Study on enrichment of CANON sludge process base on anaerobic particle sludge by old leachate

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-------------------

BÙI THỊ KIM NGÂN

NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU HỆ BÙN QUÁ TRÌNH CANON
TRÊN NỀN BÙN HẠT KỴ KHÍ BẰNG NƯỚC RỈ RÁC CŨ
Study on enrichment of CANON sludge process base on anaerobic
particle sludge by old leachate

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2020


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-------------------

BÙI THỊ KIM NGÂN

NGHIÊN CỨU LÀM GIÀU HỆ BÙN QUÁ TRÌNH CANON
TRÊN NỀN BÙN HẠT KỴ KHÍ BẰNG NƯỚC RỈ RÁC CŨ
Study on enrichment of CANON sludge process base on anaerobic
particle sludge by old leachate

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Xác nhận của Khoa MT&TN

Xác nhận của GVHD

PGS.TS Nguyễn Phước Dân

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2020


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Phước Dân

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Lê Hùng Anh

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS.TS. Lê Thị Kim Oanh

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày 24 tháng 12 năm 2019.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. GS.TS. Nguyễn Văn Phước
2. TS. Võ Nguyễn Xuân Quế
3. PGS.TS. Lê Hùng Anh
4. PGS.TS. Lê Thị Kim Oanh
5. TS. Nguyễn Nhật Huy

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA
MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Bùi Thị Kim Ngân

MSHV: 1770592

Ngày, tháng, năm sinh: 24/06/1994

Nơi sinh: Tây Ninh

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 60520320

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ
khí bằng nước rỉ rác cũ (Study on enrichment of CANON sludge process base on
anaerobic particle sludge by old leachate).
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng mơ hình IC sử dụng
nước rỉ rác sau q trình nitrit hóa bán phần ở tải trọng nitơ là 2,0 kg N/m3.ngày.
- Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng 0,94;
0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày.
- Xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối và hoạt tính riêng của bùn
anammox, AOB và NOB ở các tải trọng.
II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/02/2019
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 09/12/2019
IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Nguyễn Phước Dân
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
(Họ tên và chữ ký)


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài “Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình
CANON trên nền bùn hạt kỵ khí bằng nước rỉ rác cũ” và hồn thành báo cáo luận văn
tốt nghiệp, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, quan tâm, chỉ bảo của các thầy cô và

bạn bè.
Lời đầu tiên, cho tôi được gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến
Thầy PGS.TS. Nguyễn Phước Dân đã tận tình hướng dẫn, chia sẻ những kiến thức và
kinh nghiệm trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô trong Khoa Môi trường và Tài nguyên,
Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP.HCM đã giảng dạy và truyền đạt
những kiến thức trong suốt thời gian học tập tại trường và Quý thầy cô trong Phịng
thí nghiệm Khoa Mơi trường và Tài ngun đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện trong
quá trình vận hành mơ hình và thí nghiệm phân tích để thực hiện đề tài.
Xin cảm ơn Ban quản lý Khu xử lý chất thải rắn Gò Cát đã tạo điều kiện thuận
lợi trong việc lấy nước rỉ rác trong suốt thời gian nghiên cứu. Cảm ơn các bạn sinh
viên Nguyễn Thị Diễm Thúy, Ngô Công Ngọc cùng các bạn sinh viên khác trong
phịng thí nghiệm đã hỗ trợ nhiệt tình và đồng hành trong suốt thời gian thực hiện đề
tài này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và những người bạn
thân thiết đã động viên, ủng hộ để tơi cố gắng học tập và hồn thành chương trình
Thạc sĩ.
Xin chân thành cảm ơn./.
Tp.HCM, ngày 11 tháng 02 năm 2020

Bùi Thị Kim Ngân


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong nghiên cứu này, cơng nghệ tuần hoàn nội bộ (IC) được ứng dụng để làm
giàu bùn anammox và quá trình CANON được ứng dụng để xử lý nitơ trong nước rỉ
rác cũ của bãi chôn lấp Gị Cát. Nhóm nghiên cứu thực hiện 3 thí nghiệm trong 270
ngày. Thí nghiệm 1: làm giàu bùn anammox bằng mơ hình IC ở tải trọng 2 kg
N/m3.ngày trong thời gian 72 ngày. Thí nghiệm 2: thích nghi bùn anammox và bùn
AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON và vận hành xử lý nitơ ở các tải trọng 0,94;

0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày. Thí nghiệm 3: xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh
khối của bùn anammox, AOB và NOB.
Thí nghiệm 1: Hiệu suất xử lý ammonium đạt 33,7% và hoạt tính riêng của vi
khuẩn anammox (SAA) đạt 1,28 mg NH4+-N/gVSS.giờ, AOB (SAAOB) đạt 0,28 mg
NH4+-N/gVSS.giờ và NOB (SANOB) đạt 0,003 mg NO3--N/gVSS.giờ.
Thí nghiệm 2: Ở tải trọng 0,94 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý ammonium và
tổng nitơ là 47,4 ± 12,4% và 43,9 ± 13,8%, SAA là 1,21 mg NH4+-N/gVSS.giờ,
SAAOB là 0,64 mg NH4+-N/gVSS.giờ và SANOB là 0,16 mg NO3--N/gVSS.giờ. Sau
khi gặp sự cố nồng độ FA > 700 mg/L ở tải trọng 0,94 kg N/m3.ngày, nồng độ sinh
khối trong bể phản ứng bị suy giảm dẫn đến hiệu quả xử lý ammonium và tổng nitơ
giảm, do đó giảm tải trọng nitơ xuống 0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày, tuy nhiên hiệu suất
xử lý ammonium và tổng nitơ ở các tải trọng đó vẫn khơng được cải thiện. Ở tải trọng
0,64 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ còn 22,6 ± 7,6% và 17,6
± 6,2%, SAA là 0,59 mg NH4+-N/gVSS.giờ, SAAOB là 0,2 mg NH4+-N/gVSS.giờ và
SANOB là 0,01 mg NO3--N/gVSS.giờ. Ở tải trọng 0,29 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý
ammonium và tổng nitơ là 17,3 ± 11,0% và 17,5 ± 14,8%, SAA là 0,46 mg NH4+N/gVSS.giờ, SAAOB là 2,2 mg NH4+-N/gVSS.giờ và SANOB là 0,02 mg NO3-N/gVSS.giờ.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, quá trình làm giàu bùn anammox trong bể IC
cần nhiều thời gian do vi khuẩn anammox là vi khuẩn tự dưỡng phát triển chậm có
thời gian nhân đơi dài, bị ức chế bởi nhiều yếu tố khác nhau và việc vận hành bùn
anammox và bùn AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON xử lý nước rỉ rác cũ với
nồng độ nitơ cao gặp khó khăn trong việc kiểm sốt pH và FA.


