LOẠI bỏ ĐỒNG THỜI CHẤT hữu cơ và NITƠ từ nước (2)

Lớp cao học hóa lý – hóa lý thuyết K17-trương ĐHQN
Học viên: LÊ THỊ LỆ QUYÊN – HUỲNH MINH SƯƠNG

Loại bỏ nitơ và kim loại nặng trong xử lý nước rỉ rác bằng công
nghệ SBR
Tóm tắt
Loại bỏ nitơ sinh học bằng việc sử dụng công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ (SBRS)
ngày nay là một mô hình được công nhận và đã được chứng minh. Các kết quả SBR thực
hiện để loại bỏ nitơ đã được các chuyên gia tư vấn khuyến khích, công ty kỹ thuật và vận
hành bãi chôn lấp để phát triển và xây dựng các nhà máy quy mô SBR đầy đủ tại một số địa
điểm ở Thụy Điển. Hai trong số các nhà máy, Isätra và Norsa, đã được nghiên cứu kỹ.Nhà
máy xử lý nước rỉ rác Norsa ở nhiệt độ nước kiểm soát, trong khi nhà máy Isätra được
tiếp xúc với biến đổi nhiệt độ trong suốt cả năm. Cả hai nhà máy đã được chứng minh
khả năng loại bỏ nitơ tốt, mặc dù điều kiện mùa đông có ảnh hưởng xấu đến hiệu suất
của nhà máy.Hiệu suất quá trình nitrat hóa điển hình là gần 100%, trong khi tổng lượng
Nitơ là khoảng 90-95% trong điều kiện hoạt động ổn định. Một mối quan hệ tốt giữa sự tải
nitơ và tỷ lệ nitrat hóa đã được quan sát thấy ở các nhà máy Norsa SBR. Các hàm lượng
kim loại nặng trong nước thải là rất thấp nhờ đến kết tủa kỵ khí sunfua kim loại bên
trong các bãi rác. Các hàm lượng kim loại nặng trong bùn sinh học là do đó cũng rất thấp.
1.

Giới thiệu

Nước rỉ rác thải từ các bãi rác vệ sinh có một thời gian dài được coi là độc hại với môi
trường, đặc biệt là các vật lắng của chất thải rắn ban đầu ít nhiều không kiểm soát được, rất
ít sự chú ý đến việc phân chia các loại rác khác nhau, Aucott [1].Các xử lý nước rỉ rác đã
được thực hiên ít nhất kể từ những năm 1970, giữa sự gia tăng về sự hiểu biết trong
phương pháp xử lí "thông thường" được sử dụng cho nước thải đô thị là không phù


hợp, Bozkurt (Serti) [2] và Morling [3]. Một số lượng lớn các nhà máy SBR đang được xây

dựng và hoạt động trên toàn thế giới để xử lí nước rỉ rác từ các bãi rác vệ sinh . Madu [4]
trình bày một bản tóm tắt của một số các nhà máy đi vào hoạt động, phần lớn trong số này
là các nhà máy được xây dựng và hoạt động tại Vương quốc Anh.Các ứng dụng đầu tiên
trên nước rỉ rác bằng SBRS quay trở lại những năm 1970.Các nhà máy thử nghiệm đầu tiên
sử dụng công nghệ SBR xử lý nước rỉ rác tại Thụy Điển đã được vận hành khoảng 18 tháng
trong năm 1988 và năm 1989 trên bờ biển phía tây Thụy Điển. Một số nghiên cứu đã được
thực hiện có quy mô và các nhà máy quy mô đầy đủ dành riêng để xử nước rỉ rác, được xây
dựng vào những năm 1980; Irvine et al. [5]. Việc sử dụng công nghệ xử lí nước thải theo
mẻ (SBRS) sớm được thành lập dựa trên khung tương đối nhỏ, và cũng có một thực tế là số
lượng nước rỉ rác thường là khá hạn chế. Một dòng chảy hàng ngày điển hình từ một bãi rác
cỡ vừa có thể nằm trong khoảng 50-120 m3/d. Điều này có nghĩa là "biện pháp" từ một hoạt
động quy mô thí điểm (rất thường dựa trên một đơn vị SBR) cho một nhà máy quy mô đầy
đủ cho một lò phản ứng xử lí nước rỉ rác có xu hướng nhỏ. Phát triển SBR trong những năm
1970 cho các ứng dụng công nghiệp, thành phố và tập trung chủ yếu vào các nhà máy nhỏ.
Do đó, các kinh nghiệm từ các ứng dụng tương tự khuyến khích chuyên gia tư vấn và các
công ty kỹ thuật để sử dụng công nghệ này để xử lí nước rỉ rác. Thành phần nước rỉ rác theo
quy ước liên quan chặt chẽ đến các vật liệu tìm thấy ở bãi rác, nhưng cũng phải tới tuổi của
các bãi chôn lấp, Bozkurt (Serti) [2] và Morling [3]. Một quan điểm có khả năng gây tranh
cãi của các đặc tính nước rỉ rác là hàm lượng của các kim loại nặng có thể được xem như là
một mối đe dọa. Vấn đề này chỉ đúng cho một nước rỉ rác rất "trẻ" khi các bãi rác đang
trong giai đoạn "có tính axit" và ở cuối cùng khi các bãi rác có khuynh hướng hiếu khí một
lần nữa, Bozkurt (Serti) [2]. Bởi đến nay các tác nhân có tiềm năng nguy hiểm nhất trong
các nước rỉ rác là nitơ NH3 mà đôi khi được tìm thấy ở nồng độ cao. Báo cáo Zhou et al. [6]
về mức độ ammoniac là khoảng 505-1200 mg NH 4-N / l trong các thử nghiệm quy mô
phòng thí nghiệm; Báo cáo Klimiuk và Kulikowska [7] về mức độ này khoảng 360 mg / l
và báo cáo Neczaj et al. [8] về hàm lượng nitơ amoniac khoảng 800 mgNH 4-N / l. Spangi et


