngoâ Keá Söông , Traàn Hieáu Ngheä , Kenji Furukawa, (2002)


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

[21]. Anaerobic ammonium oxidation (Anammox) Confirmed Flow Treatment Using a Non-Woven Biomass Carrier Seeded With Denitrifying Sludge (25/09/2002) cuûa caùc nhaø khoa hoïc Kenji Furukawa, Josep D.Rouse, Urara Imajo vaø Hiroakiishida-tröôøng ñaïi hoïc Kumamoto-NhaätBaûn [22]. Enrichment and Characterization Of an Anammox Bacterium from of an Anammox Bacterium from a Rotating Biological Contacter Treating Ammonium-Rich Leachate Archives Of Mirobiology cuûa Egli K, Fanger U, Alvarez PJI, Siegrist H, van der Meer JM, Zehnder AJB - 175:198-207.(2001)(Chapter 2). [23]. Kenji Furukawa, Josep D.Rouse, Urara Imajo and Hiroakiishida, (2002). Kumamoto University – Japan – “Anammox Ammonium Oxidaion (Anammox). Confirmed Flow Treatment Using a Non-Woven Biomass Carrier Seeded With Denitrifling Sludge” [24]. Metcaft & Eddy, (2003) – Wastewater Engineering Treatment: Treatment – Disposal – Reuse, Fourth Edition. Mc Graw – Hill International Editions, Civil Engineering Series. [25]. Mulder A, van de Graaf AA, Robertson LA, Kuenen JG, (1995) – Anaerobic ammonium oxidation discovered in a detrifying fluidied bed reactor FEMS Microbiol Ecol 16: 177 – 184. [26]. Propionate Oxidation By and Methanol Inhibition Of Anaerobic Ammonium Oxidizing Bacteria cuûa Didem Guven, Ana Dapena, Boran Kartal, Markus C Schmid, Bart Maas, Katinka van de Pas-schoonen, Seval Sozen, Ramon Mendez, Huub J. M. Op den Camp, Mike S. M. Jetten, Marc Strous vaø Ingo Schmidt ñaõ nghieân cöùu vaø coâng boá vaøo thaùng 5 naêm 2004. [27]. Strous, Kuenen and Jetten, (1999) – Key physiology of anaerobic ammonium oxidation – Appil. Environ. Microbiol 65: 3248 – 3250


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

[28]. The Anammox Process For Nitrogen Removal From Waste Water cuûa Christian Fux vaø caùc ñoàng taùc giaû Konrad Egli, Jan Roelof van der Meer, Hanusruedi Siegrst– Ñaïi Hoïc Queensland–Australia. [29]. http://www.Anammox.com [30]. http://www.monre.gov.vn [31]. http://www.google.com.vn


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

MOÄT SOÁ HÌNH AÛNH THU THAÄP ÑÖÔÏC TRONG QUAÙ TRÌNH NGHIEÂN CÖÙU

XÍ NGHIEÄP HEO GIOÁNG ÑOÂNG AÙ MOÂ HÌNH ÑANG HOAÏT ÑOÄNG

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ (Coâng Suaát 400 m3/ngaøy)

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

NITROSOMONAS .JPG

NITROSOMONAS

NITROSOMONAS SMALL-RED.JPEG

NITROSOMONAS

CHUÛNG VI KHUAÅN ANAMMOX

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

NÖÔÙC THAÛI COÂNG NGHIEÄP – TCVN 5945 – 1995 GIAÙ TRÒ GIÔÙI HAÏN CAÙC THOÂNG SOÁ VAØ NOÀNG ÑOÄ CHAÁT OÂ NHIEÃM STT

Thoâng soá

Ñôn vò

Giaù trò giôùi haïn A

B

C

(3)

(4)

(5)

(6)

o

40

40

45

6–9

5,5 – 9

5–9

(1)

(2)

