TÓM TẮT LUẬN VĂN Nghiên cứu này đánh giá khả năng xử lý mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt tại các trạm trung chuyển bô rác bằng phương pháp lọc sinh học thông qua việc sử dụng vật liệu
GIỚI THIỆU
Đặt vấn đề
Cùng với sự phát triển về dân số và chất lượng đời sống, rác thải sinh hoạt hiện đang là vấn đề cấp thiết đang được quan tâm của toàn xã hội Những khó khăn thường thấy của công tác thu gom, phân loại, tái chế và xử lý rác thải sinh hoạt như khối lượng rác phát sinh ngày càng nhiều do sự gia tăng dân số, chất lượng rác phức tạp do chưa được phân loại tại nguồn và thói quen chưa tốt của người dân, việc xử lý hay tái chế rác thải sinh hoạt còn nhiều khó khăn do tính chất phức tạp của rác hỗn hợp được thu gom, chi phí dành cho việc xử lý còn hạn hẹp, và nhiều khó khăn khác Ngoài ra, một vấn đề khác liên quan đến rác thải sinh hoạt đang là vấn đề cấp thiết được quan tâm là mùi hôi phát sinh từ các trạm trung chuyển rác
Rác thải sinh hoạt với nhiều thành phần khác nhau trong khoảng thời gian tính từ lúc phát sinh từ các hộ gia đình đến khi được đưa đến trạm trung chuyển trước khi chuyển về nơi xử lý đã có sự phân hủy sơ bộ dẫn tới việc phát sinh nhiều chất gây mùi khó chịu, ảnh hưởng đến cảm quan và sức khỏe những người xung quanh Thành phần chủ yếu từ mùi hôi của rác thải phát sinh là các chất chính sau: amonia (NH 3 ), các hợp chất lưu huỳnh, acid béo, VOCs,… (Van Durme và ctv, 1990; E&A Environmental Consultants, 1993) Trong đó, ammonia – NH 3 là chất khí quen thuộc với mùi khai đặc trưng, dễ dàng được tạo thành khi phân hủy các hợp chất chứa nitơ trong rác thải sinh hoạt trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí và gây ra mùi hôi nghiêm trọng Bên cạnh NH 3 , các hợp chất lưu huỳnh như hydrogen sulfide (H 2 S) và mercaptan cũng khá phổ biến, thường được phát sinh từ rác thải có thành phần thực phẩm, giấy, thạch cao, phân,… Khí H 2 S có mùi trứng thối, hình thành ở nồng độ oxy thấp, chủ yếu là sản phẩm từ quá trình phân hủy kị khí Mặc dù H 2 S tạo ra mùi rất khó chịu và dễ dàng nhận biết ở nồng độ rất thấp nhưng thường chỉ tồn tại ở nồng độ vết trong thành phần mùi của rác thải, trừ một số nguồn thải đặc trưng riêng biệt như các cơ sở sản xuất thạch cao, chăn nuôi,…
(Miller, 1993) Mercaptan là nhóm các chất hữu cơ chứa gốc –SH trong công thức hóa học, dễ bay hơi và dễ phát hiện ở nồng độ thấp Mùi của mercaptan được miêu tả như sự hòa trộn giữa mùi phát ra từ chồn hôi, hành và tỏi Trong rác thải, mercaptan tồn tại ở hai dạng chính là ethyl mercaptan và methyl mercaptan Ngoài mùi hôi đặc trưng, NH 3 , H 2 S và mercaptan còn gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi,… Nếu ở nồng độ cao, NH 3 , H 2 S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc
Các xe vận chuyển rác và các trạm trung chuyển rác sinh hoạt có đặc tính tiếp nhận một lượng rác lớn trong ngày với thời gian tầm lưu trữ khoãng 20h (từ nguồn thải đến Trạm trung chuyển và được đưa đến Bãi chôn lấp) là những nguồn phát tán mùi gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng cuộc sống của người dân sống lân cận và di chuyển trên tuyến đường của xe vận chuyển rác cũng như xung quanh khu vực trạm trung chuyển rác Vì vậy, việc xử lý mùi là hết sức bức thiết Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu xử lý mùi rác thải phát sinh tại các trạm trung chuyển rác bằng phương pháp lọc sinh học với vật liệu đệm phân compost trộn với bùn hoạt tính và đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp này đối với môi trường và khí hậu TP.HCM cũng như tình hình hoạt động thực tế tại các trạm trung chuyển hoặc các bãi chôn lấp rác sinh hoạt.
Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Đánh giá hiệu xuất xử lý mùi hôi rác sinh hoạt (qua chỉ tiêu CH3SH, H 2 S, NH 3 ) tại trạm trung chuyển rác sinh hoạt bằng mô hình công nghệ lọc sinh học (biofilter) với vật liệu đệm là phân compost trộn với bùn hoạt tính
1.2.2 Những nội dung cần nghiên cứu Đề tài luận văn tập trung vào một số nội dung chính sau:
- Nghiên cứu tổng quan về mùi
- Nuôi bùn hoạt tính, tạo điều kiện cho các vi sinh vật xử lý nitơ phát triển, sau đó trộn vào vật liệu đệm là phân compost
- Đo và đánh giá hiệu suất xử lý các khi gây mùi hôi rác thải đầu vào – đầu ra mô hình biofilter.
Phạm vi – giới hạn của đề tài
Nghiên cứu thực hiện trên mô hình cột lọc sinh học quy mô phòng thí nghiệm (lab-scale) với lớp vật liệu đệm là phân compost trộn lẫn bùn hoạt tính, đặt tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận Đối tượng nghiên cứu là mùi phát sinh từ rác thải sinh hoạt được thu gom về trạm trung chuyển Nguồn rác thải được giả lập bằng thùng chứa (ở giai đoạn chạy ban đầu) và chạy thực địa tại Trạm trung chuyển Phú Nhuận với nguồn rác thật và kiểm soát quá trình cấp rác theo từng giai đoạn riêng biệt
Do điều kiện còn gặp nhiều hạn chế nên trong phạm vi của đề tài chỉ khảo sát các chỉ tiêu tạo mùi là NH 3 , Mercaptan và H 2 S.
Địa điểm thực hiện
Mô hình được lắp đặt tại địa chỉ: 872/55/14 Quang Trung, Tổ 27, khu phố 4, P.8, Q.Gò Vấp Sau đó cho vận hành chạy thử (không có mùi đầu vào) trong 48 giờ
Mô hình sau đó được đem ra hiện trường, là điểm trung chuyển rác thải thuộc công ty TNHH MTV Dịch Vụ Công Ích Quận Phú Nhuận, địa chỉ 553/73 Nguyễn Kiệm, phường 9, quận Phú Nhuận
Các thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của Công ty CP DV TV Môi Trường Hải Âu Một số chỉ tiêu kiểm tra chất lượng khí phát sinh (kiểm tra nồng độ các chất tạo mùi) được đo trực tiếp tại hiện trường đặt mô hình và thùng mút xốp giả lập thùng chứa rác.
