Nghiên cứu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến thủy sản bằng hệ thống kết hợp bể thiếu khí (ANOXIC) và bể sinh học màng (MBR)

Nghiên cứu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến thủy sản bằng hệ thống kết hợp bể thiếu khí (ANOXIC) và bể sinh học màng (MBR)

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM



Bộ môn: Phương pháp nghiên cứu khoa học

nitơ trong nước thải chế biến thủy sản bằng hệ thống kết hợp bể thiếu khí (ANOXIC) và bể

sinh học màng (MBR)

Gvhd: Đinh Nguyễn Trọng Nghĩa

Nhóm: 15

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM

  

Bộ môn: Phương pháp nghiên cứu khoa học

Đề tài: Nghiên cứu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến thủy sản bằng hệ thống kết hợp bể thiếu khí (ANOXIC) và bể sinh học

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC:

1 Nguyễn Hoàng Ánh Linh Lược khảo tài liệu

4 Nguyễn Thị Ngọc Phương Mục 5,6 phần II (chương 3)

Tài liệu tham khảo

5 Nguyễn Ngọc Xuân Tâm Phần I (chương 5)

Lược khảo tài liệu

6 Trần Đức Thiên Làm PP

Phần I (chương 3)

7 Võ Thị Yến Thu

Chương 2 Tài liệu tham khảo

LỜI MỞ ĐẦU

  

Nước là nguồn gốc của sự sống cho tất cả các loài sinh vật trên trái đất Nước chiếm gần 70% trọng lượng của cơ thể con người nên nước là một trong những nhu cầu thiết yếu để đảm bảo sự sống của con người nói riêng và của sinh vật nói chung Tất cả các hoạt động sống của con người đều phải sử dụng nước để sản xuất và sinh hoạt Ở nước

ta, cùng với sự gia tăng dân số và sự phát triển công nghiệp, hiện trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng do hình thành các khu đô thị, khu dân cư, khu công nghiệp ngày càng nhiều

Đặc biệt vấn đề ô nhiễm hữu cơ do các ngành chăn nuôi chế biến thủy sản đang phát triển trên khắp nước Việt Nam đang được quan tâm nhiều hiện nay, hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản chủ yếu dựa trên công nghệ xử lý truyền thống là bể bùn kị khí, bùn hiếu khí Các bể này đòi hỏi tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình vận hành và chỉ chịu được ở tải trọng thấp Trong khi đó, quá trình công nghiệp hoá, đô thị hoá, gia tăng dân số đang ngày càng tăng làm phát sinh một lượng nước thải ngày càng lớn, nếu không xử lý thích hợp trước khi thải ra các nguồn tiếp nhận thì sẽ gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng Phần lớn nước thải từ ngành công nghiệp chế biến thủy sản có tải trọng hữu cơ cao

Hiện nay, vấn đề tái sử dụng nước đang ngày càng cấp thiết, đòi hỏi phải có các công nghệ tiên tiến, phù hợp với các tiêu chí: tận dụng lại nguồn nước sau xử lý, tiết kiệm năng lượng, diện tích, chi phí vận hành Các công nghệ truyền thống không đáp ứng được các tiêu chí này Do đó, công nghệ màng đã được phát triển và ứng dụng rộng rãi nhằm đáp ứng với những tiêu chí đó Vì vậy đề tài “Nghiên cứu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến thủy sản bằng hệ thống kết hợp bể thiếu

khí (ANOXIC) và bể sinh học màng (MBR)” được thực hiện nhằm góp phần tìm ra

giải pháp khử các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải chế biến thủy sản một cách hiệu quả là cần thiết

LỜI CẢM ƠN

Trải qua hơn hai tuần kể từ khi nhận đề tài, cuối cùng chúng em cũng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đề ra là” Nghiên cứu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến thủy sản bằng hệ thống kết hợp bể thiếu khí (ANOXIC) và bể sinh học màng (MBR)” Để hoàn thành tốt đề tài này, ngoài nỗ lực của bản thân, chúng em đã

nhận được sự giúp đỡ rất tận tình của thầy Đinh Nguyễn Trọng Nghĩa

Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Đinh Nguyễn Trọng Nghĩa đã nhiệt tình giảng dạy, trang bị kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em có thể hoàn thành đề tài Chúng em kính chúc thầy luôn mạnh khỏe và thành công trong công tác giảng dạy

Tp Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 7 năm 2014

Nhóm 15

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

Chemical Oxygen Demand

COD hòa tan

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

HRT Hydraulic Retention Time Thời gian lưu nước

MBR Membrane Bioreactor Phản ứng sinh học màng

Solid

Cặn lơ lửng của hỗn hợp bùn hoạt tính

Suspended Solid

Cặn lơ lửng bay hơi của hỗn hợp bùn hoạt tính

Organisms

Vi sinh vật tích lũy photpho

Oxygen Demand

SRT Sludge Retention Time Thời gian lưu bùn

TKN Total Kjeldahl nitrogen Tổng nitơ Kjeldahl

TMP Trans – Membrane Pressure Áp suất qua màng

DANH MỤC BẢNG:

Bảng 1: Các thông số tính toán để chạy mô hình nghiên cứu MBR

Bảng 2 : Các thông số đã tính toán để chạy mô hình nghiên cứu bể Anoxic

Bảng 3: Các thông số tính toán để chạy mô hình nghiên cứu bể MBR

Bảng 4: Các thông số tính toán để chạy mô hình nghiên cứu bể Anoxic

Bảng 5: Kết quả phân tích chỉ tiêu tải trọng thích nghi (pH, COD, MLSS, MLVSS) Bảng 6: Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép

Bảng 7: Giá trị hệ số Kq ứng với lưu lượng dòng chảy của sông, suối, kênh, mương,

khe, rạch tiếp nhận nước thải

Bảng 8: Giá trị hệ số Kq ứng với dung tích hồ, ao, đầm tiếp nhận nước thải

Bảng 9: Giá trị hệ số Kf ứng với lưu lượng nước thải

DANH MỤC HÌNH ẢNH:

Hình 1: Công nghệ AAO

Hình 2: Cơ chế hoạt động của màng MBR

Hình 3: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu

Hình 4: Mô hình thí nghiệm

Hình 5: Kích thước màng

Hình 6: Hình ảnh bọt khí N2 sinh ra ở bể Anoxic

Hình7: Chỉ tiêu pH ở thí nghiệm thích nghi

Hình 8: Hiệu quả xử lý COD ở thí nghiệm thích nghi

Hình 9: Chỉ tiêu MLSS, MLVSS tại MBR ở thí nghiệm thích nghi

Hình 10: Nồng độ COD dòng vào, dòng ra và hiệu quả xử lý COD ở 5 thí nghiệm

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 12

I Lí do chọn đề tài: 12

II Mục tiêu nghiên cứu: 12

III Đối tượng nghiên cứu: 12

IV Giới hạn và phạm vi nghiên cứu: 12

V Phương pháp nghiên cứu: 12

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 16

I Các nghiên cứu trong nước 16

II Nghiên cứu ngoài nước 17

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

I Thành phần và tính chất nước thải thủy sản của một số nhà máy chế biến 21 II Tổng quát phương pháp nghiên cứu 21

1 Giới thiệu công nghệ Anoxic kết hợp màng MBR 21

2 Bể Anoxic 22

3 Màng sinh học MBR 23

4 Mô hình thí nghiệm 25

5 Vật liệu nghiên cứu 27

6 Phương pháp vận hành 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35

I Kết luận 35

II Kiến nghị 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ LỤC 41

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Lí do chọn đề tài:

Hiện nay, tại Việt Nam ngành thủy sản là một trong những ngành mũi nhọn để phát triển đất nước, tiềm năng tăng trưởng rất cao Do đó, vấn đề tiêu thụ nước sử dụng cho ngành thủy sản và nước thải thủy sản thải ra môi trường là nhân tố quan trọng cho phát triển và bảo vệ môi trường Do nguồn tài nguyên nước ngày càng khan hiếm, việc tái sử dụng nước được quan tâm ứng dụng và vấn đề bảo vệ môi trường được coi trọng, vì nước thải thủy sản chứa rất nhiều chất ô nhiễm chủ yếu là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học cao (BOD/COD từ 0,57 đến 0.9) và nồng độ các chất dinh dưỡng nito rất cao có thể lên đến trên 100mg/l Trong khi các hệ thống

xử lý nước thải chế biến thủy sản chưa được thiết kế đầy đủ để xử lý loại bỏ thành phần dinh dưỡng nito Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các công nghệ xử lý đồng thời chất hữu cơ và chất dinh dưỡng trong nước thải chế biến thủy sản là rất cần thiết

