Nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý amôni trong mô phỏng nước thải lò mổ ứng dụng quá trình anammox

i

L IC M

Sau quá trình th c hi n, d

is h

N

ng d n t n tình c a TS. Tr n Th Hi n Hoa

và TS. Ph m Th Ng c Lan, đ c s ng h đ ng viên c a gia đình, b n bè, đ ng
nghi p, cùng v i s n l c ph n đ u c a b n thân, tác gi đã hoàn thành lu n v n th c
s chuyên ngành K thu t Môi tr

ng đúng th i h n và nhi m v v i đ tài: “Nghiên

c u đánh giá kh n ng x lý amôni trong mô ph ng n c th i lò m ng d ng
quá trình Anammox”
Tuy nhiên do th i gian có h n, trình đ còn h n ch , s li u và công tác x lý s
li u v i kh i l

ng l n nên nh ng thi u sót c a Lu n v n là không th tránh kh i.

Do đó, tác gi r t mong ti p t c nh n đ c s ch b o giúp đ c a các th y cô giáo
c ng nh nh ng ý ki n đóng góp c a b n bè và đ ng nghi p.
Qua đây tác gi xin bày t lòng kính tr ng và bi t n sâu s c t i TS. Tr n Th
Hi n Hoa và TS. Ph m Th Ng c Lan, ng i đã t n tình h ng d n, giúp đ và
cung c p nh ng tài li u, thông tin c n thi t cho tác gi hoàn thành lu n v n này.
Tác gi i xin chân thành c m n ThS. Nguy n Th M H nh, CN. Nguy n Thúy

Liên đã giúp đ trong quá trình làm thí nghi m t i Phòng thí nghi m môi tr ng,
tr ng i h c Xây d ng.
Tác gi xin chân thành c m n Tr ng i h c Th y l i, các th y giáo, cô giáo
Khoa Môi tr

ng, các th y cô giáo các b môn đã truy n đ t nh ng ki n th c

chuyên môn trong su t quá trình h c t p.
Tác gi c ng xin trân tr ng c m n các Công ty Kuraray đã cung c p v t li u và
Công ty Meidensa, Nagoya, Nh t B n đã cung c p vi khu n nuôi c y cho quá trình
làm thí nghi m cho Lu n v n này.
Cu i cùng, tác gi xin g i l i c m n sâu s c t i gia đình, b n bè và đ ng
nghi p đã đ ng viên, giúp đ và khích l tác gi trong su t quá trình h c t p và
hoàn thành Lu n v n.
Xin chân thành c m n./.
Hà N i, ngày 01 tháng 8 n m 2015
Tác gi

Tr n Quang Trung


viii

B N CAM K T

Tên tác gi : Tr n Quang Trung

Mã s h c viên: 138520320007

H c viên cao h c: 21KTMT21

Chuyên ngành: K thu t Môi tr

ng

Mã s : 60523020

Khóa h c: 21 đ t 2
Tôi xin cam đoan quy n lu n v n đ

c chính tôi th c hi n d

is h

ng d n

c a TS. Tr n Th Hi n Hoa và TS. Ph m Th Ng c Lan v i đ tài nghiên c u trong
lu n v n: “Nghiên c u đánh giá kh n ng x lý amôni trong mô ph ng n
lò m

ng d ng quá trình Anammox”
ây là đ tài nghiên c u m i, không trùng l p v i đ tài lu n v n nào tr

do đó không có s sao chép c a b t k lu n v n nào tr
v nđ

c th i
c đây,

c đây. N i dung c a lu n

c th hi n theo đúng quy đ nh, các ngu n tài li u, t li u nghiên c u và s

d ng trong lu n v n đ u đ

c trích d n ngu n.

N u x y ra v n đ gì v i n i dung c a lu n v n này, tôi xin ch u hoàn toàn trách
nhi m theo quy đ nh
Hà n i, ngày 01 tháng 8 n m 2015
Tác gi

Tr n Quang Trung


viii

M CL C
M

U ....................................................................................................................1

CH

NG I: T NG QUAN .....................................................................................4

1.1. T ng quan v n

c th i lò m t i Vi t Nam ........................................................4

1.1.1. Hi n tr ng phát sinh n

1.1.2. Thành ph n trong n

c th i lò m hi n nay

Vi t Nam .............................4

c th i lò m ....................................................................7

1.2. Hi n tr ng ô nhi m Amôni trong n
1.3. Công ngh x lý amoni trong n

c th i lò m t i Vi t Nam..........................8

c th i ............................................................10

1.3.1. Công ngh x lý amoni trong n

c th i truy n th ng ....................................10

1.3.2. Công ngh x lý amoni trong n

c th i ng d ng quá trình Anammox ........16

1.4. Lý thuy t v quá trình anammox .......................................................................18
1.4.1.

nh ngh a v quá trình Anammox .................................................................18

1.4.2. C ch c a quá trình Anammox ......................................................................19
1.4.3. Các y u t

1.4.4.

nh h

ng cong sinh tr

ng t i quá trình anammox ................................................20
ng c a vi sinh v t .........................................................23

1.4.5. So sánh đánh giá v i công ngh x lý nit truy n th ng ................................23
1.5. Tình hình nghiên c u x lý Amôni trong n

c th i lò m

ng d ng quá trình

Anammox ..................................................................................................................26
1.5.1. Tình hình nghiên c u trên th gi i ..................................................................26
1.5.2. Tình hình nghiên c u trong n
CH

c ....................................................................28

NG 2. NGHIÊN C U TH C NGHI M

LÝ AMÔNI TRONG MÔ PH NG N

ÁNH GIÁ KH

C TH I LÒ M

N NG X

NG D NG QUÁ

TRÌNH ANAMMOX ...............................................................................................29
2.1. V t li u và bùn nuôi c y c a mô hình th c nghi m ...........................................29
2.1.1. V t li u mang ..................................................................................................29
2.1.2. Bùn nuôi c y ...................................................................................................30
2.2. Thi t k mô hình th c nghi m ...........................................................................31
2.2.1. Thi t k b sinh h c ........................................................................................31
2.2.2. Thi t b ph tr ................................................................................................33
2.2.3. Quy trình th c hi n và l p đ t mô hình thí nghi m ..........................................33
2.3. i u ki n v n hành và các thông s v n hành ...................................................37


viii

2.3.1. Quy trình đ a bùn dính bám vào v t li u........................................................37
2.3.2. Các thông s v n hành c a mô hình ...............................................................39
2.4. Phân tích m u .....................................................................................................42
2.4.1. Các ch tiêu phân tích và t n su t phân tích ....................................................42
2.4.2. Ph
CH

ng pháp phân tích ....................................................................................42

