Mục tiêu nghiên cứu của luận án Nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải bằng quá trình sinh học bổ sung than chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp là đưa ra quy trình chế tạo than sinh học từ vỏ cà phê với công nghệ chế tạo đơn giản để tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp và tạo ra sản phẩm có khả năng ứng dụng trong xử lý amoni trong nước và nước thải. Than sinh học từ vỏ cà phê khi nhiệt phân ở nhiệt độ thấp, thời gian nhiệt phân ngắn có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao, có thể giữ lại tối đa lượng C và nhóm chức trên bề mặt than sinh học nên có thể được sử dụng cho nhiều mục đích như làm chất hấp phụ hay chất mang vi sinh.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Ngọc Thủy NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI BẰNG QUÁ TRÌNH SINH HỌC BỔ SUNG THAN CHẾ TẠO TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Ngành: Kỹ thuật Mơi trường Mã số: 9520320 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – 2022 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1)Ngoc-Thuy Vu, Khac- Uan Do (2020), “A study on combination of biochar and activated sludge for removing ammonium from low C/N ratio wastewater” Vietnam Journal of Science and Technology, Vol 58 ( No 5A), pp 64-74 2)Ngoc-Thuy Vu, Khac- Uan Do (2021) “Insights into adsorption of ammonium by biochar derived from low temperature pyrolysis of coffee husk” Biomass Conversion and Biorefinery https://doi.org/10.1007/s13399-021-01337-9 3) Ngoc‑Thuy Vu, Thi‑Ha Ngo, Thu‑Trang Nguyen, Khac‑Uan Do (2021), “Performances of cofee husk biochar addition in a lab‑scale SBR system for treating low carbon/nitrogen ratio wastewater” Biomass Conversion and Biorefinery https://doi.org/10.1007/s13399-021-01337-9 4)Ngoc-Thuy Vu, Thi- Huyen-Trang Nguyen, Khac-Uan Do (2021) “Removal of ammonium from aqueous solution by using dried logan peel as a low-cost adsorbent” Chapter 29 in Elservier Book “The Future of Effluent Treatment Plants: Biological treatment systems ISBN 978-0-12-822956-9 5)Ngoc-Thuy Vu, Khac-Uan Do (2021) “Prediction of Ammonium Removal by Biochar Produced From Agricultural Wastes Using Artificial Neural Networks: Prospects and Bottlenecks” Chapter 27 in Elservier Book “Soft Computing Techniques in Solid Waste and Wastewater Engineering” ISBN: 978-0-12-824463-0 6) Ngoc-Thuy Vu, Khac-Uan Do (2022) “Microbial Communities for ammonium removal from wastewater in activated sludge system combined with low-cost biochar – a review” Chapter in Book “Microbial Remediation of Azo Dyes with Prokaryotes” Taylor & Francis - CRC Press ISBN : 9780367673451 MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài Việc sử dụng vỏ cà phê làm nguồn nguyên liệu để sản xuất TSH ứng dụng lĩnh vực xử lý mơi trường nói chung xử lý amoni nước thải chưa có nhiều nghiên cứu giới Việt nam Ngoài hầu hết nghiên cứu nước ứng dụng TSH xử lý chất ô nhiễm nước thải nói chung amoni nói riêng tập trung vào đánh giá hiệu hấp phụ theo chế hấp phụ vật lý, hóa học sâu vào phương pháp chế tạo, phương pháp biến tính vật liệu để tăng cường hiệu trình hấp phụ [4,5] TSH chế tạo điều kiện thông thường thường có diện tích bề mặt riêng nhỏ, số lượng nhóm chức bề mặt thấp nên hiệu hấp phụ khơng cao [6,7,8] Bên cạnh đó, hầu hết nghiên cứu dừng lại việc đánh giá hiệu hấp phụ theo chế hấp phụ vật lý, hóa học đối tượng nước thải tự tạo số loại nước cấp sinh hoạt, nước thải bệnh viện sau xử lý sinh học mà chưa có nghiên cứu đề cập đến chế xử lý sinh học hệ thống hấp phụ sử dụng loại vật liệu áp dụng với đối tượng nước thải có tỷ lệ C/N thấp Hiện nay, nghiên cứu cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải hướng nghiên cứu thu hút nhiều quan tâm nhà khoa học ngồi nước Ưu điểm cơng nghệ mật độ sinh khối hệ thống cao, tải trọng hữu cao thời gian phân tách hệ bùn- nước ngắn nhiều so với cơng nghệ bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống [9,10,11] Tuy nhiên, nhược điểm công nghệ thời gian tạo bùn hạt thường lâu (90180 ngày) phụ thuộc vào điều kiện vận hành hệ thống Rất nhiều nghiên cứu vòng vài năm trở lại tập trung vào nghiên cứu yếu tố thúc đẩy nhanh trình tạo bùn hạt giai đoan khởi động hệ thống tối ưu hóa điều kiện vận hành, q trình sinh hóa đưa tác nhân tạo bùn hạt vào hệ thống Tối ưu hóa điều kiện vận hành bao gồm việc thiết kế hệ thống với thời gian lưu thủy lực tải trọng hữu phù hợp, tối ưu hóa thời gian lưu bùn, tuổi bùn, tốc độ khuấy trôn, tốc độ sục khí… cho thấy hiệu trình tạo bùn hạt hiệu xử lý hệ thống tăng rõ rệt [12] Xuất phát từ thực tiễn nêu trên, nghiên cứu này, lần TSH chế tạo từ vỏ cà phê nghiên cứu để xử lý amoni loại hình nước thải có tỷ lệ C/N thấp (nước thải sinh hoạt sau bể tự hoại), sở đánh giá trình hấp phụ trình màng sinh học bám dính TSH TSH từ vỏ cà phê tập trung nghiên cứu với vai trò vừa chất hấp phụ vừa chất mang để giảm thời gian hình thành bùn hạt giúp tăng hiệu trình xử lý amoni nước thải Mục tiêu nghiên cứu -Đưa quy trình chế tạo TSH từ vỏ cà phê với công nghệ chế tạo đơn giản để tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp tạo sản phẩm có khả ứng dụng xử lý amoni nước nước thải TSH từ vỏ cà phê nhiệt phân nhiệt độ thấp, thời gian nhiệt phân ngắn có hiệu suất thu hồi sản phẩm cao, giữ lại tối đa lượng C nhóm chức bề mặt TSH nên sử dụng cho nhiều mục đích làm chất hấp phụ hay chất mang vi sinh - Đánh giá ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu hấp phụ amoni nước thải Xác định chế hấp phụ động học trình hấp phụ amoni nước thải TSH chế tạo từ vỏ cà phê - Sử dụng TSH từ VCP làm chất mang bổ sung vào hệ bùn hoạt tính để thúc đẩy trình tạo bùn hạt Đánh giá số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý amoni hệ TSH kết hợp bùn hoạt tính Để thực mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu cụ thể đề tài bao gồm: -Xây dựng quy trình chuẩn bị TSH từ phụ phẩm nông nghiệp (vỏ cà phê), xác định đặc trưng TSH chế tạo từ vỏ cà phê đánh giá sơ khả hấp phụ vật lý, hóa học TSH từ vỏ cà phê - Nghiên cứu quy trình bổ sung TSH từ vỏ cà phê vào hệ bùn hoạt tính để TSH đóng vai trị chất mang Đánh giá ảnh hưởng việc bổ sung TSH chế tạo từ vỏ cà phê đến khả sinh trưởng bùn hoạt tính bể SBR Đánh giá khả bám dính, khả hấp phụ bùn hoạt tính than sinh học sử dụng than sinh học làm chất mang vi sinh - Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu xử lý hệ TSH kết hợp bùn hoạt tính: thời gian sục khí, tỷ lệ chất hữu cơ/vi sinh vật (F/M), tỷ lệ C/N, chu kỳ hoạt động hệ thống, tỷ lệ trao đổi thể tích … tới hiệu xử lý amoni hệ bùn hạt hoạt tính Xác định tốc độ sinh trưởng tốc độ phân giải amoni hệ bùn hạt, quan sát đánh giá trình hình thành bùn hạt theo thời gian vận hành hệ thống Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu luận án TSH chế tạo từ vỏ cà phê, sử dụng với vai trò chất hấp phụ chất mang vi sinh để xử lý amoni hệ xử lý sinh học nước thải có tỷ lệ C/N thấp (nước thải sinh hoạt) - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu triển khai quy mơ pilot phịng thí nghiệm với số điều kiện khống chế để xác định chế, số thơng số động học q trình xử lý nước thải tự tạo nước thải sinh hoạt sau bể tự hoại sử dụng than sinh học từ vỏ cà phê điều kiện nhiệt độ nhiệt phân thấp (350oC), thời gian nhiệt phân ngắn (60 phút) Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài * Ý nghĩa khoa học: Với công nghệ chế tạo đơn giản, TSH chế tạo từ vỏ cà phê điều kiện nhiệt phân nhiệt độ thấp (350oC), thời gian nhiệt phân ngắn (60 phút), không qua cơng đoạn hoạt hóa có khả sử dụng làm chất hấp phụ amoni nước nước thải Nghiên cứu xác định số yếu tố ảnh hưởng, thông số đẳng nhiệt hấp phụ động học hấp phụ amoni TSH từ vỏ cà phê Khi đưa TSH từ vỏ cà phê vào hệ bùn hoạt tính thiết bị SBR, TSH đóng vai trị chất mang, kích thích sinh trưởng bám dính bùn hoạt tính TSH để đẩy nhanh tốc độ hình thành bùn hạt Kết nghiên cứu cho thấy việc đưa TSH từ vỏ cà phê vào làm chất mang giúp giảm thời gian hình thành bùn hạt xuống 30 ngày nhiều nghiên cứu trước cho thấy với hệ khơng bổ sung chất mang, bùn hạt thường hình thành sau 2- tháng lâu tới tháng Hệ bùn hạt giúp cho trình xử lý chất ô nhiễm đặc biệt amoni đạt hiệu cao hệ bùn hiếu khí thơng thường Mật độ sinh khối hệ bùn hạt cao, tăng khả chịu tải trọng chất hữu khả xử lý đồng thời chất hữu chất dinh dưỡng qua lớp màng dày hạt bùn Nghiên cứu xác định ảnh hưởng số yếu tố vận hành (thời gian thiếu khí/yếm khí, tỷ lệ F/M tỷ lệ C/N, tỷ lệ trao đổi thể tích…) đến hiệu xử lý amoni hệ TSH bùn hoạt tính theo thời gian vận hành hệ * Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu chế tạo TSH từ vỏ cà phê, với công nghệ chế tạo đơn giản, chi phí thấp, tận dụng nguồn phụ phẩm nơng nghiệp dồi sẵn có Việt nam để xử lý amoni nước với vai trò vừa chất hấp phụ vừa chất mang thúc đẩy q trình tạo bùn hạt hệ SBR có ý nghĩa thực tiễn cao Kết nghiên cứu đề tài sở tiền đề cho việc đề xuất hệ thống xử lý hiệu amoni nước thải đặc biệt nước thải có tỷ lệ C/N thấp nước thải sinh hoạt mà phương pháp xử lý sinh học truyền thống chưa thực hiệu Ngồi ra, khả lắng tốt bùn hạt cịn giúp cải