ABSTRACT
In this study, Internal Circulation (IC) was applied anammox sludge
enrichment and CANON process was applied for nitrogen removal in old leachate
from the Go Cat landfill. The research team performed three experiments in 270 days.
Experiment 1: Anammox sludge is enriched at nitrogen loading rate (NLR) 2 kg
N/m3.day by IC reactor during 72 days. Experiment 2: Adapting anammox and AOB
sludge in CANON fluidized bed reactor and operating nitrogen treatment with NLRs

0.94, 0.64 and 0.29 kg N/m3.day during 198 days. Experiment 3: determining particle
size, SEM, EDS, biomass of anammox, AOB and NOB sludge.
Experiment 1: The ammonium removal efficiency of 33.7% and specific
activity of anammox bacteria (SAA) at 1.28 mg NH4+-N/g VSS.h and AOB (SAAOB)
at 0.28 mg NH4+-N/g VSS.h and NOB (SANOB) at 0.003 mg NO3--N/g VSS.h.
Experiment 2: At NLR 0.94 kg N/m3.day, the ammonium and total nitrogen
removal efficiency of 47.4 ± 12.4% và 43.9 ± 13.8%, SAA at 1.21 mg NH4+-N/g
VSS.h and SAAOB at 0.64 mg NH4+-N/g VSS.h and SANOB at 0.16 mg NO3--N/g
VSS.h. After a problem of FA concentration > 700 mg/L at NLR 0.94 kg N/m3.day,
the biomass concentration in the reactor CANON was reduced leading to ammonium
and total nitrogen removal efficiency reduction, due to that has reduced to 0.64 and
0.29 kg N/m3.day; however, the ammonium and total nitrogen removal efficiency at
the subsequent nitrogen loading rate were not improved. At 0.64 kg N/m3.day, the
ammonium and total nitrogen removal efficiency of 22.6 ± 7.6% and 17.6 ± 6.2%,
SAA at 0.59 mg NH4+-N/g VSS.h, SAAOB at 0.2 mg NH4+-N/g VSS.h and SANOB at
0.01 mg NO3--N/g VSS.h. At 0.29 kg N/m3.day, ammonium and total nitrogen
removal efficiency of 17.3 ± 11.0% and 17.5 ± 14.8%, SAA at 0.46 mg NH4+-N/g
VSS.h, SAAOB at 2.2 mg NH4+-N/g VSS.h and SANOB at 0.02 mg NO3--N/g VSS.h.
The results of the research shown that the anammox sludge enrichment in IC
reactor is need a lot of time because anammox bacteria are slow grow autotrophic
bacteria with long double time, inhibited by many different factors and operating
anammox and AOB sludge in the CANON fluidized bed reactor old leachate
treatment with high nitrogen concentration having difficulty controlling pH and FA.


LỜI CAM ĐOAN
Họ và tên: Bùi Thị Kim Ngân

MSHV: 1770592

Ngày, tháng, năm sinh: 24/06/1994

Nơi sinh: Tây Ninh

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường

MS: 60520320

Đề tài: Nghiên cứu làm giàu hệ bùn q trình CANON trên nền bùn hạt kỵ khí bằng
nước rỉ rác cũ
Ngày bắt đầu: 12/01/2019

Ngày hoàn thành: 09/12/2019

Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Phước Dân
Tôi cam đoan luận văn này là cơng trình nghiên cứu của tơi, số liệu trong luận
văn được thực hiện trung thực, chưa được công bố trong các nghiên cứu khác hoặc
dưới bất kỳ hình thức nào. Tơi hồn tồn chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.
Tp.HCM, ngày 11 tháng 02 năm 2020

Bùi Thị Kim Ngân


i

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. v
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................vii
CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2
1.3. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................2
1.4. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3
1.5. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................3
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn...............................................................................4
1.6.1. Tính khoa học .................................................................................................4
1.6.2. Tính thực tiễn ..................................................................................................4
1.6.3. Tính mới của đề tài .........................................................................................4
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ......................................................................................... 5
2.1. Tổng quan về nước rỉ rác cũ..................................................................................5
2.2. Công nghệ xử lý nitơ truyền thống .......................................................................6
2.3. Công nghệ xử lý nitơ dựa trên quá trình anammox ..............................................6
2.4. Quá trình CANON ................................................................................................8
2.4.1. Cơ chế phản ứng .............................................................................................8
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình CANON ................................................9
2.4.3. Hiệu quả xử lý Nitơ ......................................................................................11
2.5. Các nghiên cứu ứng dụng quá trình CANON và các q trình kết hợp nitrit hóa
bán phần và anammox khác để xử lý nước rỉ rác.......................................................12
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 17


ii

3.1. Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................17
3.2. Mơ hình thí nghiệm .............................................................................................18
3.2.1. Làm giàu bùn anammox ...............................................................................18
3.2.2. Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ..........................20
3.3. Đánh giá hoạt tính bùn anammox, AOB và NOB...............................................23
3.3.1. Thiết bị thí nghiệm .......................................................................................23

