Tuy nhiên, trong giới hạn bài báo này chỉ nêu tóm tắt kết quả điều kiện tối ưu, các thí nghiệm sau khi được khảo sát độc lập, nối với hệ thống xử lí sinh học hiếu khí từng mẻ phía sau, t
Trang 1TẠP CHÍ ĐẠI HỌC SÀI GÒN Số 5 - Tháng 01/2011
BƯỚC ĐẦU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐƠNG TỤ SINH HỌC LÀM TĂNG HIỆU SUẤT LẮNG TRONG XỬ LÍ NƯỚC THẢI
CHẾ BIẾN THỦY SẢN
DƯƠNG THỊ GIÁNG HƯƠNG (*)
BÙI MẠNH HÀ (**) HUỲNH NGỌC LOAN (***) LÂM MINH TRIẾT (****)
TĨM TẮT
Nội dung chính của bài báo là nghiên cứu quá trình đơng tụ sinh học làm tăng hiệu quả lắng tr ng giai đ n lí c học lí thứ c t đi u iện thu n l i à thích h
ch giai đ n lí sinh học N c thải s dụng tr ng nghiên cứu là n c thải ch i n thu sản ác u t d ng đ hả sát ảnh h ng đ n quá trình đơng tụ sinh học là h i gian làm th áng à hàm l ng t quả ch th th i gian làm th áng i l u l ng
hí m gi m tr ng h t g l à th i gian lắng gi h t là đi u iện thích h nh t ch quá trình lí đ t hiệu quả t i u
t quả trên c th th quá trình đơng tụ sinh học làm th áng c thêm n họat tính
c hả năng tăng hiệu quả lắng 8 6 % thích h ch hệ th ng lí sinh học ti the
h a uá trình đơng tụ sinh học n c thải thủ sản e tụ t ơng
ABSTRACT
This article focuses on the experimental research on Bio-Flocculation-Absorption Sedimentation process which helps increase sedimentation in mechanical treatment (secondary treatment), and creat suitable conditions for biological treatment The object of study is the wastewater from the processingof fresh water products The following factors have some effects on this process: aeration time with air output 0.5m3/hour/m3(20 minutes), MLSS (4g/l), and sedimentation time (one hour and a haft) are favorable conditions
As a result, the removal of suspended solids at the settlement tank obtains 84.64%, suitable for the biological treatment process that follows
Key Words: Bio-Flocculation; Fishy wastewater; Sedimentation process;
c agulati n
1 MỞ ĐẦU (*),(**)(***)(****)
Ơ nhiễm mơi trường nước gây ra do
hoạt động của các ngành cơng nghiệp là
thải ngành thuỷ sản gĩp phần khơng nhỏ, đặc trưng của nguồn nước thải này thường là ơ nhiễm hữu cơ mà chủ yếu là mảnh vụn thịt,
Trang 2sau hoạt động không hiệu quả Việc áp
dụng các biện pháp đông tụ như: phèn
nhôm, phèn sắt hay Poli Aluminum
Chloride (PAC) cũng đạt được những
hiệu quả nhất định tuy nhiên chúng lại
tạo ra một lượng chất thải thứ cấp, tăng
chi phí và gây độc cho hệ thống sinh học
phía sau Vì vậy, việc tìm kiếm những
phương pháp mới nâng cao hiệu quả lắng
được rất nhiều các nhà khoa học quan
tâm Một trong những phương pháp có
nhiều triển vọng được phát triển gần đây
là phương pháp đông tụ sinh học dùng
chính tác nhân bùn hoạt tính có sẵn trong
hệ thống để tăng hiệu quả lắng (1)
Trong công trình này đã tiến hành
nghiên cứu hai yếu tố chính ảnh hưởng
đến quá trình đông tụ sinh học là: Lượng
bùn hoạt tính và thời gian làm thoáng
Đồng thời để tăng tính thực tế của thí
nghiệm tác giả cũng nghiên cứu lại các
