BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CỒNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

NGUYỄN THỊ NHÀN
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP A2O MÀNG
SINH HỌC LƢU ĐỘNG VÀO XỬ LÝ NƢỚC THẢI VẬT
LIỆU NỔ QUỐC PHÒNG NHIỄM TNT, NH4NO3

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP A2O
MÀNG SINH HỌC LƢU ĐỘNG VÀO XỬ LÝ
NƢỚC THẢI VẬT LIỆU NỔ QUỐC PHÒNG
NHIỄM TNT, NH4NO3

Chuyên ngành: Vi Sinh Vật học
Mã số: 62420103

Học viên: Nguyễn Thị Nhàn
Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Mai Hƣơng
Ths. Vũ Duy Nhàn

A2O, SBR, UASB và sử dụng thực vật bậc cao thƣờng đƣợc áp dụng để xử lý
nƣớc thải chứa TNT ở giai đoạn cuối sau khi nƣớc thải đã trải qua giai đoạn tiền
xử lý bằng các phƣơng pháp vật lý hoặc hóa học.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Hiện nay có nhiều phƣơng pháp sinh học đƣợc ứng dụng để xử lý nƣớc
thải công nghiệp. Tuy nhiên từ những năm 80 của thế kỷ 20 cho đến nay các
phƣơng pháp sinh học chủ yếu đƣợc ứng dụng vào xử lý nƣớc thải là: phƣơng
pháp bùn hoạt tính hiếu khí, phƣơng pháp AB, phƣơng pháp AO, phƣơng pháp
A2O, phƣơng pháp A2O màng sinh học, phƣơng pháp UASB và phƣơng pháp
SBR… Các phƣơng pháp này thƣờng tồn tại một số nhƣợc điểm nhƣ: thiết bị
cồng kềnh, lắp đặt phức tạp, chi phí xây dựng và vận hành cao, đặc biệt là đối
với nƣớc thải công nghiệp khó phân hủy có chứa hàm lƣợng COD và độc tính
cao thì hiệu quả xử lý thấp, hệ vi sinh vật hoạt động kém ổn định, phát sinh hàm
lƣợng bùn thải lớn.
Trong những năm gần đây các nhà nghiên cứu phát hiện và tập trung
nghiên cứu phát triển phƣơng pháp A2O màng sinh học giá thể lƣu động.
Phƣơng pháp A2O (Anaerobic - Anoxic - Oxic) màng lọc sinh học giá thể lƣu
động MBBR (Moving Bed Biological Reactor) là hƣớng công nghệ mới.
ọ
. Màng sinh học giá thể
lƣu động trong bể phản ứng đƣợc cấu tạo từ các giá thể đơn lẻ bổ sung vào bể
phản ứng với các tỷ lệ
kích thƣớc trong đó dạ

ợc sử dụ


ự do trong nƣớ

bả

rấ

ọ

. Do đó hệ vi sinh vật trên giá thể
ể phản ứng. Chính nhờ vào các điều
kiện này khiến cho hiệu suất tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất ô nhiễm đƣợc tăng
cao từ đó nâng cao cƣờng độ trao đổi chất và phân hủy các chất thải của hệ vi
sinh vật.
Nhằm mục đích tìm đƣợc giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải nhiễm
TNT, NH4NO3, Chúng tôi đã tiến hành đề tài : Nghiên cứu ứng dụng phương
pháp A2O màng sinh học lưu động (MBBR) để xử lý nước thải vật liệu nổ
quốc phòng nhiễm TNT, NH4NO3. Với nội dung chủ yếu sau :
1- Tính chất đặc trƣng của nƣớc thải nhiễm TNT, NH4NO3 tại một số nhà
máy Quốc phòng.
2- Khảo sát và phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy TNT
từ bùn hoạt của các nhà máy.
3- Khảo sát và phân lập các chủng vi sinh vật nitrit và nitrat từ bùn hoạt
của các nhà máy.
4- Nghiên cứu phƣơng pháp A2O-MBBR xử lý TNT và NH4NO3.
5- Nghiên cứu kết hợp phƣơng pháp nội điện phân và A2O-MBBR xử lý
nƣớc thải nhiễm TNT, NH4NO3.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

