3.8.2. Phương pháp khắc phục tắc màng
Nếu tổn thất áp qua màng tăng lên trên 30 cmHg, ngay cả khi đã dùng cách rửa màng bằng thổi khí thì cần làm sạch màng bằng cách ngâm màng vào bể hóa chất.
Sau khi ngâm màng 1 giờ trong dung dịch NaOCl, áp suất qua màng gần phục hồi như ban đầu. Cụ thể, với nồng độ NaOCl 500 mg/L, áp suất qua màng giảm từ 5 xuống 3 cmHg. Với các nồng độ NaOCl cao hơn (1000 – 3000 mg/L), áp suất qua màng giảm xuống còn 1,5 và 1 cmHg. Tuy nhiên, áp suất qua màng vẫn chưa được phục hồi như lúc ban đầu.
màng có xu hướng giảm. Áp suất qua màng hồi phục như ban đầu, đạt 0,3 cmHg ở các nồng độ NaOCl 1000, 2000 và 3000 mg/L. Do đó, để tiết kiệm hóa chất nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả làm sạch màng, điều kiện ngâm màng 2 giờ trong dung dịch NaOCl 1000 mg/L đã được lựa chọn.
Hình 24. Sự thay đổi áp suất qua màng theo thời gian sau khi làm sạch bằng hóa chất
Qua số liệu thể hiện trên Hình 24. cho thấy, sau khoảng thời gian 43 ngày hoạt động, áp suất qua màng mới đạt 32 cmHg. Với màng lúc đầu, áp suất qua màng đạt 31 cmHg sau 45 ngày. Kết quả này cho thấy khả năng làm việc của màng sau khi làm sạch đã được phục hồi gần như lúc ban đầu. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu về màng cho thấy, sau mỗi lần rửa màng, thời gian làm việc của màng có xu hướng suy giảm. Kết quả trong nghiên cứu của Kornboonraksa và Lee (2009) cũng tương tự như trong nghiên cứu. Đây là vấn đề không tránh khỏi khi sử dụng màng lọc. Do đó, phương pháp tối ưu nhất là tối ưu các điều kiện làm việc của màng trong bể sinh học, để hạn chế hiện tượng tắc nghẽn màng lọc, duy trì thời gian làm việc của màng lâu dài.
3.9. Sản lượng bùn dư trong hệ thống MBR
Dựa vào nguyên lý cơ bản về cân bằng khối lượng, có thể thiết lập được các phương trình cân bằng khối lượng của bùn (sinh khối) và cơ chất trong hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kết hợp lọc màng, từ đó tính tốn được sản lượng bùn dư trong hệ thống (Đỗ Khắc Uẩn, 2010):
M (mg VSS/ngày) = ]
Trong xử lý hiếu khí nước thải sinh hoạt, các thơng số động học sử dụng để tính tốn như sau: kd: 0,01 – 0,08/ngày và Y: 0,1 – 0,4 mg VSS/mg COD (Henze, 1992; Metcalf và Eddy, 2003; Trouve và ncs, 2004).
Kết quả nghiên cứu các thông số động học trong nước thải giàu chất dinh dưỡng (N, P) như nước thải lị mổ có các giá trị kd: 0,037 – 0,051/ngày và Y: 0,205 –
0,284 mg VSS/mg COD (Pradyut và ncs, 2013).
BHT trong bể MBR xử lý nước thải chăn ni lợn của nhóm nghiên cứu Kornboonraksa và ncs (2009) có các giá trị kd: 0,013 /ngày và Y: 0,78 mg VSS/mg COD. Nhìn chung, BHT thích nghi với nước thải giàu dinh dưỡng và tăng trưởng sinh khối nhanh. Do đó, lựa chọn các giá trị cho hệ nghiên cứu: kd: 0,04/ngày và Y: 0,55 mg VSS/mg COD.
Hệ xử lý nghiên cứu có lưu lượng nước thải vào bể MBR Qi = 240 (L/ngày); thời gian lưu bùn θb = 50 ngày; thời gian lưu thủy lực trong bể MBR θ = 0,46 ngày. Nồng độ cơ chất đầu vào bể MBR sau các giai đoạn xử lý yếm khí và thiếu khí cịn lại trung bình Si = 400 mg/L; giá trị COD đầu ra trung bình Se = 52 mg/L; và cơ chất trong bể MBR S = 220 mg/L.
M = ] = 15245 mg VSS/ngày
Như vậy, lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày là:
Qw = = 2,22 L/ngày
(với tỷ số MLVSS /MLSS = 0,76 và nồng độ BHT trong bể là 9000 mg/L ) Để duy trì hàm lượng BHT 9000 mg/L trong bể MBR, lượng bùn dư tháo ra mỗi ngày là 2,22 lít. Lượng bùn dư sinh ra thấp nên rút ngắn được thời gian tháo bùn và giảm chi phí xử lý bùn dư. Trong quy mô nghiên cứu này, lượng bùn dư sinh ra được tận dụng lại bằng cách ni dưỡng trong các bể xử lý bên ngồi để dự phòng thay thế phòng khi trường hợp hệ xử lý gặp sự cố.