thông số ảnh hưởng chính của các thí
nghiệm đối chứng như: nồng độ phèn tối
ưu, pH tối ưu trong thí nghiệm Jar-test, cường độ sục khí tối ưu trong thí nghiệm làm thoáng (2) Tuy nhiên, trong giới hạn bài báo này chỉ nêu tóm tắt kết quả điều kiện tối ưu, các thí nghiệm sau khi được khảo sát độc lập, nối với hệ thống xử lí sinh học hiếu khí từng mẻ phía sau, thiết lập thành các mô hình xử lí nhằm đánh giá được hiệu quả xử lí của hệ thống đông tụ sinh học
2 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
ô hình thí nghiệm của nghiên cứu nà gồm
- ô hình đông tụ sinh học;
- ô hình t h đông tụ sinh học à
hi u hí t ng mẻ
- ác mô hình i m chứng
Mẫu nước thải dùng trong thí nghiệm được lấy từ hệ thống cống xả của Công ti
hu sản Bình Đông với hàm lượng kim loại
nặng thấp, tiêu biểu cho nước thải thuỷ sản,
thành phần được nêu trong bảng 1
Bảng 1: Nguồn n c thải đ c d ng tr ng thí nghiệm
pH
-
Độ màu
[Pt –Co]
SS
[mg/l]
COD
[mgO 2 /l]
Ntổng
[mg/l]
Ptổng
[mg/l]
BOD5
[mgO/l]
Cu
[mgll]
Pb
[mg/l]
Zn
[mg/l]
Ni
[mg/l]
Hg
[mg/l]
6.19
-6.48 692- 872 580- 628 2890 -3225 280 - 424
40.0 -50.3
1800
-2080 0.204 < 0.05 0.322 <0.025 <0.005
Các chỉ tiêu phân tích thí nghiệm trong
nghiên cứu được thực hiện theo hướng dẫn
của Standard Methods for the Examination
of Water and Wastewater, APHA 1999, tại
phòng thí nghiệm Viện Môi Trường và Tài
Nguyên thuộc Đại Học Quốc Gia TP HCM
Các chỉ tiêu theo d i chính của mô hình là: pH, COD, BOD5, MLSS, TSS, và
độ đục
Trang 3Hình 1: ô hình t h đông tụ sinh học à hi u hí t ng mẻ
1 B Đông tụ sinh học; B lắng 1; B Aer ten; B lắng 2; B ổn định n
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Mô hình đông tụ sinh học
hả sát nồng độ n h t tính
Bùn hoạt tính được thích nghi với
nước thải thuỷ sản, có hàm lượng MLSS
trong khoảng: 3200-3800 (mg/l) Bùn
hoạt tính được trộn với nước thải thô
trong mô hình hình trụ 5 lít tạo thành các
hỗn hợp có nồng độ MLSS khác nhau (2
– 8 g/l) Cho sục khí với thời gian 30
phút, để lắng 1,5 giờ lấy nước trong phân
tích các chỉ tiêu: COD, BOD5, SS so sánh
với hàm lượng đầu vào xác định hiệu quả
xử lí (3)
Bảng 2 t quả hả sát nồng độ n
h t tính ch vào hệ th ng đông tụ sinh học
g/l
(mg/l)
Hình 2 Đồ thị hả sát l ng n t i u
tr ng mô hình đông tụ sinh học
MLSS [g /l]
60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0 90.0
2.0 4.0 6.0 8.0
COD BOD5 TSStb
Từ kết quả khảo sát thực nghiệm ở ảng
2, MLSS được chọn là 4 g/l, hiệu suất lắng
của hàm lượng chất rắn lơ lửng 79,03 (%), hiệu quả xử lí COD và BOD5 cao và tăng dần ở các nồng độ bùn tiếp theo nhưng hiệu quả tăng không nhiều, do đó nồng độ MLSS
là 4 g/l được chọn để thực hiện thí nghiệm tiếp theo
hả sát th i gian làm th áng
Trang 4lửng có thể tiếp xúc tạo bông tốt nhất, kết
quả được trình bày trong ảng
Bảng 3 t quả ác định th i gian
làm th áng t i u tr ng mô hình đông tụ
sinh học
Hình 3 hả sát th i gian sục hí
t i u tr ng mô hình đông tụ
h i gian làm th áng h t
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
5 10 20 30 40 50
TSS tb
