Luận án Nghiên cứu xử lý nitơ trong nước thải sinh hoạt bằng quá trình Anammox sử dụng giá thể vi sinh cố định

 y = k.x. 
Hằng số tốc độ loại bỏ cơ chất bậc một k1 được xác định bằng độ dốc k của đồ thị thể 
hiện mối quan hệ giữa (S0-Se)/HRT (trục tung) và Se (trục hoành). 
2.4.3. Phương trình động học bậc 2 Grau 
 Sự biến thiên nồng độ cơ chất được biểu diễn qua phương trình động học bậc 2 
Grau [48]: −dSdt = k%. X. )S&S'*% (2. 15) − dS5S&S'8% = 𝑘%. X. dt (2. 16) 
Tích phân hai vế phương trình (2.16) ta có: S'. 𝐻𝑅𝑇S' − S& = HRT + S'k%. X (2. 17) 
69 
trong đó: 
k2: hằng số tốc độ loại bỏ cơ chất của mô hình động học bậc hai (ngày-1) 
X: tổng nồng độ sinh khối trong mô hình (mg/L) 
Trong quá trình Anammox, lượng sinh khối tạo thành rất ít, coi như không thay đổi 
nên #!2".4 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. Đặt giá trị 𝐸 = 	 #!5###! , và đưa phương trình (2.17) về dạng phương 
trình tuyến tính y = a.x + b với HRT là biến số x và HRT/E là hàm phụ thuộc y. Khi 
đó phương trình toán mô tả động học bậc hai Grau được biểu diễn như sau: HRTE = a. HRT + b (2. 18) 
Hằng số tốc độ loại bỏ cơ chất của mô hình động học bậc hai được xác định theo công 
thức sau: 𝑘% = 𝑆'a. b. X (2. 19) 
2.4.4. Phương trình động học Stover-Kincannon 
 Phương trình động học Stover-Kincannon là phương trình toán được sử dụng 
phổ biến để xác định tốc độ loại bỏ cơ chất [85] và được thể hiện bằng phương trình 
sau: 
−dSdt = U*+, 5Q. S'V 8K- + 5Q. S'V 8 
(2. 20) 
Trong đó: 
KB: hằng số bán bão hoà (mg/L/ngày) 
Umax: tốc độ tiêu thụ cơ chất lớn nhất (mg/L/ngày) 
Nghịch đảo phương trình (2.20), ta có thể được viết thành: 𝑉𝑄	(𝑆' − 𝑆1) = 𝐾6𝑈(/0 𝑉𝑄. 𝑆' + 1𝑈(/0 (2. 21) 
Ta có: 1𝑈(/0 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡	𝑣à	 𝐾6𝑈(/0 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡	. 
70 
Phương trình 2.21 được đưa về dạng tuyến tính y = c.x + d viết dưới dạng: 𝐻𝑅𝑇	(𝑆' − 𝑆1) = c. 𝐻𝑅𝑇𝑆' + d (2. 22) 
Khi đó, tốc độ tiêu thụ cơ chất lớn nhất Umax=1/d và hằng số bán bão hòa 
KB=c/d với các giá trị c, d được xác định từ đồ thị thể hiện mối liên hệ giữa 
HRT/(S0-Se) (trục tung) và HRT/S0 (trục hoành). 
71 
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
3.1. Đối tượng và nội dung nghiên cứu 
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 
1. Nước thải 
a. Nước thải nhân tạo có chứa nitơ (được sử dụng trong thí nghiệm 1): nước 
thải nhân tạo được pha trong phòng thí nghiệm để mô phỏng nước thải sinh hoạt. 
b. Nước thải sinh hoạt thực tế (được sử dụng trong thí nghiệm 2): nước thải 
sinh hoạt thực tế là nước thải được lấy sau bể tự hoại ba ngăn của ký túc xá Trường 
Đại học Xây dựng Hà Nội (mẫu nước thải M0). Mẫu nước thải M0 là nước thải sinh 
hoạt sau bể tự hoại, chủ yếu là nước thải từ xí và tiểu nên nồng độ chất bẩn tương đối 
đậm đặc. Nếu sử dụng ngay nước thải đậm đặc M0 cho thí nghiệm thì có khả năng vi 
khuẩn chưa kịp thích nghi với nồng độ cao, do đó tiến hành pha loãng nước thải và 
sử dụng từng bước nước thải M1, M2 có nồng độ chất bẩn tăng dần. 
c. Nước thải nhân tạo có tỉ lệ C/N khác nhau (sử dụng trong thí nghiệm 3): 
Tỉ lệ C/N trong nước thải sinh hoạt thường có dao động, phụ thuộc vào đặc điểm của 
nguồn thải, hệ thống thu gom (xem mục 1.3.4) và được xem là yếu tố không có lợi 
đối với vi khuẩn tự dưỡng. Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của hàm lượng các chất 
hữu cơ đến quá trình Anammox, tiến hành pha nước thải nhân tạo có nồng độ tổng 
nitơ ổn định trong khoảng 50 mg/L rồi từng bước bổ sung thêm chất hữu cơ dưới 
dạng glucose để đạt được tỉ lệ C/N khác nhau tăng dần từ 0 lên đến 7,0 (Đối với nước 
thải không bổ sung thêm glucose, coi như tỉ lệ C/N là 0). 
2. Giá thể mang Felibendy 
Vật liệu Felibendy có cấu trúc sợi dạng cứng rắn, bền vững, có đặc tính xốp, 
nhẹ, có diện tích bề mặt lớn, có khả năng thấm hút cao được lựa chọn và sử dụng 
trong mô hình phản ứng tầng cố định để làm giá thể vi sinh cho vi khuẩn dính bám. 
Giá thể mang Felibendy được cung cấp bởi công ty Kuraray, Nhật Bản có dạng tấm 
phẳng khổ lớn dài 1,5m, rộng 1 m và dày 8mm. Trong luận án, Felibendy được sử 
dụng với 2 dạng: dạng tấm phẳng (150x250x8mm) với mô hình PN (hình 3.1) và 
dạng hình hộp chữ nhật (10x10x0,8mm) với mô hình AX (hình 3.2). 
72 
Hình 3.1. Giá thể mang Felibendy dạng 
tấm hình chữ nhật (150x250x8mm) cho 
mô hình PN 
Hình 3.2. Giá thể mang Felibendy 
dạng hình hộp (10x10x8mm) cho 
mô hình AX 
Đối với mô hình AX, Felibendy được cắt nhỏ với mục đích làm tăng tổng diện 
tích bề mặt của giá thể mang trong mô hình. Trong khi đó, mô hình PN sử dụng giá 
thể Felibendy dạng tấm để khả năng tiếp xúc với không khí tốt hơn, dễ đảm bảo điều 
kiện hiếu khí trong mô hình hơn. 
3.1.2. Kế hoạch nghiên cứu 
Kế hoạch nghiên cứu được tiến hành như sau: 
- Bước 1: xác định khả năng sử dụng giá thể mang Felibendy trong mô hình 
Anammox với kỹ thuật phản ứng tầng cố định khi xử lý nitơ trong nước thải nhân 
tạo. Nếu đáp ứng được yêu cầu xử lý tiến hành bước 2. 
- Bước 2: tiến hành ứng dụng quá trình Anammox để xử lý nitơ trong nước 
thải sinh hoạt thực tế bằng hệ mô hình PN/AX. Xác định phương trình động học phù 
hợp của quá trình nitrit hoá bán phần và quá trình Anammox. 
- Bước 3: mở rộng nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu 
cơ trong nước thải (thông qua COD) đến quá trình Anammox. 
73 
3.1.3. Nội dung nghiên cứu 
Từ kế hoạch nghiên cứu, luận án đã tiến hành thực nghiệm với các nội dung 
chi tiết được thể hiện trong hình 3.3. 
Hình 3.3. Sơ đồ các nội dung thí nghiệm trong luận án 
Thí nghiệm 1: 
Đánh giá khả năng 
xử lý nitơ trong 
nước thải nhân tạo 
bằng quá trình 
Anammox sử dụng 
giá thể mang 
Felibendy 
Mô hình AX 
Giai đoạn 1: HRT=24h 
Giai đoạn 2: HRT=18h 
Giai đoạn 3: HRT=12h 
Giai đoạn 4: HRT=6h 
7/2015-2/2016 
Thí nghiệm 2: 
Đánh giá khả năng 
ứng dụng quá trình 
nitrit hoá bán phần 
và Anammox để xử 
lý nitơ trong nước 
thải sinh hoạt 
Mô hình 
PN/AX 
Giai đoạn 1: NT sau BTH pha 
loãng (TN=40-45mg/L) 
Giai đoạn 2: NT sau BTH pha 
loãng (TN=85-90 mg/L) 
Giai đoạn 3: NT sau BTH 
không pha loãng 
9/2017-3/2018 
Thí nghiệm 3: 
Đánh giá sự ảnh 
hưởng của hàm 
lượng chất hữu cơ 
đến quá trình 
Anammox. 
Mô hình AX1 
(HRT= 12h) 
Mô hình AX2 
(HRT=9h) 
Mô hình AX3 
(HRT=6h) 
Giai đoạn 1: C/N = 0 
Giai đoạn 2: C/N = 1,0 
Giai đoạn 3: C/N = 2,0 
Giai đoạn 4: C/N = 3,5 
9/2018-1/2019 
Giai đoạn 5: C/N = 5,5 
Giai đoạn 6: C/N = 7,0 
Giai đoạn 7: C/N = 6,0 
74 
3.2. Chuẩn bị thí nghiệm 
3.2.1. Chuẩn bị mô hình thí 
nghiệm 
1. Mô hình AX (mô hình quá trình 
Anammox) 
Mô hình AX là một cột phản 
ứng làm bằng vật liệu nhựa trong, 
dạng hình trụ tròn, là sản phẩm kế 
thừa của Trần Thị Hiền Hoa [114]. 
Mô hình AX có đường kính trong là 
71mm, chiều cao là 410 mm, có thể 
tích hữu ích là 1,62 lít. Bên trong cột 
phản ứng dùng giá thể Felibendy 
dạng khối kích thước 10 x 10 x 8 
(mm) đã được cấy vi khuẩn 
Planctomycetes chủng Candidatus 
Brocadia anammoxidans. 
Hình 3.4. Sơ đồ mô hình AX 
Mô hình AX được trang bị bộ ổn nhiệt, đường ống dẫn nước vào, ra bể. Mô 
hình sử dụng bơm nhu động để bơm nước vào bể phản ứng. Mô hình phản ứng cũng 
được che phủ bằng nilong đen để tránh tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, dẫn đến sự 
phát triển của tảo. Mô hình AX chứa các giá thể mang Felibendy dạng hình hộp chữ 
nhật có kích thước 10 x 10 x 8 (mm). Việc cắt nhỏ Felibendy nhằm mục đích tăng 
được tổng diện tích bề mặt của giá thể mang có trong mô hình, đảm bảo mật độ thể 
tích của giá thể mang trong mô hình 60-70%. Mô hình được trang bị bộ ổn nhiệt 
(được cắm điện, có núm vặn để điều chỉnh nhiệt độ), đường ống dẫn nước vào và ra 
khỏi bể. Sử dụng bơm nhu động (Horiba, Nhật Bản có lưu lượng lên đến 190 
mL/phút) để cấp nước vào mô hình. 
2. Mô hình PN (Partial nitrification – mô hình bể nitrit hoá bán phần) 
75 
Mô hình nitrit hóa bán phần (PN) được sử dụng trong nghiên cứu này là sản 
phẩm kế thừa của đề tài B2015-03-15 cấp Bộ đã được nghiệm thu năm 2017 [10]. 
Mô hình PN dạng hình hộp chữ nhật kích thước đáy là 105 ´ 200 (mm), cao 
310 (mm), dung tích tổng cộng V= 6,2 L. Trong đó, kích thước ngăn phản ứng là 
B´L´H = 100 ´ 170 ´ 220 (mm). Kích thước ngăn phân phối: B´L´H = 30 ´ 100 ´ 
260 (mm). Ngăn phản ứng có bố trí 2 tấm giá thể mang Felibendy dày 8mm có kích 
thước 150 x 250 (mm) đã được cấy vi khuẩn Nitrosomonas. Trong mô hình PN, hai 
tấm giá thể mang Felibendy đặt song song với nhau trong ngăn phản ứng của mô hình 
PN, chia bề rộng của ngăn phản ứng thành 3 phần để đảm bảo điều kiện hiếu khí trong 
bể. Mô hình được trang bị bộ ổn nhiệt (có núm vặn để điều chỉnh nhiệt độ từ 15-
400C), máy sục khí (lưu lượng khí 1,5-5 L/phút), đường ống dẫn nước vào và ra khỏi 
bể. Nước được cấp vào mô hình bằng máy bơm nhu động (Horiba, Nhật Bản, có lưu 
lượng có thể lên đến 190 mL/phút). 
