Tiểu luận các quá trình xử lý nitơ và photpho trong nước thải bài báo (research article) investigating phosphorus loads removed by chemical and biological methods in municipal wastewater treatment plants in poland

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG HÓA VÀ KHOA HỌC SỰ SỐNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNGTIỂU LUẬN CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NITƠ VÀ PHOTPHO TRONG NƯỚC THẢI Bài báo Research Article: Inves

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG HÓA VÀ KHOA HỌC SỰ SỐNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NITƠ VÀ PHOTPHO TRONG NƯỚC

THẢI Bài báo (Research Article): Investigating phosphorus loads removed by chemical and biological methods in municipal wastewater treatment plants in Poland (Nghiên cứu lượng photpho được loại bỏ bằng phương pháp hóa học

và sinh học trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị ở Ba Lan)

GVHD: TS Đặng Minh Hằng SVTH: Đinh Trần Hiền Minh - 20203987

HÀ NỘI, 06/2024

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

MỤC LỤC BẢNG

BẢNG 1 Chất keo tụ gốc Fe được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích 7 BẢNG 2 Chất keo tụ gốc Al được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích 7 BẢNG 3 Đặc điểm cơ bản của các nhà máy xử lý nước thải được phân tích 9 BẢNG 4 Điểm định lượng chất keo tụ trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích 10-11 BẢNG 5 Tổng quan về liều lượng kim loại nguyên chất được áp dụng trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích trong nghiên cứu 12 BẢNG 6 Tóm tắt kết quả khảo sát cho 3 hạng mục dân số tương đương 13

DANH MỤC HÌNH

HÌNH 1 Vị trí điểm định lượng chất keo tụ trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải 10 HÌNH 2 Mói quan hệ giữa lượng kim loại nguyên chất và lượng photpho bị loại bỏ 11 HÌNH 3 Liều lượng kim loại nguyên chất và lượng P bị loại bỏ trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích 12 HÌNH 4 Biểu đồ phân tán về mối quan hệ giữa kim loại nguyên chất được sử dụng cho mỗi tải trọng photpho được loại bỏ và lượng kim loại nguyên chất được sử dụng cho mỗi đơn vị nước thải được xử lý 14 HÌNH 5 Chi phí đơn vị ước tính để loại bỏ photpho cho nhà máy xử lý nước thải có tốc độ dòng chảy 75.000 m 3 /ngày (Số liệu riêng dựa trên Jiang và cộng sự, 2004) 15

THÔNG TIN VÀ TÓM TẮT

*) THÔNG TIN

Từ khóa:

Phosphorus removal: loại bỏ photpho

Biological wastewater treatment: xử lý nước thải sinh học

Wastewater treatment plants: nhà máy xử lý nước thải

Coagulation: sự đông lại, sự đông đặc

Struvite: struvit

1 GIỚI THIỆU

Do sự gia tăng việc bón phân bằng các sản phẩm giàu khoáng chất cũng như tốc độ đô thị hóa diễn ra

nhanh chóng vào đầu nửa sau thế kỉ 20 mà nhiều hệ sinh thái thủy sinh bị ảnh hưởng nghiêm trọng từtải trọng của các chất sinh học có nguồn gốc nhân tạo (Hong và cộng sự, 2012) Một trong các thànhphần của các chất được đề cập ở trên là photpho (P), được biết đến với vai trò sinh học thiết yếu đượcdùng trong việc kích thích tăng trưởng năng suất cây trồng thông qua việc bón phân hữu cơ và khoángchất gốc photpho (Rosemarin và cộng sự, 2020) Tuy nhiên, tác dụng sinh học của photpho có mộtnhược điểm đáng chú ý, được thể hiện trong hệ sinh thái thủy sinh, mô phỏng sự phát triển của tảo dẫnđến những hậu quả nghiêm trọng như thiếu oxy hòa tan, thiếu oxy, các vấn đề về mùi và vị của nước,hạn chế quang hợp và các vấn đề khác dẫn đến hiện tượng phú dưỡng với tảo có hại nở hoa (HAB) vàsuy thoái môi trường nước trong những trường hợp nghiêm trọng nhất (Dodds và cộng sự, 2009;Ekholm và Krogerus, 1998; Tang và cộng sự, 2018) Để giảm thiểu hiện tượng phú dưỡng xuất hiện ởngày càng nhiều hệ thủy sinh như Hồ Michigan (Barbiero và cộng sự, 2002), Hồ Erie (Wilson và cộng