Mục tiêu nghiên cứu:

- Làm tăng chất lượng nước để có thể tái sử dụng

- Đánh giá hiệu quả xử lý COD và khử nitơ của hệ thống bể ANOXIC kết hợp MBR

Đối tượng nghiên cứu:

Công nghệ màng MBR (Membane-Rio-Reactor) và công nghệ Anoxic kết hợp màng MBR

Giới hạn và phạm vi nghiên cứu:

Qui mô phòng thí nghiệm, Khoa Môi trường – Đại học Bách Khoa ở nhiệt độ ngoài trời

Phương pháp nghiên cứu:

+ Vật liệu nghiên cứu:

Nước thải đầu vào là nước thải ở khâu làm và rửa chế biến (bổ đầu, vảy, vay, đuôi.) cá của các tiểu thương bán cá tại chợ Bà Hạt, Quận 10, TP HCM với nồng độ COD ≤ 1,500mg/l và nồng độ TKN< 109,54mg/l

Bùn hoạt tính sử dụng trong mô hình BMR và mô hình Anoxic là bùng sinh trưởng lơ lửng, được lấy từ bùn hiếu khí của nhà máy xử lý nước thải Tân Bình, với nồng độ bùn khoảng 5,000 – 6,000 mg/l

+ Phương pháp bố trí mô hình thí nghiệm:

- Nước thải lấy từ chợ được cho vào thùng chứa nước thải (với nồng độ COD < 1,500mg/l) Sau đó, được bơm định lượng (đã được tính toán lưu lượng trước phù hợp với từng tải trọng nghiên cứu) bơm vào bể thiếu khí Anoxic Tại bể thiếu khí (đã được đậy kín hạn chế Oxy không khí hòa tan vào nước, giữ cho nồng độ Oxy trong nước luôn luôn < 0,6 mgO2/l), dùng 1 máy bơm chìm đặt dưới đáy bể nhằm khuấy trộn đều bùn trong bể Lượng bùn trong bể thiếu khi khoảng 4,000 – 5,000 mg/l Tại bể thiếu khí này xảy ra quá trình khử nitrat chuyển NO3- thành N2.

- Quá trình khử các chất ô nhiễm như COD, BOD, chuyển NH3 thành NO2- rồi thành NO3- qua bể lọc sinh học màng BMR:

Sau đó, nước được cho tự chảy qua bể lọc sinh học màng MBR để khử các chất

ô nhiễm như COD, BOD, chuyển NH3 thành NO2- rồi thành NO3- Lượng bùn trong bể MBR khoảng trên 8,000 - 10,000mg/L Bể MBR được lắp đặt 1 hệ thống màng phục

vụ cho quá trình khử các chất ô nhiễm bao gồm: Các van điện rửa ngược (nhằm rửa hệ thống màng khi áp suất chuyển màng đạt đến áp suất cho phép đã được định trước), van điện dòng ra hỗ trợ cho bơm nước thải đầu ra, đồng hồ đo áp để biết được trở lực của màng MBR, máy thổi khí nhằm cung cấp oxy cho vi sinh vật hoạt động , máy bơm tuần hoàn dùng để bơm bùn từ bể MBR về bể Anoxic với lưu lượng tuần hoàn từ 200% -400%, máy bơm nước thải đầu ra và hệ thống van nhựa khác phục vụ cho công tác lấy nước đầu ra đi phân tích

- Quá trình thí nghiệm được thực hiện:

Bước 1: Tiến hành chạy thích nghi với tải trọng hữu cơ tăng dần là 0,3 – 0,5

kg/m3.ngày với thời gian lưu nước 24 giờ trong thời gian 7 ngày

Bể MBR: nồng độ bùn ban đầu khoảng 500 – 800 mgCOD/L, sau đó sục khí liên tục trong 7 ngày đầu liền Mỗi ngày cần thay 5 lít nước (trong đó lấy 1L nước xả đổ vào

bể Anoxic)

Bể Anoxic: nồng độ bùn ban đầu khoảng 4,000 mgMLSS/L, với nồng độ COD khoảng 500 – 800 mgCOD/L, sau đó cho bơm chìm khuấy trộn liên tục trong 7 ngày đầu tiên trong điều kiện không có oxy hòa tan Mỗi ngày cần thay 2 lít nước Sau 7 ngày, lắp đặt hệ thống cho chạy tuần hoàn khép kín, tức là: Mở bơm bùn tuần hoàn để bơm bùn và nước từ bể MBR qua bể Anoxic Mở bơm nước thải đầu vào để đưa nước thải từ thùng chứa nước đầu vào với nồng độ COD khoảng 500 – 800 mg/L Mở bơm đầu ra để lấy nước phân tích

