Luận văn thạc sĩ kỹ thuật môi trường làm giàu vi khuẩn anammox từ bùn kỵ khí hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất thức ăn cá

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu làm giàu vi khuẩn anammox từ bùn kỵ khí trong xử lý nước thải nhà máy sản xuất thức ăn cá, ứng dụng hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Diệu
• Người hướng dẫn: PGS. Đặng Vũ Bích Hạnh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất thức ăn cá
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tính chất nước thải ngành sản xuất thức ăn thủy sản
• 1.2. Công nghệ xử lý nước thải ngành sản xuất thức ăn thủy sản
• 1.3. Quá trình Anammox
• 1.4. Lịch sử phát hiện và bản chất quá trình Anammox
• 1.5. Hóa sinh học của quá trình Anammox
• 1.6. Đặc điểm vi sinh học
• 1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Anammox
• 1.8. Tình hình nghiên cứu Anammox trên thế giới
• 1.9. Tình hình nghiên cứu Anammox trong nước
• 1.10. Các phương pháp phân lập nuôi cấy từ môi trường
• 1.10.1. Các phương pháp phân lập
• 1.10.2. Phương pháp nuôi cấy vi sinh vật
• 1.10.3. Định danh bằng phương pháp sinh học phân tử
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nội dung nghiên cứu
• 2.2. Thiết kế lắp đặt mô hình
• 2.3. Mô hình làm giàu vi khuẩn Anammox
• 2.4. Vật liệu thí nghiệm
• 2.5. Quy trình vận hành chung
• 2.6. Thử nghiệm thăm dò xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ NH4+ - N
• 2.7. Các nghiệm thức ở ba tải trọng: 0,053 kgN/m3
• 2.8. Vật liệu thí nghiệm
• 2.9. Điều kiện vận hành
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả chạy thử nghiệm thăm dò
• 3.2. Kết quả chạy thích nghi sinh khối trên môi trường nuôi cấy là nước thải nhân tạo
• 3.3. Thí nghiệm 1: Khởi động nuôi cấy ở tải trọng 0,053 kgN/m3
• 3.4. Thí nghiệm 2: Tích lũy và làm giàu bùn ở tải trọng 0,25 kgN/m3
• 3.5. Thí nghiệm 3: Tích lũy và làm giàu bùn ở tải trọng 0,33 kgN/m3
• 3.6. Tốc độ loại bỏ Tổng Nitơ
• 3.7. Định danh xác định sự có mặt của vi khuẩn Anammox trong bùn hệ thống nuôi cấy
• 3.8. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ NH4+-N trong giai đoạn vận hành làm giàu bùn Anammox
• 3.8.1. pH và độ kiềm
• 3.8.2. Xây dựng phương trình hồi quy
• 3.9. Đặc điểm sinh khối Anammox
• 3.9.1. Sự phát triển của vi khuẩn Anammox
• 3.9.2. Màu sắc của bùn
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu và mục tiêu nghiên cứu

Luận văn thạc sĩ tập trung vào việc làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí của hệ thống xử lý nước thải tại nhà máy thức ăn cá. Mục tiêu chính là nuôi cấy và làm giàu sinh khối vi khuẩn Anammox để ứng dụng trong xử lý nước thải giàu nitơ. Nghiên cứu này nhằm giải quyết vấn đề xử lý nitơ trong nước thải công nghiệp, đặc biệt là từ các nhà máy sản xuất thức ăn thủy sản, bằng cách sử dụng công nghệ Anammox tiên tiến và hiệu quả.

1.1. Bối cảnh và ý nghĩa

Nước thải từ các nhà máy sản xuất thức ăn cá chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho. Việc xử lý nitơ trong nước thải là một thách thức lớn do chi phí và nhu cầu năng lượng cao. Công nghệ Anammox được chọn vì khả năng xử lý nitơ hiệu quả mà không cần bổ sung nguồn cacbon hữu cơ, giảm chi phí và năng lượng tiêu thụ. Nghiên cứu này cũng góp phần làm phong phú nguồn gen vi khuẩn Anammox bản địa, tăng khả năng thích nghi với môi trường xử lý nước thải tại Việt Nam.

