giá thể hác nhau
Khi tỷ lệ giá thể được bổ sung tăng dần 20÷70% thì hiệu suất xử lý các thông số đạt cao trong khoảng 30÷50% tỷ lệ giá thể được lấ đầy; sau đó hiệu suất xử lý lại giảm khi tỷ lệ giá thể nằm trong khoảng 60÷70%.
Hiệu suất xử lý tăng nhanh với khoảng giá thể từ 20÷50%. Hiệu suất xử lý NH4+ tăng 26 ; TKN tăng 16 . Tỷ lệ giá thể từ 30÷40%, hiệu suất tăng chậm NH4+ tăng 6 ; TKN tăng 5 . Tỷ lệ giá thể từ 40÷50% hiệu suất xử lý NH4+ lại giảm 0,6%; TKN giảm 6,3%. Từ kết quả cho thấy với tỷ lệ giá thể được lấ đầy 40% cho hiệu quả xử lý tốt nhất. Trong khoảng tỷ lệ giá thể 60÷70% hiệu suất xử lý NH4+ giảm còn khoảng 50%; TKN giảm còn khoảng 25%.
Như vậy với tỷ lệ giá thể được lấ đầy trong hệ thống là 40% cho hiệu quả xử lý cao đ ng đều đối với tất cả các thông số kiểm soát như COD OD5, NH4+, TKN. Kết quả này được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo của luận văn.
3.6. Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR MBBR
Để khảo sát ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR trong phòng thí nghiệm, thí nghiệm khảo sát với 5 loại giá thể khác nhau đã được tiến hành. Cách thức tiến hành thí nghiệm được nêu tại mục 2.4.5 trong chương 2.
3.6.1. Ảnh hưởng của các loại giá thể hác nhau tới hiệu suất xử lý chất hữu cơ
Thí nghiệm được tiến hành như đã nêu tại mục 2.4.5 trong chương 2. ẫu nước thải đầu ra của hệ thống thí nghiệm được phân tích các thông số BOD5, COD và so sánh với n ng đ BOD5, COD đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý chất hữu cơ của hệ thống MBBR khi thí nghiệm với các loại giá thể khác nhau.
Hình 3.11: iệu suất xử lý chất hữu cơ của MBBR với các giá thể hác nhau
Qua biểu đ hình 3.11 cho thấy giá thể Bio- Chip cho hiệu suất xử lý cao nhất 2 2 đối với COD và 6 1 đối với BOD5. Giá thể cho hiệu suất xử lý thấp nhất là giá thể tròn trụ đen K2 với hiệu suất xử lý COD là 43,7% và BOD5 là 34,5%. Giá thể tròn trụ tr ng K3 có hiệu suất xử lý cao hơn giá thể tròn tr ng nhỏ K4 hông đáng ể. Giá thể K3 có hiệu suất xử lý cao hơn K4 đối với COD là 2,8% và 1 đối với BOD5. Giá thể cầu K1 có hiệu suất xử lý chỉ đạt ở mức trung bình, đạt 5 4 đối với COD và 4 5 đối với BOD5.
Như vậy với 5 loại giá thể thì Bio-Chip cho hiệu quả xử lý cao nhất, sau đó là giá thể K3, K4, K1, K2. Điều này cũng có thể nhận định được là do giá thể Bio- Chip có rất nhiều lỗ hổng nhỏ lượng vi sinh vật bám vào giá thể nhiều và rất ch c, sự bám dính này lần lượt được thấy ở các giá thể K3, K4, K1, K2. Giá thể K2 và K3 có cấu trúc hoàn toàn giống nhau nhưng lại được làm từ chất liệu khác nhau nên thời gian bám dính vi sinh vật và hiệu suất xử lý cũng hác nhau. Giá thể K được
làm từ nhựa tái chế cho hiệu suất xử lý thấp nhất. Giá thể K4 tuy được đánh giá từ mục 3.2.3 là có lỗ hổng lớn, lớp bùn vi sinh rất bị bong tróc nhưng lại cho hiệu suất xử lý cao hơn giá thể K2 có thể vì giá thể K4 được làm từ nhựa nguyên sinh. Giá thể K1 được đánh giá là có lớp bùn vi sinh bám dính mỏng nhưng ch c khó bị bong tróc nhưng cho hiệu quả xử lý thấp mặc ù được làm từ nhựa nguyên sinh, nguyên nhân có thể o ch thước giá thể lớn so với thể tích các bể thí nghiệm nên sục khí hông đều tại mọi vị trí, ảnh hưởng sự phát triển vi sinh vật o đó hiệu quả xử lý chưa cao.
