Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên

Bài báo trình bày kết quả tạo bùn hạt hiếu khí, nghiên cứu được thực hiện trên mô hình bể phản ứng theo mẻ luân phiên (SBR) quy mô phòng thí nghiệm. Bể SBR hoạt động với chu kỳ cho mỗi mẻ là 3h, không khí được sục vào bể với mức lưu lượng 4,0 L/phút, tương ứng với vận tốc khí nâng khoảng 1,0 cm/s. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiênJournal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 79 – 88Part D: Natural Sciences, Technology and EnvironmentNGHIÊN CỨU TẠO BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRÊN BỂ PHẢN ỨNGTHEO MẺ LUÂN PHIÊNTrần Quang Lộc1, Nguyễn Đăng Hải1, Trần Đặng Bảo Thuyên1, Nguyễn Thị Cẩm Yến1,Lê Thị Diễm Kiều1ThS. Viện Tài nguyên và Môi trường – Đại học Huế1Thông tin chung:Ngày nhận bài: 19/08/15Ngày nhận kết quả bình duyệt:10/10/15Ngày chấp nhận đăng: 12/15Title:Research on aerobic granularsludge formation in sequencingbatch reactorTừ khóa:Bùn hạt hiếu khí, bể SBR, xử lýchất hữu cơ, kích thước hạt bùnKeywords:Aerobic granular sludge, SBRmodel, organic matter removal,granular sludge sizeABSTRACTThis paper presents the research results on aerobic granular sludge formation;experiment was carried out in lab-scale sequencing batch reactor (SBR). Theexperiment running in SBR with 3 hours cycle and air was supplied at airflowrate of 4L/min (equivalent superficial air velocity of 1.0 cm/s). Synthetic wastewater was prepaired from glucose dissolved in tap water with nutrient andmicro-nutrient added. The experiment was done at two diffirent organic loadingrates (OLRs), 2,4 kg COD/m3 per day in star-up phase and 3,6 kg COD/m3 perday in granular formation phase. The results show that, white and roundaerobic granular sludge was cultivated successfully with the diameter of 2-3mm, and dominated with filamentous after 35 days operation. Aerobic granularsludge had SVI of 43 mL/g and biomass in reactor developed strongly with therate of VSS/SS was increased from 62% to 92%. It also found that CODremoval efficiency was high over 90-95% and stability.TÓM TẮTBài báo trình bày kết quả tạo bùn hạt hiếu khí, nghiên cứu được thực hiện trênmô hình bể phản ứng theo mẻ luân phiên (SBR) quy mô phòng thí nghiệm. BểSBR hoạt động với chu kỳ cho mỗi mẻ là 3h, không khí được sục vào bể với mứclưu lượng 4,0 L/phút, tương ứng với vận tốc khí nâng khoảng 1,0 cm/s. Nghiêncứu sử dụng nước thải tổng hợp từ glucose hòa tan trong nước máy và bổ sungthêm chất dinh dưỡng và vi lượng. Thí nghiệm được thực hiện ở hai mức tảitrong hữu cơ (OLR) là 2,4 kg COD/m3.ngày ở giai đoạn khởi động hệ thống và3,6 kg COD/m3.ngày với giai đoạn tạo hạt bùn. Kết quả đã tạo được bùn hạthiếu khí thành công sau 35 ngày với kích thước hạt bùn dao động trong khoảng2-3 mm, hạt bùn tròn đều, có màu trắng đục và có sự phát triển của vi khuẩndạng sợi. Chỉ số SVI của bùn đạt 43 mg/L sau 35 ngày vận hành, sinh khối và visinh vật trong hạt bùn phát triển mạnh mẽ, điều này được thể hiện qua tỷ lệSS/VSS lên tới 92%. Bùn hạt hiếu khí tạo ra cho khả năng xử lý COD tốt, ổnđịnh dao động trong khoảng 90-95%.79Journal of Science – 2015, Vol. 8 (4), 79 – 88Part D: Natural Sciences, Technology and Environmentyếu trong quá trình tạo hạt. Chế độ thủy động lựchọc được tạo bằng vận tốc khí nâng trong bể SBR(Nguyễn Trọng Lực và cs., 2008). Các nghiên cứutrước đó thực hiện với vận tốc khí nâng lớn, cácmức từ 1,7 cm/s (Adv và cs., 2008), mức 2,0 cm/s(Tay và cs., 2001) đến 4,2 cm/s (Nguyễn TrọngLực và cs., 2008) để nuôi tạo bùn hạt hiếu khí.Các nghiên cứu này cho thấy, vận tốc khí nângcàng lớn thuận lợi cho việc hình thành bùn hạthiếu khí. Tuy nhiên, vận tốc khí nâng lớn đồngnghĩa năng lượng tiêu tốn cho sục khí tăng lênnhanh. Do đó, nghiên cứu này được tiến hành vớimục đích tạo bùn hạt hiếu khí với vận tốc khínâng thấp hơn. Trong nghiên cứu này, nhómnghiên cứu sục khí để tạo vận tốc khí nângkhoảng 1,0 cm/s để khảo sát sự hình thành bùnhạt.1. GIỚI THIỆUHiện nay, quá trình bùn hoạt tính vẫn đang làcông nghệ xử lý nước thải phổ biến đang được ápdụng trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Tuynhiên, nhược điểm của quá trình bùn hoạt tínhthường chỉ xử lý được chất ô nhiễm với tải trọngthấp và khả năng chịu sốc tải kém (Lương ĐứcPhẩm, 2007). Quá trình nghiên cứu tạo bùn hạt đãđược nghiên cứu vào những thập niên 1980, tậptrung chủ yếu là bùn hạt kỵ khí trên bể UASB vàđã có nhiều ứng dụng thực tế ứng dụng trong xửlý nước thải có nồng độ chất hữu cơ rất cao(Nguyễn Trọng Lực, Nguyễn Phước Dân, & TrầnTây Nam, 2008). Tuy nhiên, các nghiên cứu cũngchỉ ra rằng bùn kỵ khí có một số nhược điểm như:thời gian hình thành hạt bùn dài (thường >5tháng) và khó kiểm soát các điều kiện vận hành,khó duy trì kích thước hạt bùn ổn định, không xửlý hiệu quả các loại nước thải có hàm lượng chấthữu cơ thấp và đặc biệt hiệu quả xử lí chất hữu cơvà dinh dưỡng rất thấp (Lương Đức Phẩm, 2007).Gần đây, một loại bùn hạt mới nghiên cứu đãkhắc phục được những nhược điểm của quá trìnhbùn hoạt tính thông thường, đồng thời kế thừađược những đặc tính nổi trội của bùn hạt kỵ khí,đó là bùn hạt hiếu khí. Nhiều nghiên cứu cho thấybùn hạt hiếu khí được hình thành trong thời gianngắn hơn so với bùn hạt kỵ khí, khả năng lắng tốt,duy trì được nồng độ sinh khối cao, có khả năngchịu được tải trọng chất hữu cơ cao, cấu trúc dàyđặc, rắn chắc và có khả năng xử lý đồng thời chấthữu cơ và nitơ (Beun và cs., 1999; Adav và cs.,2008; Tay và cs, 2001; Nguyễn Trọng Lực, và cs.,2008).2. MÔ HÌNH, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNGPHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Mô hình nghiên cứuNghiên cứu tạo bùn hạt được thực hiện trên môhình bể theo mẻ luân phiên quy mô phòng thínghiệm (SBR). Với bể này, lực xáo trộn do dòngkhí cấp vào sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự hìnhthành bùn hạt. Mặt khác, theo nhiều nghiên cứu,mô hình bể phản ứng theo mẻ thuận lợi hơn so vớihệ thống liên tục trong việc hình thành bùn hạt(Beun và cs., 1999; Nguyễn Trọng Lực và cs.,2008).Bể SBR được ...