3.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN XỨU [8,9] 3.1.1. Xơ dừa
3.1.1.1. Xơ dừa và tính năng của xơ dừa
Xơ dừa là phần của vỏ trái dừa được xé ra, loại sản phẩm này sử dụng rộng rãi trong các ngành thủ công mỹ nghệ hoặc dùng để phủ lên gốc của những cây trồng, giá thể (để trồng rau). Ngoài ra người ta còn phát hiện ra rằng xơ dừa có thể được dùng để xử lý nước thải rất tốt. Độ pH của xơ dừa là 5,5.
Sợi xơ dừa tương đối ngắn các tế bào của nó chỉ dài khoảng 1mm, đường kính khoảng 15µm. Chiều dài cơ bản của sợi xơ dừa từ 15 đến 35cm, đường kính của
chúng thay đổi từ 0,1 đến 1,5mm.
Sợi xơ dừa có thể kéo dài ra được 29,04 % so với chiều dài ban đầu của nó, có khả năng giữ một lượng nước gấp 8 lần khối lượng của nó và có trữ lượng rất lớn.
Xơ dừa là chất hữu cơ và có thể tái sử dụng, ngoài ra khả năng nổi trên mặt nước và sức chống chọi của sợi xơ dừa với nước mặn là tốt nhất trong các sợi tự nhiên, có thể bị phân hủy bởi vi khuẩn, các sợi xơ dừa tương đối không thấm nước.
Xơ dừa là vật liệu rẻ tiền và sẵn có ở nhiều vùng của nước ta. Hơn nữa sử dụng xơ dừa làm vật liệu dung làm vật thể cho vi sinh vật bám trong quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể khắc phục được nhược điểm của các vật liệu khác như: đắt tiền, trọng lượng lớn, dễ gây tắc nghẽn dòng chảy và chiếm chỗ.
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của sợi xơ dừa [28]
STT Thành phần Hàm lượng (% khối lượng)
1 2 3
1 Lignin 40 - 45
2 Cenllulose 32 - 43
3 Hemicelluloses 0,15
4 Pectin và những hợp chất liên quan 2,75 - 4
5 Tro 1,44
3.1.1.2. M t s ng d ng c a x d a trong x l môi tr ngộ ố ứ ụ ủ ơ ừ ử ý ườ
Ngày nay, xơ dừa được xem là một vật liệu được sử dụng phổ biến trong việc xử lý môi trường như: xử lý mùi hôi khí
Xử lý khỉ thải bằng công nghệ xử lý mừi hôi khí thải biofilter bằng giá thể vỏ dừa là một biện pháp xử lý khí thải có chi phí đầu tư thấp, vận hành đơn giản và thân thiện với môi trường.
Giá thể xơ dừa đã được ứng dụng trong bể phân hủy kị khí dùng để xử lý nước thải xưởng chế biến cao su và đạt hiệu suất cao với 90% COD và BOD bị loại bỏ ra khỏi nước… [31]
3.1.2. Hệ thống sinh học bể MBR [5,13]
3.1.2.1. Giới thiệu công nghệ [13]
MBR (Membrane Bio-Reactor), là quá trình xử lý vi sinh bằng màng lọc sinh học hiếu khí. Được mô tả một cách dễ hiểu là quá trình xử lý nhân tạo trong đó sử dụng các vật làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển, là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc sinh học hiếu khí.
Công nghệ MBR là kỹ thuật mới xử lý nước thải kết hợp quá trình dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận hành SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn. MBR là sự cải tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách cặn được thực hiện không cần đến bể lắng bậc 2.
Nhờ sử dụng màng, các thể cặn được giử lại trong bể lọc, giúp cho nước sau xử lý được đưa sang công đoạn tiếp theo hoặc xả bỏ. MBR có thể ứng dụng được với bể hiếu khí và kỵ khí. Chúng cho hiệu quả rất cao trong việc khử các chất hửu cơ, vô cơ phức tạp… cũng như các vi sinh vật gây bệnh.
3.1.2.2. Phân loại
Hệ thống bể sinh học MBR có 2 loại:
Kiểu đặt ngập màng MBR vào trong bể MBR: hoạt động bằng cách hút hoặc dùng áp lực.
Kiểu đặt ngoài: màng MBR hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn lại bể phản ứng có áp suất cao nước rỉ rách đi vào bể chảy qua dòng tuần hoàn với 5 bước lọc, các chất cần tách được giử lại, nước thải được xử lý đi ra ngoài. Đặc biệt hiệu suất của việc lọc nitơ và ammonia theo phương pháp này lên đến 85%.
Hình 3.1. Công nghệ xử lý mùi hôi khí thải biofilter bằng giá thể vỏ dừa [29]
3.1.2.3. Ưu điểm của bể MBR [5] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Điều chỉnh hoạt động sinh học tốt hơn.
• Chất lượng đầu ra không còn vi sinh khuẩn và mầm bệnh, Loại bỏ tất cả vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước cực nhỏ, các Coliform, E-Coli.