3.3.2. Vật liệu thí nghiệm đánh giá hoạt tính bùn anammox, AOB và NOB .........24
3.3.3. Quy trình thực hiện thí nghiệm.....................................................................25
3.4. Profile bùn ...........................................................................................................26
3.5. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu ..............................................................27
3.5.1. Phương pháp phân tích .................................................................................27
3.5.2. Xử lý số liệu..................................................................................................28
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 30
4.1. Thí nghiệm 1: làm giàu bùn anammox bằng mơ hình tuần hồn nội bộ IC .......30
4.1.1. Các thành phần nitơ ......................................................................................30
4.1.2. pH, độ kiềm, FA và FNA .............................................................................32
4.2. Thí nghiệm 2: Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON .........34
4.2.1. Các thành phần nitơ ......................................................................................34
4.2.2. pH, độ kiềm, FA và FNA .............................................................................40
4.2.3. Nồng độ COD ...............................................................................................43
4.3. Sự phân bố kích thước hạt, hình thái bề mặt, các thành phần nguyên tố, sinh khối
và hoạt tính riêng của bùn anammox, AOB và NOB.................................................44
4.3.1. Sự phân bố kích thước hạt ............................................................................44
4.3.2. Hình thái bề mặt bùn (SEM) của bùn hạt anammox ....................................45
4.3.3. Thành phần khối lượng của các nguyên tố trong bùn hạt ............................47


iii

4.3.4. Nồng độ sinh khối của anammox, AOB và NOB ........................................49
4.3.5. Hoạt tính riêng của bùn anammox, AOB và NOB .......................................52
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 58
5.1. Kết luận ...............................................................................................................58
5.2. Kiến nghị .............................................................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 60
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 64

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ........................................................................................ 86


iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Thành phần tính chất nước rỉ rác bãi rác Gò Cát, (Biếc, 2013) ......................5
Bảng 2.2. Tổng quan sự chuyển hóa nitơ và tốc độ tiêu thụ NH4+-N trong các mơ hình
ứng dụng nitrit hóa bán phần và anammox ...................................................................11
Bảng 3.1. Thành phần nước rỉ rác bãi rác Gò Cát trong thời gian nghiên cứu .............22
Bảng 3.2. Điều kiện vận hành mơ hình bể phản ứng tầng sôi CANON........................23
Bảng 3.3. Thành phần nước giả thải ..............................................................................24
Bảng 3.4. Các phương pháp phân tích...........................................................................27
Bảng 4.1. Tỷ lệ lượng kiềm tiêu thụ trên lượng ammonium bị loại bỏ .........................42
Bảng 4.2. Nồng độ MLSS, MLVSS và tỉ lệ MLVSS/MLSS ........................................51
Bảng 4.3. Kết quả hoạt tính riêng của vi khuẩn anammox, AOB và NOB trong thời gian
làm giàu bùn và thích nghi ............................................................................................56
Bảng 4.4. Tổng hợp SAAOB, SANOB và SAA trong giai đoạn làm giàu và thích nghi ...56


v

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1. Sơ đồ nội dung nghiên cứu ............................................................................17
Hình 3.2. Mơ hình tuần hồn nội bộ IC .........................................................................18
Hình 3.3. Mơ hình bể phản ứng tầng sơi CANON ........................................................20
Hình 3.4. Chi tiết bể phản ứng tầng sơi CANON ..........................................................21
Hình 3.5. Máy lắc Daihan Labtech trong thí nghiệm đánh giá hoạt tính ......................24
Hình 3.6. Các bước thực hiện đánh giá hoạt tính riêng của anammox (SAA) ..............25
Hình 3.7. Các bước thực hiện đánh giá hoạt tính riêng của AOB và NOB ..................26

Hình 3.8. Các bước thực hiện đánh giá hoạt tính riêng của AOB và NOB ..................27
Hình 4.1. Diễn biến các thành phần nitơ trong thời gian làm giàu bùn anammox........30
Hình 4.2. Tỉ lệ nồng độ NO2--N/NH4+-N đầu vào và đầu ra trong thời gian làm giàu bùn
anammox .......................................................................................................................30
Hình 4.3. Sự biến thiên nồng độ nitơ, AMRR, NRR trong thời gian làm giàu bùn
anammox .......................................................................................................................31
Hình 4.4. Diễn biến pH và độ kiềm theo thời gian vận hành ........................................33
Hình 4.5. Diễn biến nồng độ FA và FNA theo thời gian vận hành ...............................33
Hình 4.6. Diễn biến các thành phần nitơ và hiệu suất xử lý trong giai đoạn thích nghi
bùn anammox và AOB trong bể phản ứng CANON .....................................................36
Hình 4.7. Hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ trung bình ở mỗi tải trọng trong bể
phản ứng tầng sôi CANON ...........................................................................................39
Hình 4.8. Diễn biến pH và độ kiềm trong thời gian vận hành ......................................40
Hình 4.9. Diễn biến FA và FNA trong thời gian vận hành ...........................................41
Hình 4.10. Diễn biến nồng độ COD trong thời gian vận hành ......................................43
Hình 4.11. Các kích thước hạt của bùn anammox.........................................................44
Hình 4.12. Sự phân bố kích thước hạt của bùn bơng AOB ...........................................45
Hình 4.13. Hình ảnh chụp SEM của bùn hạt anammox ................................................46


