Nghiên cứu về mối liên hệ tương quan giữa các thông số ô nhiễm sau xử lý với các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành hệ thống ở mức độ khá chặt (p
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H 48 NỘI HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG M NG LỌC SINH HỌC MBR Nguyễn Minh Kỳ1(1), Lê Thị Ngọc Phương2, Lê Văn Trung2, Nguyễn Hoàng Lâm3 Trường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Tóm tắt tắt: Mơ hình thí nghiệm MBR vận hành thời gian 120 ngày với tải trọng hữu từ 1,7 đến 6,8 kgCOD/m3.ngày Hàm lượng BOD5 COD đầu trì mức thấp cho thấy khả xử lý hiệu chất hữu bể phản ứng màng lọc sinh học MBR Nghiên cứu mối liên hệ tương quan thông số ô nhiễm sau xử lý với yếu tố ảnh hưởng trình vận hành hệ thống mức độ chặt (p= 2,0 mg/l trình vận hành, nghiên cứu bố trí sử dụng thiết bị cấp khí có lưu lượng 1,7 m3/h Hiệu suất lọc qua màng tương đương 15-20 l/(m2.h) Khơng khí cung cấp để vi sinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐÔ H 50 NỘI vật phân hủy chất hữu cơ, thúc đẩy q trình nitrate hóa giảm tắc nghẽn màng Nồng độ MLSS ban đầu bể phản ứng trì tương đương 10.000 mg/l Hình Sơ đồ mơ hình thí nghiệm Mơ hình nghiên cứu tiến hành điều chỉnh pH dao động khoảng 6,5-8,0 vận hành thời gian 120 ngày để khảo sát, đánh giá ảnh hưởng lên hiệu xử lý BOD5, COD, TSS, N, P Trong trình vận hành rửa súc màng nước sạch, sục khí bề mặt khơng bổ sung dinh dưỡng Thí nghiệm với dịng nước thải: 4, 8, 12, 16 lít/giờ Tương ứng thời gian lưu thủy lực HRT 9,0; 4,5; 3,0 2,25 Tải trọng hữu OLR dao động khoảng 1,7 đến 6,8 kgCOD/m3.ngày 2.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu Phương pháp phân tích thơng số chất lượng nước theo phương pháp chuẩn APHA, 2005 [1] Tần suất đo đạc tiêu chất lượng nước thực lần/tuần Các giá trị pH, nhiệt độ, DO đo thiết bị đo nhanh Xác định tiêu BOD5 phương pháp ủ tủ cấy điều kiện 200C ngày Hàm lượng COD, TN, TP đo máy quang phổ UV-VIS Chỉ số TSS, MLSS xác định theo phương pháp trọng lượng Các số liệu nghiên cứu thống kê xử lý phần mềm Microsoft Excel 2010, SPSS 13.0 for Windows KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN Theo Metcalf & Eddy, 2002 [4], bể phản ứng MBR trì nồng độ bùn mức cao có tính hiệu chất lượng thơng số sau xử lý cao bể phản ứng bùn hoạt tính truyền thống Bùn sinh học giữ lại bể phản ứng, mật độ vi sinh cao nên nâng cao hiệu suất xử lý chất ô nhiễm [11] Hiệu suất xử lý BOD5, COD, TSS, TN, TP TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 51 tương ứng 94,6; 92,6; 89,4; 64,6 79,2% Ở ngưỡng giá trị MLSS khác nhau, hiệu loại bỏ chất ô nhiễm tương đồng Bảng Hiệu xử lý mối liên hệ với nồng độ MLSS MLSS MLSS1 Thông số BOD5 COD TSS TN TP MLSS2 MLSS3 Tổng Mean SD Mean SD Mean SD Mean SD mg/l 15,1 5,1 18,4 5,3 14,3 6,1 16,6 5,4 H,% 95,0 1,7 94,1 1,7 95,4 1,8 94,6 1,7 mg/l 42,8 5,6 46,2 5,9 51,0 8,7 45,1 6,3 H,% 92,8 1,2 92,4 1,2 92,3 1,2 92,6 1,2 mg/l 28,1 8,4 32,6 8,6 24,0 5,6 30,0 8,7 H,% 89,7 3,9 89,2 3,3 89,5 4,7 89,4 3,6 mg/l 10,3 2,6 10,8 2,5 9,1 4,1 10,5 2,6 H,% 65,8 8,0 62,8 7,8 69,5 11,0 64,6 8,1 mg/l 3,1 0,5 3,1 0,7 2,7 1,2 3,1 0,6 H,% 79,2 4,9 79,0 5,5 80,3 6,1 79,2 5,2 Hiệu suất xử lý BOD5 COD cao thể hiệu suất thấp đạt 90,5 