N

N
O

O

-

+

O

-

N

O

Hình 1.1: Cấu trúc phân tử TNT
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

TNT hay còn gọi là 2,4,6 trinitrotoluen. Năm 1863 J. Willbrand tổng hợp
thành công và đƣợc sử dụng làm thuốc nhuộm màu vàng, muộn hơn cho đến
năm 1983 Claus, Becker đã xác định đƣợc cấu trúc cho đến năm 1891 thì TNT
đƣợc sản xuất quy mô công nghiệp tại Đức, cho đến năm 1905 thì TNT đƣợc
ứng dung làm thuốc nổ quân sự. Năm 1951 Kirk và Othmer trộn nhôm với TNT
thành thuốc nổ có năng lƣợng cao để sử dụng vào mục đích quân sự. Trong


xuất

là

(Diaminoditroethylene),

TATB

(Triaminotrinitrobenzene),

CL-20

(2,4,6,8,10

FOX-7

hexantrio-2,4,6,8,10,12–

hexaazaisowurtzitane).
NO 2

CH3

+

NO 2

O 2N



O 2N

H2N
NH2

O 2N

NO 2
NH2

O 2N

NH2

NO 2

NO 2

TNT

RDX

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

HMX

TATB
/>
FOX-7

RDX, TNT

HTA-3

HMX, NH4NO3, nhôm

Minol

TNT, NH4NO3, nhôm

Octol

HMX (70 -75%), TNT (25-30%).

Penolite

Ammonium picrate

Tetrytol

Tetryl, TNT

Torpex

RDX, TNT, nhôm

Tritonal

TNT (80%), nhôm (20%)


NO 2

O 2N

NO 2

2%

- TNT

CH3

NO 2

m - NOTROTOLUEN
13%

54%
CH3

31%
CH3

CH3

NO 2

O 2N
NO 2



NO 2

NO 2

NO 2

NO 2

TNT

TNT

- TNT

Hình 1.3: Con đƣờng tổng hợp TNT
Hiện nay trên thế giới công nghệ sản xuất TNT rất hoàn thiện, các quá
trình sản xuất đều đƣợc kiểm soát tốt, thiết bị sản xuất đơn giản, không đòi hỏi
điều kiện chân không cao áp, dễ dàng tiến hành tự động hóa.
TNT có mầu trắng, không mùi ở trạng thái kết tinh, sản phẩm công nghiệp
có mầu vàng, kết tinh ở dạng phiến nhỏ, có tính hút ẩm, trọng lƣợng riêng
1.65g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 80,2- 88, điểm phát nổ 290-295oC, tốc độ phát
nổ 6800m/s, độ hòa tan 130mg/l ở 20oC. Dƣới tác dụng của ánh sáng sẽ làm
biến đổi màu nhƣng không làm ảnh hƣởng đến tác dụng hóa nổ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

O 2N

CH3
NO 2

H2N

NH2

NO 2

CH3

CH3

2,4,6-Triaminotoluene(TAT)

CH3
NO 2

NO 2

NH2

NH2

4,6-Diamino-2-nitrotoluene

2,6-Diamino-4-nitrotoluene

O 2N


NO 2
2,4,6-Trinitrobenzene (TNB)

Hình 1.4: TNT và các hợp chất trung gian
1.1.3. Các quá trình biến đổi TNT [14,16,17]
Dƣới điều kiện kị khí, các vi khuẩn khử nhóm nitro của phân tử TNT thành
các hợp chất trung gian monotriso, monohydroxylamino và monoamino. Hai
nhóm vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Desulfovibrio sp. và
Pseudomonas sp. Esteve-Nenez và Ramos năm 1998 phát hiện chung
Pseudomonas sp.JLR11 chuyển hóa TNT thành các hợp chất 1.3.5Trinirobenzene và 3.5-Ditriroaniline.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