3.6.2. Ảnh hưởng của các loại giá thể hác nhau tới hiệu suất xử lý Nitơ
Thí nghiệm được tiến hành như đã nêu tại mục 2.4.5 trong chương 2. ẫu nước thải đầu ra của hệ thống thí nghiệm được phân tích các thông số NH4+, TKN và so sánh với n ng đ NH4+, TKN đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý nitơ của hệ thống MBBR khi thí nghiệm với các loại giá thể khác nhau.
Hình 3.12: iệu suất xử lý Nitơ của MBBR với các loại giá thể hác nhau
Qua biểu đ hình 3.12 cho thấy nhìn chung giá thể Bio-Chip vẫn cho hiệu suất xử lý đối với NH4+ và TKN cao nhất, thấp nhất là giá thể K2. Nếu như hiệu suất xử lý COD và BOD5 của các loại giá thể lần lượt là K3, K4 r i đến K1 thì hiệu suất xử lý NH4+ lại là K1 r i đến K3 và K4. Hiệu suất xử lý của K1 cao hơn K là 4,8%, và cao hơn K4 là 7,2%. Hiệu suất xử lý NH4+ của K2 chỉ bằng 1/3 so với giá thể Bio-Chip (64 đối với Bio-Chi và 21 1 đối với K2).
Hiệu xuất xử lý TKN vẫn tuân theo quy luật của hiệu suất xử lý COD và BOD5 theo thứ tự hiệu suất giảm dần là giá thể Bio-Chip, K3, K4, K1 và sau cùng là K2. Hai giá thể K3 và K4 có hiệu suất xử lý TKN xấp xỉ nhau 2 5 đối với giá thể K và 2 5 đối với giá thể K4. Giá thể K2 cho hiệu suất thấp nhất 21%, tiếp đến là K1 với 24%. Giá thể Bio-Chip cho hiệu suất cao nhất cũng chỉ đạt 38,7%. Như vậy mặc dù có giá thể nhưng hiệu suất xử lý TKN vẫn chưa được cao.
Như vậy, hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR có giá thể phụ thu c rất nhiều vào chủng loại, cấu trúc của giá thể. Nếu kinh tế cho phép có thể sử dụng giá thể Bio-Chi để tham gia vào quá trình xử lý. Để phù hợp kinh tế cho quy mô lớn hơn sử dụng giá thể K3, K4 cho hiệu suất xử lý các thông số ô nhiễm khá cao. Nếu sử dụng các loại giá thể như K2 thì hiệu suất xử lý mang lại không nhiều, có thể giá thành cho giá thể tái chế như K2 thấ nhưng chi h cho các công đoạn xử lý vẫn như nhau mà hiệu quả xử lý quá thấp thì giá thành xử lý vẫn cao.
3.7. Ảnh hưởng của tải tr ng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của từng loại giá thể
Để khảo sát ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của từng loại giá thể khác nhau khi tiến hành trong cùng điều kiện thí nghiệm của hệ thống MBBR trong phòng thí nghiệm, tác giả đã tiến hành thí nghiệm khảo sát với 5 mốc tải trọng khác nhau (được nêu tại mục 2.4.6; chương 2). Cách thức tiến hành thí nghiệm được nêu tại mục 2.4.6 trong chương 2.
3.7.1. Ảnh hưởng của tải trọng h i đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể Bio- Chip
Thí nghiệm được tiến hành như đã nêu tại mục 2.4.6 trong chương 2. ẫu nước thải đầu ra của hệ thống thí nghiệm được phân tích các thông số BOD5, COD, NH4+, TKN và so sánh với n ng đ BOD5, COD, NH4+ TKN đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể Bio-Chip khi thí nghiệm ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau.
Hình 3.13: iệu suất xử lý của giá thể Bio-Chip với các tải trọng h i đầu vào khác nhau
Kết quả từ hình 3.14 cho thấy giá thể Bio-Chip sử dụng trong hệ MBBR chịu được dải tải trọng khối đầu vào cao. Với thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3, hiệu suất xử lý gần như nhau. Với thí nghiệm 1, mặc dù tải trọng khối đầu vào thấ nhưng hiệu suất xử lý lại không cao có thể vì nước thải cung cấ vào hông đủ inh ưỡng cho vi sinh vật phát triển khả năng sinh trưởng và chuyển hóa chất ô nhiễm của chúng không cao. Với thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3, hiệu suất xử lý lớn hơn COD 71%; hiệu suất xử lý BOD5 khoảng 6 và trên 62 đối với NH4+ trên 5 đối với TKN.
