Download Luận văn Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải giết mổ gia súc
MỤC LỤC
Nhiệm vụ khoá luận tốt nghiệp A
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 1 B
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2 C
Nhận xét của giáo viên phản biện 1 D
Nhận xét của giáo viên phản biện 2 E
Lời cảm ơn. i
Tóm tắt luận văn. ii
Mục lục. iii
Danh mục các bảng. v
Danh mục các hình vẽ, biểu đồ. vi
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt. viii
Danh mục phụ lục ix
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU. 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU. 2
1.3 GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU. 2
1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 3
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU. 4
2.1 GIỚI THIỆU. 4
2.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 5
2.2.1 Nguồn cacbon sử dụn tạo hạt. 5
2.2.2 Hình dạng bể phản ứng. 5
2.2.3 Bùn giống. 5
2.2.4 Đặc tính của bùn hạt hiếu khí 5
2.2.5 Chất mang cho bùn hạt hiếu khí. 5
2.3 CÁC NHÂN TỐ KÍCH THÍCH SỰ HÌNH THÀNH HẠT HIẾU KHÍ. 10
2.3.1 Tính kỵ nước của tế bào. 10
2.3.2 Tải trọng hữu cơ 11
2.3.3 Cation kim loại. 11
2.3.4 Chất rắn lơ lửng và chất mang. 12
2.4 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 12
2.4.1 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hạt kỵ khí. 12
2.4.2 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hoạt tính hiếu khí thông thường 14
2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ
. 18
Amonia tự do. 18
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 20
3.1 VẬT LIỆU VÀ VI SINH VẬT. 20
3.1.1 Nước thải. 20
3.1.2 Bùn giống. 21
3.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM. 21
3.3 NUÔI CẤT BÙN HẠT. 21
3.3.1 Mô hình nghiên cứu và điều kiện vận hành hệ thống. 21
3.3.2 Điều kiện vận hành. 21
3.3.3 Sự tạo thành bùn hạt hiếu khí. 22
3.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH. 24
3.4.1 Vận tốc lắng. 24
3.4.2 Nồng độ sinh khối được lắng. 24
3.4.3 Các thông số khác. 25
3.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 25
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. 26
4.1 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 26
4.1.1 Quá trình thích nghi ban đầu. 26
4.1.2 Sự hình thành hạt hiếu khí. 27
4.1.3 Chủng loại vi sinh và hình thái học của hạt. 28
4.1.4 Sự phát triển kích thước hạt. 29
4.1.5 Cơ chế hình thành hạt. 31
4.2 ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 32
4.2.1 pH. 32
4.2.2 Oxy hoà tan. 34
4.2.3 Nồng độ sinh khối. 35
4.2.4 Nồng độ sinh khối đã lắng (hay tỷ trọng sinh khối). 36
4.2.5 Khả năng lắng. 36
4.2.6 Khả năng xử lý của hạt hiếu khí. 39
4.2.7 Tải lượng shock trong bể phản ứng. 40
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 41
5.1 KẾT LUẬN. 41
5.2 KIẾN NGHỊ. 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
PHỤ LỤC 45
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
2.3.2 Tải trọng hữu cơ
Tải trọng hữu cơ (organic loading rate) cao thì thích hợp với bùn hạt hiếu khí. Điều này thể hiện xu hướng phát triển của bùn hạt dựa trên những hệ thống xử lý nước thải có nồng độ cao (high-strength wastewater) (Moy và cộng sự, 2003)
Tải trọng chất nền cũng ảnh hưởng đến sự hình thành hạt hiếu khí. Tay và cộng sự. (2003) đã tiến hành nghiên cứu với tải trọng hữu cơ 8; 4; 1 kgCOD/(m3.ngày)
Tải trọng tối ưu để tạo hạt hiếu khí là 4 kgCOD/(m3.ngày). Tải trọng này có hạt ổn định với kích thước 5,4 mm, độ tròn 1,29, tốc độ sử dụng oxy riêng (SOUR) 118 mg O2/(mgVSS.h), SVI là 50 ml/g, hiệu quả loại bỏ COD là 99%. Hoạt động ở tải trọng quá cao hay quá thấp thì không thích hợp cho sự hình thành lớp bùn nén tốt, và hơn nữa, cho việc duy trì tính ổn định hiệu suất của bể phản ứng. Kích thứơc hạt giảm với tải trọng áp dụng, độ tròn (roundness) của hạt thì nhỏ nhất tại tải trọng 4 kg COD/(m3.ngày). Dưới tải trọng 1 kg COD/(m3.ngày) chỉ có những bông không đều được tạo thành. Nếu tải trọng lớn hơn 8 kg COD/(m3.ngày), thì cả hạt và bông mịn cùng tồn tại. Điều này thể hiện nồng độ EPS nhỏ hơn và cường độ của nó yếu hơn (Tay và cộng sự, 2003).
