Thử nghiệm bể bùn sinh học lọc dòng ngược xử lý nước thải chế biến thủy sản

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Thử nghiệm bể bùn sinh học lọc dòng ngược xử lý nước thải chế biến thủy sản được nghiên cứu nhằm thử nghiệm hệ thống xử lý nước thải sơ chế tôm với các đặc điểm: Nhỏ gọn, hiệu quả cao, vận hành đơn giản và có thể di chuyển dễ dàng

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thử nghiệm bể bùn sinh học lọc dòng ngược xử lý nước thải chế biến thủy sản

THỬ NGHIỆM BỂ BÙN SINH HỌC LỌC DÒNG NGƯỢC XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN Lê Hoàng Việt1, Ngô Quốc Dũng2, Nguyễn Công Thuận1, Nguyễn Võ Châu Ngân1 1 Trường Đại học Cần Thơ 2 Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Mỹ Xuyên Tóm tắt Nghiên cứu nhằm thử nghiệm hệ thống xử lý nước thải sơ chế tôm với các đặc điểm: nhỏ gọn, hiệu quả cao, vận hành đơn giản và có thể di chuyển dễ dàng. Bể USBF bằng vật liệu composite được thiết kế, chế tạo và lắp đặt thử nghiệm với các thông số thiết kế: công suất xử lý 20 m3/ngày, tổng thể tích bể Vbể = 8,4 m3, tổng thời gian lưu 8 giờ, trong đó ngăn thiếu khí 2,2 giờ, ngăn hiếu khí 4,2 giờ và ngăn lắng 1,6 giờ. Thử nghiệm hệ thống với các thông số vận hành MLVSSthiếu khí = 2906 mg/L, MLVSShiếu khí = 2650 mg/L, DOthiếu khí = 0,91 mg/L, DOhiếu khí = 4,12 mg/L ghi nhận nước thải sau xử lý đạt loại A của QCVN 11-MT:2015/ BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT. Hiệu suất xử lý BOD5, COD, TSS, TKN, TP, tổng Coliform rất cao lần lượt là 97,69 %, 97,67 %, 84,53 %, 96,65 %, 92,22 %, 99,78 %. Bể USBF có thể triển khai xử lý nước thải đáp ứng được nhu cầu của các cơ sở sơ chế thủy sản hiện nay. Từ khóa: Bể USBF; Chế biến thủy sản; Nước thải sơ chế tôm; Vận hành thử nghiệm. Abstract Treating shrimp processing wastewater by USBF pilot model This study aimed to testing the shrimp processing wastewater treatment plant which required package scale, high treatment efficiency, simple operation and easily for moving. A USBF tank was manufactured by composite and set up for pilot testing with designed as: treatment capacity of 20 m3/day, total volume of 8.4 m3, total hydraulic retention time 8 hours, in which 2.2 hours for anoxic compartment, 4.2 hours for aerobic compartment and 1.6 hours for sludge filter part. Testing the USBF with operation parameters of MLVSSanoxic = 2906 mg/L, MLVSSaerobic = 2650 mg/L, DOanoxic = 0.91 mg/L, DOaerobic = 4.12 mg/L, the treated effluent reached the national discharge standards of QCVN 11-MT:2015/BTNMT and QCVN 40:2011/BTNMT (both in column A). There are high treatment efficiencies recoded as 97.69 %, 97.67 %, 84.53 %, 96.65 %, 92.22 %, 99.78 % for BOD5, COD, TSS, TKN, TP, total Coliform respectively. It is concluded that the USBF could applied to treatment shrimp processing wastewater that adapt to actual requirements of shrimp enterprises. Keywords: USBF tank; Aquaculture processing; Shrimp processing wastewater; Pilot operation. 