[
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
4.1. Kết luận
Nước thải chăn nuôi lợn khu vực nghiên cứu ô nhiễm rất cao so với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về yêu cầu vệ sinh nước thải chăn nuôi gia súc (QCVN 01- 79:2011/BNNPTNT) cột B, cụ thể: COD cao gấp 29 - 83 lần, NH4+-N cao gấp 15 - 65 lần, T-P cao gấp 4 - 12 lần, SS cao gấp 20 - 35 lần và coliform cao gấp 160 - 440 lần.
Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tắc nghẽn màng cho thấy, vận hành bể sinh học kết hợp lọc màng với các điều kiện: môđun màng dạng sợi rỗng có sợi duỗi thẳng, hút nước từ một đầu sợi, một đầu bó sợi cố định, vật liệu màng PVDF (so với các vật liệu khác như PTFE, CA, CA biến tính), năng suất lọc ≤ 15 L/m2.h, cường độ sục khí ở mức 0,06 L/cm2/ph, nồng độ BHT trong bể tích hợp mơđun màng lọc duy trì khoảng 9000 mg/L, đã giảm hiện tượng tắc nghẽn màng lọc.
Hệ thống xử lý sinh học được bố trí gồm các giai đoạn yếm khí, thiếu khí và hiếu khí kết hợp lọc màng đã đạt được hiệu suất xử lý cao trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn khi vận hành ở điều kiện tối ưu: lưu lượng đầu vào 45 L/ngày, năng suất lọc 12 L/m2.giờ với chế độ hút 10 phút nghỉ 2 phút, cường độ sục khí 0,0675 – 0,075 L/cm2/phút, duy trì DO trong bể hiếu khí 3 – 6 mg/L, nồng độ BHT trong bể tích hợp mơđun màng lọc duy trì khoảng 9000 mg/L, thời gian lưu bùn SRT 50 ngày và tỷ lệ dịng tuần hồn từ bể hiếu khí về bể thiếu khí ở mức 300%. Chỉ với thời gian lưu nước toàn hệ rất ngắn 1,52 ngày, hiệu suất xử lý COD, NH4+, NO3-, TN và TP của hệ thống đạt được rất cao, tương ứng lần lượt là 97,5 – 98,3, trên 99,9; 70,8 – 88,3; 84,8 – 97,5 và 91,8 – 98,3%, tương ứng các giá trị đầu ra là 52 – 98; thấp hơn 1; 5,7 – 27,72; 8,1 – 29,2 và 0,7 – 6,5 mg/L, đáp ứng tiêu chuẩn xả thải QCVN 01- 79:2011/BNNPTNT loại B. Bên cạnh đó, chỉ tiêu coliform đạt tiêu chuẩn loại A và độ đục thấp hơn 1 NTU. Năng suất cực đại mà hệ đạt được là 4,8 kg COD/m3.ngày và 0,484 kg NH4/m3.ngày.
Nguyên nhân màng bị tắc không xử lý được bằng các biện pháp cơ học được xác định là do các chất hữu cơ hòa tan đã đi sâu vào trong sợi màng. Do đó, lựa chọn NaOCl để làm sạch màng. Ngâm màng trong dung dịch NaOCl nồng độ 1000 mg/L trong 2 giờ đã phục hồi được khả năng làm việc của màng như ban đầu.
Để duy trì nồng độ BHT khoảng 9000 mg/L trong bể tích hợp màng lọc cần phải rút ra khoảng 2,22 lít bùn mỗi ngày. Lượng bùn dư sinh ra được tận dụng lại bằng cách nuôi dưỡng trong bể xử lý khác để dự phòng cung cấp kịp thời khi hệ xử lý gặp sự cố trong quá trình vận hành.
Các kết quả đạt được khẳng định về khả năng ứng dụng tích hợp màng lọc bên trong các hệ thống xử lý sinh học nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của hệ thống, đáp ứng được các tiêu chuẩn xả thải ngày càng khắt khe.
4.3. Kiến nghị
Cần tiếp tục nghiên cứu để nâng cao công suất hệ sinh học kết hợp lọc màng, có thể triển khai trên thực tế xử lý nước thải chăn nuôi với lượng nước thải lớn.
Bên cạnh đó, nghiên cứu làm giảm thiểu khả năng tắc nghẽn của màng để duy trì hoạt động của màng được lâu dài.
Nghiên cứu lắp ghép, chế tạo mơđun màng lọc có giá thành phù hợp với điều kiện Việt Nam để công nghệ này được ứng dụng rộng rãi hơn.