NG 3: K T QU VÀ TH O LU N .........................................................47

3.1. S bi n đ i v N-NH 4 + , N-NO 2 3.1.1. S bi n đ i v N-NH 4

đ u vào và đ u ra c a mô hình..................47

+

đ u vào và đ u ra c a mô hình ..............................48

3.1.2. S bi n đ i v N-NO 2 -

đ u vào và đ u ra c a mô hình ...............................52

3.2. S bi n đ i v t ng nit

đ u vào và đ u ra c a mô hình ................................54

3.3 S bi n đ i v t i tr ng x lý
3.4. ánh giá l

đ u ra và đ u vào c a mô hình.........................57

ng N-NO 3 đ u vào và N-NO 3 sinh ra trong quá trình x lý ..........60

3.5. T l T-N lo i b , N-NO 2 - lo i b và t l N-NO 3 - sinh ra so v i t l N-NH 4 +
lo i b

.....................................................................................................................62

3.6. S thay đ i pH....................................................................................................67
3.7. K t lu n ch

ng .................................................................................................69

K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................71
PH L C .................................................................................................................77


viii

DANH M C HÌNH V
Hình 1.1: Các c s gi t m nh l không đ m b o an toàn v sinh th c ph m ........5
Hình 1.2: Phát sinh n
Hình 1.3. N

c th i và thành ph n c a n

c th i........................................6

c th i c a khu v c gi t m gia súc, gia c m ........................................7

Hình 1.4. Dây chuy n x lý Nit trong n

c th i - ph n nitrat hóa .........................12

Hình 1.5. Dây chuy n x lý Nit trong n

c th i – kh nitrat .................................12

Hình 1.6. Dây chuy n x lý Nit trong n

c th i – K t h p 2 quá trình ................14

Hình 1.7. Dây chuy n x lý Nit trong n

c th i – Kênh oxi hóa tu n hoàn ..........14

Hình 1.8. Dây chuy n x lý Nit trong n

c th i – B SBR ..................................15

Hình 1.9. Các giai đo n ho t đ ng trong b SBR .....................................................15
Hình 1.10. Chu trình nit k t h p v i quá trình anammox .......................................19
Hình 1.11. C ch sinh hoá gi thi t c a ph n ng Anammox ................................19
Hình 1.12. Hình nh vi khu n Anammox Candidatus Brocadia...............................20
Hình 1.13.

ng cong sinh tr

ng trong h th ng kín ...........................................23

Hình 1.14. Chu trình nit truy n th ng .....................................................................24
Hình 1.15. Mô t so sánh công ngh x lý nit theo ph ng pháp truy n th ng và
Anammox..............................................................................................................26
Hình 1.16. Chu trình tu n hoàn c a Nit ..................................................................27
Hình 2.1. V t li u mang Acrylin ...............................................................................29
Hình 2.2. V t li u Polyethylene(PE) c a công ty th

ng m i Kuraray....................30

Hình 2.3. Bùn nuôi c y .............................................................................................31
Hình 2.4. S đ c u t o c a b ph n ng ..................................................................32

Hình 2.5. B Nitrit hóa bán ph n ..............................................................................32
Hình 2.6. B Anammox ............................................................................................32
Hình 2.7. Thùng đ ng n

c .......................................................................................33

Hình 2.8. B sinh h c đ

c b c kín ...........................................................................33

Hình 2.9. Quy trình th c hi n mô hình thí nghi m ....................................................33
Hình 2.10. Pha ch m u n

c th i lò m ...................................................................36

Hình 2.11. Quá trình Nitrit hóa bán ph n .................................................................37
Hình 2.12. Quy trình Anammox ...............................................................................37
Hình 2.13. V t li u mang thay đ i màu qua quá trình nuôi vi khu n Nitrosomonas38


viii

Hình 2.14. V t li u mang thay đ i màu qua quá trình nuôi vi khu n
Planctomycetes .....................................................................................................39
Hình 2.15. Nitrit hóa bán ph n ..................................................................................40
Hình 2.16. B Anammox ...........................................................................................41
Hình 2.17. Hóa ch t và đ

ng chu n N-NH 4 +..........................................................44

Hình 2.18: Hóa ch t và đ

ng chu n N-NO 2 - ..........................................................45

Hình 2.19:

ng chu n N-NO 3 - .............................................................................45

Hình 2.20. Phân tích m u ..........................................................................................46
Hình 3.1. Bi u đ th hi n s thay đ i n ng đ amoni tr

c và sau x lý...............50

Hình 3.2. Bi u đ th hi n s thay đ i n ng đ nitrit tr

c và sau x lý .................53

Hình 3.3. Bi u đ bi u di n s thay đ i t ng nit ....................................................56
Hình 3.4. Bi u đ bi u di n s bi n đ i t i tr ng x lý ............................................59
Hình 3.5. Bi u đ bi u di n s

bi n đ i n ng đ N-NO 3 - đ u vào và N-NO 3 -

sinh ra .....................................................................................................................61
Hình 3.6. T l T-N lo i b , N-NO 2 - lo i b và t l N-NO 3 - sinh ra so v i
t l N-NH 4 + lo i b trong giai đo n 1 ................................................................64
Hình 3.7. T l T-N lo i b , N-NO 2 - lo i b và t l N-NO 3 - sinh ra so v i
t l N-NH 4 + lo i b trong giai đo n 2 .................................................................65
Hình 3.8. T l T-N lo i b , N-NO 2 - lo i b và t l N-NO 3 sinh ra so v i
t l N-NH 4 + lo i b trong giai đo n 3 .................................................................66

