M U Hin nay, x lý cht thi ụ th bng phng phỏp chụn lp ang c ỏp dng rt ph bin ti cỏc nc phỏt trin cng nh cỏc nc ang phỏt trin Bói chụn lp l khõu cui cựng cha cú gii phỏp thay th h thng qun lý cht thi rn X lý rỏc bng phng phỏp chụn lp l gii phỏp cú chi phớ thp nht so vi cỏc phng phỏp x lý khỏc nh t, húa rn Do ú, chụn lp l gii phỏp s c s dng rng rói Vit Nam nhiu chc nm ti [4] Tuy nhiờn, bói chụn lp cht thi cng c xem l ngun tim tng gõy ụ nhim mụi trng nc rỏc, khớ thi bói chụn lp v khuch tỏn mm bnh xung quanh nu khụng qun lý cht ch Vn ụ nhim mụi trng nc rỏc ang l thi s ti hu ht cỏc bói rỏc khụng ch H Ni m l trờn ton quc bi vỡ nc rỏc l mt loi hỡnh nc thi cú ụ nhim nng v cú tỏc ng mnh, thng xuyờn i vi khụng khớ, t ai, nc mt v nc ngm X lý nc rỏc t tiờu chun thi vo mụi trng l cn thit nhm gii quyt trit tỡnh trng ụ nhim mụi trng chụn lp rỏc Mt h thng x lý nc r rỏc núi riờng v x lý nc thi núi chung bao gm nhiu quỏ trỡnh c thc hin cỏc n v cụng ngh Trong mt n v cụng ngh cú th xy ng thi nhiu quỏ trỡnh (vớ d keo t, kt ta, lng b s cp, oxy húa ng thi cht hu c v amoni v c kh nitrit v nitrat mt phn b x lý hiu khớ) Tuy vy, thc hin mt quỏ trỡnh no ú cú th s dng nhiu n v cụng ngh bit lp vi (tỏch loi cht hu c x lý ym khớ, thiu khớ hay hiu khớ) Vỡ lý nờu trờn, xõy dng mt cụng ngh x lý nc thi cn phi bit t m tng quỏ trỡnh xy v quan trng hn c l s tng tỏc gia cỏc thnh phn nc thi vi v vi cỏc iu kin cụng ngh, t ú la chn s cụng ngh v phi hp cỏc n v cụng ngh vi Nghiờn cu cụng ngh x lý nc r rỏc trung vo quỏ trỡnh keo t (tỏch cn khụng tan), oxy húa húa hc, x lý vi sinh ym khớ, thiu khớ v hiu khớ [1,4] i tng cn c quan tõm ch yu x lý nc r rỏc l hp cht nit X lý hp cht nit cú th c thc hin bng cỏc bin phỏp húa lý hoc sinh hc da trờn cỏc nguyờn tc chuyn húa thnh hp cht khỏc hoc tỏch loi, cỏch ly chỳng mụi trng nc Thng thỡ mt h thng x lý c ỏnh giỏ bi hiu qu ca vic x lý nh kh nng loi b BOD, nit hay photpho, kh nng ỏp dng ca chỳng nh giỏ thnh ca h thng, giỏ thnh ca mt m3 nc c x lý hay phc ca cụng ngh, quỏ trỡnh hnh v bo dng thit b Phng phỏp ng dng cụng ngh sinh hc ang c s dng ph bin nht hu ht cỏc h thng x lý nc thi chi phớ thp v hiu qu khỏ cao B phn ng sinh hc s dng m chuyn ng MBBR (moving bed biofilm reactor) c thit k da trờn mụ hỡnh ng hc x lý BOD, nitrat húa (nitrification) v kh nitrat húa (denitrification) ca Kaldnes c phỏt trin Na Uy nhng nm cui 1980 v u 1990 l cụng ngh ci tin ca quỏ trỡnh bựn hot tớnh v b lc sinh hc [12, 14, 20, 26] Cụng ngh MBBR cú th ỏp dng c ba quỏ trỡnh thiu khớ (anoxic), hiu khớ (aerobic) v ym khớ (anaerobic) vi tc v hiu qu quỏ trỡnh x lý cao ng dng cụng ngh MBBR s n gin húa h thng x lý, tit kim vt liu v nng lng chi phớ cho quỏ trỡnh xõy dng v hnh Hn na, MBBR cú th x lý nc thi cú ti lng hu c (COD, BOD), nit (N) v pht (P) cao Vỡ vy, khuụn kh lun ny tỏc gi s dng mụ hỡnh cụng ngh MBBR nghiờn cu x lý nc r rỏc CHNG NC RC V CễNG NGH X Lí NC RC 1.1 NC RC 1.1.1 Khỏi nim nc rỏc v quỏ trỡnh phõn hy rỏc BCL Nc r rỏc (cũn gi l nc rỏc) l nc bn thm qua lp rỏc ca cỏc ụ chụn lp, kộo theo cỏc cht ụ nhim t rỏc chy vo tng t di BCL [8] Nc rỏc l mt loi hỡnh nc thi cú c thự riờng, cú tớnh dang d v mt phõn hy Bói chụn lp rỏc l mt lũ vi sinh ym khớ t nhiờn, cht ụ nhim nc rỏc l kt qu tỏc ng ca mt lot cỏc quỏ trỡnh t nhiờn ca vi sinh, húa hc, quang húa, thi tit cng nh cỏc tỏc ng ch quan ca ngi nh quỏn sinh hot, kh nng phõn loi rỏc, k thut xõy dng v hnh bói rỏc Thụng thng s chuyn húa cỏc cht din BCL gm bn giai on [4] sau: - Giai on phõn hy hiu khớ - Bc chuyn tip th nht (t hiu khớ sang k khớ) - Bc chuyn