1.2. Mục tiêu cụ thể

Nghiên cứu nhằm thiết kế và vận hành mô hình làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí, thích nghi sinh khối trên môi trường nước thải nhân tạo, và định danh sự hiện diện của vi khuẩn Anammox trong hệ thống. Các yếu tố ảnh hưởng như pH, nhiệt độ, và độ kiềm cũng được khảo sát để tối ưu hóa quá trình xử lý.

II. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng mô hình SBR (Sequencing Batch Reactor) để làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí. Quá trình được thực hiện trong 11 tháng với ba giai đoạn thí nghiệm: khởi động, tích lũy và làm giàu sinh khối. Các chỉ tiêu như pH, DO, nhiệt độ, và nồng độ nitơ được theo dõi định kỳ. Phương pháp PCR và giải trình tự DNA được sử dụng để định danh vi khuẩn Anammox.

2.1. Thiết kế mô hình

Mô hình SBR được thiết kế với thể tích hiệu dụng 9 lít, sử dụng bùn kỵ khí từ nhà máy sản xuất thức ăn cá. Quá trình vận hành bao gồm ba giai đoạn: khởi động với nồng độ 70 mgN/L, tích lũy ở 150 mgN/L, và làm giàu ở 200 mgN/L. Hiệu suất loại bỏ nitơ được đánh giá qua từng giai đoạn.

2.2. Phân tích và định danh

DNA từ mẫu bùn được tách chiết và PCR với các primers chọn lọc để xác định sự hiện diện của vi khuẩn Anammox. Kết quả giải trình tự cho thấy sự xuất hiện của loài Candidatus brocadia, một loài vi khuẩn Anammox phổ biến trong xử lý nước thải.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất loại bỏ nitơ tăng dần qua các giai đoạn, từ 29% ở giai đoạn khởi động lên 88% ở giai đoạn làm giàu. Màu sắc của bùn chuyển từ đen sang nâu đỏ, cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của vi khuẩn Anammox. Phân tích DNA xác nhận sự hiện diện của Candidatus brocadia, chứng minh hiệu quả của quá trình làm giàu.

3.1. Hiệu suất xử lý nitơ

Hiệu suất loại bỏ nitơ tăng đáng kể qua các giai đoạn, từ 29% ở tải trọng 0,053 kgN/m3 lên 64% ở 0,25 kgN/m3 và đạt 88% ở 0,33 kgN/m3. Điều này cho thấy khả năng thích nghi và phát triển của vi khuẩn Anammox trong môi trường nước thải giàu nitơ.

3.2. Định danh vi khuẩn

Kết quả PCR và giải trình tự DNA xác nhận sự hiện diện của Candidatus brocadia, một loài vi khuẩn Anammox phổ biến. Điều này chứng minh hiệu quả của quá trình làm giàu và khả năng ứng dụng công nghệ Anammox trong xử lý nước thải công nghiệp.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí, đạt hiệu suất loại bỏ nitơ cao và xác định được loài Candidatus brocadia. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ Anammox để xử lý nước thải giàu nitơ tại các nhà máy sản xuất thức ăn cá và các ngành công nghiệp khác.

4.1. Ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu cung cấp giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí cho việc xử lý nước thải giàu nitơ, đặc biệt là trong ngành sản xuất thức ăn thủy sản. Việc sử dụng vi khuẩn Anammox bản địa giúp tăng khả năng thích nghi và giảm thời gian khởi động hệ thống.