Ý nghĩa và tính mới của đề tài
NH 3 , H 2 S và mercaptan ngoài việc có mùi đặc trưng gây ảnh hưởng đến cảm quan, còn gây hại đến sức khỏe con người về lâu dài Ở nồng độ thấp, các chất này gây cảm giác cay buốt; ngoài ra chúng còn được xem là nguyên nhân gián tiếp gây ra các căn bệnh đường hô hấp như viêm cuống phổi, suy giảm khả năng vận chuyển oxi,… Nếu ở nồng độ cao, NH 3 , H 2 S và mercaptan có khả năng gây mù mắt, thậm chí tử vong ngay sau khi vừa tiếp xúc Việc xử lý mùi do các chất này gây ra là hết sức bức thiết
Hiện nay, mùi thường được xử lý bằng các phương pháp như: hấp thụ, hấp phụ, oxi hóa,… Các phương pháp này đòi hỏi khả năng thiết kế, vận hành, chi phí đầu tư, kéo theo đó là chất ô nhiễm thứ cấp phát sinh trong quá trình xử lý nên không mang lại hiệu quả thật sự cao, và việc xử lý tương đối chọn lọc và không triệt để Đồng thời, theo xu hướng phát triển bền vững, thân thiện với môi trường, xử lý bằng phương pháp sinh học đang được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng ngày một rộng rãi do khả năng chuyển hóa hoàn toàn chất ô nhiễm, hiệu suất cao, dễ thiết kế và chi phí vận hành thấp
Vì vậy, xử lý mùi hôi từ rác sinh hoạt tại các trạm trung chuyển bằng công nghệ biofilter là một nghiên cứu có tính mới, thực tế và đáp ứng các yêu cầu trên
Nghiên cứu này còn chỉ ra khả năng sử dụng phân compost (sản phẩm từ ủ rác) làm giá thể để xử lý mùi, vừa tạo được một hướng ứng dụng mới cho phân compost, làm cho vấn đề xử lý mùi hôi từ các trạm trung chuyển cũng như các bãi chôn lấp trở nên thân thiện với môi trường hơn.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu nghiên cứu
Trong giai đoạn mô hình:
Nguồn khí thải nghiên cứu được tạo ra bằng cách mô phỏng quá trình phân hủy chất hữu cơ của rác thải đô thị trong điều kiện lưu trữ trong thùng xốp (tương tự điều kiện rác thải lưu trữ trong xe thu gom để vận chuyển đến các trạm trung chuyển) Điều kiện lưu trữ rác là môi trường yếm khí
Nguồn rác thải được thu gom từ điểm hẹn đường Tân Sơn, P.12, Q.Gò Vấp và khu chợ tự phát đường Lê Văn Thọ, P.8, Q.Gò Vấp Rác thải sau thu gom được lọc bỏ bao bì nhựa và cho vào thùng chứa
Thùng rác đƣợc thiết kế nhƣ sau:
Hệ thống thu – xả nước rỉ rác
Ống thu khí dẫn vào cột lọc
Hình 3 1 Mô hình thùng rác
Trong giai đoạn chạy thực tế:
Cột lọc sinh học được đưa ra chạy thực tế trong Trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm
Hình 3 2 Cột lọc sinh học (Trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm)
Quá trình tạo nguồn thải được chia làm hai giai đoạn chính:
Từ 22.05.2016 đến 15.06.2016: Cấp rác gián đoạn, tạo nguồn thải chạy pilot và quan sát quá trình chạy thích nghi của cột lọc sinh học với nguồn thải là thùng rác bằng mút xốp
Từ 16.06.2016 đến 28.06.2016: Cấp rác liên tục, tạo nguồn thải bằng thùng rác bằng mút xốp
Từ 29.06.2017 đến 07.02.2017 đem trực tiếp ra công trường, cấp khí liên tục duy trì nồng độ các khí H 2 S, mercaptan, NH 3 ổn định và đánh giá khả năng làm việc liên tục, cũng như hiệu suất xử lý của cột lọc
Giá thể sinh học sử dụng là phân compost được lấy trực tiếp từ nhà máy sản xuất compost Nam Bình Dương (tỉnh Bình Dương) , với tỷ lệ phối trộn nhất định nên có diện tích bề mặt lớn, là loại vật liệu tương đối trơ nên rất bền với những tác động hóa học cũng như vật lý Mặt khác phân compost có chi phí thương mại thấp nên được xem là loại giá thể sinh học khá lý tưởng
Tuy nhiên, trong giai đoạn vận hành thử nghiệm bằng nước sạch trước khi đưa mô hình đi vào nghiên cứu, loại vật liệu này thấm nước, nén chặt lại với nhau, gây tắc nghẽn hệ thống Để giải quyết vấn đề này, vật liệu phân compost được đánh tơi liên tục trước khi trộn đều với bùn hoạt tính giúp giữ nguyên độ phồng xốp và không bị chèn nén khi độ ẩm quá cao
Giá thể sinh học được làm ẩm bằng hệ thống vỉ ẩm:
Xuất xứ: Trung Quốc cao cấp
Cảm biến mực nước: Có
Mực nước phù hợp: Cách 2 đầu tạo sóng từ 1mm – 25mm
Hình 3 3 Giá thể sinh học được làm ẩm bằng hệ thống vỉ ẩm
Phương pháp đánh tơi lớp vật liệu đệm này là dùng quạt cao áp (hình dưới) thổi từ dưới lên, khi cấp khi vào thì lớp vật liệu lọc sẽ tự giãn ra, tránh tình trạng tự nén khi đổ đống làm tăng trở lực
Quạt nói trên có thể thay đổi áp lực dòng khí bằng cách sử dụng hệ thống van tiết lưu cho tuần hoàn về đầu hút (hình 3.4)
Hình 3 4 Hệ thống van tiết lưu cho tuần hoàn về đầu hút 3.1.3 Bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính lấy từ khu công nghiệp Vĩnh Lộc Phân compost làm vật liệu đệm sẽ được ngâm trong hỗn hợp bùn hoạt tính trong vòng 24 tiếng trước khi đưa vào cột lọc sinh học Đối tượng chính cần xử lý trong khí phát sinh mùi hôi là NH3, H 2 S và mercaptan nên các đối tượng vi sinh cần xem xét và chú ý trong quá trình nuôi cấy bùn hoạt tính là Nitrosomonas, Nitrobacter với chức năng xử lý NH 3 , và Thiobacillus novellus, Thiobacillus denitrificans với chức năng xử lý các hợp chất lưu huỳnh còn lại
3.1.3.1 Nitrosomonas: Nitrosomonas là vi sinh vật hiếu khí, tự dưỡng, đóng vai trò quan trọng trong chu trình nitơ, với khả năng sử dụng NH 4 + và sản sinh ra
NO 2 − Rất hữu ích trong xử lý sinh học đối với nước thải và khí thải chứa nồng độ NH 4 + cao
pH hoạt động tối ưu: 7,8 – 8,0
Nhiệt độ tối ưu: 20 – 30oC
3.1.3.2 Nitrosomonas: Nitrobacter là vi sinh vật hiếu khí, tự dưỡng, đóng vai trò tiếp nối nhiệm vụ của Nitrosomonas trong chu trình nitơ nhằm oxi hóa NO 2 - thành NO 3 -
pH hoạt động tối ưu: 7,3 – 7,5
Nhiệt độ tối ưu: 0 – 49oC
3.1.3.3 Thiobacillus novellus: Thiobacillus novellus là vi khuẩn lưu huỳnh gam a Thiobacillus novellus (C.R.Webb, 2012) b Thiobacillus denitrificans ((Beller và ctv, 2006) a b
Hình 3 5 Nhóm vi khuẩn xử lý hợp chất của lưu huỳnh âm không màu, hình roi (rộng 0,5 – 1μm, dài 1 – 4μm), là vi khuẩn hiếu khí, tự dưỡng hoặc dị dưỡng Phát triển trên vật liệu hữu cơ, lấy năng lượng từ thiosulfate và nguồn carbon chính từ CO2 để tạo thành sulfate (Santer, 1959):
Nhiệt độ: khoảng 5 – 42oC, tốt nhất 25 – 30 o C pH: khoảng 5,7 – 9, tốt nhất pH = 7 Thiobacillus novellus có thể oxy hóa đến 200 ppm H 2 S trong 2 giờ và mercaptan 50 ppm trong 3 giờ
Thiobacillus novellus nhận năng lượng từ quá trình oxi hóa một hay nhiều hợp chất lưu huỳnh (bao gồm sunlfides, sulfur, thiosulfate, polythionate và thocyanate), sử dụng nguồn cacbon từ CO 2 , oxalate, formate, formamide và methanol, không sản sinh acid trong quá trình oxi hóa và giảm BOD, tổng hợp acid béo
3.1.3.4 Thiobacillus denitrificans: Thiobacillus denitrificans là vi khuẩn hình roi ngắn, gam âm, vi khuẩn kị khí, tự dưỡng, oxi hóa các hợp chất lưu huỳnh vô cơ và hợp chất nitrogen (nitrate, nitrite) thành dinitrogen (Beller, 2006):
Nhiệt độ: 28 – 32 0C pH: 6,8 – 7,4, tốt nhất khi pH là 6,9
Thiobacillus denitrificans là vi khuẩn kị khí nhưng có thể sống dưới điều kiện hiếu khí (Beller, 2006), sử dụng nguồn oxy từ nitrate, có nhiệm vụ oxi hóa sulfide hiếu khí và mercaptan Đối với chủng Thiobacillus denitrificans, không cần thêm nguồn carbon vào quá trình và không tạo ra nhiều bùn trong quá trình phân hủy các hợp chất Chúng phát triển trong môi trường giàu nitrate, tìm thấy trong đất, bùn, nước thải, bồn phân hủy trong điều kiện thiếu oxi.
Nội dung nghiên cứu
Kiểm soát sự thích nghi và sinh trưởng của bùn hoạt tính khu công nghiệp Vĩnh Lộc phát triển thành bùn xử lý nitơ Quan sát sự dính bám của vi sinh vật trên vật liệu đệm
Thiết kế, chế tạo và lắp đặt mô hình lọc sinh học và tạo mùi rác thải ở điều kiện hiếu khí trong bô rác Đo đạc trên mô hình thí nghiệm lọc sinh học, đánh giá khả năng xử lý mùi, tập trung vào 3 loại khí chính:
NH 3 : đo liên tục, đo từ 26/9/2016 – 7/2/2017: 27 mẫu đầu vào – 9 mẫu đầu ra
H 2 S: thực hiện đo 27 mẫu đầu vào và 9 mẫu đầu ra từ 26/9/2016 – 7/2/2017
Mercaptan: thực hiện đo 27 mẫu đầu vào và 9 mẫu đầu ra ngày 26/9/2016 – 7/2/2017 Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý mercaptan khá tốt, > 60%
So sánh tải trọng xử lý giữa pha khí và pha lỏng
Các thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Công ty Cổ phần Tư vấn Dịch vụ môi trường Hải Âu Thời gian thực hiện:
Thời gian lắp ráp mô hình: 1/3/2016 – 1/4/2016
Thời gian chạy thử không tải 1/4/2016 – 1/5/2016
Thời gian chạy có tải giả lập 22/05/2016 – 28/6/2016
Thời gian chạy ngoài thực địa 29/6/2016 – 7/2/2017
Thích nghi và sinh trưởng bùn: 1/4/2016 – 22/05/2017
Vận hành mô hình lọc sinh học: 22/05/2016 – 7/2/2017.
