CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.7. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tắc màng
Màng lọc được tích hợp bên trong bể có thể tích 50L (40 cm x 18 cm x 70 cm). Hệ thống sục khí được lắp đặt phía dưới môđun màng lọc. Cường độ sục khí được kiểm soát bằng van và lưu lượng kế; Áp suất qua màng được đo bằng đồng hồ đo áp suất (đồng hồ khí). Nước được hút qua màng lọc ra ngoài nhờ bơm hút nên áp suất qua màng là áp suất âm (trong luận án thể hiện giá trị áp suất bằng giá trị dương). Sơ đồ mô hình thí nghiệm được thể hiện trên Hình 2.8.
Trong nghiên cứu này lựa chọn chế độ vận hành với năng suất lọc không đổi, do đó phải điều chỉnh áp suất qua màng để đáp ứng được điều này. Theo dõi
56
sự tăng áp suất qua màng theo thời gian, ghi chép số liệu trong quá trình thí nghiệm, xử lý bằng phần mềm Excel.
Hình 2.8. Mô hình bể hiếu khí tích hợp màng lọc Các thông số vận hành ban đầu được lựa chọn:
- Năng suất lọc 12 L/m2.h (năng suất lọc của màng giảm rất nhanh trong khi vận hành (Noor và ncs, 2002), do đó lựa chọn năng suất lọc ở giá trị thấp nhằm mục đích duy trì khả năng làm việc lâu dài của màng, tạo điều kiện thuận lợi để khảo sát các yếu tố khác; bên cạnh đó cũng tiết kiệm năng lượng);
- Cường độ sục khí 0,075 L/cm2/phút (Đỗ Khắc Uẩn (2012): tắc màng giảm khi cường độ sục khí ≥ 0,069 L/cm2/phút);
- Nồng độ BHT trong bể khoảng 9000 mg/L (bể MBR thường hoạt động trong bể có mật độ vi sinh cao, tối ưu trong khoảng 8000 – 12000 mg/L (Kornboonraksa và Lee, 2009) .
Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của vật liệu màng lọc dạng tấm phẳng Các loại vật liệu màng sử dụng để khảo sát là: PVDF, CA, CA biến tính và PTFE.
Điều kiện và quy trình thí nghiệm được thực hiện như đã mô tả ở mục 2.3.7.
Sự tắc màng được thể hiện qua sự thay đổi áp suất qua màng theo thời gian đối với từng vật liệu màng. Trên có sở theo dõi kết quả của sự thay đổi này sẽ lựa chọn được vật liệu màng phù hợp, sao cho áp suất qua màng này tăng chậm nhất.
Nước thải vào Nước thải sau
xử lý
Sục khí
Màng lọc
Bùn dư
Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của hình thái môđun màng lọc sợi rỗng Các thí nghiệm được thực hiện với các hình thái môđun màng lọc dạng sợi rỗng khác nhau đã lắp ghép được (Hình 2.9), gồm: các sợi màng uốn cong hình chữ U, hút nước từ một đầu sợi (môđun M1); các sợi màng duỗi thẳng, hút nước từ hai đầu sợi (môđun M2); các sợi màng duỗi thẳng, hút nước từ một đầu sợi, một đầu bó sợi cố định (môđun M3); và các sợi màng duỗi thẳng, hút nước từ một đầu sợi, một đầu sợi không bó cố định (môđun M4).
Các hình thái môđun màng lọc sợi rỗng có diện tích bề mặt [2 x π x R x L x số sợi] = [(2 x 3,14 x 35x10-2 m x 0,6x10-3 m) x 48] = 0,065 m2 .
Hình 2.9. Một số hình thái môđun màng lọc dạng sợi rỗng đã được lắp ghép Điều kiện và quy trình thí nghiệm được thực hiện như đã mô tả ở mục 2.3.7.
Do hệ thống sục khí được bố trí cố định bên dưới đáy bể nên khi thay đổi các hình thái môđun màng khác nhau, sự tác động của dòng khí lên các sợi màng cũng khác nhau. Theo dõi tắc màng qua sự thay đổi áp suất qua màng theo thời gian của từng hình thái môđun màng. Trên cơ sở đó sẽ lựa chọn hình thái môđun màng sợi rỗng thích hợp, sao cho áp suất qua màng tăng chậm nhất, để thử nghiệm cho các thí nghiệm tiếp theo.
Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của cường độ sục khí
Cường độ sục khí được thay đổi bằng cách điều chỉnh van và lưu lượng kế, trong khoảng: 0,015; 0,03; 0,045; 0,06 và 0,075 L/cm2/phút.
58
Các điều kiện và trình tự thí nghiệm được thực hiện như đã mô tả ở mục 2.3.7 với môđun màng lọc sợi rỗng được sử dụng là loại đã lựa chọn được từ thí nghiệm 3.
Theo dõi tắc mằng qua sự thay đổi áp suất qua màng theo thời gian với từng cường độ sục khí. Trên cơ sở đó, lựa chọn cường độ sục khí thích hợp, sao cho áp suất qua màng tăng chậm nhất.
Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của năng suất lọc
Năng suất lọc được thay đổi bằng cách điều chỉnh tốc độ bơm hút nước qua màng, trong khoảng: 12, 15, 20 và 30 L/m2.h..
Các điều kiện và quy trình thí nghiệm được thực hiện như mô tả ở mục 2.3.7, trong đó môđun màng lọc sợi rỗng được sử dụng là loại đã lựa chọn được từ thí nghiệm 3 và cường độ sục khí thích hợp có được từ thí nghiệm 4.
Theo dõi tắc màng qua sự thay đổi áp suất qua màng theo thời gian với từng năng suất lọc. Trên cơ sở đó, sẽ lựa chọn năng suất lọc thích hợp, sao cho áp suất qua màng tăng chậm nhất.
Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ bùn hoạt tính trong bể lọc màng
Khi tăng nồng độ BHT có thể tăng hiệu quả xử lý sinh học, nhưng khi nồng độ BHT tăng vượt quá một giới hạn nào đó sẽ làm tăng độ nhớt của bùn và khi đó làm giảm năng suất lọc rất nhanh.
Nồng độ BHT trong bể hiếu khí lọc màng được khảo sát tại các khoảng giá trị: 3000; 6000, 9000 và 12000 mg/L.
Các điều kiện và quy trình thí nghiệm được thực hiện như mô tả ở mục 2.3.7, trong đó sử dụng môđun màng lọc sợi rỗng đã lựa chọn được từ thí nghiệm 3, cường độ sục khí đã lựa chọn được từ thí nghiệm 4 và năng suất lọc đã lựa chọn được từ thí nghiệm 5.
Theo dõi hiện tượng tắc màng qua sự thay đổi áp suất qua màng theo thời gian với từng nồng độ BHT. Trên cơ sở đó lựa chọn được nồng độ BHT trong bể hiếu khí thích hợp sao cho đáp ứng được cho cả 2 mục đích là đạt hiệu suất xử lý sinh học cao và thời gian hoạt động của quá trình lọc màng được duy trì lâu dài.
Các điều kiện tối ưu, nhằm giảm thiểu việc làm sạch màng do tắc màng trong hệ thống MBR, khảo sát được từ 5 thí nghiệm trên sẽ được lựa chọn làm điều kiện vận hành để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo.