Tái sử dụng xỉ than tổ ong làm vật liệu đệm trong lọc sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt hộ gia đình

Bài viết đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống lọc sinh học sử dụng xỉ than tổ ong làm vật liệu đệm để xử lý nước thải sinh hoạt với qui mô nhỏ. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sau xử lý thấp và đạt QCVN 14:2008/BTNMT. Hiệu suất xử lý SS, BOD5, TKN, và TP cao nhất đạt lần lượt là 88,4%, 93,9%, 85,8%, và 68,4%, đối với cột lọc sử dụng xỉ than. Qua nghiên cứu này cho thấy xỉ than tổ ong có thể tái sử dụng làm vật liệu đệm trong hệ thống lọc sinh học để nâng cao hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tái sử dụng xỉ than tổ ong làm vật liệu đệm trong lọc sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt hộ gia đình TẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆP ISSN 2588-1256 Tập 2(2) - 2018 TÁI SỬ DỤNG XỈ THAN TỔ ONG LÀM VẬT LIỆU ĐỆM TRONG LỌC SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT HỘ GIA ĐÌNH Kim Lavane, Nguyễn Thị Cẩm Ngân, Nguyễn Thị Trúc Lê, Dương Thị Cẩm Thu, Tôn Nữ Nhật Minh Khoa Môi Trường và Tài nguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ Liên hệ email: klavane@ctu.edu.vn TÓM TẮT Lọc sinh học được biết đến là một phương pháp xử lý nước thải có chi phí thấp và hiệu quả để xử lý tại chỗ nơi nước thải phát sinh. Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống lọc sinh học sử dụng xỉ than tổ ong làm vật liệu đệm để xử lý nước thải sinh hoạt với qui mô nhỏ. Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình sử dụng ống PVC làm cột lọc. Nước thải được nạp liên tục với tải trọng thủy lực lần lượt là 2,4 m3/m2/ngày, 4,8 m3/m2/ngày và 7,2 m3/m2/ngày. Sau khi kết thúc thí nghiệm, vật liệu đệm được thu lại để xác định mức độ hoạt động của vi sinh vật phát triển trong lớp vật liệu lọc. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sau xử lý thấp và đạt QCVN 14:2008/BTNMT. Hiệu suất xử lý SS, BOD5, TKN, và TP cao nhất đạt lần lượt là 88,4%, 93,9%, 85,8%, và 68,4%, đối với cột lọc sử dụng xỉ than. Cột lọc sử dụng xỉ than làm vật liệu đệm cũng loại bỏ tổng lượng vi khuẩn đường ruột từ 2,2 đến 2,9 log đơn vị. Bên cạnh đó, hiệu quả xử lý khi sử dụng xỉ than làm vật liệu đệm cao hơn so với vật liệu sỏi truyền thống. Hoạt động của vi sinh vật phát triển trong cột lọc xỉ than cao hơn cột lọc sỏi. Qua nghiên cứu này cho thấy xỉ than tổ ong có thể tái sử dụng làm vật liệu đệm trong hệ thống lọc sinh học để nâng cao hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt. Từ khóa: lọc sinh học, nước thải sinh hoạt, vật liệu đệm, xỉ than tổ ong Nhận bài: 31/12/2017 Hoàn thành phản biện: 22/03/2018 Chấp nhận bài: 10/05/2018 1. MỞ ĐẦU Xử lý nước thải sinh hoạt tại chỗ ở các hộ gia đình sử dụng những công nghệ đơn giản được xem là một trong những giải pháp nhằm giảm thiểu sự phát thải chất ô nhiễm vào nguồn nước tiếp nhận. Lọc sinh học (biofilter) có lịch sử phát triển lâu đời và được sử dụng để xử lý thứ cấp nước thải phục vụ cho việc tái sử dụng (Huismans, 1974; Ellis, 1987; Hendel và cs., 2001; Calvo-Bado và cs., 2003; Langenbach và cs., 2009). Lọc sinh học được biết đến là một phương pháp hiệu quả và rẻ tiền bởi vì có thể sử dụng các vật liệu đệm có sẵn tại chỗ hoặc thậm chí sử dụng một số phế thải rắn trong ngành xây dựng. Bên cạnh đó, phương pháp vận hành chúng khá đơn giản và không tiêu tốn nhiều năng lượng. Theo Huismans (1974), phương pháp xử lý này đã được áp dụng tư những năm 1800’s ở Châu Âu. Có khoảng 100 công trình dùng công nghệ này xử lý nước và nước thải trước thập niên 1940 (Graham, 1988). Ở các nước đang phát triển và các vùng cô lập, đây là phương pháp được sử dụng khá phổ biến nhằm xử lý nước và nước thải. Theo báo cáo của Tổ Chức Y Tế Thế Giới, lọc sinh học sử dụng cát làm vật liệu đệm có thể mang lại hiệu quả cao và có chi phí xử lý thấp phù hợp với các nước đang phát triển và các vùng bị thiên tai bất ngờ (Huismans, 1974). Trong xử lý nước thải thứ cấp, bể lọc sinh học sử dụng cát làm vật liệu đệm thường sử dụng hạt có kích thước tương đối nhỏ (0,15 – 0,35 mm) (Langenbach và cs., 2009). Sử dụng những vật liệu đệm có kích thước hạt lớn sẽ làm giảm hiệu quả xử lý nhưng có thể hạn 693 HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol. 2(2) - 2018 chế nghẹt (Langenbach và cs., 2009). Bên cạnh đó vận tốc nước chảy qua lớp vật liệu đệm cũng ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất xử lý. Theo khuyến cáo của Graham (1988) thì vận tốc nước chảy qua lớp vật liệu lọc nên duy trì khoảng từ 0,1 – 0,4 m/h. Langenbach và cs., (2009) cho rằng tốc độ lọc nên duy trì ở khoảng 0,2 m/h. Cơ chế chính loại bỏ chất ô nhiễm trong các hệ thống lọc sinh học thường xảy ra cả cơ chế lý học và sinh học. Theo WeberShirk và Dick (1997a), các hạt rắn lơ lửng thường được giữ lại khi đi qua các lỗ rỗng có kích thước nhỏ. Sự tích tụ các hạt rắn này sẽ tiếp diễn và gia tăng hiệu quả lọc vật lý do lỗ rỗng ngày càng bị thu hẹp. Thông thường cơ chế vật lý thường chiếm ưu thế trong quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm trong hệ thống lọc. Tuy nhiên cơ chế sinh học mới giữ vai trò chủ đạo trong quá trình loại bỏ chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ hòa tan và các vi khuẩn (Weber-Shirk và Dick, 1997b). Rất nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy hệ thống lọc sinh học sử dụng cát làm vật liệu đệm có hiệu quả rất tốt trong việc loại vi khuẩn trong nước (Weber-Shirk và Dick, 1997b,c, Langenbach và cs., 2009, Wang và cs., 2014). Nguyên nhân chính được cho rằng là do sự phát triển của lớp màng sinh học hay còn gọi là “schmutzdecke” ở trên bề mặt lớp vật liệu đệm. Lớp màng sinh học thường phát triển mạnh ở phần trên của lớp vật liệu lọc. Lớp này có thể chứa các vật chất hữu cơ, vi tảo, và ...