Mỗi ngày, cần đo các chỉ tiêu MLSS, pH, COD, DO trong 7 ngày của nước thải dòng vào và dòng ra sau khi qua màng MBR

Bước 2: Chạy mô hình với các tải trọng hữu cơ tại các mức 1, 1.5, 2, 2.5, 3

kgCOD/m3.ngày với thời gian lưu nước là từ 5 – 16 giờ Mỗi tải trong hữu cơ chạy trong 15 ngày

+ Thông số tín toán và phương pháp phân tích:

- Mô hình được thực hiện theo các thông số vận hành như bảng 1 và 2:

Bảng 1 : Các thông số tính toán để chạy mô hình nghiên cứu MBR

Bảng 2 : Các thông số đã tính toán để chạy mô hình nghiên cứu bể Anoxic

Tổng lưu lượng (vào

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

I Các nghiên cứu trong nước

1 Lê Quang Huy, Nguyễn Phước Dân và Nguyễn Thanh Phong (2009)

Ứng dụng quá trình thiếu khí từng mẻ để xử lý oxit Nitơ nồng độ cao trong nước rác cũ Mô hình thiếu khí sinh học từng mẻ đã được áp dụng nhằm xử lý các oxit

Nitơ với nồng độ khoảng 1,000 mg/L Hiệu hay 0.015 gN-NO2 khử/gMLSS.ngày Với kết quả này đem lại hiệu quả khử quả xử lý Nitrit đạt 95% với tải trọng Nitơ đạt 0.115 kgN-NO2 khử/m3.ngày Nitơ Ammonia của cả quá trình xử lý sinh học đạt

80 – 85%

2 Phan Bá Bình, Trà Văn Tung, Bùi Xuân Thành, Nguyễn Phước Dân (2011)

Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình sinh học màng khí nâng (Airlift Membrain

Bioreactor) và hệ thống bùn hoạt tính xử lý nước thải khu công nghiệp Kết quả thí

nghiệm cho thấy nồng độ đầu ra của COD < 50mg/L, hiệu quả xử lý SS cao (90 ± 4%), TP (51 – 53%), quá trình nitrat hoá cao trên 95% (tuy nhiên đầu ra vẫn còn cao 30 ± 13 mg/L), nồng độ sinh khối đạt 8,700 mg/L ở tải trọng 5.7 kgCOD/m3.ngày

sử dụng cho các mục đích sau: tưới cây, rửa đường đi và tái sử dụng cho Toilet

4 Nguyễn Thị Thanh Nhiện và cộng sự (2011)

Đánh giá ảnh hưởng của than hoạt tính và phèn nhôm đối với sự bẩn màng của bể màng nhúng chìm (SMBR) trong xử lý nước thải sinh hoạt Qua nghiên cứu cho

thấy, than hoạt tính (PAC) và phèn nhôm (Alum) làm giảm độ màu dòng ra, tăng

cường khả năng khử COD dòng ra là 21 ± 11 ng/L (đối chứng), 20 ± 4mg/L (bổ sung PAC), 16 ± 6mg/L (bổ sung Alum) Tốc độ bẩn màng giảm đáng kể khi bổ sung PAC và Alum vào hệ thống SMBR

5.Huỳnh Thị Thục Oanh (2011)

Nghiên cứu áp dụng công nghệ MBR xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân trên mô

hình phòng thí nghiệm Kết quả nghiên cứu cho thấy COD, BOD5 dòng ra lần lượt

là 28 –125 và 12 mg/L Hiệu suất xử lý SS, P, N-NH4+ lần lượt là 87.5 < 52.9, 86.3%

6.Nguyễn Thị Mỹ Hiền (2011)

Nghiên cứu khả năng giảm thiểu bẩn màng và kết hợp quá trình oxy hoá bậc cao

xử lý nước thải dệt nhuộm Nghiên cứu này tiến hành với mô hình MBR kết hợp

với việc bổ sung PAC và Phèn Nhôm với mục đích làm Chi (2011) Nghiên cứu

ứng dụng bể kị khí dòng chảy ngược với chất mang hạt PVA – GEL xử lý nước thải thuỷ sản

