Tóm tắt Luận án Nghiên cứu kết hợp phương pháp nội điện phân và phương pháp màng sinh học lưu động A2O – Mbbr để xử lý nước thải nhiễm TNT

ằng phương pháp mạ hóa CuSO4 trên hạt Fe có kích thước trung bình 100 nm trên máy khuấy từ. 2. Xử lý nước thải TNT: Chuẩn bị dung TNT 100 mg/L cho vào bình tam giác 500 mL, thay đổi các điều kiện phản ứng pH, nhiệt độ, tốc độ lắc, hàm lượng Fe/Cu bổ sung theo từng nghiên cứu tương ứng. 3. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: Thực hiện theo quy hoạch bậc hai Box-Behnken và phần mềm tối ưu hóa Design-Expert phiên bản 11. 4. Phân lập bùn hoạt tính: Để hoạt hóa, lấy bùn hoạt tính từ các trạm xử lý nước thải chứa TNT của các cơ sở sản xuất 121, 115, bổ sung dinh dưỡng phù hợp với các điều kiện nuôi cấy kỵ khí, thiếu khí, hiếu trong thời gian 30 ngày. Sau đó tiến hành phân lập hệ VSV trong bùn đã được hoạt hóa. 5. Phương pháp phân loại vi sinh vật: Tiến hành giải trình tự 16S rDNA của các chủng phân lập và tuyển chon được. SAu đó so sánh với trình tự ADNr 16S của các loài đã công bố từ dữ liệu của DDBJ, EMBL, GenBank Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Chương này trình bày về xác lập các điều kiện chế tạo vật liệu nano lưỡng kim Fe/Cu, ảnh hưởng của các yếu tố nội điện phân, A2O-MBBR để xử lý nước thải chứa TNT và tối ưu hóa, đặc điểm động học phản ứng nội điện phân, đa dạng vi sinh vật trong hệ thống A2O-MBBR, phần mềm điều khiển hệ thống nội điện phân kết hợp xử lý nước thải chứa TNT. 3.1. Chế tạo vật liệu nội điện phân nano lƣỡng kim Fe/Cu Phần này trình bày chi tiết kết quả nghiên cứu xác lập các điều kiện phản ứng để chế tạo vật liệu Fe/Cu: sử dụng bột Fe có kích thước 100 nm 5 mạ hóa bằng dung dịch CuSO4 ở nồng độ 6%, thời gian 2 phút thu được vật liệu Fe/Cu có hàm lượng Cu trên bề mặt đạt 68,44 % khối lượng nguyên tử đồng đạt 79,58% a b Hình 3.1: Ảnh SEM (a) và phổ EDS vật liệu nanolưỡng kim Fe/Cu Kết quả khảo sát và so sánh dòng ăn mòn giữa 2 loại vật liệu nano lưỡng kim Fe/C và Fe/Cu được trình bày ở hình 3.2: a b Hình 3.2: Đường Tafel dòng ăn mòn hệ điện cực Fe/C trước mạ (a) và Fe/Cu sau mạ (b) tại các giá trị thời gian khác nhau Từ hình 3.2 có thể nhận thấy thế ăn mòn (EĂM) của vật liệu Fe/ đều có quy luật giảm dần về phía âm hơn. Tuy nhiên thế của vật liệu nội điện phân Fe/Cu đạt - 0,563 V ÷ - 0,765 V có giá trị tuyệt đối cao hơn so với thế ăn mòn của vật liệu nội điện phân Fe/C chỉ đạt từ - 0,263 V ÷ - 0,693. Hình 3.3 kết quả cho thấy tốc độ ăn mòn của vật liệu Fe/Cu đạt 8,187.10 -2 mm/năm cũng cao hơn gần gấp 2 lần so với vật liệu Fe/C chỉ đạt 4,81110 -2 mm/năm. 6 20 40 60 80 100 120 4.0E-6 6.0E-6 8.0E-6 1.0E-5 1.2E-5 1.4E-5 1.6E-5 Thời gian (phút) D o n g a n m o n i r (A ) Fe/Cu Fe/C Hình 3.3: Sự phụ thuộc dòng ăn mòn theo thời gian của hệ vật liệu điện cực Fe/C trước mạ -- (a) và Fe/Cu thu được sau mạ hóa học -■- (b) Như vậy đã tổng hợp được vật liệu nội điện phân bimetallic Fe/Cu với kích thước trung bình 100 nm, hiệu điện