CH3
O 2N

NHOH

CH3
HOHN

CH3

NH2

NO 2
NH2

2-Hydroxylamino-4,6-DNT

2 - Amino - 4,6 - DNT

TNT

NH2
2,4 - DA - 6 - NT

NH2
TAT

CH3
O 2N

CH3
O 2N

NO 2

NO 2
NH2
4 - Amino - 2,6 - DNT

NHOH

CH3

CH3
O 2N

4 - Hydroxylamino - 4,6 - DNT

2-A-5-hydroxy-4-hydroxylamino-6-NT

OH
4-Hydroxytoluene

Hình 1.5: Quá trình biến đổi TNT trong điều kiện kỵ khí
Tham gia vào quá trình phân hủy TNT còn có nhiều loài vi khuẩn nhƣ
Cellulomonas

sp

ES6,

Clostridium

acetobutylicum,

Escherichia

coli,

Lactobacillus acidophilus, Methannococcus strain B…
Dƣới điều kiện hiếu khí, các vi sinh vật chuyển hóa TNT thành các dạng
mono và diamino. Tuy nhiên sự chuyển hóa thành dạng nitroso và
monohydroxylamino vẫn đƣợc diễn ra, khi có mặt của oxy sẽ chuyển hóa thành
dạng azoxytetranitrotoluen. Trong điều kiện hiếu khí TNT là nguồn cácbon, nito
và năng lƣợng cho quá trình trao đổi chất và khoáng hóa đến cùng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

2-Amino-4nitrotoluene

2-Hydroxylamino4,6-dinitrotoluene
NO 2

O 2N

NO 2
2,6-Diamino-4nitrotoluene

4,4'-6,6'-Tetranitro2,2'-azoxytoluene

CH3
O 2N

NH2

NO 2
O 2N

NO 2
CH3
O 2N

H3C
N

2-Amino-4,6dinitrotoluene

CH3

NO 2

NHCOCH 3

NH2

O 2N

4-Acetamido-2amino-6-nitrotoluene

4-Amino-2,6-dinitrotoluene

CH3
O 2N

CH3

NH2

CH3

NO 2

O 2N

OH

NO 2
OH


CH3
NHOH

O 2N

NHOH
2,4-Dihydroxylamino6-nitrotoluene

NHOH

NH2
2-Hydroxylamino-4amino-6-nitrotoluene

Hình 1.6: Quá trình biến đổi TNT trong điều kiện hiếu khí
1.1.4. Tính chất nguy hại của TNT và một số loại thuốc nổ
TNT và các hợp chất trung gian của nó có độc tính cao đối với các loại
động sinh vật bao gồm các động vật có vú, cá, côn trùng và vi khuẩn (
Lanchance 2004) và đƣợc xếp vào nhóm C nhóm tác nhân gây ung thƣ cho con
ngƣời (USEPA) 1993. Ngoài ra TNT còn gây độc đối với hệ thần kinh trung
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

ƣơng và hệ thống miễn dịch . Carpenter nghiên cứu thử nghiệm phát hiện độc
tính của TNT và RDX cho kết quả theo bảng 3 nhƣ sau:
Bảng 1.2: Hàm lƣợng TNT và RDX gây trúng độc với một số động vật
Loại thuốc nổ
TNT
TNT
TNT