al. [9] đã tìm thấy trong nghiên cứu hai năm rưỡi của họ trên nitrat hóa chế độ hoạt động mà
nồng độ amoniac đã lên đến 1.540 mg NH4-N / l.

2.

Mục tiêu

Mục đích của bài này là nghiên cứu nitơ và loại bỏ các chất hữu cơ tại hai nhà máy xử lý
nước rỉ rác quy mô đầy đủ (Isätra và Norsa) dựa trên công nghệ SBR. Ngoài các nội
dung kim loại nặng trong bùn nước rỉ rác và sinh học được đề cập để đánh giá tầm quan
trọng của nội dung kim loại nặng trong nước rỉ rác. Các kết quả liên quan đến chuyển
đổi nitơ và sự phụ thuộc nhiệt độ của nó trong quá trình xử lý sinh học với được so sánh
với các nghiên cứu cây trồng thí điểm ban đầu được thực hiện tại Thụy Điển cách đây 20
năm, Johansson et al. [10].


Hình. 1. Tấm dòng chảy đơn giản của công nghệ SBR Norsa cho xử lí nước rỉ rác.
Do nghiên cứu này đại diện cho các nhà máy SBR đầu tiên (trong nhãn Bösarp sau đây) đặc
biệt nhằm loại bỏ nitơ ở Thụy Điển vào năm 1988 và 1989 nó được coi là có liên quan để so
sánh kết quả và rút ra kết luận. Sự chú ý chủ yếu cho các hoạt động kiểm tra chính là tác
động nhiệt độ nước vào hiệu quả xử lý. Các kết quả này cũng được so sánh với các dữ liệu
được tìm thấy trong văn chương liên quan đến chuyển đổi nitơ. Trọng tâm chính trong
nghiên cứu là về quá trình nitrat hóa chứ không phải là quá trình khử nitơ, như các vi khuẩn
nitrat chính là những thứ nhạy cảm nhất trong quan hệ với điều kiện độc hại trong nước rỉ
rác chưa qua xử lý. Mục tiêu thứ hai của nghiên cứu là để giải quyết các vấn đề của các hàm
lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác và bùn sinh học.
3.

Thực nghiệm
3.1.
Dữ liệu thiết kế cho các nhà máy
Các hình dạng thiết bị khác nhau giữa các nhà máy.Tuy nhiên, các yếu tố chính trong tất
cả các nhà máy là đơn vị SBR. Một sơ đồ công nghệ tấm đã được giản hóa của các nhà

máy Norsa SBR được hiển thị trong hình. 1. Các dữ liệu thiết kế cho ba nhà máy được
thể hiện trong Bảng 1. Hai bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh tại Isätra và Norsa đều là những
nhà máy tương đối cũ.Cả hai đều đã được đưa vào hoạt động vào đầu năm 1970. Các


điều kiện bên trong bãi rác thải có thể trong cả hai trường hợp được đặc trưng là men vi
sinh methanogenic, với điều kiện kỵ khí thực sự. Nhà máy Bösarp tại thời điểm các thí
nghiệm là một sự kết hợp của một bãi rác cũ và một phần bãi rác tương đối mới.Thực tế
này được phản ánh trong các nội dung chỉ số BOD 7 cao, và cũng là tỷ số giữa COD
và BOD7 đó là khá thấp, ít hơn 1,4: 1. Trong mọi trường hợp hai thời kỳ quan sát khác
nhau được trình bày. Đối với nhà máy thử nghiệm Bösarp có hai lò phản ứng thử
nghiệm đã được sử dụng: một đơn vị 500 l và 70 m 3 vùng đầm phá đã được chuyển đổi
thành một đơn vị SBR. Trong các nhà máy Isätra và Norsa lò phản ứng hình tròn được
sử dụng. Nhà máy Isätra là một công trình mới, trong trường hợp của Norsa một bể lắng
bùn cũ với kích thước phù hợp đã được chuyển đổi. Nhà máy Norsa hoạt động với một
lượng nhỏ của nước thải từ các trạm xử lý nước thành phố lân cận, được hưởng lợi từ
các thành phần nước thải, như mô tả của Zhou et al. [6].
Các nhà máy Bösarp đã được vận hành với một chu kỳ khác nhau 8-24 h chủ yếu là theo
nhiệt độ nước hiện hành; khoảng từ 0,5-21 ◦C. Bảng 2 cho thấy các chu kỳ hoạt động
khác nhau tại ba nhà máy.
Bảng này cho thấy rằng các chu kỳ hoạt động là cấu hình với một sự đa dạng của cách
thức các quá trình. Đây là một trong những đặc điểm của quá trình SBR: trong vòng thời
gian một quá trình thiết kế cơ bản cho nó có thể điều chỉnh các thành phần chu kỳ phù
hợp với tải trọng và điều kiện hiệu suất hiện hành. Điều này đã được thực hiện rộng rãi
tại các nhà máy Norsa sẽ được thảo luận dưới đây.
3.2.

