Kết quả ở giai đoạn 3 cho thấy hiệu xuất xử lý COD dao động từ 55% đến 60% với thời gian lưu là 18,6 giờ. Điều này là cần thiết để tính tốn khả năng xử lý tiếp theo của hệ thống sau đó.
+ Kết quả xử lý Amoni
Đầu vào Đầu ra Hiệu suất
60 GĐ1 GĐ2 GĐ 3 50 40 30 20 10 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 40 50 600 Ngày thực nghiệm
Hình 3. 33. Hiệu suất xử lý Amoni trong nước rỉ rác bằng vật liệu EBB cải tiến
Từ Hình 3.33 có thể thấy hiệu quả xử lý Amoni giảm từ giai đoạn này sang
giai đoạn khác. Trong giai đoạn 1, nồng độ Amoni đầu vào từ 25 đến 45 mg/L, hiệu quả xử lý trung bình đạt 80%. Ở giai đoạn 2 và 3, hiệu quả xử lý Amoni cao hơn mức N ồn g đ ộ C O D m g/ L H Iệ u s uấ t xử lý % N ồn g độ a m on i m g/ L H iệ u s u ất x ử lý %
trung bình (từ 50% đến 70%). Điều này cho thấy nếu lưu lượng nước thải đầu vào cao, thời gian lưu ít hơn thì khả năng chịu tải theo của hệ thống xử lý trở nên suy giảm đi.
3.3.3. Kết quả ứng dụng EBB cải tiến để xử lý nước thải bệnh viện
Nước thải được lấy từ bệnh viện E Hà Nội có nồng độ COD và Amoni tương ứng là 350 mg/L÷380 mg/L và 32 mg/L÷37 mg/L.
+ Kết quả xử lý COD được thể hiện Hình 3.34.
Nồng độ COD đầu vào có giá trị trung bình trong khoảng 360 mg/L. Nồng độ này cho thấy phù hợp với tính chất đặc trưng của nước thải bệnh viện.
400.00 350.00 300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 0.00 1l/h 1.5l/h 2l/h Lưu lượng Hiệu suất % 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00
COD đầu vào (mg/l) COD bể tiếp xúc (mg/l) COD bể hiếu khí (mg/l) Hiệu suất (%)
Hình 3. 34. Ảnh hưởng lưu lượng đến hiệu quả xử lý COD
trong nước thải bệnh viện
- Ở chế độ lưu lượng 1 L/giờ thì hiệu quả xử lý COD của tồn hệ có giá trị trung bình là 80%, hiệu quả xử lý COD cao nhất là 82%, thấp nhất là 75%. COD đầu ra có giá trị trung bình khoảng 71,29 mg/L. (đạt QCVN 28:2010/BTNMT, cột B) - Ở chế độ lưu lượng 1,5 L/giờ thì hiệu quả xử lý COD qua hệ thống có giá trị trung bình là 72%. Hiệu quả xử lý COD cao nhất là 75%, thấp nhất là 66%. COD đầu ra có giá trị trung bình khoảng 100 mg/L (đạt QCVN 28:2010/BTNMT, cột B).
N ồn g đ ộ (m g/ L )
- Ở chế độ lưu lượng 2 L/giờ thì hiệu quả xử lý COD có giá trị trung bình là 64%. COD đầu ra có giá trị trung bình khoảng 130 mg/L (không đạt QCVN 28:2010/BTNMT).
45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 1l/h 1.5l/h 2l/h Lưu lượng Hiệu suất % 100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 Đầu vào (mg/l) bể tiếp xúc thiếu khí (mg/l) bể hiếu khí (mg/l) Hiệu suất (%)
Hình 3. 35. Ảnh hưởng của lưu lượng đến hiệu quả xử lý Amoni trong
nước thải bệnh viện
- Ở chế độ lưu lượng 1 L/giờ: hiệu quả xử lý Amoni qua hệ có giá trị trung bình là 73%. Amoni đầu ra có giá trị trung bình khoảng 9 mg/L (đạt QCVN 28:2010/BTNMT cột B).
- Lưu lượng 1,5 L/giờ hiệu quả xử lý Amoni có giá trị trung bình là 65%, đầu ra có giá trị trung bình khoảng 12 mg/L (khơng đạt QCVN 28:2010/BTNMT
- Lưu lượng 2 L/giờ: hiệu quả xử lý Amoni có giá trị trung bình là 55%, đầu ra có giá trị trung bình khoảng 16 mg/L (khơng đạt QCVN 28:2010/BTNMT).
Kết luận:
Đánh giá khả năng xử lý nước bị ô nhiễm của vật liệu EBB cải tiến thông qua các đối tượng như nước hồ ô nhiễm, nước rỉ rác, nước thải bệnh viện đều cho những kết quả khả quan. Ưu điểm lớn nhất trong vai trò xác định hiệu quả của vật liệu EBB N ồn g độ a m on i m g/ L
cải tiến là có tính chất hấp phụ nhanh chất ô nhiễm cụ thể là ion amoni (trên 18 mg/g vật liệu), điều này có thể áp dụng khi đưa vật liệu EBB cải tiến vào cơng trình xử lý nước mà khơng phải mất nhiều thời gian cho việc khởi động hệ thống như các cơng trình XLNT có sử dụng vật liệu mang như Bio-chip, tấm nhựa dẻo gấp nếp, hình cầu, loại mút xốp…thường phải mất 1 đến 3 tháng để khởi động và nuôi cấy VSV. Bên cạnh đó, khi vật liệu bão hịa chất hấp phụ đồng nghĩa EBB cải tiến cũng chuyển dần sang chức năng mang VSV.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Đề tài nghiên cứu, chế tạo vật liệu EBB cải tiến và ứng dụng xử lý COD và Amoni trong một số loại nước thải có những kết luận sau đây:
1. Chế tạo vật liệu EBB cải tiến
Cấu trúc vơ định hình của các vật liệu nên EBB cải tiến có khả năng liên kết cao, bền trong môi trường nước. Độ rỗng vật liệu EBB cải tiến đạt xấp xỉ 64% khi tỷ lệ của các vật liệu cát, keramzit, xi măng, than cacbon, zeolit, nước tương ứng là 14%, 36%, 14%, 14%, 22% và 120 ml/300 g vật liệu.
Thông số kỹ thuật của vật liệu EBB cải tiến được xác định như sau:
+ Cường độ nén (kg/cm3) ≥ 10; diện tích bề mặt (m2/g) ≥ 200; tỷ trọng (g/cm3) ≤ 7; độ hổng/thể tích (%) ≥ 64.
+ Các thơng số kỹ thuật được xác định như diện tích bề mặt, thể tích lỗ và đường kính lỗ của vật liệu EBB cải tiến tương ứng là 251,816 m2/g; 0,583 cc/g và 9,705 nm.
2. Đặc trưng vật liệu EBB cải tiến trong xử lý nước thải
Hiệu suất xử lý COD, Amoni của vật liệu EBB cải tiến đạt từ 58÷92% và 30÷90% ở trạng thái tĩnh. Ở trạng thái động đạt từ 30÷80% và 50÷70% với thời gian lưu từ 3÷4 giờ.
Dung lượng hấp phụ Amoni cực đại của vật liệu EBB cải tiến qua kết quả từ phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir là tương đối cao, đạt 18,72 mg/g vật liệu; giai đoạn VSV bám dính từ 5÷10 ngày và giai đoạn ổn định mật độ vi sinh đạt từ 105÷108 MPN/100ml.
3. Ứng dụng của vật liệu EBB cải tiến trong xử lý nước thải
Hiệu quả xử lý nhiều loại hình nước thải của vật liệu EBB cải tiến là tương đối phù hợp, được chỉ ra qua các kết quả sau:
+ Xử lý nước hồ Khương Thượng – Hà Nội
Trong 8 tuần từ tháng 10 đến tháng 12 năm 2015. Hiệu quả xử lý COD và Amoni nơi đặt 7000 viên vật liệu EBB cải tiến trong hồ đạt trên 60%, tương ứng với nồng
độ COD từ 58 mg/L xuống còn 20 mg/L và nồng độ Amoni từ 0,7 mg/L xuống 0,25 mg/L.
+ Xử lý nước rỉ rác nhà máy chế biến rác Phương Đình – Hà Nội
Với thời gian lưu 18,6÷74,4 h, nồng độ COD đầu vào đạt 600÷1400 mg/L thì hiệu suất xử lý COD của vật liệu EBB cải tiến đạt 55 % - 80 %.
Với thời gian lưu 18,6÷74,4 h, nồng độ Amoni đầu vào đạt 25÷45 mg/L thì hiệu suất xử lý Amoni của vật liệu EBB cải tiến đạt 50 % ÷70 %.
+ Xử lý nước thải bệnh viện E Hà Nội.
Với nồng độ COD vào từ 350÷380 mg/L, hiệu suất xử lý của vật liệu EBB cải tiến đạt từ 66÷80%.
Với nồng độ Amoni vào từ 32÷37 mg/L, hiệu suất xử lý của vật liệu EBB cải tiến đạt từ 60÷73%.
KIẾN NGHỊ
Hướng nghiên cứu tiếp theo của Luận án là tập trung nghiên cứu cấy vi sinh dạng bào tử vào vật liệu EBB cải tiến ngay trong lúc phối trộn vật liệu, NCS lựa chọn các chủng VSV phân hủy mạnh các chất hữu cơ và nitơ như chủng Natto Bacillus.
Tiếp tục lựa chọn các đối tượng nước thải cần xử lý như nước nuôi tôm, nước thải các khu công nghiệp, nước thải tinh bột sắn bằng vật liệu EBB cải tiến.
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
Với mục tiêu nghiên cứu xác định giá trị EBB cải tiến với các thông số thiết kế chế tạo và thực nghiệm, các kết quả thu được từ nghiên cứu gồm:
Đã chế tạo thành công vật liệu EBB cải tiến từ các nguyên liệu sẵn có ở Việt Nam có chất lượng tương tự với sản phẩm nhập khẩu. Các thành phần vật liệu chế tạo EBB cải tiến gồm kezamzit, zeolite, cát, than cacbon hóa được phối trộn với các tỉ lệ khác nhau và được gắn kết bằng xi măng. Trong khi đó, chưa tìm thấy bất kì sản phẩm nào có các thành phần vật liệu tương tự như EBB cải tiến ở trong và ngoài nước. Vật liệu EBB cải tiến đã được cấp bằng Giải pháp hữu ích: Vật liệu mang vi sinh. Giải pháp hữu ích số 1580, QĐ số : 68990/QĐ- SHTT năm 2017. Vật liệu mang vi sinh EBB cải tiến đã được sử dụng trong chế tạo lắp đặt thiết bị xử lý nước thải y tế và đã được cấp bằng Giải pháp hữu ích: Thiết bị xử lý nước thải y tế. Số 2753, QĐ: 17356w/QĐ-SHTT, ngày 28/10/2021.
EBB cải tiến có thể được ứng dụng rộng rãi để xử lý cho các đối tượng ô nhiễm chất hữu cơ và amoni có nồng độ từ thấp đến cao như nước hồ ô nhiễm, nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước rỉ rác …Đặc biệt, EBB cải tiến có 02 cơ chế xử lý, đó là cơ chế hấp phụ đạt trên 18 mg/g và cơ chế vi sinh mật độ từ 105÷108 MPN/100ml.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ SỞ HỮU TRÍ TUỆ
1. Hồng Lương, Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Tuấn Minh, Nguyễn Bá Thiều,
Nguyễn Thị Phượng, Tơ Thị Hồng Yến, Thiết bị xử lý nước thải y tế. Giải pháp
hữu ích số 2753, QĐ số : 17356w/QĐ-SHTT, ngày 28/10/2021
2. Hoàng Lương, Trịnh Văn Tuyên, Vật liệu mang vi sinh, Giải pháp hữu ích số
1580 QĐ số: 68990/QĐ-SHTT, 2017.
BÀI BÁO KHOA HỌC
3. Hoàng Lương, Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Tuấn Minh, Tăng Thị Chính, Đặng
Thanh Tú, Nguyễn Thị Diễm, Ngô Đạt Trung, Xác định hiệu quả hấp phụ Amoni của vật liệu EBB cải tiến, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật và Công nghệ, 2019, 61(1), 69
– 72.
