Tổng Quan Về Nghiên Cứu Vật Liệu Ebb Trên Thế Giới:

- Trong công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt cải tiến, các bể điều hoà và lắng sơ bộ được thay bằng cụm bể điều hoà kết hợp với xử lý yếm khí và lắng sơ bộ, do đó giảm nhẹ đáng kể tải trọng hữu cơ (COD, BOD) cho tháp lọc sinh học phía sau. Vì vậy nâng cao khả năng xử lý kể cả xử lý amoni (nitrat hoá) của tháp lọc sinh học. Một phần nước sau xử lý được hồi lưu trở lại cụm bể điều hoà kết hợp với xử lý yếm khí và lắng sơ bộ để xử lý nitơ (khử nitrat hoá). Nhờ sự cải tiến này, khả năng xử lý amoni và nitơ tổng được cải thiện rất nhiều so với công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt truyền thống.

- Không gây ô nhiễm tiếng ồn.

- Có thể làm kín nên giảm mùi thứ cấp.

- Vận hành và bảo dưỡng đơn giản, phù hợp và thuận lợi cho nhưng cơ sở không có cán bộ kỹ thuật chuyên trách về xử lý nước thải, những nơi có nguồn điện không ổn định.

- Chi phí đầu tư tương đương phương pháp bùn hoạt tính, chi phí xử lý và bảo dưỡng thấp.

+ Nhược điểm:

- Chỉ phù hợp với các đối tượng nước thải có mức ô nhiễm không cao như nước thải bệnh viện, nước thải sinh hoạt, không phù hợp với các loại nước thải giàu hữu cơ, nitơ.

- Quá trình xử lý đòi hỏi nước thải tại đầu vào của bể lọc phải được phân phối đều trên bề mặt lọc.

1.2.8. Phương pháp thực vật thủy sinh

Thực vật thủy sinh là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn thu thêm được lợi nhuận.

Thực vật thủy sinh cạnh tranh dinh dưỡng và có thể loại bỏ một phần chất dinh dưỡng từ nước thải. Hệ rễ của thực vật thủy sinh là nơi ẩn nấp của loại Daphnia ăn tảo và chứa những sinh vật bám quanh rễ có thể loại bỏ một phần P hòa tan trong nước. Một số loài thực vật thủy sinh như Miriophyllum sp. Chara và Elodea còn tiết ra những chất ức chế sinh trưởng của vi khuẩn.

Hình 1.9 là một ví dụ về việc sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước.

Hình 1.9. Xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh [17]

1.2.9. Phương pháp Anammox

Ngoài quá trình hiếu khí - thiếu khí truyền thống, gần đây quá trình Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation, oxy hóa amoni yếm khí), một quá trình sinh học mới được phát hiện hơn 10 năm trước, được quan tâm nghiên cứu và phát triển ứng dụng trong xử lý nước thải giàu nitơ. Trong điều kiện yếm khí, amoni được oxy hóa với nitrit (NO2-) như là chất nhận điện tử tạo thành khí nitơ bởi các vi sinh vật tự dưỡng Planctomycetes. Quá trình xử lý amoni bằng phương pháp này được thực hiện thông qua hai quá trình: đầu tiên là oxy hóa một phần amoni thành nitrit (khoảng 50% tổng amoni) bằng quá trình hiếu khí truyền thống (nitrit hóa), tiếp theo là quá trình Anammox chuyển hóa amonni cùng với nitrit trực tiếp thành khí nitơ (xem hình 1.10). Quá trình này không cần cơ chất hữu cơ, cho phép tiết kiệm trên 60% lượng oxy cần cung cấp, đồng thời tạo ra ít bùn [12]. Tuy nhiên, hiện nay phương pháp này cũng đang gặp phải một số khó khăn trong ứng dụng thực tế. Đó là việc khống chế,

điều khiển quá trình nitrit hóa một phần amoni sao cho chỉ một nửa lượng amoni

được chuyển hóa thành nitrit.

Hình 1.10. Xử lý nước thải bằng công nghệ Anammox

1.3. Tổng quan về vật liệu EBB

1.3.1. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu EBB trên thế giới:

Eco-Bio Block (EBB) là một khối rắn được sản xuất thông qua quá trình pha trộn các vật liệu như đá núi lửa kết hợp gắn các hệ vi sinh vật thân thiện với môi trường và được ứng dụng trong xử lý môi trường [20]. Cơ chế hoạt động của EBB được thực hiện thông qua vai trò của các vi sinh vật được gắn trong trong khối với mật độ độ rỗng cao và diện tích bề mặt tiếp xúc lớn của vật liệu [21]. Trên thế giới đã có những công trình công bố nghiên cứu cơ bản về sử dụng EBB trong việc loại bỏ COD và nitơ, amoni trong nước thải. Thông thường EBB đảm nhận vai trò loại bỏ các chất ô nhiễm bằng cách duy trì sự cân bằng tự nhiên và loại bỏ liên tục các vi sinh vật có hại trong nguồn nước bị ô nhiễm. Bên cạnh đó, nghiên cứu của Hitoshi đã khảo sát về vai trò của EBB trong việc loại bỏ các ký sinh trùng, ấu trùng muỗi trong nước thải và khả năng lọc sạch nước thải để loại bỏ các chất ô nhiễm [24,25].

Qua nghiên cứu , tác giả đã thu được những số liệu có giá trị hữu hiệu về mặt khoa học trong việc làm rõ được khả năng tăng hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm và sản sinh ít chất pyriproxyfen, đây là một pyridine có vai trò tiêu diệt các ấu trùng

của động vật thân đốt và các vi khuẩn Bacillus subtilis natto cố định trong khối EBB sẽ làm tăng hiệu quả xử lý. Trong nghiên cứu, của Mohd lại đề cập đến vai trò của EBB trong việc đánh giá chất lượng nước của sông Sungai Kenawar Segamat tại Malaysia. Các thông số được nhóm tác giả tiến hành khảo sát để đánh giá như: hàm lượng ô xy hòa tan (DO), tổng chất rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu ôxy sinh học (BOD), nhu cầu ô xy hóa hóa học (COD), các hợp chất ni tơ NH3-N, NO3- và NO2-. Qua nghiên cứu này, tác giả đã kết luận việc ứng dụng EBB cho xử lý nước thải ô nhiễm tại các lạch, mương, sông nhỏ là rất phù hợp, mang lại hiệu quả cao, không sử dụng hóa chất hay tốn chi phí về năng lượng cho quá trình xử lý [20]. EBB còn được nghiên cứu rất tỉ mỉ và chi tiết về nhiều khía cạnh trong việc ứng dụng để xử lý nước thải tại các ao hồ, sông nhỏ và mương dẫn của các khu dân cư trong luận văn tốt nghiệp của tác giả Ridzuan, 2006 tại trường Đại học Công nghệ Malaysia [22]. Tác giả đã đưa ra được những thông số về hữu cơ, nitơ thích hợp để ứng dụng EBB trong xử lý nước thải. Kết quả cuối cùng Ridzuan cho rằng EBB rất phù hợp cho xử lý theo mô hình mương ô xy hóa cho đối tượng nước thải sinh hoạt tại các khu dân cư với mật độ không cao. Được phát minh tại Nhật Bản và ngày được ứng dựng rộng rãi tại nhiều quốc gia, EBB đã chứng minh được tính năng ưu việt như

không sử dụng hóa chất, không tốn chi phí năng lượng và thân thiện với môi trường. Các dự án lớn ứng dụng EBB trong xử lý nước thải của sông Melaka Malaysia (xem hình 1.11). Đặc biệt, EBB còn được dùng làm sạch các bể cá cảnh, (xem hình 1.12). Công nghệ EBB đã thể hiện vai trò rất rõ rệt tại nhiều quốc gia Nhật Bản, Ấn độ, Malaysia, Singaopre. Viên EBB sản xuất tại Nhật Bản có hình dạng như hình 1.13. Trong khi đó, một nghiên cứu trên quy pilot tại điểm xả thải Mayur Vihar, Ấn Độ, tiến hành từ tháng 12 năm 2006 đến tháng 4 năm 2007 cho thấy hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm đã giảm được xấp xỉ trên dưới 50% (trình bày trong bảng 1.2).

Bảng 1.2. Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar [19]

STT

Thông số	Trước xử lý	Sau xử lý	Hiệu suất, %
1	Màu (Hazen Unit)	144	115	20,1
2	TDS (mg/l)	292	72	74,4
3	COD (mg/l)	387	193	50,1
4	BOD (mg/l)	167	81	50,9
5	Coliform tổng số 5 (10 MPN/l)	3913,3	2084,0	54,0

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 95 trang tài liệu này.