• Kích thước bể xử lý nhỏ hơn công nghệ truyền thống. • Tăng hiệu quả sinh học 10-30%.
• Thời gian lưu nước ngắn (HRT: Hydraulic Residence Times): 2,5 - 5h. • Thời gian lưu bùn dài (SRT: Sludge Residence Times): 50 ngày. • Bùn hoạt tính tăng 2-3 lần, tỷ trọng tải chất hữu cơ.
• Dễ dàng kiểm soát quy trình điều khiển tự động.
• Nhờ kích thước lỗ rỗng cực kỳ nhỏ: 0,01-0,2 μm nên ngăn cách được giữa pha rắn và pha lỏng.
• Hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao, 95%.
3.1.2.4. Phạm vi áp dụng
Ứng dụng cho hầu hết các loại nuớc thải có ô nhiễm hữu cơ: Truờng học, khu dân cư, bệnh viện, thủy sản, sản xuất chế biến, nuớc thải công nghiệp, dệt nhuộm…
3.1.2.5. Giá thể trong bể MBR
Đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng biofilm dính bám trên bề mặt. Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofim dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng trong nước.
Tất cả các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi loại giá thể có tỷ trọng khác nhau. Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật độ giá thể trong bể, để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể chiếm từ 25 ÷ 50% thể tích bể và tối đa trong bể MBR phải nhỏ hơn 67%. Trong mỗi quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuyếch tán của chất dinh dưỡng (chất ô nhiễm) ở trong và ngoài lớp màng là yếu tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý.
Tính chất của giá thể trong bể MBR [5]
Hiện nay có rất nhiều loài giá thể được sử dụng trong bể MBR như: màng model MBR – 1000, màng model MBR – 1010, màng model SMM – 1520…
STT Thông số Số liệu thiết kế
1 1 2
1 Vật liệu chế tạo Polypropylene
2 Độ dày mao dẫn 40 ~ 50 µm
3 Đường kính bó mao dẫn 450 µm
4 Đường kính khe mao dẫn 0,01 ~ 0,2 µm
5 Độ thấm khí 7*10-2 cm3/cm2*S*cmHg
6 Độ xốp 40 ~ 50%
7 Chịu lực kéo dãn 120 kPa
8 Cường độ lọc thiết kế 6 ~ 9 L/m2/h
9 Diện tích môđun 8 m2/môđun
10 Áp lực vận hành -10 ~ -30 kPa
11 Công suất 1 ~ 1,2 m3/ngày
Hình 3.3. Một số giá thể sử dụng trong bể MBR [22]
3.1.2.6. So sánh bể MBR với bể Aerotank (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với nhiều ưu điểm vượt trội thì ngày nay bể MBR đang dần dần thay thế bể aerotank trong sơ đồ hệ thống xử lý nước thải.
Bể điều hòa Bể sinh học
hiếu khí
Bể điều hòa Bể MBR
Nước thải vào
Hình 3.4. So sánh phương pháp bể sinh học hiếu khí truyền thống và bể MBR
Qua so sánh trên cho thấy ta sẽ tiết kiệm được rất nhiều chi phí và mặt bằng khi sử dụng bể MBR thay thế bể aerotank, khi sử dụng công nghệ này ta không cần sử dụng bể lắng đợt 2 và bể khử trùng nhưng nước đầu ra vẫn đạt yêu cầu theo TCVN.
Bể khử trùng
Công nghệ XLNT hiếu khí truyền thống Công nghệ XLNT MBR Nguồn tiếp nhận
Bảng 3.3. Thông số so sánh bể MBR với bể aerotank [6,7] Stt Các thông số Bể aerotank Bể MBR 1 2 3 4 1 DO (Mg/l) 2,5 – 3,5 2 – 4 2 BOD (mg/l) =< 1500 <2000 3 COD (mg/l) 2000 – 10000 4 MLSS (mg/l) 3000 – 5000 6000 – 8000 5 TO (OC) Tối ưu 25 – 37 25 - 37 6 PH 6,5 – 7,5 2 – 10
7 HRT(thời gian lưu nước)(h) 4h – 8h ko quá 12h
2,5 – 5
8 Diện tích giá thể chiếm trong bể (%)
Không có 25 – 50
tối đa < 67 9 Hàm lượng chất dinh dưỡng BOD:N:P=100:5:1 BOD:N:P=100:5:1
3.1.2.7. Hiện trạng sử dụng bể MBR trong thực tế [14]
Hệ thống MBR ngày càng được ứng dụng rộng rãi ở thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, ở nước ta hiện nay việc đưa bể MBR vào hệ thống xử lý nước thải đang rất phổ biến.
Công nghệ MBR được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực xử lý nước thải như: - Xử lý nước thải bệnh viện.
- Xử lý nước thải đô thị. - Xử lý nước thải thủy sản.
- Xử lý nước thải khu công nghiệp,