Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản của lồng quay sinh học hiếu khí ba bậc

- ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN CỦA LỒNG QUAY SINH HỌC HIẾU KHÍ BA BẬC.
- Lồng quay sinh học, nước thải chế biến thủy sản, thời gian tồn lưu nước, xử lý nước thải.
- Nghiên cứu nhằm thúc đẩy ứng dụng quy trình tăng trưởng bám dính để xử lý nước thải thủy sản thông qua khảo sát các thông số thiết kế và vận hành phù hợp.
- Với tải nạp chất hữu cơ 2,06 g BOD/m 2 .ngày -1 (tính theo diện tích màng sinh học), thời gian lưu nước 5 giờ, nước thải sau xử lý bằng lồng quay sinh học ba bậc và lắng tĩnh 30 phút có nồng độ các chất ô nhiễm giảm xuống đạt QCVN 11-MT:2015/BTNMT loại A.
- TP, SS của nước thải đầu ra đạt cột A QCVN 11-MT:2015/BTNMT, riêng TP là 10,83 mg/L chỉ đạt cột B theo quy chuẩn.
- Như vậy, lồng quay sinh học hiếu khí ba bậc có thể dùng để xử lý nước thải chế biến thủy sản đạt cột A QCVN 11-MT:2015/.
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản của lồng quay sinh học hiếu khí ba bậc.
- Tuy nhiên do đặc thù sử dụng một lượng lớn nước cho sản xuất, nước thải thủy sản phát sinh ra nhiều với nồng độ các chất ô nhiễm cao: COD dao động trong khoảng mg/L, BOD 5.
- Với đặc điểm trên nước thải thủy sản phù hợp để xử lý bằng phương pháp sinh học, trong đó bể bùn hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất (Nguyễn Thế Đồng và ctv., 2011).
- Chính vì vậy, cần có các công nghệ xử lý nước thải đơn giản hơn, ít tốn năng lượng, ít tốn diện tích và đồng thời có hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm cao để đa dạng hóa công nghệ xử lý..
- Những nhóm VSV được ghi nhận hiện diện trong quá trình xử lý bằng lồng quay sinh học gồm có các nhóm Nitrosomonas europaea/eutropha, Nitrospira trong nước thải giàu đạm ammonia (Egli et al., 2003).
- và các nhóm α-, β- và δ- Proteobacteria trong nước thải chứa phenol (Duque et al., 2014)..
- học hiếu khí ba bậc cho nước thải đầu ra đạt QCVN 11-MT:2015/BTNMT cột A, đa dạng hóa các loại hình xử lý nước thải thủy sản để tăng sự lựa chọn cho các nhà máy, góp phần vào việc bảo vệ môi trường..
- Đối tượng nghiên cứu là nước thải chế biến tôm của Công ty TNHH Hải sản Việt Hải (quốc lộ 1A, xã Long Thạnh, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang).
- Nước thải được lấy tại hố thu nước tập trung trước khi đưa vào hệ thống xử lý, thời gian lấy nước từ 8 giờ đến 10 giờ buổi sáng và chiều từ 2 giờ đến 3 giờ 30 phút.
- Ở những thời điểm này, công nhân đang tiến hành sơ chế nguyên liệu nên nồng độ chất ô nhiễm cao so với những thời điểm khác, do đó nếu sử dụng nước thải này tiến hành thí nghiệm trên mô hình sẽ tăng độ tin cậy khi áp dụng ngoài thực tế..
- Mô hình được thiết kế phản ánh đầy đủ được hoạt động của một hệ thống thực tế, đồng thời hệ thống phải đảm bảo phù hợp với khả năng vận chuyển nước thải.
- Thùng phuy: 01 thùng thể tích 220 L lắng sơ bộ nước thải đầu vào..
- Bảng 1: Kích thước thiết kế của mô hình lồng quay sinh học.
- Trước tiên, lồng quay được vận hành với nước thải thủy sản của Công ty Việt Hải để tạo lớp màng sinh học cho giá thể.
- Đánh giá khả năng hoạt động của màng sinh học sau khi nuôi bằng cách theo dõi chỉ tiêu COD của nước thải đầu vào và đầu ra trong 5 ngày liên tiếp.
- Xử lý sơ bộ nước thải đầu vào.
- Nước thải chế biến tôm có nồng độ COD, BOD 5 , chất rắn lơ lửng, tổng ni-tơ và tổng phốt- pho cao.
- Riêng quá trình lột vỏ, ngắt đầu tôm tạo nên một lượng lớn chất thải rắn khó thu gom nên lẫn vào nước thải (Nguyễn Thế Đồng và ctv., 2011).