Với thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5, tải trọng khối đầu vào cao hơn hẳn, do đó hiệu suất xử lý của tất cả các thông số giảm rõ rệt đối với thí nghiệm 5 trong quá trình xử lý nhận thấy xuất hiện hiện tượng sợi bùn lơ lửng, màu bùn sậm đen. Nguyên nhân của hiện tượng là do tải trọng đầu vào cho quá trình xử lý quá cao, vi sinh vật bị ng đ c dinh ưỡng gây dẫn tới hiện tượng chết bùn, bùn có màu đen sậm và xuất hiện sợi bùn lơ lửng khó l ng.
Kết quả khảo sát cho thấy giá thể Bio-Chip cho hiệu suất xử lý cao nhất tại thí nghiệm 2, tuy nhiên tại thí nghiệm 3, tải trọng khối các chất đầu vào cao hơn rất nhiều nhưng hiệu suất xử lý chỉ kém thí nghiệm 2 từ 1÷2 . Do đó để lựa chọn phù hợp cho hiệu quả kinh tế và kỹ thuật thì khoảng tải trọng khối đầu vào của thí
nghiệm 3 với COD = 6,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,7 kg/m3.ngày, NH4+ = 1 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày phù hợp cho giá thể Bio-Chip.
3.7.2. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể cầu K1
Thí nghiệm đối với giá thể cầu K1 được tiến hành tương tự giá thể Bio-chip với 5 tải trọng khối đầu vào như đã nêu trong mục 2.4.2 “bố trí thí nghiệm”. Kết quả hiệu suẩ xử lý được trình bày trong hình sau:
Hình 3.14: iệu suất xử lý của giá thể cầu K1 với các tải trọng h i đầu vào khác nhau
Tại thí nghiệm 2, giá thể cầu K1 cho hiệu suất xử lý tốt nhất, hiệu suất xử lý COD đạt 53,4%, BOD5 đạt 48,5%; NH4+ đạt 42 TKN đạt 24% . Thí nghiệm 1 có tải trọng đầu vào thấ nhưng hiệu suất xử lý không cao bằng thí nghiệm 2 do hàm lượng inh ưỡng trong nước rác cung cấ vào hông đủ cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, chuyển hóa các chất ô nhiễm. Tải trọng ô nhiễm của thí nghiệm 3 cao hơn của thí nghiệm 2 khoảng 10% nhưng hiệu suất xử lý lại bị giảm khoảng 20%. Với thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5, giá thể này cho hiệu quả xử lý rất thấp, chỉ đạt hiệu suất xử lý khoảng hơn 2 đối với COD; BOD5; NH4 và khoảng 14 đối với TKN. Trong các thí nghiệm này bùn có hiện tượng chết nhiều, có thể do vi sinh vật bị ng đ c inh ưỡng.
Như vậy khoảng tải trọng khối phù hợp cho giá thể K1 có hiệu quả xử lý cao là thí nghiệm 2 với COD = 5,3 kg/m3.ngày, BOD5 = 3 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,9 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày.
3.7.3. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tr n đen K2
Thí nghiệm được tiến hành tương tự các giá thể phần trước. Hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể trụ tr n đen K2 ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau được thể hiện trong hình .15 sau đây.
Hình 3.15: iệu suất xử lý của giá thể trụ tr n đen K2 với các tải trọng h i đầu vào khác nhau
Hình 3.15 thể hiện hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn K2 tại các tải trọng đầu vào khác nhau. Giá thể trụ tr n đen K2 đã cho hiệu suất xử lý thấp nhất. Với loại giá thể này có đặc tính là lớp bùn hoạt tính dễ bị bong tróc nên khi chạy thí nghiệm ở tải trọng thấp (thí nghiệm 1) cho hiệu quả cao nhất và hiệu suất này giảm dần cho tới thí nghiệm 5. Tại thí nghiệm 1 hiệu suất xử lý COD đạt 45,8%; BOD5 đạt 38,9%; NH4+ đạt 25 4 TKN đạt 26%. Hiệu suất này giảm dần trong các thí nghiệm 2 4 và 5; đặc biệt tại thí nghiệm 5 hiện tượng bùn chết rõ rệt, và hầu như không có tác dụng xử lý. Do đó giá thể trụ tròn K2 chỉ phù hợp với tải trọng đầu vào thấ như tải trọng của thí nghiệm 1 có COD = 4,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,6 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,7 kg/m3.ngày, TKN = 1 kg/m3.ngày.
