Nghiên cứu thực nghiệm xử lý COD, BOD, tổng ni tơ trong nước thải sinh hoạt trên thiết bị nguyên khối sử dụng công nghệ AO-MBBR lưu lượng 5M3/NGĐ.
Kết nghiên cứu KHCN X NGHIÊN C U TH C NGHI M LÝ COD, BOD, T NG NI T TRONG N C TH I SINH HO T TRÊN THI T B NGUYÊN KH I S D NG CÔNG NGH AO-MBBR L U L NG 5M /NGĐ Nguyễn Thị Mai Viện Khoa học An toàn Vệ sinh lao động TÓM TẮT Hiện nay, nước ta xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ chủ yếu dùng bể tự hoại thải mơi trường Dịng nước sau xử lý sơ bể tự hoại cịn thành phần nhiễm đặc trưng với nồng độ cao, vượt nhiều lần so với QCVN14:2008/BTNMT, cần thiết phải có cơng đoạn xử lý nước thải để đảm bảo yêu cầu nguồn tiếp nhận bảo vệ môi trường Xử lý nước thải phương pháp sinh học ưu tiên sử dụng đạt hiệu cao thân thiện với môi trường, không gây nguồn ô nhiễm thứ cấp Đặc biệt để xử lý ni tơ nước thải, công nghệ AO-MBBR cho hiệu cao, thiết bị nhỏ gọn Nghiên cứu thực nghiệm xử lý tiêu ô nhiễm như: COD, BOD, tổng ni tơ việc cần thiết đảm bảo thiết bị thiết kế chế tạo đạt điều kiện kinh tế - kỹ thuật hiệu xử lý ổn định, tiến tới ứng dụng rộng rãi cho cộng đồng M I MỞ ĐẦU BBR viết tắt Moving Bed Biofilm Reactor định nghĩa phản ứng sinh học vi sinh dính bám lớp vật liệu mang di chuyển MBBR phát triển Na Uy từ năm cuối thập niên 80 năm đầu thập niên 90 vấn đề loại bỏ ni tơ chất dinh dưỡng nước thải ngày trọng [4] Công nghệ sử dụng MBBR kết hợp trình: bùn hoạt tính lọc sinh học MBBR hoạt động q trình độc lập sử dụng để tăng cường nâng cấp cho trạm xử lý cũ bị hạn 78 chế diện tích cho việc mở rộng tương lai Quá trình trở nên phổ biến lĩnh vực xử lý nước thải tối đa hóa lực hiệu nhà máy xử lý giảm thiểu diện tích chiếm chỗ cho cơng trình Nó có khả chịu biến động nước thải đầu vào, có khả loại bỏ chất dinh dưỡng cao hơn, tạo bùn sinh khối cao, giảm thiểu độ phức tạp trình, dễ dàng bảo trì, tự điều tiết trình với Hình 1: Bể MBBR a: MBBR hiếu khí ; b: MBBR thiếu khí Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN biến động tải hữu Hệ thống MBBR chủ yếu dựa tốc độ sục khí phản ứng diễn bề mặt giá thể thiết kế đặc biệt để cung cấp bề mặt lớn cho vi khuẩn sinh trưởng phát triển Khi giá thể chuyển động liên tục bể cách sục khí khuấy trộn, sinh khối phát triển màng sinh học bề mặt giá thể [5] MBBR phương pháp hiệu để giữ lại vi sinh vật phát triển chậm Nitrifiers dạng biofilm Hệ thống MBBR hoạt động điều kiện hiếu khí để loại bỏ BOD nitrat hóa điều kiện thiếu khí cho khử nitơ Trong bể hiếu khí chuyển động giá thể tạo thành khuyếch tán bọt khí có kích thước trung bình từ máy thổi khí Trong bể thiếu khí q trình tạo xáo trộn giá thể bể cánh khuấy thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối thị trường cấp quy mô công suất lớn II THỰC NGHIỆM 2.1 Mô tả thiết bị xử lý nước thải (XLNT) chế tạo Thiết bị XLNT sinh hoạt lưu lượng 