Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ MBBR sử dụng giá thể Biochip M

Bài viết tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt tại Ký túc xá C1 Trường Đại học Quy Nhơn bằng công nghệ MBBR sử dụng giá thể biochip M nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của mô hình này trước khi đến nguồn tiếp nhận.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR SỬ DỤNG GIÁ THỂ BIOCHIP M INVESTIGATING THE POSSIBILITY OF DOMESTIC WASTEWATER TREATMENT BY MBBR TECHNOLOGY USING BIOCHIP M Trần Thị Thu Hiền1,*, Nguyễn Thị Diệu Cẩm1, Kiều Nhật Linh1, Nguyễn Văn Lượng1, Nguyễn Thị Thanh Bình1, Nguyễn Thanh Việt1, Trần Đức Thảo2, Vũ Thị Liễu3 TÓM TẮT Quá trình nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ MBBR sử dụng giá thể biochip M tải trọng: 0,48kg COD/m3.ngày; 0,64kg COD/m3.ngày; 0,96kg COD/m3.ngày; 1,5kg COD/m3.ngày; 2kg COD/m3.ngày nhằm mục đích ứng dụng phương pháp xử lý sinh học hiệu để xử lý nước thải ký túc xá Kết cho thấy tải trọng 1kgCOD/m3.ngày Theo hình 6, ta thấyy giá tr trị pH trung bình đầu vào tải trọng 7, 7,3 - 7,5 pH đầu 8,2 - 8,5 Vol 57 - No (Feb 2021) ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 109 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ pH đầu vào nằm khoảng ảng 6,5 - 8,5, pH thuận lợi cho sinh trưởng phát triển ển vi sinh vật Trong bể ể MBBR hiếu khí xảy đồng thời nhiều phản ứng khác như: hư: oxy hóa ammonia, khử kh nitrate phân hủy phospho tế bào vi sinh, tổng hợp tế bào b phân hủy chất hữu Do đó, sau bể ể MBBR hiếu khí, pH nước thải biến đổi phức tạp Các phản ứng làm giảm pH nướcc thải: th - Oxy hóa ammonia: NH4+ + O2  NO3– + H+ + H2O - Tổng hợp tế bào vi sinh mới: 1,02 NH4+ + 1,89 O2 + 2,02 HCO3–  0,021 C5H7O2N + 2,02 NO3– + 1,92 H2CO3 + 1,06 H2O Các phản ứng làm tăng pH nướcc thải: th - Khử nitrate:NO3– + Corg CO2 + N2 + H2O + OH – - Trùng ngưng phosphate đơn tồn tạii nước nư thải: C2H4O2 + 0,16 NH4+ + 1,2 O2 + 0,2 PO43 –  0,16 C5H7O2N + 1,2 CO2 + 0,2 HPO32 – + 0,44 OH – + 1,44 H2O [3] pH đầu cao đầu vào s tương quan phản ứng làm tăng pH giảm m pH bể b Như giá trị pH đầu nằm m khoảng kho 8,1 - 8,5 đạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột A B P-ISSN ISSN 1859 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 chất dinh dưỡng từ nước ớc thải để phát triển vvề số lượng sinh khối, số lượng ợng vi sinh vật sinh ccàng nhiều đồng thời lượng chất cho vào phù h hợp dẫn đến khả xử lý BOD5 cao Còn tăng ăng ttải trọng lên vi sinh vật tăng số lượng vàà sinh kh khối làm lớp màng vi sinh dày lên, làm giảm ảm khả vận chuyển ccơ chất qua màng hiệu ệu suất xử lý giảm; ngo tăng tải trọng thời gian lưu ũng giảm llàm vi sinh vật không đủ thời gian đểể xử lý chất ô nhiễm nh tải trọng 0,48kgCOD/m3.ngày Nồng ồng độ BOD đầu trung b bình tải 0,48kgCOD/m3.ngày 24,2 ± 0,504mg/Lmg/L, tải 0,64 kgCOD/m3.ngày 35,9 ± 1,103 1,103mg/L tải 0,96 kgCOD/m3.ngày 45,8 ± 0,306mg/L Các giá tr trị đạt Tiêu chuẩn ẩn Việt Nam n nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột B, riêng êng ttải trọng 0,48kgCOD/m3.ngày đêm đạt ạt giá trị cột A So sánh với nghi nghiên cứu nước thải Ký túc xá Trường ờng Công nghiệp Thực phẩm TP HCM ta thấy hiệu suất mơ hình ình MBBR cao b bể Aerotank bổ sung chế phẩm bacillus sp.,, thông ssố đầu tải trọng nhỏ nồng độ BOD5 đầu vào ccủa nước thải nghiên cứu cao hẳn [10] 3.2.2 Khả xử lý chất hữu Hình Giá trị nồng độ BOD5 vào, theo ngày hiệu suất xử lý BOD5 tải trọng > 1kgCOD/m3.ngày Hình Giá trị nồng độ BOD5 vào, theo ngày hiệu hi suất xử lý BOD5 tải trọng < 1kgCOD/m3.ngày Hình thể giá trị đầu vào