TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
KHOA MÔI TRƯỜNG

Dưới đây là bài báo khoa học “Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún bằng phương pháp lọc kị khí kết hợp đĩa quay sinh học” của ThS. Bùi Thị Vụ - Khoa Môi trường, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng

Abstract:

Nowdays, wastewater of rice vermicelli production polluted the water environment seriously. This research was tested by combination of the anearobic trickling filter with the rotating biological contactor to removal the impurities from the wastewater of rice vermicelli production. The performance of the anearobic trickling filter process at different flows was evaluated with the optimum flow being 1l/h in 24h time. The optimum time of the rotating biological contactor process was 32h. At the optimum condition, the observed COD, SS and NH₄⁺ removal efficiency was in 97.48; 91.35 and 92.33%, respectively.

1. Tổng quan

Đặc trưng ô nhiễm môi trường của các làng nghề sản xuất bún là nước thải. Nước thải sản xuất bún tại hầu hết các làng nghề và cơ sở sản xuất tư nhân trên cả nước đã bị ô nhiễm ở mức độ nghiêm trọng, cụ thể: nước thải sản xuất bún của làng nghề Phú Đô, Hà Nội với giá trị COD là 3076,3 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép xấp xỉ 40 lần); BOD₅ là 2152 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép hơn 40 lần); NH₄⁺ là 29.89 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép xấp xỉ 2 lần).

Tuy nhiên, tại các cơ sở sản xuất bún không thực hiện biện pháp xử lý nước thải, nước thải đều được thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nặng đối với môi trường, làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng tới sức khỏe con người và sinh vật. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún đã được tiến hành.

2. Phương pháp nghiên cứu

2.1. Đối thượng nghiên cứu

Nước thải được lấy tại cơ sở sản xuất bún tư nhân khu vực Lê Lợi - Q. Ngô Quyền - TP Hải Phòng.

2.2. Mô hình xử lý nước thải sản xuất bún

Mô hình bể lọc kị khí

- Vật liệu lọc: xỉ than là vật liệu được lựa chọn trong quá trình nghiên cứu.

- Mô hình bể lọc kị khí: cấu tạo của bể lọc kị khí là thùng nhựa dung tích V = 50 lít được đậy kín, bên trong chứa vật liệu lọc, bên dưới có một tấm đỡ vật liệu lọc. Nước thải được đi vào bể lọc kị khí theo đường ống dẫn từ trên bể cao vị xuống. Nước thải sau khi được lọc tại bể kị khí được dẫn sang bể đĩa quay sinh học theo đường ống dẫn phía dưới đáy của bể kị khí.

Mô hình thiết bị đĩa quay sinh học

- Các đĩa quay sinh học: diện tích bề mặt lớn và độ nhám để vi sinh vật có thể bám dính trong quá trình phân hủy chất hữu cơ.

- Trục quay: các đĩa được lắp trên trục quay.

- Bể xử lý: làm bằng tôn được sơn chống gỉ, với dung tích 60lít.

- Hệ thống động cơ: động cơ được sử dụng trong mô hình là động cơ giảm tốc. Hệ thống bánh đai truyền động được sử dụng để giảm giảm tốc độ xuống khoảng 3 vòng/phút (tỉ lệ khoảng 1:5).

2.3. Phương pháp phân tích

- Xác định amoni (NH₄⁺) bằng phương pháp trắc quang.

- Xác định COD bằng phương pháp Kalibicromat

- Xác định SS bằng phương pháp trọng lượng

2.4. Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình xử lý

- Quá trình xử lý bằng lọc sinh học kị khí: Ảnh hưởng của tốc độ dòng vào trong bể lọc kị khí

- Quá trình xử lý bằng RBC: ảnh hưởng của thời gian xử lý trong bể RBC; ảnh hưởng của tải lượng nước trên bề mặt đĩa quay sinh học đến hiệu suất xử lý.

3. Kết quả và thảo luận

3.1. Kết quả về đặc tính nước thải sản xuất bún

Nước thải sản xuất bún được lấy từ miệng cống thải chung sau đó tiến hành đo các thông số đầu vào COD, SS, NH₄⁺ và nghiên cứu xử lý.

Bảng 1. Kết quả về đặc tính nước thải sản xuất bún tại cơ sở tư nhân

Sau khi phân tích các thông số đầu vào COD, SS, NH₄⁺ của nước thải sản xuất bún của cơ sở sản xuất bún tư nhân ta hấy, trong khoảng thời gian lấy mẫu và nghiên cứu, thông số COD vượt tiêu chuẩn cho phép khoảng 25 lần, nồng độ NH₄⁺ vượt tiêu chuẩn cho phép hơn 3 lần, hàm lượng chất rắn lơ lửng vượt tiêu chuẩn cho phép khoảng 3 lần, chỉ tiêu pH thấp hơn tiêu chuẩn cho phép bởi vì đặc tính của nước thải sản xuất bún mang tính axit do quá trình ngâm gạo thời gian dài tạo ra độ chua của nước thải.

