Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI AO NUÔI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR – MOVING BED BIOFILM REACTOR. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI AO NUÔI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR – MOVING BED BIOFILM REACTOR. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI AO NUÔI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR – MOVING BED BIOFILM REACTOR.
1 BÀI BÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI AO NUÔI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR – MOVING BED BIOFILM REACTOR. Nguyễn Thị Thanh Thƣơng(1) Bùi Thị Thanh Tùng (2) (1) Sinh viên lớp 08 MT112, niên khóa 2008- 2013, Khoa Công nghệ sinh hoc- Môi trƣờng, Trƣờng Đại Học Lạc Hồng. Email: Nguyenthithanhthuongnt3@gmail.com. (2) Sinh viên lớp 08 MT111, niên khóa 2008- 2013, Khoa Công nghệ sinh hoc- Môi trƣờng, Trƣờng Đại Học Lạc Hồng. Email: Buithithanhtung08mt111@gmail.com. TÓM TẮT: Có nhiều công nghệ xử lý nước thải ao nuôi thủy sản đã và đang được áp dụng trên thế giới, chủ yếu là ứng dụng giải pháp sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy trong thành phần nước thải. Kết hợp với nhu cầu thực tế và khắc phục yếu điểm của các phương pháp trước đây, đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi thủy sản bằng công nghệ MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor” đã được thực hiện với mục tiêu chính là nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý các chất ô nhiễm. Đề tài thu được các kết quả sau: Hiệu quả xử lý COD, Nitơ tổng, phospho tổng đạt từ 75% trở lên, cao và ổn định hơn so với các phương pháp trước đây. Đảm bảo khả năng chịu tải trọng cao. Giảm diện tích xây dựng và chi phí xủ lý. Từ khóa: Nước thải thủy sản, công nghệ MBBR ao nuôi … 2 ABSTRACT: There are many technologies of aquaculture wastewater treatment has been applied around the world, mainly the application of biological solutions to handle the biodegradable organic compounds in wastewater composition. Combined with the actual needs and overcoming the weaknesses of the previous methods, the project "Research on effective wastewater treatment pond aquaculture technology MBBR - Moving Bed biofilm Reactor" was made with a view evaluation research is the ability to handle contaminants. Subject obtained the following results: Effective treatment of COD, total nitrogen, total phosphorus reached 75% or more, higher and more stable than the previous method. Ensure the ability to withstand high loads. Reduce the area of construction and disposal costs. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Lĩnh vực nuôi trồng thủy sản của Việt Nam đã có sự phát triển nhanh chóng, góp phần tích cực vào việc cung cấp nguồn thực phẩm, tăng cường sản lượng nuôi trồng, đóng góp vào tổng kim nghạch xuất khẩu thủy sản là rất lớn. Tuy nhiên, sự phát triển ồ ạt, thiếu qui hoạch của nghành thủy sản trong những năm gần đây đặc biệt là trong nuôi tôm, cá dẫn đến môi trường ao bị ô nhiễm một cách nghiêm trọng. Mô hình lọc sinh học giá thể động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)sử dụng giá thể di động K3 giúp quá trình diễn ra trong bể MBBR có khả năng loại bỏ chất ô nhiễm cao hơn so với quá trình bùn hoạt tính do chuỗi thức ăn dài trong lớp