Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.

Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.Nghiên cứu chế tạo vật liệu Ecobioblok (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải.

Tính cấp thiết củaluậnán

Việt Nam đang trải qua giai đoạn quan trọng trong phát triển đô thị, với tổng số đô thị đạt 862 vào năm 2020, tăng 7,5% so với năm 2016 Tỷ lệ đô thị hóa toàn quốc cũng gia tăng từ 36,7% năm 2016 lên 39,3% năm 2020, cho thấy sự chuyển mình mạnh mẽ trong quá trình đô thị hóa.

Đến năm 2026, 45% dân số Việt Nam sẽ sống tại các đô thị, tạo ra sự tăng trưởng kinh tế thông qua phát triển công nghiệp Tuy nhiên, quá trình đô thị hóa cũng mang đến nhiều thách thức, đặc biệt là ô nhiễm môi trường Nhiều thành phố lớn đang đối mặt với ô nhiễm nguồn nước do các hoạt động đô thị hóa và công nghiệp hóa Hệ thống thoát nước tại các đô thị chỉ đáp ứng 60% nhu cầu, trong khi nhiều hệ thống thoát nước không đồng bộ với hệ thống xử lý nước thải tập trung, dẫn đến hiệu quả xử lý kém.

Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng lượng nước cấp cho sinh hoạt, trong đó 52% là hợp chất hữu cơ và 48% là hợp chất vô cơ Nước thải này còn chứa nhiều sinh vật gây bệnh và độc tố Hiện nay, chỉ có khoảng 15% nước thải sinh hoạt đô thị được thu gom và xử lý tại 43 nhà máy xử lý nước thải tập trung, với tổng công suất 926.000m³/ngày đêm, chủ yếu tập trung ở các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng và Quảng Ninh Phần còn lại chưa được thu gom và xử lý, dẫn đến việc xả thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho các nguồn nước tiếp nhận.

Các đô thị lớn đang nỗ lực đầu tư và nâng cấp hệ thống xử lý nước thải để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường Quy hoạch thoát nước Hà Nội đến năm 2030, với tầm nhìn đến năm 2050, theo Quyết định số 725/QĐ-TTg ngày 10/5/2013 của Thủ tướng Chính phủ, đặt mục tiêu đạt 90% tỷ lệ dân số được phục vụ trong việc thu gom và xử lý nước thải.

2030 và đạt 100% đến năm 2050 Đề án chốngngậpvàxửlýnướcthảiThànhphốHồChíMinhcũnghướngtớiviệcthugom vàxửlýđạtchuẩn80%tổnglượngnướcthảisinhhoạtcủathànhphốvàonăm2025.

Các công nghệ xử lý nước thải rất đa dạng, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng khu vực và công suất của nhà máy hoặc trạm xử lý nước thải Quản lý, vận hành và bảo dưỡng hiệu quả các công trình này là một thách thức lớn, yêu cầu các chủ đầu tư và bên liên quan tuân thủ nghiêm ngặt các quy định và hướng dẫn kỹ thuật, nhằm đảm bảo tính bền vững của hệ thống.

Hiện nay, nhiều công nghệ xử lý nước thải đã được áp dụng với kết quả tích cực Tuy nhiên, các công nghệ truyền thống thường yêu cầu diện tích lớn, khó khăn cho các thành phố đông dân Do đó, nghiên cứu và ứng dụng vật liệu thân thiện với môi trường nhằm cải thiện hiệu suất xử lý, giảm chi phí đầu tư và vận hành, cũng như tiết kiệm diện tích xây dựng hệ thống đang được chú trọng.

Eco-Bio-Block (EBB) là vật liệu độc đáo từ Nhật Bản, được chế tạo từ các hạt đá xốp zeolit có trong nham thạch núi lửa, giàu khoáng chất Vật liệu này được kết hợp với ximăng để tạo ra các khối chất rắn phù hợp với địa hình lắp đặt Cơ chế hoạt động xử lý nước thải của EBB diễn ra nhờ vai trò của vi sinh vật gắn trong khối với mật độ cao.

EBB là một sản phẩm tự nhiên giúp làm sạch nguồn nước hiệu quả với diện tích bề mặt trên 100 m²/g Trong EBB, có chứa các vi sinh vật hữu ích như Bacillus subtilis nato, có khả năng phân hủy chất hữu cơ, nitrat hóa amoni và giảm mùi hôi trong nước Sản phẩm này hoạt động nhanh chóng mà không gây hại cho thực vật và cá EBB là sản phẩm độc quyền của Công ty TNHH Koyoh, Nhật Bản, được cấp bằng sáng chế số 4065402 vào năm 2008.

Hiện nay, EBB được sử dụng phổ biến trong nhiều nước để xử lý nước thải nhằm nâng cao hiệu suất xử lý và giảm thời gian lưu Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải sẽ tăng cao nếu sử dụng vật liệu EBB nhập khẩu Việc cải tiến vật liệu EBB bằng các vật liệu nội địa và thử nghiệm hiệu quả của các vật liệu này trong xử lý nước thải sẽ cung cấp cơ sở khoa học khách quan cho việc áp dụng chúng vào các hệ thống xử lý nước thải tại Việt Nam.

Luận án “Nghiên cứu chế tạo Eco-Bio-Block (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và Ammoni trong một số nguồn nước thải” tập trung vào việc phát triển các khối EBB từ những vật liệu sẵn có tại Việt Nam Nghiên cứu này nhằm nâng cao khả năng xử lý nước thải, đặc biệt là các chất hữu cơ và Ammoni, góp phần bảo vệ môi trường và cải thiện chất lượng nước.

Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng các vật liệu như nam như cát, kezamzit, zeolit, xi măng, than cacbon và chế phẩm vi sinh Sagi-Bio để xử lý nước thải Luận án sẽ đánh giá hiệu quả của những vật liệu này trong việc xử lý một số loại hình nước thải, nhằm phát triển và ứng dụng công nghệ mới, thân thiện với môi trường trong quản lý nước thải, phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế - xã hội tại Việt Nam.