nhiễm TNT qua đƣờng hô hấp, tiêu hóa và hấp thụ qua da. TNT làm thay đổi
tổng số tế bào hồng cầu, hemoglobin giảm, xuất hiện tế bào đỏ dị thƣờng tăng
tạm thời khối lƣợng bạch cầu và lymphocyte, gây dị ứng da, làm vỡ mao mạch
gây chảy máu. Ở liều lƣợng cao và tiếp xúc lâu dài sẽ xuất hiện bệnh về máu
nghiêm trọng. TNT có thể gây bệnh vàng da, teo gan suy yếu thận, mật; lâu
ngày có thể gây ung thƣ. Khi làm việc trong điều kiện nồng độ TNT 0,31,3mg/m3 không khí với thời gian 8h/ngày liên tục có thể dẫn đến thay đổi
thành phần máu và gây bệnh cho cơ thể con ngƣời. Hàm lƣợng TNT tối đa cho
phép trong không khí 1mg/m3 (theo tiêu chuẩn của Nga) hoặc 0,5mg/m3 (theo
tiêu chuẩn của Hoa Kỳ), tiêu chuẩn quân đội Hoa Kỳ cho phép 0,5mg/m3.
Tổ chức bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (USEPA) quy định giới hạn hàm
lƣợng TNT, RDX, HMX trong nƣớc uống nhƣ sau:
Bảng1.3: Giới hạn hàm lƣợng thuốc nổ nitro trong nƣớc uống.
Loại thuốc nổ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Giới hạn (mg/l)

Tài liệu tham khảo

/>

TNT

0.049

Alnaizy, Akgerman 1999

RDX

0.002

ngầm hoặc trong không khí hiện nay chƣa có.
1.1.6. Hiện trạng nƣớc thải nhiễm TNT và công nghệ xử lý
Hiện trạng công nghệ xử lý nƣớc thải công nghiệp quốc phòng nhiễm TNT
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

tại Việt Nam.
Trong công nghiệp sản xuất gia công thuốc nổ và thuốc phóng thƣờng thải
ra một lƣợng lớn nƣớc thải, trong đó có chứa các loại hóa chất nổ nhƣ TNT,
NH4NO3. Nƣớc thải chứa các chất ô nhiễm này thƣờng có hàm lƣợng TNT trong
khoảng 30-100mg/l, NH4NO3: 50-80mg/l [18].
Để xử lý các loại nƣớc thải này các nhà nghiên cứu thƣờng sử dụng kết
hợp các phƣơng pháp vật lý, hóa học và sinh học.
Phƣơng pháp vật lý thƣờng sử dụng than hoạt tính dạng bột hoặc dạng hạt
để hấp phụ. Phƣơng pháp này có ƣu điểm hiệu quả xử lý cao, triệt để tuy nhiên
giá thành xử lý khá cao, mặt khác than hoạt tính sau khi xử lý sẽ gây ô nhiễm thứ
cấp. Tác giả Đỗ Ngọc Khuê và các cộng sự đã thiết lập đƣợc quy trình công nghệ
xử lý nƣớc thải nhiễm TNT theo các phƣơng pháp này khi thực hiện đề tài Bộ
Quốc phòng năm 2004 “ Nghiên cứu công nghệ xử lý các chất thải do hoạt động
quân sự sinh ra”. Các phƣơng pháp hấp thụ cũng đƣợc các đối tác Trung Quốc áp
dụng khi chuyển giao công nghệ sản xuất TNT tại các nhà máy quốc phòng. Tuy
nhiên công nghệ này khó áp dụng đối với nƣớc thải có tính chất kiềm [18, 19, 21,
24, 28, 27].
Các phƣơng pháp hóa học thƣờng sử dụng để xử lý nƣớc thải chứa TNT,
NH4NO3 là: phƣơng pháp oxy hóa khử hóa học, điện hóa, oxy hóa bằng ozôn,
ozôn- UV, Fenton, keo tụ, tách chiết… Các phƣơng này có nhƣợc điểm khó áp
dụng đối với các loại nƣớc thải có chất thải nồng độ cao, đòi hỏi thiết bị máy
móc phức tạp, chi phí xây dựng lớn, khó áp dụng quy mô lớn và thƣờng gây ô
nhiễm thứ cấp.