vi

Hình 4.14. Kết quả xác định các thành phần nguyên tố của bùn hạt ............................48
Hình 4.15. Sinh khối theo chiều cao cột IC ở ngày thứ 50 ...........................................49
Hình 4.16. Nồng độ sinh khối theo chiều cao bể phản ứng tầng sơi CANON ..............50
Hình 4.17. Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh khối của bùn hạt trước khi đưa vào mơ hình IC .............................................52
Hình 4.18. Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh khối của bùn hạt ở ngày vận hành thứ 30 của mơ hình IC .............................53
Hình 4.19. Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt

tính sinh khối của bùn hạt ở ngày thứ 72 ......................................................................53
Hình 4.20. Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh khối của bùn hạt ở ngày thứ 87 ......................................................................54
Hình 4.21. Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh khối của bùn hạt ở ngày thứ 254 ....................................................................55
Hình 4.22. Nồng độ các thành phần nitơ theo thời gian trong thí nghiệm đánh giá hoạt
tính sinh khối của bùn bông ở ngày thứ 254 .................................................................55


vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Từ tiếng Việt

Từ tiếng Anh

Anammox

-

Anaerobic Ammonium Oxidation

AOB

-

Ammonium Oxidation Bacteria

AMRR

Tốc độ loại bỏ ammoni

Ammonium Removal Rate

BCL

Bãi chơn lấp

-

CANON

-

Completely Autotrophic Nitrogen
Removal Over Nitrite

COD

Nhu cầu oxy hóa học

Chemical Oxygen Demand

CTR

Chất thải rắn

-

DO

Oxy hòa tan

Dissolve Oxygen

EDS

-

Energy

Dispersive

X-ray

Spectrometer
FA

Ammoni tự do

Free Ammonia

FNA

Axit nitrơ tự do

Free Nitrous Acid

HRT

Thời gian lưu nước

Hydraulic retention time

IC

Tuần hoàn nội bộ

Internal Circulation

MLSS

Nồng độ sinh khối lơ lửng

Mixed Liquor Suspended Solid

MLVSS

Nồng độ sinh khối lơ lửng bay hơi Mixed Liquor Volatile Suspended
Solid

NH4+-N

Ammoni tính theo nitơ

Ammonium Nitrogen

NLR

Tải trọng nitơ

Nitrogen Loading Rate

NO2--N

Nitrit tính theo nitơ

Nitrite Nitrogen

NOB

Vi khuẩn oxy hóa nitrite thành Nitrite Oxidation Bacteria
nitrate

NO3--N

Nitrat tính theo nitơ

Nitrate Nitrogen

NRR

Tốc độ loại bỏ nitơ

Nitrogen Removal Rate

OLAND

Hệ thống nitrite hóa, khử nitrite tự Oxygen - Limited Autotrophic
dưỡng trong điều kiện thiếu oxy

Nitrification - Denitrification

PN

Nitrit hóa bán phần

Partial Nitrification

SAA

Hoạt tính riêng của anammox

Specific Anammox Activity


viii

SAAOB

Hoạt tính riêng của AOB

Specific Activity of AOB

SANOB

Hoạt tính riêng của NOB

Specific Activity of NOB

SBR

Bể phản ứng dạng mẻ

Sequence Batch Reactor

SEM

-

Scanning Electron Microscopy

SNAP

Quá trình loại bỏ nitơ kết hợp Single Stage Nitrogen Removal
nitrat hóa bán phần - anammox using
trong một bể

SHARON

Anammox

and

Partial

Nitritation

Nitrite hóa bán phần trong một bể Single reactor system for High
phản ứng

activity ammonia Removal Over
Nitrite

SRT

Thời gian lưu bùn

Sludge Retention Time

SS

Chất rắn lơ lửng

Suspended Solid

TKN

Tổng nitơ Kjeldahl

Total Kjeldahl Nitrogen

TN

Tổng nitơ

Total Nitrogen

UASB

Bể dòng chảy ngược qua tầng bùn Up-flow Anaerobic Sludge Blanket
kị khí

VSV

Vi sinh vật

-

VSS

Chất rắn lơ lửng bay hơi

Volatile suspended solids

AOR

Tốc độ oxi hóa ammonium

Ammonium oxidation rates

NOR

Tốc độ oxi hóa nitrite

Nitrite oxidation rates

1

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và sự gia tăng dân số, hàng loạt
các vấn đề mơi trường nảy sinh, trong đó chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) phát sinh
ngày càng tăng đã góp phần gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Theo “Báo cáo hiện
trạng mơi trường quốc gia năm 2016”, CTRSH tăng trung bình 12% mỗi năm từ năm
2011 - 2015. Tại Việt Nam, các công nghệ xử lý CTRSH phổ biến là chôn lấp, ủ phân
hữu cơ và đốt, trong đó phương pháp chơn lấp chiếm 80% do chi phí đầu tư và vận hành
thấp so với các phương pháp khác được áp dụng. Tuy nhiên, phần lớn các bãi chôn lấp
CTRSH chưa được phân loại tại nguồn, có thành phần hữu cơ cao nên tính ổn định thấp,
phát sinh lượng lớn nước rỉ rác. Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có nồng độ ammonia
cao và chất hữu cơ chậm hoặc không phân huỷ sinh học. Đặc biệt, đối với các bãi chơn
lấp đã hoạt động lâu năm hoặc đã đóng cửa, nước rỉ rác phát sinh có nồng độ ammonia
rất cao, đạt 3.790 ± 172 mg/L (Biếc, 2013), 2.000 ± 100 mg/L (Lei Miao và cộng sự,
2014), 1.451 ± 417 mg/L (Zheng-Yong Xu và cộng sự, 2009). Theo Chen và cộng sự,
(1996), ammonia trong nước rỉ rác có nồng độ trên 1.000 mg/L. So với quy chuẩn QCVN
25:2009/BTNMT về nước thải của bãi chôn lấp chất thải rắn, nồng độ ammonia cho
phép xả thải ra môi trường là 25 mg N/L. Như vậy, lượng ammonia cần xử lý là rất lớn.
Tỉ lệ C:N và những chất có khả năng phân hủy sinh học thấp, chính là thách thức
cho việc xử lý nước rỉ rác. Xử lý sinh học được sử dụng làm cơng trình chính trong hệ
thống xử lý nước rỉ rác, điển hình là q trình nitrat hóa và khử nitrat. Tuy nhiên, nồng
độ C:N thấp, cần có nguồn carbon để bổ sung cho q trình này, do đó làm cho quá trình
vận hành phức tạp hơn và tốn kém nhiều chi phí.
Thay thế cho việc bổ sung nguồn carbon tốn kém nhiều chi phí, q trình
CANON (Completely Autotrophic Nitrogen Removal Over Nitrite) là sự kết hợp giữa
quá trình nitrit hóa bán phần và anammox trong cùng một bể phản ứng (Strous M và
cộng sự, 1997). Quá trình này có khả năng loại ammonia trong nước thải với tải trọng
cao mà không sử dụng nguồn carbon hữu cơ (Helmer C, 2001).

Vy (2017) đã thực hiện đề tài “Ứng dụng quá trình CANON để xử lý nitơ trong
nước thải chăn nuôi sau bể biogas”, giai đoạn làm giàu bùn AOB và anammox trong mơ
hình CANON với nước thải nhân tạo trong 5 tháng vận hành ở tải trọng 0,2 kgN/m3.ngày


2

cho hiệu suất xử lý ammoni đạt 82-94%, giai đoạn vận hành nước thải chăn nuôi gia súc
sau biogas trong 3,5 tháng ở tải trọng nitơ 0,47 ± 0,07 với thời gian lưu nước 16h cho
hiệu suất xử lý tổng nitơ (TN) lần lượt đạt 72 ± 10%, cực đại 88% và ở tải trọng nitơ
0,95 ± 0,11 kg N/m3.ngày với thời gian lưu nước 8h, %TN là 78 ± 14%, cực đại 91%.
Sau khi kết thúc tải trọng 0,95, giảm thời gian lưu nước cịn 4h, mơ hình gặp sự cố sốc
tải bùn nổi và trôi bùn.
Hà (2018) đã thực hiện đề tài “Ứng dụng quá trình CANON để khử nitơ trong
nước rỉ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt cũ” vận hành giai đoạn thích nghi với nước rỉ rác
cũ 92 ngày ở tải trọng 0,34 kg N/m3.ngày với hiệu suất xử lý ammonia đạt cực đại 97%,
giai đoạn tăng tải 61 ngày với các tải trọng nitơ (NLR) 0,25; 0,41; 0,52 kg N/m3.ngày
với hiệu suất xử lý ammonia và tổng nitơ lần lượt đạt 82% và 56%; 90% và 67%; 82%
và 76% tương ứng với mỗi tải trọng và 41 ngày khắc phục sự cố sốc tải ở tải trọng 0,85
kg N/m3.ngày.
Từ kết quả của những nghiên cứu đó, nhận thấy ứng dụng q trình CANON
bằng bể phản ứng xáo trộn hồn tồn có nhiều nhược điểm về thiết kế thổi khí và phần
lắng dẫn đến ảnh hưởng xấu đến vi sinh anammox trong quá trình vận hành ở tải trọng
cao. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu làm giàu hệ bùn quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ
khí bằng nước rỉ rác cũ” được thực hiện nhằm mở rộng đề tài nghiên cứu của Hà (2018).
Quá trình làm giàu này được thực hiện trong cột tuần hồn nội bộ IC cho thích nghi bùn
anammox và bể phản ứng tầng sôi CANON cho hỗn hợp bùn anammox và AOB.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài gồm các mục tiêu:
- Nghiên cứu làm giàu hệ bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí sử dụng cơng

nghệ IC.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nitơ của bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng
nitơ khác nhau để xử lý nước rỉ rác cũ.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu làm giàu bùn anammox được thực hiện bằng mơ hình tuần hồn nội
bộ IC và thích nghi bùn anammox và bùn AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON,
đặt tại Phịng thí nghiệm khoa Mơi trường, trường Đại học Bách Khoa Đại học Quốc
Gia Thành phố Hồ Chí Minh với nguồn nước thải và bùn thải được lấy từ:


3

- Nước rỉ rác cũ được lấy từ bãi chôn lấp Gị Cát đã đóng cửa từ năm 2007, nằm
ở Quốc lộ 1A, phường Bình Hưng Hịa, quận Bình Tân.
- Nước rỉ rác sau q trình nitrit hóa bán phần được lấy từ mơ hình bể nitrit hóa
bán phần theo mẻ luân phiên PN - SBR của Tuấn (2018).
- Bùn hạt kỵ khí được lấy từ hệ thống xử lý nước thải của Cơng ty Cổ phần Giấy
Sài Gịn, KCN Mỹ Xuân A2, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
- Bùn anammox được lấy từ mơ hình tuần hồn nội bộ IC quy mơ pilot trong
nghiên cứu của Toàn (2018).
- Bùn AOB được lấy từ hệ thống xử lý nước thải của Công ty Cổ phần Thanh
Nhân Food, 111/17 Lũy Bán Bích, Tân Thới Hồ, Tân Phú, Hồ Chí Minh.
1.4. Nội dung nghiên cứu
Để đáp ứng các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu bao gồm:
- Làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng mơ hình IC sử dụng nước
rỉ rác sau q trình nitrit hóa bán phần ở tải trọng nitơ là 2,0 kg N/m3.ngày.
- Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng 0,94;
0,64 và 0,29 kg N/m3.ngày.
- Xác định kích thước hạt, SEM, EDS, sinh khối và hoạt tính riêng của bùn
anammox, AOB và NOB ở các tải trọng.