Đối tượng và phạm vinghiên cứu

+Luậnántậptrungxácđịnhhàmlượngcácvậtliệuphốitrộnvớinhauđểtạothành vật liệu EBB cảitiến

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ và amoni của vật liệu EBB cải tiến cho thấy khả năng xử lý vượt trội đối với nhiều loại nước thải, bao gồm nước thải sinh hoạt, nước hồ ô nhiễm, nước rỉ rác và nước thải bệnh viện Kết quả cho thấy vật liệu này không chỉ giảm thiểu đáng kể nồng độ ô nhiễm mà còn cải thiện chất lượng nước, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

+ Vật liệu EBB cải tiến được nghiên cứu và chế tạo tại phòng nghiên cứu của Viện Công nghệ môi trường.

+ỨngdụngvậtliệuEBBcảitiếnđểXLNTngoàihiệntrườngtạihồKhươngThượng, nướcthảinhàmáychếbiếnrácPhươngĐình,ĐanPhượng,HàNộivànướcthảibệnh viện E HàNội.

Mục tiêunghiên cứu

Luận án “Nghiên cứu chế tạo Eco-Bio-Block (EBB) cải tiến và đánh giá hiệu quả xử lý các chất hữu cơ và Amoni trong một số nguồn nước thải” nhằm mục tiêu phát triển công nghệ mới để xử lý hiệu quả ô nhiễm trong nước thải, tập trung vào việc cải tiến Eco-Bio-Block (EBB) để nâng cao khả năng xử lý các chất hữu cơ và amoni.

Nghiên cứu tạo ra sản phẩm với EBB nhằm cải tiến phù hợp với điều kiện Việt Nam, đặc biệt tại Thành phố Hà Nội, nhằm giảm giá thành vật liệu và nâng cao hiệu quả xử lý, cải thiện chất lượng nước thải Mục tiêu là làm chủ công nghệ với nguồn nguyên liệu an toàn, thân thiện với môi trường, đồng thời hướng tới việc giảm chi phí vận hành hệ thống xử lý nước thải thông qua việc tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí lắp đặt.

 Góp phần giảm thiểu các chỉ tiêu COD và Amoni có trong nguồn nướcthải.

Nội dungnghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm EBB cải tiến

 Xác định tỉ lệ phối trộn nguyên liệu chế tạo EBB cải tiến để đánh giá khả năng kết dính của vậtliệu.

Nội dung 2: Đánh giá các đặc trưng của EBB cải tiến đã chế tạo

 Đánh giá hiệu suất xử lý COD và Amoni của vật liệu EBB cải tiến trong phòng thínghiệm

 Xử lý nước thải bệnhviện

Phương phápnghiên cứu

 Phương pháp phân tích: COD vàAmoni

 Phương pháp chế tạo vật liệu EBB cảitiến

- Phương pháp xác định độ rỗng của vật liệu

 Phương pháp đánh giá đặc trưng của vật liệu EBB cảitiến.

- Phương pháp xác định hiệu quả hấp phụ Amoni của vật liệu EBB cảitiến

- Phương pháp xác định hiệu quả hoạt động VSV trong EBB cải tiến bằng kỹ thuật sinh học phântử

 Phương pháp đánh giá ứng dụng của vật liệu EBB cảitiến

- Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý nướchồ

- Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý nước rỉrác

- Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bệnhviện

Giá trị thực tế và ứng dụng các kết quả củaluậnán

EBB cải tiến là sản phẩm được sản xuất từ nguyên liệu sẵn có trong nước, với kỹ thuật đơn giản và giá thành cạnh tranh Sự sáng tạo của sản phẩm này nằm ở việc kết hợp vật liệu xây dựng với các chủng vi sinh vật (VSV) theo tỷ lệ và thành phần phù hợp, tạo ra tính năng tương tự như sản phẩm nhập khẩu EBB cải tiến còn nổi bật với những ưu điểm như nhẹ, khả năng chịu nén tốt và độ bền cao trong điều kiện khí hậu Việt Nam.

Sản phẩm EBB cải tiến có khả năng làm chủ công nghệ và sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có, được đánh giá là có tiềm năng lớn trong lĩnh vực xử lý nước thải tại Việt Nam Khi áp dụng trong thực tế, EBB sẽ góp phần cải thiện môi trường nước, đặc biệt là trong việc xử lý cho nhiều kênh, lạch, sông nhỏ, ao hồ và các hệ thống xử lý nước thải khác.

Thực trạng ô nhiễm nước ởViệt Nam

Theo báo cáo của Unicef, Việt Nam đang xếp thứ 5 thế giới về ô nhiễm nguồn nước, chỉ sau Trung Quốc, Philippines, Indonesia và Thái Lan Tại các khu công nghiệp, hàng tấn nước thải chưa qua xử lý được xả thẳng ra môi trường, khiến các chất ô nhiễm hữu cơ và kim loại nặng xâm nhập vào nguồn nước Ở các thành phố, rác thải sinh hoạt bị vứt bừa bãi, làm tắc nghẽn hệ thống thoát nước, dẫn đến tình trạng ngập úng mỗi khi có mưa Các con sông như sông Nhệ và sông Tô Lịch trở nên ô nhiễm nặng nề, bốc mùi hôi thối Tại nông thôn, điều kiện sinh hoạt khó khăn cùng với cơ sở hạ tầng lạc hậu khiến chất thải sinh hoạt và gia súc chưa được xử lý thẩm thấu vào nguồn nước ngầm, gây nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến ô nhiễm nước.

Lạm dụng phân bón và chất bảo vệ thực vật trong nông nghiệp gây ô nhiễm kênh mương và sông hồ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người.

Theo Nghị định số 38/2015/NĐ-CP ngày 24/4/2015, nước thải được định nghĩa là nước đã thay đổi đặc điểm và tính chất, phát sinh từ hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác Hầu hết các loại nước thải đều chứa chất ô nhiễm, gây tác động tiêu cực đến môi trường Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều hóa chất vô cơ và hữu cơ, trong khi nước thải sinh hoạt chứa các chất bẩn như protein, carbohydrate, mỡ, cùng với chất thải từ con người và động vật, cũng như các loại rác như giấy, gỗ và chất hoạt động bề mặt.

Lượng nước thải sinh hoạt trong một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm hệ thống thoát nước Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với vùng ngoại thành và nông thôn, dẫn đến sự khác biệt về lượng nước thải sinh hoạt trên đầu người giữa các khu vực Thông thường, lượng nước thải này tương đương khoảng 80–100% lượng nước cấp cho sinh hoạt.