- Nước thải sau khi mang về được tiến hành xử lý sơ cấp bằng phương pháp lắng tĩnh trong bồn chứa trong 30 phút..
- Sau khi màng sinh học đã phát triển, lấy nước thải chế biến tôm về vận hành trong 3 ngày liên tục với thời gian lưu nước đã chọn.
- thiết kế hệ thống xử lý nước thải bằng đĩa quay sinh học theo Tchobanoglous and Burton (1991) và dựa vào đặc điểm thành phần tính chất nước thải chế biến thủy sản của Công ty TNHH Hải sản Việt Hải, chọn mốc thời gian lưu nước phù hợp để tiến hành thí nghiệm định hướng.
- Nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình được phân tích và đánh giá thông qua 7/10 chỉ tiêu của QCVN 11-MT:2015/BTNMT gồm pH, SS, COD, BOD 5 , TP, N-NH 4.
- Mẫu nước thải được phân tích bằng các thiết bị và dụng cụ của các phòng thí nghiệm thuộc Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên - Trường Đại học Cần Thơ..
- 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính chất nước thải thí nghiệm.
- Nhằm nhận biết tính chất nước thải của Công ty TNHH Hải sản Việt Hải để định hướng cho các thí nghiệm, nghiên cứu tiến hành lấy mẫu nước thải lúc 8 giờ đến 10 giờ tại hố thu gom tập trung của Công ty trong 3 ngày liên tục (từ ngày phân tích nồng độ các chất ô nhiễm..
- Nước thải khi lấy có nhiều cặn lơ lửng, chất rắn có kích thước lớn, có mùi hôi,… do đó trước khi bơm vào bình Ma-ri-ốt nước thải cần được lắng tĩnh trong 30 phút để loại bỏ những chất rắn có kích thước lớn tránh bị nghẹt van, đường ống, máy bơm..
- Bảng 5: Thành phần ô nhiễm của nước thải thí nghiệm.
- Giá trị pH của nước thải là nằm trong khoảng 6,5 - 8,5 thích hợp cho sự hoạt động của VSV (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).
- Vì vậy, không cần phải điều chỉnh pH của nước thải trước khi đưa vào lồng quay sinh học..
- 150 mg/L) khá thấp so với các nghiên cứu khác, do trước khi vào hố thu nước tập trung, nước thải đã chảy qua nhiều hố ga nên chất rắn đã lắng đi một phần.
- Tuy nhiên, để đảm bảo SS luôn phù hợp khi vào hệ thống xử lý sinh học cần phải đưa nước thải qua lắng để loại bỏ bớt SS..
- 0,5 thích hợp cho xử lý sinh học (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016).
- Như vậy, thành phần và tính chất của nước thải thủy sản thí nghiệm phù hợp để tiến hành các nghiên cứu xử lý nước thải bằng lồng quay sinh học..
- Tuy nhiên nước thải thí nghiệm có nồng độ ô nhiễm rất cao, đặc biệt là dưỡng chất, do đó cần bố trí thời gian lưu nước dài để VSV phân hủy các chất ô nhiễm.
- Nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình được thu trong 5 ngày liên tiếp từ ngày nhằm.
- Nồng độ COD trong nước thải trước xử lý đạt mg/L và trong nước thải đầu ra là mg/L.
- COD của nước thải đầu ra có biến động nhưng đều <.
- Hình 2: Giá thể K3 (a) và Biochip (b) trước và sau khi tạo màng sinh học Bảng 6: Nồng độ COD của nước thải trong thí.
- Trung bình Kết quả xử lý của mô hình thí nghiệm Thí nghiệm được tiến hành với thời gian lưu nước 5 giờ từ kết quả lựa chọn ở thí nghiệm định hướng.
- Nước thải sau khi xử lý có pH đạt tăng cao hơn so với nước thải đầu vào (pH do trong quá trình phân hủy, ô-xy khuếch tán từ ngoài màng vào bên trong màng làm lượng ô-xy giảm dần dưới mức 1 mg/L tạo điều kiện thiếu khí cho quá trình khử ni-trát diễn ra, ion NO 3 - bị khử thành N 2 và tạo ra alkalinity làm tăng tính kiềm trong nước thải sau xử lý.
- Có thể thấy pH trong nước thải tăng nhưng vẫn nằm trong khoảng.
- Giá trị DO của nước thải sau khi xử lý tăng lên cho thấy lồng quay sinh học vận hành và cung cấp đủ ô-xy hòa tan cho VSV.
- Hàm lượng SS trong nước thải đầu vào là mg/L, sau khi xử lý và lắng tĩnh 30 phút giảm còn mg/L đạt QCVN 11- MT:2015/BTNMT cột A.