thế điện thế E 0 = 0,777 V. Trong dung dịch điện ly pH 3, nòng độ TNT 100 mg/L vật liệu Fe/Cu có mật độ dòng ăn mòn đạt 14,8510 -6 A/cm 2 và tốc độ ăn mòn 8,18710 -2 mm/năm 3.2. Ảnh ƣởng của các yếu tố tới hiệu quả xử lý TNT 3.2.1. Ảnh hƣởng của pH Hiệu quả xử lý TNT phụ thuộc vào giá trị pH ban đầu của dung dịch điện ly. Kết quả được trình bày ở hình 3.4 sau: 2 3 4 5 6 0 20 40 60 80 100 T N T (m g /L ) pH 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 Thời gian (phút) 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 T N T ( m g /L ) Hình 3.4: Hiệu quả xử lý TNT ở các pH ban đầu khác nhau tại thời điểm 90 phút Hình 3.5: Sự phụ thuộc hiệu quả xử lý vào pH ban đầu theo thời gian 7 Hình 3.4 và 3.5 cho thấy trong giai đoạn 90 phút đầu tốc độ phản ứng diễn ra rất nhanh đạt được hiệu quả xử lý cao. Tại thời điểm 90 phút, nồng độ TNT đạt 1,61; 1,62; 1,71 và 1,72 mg/L hay đạt hiệu quả xử lý là 98,29; 98,22; 98,34 và 98,22% tương ứng với các giá trị pH ban là 2,0; 2,5; 3,0; 3,5. Đối với các giá trị pH 4,0; 4,5; đạt hiệu quả thấp hơn và nồng độ TNT đạt tương ứng là 3,05; 13,09 mg/L. Các giá trị pH 5,0; 5,5 và 6 cho hiệu quả xử lý thấp nhất, với nồng độ TNT đạt tương ứng là là 26,03; 56,36 và 89,03 mg/L. Giai đoạn từ 90 đến 180 phút thì hiệu quả xử lý chậm lại và tăng không đáng kể. 3.2.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng vật liệu Fe/Cu Đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng hàm lượng vật liệu Fe/Cu 10; 20; 30; 40; 50; 60 g/L tới hiệu quả xử lý TNT. Kết quả được trình bày ở hình 3.11; 3.12 và 3.13. 10 20 30 40 50 60 0 4 8 12 16 20 24 28 32 T N T (m g /L ) Hàm lượng Fe/Cu (g/L) 0 30 60 90 120 150 180 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (phút) T N T (m g /L ) 10 g/L 20 g/L 30 g/L 40 g/L 50 g/L 60 g/L Hình 3.6: Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý TNT tại 90 phút đầu vào hàm lượng vật liệu nội điện phân Fe/Cu Hình 3.7: Sự thay đổi nồng độ TNT theo thời gian xử lý tại các hàm lượng vật liệu nội điện phân Fe/Cu khác nhau Kết quả trình bày tại hình 3.61 và 3.7 cho thấy hàm lượng vật liệu có ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý TNT. Như vậy hiệu quả xử lý TNT phụ thuộc vào hàm lượng vật liệu nội điện phân Fe/Cu tham gia phản ứng. Với các hàm lượng vật liệu Fe/Cu 30; 40; 50; 60 sau 180 phản ứng thì hiệu quả xử lý TNT, đạt cao nhất là 99,99% và giá trị pH tăng đạt tới 5,5. 8 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ của phản ứng có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng nội điện phân, nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh và ngược lại. 20 25 30 35 40 45 0 1 2 3 4 5 6 Nhiệt độ (o C) T N T (m g /L ) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 Thời gian (phút) T N T ( m g /L ) 20 25 30 35 40 45 80 120 160 0 4 8 Hình 3.8: Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý TNT tại 90 phút đầu vào nhiệt độ Hình 3.9: Sự phụ thuộc của nồng độ TNT được xử lý bằng vật liệu nội