Xử lý nước thải sinh hoạt bằng thiết bị lọc nhỏ giọt cải tiến với giá thể sinh học kiểu mới

  • 12:06 ,06/03/2019

KHPTO - Đây là đề tài nghiên cứu của các tác giả Trần Minh Thảo, Phạm Phú Song Toàn, Phùng Minh Tùng, Phan Minh Thông, Trường đại học sư phạm kỹ thuật.

Trước tình hình khó khăn về kinh tế và xu hướng tiết kiệm năng lượng trên thế giới, các công nghệ xử lý nước thải có chi phí đầu tư và vận hành thấp đang và sẽ là nhu cầu rất lớn cho các doanh nghiệp xả thải. Các công nghệ xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí và hiếu khí phổ biến hiện nay, hoặc có chi phí đầu tư lớn, hoặc có chi phí vận hành cao, hoặc cả hai loại chi phí đều tốn kém. các phương pháp kỵ khí như UASB, ABR, … đều là những công nghệ cải tiến. Tuy nhiên, chúng có một số nhược điểm như xuất hiện mùi hôi và chi phí xây dựng cao. Trên thực tế, một bể sinh học kỵ khí thường yêu cầu một bể hiếu khí theo sau để nước đầu ra đạt chuẩn xả thải. Các công nghệ hiếu khí truyền thống, như bể hiếu khí bùn hoạt tính, MBBR, cũng bộc lộ nhiều hạn chế như chi phí cho thiết bị, vật tư và năng lượng vận hành lớn.

Lọc sinh học nhỏ giọt (TF) là một công nghệ hiếu khí với nhiều ưu điểm như vận hành ổn định, cấu tạo đơn giản, có thể hoạt động ở các tải lượng hữu cơ khác nhau một cách hiệu quả và đặc biệt là tiết kiệm năng lượng. Trong thiết bị TF, lớp màng vi sinh hình thành trên giá thể sinh học tạo nên 2 vùng: hiếu khí - nằm trên bề mặt và thiếu khí - nằm ở lớp bên trong, giữa lớp hiếu khí và bề mặt giá thể sinh học. Chính vì lý do này mà trong thiết bị TF cùng một lúc xảy ra hai quá trình: nitrat và khử nitrat hóa, xử lý N một cách hiệu quả. Tuy nhiên, thiết bị này cũng còn tồn tại một số nhược điểm cần khắc phục: dễ tích tụ sinh khối trong lớp giá thể sinh học, gây tình trạng tắc nghẽn và ảnh hưởng đến phản ứng sinh học hiếu khí, làm giảm hiệu quả xử lý, thường xuyên phải bảo trì hệ thống và dễ gây mùi nếu để vùng kỵ khí chiếm thể tích lớn trong thiết bị.

Về giá thể sinh học (GTSH), đây cũng là một nhược điểm của loại công nghệ này. Hiện nay có nhiều loại GTSH được áp dụng và bán trên thị trường: dạng sợi, cầu, tổ ong, bánh xe, …. Tuy nhiên, các loại giá thể này có giá thành cao, qua thực tế sử dụng cho thấy không bền trong điều kiện nước thải và có bề mặt riêng thấp.

Trong nghiên cứu này, thiết bị lọc nhỏ giọt tiên tiến xử lý nước thải điển hình của các khu công nghiệp (KCN) tại Đà Nẵng: KCN Hòa Khánh, KCN Liên Chiểu, KCN Hòa Cầm. Hiệu quả xử lý và thời gian thích nghi được đánh giá ở các lượng giá thể sinh học và thời gian lưu khác nhau.

Hệ thống gồm (1) thiết bị phản ứng hình trụ tròn. GTSH làm bằng vật liệu polyester được cắt theo kích thước 70 x 70 mm. Để hạn chế hiện tượng tắt nghẽn, GTSH được thả vào trong hệ thống một cách tự do và ngập hoàn toàn trong nước. Giá thể này có giá thành chỉ bằng khoảng 1/10 so với các chủng loại đang bán trên thị trường. Nước thải nhân tạo cấp cho hệ thống được pha theo công thức.

Trong quá trình vận hành hệ thống, nước thải đầu vào và nước sau xử lý được phân tích hàm lượng BOD, TN và TP để đánh giá hiệu quả xử lý. Ngoài ra, để khảo sát điều kiện môi trường trong thiết bị, DO và pH được đo tại 3 vị trí khác nhau: sát mặt nước (cách mặt nước khoảng 50 mm), ½ chiều cao mực nước (cách mặt nước khoảng 150 mm) và đáy thiết bị (cách mặt nước khoảng 300 mm). Kết quả từ các giá trị DO sẽ làm cơ sở cho việc thiết kế chiều cao của bể để hạn chế quá trình phân hủy kỵ khí, tức là hạn chế sự hình thành các khí gây mùi hôi H2S, mercaptan và NH3.

Ba lượng giá thể: chiếm 100, 75 và 50% thể tích bể, lần lượt được thử nghiệm với thời gian lưu nước HRT = 10 tiếng. Sau khi xác định lượng giá thể tối ưu, HRT trong thiết bị lần lượt được thay đổi dần với các giá trị HRT = 8, 6, 4, 2 tiếng, để nghiên cứu sự thay đổi của hiệu quả xử lý theo thời gian lưu nước. Hệ thống cần hai ngày để thay đổi thời gian lưu, mỗi ngày rút ngắn 1 tiếng. Thời gian để hệ thống thích nghi giữa hai thời gian lưu là hai tuần.

Trong nghiên cứu này, nước thải sinh hoạt được xử lý bằng mô hình thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến. Hệ thống hoạt động với tải lượng hữu cơ 1,2 kg BOD/m3 ngày đêm. Giá thể sinh học được thả tự do và ngập hoàn toàn trong nước. Ba lượng giá thể sinh học được nghiên cứu với thể tích lần lượt chiếm 50, 75 và 100% thể tích của thiết bị. Thiết bị còn được cải tiến với giá thể tiên tiến dạng lưới, làm bằng vật liệu polyester.

Kết quả cho thấy, hiệu quả xử lý tốt nhất với lượng giá thể chiếm 75% thể tích thiết bị. Với lượng giá thể này, hiệu quả xử lý ở các thời gian lưu nước khác nhau (2, 4, 6, 8 và 10 tiếng) cũng được nghiên cứu. Kết quả là hệ thống xử lý tốt BOD và dinh dưỡng (hiệu quả 90,7; 78,7 và 77,1% lần lượt đối với BOD, N và P). Quá trình xử lý xuất hiện 2 giai đoạn: thích nghi và ổn định.

N.Hoa
  • Hotline
    (028) 3920 1523
  • Email