Hiệnnay,tiêuchuẩnnướcthảisinhhoạtởViệtNamdaođộngtrongkhoảng120đến 180 lít/người/ngày đối với khu vực thành thị, và 50 đến 120 lít/người/ngày đối với khu vực nôngthôn.

Lượng nước thải sinh hoạt trong khu dân cư phụ thuộc vào nhiều yếu tố như trang thiết bị vệ sinh, khí hậu và thói quen sinh hoạt của người dân Đối với các cơ sở dịch vụ và công trình công cộng, lượng nước thải còn phụ thuộc vào loại công trình, chức năng và số lượng người sử dụng trong khu vực Tiêu chuẩn thải nước của một số loại cơ sở này được trình bày trong Bảng 1.1.

Bảng 1 1.Tiêu chuẩn thải nước của một số cơ sở dịch vụ và công trình côngcộng.

Nguồn nước thải Đơn vị tính Lưu lượng, lít/ngày

Nhà ga, sân bay Hành khách 7,5 – 1,5

Siêu thị Người làm việc 26 - 50

Trường đại học Sinh viên 56 - 113

Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15 - 30

Nguồn:Metcalf&Eddy.WastewaterEngineeringTreatment,Disposal,Reuse.ThirdEđition,1991.[5]

Nước thải sinh hoạt tại các đô thị thường được thoát ra qua hệ thống thoát nước, dẫn đến các sông rạch, trong khi vùng ngoại thành và nông thôn thường tiêu thoát tự nhiên vào ao hồ hoặc qua biện pháp tự thấm do thiếu hệ thống thoát nước Đặc điểm của nước thải sinh hoạt bao gồm các chỉ tiêu như pH, độ dẫn điện, màu sắc và mùi, cùng với các thành phần chất gây hại cho môi trường như nồng độ chất rắn lơ lửng (SS), chất rắn lơ lửng cháy được (VSS), nồng độ ôxy hóa hóa học và sinh học (COD/BOD5 20), tổng lượng chất hữu cơ tan trong nước (TOC), cũng như nồng độ các chất dinh dưỡng như Nitơ (TN) và N-amoni (N-NH4 +).

Theo tiêu chuẩn TCXD 51:2007, lượng chất bẩn mà mỗi người dân xả vào hệ thống thoát nước được quy định cụ thể Số liệu về thành phần nước thải sinh hoạt tại các khu dân cư được tổng hợp chi tiết trong bảng 1.2 và bảng 1.3.

Bảng 1 2.Lượng chất bẩn của một người trong một ngày xả vào hệ thống thoátnước

Các chất Giá trị, g/ng.đ

- BOD5của nước thải chưa lắng 65

- BOD5của nước thải đã lắng 3035

Nước thải sinh hoạt từ các hoạt động dịch vụ và sản xuất có đặc trưng tương tự nhau, nhưng nồng độ Nitơ trong nước thải từ các dịch vụ như vận tải (sân bay, nhà ga, bến xe) có thể cao hơn do sự có mặt của nước tiểu Đặc biệt, nước thải từ bệnh viện cần được chú ý vì nguy cơ lây nhiễm bệnh và có thể chứa dược phẩm cũng như hóa chất sát trùng Mặc dù có sự khác biệt, phần lớn các đặc trưng của nước thải sinh hoạt vẫn không thay đổi nhiều giữa các nguồn khác nhau.

Bảng 1 3.Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư.

Chỉ tiêu Trong khoảng Trung Bình

Tổng chất rắn ( TS), mg/L 350÷1.200 700

Chất rắn hoà tan (TDS) , mg/L 250÷850 500

Chất rắn lơ lửng (SS), mg/L 100÷350 220

Clorua, mg/L 30÷100 50 Độ kiềm , mgCaCO3/l 50÷200 125

Nguồn:Metcalf&Eddy Wastewater Engineering Treatment,Disposal,Reuse ThirdEđition,1991.[5]

Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, dao động từ 50 đến 55% Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng nước thải sinh hoạt, đặc biệt là từ khu vực đô thị, có chứa nhiều vi sinh vật (VSV), bao gồm cả VSV gây bệnh, với nồng độ coliform tổng số từ 10^6 đến 10^9 MPN/100 ml và nồng độ fecal coliform từ 10^4 đến 10^7 MPN/100 ml Ngoài ra, nước thải sinh hoạt còn chứa các vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, rất cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong nước.

Hệ thống nước mặt Việt Nam bao gồm hơn 2.360 con sông, suối và hàng nghìn hồ, ao, là nơi cư trú của nhiều loài động, thực vật và hàng triệu người, đồng thời cung cấp nước cho sản xuất Tuy nhiên, các nguồn nước này đang bị suy thoái nghiêm trọng do khai thác quá mức và ô nhiễm, với nhiều con sông, đoạn sông, ao, hồ đang trong tình trạng “chết” do lượng chất thải, rác thải và nước thải xả ra môi trường mà chưa được xử lý.

Theo thống kê từ Bộ Y tế và Bộ Tài Nguyên Môi trường, mỗi năm tại Việt Nam có khoảng 9.000 người chết do nước và điều kiện vệ sinh kém, cùng với gần 200.000 ca bệnh ung thư mới được phát hiện, trong đó một trong những nguyên nhân chính là việc sử dụng nguồn nước ô nhiễm.

HệthốnghồHàNộilàmộtsảnphẩmkhôngthểtáchrờicủahệthốngsinhthái cảnh quan của Thủ đô Hà Nội Trong quá trình chuyển mình để trở thành một thủđô hiện đại, vai trò của các hồ ở

Hà Nội càng quan trọng hơn trong chức năng sinh thái xãhội,môitrường,điềuhòangậpúng,điềuhòakhôngkhívàgiúpHàNộithíchứng với biến đổi khíhậu.

Kết quả khảo sát năm 2010 tại Hà Nội cho thấy, trong số 80 hồ được nghiên cứu, 76% có diện tích lớn hơn 1.000 m² Tuy nhiên, chất lượng nước ở đây đáng lo ngại khi có đến 71% hồ bị ô nhiễm, với 14% hồ ô nhiễm hữu cơ rất nặng và 32% ô nhiễm nhẹ Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm này chủ yếu là do hoạt động của con người, bao gồm việc xả nước thải sinh hoạt, rác thải và việc lấn chiếm lòng hồ, đặc biệt là ở các hồ nhỏ nằm trong khu vực đông dân cư.

Từ năm 2010 đến 2015, thành phố đã triển khai nhiều chương trình cải tạo hồ, ao, như xử lý ô nhiễm nước sông và hồ tại Hà Nội Các dự án tiêu biểu bao gồm Đề án cải tạo hồ Hà Nội và dự án xử lý ô nhiễm nước hồ Trúc Bạch, cùng với việc áp dụng chế phẩm sinh học và mô hình bảo vệ hồ có sự tham gia của cộng đồng Kết quả cho thấy chất lượng nước đã cải thiện, mùi hôi giảm rõ rệt, và cảnh quan đẹp hơn Tuy nhiên, các giải pháp chủ yếu sử dụng công nghệ nước ngoài với chi phí đầu tư lớn và yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt Khảo sát từ Trung tâm Quan trắc môi trường Quốc gia cho thấy tình trạng ô nhiễm nước mặt tại miền Bắc, đặc biệt là khu vực Đồng bằng sông Hồng, vẫn nghiêm trọng do lượng nước thải đô thị và công nghiệp chưa được xử lý.

Nước rỉ rác là loại nước bẩn hình thành từ quá trình phân hủy rác thải, chảy qua các tầng rác và mang theo nhiều chất ô nhiễm độc hại xuống lớp dưới của bãi chôn lấp Độ tuổi của bãi chôn lấp, thành phần rác thải, cùng với các phản ứng vật lý, hóa học và sinh học trong quá trình phân hủy, đều ảnh hưởng đến nồng độ và thành phần ô nhiễm của nước thải rỉ rác.

Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn mới cao hơn nhiều so với bãi chôn lấp lâu năm, do các phản ứng sinh hóa trong bãi lâu năm đã ổn định chất thải Trong bãi chôn lấp mới, pH thường thấp và các thành phần như BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng rất cao Khi quá trình sinh học chuyển sang giai đoạn metan hóa, pH tăng lên (6,8÷8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) giảm Hàm lượng kim loại nặng cũng giảm do pH tăng, khiến hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan.

Các quá trình và công nghệ xử lýnướcthải

1.2.1 Hiện trạng các công trình xử lý nước thải ở ViệtNam

Theo báo cáo của GS.TS Trần Hiếu Nhuệ (2015), Việt Nam đang triển khai xây dựng các nhà máy và trạm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị, với 32 thành phố có dự án thoát nước và vệ sinh, tỷ lệ hộ dân kết nối đạt hơn 90% Khoảng 25% nước thải đô thị được xử lý bởi 27 nhà máy, công suất 770.000 m³/ngày, trong tổng số 3.080.000 m³/ngày phát sinh Đến năm 2020, tổng công suất xử lý nước thải dự kiến đạt 2,1 triệu m³/ngày, với khoảng 20 nhà máy đang xây dựng Tuy nhiên, các thành phố lớn như Hà Nội chỉ có khoảng một nửa khu đô thị mới có trạm xử lý nước thải, dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Hiện Hà Nội có khoảng 150-160 khu đô thị mới với dân số 9 triệu người, theo quy hoạch đến năm 2030, sẽ đầu tư xây dựng 39 nhà máy xử lý nước thải cho khu đô thị trung tâm và 5 đô thị vệ tinh, nhưng hiện chỉ có 5 nhà máy đang vận hành với công suất 263.200 m³/ngày và 3 nhà máy đang chuẩn bị đầu tư với công suất 368.500 m³/ngày.

Mặc dù các chủ đầu tư nhà máy xử lý nước thải (XLNT) sinh hoạt đô thị đã thực hiện đào tạo chuyển giao công nghệ và vận hành nghiêm túc, tình hình quản lý và bảo dưỡng vẫn còn nhiều vấn đề cần khắc phục Nước thải đầu vào của các nhà máy XLNT với hệ thống thoát nước riêng như Đà Lạt và Buôn Ma Thuột có nồng độ trung bình (BOT: 340÷380mg/L; COD: 560÷600mg/L; T-N: 90÷95mg/L) Trong khi đó, nước thải từ 24 nhà máy XLNT còn lại với hệ thống thoát nước chung đang hoạt động có nồng độ thấp (SS, BOD: 30÷135 mg/L; COD: 60÷230 mg/L; T-N: 11÷40 mg/L).

NhiềuhệthốngXLNTquymôlớn,nhỏvàvừađãđượcđầutưvàđưavàohoạt động, sử dụng nhiều công nghệ xử lý khác nhau Cụthể:

- XLNT sinh hoạt đô thị tập trung quy mô lớn sử dụng công nghệ hồ sinh học:

Hệ thống xử lý nước thải (XLNT) hồ sinh học kỵ khí tại Sơn Trà, Phú Lộc, Hòa Cường, Ngũ Hành Sơn, TP Đà Nẵng và hệ thống XLNT hồ sinh học hiếu khí và triệt để tại Tháp Chàm là những giải pháp hiệu quả trong việc xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sống cho cộng đồng.

TP Phan Rang và hệ thống xử lý nước thải hồ sinh học hiếu khí tại Bình Hưng Hòa, TP HCM, cùng với hệ thống xử lý nước thải hồ sinh học hiếu khí cưỡng bức tại Đồng Hới, Ninh Bình và Thanh Hóa, đều mang lại giải pháp hiệu quả cho việc xử lý nước thải Các hệ thống này không chỉ đảm bảo xử lý triệt để mà còn kết hợp trồng cây, góp phần cải thiện môi trường sống.

Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ bằng công nghệ kỵ khí kết hợp với xử lý bậc 3 qua hệ thống bãi lọc ngầm nhân tạo đã được nghiên cứu và áp dụng tại các địa phương như xã Chiềng Châu (huyện Mai Châu, Hòa Bình), thị trấn Me (huyện Yên Mô, Ninh Bình) và phường Bách Quang (thị xã Sông Công) Mô hình này dễ vận hành, có chi phí thấp, không chỉ xử lý nước thải hiệu quả mà còn góp phần khôi phục cảnh quan môi trường, tạo ra các công viên sinh thái, phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Đối với các trạm xử lý nước thải (XLNT) tại các doanh nghiệp cao tầng, thương mại, dịch vụ và khu đô thị, việc quản lý và vận hành được thực hiện bởi chủ dự án Trong khi đó, các khu dân cư tại Ninh Bình, thị xã Sông Công và phường Tây Mỗ do Ủy ban Nhân dân xã, phường tổ chức quản lý và vận hành.

