Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể bao gồm: làm đầy nước thải, thổi khí, để lắng tĩnh, xả nước thải và xả bùn dư. Được mô tả ở hình 2.6.
Hình 2.6. Các giai đoạn hoạt động của bể Aerotank hoạt động gián đoạn (SBR)
Trong bước một, khi cho nước thải vào bể, nước thải được trộn với bùn hoạt tính lưu lại từ chu kỳ trước. Sau đó, hỗn hợp nước thải và bùn được sục khí ở bước hai với thời gian thổi khí đúng theo thời gian yêu cầu. Quá trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ được oxy hóa trong giai đoạn này. Bước thứ ba là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh. Sau đó, nước trong nằm phía trên lớp bùn được xả ra khỏi bể. Bước cuối cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn bể.
Các ngăn bể khác hoạt động lệch pha nhau để đảm bảo cho việc cung cấp nước thải cho xử lý được liên tục. Bể Aerotank hoạt động gián đoạn theo mẻ làm việc không cần bể lắng đợt hai, trong một số trường hợp bể điều hòa và bể lắng đợt hai có thể được bỏ qua.
Bể Aerotank hệ SBR có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, lưu lượng nước thải không ổn định, hiệu quả xử lý cao, khử được các chất dinh dưỡng nitơ, dễ vận hành. Sự dao động lưu lượng nước thải ít ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý. Nhược điểm chính của bể
là công suất xử lý nước thải nhỏ. Để bể hoạt động có hiệu quả, người vận hành phải có trình độ và phải theo dõi thường xuyên các bước xử lý nước thải.
2.3 Ứng dụng chế phẩm Sanjiban, sản phẩm công nghệ sinh học trong xử lý nƣớc rỉ rác
2.3.1 Sự phát triển cần thiết của “chữa trị sinh học” trong xử lý nƣớc rỉ rác
Nguyên nhân của vấn đề rác thải này thì rất đơn giản. Những hỗn hợp không ổn định làm chết ngạt những hệ thống sinh học tự nhiên ở những hồ chứa tự nhiên. Những vi khuẩn khỏe mạnh thường chuyển hóa chất thải thành những chất dinh dưỡng cần thiết cho bản thân thì bị chết do quá mức chịu đựng. Cách giải quyết của vấn đề này là thêm vào hệ thống sự hoạt động vi sinh vật tự nhiên để cân bằng lại hệ sinh thái.
“Chữa trị sinh học”-“Bioremediation” là một ứng dụng của xử lý sinh học để làm sạch những chất ô nhiễm không mong muốn. Nó kết hợp công dụng của vi sinh vật như: nấm, vi khuẩn để phân hủy sinh học những chất gây ô nhiễm. “Chữa trị sinh học” cho hiệu quả xử lý, làm sạch môi trường cao, làm tăng sự lựu chọn thích hợp của kỹ thuật chữa trị trong việc dọn dẹp những ca phẫu thuật.
2.3.2. Các đặc tính và ứng dụng của Sanjiban MicroActive trong xử lý môi trƣờng trƣờng
Sanjiban MicroAcitve là một chất kích hoạt lỏng thu nhận từ quá trình lên men phức tạp. Dễ dàng ứng dụng, không có tính độc hại, đảm bảo an toàn và 100% tự nhiên, MicroActive không phải là một chất khử mùi mà là những chất chiết xuất hữu cơ được làm giàu với những enzyme tự nhiên kích hoạt nhanh chóng và tăng sinh khối những vi sinh vật khỏe mạnh có trong hệ thống thải. Vì những vi sinh vật này làm nhiệm vụ phân hủy chất thải, quá trình phân hủy thay đổi từ kỵ khí sang hiếu khí, thì nó nhanh chóng làm giảm mùi hôi [9].
Phương pháp “chữa trị sinh học” bằng Sanjiban là “tăng cường quá mức” những tổ chức vi sinh hoạt động trong nước thải để phá hủy những chất thải. Sanjiban tạo ra số lượng lớn oxy hòa tan tự tái sinh và oxy tự do mà nó ức chế quá trình tạo mùi gây ra do những hoạt động kỵ khí. Nếu dùng đúng, đó là quá trình kiềm hóa mùi tự nhiên, tái tạo và giữ sự cân bằng sinh thái hệ vi sinh vật. MicroActive cũng sẽ kích hoạt và làm tăng số lượng khuẩn lạc vi khuẩn được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm, mà có thể được tạo ra trong hồ thải để tăng cường sự “chữa trị sinh học”.