Hình 3.9. T l T-N lo i b , N-NO 2 - lo i b và t l N-NO 3 - sinh ra so v i
t l N-NH 4 + b trong giai đo n 4 ........................................................................67
Hình 3.10: Thay đ i v màu s c sinh kh i ................................................................68


viii

DANH M C B NG BI U
B ng 1.1. Thành ph n và tính ch t n

c th i gi t m gia súc ....................................7

B ng 1.2: Thành ph n n c th i c a m t s lò m công nghi p các t nh phía Nam. ......8
B ng 1.3. Các ph

ng pháp x lý nit trong n

c th i ............................................10

B ng 2.1. Các thông s k thu t c a v t li u mang PE ............................................30
B ng 2.2. N

c th i nhân t o cho quá trình Nitrit hóa bán ph n ...............................35

B ng 2.3. N

c th i nhân t o cho quá trình Anammox (tính cho 1 lít n

c th i) ......35

B ng 2.4. Thông s ho t đ ng giai đo n 1................................................................41
B ng 2.5. Thông s ho t đ ng giai đo n 2................................................................41
B ng 2.6. Thông s ho t đ ng giai đo n 3................................................................42
B ng 2.7. Thông s ho t đ ng giai đo n 4................................................................42
B ng 3.1. K t qu t i l

ng đ u ra c a h th ng trong giai đo n 1 ..........................47

B ng 3.2. K t qu t i l

ng đ u ra c a h th ng trong giai đo n 2 ..........................48

B ng 3.3. K t qu t i l

ng đ u ra c a h th ng trong giai đo n 3 ..........................48

B ng 3.4. K t qu t i l

ng đ u ra c a h th ng trong giai đo n 4 ..........................48

B ng 3.5. K t qu phân tích n ng đ N-NH 4 + và hi u su t x lý N-NH 4 + ..............49
B ng 3.6. K t qu phân tích n ng đ N-NO 2 - và hi u su t x lý N-NO 2 - ................52
B ng 3.7. K t qu phân tích n ng đ TN và hi u su t x lý TN ..............................55
B ng 3.8. T i tr ng x lý N-NH 4 + c a mô hình .......................................................58
B ng 3.9. K t qu phân tích n ng đ N-NO 3 - đ u vào và ra c a mô hình ...............60
B ng 3.10. Thay đ i t l cân b ng hóa h c c a T l T-N lo i b , N-NO 2 - lo i b
và t l N-NO 3 sinh ra so v i t l N-NH 4 + lo i b trong các giai đo n x lý........63
B ng 3.11. pH trong quá trình v n hành ...................................................................67

viii

DANH M C CH

VI T T T

Anammox

Anaerobic ammonium oxidation

AOB

Ammonium oxidation bacteria

BOD

Biological Oxygen Demand

COD

Chemical Oxygen Demand

DO

Dissolved oxygen

HRT

Hydraulic RetentionTime

NOB

Nitrite oxidation bacteria

TAN

Total Ammonium Nitrogen

T-N

Total nitrogen

TSS

Total Suspended Solid

SNAP

Single

stage

nitrogen

removal

Anammox and parital Nitrotation
SBR

Requencing Batch Reactor

UASB

Upflow Anearobic Sludge bed

VSS

Volatile Suspended Solids

using


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Hi n nay, v i t c đ đô th hóa và t ng tr

ng kinh t nhanh, các lò gi t m

gia súc v i quy mô và trang thi t b khác nhau phát tri n khá nhanh. Tuy nhiên,
n

c th i t các lò gi t m gia súc này l i h u nh không có thi t b x lý n

Các nhà x

ng gi t m và ch bi n công nghi p th

th i không x lý. N

c th i.

ng th i tr c ti p máu và n

c

c th i t quá trình gi t m gia súc r t ô nhi m, có mùi hôi

tanh, n ng n các ch t ô nhi m r t cao đ c bi t là các thông s COD, BOD, Nit ,
Ph t pho, d u m , Coliform, vi trùng, vi khu n. Vi c x th i tr c ti p ngu n n
th i này nh h

c

ng nghiêm tr ng đ n s c kh e c a công nhân s n xu t, c ng đ ng

dân c xung quanh và làm các ngu n n

c ti p nh n ô nhi m n ng n . Thành ph

Hà n i hi n nay ch có m t vài c s gi t m gia súc, gia c m t p trung bán công
nghi p, nh ng s n l
nhân, n m r i rác

ng không cao, còn h u h t v n là các c s gi t m c a t
qu n Hai Bà Tr ng, Thanh Xuân, Tây H , Thanh Trì… Theo

th ng kê ch n nuôi n m 2014, trung bình m i ngày, t các lò m này xu t x

ng

kho ng 120 t n th t l n, 30 t n th trâu bò. Tình tr ng gi t m c a các lò m t nhân
di n ra r t t phát và không đ
c n 300-500 lít n
m3 n

c ki m soát. Trên th c t đ gi t m m t con l n

c. V y v i quy mô ph bi n 50-100 con l n/ngày thì c n 20-50

c và g n nh toàn b l

ng n

c này đ

nhi m r t cao [29]. V i th m nh là n

c th i ra ngoài v i n ng đ ch t ô

c nông nghiêp, ngành công nghi p ch n

nuôi và ch bi n th c ph m đang phát tri n m nh

Vi t nam. Các đ n v gi t m

gia súc t p trung không nh ng đ m b o ngu n cung c p th c ph m an toàn cho
ng

i dân mà còn ti n xa h n là xu t kh u sang các n

c khác. M t trong yêu c u

đ u tiên đáp ng các yêu c u v sinh an toàn th c ph m nghiêm ng t c a các th
tr

ng khó tình là các khu v c gi t m ph i h p v sinh và các c s này ph i có h

th ng x lý ch t th i đ m b o yêu c u, nên vi c x lý là c n thi t nh m c i thi n
ch t l

ng n

c sau x lý và đáp ng yêu c u c t B, QCVN 40:2011/BTNMT.