sự, 2018), Vịnh Chesapeake (Conley và cộng sự, 2009), Hồ Constance (AERZEN, 2019), Hồ Taihu(Wang và cộng sự, 2019), Biển Baltic (Tanzer và cộng sự, 2021) và các nơi khác, nhiều quốc gia đãtiến hành hạn chế lượng chất dinh dưỡng trong nước thải cuối cùng từ các nhà máy xử lý nước thải(WWTP) (Preisner và cộng sự, 2020) Tại Liên minh châu Âu (EU), các nước thành viên đã thiết giớihạn nồng độ photpho trong nước thải đã được xử lý dựa trên sự thiết lập cho 2 loại tính theo quy môtích tụ tính theo quy mô dân số tương đương (PE) dựa trên Chỉ thị Xử lý Nước thải Đô thị(91/271/EEC) Do đó, tổng nồng độ photpho (TP) được giới hạn ở mức tối đa 2 mg/L trong các nhàmáy xử lý nước thải có quy mô dân số tương đương nằm trong khoảng 10000-100000 người và mức tối

đa 1 mg/L với quy mô dân số tương đương >100000 người Những giới hạn này đã được thắt chặt trongmột số trường hợp, ví dụ với dòng thải trực tiếp hoặc gíán tiếp ra Biển Baltic dựa trên khuyến nghị của

Ủy ban Bảo vệ Môi trường Biển Baltic (HELCOM) đảm bảo ở mức tối đa 0,5 mg/L (HELCOM, 2007).Các quy định nghiêm ngặt hơn được áp dụng trên toanf thế giới với các hồ chứa đặc biệt nhạy cảm nhưcác hồ nghèo dinh dưỡng trên núi cao tại Thụy Sĩ, Đức và Ý (< 0,3 mg photpho/L) (Petri, 2006; Tu vàcộng sự, 2019) Các giới hạn trên thường được áp dụng cho tổng photpho (dưới dạng photpho hữu cơ

và vô cơ) hoặc dạng vô cơ được biểu thị dưới dạng orthophosphate (PO4-P), là dạng khả dụng sinh họcnhất với thực vật thủy sinh (Li và Brett, 2013)

Việc loại bỏ photpho được thực hiện trong quá trình xử lý nước thải, trong đó các phương pháp cơ học,sinh học, hóa học hoặc vật lý được áp dụng hoặc kết hợp chúng Các phương pháp loại bỏ photphobằng hóa chất được biết đến với chi phí đầu tư thấp và hiệu quả xử lý cao (Wang và cộng sự, 1996)

Trong số các chất đông tụ phổ biến nhất có: sắt clorua (III) (FeCl3), clorua sắt (II) (FeCl2), sunfat sắt(II) (FeSO4), sunfat sắt (III) (Fe2(SO4)3), nhôm sunfat (Al2(SO4)3), nhôm polyclorua (Aln(OH)mCl(3n-m))), canxi hydroxit (Ca(OH)2) và natri aluminat (NaAl2O) (Aboulhassan và cộng sự, 2006; Kłos vàGuminska, 2009; Nowacka và cộng sự, 2014).

Việc loại bỏ photphat bằng kết tủa hóa học diễn ra do hình thành các hợp chất sắt (Fe) hoặc nhôm (Al)không hòa tan theo Công thức (1) sau (Sperczy'nska, 2016):

Me3+ + PO4-3 → MePO4↓ (1)

Từ phản ứng hóa học, có vẻ như kim loại cân bằng hóa học (Me) cần thiết để loại bỏ 95 g PO4–P cầncung cấp 56g Fe3+ hoặc 27g Al3+ (Sperczynska, 2016) Tuy nhiên, trong thực tế các công nhân vận hànhcác nhà máy xử lý nước thải áp dụng liều lượng chất keo tụ lớn hơn (thậm chí lớn hơn 2 hoặc 5 lần) sovới liều lượng cân bằng hóa học do thành phần nước thải khác nhau và không cố định (Heidrich vàWitkowski, 2005; Henze, 1995; Zhou và cộng sự, 2008) Cũng có thể sử dụng vôi thay vì muối kimloại, nhưng nó dẫn đến lượng bùn được tạo ra lớn hơn, chi phí bổ sung liên quan đến việc lưu trữ vôi và

sự phụ thuộc nhiều vào độ pH của nước thải (Przywara, 2006)