Hình 3.5. Sơ đồ mô hình PN 
B¥ M
TUÇN
HOµN
Bé
æN
NHIÖT
4040
25
40
65
200
§ ÇU
VµO
4087
25
0
25
0
39
0
39
0
10
5
38 6520
25
40
105
50
55
NG¡ N
PH¶N øNG
Cã § ÆT
VËT LIÖU
200
35 35
40
§ ÇU
RA
150
NG¡ N
L¾NG
ĐẦU 
VÀO 
NGĂN 
LẮNG 
BỘ 
ỔN 
NHIỆT 
ĐẦU 
RA 
ĂN 
PHẢN 
ỨNG CÓ 
GIÁ THỂ 
MANG 
BƠ 
SỤC 
KHÍ 
76 
3.2.2. Chuẩn bị vi sinh vật 
Hình 3.6. Vi khuẩn Nitrosomonas 
trong chế phẩm dạng bột 
Hình 3.7. Vi khuẩn Planctomycetes 
(Candidatus Brocadia anammoxidans) dưới 
dạng bùn hạt 
Hình 3.8. Vi khuẩn Nitrosomonas đã 
được dính bám trên giá thể mang 
Hình 3. 9. Vi khuẩn Planctomycetes đã 
được dính bám trên giá thể mang 
1. Vi khuẩn Nitrosomonas 
Trong quá trình nitrit hoá bán phần, để chuyển hoá một phần amoni thành nitrit 
có sự đóng góp của vi khuẩn Nitrosomonas. Vi khuẩn Nitrosomonas được làm giàu 
và bảo quản dưới dạng chế phẩm khô (khô) và được cung cấp bởi Viện Sinh học nhiệt 
đới, Viện Hàn lâm và Khoa học Việt Nam. Một lượng vi khuẩn Nitrosomonas có khối 
lượng 100g (tương đương 109 CFU/g) được kích hoạt và hoà vào dung dịch nước thải 
nhân tạo để ngâm giá thể mang Felibendy. Tiến hành sục khí để cung cấp môi trường 
hiếu khí (DO trong khoảng 2-2,5 mg/L) và nước thải nhân tạo được thay hàng ngày. 
77 
Sau 2 tuần lấy tấm vật liệu Felibendy đã được phân bố vi khuẩn ra và đặt vào mô hình 
PN. 
2. Vi khuẩn Planctomycetes 
Vi khuẩn Planctomycetes sử dụng trong thí nghiệm là vi khuẩn tự dưỡng thuộc 
chủng Candidatus Brocadia anammoxidans dưới dạng bùn hạt được cung cấp bởi 
công ty Meidensa, Nagoya, Nhật Bản. Để cung cấp vi khuẩn Planctomycetes cho mô 
hình Anammox, lấy 100 g vi khuẩn Planctomycetes dạng hạt (tương đương 
109 CFU/g) hoà vào dung dịch nước thải nhân tạo có chứa amoni và nitrit. Ngâm giá 
thể mang Felibendy trong bình chứa dung dịch có vi khuẩn Planctomycetes trong thời 
gian 3 tuần, sau đó lấy vật liệu Felibendy đã được vi khuẩn dính bám trên đó ra và 
đặt vào mô hình AX. 
3.2.3. Chuẩn bị nước thải 
1. Nước thải cho thí nghiệm 1: 
a. Thành phần của nước thải nhân tạo 
Thí nghiệm 1 sử dụng nước thải nhân tạo (bảng 3.1) có chứa amoni và nitrit 
với tỉ lệ tương đương 1:1 phù hợp để tiến hành quá trình Anammox. 
Bảng 3.1. Thành phần nước thải nhân tạo sử dụng trong thí nghiệm 1 
Thành phần Đơn vị Nồng độ 
(NH4)2SO4 (mgN/L) 25-120 
NaNO2 (mgN/L) 25-120 
KHCO3 (mg/L) 125.1 
KH2PO4 (mg/L) 54.4 
FeSO4.7H2O (mg/L) 9.0 
EDTA (mg/L) 5.0 
b. Quy trình pha nước thải nhân tạo 
Nước thải nhân tạo được tiến hành pha hàng ngày với quy trình pha nước thải 
như sau: 
78 
- Bước 1: Pha dung dịch hoá chất đậm đặc và cất giữ trong tủ lạnh để sử dụng 
pha nước thải nhân tạo hàng ngày: 
+ Sấy hoá chất (NH4)2SO4, NaNO2, KHCO3, KH2PO4, FeSO4.7H2O ở 1050C 
trong vòng 1 giờ để loại bỏ độ ẩm 
+ Dùng cân điện tử để cân lượng hoá chất cần thiết 
+ Dùng nước cất để pha hoá chất để có được nồng độ theo yêu cầu như trong 
bảng 3.1. 