4.2. Hướng phát triển

Cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình làm giàu vi khuẩn Anammox và ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp. Ngoài ra, việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ, pH, và độ kiềm cần được mở rộng để nâng cao hiệu quả xử lý.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành sản xuất thức ăn thủy sản tại Việt Nam ngày càng phát triển, kéo theo lượng nước thải chứa hàm lượng cao các chất dinh dưỡng như Nitơ (N) và Phốt pho (P) tăng lên đáng kể. Theo số liệu phân tích nước thải đầu vào tại một nhà máy sản xuất thức ăn cá ở Cần Thơ, tổng Nitơ đạt khoảng 946 mg/L, Ammonia lên tới 276 mg/L, cùng với các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ như BOD5 và COD lần lượt là 19.500 mg/L và 26.840 mg/L. Việc xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm này là thách thức lớn đối với các hệ thống xử lý nước thải truyền thống do yêu cầu cao về oxy và nguồn cacbon hữu cơ bổ sung.

Quá trình Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) được xem là giải pháp tiềm năng trong xử lý nước thải giàu Nitơ nhờ khả năng loại bỏ ammonium và nitrite trong điều kiện kỵ khí, giảm thiểu nhu cầu oxy và không cần bổ sung cacbon hữu cơ. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí lấy từ hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất thức ăn cá, nhằm phát triển nguồn vi sinh vật bản địa thích nghi cao với môi trường nước thải đặc thù. Nghiên cứu được thực hiện trong 11 tháng tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. HCM, với mô hình SBR kỵ khí thể tích 9 lít.

Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần bổ sung nguồn gen Anammox tại chỗ mà còn mang ý nghĩa thực tiễn trong việc nâng cao hiệu quả xử lý nước thải thủy sản giàu Nitơ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí vận hành cho các nhà máy trong khu vực phía Nam Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: (1) Quá trình sinh học Anammox, trong đó vi khuẩn Anammox oxy hóa ammonium bằng nitrite trong điều kiện kỵ khí tạo thành khí nitơ phân tử, theo phản ứng:

$$ \mathrm{NH_4^+ + NO_2^- \rightarrow N_2 + 2H_2O} $$

với tỉ lệ mol NH4+ : NO2- = 1 : 1,32. (2) Mô hình phản ứng theo mẻ (Sequencing Batch Reactor - SBR) được sử dụng để làm giàu và nuôi cấy vi khuẩn Anammox trong môi trường nhân tạo.

Ba khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm:

• Vi khuẩn Anammox: Nhóm vi sinh vật thuộc bộ Planctomycetales, có khả năng oxy hóa ammonium kỵ khí.
• Bùn kỵ khí: Bùn lấy từ bể kỵ khí tiếp xúc trong hệ thống xử lý nước thải, chứa vi sinh vật bản địa.
• Tải trọng Nitơ (NLR): Lượng Nitơ được đưa vào bể phản ứng tính theo kg N/m³/ngày, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất xử lý.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là bùn kỵ khí lấy từ bể kỵ khí tiếp xúc của nhà máy sản xuất thức ăn cá tại Cần Thơ. Mô hình nghiên cứu là bể phản ứng SBR kỵ khí thể tích hiệu dụng 9 lít, vận hành trong 11 tháng với ba giai đoạn tải trọng Nitơ tăng dần: 0,053; 0,25 và 0,33 kgN/m³/ngày.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Theo dõi các chỉ tiêu pH, DO, nhiệt độ hàng ngày; ammonium (NH4+-N), nitrite (NO2--N), nitrate (NO3--N) hàng tuần.
• Phân tích DNA bằng kỹ thuật PCR với primers đặc hiệu (Ana_5’ và Ana_3’) để xác định sự hiện diện của vi khuẩn Anammox trong bùn.
• Giải trình tự gen 16S rDNA và xây dựng cây phát sinh loài để định danh vi khuẩn.
• Xử lý số liệu bằng phần mềm Excel 2010 và SPSS 23, xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính đánh giá ảnh hưởng các yếu tố môi trường đến hiệu suất loại bỏ ammonium.