7 Lê Thị Cẩm Sridang và cộng sự (2006)

Nghiên cứu áp dụng công nghệ MBR để xử lý và tái sử dụng nước thải chế biến

thủy sản tại Thái Lan Nghiên cứu này được thực hiện với nước thải chế biến thủy

sản có nồng độ trung bình các thông số ô nhiễm là pH = 5.67; BOD5 = 1200 mg/L; COD = 1700 mg/L; TKN = 95 mg/l; TP = 19 mg/L Kết quả nghiên cho thấy nước sau xử lý có BOD5 < 10 mg/L (hiệu suất xử lý E = 99%), COD = 100 mg/L và TOC = 7.4 mg/L trong suốt 1000 giờ vận hành

II Nghiên cứu ngoài nước

nữa, khi phân tích bùn đã chứng minh rằng tỷ lệ hấp thu photpho ở bể Anoxic đối với tỷ lệ hấp thu photpho ở bể hiếu khí đạt mức 69% trong toàn bộ hệ thống và nồng độ nitrate trong bể Anoxic và nồng độ chất nền đầu vào giai đoạn kỵ khí có ảnh hưởng đáng kể sự hấp thu photpho trong bể Anoxic Mặt khác, nghiên cứu còn cho thấy rằng nếu lượng oxy không được điều chỉnh đúng mức trong bể Anoxic thì

sẽ có ảnh hưởng đến sự hấp thu photpho

2 Hanmin Zhang và cộng sự (2009)

Nghiên cứu khử nitơ sinh học đã được kiểm nghiệm bởi sự kết hợp của trường đại học Cape Town và hệ thống màng sinh học MBR Khi tỉ lệ thức ăn (COD/TN/TP)

là 28.5/5.1/1 – 28.5/7.2/1 thì hiệu quả loại bỏ trung bình của COD, TN, TP lần lượt

là 90%, 81.6%, 75.2% Điều này chứng tỏ photpho xảy ra ở tỉ lệ C/N là 3.98 : 1 Khi nitrite là chất nhận điện tử chính, thì sự hấp thu phosphate tổng là 99.8% Ngoài ra, nghiên cứu này còn chỉ ra rằng hệ thống không chỉ giữ photpho mà còn khử nitrate đạt đến 82.2 – 89.1% và sản lượng bùn sinh ra là 0.28 kgVSS/kgCOD Khi nitrate là chất nhận điện tử chính, thì sự hấp thu phosphate tổng là 92% và sản lượng bùn sinh ra là 0.32 kgVSS/kgCOD Kiểm tra các hàng loạt thí nghiệm cho thấy photpho tích tụ trong vi sinh vật đạt 80% trong toàn bộ hệ thống

3 Ying Wang và cộng sự (2005)

Áp dụng công nghệ Anoxic kết hợp với màng MBR để khử Nitơ và COD của nước

thải chế biến thực phẩm qui mô phòng thí nghiệm Nghiên cứu này chạy liên tục

trong những điều kiện thích hợp đã thu được những kết quả như sau COD, N-NH4+,

TN được khử lần lượt là 94, 91 và 74% trong toàn bộ hệ thống Trong đó, tại bể anoxic và MBR, COD, N-NH4+, TN được khử lần lượt là 40 – 63 và 29 – 46%, 31 – 43 và 47 – 64% Tải trọng COD và TN đã được thí nghiệm lần lượt là 3.4 kgCOD/m3.ngày và 1.26 kg/m3.ngày

4 Trouve và cộng sự (2008)

Xử lý nước thải đô thị bằng công nghệ MBR: kết quả thí nghiệm qui mô bán công

nghiệp Đề tài này đã nghiên cứu quá trình hiếu khí trong bể MBR với HTR là 24

giờ, SRT là 25 ngày, kết quả đã khử hoàn toàn N-NO3- và khử COD, TN và chất

rắn lơ lửng từ 93 – 99.9% COD bị khử là 0.2 kg/kgVSS.ngày và trung bình sinh khối tăng lên 0.2 kgSS/kgCOD Màng lọc được làm việc với điều kiện nhiệt độ là

20oC, vận tốc lọc là từ 1.5 – 3.5m/s, TMP < 2bar, vận hành liên tục trong 15 ngày không cần rửa hoá chất