Việc lựa chọn phương pháp loại bỏ photpho có tác động quan trọng đến khả năng phục hồi photphohơn nữa Trong các nhà máy xử lý nước thải có 2 phương pháp chính được sử dụng để thu hồi photpho:1) các kỹ thuật dựa trên sự kết tinh (ví dụ: sản xuất struvite) và 2) các kỹ thuật dựa trên việc xử lý bùnthải đốt Do đó, nếu chỉ sử dụng các phương pháp sinh học để loại bỏ photpho thì các phương pháp dựatrên kết tinh chủ yếu được ưu tiên hơn Tuy nhiên, nếu sử dụng phương pháp loại bỏ P bằng hóa chất thìviệc thu hồi photpho bị giới hạn ở các phương pháp dựa trên xử lý bùn đốt Việc sử dụng muối kim loạidựa trên sắt và nhôm cho quá trình đông tụ dẫn đến sự xuất hiện của phức Fe–P hoặc Al–P trong bùn,làm giảm khả dụng sinh học của photpho và hạn chế khả năng thu hồi cho nhu cầu nông nghiệp(Ekholm và Krogerus, 1998; Kajjumba và cộng sự, 2021; Korving và cộng sự, 2019; Szabo và cộng sự,2008)

Vấn đề này quan trọng khi photpho được thu hồi từ bùn thải, chất lỏng khử nước trong bùn hoặc chấtphân hủy Bằng cách sử dụng các phương pháp kết tinh để thu hồi photpho, có thể thu được phốt phátnhư canxi photphat (Ca–P), magie photphat (MP), amoni photphat (MAP hoặc struvite) hoặc kalimagie photphat (KMP) (Piekema và Giesen, 2001) Tuy nhiên, sự kết tinh của struvite hoặc Ca–P cóhiệu suất thu hồi hạn chế lên tới 25% đối với hàm lượng photpho có ảnh hưởng (Melia và cộng sự,2017)

Nước thải được xử lý sinh học là cơ sở tuyệt vời để sản xuất struvite có kiểm soát, có thể cần thêmnguồn magiê và điều chỉnh độ pH (Günther và cộng sự, 2018) Sự kết tinh struvite trong nhà máy xử lýnước thải là một hiện tượng tự nhiên có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng do giảm đường kính bên trongcủa đường ống và gây ra các biến chứng cơ học khác Mặt khác, struvite (được mô tả theo công thức:MgNH4PO4.6H2O) là sự kết hợp các chất dinh dưỡng mong muốn cho cây trồng ở dạng khả dụng sinhhọc cao và giải phóng chậm (Lahav và cộng sự, 2013) Một giải pháp thay thế cho các phương pháptrên là thu hồi photpho từ tro bùn thải (SSA) với hiệu suất đạt trên 85% (Amann và cộng sự, 2018) Tuynhiên, các nhà máy đốt bùn thải chủ yếu nằm gần các nhà máy xử lý nước thải lớn nhất với tải lượngphotpho và hàm lượng P trong tro cao nhất (Smol và cộng sự, 2020a) Hơn nữa, ở nhiều quốc gia không

có nhà máy chế biến SSA nào đang hoạt động để chiết xuất photpho và sản xuất phân lân (Herzel vàcộng sự, 2016) Mặt khác, kết tủa struvite hiện là phương pháp được áp dụng phổ biến nhất để thu hồiphotpho dựa trên quá trình kết tinh, chiếm hơn 75% sản phẩm thu hồi Canxi photphat (Ca–P) được thuhồi dưới 20% sản phẩm thu hồi trong khi axit photphoric (H3PO4) được thu hồi trong khoảng 5%(Shaddel và cộng sự, 2019) Tuy nhiên, ở Ba Lan hiện chỉ có một công trình đang được thực hiện ở giaiđoạn nâng cao của nhà máy thu hồi photho (tại nhà máy xử lý nước thải Jarocin-Cielcza), có thể từ năm

2022 sẽ sản xuất struvite bằng công nghệ Ostara Pearl (PWiK Jarocin, 2021)

Do sự phụ thuộc chung vào phân khoáng được sản xuất từ đá photphat nhập khẩu, nhiều quốc gia nhưcác nước thành viên EU, trong đó có Ba Lan, quốc gia nhập khẩu toàn bộ photphat để sản xuất phânlân, cần phải thu hồi lân từ các nguồn thay thế và trong số đó, nước thải là một trong số nhưng nguồnhứa hẹn nhất (Smol và cộng sự, 2020).