tip th - Quỏ trỡnh metan húa Giai on phõn hy hiu khớ ban u: Quỏ trỡnh ny ch din khong thi gian t vi ngy n vi tun k t rỏc c em chụn Trong khong thi gian ny oxy t khụng khớ khuch tỏn xõm nhp vo cht thi hoc oxy tn ti cht thi c s dng cho phõn hy hiu khớ cỏc cht hu c Quỏ trỡnh phõn hy sinh hc cỏc cht hu c l mt quỏ trỡnh tng hp cú s tham gia ca vi khun, nm, men Phn ng sinh húa quỏ trỡnh phõn hy cht hu c nh sau: CHC + O2 + dinh dng Vi khun T bo sinh hc mi + cht hu c bn + CO2 + H2O + NH3 + SO42- + nng lng Sn phm ca quỏ trỡnh phõn hy sinh hc hiu khớ rỏc thi hu c l nhng t chc t bo sinh hc mi, cht hu c bn, khớ CO2, khớ NH3 v nhit nng Do hm lng oxy ng cht thi gim xung nờn quỏ trỡnh phõn hy hiu khớ tip tc din nhng chm li v giai on chuyn tip t phõn hy sinh hc bng quỏ trỡnh hiu khớ sang quỏ trỡnh k khớ Giai on chuyn tip th nht: Giai on ny c gi l giai on axit húa v gia tr pH bin i khong t n s hỡnh thnh cỏc axit hu c m ban u l axit bộo c bin i thnh cỏc axit bộo bay hi (axit axetic) Quỏ trỡnh ny thng kt thỳc t vi tun ti vi thỏng Quỏ trỡnh chuyn tip th 2: Trong giai on ny vi khun to khớ metan bt u phỏt trin v bt u chu trỡnh chuyn húa cỏc axit n gin nh axit axetic hoc axit formic v metanol thnh khớ metan(CH4) Quỏ trỡnh ny khụng n nh, thng din t nm, cho ti s cõn bng gia lng axit sinh v lng khớ metan c to thnh Quỏ trỡnh metan húa: L quỏ trỡnh chuyn húa cỏc axit hu c vi khun k khớ to thnh CH4, quỏ trỡnh nh sau: CHONS + H2O H2O + CO2 + CH4 + H2 + NH4+ + H2S vi khun k khớ S cú mt ca nc bói chụn lp rỏc cú c mt tớch cc ln mt tiờu cc cho hot ng ca bói rỏc Nc rt cn cho mt s quỏ trỡnh húa hc v sinh hc xy bói chụn lp phõn hy rỏc Mt khỏc, nc cú th to xúi mũn trờn tng t nộn v nhng lng ng dũng nc mt chy qua Nc rỏc cú th chy vo cỏc tng nc ngm v cỏc dũng nc sch v t ú gõy ụ nhim n ngun nc ung Vỡ vy, cn quan tõm tht k, xõy dng cho hot ng ca mt bói chụn lp l kim soỏt nc rỏc 1.1.2 S hỡnh thnh nc rỏc - Nc rỏc hỡnh thnh t nm ngun [1, 4, 8] chớnh sau: + Nc mt chy trn; + Thm t ngun nc ngm; + Thm t nc ma; + m rỏc; + Nc hỡnh thnh t cỏc phn ng ng rỏc Trong ú bn ngun u l chớnh, ngun sau nh hon ton cú th b qua Lng nc rỏc hỡnh thnh ti mt khu vc trc ht ph thuc vo din tớch bói chụn lp: tit din nc ma thm xung hoc dũng chy b mt (do ma) chy trn qua Lng nc bc hi cng t l thun vi b mt bói chụn lp nhng lp t ph b mt v chiu sõu khỏ cao nờn tc bay hi chm Cỏc thnh phn tỏc ng ti quỏ trỡnh hỡnh thnh lng nc rỏc c trỡnh by hỡnh 1.1[4] Nc ma (R) Nc gia nhp t ngoi (RI) Bay hi (E) Dũng chy mt (RO) Nc CTR Nc cha lp vt liu ph Nc bựn Nc rỏc (LC) Hỡnh 1.1 Cỏc thnh phn cõn bng nc ụ chụn lp[4] Lng nc rỏc hỡnh thnh ch yu t nc ma (thm v chy trn) chim trờn 70% v t m ca rỏc chim di 30% T cỏc s liu trờn cho thy cú th gim thiu ỏng k lng nc rỏc sinh thit k ỳng v hnh bói chụn lp rỏc mt cỏch hp lý Nc ma l ngun chớnh hỡnh thnh nc rỏc, ti mt vựng nht nh lng ma thay i theo Vi lng ma trung bỡnh ca H Ni l 1600 mm/nm, 70 80 % lng ma trung vo bn thỏng gia nm (6, 7, 8, 9) phn cũn li phõn b vo cỏc thỏng khỏc nm Vỡ vy s dao ng nc rỏc theo l rt ln: nhiu v ma, ớt v khụ, mc chờnh lch gia cỏc cú th lch ti 300%[1, 4] D oỏn lng nc rỏc: Khi lng nc rỏc v c tớnh a cht ca tng t nm di ỏy bói l nhng yu t chớnh, quyt nh kh nng pha loóng t nhiờn cỏc cht ụ nhim nc rỏc trc cỏc cht ny chy n ngun nc ngm Vic d bỏo lng nc rỏc to thnh c da vo Phng phỏp cõn bng nc S cõn bng nc c th hin hỡnh di õy: Nc thi phớa trờn bói rỏc Vt liu ph trung gian Nc t vt liu ph b mt Nc tiờu th quỏ trỡnh hỡnh thnh khớ thi bói rỏc Nc bay hi Nc t cht thi rn Rỏc ó phõn hy Nc cú bựn Nc thoỏt t phớa