Moy và cộng sự (2003) đã khảo sát ảnh hưởng của tải trọng với đặc tính vật lý của bùn hạt hiếu khí. Chất nền acetate có thể tạo hạt dạng hình cầu rắn chắc (compact spherical morphology) tại tải trọng hữu cơ 6 và 9 kg COD/(m3.ngày) còn tại tải trọng hữu cơ thấp hạt thể hiện hình thái học dạng mịn, lỏng lẻo và vi khuẩn dạng sợi chiếm ưu thế.
2.3.3 Cation kim loại
Cation kim loại có xu hướng hình thành liên kết với EPS, ảnh hưởng đến sự kết bông sinh học (bioflocculation), quá trình lắng và khử nước của bùn (Liu và Fang, 2003). Có hai quá trình kết bông sinh học: sự nén của lớp điện tích kép (double layer compression) và cầu nối cation (cation bridging).
Đối với loại cầu nối cation (Liu và Fang, 2003; Tezuka, 1969; Foster và Lewin, 1972; Bruus và cộng sự, 1992; Higgins và Novak, 1997), cation đóng vai trò như là cầu nối giữa các EPS mang điện tích trái dấu (negatively charge) của các tế bào kế cận. Cầu nối ổn định cấu trúc bông và do đó cải thiện quá trình kết bông sinh học, quá trình lắng và khả năng khử nước của bùn. Và calcium có thể tạo ra một giá thể cho sự hình thành bùn hạt (Liu và Fang, 2003; Van der Hoek, 1987).
Ion calcium được cho rằng vừa kích thích sự hình thành hạt bằng cách trung hoà điện tích trái dấu trên bề mặt vi khuẩn và kết qủa là tương ứng với lực hút Van der Waals, vừa hoạt động như cầu nối cation giữa các vi khuẩn khi hầu hết các vi sinh vật mang điện tích trái dấu tại pH thông thường. Do đó, calcium gây ra sự hợp nhất tế bào hình thành những đám tế bào ban đầu , mà đóng vai trò là những nhân của sự hình thành hạt sau này (Liu và cộng sự, 2003).
Wang và cộng sự, 2004 nhận thấy rằng hầu hết các nguyên tố kim loại trong bùn thay đổi đáng kể trong suốt giai đoạn hoạt động bởi vì thành phần hoá học khác nhau của dòng vào, lượng calcium và kali thì gia tăng khi hạt trưởng thành (matured aerobic granules). Do đó, calcium có lẽ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình nuôi cấy bùn hạt, điều này giống như hạt kỵ khí. Sự thay đổi màu sắc của hạt từ màu nâu sang màu trắng có lẽ phù hợp với thành phần của sinh khối, đặc biệt là sự giảm của thành phần ion sắt, magnesium, đồng và cobalt trong bùn.
2.3.4 Chất rắn lơ lửng và chất mang
Những hạt lơ lửng (suspended particles) trong nước thải là một nhân tố kích thích quá trình hình thành hạt hiếu khí bởi vì có sẵn diện tích bề mặt tạo thuận lợi bám dính của tế bào. Đầu tiên, với sự hiện diện của chất rắn lơ lửng, exopolysaccharides có xu hướng sản sinh ra trên bề mặt của bất kỳ vật mang nào và exopolysaccharides là cầu nối giữa các tế bào (Wingender và cộng sự, 1999; Liu và Tay, 2002). Arrojo và cộng sự (2004) và Schwarzenbeck và cộng sự, 2004 đã tạo được bùn hạt hiếu khí với nồng độ của những hạt lơ lửng là 1,2 g/l và 0,95 g/l. Vì vậy, vật mang là chất rắn lơ lửng hữu cơ hay vô cơ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao sự hình thành hạt hiếu khí.
