- DOI:10.22144/ctu.jsi.2019.123 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ A 2 /O - MBR Nguyễn Xuân Hoàng. - Bể lọc màng, quá trình A 2 /O- MBR, thủy sản, xử lý nước thải. - TKN, TN and TP of the influent wastewater are mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L, and mg/L and at pH 6.9 respectively. - 0.86 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L, and mg/L, respectively. - Nhằm nghiên cứu khả năng áp dụng quá trình A 2 /O-MBR (Anaerobic Anoxic/Oxic – Membrane BioReactor) trong xử lý nước thải, mô hình A 2 /O-MBR quy mô phòng thí nghiệm với thể tích bể A 2 /O 55 lít kết hợp bể lọc màng MBR 26 lít được sử dụng để xử lý nước thải chế biến thủy sản có nồng độ ni-tơ và phốt-pho tương đối cao. - Nước thải đầu vào có COD, BOD 5 , N-NO 3. - TKN, TN và TP lần lượt là mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L và mg/L và ở pH 6,9. - Mô hình A 2 /O-MBR được vận hành với thời gian lưu nước 8 giờ, tải nạp chất hữu cơ 1,52 kg BOD/m 3 .ngày, tải nạp COD cho ngăn yếm khí là 22,47 kg COD/m 3 .ngày và nồng độ MLSS trong bể A 2 /O là 4.163 mg/L. - Nước sau xử lý có giá trị COD, BOD 5 , N-NO 3. - TKN, TN, và TP tương ứng lần lượt là mg/L mg/L mg/L, 0,75. - 0,13 mg/L mg/L mg/L, và mg/L. - Kết quả này đạt cột A của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thuỷ sản QCVN 11- MT:2015/BTNMT với hiệu suất xử lý tương ứng COD 97%. - Do đó, công nghệ A 2 /O-MBR hoàn toàn có khả năng áp dụng trong xử lý nước thải thuỷ sản và các loại nước thải có lượng chất ô nhiễm tương tự.. - Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng công nghệ A 2 /O - MBR. - Sự phát triển của ngành chế biến thủy sản đã và đang kéo theo các vấn đề môi trường đáng kể, trong đó, nước thải là vấn đề đáng được quan tâm nhất. - Thông thường, nước thải chế biến thủy sản chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, COD dao động từ mg/L, BOD 5 vào khoảng 600 – 950 mg/L, hàm lượng ni-tơ hữu cơ đến 70 – 110 mg/L (Lâm Minh Triết và Trần Hiếu Nhuệ, 2012). - Tuy nhiên, tỷ lệ dưỡng chất tương đối cao hiện diện trong nước thải luôn là vấn đề gây khó khăn cho các quá trình xử lý. - Quá trình xử lý sinh học bùn hoạt tính thường được sử dụng trong xử lý nước thải thủy sản với hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ cao nhưng hiệu suất loại bỏ dưỡng chất không cao:. - Các màng lọc được đặt ngập trong bể xử lý sinh học hiếu khí trong hệ thống MBR. - Nước thải được xử lý bởi các bùn sinh học và bùn này sẽ được giữ lại bởi quá trình lọc giúp lượng cặn lơ lửng trong bể sinh học gia tăng nhanh chóng vì thế khả năng phân huỷ sinh học các chất ô nhiễm. - Hiệu suất xử lý COD, TSS, N-NH 4. - Việc kết hợp công nghệ A 2 /O và công nghệ MBR sẽ nhằm làm tăng hiệu quả xử lý so với bể bùn hoạt tính truyền thống và không cần dùng bể lắng thứ cấp, tiết kiệm diện tích, tự động hóa cao (Sadr &. - Để áp dụng trong xử lý nước thải thủy sản ở Việt Nam, hiệu quả xử lý của quá trình rất cần được nghiên cứu trên mô hình và khả năng triển khai vào thực tiễn ngành xử lý nước thải thủy sản trong tương lai.. - Nước thải. - Mẫu nước thải được lấy tại Công ty Thủy Sản ở huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang.. - Vị trí lấy mẫu tại ống xả nước thải tập trung trước khi đưa vào hệ thống xử lý trong ba ngày liên tục.. - Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải gồm: pH, DO, độ đục, SS, COD, BOD 5 , N-NO 3. - Bảng 1: Đặc tính của vải polyester dùng trong thí nghiệm. - Trong thí nghiệm này, thời gian rửa lọc được xác định theo chu kỳ 24 giờ, liên tục trong 5 ngày.. - Hình 3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm. - 2.2 Mô hình và các thông số thiết kế của mô hình. - Mô hình thí nghiệm hoàn chỉnh được chế tạo với thông số thiết kế Bảng 2 và lắp đặt như Hình 4.. - Bảng 2: Các thông số thiết kế của mô hình A 2 /O-MBR. - Thời gian lưu chất rắn ngày 1 – 27 10. - Thời gian lưu nước. - Hình 4: Mô hình thí nghiệm A 2 /O – MBR Nước thải thủy sản được loại bỏ phần chất rắn. - Nước sau đó được bơm lên bình ma-ri-ốt, từ đây nước thải sẽ tự chảy vào ngăn yếm khí – thiếu khí – hiếu khí của bể A 2 /O. - Bùn sẽ được bơm hoàn lưu về ngăn yếm khí để tạo dòng vi khuẩn có khả năng tích lũy phốt-pho giúp xử lý phốt-pho tốt hơn. - Ngoài ra, để vận hành mô hình này, bùn yếm khí, thiếu khí và hiếu khí được nuôi trước đó trong phòng thí nghiệm để tạo sinh khối ổn định giúp quá trình vận hành được nhanh chóng.. - Độ đục Phòng thí nghiệm TCVN Máy đo độ đục EUTECH TN-100 SS Phòng thí nghiệm Phương pháp lọc và hương pháp trọng lượng. - BOD 5 Phòng thí nghiệm Phương pháp Winkler cải tiến. - N-NO 3 - Phòng thí nghiệm EPA – 353.2. - TKN Phòng thí nghiệm Phương pháp phân hủy và chưng cất Kjeldahl. - N-NH 4 + Phòng thí nghiệm Phương pháp trắc phổ tự động. - TP Phòng thí nghiệm SMEWW:4500- P. - MLSS Phòng thí nghiệm Phương pháp xác định theo trọng lượng MLSS Phòng thí nghiệm Phương pháp xác định theo trọng lượng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. - 3.1 Đặc tính nước thải đầu vào. - Nước thải đầu vào được phân tích các chỉ tiêu. - Bảng 4: Thành phần nước thải đầu vào thí nghiệm định hướng Chỉ tiêu Đơn. - 0,5 nên rất thích hợp cho xử lý sinh học. - Như vậy, nước thải có nồng độ chất hữu cơ, N, P cao bước đầu có thể áp dụng công nghệ A 2 /O kết hợp MBR để xử lý.. - 3.2 Thí nghiệm nước thải ở thời gian lưu. - Trước khi thực hiện thí nghiệm chính thức, một thí nghiệm định hướng được thực hiện liên tục trong. - Sau đó, thí nghiệm chính thức được tiến hành với thời gian lưu nước. - 8 giờ theo kết quả của thí nghiệm định hướng và nồng độ MLSS trung bình trong bể A 2 /O là 4.163 mg/L. - Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra mô hình được theo dõi và phân tích các chỉ tiêu trong 3 ngày liên tiếp. - Bảng 5: Nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào, đầu ra hệ thống xử lý ở 𝜽 = 8 giờ Chỉ tiêu ô. - nhiễm Đơn vị Đầu vào Đầu ra Hiệu suất xử lý. - Hình 5: Nồng độ ô nhiễm trong nước thải trước và sau xử lý (ở 8 giờ) DO và pH. - Căn cứ theo các kết quả ghi nhận ở Bảng 2, mức DO trong nước thải được cải thiện qua hệ thống xử lý A 2 /O – MBR, tăng từ 3,6 mg/L lên 3,93 mg/L.. - Điều này được giải thích do bể lọc MBR có sục khí nên nước thải đầu ra có lượng DO tương đối cao. - pH của nước thải đầu vào pH 6,9 và ở đầu ra pH 7,3 nằm trong giới hạn cho phép và ngưỡng hoạt động thuận lợi của bể xử lý sinh học. - Mặc dù trong quá trình hoạt động ở ngăn thiếu khí có diễn ra quá trình khử ni-trát, ion NO 3 - bị khử thành N 2 và tạo ra độ kiềm (alkalinity) làm tăng tính kiềm trong nước thải. - Hàm lượng chất rắn lơ lửng của nước thải trước xử lý là mg/L, trong bể A2/O chất rắn lơ lửng bị hấp phụ lên bông cặn tạo thành MLSS, qua đến bể lọc thì nồng độ MLSS trong bể lọc là 5.333 mg/L và sau khi lọc thì hàm lượng chất rắn lơ lửng của nước thải đầu ra là mg/L tương ứng với hiệu suất loại bỏ SS là 99,9%. - Nồng độ SS đầu ra rất thấp so với đầu vào chứng tỏ được khả năng lọc và loại bỏ SS của màng lọc rất tốt, phần lớn chất rắn lơ lửng được giữ lại ở màng lọc. - điều kiện vận hành với nước thải có hàm lượng chất rắn cao.. - Nồng độ BOD 5 của nước thải trước khi xử lý trong 3 ngày liên tiếp có giá trị trong khoảng 507 49,08 mg/L. - Ở đầu ra của hệ thống, nồng độ BOD 5. - của nước sau xử lý đạt 16,8 1,56 mg/L, tương ứng với với hiệu suất loại bỏ BOD 5 là 96%. - Tương tự như diễn biến của BOD 5 , COD của nước thải đầu vào biến thiên 749 41,73 mg/L, nước sau xử lý có COD đạt mg/L, tương đương hiệu suất xử lý COD 97%. - Hiệu suất xử lý BOD 5 và COD của mô hình cao có thể giải thích do quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong nước thải và cả quá trình lọc. - Như