ỏy Hỡnh 1.2 S cõn bng nc [4, 8] Phng trỡnh cõn bng nc [8] cú th biu din nh sau: Ssw = Wsw + Wts + Wcm + War - Wlg - Wwv - We - Wbl Trong ú: Ssw = lng nc tớch tr rỏc bói rỏc (kg/m3) Wsw = m ban u ca rỏc thi (kg/m3) Wts = m ban u ca bựn t trm x lý (kg/m3) Wcm = m ban u ca vt liu ph (kg/m3) War = lng nc thm t phớa trờn (nc ma) (kg/m3) Wlg = lng nc tht thoỏt quỏ trỡnh hỡnh thnh khớ thi (kg/m3) Wwv = lng nc tht thoỏt bay hi theo khớ thi (kg/m3) We = lng nc tht thoỏt quỏ trỡnh húa hi b mt (kg/m3) Wbl = lng nc thoỏt t phớa ỏy bói rỏc (kg/m3) Trờn c s phng trỡnh cõn bng nc, cỏc s liu v lng ma, bc hi, h s gi nc ca rỏc sau nộn bói rỏc, lng nc rũ r cú th tớnh theo mụ hỡnh chuyn mt chiu ca nc rũ r xuyờn qua rỏc nộn v t bao ph nh sau: Q = M(W1 -W2) + [P(1 - R) - E].A Trong ú: Q: lu lng nc rũ r sinh bói rỏc ( m3/ngy); M: lng rỏc trung bỡnh ngy (tn/ngy); W1: m ca rỏc trc nộn (%); W2: m ca rỏc sau nộn (%); P: lng ma ngy thỏng ln nht (mm/ngy); R: h s thoỏt nc b mt (0,1 ữ 0,3); E: lng nc bc hi ly bng mm/ngy (thng - mmm/ngy) Phng trỡnh cõn bng nc trờn ỏp dng cho mt ụ chụn lp cho thy: lng nc rỏc ca ụ chụn lp bng tng lng nc n v lng nc sinh phõn hy rỏc tr i lng nc bay hi 1.1.3 Thnh phn ca nc rỏc Vic tng hp v c trng húa thnh phn nc rỏc l rt khú vỡ mt lot cỏc iu kin tỏc ng lờn s hỡnh thnh ca nc rỏc Thi gian chụn lp, khớ hu, mựa, m ca bói rỏc, mc pha loóng vi nc mt v nc ngm v loi rỏc chụn lp, tt c u tỏc ng lờn thnh phn ca nc rỏc nộn, loi v dy ca nguyờn liu ph trờn cựng cng tỏc ng lờn thnh phn ca nc rỏc Cỏc s liu tiờu biu v thnh phn v tớnh cht nc rỏc t cỏc bói chụn lp mi v lõu nm c trỡnh by bng 1.1 Bng 1.1 Cỏc s liu tiờu biu v thnh phn v tớnh cht nc rỏc t cỏc bói chụn lp mi v lõu nm [4, 8] Bói mi (< nm) Thnh phn Nhu cu oxi húa sinh húa (BOD5) mg/l Tng lng cacbon hu c (TOC), mg/l Nhu cu oxi húa húa hc, (COD), mg/l Tng cht rn l lng (TSS), mg/l Khong T.Bỡnh Bói lõu nm ( >10 nm) 2000 - 20000 1500 - 20000 3000 - 60000 200 - 2000 10000 6000 18000 500 100 - 200 80 - 160 100 - 500 100 - 400 Nit hu c, mg/l 10 - 800 200 80 - 120 Amoniac, mg/l 10 - 800 200 20 - 40 Nitrat, mg/l - 40 25 - 10 Tng lng phtpho, mg/l - 100 30 - 10 Othophotpho, mg/l - 80 20 4-8 kim theo CaCO3 1000 - 10000 3000 200 - 1000 pH 4,5 - 7,5 6,0 6,6 - 7,5 Canxi, mg/l 50 - 1500 250 50 - 200 Clorua, mg/l 200 - 3000 500 100 - 400 Tng lng st, mg/l 50 - 1200 60 20 - 200 Sunphat, mg/l 50 - 1000 300 20 - 50 Nh vy, s hỡnh thnh khớ v nc rỏc quỏ trỡnh chụn lp l nhng mi quan tõm ln cụng tỏc hnh v qun lý cỏc bói chụn lp cỏc ụ th Thnh phn ca nc rỏc thay i theo cỏc giai on khỏc ca quỏ trỡnh phõn hy sinh hc Sau giai on hỏo khớ ngn (mt vi tun), tip n l hai giai on phõn hy: Giai on phõn hy ym khớ tựy tin to axit v giai on phõn hy ym khớ tuyt i to khớ metan Trong giai on to axit cỏc hp cht n gin c hỡnh thnh nh axit bộo, amoni axit v cacboxilic axit Giai on axit cú th kộo di vi nm sau chụn lp, ph thuc vo bn cht khụng ng nht ca rỏc c trng ca nc rỏc giai on ny: - Nng cao cỏc axit bộo d bay hi; - pH nghiờng v tớnh axit; - BOD cao; - T l BOD/COD cao; - Nng NH4 v nit hu c cao Trong giai on to metan, vi khun to khớ metan l ni tri nht Chỳng thay th cỏc axit bng cỏc sn phm cui cựng l khớ metan v cacbonic Giai on to thnh khớ metan cú th tip tc n 100 nm hoc lõu hn na c trng cht lng ca nc rỏc giai on ny l: - Nng cao cỏc axit bộo d bay hi rt thp; - pH trung hũa/kim; - BOD thp; - T l BOD/COD thp; - Nng NH4 cao Bng 1.2 So sỏnh thnh phn nc rỏc Vit Nam v th gii [4] Vit Nam Thụng s Tng cht rn hũa tan Tng cỏc cht l lng M TP H Chớ Minh 584 - 55.000 7.300 - 16.200 2,0 - 140.000 1.760 - 4.311 WHO 200 - 1.000 H Ni 450 - 2.200 Nhu cu oxy sinh húa 2.000 30.000 KPH- 195.000 30.000- 48.000 800 - 12.000 Nhu cu oxy húa hc 3.000 45.000 6,6 - 299.000 38.500- 65.000 1.000- 25.000 Tng carbon hu c 1.500 20.000 KPH - 40.000 pH 5,3 - 8,3 3,7 - 8,9 Tng kim 1.000 10.000 KPH - 15.050 cng 400 - 5.000 4,9 - 6,4 6,9 - 7,8 1.500 - 5.500 300 - 10.000 0,1 - 225.000 5.800 - 9.670 - Cl 50 - 1.500 - 11.375 3.900 - 4.500 800 - 1.800 Ca2+ 200 - 3.000 3,0 - 2.500 1.670 - 2.740 134 - 650 Tng N (Kjeldahl) 10 - 800 - 3.320 970 - 1.800 500 - 2.200 Amoni - N 10 - 600 KPH - 1.200 780 - 1.760 200 - 900 100 - 1.500 KPH - 1.850 1.400 - 1.600 30 - 100 - 70 KPH - 234 56 - 90 - 25 SO42Tng P Thnh phn nc rỏc cú phm vi dao ng rt ln t nng rt thp ti rt cao Nc rỏc cú th phõn lm hai loi vi c trng v thnh phn ụ nhim khỏc nhau: - Nc rỏc mi: thu c t cỏc ụ ang hnh, cú thnh phn cht hu c cao (COD cú th ti hng chc g/l), BOD/COD ln (0,7 - 0,8), pH thp cỏc hp cht VFA (4 - 6), cỏc hp cht nit ch yu dng hu c[1] - Nc rỏc c: thu c t bói chụn lp lõu nm v ó úng, cú lng ớt hn so vi nc rỏc mi Do ó b phõn hy sõu nờn nc rỏc cú pH cao (7 - 9), COD thp v BOD/COD nh (0,2 - 0,3), hu nh khụng cũn VFA, hp cht nit ch yu dng amoni Bng 1.3 Thnh phn nc rỏc BCL Nam Sn v ụng Thnh [5] Thụng s Nhit n v C pH BCL Nam sn BCL ụng Thnh lch chun Trung bỡnh Nc rỏc c Nc rỏc mi 28,4 3,6 - - 7,44 0,031 7,9 ữ 8,2 6,0 ữ 7,3 dn àS/cm 18316,9 5905,0 - - TDS mg/l 12831,9 4649,3 - - TSS mg/l 757,6 741,5 169 ữ 243 1280 ữ 3270 VSS mg/l - - 150 ữ 227 770 ữ 2220 CODcr mg/l 8706,6 6570,6 1079 ữ2507 38.533ữ65.33 BOD5 mg/l 4717,9 3527,3 735 33571ữ 56250 VFA COD mg/l - - - 18218ữ21254 Tng N mg/l 1265,8 604,7 - - Org N mg/l - - 79 ữ 230 196 ữ 470 N NH3 mg/l - - 515 ữ 1977 1445 ữ 1764 N NO3- mg/l - - 3,0 ữ 4,8 2,5 ữ 2,9 Tng P mg/l 14,81 5,711 4,7 ữ 9,6 14,9 ữ 21,5 Fenol mg/l 0,137 0,145 - - cng CaCO3 mg/l - - 1233 ữ1867 4467 ữ 6067 Ca2+ mg/l 288,69 189,2 187 ữ 240 1122 ữ 1844 Mg2+ mg/l - - 154 ữ 373 356 ữ 405 - mg/l - - - 4300 ữ 4500 Cl 10 Sau 48 gi hiu sut x lý COD, BOD5, TKN v mu t c tng ng l 64%, 61%, 72% v 52% Hiu sut x lý COD, BOD5, TKN v mu ca MBBR hiu khớ c th hin trờn hỡnh 3.5 Hiu sut x lý MBBR hiu khớ 80 Hiu sut x lý (%) 70 60 COD 50 BOD5 40 TKN 30 Mu 20 10 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.5 Hiu sut ca quỏ trỡnh x lý MBBR hiu khớ T hỡnh 3.5 cho thy tc x lý nit tng, COD, BOD chm dn theo thi gian ( dc ca th gim dn) Hiu sut x lý nit cao hn hiu sut x lý COD v BOD Hiu sut x lý mu l thp nht Hiu sut x lý mu thp l cỏc cht hu c to nờn mu nc rỏc thuc loi khú phõn hy sinh hc Hiu sut x lý nit cao cú th hiu ng cnh tranh v phng din oxy húa mt h cha ng thi c cht hu c sinh hy (biodegradable) v amoni Hiu ng cnh tranh v phng din oxy húa thỡ bt li nhng li thun li cho quỏ trỡnh kh nitrat Oxy húa amoni hoc TKN (tng nit Kjeldahl) iu kin hiu khớ tri qua hai giai on k tip nhau: n hp cht trung gian l nitrit v tip theo ti nitrat Khi thc hin quỏ trỡnh kh nitrat thỡ nitrit cng li l hp cht trung gian ca quỏ trỡnh chuyn húa nitrat v nit Trong k thut mng vi sinh VSV trung bỏm trờn cỏc vt mang, lp mng vi sinh cú dy nht nh nờn phớa ngoi lp mng vi sinh s cú nng 79 oxy cao hn (x lý hiu khớ) so vi phớa bờn ca mng tc khuych tỏn oxy mng cú gii hn v liờn tc b tiờu th cỏc phn ng sinh húa dc theo chiu dy ca mng, chiu khuych tỏn t ngoi vo Vỡ lý ú nờn phớa bờn ca lp mng vi sinh (phớa tip giỏp vi vt mang) thng cú ớt oxy to nờn iu kin thiu khớ (hin tng phõn hy thiu khớ xy quỏ trỡnh hiu khớ) v vỡ vy xy quỏ trỡnh kh nitrat Mt khỏc vỡ nc rỏc cú nng