thiện việc tách sinh khối từ nước thải, từ giảm nhu cầu diện tích cần thiết, chi phí xây dựng vận hành cơng trình lắng sau giai đoạn xử lý sinh học nước thải Đóng góp luận án Hiện chưa có thơng tin hay cơng bố nghiên cứu q trình xử lý amoni nước thải sở đánh giá hiệu trình hấp phụ trình sử dụng TSH từ vỏ cà phê kết hợp với bùn hoạt tính hệ bể SBR TSH chế tạo từ vỏ cà phê đánh giá tính hiệu xử lý amoni nước thải phương diện chất hấp phụ thông thường chất mang vi sinh thúc đẩy trình tạo bùn hạt hệ thống xử lý sinh học nước thải có tỷ lệ C/N thấp (nước thải sinh hoạt) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan trình chế tạo TSH từ phụ phẩm nông nghiệp Việt nam 1.1.1 Tiềm sản xuất TSH từ phụ phẩm nông nghiệp Cà phê mặt hàng nông sản xuất quan trọng Việt nam Sản lượng cà phê niên vụ 2019-2020 ước đạt gần triệu Việt nam nước sản xuất xuất cà phê lớn thứ giới Phần lớn diện tích trồng cà phê tập trung khu vực Tây Nguyên (chiếm 90%) với diện tích khoảng gần 600.000 Với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm khoảng 40% hàng năm lượng vỏ cà phê thải lên tới gần1.2 triệu So với loại hình chất thải nơng nghiệp khác, vỏ cà phê có hàm lượng đường cao (14,4%), đường khử chiếm 12,4% với hàm lượng protein (10,1%) với 18 loại axit amin hàm lượng hữu cao Hàm lượng xenlulo vỏ cà phê 63,2%, lignin 17,7% thường khó phân hủy sinh học loại chất thải nơng nghiệp khác vỏ cà phê từ trình chế biến cà phê thường thải bỏ ngồi mơi trường đem đốt [14] Gần có số nghiên cứu xử lý vỏ cà phê theo hướng chế biến phân compost nhiên nghiên cứu chưa triển khai đại trà, thời gian chế biến lâu (do thời gian phân hủy lâu) không mang lại hiệu kinh tế cao Do hướng tiếp cận vỏ cà phê nguồn nguyên liệu đầu vào để sản xuất TSH làm vật liệu hấp phụ hướng nghiên cứu tiếp cận đem lại hiệu nhiều mặt 1.1.2 Các phương pháp sản xuất TSH từ phụ phẩm nông nghiệp Hiện giới Việt nam có nhiều cơng nghệ sử dụng để chế tạo than sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp TSH chất rắn giàu cacbon tạo cách nhiệt phân sinh khối điều kiện khơng có oxy Gần đây, sản xuất công nghệ chế tạo TSH trở thành hướng công nghệ triển vọng để sản xuất đồng thời lượng sinh học tái tạo, loại bỏ cacbon khỏi khí sản xuất sản phẩm có lợi cho mơi trường từ sinh khối [15] Trong trình nhiệt phân, từ 50% đến 80% sinh khối chuyển thành chất lỏng dễ cháy, sử dụng để sản xuất lượng sinh học phần lại chuyển thành TSH Trong trình nhiệt phân, lignin, cellulose, hemicellulose, chất béo tinh bột nguyên liệu thô phân hủy nhiệt tạo thành ba sản phẩm chính: than sinh học (phần rắn), dầu sinh học (một phần chất bay ngưng tụ), khí khơng ngưng tụ (ví dụ, CO, CO2, CH4 H2) [16] 1.1.3 Ứng dụng TSH chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp xử lý môi trường Các nghiên cứu ứng dụng TSH khởi đầu từ tập trung đánh giá khả hấp phụ chất dinh dưỡng nước thải TSH để sử dụng làm chất cải tạo đất Tuy nhiên, năm gần đây, TSH đặc biệt TSH sau hoạt hóa ứng dụng để xử lý nhiều chất ô nhiễm môi trường Than sinh học đánh giá chất hấp phụ bền vững với môi trường hiệu chi phí sản xuất cho khả hấp phụ tương đối cao chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ, chất khí số chất khó phân hủy sinh học[1] Trong năm gần đây, có nhiều nghiên cứu đánh giá khả ứng dụng TSH để loại bỏ chất ô nhiễm môi trường nước đất Rất nhiều chất ô nhiễm hấp phụ nhờ TSH thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, thuốc diệt nấm, thuốc diệt côn trùng, hợp chất hữu dễ bay (VOC),thuốc nhuộm (rhodanin, xanh metylen…) Hơn nữa, TSH ứng dụng xử lý hợp chất estrogen nước thải sinh hoạt, chất ức chế phân hủy sinh khối furfural, hydroxymethyl furfural (HMF), phenolic, hợp chất hữu độc hại nước rỉ bãi rác…[21] TSH chứng tỏ khả hấp phụ số chất vô kim loại (Pb2+, Cu2+, Cd2+, Zn2+, Hg2+ Ni2+) hay chất ô nhiễm vô khác H2S, NH3, NH4+, NO3− thường có nước thải công nghiệp nước thải đô thị Tổng quan ô nhiễm amoni nghiên cứu ngồi nước xử lý amoni q trình hấp phụ sinh học 1.2 Tổng quan ô nhiễm amoni nghiên cứu xử lý amoni q trình hấp phụ sinh học 1.2.1 Tơng quan ô nhiễm amoni phương pháp xử lý amoni nước nước thải Amoni có mặt môi trường từ nguồn gốc tự nhiên nhân tạo q trình chuyển hóa từ cơng nghiệp, nông nghiệp Lượng amoni nước bề mặt nước ngầm thường < 0,2 mg/L hàm lượng amoni nguồn nước bị nhiễm lên đến vài chục vài trăm mg/L[31] Hiện nước ta, phần lớn nước thải sinh hoạt hộ gia đình xử lý bể tự hoại thải cống rãnh, sông, hồ gây ô nhiễm nguồn nước Quá trình loại bỏ amoni nước chủ yếu sử dụng trình sinh học hay trình kết hợp hóa lý [32] Có nhiều phương pháp xử lý amoni nước thử nghiệm đưa vào áp dụng : + Phương pháp hóa học: làm thống; clo hóa đến điểm đột biến; oxy hóa ozone với xúc tác bromua; đông keo tụ… + Phương pháp sinh học: lọc sinh học, lọc màng, bùn hoạt tính, đưa amoni vào sinh khối ni tảo… + Phương pháp vật lý: hấp phụ, trao đổi ion… 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu xử lý amonni phương pháp hấp phụ 1.2.2.1 Các nghiên cứu xử lý amoni phương pháp hấp phụ giới Nhiều loại TSH, chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp loại vật liệu gỗ vỏ trấu [44], rơm sậy [45], gỗ phong [46] số loại vật liệu có nguồn gốc hữu khác, sử dụng để loại bỏ amoni nước Diện tích bề mặt riêng TSH phụ thuộc vào nhiệt độ nhiệt phân Tại nhiệt độ thấp (< 400°C), than sinh học có diện tích bề mặt riêng nhỏ (100 m2/g Tuy nhiên, nhiệt độ nhiệt phân cao > 800oC làm giảm suất thu hồi than phá hủy số nhóm chức bề mặt than sinh học(-COOH, -OH) làm ảnh hưởng đến hiệu trình hấp phụ Do đó, TSH chế tạo từ sinh khối, phụ phẩm nơng nghiệp thường lựa chọn nhiệt phân nhiệt độ thấp, áp dụng để loại bỏ chất ô nhiễm vô hay hữu phân cực chế hấp phụ nhóm chức chứa oxy bề mặt trao đổi ion, lực hấp dẫn điện từ chế kết tủa Ngoài nhiều nghiên cứu gần cho thấy dải nhiệt độ thấp thích hợp với việc nhiệt phân TSH từ sinh khối thực vật, cho hiệu hấp phụ amoni tương đối tốt Bề mặt TSH thường tích điện âm hấp phụ amoni thơng qua tương tác tĩnh điện [47] 1.2.2.2 Các nghiên cứu xử lý amoni phương pháp hấp phụ Việt nam Gần đây, Việt Nam số cơng trình nghiên cứu loại bỏ amoni nước thải biện pháp hấp phụ sử dụng chất hấp phụ có nguồn gốc tự nhiên, sẵn có nước Đây xem hướng nghiên cứu có triển vọng áp dụng kết hợp với trình xử lý sinh học để xử lý có hiệu amoni với chi phí hợp Tác giả Trịnh Văn Tuyên cộng (2013) tiến hành nghiên cứu loại bỏ amoni nước thải bệnh viện sau trình xử lý sinh học phương pháp hấp phụ sử dụng TSH từ tre, gỗ, lõi ngô Kết nghiên cứu cho thấy hiệu xử lý amoni than gỗ đạt cao từ 65- 85% than tre 64-83%, ứng với hàm lượng amoni nước thải đầu vào từ 24-35 mg/L [54] Tác giả Vũ Thị Mai, Trịnh Văn Tuyên cộng (2016) tiến hành nghiên cứu, chế tạo TSH từ lõi ngơ biến tính H3PO4 NaOH để xử lý amoni nước Kết nghiên cứu cho thấy trình hấp phụ diễn tốt pH ≥ sau 60 phút đạt cân hấp phụ Dung lượng hấp phụ cực đại đạt cao 16,6 mg/g [55] Tác giả Bùi Thị Lan Anh (2016) tiến hành nghiên cứu, chế tạo TSH từ xơ dừa để xử lý amoni nước thải bệnh viện sau hệ thống xử lý sinh học hiếu khí Hiệu suất xử lý amoni mơi trường pH 7-8 đạt hiệu suất xử lý cao đạt 54% Tỷ lệ rắn/lỏng vật liệu thể tích dung dịch cụ thể 20 g/L đạt hiệu suất cao 59% Các kết nghiên cứu cho thấy TSH từ xơ dừa sử dụng vật liệu hấp phụ giá thành thấp, hiệu thân thiện với môi trường để xử lý amoni nước thải bệnh viện trước thải môi trường bên [56] 1.2.3 Tổng quan nghiên cứu xử lý amoni phương pháp sinh học sử dụng hệ bùn hạt 1.2.3.1.Các nghiên cứu giới Xử lý nước thải hệ bùn hạt hiếu khí cơng bố năm 1997 Bùn hạt xem trường hợp đặc biệt màng sinh học nơi mà tế bào vi sinh vật tự cố định hình thành lớp màng bám dính dày, có cấu trúc bền vững có khả lắng cao [58] Ưu điểm bật công nghệ bùn hạt mật độ vi sinh vật cao khả lắng bùn tốt dẫn đến tăng cường hiệu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ, giảm thể tích thiết bị phù hợp tải trọng ô nhiễm lớn [58,59] Hạn chế lớn cơng nghệ thời gian hình thành hệ bùn hạt thường lâu so với thời gian thiết lập hệ bùn hiếu khí thơng thường gần nghiên cứu tập trung nhiều vào nỗ lực rút ngắn thời gian hoạt hóa hình thành hệ bùn hạt thông qua nghiên cứu tối ưu hóa yếu tố vận hành, q trình sinh hóa hệ thống q trình đưa tác nhân tạo bùn hạt vào hệ thống Đối với việc lựa chọn tác nhân đưa vào hệ bùn hoạt tính lơ lửng để kích thích q trình tạo bùn hạt, số nghiên cứu tiến hành sử dụng than hoạt tính dạng hạt GAC [85] than sinh học chế tạo từ vỏ trấu [86], struvite [87], poly aluminum chloride [88] zeolite [89] để làm tác nhân Zeolite sử dụng làm tác nhân thúc đẩy trình hình thành bùn hạt, giúp bùn lắng tốt tăng cường hiệu trình xử lý amoni Trong nghiên cứu gần nhất, TSH làm từ vỏ trấu tỏ có hiệu rõ rệt việc kích thích q trình tạo thành bùn hạt từ giúp trình lắng nhanh hơn, thời gian lưu sinh khối hệ thống tốt hiệu xử lý chất ô nhiễm hữu tăng (xử lý chất pyridine) Tuy nhiên nghiên cứu này, tác giả chưa đề cập đến khả hấp phụ TSH đưa vào hệ thống làm tác nhân tạo hạt mà dừng lại việc đánh giá TSH với vai trị chất mang q trình tạo bùn hạt Qua tìm hiểu cho thấy, chưa có thơng tin việc sử dụng TSH từ vỏ cà phê để xử lý amoni nước thải theo hướng đánh giá phương diện hấp phụ phương diện chất mang giúp hệ vi sinh vật bám dính tạo bùn hạt hệ thống xử lý hiếu khí nước thải Tuy nhiên chưa có nhiều thơng tin việc sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp vỏ cà phê để chế tạo TSH ứng dụng TSH xử lý chất nhiễm nói chung amoni nói riêng Bên cạnh đó, mối quan hệ cấu trúc TSH khả năng ứng dụng TSH làm tác nhân kích thích q trình tạo bùn hạt hiếu khí xử lý sinh học nước thải chưa có nhiều nghiên cứu đề cập đến Cần có nghiên cứu thêm để làm rõ chế trình tạo bùn hạt sử dụng TSH từ vỏ cà phê làm tác nhân tạo hạt chế xử lý amoni nước nước thải trình kết hợp hấp phụ sinh học 1.2.3.2 Các nghiên cứu Việt Nam Nghiên cứu q trình tạo bùn hạt hiếu khí để xử lý nước thải làng nghề chế biến tinh bột xử lý hiếu khí theo mẻ (SBR) sử dụng bùn hạt hiếu khí quy mơ phịng thí nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy sau 60 ngày hình thành hệ bùn hạt cho hiệu xử lý COD đạt 90%, amoni đạt 80%; P đạt 96% [67] Một nghiên cứu khác đánh giá hình thành phát triển bùn hạt hiếu khí thực mơ hình bể SBR với chu kỳ mẻ 3h, mức tốc độ sục khí 4,0 L/phút Nước thải tổng hợp có nguồn cacbon từ glucose pha sẵn Hai mức tải ết phân tích đặc tính CFH 350 tương đối gần với kết nghiên cứu chế tạo chất hấp phụ sinh học vỏ cà phê để xử lý kim loại nước[140] Phổ than sinh học CFH 350 (Hình 3.3) cho thấy tính chất điển hình vật liệu lignocellulose Các dải 3700 -3000 cm-1 gán cho rung động kéo dài (O - H) nhóm hydroxyl hemiaellulose, cellulose lignin [97] Hơn nữa, dải quan sát phạm vi 3000 - 2800 cm-1 có liên quan đến dao động kéo dài C-H (-CH3,) metylen (-CH2-) nhóm chức đặc trưng hemicellulose, cellulose lignin Nhóm carboxylic (C = O) phát dải 1800 -1650 cm-1 tương tự, dải xung quanh từ 1650 - 1480 cm-1 liên quan đến liên kết C = C vòng thơm Phổ cực đại khoảng từ 1290 đến 970 cm-1 tương ứng với nhóm C = O [18] Sự diện vịng benzen thơm nhận từ peak dải 970 -730 cm-1[103] ( Hình 3.3) Hình 3.2 Ảnh SEM vật liệu CFH 350 pHpzc TSH đặc trưng riêng loại TSH, phụ thuộc vào đặc tính nguyên liệu đầu vào để sản xuất TSH có ảnh hưởng đến pHpzc TSH Kết phân tích pH điểm đẳng điện (pHpzc) than CFH 350 7.8 ( Hình 3.4) 13 Hình 3 Phổ hồng ngoại vật liệu CFH Hình 3.4 Kết xác định pH đẳng điện 350 trước hấp phụ than CFH350 3.1.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian tiếp xúc Thời gian tiếp xúc nghiên cứu khoảng thời gian 480 phút, sử dụng nồng độ amoni ban đầu 50 mg/L 25°C pH ~ 6.3, khuấy trộn tốc độ 130 vòng/phút, tỷ lệ rắn/lỏng g/L, kích thước CFH 350 nằm khoảng 0,2 -1mm Trong khoảng thời gian từ 1-4h đầu hiệu hấp phụ tăng sau tăng chậm, q trình hấp phụ đạt đến trạng thái cân sau (Hình 3.5) Giải thích cho điều thời gian đầu vật liệu chưa đạt bão hòa tâm hấp phụ bề mặt vật liệu trống nồng độ NH4+ dung dịch cao nên tốc độ hấp phụ nhanh, phân tử NH4+ nhanh chóng đẩy vào mao quản vật liệu Vì lựa chọn thời gian xử lý 360 phút để tiến hành khảo sát yếu tố ảnh hưởng Hình Ảnh hưởng thời gian tới hiệu Hình 3.6 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý xử lý amoni amoni 3.1.4 Khảo sát ảnh hưởng pH Hiệu hấp phụ tăng lên tăng pH khơng có nhiều khác biệt dải pH khảo sát Khoảng pH từ 6-10 cho thấy hiệu loại bỏ amoni tốt pH Kết phù hợp với kết thu từ số nghiên cứu hấp phụ amoni trước [43,146] Trong thí nghiệm (trừ thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng pH), pH dung dịch chứa NH4+ sau bổ sung than sinh học điều chỉnh phạm vi pH trung tính 6,8-7,2 Khi xác định pH dung dịch sau trình hấp phụ đạt đến trạng thái cân bằng, pH dung dịch tăng lên tất thí nghiệm hấp phụ sử dụng CFH 350 Để giải thích cho tăng pH dung dịch sau hấp phụ đưa giả thuyết sụt giảm nhóm chức tích điện âm (carboxyl, hydroxyl…) sau q trình hấp phụ (bị trung hịa, deproton…), dẫn đến điện tích bề mặt âm làm tăng pH dung dịch [146] Kết thể phổ FTIR vật liệu CFH 350 trước sau trình hấp phụ (Hình 3.6.) 