hợp đã khảo sát
Từ các kết quả khảo sát ảnh hƣởng của các yếu tố tới hiệu suất xử lý của hệ thống, chọn các điều kiện thích hợp để chạy khảo sát khả năng xử lý của hệ thống: HRT = 20 giờ, MLSS = 9.254 mg/l, DO ngăn oxic = 2,9mg/l, DO ngăn anoxic = 0,05 mg/l, tỷ lệ tuần hoàn bùn 150%. Kết quả chi tiết đƣợc đƣa ra trong bảng 14 phụ lục 3, nồng độ đầu ra và hiệu suất xử lý các thông số ô nhiễm chính bao gồm: COD, amoni và photphođƣợc thể hiện trong hình 3.26.
Hình 3.26. Nồng độ đầu ra và hiệu suất xử lý các thông số chính tại các điều kiện vận hành thích hợp đã khảo sát
Tại các điều kiện vận hành hệ thống thích hợp đã khảo sát, nồng độ COD đầu ra ổn định ở trong khoảng 229 – 239mg/l, nồng độ COD đầu ra trong bình đạt 234 mg/l, hiệu suất xử lý COD trung bình 80,7%; nồng độ NH4+đầu ra ổn định trong khoảng mức 42,6mg/l và hiệu suất xử lý NH4+ trung bình đạt 79,3%; nồng độ TP đầu ra ổn định ở mức 20,2 mg/l và hiệu suất trung bình đạt khoảng 46,1%. Nồng độ COD đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải cột B2, QCVN 25:2009/BTNMT (Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nƣớc thải của bãi chôn lấp chất thải rắn), nồng độ NH4+ ra đã gần với giá trị đƣợc quy định trong quy chuẩn.
Do vậy, nƣớc đầu ra của hệ thống MBR có thể là nguồn đầu vào cho chạy qua hệ thống bãi lọc trồng cây kiến tạo trƣớc khi xả thải trực tiếp ra môi trƣờng.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 50 100 150 200 250 300 1 2 3 H iệu suất x ử lý N ồng đ ộ đầu ra ( m g/ L ) Lần chạy hệ thống COD ra (mg/L) NH4+ ra (mg/L) TP ra (mg/L) Hiệu suất xử lý amoni (%) Hiệu suất xử lý COD (%) Hiệu suất xử lý TP (%)
66
KẾT LUẬN
Kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ AO-MBR để xử lý nƣớc rỉ rác từ bãi chôn lấp chất thải tập trung với đối tƣợng cụ thể là nƣớc rỉ rác Kiêu Kỵ thực hiện trong phòng thí nghiệm bƣớc đầu đạt đƣợc một số kết quả sau:
Nƣớc rỉ rác Kiêu Kỵ sau các công đoạn tiền xử lý bằng các phƣơng pháp hóa học - hóa lý đã đủ điều kiện để đi vào hệ thống sinh học AO-MBR.
Kết quả nghiên cứu sự thích nghi của hệ bùn hoạt tính với nƣớc rác sau xứ lý hóa lý là khá ổn định.Bùn hoạt tính đƣợc duy trì với hàm lƣợng khoảng 8.000 mg/l và SVI dao động khoảng 70 ml/gMLSS. Kết quả thí nghiệm cho thấy hệ vi sinh và màng lọc có hiệu quả cao trong loại bỏ các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và các chất rắn, keo lơ lửng trong nƣớc thải với hiệu suất xử lý hơn 94% và 95%.
Nghiên cứu này cho thấy rằng việc duy trì thời gian thủy lực phù hợp của nƣớc rỉ rác trong bể phản ứng có ý nghĩa rất quan trọng. Duy trì HRT thấp dƣới 12 giờ sẽ làm cho vi sinh vật không đủ thời gian để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nƣớc thải, HRT lớn hơn 20 giờ làm cho môi trƣờng trở nên nghèo dinh dƣỡng hơn, ảnh hƣởng đến sinh trƣởng và hoạt tính của vi sinh vật. HRT trong khoảng từ 16 – 20 cho hiệu suất xử lý COD, amoni và photpho tốt nhất, tƣơng ứng đạt khoảng 82%, 79% và 48%.
Hệ vi sinh vật trong bể phản ứng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải các chất ô nhiễm hữu cơ và nito. Khi nồng độ MLSS thấp dƣới 8.000 mg/l không đảm bảo hiệu quả xử lý nhƣng nếu cao hơn 10.000 mg/l sẽ gây ra các vấn đề về tắc màng và sự cạnh tranh dinh dƣỡng giữa các loài. Hiệu suất xử lý COD, amoni và nito tƣơng ứng đạt khoảng 81%, 80% và 47% tại nồng độ MLSS trong khoảng từ 8.000 – 9.000 mg/l, đạt hiệu quả xử lý cao nhất.