+ Đổ vào chai, dán nhãn và cất trong tủ lạnh (khoảng 40C) 
- Bước 2: Nước thải nhân tạo được pha hàng ngày: 
 + Lấy một thể tích nước cần dùng trong một ngày (phụ thuộc vào HRT của 
giai đoạn nghiên cứu) vào can từ vòi nước của phòng thí nghiệm. 
 + Thêm lượng dung dịch hoá chất đậm đặc (theo tính toán) vào thể tích nước 
trên và khuấy đều. 
 + Sử dụng khí nitơ để đuổi oxi trong nước, đo nồng độ oxi hoà tan trong nước 
đến khi DO trong nước dưới 0,5 mg/L thì dừng lại. 
- Bước 3: Sử dụng nước thải nhân tạo được pha trong ngày. Nước thải nhân 
tạo vừa pha được chứa trong can đậy kín, chỗ đường ống dẫn nước vào bơm nhu động 
phải được trít bằng silicon để đảm bảo không khí bên ngoài không xâm nhập vào. 
2. Nước thải cho thí nghiệm 2: 
a. Thành phần nước thải sinh hoạt thực tế theo các giai đoạn của thí nghiệm 2 
Nước thải sinh hoạt sau bể tự hoại của ký túc xá Đại học Xây Dựng Hà Nội là 
nước thải đen có nồng độ đậm đặc (nước thải M0). Để tránh sốc cho vi khuẩn trong 
hệ mô hình PN/AX, đồng thời mô phỏng được nước thải của HTTN chung, tiến hành 
thí nghiệm với nồng độ tăng dần theo 3 giai đoạn: 
- Giai đoạn 1: nước thải được pha loãng có nồng độ tổng nitơ trung bình trong 
khoảng 40-45 mg/L (nước thải pha loãng M2). 
- Giai đoạn 2: nước thải được pha loãng có nồng độ tổng nitơ trung bình trong 
khoảng 85-90 mg/L (nước thải pha loãng M1). 
- Giai đoạn 3: nước thải sau bể tự hoại không pha loãng (M0) 
79 
Bảng 3. 2. Thành phần nước thải thực tế trong thí nghiệm 2 
Thông số Đơn vị 
Giai đoạn 1 
(NT pha loãng M2) 
Giai đoạn 2 
(NT pha loãng M1) 
Giai đoạn 3 (NT 
không pha loãng M0) 
COD mg/L 82,1±18,6 130,6 ± 11,2 203±10,6 
NH4+ -N mg/L 39,7±4,3 80,9 ± 3,8 115,4±3,5 
NO2- -N mg/L 3,7 ± 0,7 5,1 ± 2,3 7,6±1,5 
NO3- -N mg/L 1,0±0,9 2,8±1,9 3,6±1,0 
pH 7,0-7,5 7,0-7,5 7,0-7,5 
DO mg/L 2,0-2,5 1,5-2,0 0,8-1,5 
Độ kiềm mg CaCO3/l 85±10,5 105±13,5 150±15,5 
b. Quy trình pha loãng nước thải sinh hoạt thực tế cho các giai đoạn của thí 
nghiệm 2 
Để có được nước thải thực tế M0, M1, M2 phục vụ cho 3 giai đoạn nghiên cứu 
(bảng 3.3), tiến hành lấy mẫu và pha loãng nước thải sau bể tự hoại theo trình tự sau: 
- Bước 1: Lấy nước thải từ bể điều hòa nước thải, phân tích các thông số 
(NH4+-N, NO2--N, NO3--N, COD, pH, DO) để xác định được nồng độ các chất trong 
dung dịch nước thải thật M0 (nước thải không pha loãng). 
- Bước 2: Từ mẫu nguyên chất M0 pha loãng M0 thành M1: lấy một thể tích 
mẫu M0 và 1 thể tích nước máy (theo tỉ lệ 1:1) hoà với nhau thu được mẫu M1. Tiếp 
tục lấy 1 thể tích mẫu M1 và 1 thể tích nước máy (theo tỉ lệ 1:1) hoà với nhau thu 
được mẫu M2. 