4. Hoang Luong, Trinh Van Tuyen, Tang Thi Chinh, Đang Thanh Tu, Application
of the modified EBB to improve lake water quality in Ha Noi. Viet Nam Journal of
Science and Technology, 2017, 55(4C), 186 – 191.
5. Hoang Luong, Trinh Van Tuyen, Tang Thi Chinh, Đang Thanh Tu, Remaval of
COD and ammonium from landfill leachate by using a modified Eco – Bio – Block material in anoxic – oxic system, Viet Nam Journal of Science and Technology,
2016, 54 (2A), 1 – 5.
6. Hoang Luong, Trinh Van Tuyen, Đang Thi Thuy Nguyen, Influence of pH on
the effectiveness of the treatment of COD in domestic wastwater by modified Eco-
Bio-Block, Viet Nam Journal of Science and Technology, 2015, 53 (6A), 80 – 86.
7. Hoang Luong, Trinh Van Tuyen, Research on and manufacture modified Eco-
Bio-Block (EBB) for treatment of COD and NH4+ in domestic wastewater in Vietnam, Viet Nam Journal of Science and Technology, 2014, 52 (3A), 111 – 117.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo Môi trường Quốc Gia, Nguồn gây ô nhiễm nước mặt, giai đoạn 2016 – 2020, BTNMT, 2020, Hà Nội.
2. Tổng cục thống kê, Dân số Việt Nam, NXB Thống kê, 2019, Hà Nội.
3. Lê Văn Cát, Cơ sở hóa học và kỹ thuật xử lý nước, NXBTN, 1999, Hà Nội.
4. Từ Vọng Nghi, Huỳnh Văn Trung, Trần Tứ Hiếu, Phân tích nước, NXB KHKT, 1986, Hà Nội.
5. Metcalf, Eddy, Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. Third Eđition
(1991), Journal of Environmental Protection, 2015, 6(7), 109.
6. G. Rheiheimer, Kiều Hữu Ảnh, Ngô Tự Thành, VSV học của các nguồn nước, NXBKHKT, 1985.
7. Nguyễn Ngọc Lý, Báo cáo nước Hồ, 2015, Hà Nội.
8. Văn Hữu Tập, Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Hoài Châu, Nghiên cứu tiền xử lý làm
giảm COD và độ màu nước rỉ rác bãi chôn lấp rác bằng q trình keo tụ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 2012, 50 (2B), 169–175.
9. Đặng Xuân Hiển, Văn Hữu Tập, Bước đầu nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bãi
chôn lấp chất thải rắn bằng tác nhân O3 và UV/O3, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ, 2013, 51 (3B), 224–230.
10.Bhalla B., Saini M.S., Jha M.K., Effect of age and seasonal variations on
leachate characteristics of municipal solid waste landfill, International Journal of
Research in Engineering and Technology, 2013, 2 (8), 223-232.
11. Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khác Liệu,
Xử lý nước rỉ rác bằng tác nhân UV-fenton trong thiết bị gián đoạn, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, 2009, 53, 165–175.
12.Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hồng Hải, Công nghệ xử lý nước thải bệnh viện,
NXBKH&KT, 2004, Hà Nội.