Mô hình nghiên cứu
EBRT – thời gian lưu khí qua lớp vật liệu, được xem là thông số quan trọng nhất trong việc thiết kế lọc sinh học Thời gian này cần thiết cho qua trình tiếp xúc giữa chất ô nhiễm trong pha khí với lớp màng vi sinh vật, vì vậy tùy từng loại khí xử lý mà EBRT có thể được lựa chọn và tính toán khác nhau Công thức tính toán EBRT dựa trên nghiên cứu của S.F Adler (2001):
EBRT (s) = V /Q = (A×h)/Q Trong đó: EBRT : thời gian lưu khí qua lớp vật liệu (s) V : thể tích lớp vật liệu đệm (m3)
Q : lưu lượng khí đi qua lớp vật liệu đệm (m3/s) A : diện tích mặt cắt ngang của lớp vật liệu đệm (m2) h : chiều cao lớp vật liệu đệm (m)
Khả năng xử lý của lọc sinh học thường được đánh giá dựa trên hai thông số là hiệu quả và tải trọng xử lý
Xv Trong đó: E% : hiệu quả xử lý (%)
Xv : nồng độ pha khí đầu vào (mg/m3)
Xr : nồng độ pha khí đầu ra (mg/m3) Tải trọng xử lý:
Hình 3 6 Các thông số cơ bản thiết kế lọc sinh học (S.F Adler, 2001)
Mô hình lọc sinh học đƣợc thiết kế với các thông số chính nhƣ sau:
Tiết diện trong (từng ngăn): 0,25 x 0,25 = 0,0625 m2
Chiều cao lớp vật liệu đệm: 1 m
Áp suất khí dư đầu vào: P1: 14.5 kPa (thông số trên blower)
Áp suất khí dư đầu ra: P2: 0,15 kPa
Vận tốc khí ra: v2: 6 m/s Thể tích thùng rác: 1,02 x 0,56 x 0,72 = 0,41m3 Áp suất khí đầu vào:
Thể tích vật liệu đệm
Chiều cao (m) Vật liệu đệm
Diện tích mặt cắt ngang (m 2 )
Thời gian lưu trên lớp vật dfs liệu
Thời gian lưu trên lớp vật liệu đệm r
Trong đó: P 0 : áp suất tuyệt đối tại mặt nước biển; P 0 = 101,325 kPa
⟹ P 01 = P 0 + P 1 = 101,325 + 14.5 = 115,825 (kPa) Áp suất khí đầu ra:
Lưu lượng khí đầu ra: πD2 π × 0,0262 −3 3 3
Lưu lượng khí đầu vào:
Thời gian lưu khí trên lớp vật liệu đệm:
EBRT thường nằm trong khoảng 10 – 30s (Zarook S và ctv, 2005), vì vậy, với các thông số tính toán, EBRT = 19,67s, phù hợp với điều kiện thời gian lưu khí trên lớp vật liệu đệm
EBRT thường nằm trong khoảng 10 – 30s (Zarook S và ctv, 2005), vì vậy, với các thông số tính toán, EBRT = 19,67s, phù hợp với điều kiện thời gian lưu khí trên lớp vật liệu đệm
Bảng 3 1 Bội số thông gió (n)
Bội số thông gió (hay bội số tuần hoàn không khí) là số lần thay đổi không khí trong phòng trong một đơn vị thời gian Trong môi trường công nghiệp, bội số thông gió được quy định trong khoảng 20 – 60 h-1, phụ thuộc vào số lượng người làm việc và điều kiện sản xuất trong khu vực này (Sổ tay thiết kế thông gió, David
Thông số này được sử dụng làm cơ sở thiết kế trong thực tế Ví dụ khi biết thể tích chứa rác (Vthùng rác), dựa vào bội số n tính được lưu lượng khí cần xử lý trong một giờ ứng với EBRT là 19,67s và vận tốc chạy trong lọc sinh học là 0,05 m/s
Mô hình lọc sinh học theo thông số tính toán
Hình 3 7 Mô hình lọc sinh học
Nguyên tắc hoạt động của mô hình lọc sinh học
Dòng khí thải: được quạt gió thu từ bô rác thổi vào mô hình lọc sinh học, dòng khí đi qua lớp vật liệu đệm theo chiều từ dưới lên và đi ra ngoài
Không khí trước khi đi qua lớp vật liệu đệm của cột lọc sinh học BIOFILTER được tạo ẩm bằng các vỉ tạo ẩm siêu âm
Khu vực tạo ẩm được là tầng đầu tiên của cột Biofilter, tại đó không khí sẽ được gia ẩm lên mức 60 - 80 % để giữ ẩm cho các lớp vật liệu đệm
Dòng không khí có chứa các phần tử tạo mùi sẽ được dẫn qua các lớp vật liệu đệm có chứa các vi khuẩn có khả năng hấp thu các phần tử tạo mùi và sau đó sẽ được thải ra ngoài môi trường
5 1 Cột lọc sinh học 2 Bơm nước
3 Quạt gió 4 Thùng chứa dung dịch tạo ẩm 5 Thùng rác giả lập bằng mút xốp 6 Bô rác
Hình 3 8 Mô hình LỌC SINH HỌC trong thực tế 3.3.2 Khởi động mô hình
Bùn hoạt tính lấy từ khu công nghiệp Vĩnh Lộc Phân compost làm vật liệu đệm sẽ được trộn với hỗn hợp bùn hoạt tính trong vòng 24 tiếng trước khi đưa vào cột lọc sinh học
Bùn hoạt tính được nuôi trong cột với phần thể tích dung dịch bùn là 20l, sục khí liên tục Quá trình nuôi bùn gồm hai giai đoạn chính:
Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính Bùn hoạt tính được nuôi bằng dung dịch dinh dưỡng và glucose Glucose được cho vào nhằm duy trì nồng độ COD để theo dõi khả năng xử lý của bùn hoạt tính 1 mg glucose tương đương với
4 cấp 4 g glucose vào cột bùn Kết quả đánh giá dựa trên khả năng xử lý COD sau mỗi 24h
Giai đoạn 2: Giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ Bùn hoạt tính được nuôi bằng dung dịch dinh dưỡng, giảm dần lượng glucose và tăng dần lượng
NH 4 Cl Khả năng hòa tan của NH 4 Cl dựa trên quá trình thí nghiệm là 96% Trong giai đoạn này, nồng độ COD giảm dần từ 200 xuống 0 mg COD/l và nồng độ N- NH 4 + tăng dần từ 50 đến 250 mg N-NH 4 /l Kết quả đánh giá dựa trên khả năng xử COD, N-NH 4 + và N-NO 3 - sau mỗi 24h
3.3.3 Vận hành mô hình a) Giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính
Thể tích cột bùn hoạt tính: 20 lít
Dung dịch dinh dưỡng: 200 ml/ngày
Vận hành: Cột bùn được sục khí sạch liên tục Mỗi ngày bùn được lắng 30 phút để đánh giá chiều cao cột bùn, không thay nước và không điều chỉnh pH