- Bước 3: Phân tích lại các thông số chất lượng nước và ghi vào bảng số liệu. 
3. Nước thải cho thí nghiệm 3: 
a. Thành phần nước thải nhân tạo có tỉ lệ C/N khác nhau 
Trong thí nghiệm 3, để đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng các hợp chất hữu 
cơ đến quá trình Anammox, luận án sử dụng nước thải nhân tạo có các tỉ lệ C/N tăng 
dần theo từng bước từ 0; 1,0; 2,0; 3,5; 5,0 và 7,0. 
80 
Bảng 3. 3. Thành phần nước thải nhân tạo sử dụng trong thí nghiệm 3 
Thành phần Đơn vị Giá trị 
(NH4)2SO4 (mgN/L) 20-25 
NaNO2 (mgN/L) 20-25 
KHCO3 (mg/L) 125.1 
KH2PO4 (mg/L) 54.4 
FeSO4.7H2O (mg/L) 9.0 
EDTA (mg/L) 5.0 
COD (Glucose) (mg/L) 0-350 
b. Quy trình pha nước thải có tỉ lệ C/N khác nhau trong thí nghiệm 3 
Nước thải nhân tạo có tỉ lệ C/N được sử dụng trong các thí nghiệm 3 được tiến 
hành pha hàng ngày và chứa trong can để bơm vào mô hình. Quy trình pha nước thải 
như sau: 
- Bước 1: pha dung dịch hoá chất đậm đặc (giống như khi chuẩn bị cho thí 
nghiệm 1). Dung dịch đậm đặc được cất giữ trong tủ lạnh (nhiệt độ khoảng 40C) để 
pha dần. 
 - Bước 2: Nước thải nhân tạo của thí nghiệm 3 được pha hàng ngày: 
 + Lấy một thể tích nước cần dùng trong một ngày vào can từ vòi nước của 
phòng thí nghiệm 
 + Thêm lượng dung dịch hoá chất đậm đặc (theo tính toán) vào thể tích nước 
trên để có nồng độ tổng nitơ dao động trong khoảng 50 mg/L và khuấy đều. 
 + Thêm một lượng glucose (tương ứng với tỉ lệ C/N của từng giai đoạn nghiên 
cứu) và khuấy đều. 
 + Sử dụng khí nitơ để đuổi oxi trong nước, đo nồng độ oxi hoà tan trong nước 
đến khi DO trong nước dưới 0,5 mg/L thì dừng lại. 
- Bước 3: Sử dụng nước thải nhân tạo đã pha để tiến hành thí nghiệm. 
81 
3.2.4. Lựa chọn và kiểm soát thông số vận hành 
Trong quá trình vận hành thí nghiệm, một số thông số cần được kiểm soát như 
nồng độ oxy hoà tan, nhiệt độ, pH. Bên cạnh đó, thời gian lưu thuỷ lực là thông số 
cần được khảo sát để xác định được thời gian phù hợp với mô hình phản ứng tầng cố 
định sử dụng giá thể mang Felibendy. 
Nồng độ oxi hòa tan: DO trong bể nitrit hóa bán phần được kiểm soát ở mức 
độ ≈ 2 mg/L (sử dụng máy sục khí) để đảm bảo quá trình hiếu khí, tạo điều kiện cho 
vi khuẩn Nitrosomonas chuyển hóa amoni thành nitrit. Trong khi đó, điều kiện kỵ khí 
cần được đảm bảo đối với quá trình Anammox nên nồng độ oxi hòa tan trong mô 
hình AX luôn được duy trì ở mức dưới 0,5 mg/L bằng cách sục khí N2 và bình chứa 
nước thải cần được đậy kín tránh để tránh oxi xâm nhập. Nồng độ oxi hoà tan được 
kiểm soát bằng máy đo DO khoảng 4 lần/ngày. 