1.5. Phương pháp nghiên cứu
 Thu thập, tham khảo tài liệu
Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu về quá trình IC, quá trình
anammox, quá trình CANON và các quá trình khác ứng dụng quá trình kết hợp Nitrit
hóa bán phần và anammox để xử lý nitơ trong nước rỉ rác.
 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình
Nghiên cứu trên mơ hình thí nghiệm làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ
khí với nước rỉ rác cũ sau q trình nitrit hóa bán phần bằng mơ hình tuần hồn nội bộ
IC. Thích nghi sinh khối trong bể phản ứng tầng sôi CANON và vận hành xử lý nitơ.
 Phương pháp lấy mẫu
Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải được phân tích trong suốt q trình
xử lý: pH, DO, độ kiềm, NH4+-N, NO2--N, NO3--N, TKN, COD.


4

Các thông số đánh giá chất lượng bùn: MLSS, MLVSS, được xác định định kỳ
trong q trình xử lý; thí nghiệm xác định hoạt tính bùn được thực hiện ở đầu và cuối
thí nghiệm.
Các thơng số đánh giá cấu tạo bùn: phân bố kích thước hạt, SEM, EDS.
 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
Phương pháp phân tích và xử lý số liệu: toàn bộ kỹ thuật lấy mẫu và phân tích
các chỉ tiêu mơi trường được tiến hành theo đúng các quy định của tiêu chuẩn Việt Nam
và quốc tế (Standard Methods Methods for the Examination of Water and Wastewater).
Các số liệu kết quả thí nghiệm được phân tích và xử lý bằng phần mềm Excel.
1.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.6.1. Tính khoa học
Kết quả nghiên cứu thể hiện khả năng làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt
kỵ khí bằng mơ hình IC và khả năng xử lý nitơ trong nước rỉ rác cũ của quá trình
CANON. Xác định các yếu tố ảnh hưởng trong giai đoạn làm giàu bùn và giai đoạn

thích nghi.
1.6.2. Tính thực tiễn
Kết quả của nghiên cứu cho thấy tính khả thi của việc làm giàu bùn anammox
của mơ hình IC và khả năng xử lý nitơ trong nước rỉ rác cũ của mơ hình CANON.
1.6.3. Tính mới của đề tài
Nghiên cứu làm giàu hệ bùn của quá trình CANON trên nền bùn hạt kỵ khí để xử
lý nước thải rỉ rác cũ là đề tài mở rộng của nghiên cứu: “Ứng dụng quá trình CANON
để khử nitơ trong nước rỉ bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt cũ” của Hà (2018), bằng cách
thay đổi từ bể phản ứng xáo trộn hồn tồn thành bể phản ứng tầng sơi.


5

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nước rỉ rác cũ
Thành phần hoá học trong nước thải thấm ra từ bãi rác sinh hoạt (chủ yếu là rác
hữu cơ) phụ thuộc vào mức độ phân huỷ của rác: điều kiện thời tiết, độ ẩm và tuổi của
bãi rác. Thành phần hoá học của nước rác trước hết phụ thuộc vào mức độ phân huỷ của
rác (nhiệt độ, độ ẩm, tuổi, điều kiện môi trường). Nước thải từ các bãi rác với mức độ
phân huỷ thấp (mới, mùa khô, lạnh) đang trong giai đoạn axit hố thì 80 - 90% chất hữu
cơ trong đó là các axit hữu cơ dễ bay hơi có khả năng sinh huỷ cao. Ngược lại nước thải
từ bãi rác có độ phân huỷ sâu (giai đoạn tạo khí metan đang và sắp kết thúc) thì các chất
hữu cơ trong đó chủ yếu là các chất trơ, khó sinh huỷ như axit humic, fulvic, tannin,
lignin và amoni với hàm lượng rất cao.
Theo Robinson và Gronow thì nồng độ ammonium trong nước rác nằm trong
khoảng 194-3.610 mg/l khi rác phân huỷ trong giai đoạn axit hoá và 283-2.040 mg/l
trong giai đoạn metan hoá.
Nước rác được tách ra khỏi bãi chôn, thường được gom về các hồ chứa trước khi
được xử lý và thải ra môi trường. Sự biến động về nồng độ chất hữu cơ (BOD, COD)
và hợp chất nitơ trong nước thải dưới sự tương tác của vi sinh vật, điều kiện vật lý (gió,

mưa, khơ, hanh, nóng, lạnh) và thực vật là đối tượng đáng quan tâm khi đánh giá đặc
trưng của nước rỉ rác.
Nước rỉ rác tại bãi chôn lấp lâu năm đa phần chứa các hợp chất hữu cơ phức tạp
và khó phân hủy sinh học. Đáng lưu ý là hàm lượng nitơ cao, trong đó 90% tồn tại dưới
dạng NH3, khi thải ra môi trường sẽ gây độc cho thủy sinh và hiện tượng phú dưỡng
hóa. Thành phần và tính chất nước rỉ rác bãi rác Gò Cát như Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Thành phần tính chất nước rỉ rác bãi rác Gị Cát, (Biếc, 2013)
Giá trị

