Tái sử dụng ống hút nhựa làm giá thể trong bể lọc sinh học ngập nước để xử lý nước thải sinh hoạt

- TRONG BỂ LỌC SINH HỌC NGẬP NƯỚC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT.
- Hiệu suất xử lý, lọc sinh học, màng sinh học, nước thải sinh hoạt, ống hút nhựa.
- Mục tiêu của nghiên cứu nhằm đánh giá tiềm năng sử dụng ống hút nhựa làm giá thể trong bể lọc sinh học (LSH) ngập nước để xử lý nước thải sinh hoạt..
- Ống hút nhựa đã qua sử dụng được thu thập và tạo thành khối hình trụ có chiều dài 2,5 cm và đường kính 1,8 cm làm giá thể cho vi sinh vật phát triển thành màng sinh học.
- Tổng chiều cao giá thể (0,7 m) được giữ cố định và ngập hoàn toàn trong nước thải, cách đáy bể và mặt thoáng lần lượt 0,25 m.
- Khi HRT của bể LSH có cấp không khí kéo dài 6 giờ thì hiệu suất xử lý tăng và chỉ tiêu N-NH 4 + đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT.
- Bể LSH không cấp không khí có hiệu suất xử lý N-NO 3 - cao hơn bể có cấp không khí.
- Nhìn chung, ống hút nhựa đã qua sử dụng có thể tái sử dụng để làm giá thể vi sinh trong LSH ngập nước để xử lý nước thải sinh hoạt..
- Theo Báo cáo Hiện trạng môi trường quốc gia 2018, chỉ có 12,5% lượng NTSH tại các đô thị ở Việt Nam (loại IV trở lên) được xử lý đạt tiêu chuẩn qui định.
- Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, NTSH phần lớn được xả trực tiếp ra môi trường mà không được xử lý triệt để (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2018).
- Do đó, những vấn đề này gây ra điều kiện vệ sinh môi trường ở nông thôn thấp và NTSH không được xử lý hợp lý gây ra ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng..
- Lọc sinh học (LSH) là một công nghệ xử lý sinh học được nghiên cứu và áp dụng để loại bỏ các chất hữu cơ và dinh dưỡng dựa vào sự phát triển của màng sinh học trên bề mặt giá thể.
- Một số nghiên cứu trong nước cho thấy LSH có giá thể ngập nước có thể áp dụng hiệu quả để xử lý nhiều nguồn nước thải khác nhau.
- (2015) cho thấy LSH hiếu khí có giá thể ngập nước có thể xử lý nước thải thủy sản với hiệu suất rất cao và nước thải sau xử lý đạt qui chuẩn cho phép xả thải.
- LSH ngập nước có thể xử lý chất ô nhiễm trong nước thải ao nuôi thủy sản nước lợ (Phạm Thị Hồng Ngân &.
- Có rất nhiều loại giá thể công nghiệp được sử dụng để nghiên cứu trong hệ thống LSH.
- (2015) đã sử dụng các vật liệu tự chế khác nhau làm giá thể.
- Tuy nhiên, số lượng các nghiên cứu sử dụng giá thể tái chế từ ống hút nhựa rất ít.
- Gốm sứ và nhựa từ chất thải rắn được tái sử dụng làm giá thể trong hệ thống LSH (Osorio &.
- (2010) cũng đã nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu khác nhau như xơ dừa, than đá, giá thể dạng cầu (bioball) và nhựa PE (polyethylene) làm giá thể trong bể LSH hiếu khí ngập nước..
- Tái sử dụng ống hút nhựa làm giá thể trong hệ thống LSH để xử lý nước thải có thể mang lại lợi ích kép là vừa xử lý nước thải vừa giảm thiểu phát thải chất thải nhựa ra môi trường.
- Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là: 1) thử nghiệm hiệu quả của hệ thống LSH ngập nước khi sử dụng ống hút nhựa làm giá thể màng sinh học để xử lý NTSH, 2) đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu nước lên hiệu suất xử lý, 3) so sánh hiệu suất xử lý với điều kiện vận hành có cấp không khí và không cấp không khí..
- Chiều cao lớp giá thể (m) 0,7.
- Độ rỗng của giá thể được đo tương đối bằng phương pháp bão hòa nước (Etnyre, 1989).
- Cụ thể, các giá thể được sắp ngẫu nhiên vào đầy cốc thủy tinh dung tích 1.000 mL (V T = 1 L).
- Một lít nước cất được sử dụng để rót từ từ vào cốc chứa giá thể để lấp đầy thể tích rỗng trong khối giá thể cho đến khi giá thể ngập hoàn toàn và sau đó xác định thể tích.
- Thể tích rỗng của giá thể là thể tích nước đã đổ vào cốc.
- Độ rỗng của giá thể ống hút trong thí nghiệm được xác định từ giá trị trung bình của 5 lần lặp lại và được tính bằng công thức sau:.
- V T : thể tích tổng của khối giá thể (L) Tổng diện tích bề mặt của giá thể trên đơn vị thể tích (S: m 2 /m 3 ) được xác định dựa theo cách tính.
- toán tổng bề mặt của mỗi giá thể.
- Tổng bề mặt của mỗi giá được tính toán thông qua tổng diện tích mặt trong và mặt ngoài của 5 đoạn ống hút nhựa dài 2,5 cm sử dụng để tạo ra một giá thể.
- Do số lượng giá thể được chuẩn bị vừa đủ để xây dựng mô hình nên tổng diện tích bề mặt được tính cho một thể tích đơn vị 10 L và sau đó suy ra theo đơn vị thể tích m 3.
- n: số lượng giá thể trong 10 L (giá thể).
- A: diện tích bề mặt của mỗi giá thể (m 2 /giá thể).
- Xác định thành phần nước thải.
- Do đó, mẫu nước thải được thu thập và phân.
- Tiền xử lý nước thải đầu vào.
- NTSH ban đầu được tiền xử lý bằng cách để lắng tĩnh 30 phút trong thùng lắng nhằm loại bỏ rác, một số chất rắn nổi có kích thước lớn và chất rắn lắng được trước khi bơm vào bình Mariot để phân phối nạp vào mô hình LSH qua mặt thoáng (Hình 1)..
- Màng sinh học trên giá thể ống hút nhựa được thúc đẩy phát triển bằng cách ngâm giá thể trong nước thải thủy sản và sục khí liên tục trong 2 tuần..
- Sau khi giá thể có sự thay đổi màu sắc sang màu nâu và quan sát thấy xuất hiện lớp màng sinh học dính bám trên giá thể thì vớt giá thể ra và đặt vào mô hình LSH (Hình 2B).
- NTSH sau khi tiền xử lý được nạp vào mô hình từ bình Mariot và tiến hành chạy khởi động để ổn định sự phát triển màng sinh học trên bề mặt giá thể.
- Trong thời gian chạy khởi động, chỉ tiêu COD trong nước thải đầu ra của mô hình được theo dõi thường xuyên cho đến khi nồng độ của chúng ổn định hoặc ít biến động giữa các lần quan trắc thì tiến hành thí nghiệm chính thức để đánh giá hiệu quả xử lý của bể LSH..
- Đánh giá hiệu quả xử lý NTSH trên mô hình LSH được tiến hành lần lượt với HRT 6 giờ và 5 giờ đối với thí nghiệm cấp khí, HRT 6 giờ và 8 giờ đối với thí nghiệm không cấp khí.
- Nước thải sau xử lý được quan trắc liên tục trong 3 ngày với các chỉ tiêu gồm pH, DO, TSS, COD, BOD 5 , TKN, N–NH 4.
- Nước thải sau xử lý được quan trắc liên tục trong 3 ngày với các chỉ tiêu phân tích tương tự như trên..
- Phân tích và xử lý số liệu.
- Số liệu các chỉ tiêu trong nước thải trước và sau xử lý được tính giá trị trung bình và độ lệch chuẩn bằng phầm mềm ứng dụng Microsoft Excel 2007.
- Thông số vật lý của giá thể ống hút nhựa Giá thể ống hút nhựa được tạo hình như dạng tổ ong (Hình 2A).
- Trước khi cho vào mô hình thí nghiệm, một số thông số cơ bản giá thể ống hút nhựa được xác định và được trình bày trong Bảng 2..
- Các thông số kỹ thuật của giá thể ống hút nhựa.
- Chiều dài đoạn giá thể (cm) 2,5 Đường kính lỗ của giá thể (cm) 1,8.
- Tổng diện tích bề mặt (m 2 /m Sau thời gian nuôi màng sinh học, có thể thấy rằng, vi sinh vật phát triển và tạo thành một lớp màng trên bề mặt giá thể.
- (2015), giá thể sinh học sau khi được nuôi bằng nước thải thủy sản thì vi sinh vật phát triển nhanh và tạo thành màng ổn định do nước thải thủy sản có chứa nhiều dưỡng chất cần thiết cho vi sinh vật phát triển.
- Hình 2: Giá thể ống hút nhựa: (A) trước thí nghiệm, (B) có màng sinh học phát triển 3.2.
- Nhìn chung, NTSH đầu vào được quan trắc trong 5 ngày liên tục cho thấy phù hợp để áp dụng biện pháp xử lý sinh học.
- Kết quả cho thấy giá trị pH trung bình là 6,9 và nằm trong khoảng giá trị phù hợp cho sự phát triển của vi sinh vật trong hệ thống xử lý sinh học (pH:.
- 0,5 nên nước thải này thích hợp cho quá trình xử lý sinh học.
- Do đó, hoạt động chuyển hóa chất ô nhiễm của các vi sinh vật trong mô hình xử lý không bị hạn chế bởi sự thiếu hụt cơ chất..
- Đánh giá nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sau xử lý.
- Nồng độ các chỉ tiêu sau xử lý được trình bày trong Bảng 4.
- Kết quả cho thấy mô hình LSH ngập nước sử dụng giá thể ống hút nhựa có cấp khí và không cấp khí đều xử lý đạt hiệu quả cao.