điện phân vào thời gian phản ứng tại các nhiệt độ khác nhau Từ kết quả Hình 3.8 và 3.9 cho thấy, nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh và ngược lại. Tại thời điểm 90 phút các nhiệt độ 40℃, 45℃ xử lý TNT cho hiệu quả cao nhất, hàm lượng TNT trong dung dịch giảm còn 0,57; 0,63 mg/L; tiếp đến là 30℃, 35℃ còn 1,76; 1,71 mg/L và cuối cùng là 20℃, 25℃ chỉ còn 5,31; 3,60 mg/L. Như vậy, rõ ràng là nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng nhanh, hiệu quả xử lý cao nhất là tại nhiệt độ 45℃ và kém nhất là 20℃. Giai đoạn tiếp theo từ 90 đến 120 phút thì tốc độ phản ứng chậm dần lại. 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ TNT Nồng độ TNT ban đầu có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng và hiệu quả xử lý do các nguyên nhân sau: (1) các chất ô nhiễm và các sản phẩm phân hủy trung gian sẽ cạnh trạnh phản ứng với nhau trên bề bề mặt điện cực. (2) nồng độ chất ô nhiễm khác nhau khiến cho pha phân tán tiếp xúc giữa chất ô nhiễm với bề mặt điện cực Fe/Cu là khác nhau: 9 40 50 60 70 80 90 100 1.4 1.5 1.6 1.7 T N T (m g /L ) Nồng độ TNT ban đầu (mg/L) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Thời gian (phút) T N T ( m g /L ) 40 60 80 100 30 40 50 60 70 80 90 100 0 20 40 Hình 3.10: Sự phụ thuộc của nồng độ TNT còn lại sau xử lý vào nồng độ ban đầu Hình 3.11: Sự thay đổi của nồng độ TNT theo thời gian với các nồng độ TNT ban đầu khác nhau Hình 3.10; 3.11 cho thấy, nồng độ TNT càng thấp thì hiệu quả xử lý càng cao và ngược lại. Tại thời điểm 90 phút nồng độ TNT còn lại là 1,35; 1,42; 1,51; 1,68 mg/L tương ứng với các nồng độ TNT ban đầu là 40; 60; 80; 100 mg/L. Giai đoạn tiếp theo từ 90 đến 180 phút thì gần như ảnh hưởng của nồng độ TNT ban đầu lên tốc độ và hiệu quả xử lý là không cách biệt. Tại thời điểm 180 phút nồng độ TNT còn lại đạt tương ứng là 0,15; 0,19; 0,21 và 0,23 mg/L. 3.2.5 Tối ưu hóa quy trình xử lý nước thải nhiễm TNT Quy họach thực nghiệm bậc 2 Box-Behnken đối với các yếu tố pH, nhiệt độ, tốc độ lắc, thời gian phản ứng cho phương trình hồi quy: Y = 93,16 + 1,05B + 3,02C + 8,62D – 0,265BC - 4,73CD + 1,12A 2 – 1,11C 2 - 3D 2 . Điều kiện tối ưu xác định được từ phương trình hồi quy ứng với: pH = 3,24, nhiệt độ 32,6℃, tốc độ lắc 91 rpm thời gian 140 phút sẽ cho hiệu quả xử lý TNT đạt 98,29%. Trong các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý TNT thời gian ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất xử lý, sau đó đến nhiệt độ nhưng ở mức độ thấp hơn còn tốc độ lắc và giá trị pH có ảnh hưởng ít. a b 10 c d e f Hình 12: Quan hệ ảnh hưởng giữa các yếu tố với nhau lên hiệu quả xử lý TNT. (a): pH và thời gian; (b) pH và nhiệt độ; (c) pH và tốc độ lắc; (d) nhiệt độ và thời gian; (e) nhiệt độ và tốc độ lắc; (f) thời gian và tốc độ lắc. 3.3. Một số đặc điểm động học của quá trình nội điện phân xử lý TNT 3.3.1. Tốc độ ăn mòn sắt và động học phân hủy TNT Phần này trình bày kết quả tốc độ ăn mòn sắt và mối tương quan giũa tốc độ phân hủy TNT . 