89,6% Trong khi, mức độ loại bỏ chất ô nhiễm cao đạt 97,1 94,9% BOD5 COD Kết loại chất rắn lơ lửng TSS dinh dưỡng N, P thấp cao tương ứng 80,8; 52,5; 64,6% 94,2; 81,3; 85,1% Quá trình loại Nito cao nguyên nhân thời gian lưu bùn SRT dài (25 ngày) nên vi khuẩn nitrate hóa giữ lại bể phản ứng MBR qua thúc đẩy việc xử lý Nito [5] 60 100 50 90 40 Nồng độ, mg/l 80 30 70 20 60 10 00 ML SS ML SS ML SS 50 BOD5 COD TSS TN TP Hiệu suất, % Hình Ảnh hưởng MLSS lên nồng độ chất ô nhiễm TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ ĐƠ H 52 NỘI Hình cho thấy nồng độ bùn MLSS khơng có tác động tiêu cực đến hiệu xử lý chất ô nhiễm bể phản ứng Thông thường, nồng độ bùn cao bể phản ứng thường ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu hệ thống bùn hoạt tính truyền thống Tuy nhiên, bể MBR có ưu điểm khắc phục hạn chế tình trạng nhờ màng lọc với kích thước siêu nhỏ, có chức lọc hạt chất bẫn hệ thống Nghiên cứu xem xét đánh giá ảnh hưởng nồng độ MLSS tác động lên hiệu xử lý chất rắn, chất hữu dinh dưỡng nước thải với ngưỡng giá trị khác nhau: MLSS114 g/l Những ảnh hưởng hàm lượng MLSS thể Hình Phần lớn thơng số có giá trị hàm lượng sau xử lý thấp, ổn định thuộc ngưỡng giới hạn xả thải cho phép Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt công nghiệp Bởi lẽ, với thời gian lưu bùn dài, bể phản ứng MBR trì nồng độ sinh khối mức cao dẫn đến tăng hiệu xử lý chất chất ô nhiễm (Katayon et al., 2004) [3] Hàm lượng BOD5 COD đầu trì mức thấp, điều cho thấy khả xử lý hiệu chất hữu bể phản ứng màng lọc sinh học MBR Kết phân tích ANOVA cho thấy khơng có khác nhóm nồng độ MLSS lên trình xử lý (p>0,05) Điều lý giải khoảng biến thiên MLSS bể phản ứng rộng so với trình bùn hoạt tính truyền thống Bảng Hiệu xử lý chất ô nhiễm mối liên hệ với nồng độ DO DO Thông số BOD5 COD TSS TN TP DO1 DO2 DO3 Tổng Mean SD Mean SD Mean SD Mean SD mg/l 14,3 4,3 13,0 3,2 20,7 4,6 16,6 5,4 H,% 95,3 1,4 95,7 1,1 93,4 1,6 94,6 1,7 mg/l 42,6 4,7 42,1 6,8 48,7 4,7 45,1 6,3 H,% 93,1 1,1 93,0 1,1 92,0 1,1 92,6 1,2 mg/l 23,5 2,4 25,1 4,5 37,0 8,0 30,0 8,7 H,% 93,0 0,7 89,9 3,3 87,4 3,2 89,4 3,6 mg/l 10,9 2,3 9,7 2,6 10,9 2,7 10,5 2,6 H,% 66,0 7,3 65,5 8,7 63,2 8,2 64,6 8,1 mg/l 3,0 0,3 3,0 0,5 3,2 0,8 3,1 0,6 H,% 79,9 2,8 80,4 4,2 77,9 6,5 79,2 5,2 TẠP CHÍ KHOA HỌC − SỐ 14/2017 53 Trong trình vận hành bể phản ứng MBR, nồng độ oxy hịa tan có vai trị quan trọng cung cấp dưỡng khí để vi sinh vật oxy hóa chất Nồng độ thông số chất ô nhiễm đầu hiệu suất xử lý trình bày Bảng Hình Để đánh giá ảnh Nồng độ, mg/l hưởng khác biệt liên quan đến chất lượng sau xử lý, nghiên cứu tiến hành kiểm định thống kê phép phân tích ANOVA với khoảng giá trị DO1-3: DO1 5,0 mg/l 60 100 50 90 40 80 DO1 DO2 30 70 20 60 10 50 00 40 DO3 H1 H2 BOD5 COD TSS TN TP H3 Hiệu suất, % Hình Ảnh hưởng DO lên nồng độ chất nhiễm Trung bình hiệu xử lý BOD5 có giá trị 95,3% (SD=1,4); 95,7% (SD=1,1) 93,4% (SD=1,6) ứng với khoảng trị số DO1-3 Mức độ loại bỏ hàm lượng COD trung bình ổn định dao động từ 92,0% đến 93,1% Giá trị COD sau xử lý khoảng giá trị DO tương ứng 42,6 (SD=4,7); 42,1 (SD=6,8) 48,7 (SD=4,7) mg/l Mức độ xử lý khác khoảng giá trị DO khẳng định trình kiểm định ANOVA với đại lượng thống kê df=2; F=16,200; Sig.