Giá trị

Giá trị

Độ lệch

Số lần

nhỏ nhất

lớn nhất

trung bình

chuẩn

lấy mẫu

-

8,4

8,9

8,7

± 0,1

32

Độ kiềm

mg CaCO3/L

11.300

16.200

14.380

± 1.160

32

NH4+-N

mg/L

3.261

3.998

3.790

± 172

32

TKN

mg/L

3.640

4.320

4.064

± 169

32

NO2--N

mg/L

0

1

0,44

± 0,31

24

Chỉ tiêu
pH

Đơn vị


6

Chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị

Giá trị

Giá trị

Độ lệch

Số lần

nhỏ nhất

lớn nhất

trung bình

chuẩn

lấy mẫu

NO3--N

mg/L

0,4

7,5

4,73

± 1,94

24

COD

mg/L

2.200

4.440

3.512

± 543

32

BOD5

mg/L

100

300

193

± 50

24

SS

mg/L

12

60

43

± 17

24

mg/L

23,8

18,0

20,9

± 2,9

3

SO42-

mg/L

1,029

0,871

0,95

± 0,079

3

Cl-

mg/L

3.468

3.416

3.442

± 26

3

Phospho
tổng

Bảng 2.1 cho thấy hàm lượng ammonium rất cao (3.790 ± 172 mg N/L) và hàm
lượng COD cũng rất cao (3.512 ± 543 mg/L), có thể gây ổ nhiễm đến chất lượng nguồn
nước mặt, nước ngầm và môi trường đất nếu như không được thu gom và xử lý hiệu
quả.
2.2. Công nghệ xử lý nitơ truyền thống
Công nghệ xử lý nitơ truyền thống dựa trên q trình nitrat hóa và khử nitrat, là
q trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ của nitơ có tính khử thành các hợp
chất nitơ có tính oxy hóa. Ammonium trong nước thải được loại bỏ qua hai giai đoạn:
giai đoạn nitrat hóa (Nitrification) ở điều kiện hiếu khí và khử nitrat hóa (Denitrification)
ở điều kiện thiếu khí.
Cơng nghệ xử lý nitơ truyền thống dựa trên q trình nitrat hóa và khử nitrat có
nhiều hạn chế như hiệu quả xử lý nitơ thấp, khoảng 40-70%, khơng thích hợp xử lý nước
thải có nồng độ nitơ cao; lượng bùn sinh ra lớn, do đó tốn chi phí cho việc xử lý bùn;
phải bổ sung nguồn carbon cho quá trình xử lý; tốn nhiều năng lượng do sục khí cho

q trình xử lý; giá thành xử lý cao.
2.3. Cơng nghệ xử lý nitơ dựa trên q trình anammox
Từ những năm 1995, phản ứng chuyển hóa hợp chất nitơ mới cả về lý thuyết và
thực nghiệm đã được phát hiện trong nước thải. Đó là phản ứng oxy hóa ammonium
trong điều kiện kị khí (Anaerobic Ammonium Oxidation - Anammox) để tạo thành nitơ
phân tử mà không cần cung cấp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng (Hình 2.1).


7

Hình 2.1. Quá trình khử nitơ truyền thống và quá trình anammox
Bản chất của quá trình là ammonium được oxy hóa trong điều kiện kỵ khí mà
nitrit là chất đóng vai trò nhận điện tử để tạo thành nitơ phân tử. Đây là q trình oxy
hóa ammonium bởi nitrit xảy ra trong điều kiện khơng có O2 theo tỷ lệ giữa ammonium
và nitrit bằng 1:1,32. Cơ chế sinh hóa dựa vào sự cân bằng sinh khối trong quá trình làm
giàu bùn anammox được thiết lập ở phương trình (2.1).
NH4+ + 1,32 NO2- + 0,066 HCO3- + 0,13 H+ → 1,02 N2 + 0,066 CH2O0,5N0,15 +
+ 0,26 NO3- + 2,03 H2O (2.1)
Trong đó, q trình khử ammonium trong điều kiện kỵ khí xảy ra trong điều kiện
tự dưỡng mà NO2- đóng vai trị khơng thể thiếu trong q trình thực hiện sự chuyển hóa
chất dinh dưỡng. Đây là một chu trình sinh học của nitơ, nó cùng với q trình amon
hóa, nitrat hóa, khử nitrat và cố định nitơ tạo nên một chu kì khép kín của nitơ. Cho đến
nay đã phát hiện được 3 nhóm vi khuẩn anammox, cụ thể là Brocadia, Kuenenia và
Scalindua. Về mặt phân loại, các vi khuẩn anammox này là những phần thành viên mới
của nghành Planctomycetes, bộ Planctoycetales. Mặc dù về nguyên tắc, vi khuẩn
anammox tồn tại trong môi trường tự nhiên của các hệ xử lý nước thải có nồng độ
ammonium cao, nhưng việc làm giàu, ni cấy gặp khó khăn do sinh trưởng chậm. Do
đó, việc làm giàu sinh khối là rất cần thiết đối với các hệ xử lý chuyên biệt.
Quá trình anammox có thể được kết hợp với q trình nitrit hóa bán phần trong
hai bể phản ứng riêng biệt (two-stage) như SHARON - Anammox (Single reactor system

for High activity Ammoni Removal Over Nitrite - Anammox, 1 bể thực hiện quá trình
nitrite hóa bán phần, dịng ra của bể nitrite hóa bán phần là dòng vào bể tiếp theo sẽ thực
hiện oxi hóa ammonium kị khí bởi vi khuẩn anammox) hoặc trong một bể phản ứng