Timeline nghiên cứu:

• Tháng 02/2017: Bắt đầu thiết kế và lắp đặt mô hình.
• Tháng 03/2017 - 01/2018: Vận hành thí nghiệm 1 (khởi động).
• Tháng 02/2018 - 06/2018: Thí nghiệm 2 (tăng tải trọng).
• Tháng 07/2018 - 12/2018: Thí nghiệm 3 (tăng tải trọng cao hơn).
• Tháng 01/2019: Phân tích dữ liệu, định danh vi khuẩn và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu suất loại bỏ ammonium tăng theo tải trọng Nitơ:

• Thí nghiệm 1 (tải trọng 0,053 kgN/m³/ngày) đạt hiệu suất loại bỏ ammonium tối đa 29%, SS trong bể đạt 1.866 mg/L.
• Thí nghiệm 2 (tải trọng 0,25 kgN/m³/ngày) hiệu suất tăng lên 64%, SS đạt 2.967 mg/L.
• Thí nghiệm 3 (tải trọng 0,33 kgN/m³/ngày) hiệu suất cao nhất 88%, SS đạt 3.781 mg/L.

2. Màu sắc bùn chuyển đổi đặc trưng: Sau 11 tháng vận hành, màu bùn chuyển từ đen sang nâu đỏ, dấu hiệu nhận biết sự phát triển của vi khuẩn Anammox do sắc tố cytochrome C trong enzym HZO.

3. Xác định vi khuẩn Anammox thuộc loài Candidatus Brocadia: Kết quả PCR đoạn 16S rDNA (~100-150 bp) và giải trình tự gen cho thấy sự hiện diện của vi khuẩn Anammox thuộc chi Candidatus Brocadia trong mẫu bùn nuôi cấy.

4. Ảnh hưởng của các yếu tố môi trường: pH được duy trì ổn định ở 7,5 ± 0,2, nhiệt độ 35 ± 2 °C là điều kiện tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn Anammox. DO được kiểm soát dưới 0,4 mg/L để tránh ức chế hoạt động vi sinh vật.

Thảo luận kết quả

Hiệu suất loại bỏ ammonium tăng rõ rệt theo tải trọng Nitơ cho thấy vi khuẩn Anammox được làm giàu thành công và thích nghi tốt với môi trường nhân tạo. Sự chuyển đổi màu sắc bùn là minh chứng sinh học cho sự phát triển của vi khuẩn Anammox, phù hợp với các nghiên cứu trước đây về đặc điểm sinh học của nhóm vi sinh vật này.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, hiệu suất loại bỏ ammon

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Khi dân số ngày càng gia tăng thì việc nuôi trồng thủy sản cũng tăng nhanh và ra đời các trung tâm sản xuất thức ăn thủy sản. Khi các doanh nghiệp sản xuất thức ăn tăng lên thì mối quan tâm lớn nhất sẽ là vấn đề xả thải. Nƣớc thải các nhà máy chế biến thức ăn thủy sản luôn chứa nhiều chất hữu cơ, cặn lơ lửng, hàm lƣợng N, P cao. Vấn đề chính của việc xử lý nƣớc thải ngành sản xuất thức ăn thủy sản là việc xử lý N, P.