Sự cần thiết của Sanjiban MicroActive là hoạt động hợp lực của sự gia tăng sinh học tại chỗ và sự xúc tác dựa vào enzyme tự nhiên phá hủy những chất thải hữu cơ có trong nước thải. Sự hợp lực này sẽ tái tạo ra những chất dinh dưỡng tự nhiên trong nước thải. Sanjiban MicroActive có mục đích chính là đưa ra dung dịch tự nhiên cho xử lý nước thải để có thể thải ra những hệ thống nước bão hòa oxy, cung cấp sự sống, thích hợp cho trồng trọt và nông nghiệp.
Những thuận lợi của việc xử lý bằng Sanjiban MicroActive
Giảm hàm lượng BOD và COD Giảm TSS (tổng chất rắn lơ lửng) Giảm hàm lượng FOG (chất dầu mỡ)
Tăng hàm lượng MLSS (nồng độ bùn hoạt tính) Hạn chế mùi
Làm tăng độ trong của nước
Có thể tái sử dụng nước cho trồng trọt và nông trại Giảm thời gian lưu và giá cả cho xử lý nước thải
2.3.3 Các loại sản phẩm dùng trong xử lý nƣớc thải
Sanjiban MicroActive – 1000 Bio-clean (làm sạch tự nhiên)
Sanjiban MicroActive – 6000 Sewage Bio-digestic Treatment (phân hủy sinh học chất thải)
Sanjiban MicroActive - 8000 Chem Bio-Treat (xử lý sinh hóa)
2.3.4 Sản phẩm Sanjiban MicroActive 8000 Chem Bio-Treat
2.3.4.1. Giới thiệu
Sanjiban MicroActive-8000 Chem Bio-Treat là một chất kích thích lỏng, thu nhận từ quá trình lên men phức tạp. Nó là hỗn hợp của những chất trích tự nhiên và những enzyme kích hoạt có khả năng nhân số lượng vi sinh vật khỏe mạnh có mặt trong bùn hoạt tính hay trong môi trường nuôi cấy đặc hiệu của vi khuẩn và nấm trong phòng thí nghiệm cần cho chữa trị sinh học. Vì những vi sinh vật này phân hủy sinh học những chất ô nhiễm trong nước thải nên sự giảm hàm lượng BOD, COD và TSS sẽ tăng lên nhanh chóng. Sanjiban tạo ra lượng lớn oxy hòa tan tự sinh và oxy tự do cần cho việc kích hoạt lại bùn hoàn lưu trong những hệ thống xử lý nước thải hóa học.
2.3.4.2 MicroActive- 8000 hoạt động kiểu xử lý sinh hóa
Những enzyme tự nhiên MicroActive-8000 kích hoạt oxy và chuyển đổi nó thành một dạng mà ở đó nguyên tử oxy có thể kết hợp trực tiếp vào các hợp chất hóa học phức tạp, và phá vỡ những hợp chất chuỗi dài. Sau đó, hợp chất hóa học phức tạp bị phá vỡ thành những hợp chất đơn giản và cuối cùng tạo thành acid béo đơn. Vì quá trình này được lặp lại do vậy nhanh chóng trở thành thức ăn cần thiết cho quần thể vi sinh vật. Khi một phản ứng được hoàn thành, enzyme tự nhiên phá vỡ tự do để gắn kết nó với nguồn hợp chất hóa học phức tạp khác để lặp lại phản ứng tương tự.
Sanjiban MicroActive - 8000 xử lý sinh hóa hoạt động cùng lúc theo hai hướng trong ma trận hợp chất hóa học, là đồng thời và hợp lực: một hướng là tạo ra một môi trường hiếu khí bằng việc tạo ra lượng lớn oxy hòa tan ở mật độ tăng dân số vi sinh vật, và một hướng khác là phá bỏ những chuỗi phân tử hóa học phức tạp dài để tạo thành acid béo, CO2 và nước.
2.3.4.3. Đặc tính sản phẩm
Ổn định: 9-12 tháng
Đặc tính bề ngoài: chất lỏng màu nâu sáng
Mùi: mùi đất
Trọng lượng riêng: 1
Hoạt tính : ngay tức khắc
Chuỗi pH: 5-9
PHẦN III. PHƢƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM
3.1 Thời gian và địa điểm
3.1.1 Thời gian thực hiện
Thời gian bắt đầu ngày 1 tháng 4 năm 2005 Thời gian kết thúc ngày 30 tháng 7 năm 2005
3.1.2 Địa điểm
Phòng thí nghiệm Công Nghệ Xử Lý, khoa Môi Trường, Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Trung tâm Công Nghệ và Quản lý Môi trường và Tài Nguyên, Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
3.2 Vật liệu thí nghiệm
3.2.1 Nƣớc rỉ rác mới (đƣợc hình thành dƣới 2 năm)
Nước rác mới được lấy ở bể bơm đầu vào ở trạm xử lý nước rác Gò Cát, (quận Bình Tân, Tp. HCM). Nước rỉ rác lấy về được pha loãng ra với nồng độ tùy theo vào điều kiện ngoại cảnh lúc làm thí nghiệm và mô hình lúc làm thí nghiệm, nhằm làm giảm nồng độ chất hữu cơ có trong nước rỉ rác ban đầu, đưa về điều kiện gần với điều kiện xử lý hiếu khí, để làm tăng hiệu quả xử lý của mô hình thử nghiệm.
3.2.2Bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính chưa ổn định được lấy từ bể lắng của Trạm xử lý nước rỉ rác Gò Cát.
Bùn chuyển hóa tốt lấy từ nhà máy bia Tiger, thuộc Công Ty bia Việt Nam. Bùn lấy về cho chạy thích nghi với nước rỉ rác trước khi đưa vào mô hình thử nghiệm, khi bùn chuyển hóa tốt, tạo bông cặn và lắng tốt thì cho đưa vào chạy mô hình.
Bùn hoạt tính là loại bùn xốp có chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng (khuấy trộn đều) và đảm bảo oxy dùng cho các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ thì phải luôn luôn duy trì việc cung cấp khí. Số lượng quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần chất thải, hàm lượng các chất thải, lượng oxy hòa tan, chế độ thủy động học của bể.
3.2.3Chế phẩm
Sanjiban MicroActive-8000 Chem Bio-Treat, nồng độ tương ứng với các nghiệm thức khác nhau.
Sanjiban Culture Concentrate Microal Probiotic (PV), nồng độ tương ứng với các nghiệm thức khác nhau.
3.2.4. Dụng cụ thí nghiệm
Các thùng có dung tích 20 lít có van xả bùn, máy bơm sục khí, các viên đá sủi bọt dùng trong sục khí vào bể, ống dẫn khí…
Các dụng cụ thiết bị dùng cho phân tích: ống đong, ống nghiệm, buret, pipet…
3.2.5.Hóa chất
Các hóa chất dùng trong phân tích các chỉ tiêu theo dõi: COD, BOD của mẫu nước thải: H2SO4, Na2S2O3, AgSO4, K2Cr2O7, FAS…
3.3 Mô hình nghiên cứu
Là mô hình kết hợp giữa mô hình khuyến cáo cụ thể của nhà sản xuất chế phẩm và mô hình SBR, từng giai đoạn cụ thể tương ứng với những giai đoạn thời gian thí nghiệm khác nhau.
3.3.1. Mô hình khuyến cáo của công ty sản xuất chế phẩm
3.3.1.1. Vật liệu
Bể 60 lít, bằng nhựa hay thiết
Sục khí nên sục khí với vòi sục khí nhỏ, chậm, dùng cho bể nuôi cá Nước rỉ rác mới
3.3.1.2. Phương pháp
Cho 50 lít nước rỉ rác vào bể chứa một cách từ từ, liên tục, trong vòng 1 giờ. Cho chế phẩm Sanjiban MicroActive vào bằng cách nhỏ giọt từ từ. Với hàm lượng cụ thể 50 ml Sanjiban microactive 8000 + 5 ml PV và 1lít nước, trộn đều, cho vào bể khi nước rỉ rác được cho vào đầy bể, trong vòng 1 giờ.
Quá trình cho nước rỉ rác và chế phẩm vào bể phải được thực hiện trong 2 giờ. Sau 2 giờ, chuyển nước vào bể sục khí, không được xáo trộn bùn ở dưới dáy. Sục khí liên tục trong 2 giờ.
Sau đó, chuyển nước không có bùn vào bể lắng để lắng các chất rắn, bùn lắng trong 1 giờ.
Chuyển nước vào bể lắng cuối cùng. Lắng trong 1 giờ. Sau 1 giờ, lấy nước ở trên đi phân tích các chỉ tiêu cần thiết.
3.3.2. Mô hình thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm là mô hình SBR, với chu kỳ thời gian cho mỗi giai đoạn cụ thể khác nhau tương ứng ở mỗi mô hình thí nghiệm. Mô hình thí nghiệm thay đổi theo từng mô hình cụ thể, với các điều kiện khác nhau trong những thời gian khác nhau của thí nghiệm.
Tổng thể tích xử lý là 20 lít
3.3.3. Các yêu cầu trong quá trình chạy mô hình
Ngoài các điều kiện cho phép thay đổi, các điều kiện khác phải đảm bảo tính đồng đều ở các nghiệm thức khi chạy mô hình: hàm lượng khí sục vào, cùng chịu một điều kiện ngoại cảnh tác động.
Theo dõi trong suốt quá trình chạy mô hình.
Các mẫu phân tích phải được bảo quản nếu chưa phân tích ngay.
3.4 Phƣơng pháp tiến hành của các mô hình thí nghiệm
3.4.1 Thí nghiệm 1: Mô hình thí nghiệm với bùn chƣa ổn định
3.4.1.1. Vật liệu
Nước rỉ rác lấy về pha loãng với nước máy theo tỉ lệ 1:5.