2.4 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ
2.4.1 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hạt kỵ khí
Bùn hạt hiếu khí có thể được hình thành bởi bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống (Beun và cộng sự, 2000; Jang và cộng sự, 2003; Tay và cộng sự, 2002; Etterer và Wildere, 2001; Morgeroth và cộng sự, 1997; Wang và cộng sự, 2004; Arrojo và cộng sự, 2004; Schwarzenbeck và cộng sự, 2004; ...) hay bùn kỵ khí (Linthin và cộng sự, 2005). Điều này nói lên rằng bùn giống không ảnh hưởng đến viêc nuôi cấy bùn hạt hiếu khí. Tuy nhiên, quá trình nuôi cấy bùn hạt hiếu khí từ bùn kỵ khí và bùn hiếu khí thì khác nhau.
Quá trình hình thành bùn hạt hiếu khí từ bùn kị khí (Linthin và cộng sự, 2005)
Ban đầu bùn hạt kỵ khí (anaerobic granular sludge) bị phân huỷ (disintegrated) dưới điều kiện hiếu khí, hình thành những hạt dạng bông và dạng sợi nhỏ không đều. Những hạt này không ổn định và tất cả bị phá vỡ thành những mảnh (pieces) nhỏ sau vài ngày. Sau đo chỉ còn duy trì những mảnh vỡi (debris) đã kết hợp lại (recombined) dưới điều kiện hiếu khí; và cuối cùng hạt lớn lên, kết quả là hình thành bùn hạt hiếu khí. Hạt được hình thành trong giai đoạn này hầu như không chứa vi sinh dạng sợi và chỉ chứa những vi khuẩn chiếm ưu thế. Bùn kỵ khí bị phân huỷ có lẽ đóng vai trò như một nhân (nucleus) cho sự hình thành bùn hạt hiếu khí (Linlin và cộng sự, 2005). Quá trình hình thành có thể được mô tả theo Hình 2.4.
Bùn hạt kỵ khí
Sự phân huỷ
Tái kết hợp
Phát triển
Hạt hiếu khí
Không khí
Bông, mảnh vỡ, không khí
Không khí
Bông, mảnh vỡ
Hình 2.4: Quá trình hình thành bùn hạt hiếu khí từ bùn hạt kỵ khí.
Sự thay đổi hình thái học (morphology) của hạt được thể hiện trong Hình 2.5
Bùn hạt kỵ khí
Hình dạng đều đặn, màu đen, đường kính hạt
d = 1.1mm
Tuần thứ 1
Điều kiện hiếu khí
Hạt kỵ khí co lại và phân huỷ
Tuần thứ 1
Điều kiện hiếu khí
Vi sinh vật hiếu khí màu vàng đựơc hình thành
Tuần thứ 5
SS gia tăng và phát triển nhanh, tái kết hợp
Tuần thứ 6
Hạt hiếu khí hình thành
Bùn hạt hiếu khí
Đường kính hạt
d = 1.2 mm
Tuần thứ 7
Hình 2.5: Thay đổi hình thái học của hạt (bổ sung từ Linthin và cộng sự, 2005)
Hình 2.6 Quá trình thay đổi hình thái học của hạt trong bể phản ứng.
Hình 2.6: Sự thay đổi hình thái học của bùn hạt trong suốt quá trình thí nghiệm (40x). (A) bùn hạt kỵ khí làm giống; (B) sau 1 tuần; (C) sau 2 tuần; (D) sau 3 tuần; (E) sau 5 tuần; (F) sau 5 tuần (Linthin và cộng sự, 2005)
2.4.2 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hoạt tính hiếu khí thông thường
Wang và cộng sự (2004) đã phát hiện ra rằng quá trình hình thành hạt của bùn cũng có thể chia thành ba giai đoạn: thích nghi (acclimation), hình thành hạt (granulation) và trưởng thành (maturation). Ban đầu hạt được hình thành là những viên dạng sợi (mycelial pellets) trong bể phản ứng và bắt đầu phát triển nhanh hơn, những hạt này được gọi là những hạt ban đầu (granules initiated). Gi...