2

Quá trình oxi hóa amôni y m khí (Anaerobic ammonium oxidation Anammox), trong đó, amôni và nitrit đ
N2 d

c oxi hóa m t cách tr c ti p thành khí

i đi u ki n y m khí v i amôni là ch t cho đi n t , còn nitrit là ch t nh n

đi n t đ t o thành khí N 2 . ây là m t ph

quá trình lo i b amôni thông th
đi m c a ph
th

ng là

ng pháp có hi u qu và kinh t so v i

ng t trong n

ng pháp này so v i ph

c th i có ch a nhi u amôni.

u

ng pháp nitrat hóa và đ nitrat hóa thông

ch : đòi h i nhu c u v oxi ít h n và không c n ngu n cacbon h u c

t bên ngoài. B

c nitrat hóa bán ph n ph i đ

c ti n hành tr

c đ chuy n ch

m t n a amôni thành nitrit. S n ph m chính c a quá trình Anammox là N 2 , tuy
nhiên, kho ng 10% c a nit đ a vào (amôni và nitrit) đ

L

c chuy n thành nitrat.

ng bùn sinh ra không đáng k .
Bên c nh đó, vi c ng d ng quá trình anammox đ x lý amôni v i n ng

đ cao trong môi tr

ng l u đ ng đã đ

c nghiên c u và cho k t qu kh quan nh

n ng đ amôni đ u vào t 100-300 mgNH 4 +-N/L [12].Tuy nhiên, nghiên c u này
m i ch d ng l i

vi c s d ng n

c th i mô ph ng n

c th i có n ng đ amôni

cao mà ch a nghiên c u đ i v i n

c th i th c t nh n

c th i lò gi t m gia súc,

n

c r rác…
Vi c ng d ng quá trình anammox ch a đ

c th c hi n nhi u

Vi t Nam

do quá trình anammox c ng có nh ng khó kh n nh t đ nh nh vi khu n anammox
sinh tr

ng ch m và nh y c m v i m t s y u t môi tr

ng nh nhi t đ , đ pH...

T nh ng lý do trên, tác gi ti n hành th c hi n đ tài: “Nghiên c u đánh
giá kh n ng x lý amôni trong mô ph ng n

c th i lò m

ng d ng quá trình

Anammox”
2. M c tiêu c a đ tài
ánh giá kh n ng x lý amôni trong mô ph ng n
quá trình Anammox
it

3.
it

ng và ph m vi nghiên c u

ng nghiên c u: N

c th i mô ph ng n

c th i lò m

c th i lò m

ng d ng


3

Ph m vi nghiên c u: N

c th i mô ph ng n

c th i lò m có n ng đ amôni cao

4. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

4.1. Cách ti p c n
- Ti p c n các thành t u nghiên c u và công ngh c a các n

c trong khu v c

và trên th gi i
- Ti p c n đáp ng nhu c u: tính toán, đánh giá nhu c u n

c cho gi t m

4.2.

Ph

ng pháp nghiên c u

-

Ph

ng pháp phân tích, t ng h p s li u nghiên c u: thu th p các thông tin,

tài li u đã nghiên c u v quá x lý amôni b ng quá trình anammox trên Th
gi i và

Vi t Nam; Thu th p, phân tích tài li u v v n đ nghiên c u;

-

Ph

ng pháp so sánh: so sánh lý thuy t v i th c t .

-

Ph

ng pháp k th a

-

Ph

ng pháp th c nghi m

-

Ph

ng pháp tính toán và x lý s li u b ng ph n m m Excel.

5. Các n i dung d ki n
N i dung chính nghiên c u trong lu n v n:
- Hi n tr ng ô nhi m Amôni trong n

c th i lò m

- T ng quan công ngh x lý amôni trong n
anammox trên th gi i và

Vi t Nam

c th i lò m

ng d ng quá trình

Vi t Nam.

- Nghiên c u th c nghi m đánh giá kh n ng x lý amôni trong mô ph ng n
th i lò m

ng d ng quá trình Anammox

c


4

CH

1.1. T ng quan v n

NG I: T NG QUAN

c th i lò m t i Vi t Nam

1.1.1. Hi n tr ng phát sinh n

c th i lò m hi n nay

Vi t Nam

Theo báo cáo c a B NN&PTNT, hi n nay trên đ a bàn c n
đi m gi t m nh l nh ng ch có 929 lò m đã đ
m hàng ngày đ u th i ra m t l

ng l n n

c ki m tra và đánh giá. Các lò

c th i mà không qua x lý chính là m t

trong nh ng nguyên nhân gây ra tình tr ng ô nhi m ngu n n
gi t m bao g m n

c có 28.285

c. N

c th i trong

c th i t khu chu ng nuôi ch gi t, khu t m gia súc, khu gi t

th t, khu làm móng, n

c r a xe, n

c làm v sinh nhà x

ng, d ng c gi t m có

máu, m , phân…
Ngu n n

c này ch a nhi u ch t có th gây ô nhi m n u không đ

c x lý

m t cách h p lý. Theo các nhà khoa h c thì v i m t n ng đ nh t đ nh các ch t này
s gây ô nhi m môi tr

ng. C n c vào ch tiêu này ta có th xác đ nh đ

cm cđ

ô nhi m do c s gi t m gây ra. Ti n hành đo n ng đ các ch t th i l ng t i nhi u
c s gi t m cho th y h u h t đ u v
tr ng báo đ ng gây ô nhi m môi tr
n

t ch tiêu cho phép t c là đang trong tình

ng. Ta xét chung cho hai đ a bàn chính trên c

c đó là Hà N i và Thành ph H Chí Minh.
Thành ph Hà N i có g n 3.800 đi m, lò gi t m nh l , phân tán, xen k

trong khu v c n i thành, n i th , các khu đô th m i phân tán r i rác

các huy n

ngo i thành, ph c v ch y u nhu c u th c ph m thi t y u c a thành ph . Nh ng
h u h t các lò m này đ u không có h th ng x lý n
này luôn b c lên mùi hôi th i và

c th i, c ng rãnh

đ ng do các ch t th i mà không th

thông t c c ng và ch t th i và không quan tâm t i v n đ này [27].

khu v c
ng xuyên


5

Hình 1.1: Các c s gi t m nh l không đ m b o an toàn v sinh th c ph m
Các lo i ch t th i c a quá trình gi t m , s ch th t nh n
ph ph m phát sinh trong qua trình gi t m đ u không đ

c th i, mùi hôi,

c phân lo i và x lý.