Có nhiều kỹ thuật xử lý nước thải (XLNT) hiện nay, bao gồm ba nhóm phương pháp chính: vật lý, hóa học và sinh học Đối với nước thải sinh hoạt, loại nước thải này chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, vì vậy kỹ thuật xử lý thường áp dụng là sự kết hợp giữa xử lý hóa lý và xử lý sinh học.

Quá trình hóa – lí rất đa dạng, bao gồm các phương pháp như gạn rác, lắng cặn, lọc, chỉnh pH, kết tủa, keo tụ, lắng, ôxy hóa/khử, hấp phụ, lọc màng và bay hơi Trong số đó, một số quá trình đơn giản như lắng và lọc thường được áp dụng vì dễ vận hành và chi phí thấp Ngược lại, các quá trình như hấp phụ và ôxy hóa-khử ít được sử dụng do chi phí cao, trong khi các phương pháp như lọc màng và bay hơi yêu cầu kỹ thuật vận hành phức tạp Để thực hiện mỗi quá trình hóa – lí, cần có một đơn vị xử lý (máy hoặc bồn) được thiết kế theo các quy luật và yêu cầu cụ thể nhằm tối ưu hóa hiệu quả của quá trình.

1.2.3 Cácquá trình sinhhọc a Về khía cạnh quátrình:

Cácquátrìnhvisinhsửdụngtrongxửlýnướcthảigồm:(i)CácquátrìnhHiếu khí; (ii) Các quá trính Yếm khí; và (iii) Các quá trình Thiếukhí.

Phương trình ôxi hóa 1 mol gluco (M 0 g) là:

Khi tải BOD cao (>0,6 kg m–3 đ–1 BOD) cho thấy có dư thức ăn so với lượng sinh khối, 0,5 mol (90 g) sẽ được oxy hóa thành CO2 và nước, tương ứng với nhu cầu 3 mol O2 (96 g) Phần còn lại, 0,5 mol glucose (90 g), sẽ chuyển thành pyruvat qua các cơ chế chuyển hóa glucose (glycolytic pathways), tạo ra 0,5–1 mol ATP Pyruvat tiếp tục chuyển hóa thành các sản phẩm như axetat hoặc axit dicarboxylic, được sử dụng làm nguyên liệu để tổng hợp tế bào mới Tối đa có 20 mol ATP tham gia vào quá trình tổng hợp tế bào Ở pH 7, trong điều kiện chuẩn, 180 g glucose sẽ tạo ra 90 g tế bào với khối lượng mới Năng lượng cần thiết cho 1 g sinh khối khô khoảng 1980 kJ, trong đó 890 kJ là tổng năng lượng tỏa ra trong quá trình hô hấp và tái tạo tế bào.

(2) NếutảiBODthấp,phầnglucotíchlũydướidạngsinhkhốisẽgiảm.Khiđókhoảng gần 0,7 mol (126 g) gluco được oxi hoá thành CO2, ứng với tiêu thụ 4,2 mol

O2(134,4g) Như vậy chỉ có 30% lượng cacbon chuyển hoá thành sinh khối (trườnghợp đầu là 50% lượngcacbon).

Hình 1 1.Sơ đồ các quá trình chuyển hóa bằng vi sinh Yếm khí [16].

Khi trong hệ thống có amoni, sau khi chất hữu cơ được oxi hóa gần như hoàn toàn (BOD còn khoảng 10÷30 mg/L), amoni sẽ bị oxi hóa thành nitrit và sau đó thành nitrat Quá trình này diễn ra theo các phản ứng nối tiếp.

Một mol NH4+ tiêu thụ 2 mol O2, tương đương với 1 gram N-NH4 tiêu thụ 4,57 gram O2 Quá trình này tạo ra 1 mol NO3- và 2 mol H+ Lượng H+ sinh ra sẽ phản ứng với độ kiềm HCO3-, trong đó 1 gram N-NH4 tiêu thụ 7,14 gram độ kiềm quy về CaCO3.

(ii) Các quá trình yếmkhí:

Phương trình tổng của phản ứng yếm khí phân huỷ chất hữu cơ như sau:C c HhOoNnSs+ 1/4(4c–h–2o+3n+2s) H2O

Tínhchungchocácchấtthải,quátrìnhYKbaogồm3giaiđoạnvớisảnphẩmcuối là biogas (CH4+ CO2) được mô tả bằng sơ đồ rút gọn nhưHình 1.1, thành phầnkhí(đượcgọilàbiogas-khísinhhọc)vàgiátrịnhiệtlượngphụthuộcvàothànhphần đầu vào và được cho ởBảng1.5.

Bảng 1 5.Sự phụ thuộc thành phần biogas và dự trữ năng lượng vào thành phần thải [16]

Cơ chất V tạo thành, cm 3 /g Biogas

%CH 4 %CO 2 Thiêu nhiệt kWh/m 3(d)

Chất béo có tỷ lệ 1434 71 29 7,02, trong khi đạm đạt 636 60 40 5,93 Các tính toán này được thực hiện cho đường hexoza và triglixerit với 3 mol axit palmitic, cũng như cho chopolyalanin thông qua quá trình phân hủy N thành NH4+ và sau đó thành (NH4)2CO3 Để so sánh với quá trình chuyển hóa nhờ hít, cũng cần xem xét sơ đồ chuyển hóa chất chuẩn là glucô.

Hình 1 2.Cân bằng chất và năng lượng trong quá trình vi sinh yếm khí [16]

Theosơđồ1.2thìtừ1mol(180g)glucôcódựtrữnhiệt(70kJkhichuyểnhóa sẽ tạo thành 2,85 mol CH4(dự trữ nhiệt = 891,6 kJ/mol×2,85mol = 2541 kJ) + 2,85 mol

CO2(dự trữ nhiệt = 0) + 9 gam sinh khối (dự trữ nhiệt 22 kJ/gam × 9g a m

Quá trình yếm khí chuyển hóa chất thải thành năng lượng chủ yếu dưới dạng biogas, bao gồm hỗn hợp khí CH4 Trong quá trình này, tổn thất năng lượng dưới dạng nhiệt chỉ chiếm 4,6%, tương đương với 131 kJ trong tổng năng lượng 198 kJ được sản xuất từ ATP.