Download Luận văn Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải giết mổ gia súc miễn phí
MỤC LỤC
Nhiệm vụ khoá luận tốt nghiệp A
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 1 B
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2 C
Nhận xét của giáo viên phản biện 1 D
Nhận xét của giáo viên phản biện 2 E
Lời cảm ơn. i
Tóm tắt luận văn. ii
Mục lục. iii
Danh mục các bảng. v
Danh mục các hình vẽ, biểu đồ. vi
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt. viii
Danh mục phụ lục ix
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU. 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ. 1
1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU. 2
1.3 GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU. 2
1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 3
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU. 4
2.1 GIỚI THIỆU. 4
2.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 5
2.2.1 Nguồn cacbon sử dụn tạo hạt. 5
2.2.2 Hình dạng bể phản ứng. 5
2.2.3 Bùn giống. 5
2.2.4 Đặc tính của bùn hạt hiếu khí 5
2.2.5 Chất mang cho bùn hạt hiếu khí. 5
2.3 CÁC NHÂN TỐ KÍCH THÍCH SỰ HÌNH THÀNH HẠT HIẾU KHÍ. 10
2.3.1 Tính kỵ nước của tế bào. 10
2.3.2 Tải trọng hữu cơ 11
2.3.3 Cation kim loại. 11
2.3.4 Chất rắn lơ lửng và chất mang. 12
2.4 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 12
2.4.1 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hạt kỵ khí. 12
2.4.2 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hoạt tính hiếu khí thông thường 14
2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ
. 18
Amonia tự do. 18
CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 20
3.1 VẬT LIỆU VÀ VI SINH VẬT. 20
3.1.1 Nước thải. 20
3.1.2 Bùn giống. 21
3.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM. 21
3.3 NUÔI CẤT BÙN HẠT. 21
3.3.1 Mô hình nghiên cứu và điều kiện vận hành hệ thống. 21
3.3.2 Điều kiện vận hành. 21
3.3.3 Sự tạo thành bùn hạt hiếu khí. 22
3.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH. 24
3.4.1 Vận tốc lắng. 24
3.4.2 Nồng độ sinh khối được lắng. 24
3.4.3 Các thông số khác. 25
3.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 25
CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. 26
4.1 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 26
4.1.1 Quá trình thích nghi ban đầu. 26
4.1.2 Sự hình thành hạt hiếu khí. 27
4.1.3 Chủng loại vi sinh và hình thái học của hạt. 28
4.1.4 Sự phát triển kích thước hạt. 29
4.1.5 Cơ chế hình thành hạt. 31
4.2 ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ. 32
4.2.1 pH. 32
4.2.2 Oxy hoà tan. 34
4.2.3 Nồng độ sinh khối. 35
4.2.4 Nồng độ sinh khối đã lắng (hay tỷ trọng sinh khối). 36
4.2.5 Khả năng lắng. 36
4.2.6 Khả năng xử lý của hạt hiếu khí. 39
4.2.7 Tải lượng shock trong bể phản ứng. 40
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 41
5.1 KẾT LUẬN. 41
5.2 KIẾN NGHỊ. 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
PHỤ LỤC 45
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!
Tóm tắt nội dung:
bào.2.3.2 Tải trọng hữu cơ
Tải trọng hữu cơ (organic loading rate) cao thì thích hợp với bùn hạt hiếu khí. Điều này thể hiện xu hướng phát triển của bùn hạt dựa trên những hệ thống xử lý nước thải có nồng độ cao (high-strength wastewater) (Moy và cộng sự, 2003)
Tải trọng chất nền cũng ảnh hưởng đến sự hình thành hạt hiếu khí. Tay và cộng sự. (2003) đã tiến hành nghiên cứu với tải trọng hữu cơ 8; 4; 1 kgCOD/(m3.ngày)
Tải trọng tối ưu để tạo hạt hiếu khí là 4 kgCOD/(m3.ngày). Tải trọng này có hạt ổn định với kích thước 5,4 mm, độ tròn 1,29, tốc độ sử dụng oxy riêng (SOUR) 118 mg O2/(mgVSS.h), SVI là 50 ml/g, hiệu quả loại bỏ COD là 99%. Hoạt động ở tải trọng quá cao hay quá thấp thì không thích hợp cho sự hình thành lớp bùn nén tốt, và hơn nữa, cho việc duy trì tính ổn định hiệu suất của bể phản ứng. Kích thứơc hạt giảm với tải trọng áp dụng, độ tròn (roundness) của hạt thì nhỏ nhất tại tải trọng 4 kg COD/(m3.ngày). Dưới tải trọng 1 kg COD/(m3.ngày) chỉ có những bông không đều được tạo thành. Nếu tải trọng lớn hơn 8 kg COD/(m3.ngày), thì cả hạt và bông mịn cùng tồn tại. Điều này thể hiện nồng độ EPS nhỏ hơn và cường độ của nó yếu hơn (Tay và cộng sự, 2003).