Độ đục tb
Sau khi sục khí 20 phút hiệu suất loại
trừ đạt kết quả khá cao, xét về tính kinh
tế chúng tôi chọn điểm sục khí tối ưu là
20 phút
Song song với việc khảo sát các điều
kiện tối ưu cho thí nghiệm đông tụ sinh
học, chúng tôi cũng xác định được các điều
kiện tối ưu cho hệ thống khác (dùng làm
kết quả kiểm chứng hiệu quả của hệ thống
đông tụ sinh học) làm thoáng tự nhiên:
Thời gian sục khí thích hợp là 30 phút, keo
tụ phèn nhôm Al 2 (SO 4 ) 3: pH thích hợp 6,5
và hàm lượng phèn là 1000 mg/l
3.2 Mô hình kết hợp đông tụ sinh
học và hiếu khí từng mẻ
Từ các thí nghiệm khảo sát thời gian
làm thoáng, hàm lượng bùn hoạt tính
(MLSS) tối ưu, nước thải được cho qua
bể lắng a, tiếp tục cho qua bể aeroten (được sục khí liên tục) và cho qua bể lắng b kết quả
được trình bày ở bảng 4
Bảng 4 t quả hả sát mô hình sinh
học hi u hí t ng mẻ sau quá trình đông tụ sinh học
Error! Not a valid link
Hình 4 Hiệu quả l i tr OD à
BOD 5 tr ng mô hình sinh học hi u hí t ng
mẻ sau quá trình đông tụ sinh học
Hiệu quả xử lý của mô hình đông tụ sinh học
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0
Thời gian (giờ)
COD BOD5
Kết quả của thí nghiệm đông tụ sinh học
cho thấy thời gian lưu nước 8 giờ hệ thống
ổn định nhất, hiệu quả xử lí COD, BOD5 đều
> 90% Điều này rất có ý nghĩa khi ta biết nguồn nước thải đầu vào của bể aeroten (đã qua hệ thống đông tụ sinh học) có SS thấp, nên hiệu quả xử lí trong hệ thống aeroten rất tốt (đạt loại A TCVN 5945-2005)
3.3 Các mô hình kiểm chứng
ô hình sinh học hi u hí t ng mẻ
sau quá trình đông tụ ằng hèn nhôm
Từ các kết quả tối ưu đạt được trên khảo sát hàm lượng phèn, pH chúng tôi tiến hành thí nghiệm cho nước thải qua bể đông tụ, bể lắng a, bể aeroten và bể lắng b thu được kết quả không cao (64,19%) tại thời gian xử lí là
6 giờ, thời gian càng dài hiệu quả xử lí dao động nhưng không đáng kể, cho thấy khi
dùng chất đông tụ hàm lượng cặn và chất hữu
cơ ở bể lắng a có hiệu quả nhưng khi vào hệ thống xử lí sinh học chúng ức chế khả năng
xử lí của VSV trong bùn nên kết quả xử lí không cao
ô hình sinh học hi u hí t ng mẻ sau quá trình lắng tự nhiên
Trang 5Sau khi cho nước thải qua mô hình
lắng tự nhiên chúng tôi tiến hành kiểm tra
khả năng xử lí sinh học của nước thải
thuỷ sản đạt được các kết quả xử lí đạt tối
đa trong 6 giờ (66,82%) Thời gian xử lí
càng tăng hiệu suất càng giảm do bông bùn
bị phá vỡ vào pha cuối của quá trình sinh trưởng dẫn đến nồng độ chất hữu cơ trong nước thải tăng hay BOD5 tăng
3.4 So sánh hiệu quả từ 4 mô hình
Hình 5 Hiệu su t lắng của quá trình
0 20 40 60 80 100
Tự nhiên (nền)
Làm thoáng
Đông tụ sinh học
Đông tụ hóa chất
Hiệu suất lắng của bốn quá trình
TSS
Từ kết quả thực nghiệm các mô hình
lắng nâng cao trong bể xử lí sơ cấp, kết quả
thu được hiệu quả lắng của mô hình đông
tụ sinh học và đông tụ là rất cao > 85%, tạo
điều kiện thuận lợi cho xử lí sinh học tiếp
theo, tuy nhiên ở mô hình đông tụ có thêm
chất đông tụ làm ảnh hưởng đến hệ thống
xử lí sinh học tiếp theo và tạo ra chất thải thứ cấp tăng chi phí xử lí