Nhiệt độ: Sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Nitrosomonas và vi khuẩn 
Planctomycetes bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ và nhiệt độ tối ưu nhất đối với 
chúng thường trong khoảng từ 30-350C. Để giới hạn các yếu tố ảnh hưởng, trong các 
thí nghiệm của nghiên cứu này, nhiệt độ luôn được giữ ổn định ở mức 33,0 ±1,00C 
bằng thiết bị ổn nhiệt được đặt trực tiếp vào trong mô hình phản ứng. 
pH: Vi khuẩn Planctomycetes phát triển tối ưu ở khoảng giá trị pH là 6,7-8,3 
và vi khuẩn Nitrosomonas thích hợp để tích luỹ nitrit là 7,0-8,5. Do đó, trong nghiên 
cứu này, pH được duy trì trong các mô hình phản ứng là 7,0-7,5. 
Thời gian lưu thủy lực: HRT trong các giai đoạn nghiên cứu được lựa chọn 
đảm bảo cho vi khuẩn có thời gian thích nghi và phát triển trên giá thể mang. Đối với 
mô hình nitrit hóa bán phần, nếu HRT dài quá thì sẽ chuyển sang quá trình nitrat hóa 
nên HRT trong bể PN chọn từ 18h (giai đoạn đầu) và giảm dần xuống 12h và 9h. Đối 
với quá trình Anammox, thời gian vi khuẩn thích nghi thường kéo dài nên HRT ban 
đầu được chọn là 24h, sau đó sẽ được giảm dần xuống 18h, 12h, 9h, 6h. 
82 
3.3 Trình tự tiến hành nghiên cứu thực nghiệm 
3.3.1 Thí nghiệm 1: 
1. Nội dung của thí nghiệm 1: tiến hành nghiên cứu quá trình Anammox sử dụng 
giá thể mang Felibendy để xử lý nitơ trong nước thải nhân tạo trên mô hình phản ứng 
tầng cố định. 
Hình 3. 10. Nội dung thí nghiệm 1 
2. Trình tự thí nghiệm 1: 
+ Thiết lập mô hình AX sử dụng kỹ thuật phản ứng tầng cố định. 
+ Cấy vi khuẩn Planctomycetes lên trên 100g giá thể mang Felibendy kích 
thước 10x10x8mm và đặt vào trong mô hình phản ứng AX. Sử dụng tấm lưới chặn 
phía trên để giữ các giá thể mang cố định trong mô hình (chiếm khoảng 70% thể tích 
mô hình). 
+ Tiến hành pha nước thải nhân tạo có chứa các hợp chất nitơ (theo bảng 3.1). 
 + Vận hành mô hình thí nghiệm qua 4 giai đoạn (theo bảng 3.4) tương ứng với 
4 thời gian lưu thủy lực (giảm từ 24h xuống 18h, 12h và 6h), đồng thời tăng dần nồng 
độ cơ chất đầu vào (bảng 3.4). 
MÔ HÌNH AX (TẦNG 
CỐ ĐỊNH) + Vật liệu 
Felibendy 
(10x10x8mm) 
Xác định tốc độ 
loại bỏ cơ chất 
lớn nhất 
Đánh giá hiệu quả 
xử lý của mô hình Nước thải 
nhân tạo 
Tăng dần nồng độ cơ 
chất đầu vào 
Giảm dần thời gian 
lưu thuỷ lực 
83 
(a) (b) 
Hình 3. 11. Hình ảnh thí nghiệm 1: (a). Sơ đồ mô hình AX; (b) Mô hình AX khi vận 
hành thí nghiệm 
3. Thông số vận hành của thí nghiệm 1 
Bảng 3.4. Thông số vận hành của mô hình trong thí nghiệm 1 
Thông số Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3 Giai đoạn 4 
Thời gian (ngày) 42 45 56 48 
Từ ngày đến ngày 
27/7– 
07/9/15 
07/9-
23/10/15 
23/10- 
18/12/15 
18/12- 
05/02/16 
HRT (h) 24 18 12 6 
Lưu lượng (L/ngày) 1,62 2,16 3,24 6,48 
NH4+-N vào (mgN/L) 10-40 40-60 50-120 80-120 
NO2--N vào (mgN/L) 10-40 40-60 50-120 80-120 
pH 7,0-7,5 
DO < 0,5 mg/L 
Nhiệt độ (oC) 33±1,0 oC (ổn nhiệt) 
84 
4. Nguyên tắc hoạt động của mô hình AX 
Nước thải nhân tạo được pha trong phòng thí nghiệm và chứa trong thùng kín 
sau đó được bơm bằng bơm nhu động vào mô hình từ phía dưới lên trên, đi qua lớp 
giá thể mang Felibendy đã được cấy vi khuẩn. Vi khuẩ