0 20 40 60 80 100 120 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Thời gian (phút) C io n F e (m g /L ) 0 50 100 150 200 250 300 350 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Thời gian (phút) C t/ C o Hình 3.13: Sự phụ thuộc của hàm lượng Fe hòa tan vào thời gian phản ứng phản ứng của quá trình nội điện phân Hình 3.14: Sự phụ thuộc của nồng độ TNT vào thời gian phản ứng nội điện phân của vật liệu Fe/Cu Từ kết quả Hình 3.13 và Hình 3.14 có thể nhận thấy quan hệ nhân quả giữa tốc độ ăn mòn sắt với nồng độ sắt trong quá trình xử lý TNT phụ thuộc theo thời gian. 11 Hình 3.15: Mối quan hệ giữa logarith giữa nồng độ và thời gian Kết quả Hình 3.15 chứng minh rằng TNT bị khử bởi phản ứng nội điện phân Fe/Cu là phù hợp với mô hình động học bậc 1 giả đinh. Hằng số tốc độ phản ứng được tính bằng độ dốc (hệ số góc) của đường hồi quy tuyến tính. 3.3.2. Ảnh hưởng của pH và hàm lượng Fe/Cu 0 20 40 60 80 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 Thời gian (phút) pH=2 k=0.0371 pH=2.5 k=0.0369 pH=3 k=0.0367 pH=3.5 k=0.0366 pH=4 k=0.0307 pH=4.5 k=0.0224 pH=5 k=0.0084 pH=5.5 k=0.0059 pH=6 k=0.0011 ln (C t/C o ) 0 20 40 60 80 -4.5 -4.0 -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 10 g/L k=0.0126 20 g/L k=0.0205 30 g/L k=0.0339 40 g/L k=0.0452 50 g/L k=0.0459 60 g/L k=0.0459 Thời gian (phút) ln (C t/ C o ) Hình 3.16: Ảnh hưởng của pH ban đầu đến tốc độ phân hủy TNT Hình 3.17: Ảnh hưởng của hàm lượng Fe/Cu đến tốc độ phân hủy TNT 3.3.3. Ảnh hưởng của tốc độ lắc và nhiệt độ 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 60 rpm k=0.013 90 rpm k=0.025 120rpm k=0.044 Thời gian (phút) ln ( C t/C o ) 0 20 40 60 80 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 ln (C t/C o ) Thời gian (phút) 20 o C k=0.0325 25 o C k=0.0382 30 o C k=0.0462 35 o C k=0.0543 40 o C k=0.0691 45 o C k=0.0746 Hình 3.18:Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến tốc độ phân hủy TNT Hình 3.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tốc độ phân hủy TNT. Như vậy năng lượng hoạt hóa Ea được tính toán dựa trên đồ thị mối quan hệ giữa Ln k và 1/T (hình 3.20). 12 0.00315 0.00320 0.00325 0.00330 0.00335 0.00340 -3.4 -3.2 -3.0 -2.8 -2.6 ln k 1/T Equation y = a + b*x Weight No Weighting Residual Sum of Squares 0.00467 Pearson's r -0.99563 Adj. R-Square 0.98911 Value Standard Error lnk Intercept 7.64344 0.49879 Slope -3246.34703 152.20171 Hình 3.20: Mối quan hệ giữa Lnk và 1/T:y=- 3246x+7.6434 R 2 =0.9891 Trong hình 3.20, có thể thấy rằng hệ số tương quan của 6 điểm này trên đường hồi quy đạt 0,9915 và cho thấy các ln k và 1/T có mối quan hệ tuyến tính mạnh mẽ. Đã tính được năng lượng hoạt hóa của toàn bộ phản ứng là: Ea=3246*8.314=26,99 KJ/mol và chỉ ra là quá trình phân hủy TNT nằm trong miền khuếch tán và phù hợp với kết quả nghiên cứu ở trên. 3.3.4. Đánh giá quá trình khử phân tử TNT Cực phổ Von – Amper để phân tích thế của các gốc NO 2- . Qua đó có thể đánh giá được sự