CO2(~88,5%tổngnănglượngđầuvào).Ngoàiracònmộtlượngnhỏtíchlũydướidạng9gamsinh khối mới (~6,9%), tổn thất dưới dạng nhiệt năng chiếm khoảng 4,6% So sánh hai quá trình Yếm khí và Hiếu khí tathấy:

-Yếm khí chậm hơn hiếu khí nhiều: ít tạo sinh khối

-Yếm khí không xử lí được tới chất lượng đầu ra cao, chỉ áp dụng nhưphương tiện tiền xửlí

-Yếm khí thuận lợi vì sinh ít bùn, giảm chi phí xử lí bùn

-Yếm khí thu hồi năng lượng, rất quan trọng trong bối cảnh khủng hoảngnăng lượng, biogas được coi là nguồn năng lượng táitạo

-Yếm khí sinh ra amoni, photphat nên không phải là phương tiện xử lí N, P; có tiềm năng thu hồi N, P.

(iii) Các quá trình thiếukhí:

Về khía cạnh xử lí nước các quá trình thiếu khí (DO ~ 0 mg/L) rất quan trọngvềkhíacạnhkhửnitrat,nitrit.Trướchếtquátrìnhnàycầnchấtkhử(chođiện tử), vídụ:

N-nitrat sẽ nhận điện tử và lần lượt qua các trạng thái sau:

Quá trình khử nitrat diễn ra qua các giai đoạn từ NO3 đến N2, với các phương trình hóa học minh họa như 5CH3OH + 6HNO3 → 5CO2 + 3N2 + 13H2O và 5CH3COOH + 8HNO3 → 10CO2 + 4N2 + 14H2O Chất cho điện tử có thể là các hợp chất hữu cơ trong nước thải, điều này mở ra các phương pháp xử lý hiệu quả trong kỹ thuật xử lý nước thải.

Các kỹ thuật xử lý nước thải được phân loại theo yêu cầu chất lượng nước sau xử lý, bao gồm: (i) Xử lý cấp 1 (bao gồm cả tiền xử lý); (ii) Xử lý cấp 2; và (iii) Xử lý cấp 3 (nâng cao).

Vai trò của VSV trong xử lýnướcthải

Sử dụng vi sinh vật (VSV) trong xử lý nước thải là phương pháp hiệu quả để loại bỏ ô nhiễm, nhờ vào khả năng của chúng trong việc chuyển hóa chất hữu cơ Những sinh vật đơn bào này có kích thước rất nhỏ và chỉ có thể quan sát được bằng kính hiển vi VSV đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, giúp quá trình chuyển hóa diễn ra liên tục và hiệu quả.

Tảotrongnướcthải(trongđócócảvikhuẩnlammàtrướcđâygọilàtảolam) đượcxếpvàonhómthựcvậtnổicủanước.Chúngsốngchủyếunhờquanghợp,chúngxử dụng

CO2, cùng với N và P, là các thành phần cấu thành tế bào dưới tác dụng của năng lượng ánh sáng mặt trời, đồng thời thải ra oxy Nước thải thường chứa nhiều N và P, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của tảo Tuy nhiên, sự gia tăng sinh khối tảo cũng có thể dẫn đến ô nhiễm thứ cấp khi tảo chết đi Việc phát triển tảo và thực vật thủy sinh giúp tăng cường độ hiếu khí của nước.

1.3.2 Động vật nguyênsinh Động vật nguyên sinh thuộc nhóm sinh vật trôi nổi trong nước và là nhân tố chỉ thị cho nước, vì nếu có sự xuất hiện của chúng chứng tỏ quá trình xử lí đạt hiệu quảvàtrongnướckhôngcóđộctính.Thứcăncủanhữngđộngvậtnguyênsinhtrong nước thải là các vụn hữu cơ, các loại tảo hay vi khuẩn[57].

Vi sinh vật (VSV) là những sinh vật đơn bào nhỏ bé, hiện diện với số lượng lớn trong tự nhiên Chúng có thể xâm nhập vào nước thải qua nhiều nguồn khác nhau, bao gồm phân, nước tiểu, rác thải sinh hoạt, rác thải bệnh viện, cũng như từ không khí, đất và gió bụi.

Hệ vi sinh vật (VSV) trong nước thải bao gồm nhiều loại như vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xoắn thể, xạ khuẩn, virus và thực khuẩn thể, nhưng chủ yếu là vi khuẩn Vi khuẩn đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, giúp làm sạch nước thải Dựa vào phương thức dinh dưỡng, vi khuẩn được chia thành hai nhóm chính.

-Vikhuẩndịdưỡng:lànhữngvikhuẩnsửdụngchấthữucơlàmnguồncacbon dinhdưỡng,vàlàmnguồnnănglượngđểhoạtđộngsống,xâydựngtếbào,pháttriển.

+Các nhóm VSV phân giải tinh bột

Nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng sinh amilaza như vi khuẩn, nấm mốc và nấm men.

Các vi khuẩn gram dương, đặc biệt là Bacillus, sản xuất nhiều β-amylase hơn so với các vi khuẩn gram âm (Forgarty & Kelly, 1990) Ngoài β-amylase, vi khuẩn còn tạo ra α-amylase, loại enzyme trước đây chỉ được phát hiện ở thực vật.

B.polymyxa,khithủyphântinhbộtcóthểtạora92÷94%maltoza.Đâylà(-amilaza đầu tiên được phát hiện ở vi khuẩn Hoạt tính của nó gần giống như (- amilaza của thựcvật.Saunày,ngườitatìmthấy(amilazaởmộtsốvikhuẩnkhácnhưAcetobacter,

Khả năng sinh amilaza của nấm mốc là mạnh nhất trong các nhóm vi sinh vật. Cácgiốngnấmmốcđiểnhìnhcókhảnăngphângiảitinhbộtmạnhđólà:Aspergillus(A niger,

A awamori, A oryzae) Rhizopus (R delemar, R.niveus ).