Nồng độ oxy hòa tan từ 2 – 3 mg/l là đủ để duy trì sự phát triển của các loài vi sinh vật và giảm tắc màng cho hệ thống. Tại khoảng nồng độ này, hiệu suất xử lý COD, amoni và photpho tƣơng ứng đạt khoảng 82%, 79% và 48%.
Hệ thống MBR có khả năng chịu đƣợc nồng độ hữu cơ đầu vào cao và xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm. Hiệu suất xử lý COD, amoni và photpho tăng dần khi nồng độ hữu cơ đầu vào tăng từ khoảng 1.200, 2.300, 3.600, 4.200 và 5.000 mgCOD/l.
67
Từ các kết quả khảo sát, điều kiện thích hợp cho hệ thống AO-MBR đối với nƣớc rác Kiêu Kỵ đã qua tiền xử lý hóa lý đƣợc đề xuất nhƣ sau: MLSS = 8.000 – 9.000 mg/l; tỷ lệ tuần hoàn bùn 150%; HRT = 16 – 20 giờ, DO thích hợp cho bể oxic: 2 – 3 mg/l.
Tại các điều kiện vận hành thích hợp đã khảo sát, chất lƣợng nƣớc đầu ra từ hệ thống AO-MBR tƣơng đối ổn định, nồng độ COD đầu ra đã đạt tới giá trị xả thải đƣợc quy định trong quy chuẩn, nồng độ amoni và photpho giảm mạnh nhƣng vẫn chƣa đạt tới các giá trị xả thải quy định trong quy chuẩn. Do vậy, nƣớc đầu ra của hệ thống MBR có thể là nguồn đầu vào cho chạy qua hệ thống bãi lọc trồng cây kiến tạo trƣớc khi xả thải trực tiếp ra môi trƣờng.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
1. Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất N và P, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội.
2. Vũ Đức Toàn (2012), “Đánh giá ảnh hƣởng của bãi chôn lấp Xuân Sơn, Hà Nội đến môi trƣờng nƣớc và đề xuất giải pháp”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợ
trường, số 39, 28-33.
3. Trƣơng Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khác Liệu (2009), “Xử lý nƣớc rỉ rác bằng tác nhân UV-fenton trong thiết bị gián đoạn”, Tạp
chí khoa học, Đại học Huế, tập 53, 165–175.
Tài liệu tiếng Anh
4. Tran Thi Viet Nga, Tran Hoai Son (2011), “The application of A/O-MBR system for do-mestic wastewater treatment in Hanoi”, J. Viet. Env 2011Vol. 1, (No. 1) pp. 19-24.
5. Bui Xuan Thanh, Nguyen Phuoc Dan, Chettiyappan Visvanathan (2013), “Low flux submerged membrane bioreactor treating high strengthleachate from a solid waste transfer station”, Bioresource Technology, (141), 25–28.
6. Hoang Viet Yen (2009), Optimization of partial nitrification and denitrification processes in landfill leachate treatment using sequencing batch reactor technique, PhD Thesis, University of Liege.
7. Abbas Abdulhussain A. (2009), “Review on Landfill Leachate Treatments”,
American Journal of Applied Sciences 6, (4), 672-684.
8. Aghizadeh N., Mahvi A. H., Vaezi F., Naddafi K. (2008), “Evaluation of hollow fiber membrane bioreactor efficiency for municipal wastewater treatment”, Iran. J.
Environ. Health. Sci. Eng., 2008 Vol. 5, (4), 257-268.
9. Ahmen A, Lemos PC, Carvalho G, Yuan Z, Keller J, Blackall LL, Reis MAM, (2007), “Advances in enhanced biological phosphorus removal: from micro to macro scale”, Water Res. 41(11), 2271-2300.
10.W. Ahn, M. Kang, S. Yim, K. Choi (2002), “Advanced landfill leachate treatment using an integrated membrane process”, Desalination 149 109–114.
69
11.H. Alvarez-Vazquez, B. Jefferson, S.J. Judd, (2004), “Membrane bioreactors vs conventional biological treatment of landfill leachate: A brief review”, J. Chem.
Technol. Biotechnol. 79 1043–1049.
