Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng hệ thống thiếu khí - hiếu khí luân phiên

Bài viết Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng hệ thống thiếu khí - hiếu khí luân phiên trình bày kết quả nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống hiếu khí - thiếu khí luân phiên. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng bùn hoạt tính, thời gian cấp khí/ngừng cấp khí và thời gian lưu thủy lực đến hiệu quả xử lý của hệ thống.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng hệ thống thiếu khí - hiếu khí luân phiên KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC TRÁI ĐẤT, MỎ, MÔI TRƯỜNG BỀN VỮNG LẦN THỨ V Doi: 10.15625/vap.2022.0179 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 0F 1 SỬ DỤNG HỆ THỐNG THIẾU KHÍ - HIẾU KHÍ LUÂN PHIÊN Phạm Duy Hoàn1, Bùi Thị Thủy Ngân2, Chu Xuân Quang2, Nguyễn Minh Phương1* 1 Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 334 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Trung tâm Công nghệ vật liệu, Viện Ứng dụng công nghệ, C6 Thanh Xuân Bắc, Thanh Xuân, Hà Nội 2 TÓM TẮT Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống hiếu khí - thiếu khí luân phiên. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng bùn hoạt tính, thời gian cấp khí/ngừng cấp khí và thời gian lưu thủy lực đến hiệu quả xử lý của hệ thống. Nước thải sinh hoạt sử dụng trong quá trình nghiên cứu có giá trị COD trung bình là 351,4 ± 1,67 mg/L, nồng độ NH4+-N trung bình là 48,7 ± 0,94 mg/L và nồng độ PO43--P trung bình là 5,03 ± 0,05 mg/L. Tiến hành đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ở các điều kiện vận hành khác nhau: hàm lượng bùn hoạt tính (2000, 3000, 4000, 5000 và 6000 mg/L), thời gian sục khí (10, 20, 30, 40, 50 phút) và thời gian lưu nước (3, 6, 8, 12, 24 giờ). Kết quả cho thấy với hàm lượng bùn 4000 mg/L, thời gian cấp khí/ngừng cấp khí là 30 phút/30 phút và thời gian lưu thủy lực là 6 giờ là tối ưu để xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống thiếu khí - hiếu khí luân phiên. Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ (COD) và NH4+-N lần lượt đạt 91,1 và 96,4 %, chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT, cột B. Từ khóa: Hiếu khí, thiếu khí, nước thải sinh hoạt, bùn hoạt tính. 1. MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển về kinh tế - xã hội, ô nhiễm môi trường nước đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe con người. Vì vậy, công nghệ xử lý nước thải đóng vai trò quan trọng trong giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo sự bền vững của hệ sinh thái. Nước thải sinh hoạt với các đặc tính giàu chất hữu cơ, dinh dưỡng (nitơ, photpho), công nghệ sinh học như bùn hoạt tính, mương oxy hóa thường được áp dụng khá phổ biển trong xử lý nước thải sinh hoạt ở Việt Nam và trên thế giới [1, 2, 3]. Vi sinh vật trong bùn hoạt tính thực hiện quá trình trao đổi chất của chúng bằng cách sử dụng các chất ô nhiễm làm thức ăn. Oxy được cung cấp bởi hệ thống sục khí giúp vi khuẩn thực hiện các quá trình đó một cách hiệu quả. Công nghệ sử dụng hệ thống thiếu khí -hiếu khí luân phiên hay cấp khí gián đoạn (“intermittent aeration”) là công nghệ xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính được cải tiến nhằm nâng cao hiệu suất xử lý bằng cách điều chỉnh thời gian của chu trình sục khí và không sục khí [4]. Công nghệ bùn hoạt tính truyền thống thường cố định thời gian sục khí nhằm đảm bảo hàm lượng oxy cấp cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ, do đó hiệu quả xử lý các chất hữu cơ khá tốt, tuy nhiên hiệu quả xử lý nitơ và photpho còn chưa cao. Ngoài ra, nhược điểm của công nghệ bùn hoạt tính truyền thống là tiêu tốn năng lượng có thể xảy ra khi sục khí quá mức và không cần thiết với nước thải có nồng độ chất ô nhiễm thấp. Công nghệ thiếu khí - hiếu khí luân phiên đã được ứng dụng trên thế giới để xử lý các loại nước thải khác nhau như nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi cho hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ (COD) và amoni đạt >90 % [5 - 8]. Tại Việt Nam, công nghệ này cũng đã được áp dụng để xử lý nước thải chăn nuôi lợn, nước thải chế biến cao su [9, 10]. Ngoài thời gian cấp khí, ngừng cấp khí, * Tác giả liên hệ, địa chỉ email: nmphuong.hn@hus.edu.vn 251 Phạm Duy Hoàn, Bùi Thị Thủy Ngân, Chu Xuân Quang, Nguyễn Minh Phương thời gian lưu thủy lực, hàm lượng bùn hoạt tính cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý của hệ thống. Khi hàm lượng bùn thấp sẽ ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý, tuy nhiên nếu hàm lượng bùn quá cao lượng oxy tiêu tốn cho quá trình càng cao, ảnh hưởng tới sự tiêu thụ năng lượng của hệ thống. Trong nghiên cứu này, hệ thống thiếu khí - hiếu khí luân phiên được áp dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt (quy mô phòng thí nghiệm) với các hàm lượng bùn hoạt tính, chu trình cấp khí/ngừng cấp khí và thời gian lưu thủy lực khác nhau nhằm đánh giá khả năng xử lý và tìm ra các thông số vận hành tối ưu trong xử lý nước thải sinh hoạt. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng Bùn hoạt tính sử dụng trong nghiên cứu được chuẩn bị và nuôi tạo tại Phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ vật liệu. Nước thải để nuôi tạo bùn hoạt tính được pha giả lập từ các hóa chất sau: 0,464 g glucozo (C6H12O6), 0,191 g NH4Cl, 0,022 g ...