tồn tại của 3 gốc NO2 - trên phân tử TNT. Hay nói cách khác là có thể đánh giá tiến trình khử 3 gốc NO2 - của phân tử TNT thành dạng amin NH2 Kết quả được trình bày ở Hình 3.21 như sau: a b c d Hình 3.21: Phổ Von – Amper của quá trình phân hủy TNT theo thơi gian 0 phút (a); 15 phút (b); 90 phút (c); 330 phút (d) TNT TNT 0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 U (V) -40.0n -60.0n -80.0n -100n -120n -140n I ( A) TNT3 TNT2TNT1 TNT TNT 0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 U (V) -60.0n -80.0n -100n -120n -140n -160n I ( A) TNT1 TNT3 TNT2 TNT TNT 0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 U (V) -50.0n -75.0n -100n -125n -150n -175n -200n I ( A) TNT1 TNT TNT 0.10 0 -0.10 -0.20 -0.30 -0.40 -0.50 U (V) 0 -20.0n -40.0n -60.0n -80.0n -100n I ( A) TNT3 TNT1TNT2 13 Trên hình 3.21 có thể thấy rằng, tại thời điểm 0 phút vẫn tồn tại 3 đỉnh phổ tương đương với 3 gốc NO2 - , sau 15 phút phản ứng các đỉnh phổ bị thấp hơn và đến 90 phút thì chỉ tồn tại 1 đỉnh phổ nhưng đã thấp đi rất nhiều. Tại thời điểm 330 phút thì các đỉnh phổ của gốc NO2 - gần như phẳng. Hay nói cách khác là gốc NO2 - trên phân tử TNT đã không còn tồn tại. 3.3.5. Vận hành xử lý nƣớc thải TNT quy mô phòng thí nghiệm bằng vật liệu Fe/Cu Phần này trình bày kết quả vận hành xử lý nước thải TNT bằng vật liệu nội điện phân quy mô phòng thí nghiệm liên tục trong vòng 30 ngày. Bảng 3.1: Hiệu quả xử lý nước thải TNT Chỉ tiêu Trƣớc xử lý Sau xử lý Hiệu quả (%) COD (mg/L) 220 - 270 85 - 110 59, 2 - 61,3 TNT (mg/L) 95 –106,4 0 100 BOD5/COD 0,18 –0,2 0, 55 – 0,56 - pH 5 6,5 – 6,6 - 3.3.5.1. Hiệu quả xử lý TNT 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 20 40 60 80 100 120 In En T N T (m g /l) Times(day) Hình 3.23: Hiệu quả xử lý TNT a b Hình 3.24: Phổ HPLC của trước xử lý TNT (a) và sau xử lý (b) Thời gian (ngày) N ồ n g đ ộ T N T ( m g /l ) Sau xử lý Trƣớc xử lý 14 3.3.5.2. Hiệu quả xử lý COD 0 2 4 6 8 10 12 14 16 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 IN EN C O D (m g /l) Time(day) 3 4 5 6 7 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 B O D 5/ C O D pH Hình 3.25: Hiệu quả xử lý COD Hình 3.26: Sự biến đổi tỷ lệ BOD5/COD sau xử lý. 3.4. Kỹ thuật A2O-MBBR xử lý TNT 3.4.1. Nghiên cứu phân lập bùn hoạt tính 3.4.1.1. Phân lập Bảng 3.2: Tính chất đặc trưng của bùn hoạt tính thuần hóa 3.4.1.2. Đánh giá kích thước hạt bùn hoạt tính Thời gian Kị khí Thiếu khí Hiếu khí 30 ngày 12,11329 µm 13,57996 µm 20,44160 µm 90 ngày 14,13µ𝑚 82,88 µm 163,55µ𝑚 Hình thức nuôi cấy Nồng độ bùn hoạt MLSS (mg/L) Đặc điểm Hiếu khí 2120 ± 50 màu vàng nâu, bùn lơ lửng, bông bùn to, lắng nhanh Thiếu khí 1596 ± 50 Nâu sẫm, bông bùn to,lắng nhanh Kị khí 1103 ± 50 màu đen, bùn có dạng hạt, lắng nhanh 15 180 ngày 14,12941 µm 14,32089 µm 67,01550 µm Hình 3.27: Phồ phân bố kích thước hạt bùn hoạt tính 3.4.1.3. Khảo sát hàm lượng Polymer sinh học Tiến hành khảo sát hàm lượng SEPS và BEPS trong thời gian 6 tháng và cho kết quả