đầu ầu BOD5 đầu, tải trọng ta thấy tăng tải trọng thìì BOD5 đầu tăng Giá trị BOD5 đầu vào tải trọng 0,48kgCOD/m3.ngày dao động khoảng 120 - 157,7mg/L, tải trọng 0,64kgCOD/m3.ngày dao động khoảng 181 - 207,8mg/L, ,8mg/L, tải trọng 0,96kgCOD/m3.ngày dao động ộng khoảng 280 - 299,3mg/L Hiệu suất xử lý BOD5 tải trọng giai đoạn đầu th thấp sau 10 ngày tải ải trọng hoạt động ổn định, hiệu suất xử lý nằm khoảng 81 - 85% Từ hình ta thấy, hiệu suất trung bình ình xử lý BOD5 tải trọng 1kgCOD/m3.ngày Ở tải trọng 1,5kgCOD/m3.ngày 2kgCOD/m3.ngày ta thấy hiệu suất chuyển hóa N N–NO3-giảm thời gian lưu giảm Nồng độ N-NO3 trung bình sau xxử lý tải trọng 1,5 làà 20,6 ± 4,018mg/L; 19,89 ± 2,843mg/L Các nồng độ nhỏ ơn QCVN 14:2008/BTNMT lo loại A 30mg/L B 50mg/L Nhóm nghiên cứu ứu đ khảo sát với tổng Nitơ kết thu thể ên hình 13 14 Hình 10 Nồng độ N-NH4+ vào, hiệu ệu suất xử lý ba tải trọng > 1kgCOD/m3.ngày Ở tải trọng 1,5kgCOD/m3.ngày 2kgCOD/m3.ngày ta thấy hiệu suất oxy hóa N–NH4+giảm ảm thời gian lưu l giảm Riêng tải trọng 2kgCOD/m3.ngày không đạt đ QCVN 14:2008/BTNMT, cột B Xét q trình chuyển hóa N–NO3- hình ình 11 12 Hình 13 Nồng độ TN vào, hiệu ệu suất xử lý ba tải trọng < 1kgCOD/m3.ngày Hình 11 Nồng độ N-NO3- vào, hiệu ệu suất chuyển hóa ba tải trọng < 1kgCOD/m3.ngày Ở tải trọng 1kgCOD/m3.ngày Theo hình 14 ta thấy, hiệu ệu suất xử lý TN tải trọng 29,5% 26,2% Hiệu ệu xử lý TN tải trọng 1,5kgCOD/m3.ngày cao trình ình tăng t tải trọng gây ảnh hưởng đến trình hoạt động vi sinh vật, làm l giảm hiệu xử lý TN Vì mơ hình dùng ùng m bể MBBR khơng có bể thiếu khí để xử lý Nitơ nồng n độ TN sau xử lý cao Như để xử lý Nitơ hiệu hi cho trường hợp có tải trọng lớn tải ải trọng cần bổ sung thêm bể thiếu khí KẾT LUẬN Đã tiến hành đánh giá ợc hiệu xử lý việc dùng mơ hình MBBR sử dụng giá thể biochip M xử lý nước thải sinh hoạt Ký túc xá C1 Trư rường Đại học Quy Nhơn Cụ thể: Với nước thải nghiên cứu ứu th nên dùng 40% thể tích giá thể Biochip M, thời gian lưu ưu thích hợp h 6h Nhóm nghiên cứu vận hành ành mơ hình thí nghiệm nghi với tải trọng 0,48kgCOD/m3.ngày; 0,64kgCOD/m3.ngày; 3 0,96kgCOD/m ngày; 1,5kgCOD/m ngày 2kgCOD/m 2kg ngày Kết cho thấy tải trọng hữu có hiệu hi xử lý cao tất trình ình nghiên cứu c 0,48kgCOD/m3.ngày kết ết đầu tải trọng n đạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột ột A với giá trị hiệu suất xử lý trung bình tương ứng như: ư: 82,9% BOD5; 95,4% NNH4+; 70,2% Những kết ều phù ph hợp với nghiên cứu trước ớc chúng tơi nước n thải thủy sản nước thải giết mổ gia cầm có liên ên quan tới t mơ hình MBBR sử dụng giá thể Còn tải trọng cao h có hàm lượng N-NH4+đạt ạt quy chuẩn tải trọng 1,5kg COD/m3.ngày Như với tải ải trọng cao h để xử lý theo quy chuẩn cần bổ sung thêm bổ ổ thiếu khí TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B Fu, X Liao, R Liang, L.Ding, K Xu, H Ren, 2011 COD removal from expanded granular sludge bed effluent using a moving bed biofilm reactor and their microbial community analysis World Journal of Microbiology and Biotechnology, 27, 915-923 [2] G Andreottola, R Foladori, M Ragazzi, F Tatàno, 2000 2000 Experimental comparsion between MBBR and activated sludge system for the treatment of municipal wastewater Water science & Technology [3] S Sirianuntapiboon, S.Yommee, 2006 2006 Application of a new type of moving bio-film film in aerobic sequencing batch reactor (aerobic - SBR) Journal of Environmental Management, 149-156 [4] H.L.Yen, 2008 Kinetics of nitrogen and car carbon removal in a moving-fixed bed biofilm reactor Applied Mathematical Modelling Modelling, 