1. Đặt vấn đề Theo báo cáo tổng kết năm 2021 của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Sóc Trăng [1], diện tích nuôi trồng thủy sản (NTTS) các loại trên địa bàn tỉnh là 76.765 ha (chiếm 104 % so với kế hoạch), tăng 0,35 % so với cùng kỳ năm trước. Tổng sản lượng thủy sản của tỉnh ước đạt 339.082 tấn (vượt 4,98 % kế hoạch), tăng 4,24 % so với cùng kỳ. Trong đó, sản lượng khai thác thủy sản 67.825 tấn, đạt 93,68 % kế hoạch (khai thác biển 62,530 tấn, khai thác nội địa 5.295 tấn); Sản lượng NTTS đạt 271.257 tấn (vượt 6,7 % kế hoạch), tăng 5,01 % so với cùng kỳ. Riêng diện tích thả nuôi tôm nước lợ là 51.431 ha, trong đó tôm thẻ chân trắng 37.064,4 ha và tôm sú 14.366,8 ha. Diện tích thả nuôi theo hình thức thâm canh và bán thâm canh chiếm 94,3 % diện tích 316 Hội thảo Quốc gia 2022
thả nuôi. Thị xã Vĩnh Châu là địa phương có diện tích thả nuôi tôm nước lợ cao nhất (26.727 ha), đồng thời cũng là địa phương có diện tích thả nuôi tôm theo hình thức thâm canh và bán thâm canh cao nhất của tỉnh. Trong khi Mỹ Xuyên là địa phương có diện tích thả nuôi tôm theo hình thức quảng canh cải tiến cao nhất (10.068 ha), chiếm tỷ lệ 81,3 % diện tích thả nuôi tôm theo hình thức quảng canh cải tiến của cả tỉnh. Để phát triển ngành nuôi tôm nước lợ, tỉnh Sóc Trăng đã quy hoạch tầm nhìn đến năm 2030 với tốc độ tăng trưởng đạt 1,76 %/năm, trong đó diện tích nuôi là 46.550 ha, tăng trưởng bình quân 0,22 %/năm [2]. Tuy nhiên, để phát triển bền vững những hoạt động liên quan đến NTTS, vấn đề môi trường rất cần được quan tâm, đặc biệt là nước thải phát sinh từ quá trình chế biến thủy sản (CBTS). Nước thải CBTS có hàm lượng chất hữu cơ cao nếu không xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 11-MT:2015/BTNMT mà thải trực tiếp vào môi trường sẽ làm ô nhiễm nguồn nước mặt, ảnh hưởng đến NTTS của hộ dân lân cận và đến môi trường sống của cộng đồng. Đối với nước thải CBTS, phương pháp xử lý sinh học đã được ứng dụng hiệu quả, đặc biệt là bể bùn hoạt tính [3]. Các bể bùn hoạt tính truyền thống thường chiếm diện tích khá lớn, vận hành phức tạp và chi phí đầu tư cao. Gần đây công nghệ USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) với công nghệ bùn sinh học lọc dòng ngược đã khắc phục được các nhược điểm của bể bùn hoạt tính truyền thống. Đây là công nghệ cải tiến của bể bùn hoạt tính cổ điển, trong đó kết hợp 3 quá trình thiếu khí, quá trình hiếu khí và quá trình lắng trong cùng một hệ thống xử lý, giảm thiểu chi phí xây dựng và vận hành. Tại Việt Nam, bể USBF đã được nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt, chăn nuôi, một số loại hình sản xuất tiểu thủ công nghiệp,… cho hiệu quả cao, tuy nhiên công nghệ này chưa được ứng dụng xử lý nước thải CBTS. Theo khảo sát, địa bàn tỉnh Sóc Trăng có khoảng 50 - 70 cơ sở sơ chế thủy sản quy mô vừa và nhỏ với lượng nước thải phát sinh khoảng 10 - 20 m3/ngày đêm [4]. Tuy nhiên, với diện tích mặt bằng hẹp, vị trí kinh doanh không ổn định, hệ thống xử lý nước có hiệu suất xử lý chưa đạt quy chuẩn nên nhu cầu bố trí một cụm xử lý nước thải nhỏ gọn, hiệu suất xử lý cao là rất cần thiết đối với các cơ sở CBTS. Nghiên cứu này thiết kế và lắp đặt bể USBF quy mô pilot 20 m3/ngày đêm xử lý nước thải sơ chế thủy sản tại cơ sở sản xuất thực tế nhằm đánh giá hiệu suất xử lý để có thể nhân rộng ứng dụng cho những cơ sở CBTS khác. 2. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu 2.1. Địa điểm, đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu được triển khai thử nghiệm tại một cơ sở sơ chế tôm tại xã Thạnh Phú, huyện Mỹ Xuyên, tỉnh Sóc Trăng. Đối tượng nghiên cứu của nghiên cứu là nước thải sơ chế thủy sản và bể USBF. - Nước thải sử dụng cho thử nghiệm phát sinh từ hoạt động sơ chế tôm sú với lưu lượng khoảng 20 m3/ngày. Nguồn vi sinh vật ban đầu được lấy từ bể bùn hoạt tính của một công ty CBTS ở phường 2, thành phố Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng. - Bể USBF thử nghiệm được chế tạo bằng composite với các thông số vận hành tối ưu đã được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trước đó [4]. Bể USBF và các thiết bị được gia công và lắp đặt tại xưởng cơ khí thiết bị trường học thuộc Khoa Công nghệ - Trường Đại học Cần Thơ. 2.2. Phương tiện nghiên cứu Với lưu lượng nước thải phát sinh của cơ sở sơ chế thủy sản là Q = 20 m3/ngày, chọn thiết kế bể USBF với tổng thời gian lưu 8 giờ, trong đó thời gian lưu ở ngăn thiếu khí là 2,2 giờ [5], ở ngăn hiếu khí là 4,2 giờ [6] và ở ngăn lắng là 1,6 giờ [7]. Hội thảo Quốc gia 2022 317
Thể tích làm việc của bể USBF và các ngăn như sau: Vbể = θ × Q = 8 / 24 × 20 = 6,67 m3 trong đó: Thể tích ngăn lắng Vl = 1,6 / 24 × 20 = 1,33 m3 Thể tích ngăn hiếu khí Vhk = 4,2 / 24 × 20 = 3,5 m3 Thể tích ngăn thiếu khí Vtk = 2,2 / 24 × 20 = 1,84 m3 Chọn chiều sâu hoạt động của bể là 2 m, khi đó diện tích bề mặt bể: S = Vbể / h = 6,67 / 2 = 3,335 m2 Chọn chiều rộng 1,2 m, tính được chiều dài bể là 2,8 m Chiều cao thực của bể h = 2 + 0,5 = 2,5 m (0,5 m là chiều cao mặt thoáng) Vậy thể tích thực của bể V = 1,2 × 2,8 × 2,5 = 8,4 m3 Hình 1: Mô hình bể USBF thử nghiệm Chọn bơm bùn hiệu NTP PUMP công suất 0,5 HP, điều chỉnh bằng hệ thống cài tự động để lưu lượng bơm bùn hoàn lưu đạt 0,83 m3/giờ ~ 100 %. Máng thu nước đặt dọc theo chiều rộng của bể và thu nước từ hai phía, do đó tổng chiều dài máng thu nước là 1,2 × 2 = 2,4 m. Do đó, tải nạp nước qua máng là 8,3 m3/m ngày. Lượng oxy cần thiết cung cấp cho bể [8]: Moxy = Q × (K × S0 + 4,75 × TNK0) × SF với K: Hệ số biến đổi K = 1,18 (1,1 < K < 1,25) SF: Hệ số an toàn thường chọn 2,5 ⇒ Moxy = [20 × (1,18 × 753,6 + 4,75 × 228) × 2,5]/1000 = 98,6 kgO2/ngày. Vậy lượng không khí cần cấp cho bể: VKKLT = Moxy /1,29 × 0,23 = 332,4 m3/ngày. với 1,29 là trọng lượng riêng của không khí (kg/m3) O2 chiếm 23 % = 0,23 tính theo trọng lượng riêng của không khí. Bể USBF yêu cầu DO trong ngăn thiếu khí nhỏ hơn 1 mg/L và trong ngăn hiếu khí từ 2 - 4 mg/L [9]. Do đó, ngăn thiếu khí chỉ cần dùng cách khuấy, ngăn hiếu khí phải sục khí mịn. - Giả sử hiệu suất chuyển hóa oxy vào nước là 25 % (Độ ngập nước 2 m), lượng không khí cần thiết cung cấp cho bể VKKTT = 332,4/0,25 = 1329 m3/ngày. Chọn máy bơm nén khí ANLET có công suất cấp khí 1411 m3/ngày (0,98 m3/phút) cho thí nghiệm. 318 Hội thảo Quốc gia 2022
- Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa nhựa EPDM đặt thẳng hàng với độ sâu ngập nước 2 m; Bố trí số 4 đĩa phân phối khí trong bể hiếu khí. - Máy khuấy trong ngăn thiếu khí bao gồm moteur công suất 0,5 HP với tốc độ quay 160 vòng/phút. Hệ thống tủ điện điều khiển bể USBF được lắp đặt và cài đặt chế độ vận hành tự động. Hình 2: Máy thổi khí và hệ thống đĩa cung cấp oxy cho bể hiếu khí Hình 3: Máy khuấy và cánh khuấy Hình 4: Hệ thống tủ điện điều khiển tự động Để khử trùng nước thải đầu ra của bể USBF, lắp đặt bể khử trùng bằng chlorine với các thông số được tính toán như sau: - Lưu lượng cần xử lý là Q = 20 m3/ngày - Chọn thời gian tồn lưu của nước thải trong bể là 17 phút - Thể tích hữu dụng của bể chlorine: V = Q × θ = 20 × 17 / 24 × 60 = 0,24 m3 → chọn bồn chứa để khử trùng chlorine là loại bồn nhựa có thể tích 240 L. Tính toán lượng hóa chất chlorine cần để khử trùng: - Chọn 10 mg chlorine để khử trùng 1 L nước thải (do thời gian tồn lưu trong nước thải ngắn nên chúng tôi chọn nồng độ cao). - Trong thực tế lượng hóa chất chỉ chiếm 20 % chlorine hữu dụng, do đó lượng hóa chất chlorine cần dùng là: 100 × 10/20 = 50 mg/L nước thải. - Vậy lượng chlorine cần để khử trùng 20 m3 nước thải trong một ngày là: Hội thảo Quốc gia 2022 319
Q = 50 × 20 = 1.000 g/ngày = 1 kg/ngày Dung dịch chlorine đựng trong bồn nhựa và được nhỏ định lượng trực tiếp trên đường ống hòa chung với nước thải vào bể khử trùng. Để tăng thời gian tiếp xúc giữa chlorine với nước thải, thiết kế thêm đường ống dẫn nước thải đi trong bể chlorine. Hình 5: Bể khử trùng và bồn châm chlorine 2.3. Bố trí và tiến hành thí nghiệm Trước khi vận hành thử nghiệm bể USBF sản, bể được chạy thử với nước cấp để kiểm tra hoạt động của hệ thống nhằm tránh rỉ nước, cánh khuấy không hoạt động, máy thổi khí và đĩa cấp khí bị nghẹt, các máy bơm chìm gặp sự cố và quan trọng nhất là hoạt động của hệ thống điện vận hành tự động để có hướng khắc phục kịp thời trước khi đi và vận hành chính thức với nước thải sơ chế thủy sản. Sau đó bể được đưa vào vận hành bằng nguồn nước thải của cơ sở sơ chế tôm và bùn hoạt tính lấy từ công ty chế biến thủy sản. Nồng độ bùn hoạt tính (MLVSS) trong các ngăn khi vận hành được lựa chọn như sau: MLVSS của ngăn hiếu khí từ 2.500 - 2.800 mg/L, MLVSS trong ngăn thiếu khí từ 2.500 - 3.000 mg/L. Nồng độ oxy hòa tan (DO) của ngăn thiếu khí được duy trì trong khoảng 0 mg/L < DO < 1 mg/L. DO của ngăn hiếu khí được duy trì lớn hơn 2 mg/L ở mọi thời điểm. Khi bể hoạt động ổn định, tiến hành lấy mẫu nước phân tích các thông số chất lượng nước, so sánh với QCVN 11-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản [10] và QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp [11]. 2.4. Phương pháp phân tích Các mẫu nước thải đầu vào và đầu ra thu thập tuân thủ TCVN 5999:1995 - Chất lượng nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn lấy mẫu nước thải [12]. Mẫu nước thải được bảo quản tuân thủ TCVN 6663-3:2008 - Chất lượng nước - Lấy mẫu - Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu [13]. Có 06 thông số chất lượng nước được so sánh với QCVN 11:2008/BTNMT là pH, TSS, BOD5, COD, TKN, tổng Coliform; 01 thông số so sánh với QCVN 40:2011/BTNMT là TP và 02 chỉ tiêu liên quan đến vận hành hệ thống là DO và MLVSS. Mẫu được phân tích tại Phòng thí nghiệm Xử lý nước và Phòng thí nghiệm Hóa kỹ thuật môi trường - Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên - Trường Đại học Cần Thơ theo các quy trình hướng dẫn bởi các tiêu chuẩn phân tích nước thải. 320 Hội thảo Quốc gia 2022
Bảng 1. Phương pháp phân tích mẫu nước thải Thông số quan trắc Phương pháp phân tích pH TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) TSS TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) DO TCVN 7325:2004 BOD5 TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003) COD TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) TKN TCVN 6638:2000 TP TCVN 6202:2008 Tổng Coliform TCVN 6187-2:1996 MLVSS Phương pháp xác định trọng lượng 2.5. Xử lý số liệu Nồng độ nước thải đầu vào và đầu ra ở mỗi thí nghiệm được tính trung bình và độ lệch chuẩn, so sánh với qui chuẩn để đánh giá hiệu quả xử lý và sự biến động của các chỉ tiêu theo dõi và sự ổn định của hệ thống. 3. Kết quả và thảo luận 3.1. Đặc tính hóa học của nước thải thí nghiệm Trước khi tiến hành thí nghiệm, nước thải sơ chế tôm của cơ sở được thu thập và phân tích các thông số chất lượng nước. Kết quả phân tích mẫu nước cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải vượt các quy chuẩn cho phép xả thải hiện hành (QCVN 11-MT:2015/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT). - Giá trị pH của nước thải nằm trong khoảng 6,5 - 8,5 thích hợp cho hoạt động của vi sinh vật [14]. Do đó không cần điều chỉnh pH của nước thải đầu vào cho thí nghiệm. - Tỉ lệ BOD5/COD ~ 0,52 chứa thành phần hữu cơ cao và dễ phân hủy sinh học [14]. Nước thải phù hợp với quá trình xử lý sinh học cũng như phù hợp với công nghệ xử lý USBF. - Tỷ lệ BOD5 : N : P khoảng 100 : 22,7 : 4,5 phù hợp để xử lý sinh học [7] mà không cần phải bổ sung thêm dưỡng chất cho vi sinh vật. Bảng 2. Các thông số đầu vào nước thải của cơ sở sơ chế tôm QCVN 11-MT:2015/BTNMT Thông số Đơn vị Đầu vào Cột A Cột B pH - 7,55 6,0 - 9,0 5,5 - 9,0 TSS mg/L 171 50 100 BOD5 mg/L 753,59 30 50 COD mg/L 1460,83 75 150 TKN mg/L 228,67 30 60 TP* mg/L 33,83 4 6 Tổng Colifrom MPN/100 mL 911000 3000 5000 * Áp dụng QCVN 40:2011/BTNMT. 3.2. Vận hành bể USBF 3.2.1. Tạo sinh khối bùn hoạt tính Giai đoạn đầu tiên trong quá trình vận hành là tạo sinh khối bùn hoạt tính. Bùn được lấy từ bể bùn hoạt tính của công ty chế biến thủy sản ở thành phố Sóc Trăng, thuê xe bồn vận chuyển về địa điểm làm thí nghiệm và bơm trực tiếp vào ngăn hiếu khí của bể USBF. Nước thải sơ chế thủy sản của cơ sở cũng được bơm vào ngăn hiếu khí của bể USBF để nuôi bùn. Hội thảo Quốc gia 2022 321
Hình 6: Quá trình bơm bùn tạo sinh khối tại ngăn hiếu khí của bể USBF Sau khi quan sát thấy bùn phát triển, có màu đỏ hồng sậm và lắng khá tốt, tiến hành vận hành mô hình thí nghiệm. 3.2.2. Các thông số vận hành Bể USBF thử nghiệm có tổng thể tích 8,4 m3, lưu lượng nước thải nạp Q = 20 m3/ngày. Thời gian lưu nước của ngăn thiếu khí là 2,2 giờ, ngăn hiếu khí 4,2 giờ, và của ngăn lắng 1,6 giờ. Nồng độ BOD5 của nước thải đầu vào 753,59 mg/L. Trong quá trình vận hành sử dụng bơm chìm bơm hoàn lưu bùn 100 %. Hình 7: Quá trình xử lý nước thải sơ chế thủy sản bằng bể USBF Tiến hành lấy mẫu phân tích nồng độ bùn tại bể hiếu khí, thiếu khí và tiến hành đo DO tại các bể hiếu khí, thiếu khí để đánh giá các thông số vận hành. Kết quả các thông số vận hành bể USBF (Bảng 3) được ghi nhận thích hợp cho vi sinh vật hoạt động: pH nằm trong khoảng 6,5 - 8,5, DOhiếukhí > 2 mg/L, DOthiếukhí < 1 mg/L, tỷ lệ F/M từ 0,03 đến 0,80, MLVSS từ 2624 đến 2952 mg/L [15]. Do đó không cần điều chỉnh và tiếp tục vận hành hệ thống. Bảng 3. Các thông số vận hành bể USBF Thông số Đơn vị Giá trị lần 1 Giá trị lần 2 Giá trị lần 3 Giá trị trung bình pH - 7,50 7,60 7,55 7,55 ± 0,05 F/M day-1 0,36 0,30 0,304 0,32 ± 0,03 DOhiếukhí mg/L 0,89 0,99 0,86 0,91 ± 0,07 DOhiếukhí mg/L 4,11 4,16 4,09 4,12 ± 0,04 MLVSShiếukhí mg/L 2952 2896 2869 2905,67 ± 42,34 MLVSShiếukhí mg/L 2624 2691 2634 2649,67 ± 36,14 322 Hội thảo Quốc gia 2022
3.2.3. Kết quả vận hành bể USBF Nước thải của quá trình sơ chế tôm có hàm lượng ô nhiễm cao cả về hợp chất hữu cơ lẫn các dưỡng chất nitơ và photpho; Ngoài ra còn khả năng lan truyền dịch bệnh từ các xác tôm chết, thối rữa,… Thử nghiệm mô hình bể USBF tại cơ sở sơ chế tôm cho thấy bể vận hành đơn giản, không cần đầu tư bể lắng sơ cấp nên tiết kiệm được chi phí và không gian xây dựng. Giai đoạn khởi động nhanh vì bùn hoạt tính thích nghi nhanh với đặc tính và điều kiện vận hành. Quá trình vận hành ít phát tán mùi hôi nên phù hợp để lắp đặt ngay trong khu vực sản xuất, ít tạo bùn nên giảm được chi phí xử lý bùn thải. Sau khi bể USBF đã vận hành ổn định, thu mẫu nước thải đầu vào và đầu ra 3 ngày liên tục vào lúc 8 giờ sáng mỗi ngày để phân tích đánh giá. Kết quả phân tích trình bày ở Bảng 4. - Nước thải đầu ra có pH cao hơn so với pH của nước thải đầu vào chứng tỏ trong bể xảy ra quá trình khử nitrat khá tốt vì quá trình khử nitrat là quá trình tạo ra độ kiềm cho nước thải, làm tăng pH của nước thải. - Nước thải đầu vào có nồng độ BOD5 và COD cao. Tuy nồng độ nước thải đầu ra có biến động nhưng các giá trị đầu ra vẫn thấp hơn quy chuẩn xả thải chứng tỏ khả năng chịu tải nạp chất hữu cơ cao của bể USBF. Hiệu suất xử lý của BOD5 và COD rất cao đạt 97,69 % và 97,67 %. - Hiệu suất loại bỏ SS rất cao đạt 99 %, tuy nồng độ SS đầu vào khá cao nhưng đầu ra vẫn thấp hơn nhiều so với ngưỡng cho phép xả thải và có mức dao động không lớn. Đó là do ưu điểm của quy trình lắng dòng ngược ở ngăn lắng. - Nồng độ TKN đầu ra thấp hơn rất nhiều so với quy chuẩn cho phép. Hiệu suất xử lý đạt 96,65 % là do trong ngăn hiếu khí NH4+ được oxy hóa thành nitrat, lượng nitrat được giữ trong bùn và nước của bể lắng được hoàn lưu trở lại ngăn thiếu khí, tại đây quá trình khử nitrat diễn ra chuyển nitrat thành các dạng khí bay ra khỏi hệ thống. - Hiệu quả loại bỏ TP của bể USBF cũng rất cao đến 92,22 %, mặc dù TP đầu vào có nồng độ rất cao nhưng qua hệ thống xử lý thì TP đầu ra thấp hơn quy chuẩn xả thải. - Nước thải sơ chế thủy sản có hàm lượng Coliform rất cao, nhưng sau khi qua công đoạn khử trùng thì chỉ tiêu Coliform trong nước thải đã đạt quy chuẩn cho phép. Bảng 4. Kết quả phân tích nước thải đầu vào và đầu ra QCVN 11-MT:2015/BTNMT Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra Cột A Cột B pH - 7,55 ± 0,05 7,73 ± 0,057 6,0 - 9,0 5,5 - 9,0 TSS mg/L 2649,67 ± 36,14 26,46 ± 2,77 50 100 BOD5 mg/L 753,59 ± 90,73 17,4 ± 7,13 30 50 COD mg/L 1460,83 ± 226,4 34 ± 17,51 75 150 TKN mg/L 228,67 ± 64,66 7,65 ± 7,68 30 60 TP* mg/L 33,83 ± 3,25 2,63 ± 1,67 4 6 Colifrom MPN/100 mL 911000 ± 13000 2000 ± 458,25 3000 5000 * Áp dụng QCVN 40:2011/BTNMT. So sánh hiệu suất xử lý nước thải của bể USBF thử nghiệm tại cơ sở sơ chế tôm và mô hình bể USBF phòng thí nghiệm [4] cho thấy không có sự chênh lệch lớn giữa hai thí nghiệm. Hiệu suất xử lý của cả hai mô hình đạt được rất cao, các thông số chất lượng nước thải sau xử lý đều đạt các quy chuẩn xả thải hiện hành. Hội thảo Quốc gia 2022 323
Bảng 5. Hiệu suất xử lý trên mô hình phòng thí nghiệm và bể USBF Hiệu suất xử lý (%) Thông số Mô hình phòng thí nghiệm [4] Thử nghiệm của nghiên cứu này BOD5 98,18 97,69 COD 96,67 97,67 SS 98,80 99,00 TKN 94,18 96,65 TP 97,82 92,22 Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm [4] Thử nghiệm thực tế của nghiên cứu này Hình 8: Nước thải đầu vào và đầu ra của hệ thống thử nghiệm So sánh với một số nghiên cứu xử lý nước thải bằng công nghệ USBF, hiệu suất xử lý của nghiên cứu này khá tương đồng cho thấy độ tin cậy của kết quả thí nghiệm cũng như khả năng ứng dụng công nghệ USBF trong xử lý nước thải. Bảng 6. Hiệu suất xử lý một số loại nước thải của công nghệ USBF Loại hình nước thải Thông số Sơ chế tôm* Chăn nuôi [16] Nhà hàng [17] Sản xuất bánh tráng [18] TSS 99,00 % 99,99 % 60,11 % 72,00 % BOD5 97,69 % 99,00 % 50,00 % 95,00 % COD 97,67 % 97,00 % 53,00 % 91,00 % TKN 96,65 % 97,00 % - - TP 92,22 % 85,00 % - - Ghi chú: * Kết quả của nghiên cứu này. 4. Kết luận và kiến nghị Kết quả nghiên cứu cho thấy bể USBF thích hợp cho xử lý nước thải chế biến thủy sản. Mô hình bể USBF ứng dụng xử lý nước thải sơ chế thủy sản thực tế với lượng nước thải phát sinh khoảng 20 m3/ngày, tổng thời gian lưu 8 giờ; các thông số vận hành bao gồm MLVSStk = 2.906 mg/L, MLVSShk = 2.650 mg/L, DOtk = 0,91 mg/L, DOhk = 4,12 mg/L. Nước thải sau xử lý đạt loại A theo QCVN 11:2008/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT. Bể USBF thử nghiệm có các ưu điểm là sử dụng vật liệu composite, ít tốn diện tích, dễ vận hành, có tính khả thi về mặt kinh tế và có thể di chuyển khi cần thiết. Để nghiên cứu sâu hơn về công nghệ USBF, một số kiến nghị đề xuất: 324 Hội thảo Quốc gia 2022
- Tiếp tục nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể USBF với các thông số vận hành khác nhau để chọn thông số vận hành tối ưu. - Nghiên cứu thêm hiệu quả xử lý của bể USBF đối với nước thải các loại hình khác. - Nghiên cứu thiết kế bể USBF với các loại vật liệu khác nhau để đánh giá hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Sóc Trăng (2021). Tổng kết kết quả sản xuất thủy sản năm 2021 và triển khai nhiệm vụ, kế hoạch năm 2022. UBND tỉnh Sóc Trăng. [2]. UBND tỉnh Sóc Trăng (2014). Quyết định số 690/QĐHC-CTUBND phê duyệt quy hoạch thủy sản tỉnh Sóc Trăng đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030. [3]. Nguyễn Thế Đồng, Trần Hiếu Nhuệ, Cao Thế Hà, Đặng Văn Lợi, Nguyễn Thị Thiên Phương, Đỗ Thanh Bái, Nguyễn Phạm Hà, Nguyễn Thị Phương Loan, Phạm Thị Kiều Oanh (2011). Hướng dẫn đánh giá sự phù hợp của công nghệ xử lý nước thải và giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải đối với ngành chế biến thủy sản, dệt may, giấy. Tổng cục Môi trường. [4]. Ngô Quốc Dũng, Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Hữu Chiếm (2013). Thiết kế chế tạo bể USBF xử lý nước thải sơ chế thủy sản. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số 29, 58. [5]. Khorsandi H., Movahedyan H., Bina B., Farrokhzadeh H. (2011). Innovative anaerobic upflow sludge blanket filtration combined bioreactor for nitrogen removal from municipal wastewater. Int. J. Environmental Sciense Technology 8, 417. [6]. Trịnh Xuân Lai (2000). Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải. Nxb. Xây dựng. [7]. Metcalf & Eddy (1991). Wastewater engineering - treatment and reuse. Mcgraw-Hill, New York. [8]. Lê Hoàng Việt (2002). Bài giảng vận hành và quản lý công trình xử lý môi trường. Trường Đại học Cần Thơ. [9]. Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết (2005). Vi sinh vật môi trường. Nxb. Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. [10]. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2015). Thông tư số 77/2015/TT-BTNMT ngày 31/12/2015 về việc ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường QCVN 11-MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chế biến thủy sản. [11]. Bộ Tài nguyên và Môi trường (2011). Thông tư số 47/2011/TT-BTNMT ngày 28/12/2011 về việc quy định quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. [12]. Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (1996). Quyết định số 2920/QĐ-MTg ngày 21/12/1996 về việc áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường. Danh mục TCVN 5999:1995 - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng dẫn lấy mẫu nước thải. [13]. Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (1996). Quyết định số 2920/QĐ-MTg ngày 21/12/1996 về việc áp dụng tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường. Danh mục TCVN 6663-3:2008 - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu. [14]. Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân. Giáo trình Phương pháp xử lý nước thải. Trường Đại học Cần Thơ. [15]. Bitton G. (1999). Wastewater microbiology. Department of Environmental Engineering, Sciences University of Floria, Gainesville. [16]. Trương Thanh Cảnh (2010). Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng bùn ngược. Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 13(M1), 48. [17]. Lê Hoàng Việt, Đặng Thị Hồng Yến, Nguyễn Võ Châu Ngân (2017). Nghiên cứu ứng dụng bể USBF giá thể tự chế trong xử lý nước thải nhà hàng. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Thủ Dầu Một, 32, 143. [18]. Vũ Thị Minh Châu, Nguyễn Trọng Hiệp, Lê Thu Thủy (2021). Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến bánh tráng quy mô sản xuất hộ gia đình bằng mô hình lọc dòng ngược bùn sinh học. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 64(6), 53. BBT nhận bài: 30/9/2022; Chấp nhận đăng: 31/10/2022 Hội thảo Quốc gia 2022 325