Th m chí, các c s gi t m gia súc, gia c m này còn không có đi u ki n cho cán
b thú y ki m soát đ

c ch t l

ng s n ph m sau gi t m và th

tr c ti p vào các h th ng thoát n
c ng,

nh h

ng x ch t th i

c, sông, h g n các khu đông dân c làm t c

ng nghiêm tr ng đ n s c kh e và sinh ho t c a ng

Các chuyên gia v môi tr

i dân.

ng cho r ng, ngu n ch t th i c a các lò m này chính là

ngu n g c gây ô nhi m cho môi tr

ng xung quanh và đe d a an toàn th c ph m.

Vì v y c n có nh ng bi n pháp gi i quy t tri t đ tình tr ng này thì m i có th gi m
ô nhi m môi tr

ng trên đ a bàn thành ph đ

c[28].

T i Thành ph H Chí Minh, theo th ng kê m i nh t t S Công th

ng,

m i ngày toàn thành ph (TP) tiêu th h n 450 t n th t gia súc, gia c m, v i ngu n

cung ng t 17 đi m gi t m th công t p trung, 5 c s gi t m công nghi p (CN)
và kho ng 3.725 lò m t i các h gia đình. Tuy nhiên, v n đ đáng bàn là s n ph m
t các c s gi t m th công t p trung và h gia đình th

ng hình thành t phát,

không theo quy đ nh và không đ t tiêu chu n v sinh, m c dù đang cung c p trên


6

80% nhu c u tiêu th th t gia súc, gia c m cho toàn thành ph . Các công đo n
th

ng đ

c ti n hành trên n n đ t, n n bê tông không đ m b o v sinh, và ng

i

dân r t thi u ý th c v v sinh gi t m [27].
N

c th i t quá trình gi t m ch a đ

c x lý x th i tr c ti p vào môi tr

ng gây

ô nhi m nghiêm tr ng.

M
Gi t m

Lông, da

Phân, n
ti u

Làm lông
N

N c
th i

c

c

Hóa ch t s
d ng trong
gi t m

R a th t

S d ng
khác

Máu GSGC

………….

Ngu n ti p nh n
Sông, h , kênh, r ch….

Hình 1.2: Phát sinh n

c th i và thành ph n c a n

c th i

Tình tr ng này kéo dài và ngày càng lan r ng s gây nh h
kh e con ng

ng đ n s c

i và đ ng – th c v t, m quan và h sinh thái c a khu v c gi t m và

làm ô nhi m môi tr

ng nghiêm tr ng h n. T đó bu c chúng ta ph i rà soát l i s

t n t i c a các đi m gi t m gia súc gia c m đ tìm ra m t gi i pháp thích h p nh t
b o v ngu n n

c nói riêng và ô nhi m môi tr

ng nói chung.


7

Hình 1.3. N

c th i c a khu v c gi t m gia súc, gia c m

1.1.2. Thành ph n trong n
N

c th i lò m

c th i gi t m gia súc có thành ph n bao g m: phân gia súc, máu, m ,

ph ph m th a, lông... là ngu n th i có n ng đ ch t ô nhi m cao (ch t r n l l ng,
ch t h u c , Nit , Photpho và vi sinh v t) n u không đ
môi tr

c x lý t t s gây ô nhi m

ng.
B ng 1.1. Thành ph n và tính ch t n

Ch tiêu

K t qu

Ch tiêu

C

28.5 ÷ 32.0

BOD 5

mg/L

925 ÷ 1156

pH

-

6.5 ÷ 8.0

COD

mg/L

2420 ÷ 3200

SS

mg/L

484 ÷ 512

N-NH 4

mg/L

55.6 ÷ 78.2

DO

mg/L

0.28 ÷ 0.52

N t ng

mg/L

168 ÷ 172

Nhi t đ

nv

c th i gi t m gia súc[3]

o

nv

K t qu


8

B ng 1.2: Thành ph n n

c th i c a m t s lò m công nghi p

các t nh phía

Nam[4].
Lò m
Lò m trâu

Ch t ô nhi m trong n
Ch t r n l l ng
Nit h u c (TN)
Natri
Canxi
PhosPho
BOD
Ch t r n l l ng
Nit h u c (TN)
BOD
Ch t r n l l ng
Nit h u c (TN)
BOD

Lò m l n

Lò m h n h p

1.2.

Hi n tr ng ô nhi m Amôni trong n

c th i

N ng đ (mg/l)
820
154
35
12
23
996
760
122
1045
929
324
2240

c th i lò m t i Vi t Nam

Amoni bao g m có 2 d ng: không ion hoá (NH 3 ) và ion hoá (NH 4 ). Amoni
có m t trong môi tr

ng có ngu n g c t các quá trình chuy n hoá, nông nghi p,

công nghi p và t s kh trùng n
n

c b m t và n

c ng m th

c b ng cloramin. L

ng Amoni t nhiên

ng th p h n 0,2mg/lít. Các ngu n n

trong

c hi m khí có

th có n ng đ Amoni lên đ n 3mg/lít [3,27].
Vi c ch n nuôi gia súc quy mô l n có th làm gia t ng l
trong n

c m t. Vi c x th i các ngu n n

c ch a qua x lý t i các lò gi t m c ng

là nguyên nhân làm t ng cao n ng đ Amoni trong n
ch t ô nhi m do ch t th i đ ng v t, n
đ Amoni trong n