1

Nhieät ñoä

2

pH

3

BOD5 (20oC)

mg/l

20

50

100

4

COD

mg/l

50

100

400

5

Chaát raén lô löûng

mg/l

50

100

200

6

Asen

mg/l

0,05

0,1

0,5

7

Cadimi

mg/l

0,01

0,02

0,5

8

Chì

mg/l

0,1

0,5

1

9

Clo dö

mg/l

1

2

2

10

Croâm (VI)

mg/l

0,05

0,1

0,5

11

Croâm (III)

mg/l

0,2

1

2

12

Daàu môõ khoaùng

mg/l

KPHÑ

1

5

13

Daàu ñoäng thöïc vaät

mg/l

5

10

30

14

Ñoàng

mg/l

0,2

1

5

15

Keõm

mg/l

1

2

5

16

Mangan

mg/l

0,2

1

5

17

Niken

mg/l

0,2

1

2

18

Photpho höõu cô

mg/l

0,2

0,5

1

19

Photpho toång soá

mg/l

4

6

8

20

Saét

mg/l

1

5

10

21

Tetracloetylen

mg/l

0,02

0,1

0,1

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng

C


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

22

Thieác

mg/l

0,2

1

5

23

Thuyû ngaân

mg/l

0,05

0,005

0,01

24

Toång Nitô

mg/l

30

60

60

25

Tricloetylen

mg/l

0,05

0,3

0,3

26

Amoniac (tính theo N)

mg/l

0,1

1

10

27

Florua

mg/l

1

2

5

28

Phenolat

mg/l

0,01

0,05

1

29

Sulfua

mg/l

0,2

0,3

1

30

Xianua

mg/l

0,05

0,1

0,2

31

Coliform

MPN/100ml

5000

10000

Chuù thích: KPHÑ: Khoâng phaùt hieän ñöôïc -

Ñoái vôùi nöôùc thaûi cuûa moät soá ngaønh coâng nghieäp ñaëc thuø, giaù trò caùc thoâng soá vaø noàng ñoä caùc chaát thaønh phaåm ñöôïc qui ñònh trong caùc tieâu chuaån rieâng

-

Nöôùc thaûi coâng nghieäp coù giaù trò caùc thoâng soá vaø noàng ñoä caùc chaát thaønh phaàn baèng hoaëc nhoû hôn giaù trò qui ñònh trong coät A coù theå ñoå vaøo caùc vöïc nöôùc ñöôïc duøng laøm nguoàn caáp nöôùc sinh hoaït.

-

Nöôùc thaûi coâng nghieäp coù giaù trò caùc thoâng soá vaø noàng ñoä caùc chaát nhoû hôn hoaëc baèng giaù trò qui ñònh trong coät B chæ ñöôïc ñoå vaøo caùc vöïc nöôùc duøng cho caùc muïc ñích giao thoâng thuyû, töôùi tieâu, bôi loäi, nöôùc thuyû saûn, troàng troït.

-

Nöôùc thaûi coâng nghieäp coù giaù trò caùc thoâng soá vaø noàng ñoä caùc chaát thaønh phaàn lôùn hôn giaù trò qui ñònh trong coät B nhöng khoâng vöôït quaù giaù trò qui ñònh trong coät C chæ ñöôïc pheùp ñoå vaøo caùc nôi qui ñònh.

-

Nöôùc thaûi coâng nghieäp coù giaù trò caùc thoâng soá vaø noàng ñoä caùc chaát thaønh phaàn lôùn hôn giaù trò qui ñònh trong coät C thì khoâng ñöôïc pheùp thaûi ra moâi tröôøng.

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


WWW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM

Ñoà aùn toát nghieäp

-

GVHD: PGS.TSKH. Ngoâ Keá Söông

Phöông thöùc laáy maãu, phaân tích, tính toaùn, xaùc ñònh töøng thoâng soá vaø noàng ñoä cuï theå ñöôïc qui ñònh trong caùc TCVN töông öùng.

SVTH: Nguyeãn Thanh Huøng


Đồ án Xử lý ammonium trong nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp nitrification và anammox