amoni ban u (chim khong 91 - 96% ca TKN) cao, kim ln nờn thỳc y s hỡnh thnh nitrit mnh hn so vi nitrat cựng iu kin v mc suy gim nit tng ln hn 3.5.1.2 X lý thiu khớ iu kin thớ nghim: mt vi sinh g/l, tc khuy trn 60 vũng/phỳt, bỡnh phn ng thoỏng tip xỳc vi khụng khớ Nhit quỏ trỡnh thớ nghim nm khong 250C - 280C Hiu sut x lý MBBR thiu khớ 90 Hiu sut x lý (%) 80 70 60 50 COD 40 BOD5 30 TKN 20 Mu 10 10 Thi gian (ngy) Hỡnh 3.6 Hiu sut ca quỏ trỡnh x lý MBBR thiu khớ Kt qu nghiờn cu trỡnh by hỡnh 3.6 cho ta thy mụ hỡnh MBBR thiu khớ hiu sut x lý COD, BOD, TKN v mu tng dn theo thi gian Tuy nhiờn, tc x lý ca mụ hỡnh MBBR thiu khớ chm hn nhiu so vi mụ hỡnh MBBR hiu khớ Sau ngy, hiu sut x lý thiu khớ ch bng khong 50% hiu sut x lý hiu khớ Ta cú th gii thớch iu ny l tc sinh trng v phỏt 80 trin ca VSV iu kin thiu khớ chm hn Sau 10 ngy hiu sut x lý COD, BOD5, TKN v mu tng ng l 48%, 81%, 82% v 66% Hiu sut x lý TKN cao hn BOD v COD S suy gim nit tng nờu trờn nguyờn nhõn ca quỏ trỡnh kh nitrat, kh nitrit xy mng vi sinh iu kin thiu khớ Mụi trng ớt oxy thỳc y quỏ trỡnh kh nitrat v kh nitrit 3.5.1.3 X lý ym khớ iu kin thớ nghim: mt vi sinh g/l, khuy trn 60 vũng/phỳt, bỡnh phn ng y kớn khụng tip xỳc vi khụng khớ Nhit quỏ trỡnh thớ nghim nm khong 250C - 280C Cỏc yu t COD, BOD, TKN c theo dừi theo thi gian v kt qu c th hin trờn hỡnh 3.7 T hỡnh 3.7 cho thy tc x lý COD, BOD, TKN v mu mụ hỡnh MBBR ym khớ cũn chm hn mụ hỡnh MBBR thiu khớ Nhỡn chung, hiu sut x lý ym khớ thp hn x lý thiu khớ t 10% n 20% Hiu sut x lý MBBR ym khớ Hiu sut x lý (%) 80 70 COD 60 BOD5 50 TKN 40 Mu 30 20 10 10 Thi gian (ngy) Hỡnh 3.7 Hiu sut ca quỏ trỡnh x lý MBBR ym khớ Nguyờn nhõn hiu qu x lý ym khớ thp cú th hot vi sinh thp Lng vi sinh ym khớ hỡnh thnh (sinh trng) rt thp khong 0,05 - 0,15 kg SKHH/kg COD loi hiu khớ cú hiu sut hỡnh thnh 0,3 - 0,4 kg SKHH/kg COD (SKHH: sinh hu hiu) Quỏ trỡnh x lý ym khớ nng lng 81 sinh ch bng 10% so vi x lý hiu khớ, khong 0,3 kcal/g COD so vi khong 3,3 kcal/g COD Hiu qu x lý ym khớ thp cng cú th nh hng bt li ca ion clorua v ion sunfat cú nc rỏc Nc rỏc thng cha ion sunfat v ion clorua, quỏ trỡnh x lý ym khớ mt phn ion sunfat ó chuyn húa thnh sunfua (S2-) gõy c i vi vi sinh vt cũn ion clorua khụng cú kh nng chuyn húa v phng din húa hc nhng l yu t c ch quỏ trỡnh x lý vi sinh ym khớ, c bit nng ca nú cao hn 10.000 mg/l Mt khỏc, t l gia BOD5/N ~ 5,6 (BOD5 = 1358 mg/l, TKN = 241 mg/l) ca nc rỏc a vo x lý MBBR l rt thp so vi t l ti u cho quỏ trỡnh phỏt trin vi sinh l BOD5/N ~ 20 Nng amoni cao rt cú th l yu t kỡm hóm VSV v mt hot tớnh Trong quỏ trỡnh x lý ym khớ cht c thng gp l oxy hũa tan nc Oxy thõm nhp vo h thng qua cỏc v trớ khụng kớn ca h hoc qua u vo Do nhng nguyờn nhõn k trờn nờn quỏ trỡnh x lý ym khớ nc rỏc t hiu qu thp Hiu qu x lý ym khớ thp, ú vic ỏp dng cụng ngh x lý ym khớ s t ớt thớch hp i vi nc rỏc Nguyờn nhõn chớnh cú l l : iu kin chụn lp rỏc nc ta, vi nhit v m cao, quỏ trỡnh phõn hu ym khớ rỏc ó xy rt mónh lit v sõu, nhng thnh phn cht hu c cú kh nng sinh hu ó c phõn hu, phn COD cũn li nc thi khú b phõn hu tip iu kin ym khớ 3.5.2 Nghiờn cu x lý nc rỏc MBBR theo m p dng s hnh thiu khớ - hiu khớ (tng ng vi khuy trn - sc khớ) k tip cú kh nng loi b hp cht nit, tit kim nng lng v cht hu c T l gia thi gian khuy trn : sc khớ cho mt chu k (4gi) l 1:1 Thc hin thớ nghim hai chu k liờn tip (2 bc) Cỏc giai on k tip ca quy trỡnh hnh thớ nghim c th nh sau: thiu khớ gi - hiu khớ gi - lng 30 phỳt - ly mu (x lý bc 1) Tip tc x lý thiu khớ gi - hiu khớ gi - lng 30 phỳt ly mu (x lý bc 2) Nc thi