- Nồng độ N-NO 3 - trong nước sau xử lý cao hơn đầu vào.
- Sự gia tăng nồng độ N-NO 3 - trong nước thải sau xử lý là do quá trình nitrate hóa diễn ra.
- Điều này cho thấy quá trình nitrate hóa diễn ra mạnh trong mô hình xử lý.
- (2015), bể LSH hiếu khí có thể loại bỏ NH 4 + trong nước thải chế biến cá tra đạt tiêu chuẩn xả thải ứng với HRT 8 giờ, trong khi nồng độ N-NO 3.
- trong nước thải sau xử lý gia tăng..
- Thí nghiệm không cấp khí có chất lượng nước sau xử lý kém hơn thí nghiệm có cấp không khí..
- Kiểm soát ôxy hòa tan là một trong những yếu tố cho quá trình xử lý nitơ một cách hiệu quả trong hệ.
- đó, sự kết hợp giữa bể cấp khí và không cấp khí có thể mang lại hiệu suất xử lý nitơ trong nước thải tốt hơn..
- Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sau xử lý của bể LSH có cấp không khí và không cấp không khí.
- n=3): nước thải sau xử lý được thu thập trong 3 đợt 3.4.
- suất xử lý.
- Thời gian lưu nước trong bể LSH là một yếu tố tác động đến hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải.
- Hình 3 trình bày hiệu suất xử lý của bể LSH có cấp không khí với HRT khác nhau.
- nghiên cứu cho thấy rằng hiệu suất xử lý tỷ lệ thuận với HRT, cụ thể, khi HRT kéo dài từ 5 giờ lên 6 giờ thì hiệu suất xử lý COD tăng lên 3% và BOD 5 tăng lên 4%.
- Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu nitơ và phosphor gia tăng và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05), trong đó TKN tăng 16%, N-NH 4 + tăng 11,2%, TP tăng 13%.
- Hiệu suất xử lý của thí nghiệm cấp không khí với HRT 5 giờ và 6 giờ Thông số Đơn vị Thí nghiệm cấp không khí.
- Thí nghiệm không cấp.
- Thí nghiệm không cấp không khí.
- Hình 4 thể hiện hiệu suất xử lý của bể LSH với lớp giá thể ống hút nhựa ngập trong nước không cung cấp ôxy với HRT 6 giờ và 8 giờ.
- Hai chỉ tiêu có hiệu suất xử lý tăng trên 10% gồm COD và N-NO 3.
- Kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng bể LSH không cấp không khí có khả năng loại bỏ N-NO 3 - trong nước thải rất tốt với hiệu suất đạt 64% ở HRT 8 giờ..
- Hiệu suất xử lý N-NO 3 - tăng 14,3% và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) khi tăng HRT từ 6 giờ lên 8 giờ..
- Hiệu suất xử lý của thí nghiệm không cấp không khí với HTR 6 giờ và 8 giờ 3.5.
- So sánh hiệu suất xử lý của LSH có cấp.
- và không cấp không khí.
- Hình 5 thể hiện hiệu suất xử lý của bể LSH có cấp không khí và không cấp không khí có cùng HRT 6 giờ.
- Nhìn chung, hiệu suất xử lý của bể LSH có cấp không khí đều cao hơn bể LSH không cấp không khí.
- Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý N-NO 3 - của bể LSH có cấp không khí có giá trị âm trong khi bể không cấp không khí đạt hiệu suất 44,4%.
- Kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy rằng sự hạn chế sục khí thúc đẩy khả năng loại bỏ nitơ trong nước thải nhưng ngược lại hiệu suất xử lý BOD 5 giảm xuống (Albuquerque et al., 2012).
- Hiệu suất xử lý của cột LSH có cấp không khí và không cấp không khí 4.
- Mô hình bể LSH sử dụng giá thể ống hút nhựa ngập nước vận hành trong điều kiện cấp khí và không cấp khí có thể loại bỏ hầu hết các chất ô nhiễm trong NTSH.
- Chất lượng nước sau xử lý của bể LSH có cấp khí với HRT 5 giờ và 6 giờ và bể LSH không cấp khí với HRT 8 giờ đều đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A) đối với các chỉ tiêu pH, TSS, BOD 5 , COD, N-NO 3.
- Khi HRT trong các bể LSH dài hơn thì hiệu suất xử lý chất ô nhiễm tăng.
- Kết quả cho thấy bể LSH cấp không khí có hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm cao hơn bể không cấp không khí ngoại trừ chỉ tiêu N-NO 3.
- Kết quả nghiên cứu này cho thấy rằng ống hút nhựa có thể tái sử dụng làm giá thể màng sinh học trong mô hình LSH để xử lý nước thải đồng thời góp phần giảm thiểu rác thải nhựa và bảo vệ môi trường..
- Hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng bể LSH hiếu khí ngập nước.
- Giáo trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ LSH hiếu khí trên các loại vật liệu khác nhau.
- Đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản nước lợ của bể LSH hiếu khí có lớp vật liệu ngập nước