đã giảm từ 16 đến 12 giờ Kết quả HRT và MLSS lần lượt là 16 giờ và 11,000 mg/L, thì lưu lượng cấp khí là 13.3 m3 không khí/phút

6 Ognier và cộng sự (2002)

Ảnh hưởng của các nhân tố và mô hình lên sự bẩn màng MBR Bài báo này đã

nghiên cứu sự bẩn màng MBR có ảnh hưởng đến quá trình khử Nitơ Kết luận sau đây có thể được rút ra: (1) quá trình khử Nitơ trong bể MBR, độ kiềm có thể là nhân tố làm giảm quá trình khử Nitơ khi pH có giá trị từ 8 – 9; (2) các nhân tố tự nhiên như lượng mưa là nguyên nhân gây ra sự mất cân bằng của hệ thống; (3) Sự lắng đọng của CaCO3cũng là nhân tố gây ra ách tác màng ảnh hưởng đến việc khử Nitơ

7 Aline F Viero (2008)

Thảo luận: Thời gian lưu lưu nước – một tham số cần thiết cho hiệu suất MBR

Trong quá trình vận hành với SRT cao (> 50 ngày), khi ổn định VSS là một hệ quả của các lựa chọn F/M và HRT SRT trên 60 ngày, HRT là một thông số quan trọng để giảm tắc nghẽn màng Thảo luận cho rằng HRT giảm từ 10 đến 4 giờ,

thúc đẩy sự suy giảm trong bùn lắng, làm giảm nghẹt màng Ngoài ra, HRT tăng làm xuất hiện của quá trình nitrate hóa

8 Acharya và cộng sự (2006)

Quá trình khử nitơ hai giai đoạn trong MBR xử lý nước thải vật nuôi Nghiên cứu

này đã cho thấy trong giai đoạn 1 đã có sự giảm chất hữu cơ và nitrate hóa gần như hoàn toàn trong giai đoạn thứ 2, và các chỉ tiêu BOD5, TSS và N-NH4+ dòng ra <10

mg /L với HRT là 6.3 ngày Với dòng tuần hoàn là 3:1, TN đã được khử là 84%, năng lượng cấp khí giảm 25%

9 Fangang Meng et al (2009)

Sự phát triển của màng MBRs: bẩn màng và các vật liệu màng Bài báo này đã ghi

nhận màng MBR được ứng dụng rộng rãi cho xử lý nước thải đô thị và công nghiệp Nhưng chi phí màng và sự bẩn màng là vấn đề khó khăn Do đó, các vấn đề như sự bẩn màng, các yếu tố gây bẩn màng, điều kiện và giải pháp vận hành màng tránh nghẹt màng đã được đưa ra thảo luận Các vấn đề vật liệu màng, thay đổi màng cũng đưa ra thảo luận

10 Ladan Holakoo và cộng sự (2007)

Ứng dụng công nghệ MBR để loại bỏ nitơ sinh học từ nước thải đô thị tổng hợp

Nghiên cứu này đã thực hiện cho nước thải đô thị với SRT là 40 và 20 ngày, đặc biệt là quá trình nitrate hoá và khử nitrate (SND- simultaneous nitrification– denitrification) SND bị ảnh hưởng lớn bởi oxy hòa tan (DO) SND được xác định tại SRT 20 ngày giảm thiểu bẩn màng Mô hình được tiến hành vơi tải trọng hữu cơ

là 1.4 – 1.7 kgCOD/m3, thông lượng ra là 2 L/m2.h, thời gian lưu nước là 10.5 – 11.5h và thời gian lưu bùn là 60 ngày Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy với tỉ

lệ tuần hoàn nước từ bể ozone về bể MBR là 1 và 1.5 cho thấy COD và độ màu xử

lý rất triệt để, COD dưới 50mg/L và độ màu dưới 20 Pt – Co

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

I Thành phần và tính chất nước thải thủy sản của một số nhà máy chế biến

Ô nhiễm do nước thải tại các cơ sở chế biến thuỷ sản gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt:

Nước thải sản xuất: sinh ra trong quá trình chế biến và nước vệ sinh nhà xưởng, máy móc, thiết bị,… Thành phần nước thải có chứa các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng, các chất cặn bã, vi sinh vật và dầu mỡ Lưu lượng và thành phần nước thải chế biến thủy sản rất khác nhau giữa các nhà máy tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng, và thành phần các chất sử dụng trong chế biến (các chất tẩy rửa, phụ gia,…)