u vo cú cỏc c trng sau: 82 + pH: 6,5 + COD: 2841 mg/l + BOD5: 511 mg/l + kim: 2230 mg CaCO3/l + Tng nit Kjeldahl(TKN): 107 mg/l iu kin thớ nghim: thớ nghim c tin hnh vi mt vi sinh g/l, giai on thiu khớ cú tc khuy trn c hc 120 vũng/phỳt, giai on hiu khớ va sc khớ va khuy trn v trỡ DO khong 2-3 mg/l Nhit quỏ trỡnh thớ nghim nm khong 250C - 280C Cỏc thụng s COD, BOD, TKN c theo dừi theo tng bc x lý X lý MBBR hai bc 60 Hiu sut x lý (%) 50 40 Bc 30 Bc 20 10 COD BOD5 TKN Mu Hỡnh 3.8 Hiu sut ca quỏ trỡnh x lý MBBR theo m Hiu sut x lý BOD v TKN bc v bc chờnh khụng nhiu, c bit l TKN nhng li cao hn hiu suõt x lý COD iu ny cú th quỏ trỡnh kh nit ó tiờu th nhiu ngun hu c d sinh hy nhng sang n bc ngun hu c d sinh hy ó cn nờn hiu sut x lý gn nh khụng tng 3.5.3 Nghiờn cu so sỏnh hiu qu x lý nc rỏc ca MBBR vi Aeroten khuy trn hon chnh v SBR 3.5.3.1 So sỏnh MBBR vi Aeroten 83 Thớ nghim c tin hnh hai b phn ng ging vi mt vi sinh 3g/l, tc khuy trn c hc 120 vũng/phỳt kt hp sc khớ trỡ DO khong - mg/l B MBBR s dng m BioChip, cũn b aeroten khụng s dng m Nhit quỏ trỡnh thớ nghim nm khong 250C - 280C c trng ca nc thi u vo: ging nh mc 3.5.1 Cỏc yu t COD, BOD, TKN c theo dừi theo thi gian Kt qu th hin trờn hỡnh 3.9, 3.10, 3.11 v 3.12 X lý COD 70 Hiu sut x lý (%) 60 50 40 30 MBBR 20 Aeroten 10 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.9 So sỏnh hiu sut x lý COD ca MBBR v Aeroten X lý BOD Hiu sut x lý (%) 70 60 50 40 30 MBBR 20 Aeroten 10 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.10 So sỏnh hiu sut x lý BOD ca MBBR v Aeroten 84 X lý nit tng (TKN) 80 Hiu sut x lý (%) 70 60 50 40 MBBR 30 Aeroten 20 10 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.11 So sỏnh hiu sut x lý nit ca MBBR v Aeroten X lý mu 60 Hiu sut x lý (%) 50 40 30 MBBR 20 Aeroten 10 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.12 So sỏnh hiu sut x lý mu ca MBBR v aeroten T hỡnh 3.9, 3.10, 3.11 v 3.12 cho thy rng dựng m chuyn ng cú hiu sut x lý cao hn i vi COD, BOD v mu thỡ MBBR cú hiu sut x lý cao hn aeroten khong 20% Cũn i vi nit tng (TKN) hiu sut x lý cao hn khong 40% S dng m chuyn ng t c kt qu cao vic x lý nit Hiu sut x lý ca MBBR cao hn aeroten bi vỡ nú kt hp c u im ca h thng bựn hot tớnh v mng sinh hc, ng thi gim thiu nhng nhc 85 im ca mi h thng MBBR to iu kin, thỳc y phỏt trin mng sinh hc cú tớnh c hiu v hot tớnh cao Mt khỏc, trỡ c mt t l ln sinh b phn ng nờn hot ng sinh tng th cao v cho hiu sut x lý cao 3.5.3.2 So sỏnh MBBR vi SBR Thớ nghim c tin hnh hai b phn ng ging nhau, hnh theo s thiu khớ - hiu khớ, c th nh sau: thiu khớ gi - hiu khớ gi - lng 30 phỳt - ly mu (x lý bc 1) Tip tc x lý thiu khớ gi - hiu khớ gi - lng 30 phỳt ly mu (x lý bc 2) iu kin tin hnh thớ nghim: mt vi sinh 3g/l Giai on thiu khớ cú tc khuy trn c hc 120 vũng/phỳt Giai on hiu khớ cú tc khuy trn c hc 120 vũng/phỳt v sc khớ trỡ DO khong 2-3 mg/l B MBBR s dng m BioChipTM MBBR, cũn b SBR khụng s dng m Nhit quỏ trỡnh thớ nghim nm khong 250C - 280C c trng ca nc thi u vo: ging nh mc 3.5.2 Cỏc thụng s COD, BOD v TKN c theo dừi theo tng bc x lý v theo dừi hai bc x lý liờn tip Kt qu thu c, trỡnh by trờn hỡnh 3.13 v 3.14 X lý MBBR bc 60 Hiu sut x lý (%) 50 40 SBR 30 MBBR 20 10 COD BOD TKN Mu Hỡnh 3.13 So sỏnh hiu qu x lý ca MBBR v SBR bc 86 X lý MBBR bc 60 Hiu sut x lý (%) 50 40 SBR 30 MBBR 20 10 COD BOD5 TKN Mu Hỡnh 3.14 So sỏnh hiu qu x lý ca MBBR v SBR bc T hỡnh 3.13 v 3.14 cho thy MBBR cú hiu sut x lý cao hn SBR i vi COD, BOD v mu thỡ c bc v bc hiu sut MBBR cao hn SBR khong 10% i vi nit tng (TKN) hiu sut x lý bc cao