3.7.4. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu quả xử lý của giá thể trụ tr n tr ng K3
Mẫu nước thải đầu ra của hệ thống thí nghiệm được phân tích các thông số BOD5, COD, NH4+, TKN và so sánh với n ng đ BOD5, COD, NH4+ TKN đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể trụ tròn tr ng K3 khi thí nghiệm ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau.
Hình 3.16: iệu suất xử lý của giá thể trụ tr n tr ng K3 với các tải trọng đầu vào khác nhau
Cũng giống như giá thể trụ tr n đen K2 giá thể trụ tròn tr ng K cũng cho hiệu suất xử lý cao nhất với thí nghiệm 1 và tiế theo đến thí nghiệm 2. Hiệu suất xử lý giảm dần ở các thí nghiệm sau. Tuy nhiên hiệu suất ở thí nghiệm 2 thấ hơn hiệu suất của thí nghiệm 1, dao đ ng từ 0,6÷3% tùy vào từng thông số. Từ thí nghiệm đến thí nghiệm 5 hiệu suất giảm rõ rệt, hiệu suất xử lý COD giảm 39,8%; BOD5 giảm 38,2%;NH4+ giảm 31,8%; hiệu suất xử lý TKN trong thí nghiệm 5 gần như bằng hông. Như vậy hệ thống hầu như hông có tác ụng xử lý nước rác đầu vào có n ng đ ô nhiễm cao.
Để phù hợp cả tiêu chí kinh tế, kỹ thuật thì khoảng tải trọng đầu vào phù hợp cho giá thể tròn trụ tr ng K3 cho hiệu suất xử lý cao là thí nghiệm 2 có COD = 5,3 kg/m3.ngày, BOD5 = 3 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,9 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày.
3.7.5. Ảnh hưởng của tải trọng h i đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tr n tr ng bé K4
Các thông số BOD5, COD, NH4+, TKN của nước thải sau xử lý được phân tích và so sánh với n ng đ BOD5, COD, NH4+ TKN đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể trụ tròn tr ng bé K4 khi thí nghiệm ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau
Hình 3.17: iệu suất xử lý của giá thể trụ tr n tr ng nhỏ K4 với các tải trọng đầu vào hác nhau
Giá thể trụ tròn tr ng nhỏ K4 cho hiệu suất xử lý cao nhất tại thí nghiệm 1, tại các thí nghiệm sau hiệu suất xử lý giảm rõ rệt đến thí nghiệm 5 thì khả năng xử lý của hệ thống gần như bằng không. Từ thí nghiệm 1 đến thí nghiệm 2 hiệu suất xử lý giảm đáng ể, COD giảm 6,2%; BOD5 giảm 7,8%, NH4+ giảm 14%; TKN giảm 3,6%. Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5 có tải trọng đầu vào cao, giá thể K4 không xử lý hiệu quả nước rác; quan sát thấy b t đầu từ thí nghiệm 3 trở đi bông bùn lơ lửng khó l ng xuất hiện và màu bùn sậm đen ần cho đến đen bùn chết rất nhiều tại thí nghiệm 5. Như vậy giá thể trụ tròn tr ng nhỏ K4 chỉ phù hợp cho xử lý nước rác có đầu vào thấ như th nghiệm 1 có COD = 4,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,6 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,7 kg/m3.ngày, TKN = 1 kg/m3.ngày sẽ cho hiệu suất xử lý cao.
KẾT LUẬN
Nghiên cứu công nghệ MBBR phù hợp xử lý nước rác đã đạt được các kết quả như sau
- Thời gian thích nghi bùn với nước rác là 8 ngày; - Thời gian hoạt hóa các giá thể là:
+ Giá thể Bio-Chip: 20 ngày
+ Giá thể cầu tr ng K1, giá thể trụ tr n đen K2 giá thể trụ tròn tr ng K3 là 30 ngày
+ Giá thể trụ tròn tr ng bé là 35 ngày.
- Tải trọng khối đầu vào phù hợp COD = 6,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,7