Các chỉ tiêu đánh giá: MLSS được đo 2 lần vào ngày 1 và ngày 7 COD được phân tích hằng ngày vào các thời điểm 0h và 24h b) Giai đoạn thích nghi và sinh trưởng vi sinh vật xử lý nitơ Ngày thực hiện: 1.5.2016 – 7.2.2017
Thể tích cột bùn hoạt tính: 20 lít
Dung dịch dinh dưỡng: 200 ml/ngày
Khối lượng glucose: giảm dần từ 4 đến 0 g glucose/ngày trong 7 ngày
Khối lượng N-NH 4 +: tăng dần từ 4 đến 20 g NH 4 Cl/ngày
Vận hành: Cột bùn được sục khí sạch liên tục Mỗi ngày bùn được lắng 30 phút để đánh giá chiều cao cột bùn
01/4/2016 – 5/4/2016: Không thay nước và điều chỉnh pH, thêm DDDD mỗi 24h
Các chỉ tiêu đánh giá: nồng độ COD, N-NH+ và N-NO 3 - 0h và 24h (mg/l)
6/4/2016 – 15/4/2016: Thay 10 lít nước sau khi lắng bùn 30 phút nhằm giảm nồng độ NO− trong cột bùn Thêm DDDD và điều chỉnh pH nằm trong khoảng 7 – 8 mỗi 12h
Các chỉ tiêu đánh giá: MLSS được đo 2 lần vào ngày 18 và ngày 25 COD, N-NH 4 + và N-NO 3 - được phân tích hằng ngày vào các thời điểm 0h và 24h c) Giai đoạn khởi động lọc sinh học Ngày thực hiện: 01/5/2016 – 21/05/2016 (ngày 1 đến ngày 21) Giai đoạn này được tính từ khi bắt đầu vận hành lọc sinh học biofilter
01/05/2016 – 08/5/2016: Cột lọc chạy bằng khí sạch 24h/ngày, lưu lượng Q = 12 m 3 /h, công suất tạo ẩm = 2,5 kg ẩm/h
22/5/2016 - 28/6/2016: Cột lọc chạy khí từ bô rác mút xốp giả lập
Các chỉ tiêu đánh giá: NH 3 , H 2 S, mercaptan được đo vào các thời điểm 0h, 12h, 12h05 và 24h trong ngày d) Giai đoạn ổn định Ngày thực hiện: 22/5/2016 – 3/7/2016 (ngày 22 đến ngày 63)
22/5/2016 – 15/6/2016: Cột lọc chạy khí từ thùng mút giả lập
Rác được cấp gián đoạn nhằm duy trì nồng độ khí H 2 S, mercaptan, NH 3 đi vào cột lọc và đánh giá sơ bộ hiệu suất xử lý Ngày cấp rác: 22/5, 2/6
16/6/2016 – 28/6/2016: Cột lọc vẫn chạy khí từ thùng mút giả lập
Rác được cấp liên tục, có chọn lọc thành phần nhằm duy trì nồng độ khí
H 2 S, mercaptan, NH3 ổn định và đánh giá khả năng làm việc liên tục, cũng như hiệu suất xử lý của cột lọc
28/6/2016 - 7/2/2017 : Cột lọc sinh học được chuyển ra thực địa để chạy khí từ bô rác (trạm trung chuyển Nguyễn Kiệm – Phú Nhuận)
Phương pháp phân tích mẫu
Vị trí lấy mẫu : tại bô rác và khí ra khỏi cột lọc
Điều kiện lấy mẫu : trời nắng, mô hình hoạt động bình thường
Các chỉ tiêu : NH 3 , H 2 S và mercaptan
Bảng 3 2 Phương pháp phân tích mẫu
Thông số Phương pháp phân tích
Khoảng xác định Nguồn pH
Máy đo pH cầm tay, điện cực Hanna Hi 8424
COD Đun hoàn lưu kín K 2 Cr 2 O 7 , chuẩn độ, tủ nung 150oC
Ammonia Chưng cất, chuẩn độ, bộ chưng cất Kjeldahl
Trắc quang ở bước sóng 410 nm, máy đo quang phổ DR2800
Trắc quang ở bước sóng 543 nm, máy đo quang phổ DR2800
Lọc chân không, cân, tủ sấy 105oC, cân phân tích, máy hút ẩm
Trắc quang ở bước sóng 630 nm, máy đo quang phổ DR2800
Method of Air Sampling and Analysis Method 401
Trắc quang ở bước sóng 670 nm, máy đo quang phổ DR2800
Method of Air Sampling and Analysis Method 701
Trắc quang ở bước sóng 500 nm, máy đo quang phổ DR2800 < 200 μg/m3
Method of Air Sampling and Analysis Method 118
Vận tốc khí Máy đo lưu tốc manometer Testo 435
NUÔI THÍCH NGHI VÀ PHÁT TRIỂN NHÓM SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NITƠ
Kết qủa thích nghi bùn hoạt tính cấy giá thể lọc
Bùn hoạt tính sau khi lấy từ khu công nghiệp Vĩnh Lộc được nuôi thích nghi trong cột bùn có dung tích 20 lít bằng môi trường nước thải giả lập (DDDD, glucose và
NH 4 Cl) nhằm nuôi cấy vi sinh vật có khả năng xử lý nitơ amoni để áp dụng trong cột lọc sinh học xử lý NH 3 Toàn bộ quá trình nuôi cấy bùn kéo dài 34 ngày và kiểm soát sự phát triển của nhóm vi sinh vật có khả năng xử lý nitơ bằng cách kiểm soát lượng glucose và NH 4 Cl cho vào cột bùn mỗi ngày Đồng thời quan sát khả năng dính bám của bùn trên vật liệu đệm compost Quá trình thích nghi bùn này được chia thành hai giai đoạn chính:
1 Thích nghi bùn hoạt tính 2 Thích nghi và sinh trưởng nhóm vi sinh vật có khả năng xử lý nitơ
Kết quả khảo sát các giai đoạn trong quá trình nuôi cấy bùn vi sinh được trình bày trong hình 4.1, 4.2 và 4.3 Qua đó, khả năng thích nghi của vi sinh vật với nước thải giả lập vào những ngày đầu được đánh giá thông qua hiệu quả xử lý COD ổn định trong khoảng 200 – 250 mg/l (hình 4.1), MLSS tăng cao, từ 3700 lên 5150 mg/l Để kích thích sự tăng trưởng của nhóm vi sinh có khả năng xử lý nitơ, nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh giảm dần lượng glucose và châm thêm NH 4 Cl trong dung dịch nước thải giả lập Tại thời điểm cuối quá trình, kết quả cho thấy tải trọng xử lý N-
NH 4 + là 150 g/m 3 /ngày (hình 4.2), tải trọng chuyển hóa N-NO 3 - khoảng 75 g/m3/ngày (hình 4.3), MLSS tăng từ 5150 – 12912 mg/l Điều này cho thấy có sự tăng trưởng phát triển của nhóm vi sinh vật xử lý được Nitơ Kết quả được trình bày cụ thể ở các mục sau
4.1.1 Thích nghi bùn hoạt tính
Giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính kéo dài 7 ngày Đây được xem như là bước đệm tạo tiền đề cho quá trình phát triển bùn hoạt tính thành bùn xử lý nitơ ở giai đoạn tiếp theo, thông qua khảo sát hàm lượng vi sinh vật – MLSS và hiệu quả xử lý COD trong dung dịch nuôi cấy mỗi ngày
Bùn hoạt tính sau khi được lấy từ khu công nghiệp Vĩnh Lộc có màu nâu sậm, hạt bông, dễ lắng, ít cặn lơ lửng (hình 4.4a) Kết thúc giai đoạn này, bông bùn phát triển lớn hơn, thời gian lắng nhanh hơn do kích thước hạt bùn tăng dẫn đến tăng khả năng lôi kéo lẫn nhau giữa các hạt bùn (hình 4.4b) Chiều cao cột bùn sau mỗi quá trình lắng 30 phút tăng khoảng 1,5 cm/ngày (cột có chiều cao 1 m, tiết diện ngang là 256 cm 2 ) Giá trị MLSS đo được vào ngày 1 là 3700 mg/l và ngày 7 là 5150 mg/l, chênh lệch MLSS đầu và cuối giai đoạn này tăng thêm 1450 mg/l (tương ứng với 240 mg/l/ngày) chứng tỏ bùn hoạt tính đã thích nghi tốt với nước thải giả lập và bắt đầu sinh trưởng
Theo tính toán, lượng COD cần cung cấp mỗi ngày là 214 mg/l (tương đương với 4g glucose) Tuy nhiên, trên thực tế lượng COD tiêu thụ trung bình mỗi ngày đều lớn hơn, khoảng 230 mg/l (hình 3.5) khiến nồng độ COD còn lại có khuynh hướng giảm dần Điều này xác thực rõ ràng hơn cho sự phát triển thích nghi của vi sinh vật: bên cạnh việc oxy hóa cơ chất tạo năng lượng, cơ chất còn được sử dụng tạo tế bào mới
Hình 4 1 Tổng hợp kết quả phân tích COD trên cột bùn
Không thay nước COD Thay 10 lít nước mỗi
Thích nghi bùn hoạt tính
Thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ
(mg/l) Lượng COD xử lý sau 24h
N-NH4+ 0h (mg/l) N-NH4+ 24h (mg/l) Tải trọng xử lý (g/m3/ngày) Tải trọng xử lý (g/m3/ngày)
Hình 4 2 Tổng hợp kết quả phân tích N-NH4+ trên cột bùn
1400 Thích nghi bùn hoạt tính
Thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ
Tải trọng xử lý (g/m 3 /ngày) m g /l g /m 3 /n g à y
N-NO3- 0h (mg/l) - N-NO 3 0h (mg/l) N-NO3- 24h (mg/l) Tải trọng chuyển hóa (g/m3/ngày)
Hình 4 3 Tổng hợp kết quả phân tích NO3- trên cột bùn
Thích nghi bùn hoạt tính Thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ Sinh trưởng dính bám
Tải trọng chuyển hóa (g/m 3 /ngày) m g /l g /m 3 /n g à y
Hình 4 4 Bùn hoạt tính trước (a) và sau (b) giai đoạn thích nghi
Hình 4 5 COD giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính
4.1.2 Giai đoạn thích nghi và phát triển của nhóm vi sinh vật có khả năng xử lý nitơ
Giai đoạn thích nghi và phát triển nhóm vi sinh vật có khả năng xử lý nitơ amoni kéo dài 21 ngày (từ ngày 8 đến ngày 28) Trong giai đoạn này, các thông số được khảo sát chính là COD, tải trọng xử lý N-NH 4 + (từ NH 4 Cl), tải trọng chuyển hóa N-NO 3 - thông qua phân tích dung dịch nuôi cấy hằng ngày, song song với việc đánh giá hàm lượng vi sinh vật – MLSS vào ngày 8 và ngày 28 Kết quả được thể hiện trong biểu đồ hình 4.6, 4.7 và 4.8
Kết quả xử lý N-NH 4 + thể hiện trong hình 4.6 cho thấy trong 7 ngày đầu (từ ngày 8 đến ngày 13), quá trình xử lý N-NH 4 + gần như không đáng kể Điều này có thể giải thích là do tại thời điểm này chưa có sự hiện diện đáng kể nồng độ các vi sinh vật xử
(mg/l) Lượng COD xử lý sau 24h
NH 4 + lại tăng đột biến trong các giai đoạn tiếp theo của thí nghiệm nghiên cứu (ngày 13 – 14 và 17 – 18 của thí nghiệm đạt được tải trọng xử lý N- NH 4 + lần lượt là 141 và 425 g/m3/ngày) cùng với sự xuất hiện tải trọng chuyển hóa N-NO 3 -, dù rất thấp, trong khoảng từ 8 – 20 g/m3/ngày (hình 4.7) có thể khẳng định bắt đầu sự sinh trưởng của hai loài Nitrosomonas và Nitrobacter
Tuy nhiên, một số vấn đề xảy ra trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật như dung dịch nuôi cấy không được thay mới liên tục, không điều chỉnh pH dẫn đến nồng độ NH 4 + và NO 3 - tăng quá cao (giá trị lần lượt là 1145 mg N-NH 4 +/l, 216 mg N-NO 3 -/l) và pH quá thấp (sử dụng nguồn nước ngầm với pH khoảng 4,5 – 5) đã ức chế đối với quá trình sinh trưởng và khả năng xử lý của Nitrosomonas và Nitrobacter Điều này thể hiện rõ ràng ở biểu đồ hình 4.8 khi COD tăng dần đến giá trị cực đại (đạt cực đại 420 mg/L ở ngày thứ 24 thí nghiệm) Sự gia tăng COD là minh chứng cho việc có một phần vi sinh vật chết đi và quá trình phân hủy nội bào đã diễn ra Để khắc phục vấn đề này, từ ngày 18 trở đi, dung dịch tuần hoàn được thay mới và điều chỉnh pH (trong khoảng 7 – 8) liên tục Đến ngày 26, dung dịch nuôi cấy được cho thêm NH 4 Cl trở lại, tiếp tục kích thích sự phát triển của vi sinh vật Kết quả cuối quá trình cho thấy hệ vi sinh có khả năng xử lý nitơ bắt đầu phát triển và ổn định, tải trọng xử lý N-NH 4 + trung bình là 100 g/m 3 /ngày, tải trọng chuyển hóa N-NO 3 - tăng trung bình 70 g/m3/ngày Theo nghiên cứu của Sakuma và ctv (2008), Nitrobacter phát triển có phần chậm hơn so với Nitrosomonas nên sự chênh lệch giữa các tải trọng đến cuối giai đoạn là hợp lý