3.2. Kết quả xử lý nước thải sản xuất bún bằng lọc sinh học kị khí

a. Kết quả xử lý khi tốc độ dòng vào bể lọc kị khí là 1lít/h

Bảng 2. Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lý bằng lọc kị khí,

với v₁= 1 lít/h

b. Kết quả xử lý khi tốc độ dòng vào bể lọc kị khí là 1.5lít/h

Bảng 3. Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lý bằng lọc kị khí,

với v₂ = 1.5 lít/h

c. Kết quả xử lý khi tốc độ dòng vào bể lọc kị khí là 3lít/h

Bảng 4. Ảnh hưởng của thời gian đến nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lý bằng lọc kị khí, với v = 3 lít/h

Với 3 tốc độ dòng vào bể lọc kị khí đã được nghiên cứu ở trên, nhận thấy khi tốc độ dòng vào càng tăng thì hiệu suất xử lý chất hữu cơ, hàm lượng amoni và chất rắn lơ lửng trong nước thải sản xuất bún càng giảm dần. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết, bởi vì khi tốc độ dòng vào càng tăng tức là lưu lượng xử lý trong bể lọc kị khí càng lớn, trong khi đó nồng độ chất ô nhiễm đầu vào không thay đổi nhiều. Do đó, đề tài lựa chọn tốc độ dòng vào bể lọc kị khí là 1.0 lít/h cho những nghiên cứu tiếp theo để xử lý chất hữu cơ trong nước thải sản xuất bún.

3.3. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải sản xuất bún bằng RBC

a. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý bằng RBC

Bảng 5. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử COD bằng RBC

Khi thời gian xử lý kéo dài thì quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi vi sinh vật diễn ra càng mạnh vì vậy giá trị COD giảm dần theo thời gian xử lý tại bể RBC. Ở thời gian đầu, nồng độ amoni giảm nhanh vì lúc này vi sinh vật đang thiếu chất dinh dưỡng nên vi sinh vật sử dụng amoni làm chất dinh dưỡng. Sau đó sự giảm amoni chậm dần do màng vi sinh bắt đầu bong ra (vi sinh vật bị chết) nên quá trình xử lý diễn ra chậm hơn

b. Ảnh hưởng tải trọng chất ô nhiễm

Bảng 6. Ảnh hưởng tải trọng đến hiệu suất xử các thông số trong nước thải sản xuất bún bằng bể hiếu khí RBC

Khi tăng tải trọng chất hữu cơ cần xử lý thì hiệu suất xử lý COD giảm và ngược lại. Hiệu suất xử lý COD đạt cao tải trọng hữu cơ là 10.22g/m².ngày. Khi tăng tải trọng hữu cơ thì hiệu suất xử lý chất hữu cơ giảm, điều này hoàn toàn phù hợp với lí thuyết bởi vì khả năng phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật có giới hạn nhất định. Khi tải trọng amoni tăng thì diện tích màng sinh học tính trên lưu lượng xử lý sẽ giảm, tức là hiệu suất xử lý NH₄⁺ giảm. Bởi vì diện tích màng sinh học càng nhỏ thì số lượng vi sinh vật tham gia vào quá trình nitrat và nitrit càng ít nên hàm lượng NH₄⁺ được xử lý sẽ giảm dần.

4. Kết luận

- Nước thải sản xuất bún tại cơ sở nghiên cứu bị ô nhiễm nặng nề bởi các chỉ tiêu COD, NH₄⁺ và SS.

- Kết quả xử lý nước thải sản xuất bún bằng bể lọc kị khí kết hợp đĩa quay sinh học cho hiệu suất xử lý cao đối với các thông số đã nghiên cứu COD, SS và NH₄⁺. Sau 24h xử lý tại bể lọc kị khí với tốc độ dòng tối ưu và 32h tại bể hiếu khí RBC, hiệu suất xử lý đạt lớn nhất đối với các thông số COD, SS và NH₄⁺ lần lượt là 97.48; 91.35 và 92.33%. Nước thải sản xuất bún sau khi xử lý 2 giai đoạn kết hợp thì các chỉ tiêu SS và NH₄⁺ đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại A, chỉ tiêu COD đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp loại B theo QCVN 40/2011-BTNMT.

Tài liệu tham khảo

1. Lê Văn Cát (1999), “Cơ sở hóa hóa và kỹ thuật xử lý nước”, NXB Thanh Niên, Hà Nội.

2. Đặng Kim Chi (2004), “Hướng dẫn các giải pháp cải thiện môi trường cho làng nghề chế biến nông sản thực phẩm”, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

3. Hoàng Kim Cơ (2001), “Kỹ thuật môi trường”, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

4. Lương Đức Phẩm (2002), “Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học”, NXB Giáo Dục, Hà Nội.

5. Bruce. Rittmann, Perry L.McCarty (2011), “Environmental Biotechnology: Principles and Applications”, McGraw.Hill Higher Education, New York:

Nội dungđính kèm: download