ng Amoni

c. Amoni trong n

c là m t

c c ng và kh n ng nhi m khu n. Khi n ng

c n u ng cao h n tiêu chu n cho phép ch ng t ngu n n

b ô nhi m b i ch t th i đ ng v t, n

c đã

c c ng và có kh n ng xu t hi n các lo i vi

khu n, k c vi khu n gây b nh.
L

ng Amoni trong môi tr

ng so v i s t ng h p bên trong c th là không

đáng k . Tác h i c a nó ch xu t hi n khi ti p xúc v i li u l

ng kho ng trên


9

200mg/kg th tr ng. V i nh ng lý do trên đây, Amoni đ
tiêu c m quan (đ

c đánh d u b ng ch

đ nh 1329/2002/BYT-Q

c a B

a trong b ng tiêu chu n theo quy t

Y t ). Khi Amoni trong n

quá tiêu chu n cho phép thì ch a nh h
cho th y ngu n n

c x p vào nhóm các ch
c n u ng v

t

ng l m t i s c kho nh ng đó là d u hi u

c b ô nhi m b i ch t th i có ngu n g c đ ng v t và có th ch a

các vi khu n gây b nh.
Amonia

d

i d ng dung d ch gây đ c đ i v i cu c s ng d

in

c; s th i t i đa

vào c ng rãnh đ t 40 mg/l
N ul

ng amoni cao x th i vào ngu n n

ngu n n

c s gây ra hi n t

ng phú d

ng trong

c.

Amoni trong n

c th i ch y vào sông, h làm t ng n ng đ ch t dinh d

ng làm

phát tri n m nh m c a các lo i th c v t phù du nh rêu, t o gây ra các hi n t
th

ng đ

c g i là “ n

ng

c n hoa” nh sau:

• N ng đ oxi hòa tan trong n

c gi m.

• Phá v chu i th c n.
• Gi m ch t l

ng n

• Phá ho i môi tr

c.

ng trong s ch c a th y v c.

• S n sinh nhi u ch t đ c h i nh : NH 4 , H 2 S, CO 2 , CH 4 … tiêu di t nhi u lo i
sinh v t có ích trong n

c.

• Phát tri n các lo i t o đ c
T i Hà N i các con sông x y ra hi n t
L , sông Tô L ch là nh ng con sông d n n
N

ng phú d

ng nh : sông Sét, sông

c th i c a thành ph .

c trong các con sông đ u có màu xanh đen ho c màu đen, có mùi hôi

th i do H 2 S thoát ra gây nh h

ng tiêu c c đ n ho t đ ng s ng c a ng

xung quanh, làm bi n đ i h sinh thái c a n

i dân s ng

c h , t ng thêm m c đ ô nhi m

không khí.
M t trong nh ng ngu n th i amoni vào ngu n n

c là n

c th i t i các lò

m . Các lò m

Hà N i bao g m m t s đi m gi t m t p trung là Tam Trinh,

Th nh Li t, Kh

ng

ình và T u Li t, có công su t gi t m 300-700 con/đi m

10

nh ng đ u đang quá t i [28]. Chính vì vi c t p trung đông đúc, trong khi c s h
t ng không đ
tr

c chú tr ng đ u t nên tình tr ng m t v sinh, c ng nh ô nhi m môi

ng nói chung, và ô nhi m amoni nói riêng t i đây là không tránh kh i và ngày

càng thêm tr m tr ng.
Các c quan ch c n ng đã l y m u n
đi xét nghi m K t qu phân tích m u n

c th i, n

c th i cho th y, n ng đ Amoni t i m t s

lò gi t m gia súc so v i quy chu n cho phép v
Th nh Li t v

t 8 l n và t i lò m Kh

1.3. Công ngh x lý amoni trong n

t r t nhi u l n, c th : T i lò m

ng ình là 7,4 l n [28]
c th i

1.3.1. Công ngh x lý amoni trong n
ã có nhi u ph

c ng m c a các c s này

c th i truy n th ng

ng pháp nhi u công trình x lý nit trong n

c th i đ

c

nghiên c u và đ a vào v n hành trong đó có c các ph

ng pháp hoá h c, sinh h c,

v t lý ..v.v. Nh ng ph n l n chúng đ u ch a đ a ra đ

c m t mô hình x lý nit

chu n đ có th áp d ng trên m t ph m vi r ng. D

i đây là b ng phân tích m t

cách t ng quan nh t v d ng và hi u su t làm vi c c a các ph
trong n

c th i đã đ

c nghiên c u và ng d ng.

B ng 1.3. Các ph
Các ph

ng pháp x lý

ng pháp x lý nit

ng pháp x lý nit trong n

c th i [15]

Hi u su t x lý nit ( % )
Nit h u c
NH 3 ; N - NH 4 +
N - NO 3 -

Hi u su t
x lý %

10-20%
15-50%

X lý thông th
B cI
B c II

ng

X lý b ng ph

ng pháp sinh h c

0
< 10%

0
Hi u su t th p

5-10%
10-30%

Vi khu n h p th Nit

0

40-70%

Hi u su t th p

30-70%

Quá trình kh nitrat

0

0

80-90%

70-95%

Thu ho ch t o

Ch
y u
chuy n hoá Thu ho ch sinh Thu ho ch sinh
50-80%
kh i
thành NH 3 ; kh i
NH 4 +

Quá trình nitrat hoá

X

lý

có Chuy n

hoá 0

5-20%


11

Các ph

ng pháp x lý

Hi u su t x lý nit ( % )
Nit h u c
NH 3 ; N - NH 4 +
N - NO 3 gi i h n
thành nitrat

Hi u su t
x lý %

Ch
y u
X lý b i quá Tách b ng các
chuy n hoá
trình
làm quá trình nitrat 20-90%
thành NH 3 ;
thoáng
và kh nitrat
NH 4 +

H ôxy hóa
ng pháp hoá h c

Các ph

Kém
đ nh

Châm clo

n

90-100%

0

80-95%

ông t hoá h c

50-70%

Hi u su t th p

Hi u su t th p

20-30%

Cacbon dính bám

30-50%

Hi u su t th p

Hi u su t th p

10-20%

0

70-95%

75-90%

70-90%

L c

30-95% N
d ng
c n Hi u su t th p
h uc

Hi u su t th p

20-40%

Làm thoáng

0

0

50-90%

K t t a b ng đ n c c

100%
d ng
h uc

N
c n 30-50%

30-50%

40-50%

Th m th u ng

60-90%

60-90%

60-90%

80-90%

Hi u
su t
Trao đ i ion có ch n l c
th p, kém 80-97%
v i Amôni
n đ nh
Trao đ i ion có ch n l c Hi u
su t
Hi u su t th p

v i Nitrat
th p
Các ph

ng pháp v t lý

c

60-95%

Qua b ng phân tích và đánh giá hi u qu x lý nit , ta th y vi c x lý nit b ng
ph

ng pháp sinh h c cho hi u qu r t cao. Cùng v i vi c ng d ng ph

sinh h c đ kh nit trong n

c th i, ta còn l u ý đ n các ph

ng pháp

ng pháp khác nh :

hóa h c (châm clo), v t lý (th i khí), trao đ i ion... Theo th ng kê các nhà máy ng
d ng các công ngh đ x lý nit thì ch có 6/1200 nhà máy là s d ng bi n pháp
th i khí, 8/1200 nhà máy s d ng bi n pháp châm clo và duy nh t có 1 nhà máy là


12

s d ng bi n phỏp trao i ion. S d nh ng bi n phỏp ny ớt

c dựng l do chi

phớ u t l n, thờm vo ú l s ph c t p trong quỏ trỡnh v n hnh v b o d
Cỏc dõy chuy n cụng ngh x lý nit trong n

ng.

c th i:

Nitrat húa (X lý sinh h c b c 2) Ph n nitrat (X lý b c 3)
Cấp khí

Nước thải trước xử lý

Có thể bổ sung nguồn cácbon hữu cơ

Aeroten (XLSH hoàn toàn
hay thổi khí kéo dài)

Anoxic

Bể lắng

Nước thải sau xử lý

+ Ôxy hóa hiếu khí chất hữu cơ + Khử nitrat hóa
+ Nitrat hóa
Bùn tuần hoàn

NO3

Bùn dư

Hỡnh 1.4. Dõy chuy n x lý Nit trong n

c th i - ph n nitrat húa

Kh nitrat (Oxi húa h p ch t h u c trong i u ki n k khớ) nitrat húa (x lý
b c 2)
Cấp khí

Nước thải sau xử lý bậc I

Anoxic

Aerobic
(thổi khí kéo dài)

Bể lắng

Nước thải sau xử lý

Bùn tuần hoàn
NO3
Bùn dư

Hỡnh 1.5. Dõy chuy n x lý Nit trong n

c th i kh nitrat

13

- Quá trình k t h p 2 ph

ng pháp trên b ng cách trao đ i các quá trình

nitrat hóa và ph n nitrat

C1

A
N­íc th¶i sau xö lý bËc I

Anoxic

BÓ l¾ng

N­íc th¶i sau xö lý

B
Aerobic

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d­

C2

A
Aerobic

B
N­íc th¶i sau xö lý bËc I

Aerobic

BÓ l¾ng

N­íc th¶i sau xö lý

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d­

C3

A
N­íc th¶i sau xö lý bËc I

Aerobic

BÓ l¾ng

B
Anoxic

Bïn tuÇn hoµn

Bïn d­

N­íc th¶i sau xö lý


14

C4

A
Nước thải sau xử lý bậc I

Bể lắng

Aerobic

Nước thải sau xử lý

B
Aerobic

Bùn tuần hoàn

Bùn dư

Hỡnh 1.6. Dõy chuy n x lý Nit trong n

c th i K t h p 2 quỏ trỡnh

- Kờnh ụxy hoỏ tu n hon

Hỡnh 1.7. Dõy chuy n x lý Nit trong n

c th i Kờnh oxi húa tu n hon

Kờnh ụxy hoỏ tu n hon ho t ng theo nguyờn lý th i khớ bựn ho t tớnh kộo
di. Quỏ trỡnh th i khớ m b o cho vi c kh BOD v n nh bựn nh hụ h p n i
bo. Vỡ v y bựn ho t tớnh d ớt gõy hụi th i v kh i l
Cỏc ch t h u c trong cụng trỡnh h u nh

ng gi m ỏng k [6].

c ụxy hoỏ hon ton, hi u qu kh

BOD t 85ữ95%. Trong vựng hi u khớ di n ra quỏ trỡnh ụxy hoỏ hi u khớ cỏc ch t
h u c v nitrat hoỏ. Trong vựng thi u khớ (n ng ụxy ho tan th

ng d

i 0,5

mg/l) di n ra quỏ trỡnh hụ h p k khớ v kh nitrat.
kh N trong n

c th i, ng

i ta th

ng t o i u ki n cho quỏ trỡnh kh

nitrat di n ra trong cụng trỡnh. Kờnh ụxy hoỏ tu n hon ho t ng theo nguyờn t c
c a aerụten y v cỏc gu ng quay

c b trớ theo m t chi u di nh t nh nờn d


15

t o cho nú

c cỏc vựng hi u khớ (aerobic) v thi u khớ (anoxic) luõn phiờn thay

i. Quỏ trỡnh nitrat hoỏ v kh nitrat c ng

c tu n t th c hi n trong cỏc vựng

ny. Hi u qu kh nit trong kờnh ụxy hoỏ tu n hon cú th t t 40ữ80%
- Aerụten ho t ng giỏn o n theo m (h SBR)
Nước thải
vào

Bể lắng
cát

Bể lắng
đợt một

Bể SBR 1

Bể SBR 2

Xả bùn hoạt tính dư

Khử trùng

Xả nước thải ra sông, hồ

Hỡnh 1.8. Dõy chuy n x lý Nit trong n

c th i B SBR

Cỏc giai o n ho t ng di n ra trong m t ng n bao g m: lm y n
th i khớ, l ng t nh, x n

c th i,

c th i v x bựn d .

