Đánh giá khả năng xử lý chất hữu cơ và giảm thiểu bùn thải bằng bể sinh học giá thể cố định FBBR

Trong nghiên cứu này, bể sinh học có lớp đệm cố định (Fixed Bed Bio-Reactor - FBBR) được đề xuất để loại bỏ chất hữu cơ khỏi nước thải. Bể FBBR đã xuất hiện trong một số nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý nước thải sữa cao trên 98% ở tải trọng 1,2 kgCOD/m3 ngày, đạt 98,41% ở tải trọng 1,5 kgCOD/m3 ngày.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng xử lý chất hữu cơ và giảm thiểu bùn thải bằng bể sinh học giá thể cố định FBBR Hóa học - Sinh học - Môi trường ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ VÀ GIẢM THIỂU BÙN THẢI BẰNG BỂ SINH HỌC GIÁ THỂ CỐ ĐỊNH FBBR Vũ Phượng Thư1*, Lê Hoàng Nghiêm1, Phạm Hồng Nhật2 Tóm tắt: Bể sinh học hiếu khí sử dụng giá thể cố định dạng sợi (dạng bể FBBR) được vận hành ở các mức tải trọng từ 0,4 đến 1,5 kgCOD/m3.ngày để xác định khả năng xử lý chất chất hữu cơ của mô hình theo từng mức tải trọng. Bên cạnh đó, lượng bùn phát sinh được đo ở mỗi tải trọng và so sánh với mô hình đối chứng là bể bùn hoạt tính (BHT) xáo trộn hoàn toàn để đánh giá khả năng giảm thiểu bùn thải của mô hình nghiên cứu. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý COD của bể sinh học hiếu khí FBBR trong nghiên cứu này luôn đạt trên 96%, đạt cao nhất ở tải trọng 1,2 kgCOD/m3.ngày. Khối lượng bùn phát sinh của mô hình FBBR dao động từ 8,0 – 125,42 gTS/m3 nước thải xử lý, trong khi đó khối lượng bùn sinh ra từ mô hình BHT dao động từ 65,97 – 477,03 kg/m3 nước thải xử lý. Có thể thấy khối lượng bùn sinh ra của mô hình FBBR thấp hơn so với mô hình BHT, do đó sử dụng mô hình FBBR có thể giảm thiểu lượng bùn thải phát sinh từ quá trình sinh học xử lý nước thải. Từ khóa: Xử lý nước thải; Sinh học hiếu khi; Bể FBBR; Giá thể dạng sợi. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong các nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp (WWTPs), việc loại bỏ các hợp chất phân hủy sinh học và các chất hữu cơ hoặc vô cơ bằng phương pháp lắng và lọc, tạo ra một lượng lớn bùn thải cần xử lý. Khi các nhà máy xử lý nước thải trở nên phổ biến hơn, thể tích và khối lượng bùn thải được tạo ra dự kiến sẽ tăng liên tục trong thời gian tới do sự gia tăng lượng nước thải được kết nối với mạng lưới thu gom và xử lý nước thải và việc xây dựng các nhà máy xử lý nước thải mới, nâng cấp các nhà máy hiện có vì yêu cầu nghiêm ngặt hơn về quy định xử lý nước thải của địa phương [1, 2]. Mặc dù quy trình không tạo ra bùn thải vẫn là phương pháp khó thực hiện trong quản lý bùn, nhưng một thực tiễn khả thi và thực tế hơn là tăng cường giảm thể tích và khối lượng bùn thải ra. Cách tiếp cận hiện tại để giảm lượng bùn giải quyết hai khía cạnh sau: (1) giảm khối lượng bùn ướt; (2) giảm khối lượng bùn khô. Trong đó, giảm khối lượng bùn ướt là sự gia tăng hàm lượng chất rắn trong bùn bằng cách khử nước làm giảm đáng kể khối lượng bùn ướt cần xử lý còn giảm khối lượng khô của bùn là giảm hàm lượng và thể tích rắn và chiến lược này nên được nghiên cứu nhiều hơn, vì nó cho phép giảm ngay khối lượng khô của bùn trong quá trình tạo bùn ở giai đoạn xử lý sinh học. Để giảm khối lượng bùn khô có nhiều phương pháp, các phương pháp được đưa ra dựa trên các nguyên tắc xử lý vật lý, cơ học, hóa học, nhiệt học và sinh học. Trong phạm vi bải báo này, nhóm tác giả đề cập đến phương pháp sinh học liên quan đến một đặc điểm dễ nhận thấy là bùn dư (khối lượng khô) được tạo ra trong quá trình tăng trưởng bám dính có sự khác biệt so với quá trình tăng trưởng lơ lửng. Trong các hệ thống sinh trưởng lơ lửng, chẳng hạn như bùn hoạt tính (sinh học hiếu khí), chất thải và vi sinh vật được kết hợp với nhau trong khi oxy khuếch tán và thâm nhập vào tế bào. Các vi sinh vật nổi tự do, tập hợp thành các bông sinh học, lắng xuống bể lắng. Các bông cặn lắng được giữ lại trong bể lắng trong khi một phần bùn được tuần hoàn về bể sục khí. Khác với các hệ thống sinh trưởng lơ lửng, các quá trình tăng trưởng bám dính có thêm vật liệu đệm dạng cố định hoặc di động. Các vi sinh vật như một màng sinh học được duy trì và phát triển trên vật liệu đệm và chúng tiếp xúc với nước thải. Hệ số sản lượng bùn (yield coefficient values) của các hệ thống tăng trưởng bám dính hầu như tương tự với hệ thống bùn hoạt tính. Tuy nhiên, các giá trị hệ số phân hủy (decay coefficient values) cao hơn đối với hệ thống sinh trưởng bám dính vì thời gian chất rắn bám vào giá thể lâu hơn (SRT dài hơn). Do đó, hệ số sản lượng bùn thực tế hay lượng bùn tổng phát sinh thường thấp hơn ở quá trình tăng trưởng bám dính. Các chất rắn tăng trưởng 158 V. P. Thư, L. H. Nghiêm, P. H. Nhật, “Đánh giá khả năng xử lý … giá thể cố định FBBR.” Nghiên cứu khoa học công nghệ bám dính có đặc tính lắng và cô đặc tốt hơn so với bùn hoạt tính. Do đó, bùn tăng trưởng bám dính có xu hướng có nồng độ cao hơn, thường là 1 đến 4%. Trong nghiên cứu này, bể sinh học có lớp đệm cố định (Fixed Bed Bio-Reactor - FBBR) được đề xuất để loại bỏ chất hữu cơ khỏi nước thải. Bể FBBR đã xuất hiện trong một số nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý nước thải sữa cao trên 98% ở tải trọng 1,2 kgCOD/m3.ngày [3], đạt 98,41% ở tải trọng 1,5 kgCOD/m3.ngày [4]. Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng đánh giá khả năng giảm lượng bùn dư thừa về mặt khối lượng khô của bùn trong quá trình tăng trưởng ...