+ Các nhóm VSV phân giảixenluloza

Vào năm 1785, L Popov lần đầu phát hiện vi khuẩn kỵ khí tham gia vào quá trình lên men xenluloza Đến thế kỷ 19, các nhà khoa học đã phân lập thành công một số vi sinh vật kỵ khí có khả năng phân giải xenluloza từ phân và dạ cỏ của động vật nhai lại Năm 1902, V.L Omelianski đã mô tả hai giống vi khuẩn phân giải xenluloza, bao gồm Bacillus cellulosae hydrogenicus và Bacillus cellulosae metanicus, với nhiệt độ sinh trưởng tối ưu từ 30 đến 35 độ C Đầu thế kỷ 20, ngoài các nhóm vi khuẩn kỵ khí, các nhà nghiên cứu cũng đã phân lập được các nhóm vi khuẩn hiếu khí ưa ấm và ưa nhiệt có khả năng phân giải xenluloza, đặc biệt trong môi trường có độ ẩm cao, khả năng phân giải xenluloza và hemixenluloza của các nhóm vi khuẩn này cũng được cải thiện.

Các loại vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza mạnh mẽ thường thuộc về các chi sau:Achromobacter, P Seudomonas, Vibrio, Cellvibrio,

Bacillus,Cytophaga, Anginococcus, Micromonospora, Actinomyces, Streptomyces, Streptospotangium, Fusarium, Aspergillus.

H2O, NH4 +, PO3- nhờ ánh sáng mặt trời hay năng lượng thải ra từ nhữngphảnứnghóasinh.Nhữngvikhuẩnthuộcnhómnàybaogồm:vikhuẩnnitrathóa,vikhuẩ n sắt, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn khửH2S.v.v [59].

1.3.4 Quá trình tham gia của VSV trong xử lí nướcthải

VSV trong nước thải là các vi khuẩn hoại sinh và dị dưỡng, sử dụng chất hữu cơ có sẵn để phân hủy và chuyển hóa thành vật liệu xây dựng tế bào, đồng thời loại bỏ các chất ô nhiễm Chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu là các chất hòa tan, dạng keo và phân tán nhỏ Những chất này tiếp xúc với bề mặt tế bào vi khuẩn qua hấp phụ hoặc keo tụ sinh học, sau đó trải qua quá trình đồng hóa và dị hóa Quá trình làm sạch nước thải bao gồm ba giai đoạn chính.

- Các chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bàoVSV

- Chuyển hóa các chất ở trong nội bào để sinh năng lượng và tổng hợp các vật liệu mới cho tế bàoV S V

Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào VSV diễn ra như sau:

Sau khi vào tế bào vi sinh vật (VSV), các hợp chất hữu cơ có chuỗi phân tử dài sẽ được hệ enzyme thủy phân cắt thành các sản phẩm trung gian hoặc sản phẩm cuối cùng dễ sử dụng Cụ thể, tinh bột sẽ được enzyme amylase phân cắt thành đường; protein sẽ bị enzyme protease phân hủy thành pepton, axit amin và cuối cùng là NH4+ Đối với chất béo, enzyme lipase sẽ phân hủy thành axit béo và glycerin Các sản phẩm này sẽ được tế bào VSV sử dụng làm năng lượng hoặc nguyên liệu cho quá trình tổng hợp tế bào.

BOD là chỉ số quan trọng thể hiện lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng cacbon cho vi sinh vật (VSV) Hoạt động của VSV giúp làm sạch các chất ô nhiễm trong nước thải, đồng thời sử dụng BOD, NH4+, PO4³- và các ion kim loại để tăng sinh khối Do đó, BOD không chỉ là nguồn thức ăn chính cho các chủng VSV mà còn là mục tiêu để xử lý nước thải hiệu quả Các nguồn NH4+, PO4³- và kim loại cần được bổ sung để cân bằng dinh dưỡng cho VSV, và cần xử lý riêng nếu có sự dư thừa.

Tổng quan EBB và lựa chọn vật liệu chế tạo EBBcải tiến

Công nghệ EBB, phát minh từ Nhật Bản, được chế tạo từ các hạt xốp có nguồn gốc từ núi lửa, kết hợp với xi măng để tạo ra những khối chất rắn phù hợp với địa hình lắp đặt Trong cấu trúc của xốp núi lửa, người ta phát hiện Bacillus Natto, một loại vi sinh vật có khả năng xử lý hiệu quả các nguồn nước ô nhiễm.

Công nghệ EBB sử dụng vi sinh vật (VSV) để xử lý nước bằng cách duy trì sự cân bằng tự nhiên và loại bỏ các VSV có hại trong nguồn nước ô nhiễm Nhiều quốc gia như Mỹ, Ấn Độ, Malaysia và Singapore đã áp dụng công nghệ này để xử lý ô nhiễm ở sông, hồ và ao EBB hoạt động hiệu quả nhờ vào mật độ cao của các VSV được gắn trong khối, cùng với độ rỗng và diện tích bề mặt tiếp xúc lớn của vật liệu Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng EBB có khả năng loại bỏ COD, Nitơ và Amoni trong nước thải sinh hoạt.

EBB đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng tự nhiên và loại bỏ các vi sinh vật có hại trong nước ô nhiễm Nghiên cứu của Hitoshi đã chỉ ra khả năng của EBB trong việc loại bỏ ký sinh trùng và ấu trùng muỗi từ nước thải, đồng thời cải thiện hiệu suất lọc sạch nước Tác giả cũng đã thu được dữ liệu khoa học quý giá về khả năng tăng cường loại bỏ chất ô nhiễm và giảm sản xuất pyriproxyfen, một chất có tác dụng tiêu diệt ấu trùng động vật thân đốt Hơn nữa, vi khuẩn Bacillus subtilis nattoc được cố định trong khối EBB góp phần nâng cao hiệu quả xử lý và giảm mùi hôi trong nguồn nước ô nhiễm.

Trong nghiên cứu của Mohd về chất lượng nước sông Sungai Kenawar Segamat tại Malaysia, vai trò của công nghệ sinh học EBB được nhấn mạnh như một giải pháp xử lý nước hiệu quả mà không tốn kém Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật thân thiện với môi trường để xử lý nước thô và xác định xu hướng ô nhiễm thông qua chỉ số chất lượng nước (WQI) Hai xét nghiệm chính được thực hiện: một là lấy mẫu phân tích trong 12 tuần và hai là theo dõi liên tục 24/24 giờ Đánh giá chất lượng nước bao gồm cả phương pháp đo tại hiện trường với các thông số như pH, độ dẫn điện, độ đục, nhiệt độ, oxy hòa tan (DO) và tổng chất rắn hòa tan (TDS), cùng với các xét nghiệm trong phòng thí nghiệm như BOD, COD, SS và nitơ Amoniac (NH3).