13.Bộ Y tế, Quy chế quản lý chất thải y tế (QĐ47/QĐ-BYT), 2012, Hà Nội
14.Trần Hiếu Nhuệ. Tiêu điểm “Kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường nước ở đô thị Việt
Nam; thách thức và cơ hội”. Hội thảo “Tập huấn về Nâng cao năng lực, kiến thức
“Cung cấp nước và các dịch vụ vệ sinh bền vững cho con người trong một thế giới luôn biến đổi”, 2014, Hà Nội.
15.Trần Hiếu Nhuệ, Báo cáo tổng hợp đào tạo công nhân vận hành nhà máy xử lý
nước thải Đức Ninh, thành phố Đồng Hới, 2014, Quảng Bình.
16.Nguyễn Văn Phước, Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng phương
pháp sinh học, NXBXD, 2010, Hà Nội.
17.G. Tchobanoglous et al., Eds., Wastewater engineering: treatment and resource
recovery, Fifth edition. New York, NY: McGraw-Hill Education, 2014.
18.X. Hu, P. L. Yue, and Croucher Foundation, Eds., Proceedings of the third Asia- Pacific Conference on Sustainable Energy and Environmental Technologies: Hong Kong, 3-6 December 2000. Singapore; River Edge, NJ: World Scientific, 2001. 19.G. Tchobanoglous et al., Eds., Wastewater engineering: treatment and resource
recovery, Fifth edition. New York, NY: McGraw-Hill Education, 2014.
20.U.S. EPA, Nitrogen Control Manual, vol. EPA/625/R-93/010. Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC., 1993.
21.Metcalf & Eddy and G. Tchobanoglous, Eds., Wastewater engineering:
treatment disposal reuse, 2d ed. New York: McGraw-Hill, 1979.
22.Phùng Đức Tiến, Nguyễn Duy Điều, Hoàng Văn Lộc, Bạch Thị Thanh Dân, 2009, Đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường trong chăn ni , Tạp chí chăn ni, 2009, 10-16.
23.M. Kermani, B. Bina, H. Movahedian, M.M. Amin, M. Nikaein, Application of
moving bed biofilm process for biological organics and nutrients removal from municipal wastewater, Am. J. Environ. Sci., 2008, 4(6), 675-682.
24.S.M. Borghei, S.H. Hosseini, The treatment of phenolic wastewater using a
moving bed biofilm reactor, Process Biochem. Journal, 2004, 39, 1177-1181.
25.J. Brinkley, C.H. Johnson, R. Souza, Moving bed biofilm reactor technology- a
full scale installation for treatment of pharmaceutical wastewater, North Carolina
American Water Works Association-Water Environment Federation (NC AWWA- WEA), Annual Conference Tec, 2007.
26.P. McQuarrie, J.P. Boltz, Moving bed biofilm rector technology: process
applications, design and performance, Water Environ. Res., 2011 83(6), 560-575. 27.C. Brosseau, B. Émile, M. Labelle, É. Laflamme, P.L. Dold, Y. Comeau,
Compact secondary treatment train combining a labscale moving bed biofilm reactor and enhanced flotation processes, Water Research, 2016, 106, 571-582. 28.Lamela Co., Hướng dẫn sử dụng và lắp đặt giá thể trong xử lý nước thải thủy
sản, thực phẩm bằng công nghệ MBBR, NXB Hồ Chí Minh, 2015, Tp. Hồ Chí
Minh.
29.Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nguyệt Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Khoa học và Kỹ thuật, 2002, Hà Nội.
30.C. Brosseau, B. Émile, M. Labelle, É. Laflamme, P.L. Dold, Y. Comeau,
Compact secondary treatment train combining a labscale moving bed biofilm reactor and enhanced flotation processes, Water Research, 2016, 106, 571-582. 31.Chu, L. & Wang, J, Nitrogen removal using biodegradable polymers as carbon
source and biofilm carriers in a moving bed biofilm reactor, Chemical Engineering
Journal, 2011, 170, 220-225.
32.Layva-Diaz, J., Caldenron, K., Rodriguez, F., Gonzalez, Comparative kinetic study between moving bed biofilm reactor-membrane bioreactor and membrane bioreactor systems and their influence on organ matter and nutrients removal,