Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên cải tiến
BÀI BÁO KHOA HỌC
DOI: 10.36335/VNJHM.2019(708).45-52
ẢNH HƯỞNG CỦATẢI TRỌNG HỮU CƠ ĐẾN QUÁ TRÌNH
TẠO BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRÊN BỂ PHẢN ỨNG THEO MẺ
LUÂN PHIÊN CẢI TIẾN
Lê Thị Hải Ninh1, Ngô Mạnh Linh1, Trần Thị Thu Thủy1, Đinh Văn Viện2
Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ (OLR) đến quá
trình hình thành và phát triển của bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên (SBR) cải
tiến quy mô phòng thí nghiệm. Nghiên cứu được thực hiện với hai mức tải trọng hữu cơ (OLR) là
2,4 kgCOD/m3.ngày và 3,6 kg COD/m3.ngày. Kết quả sau 24 ngày chạy vận hành ở tải trọng 2,4
kgCOD/m3.ngày, kích thước bùn hạt chủ yếu <1mm và tăng dần lên kích thước từ 3-5mm sau 35
ngày, chỉ số thế tích bùn (SVI) ổn định và bằng 75,3 mL/g. Hiệu quả xử lý COD là 96,4 1,27 %.
Tuy nhiên, khi tăng tải trọng lên mức 3,6 kgCOD/m3.ngày, sau 2 tuần vận hành các hạt bùn có xu
hướng bị vỡ và kích thước giảm từ 3-5 mm xuống còn 0,5-1mm, SVI giảm nhanh và đạt ổn định với
33 mL/g, hiệu quả xử lý COD là 94,5 1,65 %.
Từ khóa: Bùn hạt hiếu khí, Hệ SBR cải tiến, Xử lý COD.
Ban Biên tập nhận bài: 08/10/2019 Ngày phản biện xong: 28/11/2019 Ngày đăng bài: 25/12/2019
1. Mở đầu
và nitơ; công nghệ linh hoạt; có thể thay đổi
Nghiên cứu quy trình tạo bùn hạt hiếu khí chế độ vận hành phù hợp với tính chất khác
và ứng dụng của nó chỉ mới được thực hiện nhau của nhiều loại nước thải cũng nhưkhông
trên thế giới trong khoảng 10 -15 năm trở lại cần bể lắng cuối [3-6,14,22].
đây và bước đầu đã có một số kết quả khả
Tại Việt Nam, trong những năm gần đây đã
quan. Moy và cs (2002)[15] cho thấy có thể có một số nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí
sử dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí để xử lý trong thiết bị SBR đề xử lý nước thải chế biến
nước thải chứa các hợp chất hữu cơ có độ bên tinh bột sắn, nước thải làng nghề, … Các
cao. Ngoài ra, bùn hạt hiếu khí cũng có thể xử nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hiệu quả xử lý
lý hiệu quả một số chất độc như phenol[7], đồng thời chất hữu cơ và nitơ của bùn hạt
pyridine, p-nitropheno’l (PNP), kim loại hiếu khí là tương đối tốt. Hiệu quả xử lý COD
nặng[1]…. Hiện nay, công nghệ bùn hạt hiếu và N-NH4+ lần lượt là trên 96% và 75-90%
khí đã được nghiên cứu xử lý nước thải trong [13,18]. Tuy nhiên, đối với SBR thông thường
một số ngành nghề công nghiệp như nước thải để nâng cao khả năng xử lý đồng thời các chất
dệt nhuộm [11,12], nước thải cao su [20,21]. hữu cơ và nitơ cần phải thực hiện nhiều chu
Các nghiên cứuquá trình tạo bùn hạt hiếu khí trình phản ứng thiếu khí -hiếu khí luân phiên,
thường được thực hiện trên thiết bị SBR và kết hợp với áp dụng chế độ cấp nước thải
cho thấy bùn hạt hiếu khí có nhiều ưu điểm nhiều lần vào giai đoạn đầu của mỗi chu trình
hơn bùn hoạt tính thông thường như: khả năng thiếu khí -hiếu khí. Vì vậy, quá trình SBR
lắng tốt, duy trì được nồng độ sinh khối cao, thông thường với nhiều chu trình thiếu-hiếu
cấu trúc dày đặc, rắn chắc và có khả năng xử khí trở nên phức tạp, khó áp dụng trong thực
lý các hợp chất hữu cơ với tải trọng cao.
Thiết bị SBR đã được nghiên cứu và ứng
tế, đặc biệt là ở điều kiện Việt Nam [17].