Trong bối cảnh trên, bài viết này nhằm mục đích phân tích khả năng áp dụng các đơn vị thu hồiphotpho trong các nhà máy xử lý nước thải ở Ba Lan dựa trên struvite hoặc các sản phẩm tương tự cóhàm lượng photpho sinh học cao có thể sử dụng trong nông nghiệp và thay thế phân khoáng Trongphạm vi của nghiên cứu này, lượng photpho được loại bỏ khỏi nước thải và liều lượng chất keo tụ gốckim loại được coi là những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phát triển của các giải pháp nêu trên

2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

Nghiên cứu này dựa trên bảng câu hỏi được phát triển dành cho các nhà vận hành nhà máy xử lý nướcthải Việc xây dựng bảng câu hỏi được chia làm 4 bước:

Bước 1 Chuẩn bị nội dung:

1.1) Lựa chọn chính các câu hỏi khảo sát.

1.2) Thêm đề xuất về đơn vị thích hợp nhất cho dữ liệu được thu thập (ví dụ: kg chất keo tụ mỗi năm

thay vì thể tích tính bằng mét khối mỗi ngày)

1.3) Giảm các câu hỏi hoặc cách giải thích ít quan trọng nhất hoặc có khả năng khó khăn có thể bị hiểu

sai và dẫn đến việc nhận được dữ liệu không chính xác

Bảng câu hỏi bao gồm các câu hỏi khảo sát sau đây về nhà máy xử lý nước thải:

(1) tên và vị trí của nhà máy xử lý nước thải,

(2) năm lấy dữ liệu,

(3) lưu lượng nước thải được xử lý trung bình hàng ngày tính bằng m3/ngày,

(4) dân số tương đương (PE) của nhà máy xử lý nước thải,

(5) công nghệ xử lý nước thải đã qua sử dụng – lựa chọn trong số 9 phương án dựa trên danh sách cácphương pháp phổ biến nhất: a) thiếu khí-oxic (AO), b) kỵ khí-oxic (A/O), c) Bardenpho 3 giai đoạn, d)Bardenpho 5 giai đoạn, e) Johannesburg (JHB) hoặc phiên bản sửa đổi của nó (MJHB), f) Đại họcCape Town (UCT) hoặc phiên bản sửa đổi của nó (MUCT), g) Lò phản ứng theo mẻ tuần tự (SBR), h)

Lò phản ứng sinh học dạng màng (MBR), i) khác - với mô tả bổ sung về phương pháp đã sử dụng hoặc

sơ đồ sửa đổi Hơn nữa, bảng câu hỏi bao gồm các câu hỏi khảo sát về chất keo tụ được sử dụng:(6) nếu nhà máy xử lý nước thải sử dụng kết tủa photpho hóa học để đạt được

giới hạn do các quy định pháp luật có hiệu lực đặt ra (có hoặc không),

(7) lượng chất keo tụ được sử dụng tính bằng m3/năm hoặc L/ngày,

(8) loại chất keo tụ - tên thương mại của sản phẩm và hóa chất của nó

công thức,

(9) giai đoạn của quá trình xử lý trong đó chất keo tụ được thêm vào

(là một phần của dây chuyền công nghệ),

(10) Nồng độ photpho tổng và PO4–P trong nước thải thô,

(11) Nồng độ photpho tổng và PO4–P trong nước thải đã xử lý

Bước 2 Gửi bảng câu hỏi đến người nhận qua thư điện tử chính thức trong số các nhà máy xử lý nước thải đô thị ở Ba Lan:

2.1) Phát triển cơ sở dữ liệu với các địa chỉ email hiện tại của các nhà máy xử lý nước thải đô thị đang

vận hành ở Ba Lan (bao gồm cả các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp xử lý nước thải đô thị) Đểphát triển cơ sở dữ liệu, chủ yếu báo cáo mới nhất hiện có về việc thực hiện Chương trình xử lý nướcthải đô thị quốc gia (NMWTP) từ năm 2017 đã được sử dụng để thu thập địa chỉ email hợp lệ của cácnhà máy xử lý nước thải (Polish Waters, 2017; Preisner và cộng sự, 2021) Nếu một email được cung

cấp để liên hệ trong báo cáo của Chương trình xử lý nước thải đô thị quốc gia không hợp lệ thì nghiêncứu bổ sung sẽ được tiến hành để xác định địa điểm chính xác.