Lấy mẫu và phân tích
Các dữ liệu ô nhiễm được trình bày đã được phân tích theo tiêu chuẩn Thụy Điển (SS)
thường tuân thủ theo các tiêu chuẩn Châu Âu tương ứng (EN).

Bảng 2.Tóm tắt các cách thức hoạt động khác nhau tại ba nhà máy, Bösarp, Isätra và Norsa.

Hình. 2. Nhà máy Norsa SBR. Tổng lượng nitơ và nitơ amoniac, đầu vào nước rỉ rác năm
2007 và 2008, tám điểm quan sát.


Tất cả các mẫu đã được thực hiện trên địa điểm bởi các nhân viên nhà máy là chủ yếu và
lấy mẫu. Những lý do cho các phương pháp lấy mẫu là xả liên tục cùng với một lượng nhỏ
nước được xử lý và sự ổn định quá trình tích tụ trong một khoảng thời gian 24 h.
4.

Kết quả và thảo luận
4.1.
Chuyển đổi nitơ
Lượng nitơ có trong nước thải chưa qua xử lý khác nhau giữa các nhà máy khác nhau.
Nhà máy Bösarp cho thấy nồng độ nitơ cao nhất lên đến 500 mg N / l, Bảng 1. Nồng độ
nitơ cao hơn đáng kể ở Bösarp, so với hai nhà máy kia có thể được quy cho các lớp
lắng đọng từ một lò sát sinh trong khu vực đó là giàu nitơ. Lượng nitơ có trong
Norsa thay đổi trong suốt thời gian hoạt động 2000-2008. Trong suốt năm đầu của
hoạt động tổng nồng độ nitơ trung bình là khoảng 120 mg N / l trong khi nồng độ
trong năm 2007 và năm 2008 là cao hơn đáng kể, hoặc như là một giá trị trung bình
khoảng 180 mg / l. Mô hình này có thể cho thấy sự quan sát của Butler et al. [11] có thể
đúng: một bãi rác trở nên càng lớn tuổi lưu lượng nitơ sẽ tăng lên. Tỷ lệ giữa tổng N và
amoniac N cũng đã thay đổi trong những năm gần đây. Hình.2 minh họa tổng số
đầu vào N và NH4-N biến đổi trong năm 2007 và 2008.Hiệu suất SBR nhà máy Norsa
trong năm 2007 và 2008 cho thấy mô hình hoàn toàn khác đối với quá trình nitrat hóa:
trong những tháng đầu tiên của năm 2007, một sự mất cân bằng đáng kể của quá
trình nitrat hóa xảy ra đó là những gì còn lại trong ít nhất hai tháng.Những lý do

cho sự mất cân bằng này đã được đề xuất bởi các kỹ sư quá trình có liên quan đến
thiếu sục khí liên quan đến tổng lượng thực tế của nitơ và cũng là một nghi ngờ
rằng hydro sulfat cũng có thể đã ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa. Khi quá trình
nitrat hóa được phục hồi vào tháng Năm, sự chuyển đổi từ một loại bỏ nitơ "đồng
hóa" vào một quá trình nitrat hóa đầy đủ đã nhanh chóng thể hiện như trong hình.
3. Năm 2008, nitrat hóa là thực sự hoàn chỉnh trong suốt cả năm, tiết kiệm cho một sư
mất cân bằng nhỏ ngắn vào tháng chín năm 2008. Sự mất cân bằng trong năm 2007


có lẽ là không liên quan đến nhiệt độ nước, bởi vì sự có mặt của các thiết bị trao đổi
nhiệt đảm bảo nhiệt độ nước tối thiểu khoảng 15 ◦C. Mặt khác ảnh hưởng nhiệt độ
lên quá trình nitrat hóa tại hai nhà máy kia là rõ ràng hơn: nhiệt độ mùa đông tối thiểu là
khoảng 0,5 ◦C. Các mô hình chuyển đổi nitơ bao gồm các mô hình quá trình nitrat hóa
tại nhà máy thử nghiệm Bösarp SBR trong quá trình khởi động trong mùa xuân năm
1988 được thể hiện trong hình. 4. Một cuộc thảo luận chi tiết hơn về hiệu suất nitơ ở nhà
máy được cho bởi Johansson et al. [10]. Tạm thời "thiêu kết" của lượng nitrit trước khi
một quá trình nitrat hóa hoàn chỉnh cho thấy khả năng thiết lập các quy trình annamox
trên cường độ cao nước rỉ rác, Spangi et al. [9] và Gaul et al. [12]. Kết quả tương tự như
tìm thấy trong Bösarp trên tạm thời thiêu kết của các nitrit đã thu được bằng Kulikowska
và Klimiuk [13]. Tuy nhiên, quá trình nitrat hóa dần dần trở nên đầy đủ và dẫn đến một
sự suy giảm của nitrit sau khi ít hơn 20 ngày.


Hình. 3. Lưu lượng NH4-N từ Norsa SBR nhà máy năm 2007 và 2008, 48 quan sát.
Các hoạt động của nhà máy Bösarp chứng minh-như mong đợi-một ảnh hưởng nhiệt độ rõ
ràng về khả năng nitrat hóa. Khi nhiệt độ giảm sự tải hàng ngày trên các đơn vị SBR đã
được hạ xuống. Tuy nhiên, sự sụt giảm hiệu quả sử dụng đã được quan sát vào tháng mười
năm 1988, cũng như nitơ amoniac trong nước thải được xử lý bắt đầu tăng. Đáng chú ý là
khả năng nitrat hóa không bao giờ được cuốn trôi ra từ lò phản ứng, nhờ thêm giảm sự tải
trong mùa đông. Đối với 70 m 3 đơn vị SBR thực hiện quá trình nitrat hóa được duy trì bằng

cách giảm lưu lượng hút gió trong mùa đông. Hành động này đã thành công, như các nitrat
hóa vào đầu tháng ba là nhiều hay ít hoàn chỉnh. Trong những tháng cuối cùng của các thí
nghiệm lò phản ứng lớn này đáp ứng rất tốt đối với loại bỏ nitơ với. Từng bước một dòng
chảy hàng ngày vào các lò phản ứng đã tăng 3,6-14 m3 / d.


Hình 4.Nhà máy thử nghiệm SBR Bösarp, mô hình chuyển đổi nitơ năm 1988, sửa đổi sau
khi Johansson et al. (1989).


Hình.5.Nhà máy thử nghiệm SBR Bösarp 70 m3, mức độ xả khí nitơ, 16 quan sát, sửa đổi
sau khi Johansson et al. (1989).
Những thay đổi của lưu lượng nitơ từ đầu tháng cho đến khi kết thúc thí nghiệm trong nửa
đầu tiên của tháng Bảy được hiển thị trong hình. 5. Chỉ có tại nhà máy Bösarp nó đã
được xác định một sự gia tăng tạm thời của nitrit xảy ra trước sự hình thành của
nitrat. Bằng cách so sánh hai đường cong cho NO 2 và NO3 có thể kết luận rằng sự hình
thành nitrit có thể đã bị trì hoãn sự hình thành nitrate một chút, nhưng độ dốc của hai
đường cong không chỉ ra rằng không có bất kỳ sự ức chế đáng kể đã xảy ra. Đối với
hai nhà máy khác không có nitrit tạm thời thiêu kết đã được xác định.Có lẽ điều này


có thể liên quan đến nồng độ nitơ trong nước thải ban đầu chưa được xử lý, vì nó là
thấp hơn đáng kể ở Isätra và Norsa so với Bösarp.
Một mô hình phức tạp hơn được tiết lộ tại nhà máy Isätra SBR.Biểu diễn hoạt động trước
đó cho thấy khả năng nitrat hóa cạn kiệt vào cuối mùa đông, Morling [14].Sự phục hồi của
công suất nitrat hóa trong mùa xuân là tương đối nhanh chóng, và nitrat hóa hoàn
chỉnh tại nhà máy được tìm thấy vào cuối tháng Ba mỗi năm, Figs. 6 và 7.Năm chuyển
đổi hoàn toàn nitơ trong các đơn vị SBR được trình bày cho năm 2007 và năm 2008.
Nhiệt độ nước hiện hành khi nitrat hóa được thiết lập là giữa 5 và 8 ◦C. Việc gián đoạn
của quá trình nitrat hóa trong tháng 6 năm 2008 được nhanh chóng khắc phục trong

các lò phản ứng và nitrat hóa hoàn chỉnh vẫn còn cho đến cuối năm.


Hình. 6. Nhà máy SBR Isätra, mức độ lưu lượng nitơ trong năm 2007, 11 quan sát.