- Sau một thời gian cặn lơ lửng bám lên lớp màng học nhiều, đồng thời lượng sinh khối tăng làm cho lớp màng sinh học dày lên và bong tróc ra khỏi giá thể, một phần lắng xuống đáy bể và một phần sẽ theo nước thải ra ngoài bể..
- Nồng độ COD của nước thải đầu vào là 989,80.
- 21,16 mg/L, sau khi qua quá trình xử lý giảm còn mg/L và đạt cột A QCVN 11- (b.
- Tương tự, BOD 5 của nước thải đầu vào là mg/L, sau khi xử lý giảm khá nhiều còn mg/L và đạt QCVN 11- MT:2015/BTNMT cột A với hiệu suất loại bỏ 95,71%.
- Hình 3: Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải trước và sau khi xử lý (θ = 5 giờ) Nồng độ TKN của nước thải đầu vào là 126,39.
- 3,57 mg/L nhưng trong nước thải đầu ra giảm nhiều còn mg/L.
- trong nước thải đầu vào là mg/L và đầu ra giảm còn mg/L.
- Nồng độ TKN và N-NH 4 + của nước thải đầu ra thấp hơn nhiều so với nước thải đầu vào, trong khi đó N-NO 3 - tăng (từ mg/L lên mg/L) chứng tỏ các chất hữu cơ đã chuyển hóa thành N-NH 4 + và sau đó bị ô-xy hóa chuyển thành N-NO 3.
- Thông số TKN, N-NO 3 - không có trong quy chuẩn xả thải QCVN 11- MT:2015/BTNMT nên hai chỉ tiêu này dùng để đánh giá sự chuyển hóa đạm hữu cơ trong nước thải..
- Nồng độ TP của nước thải đầu vào khá cao mg/L và trong nước thải đầu ra giảm còn mg/L với hiệu suất loại bỏ 58,83%..
- Nồng độ TP trong nước thải đầu ra giảm là do.
- VSV đã sử dụng phốt-pho trong nước thải để tổng hợp tế bào mới, duy trì sự sống, dự trữ và vận chuyển năng lượng.
- Chỉ tiêu TP sau xử lý đạt quy chuẩn cột A theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT..
- Tổng Coliform được phân tích để đánh giá khả năng loại bỏ vi khuẩn bằng lồng quay sinh học, trong thực tế sau công đoạn xử lý sinh học, nước thải còn phải qua bể khử trùng mới được thải ra môi trường nên nghiên cứu không so sánh chỉ tiêu này với quy chuẩn.
- Tổng Coliform trong nước thải đầu vào là MPN/100 mL, sau quá trình xử lý giảm nhiều chỉ còn MPN/100 mL (hiệu suất xử lý đạt 94,4.
- Tổng Coliform trong nước thải đầu vào giảm do sự cạnh tranh với các VSV ở trong màng sinh học, một phần bị giữ trên màng sinh học không bị trôi ra ngoài và bị các nguyên sinh động vật sử dụng làm thức ăn..
- Trước xử lý Sau xử lý.
- Bảng 7: Thông số vận hành mô hình lồng quay sinh học ba bậc (θ = 5 giờ).
- Ở thời gian lưu nước 5 giờ, tải nạp chất hữu cơ 2,06 g BOD/m 2 .ngày -1 , sau khi xử lý bằng mô hình lồng quay sinh học hiếu khí ba bậc, nước thải đạt QCVN 11-MT:2015/BTNMT cột A ở tất cả các thông số theo dõi và thấp hơn nhiều so với ngưỡng cho phép xả thải trong quy chuẩn.
- Nghiên cứu giảm thời gian lưu nước xuống 4 giờ và tiếp tục tiến hành thí nghiệm tiếp theo nhằm đánh giá xem ở thời gian lưu nước này nước thải đầu ra còn đạt quy chuẩn hay không..
- Ở thời gian lưu nước 4 giờ, lấy mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình phân tích các chỉ tiêu cần theo dõi lúc 8 giờ sáng hàng ngày từ ngày Hình 4).
- Nước thải sau xử lý có giá trị pH và DO tăng so với nước thải đầu vào.
- Mặc dù pH nước thải sau xử lý tăng nhưng vẫn nằm trong khoảng cho phép từ 6 - 9 theo cột A của QCVN 11-MT:2015/BTNMT.
- Nguyên nhân làm cho pH, DO tăng được trình bày tương tự phần thảo luận về kết quả xử lý của mô hình lồng quay ở thời gian lưu nước 5 giờ..
- Hàm lượng SS trong nước thải đầu vào là mg/L, trong nước thải đầu ra của giảm còn mg/L và đạt loại A theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT.