12.F. Aloui, F. Fki, S. Loukil, S. Sayadi, (2009), “Application of combined membrane biological reactor and electro-oxidation processes for the treatment of landfill leachates”, Water Sci. Technol. 60, 605–614.
13.A. Amokrane, C. Comel, J. Veron, (1997), “Landfill leachates pretreatment by coagulation–flocculation”, Water Res. 31, 2775–2782.
14.Bixio D., Jefferson B., Melin T., Thoeye C., Wilde W.De, Konin J.De, van der Graaf J., Wintgens T. (2006), “Membrane bioreactor technology for wastewater treatment and reuse”, Desalination, (187), 217-282.
15.K. H. Choo and H. D. Stensel, (2010), “Sequencing batch membrane bioreactor treatment: nitrogen removal and membrane fouling evaluation”, Water
Environment Research, 72–4, 490–498
16.Delgado Sebastián,Villarroel Rafael,González Enrique,Morales Miriam (2011),
Aerobic Membrane Bioreactor for Wastewater Treatment – Performance Under
Substrate-Limited Conditions,Biomass - Detection, Production and Usage, InTech,
USA.
17.DobsonA.D.W.,Mulkerrins D.,Colleran E. (2004), “Parameters affecting biological phosphate removal from wastewaters”, Environment International, (30), 249– 259. 18.Fan X.J., Urbain V., Qian Y. and Manem, J. (1996), “Nitrification and mass
balance with a membrane bioreactor for municipal wastewater treatment”, Water
Sci.Technol., 34, 129–136.
19. Gǖrtekin Engin (2014), Factors Affecting Enhanced Biological Phosphorus Removal, PhD Thesis Engineering Firat University, Turkey.
20. Hai Faisal I., Yamamoto Kazuo, Lee Chung-Hak (2014), Membrane Biological Reactors Theory, Modeling, Design, Management and Applications to Wastewater
70
21.H. Hasar, U. Ipek, C. Kinaci, (2009), “Joint treatment of landfill leachate with municipal wastewater by submerged membrane bioreactor”, Water Sci. Technol. 60, 3121–3127.
22.Henry, J.G., D. Prasad and H. Young, (1987), “Removal of organics from leachates by anaerobic filter”, Water Res., 21: 1395-1399.
23.Huang, X., Gui, P. and Qian, Y. (2001), “Effect of sludge retention time on microbial behaviour in a submerged membrane bioreactor”, Proc. Biochem., 36, 1001–1006.
24.Icon. (2008). The 2009-2014 world outlook for membrane bioreactor (MBR)
systems for wastewater treatment. Icon Group Publications.
25. Janczukowicz W., Szewczyk M., Krzemieniewski M., Pesta J. (2001), “Settling Properties of Activated Sludge from a Sequencing Batch Reactor (SBR)”, Polish
Journal of Environmental Studies Vol. 10, (1), 15-20.
26.JenouaS., Givaudan J.G., Poulain S., Dirassouyan F., Moulin P. (2008), “Landfill leachate treatment: Review and opportunity”, Journal of Hazardous Materials, (150), 468–493.
27.Jang Bao-zhen, Xue He Gang, Sheng-bing (2009), “Factors affecting simultaneous nitrification and de-nitrification (SND) and its kinetics model in membrane bioreactor”, Journal of Hazardous Materials, (168), 704–710.
28.Jokela, J.P.Y., R.H. Kettunen, K.M. Sormunen and J.A. Rintala (2002), “Biological nitrogen removal from municipal landfill leachate: Low-cost nitrification in biofilters and laboratory scale insitu denitrification”, Water Res., 36: 4079-4087. 29.Judd Simon, (2010), The MBR Book: Principles and Applications of Membrane
Bioreactors in Water and Wastewater Treatment, Elsevier, USA.
30.Kim Jun Young, Chang In Soung, Park Hun Hwee, Kim Chang Yong, Kim Jong Bum, Oh Ji Hyun (2008), “New configuration of a membrane bioreactor for effective control of membrane fouling and nutrients removal in wastewater treatment”, Desalination, (230), 153–161.
71
31.Kumar Mukesh Choudhary (2005), Landfill leachate treatment using a thermophillic membrane bioreactor, Asian Institute of Technology School of Environment, Resources and Development, Thailand.
32.M. Kraume, A. Drews, (2010), “Membrane bioreactors in waste water treatment – Status and trends”, Chem. Eng. Technol. 33, 1251–1259.