Nước thải vào

1

Làm đầy nước thải

2

Thổi khí

3

4

Xả nước thải

5

Xả bùn dư

Lắng

Hỡnh 1.9. Cỏc giai o n ho t ng trong b SBR


16

Trong b

c m t, khi cho n

tính l u l i t chu k tr

c th i vào b , n

c. Sau đ y h n h p n

c th i đ

c tr n v i bùn ho t

c th i và bùn đ

c s c khí

b

c

hai v i th i gian th i khí đúng nh th i gian yêu c u. Quá trình di n ra g n v i đi u
ki n tr n hoàn toàn và các ch t h u c đ

c ôxy hoá trong giai đo n này. B

ba là quá trình l ng bùn trong đi u ki n t nh. Sau đó n
bùn đ

c x ra kh i b . B

c cu i cùng là x l

c th

c trong n m phía trên l p

ng bùn d đ

c hình thành trong

quá trình th i khí ra kh i ng n b , các ng n b khác ho t đ ng l ch pha đ đ m b o
cho vi c cung c p n

c th i lên tr m x ly n

c th i liên t c.

Công trình ho t đ ng gián đo n, có chu k . Các quá trình tr n n
bùn, l ng bùn c n,... di n ra g n gi ng đi u ki n lý t
th i cao. BOD c a n

c th i sau x lý th

c th i v i

ng nên hi u qu x lý n

c

ng th p h n 20 mg/l, n ng đ c n l

l ng t 3 đ n 25 mg/l và N-NH 3 kho ng t 0,3 đ n 12 mg/l.
H th ng aerôten ho t đ ng gián đo n SBR có th kh đ
sinh hoá do có th đi u ch nh đ

c nit và ph t pho

c các quá trình hi u khí, thi u khí và k khí trong

b b ng vi c thay đ i ch đ cung c p ôxy [6,15].
1.3.2. Công ngh x lý amoni trong n

c th i ng d ng quá trình Anammox

Vi c nghiên c u ng d ng nhóm vi khu n Anammox trên đ i t
sinh ho t và công nghi p m i đ
trình nghiên c u tiêu bi u đã đ

c th c hi n ch a nhi u

c th i

Vi t Nam. M t s công

c công b nh :

N m 2008, nghiên c u Lê Công Nh t Ph
đ

ng là n

c nuôi c y thành công t bùn k khí

ng cho th y: Vi khu n anammox

b UASB trong h x lý n

nuôi heo t i Xí nghi p l n gi ng ông Á. N ng đ amôni trong n

c th i ch n

c th i ch n nuôi

heo dao đ ng t 290-424 mg/l. Th i gian vi khu n Anammox c n ti p xúc v i môi
tr

ng đ có th th c hi n quá trình chuy n hóa amôni thành N 2 là 18 gi . T l

COD/T-N càng cao s

nh h

ng không t t đ n hi u qu x lý nit c a vi khu n

Anammox, do c nh tranh y u h n so v i các nhóm vi khu n k khí khác. Khi t l
COD/T-N b ng 0 và 0,2 thì hi u su t x lý là 80% nh ng khi t ng t l này t 0,4
đ n 1,5 thì hi u su t x lý gi m t 68% xu ng còn 14%.

i u này có th lý gi i do


17

vi khu n Anammox là vi khu n t d

ng không c n carbon h u c , do đó khi t ng

t l COD/T-N thì quá trình chuy n hóa nit s gi m và COD là y u t
trình chuy n hóa amôni và nitrit thành nit phân t .
l/ngày, hi u su t x lý

mô hình PTN v i Q = 10

giai đo n nitrit hóa ch c n đ t 45 - 55% khi t l N-NH 4 :

N-NO 2 là 1:1±0,2. Hi u su t lo i amôni c a c
Anammox đ t 80 - 95%. Trong nghiên c u
lý

c ch quá

hai quá trình Nitrit hóa và

quy mô pilot 500l/ngày, hi u su t x

giai đo n nitrit hóa c ng đ t 50-60% và hi u qu lo i amôni trong n

c th i

ch n nuôi heo c a quá trình đ t 80-97%[2,12]
M t nghiên c u khác n m 2012 c a Lê Công Nh t Ph
Long, Ngô K S

ng. K t qu x lý amôni trong n

ng, Nguy n Hu nh T n

c th i ch n nuôi l n b ng quá

trình nitrit hóa m t ph n /anammox v i vi c s d ng bùn ho t tính v i ch đ v n
hành th c hi n theo chu k 3 phút c p khí/15 phút ng ng c p khí,

t i tr ng 0,22

kgN-NH 4 /m3.ngày, đã rút ra k t lu n sau: mô hình v n hành v i hi u su t lo i NNH 4 t t khi t s HCO 3 -/N-NH 4 ≥ 1,1. Có m i liên h gi a hi u su t x lý N-NH 4
và hi u qu tiêu th HCO 3 - v i h s tin c y cao nh t là 0,775. Do đó, có th đo
m c đ tiêu th bicarbonate đ d đoán hi u qu lo i amôni. Tuy nhiên các nghiên
c u ng d ng quá trình anammox đ i v i n
gi t m gia súc ch a đ

c th i sinh ho t c ng nh n

c th c hi n nhi u trong môi tr

c th i lò

ng t ng l u đ ng [1,2].

Nguy n Xuân Hoàn (2009) Nghiên c u x lý amôni n ng đ th p trong n
th i sinh ho t b ng ph

c

ng pháp anammox. K t qu nghiên c u mô hình th c

nghi m nh m x lý amôni n ng đ th p trong n

c th i sinh ho t b ng ph

pháp sinh h c k khí anammox cho th y: v i th i gian l u n

ng

c 12h, hi u qu x lý

đ t g n 90% [5]
N m 2012, Lê Công Nh t Ph
amôni n

ng và c ng s đã ti n hành nghiên c u x lý

c th i gi t m b ng quá trình nitrit hóa m t ph n/anammox trong m t b

ph n ng (quá trình SNAP), s d ng giá th poly acrylic và s i bông t m. K t qu
cho th y mô hình ho t đ ng hi u qu v i hi u su t x lý đ t 92%
kgN- NH 4 /m3.ngày và 87,8%

t i tr ng 0,14 kgN-NH 4 /m3.ngày [1]

t i tr ng 0,04