Hình 1.11. EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka Malaysia [22]

Hình 1.12. Ứng dụng của EBB trong làm sạch bể cá cảnh [21]

Hình 1.13. Hình ảnh viên EBB nguyên mẫu Nhật Bản [20]

1.3.2. Tổng quan về nghiên cứu vật liệu EBB trong nước:

Ở Việt Nam, những nghiên cứu về EBB hiện vẫn là một lĩnh vực hoàn toàn mới. Tuy nhiên, Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã bước đầu tiếp cận với EBB nguyên mẫu từ Nhật Bản. Tại đây các nhà nghiên cứu đã tìm ra công thức chế tạo EBB cải tiến bằng các vật liệu sẵn có trong nước. Cụ thể như vật liệu chính là sỏi nhẹ keramzite phối trộn với cát, xi măng và than hoạt tính, nhóm nghiên cứu đã phối trộn thành công khối EBB đầu tiên có tính chất cơ lý rất giống với EBB nguyên mẫu từ Nhật Bản. Việc ứng dụng vật liệu sỏi nhẹ làm giá thể cho vi sinh vật đã được thực hiện trên những nghiên cứu trước đây.

EBB cải tiến được hình thành và chế tạo thông qua 5 loại vật liệu chính như cát, sỏi nhẹ kazemzit, xi măng, than cacbon hóa và chế phẩm vi sinh Sagi - bio [9]. EBB là công nghệ sinh học thân thiện với môi trường. Công thức chế tạo EBB cải tiến bằng các vật liệu sẵn có trong nước. Quá trình sản xuất EBB thông qua một quy trình theo dõi nghiêm ngặt trong chế độ pha trộn giữa tỉ lệ sỏi nhẹ kezamzite phối trộn với cát, xi măng và than hoạt tính, vi sinh vật thân thiện với môi trường để đạt chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế phù hợp. Các vi sinh vật trong khối EBB xử lý nước bằng cách duy trì sự cân bằng tự nhiên và loại bỏ liên tục các vi sinh vật có hại có trong nguồn nước bị ô nhiễm.

Đặc điểm các loại vật liệu trong viên EBB

a. Cát

Cát là vật liệu dạng hạt nguồn gốc tự nhiên bao gồm các hạt đá và khoáng vật nhỏ và mịn. Khi được dùng như là một thuật ngữ trong lĩnh vực địa chất học, kích thước cát hạt cát theo đường kính trung bình nằm trong khoảng từ 0,0625 mm tới 2 mm (thang Wentworth sử dụng tại Hoa Kỳ) hay từ 0,05 mm tới 1 mm (thang Kachinskii sử dụng tại Nga và Việt Nam hiện nay). Một hạt vật liệu tự nhiên nếu có kích thước nằm trong các khoảng này được gọi là hạt cát. Lớp kích thước hạt nhỏ hơn kế tiếp trong địa chất học gọi là đất bùn (Mỹ) với các hạt có đường kính nhỏ

hơn 0,0625 mm cho tới 0,004 mm hoặc bụi (Nga) với các hạt có đường kính nhỏ hơn 0,05 mm cho tới 0,001 mm. Lớp kích thước hạt lớn hơn kế tiếp là sỏi/cuội với đường kính hạt nằm trong khoảng từ 2 mm tới 64 mm (Mỹ) hay từ 1 tới 3 mm (Nga). Khi cọ xát giữa các ngón tay thì cát tạo ra cảm giác sàn sạn (chứ không như đất bùn tạo cảm giác trơn như bột).

b. Sỏi nhẹ Kazemzit

Sỏi nhẹ keramzit là vật liệu xây dựng nhân tạo được sản xuất từ các loại khoáng sét dễ chảy bằng phương pháp nung phồng nhanh. Chúng có cấu trúc tổ ong với các lỗ rỗng nhỏ và kín. Xương và vỏ của sỏi karemzit rất vững chắc, rất sạch đối với môi trường sinh thái nên phù hợp cho VSV hữu ích sinh trưởng, phát triển và bám dính trên giá thể này.

Mật độ khối lượng/thể tích (kg/m3) nhẹ hơn rất nhiều so với đá xây dựng dùng làm bê tông. Kích thước (mm) chia ra 3 loại : 5 - 10; 10 - 20 và 20 – 40. Người ta chia ra thành các mác căn cứ theo mật độ khối lượng/thể tích. Dưới đây là một số mác và giới hạn bền nén thông dụng của vật liệu Keramzit.

Bảng 1.3. Giới thiệu một số đặc điểm của vật liệu Karemzit [18]

Mác

P25

P35

P50

P75

P100

P125

P150

P200

Mật độ, kg/m3

250

300

350

450

500

600

700

800

Sỏi keramzit

(mm)

0,5-0,7

0,7 - 1,0

1,0 - 1,5

1,5 - 2,0

2,0 - 2,5

2,5 - 3,3

3,3 - 4,5

4,5-5,5