2.2) Lựa chọn các bên trả lời tiềm năng bằng cách phân loại từ các nhà máy xử lý nước thải lớn nhất về

quy mô dân số tương đương và thứ hai là về tốc độ dòng nước thải Cuộc khảo sát đã được gửi tới 645trong số 1930 nhà máy xử lý nước thải được đăng ký bởi cơ quan chính phủ có thẩm quyền về nước thải

ở Ba Lan – Cơ quan quản lý nước thải Ba Lan Việc lựa chọn nhằm mục đích bao gồm các nhà máy xử

lý nước thải lớn nhất và các nhà máy có sơ đồ công nghệ đa dạng về loại bỏ photpho trong 3 loại quy

mô dân số tương đương: a) lớn (>100000 dân, tối đa 1,0 mg photpho/L), b) trung bình (15000–100000dân) và c) nhỏ (<15000 dân) Từ các hạng mục nêu trên, bản khảo sát đã được gửi tới tất cả (105) nhàmáy xử lý nước thải lớn, tới 278 nhà máy xử lý nước thải vừa và 262 nhà máy xử lý nước thải nhỏ

2.3) Cá nhân hóa nội dung truy vấn cho từng người trả lời.

Bước 3 Thu thập phản hồi nhận được:

3.1) Kiểm tra tính chính xác của bảng câu hỏi nhận được dựa trên so sánh với mức trung bình của các

câu trả lời câu hỏi nhận được khác để tránh các lỗi đánh máy điển hình

3.2) Thu thập những thông tin còn thiếu hoặc giải quyết những thông tin chưa rõ ràng từ người trả lời Bước 4 Phân tích dữ liệu:

4.1) Thống nhất đơn vị của các giá trị thu được (lưu lượng m3/ngày, khối lượng chất keo tụ tính bằngMg/năm, v.v.)

4.2) Tính hàm lượng kim loại nguyên chất trong chất keo tụ đã sử dụng dựa trên việc phân tích Bảng dữ

liệu an toàn vật liệu được cung cấp bởi các nhà sản xuất chất keo tụ như được trình bày trong Bảng 1 và2

nước thải được phân tích

Bảng 2: Chất keo tụ gốc Al được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích

Các tính toán cho phép thu được hàm lượng kim loại nguyên chất trong các chất keo tụ gốc Fe và Alđược áp dụng cho tất cả các nhà máy xử lý nước thải là hóa học

Việc loại bỏ photpho được sử dụng lần lượt theo Công thức 2 và 3 (Bratby, 2006):

MFe=VPIX *ρ*CFe (2)trong đó:

MFe - khối lượng Fe nguyên chất [Mg],

VPIX – khối lượng PIX áp dụng [m3/năm],

FeCl2 FeCl3 FeClSO4 Fe2SO4 Fe2(SO4)3 FeCl3

MAl=VPAX*ρ*CAl (3)trong đó:

MAl – khối lượng Al nguyên chất [Mg],

VPAX – khối lượng PAX được áp dụng [m3/năm],

ρ – mật độ đông tụ [g/m3],

CAl – Hàm lượng Al trong PAX [%]

4.3) Phân tích thống kê cơ bản (trung bình, độ lệch chuẩn, biểu thức phân tích hệ số tương quan của

sion và Pearson cho lựa chọncác thông số để chuẩn bị album dữ liệu đầu ra được sử dụng cho phân tíchchi tiết hơn

Sau 645 cuộc khảo sát đã gửi, có tổng cộng 141 bảng câu hỏi đã được gửi lại với tất cả các câu hỏikhảo sát đều được trả lời dựa trên dữ liệu mới nhất có thể có từ năm 2020 Ngoại lệ duy nhất là thôngtin về nồng độ PO4–P chỉ được đưa vào 13 câu trả lời liên quan đến cả nước thải thô và nước thải đã xử

lý, xuất phát từ các quy định pháp lý hợp lệ bắt buộc các nhà máy xử lý nước thải chỉ giám sát nồng độphotpho tổng và tỷ lệ loại bỏ, do đó hàm lượng PO4–P chỉ được phân tích một cách tự nguyện nền tảng.Hơn nữa, 10 câu hỏi nhận được đã bị loại khỏi phân tích sâu hơn do dữ liệu được cung cấp bởi các nhàvận hành nhà máy xử lý nước thải không chắc chắn

