Đồng phân hủy xử lý chất thải rắn hữu cơ có thể phân hủy sinh học và nước thải sinh hoạt sử dụng công nghệ màng lọc sinh học kỵ khí (AnMBR)

Nghiên cứu này đánh giá khả năng đồng phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ có thể phân hủy sinh học và nước thải sinh hoạt bằng một mô hình lọc màng sinh học kỵ khí (AnMBR) quy mô phòng thí nghiệm bao gồm một bể xáo trộn hoàn toàn và một bể màng UF.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồng phân hủy xử lý chất thải rắn hữu cơ có thể phân hủy sinh học và nước thải sinh hoạt sử dụng công nghệ màng lọc sinh học kỵ khí (AnMBR)Hóa học & Kỹ thuật môi trường ĐỒNG PHÂN HỦY XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ CÓ THỂ PHÂN HỦY SINH HỌC VÀ NƯỚC THẢI SINH HOẠTSỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC SINH HỌC KỴ KHÍ (AnMBR) Bùi Hồng Hà*, Nguyễn Tấn Thông, Trần Minh Sơn, Thái Huỳnh Chân Phương, Lê Văn Tân, Hà Minh Anh, Võ Thanh Hằng, Nguyễn Phước Dân Tóm tắt: Nghiên cứu này đánh giá khả năng đồng phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ có thể phân hủy sinh học và nước thải sinh hoạt bằng một mô hình lọc màng sinh học kỵ khí (AnMBR) quy mô phòng thí nghiệm bao gồm một bể xáo trộn hoàn toàn và một bể màng UF. Thí nghiệm được dựa trên sự phát thải của nước thải sinh hoạt (150 lít/người /ngày) và chất thải rắn hữu cơ (0,72 kg/người/ngày). Chất thải rắn hữu cơ được lấy từ rác thải nhà bếp có TVS 212 ± 12 g/kg ướt, và TKN 2,6 ± 0.1 g/kg ướt; nước thải sinh hoạt được lấy từ căn hộ có thành phần điển hình là COD 522 ± 66 mg/L, TSS 856 ± 122 mg/L, TKN 73,6 ± 8,8 mg/L. Hiệu suất xử lý COD đạt 54% và 82% tương ứng với thời gian lưu thủy lực là 24 giờ và 36 giờ. Sản lượng khí sinh học cao hơn 3,38 L/ngày tại thời gian lưu thủy lục 36 giờ ứng với 0,18 m3/kgCOD xử lý; 1,85 L/ngày tại thời gian lưu thủy lực 24 giờ ứng với 0,12 m3/kgCOD xử lý.Từ khóa: Màng lọc sinh học kỵ khí (AnMBR); Đồng phân hủy kỵ khí; Chất thải rắn hữu cơ; Nước thải sinhhoạt; Sản lượng khí sinh học. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ năm 2013 đến nay, các công nghệ xử lý nước thải mới đều tập trung vào thuhồi năng lượng và tái sử dụng nguồn nước. Màng lọc sinh học kỵ khí (AnMBR)được coi là một sự lựa chọn hấp dẫn trong việc xử lý nước thải vì lợi thế vượt trộiso với phương pháp xử lý kỵ khí thông thường và màng lọc sinh học hiếu khí [1].Việc lọc màng đã được chứng mình là một công nghệ đầy hứa hẹn, nước thải đôthị được cô đặc để tăng hiệu suất sinh khí sinh học. Hơn nữa, chất lượng của dòngthấm có thể được tái sử dụng hoặc thải ra một cách an toàn. Màng lọc có thể loạibỏ 91,1% COD [2]. Tùy thuộc vào đặc điểm của nước thải, các loại nước thải khácnhau mà hàm lượng COD sẽ có các giới hạn khác nhau. Hiệu quả xử lý COD cũngdao động từ 76% - 99% [3]. Raijinikanth Rajagopal và các cộng sự đã tiến hành một nghiên cứu, mục tiêucủa nghiên cứu này là đánh giá