Dương Văn Nam và cs (2017) [15] cho
dụng nhiều trong xử lý nước thải do có các ưu thấy thiết bị SBR cải tiến có khả năng xử lý
điểm: có thể xử lý đồng thời các chất hữu cơ đồng thời cácchất hữu cơ và nitơ trong nước
1Viện Khoa học vật liệu
2Viện Công nghệ môi trường
Email: lehaininh1111@gmail.com
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
45
Số tháng 12 - 2019
BÀI BÁO KHOA HỌC
thải với hiệu quả xử lý được nâng cao rõ rệt cải tiến của nhóm tác giả Dương Văn Nam và
so với thiết bị SBR thông thường. Với thiết cộng sự. Trong nghiên cứu này, nhóm nghiên
bị SBR cải tiến, các quá trình nitrit/nitrat hóa cứu đã xem xét tới ảnh hưởng của tải trọng
và khử nitrit/nitrat được thực hiện đồng thời hữu cơ tới việc tạo bùn hạt khi được thực hiện
chỉ trong một chu trình phản ứng, không cần trong thiết bị SBR cải tiến.
tách riêng các giai đoạn thiếu khí và hiếu
khí, không cần dùng thiết bị khuấy trộn nên
quy trình vận hành được đơn giản hóa và
thiết bị kiểu này có khả nưng tiết kiệm năng
lượng cao. Hiệu quả xử lý COD, N-amoni và
TN tương ứng đạt 97%, gần 100% và 94-
97% [16].
Dương Văn Nam và cs (2018)[16] khi
nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ COD/TN,
OLR, tải trọng N-amoni và tải trọng TN đến
quá trình vận hành của thiết bị SBR cải tiến
sử dụng bùn hoạt tính thông thương để xử lý
đồng thời hợp chất hữu cơ và nitơ trong nước
thải chế biến cao su thiên nhiên cho thấy
hiệu suất xử lý COD ít bị ảnh hưởng trong
khoảng OLR 0,8 -1,7 kgCOD/m3.ngày. Tuy
nhiên, hiệu suất xử lý COD bị ảnh hưởng
giảm khi nâng OLR. Một trong những giải
pháp có thể nâng cao hiệu suất xử lý COD
với mức OLR cao, lớn hơn 1,7
kgCOD/m3.ngày, là tạo bùn hạt hiếu khí.Bài
báo này trình bày các kết quả nghiên cứu ảnh
hưởng của OLR đến quá trình tạo bùn hạt
hiếu khí trong thiết bị SBR cải tiến.
2. Phương pháp nghiên cứu
2.1 Nước thải và bùn giống
Nước thải đầu vào sử dụng cho nghiên cứu
là nước thải tổng hợp có nguồn cacbon là glu-
cose và bổ sung thêm các chất dinh dưỡng, vi
lượng để nuôi cấy bùn hạt hiếu khí. Nước thải
tổng hợp được chuẩn bị bằng cách pha một
khối lượng đã xác định trước các hóa chất vào
nước máy. Nước máy được để qua đêm trong
thùng chứa nước thải đầu vào để loại bỏ clo dư
có trong nước, hạn chế ảnh hưởng đến vi sinh
vật trong bùn. Nước thải có COD trong khoảng
1493 8,25 mg/L và 2023 3,2 mg/L nồng độ
nitơ amoni (N-NH4+) và tổng nitơ (TN) lần lượt
trong khoảng 30 mg/L và 43mg/L. Nguồn bùn
nuôi cấy trong thí nghiệm là bùn hoạt tính được
lấy từ nhà máy xử lý nước thải với MLSS =
5.000 mg/L, SVI = 132,5 mL/g.
2.2 Thiết bị thí nghiệm
Các thiết bị chính của hệ thí nghiệm bao gồm:
bể SBR cải tiến, bơm cấp nước thải, máy thổi khí
và van xả tự động (Hình 1). Bể SBR cải tiến
được chế tạo bằng nhựa mica trong suốt với thể
tích làm việc là 8L, đường kính ống là 11 cm,
chiều cao hữu ích là 105 cm.
Do đó, nghiên cứu này được tiến hành với
mục đích tạo bùn hạt hiếu khí với thiết bị SBR
ꢀ
Hình 1. Cấu tạo thiết bị SBR cải tiến trong nghiên cứu: 1.Thùng chứa nước thải đầu vào; 2.Thùng
chứa nước sau xử lý;3. Bơm cấp nước thải; 4. Máy thổi khí; 5. Cột SBR cải tiến; 6. Lưu lượng kế
khí; 7. Ống cấp nước thải; 8. Bộ điều khiển tự động; 9. Van động cơ điện
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
46
BÀI BÁO KHOA HỌC
2.3 Quy trình và chế độ thí nghiệm
2.3.1 Quy trình thí nghiệm
ra ngoài.
Giai đoạn hiếu khí (sục khí, 140 phút): Sau
Chu trình vận hành của các thiết bị thí nghiệm khi kết thúc giai đoạn cấp và tháo nước, van xả
như Hình 2, bao gồm ba giai đoạn tuần tự nối tự động đóng lại, lúc này máy thổi khí bắt đầu
tiếp nhau trong 180 phút: cấp và tháo nước đồng làm việc. Lưu lượng không khí sục vào được
thời, phản ứng và lắng.
kiểm soát bằng lưu lượng kế khí. Trong giai đoạn
Giai đoạn cấp và tháo nước đồng thời (10 này, các quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ
phút): Khi bắt đầu mẻ xử lý mới, van xả tự động và nitrit/nitrat hóa xảy ra
mở ra, bơm nước thải bắt đầu tự động làm việc
Giai đoạn lắng (30 phút): Sau khi kết thúc
để cấp nước thải từ thùng chứa vào bể SBR cải giai đoạn hiếu khí, máy thổi khí cấp khí tự động
tiến. Nước thải vào bể phản ứng SBR cải tiến đi dừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra.
theo hướng từ dưới lên đẩy phần nước sau lắng
Sau giai đoạn lắng, một chu trình xử lý mới
ở phần trên thiết bị đã được xử lý từ mẻ trước đi lại được lặp lại.
'(ꢎꢀꢘꢆꢀ)*ꢀ+,ꢀꢅ - ꢀꢋꢏ!ꢎꢆꢀ
ꢁꢂꢃꢄꢀꢀ
ꢉꢊꢋꢀꢌꢍꢀꢎꢏꢐꢑꢀꢃꢒꢇꢓꢀ
ꢔꢕꢃꢄꢀꢎꢏꢖꢗꢀꢅ ꢀꢋꢏ!ꢎꢈꢀ
"ꢏ#ꢃꢀ$ꢃꢄꢀ
ꢁꢂꢃꢄꢀ
ꢉꢊꢋ%ꢀꢎꢏꢐꢑꢀꢃꢒꢇꢓꢀꢔꢕꢃꢄꢀꢎꢏꢖꢗꢀ
ꢅꢘꢆꢀꢎꢗ&ꢋꢀꢎꢏꢙꢑꢈꢀ
Hình 2. Chu trình làm việc của hệ thiết bị thí nghiệm
2.3.2 Chế độ thí nghiệm sau 30 phút được xác định như sau: Cho 1 L mẫu
Các thí nghiệm được thực hiện ở nhiệt độ bùn trong bể phản ứng vào ống lắng Imhoff,
phòng 28 - 34oC, pH nước thải đầu vào trong khuấy trộn để bùn phân tán trong ống lắng
khoảng 6,0 -7,0 (pH trong thiết bị thay đổi trong (mL/L). Để lắng tự do do sau 30 phút rồi đo thể
khoảng 7,6 - 8,6).
Trong giai đoạn khởi động, MLSS ban đầu là
5.000 mg/L, thiết bị được vận hành với nước giá
tích bùn lắng.
c. Xác định các thông số môi trường
Các thông số được phân tích trong quá trình
trị COD đầu vào là 1.500 mg/L, OLR là 2,4 nghiên cứu bao gồm: pH: đo bằng máy pH cầm
kgCOD/m3.ngày.
tay Horiba; SS: xác định theo phương pháp trọng
Khi thiết bị hoạt động ổn định, MLSS được lượng, TCVN 6625-2000; VSS: xác định theo
duy trì trong khoảng 6.000 -6.500 mg/L, giá trị phương pháp trọng lượng, TCVN 6625-2000;
COD đầu vào là 1.500 mg/L và 2.200 mg/L COD: xác định theo phương pháp trắc quang,
tương ứng với OLR 2,4 kgCOD/m3.ngày và SMEWW 5220-D:2012.
3,6kgCOD/m3.ngày.