Do đó, các bộ dữ liệu hoàn chỉnh được thu thập từ 131 nhà máy xử lý nước thải chiếm khoảng 17

630 500 quy mô dân số tương đương ở Ba Lan chiếm khoảng 1/3 giá trị thiết kế tổng thể của các nhàmáy xử lý nước thải đô thị cùng với các nhà máy xử lý nước thải công nghiệp xử lý nước thải đô thị(Polish Waters, 2017) Để làm rõ điều trên, theo kiểm kê của cơ quan nước quốc gia – Polish Waters(Wody Polskie), tổng quy mô dân số tương đương của thiết kế ở Ba Lan là 53 148 678 nhưng trên thực

tế PE thực tế tính theo tổng lượng nước thải được tạo ra và thu gom là khoảng 38 500 000 dân số tươngđương (Cơ quan Môi trường Châu Âu, 2021)

Các bảng câu hỏi hoàn chỉnh được lấy từ 39 nhà máy xử lý nước thải lớn (cơ cấu dân số tươngđương >100.000 người), 74 nhà máy xử lý trung bình (cơ cấu dân số tương đương 100.000–15.000người) và 18 nhà máy xử lý nước thải nhỏ (cơ cấu dân số tương đương<15.000 người) theo danh mụcquy mô dân số tương đương

3 KẾT QUẢ

Quá trình loại bỏ chất dinh dưỡng được áp dụng trong các hệ thống xử lý công nghệ khác nhau có thể

có tác động quyết định đến các thông số nước thải và bùn thải cuối cùng Ở Ba Lan, công nghệ loại bỏchất dinh dưỡng sinh học tăng cường (EBNR) là phương pháp hàng đầu đối với các nhà máy xử lýnước thải đô thị Tuy nhiên, để đáp ứng các quy định pháp luật hiện hành về loại bỏ photpho theo Quyđịnh mới nhất của Bộ Kinh tế biển và Giao thông nội địa (Bộ Kinh tế biển và Giao thông nội địa, 2019),kết tủa photpho hóa học thường được áp dụng như một phương pháp xử lý tổng hợp Do đó, bước đầutiên của giai đoạn nghiên cứu là kiểm tra công nghệ xử lý nào được sử dụng trong các nhà máy xử lýnước thải được phân tích và trung bình quy mô dân số tương đương của chúng là bao nhiêu (Bảng 3)

STT Công nghệ xử lý nước thải Dân số tương đương

9 BIOLAK-VOX (Hệ thống A/O với 5

vùng đẻ loại bỏ photpho sinh học)

10 AAOOE (kỵ khí-anoxic-oxic-oxic-nội

sinh)

12 Biodenipho (photpho sinh học +

BioDenitro)

Bảng 3: Đặc điểm cơ bản của các nhà máy xử lý nước thải được phân tích

Dựa trên các câu trả lời khảo sát, có thể nói rằng công nghệ xử lý nước thải được sử dụng thường xuyênnhất (~66,5%, 87 trên 131 nhà máy) ở Ba Lan là hệ thống Bardenpho 3 giai đoạn (còn gọi là hệ thống

“AAO” do trình tự các buồng kỵ khí-thiếu khí-oxic) được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy xư lýnước thải vừa và lớn (trung bình cơ cấu tương đương 111 199 người) Hệ thống Bardenpho 5 giai đoạntương tự nhưng phức tạp hơn bao gồm các buồng anoxic và oxic bổ sung có tuần hoàn bùn bên trongđược sử dụng bởi 8 nhà máy xử lý nước thải được phân tích với mức cơ cấu dân số tương đương trungbình cao hơn (281 076 người) Công nghệ SBR được áp dụng ở các nhà máy nhỏ hơn (trung bình 16

206 người) và đứng thứ hai về số lần xuất hiện và được 12 trong số các nhà máy xử lý nước thải đượcphân tích sử dụng