8

(single-stage) như SNAP (Single-stage Nitrogen removal using Anammox and partial
nitritation, là q trình kết hợp nitrite hóa bán phần và q trình anammox trong cùng
một bể phản ứng có sử dụng giá thể), CANON (Completely Autotrophic Nitrogen
Removal Over Nitrite, là q trình kết hợp nitrit hóa bán phần và q trình anammox
trong cùng một bể phản ứng sử dụng vi sinh sinh trưởng lơ lửng), OLAND (Oxygen
Limited Autotrophic Nitrification - Denitrification, là q trình loại bỏ ammonium thơng
qua nitrite hóa và khử nitrite hóa ở điều kiện hạn chế oxy trong cùng một bể phản ứng).
So sánh với quá trình anammox kết hợp với q trình nitrit hóa bán phần trong
hai bể phản ứng riêng biệt (two-stage) thì quá trình anammox kết hợp với q trình nitrit
hóa bán phần trong một bể phản ứng (single-stage) có những ưu, nhược điểm như chỉ
cần một bể phản ứng nên tiết kiệm được diện tích; chi phí đầu tư thấp hơn; nhu cầu oxy
thấp nên tiết kiệm được chi phí thổi khí; do sử dụng chủng vi khuẩn tự dưỡng nên không
cần phải bổ sung nguồn carbon hữu cơ; khả năng xử lý nitơ của bể phản ứng khá cao.
Tuy nhiên, việc kết hợp cả hai q trình nitrit hóa bán phần và quá trình anammox trong
cùng một bể phản ứng cũng gây trở ngại cho việc khởi động, vận hành và khắc phục sự
cố vì phải cân bằng giữa hai quá trình, tốn nhiều thời gian để đạt hiệu suất cao ổn định.
2.4. Q trình CANON
CANON là cơng nghệ kết hợp q trình nitrit hóa bán phần và q trình anammox
trong cùng một bể phản ứng ở điều kiện oxy giới hạn.
2.4.1. Cơ chế phản ứng
Quá trình CANON là quá trình xảy ra do sự tương tác của hai nhóm vi khuẩn tự
dưỡng Ammonia Oxidizing Bacteria (AOB) và Anammox Bacteria. Trong bể phản ứng
CANON gồm hai quá trình xảy ra đồng thời là q trình chuyển hóa ammonium thành

nitrit (nitrit hóa bán phần - partial nitrification) nhờ nhóm vi khuẩn AOB gồm lồi
Nitrosomonas, Nitrosospira, và q trình chuyển hóa ammonium và nitrit thành khí
nitrogen nhờ nhóm vi khuẩn anammox thuộc nhánh Planctomycetales gồm Candidatus
“Brocadia”, Candidatus “Kuenenia” và Candidatus “Scalindua” (Strous, 2000).
Theo K.A. Third và cộng sự, (2005) q trình oxi hóa ammonium (NH4+) thành
nitrit (NO2-) nhờ vi sinh Nitrosomonas và Nitrosospira trong điều kiện giới hạn oxi theo
phương trình (2.2):
1,3 NH4+ + 1,95 O2 → 1,3 NO2- + 2,6 H+ + 1,3 H2O

(2.2)


9

NO2- sinh ra từ phương trình (2.2) được vi khuẩn anammox thuộc nhóm
Planctomycetes sử dụng làm chất nhận điện tử trong điều kiện kị khí để oxi hóa NH4+N. Phản ứng thể hiện tại phương trình (2.3):
NH4+ + 1,3 NO2- → 1,02 N2 + 0,26 NO3- + 2 H2O

(2.3)

Quá trình anammox chuyển hóa NH4+ và NO2- thành khí N2 và sinh ra một lượng
nhỏ NO3-. Kết hợp phương trình (2.2) và (2.3) ta được phương trình (2.4), phương trình
đặc trưng của quá trình CANON:
NH4+ + 0,85 O2 → 0,435 N2 + 0,13 NO3- + 1,4 H+ + 1,3 H2O (2.4)
Từ các phương trình (2.4) cho thấy lượng oxy cần để loại bỏ 1 mg NH4+-N là
1,94 mgO2. Lượng oxy được cung cấp vừa đủ để oxy hóa khoảng một nửa lượng NH4+N trong nước thải đầu vào thành NO2--N, lượng NH4+-N còn lại sẽ tham gia phản ứng
với NO2--N vừa sinh ra dưới hoạt động của nhóm vi khuẩn anammox để tạo thành khí
N2 thân thiện với mơi trường. Theo phương trình (2.4), lượng kiềm tiêu thụ để loại bỏ 1
mg NH4+-N là 5 mg CaCO3 và sinh ra 0,13 mg NO3--N/mg NH4+-N bị loại bỏ.
2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình CANON

Quá trình CANON kết hợp hai q trình nitrit hóa bán phần và q trình
anammox xảy ra đồng thời trong cùng một bể phản ứng nên các yếu tố ảnh hưởng đến
quá trình CANON là tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến hai quá trình đó, bao gồm:
nhiệt độ, pH, DO, nồng độ Free Ammoni (FA, NH3) và Free Nitrous Acid (FNA, HNO2),
độ kiềm, nồng độ ammoni, nồng độ nitrit tích lũy trong bể phản ứng, v.v.
 Nhiệt độ và pH
Theo Strous và cộng sự (1999) và Jetten và cộng sự (1999), khoảng pH và nhiệt
độ thích hợp cho q trình anammox là từ 6,7-8,3 (tối ưu pH = 8) và 20-43 oC (tối ưu ở
40 oC); cịn theo Egli và cộng sự (2001) thì pH trong khoảng 6,5-9 (tối ưu ở pH = 8) và
nhiệt độ tối ưu là 37 oC, hoạt tính anammox khơng cịn ở 45 oC và khơng thể phục hồi,
ở 11 oC thì hoạt tính anammox chỉ bằng 24% so với ở 37 oC. Trong khi đó, pH = 7,57,9 cần duy trì để hạn chế sinh trưởng của NOB, thích hợp cho AOB sinh trưởng
(Vázquez-Padín và cộng sự, 2009).
 Nồng độ FA và FNA
pH và nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến giá trị FA và FNA. Khi pH hoặc nhiệt
độ tăng thì nồng độ FA tăng và FNA giảm và ngược lại khi pH hoặc nhiệt độ giảm thì