Hình. 7. Nhà máy SBR Isätra, mức độ lưu lượng nitơ trong năm 2008, 19 quan sát.
Các quá trình khử nitơ đã được "bảo đảm" bằng cách thêm một nguồn carbon bên ngoài
Isätra và Norsa thìmethanol đã được sử dụng. Khi một liều lượng thích hợp đã được áp
dụng các quá trình khử nitơ đã được nhiều hơn hoặc ít hơn hoàn toàn. Những hạn chế về
tổng lượng Nitơ ở hai nhà máy này đã là một quá trình nitrat hóa không đầy đủ hoặc một sự
bổ sung không đủ của methanol. Tại nhà máy thí điểm Bösarp hàm lượng cacbon hữu
cơ là đủ trong nước thải chưa qua xử lý như trong Bảng 1. Tỷ lệ BOD 7: tổng số N
trong nước thải là 9: 1 trong thời gian thử nghiệm. Hình.8 minh họa lưu lượng nitơ tại
nhà máy Norsa SBR trong quý đầu tiên của năm 2006. Các nitrat hóa đã được hoàn


tất trong thời gian này, nhưng do một sự thất bại trong các liều lượng methanol nồng
độ NO3-N còn lại là cao hơn so với bình thường. Một khi liều lượng đã được sửa chữa
hệ thống phản ứng nhanh chóng, và Nitơ tổng cộng đã đi xuống.
Tại các cơ sở thử nghiệm Bösarp mô hình là hơi khác nhau, khi cacbon hữu cơ trong trường
hợp đó có một thành phần phức tạp hơn; có thể là các axit hữu cơ là một phần chiếm ưu thế
trong chỉ số BOD.Tuy nhiên, như minh họa trong hình.5 sự khử nitơ được thành lập nhanh
chóng trong cuối mùa đông và đầu mùa xuân.Kể từ cuối tháng tư cho đến khi kết thúc giai
đoạn thử nghiệm vào tháng Bảy xả tổng lượng nitơ là thấp.Tổng loại nitơ trong nhà máy
trong thời gian này là khoảng 95%.

Hình. 8. Nhà máy SBR Norsa, mức độ lưu lượng nitơ trong quý đầu tiên năm 2006,
tám quan sát.

Hình. 9. Nhà máy SBR Norsa, tỷ lệ nitrat hóa cụ thể liên quan đến sự tải nitơ.
4.2. Tỷ lệ nitrat hóa
Tỷ lệ nitrat hóa trong xử lý nước rỉ rác đã được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm bằng
Kulikowska và Klimiuk [7,13] và Görfelt [15] ở nhiệt độ kiểm soát khoảng 20 ◦C. Tất cả đã
tìm thấy cụ cao tỷ lệ quá trình nitrat hóa khi điều trị nước rỉ rác: mức độ được hiển thị cho
là giữa 2,9 và 10 mg Noxidised / g VSS / h. Những con số đáng kể cao hơn so với những gì
có thể được bắt nguồn từ việc thực hiện số liệu trong Bösarp, Isätra và Norsa. Một số yếu tố
quan trọng phải được chỉ ra trong bối cảnh này, để tránh những kết luận sai lầm khi so sánh
kết quả có quy mô dự bị với kết quả từ ba nhà máy được trình bày trong nghiên cứu này:


1. Những biến thiên nhiệt độ tại Bösarp và Isätra ảnh hưởng đến hoạt động ít nhiều liên
tục và không cung cấp "lý tưởng" điều kiện cho quá trình nitrat hóa.
2. Thực tế là quá trình nitrat hóa hoàn chỉnh ở tất cả các nhà máy, đặc biệt khi nhiệt độ
nước là trên 14 ◦C, có nghĩa là nó là không thể tính toán chính xác tỷ lệ quá trình nitrat hóa
thành sự thật, nó cho biết khả năng rằng tỷ lệ quá trình nitrat hóa là cao hơn đáng kể
hơn một giá trị tính toán. Các giá trị "cao nhất" được tìm thấy ở ba nhà máy là 1,3-2,2 mg
Noxidised / g VSS / h. Đối với nhà máy Isätra đáng kể tỷ lệ quá trình nitrat hóa thấp hơn
được tìm thấy, trong vùng lân cận của 0,5-1,1 mg Noxidised / g VSS / h. Trong bối cảnh
này, nó sẽ được gạch chân rằng nhà máy Norsa hoạt động với một kiểm soát tốt các
nhiệt độ nước, bằng phương tiện của một bộ trao đổi nhiệt.
3. Tại nhà máy Norsa nó đã có thể thiết lập một mối quan hệ rất tốt giữa nạp nitơ và tỷ lệ
quá trình nitrat hóa, Hình 9. Số lượng quan sát là đủ để thiết lập một mối quan hệ đáng tin
cậy. Nó cũng cần lưu ý rằng sự gia tăng tỷ lệ quá trình nitrat hóa như là một chức năng của
tải nitơ thực tế đã được chứng minh tại các nhà máy khác, xem ví dụ Morling [17]. Lời giải
thích có thể được tìm thấy là hợp lý: miễn là thực tế nitơ tải của hệ thống thấp hơn tương
ứng

Hình 10 Nhà máy Norsa SBR, cân bằng nitơ điều kiện mùa hè điển hình, dựa trên

tám quan sát.
tỷ lệ quá trình nitrat hóa tối đa các nitrifiers sẽ không làm việc ở mình công suất tối đa.