Hiện nay có nhiều phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chứa Nitơ cao nhƣ CANON, SHARON, OLAND, SNAP,A2O, Anammox nhƣng Jetten và cộng sự (2012) [1] đã chứng minh rằng công nghệ Anammox có thể giải quyết tốt vấn đề xử lý N, P trong nƣớc thải có hàm lƣợng chất dinh dƣỡng cao do đòi hỏi nhu cầu về oxy ít hơn, không cần bổ sung nguồn Cacbon hữu cơ từ bên ngoài, nó đem lại lợi ích về kinh tế. Với việc nuôi cấy Anammox bằng chính nguồn vi khuẩn bản địa có thể giúp cho vi sinh vật xử lý nƣớc thải có khả năng thích nghi cao với môi trƣờng hơn so với nguồn vi khuẩn đƣợc thu thập từ nhiều nguồn phải trải qua quá trình thích nghi lâu dài. Kocamemi BA và cộng sự (2018) [2] đã nghiên cứu nhằm đánh giá tác động của kỹ thuậtsử dụng seed trong giai đoạn khởi động và làm giàu của các hệ thống Anammox bằng cách theo dõi cả hiệu suất của quá trình và động lực học của vi sinh vật. Hai kỹ thuậtseeding khác nhau, sử dụng nuôi cấy bùn hoạt tính hỗn hợp từ nguồn bùn địa phƣơng và sử dụng nuôi cấy Anammox đƣợc làm giàu từ nƣớc ngoài, đƣợc nghiên cứu tƣơng đối trong các hệ thống SBR hoạt động trong 410 ngày.

Seed Anammox đƣợc làm giàu từ nƣớc ngoài bị ức chế nghiêm trọng trong quá trình vận chuyển. Hoạt động Anammox bắt đầu lại sau thời gian phục hồi 195 ngày. Hoạt tính Anammox đã đƣợc làm giàu thành công trong vòng 95 ngày từ nguồn bùn hoạt tính cục bộ mà không cần seeding Anammox. Vi khuẩn Anammox đạt mức 1.011 bản/ng vào cuối thời gian làm giàu 410 ngày.

Kết quả FISH cho thấy, Ca. Brocadia anammoxidans và Ca. Scalindua chiếm ƣu thế trong môi trƣờng làm giàu. TNRR tối đa đƣợc quan sát là 430 mg N/ngày.

Các phân tích DGGE cho thấy một sự thay đổi mạnh mẽ trong cộng đồng vi sinh vật (56%) với sự làm giàu Anammox. 2 Vì vậy, đề tài ―LÀM GIÀU VI KHUẨN ANAMMOX TỪ BÙN KỴ KHÍ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT THỨC ĂN CÁ‖đƣợc chọn để tiến hành nghiên cứu. Mục tiêu nghiên cứu Nuôi cấy làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất thức ăn cá. Nội dung nghiên cứu Đề tài bao gồm các nội dung nhƣ sau: (i) Thiết kế, lắp đặt mô hình làm giàu Anammox từ bùn kỵ khí hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất thức ăn cá.

(ii) Chạy thích nghi, tích lũy và làm giàu sinh khối trên môi trƣờng nƣớc thải nhân tạo. (iii) Định danh xác định sự có mặt của vi khuẩn Anammox trong bùn của hệ thống. (iv) Khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố bao gồm pH, nhiệt độ, độ kiềm,…đến quá trình khử Ammoni. Đối tƣợng nghiên cứu Nhóm nghiên cứu sử dụng mô hình có thể tích hiệu dụng 9 lít để thực hiện thí nghiệm nuôi cấy làm giàu vi khuẩn Anammox từ bùn kỵ khí nhà máy sản xuất thức ăn cá Công ty Cổ phần Chăn Nuôi C.

Việt Nam tại Cần Thơ. Phƣơng pháp nghiên cứu * Phƣơng pháp tổng quan tài liệu, tham khảo, tìm hiểu các nghiên cứu đã đƣợc thực hiện ứng dụng công nghệ Anammox từ các bài báo đã đƣợc công bố. Tìm hiểu các cơ chế xảy ra trong quá trình Anammox, tham khảo các tài liệu về vận hành, các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình. * Thiết kế thí nghiệm: + Thiết kế mô hình; + Thử nghiệm thăm dò, xác định các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình loại bỏ NH4+- N; + Các nghiệm thức: 3 - Thí nghiệm 1: Khởi động nuôi cấy làm giàu bùn ở tải trọng 0,058 kgN/m3.