2360-2377 [5] A Tawfik, F.EI Gohary, H.Temmink, 2010 2010 Treatment of domestic wastewater in an up - flow anaerobic sludge blanket reactor followed by moving bed biofilm reactor Bioprocess Biosyst Eng Eng, 267 - 276 [6] Phong Tan Nguyen, Tran Thi Hong Le, Duy Le Hoang Pham, 2011 2011 Study on Low Cost Decentralized Domestic Wastewater Treatment By A Moving Bed Biofilm Reactor for Household and Small Community Community The 4th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition - Toward Sustainable Water Supply and Recycling Systems, Japan [7] Nguyễn Thị Mai, 2018 Nghiên cứuu xác đđịnh hiệu xử lý BOD, COD, tổng Nitơ số loại màng lọc sinh học lơ lửng ng (MBBR) (MBBR) Tạp chí hoạt động Khoa học Cơng nghệ, Viện An tồn - Sức khỏe Mơi trường ng Lao đđộng, số 1,2&3, trang 105-111 [8] Trần Đức Thảo, Nguyễn Thị Cẩm mM Mỹ, Võ Đặng Thùy Trang, Trần Thị Thu Hiền, 2017 Đánh giá hiệu xử lý nướcc th thải thủy sản mơ hình giá thể di động (MBBR) sử dụng giá thể biochip M Tạpp chí ho hoạt động Khoa học Cơng nghệ, Viện An tồn - Sức khỏe Mơi trường Lao động ng, số 4,5&6, trang 72-79 [9] Trần Thị Thu Hiền, Nguyễn Tiếnn Hán, VVũ Thị Liễu, Nguyễn Ngọc Tân, Võ Thị Thúy Lê, Trần Đức Thảo, 2017 Nghiên ccứu ứng dụng công nghệ MBBR sử dụng giá thể Biochip M để xử lý nước thải giếtt m mổ gia cầm Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nộii, số 43, trang 109-113 [10] Trần Đức Thảo, Trần Thị Kim Chi, Trương Th Thị Thùy Trang, Trần Thị Thu Hiền, Nguyễn Thị Liễu, Nguyễn Tiến Hán, 2019 Nghiên cứu khả xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ bùn hoạt tính có bổ sung ch chế phẩm sinh học Bacillus SP Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ, Trường Đại học Cơng nghi nghiệp Hà Nội, số 50, trang 100-105 [11] Y He, L Peng, Y Hua, J Zhao, N Xiao, 2017 Treatment for domestic wastewater from university dormsusing a hybrid constructed wetland at pilot scale scale Environmental Science and Pollution Research Research, 10 pages [12] Trịnh Xn Lai, 2011 Tính tốn thi thiết kế cơng trình xử lý nước thải NXB Xây dựng [13] J.S Weiss, M Alvarez, C.C Tang, R.W Horvath, J.F.Stahl, 2005 Evaluation of Moving Bed Biofilm Reactor Technology For Enhancing Nitrogen Removal Proceedings of the Water Environment Federation Những kết thực nghiệm đãã minh chứng ch khả ứng dụng mơ hình MBBR để ể xử lý nước n thải sinh hoạt nước thải có tính chất tương ương tự t có tải trọng ≤ 1kg COD/m3.ngày ập 57 - Số (02/2021) 112 Tạp chí KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ● Tập AUTHORS INFORMATION Tran Thi Thu Hien1, Nguyen Thi Dieu Cam1, Kieu Nhat Linh1, Nguyen Van Luong1, Nguyen Thi Thanh Binh1, Nguyen Thanh Viet1, Tran Duc Thao2, Vu Thi Lieu3 Faculty of Natural Sciences,, Quy Nhon University Faculty of Environment - Natural Resources and Climate Chan Change, Ho Chi Minh City University of Food Industry Faculty of Environment , Hanoi University of Business and Technology Website: hhttps://tapchikhcn.haui.edu.vn ... Nam, có số nghiên cứu m? ? hình MBBR cụ thể sau: Ph? ?m Lê Hoàng Duy cộng [6], nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt hai bể hiếu khí thiếu khí sử dụng giá thể K3 (PE, 50 0m2 /m3 ,Việt... có nghiên cứu công nghệ MBBR sử dụng giá thể biochip M xử lý loại hình nước thải Chính vậy, chúng tơi tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt Ký túc xá C1 Trường Đại học Quy Nhơn công nghệ. .. Lê, Trần Đức Thảo, 2017 Nghiên ccứu ứng dụng công nghệ MBBR sử dụng giá thể Biochip M để xử lý nước thải giếtt m mổ gia c? ?m Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nộii, số