4. Một yếu tố quan trọng cho tốc độ quá trình nitrat hóa là tỷ lệ COD / nitơ trong nước
không được xử lý. Tỷ lệ quá trình nitrat hóa là tỷ lệ nghịch với tỷ lệ COD / nitơ: ở tỷ lệ thấp
tỷ lệ quá trình nitrat hóa là cao hơn. Vấn đề này đã được mô tả bởi Choubert et al. [16] và
Morling [17].Một sự cân bằng trong nhà máy SBR trong Norsa đối với nitơ loại bỏ,
dựa vào mùa hè năm 2008 giá trị được hiển thị trong hình. 10. Trong thời gian thời
gian mùa hè tỷ lệ quá trình nitrat hóa cao nhất thường được tìm thấy nhờ nhiệt độ
nước hiện hành. Một sự cân bằng tương tự cho nhà máy SBR trong Isätra được hiển
thị trong hình. 11. Đối với nhà máy thực nghiệm trong Bösarp một sự cân bằng nitơ đã
không được thiết lập, do các điều kiện khác nhau trong suốt thời gian hoạt động.
Trong bối cảnh này, điều quan trọng là cần phải nhấn mạnh rằng một sự cân bằng vật chất
phải được dựa trên một số lượng đủ các quan sát để cung cấp một bức tranh tổng thể đáng
tin cậy. Việc sử dụng các quan sát duy nhất từ đầu vào và đầu ra số liệu có thể dẫn đến một
hình ảnh sai lệch. Một số giả định này cũng phải được thực hiện để thiết lập một sự cân
bằng vật chất, như một số các biến không được đo:
1.
2.

Nitơ đồng hoá được giả định là 6-8% của VSS hàm lượng trong bùn thải hoạt tính;
Hầu hết các nitơ khử Nitơ sẽ được gỡ bỏ như khí nitơ, chỉ có một phần nhỏ sẽ được
tìm thấy như là khí gây cười (N 2O). Vấn đề này đã được giải quyết bởi Park et al.
[18] và các kết quả đã nhấn mạnh rằng các chế độ hoạt động của SBR có thể ảnh
hưởng đến sự hình thành N2O. Theo phát hiện của họ bắt đầu một chu kỳ SBR


Hình 11.Nhà máy Isätra SBR, cân bằng nitơ điều kiện mùa hè điển hình, dựa trên 8
quan sát.

bắt đầu với một lấp có ga sẽ là cách hữu hiệu nhất để hạn chế mức độ N2O.
4.3. Loại bỏ các chất hữu cơ
COD ban đầu một mối quan tâm cho tất cả các nhà máy. Các Bösarp nhà máy cho thấy
một COD giảm đáng kể như trong Bảng 3.Vào hai nhà máy khác giảm đáng kể COD là
khiêm tốn hơn.Có một số lý do để giải thích điều này: hàm lượng Cl- cao nước ảnh hưởng
đến kết quả phân tích COD, và một phần là những gì phân tích như COD là "phân hủy


không" hợp chất, như được nhấn mạnh bởi Kulikowska và Klimiuk [13]. Quá trình oxy hóa
thông thường bao gồm trong hệ thống SBR là không đủ để ôxy hóa các hợp chất này.
Mức độ COD cao trong trường hợp Bösarp được giải thích bởi sự hiện diện của các hợp
chất hữu cơ dễ phân hủy, chứng minh bởi mức độ cao của BOD7, và cũng bởi một COD
thấp đến HĐQT tỷ lệ trong trường hợp Bösarp <2: 1.
4.4. Khía cạnh chất lượng bùn
Tại cả ba nhà máy chất lượng bùn, thể hiện như SQI (Chỉ số chất lượng bùn) hoặc SVI (chỉ
số khối lượng bùn) đã được thống nhất ở mức thấp (> 100 mg / g).Một phát hiện quan trọng
trong lĩnh vực này có nguồn gốc từ các hoạt động tại nhà máy Norsa SBR có liên quan đến
SRT (chất rắn thời gian lưu). Khi SRT vượt quá 40-45 ngày một hình thành tiêu biểu của
bùn pinpoint đã được quan sát. Vấn đề này đã được khắc phục bằng một sự điều chỉnh của
các lãng phí và bùn hạn chế SRT đến khoảng 30 ngày.
4.5. Kim loại nặng
Các câu hỏi về hàm lượng kim loại nặng là một mối quan tâm trong thành phần nước rỉ rác
và do đó, được coi là một mối nguy hiểm tiềm năng, Aucott [1]. Hàm lượng kim loại nặng
trong nước thải được trình bày trong Leach 2000 cơ sở dữ liệu [19]. Một so sánh của một số
kim loại nặng trong cơ sở dữ liệu này với các kết quả thực tế tại các nhà máy Isätra và
Norsa sẽ không công bằng trong tất cả hơn 200 bãi rác đưa vào cơ sở dữ liệu không được
xác định đối với tình trạng của họ hay tuổi tác của họ với bãi rác và các yếu tố có ảnh
hưởng lớn trên nồng độ kim loại nặng trong nước thải. Nó là thích hợp hơn để so sánh bốn
bãi rác báo cáo ở New Jersey, Aucott [1], với nồng độ thực tế tìm thấy trong Isätra và