hn khong 40% nhng bc hiu sut x lý ch cao hn khong 10% iu ny cú th lng hu c cn thit cho quỏ trỡnh kh nit (denitrification) n bc ó cn Qua cỏc kt qu nghiờn cu trờn õy chỳng tụi thy rng cụng ngh MBBR cú hiu sut x lý cao hn Aeroten v SBR, c bit l x lý nit Tuy nhiờn, ỏp dng MBBR x lý giỏn on thỡ cụng sut x lý b hn ch v khụng tn dng ht cỏc u im ca cụng ngh ny Do vy, chỳng tụi tip tc nghiờn cu ỏp dng MBBR vo quỏ trỡnh x lý liờn tc v kt hp nhiu MBBR vi cú th x lý vi cụng sut ln hn v hiu qu cao hn 3.5.4 Nghiờn cu x lý nc rỏc bi h thng MBBR - Thớ nghim c tin hnh theo s hỡnh 2.10 nh sau: 87 Máy khuấy (1) Máy khuấy (2) Máy khuấy (3) Máy khuấy (4) Máy khuấy (5) (6) N-ớc thải Bơm n-ớc thải vào Không khí Không khí Bơm tuần hoàn n-ớc thải Bơm tuần hoàn bùn Trong ú: (1)- B k khớ; (2)- B thiu khớ, tin x lý nit (Pre-Denitrification); (3)-B hiu khớ oxy húa cacbon v nitrat húa; (4)- B hiu khớ nitrat húa (Nitrification); (5)-B thiu khớ, hu x lý nit (Post-Denitrification); (6)- B lng Ghi chỳ: Xem thuyt minh chi tit mc 2.3 - Bm nc thi vo vi lu lng Q = 1lớt/gi, bm tun hon nc thi (tun hon ni) vi lu lng Q2 = lớt/gi, bm tun hon bựn ln ngy (sỏng, tra v chiu) - c trng ca nc thi u vo nh sau : + pH: 7,2 + COD: 2489 mg/l + BOD5: 1243mg/l + kim: 2470 mg CaCO3/l + TKN: 152 mg/l - Tớnh toỏn cỏc thụng s hnh ca h thng vi c trng ca nc thi trờn: xem mc 2.4 - iu kin thớ nghim cỏc b phn ng: + MBBR ym khớ: mt vi sinh g/l, tc khuy trn 60 vũng/phỳt, bỡnh phn ng y kớn khụng tip xỳc vi khụng khớ 88 + MBBR thiu khớ: mt vi sinh g/l, tc khuy trn 60 vũng/phỳt, bỡnh phn ng thoỏng tip xỳc vi khụng khớ + MBBR hiu khớ: mt vi sinh 3g/l, khuy trn c hc vi tc 120 vũng/phỳt phõn b u m b phn ng v sc khớ trỡ DO khong - mg/l + Cht hu c (ng glucose, C6H12O6) c a vo h x lý sau giai on x lý hiu khớ (kh nitrat sau postdenitrification) u mi ngy thớ nghim, b sung gam ng vo b s (5) + Tt c cỏc b u s dng m BioChip vi t l 10% th tớch b phn ng c trng v cỏch tớnh toỏn c th xem mc 2.4.4 + Nhit quỏ trỡnh thớ nghim nm khong 250C - 280C Trong quỏ trỡnh thớ nghim ly mu nc thi u b s (6) ti cỏc thi im khỏc v phõn tớch cỏc ch tiờu COD, BOD, TKN v mu Kt qu trỡnh by trờn cỏc hỡnh 3.15, hỡnh 3.16, hỡnh 3.17 v hỡnh 3.18 COD / H thng MBBR 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 60 50 40 30 20 10 Hiu sut x lý COD (%) Nng COD (mg/l) - Nng COD Hiu sut x lý COD 0 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.15 Bin thiờn nng COD h thng MBBR 89 1400 70 1200 60 50 1000 40 800 30 600 20 400 10 200 Hiu sut x lý BOD5 (%) Nng BOD5 (mg/l) BOD / H thng MBBR Nng BOD5 Hiu sut x lý BOD5 0 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.16 Bin thiờn nng BOD h thng MBBR 160 80 140 70 120 60 50 100 40 80 30 60 20 40 10 20 Hiu sut x lý (%) Nng TKN (mg/l) TKN / H thng MBBR Nng TKN Hiu sut x lý TKN 0 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.17 Bin thiờn nng TKN h thng MBBR 90 50 1300 40 1100 30 900 20 700 10 500 Hiu sut x lý (%) mu (Pt-Co) Mu / H thng MBBR 1500 mu Hiu sut x lý mu 0 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.18 Bin thiờn mu h thng MBBR T hỡnh 3.15 n hỡnh 3.18 cho thy sau 24 gi hiu sut x lý ca h thng MBBR gn nh khụng tng, ngha l h t c trng thỏi cõn bng Hiu sut x lý COD, BOD5, TKN v mu tng ng l 53%, 59%, 63% v 41% Nng COD gim t 2489 mg/l xung cũn 1166 mg/l, BOD5 gim t 1243 mg/l xung cũn 507 mg/l, TKN gim t 152 mg/l xung cũn 56 mg/l v mu gim t 1363 PtCo xung cũn 802 Pt-Co Hiu sut x lý COD, BOD5, TKN v mu ca h thng MBBR c th hin chung trờn hỡnh 3.19 Hiu sut x lý (%) Hiu sut x lý ca h thng MBBR 