pháp này để xử lý nƣớc thải công nghiệp khó phân hủy có nhiều ƣu điểm nhƣ:
phản ứng nhanh, xử lý triệt để, dễ triển khai ở mọi quy mô, chi phí xây dựng
và vận hành thấp
1.2. HIỆN TRẠNG NƢỚC THẢI NHIỄM NH4NO3
1.2.1. Nƣớc thải nhiễm NH4NO3
Amoni trong nƣớc thải chủ yếu tồn tại ở dạng NH3 và NH4+ . Nitơ trong
nƣớc thải có hai dạng chính là nito vô cơ và nito hữu cơ. Nito vô cơ chủ yếu hai
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

yếu tố N2 và …. Tuy nhiên NO2- tính ổn định rất kém, NO2- rất dễ chuyển hóa
thành các dạng hợp chất nito khác là NH4+ và NO3-. Ở mỗi điều kiện khác nhau,
các dạng tồn tại hợp chất nito khác nhau có thể chuyển hóa thành các hợp chất
khác nhau.
Nƣớc thải nhiễm nito chủ yếu từ các nguồn sau: (1) Nƣớc thải sinh hoạt;
nƣớc thải sinh hoạt hàm chứa một lƣợng lớn amoni, với tốc độ độ thị hóa ngày
càng gia tăng nhanh chóng, thì nƣớc thải sinh hoạt nhiễm amoni là một trong
những tác nhân chính gây ô nhiễm. (2) Nƣớc thải công nghiệp, các nghành công
nghiệp có tính chất sản xuất khác nhau cũng sẽ thải ra các loại nƣớc thải chứa
các chất ô nhiễm và chứa hàm lƣợng amoni có tính chất đặc trƣng khác nhau;
công nghiệp hóa dầu; khí hóa than; công nghiệp sản xuất phân bón; công nghiệp
thực phẩm, công nghiệp sản xuất thuốc nổ. (3) Sản xuất nông nghiệp: một lƣợng
lớn phân không sử dụng hết ngoài đồng ruộng và xác động thực vật trong quá
trình phân hủy cũng sản sinh ra một lƣợng lớn amoni làm ô nhiễm phú dƣỡng
nguồn nƣớc. (4) Nƣớc mƣa thành thị, quá trình mƣa ở các thành thị lớn cũng
thải ra một lƣợng nƣớc thải chứa hàm lƣợng amoni cao.
Nƣớc thải có chứa hàm lƣợng amoni cao vẫn chủ yếu là nƣớc thải của các
ngành sản xuất công nghiệp. Nƣớc thải công nghiệp chứa amoni cao có thành
phần phức tạp, có chứa nhiều hợp chất khó phân hủy sinh học và có độc tính.