5m3/ngđ chế tạo với kích thước chiều dài x chiều rộng x chiều cao = 2800x1200x2000mm; gồm ngăn: ngăn MBBR thiếu khí, ngăn MBBR hiếu khí số 1, ngăn MBBR hiếu khí số 2, ngăn lọc vật liệu nổi, ngăn khử trùng Để xử lý ni tơ nước thải cần kết hợp hai loại bể MBBR hiếu khí (Aerobic) thiếu khí (Anoxic) [6] Thiết bị kết hợp hai bể gọi thiết bị xử lý nước thải công nghệ AO-MBBR Nghiên cứu tiến hành nhằm đánh giá hiệu xử lý BOD, COD, tổng nitơ thiết bị xử lý nước thải chế tạo theo công nghệ AOMBBR dạng nguyên khối lưu lượng 5m3/ngđ Kết nghiên cứu nhằm hoàn thiện phát triển nhân rộng ứng dụng Hình 2: Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ thiết bị xử lý nước thải ngun khối Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 79 Kết nghiên cứu KHCN Thông số kỹ thuật thiết bị sau: - Lưu lượng xử lý: 5m3/ngđ - Loại giá thể sử dụng: + Tên: MBC-2 + Kích thước: 20x20x20mm + Diện tích bề mặt: 000 – 12000m2/m3 + Độ xốp: 94 – 96% + Vật liệu chế tạo: Polyurethane + Xuất xứ: Viện Hóa học- Việt Nam + Mật độ giá thể: 20% thể tích ngăn thiếu khí, hiếu khí 2.2 Sơ đồ thực nghiệm Sơ đồ thực nghiệm thiết bị thể Hình 3: Hình 3: Sơ đồ thực nghiệm với thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối AO-MBBR chế tạo 80 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN Mơ tả quy trình xử lý nước thải: Nước thải sinh hoạt thu thập từ sau bể phốt khuôn viên trụ sở số 216 Nguyễn Trãi – Viện Khoa học An toàn Vệ sinh lao động, đưa bể gom số Từ đây, nước thải bơm lên ngăn MBBR thiếu khí số thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối lưu lượng 5m3/ngđ chế tạo Nước thải sau qua ngăn thiếu khí tự chảy qua ống thơng nước sang ngăn hiếu khí số (ngăn 2), tiếp tục chảy sang ngăn hiếu khí số (ngăn 3) Nước thải sau dẫn xuống phía đáy ngăn lọc vật liệu (4) Nước sau lọc bỏ xác vi sinh vật, cặn lơ lửng chảy sang ngăn khử trùng (5) Tại đây, nước thải châm hóa chất Javen khử trùng loại bỏ vi sinh vật gây bệnh xả nguồn tiếp nhận Chọn bổ sung nguồn bon cho vi sinh vật thiếu khí khử nitrat cách tuần hoàn hỗn hợp nước bùn cuối ngăn hiếu khí số đầu ngăn thiếu khí với lưu lượng lưu lượng dòng vào 2.3 Tiến hành thực nghiệm - Thiết bị xử lý nước thải nguyên khối chế tạo điều chỉnh vận hành chế độ lưu lượng thiết kế: Q= 5m3/ngđ van điều chỉnh đường ống - Kiểm soát lưu lượng tuần hoàn hỗn hợp nước thải bùn thải cuối ngăn hiếu khí ngăn thiếu khí với lưu lượng tuần hồn lưu lượng đầu vào thiết bị, Qth = 5m3/ngđ; - Kiểm soát DO ngăn hiếu khí cách điều chỉnh van khí đường ống cấp khí tới đĩa khí cho DO ngăn hiếu khí ln khoảng 2,5-3,5mg/l; - Trình tự tiến hành thực nghiệm: + Thực chạy ổn định chỉnh thủy lực cho thiết bị vòng ngày liên tục, kiểm tra hiệu chỉnh để thiết bị hoạt động ổn định thông số trên; + Thực chạy thích nghi để giá thể MBBR thích nghi với nước thải đầu vào liên tục vịng 45 ngày Sau