trình bày ở Hình 3.28; 3.29; 3.30 như sau: T1 T2 T3 T4 T5 T6 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 S E P S ( m g /g ) Thoi gian Proteins Pollysaccharides Total a T1 T2 T3 T4 T5 T6 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 B E P S ( m g /g ) Thoi gian Proteins Pollysaccharides Total b Hình 3.28: Hàm lượng Polymer bể kị khí: SEPS (a) và BEPS (b) T1 T2 T3 T4 T5 T6 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 S E P S ( m g /g ) Thoi gian Proteins Pollysaccharides Total T1 T2 T3 T4 T5 T6 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 B E P S ( m g /g ) Thoi gian Proteins Pollysaccharides Total a b Hình 3.29: Hàm lượng Polymer bể thiếu khí: SEPS (a) và BEPS (b) T1 T2 T3 T4 T5 T6 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 S E P S ( m g /g ) Thoi gian Proteins Pollysaccharides Total T1 T2 T3 T4 T5 T6 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 B E P S ( m g /g ) Thoi gian Proteins Pollysaccharides Total a b Hình 3.30: Hàm lượng Polymer bể hiếu khí: SEPS (a) và BEPS (b) 16 3.4.2. Xử lý TNT bằng phƣơng pháp A2O-MBBR 3.4.2.1. Đánh giá hiệu quả xử lý hệ A2O-MBBR Kết quả theo dõi sự biến động của pH trong các bể phản ứng được trình bày ở Hình 3.31. 0 5 10 15 20 25 30 5 6 7 8 %(3) %(4) pH influence pH Ky Khi p H Time (day) Hình 3.31: Sự biến đổi của pH tại bể các bể phản ứng Hiệu quả xử lý nước thải chứa TNT bằng phương pháp A2O- MBBR độc lập được trình bày theo Hình 3.32; 3.33 như sau: Hình 3.32: Hiệu suất loại TNT bằng hệ A2O – MBBR Hình 3.33: Sự biến đổi các chất trong hệ A2O-MBBR Hiệu quả xử lý COD và NH4 + 0 2 4 6 8 10 12 14 16 50 100 150 200 250 300 IN EN C O D (m g /l ) Times Hình 3.34: Hiệu quả xử lý COD 0 2 4 6 8 10 12 14 16 10 15 20 25 30 35 40 45 50 B C NH 4 -N (m g/ l) Times Hình 3.35: Hiệu suất loại amoni 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 20 25 T N T r e m o v a l (% ) T N T c o n c e n tr a ti o n ( m g /L ) Time (day) Remove Vao Ra 100 80 60 40 20 0 200 250 300 350 400 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 A b s Wave Ky Khi Thieu khi Hieu Khi Thời gian (Ngày) Trƣớc xử lý Xử lý kị khí Xử lý hiếu khí Xử lý thiếu khí Thời gian (Ngày) N ồ n g đ ộ T N T ( m g /L ) T ỉ lệ l o ạ i b ỏ T N T ( % ) Tỉ lệ lo ạ i b ỏ T N T (% ) Thời gian (Ngày) Trƣớc xử lý Sau xử lý Trƣớc xử lý Sau xử lý Thời gian (Ngày) 17 3.4.3. Kết hợp phƣơng pháp nội điện phân và A2O-MBBR 3.4.3.1. Hiệu quả xử lý COD Kết quả xử lý COD của hệ phản ứng được trình bày theo Hình 3.36: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 C O D m g /L Time (day) Hình 3.36: Hiệu quả xử lý COD trên hệ A2O-MBBR 3.4.3.2. Hiệu quả xử lý NH4 Kết quả xử lý NH4 được trình bày theo hình 3.37: 0 20 40 60 80 0 5 10 15 20 25 30 35 N H 4 (m g /l ) Time(day) Hình 3. 