màng hình thành trên giá thể lơ lửng trong bể có số lượng nhiều và phong phú các loài 3 như: protozoa, metozoa, vi khuẩn và nấm. Khả năng xử lý trên một đơn vị thể tích bể cao hơn quá trình bùn hoạt tính thông thườnng do số lượng sinh khối trên mỗi đơn vị thể tích của màng vi sinh cao hơn. Nhờ quá trình tạo màng liên tục và loại bỏ phần vi sinh già chết ở phía ngoài, điều này làm cho trẻ hóa năng lượng, vi sinh mới nhanh chóng phát triển. Lượng bùn dư sinh ra ít hơn quá trình bùn hoạt tính. Bên cạnh đó, công nghệ này có khả năng chịu sự biến đổi về thủy lực và tải trọng cao hữu cơ cao. Do đó việc đề xuất sử dụng bể MBBR có thể ứng dụng trong điều kiện diện tích xử lý hạn hẹp với chi phí xử lý ít tốn,là nghiên cứu bước đầu phù hợp với hướng đi trên. 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là nước thải ao nuôi cá được lấy từ hộ nuôi cá tại xã Tân Nhựt, Huyện Bình Chánh, TP. Hồ Chí Minh. 2.2. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi thủy sản bằng công nghệ MBBR đạt tiêu chuẩn xả thải cột B2, QCVN 08:2008/BTNMT. 2.3. Nội dung nghiên cứu: Tiến hành chạy 2 giai đoạn: Giai đoạn 1: Chạy giai đoạn thích nghi. Giai đoạn 2: Chạy với 3 tải trọng khác nhau Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ao nuôi thủy sản bằng mô hình MBBR Tải trọng 1: 0.6kgCOD/m 3 .ng Trong 6 tuần Tải trọng 2: 0.9kgCOD/m 3 .ng Trong 6 tuần. Tảitrọng 3: 1.2kgCOD/m 3 .ng. Trong 6 tuần. Đánh giá hiệu suất xử lý bằng việc phân tích chỉ tiêu COD, Nitơ tổng và Phospho tổng. 4 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu này được thực hiện dựa trên các phương pháp sau: Phương pháp tổng hợp tài liệu: Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu trong và ngoài nước về công nghệ xử lý nước thải ao nuôi thủy sản nói chung và công nghệ MBBR nói riêng. Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thiết kế và lắp đặt mô hình tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường – Trường ĐH Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh. - Thiết kế mô hình MBBR gồm: 01 bể MBBR và 01 bể lắng. - Kích thước mô hình: 35cm x 25cm x 17cm với kích thước làm việc là 27cm x 25cm x 17cm, thể tích bể 11lít. - Nguyên tắc hoạt động: Nước thải từ thùng chứa được đưa vào bể MBBR bằng máy bơm định lượng.Tại đây nước thải được tiếp xúc với giá thể di động MBBR và được xáo trộn khí bởi hệ thống sục khí. Giá thể MBBR chiếm khoảng 60% diện tích bể. Khí được phân phối đều trong bể qua bốn viên đá bọt loại trung và lưu lượng thổi khí trong bể MBBR được điều chỉnh sao cho nồng độ DO trong bể dao động trong khoảng 2 – 3 mg/L nhằm cung cấp đủ lượng oxy và độ xáo trộn vừa phải trong bể tránh làm bông tróc vi sinh vật bám trên các giá thể MBBR khi độ xáo trộn quá lớn nhằm đạt được hiệu quả xử lý cao Inlet Outlet Sludge Recycle Pump Feed Pump Feed Tank Medi a Air blower 5 nhất. Nước thải trong bể MBBR sau khi thời gian lưu cần thiết sẽ được chảy tràn sang bể lắng đứng.Tại bể lắng đứng bùn sẽ được lắng xuống đáy bể và một phần bùn lắng được tuần hoàn lại bể MBBR nhằm tuần hoàn lượng vi sinh vật cho bể MBBR phần nước trong sẽ được chảy tràn qua ống thu nước sạch sau xử lý và cho ra nguồn tiếp nhận. - Vận hành: Tiến hành chạy mô hình với các tải trọng khác nhau. Thời gian và tải trọng được thể hiện trong bảng sau: Thời gian chạy mô hình Nồng độ COD đầu vào, mg/l Tải trọng, kgCOD/m 3 .ngày 10/5 – 24/6/2012 Chạy thích nghi 25/6 – 5/8/2012 276 0.6 6/8 – 19/9/2012 345 0.9 21/9 – 22/10/2011 438 1.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường: Việc phân tích mẫu được thực hiện theo Stanđả Methods for the Examination of Water and Wastewater ( SMEWW, Eaton DA, and AWWA Joint eds. 1998 ). Phương pháp tính toán và xử lý số liệu: Việc tính toán , xử lý số liệu và vẽ biểu đồ dựa trên phần mềm Microsoft Office Excel. Phương pháp so sánh: so sánh chất lượng nước thải sau xử lý với tiêu chuẩn xả thải cột B2, QCVN 08:2008/BTNMT. 6 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: 3.1. Hiệu quả xử lý COD: Nhận xét: Qua biểu đồ trên, nhận thấy hiệu suất xử lý COD đạt từ 70 – 95%. Đạt yêu cầu tương đương QCVN 08.2008/BTNMT cột B2 .Khả năng xử lý COD đạt trên 70%. Hiệu quả khử COD còn dao động ở tải trọng 0.6 kgCOD/m 3 .ngày ,hiệu suất chỉ đạt 60% - 90% vì ở tải trọng này. Ổn định nhất là ở tải trọng 1.2 kgCOD/m 3 .ngày. 3.2. Hiệu quả xử lý N-Amonia: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tải 0.6 KgCOD/m3.ngày Tải 0.9 KgCOD/m3.ngày Tải 1.2 KgCOD/m3.ngày (Ngày) Hiệu suất xử lý COD % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tải 0.6 KgCOD/m3.ngày Tải 0.9 KgCOD/m3.ngày Tải 1.2 KgCOD/m3.ngày Hiệu suất xử lý NH 3 % (Ngày) 7 Nhận xét: Qua biểu đồ nhận thấy, hiệu suất xử lý Amonia của mô hình đạt từ 85%-100%. đạt yêu cầu tương đương QCVN 08.2008/BTNMT cột B2. Hiệu quả xử lý ở tải trọng 0.6KgCOD/m 3 .ngày đạt hiệu quả cao nhất. N-NH 4 được xử lý theo quá trình nitrate hoá. 3.3. Hiệu quả xử lý nitrite (NO 2 - ): Nhận xét: Qua biểu đồ thấy nồng độ đầu ra của nước thải ở tải trọng 0.9 kgCOD/m 3 .ngày và tải trọng 1.2 kgCOD/m 3 .ngày chưa đạt QCVN 08:2008/BTNMT cột B.Nhìn chung hiệu suất xử lý của mô hình qua 2 tải trọng trên có hiệu suất dao động mạnh. Tại tải trọng 0.6 kgCOD/m 3 .ngày hiệu suát xử lý là tối ưu từ 85% - 100% và nồng độ nước thải đầu ra đạt QCVN 08:2008/BTNMT. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tải 0.6 KgCOD/m3.ngày Tải 0.9 KgCOD/m3.ngày Tải 1.2 KgCOD/m3.ngày Hiệu suất xử lý NO 2 % (Ngày) 8 3.4. Hiệu quả xử lý nitrate (NO 3 - ): Nhận xét: Qua biểu đồ cho thấy hiệu suất xử lý đạt từ 75 – 95% và có sự ổn định trong 3 tải. Từ các giá trị trên so với quy chuẩn 08:2008/BTNMT thì nồng độ đầu vào và đầu ra của chỉ tiêu đạt tiêu chuẩn xả thải. 3.5. Hiệu quả xử lý Phospho: 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tải 0.6 kgCOD/m3.ng Tải 0.9 kgCOD/m3.ng Tải 1.2 kgCOD/m3.ng Hiệu suất xử lý % Ngày 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tải 0.6 KgCOD/m3.ngày Tải 0.9 KgCOD/m3.ngày Tải 1.2 KgCOD/m3.ngày Hiệu suất xử lý NO 3 - % (Ngày) 9 Nhận xét: Biểu đồ thể hiện khả năng khử photpho trong nước ở tải trọng 0.6 kgCOD/m 3 .ngày và tải trọng 0.9kgCOD/m 3 .ngày khá tương đồng, đạt từ 60% - 80%. Riêng ở tải trọng 1.2kgCOD/m 3 .ngày khả năng xử lý đạt hiệu quả cao hơn, từ 70% - 97%. 4. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ: 4.1. Kết luận: Đề tài nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ao nuôi thủy sản bằng công nghệ MBBR. Đặc điểm nổi bật của kĩ thuật này là đáp ứng được tốt sự biến động của nước thải về mặt lưu lượng và độ ô nhiễm, khả năng xử lý trên một đơn vị thể tích bể cao hơn quá trình bùn hoạt tính thông thường nhờ quá trình tạo màng liên tục và loại bỏ phần vi sinh già chết ở phía ngoài giúp trẻ hóa năng lượng, vi sinh phát triển nhanh chóng. Công nghệ này còn có khả năng chịu sự biến đổi về thủy lực và tải trọng hữu cơ cao,chi phí xử lý ít,diện tích xây dựng thấp. Kết quả nghiên cứu như sau: Khả năng loại bỏ chất hữu cơ: Quá trình có thể vận hành hiệu quả đối với việc loại bỏ chất hữu cơ .Hiệu suất xử lý đạt trung bình trong khoảng 70 – 95 % ứng với tải trọng hữu cơ 0.6 – 1.2 kgCOD/m 3 .ngày. Khả năng loại bỏ phospho: Hiệu quả xử lý phospho trung bình là 60 – 85%. Khả năng loại bỏ nitơ : Quá trình nitrat hóa diễn ra ổn định trong cả 3 tải trọng. Hiệu quả xử lý N-NO 2 - đạt từ 70 – 96% . Hiệu quả xử lý N-NO 3 - đạt từ 75 – 98 %. Hiệu quả xử lý N-NH 4 + đạt trên 85%. Qua quá trình nghiên cứu cho thấy mô hình chạy ổn định đạt hiệu quả cao, nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 08:2008 / BTNMT cột B 2 . Nước thải sau xử lý có thể thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận. 10 4.2. Kiến nghị: Do hạn chế về thời gian cũng như điều kiện thí nghiệm nên đề tài còn một số hạn chế như trong quá trình thí nghiệm không tránh khỏi các sai số trong thí nghiệm,chỉ nghiên cứu trên một loại vật liệu giá thể, Để nghiên cứu có giá trị khoa học cao hơn, đề tài cần nghiên cứu tiếp các nội dung như sau: - Cần nghiên cứu thêm cho nhiều tải trọng để dánh giá hết tổng thể quá trình xử lý. - Nghiên cứu kỹ hơn quá trình nitrat hóa, khử nitrat xảy ra trong quá trình xử lý. - Cần nghiên cứu thêm nhằm xác định tải trọng tối ưu và thời gian lưu tối ưu nhất. - Cần nghiên cứu thêm hiệu quả xử lý đối với những vật liệu làm giá thể khác. - Cần tiến hành nghiên cứu trên nhiều loại nước thải khác nhau nhằm đánh giá hêt được hiệu quả xử lý của mô hình MBBR. [...]... (2007) Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ và Phospho NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ, Hà Nội 2 Lâm Minh Triết (chủ biên) (2008) Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Thin toán thiết kế công trình NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM 3 Trịnh Xuân Lai (2009) Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB Xây Dựng Hà Nội 4 Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ của Huỳnh Thị Ngọc Hân( tháng 10 năm 2009) “ Nghiên cứu. .. Ngọc Hân( tháng 10 năm 2009) “ Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng mô hình MBBR ( kị khí nối tiếp hiếu khí.) 5 APHA - AWWA – WPCF (1998) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Washington DC 6 Alma Masic, Jessica Bengtsson, Magnus Christensson (2010) Measuring and modeling the oxygen profile in a nitrifying Moving Bed Biofilm Reactors Sweden Mathematical Biosciences... using intermittently aerated moving bed biofilm reactors at low temperatures Finland Water research 40, P.1607 – 1615 8 Rhodes R.Copithorn et al (2010) Biofilm reactor WEF press, Alexandria, Virginia 9 Marc-Andrés Labelle, Piere Juteau, Mario Jolicoeur, Richard Villemur, Serge Parent, Yves Comeau (2005) Seawater denitrification in a closed mesocosm by a submerged moving bed biofilm reactor Department . 1 BÀI BÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI AO NUÔI THỦY SẢN BẰNG CÔNG