nƣớc thải công nghiệp loại B và A tƣơng ứng là nhỏ hơn 10mg/l và 5mg/l.
1.2.3. Công nghệ xử lý
Trên thế giới hiện có nhiều công trình nghiên cứu công bố cũng nhƣ các
công nghệ xử lý nƣớc thải và nƣớc cấp nhiễm amoni hiện đang đƣợc ứng dung.
Nhìn chung có hai nhóm giải pháp chính sau.
1.2.3.1. Phương pháp hóa-lý
Sử dụng phƣơng pháp thổi khí đẩy NH3 ra khỏi nƣớc thải: sau khi chuyển
dung dịch nƣớc thải sang môi trƣờng kiềm pH 10,5- 11, nâng nhiệt độ lớn hơn
50oC đồng thời sục khí:
NH3↑ + H2O < = > NH4OH (1)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc ứng dụng cho nƣớc thải trong các nghành công
nghiệp lọc hóa dầu, khí hóa than có tải lƣợng lớn với hàm lƣợng amoni rất cao,
thƣờng lớn hơn 500mg. Hiệu quả loại của quá trình này bị ảnh hƣởng lớn bởi
pH, nhiệt độ, tỷ lệ khí: nƣớc và thời gian sục khí. Liu Guo Wen sử dụng phƣơng
pháp này xử lý nƣớc thải luyện thép tiến hành với điều kiện nhiệt độ 50oC, giá
trị pH 10.5-11, tỷ lệ nƣớc: khí 2800:1 -3200:1, hàm lƣợng amoni là 1026.76,
hiệu suất loại amoni đạt 98%. Wang Wen sử dụng phƣơng pháp này để xử lý
nƣớc thải bãi rác tại nhiệt độ 25oC, giá trị pH 10.5, tỷ lệ khí: nƣớc là 3500 với
hàm lƣợng amoni 2000 – 4000mg/l, hiệu suất loại amoni đạt 90%.
Phƣơng pháp thổi khí loại amoni có ƣu điểm hệ thống xử lý có kết cấu đơn giản,
dễ thao tác sử dụng, công nghệ phổ biến. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là
tiêu hao năng lƣợng cao, gây ô nhiễm thứ cấp.
Phƣơng pháp trao đổi ion:
NH4+ + NaKat → Na+ + NH4Kat (3)
Cationit (Kat.) thƣờng dùng là zeolite, một loại khoáng có khả năng trao đổi
cation rất tốt, gần đây ở châu Âu có dùng nhựa trao đổi ion.

Quá trình phản nitrat hay khử nitơ (denitrification) từ nitrate NO3- thành
nitơ dạng khí N2 đảm bảo nồng độ nitơ trong nƣớc đầu ra đạt tiêu chuẩn môi
trƣờng. Quá trình sinh học khử Nitơ liên quan đến quá trình oxy hóa sinh học
của nhiều cơ chất hữu cơ trong nƣớc thải sử dụng Nitrate hoặc nitrite nhƣ chất
nhận điện tử thay vì dùng oxy. Trong điều kiện không có DO hoặc dƣới nồng độ
DO giới hạn ≤ 2 mg O2/L (điều kiện thiếu khí)
C10H19O3N + 10NO3- = 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 100H+
Quá trình chuyển hóa này đƣợc thực hiện bởi vi khuẩn khử nitrate chiếm
khoảng 10-80% khối lƣợng vi khuẩn (bùn hoạt). Tốc độ khử nitơ đặc biệt dao
động 0,04 đến 0,42 g N-NO3-/g MLVSS/ngày đêm. Nồng độ bùn hoạt tính càng
cao, tải trọng hữu cơ của bể càng lớn.
Trong quá trình xử lý tại bể hiếu khí điều kiện bắt buộc là phải cung cấp
đủ oxy với nồng độ từ 2-10mg/l. Nồng độ oxy cần cung cấp phụ thuộc vào nồng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

độ bùn hoạt tính và tải trọng hữu cơ của nƣớc thải. Oxy đƣợc cung cấp có vai trò
nhƣ sau: (1) cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa
tan thành nƣớc và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO3-, (2) trộn
đều nƣớc thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ
chất cần xử lý, (3) đẩy các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật ra ngoài, các
khí này đƣợc sinh ra trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm, (4)
tác động tích cực đến quá trình sinh trƣởng của vi sinh vật. Tải trọng chất hữu
cơ của bể trong giai đoạn xử lý aerotank dao động từ 0,32-0,64 kg
BOD/m3/ngày đêm.
Dựa vào nguyên lý trên thƣờng có một số phƣơng pháp xử lý amoni nhƣ sau:
Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí:
Từ đầu thế kỷ 20 các nhà khoa học Anh đã đƣa ra phƣơng pháp xử lý
nƣớc thải sinh hoạt bằng hệ bùn hoạt tính Hệ thống đơn giản chỉ bao gồm: nƣớc