Bùn trong giai đoạn này mịn và đậm màu hơn, không còn những bông bùn lớn như giai đoạn đầu, lắng chậm, ít cặn lơ lửng Chiều cao cột bùn trong giai đoạn cũng có nhiều biến động do sự thay đổi tính chất xử lý của bùn Tuy nhiên, MLSS tăng từ 5150 lên 12.912 mg/l có thể được xem như là một số liệu tham khảo cho sự tăng sinh của vi sinh vật
Hình 4 6 COD giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ
Lượng COD xử lý sau 24h (mg/l)
Tải trọng chuyển hóa (g/m3/ngày) N-NO3- 0h (mg/l) N-NO3- 24h (mg/l)
Hình 4 8 N-NO 3 - giai đoạn thích nghi và sinh trưởng bùn xử lý nitơ
4.2 Kết quả vận hành mô hình lọc sinh học
Sau quá trình nuôi cấy và giúp vi sinh vật dính bám trên vật liệu đệm, mô hình lọc sinh học được vận hành để khảo sát các quá trình chính của nghiên cứu này Cột lọc được chạy thích nghi bằng không khí sạch
Trong vòng 3 ngày đầu, cột lọc sinh học sẽ được chạy không tải, không khí được làm ẩm liên tục có lúc lên đến ~ 100% (khi bắt đầu có hiện tượng đọng nước thì giảm công suất vỉ tạo ẩm) nhằm tạo điều kiện cho vi sinh hiếu khí trên giá thể thích nghi trước khi chuyển qua chạy mô hình hoàn toàn bằng khí thải phát sinh từ bô rác
Toàn bộ lượng bùn hoạt tính đã nuôi cấy ở quá trình trên (Mục 4.1) sẽ được cho lắng trong vòng 90 phút sau đó gạn lấy phần nước trong phía trên bỏ đi, chỉ lấy phần bùn phía dưới, lặp lại các bước trên 3 lần, chúng ta sẽ có lượng bùn hoạt tính đậm đặc
Lượng bùn cô đặc trên sẽ được đưa qua lớp bông lọc để tách pha lỏng – rắn Sau đó đem phơi khô
Vận hành mô hình lọc sinh học
Giai đoạn này được tính từ khi bắt đầu vận hành lọc sinh học và kéo dài 21 ngày
(từ ngày 1 đến ngày 21) Trong giai đoạn này, khả năng thích nghi và xử lý NH 3 của lọc sinh học (chạy khí bô rác giả lập bằng thùng xốp) được đánh giá đơn thuần bằng số liệu phân tích nồng độ khí NH 3 đầu vào và đầu ra (bảng 4.1) sau mỗi 48 tiếng nhằm xem xét khả năng chuyển hóa hoàn toàn khí gây mùi Giai đoạn khởi động hoàn tất chỉ khi hiệu suất xử lý đầu ra tương đối ổn định
Từ bảng kết quả 4.1, có thể nhận thấy được khi mới cấp rác vào do chưa có phản ứng phân hủy kỵ khí mạnh nên nồng độ NH 3 đo được rất thấp (ngày 1) Ở các ngày tiếp theo, phản ứng phân hủy kỵ khí rác đã bắt đầu diễn ra và do có sự bổ sung thêm rác mới cũng như lấy ra các loại rác khó phân hủy hữu cơ (cùi bắp, bao nylon, xương heo…)(từ ngày thứ 10) để bảo đảm chất lượng rác, lượng khí NH 3 đầu vào đã tăng dần và tương đối ổn định về sau Điều này minh chứng cho việc quá trình phân hủy rác đã diễn ra ổn định
Bảng 4 1 Nồng độ khí NH 3 đầu vào và đầu ra
Nồng độ đầu vào (mg/m3)
Hiệu suất xử lý NH 3 trong các ngày đầu (từ ngày 1 đến ngày 3) (hình 4.10) cao bất thường so với các ngày kế tiếp (từ ngày 5 đến ngày 11) có thể được giải thích là do có sự hấp thụ NH 3 vào các khe rỗng trên bề mặt vật liệu lọc sinh
Hiệu suất % vừa được đưa vào mô hình, vi sinh vật xử lý các hợp chất chứa Nitơ chưa phát triển mạnh, lượng khí NH 3 phát sinh cũng chưa lớn nên hiệu suất hấp thụ cao, dẫn đến hiệu suất khảo sát được cao Ở các ngày tiếp theo (từ ngày 5 đến ngày 11), lượng NH 3 tăng dần, bề mặt vật liệu nhanh chóng được bão hòa, hiệu suất xử lý NH 3 lúc này do nhóm vi sinh vật phân hủy Nito thực hiện Tuy nhiên, giai đoạn này, lượng vi sinh chưa ổn định nên hiệu suất chưa cao so với các ngày sau (từ ngày 15 đến ngày 21) Ở các ngày sau (từ ngày thứ 15 đến ngày thứ 21) của thí nghiệm, khi nồng độ NH 3 ổn định thì hiệu suất xử lý cũng được duy trì ổn định là minh chứng rõ rệt cho sự hiện diện của nhóm vi sinh vật phân hủy nitơ và vai trò của chúng trong việc phân hủy NH 3
Hình 4 10 Hiệu suất xử lý khí NH 3
Từ kết quả phân tích khí NH 3 đầu vào và ra ta tính được ∆C- Chênh lệch nồng độ khí NH 3 đầu vào và đầu ra – làm cơ sở tính toán hiệu suất xử lý
Bên cạnh đó, lớp vật liệu đệm của cột lọc sinh học được kiểm tra mỗi 24h nhằm kiểm soát rêu và nấm mốc Kết quả thí nghiệm từ ngày 14 đến ngày 21 cho thấy trên thành mô hình lọc sinh học và trên lớp vật liệu đệm xuất hiện một lớp mỏng màu xanh lá cây có thể được giải thích là do mô hình tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, dinh dưỡng được cung cấp đầy đủ, hàm lượng nitơ cao dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ của rêu Điều này ức chế sự khuếch tán của
NH3 từ pha khí vào pha lỏng (lớp màng ẩm bao quanh lớp vật liệu đệm) và sự sinh trưởng – phát triển của hai loài vi sinh Nitrosomonas và Nitrobacter làm giảm mạnh hiệu suất xử lý Để khắc phục vấn đề này, cột lọc sinh học đã được bọc bằng giấy bạc để tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời, hạn chế sự phát triển của rêu (hình 4.11) Vì vậy, sau khi kết thúc giai đoạn này để bước vào giai đoạn ổn định, lớp vật liệu đệm đã dần hết màu xanh của rêu và không có sự xuất hiện của các sợi nấm
Hình 4 11 Lọc sinh học đã bọc giấy bạc 4.2.2 Giai đoạn ổn định
Giai đoạn ổn định trên mô hình lọc sinh học kéo dài 42 ngày (từ ngày 22 đến ngày
63) Để xác định chính xác khả năng xử lý mùi rác của mô hình, nhóm nghiên cứu tiến hành đo đạc và phân tích khí H 2 S, NH 3 và mercaptan trong giai đoạn ổn định Kết quả cho thấy khả năng xử lý mercaptan đạt được lớn hơn 60% với nồng độ đầu vào (bảng 4.5) Tuy nhiên, nồng độ H 2 S đo được rất thấp (gần như bằng 0) trong điều kiện hiếu khí Khả năng xử lý khí NH 3 trong quá trình phân hủy chất hữu cơ từ trạm trung chuyển rác của cột lọc sinh học được đánh giá thông qua tải trọng xử lý N-NH 3 (trong khí) và là nhân tố được quan tâm nhiều nhất trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này
N/m3/ngày (tính từ ngày 31 – 36), với lượng xử lý N-NH 3 cao nhất đạt được là vào ngày 31 (533 g N/m3/ngày) (bảng 4.2) Hiệu suất giai đoạn này là 90 – 99% (hình
4.12), cho thấy tiềm năng của lọc sinh học trong việc chuyển hóa NH 3 phát sinh từ việc phân hủy rác sinh hoạt
Với mục đích nâng tải trọng xử lý khí NH 3 , cột lọc sinh học được chuyển sang giai đoạn cấp rác liên tục hằng ngày Từ ngày 48 đến ngày 57, quá trình cấp rác liên tục, nồng độ NH 3 được tăng cường mỗi ngày Tải trọng N-NH3 lớn nhất vào ngày 57, giá trị là 383 g/m 3 /ngày (bảng 4.2) Từ ngày 58 đến cuối quá trình khảo sát khả năng hoạt động của cột lọc sinh học cho thấy tải trọng N-NH3 biến động mạnh và bất thường (bảng 4.2) do biến động của lượng khí đầu vào Điều này có thể giải thích do thành phần rác thải không ổn định nên nồng độ NH 3 có sự dao động mạnh Mặt khác, vào mùa mưa, độ ẩm trong rác sinh hoạt tăng cao và thời gian ủ lâu (20h), khiến có sự phân hủy dọc đường vận chuyển về bô rác nên lượng khí NH 3 đầu vào của cột lọc sinh học có lúc giảm mạnh (còn 53,8 mg/m 3 ) Dù vậy, hiệu suất của giai đoạn này vẫn luôn đạt hơn 97% Số liệu này thể hiện khả năng của lọc sinh học trong xử lý khí NH 3 phát sinh từ rác thải và phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Kim Anh (2014) về khả năng xử lý NH 3 trong khí thải bằng phương pháp lọc sinh học cũng (tải trọng xử lý dao động từ 21,6 – 3600 g N/m3/ngày và hiệu quả xử lý NH 3 vẫn luôn đạt hơn 95%)
NH3 vào (mg/m3) NH3 ra (mg/m3)
Hình 4 12 NH 3 giai đoạn ổn định Bảng 4 2 Tải trọng N-NH 3 theo hình 4.18
E% : Hiệu suất xử lý (%) NLR : Tải trọng N-NH 3 (g/m 3 /ngày)
Cấp rác gián đoạn NH
Hình 4 13 Thu mẫu khí NH 3 đầu vào
Kết quả các thí nghiệm nêu trên cho thấy cột lọc chỉ hoạt động thực sự hiệu quả khi duy trì được nồng độ khí NH 3 đầu vào ổn định cũng như làm tơi xốp lớp vật liệu đệm bằng cách thu bớt lớp sinh khối bám dính ở giữa lớp vật liệu đệm
Việc cần thiết làm tơi xốp lớp vật liệu đệm có thể được giải thích là do sự hình thành lớp màng vi sinh vật thiếu khí trên vật liệu đệm khiến quá trình khử nitrate diễn ra và khử nirate thành N 2 bay ra theo dòng khí ra, ảnh hưởng đến quá trình mong muốn
Một phần Nitơ còn có thể tích lũy lại do quá trình hình thành thành tế bào vi sinh mới
Kết quả của nghiên cứu này là tương đồng với nhiều nghiên cứu khác về hiệu quả xử lý NH 3 bằng phương pháp lọc sinh học (bảng 4.3)
Bảng 4 3 So sánh với các nghiên cứu khác
Nguyễn Thị Kim Anh (2014) 69,57 – 11419,4 76 > 95 21,6 – 3600 Nghiên cứu này 0,5 – 150 19,67 87,3 – 99,7 26 – 643 Để xác minh khả năng xử lý mùi của mô hình lọc sinh học thực sự thông qua việc xử lý NH3, H 2 S và mercaptan trong khí thải vào và ra khỏi mô hình, bảng 4.4, 4.5 và 4.6 thể hiện kết quả tổng hợp của toàn bộ nghiên cứu
Bảng 4 4 Kết quả xử lý NH 3 , H 2 S và mercaptan trong khí thải vào và ra khỏi mô hình
Kết quả đầu vào Kết quả đầu ra Đợt 1 Đợt 1
KẾT THÚC ĐỢT 1 – BẮT ĐẦU ĐỢT 2
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành đo các kết quả quan trắc khí đầu vào – đầu ra và giữa các tầng của cột lọc sinh học nhằm đánh giá hiệu suất xử lý của cột lọc
Chúng tôi chia làm các đợt quan trắc như sau:
Đợt 1: Từ 26.09.2016 đến hết ngày 03.10.2016 chạy đo 3 chỉ tiêu (H2S, NH 3 , Mercaptan) với 12 giá trị/lần x 3 lần = 36 giá trị
Đợt 2: Từ 27.10.2016 đến hết ngày 03.10.2016 chạy đo 3 chỉ tiêu (H 2 S, NH 3 , Mercaptan) với 12 giá trị/lần x 5 lần = 60 giá trị
Đợt 3: Từ 07.02.2017 đo 3 chỉ tiêu (H 2 S, NH 3 , Mercaptan) với 12 giá trị/lần x 1 lần = 12 giá trị
Tổng cộng 3 đợt: 108 giá trị
Bảng 4 5 Bảng giá trị QCVN 06:2009/BTNMT
Kết quả quan trắc trong 3 đợt nêu trên cho thấy nồng độ H 2 S, Mecaprtan, NH 3 gần như ổn định với điều kiện rác sinh hoạt ngoài thực tế trạm trung chuyển, đây là một thông số đầu vào khá ổn định làm cơ sở tính toán Điều này cũng đã được nhóm nghiên cứu về “Khả năng giảm thiểu mùi hôi từ quá trình ủ phân compost” (Miller
,1993) giải thích rõ: H 2 S tuy tạo ra mùi rất khó chịu và dễ dàng nhận biết ở nồng độ rất thấp nhưng thường chỉ tồn tại ở nồng độ vết trong thành phần mùi của rác thải, trừ một số nguồn thải đặc trưng riêng biệt như các cơ sở sản xuất thạch cao, chăn nuôi,…
Hiệu suất xử lý H 2 S cũng chỉ từ 52 % - 75 % cũng khá phù hợp với các nghiên cứu khác