thời gian thích nghi bắt đầu thực lấy mẫu phân tích tiêu đánh giá hiệu làm việc thiết bị chế tạo Bảng 1: Phương pháp phân tích thơng số ô nhiễm nước TT Thông sӕ pH BOD5 (20 C) DO COD o Tͭng nit˿ (T-N) Ĉѫn vӏ Phѭѫng pháp phân tích mg/l TCVN 6492:2011 - mg/l mg/l mg/l TCVN 6492:2011 TCVN 6001-1:2008 SMEWW 5520C:2012 SMEWW 4500-N.C:2012 2.4 Phương pháp phân tích Các mẫu nước thu thập phân tích theo phương pháp Bảng III KẾT QUẢ Trong nghiên cứu thực nghiệm này, tiến hành đánh giá hiệu xử lý tiêu COD, BOD5, tổng ni tơ nước thải sinh hoạt trụ sở số 216 Nguyễn Trãi Viện Khoa học an toàn Vệ sinh lao động Thông số nước thải sinh hoạt làm đầu vào thực nghiệm Bảng Kết thực nghiệm thiết bị xử lý nước thải nguyên khối lưu lượng 5m3/ngđ sử dụng công nghệ AO-MBBR với giá thể MBC-2 sau: Hiệu xử lý COD (Hình 4): Hiệu xử lý COD thiết bị sau giai đoạn vận hành ổn định cho hiệu suất khử COD cao, đạt trung bình mức 93% Từ kết ta thấy phần lớn COD sử dụng để khử nitrat thành khí ni tơ ngăn thiếu khí, phần cịn lại khử ngăn hiếu khí, ngăn lọc dùng vật liệu lọc MBC-2 ngồi chức loại bỏ cặn lơ lửng, xác vi sinh vật sau q trình xử lý sinh học cịn có tác dụng bổ trợ cho trình xử lý nên nồng độ COD sau qua ngăn lọc giảm thêm so với sau ngăn hiếu khí Kết hoàn toàn phù hợp với kết thu phịng thí nghiệm thơng số kỹ thuật khuyến cáo sử dụng nhà cung cấp vật liệu Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 81 Kết nghiên cứu KHCN Bảng 2: Thông số đầu vào nước thải trước xử lý TT Thông sӕ Ĉѫn vӏ pH - BOD5 (20oC) mg/l COD mg/l NH+4 (-N) mg/l Tͭng nit˿ (-N) mg/l Coliform VK/100 ml Phѭѫng pháp thӱ TCVN 6492:2011 TCVN 6001-1:2008 SMEWW 5520C:2012 TCVN 6179-1:1996 SMEWW 4500N.C:2012 TCVN 8775 :2011 Hiệu xử lý tổng ni tơ: QCVN 14: Giá trӏ 2008/BTNMT ÿo Cӝt A [5] 7,8 -> 152 30 325 - 60 67 - 105 3000 Qua kết thực nghiệm cho thấy hiệu xử lý tổng ni tơ thể Hình Hiệu xử lý tổng ni tơ thiết bị sau giai đoạn vận hành ổn định cho hiệu suất cao, đạt trung bình mức 87,69% So với kết phịng thí nghiệm hiệu suất xử lý tổng ni tơ cao hơn, nguyên nhân bố trí ngăn lọc vật liệu phía sau ngăn hiếu khí 2, ngăn lọc có vật liệu lọc MBC-2 ngồi tác dụng lọc nước đầu cịn có tác dụng bổ trợ thêm trình xử lý ni tơ nước thải vật liệu lọc có vùng thiếu khí, hiếu khí đan xen Tuy nhiên, dùng ngăn lọc thay cho ngăn lắng phải ý thường xuyên rửa lọc tránh xảy tượng tắc tầng lọc làm ảnh hưởng tới chất lượng nước đầu Chỉ số tổng ni tơ đầu thiết bị xử lý nước thải nguyên khối đạt mức cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT Hình 4: Hiệu xử lý COD thiết bị AO-MBBR nguyên khối Nồng độ COD đầu thiết bị xử lý nước thải nguyên khối đạt mức cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT Hiệu xử lý BOD5: Qua kết thực nghiệm cho thấy hiệu xử lý BOD5 thể Hình Hiệu xử lý BOD5 thiết bị sau giai đoạn vận hành ổn định cho hiệu suất