Nước thải sinh hoạt: sinh ra tại các khu vực vệ sinh và nhà ăn Thành phần nước thải có chứa các cặn bã, các chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và vi sinh

II Tổng quát phương pháp nghiên cứu

1 Giới thiệu công nghệ Anoxic kết hợp màng MBR

Trong công nghệ Anoxic kết hợp bể MBR ứng dụng xử lý Nitơ, quá trình nitrate hoá xảy ra trong bể MBR, khử nitrate xảy ra trong bể Anoxic phía trước Nguồn carbon cần thiết cho quá trình khử nitrate được lấy từ dòng thải đầu vào Quá trình này có thể kiểm soát toàn bộ phần khử nitrate bằng cách thay đổi tỷ số dòng tuần hoàn Tổng hiệu suất khử Nitơ và tốc độ khử nitrate của quá trình được gia tăng Bể lắng 2 không cần thiết được sử dụng sau MBR nên công trình trở nên đơn giản hơn

Bùn lỏng tuần hoàn

Nước vào

ANOXIC MBR Nước ra

Nghiên cứu khả năng khử nitơ xử lý nước thải thủy sản của hệ thống bể Anoxic kết hợp hệ sinh học màng được thực hiện với nội dung đánh giá hiệu quả xử lý COD và khử Nitơ cho hệ thống bể Anoxic kết hợp bể MBR ở quy mô phòng thí nghiệm

2 Bể Anoxic Trong nước thải, có chứ hợp chất Nito và photpho, những hợp chất này cần phải được loại bỏ ra khỏi nước thải

Tại bể Anoxic, trong điều kiện thiếu khí hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển xử lý N và

P thông qua quá trình Nitrat hóa và Photphoril

Quá trình Nitrat hóa xảy ra như sau

Hai chủng loại vi khuẩn chính tham gia vào quá trình này là Nitrosonas và Nitrobacter Trong môi trường thiếu Oxi, các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat Denitrificans sẽ tách oxi của Nitrat (NO3-) và Nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa NO3- → NO2- → N2O → N2↑

Khí Nito phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài Như vậy là Nito đã được xử lý

Quá trình Photphorit hóa

Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter Các hợp chất hữu

cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí

Để quá trình Nitrat hóa và Photphoril hóa diễn ra thuận lợi, tại bể Anoxic bố trí máy khuẩn chìm với tốc độ khuấy phù hợp Máy khuấy có chức năng khuấy trộn dòng nước tạo ra môi trường thiếu oxi cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển

Ngoài ra, để tăng hiệu quả xử lý và làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, tại bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học được chế tạo từ nhựa PVC, với bề mặt hoạt động 230 – 250 m2/m3 Hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh sôi và phát triển

Hình 1: Công nghệ AAO

3 Màng sinh học MBR

Hệ thống MBR (Membrane Bioreactor) được phát triển đầu tiên vào năm 1970 cho việc xử lý nước thải hợp vệ sinh và nó bao gồm quá trình sinh trưởng lơ lửng kết hợp với quá trình lọc màng tạo thành 1 quá trình Trong quá trình vận hành đầu tiên của MBR có thể vận hành dòng chảy bên trong (đặt bên ngoài) hoặc nhúng chìm trong bể sinh học Trong trường hợp dòng chảy bên trong, màng Membrane không phụ thuộc vào bể phản ứng Nước thải sẽ được cho vào trong bể phản ứng tiếp xúc với sinh khối Hỗn hợp nước thải và sinh khối sẽ được bơm tuần hoàn trong màng, dòng thấm sẽ chảy ra ngoài và phần còn lại sẽ tuần hoàn lại bể Bùn dư sẽ được bơm ra ngoài nhằm duy trì tuổi bùn Rửa ngược và rửa hóa chất được sử dụng để rửa màng

Ngày nay, công nghệ MBR được ứng dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải đô thị

và nước thải công nghiệp Khi sử dụng công nghệ MBR để xử lý, chất lượng nước đầu

ra đạt hiệu quả cao, có thể tái sử dụng nước xử lý cho việc tưới tiêu và các mục đích dân dụng khác Những thuận lợi khác của công nghệ MBR so với công nghệ cổ điển như sự phân tách liên tục, năng lượng tiêu thụ ít, dễ kết hợp với công nghệ có sẵn, dễ thu gọn, và không sử dụng thêm thiết bị phụ trợ