N) và nitrit (NO2) Dựa trên kết quả sơ bộ và dữ liệu thu được, việc sử dụng EBB cho thấy chất lượng nước của Sungai Kenawar được cải thiện lên khoảng 29% cho thực nghiệm 1 và 27,5% cho thực nghiệm 2 Qua nghiên cứu này, tác giả đã kếtluận việcứngdụngEBBchoxửlýnướcthảiônhiễmtạicáclạch,mương,sôngnhỏlàrất phù hợp, mang lại hiệu quả cao, không sử dụng hóa chất hay tốn chi phí về năng lượng cho quá trình xửlý.

EBB đã được nghiên cứu một cách tỉ mỉ về việc ứng dụng trong xử lý nước thải tại các ao hồ, sông nhỏ và mương dẫn trong khu dân cư, theo luận văn tốt nghiệp của tác giả Ridzuan (2006) tại Trường Đại học Công nghệ Malaysia.

Tác giả đã cung cấp các thông số về hữu cơ và nitơ cần thiết để áp dụng công nghệ EBB trong xử lý nước thải sinh hoạt Ridzuan nhận định rằng EBB rất hiệu quả cho việc xử lý nước thải sinh hoạt tại các khu dân cư có mật độ thấp, nhờ vào tính năng vượt trội như không sử dụng hóa chất, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường Công nghệ EBB, được phát minh tại Nhật Bản, hiện đang được triển khai rộng rãi ở nhiều quốc gia, trong đó có các dự án lớn tại sông Melaka, Malaysia, cho thấy vai trò quan trọng của EBB trong lĩnh vực xử lý nước thải tại Nhật Bản, Ấn Độ, Malaysia và Singapore.

Một nghiên cứu trên quy pilottại điểm xả thải Mayur Vihar, Ấn Độ, từ tháng 12 năm 2006 đến tháng 4 năm 2007 cho thấy hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm đã giảm khoảng 50% Kết quả này được trình bày trong Bảng 1.6.

Hình 1 7.EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka [64]

Nghiên cứu chỉ ra rằng việc đặt vật liệu EBB trong lòng cống dẫn đến giảm lưu lượng nước và tăng thời gian giữ thủy lực, điều này có thể làm tồnlưu các chất rắn lơ lửng trong cống Sự tích tụ chất rắn có thể chặn lưu lượng thoát nước và dòng nước, do đó, việc thiết kế kỹ thuật phù hợp là rất cần thiết và cần được thực hiện một cách cẩn thận.

Bảng 1 6.Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Độ [64].

Thông số Trước XL Sau XL Hiệu suất,%

Vật liệu EBB sử dụng hệ vi sinh tùy nghi để loại bỏ chất hữu cơ và nitơ trong nước thải Quá trình đảo trộn liên tục của nước thải nhờ các bờ gờ EBB không chỉ tạo ra oxy tự nhiên mà còn ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn do bùn Tại Ulanbatar, Mông Cổ, EBB đã được áp dụng để xử lý nước sông đang bị ô nhiễm.

Hình 1 8.Ứng dụng EBB trong nước thải CN [64]

Hình 1 9.Đặt EBB ở mương thoát nước [64]

Vật liệu EBB được sử dụng để cải thiện chất lượng nước, được kết lại và treo lên các bè nổi, thả tự do trên sông Tại Nhật Bản, các mương thoát nước được thiết kế và lắp đặt với các khối vật liệu EBB nằm dưới lòng mương nhằm nâng cao chất lượng nguồn nước.

Tại Mỹ, một thí nghiệm đã được thực hiện để đánh giá hiệu quả của vật liệu EBB bằng cách chia đôi dòng mương, trong đó một bên không có EBB và bên còn lại có EBB, nhằm so sánh chất lượng nước trước và sau khi nước thải chảy qua hai bên EBB không chỉ hiệu quả trong việc xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp như nước sông, hồ, hay mương, mà còn được ứng dụng tại một nhà máy chế biến cà chua ở New York để xử lý nước thải công nghiệp từ hoạt động chế biến.

Tại văn phòng thủ tướng Trung Quốc ở Nanjing, EBB đã được thả vào ao trong khuôn viên, cho thấy hiệu quả xử lý nước thải với nồng độ COD, BOD và ammonia giảm lần lượt từ 51,7 mg/L, 16,9 mg/L và 2,84 mg/L xuống còn 30,2 mg/L, 9,5 mg/L và 1,22 mg/L sau 16 ngày, đạt hiệu suất xử lý hơn 40% Ngoài việc xử lý nước thải sinh hoạt, EBB còn được ứng dụng trong việc xử lý nước cho trồng hoa và nuôi cá thương mại Tại ao cá chép cảnh ở công viên Fukuoka Rakusui, Nhật Bản, sau 20 ngày sử dụng vật liệu EBB, nồng độ COD và ammonia trong nước đã giảm từ 9 mg/L và 0,8 mg/L xuống còn 3 mg/L và 0,3 mg/L tương ứng.

Hình 1 10.Thương mại hóa EBB [64]

Nghiên cứu của Matsunaga (2006) cho thấy EBB chứa nhóm vi sinh vật Bacillus Subtilis Natt có khả năng lọc nước hiệu quả EBB không chỉ phân hủy các chất hữu cơ mà còn thực hiện quá trình nitrat hóa amoni, điều này đã được so sánh với các vật liệu xốp thông thường khác Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra khi nhiệt độ và độ ẩm được điều chỉnh hợp lý.

Nồng độ NH4+-N thấp dẫn đến quá trình nitrat hóa của EBB bị ảnh hưởng Khi nhiệt độ tăng cao, tốc độ hình thành nitơ vô cơ hòa tan (DIN) từ vật liệu EBB gia tăng mạnh mẽ, với tốc độ nitrat hóa đạt đỉnh tại nhiệt độ nước 15°C.

1.4.2 Lựachọn vật liệu chế tạo EBB cảitiến

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁPNGHIÊN CỨU

KẾT QỦA VÀTHẢOLUẬN