Hàm lượng bùn chiếm 20% ở mỗi nghiệm thức. Bùn lúc này chưa chuyển hóa tốt, có màu nâu sẫm, nhưng lắng không tốt, còn lơ lửng trong nước thải sau khi xử lý.
Hàm lượng chế phẩm bổ sung tùy theo các nghiệm thức, trước khi cho chế phẩm vào thùng xử lý, chế phẩm được pha loãng với nước máy, pha loãng thành 1 lít dung dịch và trộn đều (theo khuyến cáo của nhà sản xuất chế phẩm), riêng với nghiệm thức đối chứng không cho chế phẩm vào, nên cho 1 lít nước máy.
3.4.1.2. Phương pháp
Cho bùn hoạt tính, nước rỉ rác được pha loãng vào thùng có dung tích 20 lít, sau đó cho chế phẩm vào với hàm lượng tương ứng theo các nghiệm thức khác nhau.
Sục khí liên tục trong 8 giờ, sau đó để lắng qua đêm. Lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu theo dõi.
Sau đó tiếp tục sục khí trong 22 giờ, để lắng khoảng 3 giờ. Lấy mẫu phân tích.
3.4.1.3. Các mô hình
Các mô hình thí nghiệm dựa vào các điều kiện sau:
Hàm lượng chất hữu cơ đầu vào (COD), được bố trí trong những khoảng thời gian khác nhau.
Thời lượng sục khí trong cùng thời gian thí nghiệm.
Có hai mô hình chạy trong hai thời gian khác nhau, mỗi mô hình chạy có 4 nghiệm thức tương ứng.
Mô hình A: mô hình thí nghiệm với bùn hoạt tính không ổn định
Mô hình B: mô hình thí nghiệm với bùn hoạt tính không ổn định và có bổ sung thêm PV (theo khuyến cáo là nên thêm dung dịch PV vào khi dùng cho xử lý nước rác)
Bảng 3.1. Hàm lượng chế phẩm bổ sung theo các nghiệm thức tương ứng
Mô hình Nghiệm thức Hàm lượng Sanjiban 8000 (ml) Hàm lượng PV (ml) A A0 A20 A100 A200 0 20 100 200 0 0 0 0 B B0 B20 B100 B200 0 20 100 200 0 2 10 20
3.4.2. Thí nghiệm 2: Mô hình thí nghiệm với bùn ổn định
Mô hình thí nghiệm thay đổi để nâng hiệu quả xử lý nước thải hơn so với mô hình thí nghiệm trước, kiểm tra sự ảnh hưởng của độ ổn định của bùn hoạt tính lên hiệu quả xử lý nước rác.
3.4.2.1. Vật liệu
Nước rỉ rác lấy về pha loãng theo tỉ lệ 1: 15.
Hàm lượng bùn chiếm 20% ở mỗi nghiệm thức. Bùn chuyển hóa tốt, tạo màu nâu sẫm, tạo bông cặn lớn và lắng tốt.
Hàm lượng chế phẩm bổ sung tùy theo các nghiệm thức, trước khi cho chế phẩm vào thùng xử lý, chế phẩm được pha loãng với nước máy, pha loãng thành 1 lít dung dịch và trộn đều.
3.4.2.2. Phương pháp
Cho bùn vào các thùng chứa, tiếp theo cho nước rỉ rác pha loãng vào đúng thể tích cần xử lý (20 lít). Sục khí liên tục trong 72 giờ, sau đó để lắng, lấy nước thải sau xử lý đi phân tích các chỉ tiêu theo dõi.
Cho chế phẩm vào với hàm lượng tương ứng với các nghiệm thức, sục khí, để lắng, lấy mẫu đi phân tích.
Mẫu nước thải sau xử lý trước khi đem phân tích các chỉ tiêu theo dõi được ly tâm ở tốc độ 3000- 4000 vòng/ phút trong 4-5 phút
3.4.2.3. Các mô hình
Các mô hình thí nghiệm dựa vào các điều kiện sau:
Hàm lượng chất hữu cơ đầu vào (COD), được bố trí trong những khoảng thời gian khác nhau.
Hàm lượng chế phẩm trong cùng thời gian thí nghiệm.
Thời lượng sục khí trong cùng thời gian thí nghiệm.
Có 2 mô hình thí nghiệm chạy trong 2 thời gian khác nhau, mỗi mô hình thí nghiệm có 4 nghiệm thức tương ứng
Mô hình C: hàm lượng COD đầu vào thấp Mô hình D: hàm lượng COD đầu vào cao
Bảng 3.2. Hàm lượng chế phẩm bổ sung cho các nghiệm thức tương ứng
Mô hình Nghiệm thức Hàm lượng Sanjiban 8000 (ml) Hàm lượng PV (ml) C C0