Hình 6 sánh hiệu su t lí sinh học của quá trình
68.28
91.71
64.19 66.82 93.77
58.09
0 20 40 60 80 100
Hiệu suất xử lý sinh học của ba quá trình (%)
Tự nhiên Đông tụ hóa chất Đông tụ sinh học
Trang 6- Tính tương thích với mô hình xử lí
bằng sinh học, không tốn hoá chất đông tụ,
không tốn nhiều thời gian để nước thải ổn
định trước khi vào hệ thống xử lí sinh học
- Không tạo ra cặn lắng khó xử lí (chất
thải thứ cấp) như dùng phèn nhôm nên
giảm chi phí xử lí
- Sử dụng được bùn tuần hoàn thu bùn
trong hệ thống sinh học dẫn đến giảm chi
phí xử lí (mua chất hoá chất, xử lí bùn )
4 KẾT LUẬN
- Có nhiều phương pháp có khả năng
làm tăng hiệu quả lắng của giai đoạn thứ
cấp trong công nghệ xử lí nước thải, kết
quả nghiên cứu thực nghiệm cho thấy
phương pháp đông tụ sinh học có khả năng
hiệu quả lắng đến 84,64 % có nhiều ưu
điểm nổi trội hơn, thuận lợi hơn cho quá
trình xử lí sinh học sau đó
- Nghiên cứu đã xác định được một số
các thông số tối ưu cho quá trình đông tụ
sinh học và lắng: MLSS (4 g/l), Thời gian
làm thoáng (20 phút), Thời gian lắng (1 giờ
30 phút)
- Cơ chế của quá trình đông tụ sinh học
là quá trình làm thoáng (sục khí) có thêm bùn hoạt tính từ bể lắng b sau Aeroten là
tác nhân đông tụ sinh học để tăng nhanh
hiệu quả lắng cặn lơ lửng (hiệu quả đạt 80 – 90%) Trong suốt quá trình dùng bùn hoạt tính và sục khí tại bể đông tụ sinh học làm cho hàm lượng oxy hoà tan trong nước lớn cũng như sự có mặt của vi sinh vật (bùn hoạt tính) tạo điều kiện thuận lợi cho
bể sinh học hiếu khí tiếp theo
- Phương pháp đông tụ dùng hoá chất: Dùng phèn nhôm là tác nhân đông tụ đạt kết
quả khá tốt, hiệu quả đạt từ 85-90%, nhưng lại có những hạn chế cần cân nhắc (4,5)
+ Tốn kém hoá chất và vận hành khó khăn;
+ Cặn tươi từ bể lắng keo tụ có khả năng nhiễm (lắng a) lượng dư thừa hoá chất gây khó khăn cho xử lí bùn (cặn tươi)
và khó khăn trong việc bảo đảm an toàn các chỉ tiêu đầu vào không gây độc hại cho cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình xử lí sinh học sau đó
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết, Vi sinh t môi tr ng, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia TP.HCM, (2004)
2 Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải, s h á học quá trình lý n c c à n c thải,
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, (2002)
3 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân X lý n c thải đô thị
à công nghiệ , Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, (2004)
4 Ei-Gohary, et al., Physicochemical - biological treatment of municipal waste water,
Water Sci Technol 24 (7), 285-292 (1991)
5 Gambrillm, et al., Physiochemical treatment of tropical wastewater: production of
microbiologically safe effluents for unrestricted crop irrigation Water Sci.Technol
26 (7/8), 1449-1458 (1992)
Trang 76 W Zhao, et al., Advanced primary treatment of waste water using a
bio-flocculation- adsorption sedimentation process, Acta Biotech., 20, 53-64 (2000)