vậy, hiệu suất loại bỏ SS cao cũng đồng thời loại bỏ một phần BOD 5 và COD làm cho hiệu suất xử lý tổng BOD 5 và COD vì thế sẽ cao. - TKN và N-NO 3 - của nước thải đầu vào lần lượt là mg/L và 4,35 1,43 mg/L, ở đầu ra hệ thống xử lý lần lượt là 1,32 0,28 mg/L và 2,4 0,28 mg/L. - Tuy nhiên, các giá trị này không có quy định trong Quy chuẩn quốc gia về nước thải chế biến thuỷ sản. - Bên cạnh đó, N- NH 4 + của nước thải đầu vào lần lượt là mg/L, ở đầu ra hệ thống xử lý 0,75 0,13 mg/L, tương ứng với hiệu suất loại bỏ N-NH 4 + lần 96%.. - Nồng độ TKN, N-NH 4 + và N-NO 3 - của nước thải đầu ra thấp rất nhiều so với nước thải đầu vào chứng tỏ các chất hữu cơ đã chuyển hóa thành N-NH 4 + và sau đó vi khuẩn ni-trát hóa chuyển hóa thành N-NO 3. - Bên cạnh đó nồng độ ni-trát đầu ra thấp cho thấy quá trình khử ni-trát diễn ra khá tốt do nước được hoàn lưu từ ngăn hiếu khí về ngăn thiếu khí tạo điều kiện cho vi sinh vật thiếu khí khử ni-trát thành N 2 . - Do đó, ni-tơ tổng của hệ thống cũng giảm từ mg/L xuống còn 3,72±0,41 mg/L, tương ứng với. - So với TP của nước thải đầu vào mg/L, thì ở đầu ra chúng giảm còn 5,87 1,0 mg/L, tương ứng với hiệu xuất xử lý 84%. - Trong môi trường yếm khí hoạt động của các vi sinh vật làm cho pH của nước thải giảm xuống tạo điều kiện hòa tan phốt-phát. - Trong điều kiện thiếu khí, quá trình khử ni-trát tạo lại alkalinity trong nước thải dẫn đến pH tăng trở lại tạo điều kiện cho phốt-phát kết tủa và kết dính với các bông bùn sinh học và được giữ lại bởi màng lọc. - Kết quả là TP sau xử lý của hệ thống thấp hơn ngưỡng cột AQCVN 11-MT:2015/BTNMT (TP = 10 mg/L).. - Ở thời gian lưu nước θ = 8 giờ với nồng độ MLSS trung bình trong bể A 2 /O là 4.163 mg/L và tải nạp chất hữu cơ tính theo thể tích hoạt động của bể là 1,52 kgBOD/m 3 .ngày cùng với những điều kiện vận hành như trên thì nước thải đầu ra của mô hình A 2 /O–MBR đạt cột A QCVN 11- MT:2015/BTNMT ở các chỉ tiêu pH, DO, độ đục, SS, COD, BOD 5 , N-NO 3. - Nhằm tối ưu chi phí xử lý đồng thời giảm thể tích chứa hệ thống thông qua việc cắt giảm thời gian lưu nước, nghiên cứu tương tự được tiến hành ở thời gian lưu nước θ = 7 giờ. - Các kết quả thí nghiệm được trình bày trong mục 3.3.. - 3.3 Thí nghiệm nước thải ở thời gian lưu. - Tương tự với thí nghiệm với thời gian lưu. - 8 giờ, kết quả thí ở thời gian lưu nước. - 7 giờ và nồng độ MLSS trung bình trong bể A 2 /O là 5.457 mg/L được thực hiện trong 3 ngày và ghi nhận kết quả nước thải đầu vào và đầu ra trong Bảng 5. - Bảng 5: Nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào, đầu ra hệ thống xử lý ở. - kết quả và thảo luận về các thông số nước thải đầu ra của quy trình xử lý A 2 /O-MBR ở thời gian lưu nước. - Do đó, để đảm bảo đạt chuẩn xả thải, thời gian lưu nước. - 8 giờ được chọn cho xử lý với mô hình A 2 /O-MBR.. - Mô hình A 2 /O-MBR hoàn toàn có thể ứng dụng như một quá trình xử lý tích hợp trong hệ thống xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản. - Với nước thải đầu vào có nồng độ COD trong khoảng 749 41,73 mg/L, nồng độ BOD 5 là mg/L, nồng độ TN là mg/L, nồng độ N-NH 4 + là 18,77. - 0,92 mg/L, và nồng độ TP là mg/L, mô hình A 2 /O-MBR vận hành với thời gian lưu nước của bể A 2 /O là 8 giờ, tải nạp chất hữu cơ theo thể tích hoạt động của bể là 1,52 kg BOD/m 3 .ngày và nồng độ MLSS trung bình trong bể A 2 /O là 4.163 mg/L, chất lượng nước đầu ra của mô hình đạt loại A theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT ở các chỉ tiêu pH, SS, COD, BOD 5 , COD, N-NH 4. - Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải, tập 1. - Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải, tập 2. - Tài liệu kỹ thuật Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải đối với ngành Chế biến thủy sản-Dệt may-Giấy và bột giấy. - Ứng dụng công nghệ MBR để xử lý và tái sử dụng nước thải đô thị ở Việt Nam.