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Thời gian hình thành bùn hạt hiếu khí
Sau một tuần chạy khởi động và thích nghi
2.4 Phương pháp phân tích
a. Đo kích thước hạt bùn
Kích thước hạt bùn hiếu khí được xác định với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày, màu sắc của
bằng thước đo có độ phân vạch nhỏ nhất là 1 bùn thay đổi từ nâu đen sang màu vàng nâu.Sau
mm.
b. Xác định chỉ số thể tích bùn lắng
giai đoạn chạy thích nghi, hệ SBR cải tiến được
vận hành tạo bùn với tải trọng 2,4
Chỉ số thể tích (SVI) xác định theo công thức: kgCOD/m3.ngày. Mầm bùn hạt ban đầu có hình
thái không đồng đều, bông bùn to có cấu trúc
ꢁ
ꢄꢅꢆ ꢆꢈ
ꢊꢋꢌꢃꢍꢎꢌꢇ
(1)
ꢄ
ꢈ
ꢀꢁꢂꢃ ꢅꢆ ꢇ ꢉ ꢏꢐꢌꢇꢃꢑꢒꢃꢀꢀꢃꢄꢅꢇ ꢆꢈ ꢓꢔꢕꢕꢕꢀ
mềm và màu bùn màu vàng nâu. Vào ngày thứ
17, có sự xuất hiện các hạt bùn nhỏ có kích thước
Trong đó SS xác định theo phương pháp khoảng < 1mm chiếm ưu thế và không đồng đều
trọng lượng(mg/L);Vbùn lắng là thể tích bùn lắng nhưng đã có hình dạng tròn của hạt bùn. Đến
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
47
BÀI BÁO KHOA HỌC
ngày thứ 23, từ các mầm bùn hạt đã phát triển của Liu và Tay (2004) [9] cho thấy OLR thấp
thành các hạt bùn có cấu trúc tròn đều, nhẵn màu dẫn đến sự hình thành bùn hạt thấp và mất thời
vàng nâu với kích thước từ 3 mm đến 5 mm. Tuy gian dài hạt đạt đến trạng thái ổn định. Tại tải
nhiên, phân bố kích thước hạt không đều, kích trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày, kích thước hạt bùn
thước hạt khoảng 1 mm chiếm ưu thế hơn. Sang tăng chậm hơn khi tải trọng tăng lên 3,6
này thứ 28, kích thước hạt bùn tiếp tục tăng lên kgCOD/m3.ngày. Trong một tuần đầu tiên, kích
nhanh chóng, các hạt bùn có kích thước từ 3-5 thước hạt bùn tăng lên nhanh chóng khi hệ SBR
mm xuất hiện nhiều hơn. Sang ngày thứ 35, xuất cải tiến vận hành với tải trọng mới. Tuy nhiên,
hiện các hạt bùn có kích thước hơn 5 mm nhưng sang tuần tiếp theo, các hạt bùn có xu hướng bị
không nhiều, chiếm ưu thế là các hạt bùn từ 3- 5 vỡ và kích thước giảm đáng kể, chiếm ưu thế là
mm tròn đều và có màu vàng nâu. Các hạt bùn các hạt chỉ từ 0,5 tới 1 mm do các hạt được hình
chiếm ưu thế có cấu trúc rắn chắc, nhẵn và mịn. thành lỏng hơn so với các hạt được hình thành
Hình ảnh hạt bùn hiếu khí hình thành trong quá với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày. Kết quả này
trình vận hành với nước thải tổng hợp trên bể phù hợp với các nghiên cứu trước đó về ảnh
SBR cải tiến thể hiện ở Hình 3.
hưởng của tải trọng hữu cơ lên quá trình tạo bùn
Tải trọng hữu cơ (Organic loading rate – hạt hiếu khí của Kim L.S và các cộng sự [8].
OLR) là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến Hình 3 thể hiện quá trình tạo bùn hạt hiếu khí
quá trình tạo hạt, kích thước hạt, khả năng lắng của hệ SBR cải tiến với tải trọng hữu cơ 2,4
và hoạt động vi sinh trong bùn hạt. Nghiên cứu kgCOD/m3.ngày và 3,6 kgCOD/m3.ngày.
NꢁOꢀ
N.Oꢀ
N O
NBO
N8Oꢀ
NO
Hình 3. Sự thay đổi của bùn hạt theo thời gian: (a) Bùn hoạt tính ban đầu; (b) Bùn hạt sau 17
ngày với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày; (c) Bùn hạt sau 23 ngày với tải trọng 2,4
kgCOD/m3.ngày; (d) Bùn hạt sau 35 ngày với tải trọng 2,4 kgCOD/m3.ngày; (e) Bùn hạt sau 7
ngày chạy với tải trọng 3,6 kgCOD/m3.ngày; (f) Bùn hạt bị vỡ với tải trọng 3,6 kgCOD/m3.ngày
3.2 Sự thay đổi hàm lượng sinh khối trong
bể SBR cải tiến
Sự thay đổi hàm lượng sinh khối giúp đánh
giá sự phát triển của hệ vi sinh trong bể SBR cải
tiến. Sự thay đổi nồng độ sinh khối trong bể SBR
cải tiến theo thời gian được thể hiện trong Hình
4. Sau 7 ngày khởi động hệ thí nghiệm có sự
giảm nhẹ sinh khối từ mức ban đầu là 5.000
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
48
BÀI BÁO KHOA HỌC
mg/L đến 3.800 mg/L do một lượng sinh khối sinh khối trong bể không quá cao. Có thể thấy
khó lắng bị rửa trôi ra ngoài ngoài hệ thí nghiệm. rằng, 40 ngày vận hành, tỷ lệ VSS/MLSS đạt
Tỷ lệ VSS/SS không có sự thay đổi đáng kể vẫn được giá trị ổn định dao động từ 85-88%. So
duy trì ở mức 62% sau một tuần vận hành.Trong với bùn hoạt tinh thì bùn hạt có tỷ lệ cao hơn.
quá trình vận hành hệ, nhằm duy trì lượng MLSS Tỷ lệ VSS/MLSS trong bùn hoạt tính thông
trong bể ở mức 6500-7000 mg/L nên một lượng thường là 85%.
bùn thường xuyên được rút bớt ra để hàm lượng
ꢀ
Hình 4. Sự thay đổi của SS và VSS theo thời gian
3.3. Khả năng lắng của bùn hạt hiếu khí
Khả năng lắng của bùn hạt được đánh giá
thông qua chỉ số thế tích bùn (SVI). Chỉ số này
đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải vì
nó đánh giá được sự tách pha rắn -lỏng của bùn.
Sự thay đổi giá trị SVI theo thời gian được thể
hiện ở Hình 5.
Bùn hoạt tính ban đầu có SVI khoảng 132,5
mL/g. Sau một tuần khởi động và thích nghi,
SVI giảm xuống còn 125,6 mL/g và các mầm
bùn hạt mới chỉ bắt đầu hình thành nên giá trị
SVI của bùn vẫn còn cao. Vào giai đoạn vận
hành, vào ngày thứ 17, khi các hạt bùn bắt đầu
xuất hiện, SVI tiếp tục giảm xuống còn khoảng
101,3 mL/g. Giá trị SVI tiếp tục giảm trong các
ngày tiếp theo tới khi hạt bùn đạt được kích
thước ổn định thì giá trị SVI giảm còn khoảng
75,3mL/g. Lúc này trong bể SBR cải tiến các hạt
bùn hiếu khí chiếm ưu thế và có giá trị SVI thấp
hơn nhiều so với bùn hoạt tính. Như vậy, có thể
thấy rằng khả năng lắng của bùn hạt hiếu khí tốt
hơn hẳn so với bùn hoạt tính.
Khi tăng tải trọng hữu cơ lên 3,6
kgCOD/m3.ngày, giá trị SVI ban đầu có xu
hướng tăng nhẹ trong tuần đầu tiên khi tăng tải
trọng tới 101 mL/g. Tuy nhiên, theo thời gian thì
giá trị SVI giảm nhanh hơn theo thời gian tới giá
trị 33 mL/g. Giá trị SVI của nghiên cứu phù hợp
với bùn hạt hiếu khí được nghiên cứu bởi Beun
và các cộng sự. Theo Beun và các cộng sự, giá trị
SVI của bùn hạt thường dao động từ 30 -80
mL/g [2].
Hình 5. Chỉ số thể tích SVI của bùn hạt theo thời gian
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
49
BÀI BÁO KHOA HỌC
3.4. Hiệu quả xử lý COD của hệ thí nghiệm trị bị giảm sút. Hiệu quả xử lý COD trong thời
Hình 6 trình bày hiệu quả xử lý chất hữu cơ gian này dao động từ 92,5% tới 96,1%. Trong
của bùn hạt hiếu khí theo thời gian thông qua giá giai đoạn này, các hạt bùn hiếu khí theo thời gian
trị COD. Trong giai đoạn khởi động, khi hệ thí bị vỡ ra nên hiệu suất xử lý COD bị giảm sút.
nghiệm chạy thích nghi với tải trọng COD là 2,4 Tuy nhiên, có thể thấy rằng, hiệu quả xử lý COD
kgCOD/m3.ngày, hiệu quả xử lý COD tăng từ vẫn ổn định và đạt giá trị cao hơn so với hệ SBR
53,3% những ngày đầu tiên lên 90% sau 7 ngày thông thường sử dụng bùn hạt trong một số các
vận hành. Trong các tuần tiếp theo, hiệu suất xử nghiên cứu trước [10,13,19]. Hiệu quả xử lý
lý COD của hệ thí nghiệm vân luôn ổn định dao COD trong giai đoạn này đạt giá trị cao có thể do
động trong khoảng từ 90% tới 99% cùng với đó sự cải tiến của hệ SBR trong nghiên cứu này khi
là sự gia tăng kích thước hạt bùn đạt khoảng hơn gộp hai quá trình cấp nước và tháo nước thành
5 mm. Hiệu suất xử lý đạt được giá trị cao do sự một quá trình cấp tháo nước đồng thời. Việc này
phát triển sinh khối mạnh mẽ trong hệ SBR cải làm cho thời gian phản ứng được lâu hơn và
tiến cùng với sự xuất hiện của bùn hạt hiếu khí nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ
thúc đẩy sự chuyển hóa chất hữu cơ của vi sinh
vật trong hệ.
So sánh với các nghiên cứu khác thấy rằng,
hiệu quả loại COD của bùn hạt hiếu khí tạo được
Trong các tuần tiếp theo, khi hệ SBR cải tiến cao hơn với các nghiên cứu của các tác giả khác
chạy với tải trọng hữu cơ là 3,6 kgCOD/m3.ngày nhau đã được công bố.
thì hiệu quả xử lý COD vẫn giữ ổn định tuy giá
ꢀ
Hình 6. Hiệu quả xử lý COD của bùn hạt trên hệ SBR cải tiến theo thời gian
Bảng 1. So sánh bùn hạt hiếu khí với các nghiên cứu khác
ꢀ
.ꢁꢂꢃ/ꢄꢀꢅ$0ꢀ
ꢄꢆ1ꢀ
.ꢁ012ꢄꢀ3ꢇ4ꢄꢁꢀ
ꢈ5ꢅꢀꢉꢆꢀꢅ6ꢀꢊ7 8ꢋꢀꢀ 3ꢂꢍꢄꢂꢀ"ꢂ0ꢎꢄꢁꢀꢉꢆꢀ
.ꢁ01ꢌꢄꢀ3ꢂꢃꢀ
3ꢇ<ꢄꢀ=0ꢍꢄꢁꢀꢈ(ꢅꢀ
ꢉꢆꢀꢅ6ꢀ9 ;ꢀ
9 :;ꢀ
ABDCꢀ
ꢅꢏꢅꢀꢅ6ꢀ9 -;ꢀ
ABCꢀ
ꢈꢎ>ꢃꢀꢐ?ꢀ6*ꢀꢑ@ꢄꢁꢀ
.ꢁ0ꢓꢄꢀꢐEꢄꢀꢄ0Fꢃꢀ
ABCꢀꢅ#ꢃꢀꢒꢃ&ꢄꢀ
ꢐEꢄꢀꢂꢎ>ꢒꢀꢒGꢄꢂꢀ
ABCꢀ
BEꢄꢀꢂꢎ>ꢒꢀꢒGꢄꢂꢀ
BEꢄꢀHIꢀHꢂGꢀ
BEꢄꢀꢂꢎ>ꢒꢀꢒGꢄꢂꢀ
.ꢔꢕꢅꢀꢒꢂ#ꢃꢀ6#ꢄꢀ)0ꢖꢒꢀ
ꢒꢃꢄꢂꢀꢐ(ꢒꢀꢗKꢀ
.ꢁ0ꢓꢄꢀꢅꢍꢅꢐꢎꢄꢀ
J+0ꢅꢎ6ꢌꢀ
:MNꢀ
J+0ꢅꢎꢌꢀ
M %7ꢀ
J+0ꢅꢎ6ꢌꢀ
7M:ꢀ
LGꢅꢂꢀꢒꢂꢔꢕꢅꢀꢂ>ꢒꢀꢐEꢄꢀ
ꢊꢗꢗꢋꢀ
7M:ꢀ
QQꢀ
3ꢂꢘꢃꢀ ꢁꢃꢍꢄꢀ ꢂOꢄꢂꢀ
ꢒꢂꢆꢄꢂꢀ ꢂ>ꢒꢀ ꢐEꢄꢀ
ꢊꢄꢁꢆ1ꢋꢀ
:Nꢀ
P ꢀ
:Nꢀ
RꢃS0ꢀ T0#ꢀ )*ꢀ +,ꢀ
ꢙUVꢀꢊWꢋꢀ
87M88ꢀ
X8 ꢀ
8:M8Qꢀ
8 M8Nꢀ
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
50
BÀI BÁO KHOA HỌC
4. Kết luận
VSS/MLSS đạt gia trị cao dao động từ 82-89%,
Sau 35 ngày vận hành bể SBR cải tiến, bùn cao hơn so với bùn hoạt tính. Hiệu quả xử lý
hạt hiếu khí đã hình thành với kích thước hạt COD của bùn hạt hiếu khí với hai tải trọng đều
trong khoảng 2 mm chiếm ưu thế trong bể. Hạt ổn định và tương đối cao từ 92-99%. Giá trị này
bùn tròn đều, màu vàng đục. Bùn hạt hiếu khí cao hơn so với hiệu quả xử lý COD của bùn hạt
hình thành có khả năng lắng tốt, chỉ số thể tích hiếu khí tạo nên bởi hệ SBR thông thường. Như
bùn SVI đạt 75,3 mL/g. Bùn hạt hiếu khí có cấu vậy, khi sử dụng hệ SBR cải tiến, bùn hạt hiếu
trúc ổn đinh với tải trọng hữu cơ là 2,4 khí được tạo thành với thời gian ngắn hơn và
kgCOD/m3.ngày. Khi tải trọng hữu cơ tăng lên, hiệu quả xử lý COD cao hơn so với bùn hạt hiếu
bùn hạt hiếu khí hình thành nhanh hơn và to hơn khí tạo thành sử dụng hệ SBR thông thường.
nhưng không ổn định và rắn chắc, dễ vỡ. Tỷ lệ
Lời cảm ơn: Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi đề tài “Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí trên hệ
SBR cải tiến nhằm nâng hiệu quả xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ”.
Tài liệu tham khảo
1. Adav, S.S., Lee, D.J., Show, K.Y., Tay, J.H., (2008), Aerobic granular slude: Recent advances.
Biotechnology Advances,26(5),411-423.
2. Beun, J., Hendriks, A., van Loosdrecht, M.C.M., Morgenroth, E., Wilderer, P.A., Heijnen, J.J.,
(1999), Aerobic granulation in a sequencing batch reactor. Water Resources,33, 2283-2299.
3. Bob, M.M., Azmi, S.I., Halim, M.H.A., Jamal, N.S., Nor-Anuar, A., Ujang, Z., (2015), Se-
quencing Batch Reactors Operation at High Temperature for Synthetic Wastewater Treatment Using
Aerobic Granular Sludge. International Water Technology Journal, 5(1), 69-76.
4. Dangcong, P., Bernet, N., Delgenes, J.P., Moletta, R., (2001), Simultaneous Organic Carbon
and Nitrogen Removal in an SBR Controlled at Low Dissolved Oxygen Concentration. Journal of
Chemical Technology and Biotechnology,76, 553-558.
5. Debsarkar, A., Mukherjee, S., Datta, S., (2006), Sequencing Batch Reactor (SBR) Treatment
for Simultaneous Organic Carbon and Nitrogen Removal- A Laboratory Study. Journal of Environ-
mental Science and Engerneering,78(3),169-178.
6. Ghehi, T.J., (2014), Performance evaluation of enhanced SBR in simultaneous removal of ni-
trogen and phosphorous. Journal of Environmental Health Science & Engineering,12 (1), 134.
7. Jiang, H., Tay, J.H., Tay, S.T.L., (2002), Aggregation of immobilized activated sludge cells
into aerobically grown microbial granules for the aerobic biodegradation of phenol. Letter of Applied
Microbiology, 35(5),439-445.
8. Kim, I.S., Kim, S.M., Jang, A., (2008), Characterization of aerobic granules by microbial den-
sity at different COD loading rates. BioresourcesTechnology, 99, 18-25.
9. Liu, Y., Tay, J.H., (2004), State of the art of biogranulation technology for wastetwater treat-
ment. Biotechnol Advance, 22, 533-563.
10. Lộc, T.Q., Hải, N.Đ., Thuyên, T.Đ.B., Yến, N.T.C. , Kiều, L.T.D., (2015), Nghiên cứu tạo bùn
hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên.Tạp chí Khoa học Trường Đại học An Giang,8
(4),79-88.
11. Lotito, A.M., De Sanctis, M., Di Iaconi, C., Bergna, G., (2014), Textile wastewater treatment:
aerobic granular sludge vs activated sludge systems. Water Resources, 54,337-346.
12. Lotito, A.M., Fratino, U., Mancini, A., Bergna, G., Di Iaconi, C., (2012), Effective aerobic
granular sludge treatment of a real dyeing textile wastewater. International Biodeterioration and
Biodegradation, 69,62-68.
13. Lực, N.T., Dân, N.P., Nam, T.T., (2009), Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí khử COD và Am-
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
51
BÀI BÁO KHOA HỌC
monia trên bể phản ứng khí nâng từng mẻ luân phiên.Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ,
12(02).
14. Mekonnen, A., Leta, S., (2011), Effect of Cycle and Fill Period Length on the Performance
of a Single Sequencing Batch Reactor in the Treatment of Composite Tannery Wastewater. Nature
and Science, 9(10),1-8.
15. Moy, B., Tay, J.H., Toh, S., Liu, Y., Tay, S., (2002), High organic loading influences the phys-
ical characteristics of aerobic sludge granules. Letter of Applied Microbiology, 34(6), 407-412.
16. Nam, D.V., Chau, N.H., Tatsuhide, H., Vien, D.V., Hung, P.D., (2018), Effects of COD/TN
Ratio and Loading Rates on Performance of Modified SBRs in Simultaneous Removal of Organic
Matter and Nitrogen from Rubber Latex Processing Wastewater.Vietnam Journal of Science and
Technology, 56(2), 236-245.
17. Nam, D.V., Hùng, P.Đ., Châu, N.H. , Viện, Đ.V. (2017), Thiết bị SBR cải tiến hiệu năng cao
trong xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ trong nước thải chế biến cao su sau xử lý kỵ khí. Tạp chí
Khoa học và Công nghệ,22(11),48-53.
18. Phương, N.T.T., Phước, N.V., Anh, T.C. (2013), Study on aerobic granula sludge formation
in sequencing batch reactor for tapioca wastewater treatment. Science and Tehcnolog Development,
16, 40-48.
19. Phuong, N.T.T., Phuoc, N.V., Hong, T.T.B., Ha, B.M., (2016), The formation and stablization
of aerobic granular sludge in a sequecing batch airlift reactor for treating tapioca-processing waste-
water. Journal of Environmental Studies, 25(5),2077-2084.
20. Rosman, N.H., Nor Anuar, A., Chelliapan, S., Md Din, M.F. , Ujang, Z., (2014), Character-
istics and performance of aerobic granular sludge treating rubber wastewater at different hydraulic
retention time. BioresourcesTechnology, 161,155-161.
21. Rosman, N.H., Nor Anuar, A., Othman, I., Harun, H., Sulong Abdul Razak, M.Z., Elias, S.H.,
Mat Hassan, M.A., Chelliapan, S., Ujang, Z., (2013), Cultivation of aerobic granular sludge for rub-
ber wastewater treatment. BioresourcesTechnology, 129,620-623.
22. Thịnh, P.T.H., Hùng, P.Đ. , Lan, T.T.T. (2012), Xử lý đồng thời hữu cơ và nitơ trong nước thải
chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR: Ảnh hưởng của chế độ vận hành và tỷ lệ giữa cacbon hữu
cơ và nitơ. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50(2B),143-152.
IMPACT OF ORGANIC LOADING RATES ON THE FORMATION OF
AEROBIC GRANULES IN MODIFIED SEQUENCING
BATCH REACTORS
Le Thi Hai Ninh1, Ngo Manh Linh1, Tran Thi Thu Thuy1, Dinh Van Vien2
1Institute of Materials Science-Vietnam Academy of Science and Technology;
2Institute of Environmental Technology-Vietnam Academy of Science and Technology
Abstract: This research presented the impacts of organic loading rates (OLR) on formation of
aerobic granules in modified sequencing batch reactors (SBR) in laboratory. The two organic load-
ing rates applied in the experiment were 2,4 kgCOD/m3.day and 3,6 kgCOD/m3.day. The results
showed that aerobic granules size of <1mm dominated after 24-day operation with 2,4
kgCOD/m3.day and increased to 3-5 mm after 35-day operation. Sludge volume index (SVI) was
75,3 mL/g, and COD removal was 96,4 1,27 %. However, when OLR increased to 3,6
kgCOD/m3.day, after 2 week opearation, aerobic granules tended to break and the size decreased
from 3-5 mm to 0,5-1 mm. SVI decreased dramatically to 33 mL/g. COD removal was 94,5 1,65
%.
Keywords: Aerobic granules, modified SBR, COD removal.
TẠP CHÍ KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN
Số tháng 12 - 2019
52
8 trang
09/01/2024
560
Bạn đang xem tài liệu "Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến quá trình tạo bùn hạt hiếu khí trên bể phản ứng theo mẻ luân phiên cải tiến", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- anh_huong_cua_tai_trong_huu_co_den_qua_trinh_tao_bun_hat_hie.pdf
