Đánh giá khả năng tắc nghẽn của màng MBR trong xử lý nước thải đô thị bằng phương pháp HPLC-SEC Fluorescence

Nội dung chính của bài viết tập trung vào việc nghiên cứu công cụ phân tích mà có thể được sử dụng như một chỉ số đánh giá khả năng tắc nghẽn của dịch nổi và trong tương lai, có thể sử dụng công cụ này để dự đoán nhanh khả năng tắc nghẽn của màng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng tắc nghẽn của màng MBR trong xử lý nước thải đô thị bằng phương pháp HPLC-SEC Fluorescence Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TẮC NGHẼN CỦA MÀNG MBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HPLC-SEC-FLUORESCENCE Vũ Thị Thu Nga1*, Chengcheng Li2, Christelle Guigui2 1 Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam 2 TBI, INSA/CNRS 5504 UMR INSA/INRA 792, 135 Rangueil, 31077 Toulouse, Pháp * Tác giả liên hệ: Email: thungautc@gmail.com; Tel: 0983344842 Tóm tắt. Công nghệ xử lý sinh học màng MBR ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải đô thị và nước tái sử dụng do nước thải sau xử lý đạt chất lượng cao. Tuy nhiên, nhược điểm chính của MBR là tắc nghẽn màng. Sự hiểu biết của chúng ta về tắc nghẽn màng có thể đảm bảo hoạt động của MBR ổn định và bền vững hơn. Vì vậy, để đánh giá khả năng tắc nghẽn màng, đặc biệt đối với dòng thải sinh học như là dịch nổi của bùn, các phương pháp đơn giản và chi phí thấp cần được áp dụng. Nội dung chính của bài báo tập trung vào việc nghiên cứu công cụ phân tích mà có thể được sử dụng như một chỉ số đánh giá khả năng tắc nghẽn của dịch nổi ; và trong tương lai, có thể sử dụng công cụ này để dự đoán nhanh khả năng tắc nghẽn của màng. Phương pháp phân tích được lựa chọn trong nghiên cứu này là sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp với sắc ký rây phân tử và quang phổ huỳnh quang (HPLC-SEC- Fluorescence). Kết quả chỉ ra rằng, protein dưới dạng hợp chất có khối lượng phân tử 100-1000 kDa là nguyên nhân chính gây nên sự tắc nghẽn màng trong MBR. Bên cạnh đặc tính của phân tử protein dưới dạng hợp chất trong dịch nổi của bùn, mối quan hệ giữa các kết quả thu nhận được bởi HPLC-SEC-Fluorescence và khả năng ô nhiễm của dịch nổi cũng được nghiên cứu. Trong tương lai, phương pháp này có thể là một công cụ tối ưu hoá các điều kiện hoạt động của MBR nhằm giảm thiểu tắc nghẽn và tăng hiệu quả xử lýTừ khóa: MBR, HPLC-SEC-Fluorescence, khả năng tắc nghẽn, sản phẩm vi sinh vật hoà tan (SMP), protein dưới dạng hợp chất. Từ khóa: MBR, HPLC-SEC-Fluorescence, khả năng tắc nghẽn, sản phẩm vi sinh vật hoà tan (SMP), protein dưới dạng hợp chất. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ màng lọc sinh học MBR (membrane bioreactor) là sự kết hợp giữa quá trình bùn hoạt tính và màng lọc, ngày càng được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải và nước tái sử dụng. Các nghiên cứu trước đây cho thấy tính ưu việt khi ứng dụng công nghệ MBR trong xử lý nước thải như tiết kiệm tối đa diện tích xây dựng do không cần bể lắng thứ cấp, khối lượng bùn thải sinh ra ít do thời gian lưu bùn (SRT) dài hơn khi so sánh với công nghệ bùn hoạt tính truyền thống (CAS). Công nghệ MBR cũng đạt hiệu quả xử lý COD, DOC, TN, Protein, Polysaccharide cao. Tuy nhiên, nhược điểm chính của MBR chính là tắc nghẽn màng. Hiện tượng tắc nghẽn màng -397- Hội nghị Khoa học công nghệ lần thứ XXII Trường Đại học Giao thông vận tải được thể hiện qua sự sụt giảm của dòng thấm hoặc sự tăng lên của TMP (transmembrane pressure) trong suốt quá trình hoạt động của MBR. Các cơ chế tắc nghẽn màng khác nhau có thể xuất hiện trong suốt quá trình lọc của màng, bao gồm ba hiện tượng sau: sự hình thành các lớp bánh (gồm các hạt và đại phân tử) trên bề mặt màng; sự tắc nghẽn lỗ màng (bởi các hạt chui vào lỗ màng và bịt kín lỗ màng) và sự hấp phụ của chất nền và các hạt lên thành lỗ màng, thu hẹp kích thước lỗ màng) [1-2]. Một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng dịch nổi của bùn hoạt tính (chứa các hạt keo và các chất hoà tan) đóng một vai trò quan trọng đối với sự tắc nghẽn màng MBR [3- 4]. Các sản phẩm vi sinh vật hoà tan (SMP) là thành phần chính trong dịch nổỉ của bùn, đã được biết đến như là chất ô nhiễm chính gây nên sự tắc nghẽn màng trong MBR [5]. Sản phẩm vi sinh vật hoà tan SMP được xác định như hợp chất polymer ngoại bào EPS, bao gồm proteins, polysaccharides, các hợp chất humic, axit nucleic v.v…. SMP có thể được chia thành hai nhóm: UPA (utilization associated products) được tạo ra trong quá trình chuyển hoá chất nền và BAP (biomass-associated products) được hình thành từ quá trình phân huỷ sinh khối. Thành phần và nồng độ của SMP bị ảnh hưởng đáng kể bởi các điều kiện hoạt động, ví dụ như tải trọng hữu cơ, tuổi của bùn [6-7] hoặc các điều kiện thuỷ lực [8], và bởi sự hiện diện của các hoá chất trong nước thải đầu vào sẽ ảnh hưởng tới hoạt động của cộng đồng vi sinh vật [9-10]. Trong một vài những nghiên cứu gần đây, các phân tử protein dưới dạng hợp chất có thể là những chất ô nhiễm chính gây nên sự tắc nghẽn màng [6, 11]. Bằng phương pháp phân tích sắc ký lỏng hiệu năng cao kết hợp với sắc ký rây phân tử và quang phổ huỳnh quang (HPLC-SEC-Fluorescence), Teychene và c ...