- Thí nghiệm 2: Giai đoạn tích lũy và làm giàu vi khuẩn Anammox ở tải trọng 0,25 kgN/m3. - Thí nghiệm 3: Giai đoạn tích lũy và làm giàu vi khuẩn Anammox ở tải trọng 0,33 kgN/m3. * Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích, đánh giá số liệu thực nghiệm của thí nghiệm, hàng ngày theo dõi chỉ tiêu pH, DO, nhiệt độ; hàng tuần theo dõi các chỉ tiêu, NH4+ - N, NO3- -N, NO4 - - N. * Phƣơng pháp lấy mẫu chạy PCR giải trình tự DNA.

* Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu thực nghiệm đƣợc nhập vào phần mềm Excel (version 2010) hàng ngày và xử lý số liệu trên phần mềm Excel (version 2010) và SPSS (version 23). Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu cung cấp bổ sung nguồn gen Anammox từ bùn kỵ khí nhà máy sản xuất thức ăn cá. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu góp phần thực tế xử lý nƣớc thải giàu nitơ của các hệ thống xử lý nƣớc thải thủy sản ở phía Nam.

Tính mới của đề tài Thu nhận và làm giàu nguồn gen Anammox tại chỗ. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tính chất nƣớc thải ngành sản xuất thức ăn thủy sản Do đặc trƣng của ngành nghề sản xuất thức ăn cá là không sử dụng nƣớc trong quá trình sản xuất nên không phát sinh nƣớc thải (lƣợng nƣớc sử dụng cho hoạt động lò hơi sẽ hóa hơi và không phát sinh nƣớc thải). Lƣợng nƣớc thải phát sinh chủ yếu là nƣớc từ việc vệ sinh hệ thống chứa cám bụi, vệ sinh bồn dầu cá, mắm tôm, và nƣớc thải sinh hoạt.

Nƣớc thải chứa nhiều bột cám nổi. Lƣợng nƣớc thải này chứa hàm lƣợng cao SS, BOD, COD các chất dinh dƣỡng.1 Kết quả phân tích nƣớc thải đầu vào công ty cổ phần chăn nuôi C. Việt Nam STT CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ KẾT QUẢ 1 TSS mg/L 7,805 2 BOD5 (20C) mg/L 19,500 3 COD mg/L 26,840 4 Tổng N mg/L 946 5 Tổng P mg/L 138 6 Ammonia mg/L 276 7 Sunfua mg/L 12 8 Coliform MPN/100mL 2,4x103 (Nguồn: Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng Cần Thơ, 2016) 1. Công nghệ xử lý nƣớc thải ngành sản xuất thức ăn thủy sản Hiện nay có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn để xử lý nitơ trong nƣớc thải thủy sản.

Ghaly và cộng sự (2004) [3] đã thực hiện năm ô đất đã đƣợc kiểm tra khả năng loại bỏ chất dinh dƣỡng từ nƣớc thải nuôi trồng thủy sản và sự phù hợp nhƣ thức ăn cho cá: cỏ linh lăng, cỏ ba lá trắng, yến mạch, lúa mạch đen, lúa mạch. Những hạt giống đầu tiên đƣợc nảy mầm trong nƣớc trong một hệ thống thủy canh, và các ô đất đƣợc cho ăn nƣớc thải từ cá rô phi cơ sở sản xuất. Hạt cỏ ba lá và cỏ linh lăng đã bị nhiễm nấm ngay sau khi nảy mầm, và rễ của chúng đã bị phá hủy hoàn toàn ở ngày 14. Yến mạch, lúa mạch đen và lúa mạch có tốc độ tăng trƣởng nhanh nhất và cho thấy khả năng chịu 5 bệnh nấm cao hơn so với cỏ linh lăng và cỏ ba lá.

