Bùn giống sử dụng trong hệ thống UASB được lấy từ bể kỵ khí của nhà máy sản xuất tinh bột sắn. Bùn được hoạt hóa với nước thải sơ chế mủ cao su nhằm thích nghi và nâng cao khả
55
năng chuyển hóa metan giúp quá trình xử lý ổn định. Trong quá trình hoạt hóa bùn được đánh giá qua các thông số SMA, MLSS, MLVSS và SVI.
a. Hoạt tính sinh metan riêng
Hoạt tính sinh metan riêng là một trong những thông số quan trọng để lựa chọn bùn giống. SMA biểu thị khả năng sinh khí metan của bùn đối với một cơ chất cụ thể [73]. Hoạt tính sinh metan riêng của bùn khi tiến hành hoạt hóa trong hệ thống UASB, cũng như ảnh hưởng của tải trọng đến chỉ số SMA được trình bày trong hình 3.3.
Hình 3.1. SMA của bùn và ảnh hưởng của OLR đến SMA trong thời gian hoạt hóa
Hoạt tính sinh metan riêng tăng dần theo thời gian hoạt hóa bùn và tải trọng hữu cơ. Khi tăng OLR, SMA cũng tăng theo và đạt trạng thái ổn định từ ngày 36 tại OLR là 2,31 kg- COD/(m3.ngày). Tiếp tục tăng OLR đến 2,65 (kg-COD/(m3.ngày)), SMA vẫn tăng nhưng với tốc độ chậm hơn và đạt giá trị ổn định khi OLR > 2,65 kg-COD/(m3.ngày). Hoạt tính sinh metan riêng của bùn giống và bùn trong hệ thống ngày 73 lần lượt là 0,310 ± 0,007 gCH4- COD/gVSS.ngày và 0,831 ± 0,013 gCH4-COD/gVSS.ngày.
Khi hoạt hóa bùn trong trong hỗn hợp VFA, SMA của bùn đã tăng từ 0,04 lên 0,85 gCH4- COD/gVSS.ngày [194]. Shin và cộng sự (2001) cũng công bố SMA của bùn trong hệ thống UASB xử lý nước thải từ nhà máy thực phẩm là 0,81 gCH4-COD/gVSS.ngày [153]. Các nghiên cứu trước đây về ảnh hưởng OLR đến SMA cũng chứng minh rằng khi tăng OLR thì SMA tăng [81, 88, 120, 190, 191]. Khi khởi động hệ thống UASB trong 60 ngày bằng nước thải tổng hợp với OLR tăng từ 2,0 đến 2,7 kg-COD/(m3.ngày), SMA cũng tăng từ 0,26 đến 0,70 gCH4-COD/gVSS.ngày [190, 191]. Các thí nghiệm xử lý nước thải đô thị của Leitao và cộng sự (2009) cũng chỉ ra khi tăng OLR bằng cách giảm HRT với COD dòng vào cố định
56
khoảng 816 mg/L, giá trị SMA là 0,18; 0,3 và 0,59 gCH4-COD/gVSS.ngày tương ứng với HRT là 6 giờ, 4 giờ và 2 giờ [88].
Trong nghiên cứu này, SMA cũng tăng theo OLR, SMA đạt giá trị 0,831 ± 0,013 gCH4- COD/gVSS.ngày khi OLR đạt 2,65 kg-COD/(m3.ngày). Như vậy, bùn sau quá trình hoạt hóa đã ở trạng thái hoạt động tốt.
b. Nồng độ MLSS, MLVSS và chỉ số SVI
Bảng 3.5 chỉ ra sự thay đổi hàm lượng MLSS và MLVSS của bùn giống và bùn sau quá trình hoạt hóa.
Bảng 3.1. Hàm lượng MLSS và MLVSS của bùn giống và bùn đã hoạt hóa
Kết quả chỉ ra rằng hàm lượng MLSS trung bình của bùn giống và bùn sau hoạt hóa 73 ngày tương ứng là 53,10 g/L và 58,86 g/L. Tại vị trí chiều cao thiết bị là 17 cm, hàm lượng MLSS luôn cao nhất có thể do áp lực thủy động của dòng vào tại vị trí từ 0 -17 cm cao hơn trọng lực gây ra bởi khối bùn. Khi dòng nước di chuyển lên do va chạm với bùn làm giảm áp lực thủy động và nhỏ hơn trọng lực của bùn dẫn đến tại vị trí này hàm lượng bùn tập trung cao nhất. Tại các vị trí từ đáy thiết bị đến chiều cao 77 cm, hàm lượng MLSS của bùn sau hoạt hóa
Chiều cao thiết bị (cm) Ngày 1 Ngày 73 MLSS (g/L) MLVSS (g/L) MLVSS/ MLSS MLSS (g/L) MLVSS (g/L) MLVSS/ MLSS 2 72,54 37,62 0,52 118,11 61,92 0,52 17 106,78 57,46 0,54 125,52 66,45 0,53 32 90,11 46,19 0,51 98,69 54,66 0,55 47 79,43 39,28 0,49 89,34 50,24 0,56 62 67,82 32,76 0,48 68,43 37,02 0,54 77 48,52 22,54 0,46 47,36 26,37 0,56 92 28,76 15,02 0,52 27,17 14,73 0,54 107 15,41 7,62 0,49 10,46 5,21 0,50 122 11,32 6,1 0,54 1,88 1,02 0,54 137 10,34 5,24 0,51 1,61 1,08 0,61
57
lớn hơn bùn giống trong khi tại các vị trí chiều cao thiết bị từ 92 đến 137 cm hàm lượng MLSS của bùn sau hoạt hóa thấp hơn. Điều này chứng tỏ bùn sau hoạt hóa có xu hướng lắng xuống đáy thiết bị. Hàm lượng MLVSS của bùn giống và bùn sau hoạt hóa lần lượt là 26,98g/L và 31,86 g/L; tương ứng với tỷ lệ MLVSS/MLSS của bùn giống và bùn sau hoạt hóa lần lượt là 0,51 và 0,54. Kết quả cho thấy hàm lượng sinh khối bùn sau hoạt hóa đã tăng so với bùn giống và bùn có thể có xu hướng lắng xuống đáy thiết bị.
Kiểm tra khả năng lắng của bùn thông qua chỉ số SVI, kết quả chỉ trong hình 3.4. Kết quả cho thấy SVI của bùn giống (ngày 1) và bùn sau hoạt hóa (ngày 73) lần lượt là 59,3 mL/g và 29,2 mL/g.
Hình 3.2. SVI của bùn ngày 1 và ngày 73 của quá trình hoạt hóa trong hệ thống UASB
Khi SVI trong khoảng 20 – 40 mL/g bùn ở dạng kết bông và SVI trong khoảng 10 – 20 mL/g bùn ở dạng hạt [55]. Như vậy, trong quá trình hoạt hóa bùn giống chỉ số SVI đã giảm nghĩa là bùn lắng tốt hơn nhưng bùn vẫn ở dạng phân tán.
Sau quá trình hoạt hóa bùn giống, SMA đạt 0,831 ± 0,013 gCH4-COD/gVSS.ngày, hàm lượng MLSS là 58,9 g/L, tỷ lệ MLVSS/MLSS là 0,54 và chỉ số SVI là 29,2 mL/g. Bùn có màu đen, tuy nhiên vẫn ở dạng phân tán. Bùn sau quá trình hoạt hóa được sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo.