Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Thời Gian Lưu Thủy Lực Lên Khả Năng Xử Lý Của

hưởng của SRT đến sự tắc nghẽn màng [214]. Khi thời gian lưu quá cao sẽ làm tăng tắc nghẽn màng do tăng tích tụ MLSS và độ nhớt của bùn. Khi SRT quá cao cũng có thể dẫn đến nồng độ sinh khối cao dẫn đến giảm hiệu quả sục khí. Khi đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu trữ chất rắn đối với sự bám bẩn của màng trong MBR, Van den Broeck và cộng sự báo cáo tỉ lệ tắc màng ở SRT 30 ngày và 50 ngày so với SRT 10 ngày [215], khi thiết bị hoạt động trên 50 ngày thì quá trình bị tắc nghẽn màng tăng lên. Tương tự, thời gian lưu trữ chất rắn quá thấp cũng dẫn đến giảm hiệu suất MBR do nồng độ sinh khối thấp. SRT dài được áp dụng trong MBR ngăn vi khuẩn nitrat hóa bị rửa trôi khỏi bể phản ứng sinh học, cải thiện quá trình nitrat hóa. Trên 90% loại bỏ NH3–N thường đạt được trong các hệ thống MBR, gần như độc lập với SRT. Việc SRT tăng có thể làm giảm lượng bùn thải, tuy nhiên nếu SRT quá lớn có thể dẫn đến giảm lượng cặn lơ lửng dễ bay hơi, tăng lượng cặn rắn khó bay hơi, giảm lượng sinh khối, giảm hoạt tính sinh học của bùn hoạt tính.

Như vậy qua các nghiên cứu trên, để đảm bảo SRT không quá ngắn và quá dài có thể dẫn đến giảm sinh khối vì vậy luận án lựa chọn SRT ở chế độ SRT2 từ 15 ÷ 28 ngày, MLSS ở mức 7.500 ÷ 9.000 mg/L.

3.2.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian lưu thủy lực lên khả năng xử lý của quá trình MBR

Để đánh giá ảnh hưởng của HRT lên hiệu quả xử lý của hệ MBR các thí nghiệm đã được tiến hành và đánh giá trên 3 chế độ HRT khác nhau 9h; 4,5h và 3h (bằng cách thay đổi lưu lượng đầu vào lần lượt tại 3 chế độ là 96 L/ngày, 192 L/ngày, 288 L/ngày). Chế độ S/D là 60/60 phút/phút; MLSS duy trì ở nồng độ là 7.500 mg/L ÷

9.000 mg/L. Mỗi ngày lần mẫu đo phân tích nồng độ COD, glyphosate, NH4+; TN, TP để đánh giá ảnh hưởng của HRT đến hiệu quả xử lý của hệ MBR. Các chế độ khảo sát tải như Bảng 2.7.

Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý COD bằng quá trình MBR

Để nghiên cứu ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý COD tiến hành điều chỉnh lưu lượng nước đầu vào liên tục vào hệ MBR lần lượt 288 L/ngày, 192 L/ngày; 96 L/ngày tương ứng với HRT lần lượt là 3h; 4,5h; 9h; tải lượng đầu vào lần lượt là 7,114 kgCOD/m3 ngày; 4,724 kgCOD/m3 ngày; 2,359 kgCOD/m3 ngày; nồng độ MLSS trong khoảng 7.500 ÷ 9.000 mg/L; chế độ S/D: 60 phút/60 phút. Mẫu nước đầu vào hệ MBR trước khi xử lý và sau xử lý được phân tích để xác định COD của quá

trình xử lý với chu kỳ 24h/lần. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của HRT được thực hiện trong 30 ngày để đánh giá khả năng xử lý COD.

Kết quả ảnh hưởng của HRT đến hiệu quả xử lý COD của quá trình MBR được thể hiện trên Hình 3.30.

Trên Hình 3.30 thấy rằng khả năng xử lý tỷ lệ nghịch với HRT đầu vào. Khi tăng thể tích nước thải cho hệ MBR đồng nghĩa HRT ngắn và lượng chất ô nhiễm cần xử lý tăng lên thì hiệu suất xử lý bị giảm.