14 Hình 3.7 Biến động pH trước sau trình hấp phụ Hình FTIR than CFH 350 trước sau trình hấp phụ 3.1.5 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ban đầu tỉ lệ rắn/lỏng Tỉ lệ rắn/lỏng có ảnh hưởng lớn đến trình xử lý amoni Nồng độ amoni ban đầu thay đổi từ 25 ÷ 125 mg /L tỷ lệ rắn/lỏng thay đổi từ - 25 g/L để đánh giá hiệu xử lý CFH 350 với nồng độ amoni đầu vào tỷ lệ rắn lỏng khác Khi nồng độ đầu vào tăng từ 25 đến 125 mg/L, hiệu xử lý giảm dung lượng hấp phụ than trạng thái cân (qe) tăng đáng kể (từ 0,8 mg/g lên 2,8 mg/g) Ở nồng độ ban đầu, khả hấp phụ tăng tăng hàm lượng than sinh học từ đến 25 g/L Kết cho thấy khoảng nồng độ amoni ban đầu thích hợp than CFH 350 50-100 mg/L Than sinh học CFH 350 sản xuất điều kiện nhiệt phân nhanh (60 phút) nhiệt độ thấp (350oC) thích hợp cho việc hấp phụ amoni nồng độ vừa nhỏ Hình Ảnh hưởng nồng độ ban đầu đến Hình 10 Ảnh hưởng kích thước vật liệu hiệu xử lý amoni đến hiệu xử lý amoni 3.1.6 Khảo sát ảnh hưởng kích thước vật liệu Hình 3.10 cho thấy hiệu suất xử lý amoni tăng kích thước vật liệu giảm Với kích thước vật liệu < 0,2 mm hiệu suất đạt 46%, với kích thước vật liệu từ 0,2-1mm hiệu xử lý giảm xuống 40%, kích thước > 1mm hiệu xử lý đạt 36% Kích thước vật liệu giảm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc khiến hiệu xử lý tăng Tuy nhiên kích thước < 0,2 mm hiệu xử lý tăng nhẹ giải thích điều vật liệu có kích thước nhỏ, bề mặt tiếp xúc tăng vô tình làm mao quản dẫn đến việc giảm kích thước xuống q thấp khơng cần thiết kích thước từ 0,2 – mm lựa chọn 3.1.7 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ 15 3.2 Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng TSH đến sinh trưởng VSV 3.2.1 Đặc tính hệ bùn hoạt tính bổ sung TSH từ VCP Hình 3.14 Hệ bùn than sinh học sau tuần (a) tuần(b) Kết quan sát kính hiển vi hệ bùn hoạt tính kết hợp với TSH cho thấy thời gian ngắn (2-3 ngày) bùn hoạt tính có xu hướng bám dính bề mặt TSH Sau tuần hình thành bơng bùn kích thước lớn, cấu trúc lỏng lẻo khơng đồng (Hình 3.14) Sau khoảng thời gian tuần, bơng bùn nhỏ có xu hướng co cụm bám dính chặt vào hình thành hạt bùn than sinh học nằm phần lõi TSH có kích thước dao động khoảng - mm (Hình 3.15) Hình 3.15 Bùn hạt sau 40 ngày vận hành hệ thống Kết SEM hạt bùn vị trí quan sát khác với độ phóng đại khác thể hình 3.16 18 Hình 3.16 SEM bùn hạt sau 90 ngày vận hành hệ thống Kết đo SEM cho thấy cấu trúc bên bên hạt bùn ổn định sau tháng có kích thước trung bình mm xác định thông qua SEM Cấu trúc bên hạt bùn tương đối gồ ghề với nhiều lỗ xốp tạo điều kiện cho trình vận chuyển oxy, chất hữu chất dinh dưỡng vào bên hạt bùn Quan sát kỹ phần bên hạt bùn thấy có mặt mảnh nhỏ than sinh học số vị trí khác TSH phát lõi hạt bùn hoạt động chất mang điểm tạo mầm cho vi sinh vật bám dính để tạo bùn hạt (Hình 3.17) TSH Hình 3.17 Cấu trúc lõi bùn bùn hạt chế hình thành bùn hạt Kết cho thấy vòng 24h đầu, sinh khối VSV tăng trưởng nhanh (trong vòng từ 6- 24h) tất mẫu (có khơng bổ sung than sinh học) Khi so sánh khơng thấy có nhiều khác biệt bổ sung thêm than sinh học với hàm lượng 5,10 g/L nhiên tăng liều lượng TSH lên 15 g/L thấy sinh khối VSV tăng so với mẫu kiểm sốt khơng bổ sung TSH Điều cho thấy TSH từ nhiệt phân vỏ cà phê nhiệt độ thấp không ảnh hưởng đến sinh trưởng vi sinh vật bùn hoạt tính mà cịn có khả thúc đẩy sinh trưởng bùn 19 3.2.2 Đánh giá ảnh hưởng TSH đến sinh trưởng vi sinh vật bùn hoạt tính Hình 3.18 Ảnh hưởng hàm lượng TSH đến Hình 3.19 Ảnh hưởng kích thước than sinh trưởng VSV sinh học đến khả hấp phụ VSV TSH với kích thước khác (< 0,2 mm; 0,2-1.0 mm; 1.0 -2.0 mm) sử dụng để xác định ảnh hưởng kích thước than sinh học đến hấp phụ vi khuẩn than sinh học Mối quan hệ kích thước than sinh học hiệu hấp phụ thể hình Tỷ lệ hấp thụ vi khuẩn cao than sinh học đạt gần 70% sau 24 với kích thước hạt than sinh học dao động từ 0,2 – 1.0 mm Điều kích thước phù hợp cho hấp phụ bùn vi khuẩn Kích thước than sinh học 0,2mm có khả hấp phụ cao than sinh học với kích thước từ 1-2 mm Có thể giải thích điều diện tích tiếp xúc khác hai kích thước than sinh học nhiên khác biệt khơng có nhiều ý nghĩa ( Hình 3.19) Khi tăng hàm lượng than sinh học CFH 350 từ 5, 10, 15, 20 g/L hiệu hấp phụ vi khuẩn than tăng hiệu lớn đạt 92% tương ứng với hàm lượng TSH 15 g/L Tại hàm lượng 20 g/L hiệu hấp phụ vi khuẩn than giảm nhẹ so với hàm lượng than 15 g/L nguyên nhân hàm lượng này, mật độ than sinh học nước tăng cao dày đặc dẫn đến cạnh tranh hấp phụ Tuy nhiên nhìn chung khơng có khác biệt nhiều hàm lượng 15 20 g/L Tỷ lệ than sinh học bùn hoạt tính tối ưu cho q trình hấp phụ bùn hoạt tính than 5:1( tính theo khối lượng) tương ứng tỷ lệ than sinh học nước 15 g/L ( Hình 3.20.) Hình 3.21 Khả hấp phụ vi khuẩn Hình 3.20 Ảnh hưởng hàm lượng than sinh TSH theo thời gian tiếp xúc học đến hiệu hấp phụ Số lượng vi khuẩn bùn hoạt tính hấp phụ vào than sinh học tăng lên đạt mức cao 90%, nhiên khả giảm sau 24 xuống 57% sau 48 35% Có thể thấy vi khuẩn bùn hoạt tính gốc tái huyền dịch dung dịch muối 0,85% hấp phụ mạnh vào than sinh học đến 24 sau thời gian có xu hướng giảm dần bám dính tiếp tục lắc khoảng thời gian từ 24- 48 20 Hình 3.22 Đánh giá hiệu xử lý COD, Hình 3.23 Hiệu xử lý COD Amoni Amoni nước thải tự tạo áp dụng nước thải thật Đối với hệ thống SBR, nghiên cứu lựa chọn hàm lượng TSH CFH350 đưa vào g/L Kết nghiên cứu cho thấy giai đoạn đầu, đưa TSH vào hệ thống, hiệu loại bỏ COD Nitơ hệ TSH kết hợp bùn hoạt tính để xử lý nước thải tự tạo không cao nhiều so với hệ thống bùn hiếu khí hoạt tính truyền thống khơng bổ sung TSH sau 6h sục khí Đối với bể SBR có TSH hiệu xử lý COD Amoni đạt thấp (hiệu xử lý COD đạt 45% Amoni đạt 30%) thấp so với hệ xử lý hiếu khí truyền thống hệ xử lý hiếu khí có bổ sung TSH tỷ lệ g/L 3.3 Đánh giá ảnh hưởng số yếu tố đến hiệu xử lý hệ bùn hoạt tính có bổ sung TSH 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian sục khí Nước thải đầu Hiệu xử lý COD amoni hệ thí nghiệm tăng theo thời gian sục khí đạt cao khoảng 8h sục khí Kết tương đồng với nghiên cứu công bố sử dụng hệ bể bùn hạt thiết bị SBR để xử lý nước thải tự tạo với thời gian sục khí 8h tỷ lệ C/N 10/1 cho hiệu xử lý COD 87 % TN 61%[164] Hình 3.24 Hiệu suất xử lý COD theo thời gian Hình 3.25 Hiệu suất xử lý Amoni theo thời xử lý gian 3.5.2 Ảnh hưởng chu kỳ xử lý Hình 3.26 Ảnh hưởng chu kỳ xử lý đến Hình 3.27 Ảnh hưởng tỷ lệ trao đổi thể tích hiệu xử lý đến hiệu xử lý 21 Trong nghiên cứu này, để nâng cao hiệu xử lý Amoni TN hệ nước thải có tỷ lệ C/N thấp, thí nghiệm tiến hành thay đổi thời gian thiếu khí/hiếu khí chu kỳ Cụ thể chu kỳ thí nghiệm, cố định thời gian : nạp nước (15 phút); Lắng : 15 phút ; Tháo nước : 15 phút Thời gian phản ứng thay đổi theo xu hướng giảm dần thời gian sục khí (6h; 5h; 4,5h 4h) tăng thời gian thiếu khí (0h; 1h; 1.5h 2h) tương ứng, cho tổng thời gian phản ứng 6h Hàm lượng chất ô nhiễm đầu vào, COD = 600 mg/L, tỷ lệ C/N trì mức 3-5/1 Kết nghiên cứu cho thấy vận hành hệ thiếu khí- hiếu khí giúp hiệu xử lý Amoni TN cải thiện, 2h thiếu khí cho hiệu xử lý amoni TN cao 3.5.3 Ảnh hưởng tỷ lệ trao đổi thể tích Trong nghiên cứu này, VER thay đổi khoảng từ 50% đến 80% Thời gian hoạt động mẻ cố định, thời gian sục khí mẻ 6h, tỷ lệ C/N nước thải khoảng 3/1 Tốc độ sục khí L/ phút Kết nghiên cứu cho thấy tỷ lệ bùn/nước 30/70 (VER 70%) phù hợp cho hiệu xử lý Amoni cao Vì hệ hoạt động với tỷ lệ C/N thấp, lượng lớn N lưu trữ bùn, tăng VER khơng giúp ích nhiều cho q trình xử lý N lượng N từ bùn chuyển vào nước dẫn đến hiệu xử lý Amoni có xu hướng giảm 3.5.4 Ảnh hưởng tỷ lệ F/M Nghiên cứu tiến hành thay đổi hàm lượng sinh khối vi sinh vật hệ để có tỷ lệ F/M khác F/M thay đổi khoảng từ 0.09 đến 0.55 Kết nghiên cứu cho thấy tỷ lệ F/M có ảnh hưởng đến hiệu xử lý COD Amoni khoảng giá trị F/M từ 0.22 đến 0.37 cho hiệu xử lý tốt Một số nghiên cứu cho thấy tỷ lệ F/M có ảnh hưởng trực tiếp lên thành phần đặc tính bùn hạt; tốc độ hình thành bùn hạt, đa dạng vi sinh vật bùn hạt hiệu Hình 3.28 Ảnh hưởng tỷ lệ F/M đến hiệu xử lý chất ô nhiễm xử lý 3.5.5 Ảnh hưởng tỷ lệ C/N đến hiệu xử lý theo thời gian Trong nghiên cứu này, thời gian đầu để khu hệ vi sinh vật thích nghi nước thải tự tạo trì tỷ lệ C/N khoảng tối ưu 20/1 Sau hệ VSV có dấu hiệu ổn định, bám dính bề mặt than lắng tốt tiến hành giảm dần tỷ lệ C/N xuống 10/1; 5/1 3/1 để đánh giá hiệu loại bỏ chất hữu dinh dưỡng điều kiện tỷ lệ C/N thấp Hình 3.29 Biến thiên hàm lượng COD theo thời gian vận hành hệ thống Hình 3.30 Biến thiên hàm lượng Amoni theo thời gian vận hành hệ thống 22 Bảng 3.3 Hiệu xử lý Amoni, TN tốc độ Nitrat hóa tỷ lệ C/N khác Hiệu xử lý Amoni, TN Tốc độ Nitrat hóa tỷ lệ C/N khác C/N 20/1 C/N 10/1 C/N 5/1 C/N 2/1-3/1 Tốc độ Nitrat hóa(mgN/l.h) 8,33 10,89 18,01 25,87 Tốc độ Nitrat hóa riêng (mgN/l.h.mgMLVSS) 1,39 1,81 3,00 4,31 Hiệu XL amoni (%) 97,5 92 71 66 Hiệu xử lý TN(%) 98 91 68 61 Giá trị C/N cao (7,5– 30) cho hạt bùn lớn xốp mịn tạo thuận lợi cho phát triển vi sinh vật dị dưỡng, tỷ lệ COD / N thấp (2–5) dẫn đến hạt bùn kích thước nhỏ đặc chứa nhiều vi khuẩn nitrat hóa co đặc tính sinh trưởng chậm 3.5.6 Biến thiên số thể tích lắng bùn q trình vận hành hệ thống Bùn hoạt tính ban đầu có SVI khoảng 110- 120 mL/g Sau tuần vận hành, SVI giảm xuống 70 -80 mL/g, sinh khối vi sinh vật bám dính phần than hình thành số hạt bùn kích thước nhỏ Sau tuần vận hành lượng bùn sinh tương đối lớn rút bớt phần để trì mức ổn định sinh khối bể SVI tiếp tục giảm mạnh xuống 30 -45 mL/g ( Hình 3.31) Hình 3.31 Biến thiên SVI theo thời gian vận hành hệ thống Hình 3.32 Hiệu xử lý COD N hệ vận hành với nước thải sinh hoạt 3.5.7 Kết vận hành hệ thống với nước thải thật Sau khoảng tháng vận hành hệ thống với nước thải tự tạo hệ bùn hạt đạt ổn định, hệ thí nghiệm vận hành nước thải thật tuần để đánh giá hiệu xử lý COD amoni nước thải thật với hệ bùn hạt hình thành ổn định Mẫu nước thải lấy đầu bể tự hoại khu dân cư theo phương pháp lấy mẫu tự động 24h (3700, Teledyne ISCO), có thiết bị bảo quản lạnh trộn mẫu để lấy mẫu gộp Kết vận hành hệ thống bùn hạt nước thải thật theo mẻ cho thấy nước thải thật có hàm lượng COD, BOD5 TN tương đối cao, tương đương với hàm lượng COD TN nước thải tự tạo, ngồi cịn có hàm lương chất rắn lơ lửng cao, TP cao… nhiên hiệu xử lý COD TN hệ thí nghiệm áp dụng nước thải thật không bị giảm nhiều so với vận hành thử nghiệm nước thải tự tạo (Hình 3.32) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN 23 Trên sở kết nghiên cứu thu được, rút số kết luận sau: Ở Việt Nam, cơng trình nghiên cứu tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp để làm vật liệu hấp phụ amoni hạn chế dung lượng hấp phụ chưa cao Vì vậy, cần có nhiều nghiên cứu chế tạo TSH đa dạng từ phế phụ phẩm nơng nghiệp tìm giải pháp nâng cao khả hấp phụ TSH chế tạo từ vỏ cà phê điều kiện nhiệt độ nhiệt phân thấp, thời gian nhiệt phân ngắn, khơng qua cơng đoạn hoạt hóa bước đầu đáp ứng mục tiêu chế tạo TSH với công nghệ đơn giản, hiệu suất thu hồi than cao, chi phí thấp, thân thiện mơi trường xử lý ô nhiễm tốt Khi sử dụng làm chất hấp phụ, TSH chế tạo từ VCP đạt hiệu suất loại bỏ 43% amoni nhiệt độ phòng (25o C ~ 30 oC), với nồng độ amoni ban đầu ~ 50 mg/L pH ~ Cân hấp phụ amoni đạt sau thời gian tiếp xúc h Quá trình hấp phụ CFH 350 tn theo mơ hình giả động học bậc với hệ số tương quan R2 = 0,962 Đẳng nhiệt hấp phụ cho thấy nghiên cứu trình hấp phụ amoni sử dụng vật liệu CFH 350 phù hợp với thuyết hấp phụ Langmuir (R2 = 0,983) thuyết hấp phụ Freundlich (R2 = 0,967), nhiên thuyết hấp phụ Langmuir phù hợp Kết cho thấy TSH thu từ vỏ cà phê (CFH 350) sử dụng hiệu để loại bỏ amoni nước tiềm áp dụng cho nước thải sinh hoạt có C/N thấp Khi bổ sung TSH CFH 350 vào hệ thống bùn hoạt tính bể SBR với hàm lượng TSH ban đầu g/ L, CFH 350 khơng khơng gây ức chế tới q trình sinh trưởng vi sinh vật bùn hoạt tính mà khía cạnh cịn kích thích tăng trưởng số lượng vi sinh vật bùn CFH350 với kích thước khoảng 0,2 -1,0 mm đưa vào hệ thống bùn hoạt tính tạo thành chất mang giúp vi sinh vật bám dính tốt bề mặt TSH khoảng thời gian h đến 24 h Hiệu loại bỏ COD amoni, TN nước thải tăng không đáng kể giai đoạn đầu vận hành hệ thống Tuy nhiên, sau khoảng tháng hệ thống vào hoạt động ổn định, bùn hạt hình thành với kích thước trung bình khoảng 2,0 – 3,0 mm Kết nghiên cứu cho thấy việc bổ sung TSH từ VCP vào làm chất mang giúp giảm thời gian hình thành bùn hạt xuống 30 ngày Hiệu xử lý 99 amoni ổn định ~ 80% COD đạt ~ 90% áp dụng với nước thải có tỷ lệ C/N thấp (2 - 3/1) SVI hệ giảm 30 - 50 ml/g, thời gian lắng giảm nhanh xuống phút Một số thông số vận hành tối ưu từ kết nghiên cứu theo mẻ F/M = 0,2 – 0,4 g COD/g VSS ngày; tỷ lệ trao đổi thể tích VER ~ 60%; chu kỳ vận hành với h thiếu khí h sục khí luân phiên Khi vận hành hệ bùn hạt hệ thống với nước thải sinh hoạt sau xử lý yếm khí (sau qua bể tự hoại), hiệu xử lý COD, amoni TN đạt hiệu tương đối cao mà không cần phải bổ sung thêm chất hệ thống xử lý sinh học truyền thống Kết nghiên cứu bước đầu cho thấy việc kết hợp TSH từ vỏ cà phê với bùn hoạt tính để tạo hệ bùn hạt có tiềm việc loại bỏ amoni nước thải có tỷ lệ C/N thấp mà phương pháp xử lý truyền thống không đạt hiệu KIẾN NGHỊ Bên cạnh việc áp dụng cho đối tượng nước thải sinh hoạt sau qua bể tự hoại, tương lai mở rộng đối tượng nghiên cứu số loại hình nước thải khác nước thải chăn nuôi, nước thải chế biến thực phẩm, nước thải thủy sản, nước thải từ trình giết mổ, nước rỉ rác… Tiếp tục nghiên cứu phát triển vật liệu để đánh giá độ bền học tăng khả hấp phụ khả bám dính vi sinh vật để rút ngắn thời gian tạo bùn hạt sử dụng TSH làm chất mang Cộng đồng vi sinh vật gắn kết chúng bùn hạt tính cần nghiên cứu làm rõ thêm; trình định danh vi sinh vật hạt bùn hiếu khí bổ sung TSH chế tạo từ vỏ cà phê vận hành điều kiện nước thải có tỷ lệ C/N thấp cần tiếp tục nghiên cứu tương lai để có thêm thơng tin mở rộng phạm vi áp dụng Nghiên cứu tổng quan tài liệu cho thấy mạng nơron nhân tạo ANN cơng cụ hữu hiệu để dự đoán khả hấp phụ amoni nước TSH chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp (vỏ cà phê) yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp phụ dựa kết nghiên cứu tiến hành theo mẻ với độ tương quan cao Dựa vào phân tích độ nhạy để tìm yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu loại bỏ amoni nước 24