33.Li H.Y., Freeman B., Sunano S., MunehiroN., Bartels C., Oda Y. (2012), “Stable operation of MBR under high permeate flux”,Water Pract. Technol, 7(4), 62–67. 34.Lo, I. (1996), “Characteristics and treatment of leachates from domestic landfills”,
Environ. Int., 22: 433-442.
35.Marttinen, S.K., R.H. Kettunen, K.M. Sormunen, R.M. Soimasuo and J.A. Rintala (2002), “Screening of physical-chemical methods for removal of organic material, nitrogen and toxicity from low stength landfill leachates”, Chemosphere, 46: 851- 858.
36.Monclús Hector, Sipma Jan, Giuliana Ferrero, Ignasi Rodriguez-Roda, Joaquim Comas (2010), “Biological nutrient removal in an MBR treating municipal wastewater with special focus on biological phosphorus removal”, Bioresource
Technology, (101), 3984–3991.
37.Nuo W. S., Zuthi M. F. R, Ngo H. H, Nghiem L. D. & Hai F. I. (2013), “Enhanced biological phosphorus removal and its modelingfor the activated sludge and membrane bioreactor processes”, Bioresource Technology, (139), 363-374.
38.Naz Farah Ahmed, Christopher Q. Lan (2012), “Treatment of landfill leachate using membrane bioreactors: A review”, Desalination, (287), 41–54.
39.K. Orupold, T. Tenno, T. Henrysson (2000), “Biological lagooning of phenolscontaining oil shale ash heaps leachate”, Water Res. 34, 4389-4396.
40.Qing Mengjuan, Yang Fenglin, Liu Lifen, Meng Fangang (2007), “Effects of COD/N ratio and DO concentration on simultaneous nitrificationand denitrification in an airlift internal circulationmembrane bioreactor”, Journal of Environmental
72
41.Radjenovi Jelena,Matosic Marin,Mira IvanMijatovic, Petrovic Damià Barceló (2008), “MBR as Advanced Wastewater Treatment technology”, Env Chem, (5), 37–101.
42.A.H. Robinson, (2005), “Landfill leachate treatment”, Membr. Technol. 6–12. 43.Sarioglu Murat, Insel Güçlü, Artan Nazik, Orhon Derin (2009), “Effect of biomass
concentration on the performance”, Journal of Environmental Science and Health
Part A,( 44), 733–743.
44.SabagjoS., Prasetya N., Wenten I.G. (2015), “Hollow Fiber Membrane Bioreactor for COD Biodegradation of Tapioca Wastewater”, Journal of Membrane Science
and Research, (1), 79-84.
45.Shane R., Trussel Rion P., Merlo Slawomir W., Hermanowicz David Jenkins, Influence of Mixed Liquor Properties and Aeration Intensity on Membrane Fouling in a Submerged Membrane Bioreactor at High Mixed Liquor Suspended Solids Concentrations, University of California, Berkeley.
46.Sofia, A., Ng, W.J. and Ong, S.L. (2004), “Engineering design approaches for minimum fouling in submerged MBR”, Desalination, 160, 67–74.
47. Sun Feiyun (2010), A Membrane Bioreactor (MBR) for a Biological Nutrient Removal System: Treatment Performance, Membrane Fouling Mechanism and its Mitigation Strategy, PhD Thesis, University of Hongkong.
48.Tsilogeorgis J, Zouboulis A, Samaras P and Zamboulis D (2008), “Application of a membrane sequencing batch reactor for landfill leachate treatment”, Desalination
221: 483–493.
49. A. Uygur, F. Kargi, (2004), “Biological nutrient removal from pre-treated landfill leachate in a sequencing batch reactor”, J. Environ. Manage. 71, 9–14.
50.C. Visvanathan, M.K. Choudhary, M.T. Montalbo, V. Jegatheesan, (2007), “Landfill leachate treatment using thermophilic membrane bioreactor”,
Desalination 204, 8–16.
51.A. Zouboulis,W. Jun, A. Katsoyiannis, (2003), “Removal of humic acids by flotation”, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 231, 181–193.
73
52.Wang Nazih, Lawrence K., K.Shammas, Yung-Tse Hung (2009), Handbook of
Envirnmental Engineeing, Volume 9: Advanced Biological Treatment Processes,
Humana Press.
53.Wang L. K., Pereira N. C., Hung Y. T.,Shammas N. K. (2009), Handbook of
Envirnmental Engineeing, Volume 8: Biological treatment process, Humana Press.
54.Wichitsathian B., SindhujaS., Visvanathan C., Ahn K.H. (2004), “Landfill leachate treatment by yeast and bacteria based membrane bioreactors”, J. Environ. Sci.