Norsa, Bảng 4. Tại Isätra và Norsa các kim loại nặng sau đây được kiểm soát thường xuyên:
Asen (As), Chì (Pb), Cadimi (Cd), Cobalt (Co), Copper (Cu), Crom (Cr), Thủy ngân (Hg),
Niken (Ni) và kẽm (Zn). Trong tất cả các quan sát, trừ Cobalt, nồng độ kim loại nặng thấp
hơn hoặc thấp hơn đáng kể so với các tiêu chuẩn phán quyết cho nước ở Thụy Điển. Mức


xả Co qua một khoảng thời gian hai năm khác nhau 3,5-10 g / đất ở mức độ trung bình 4,8 g
/ l đã được tìm thấy (dựa trên 8 quan sát). Giới hạn loại trừ cho Co trong nước máy là hiện
nay 4,0 g / l. Một quan sát chung đối với các mức độ xả kim loại và đặc biệt là mức độ loại
bỏ hạn chế với kim loại sẽ được gạch chân. Trong khi các ion hút Me + khác nhau là nhiều
hay ít hoàn toàn hòa tan ion nhớ được tìm thấy trong việc xả như cả hai hòa tan và đồng hóa
trong các hàm lượng chất rắn lơ lửng. Tuy nhiên phần được tìm thấy đồng hóa với chất thải
rắn lơ lửng có thể được gia tăng.
Mặt khác việc loại bỏ các kim loại nặng là khá hạn chế trong quá trình SBR. Hiệu quả
xử lý asen tại nhà máy Norsa được minh họa trong hình. 12. Nồng độ đầu vào của asen và
chì tại nhà máy Isätra được hiển thị trong hình. 13. Kết quả tương tự đã được báo cáo bởi
Abu-Rukah [20] đã nghiên cứu lý nước rỉ rác tại một bãi rác ở Jordan. Cd và Pb nồng độ
trong nước rỉ rác là trong độ lớn tương tự như được tìm thấy trong Isätra và Norsa; Cd 0,6 g
/ l và Pb 2,5 g / l. Lý do chính cho các hàm lượng kim loại nặng trong nước thải thấp là khi
các bãi rác đang hoạt động trong giai đoạn vi sinh methanogenic các kim loại nặng được kết
tủa như sulfua và vẫn còn bên trong bãi rác. Chỉ khi các bãi rác trở nên hiếu khí các kim
loại sẽ được phát hành. Như một hệ quả của bùn sinh học loại bỏ khỏi hệ thống SBR sẽ có
nồng độ thấp của các kim loại nặng. Bảng 5 cho thấy một sự so sánh của một số hàm lượng
kim loại nặng trong bùn thải từ các nhà máy Norsa SBR với các khuyến nghị loại trừ để tái
sử dụng bùn vào khu vực nông nghiệp. Các mức thấp hơn đáng kể so với tìm thấy trong hầu
hết bùn từ nhà máy xử lý nước thải thành phố ở Thụy Điển. Nó cần phải được quan sát thấy
rằng các phân tích được thực hiện tại một mẫu duy nhất, và như vậy cho một chỉ thị chứ
không phải là một xác minh đáng kể. Tuy nhiên các dấu hiệu cho thấy là đủ thú vị để đặt
câu hỏi về niềm tin rằng bùn từ một cơ sở xử lý nước thải theo quy ước có hàm lượng kim
loại nặng quá mức. Từ những ứng dụng khác, chẳng hạn như dòng xử lý nước thải thành

phố có chất hữu cơ có khả năng hấp thụ quan trọng đối với các kim loại nặng.


Bảng 4 So sánh hàm lượng kim loại nặng trong nước thải, từ ba New Jersey đất lấp đầy với
Isätra và Norsa SBRS.

Hình 12 Loại bỏ Asen tại Norsa SBR nước thải xử lý năm 2007 và 2008, 11 quan sát.


Hình 13. As và Pb trong nước thải không được xử lý tại nhà máy Isätra SBR, 2007 và 2008,
tám quan sát.
nó cũng được biết rằng bùn sinh học sẽ dễ dàng hấp thụ một số các kim loại nặng. Hấp thu
rất tốt của crom trong sinh học bùn tại nhà máy Nowy Targ ở miền Nam Ba Lan đã được
tìm thấy; nơi Cr giảm được tìm thấy từ khoảng 14 mg Cr / l đến <1.2 mg Cr / l, Morling
[17]. Nghiên cứu thực nghiệm của Jung et al. [21] nhấn mạnh rằng các chất hữu cơ có khả
năng hấp thụ quan trọng đối với các kim loại nặng với
Bảng 5 Bùn thải từ Norsa SBR thực vật, hàm lượng của các kim loại nặng so với yêu cầu
dùng cho nông nghiệp (mg / kg TS), kết quả từ mẫu 2003.


Chất hữu cơ phức tạp như PCB và nonylphenol cũng được phân tích trong bùn sinh học tại
nhà máy Norsa SBR: bảy khác nhau PCB các hợp chất được coi là nguy hiểm tiềm tàng đã
được phân tích trên ba lần. Nồng độ của các hợp chất PCB là tìm thấy là thấp đến rất thấp.
Các phân tích cho thấy rằng tổng của bảy hợp chất là <0,02 mg / kg TS trên cả ba lần. Các
hướng dẫn của EPA Thụy Điển cho quy định sử dụng nông nghiệp PCB <0,4 mg / kg TS.
Nồng độ nonylphenol được đo trong bùn ba lần. Các kết quả tìm thấy được những điều sau
đây: 12 mg / kg TS (2000/08/16); 3,6 mg / kg TS, (2001/05/04) và 3,1 mg / kg TS,
(2002/04/19). Một lần nữa các mức có thể được coi là thấp, hoặc thậm chí rất thấp so với
tiêu chuẩn EPA của Thụy Điển cho nonylphenol; <50 mg / kg TS.Kết quả tương tự cũng đã
được trình chiếu tại các nhà máy Isätra.Tuy nhiên, số lượng các quan sát là rất ít, và không

cho phép bất kỳ kết luận chứng minh. Tuy nhiên vấn đề là các nghiên cứu tầm quan trọng
và tăng cường cung cấp lấy mẫu bổ sung sẽ tạo thuận lợi cho việc phân tích các điều kiện
tại các mạng lưới này.
5. Kết Luận
Các yếu tố quan trọng để loại bỏ nitơ sinh học trong nước thải từ vệ sinh bãi rác-quá trình
nitrat hóa-đã được nghiên cứu ở ba nhà máy Thụy Điển.Việc đầu tiên, các nhà máy kiểm tra
Bösarp, phục vụ như là một tiền thân cho một số nhà máy quy mô đầy đủ được xây dựng ở
Thụy Điển sau này. Phát hiện quan trọng nhất tại nhà máy thử nghiệm này là khả năng để


thực hiện hoàn thành quá trình nitrat hóa và khử nitrat cũng đáng kể.Mức độ loại bỏ cao
nhất được tìm thấy trong các bài kiểm tra được khoảng 91% (kết quả thời gian mùa hè).Nó
đã được tìm thấy là có thể điều chỉnh chế độ hoạt động để chứa giảm nhiệt độ nước.Điều
này lại có tầm quan trọng trung tâm trong việc thiết kế và xây dựng hai nhà máy quy mô
đầy đủ, cơ sở vật chất và Isätra Norsa SBR. Các kết quả từ những nhà máy đối với quá trình
nitrat hóa và khả năng hoạt động của các nhà máy trong các điều kiện khác nhau khẳng định
những kết quả ban đầu từ cuối những năm 1980 tại nhà máy Bösarp: SBR là một công nghệ
khả thi xử lý nước rỉ rác, miễn là mục tiêu chính là để giảm nitơ, và đặc biệt là nitơ
amoniac. Một mối quan hệ rất tốt giữa nạp nitơ và tốc độ quá trình nitrat hóa đã được tìm
thấy tại nhà máy Norsa.Các kết quả từ cây này cũng xác nhận sự ảnh hưởng nhiệt độ vào
tốc độ nitrat hóa. Tốc độ tối đa> 2 g Nox / kg VSS / h vẫn là thấp hơn đáng kể so với những
gì đã được tìm thấy trong các thử nghiệm có quy mô nhỏ.
Tại cả hai nhà máy Isätra và Norsa lượng các kim loại nặng rất thấp được tìm thấy trong
nước thải. Mô hình này cũng được tìm thấy tại mạng lưới khác với bãi rác trong giai đoạn
vi sinh methanogenic. Nó là như vậy, quan trọng là phải xác định kỹ các điều kiện hoạt
động cho bãi rác trước khi bất kỳ tuyên bố rõ ràng được thực hiện liên quan đến hàm lượng
kim loại nặng trong nước thải. Nó không thể được tuyên bố vô điều kiện mà một xả nước rỉ
rác sẽ bao gồm rò rỉ của các kim loại nặng ở mức nguy hiểm. Thực tế là các nước rỉ rác có
nồng độ thấp của các kim loại nặng, tuy nhiên, không cho phép chúng ta kết luận rằng nó
không phải là nguy hiểm, chất hữu cơ phức tạp khác có thể có mặt. Mặt khác các quá trình

nitrat hóa thành công của nitơ amoniac có thể được xem như là một hành vi giải độc, và như
là một thực tế được sử dụng như một chỉ báo về độc tính trong nước thải.
Lời cảm ơn
Lisa Erson, quy trình và kỹ sư phát triển tại VAFAB đã cung cấp tất cả các thông tin có liên
quan trên các số liệu hiệu suất nhà máy Isätra và Norsa. Bà Nicola Krikorian đã xem xét kỹ