Mặc dầumột lƣợng đáng kể các chất hòa tan và không hòa tan đƣợc giải phóng bởi hạt trong thời kỳ nảy mầm, cây có thểloại bỏ tất cả các chất ô nhiễm trong nƣớc thải và các phần quan trọng của các chất đƣợc giải phóng. Tổng mức giảm trong tổng chất rắn, COD, NO3- - N, NO2- - N, P và K dao động từ 54,7-91,0%; 56-91,5%; 82,9-98,1%; 95,9-99,5%; 54,5-93,6% và 99,6-99,8%, tƣơng ứng. Yến mạch, lúa mạch và lúa mạch đen phát triển tốt trong loại hệ thống thủy canh này và có thể đƣợc sử dụng làm thức ăn cho cá sau khi đƣợcbổ sung chất béo, Ca, Na, Mn và Fe. Dầu và clorua của các nguyên tố này có thể đƣợc thêm vào các nhà máy này khi xây dựng cho cá ăn.

Đối với hoạt động liên tục, một hệ thống hai đơn vị có thể đƣợc cấu hình để cho phép nảy mầm một tuần và làm sạch một tuần vàkhởi động trong một đơn vị trong khi đơn vị khác đang hoạt động.G và cộng sự (2014) [4], đã làm giàu Anammox trong dòng nƣớc của nhà máy xử lý nƣớc thải (WWTP) tiết kiệm năng lƣợng cho sục khí và cho phép thu hồi khí sinh học từ vật liệu hữu cơ. Những thách thức chính khi áp dụng quy trình Anammox trong dòng nƣớc có liên quan đến nhiệt độ thấp < 20 C, làm giảm đáng kể độ đặc hiệu hoạt động Anammox. Mục đích của nghiên cứu này là làm phong phú thêm một loài Anammox thích nghi lạnh, với mức cao hoạt động cụ thể. Điều này đã đạt đƣợc trong một lò phản ứng 4,2 L hoạt động ở 10 C, đƣợc nuôi dƣỡng với 61 mgN/L (NH4+, NO2-) và đƣợc cấy với bùn hoạt tính từ hai WWTP thành phố đƣợc chọn.

Candidatus brocadia fulgida là loài chiếm ƣu thế trong sinh khối đƣợc làm giàu, với một hoạt động cụ thể là 30 –44 mg N/(gVSd). Điều này cao gấp hai lần so với báo cáo trƣớc đây ở 10 C, có lợi cho ứng dụng toàn diện. Năng suất khối lƣợng sinh học là 0,046 g sinh khối/g N đƣợc chuyển đổi, tƣơng tự nhƣ ở nhiệt độ cao hơn. Apipong và cộng sự (2008) [35] đã sử dụng quá trình bùn hoạt tính với quá trình nitrat hóa bán phần (AS/PN) kết hợp với quá trình oxy hóa amoni kỵ khí (Anammox) xử lý nƣớc thải chế biến thủy sản.

Điều kiện hoạt động của quá trình AS/PN để ghép nối với quá trình Anammox đƣợc xác định là pH trong khoảng 7,7 - 8,2 và DO là 0,5 - 0,9 mg/L để đạt đƣợc loại bỏ hơn 85% COD cũng nhƣ quá trình nitrat hóa một phần. Quá trình AS/PN đƣợc phát triển có thể tạo ra nồng độ gần nhƣ bằng nhau nitơ amoni và nitrit trong nƣớc thải rất phù hợp cho quá trình Anammox. Loại bỏ gần hoàn toàn ammonium 6 và nitrite đã đạt đƣợc trong quá trình vận hành Anammox ở trạng thái ổn định. Tốc độ loại bỏ nitơ tối đa cho quá trình Anammox đƣợc tìm thấy là 0,6 kgN/m3.

Các vi sinh vật tham gia vào cả quá trình AS/PN và Anammox đƣợc xác định bằng cách sử dụng kỹ thuật phản ứng lai tại chỗ và chuỗi polymerase. Kết quả 16S rDNA tiết lộ 94% tƣơng đồng với Candidatus “Brocadia Fulgida”. Jetten và cộng sự (2012) [1] đã so sánh định tính một số công nghệ xử lý dinh dƣỡng và quá trình Anammox nhƣ sau: Bảng 1.