37. Hiệu suất loại NH4 của hệ A2O-MBBR 3.4.3.3. Hiệu quả xử lý TNT Qua quá trình nội điện phân TNT đã bị theo dõi hoàn toàn, tuy nhiên chúng tôi vẫn kiểm tra hàm lượng TNT trong hệ A2O-MBBR bằng phương pháp sắc ký lỏng cao áp và cho kết quả như các Hình 3.38: Thời gian (Ngày) Trƣớc xử lý Thiếu khí Kị khí Hiếu khí Thời gian (Ngày) Trƣớc xử lý Sau xử lý 18 a b c Hình 3.38: Phổ HPLC của TNT tại bể kỵ khí (a); thiếu khí (b); hiếu khí (c) Bảng 3.3: Hiệu quả trước và sau xử lý nội điện phân Chỉ tiêu Trƣớc xử lý Nội điện phân A2O- MBBR Hiệu quả toàn bộ quá trình COD (mg/l) 220 - 270 85 - 110 33 -38 86 – 89 % TNT (mg/l) 95 – 106,4 0 0 100 BOD5/COD 0,18 – 0,2 0, 55 – 0,56 0,29 -0,5 - NH4 + (mg/l) 23 - 45 18 - 32 5,8 -7,9 73- 82 pH 5 6,5 – 6,6 6,5-7,2 - Như vậy quá trình kết hợp phương pháp nội điện phân và A2O- MBBR để xử lý TNT và NH4NO3 với mẫu nước thải thực tế tại nhà máy đạt được hiệu quả loại TNT, COD và NH4 được tương ứng là: 100 %, 86 – 89%, 73- 85%. 3.4.4. Đa dạng vi sinh vật trong hệ thống A2O-MBBR Kết quả cho thấy, hệ vi sinh vật trong xử lý hệ thống A2O-MBBR xử lý TNT chủ yếu gồm 7 chi: Candida, Bacillus, Burkholderia, Chryseobacterium, Novosphingobium, Pseudomonas và Trichosporon, 8 loài. Trong đó có 02 chủng được có thể là loài mới, gồm các chủng: Novosphingobium sp. (HK1-II, HK1-III) có độ tương đồng 97,4-97,92% so với Novosphingobium sediminicola. Trichosporon sp. (HK2-II, TK2- II và HK2-III) có độ tương đồng 97,7% so với middelhonenii. 19 Hình 3.38: Cây chủng loại phát sinh của TK3-II, KK1-II, TK1-II, TK1- III, TK3-III và KK2-III với các loài có mối quan hệ học hàng gần trong chi Burkholderia. B. alpina_PO-04-17-38 T _JF763852 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.005 B. alpina_PO-04-17-38 T _JF763852 B. oklahomensis_C6786 T _ABBG010005 B. pseudomallei_ATCC 23343 T _CWJA01000021 B. mallei_ATCC 23344 T _CP000011 B. thailandensis_E264 T _CP000086 99 B. singularis_LMG 28154T_FXAN01000134 50 B. plantarii_ATCC 43733T_CP007212 B. gladioli_NBRC 13700 T _BBJG01000151 B. glumae_LMG 2196T_AMRF01000003 73 B. pseudomultivorans_LMG 26883 T _HE962386 B. rinojensis_A396 T _KF650996 65 B. humptydooensis_MSMB43 T _CP01338 B. pyrrocinia_DSM 10685 T _CP011503 B. stabilis_ATCC BAA-67 T _CP016444 B. stagnalis_LMG 28156 T _LK023502 95 B. ubonensis_CIP 107078 T _EU024179 B. mesoacidophila_ATCC 31433 T _CP020739 B.latens_R-5630 T _AM747628 B.dolosa_LMG 18943 T _JX986970 B.multivorans_ATCC BAA- 247 T _ALIW01000278 51 B.vietnamiensis_LMG 10929 T _CP009631 88 B.territorii_LMG28158 T _LK023503 B.cepacia_ATCC 25416T_AXBO01000009 seminalis_R-24196 T _AM747631 50 B. anthina_R-4183 T _AJ420880 B. metallica_R-16017 T _AM747632 KK2-III TK3-III TK1-III KK1-II_ TK3-II 58 B. contaminans LMG 23361 T _LASD01000006 74 B. arboris_R-24201 T _AM747630 B. lata_383T_CP000150 80 87 B. cenocepacia_LMG T 53 B. ambifaria_AMMD T _CP000442 B. diffusa_R-15930 T _AM747629 B. puraquae_CAMPA T 67 51 63 61 0.005 20 Hình 3.39: Cây chủng loại phát sinh của HK5-II, TK1-II và KK1-III với các loài có mối quan hệ họ hàng gần trong chi Bacillus. Ornithinibacillus contaminans CCUG 53201 T FN597064 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.01 