mặt chất mang rắn đƣợc bao phủ một lớp đơn bào. Tiếp theo các tế bào mới sinh
ra sẽ bao phủ lên các lớp ban đầu, ta có màng vi sinh hay viết tắt là MVS.
Công nghệ SNAP xử lý nước thải giàu nito:
SNAP (Single stage Nitrogen removalusing the Anammox and Partial) là
một quá trình xử lý sinh học kết hợp hai quá trình Nitrit hóa một phần và Ôxy
hóa amoni kỵ khí trong cùng một bể phản ứng
- Nitrit hóa/ khử nitrit hóa (SHARON):
SHARON- “Single Reactor High Activity Ammonia Removal Over
Nitrit” đƣợc cho là công nghệ thay thế bền vững cho quá trình Nitrat hóa/ khử
nitrat hóa thông thƣờng, đƣợc phát triển vào cuối những năm 1990 tại trƣờng
Đại học Công nghệ Delft, Hà Lan (Helliga và cộng sự, 1998).
Quá trình SHARON đƣợc thực hiện trong các bể phản ứng độc lập với
dòng chảy liên tục. Trong đó, amoni đƣợc oxy hóa thành nitrit trong điều kiện
hiếu khí (nitrit hóa) và nitrit tạo thành đƣợc khử nitrit dị dƣỡng sinh khí N2 bằng
cách bổ sung nguồn cacbon từ bên ngoài (khử nitrit). Nhóm vi khuẩn thực hiện
quá trình này gồm các vi khuẩn Nitrosomonas và vi khuẩn khử nitrit hiếu khí, hệ
thống vận hành dƣới điều kiện không lƣu bùn.
Các phản ứng xảy ra trong quá trình SHARON:

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý SHARON
Phƣơng trình phản ứng Nitrit hóa:
NH4+ + 1,5O2 → NO2- + H2O + 2H+
Phƣơng trình phản ứng khử nitrit:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

NO2- + 0,5 CH3OH → 0,5 N2 + 0,5 CO2 + 0,5 H2O + OHQuá trình này diễn ra ở nhiệt độ tƣơng đối cao (trên 25oC), ở nhiệt độ đó
tốc độ tăng trƣởng riêng tối đa của vi khuẩn oxy hóa amoni (AOB) là cao hơn vi

khoảng 20-43oC (Strous và cộng sự, 1999). Vi khuẩn Anammox khá nhạy cảm
với ánh sáng nhìn thấy với hiệu suất xử lý giảm 30-50% ( Van de Graaf và cộng
sự, 1996)
- Phản ứng Anammox đƣợc cho là khá mạnh nhƣng vẫn bị ức chế bởi
DO; ở nồng độ 0,24 đến 2% khí bão hòa, vi khuẩn Anammox bị ức chế nhƣng
có thể phục hồi
- Phản ứng Anammox bị ức chế hoàn toàn không thể phục hồi khi nồng
độ NO2 vƣợt quá 70mg/l trong vài ngày; giảm 25% khi nồng độ nitrit cao hơn
60mg/l và bắt đầu giamt khi nồng độ cao hơn 30mg/l. Do vậy quá trình
Anammox cần đƣợc vận hành dƣới điều kiện giới hạn nitrit
- Vi khuẩn Anammox là tự dƣỡng, chúng sử dụng nguồn cacbon vô cơ, do
đó nồng độ bicacbonate đầu vào là yếu tố rất quan trọng. Hoạt động của vi
khuẩn Anammox là khá thấp nếu tỉ lệ bicacbonate:amoni là 2,3:1 (Dexiang và
cộng sự, 2007)
- Alcohol và aldehyde: nồng độ 3-4mM methanol ức chế gần nhƣ hoạt
động của Anammox (Ren- Cun Jin và cộng sự, 2012)
- Vi khuẩn Anammox bị ức chế bởi chất kháng sinh; các nghiên cứu gần
đây chủ yếu tập trung vào 3 loại kháng sinh chloramphenicol, b- lactam,
tetracycline (Ren- Cun Jin và cộng sự, 2012)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>