Moy và cộng sự (2003) đã khảo sát ảnh hưởng của tải trọng với đặc tính vật lý của bùn hạt hiếu khí. Chất nền acetate có thể tạo hạt dạng hình cầu rắn chắc (compact spherical morphology) tại tải trọng hữu cơ 6 và 9 kg COD/(m3.ngày) còn tại tải trọng hữu cơ thấp hạt thể hiện hình thái học dạng mịn, lỏng lẻo và vi khuẩn dạng sợi chiếm ưu thế.
2.3.3 Cation kim loại
Cation kim loại có xu hướng hình thành liên kết với EPS, ảnh hưởng đến sự kết bông sinh học (bioflocculation), quá trình lắng và khử nước của bùn (Liu và Fang, 2003). Có hai quá trình kết bông sinh học: sự nén của lớp điện tích kép (double layer compression) và cầu nối cation (cation bridging).
Đối với loại cầu nối cation (Liu và Fang, 2003; Tezuka, 1969; Foster và Lewin, 1972; Bruus và cộng sự, 1992; Higgins và Novak, 1997), cation đóng vai trò như là cầu nối giữa các EPS mang điện tích trái dấu (negatively charge) của các tế bào kế cận. Cầu nối ổn định cấu trúc bông và do đó cải thiện quá trình kết bông sinh học, quá trình lắng và khả năng khử nước của bùn. Và calcium có thể tạo ra một giá thể cho sự hình thành bùn hạt (Liu và Fang, 2003; Van der Hoek, 1987).
Ion calcium được cho rằng vừa kích thích sự hình thành hạt bằng cách trung hoà điện tích trái dấu trên bề mặt vi khuẩn và kết qủa là tương ứng với lực hút Van der Waals, vừa hoạt động như cầu nối cation giữa các vi khuẩn khi hầu hết các vi sinh vật mang điện tích trái dấu tại pH thông thường. Do đó, calcium gây ra sự hợp nhất tế bào hình thành những đám tế bào ban đầu , mà đóng vai trò là những nhân của sự hình thành hạt sau này (Liu và cộng sự, 2003).
Wang và cộng sự, 2004 nhận thấy rằng hầu hết các nguyên tố kim loại trong bùn thay đổi đáng kể trong suốt giai đoạn hoạt động bởi vì thành phần hoá học khác nhau của dòng vào, lượng calcium và kali thì gia tăng khi hạt trưởng thành (matured aerobic granules). Do đó, calcium có lẽ đóng một vai trò quan trọng trong quá trình nuôi cấy bùn hạt, điều này giống như hạt kỵ khí. Sự thay đổi màu sắc của hạt từ màu nâu sang màu trắng có lẽ phù hợp với thành phần của sinh khối, đặc biệt là sự giảm của thành phần ion sắt, magnesium, đồng và cobalt trong bùn.
2.3.4 Chất rắn lơ lửng và chất mang
Những hạt lơ lửng (suspended particles) trong nước thải là một nhân tố kích thích quá trình hình thành hạt hiếu khí bởi vì có sẵn diện tích bề mặt tạo thuận lợi bám dính của tế bào. Đầu tiên, với sự hiện diện của chất rắn lơ lửng, exopolysaccharides có xu hướng sản sinh ra trên bề mặt của bất kỳ vật mang nào và exopolysaccharides là cầu nối giữa các tế bào (Wingender và cộng sự, 1999; Liu và Tay, 2002). Arrojo và cộng sự (2004) và Schwarzenbeck và cộng sự, 2004 đã tạo được bùn hạt hiếu khí với nồng độ của những hạt lơ lửng là 1,2 g/l và 0,95 g/l. Vì vậy, vật mang là chất rắn lơ lửng hữu cơ hay vô cơ cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao sự hình thành hạt hiếu khí.
2.4 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ
2.4.1 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hạt kỵ khí
Bùn hạt hiếu khí có thể được hình thành bởi bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống (Beun và cộng sự, 2000; Jang và cộng sự, 2003; Tay và cộng sự, 2002; Etterer và Wildere, 2001; Morgeroth và cộng sự, 1997; Wang và cộng sự, 2004; Arrojo và cộng sự, 2004; Schwarzenbeck và cộng sự, 2004; ...) hay bùn kỵ khí (Linthin và cộng sự, 2005). Điều này nói lên rằng bùn giống không ảnh hưởng đến viêc nuôi cấy bùn hạt hiếu khí. Tuy nhiên, quá trình nuôi cấy bùn hạt hiếu khí từ bùn kỵ khí và bùn hiếu khí thì khác nhau.
Quá trình hình thành bùn hạt hiếu khí từ bùn kị khí (Linthin và cộng sự, 2005)
Ban đầu bùn hạt kỵ khí (anaerobic granular sludge) bị phân huỷ (disintegrated) dưới điều kiện hiếu khí, hình thành những hạt dạng bông và dạng sợi nhỏ không đều. Những hạt này không ổn định và tất cả bị phá vỡ thành những mảnh (pieces) nhỏ sau vài ngày. Sau đo chỉ còn duy trì những mảnh vỡi (debris) đã kết hợp lại (recombined) dưới điều kiện hiếu khí; và cuối cùng hạt lớn lên, kết quả là hình thành bùn hạt hiếu khí. Hạt được hình thành trong giai đoạn này hầu như không chứa vi sinh dạng sợi và chỉ chứa những vi khuẩn chiếm ưu thế. Bùn kỵ khí bị phân huỷ có lẽ đóng vai trò như một nhân (nucleus) cho sự hình thành bùn hạt hiếu khí (Linlin và cộng sự, 2005). Quá trình hình thành có thể được mô tả theo Hình 2.4.
Bùn hạt kỵ khí
Sự phân huỷ
Tái kết hợp
Phát triển
Hạt hiếu khí
Không khí
Bông, mảnh vỡ, không khí
Không khí
Bông, mảnh vỡ
Hình 2.4: Quá trình hình thành bùn hạt hiếu khí từ bùn hạt kỵ khí.
Sự thay đổi hình thái học (morphology) của hạt được thể hiện trong Hình 2.5
Bùn hạt kỵ khí
Hình dạng đều đặn, màu đen, đường kính hạt
d = 1.1mm
Tuần thứ 1
Điều kiện hiếu khí
Hạt kỵ khí co lại và phân huỷ
Tuần thứ 1
Điều kiện hiếu khí
Vi sinh vật hiếu khí màu vàng đựơc hình thành
Tuần thứ 5
SS gia tăng và phát triển nhanh, tái kết hợp
Tuần thứ 6
Hạt hiếu khí hình thành
Bùn hạt hiếu khí
Đường kính hạt
d = 1.2 mm
Tuần thứ 7
Hình 2.5: Thay đổi hình thái học của hạt (bổ sung từ Linthin và cộng sự, 2005)
Hình 2.6 Quá trình thay đổi hình thái học của hạt trong bể phản ứng.
Hình 2.6: Sự thay đổi hình thái học của bùn hạt trong suốt quá trình thí nghiệm (40x). (A) bùn hạt kỵ khí làm giống; (B) sau 1 tuần; (C) sau 2 tuần; (D) sau 3 tuần; (E) sau 5 tuần; (F) sau 5 tuần (Linthin và cộng sự, 2005)
2.4.2 Sự hình thành hạt hiếu khí từ quá trình bùn hoạt tính hiếu khí thông thường
Wang và cộng sự (2004) đã phát hiện ra rằng quá trình hình thành hạt của bùn cũng có thể chia thành ba giai đoạn: thích nghi (acclimation), hình thành hạt (granulation) và trưởng thành (maturation). Ban đầu hạt được hình thành là những viên dạng sợi (mycelial pellets) trong bể phản ứng và bắt đầu phát triển nhanh hơn, những hạt này được gọi là những hạt ban đầu (granules initiated). Gi...