- thích kết quả xử lý của mô hình ở thời gian lưu nước 5 giờ..
- Nồng độ COD trong nước thải đầu vào khá cao mg/L, sau khi qua xử lý giảm còn còn mg/L đạt hiệu suất loại bỏ 92,50%.
- Tương tự, nồng độ BOD 5 trong nước thải đầu vào có sự biến động khá cao mg/L, nhưng trong nước thải đầu ra giảm còn mg/L và đạt hiệu suất loại bỏ 94,30%..
- Cả hai giá trị BOD 5 và COD sau khi xử lý đều đạt loại A theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT.
- Nồng độ TKN trong nước thải đầu vào khá cao mg/L nhưng trong nước thải đầu ra giảm nhiều còn mg/L.
- Nồng độ N- NH 4 + trong nước thải đầu vào tương đối cao 17,87.
- Sau xử lý nồng độ của các chỉ tiêu này đều đạt cột A theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT với hiệu suất loại bỏ N-NH 4 + là 45,8% và TKN là 78,8%.
- Hiệu suất xử lý TKN, N-NH 4 + của mô hình ở thời gian lưu 4 giờ thấp hơn so với ở thời gian lưu nước 5 giờ..
- Nồng độ TP trong nước thải đầu vào khá cao mg/L, ở đầu ra giảm xuống còn 10,83.
- Tuy nhiên, nồng độ TP trong nước thải đầu ra chỉ mới đạt cột B theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT..
- Nguyên nhân là do giảm thời gian lưu nước, khả năng xử lý và phân hủy các chất ô nhiễm có trong nước thải của VSV cũng ngắn hơn, không đảm bảo thời gian để các VSV trong màng sinh học hấp phụ và tổng hợp các tế bào mới..
- Hình 4: Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải trước và sau khi xử lý (θ = 4 giờ) Mật độ Coliform trong nước thải đầu vào là.
- Bảng 8: Các thông số vận hành mô hình lồng quay sinh học ba bậc (θ = 4 giờ).
- Khi giảm thời gian lưu nước xuống còn 4 giờ, tải nạp trung bình tính trên diện tích bề mặt màng sinh học là 2,4 g BOD/m 2 .ngày -1 thì các chỉ tiêu pH, SS, COD, BOD 5 , N-NH 4 + trong nước thải thủy sản đạt loại A theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT;.
- nước thải đầu ra đã tiến sát tới ngưỡng cho phép xả thải theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT (cột A) lần lượt là 9,68 mg/L.
- Hình 4: Nước thải thí nghiệm ở thời gian lưu nước 5 giờ (trái) và 4 giờ (phải) Ghi chú: (a) đầu vào, (b) đầu ra, (c) đầu ra sau lắng tĩnh 30 phút.
- Với nước thải đầu vào có nồng độ COD là mg/L, BOD 5 là mg/L, TP đạt mg/L, TKN là mg/L.
- lồng quay sinh học vận hành với thời gian lưu nước 5 giờ, tải nạp chất hữu cơ trung bình tính trên diện tích bề mặt màng sinh học là 2,06 g BOD/m 2 .ngày -1 , nước thải đầu ra sau khi lắng tĩnh 30 phút có các chỉ tiêu pH, SS, COD, BOD 5 , N- NH 4.
- Khi vận hành mô hình ở thời gian lưu nước 4 giờ, tải nạp trung bình tính trên diện tích bề mặt màng sinh học là 2,4 g BOD/m 2 .ngày -1 , nước thải sau xử lý chỉ đạt cột B của QCVN 11-MT:2015/BTNMT do các thông số pH, SS, COD, BOD 5 , N-NH 4 + đạt cột A, nhưng thông số TP chỉ đạt loại B theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT.
- Kết quả vận hành trên mô hình lồng quay sinh học hiếu khí ba bậc cho thấy công nghệ này có thể được ứng dụng như một công đoạn xử lý sinh học trong hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản..
- Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả hoạt động của bể nên chọn thời gian lưu nước 5 giờ hoặc cao hơn để xử lý nước thải thủy sản..
- Nên tiến hành thêm các nghiên cứu xử lý nước thải bằng lồng quay sinh học trên các loại giá thể khác để có các khuyến nghị lựa chọn những giá thể phù hợp..
- Có thể nghiên cứu sử dụng mô hình này để xử lý các loại nước thải khác nhau để tìm ra các thông số thiết kế phù hợp với những loại nước thải đó..
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản QCVN 11-MT:2015/BTNMT.
- Xử lý nước thải đô thị và công.
- Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải.
- Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải và giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải đối với ngành chế biến thủy sản, dệt may, giấy