Cụ thể như sau: ở chế độ 1 (HRT = 3h) và chế độ 2 (HRT = 4,5h) thì hiệu suất xử lý chỉ đạt lần lượt là 67,78% và 82,48%. Kết quả phân tích nồng độ tại chế độ 1 và chế độ 2 thì nồng độ COD lần lượt là 286,51 mg/L và 155,15 mg/L vượt so với chỉ tiêu tương ứng trong QCVN40:2011/BTNMT tại cột B.

1800

1600

1400

Nồng độ (mg/L)

1200

1000

800

600

400

200

CODvào CODra

HRT: 3 h

OLR: 7,114 kg COD/m3 ngày

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

Hiệu suất (%)

HRT: 4,5 h

OLR: 4,724 kg COD/m3 ngày

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

100

Hiệu suất (%)

HRT: 9 h40

OLR: 2,359 kg COD/m3 ngày

MLSS: 9000 - 10900 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

0 0

5 10 15 20 25 30

Thời gian (ngày)

Hình 3.30. Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý COD bằng quá trình MBR Trong khi ở chế độ 3 (HRT = 9h) và tải lượng COD trung bình 2,359 (kg

COD/m3 ngày) thì hiệu suất thu được trung bình 95,38%. Vì vậy, chỉ có chế độ tải trọng hữu cơ chế độ 3 (tải lượng là 2,359 kg COD/m3 ngày) cho nồng độ COD đầu ra là 40,86 mg/L là phù hợp với hệ xử lý bằng quá trình MBR.

Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý glyphosate bằng quá trình MBR

Để đánh giả ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý glyphosate tiến hành điều chỉnh lưu lượng nước đầu vào liên tục vào hệ MBR lần lượt 288 L/ngày, 192 L/ngày;

96 L/ngày tương ứng với HRT lần lượt là 3h; 4,5h; 9h; tải lượng glyphosate lần lượt tương ứng là 0,0234 kg glyphosate/m3 ngày; 0,0154 kg glyphosate/m3 ngày; 0,0077 kg glyphosate/m3 ngày; nồng độ MLSS trong khoảng 7.500 ÷ 9.000 mg/L; chế độ S/D: 60/60. Mẫu nước đầu vào hệ MBR trước khi xử lý được phân tích để xác định COD đầu vào và sau quá trình xử lý với chu kỳ 24h/lần. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của HRT được thực hiện trong 30 ngày để đánh giá khả năng xử lý glyphosate.

Kết quả của HRT đến hiệu quả xử lý glyphosate của quá trình MBR được thể hiện trên Hình 3.31.

7 Glyphosate vào Glyphosate ra

Nồng độ glyphosate (mg/L)

Hiệu suất (%)

100

Hiệu suất (%)

HRT: 3h

2 MLSS: 7500 - 9000 (mg/l)

S/D: 60/60 (phót/phót)

HRT: 4,5h

MLSS: 7500 - 9000 (mg/l)

S/D: 60/60 (phót/phót)

HRT: 9h

MLSS: 7500 - 9000 (mg/l)

S/D: 60/60 (phót/phót)20

0 0

5 10 15 20 25 30

Thời gian (ngày)

Hình 3.31. Ảnh hưởng của HRT lên khả năng xử lý glyphosate bằng quá trình MBR Trên Hình 3.31 có thể thấy rằng ở chế độ 1 (HRT = 3h) và chế độ 2 (HRT =

4,5h) khả năng xử lý chỉ đạt lần lượt là 59,35% và 75,02%. Kết quả phân tích nồng độ sau xử lý tại chế độ 1 và chế độ 2 thì nồng độ glyphosate lần lượt là 1,19 mg/L và 0,72 mg/L vượt so với chỉ tiêu tương ứng trong QCVN40: 2011/BTNMT tại cột B. Trong khi ở chế độ 3 (HRT = 9h) và tải lượng glyphosate trung bình 0,0077 (kg glyphosate/m3 ngày) thì hiệu suất thu được trung bình 96,37%. Vì vậy, chỉ có chế độ tải trọng hữu cơ chế độ 3 (tải lượng là 0,0077 kg glyphosate/m3 ngày) cho nồng độ glyphosate đầu ra là 0,105 mg/L là đạt tiêu chuẩn loại A của QCVN40:2011/BTNMT và phù hợp với hệ xử lý bằng quá trình MBR.

Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý NH4+ bằng quá trình MBR

Để nghiên cứu ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý NH4+ của quá trình MBR tiến hành thực hiện các chế độ trong 30 ngày bằng cách tiến điều chỉnh lưu lượng nước đầu vào lần lượt 288 L/ngày, 192 L/ngày; 96 L/ngày với HRT tương ứng là 3h; 4,5h; 9h. Giá trị tải lượng lần lượt là 0,251 kg NH4+/m3 ngày; 0,168 kg NH4+/m3 ngày, 0,085 kg NH4+/m3 ngày. Mẫu được lấy và phân tích tại trước và sau quá trình xử lý với chu kỳ 24h/lần. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của HRT tới khả năng xử lý NH4+ thể hiện trong Hình 3.32.

NH4+vào

50 NH4+ra

Hiệu suất (%)

100

Nồng độ NH4+ (mg/L)

Hiệu suất (%)

HRT: 3 h

OLR: 0,251 kg NH4+ m3 ngày

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

HRT: 4,5 h

OLR: 0,168 kg NH + m3 ngày

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

HRT: 9h

OLR: 0,085 kg NH + m3 ngày40

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

0 0

5 10 15 20 25 30

Thời gian (ngày)

Hình 3.32. Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý NH4+ của quá trình MBR

Từ Hình 3.32, hiệu quả xử lý NH4+ cụ thể như sau: ở chế độ 1 là 63,67% và chế độ 2 là 75,80% với hiệu suất xử lý ở hai chế độ này thì nồng độ NH4+ sau khi xử lý lần lượt là 11,39 mg/L và 7,60 mg/L. Tại chế độ 3 (HRT = 9h) và tải lượng NH4+ là 0,085 (kgNH4+/m3 ngày) thì hiệu suất xử lý đạt trung bình 93,82% tương ứng với nồng độ là 1,96 mg/L.

Qua hình 3.32 ta thấy khi HRT tăng từ HRT = 3h ÷ 9h (đồng nghĩa tải lượng NH4+ giảm) thì hiệu quả xử lý tăng lên, hàm lượng NH4+ được xử lý tốt, các

VSV hiếu khí và kị khí khi hoạt động làm chuyển hóa amoni về các dạng trung gian và cuối cùng chuyển hóa thành khí N2 giải phóng ra môi trường bên ngoài.

Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý TN bằng quá trình MBR

Để nghiên cứu ảnh hưởng của HRT đến hiệu quả xử lý TN bằng quá trình MBR, tiến hành thực hiện các chế độ trong 30 ngày, điều chỉnh lưu lượng nước đầu vào lần lượt 288 L/ngày, 192 L/ngày; 96 L/ngày tương ứng với HRT là 3h; 4,5h; 9h. Giá trị tải lượng dao động lần lượt tương ứng là 0,39 kg TN/m3 ngày; 0,26 kg TN/m3 ngày; 0,13 kg TN/m3 ngày đến. Mẫu được lấy và phân tích tại trước và sau quá trình xử lý với chu kỳ 24h/lần. Kết quả của HRT đến khả năng xử lý TN được thể hiện trong Hình 3.33.

Nồng độ TN (mg/L)

40 HRT: 3 h

TNvào TNra

HRT: 4,5 h

Hiệu suất (%)

HRT: 9 h

100

Hiệu suất (%)

OLR: 0,39 kgTN/m3 ngày

30 MLSS: 7500 - 9009 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

OLR: 0,26 kgTN/m3 ngày MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

OLR: 0,13 kgTN/m3 ngày 40

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót)

5 10 15 20 25 30

Thời gian (ngày)

Hình 3.33. Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý TN của quá trình MBR

Từ Hình 3.33 có thể thấy rằng khả năng xử lý tăng khi tăng HRT. Cụ thể như sau: Tại ở chế độ 1 với HRT = 3h thì hiệu suất xử lý được trung bình 66,98% và nồng độ TN sau xử lý là 16,05 mg/L. Tại chế độ 2 với HRT = 4,5h hiệu suất xử lý đạt 76,20% và nồng độ đầu ra sau xử lý trung bình là 11,61 mg/L. Tại chế độ 3 với HRT = 9h, hiệu suất xử lý đạt 93,44% và nồng độ sau xử lý trung bình là 3,18 mg/L.

Tại 3 chế độ trên thì nồng độ TN sau xử lý đều đạt theo chỉ tiêu tương ứng theo cột A của QCVN 40:2011/BTNMT.

Điều này có thể giải thích do quá trình MBR có thể duy trì được nồng độ MLSS cao, nên hiệu quả khử nitri/nitrat cao.

Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý TP bằng quá trình MBR

Để nghiên cứu ảnh hưởng của HRT đến hiệu suất xử lý TP bằng quá trình MBR, tiến hành quá trình khảo sát các chế độ trong 30 ngày và điều chỉnh lưu lượng nước đầu vào lần lượt 288 L/ngày, 192 L/ngày; 96 L/ngày tương ứng với HRT là 3h; 4,5h; 9h. Giá trị tải lượng TP vào từ 0,097 kg TP/m3 ngày, 0,066 kg TP/m3 ngày; 0,032 kg TP/m3 ngày. Mẫu được lấy và phân tích tại trước và sau quá trình xử lý. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý TP thể hiện trong Hình 3.34.

TP vào TP

TP ra

100

HRT: 3h

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

Nồng độ tổng P (mg/L)

S/D: 60/60 (phót/phót)

HRT: 4,5h

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót/phót)

HRT: 9h

MLSS: 7500 - 9000 (mg/L)

S/D: 60/60 (phót/phót)

Hiệu suất (%)

30 60

20 40

10 20

0 0

5 10 15 20 25 30

Thời gian (ngày)

Hình 3.34. Ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý TP bằng quá trình MBR

Từ Hình 3.34 cho thấy hiệu quả xử lý tăng khi HRT tăng (đồng nghĩa việc giảm tải lượng đối với TP). Cụ thể như sau:

Tại chế độ 1 với HRT = 3h (tải lượng đầu vào TP là 0,097 kg TP/m3 ngày) thì hiệu suất thu được trung bình 32,39% và nồng độ TP sau xử lý là 8,22 mg/L. Tại chế độ 2 với HRT = 4,5h (tải lượng đầu vào TP là 0,066 kg TP/m3 ngày), hiệu suất xử lý đạt 47,49% và nồng độ đầu ra sau xử lý trung bình là 6,46 mg/L. Tại chế độ 3 với HRT = 9h (tải lượng đầu vào TP là 0,032 kg TP/m3 ngày), hiệu suất xử lý đạt 64,40% và nồng độ sau xử lý trung bình là 4,31 mg/L.

Như vậy ở cả 3 chế độ theo QCVN 40:2011/BTNMT cột B thì quá trình xử lý TP đều đạt theo quy định.

Qua các kết quả nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của HRT đến khả năng xử lý tốt nhất của COD, glyphosate, NH4+ TN, TP bằng quá trình MBR, luận án lựa chọn các chế độ thích hợp với tải lượng glyphosate là 0,0077 kg glyphosate/m3 ngày; tải lượng COD là 2,36 kg COD/m3 ngày; 0,085 kg NH4+/m3 ngày; 0,13 kg TN/m3 ngày và 0,032 kg TP/m3 ngày. Tại chế độ này lưu lượng nước được đưa vào liên tục là 96 L/ngày, HRT tương ứng là 9 h.

Đánh giá khả năng xử lý trong mẫu nước giả lập tại phòng thí nghiệm

Trên cơ sở kết quả tối ưu ở trên để xử lý mẫu nước tự pha. Sau khi pha nước theo Bảng 2.4 đem xử lý qua hệ MBR với các điều kiện tối ưu cụ thể: MLSS =

7.500 ÷ 9.000 mg/L tương ứng SRT từ 15 ÷ 28 ngày, chế độ S/D: 60/60 phút, HRT

= 9h. Kết quả phân tích glyphosate, glycine, COD, BOD5, NH4+, TN, TP của nước trước và sau khi xử lý bằng MBR được thể hiện trong Bảng 3.5.

Bảng 3.5. Kết quả đánh giá xử lý bằng quá trình MBR

Thông số

Nước đầu vào hệ MBR (mg/L)	Nước sau MBR (mg/L)	Hiệu suất (%)	QCVN 40: 2011/BTNMT
Nước đầu vào hệ MBR (mg/L)	Nước sau MBR (mg/L)	Hiệu suất (%)	Cột A	Cột B
COD	858,5	42,6	95,04	75	150
BOD5	396,3	11,2	97,17	30	50
Glycine	1,45	0,08	94,48	–	–
Glyphosate	2,92	0,13	95,55	0,3	1
NH4+	31,1	2,56	91,77	5	10
Tổng N	49,5	3,12	93,69	20	40
Tổng P	10,2	4,17	59,12	4	6