tính khả thi của việc đồng phân hủy nước thải đenvà chất thải thực phẩm. Nước thải đen và nước thải xám được phân loại từ nguồnthải, chủ yếu để tạo điều kiện cho việc thu gom và xử lý tiếp theo, thu hồi và tái sửdụng tài nguyên. Một loạt các kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng, đồng phân hủy nướcthải và chất thải thực phẩm cho thấy lượng khí mê-tan cao (0,54 – 0,9 lCH4/gVS),cao hơn nước thải hoặc chất thải nhà bếp được phân hủy riêng lẻ. Việc đồng phânhủy kỵ khí được tiến hành trong các mô hình quy mô phòng thí nghiệm, được liêntục cung cấp cơ chất [4]. Tại Việt Nam, đã có một số nghiên cứu vềphân hủy nước thải với chất thải rắnhữu cơ. Nghiên cứu của Nguyễn Công Vũ (2015) sử dụng một bể phân hủy kỵ khíđể đồng phân hủy chất thải nhà bếp kết hợp với nước thải cô đặc. Kết quả cho thấycông suất sinh khí sinh học trung bình là 0,66 ± 0,2 m3/kgVS, hiệu quả loại bỏCOD 65 ± 10%, VS 78 ± 5% [5]. Nghiên cứu của Nguyễn Thị Tuyết (2015) về nướcthải sinh hoạt và chất thải gia đình cũng cho thấy hiệu quả xử lý COD cao (79%)212 B. H. Hà, N. T. Thông, …, “Đồng phân hủy xử lý… lọc sinh học kỵ khí (AnMBR).”Nghiên cứu khoa học công nghệvà VS (85%), năng suất khí sinh học là 0,70 ± 0,15 m3/kgVS [6]. Một nghiên cứukhác của Trần Văn Cương (2015) sử dụng màng UF cô đặc nước thải cho thấy chấtlượng nước đầu ra đáp ứng với lượng xả và 90% nồng độ bùn. Đây là một tiềmnăng lớn cho việc sản xuất khí sinh học [7]. Các nhà nghiên cứu trong nước và nước ngoài đã nghiên cứu về công nghệAnMBR và đồng phân hủy, nhưng chưa có nghiên cứu về công nghệ đồng phânhủy sử dụng màng lọc sinh học kỵ khí để xử lý chất thải rắn hữu cơ và nướcthải sinh hoạt. Bài báo này đã khảo sát công nghệ đồng phân hủy bằng màng lọcsinh học kỵ khí đối với việc xử lý chất thải rắn hữu cơ và nước thải sinh hoạt.Sau đó, đánh giá hiệu quả xử lý COD, khả năng sản xuất khí sinh học và một sốchỉ tiêu khác. 2. THỰC NGHIỆM2.1. Vật liệu2.1.1. Mô hình màng lọc sinh học kỵ khí, gồm Một bể kỵ khí được làm bằng vật liệu Polyethersulfone, có đường kính 20cmvà chiều cao 40cm, tương ứng với thể tích làm việc là 10 lít. Một bể kỵ khí chứa màng UF được làm bằng vật liệu Polyethersulfone có kíchthước dài x rộng x cao là 20cm x 20cm x 40cm với dung tích 10 lít. Hình 1. Mô hình thí nghiệm màng lọc sinh học kỵ khí.2.1.2. Nước thải sinh hoạt và chất thải rắn hữu cơ Bảng 1. Tính chất nước thải sinh hoạt và chất thải rắn hữu cơ đầu vào. Nước thải sinh hoạt Chất thải rắn hữu cơSTT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị (n=10) Đơn vị Giá trị (n=8) 1 pH - 6,1 ± 0,5 - - 2 COD mg/l 522 ± 66 - - 3 TKN mg/l 73,6 ±8,8 g/kg ướt 2,6 ± 0,1 4 N-NH4 mg/l 15 ± 2,3 g/kg ướt 0,24 ± 0,04 5 TP mg/l 3,8 ± 0,9 g/kg ướt 1,2 ± 0,2 6 TS mg/l 856 ± 122 g/kg ướt 230 ± 13 7 VS mg/l 433 ± 139 g/kg ướt 212 ± 12Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san NĐMT, 09 - 2017 213 Hóa h học ọc & Kỹ ...