cao, đạt trung bình mức 96% Nồng độ BOD5 đầu thiết bị xử lý nước thải nguyên khối đạt mức cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT 82 Tổng hợp kết xử lý tiêu COD, BOD5, tổng ni tơ thiết bị (Hình 7): Thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối công nghệ AO-MBBR với giá thể MBC-2 chế tạo qua trình thực nghiệm cho hiệu xử lý cao ổn định tiêu COD, BOD5, tổng ni tơ Nước thải sau xử lý thiết bị chế tạo đạt yêu cầu xả thải loại A theo QCVN14:2008/BTNMT ba tiêu nói Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 Kết nghiên cứu KHCN IV KẾT LUẬN Từ kết thực nghiệm cho thấy: - Để xử lý nước thải sinh hoạt, công nghệ AO-MBBR cho hiệu cao ổn định, việc lựa chọn sử dụng cơng nghệ hồn tồn hợp lý Hình 5: Hiệu xử lý BOD5 thiết bị AO-MBBR nguyên khối - Thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối công nghệ AO-MBBR chế tạo qua thực nghiệm cho hiệu xử lý cao Nước thải đầu đạt cột A theo QCVN14:2008/BTNMT tất tiêu COD, BOD5, tổng ni tơ - Cần tiếp tục nghiên cứu định hình để đưa vào chế tạo sản xuất thiết bị xử lý nước thải nguyên khối công nghệ AOMBBR hàng loạt cho cấp lưu lượng điển hình để sẵn sàng đáp ứng quy mô lưu lượng theo nhu cầu xử lý TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Đức Hạ (2002), Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ vừa, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hình 6: Hiệu xử lý tổng ni tơ thiết bị AO-MBBR nguyên khối [2] Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [3] QCVN 14:2008/BTNMT [4] H Ødegaard (1999), The moving Bed Biofilm Reactor, J Water Environmental Engineering and Reuse of Water, Hokkaido Press, pp.250-305 [5] Kermani, M., Bina, B., Movahedian, H., Amin, M.M and Nikaein, M (2008), Application of moving bed biofilm process for biological organics and nutrients removal from municipal wastewater, American Journal of Environmental Sciences, (6), pp.675-682 Hình 7: Tổng hợp hiệu xử lý tiêu COD, BOD5, tổng ni tơ thiết bị AO-MBBR nguyên khối [6] Metcaly & Eddy (2004), Waste water Enginneerning Treatment and Reuse, 4th Edittion, Mc Graw Hill Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2018 83 ... xử lý nước thải nguyên khối đạt mức cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT 82 Tổng hợp kết xử lý tiêu COD, BOD5, tổng ni tơ thiết bị (Hình 7): Thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối công nghệ AO-MBBR. .. tổng ni tơ đầu thiết bị xử lý nước thải nguyên khối đạt mức cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT Hình 4: Hiệu xử lý COD thiết bị AO-MBBR nguyên khối Nồng độ COD đầu thiết bị xử lý nước thải nguyên khối. .. khuấy thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt nguyên khối thị trường cấp quy mô công suất lớn II THỰC NGHIỆM 2.1 Mô tả thiết bị xử lý nước thải (XLNT) chế tạo Thiết bị XLNT sinh hoạt lưu lượng 5m3/ngđ