Health, Part A: Tox. Hazard. Subst. Environ.,(39), 2391–2404.
55.Witzig, R., Manz, W., Rosenburger, S., Krüger, U., Kraume, M. and Szewzyk, U. (2002), “Microbiological aspects of a bioreactor with submerged membranes for aerobic treatment of municipal wastewater”, Water Res., 36, 394–402.
74
PHỤ LỤC Phụ lục 1: Thiết bị
Cân phân tích Libror AEG-220: Cân hóa chất, cân mẫu SS,
MLSS, MLVSS
Bộ phá mẫu Kjeldahl DK6 VELP: Phá mẫu phân tích tống
Nitơ Kendan
Máy thổi khí Hailea: Cấp khí cho vi sinh vật trong thùng nuôi
ngoài và trong hệ thống
Bếp đun và khuấy từ Barnstead Thermolyne Cimarec: Phá mẫu
phân tích tổng photpho
Máy so màu UV1201 Shimadzu: So màu mẫu NH4+,
NO3-, NO2-, TKN, TP
Cân kỹ thuật A&D GF-3000: Cân hóa chất
75 Tủ sấy Jeiotech OF-02: Sấy
dụng cụ thí nghiệm, mẫu SS, MLSS
Tủ sấy Ecocell MMM: Sấy dụng cụ thí nghiệm, mẫu SS,
MLSS
Bơm áp suất Diaphragm Vacuum: Bơm hút mẫu SS,
MLSS
Máy đo pH Hanna Hi 9125: Đo pH
Máy đo DO Hanna Hi 9142: Đo hàm lƣợng oxy hòa tan
Lò nung Nabertherm: Nung mẫu MLVSS
76
Phụ lục 2: Hình ảnh thí nghiệm
So màu NH4+ So màu NO2- Chuẩn bị so màu TP
Hệ thống chưng cất phân tích TKN Mẫu nước đầu và và đầu ra của hệ thống
Chuẩn bị màng MF Chuẩn bị chạy hệ thống Màng MF sau khi chạy hệ
77
Phụ lục 3: Kết quả phân tích
Bảng 1. Kết quả đo MLSS và SVI qua 32 ngày thích nghi
Ngày MLSS (mg/l) V lắng (ml) (sau 30 phút) SVI (ml/g) COD (vào) COD (ra) H (%) 1 3.520 270 76,705 1.520 890 41,447 3 3.029 250 82,535 1.493 857 42,599 5 3.252 320 98,401 1.536 830 45,964 9 4.224 400 94,697 1.592 824 48,241 12 6.546 470 71,8 1.584 757 52,21 16 7.608 530 69,664 2.489 998 59,904 19 9.170 660 71,974 2.512 905 63,973 23 9.935 690 69,451 2.536 847 66,601 28 10.467 740 70,698 2.497 892 64,277 32 11.308 810 71,631 2.454 872 64,466
Bảng 2. Thể tích lắng của bùn sau 30 phút của từng ngày thích nghi.
T (phút) V lắng (ml) Ngày 1 Ngày 3 Ngày 5 Ngày 9 Ngày 12 Ngày 16 Ngày 19 Ngày 23 Ngày 28 Ngày 32 0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 5 670 650 670 670 770 790 820 850 890 950 10 520 540 450 550 650 660 770 790 810 890 15 410 400 390 500 600 620 730 750 780 860 20 330 330 350 460 560 580 690 730 760 840 25 300 280 330 420 530 550 670 710 750 820 30 270 250 320 400 470 530 660 690 740 810
78
Bảng 3.Kết quả đầu ra chạy hệ thống khi thay đổi HRT HRT (h) COD (mg/l) NH4+(mg/l) TP (mg/l) BOD5 (mg/l) NO3- (mg/l) NO2- (mg/l) TKN (mg/l) SS (mg/l) pH 4 569 115,2 21,1 32 31,7 0,32 149,1 3,4 7,6 6 482 106,7 20,9 30 26,3 0,28 141,3 3,2 7,6 8 394 82,9 19,8 31 24,4 0,25 134,8 3,4 7,6 12 295 75,5 19,6 36 23,9 0,22 120,9 3,3 7,6 16 235 58,6 18,5 34 22,8 0,19 110,1 3,5 7,6 20 257 47,3 18,3 31 22,5 0,18 105,7 3,2 7,6 24 250 45,7 18,7 32 21,7 0,16 107,6 3,3 7,6
Bảng 4. Hiệu suất xử lý của hệ thống tại các thời gian lƣu khác nhau