Hệ thống A/O và AAO được sử dụng ở 8 (trung bình cơ cấu dân số tương đương 94 214 người) và 7(trung bình cơ cấu dân số tương đương 71 731 người) nhà máy xử lý nước thải tương ứng 3 nhà máyđược phân tích đều dựa trên công nghệ UCT tiên tiến (bao gồm nhà máy lớn thứ 4 ở Łód'z với tươngđương 1 026 000 người) 6 nhà máy xử lý nước thải khác được khảo sát dựa trên các sửa đổi khác nhaucủa công nghệ bùn hoạt tính bao gồm hệ thống JHB và MBR, hệ thống BIOLAK-VOX dựa trên hệthống A/O với 5 vùng để loại bỏ photpho sinh học, hệ thống AAOOE với kỵ khí-thiếu khí- trình tựbuồng oxic-oxic-nội sinh, hệ thống AOA với các buồng kỵ khí-oxic-anoxic Nhà máy xử lý nước thảilớn nhất ở Ba Lan “Czajka” ở Warsaw (quy mô dân số tương đương 2 100 000 người) sử dụng quytrình BioDenipho chuyên dụng của Veolia bao gồm loại bỏ photpho sinh học và BioDenitro – được sửdụng xen kẽ các điều kiện oxi và kỵ khí để cải thiện việc loại bỏ nitơ (Veolia, 2019)

Một tính năng quan trọng khác là điều tra các vị trí điểm định lượng trong dây chuyền công nghệ củacác nhà máy xử lý nước thải được phân tích áp dụng kết tủa photpho hóa học Về cơ bản, có thể phânbiệt 3 sơ đồ đông tụ (Henze, 1995)

Sơ đồ đầu tiên là định lượng chất keo tụ trực tiếp đến quá trình loại bỏ sạn hoặc trước bể lắng sơ cấp(Tiền đông tụ) Phương pháp này loại bỏ photpho, chất rắn lơ lửng và hạn chế nhu cầu oxy sinh hóa(BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD) trong nước thải lên tới 90%, điều này có thể ảnh hưởng xấu đếnquá trình xử lý nước thải sinh học tiếp theo do hàm lượng chất hữu cơ cần thiết (Yang và cộng sự,2019) Hiệu quả loại bỏ photpho trong quá trình tiền đông tụ dao động từ 70 đến 90% (Dong và cộng

sự, 2019)

Việc kết tủa photpho đồng thời được thực hiện bằng cách thêm chất keo tụ vào lò phản ứng sinh học.Một ví dụ đặc biệt về kết tủa photpho đồng thời là khi chất keo tụ được định lượng trực tiếp trước hoặcsau buồng phản ứng sinh học Photpho kết tủa được loại bỏ khỏi nước thải cùng với bùn thứ cấp (dưthừa) Hiệu quả của phương pháp này cao và dao động từ 85% đến 95% (Kallqvist và cộng sự, 2002).Quá trình đông tụ sau được thực hiện trong các buồng trộn nằm sau bể lắng thứ cấp Nó hoàn toàn độclập với việc loại bỏ photpho sinh học và hiệu quả của nó đạt 90–95% nhưng cần có một bể lắng bổ sung(Klaczy'nski, 2013)

Trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích, quá trình đông tụ trước (điểm A), đông tụ đồng thời(điểm B-D) và bổ sung chất keo tụ vào bùn tuần hoàn (điểm E) đã được áp dụng như trình bày trongHình 1

Hình 1 Vị trí điểm định lượng chất keo tụ trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải.

Kết quả trình bày trong Bảng 4 cho thấy 35 nhà máy xử lý nước thải được phân tích (~26,7%) đanghoạt động mà không loại bỏ photpho bằng hóa chất chỉ sử dụng các quy trình cơ-sinh Hơn nữa, 4 nhàmáy đã sử dụng phương pháp tiền đông tụ để loại bỏ photpho trong khi ở 2 nhà máy xử lý nước thảichất keo tụ được đưa vào bùn tuần hoàn 90 nhà máy xử lý nước thải còn lại (~68,7%) áp dụng quytrình đông tụ đồng thời Dữ liệu chi tiết về từng điểm định lượng chất keo tụ, lưu lượng nước thải hàngnăm, lượng cơ cấu dân số tương đương và lượng photpho bị loại bỏ được trình bày trong Bảng 4

lý nước thải

Lưu lượng nước thải [m 3 /ngày]

Tỉ lệ (lưu lượng nước thải)

Dân số tương đương

Tỉ lệ (dân

số tương đương)

Tải trọng Photpho được loại

bỏ hàng năm

Bảng 4 - Điểm định lượng chất keo tụ trong các nhà máy xử lý nước thải được phân tích.

Tham khảo số liệu về lưu lượng nước thải và dân số tương đương, 18,99% nước thải được phân tíchphản ánh bởi 20,64% dân số được xử lý không bổ sung hóa chất để loại bỏ photpho, chỉ sử dụng