Áp dụng công nghệ phản ứng sinh học kỵ kết hợp màng chưng cất chân không (AnVMDBR) để xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng nước

Bài viết Áp dụng công nghệ phản ứng sinh học kỵ kết hợp màng chưng cất chân không (AnVMDBR) để xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng nước nhằm giải quyết ba vấn đề chính: Xác định kích thước lỗ màng MD phù hợp nhất cho quá trình xử lý nước thải của hệ AnVMDBR để đạt được thông lượng dòng nước thấm cao; Đánh giá khả năng xử lý COD, PO4 3- và NH4 + của mô hình AnVMDBR ở các tải trọng hữu cơ khác nhau; Khảo sát mức độ bẩn màng và sự thay đổi thông lượng thấm theo thời gian nhằm đưa ra thời gian vận hành và rửa màng cho mô hình AnVMDBR.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Áp dụng công nghệ phản ứng sinh học kỵ kết hợp màng chưng cất chân không (AnVMDBR) để xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng nước TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN SAIGON UNIVERSITY TẠP CHÍ KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL ĐẠI HỌC SÀI GÒN OF SAIGON UNIVERSITY Số 80 (02/2022) No. 80 (02/2022) Email: tcdhsg@sgu.edu.vn ; Website: http://sj.sgu.edu.vn/ ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ PHẢN ỨNG SINH HỌC KỴ KẾT HỢP MÀNG CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG (AnVMDBR) ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG NƯỚC Application of Anaerobic Vaccum Membrane Distillation Bioreactor (AnVMDBR) for Wastewater Treatment and Water Reuse TS. Nguyễn Thị Hậu(1), PGS.TS. Nguyễn Công Nguyên(2), ThS. Dương Thị Giáng Hương(3), ThS. Nguyễn Thị Cúc(4), ThS. Nguyễn Thị Bảo Dung(5), ThS. Nguyễn Hoàng Phương(6) (1), (2), (4), (5)Trường Đại học Đà Lạt (3)Trường Đại học Sài Gòn (6)Trường Đại học Tây Nguyên TÓM TẮT Trong nghiên cứu này, một mô hình tiên tiến kết hợp giữa bùn hạt kỵ khí với chưng cất màng chân không (AnVMDBR) đã được thiết kế để xử lý nước thải. Kết quả thực nghiệm cho thấy, kích thước lỗ màng tối ưu cho màng MD trong mô hình AnVMDBR là 1 µm với thông lượng dòng nước thấm là 3,21 L/m2 h, hiệu suất xử lý COD đạt 99.32%, hiệu suất xử lý NH4+ đạt 96,54% và hiệu suất xử lý PO43- đạt 95.66%. Ngoài ra, khi tăng tải trọng hữu cơ từ OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 ngày đến OLR5 = 2.44 KgCOD/m3 ngày thì nồng độ COD đầu ra của mô hình AnVMDBR cũng tăng tương ứng từ 17 mg/L đến 19 mg/L và sản lượng khí mêtan thu được tăng từ 415 mL CH4/ngày lên đến 712 mL CH4/ngày. Từ khóa: bùn hạt kỵ khí, màng chưng cất chân không (VMD), tái sử dụng nước thải, thông lượng thấm, xử lý chất hữu cơ ABSTRACT In this study, a novel anaerobic vaccum membrane distillation bioreactor (AnVMDBR) was designed for wastewater treatment. The results show that the MD pore size of 1 µm was the optimum condition to achieve the water flux of 3.21 L/m2 h, the COD removal of 99.32%, the NH4+ removal of 96.54% và PO43- removal of 95.66%. In addition, the effulent COD concentration of AnVMDBR increased from 17 mg/L to 19 mg/L, and the biogas yield increased from 415 mL CH4/day to 712 mL CH4/day when increasing organic loading rate from OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 day to OLR5 = 2.44 KgCOD/m3 day. Keywords: Anaerobic granular sludge, vaccumm membrane distillation, wastewater reuse, water flux, organic treatment 1. Đặt vấn đề xử lí nước cũng như tái sử dụng nước được Ngày nay tốc độ đô thị hóa tỉ lệ thuận chú trọng và ngày càng được phát triển theo với sự gia tăng dân số, ô nhiễm nước thải hướng bền vững môi trường. Trong đó, trở nên nghiêm trọng và mức độ tiêu dùng công nghệ phản ứng sinh học màng (MBR) nước đã gia tăng vượt ngoài mức bền vững đã được ứng dụng nhiều cho xử lý nước của nhiều quốc gia [1-2]. Các nghiên cứu thải và tái sử dụng nước ở nhiều quốc gia Email: haunt@dlu.edu.vn 13 SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022) trên thế giới. Cụ thể, Atanasova và cộng sự quang hóa, kết quả thí nghiệm cho thấy (2017) đã nghiên cứu khả năng xử lý nước hiệu quả loại bỏ 99.5% dầu mỡ và các chất thải khách sạn của hệ thống MBR và cho hữu cơ bay hơi. Cũng trong năm này, kết quả xử lý tổng cacbon hữu cơ (TOC) nhóm nghiên cứu của Yao đã sử dụng bể cao (95%) trong suốt 180 ngày vận hành phản ứng sinh học kỵ khí chưng cất màng [3]. Một nghiên cứu khác của Nguyen và (AnMDBR) cho xử lý nước thải và thu hồi cộng sự (2020) cũng đã chứng minh rằng khí biogas [11]. Kết quả nghiên cứu cho hệ thống MBR có thể xử lý nước thải sinh thấy hệ AnMDBR đạt được 99.99% hiệu hoạt đạt hiệu suất cao với hiệu quả lại bỏ quả loại bỏ các muối vô cơ trong suốt 7 COD trong khoảng 92% - 98% [4]. Mặc dù, ngày vận hành ở nhiệt độ 45 – 65 0C và sản hệ thống MBR có khả năng xử lý nước cho lượng biogas thu được là 0,14 L/g COD tái sử dụng nhưng quá trình này yêu cầu sử được loại bỏ [11]. Tuy nhiên hệ thống dụng năng lượng cao để cung cấp oxy cho AnMDBR này sử dụng bùn sinh học truyền vi sinh vật hiếu khí và sục khí nhằm giảm thống dạng bông nên một số lượng lớn bùn bẩn màng. Để tăng cường xử lý nước thải được tiếp xúc trực tiếp với màng MD gây đạt chất lượng cao, kỹ thuật màng lọc nano ra vấn đề bẩn màng nhanh. Trong khi đó, (NF) và thẩm thấu ngược ...