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 COD BOD5 TKN Mu 24 30 48 Thi gian (gi) Hỡnh 3.19 Hiu sut x lý ca h thụng MBBR 91 T hỡnh 3.19 cho thy hiu sut x lý nit cao hn hiu sut x lý COD v BOD5 Hiu sut x lý mu l thp nht (ging vi qui lut ca quỏ trỡnh x lý MBBR hiu khớ) Nguyờn nhõn cú th hiu ng cnh tranh hoc mt s iu kin nht nh nh ớt oxy hũa tan, nng amoni cao, kim ln hoc thi gian lu t bo thp thỡ quỏ trỡnh oxy húa n trng thỏi trung gian l nitrit c u tiờn hn Quỏ trỡnh kh nitrit v khớ nit thun li hn v nhiu phng din nitrit l hp cht trung gian ca quỏ trỡnh kh nitrat Chớnh vỡ vy mc suy gim nit tng ln hn S suy gim nit tng h ba nguyờn nhõn: chuyn hoỏ thnh khớ nit, gii hp th amoni v tham gia cu to t bo ca vi sinh mi to thnh, ú nguyờn nhõn u cú vai trũ quan trng hn c Kt qu nghiờn cu trờn õy cha ỏp ng c yờu cu nc thi u ca QCVN 25:2009/BTNMT (quy chun k thut quc gia v nc thi ca bói chụn lp cht thi rn) ct B1, tr ch tiờu TKN t nhng mc cao (56mg/l so vi 60mg/l) Hiu qu x lý cha cao cú nguyờn nhõn quan trng nht l tớnh khú phõn hy ca cht hu c cú nc rỏc, núi cỏch khỏc l phn cht hu c d sinh hy thp Mt khỏc cú th nng sinh thp, cũn thiu VSV trng thnh v cú kinh nghim vic b mch, phõn gii cỏc cht ụ nhim hu c nõng cao hiu sut x lý, nc thi t tiờu chun thi chỳng ta cn phi nghiờn cu ti u húa h thng hoc ỏp dng bin phỏp x lý tip theo nh oxy húa nõng cao, bói lc trng cõy v.v 92 KT LUN V KIN NGH Trong lun ny chỳng tụi ó thu c kt qu sau: S dng MBBR x lý sinh hc nc rỏc sau keo t v kt ta nit bng phng phỏp húa hc (phng phỏp MAP) Khi s dng MBBR c lp, x lý theo m vi quỏ trỡnh hiu khớ thỡ hiu sut x lý cao hn ỏng k so vi Aeroten v SBR Hiu sut x lý nit tng Kjeldalh (TKN) cao hn khong 40%, COD, BOD5 v mu cao hn khong 20% S dng MBBR sau 48 gi x lý (sc khớ, khuy trn) theo kiu Aeroten thỡ hiu sut tỏch loi TKN l 72%, COD l 64%, BOD5 l 61% v mu 52%; sau chu k khuy trn, sc khớ theo kiu SBR nng TKN, COD, BOD5 v mu gim tng ng l 55%, 31%, 49% v 40% Trong cỏc iu kin thiu khớ, ym khớ vic s dng MBBR u cho cỏc kt qu gim nng TKN, COD, BOD5 v mu nhng hiu sut thp hn so vi quỏ trỡnh hiu khớ Khi s dng t hp MBBR x lý liờn tc, dng AAOOA thỡ hiu sut x lý COD, BOD5, TKN v mu tng ng l 53%, 59%, 63% v 41% Nng COD gim t 2489 mg/l xung cũn 1166 mg/l, BOD5 gim t 1243 mg/l xung cũn 507 mg/l, TKN gim t 152 mg/l xung cũn 56 mg/l v mu gim t 1363 Pt-Co xung cũn 802 Pt-Co Kt qu ny cha ỏp ng c yờu cu nc thi u ca QCVN 25:2009/BTNMT (quy chun k thut quc gia v nc thi ca bói chụn lp cht thi rn) ct B1 mc dự hiu sut x lý cú cao hn Aeroten v SBR nõng cao hiu sut x lý, nc thi u t tiờu chun thi chỳng ta cn phi nghiờn cu ti u húa h thng hoc ỏp dng bin phỏp x lý tip theo nh oxy húa nõng cao, bói lc trng cõy v.v Bi vỡ cỏc cht ụ nhim nc rỏc thuc loi khú x lý Túm li cụng ngh MBBR ó t c nhng kt qu ỏng ghi nhn, tt hn Aeroten, SBR vic kh nit, tỏch loi hu c (COD, BOD) Vỡ vy, chỳng ta cn tip tc nghiờn cu ng dng vo thc t mang li li ớch khụng ch v mt mụi trng m cũn c v kinh t 93 ... nƣớc rác Nước rác loại nước thải Công nghệ xử lý nước thải phong phú với cỡ vài chục biến hình công nghệ sử dụng thực tiễn trình công nghệ theo cấp Hai phương pháp xử lý áp dụng xử lý nước rác.. . Đặc thù ô nhiễm nước rác định công nghệ xử lý nước rác hãng sở mạnh Công nghệ xử lý nước rác hãng Tsukishima Kikali (TSK) Công nghệ tách ion canxi Công nghệ xử lý vi sinh sử dụng thiết bị: Tiếp... chuyền công nghệ xử lý nước rác Công ty Quốc Việt Công suất 200m3/ngày.đêm, hiệu suất xử lý không ổn định, cần nhiều diện tích xả nhiều bùn từ trình xử lý hóa lý ii Qui trình công nghệ xử lý nước