2.7.1. Giới thiệu
Với sự khám phá ra quá trình Anammox cách nay 10 năm (Muder et al., 1995), một con đường mới được hướng đến cho việc xử lý nitơ ổn định hơn trong nước thải. Trong quá trình Anammox này, amonium và nitrite được liên kết dựa trên cơ sở phân tử thành khí nitơ, mặc dù cũng có một số lượng nitrate sinh ra.
SVTH : Mai Nguyeón Quyứnh Nhử 38 Quá trình Anammox đòi hỏi một bước nitrate hóa cục bộ mà tại đây một nửa amonium nguồn đầu vào được oxy hóa thành nitrite mà không có thêm sự chuyển đổi nitrate. Như vậy một nguồn vào ổn định cho một bể phản ứng Anammox được hình thành. Một ví dụ của quá trình nitrate hóa cục bộ là quá trình SHARON (Van Dongen et al., 2001), quá trình này hình thành lượng nitrite ổn định ở nhiệt độ cao (>25oC ) và pH trung tính được xác định bằng sự thải ra các chất oxy hóa nitrite, mà là các chất tăng trưởng chậm hơn các chất oxy hóa amonium dưới các điều kiện này.
2.7.2. Chi tiết quá trình SHARON
SHARON – quá trình nitrate hóa cục bộ là quá trình oxy hóa amonium thành nitrite bằng cách sử dụng vi khuẩn nitrate hóa trong điều kiện có sục khí giới hạn. Đây là một quá trình đầy hứa hẹn cho việc cải tiến xử lý nước thải có nồng độ nitơ cao.
Trong quá trình SHARON, amonium được chuyển đổi thành nitrite dưới điều kiện hiếu khí, nhiệt độ cao trên 25oC và duy trì thời gian lưu bùn thích hợp từ 1 - 1,5 ngày. Cụ thể theo phản ứng sau:
NH4+ + 1,5 O2 ⭢ NO2- + 2H+ + H2O
Sự oxy hóa amoni ngưng lại khi đạt được sự chuyển đổi 50% do sự acid hóa và tạo nguồn đầu vào thích hợp cho quá trình Anammox.
Về mặt vi sinh học, trong một bể phản ứng SHARON, vi khuẩn Nitrosomonas (là vi khuẩn oxy hóa amonium) được lựa chọn dựa trên Nitrobacter bằng sự loại ra ngoài của Nitrobacter. Lý do là tỷ lệ tăng trưởng của vi khuẩn Nitrosomonas khác biệt so với vi khuẩn Nitrobacter. Ơû nhiệt độ thấp dưới 12oC, tỷ lệ tăng trưởng của Nitrobacter cao hơn Nitrosomonas. Trên 12oC, Nitrosomonas tăng trưởngcao hơn Nitrobacter và trở nên cao hơn nữa khi ở trên
SVTH : Mai Nguyeón Quyứnh Nhử 39 25oC. Trên nguyên tắc cơ bản, một bể phản ứng có thể được thiết kế dựa vào những nguyên lý này để quy định tổng lượng nitơ được xử lý từ nước thải.
Bể phản ứng SHARON được hình thành ở thời gian lưu bùn nhỏ nhất và nhiệt độ được nâng lên để lựa chọn Nitrosomonas trên Nitrobacter. Quá trình chạy đầu tiên ở dạng có oxy và sau đó ở dạng thiếu oxy để hình thành cả sự oxy hóa và hiệu quả giảm trong quá trình nitrate hóa và khử nitrate hóa. Bể phản ứng này có thể được chạy như là một bể sục khí gián đoạn hay bể tầng nối tiếp.
SVTH : Mai Nguyeón Quyứnh Nhử 40 Bảng 2.4: Đặc điểm của giống vi khuẩn tham gia quá trình nitrate hóa STT Vi khuẩn Đặc điểm hình thái Điều kiện phát triển
1 Nitrosomonas Tế bào hình elipe hay hình que ngắn, di động hoặc không di động. Chúng thường đứng riêng rẽ hoặc có thể tạo thành từng đôi một hoặc tạo thành từng chuỗi.
Chúng thuộc vi khuẩn Gram (-), có màng tế bào chất tách ra thành túi khi ở giữa phần tế bào.
Nhiệt độ phát triển 3oC – 30oC, pH thích hợp 5,8 – 8,5
2 Nitrobacter Tế bào hình que, hình quả lê, sinh sản kiểu nảy chồi. Chúng thuộc vi khuẩn Gram (-).
Nhiệt độ phát triển 5oC – 40oC, pH thích hợp 6,5 – 8,5
3 Nitrospina Tế bào hình que thẳng, hình cầu, không di động. Chúng thuộc loại hóa năng bắt buộc. Chúng không đòi hỏi kích thích sinh trưởng và thuộc hiếu khí bắt buộc.
Nhiệt độ phát triển 20oC – 30oC, pH thích hợp từ 7 - 8
4 Nitrococcus Chúng thuộc vi khuẩn hình cầu, cú kớch thước 1,5 àm, thuộc Gram (-). Chúng có khả năng di động nhờ 1 hoặc 2 tiêm mao.
Chúng thuộc vi khuẩn hóa năng bắt buộc, không đòi hỏi kích thích sinh trưởng.
Nhiệt độ phát triển 15oC – 30oC, pH thích hợp từ 6,8 – 8,0
SVTH : Mai Nguyeón Quyứnh Nhử 41
CHệễNG 3
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
SVTH : Mai Nguyeón Quyứnh Nhử 42