Hình 3.40: Cây chủng loại phát sinh của HK2-III, TK2-II với các loài trong chi Pseudomonas có mối quan hệ học hàng gần. Azotobacter_beijerinckii ATCC T 19360_AJ308319 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.005 Ornithinibacillus contaminans CCUG 53201 T FN597064 B. drentensis_LMG 2183 T _AJ542506 B. endozanthoxylicus_1404 T _KX8651 B. oryzisoli_1DS3-10 T _KT886063 B. circulans_ATCC 4513 T _AY724690 95 B. dakarensis_ P3515T_LT707409 B. korlensis_ZLC-26 T _EU603328 88 70 B. purgationiresistens_DS22 T _FR66 B. depressus_BZ1 T _KP259553 B. herbersteinensis_D-1-5a T _AJ781 B. halosaccharovorans_E33 T _HQ4334 B. seohaeanensis_BH724 T _AY667495 B. carboniphilus_JCM 9731 T _AB021182 B. kexueae_Ma50-5 T _MF582327 B. manusensis_Ma50-5 T _MF582328 60 B. filamentosus_SGD-14 T _KF265351 B. endophyticus_2DT T _AF295302 B. humi_LMG 22167 T _AJ627210 B. sinesaloumensis_ P3516T_LT732529 B. timonensis_10403023 T _CAET01000 84 B. onubensis_0911MAR22V3 T _NSEB010 B. salidurans_KNUC7312 T _KX904715 96 100 B. taiwanensis_FJAT-14571 T _KF0405 72 100 53 50 KK1-III B. subtilis D7XPN1 T _JHCA01000027 TK1-II 99 HK5-II 99 B. shackletonii_LMG B. dabaoshanensis_GSS04 T _KJ818278 100 74 60 0.01 Azotobacter_beijerinckii ATCC T 19360_AJ308319 P. plecoglossicida_ NBRC 103162T_BBIV01000080 P. guariconensis_ LMG 27394T_FMYX01000029 P. glareae_KMM 9500 T _LC011944 99 P. fluvialis_ASS-1T_NMQV01000040 pharmacofabricae_ZYSR67-Z_KX91 P. linyingensis_LYBRD3-7T_HM24614 P. sagittaria_ JCM 18195 T _FOXM01000044 18195T_FOXM01000044 P. guangdongensis_CCTCC AB 2012022T_LT629780 100 P. oryzae_ KCTC 32247T_LT629751 93 P. resinovorans_LMG 2274T_Z76668 P. otitidis_MCC10330 T _AY953147 P. furukawaii_KF77 T _AJMR01000229 P. indica _ NBRC 103045T_BDAC01000046 KK2_II HK2-III-5 P.aeruginosa_JCM 5962 T _BAMA01000316 88 100 73 100 68 0.005 21 Hình 3.41: Cây chủng loại phát sinh của TK5-II. TK5-III với các loài trong chy Chryseobacterium có mối quan hệ học hàng gần. Chryseobacterium piscium_LMG 23089T_AM040439 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.01 Hình 3.42: Cây chủng loại phát sinh của các chủng HK4-II, HK4-III, HK1-II VÀ HK1-II với loài trong chi Novosphingobium. Blastomonas_natatoria_AB024288 làm nhóm ngoài, giá trị bootstrap > 50% được thể hiện trên cây, bar 0.01 Chryseobacterium piscium_LMG 23089T_AM040439 C. sediminis_IMT-174T_KR349467 C. viscerum_687B-08T_FR871426 C. rhizoplanae_JM-534T_KP033261 C. contaminans_DSM 23361T_LASD01000006 C. gallinarum_DSM 27622T_CP009928 C. joostei_DSM 16927T_jgi.1096615 85 61 C. indologenes_ NBRC 14944T_BAVL01000024 TK5-III TK5-II Chryseobacterium_gleum_ATCC 35910T_ACKQ01000057 100 C. arthrosphaerae_CC-VM-7T_MAYG01 99 C. flavum_CW-E_EF154516 C. aquifrigidense_CW9T_EF644913 C. vietnamense_GIMN1.005T_HM21241 79 59 58 68 0.01 Blastomonas_natatoria_AB024288 N. arvoryzae HF548596T HK1-III HK1-II N._guangzhouense KX215153T N. gossypii KP657488T 100 79 N. barchaimii_KQ130454T N. naphthalenivo