Giáo trình Ảnh hưởng của các thông số vận hành hệ thống MBR lên hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt - Nguyễn Minh Kỳ

Nội dung text: Giáo trình Ảnh hưởng của các thông số vận hành hệ thống MBR lên hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt - Nguyễn Minh Kỳ

1. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 Ảnh hưởng của các thông số vận hành hệ thống MBR lên hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt Nguyễn Minh Kỳ 1,*, Nguyễn Hoàng Lâm2 1Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, P. Linh Trung, Q. Thủ Đức, TP.HCM, Việt Nam 2Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng, 54 Nguyễn Lương Bằng, Đà Nẵng, Việt Nam Nhận ngày 09 tháng 02 năm 2017 Chỉnh sửa ngày 01 tháng 03 năm 2017; Chấp nhận đăng ngày 15 tháng 03 năm 2017 Tóm tắt. Bài báo trình bày kết quả ảnh hưởng của các thông số HRT, MLSS, DO lên hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt của hệ thống MBR. Bể phản ứng được thiết kế với dung tích hữu ích 36 lít (kích thước L.W.H = 24*20*75cm) và module màng nhúng chìm có kích thước lỗ lọc 0,4µm. Mô hình thí nghiệm được vận hành trong thời gian 4 tháng với các tải trọng hữu cơ (OLR) từ 1,7 đến 6,8 kgCOD/m3.ngày. Thời gian lưu (HRT) là thông số quan trọng trong quá trình vận hành hệ thống MBR. Ở các ngưỡng giá trị MLSS khác nhau, hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm cũng khá tương đồng. Nồng độ oxy hòa tan DO có vai trò quan trọng cung cấp dưỡng khí để vi sinh vật oxy hóa cơ chất. Ngoài ra, nghiên cứu còn cho thấy mối liên hệ tương quan giữa các thông số ô nhiễm sau xử lý với các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành hệ thống. Phần lớn hệ số tương quan thể hiện ở mức độ khá chặt và có ý nghĩa thống kê (p<0,05). Từ khóa: Ảnh hưởng, MLSS, HRT, MBR, nước thải, hiệu quả. 1. Đặt vấn đề cao đối với các thông số ô nhiễm như BOD5, COD, TSS, TN, TP [2-4]. Nhìn chung, công Công nghệ màng lọc sinh học MBR nghệ màng MBR thích hợp xử lý nước thải (Membrane Bioreactor) là sự kết hợp quá trình công nghiệp và sinh hoạt (Roest, et al. 2002) bùn hoạt tính sinh học và màng lọc [1]. Với [5, 6]. Đây là một trong những phương pháp hiện việc sử dụng màng lọc có kích thước lỗ màng đại, đã được áp dụng xử lý thành công nhiều loại dao động từ 0,01-0,4μm nên vi sinh vật, chất ô đối tượng khác nhau từ nước thải sinh hoạt cho tới nhiễm, bùn bị giữ lại tại bề mặt màng. Mô hình các loại nước thải công nghiệp khó xử lý. MBR là thí nghiệm MBR là sự kết hợp giữa hai quá công nghệ thích hợp cho mục đích kiểm soát ô trình cơ bản: Phân hủy sinh học chất hữu cơ và nhiễm và bảo vệ môi trường. kỹ thuật tách sinh khối vi sinh bằng màng. Nhờ Trong bể phản ứng MBR, các thông số vận nồng độ sinh khối cao nên gia tăng hiệu quả xử hành như thời gian lưu thủy lực HRT, thời gian lý nước thải so với phương pháp truyền thống. lưu bùn SRT, nồng độ sinh khối MLSS, nồng Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm thường đạt mức độ oxy hòa tan DO có vai trò rất quan trọng để duy trì hoạt động của hệ thống. Việc cung cấp ___ oxy hoà tan nhằm đảm bảo hoạt động sống của Tác giả liên hệ. ĐT: 84-916121204. vi sinh vật trong việc sử dụng cơ chất, thúc đẩy E-mail: nmky@hcmuaf.edu.vn 43
2. 44 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 Bảng 1. Kết quả chất lượng nước thải sinh hoạt và giới hạn tiếp nhận Kết quả TT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN 14:2008/BTNMT Trung bình Độ lệch chuẩn (Cột A) 1 pH - 7,6 0,4 5-9 2 DO mg/l 1,1 0,13 ≥2a 3 BOD5 mg/l 312 14,5 30 4 COD mg/l 630 27,8 75b 5 TSS mg/l 270,4 98,3 50 6 TN mg/l 33 4,7 20b 7 TP mg/l 21 3,2 4b 8 Coliforms MPN/100 ml 2,1.106 102 3000 Chú thích: QCVN 14:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt aQCVN 39:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho tưới tiêu bQCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (cột A)2.2. Mô hình thí nghiệm các quá trình hóa sinh và giảm thiểu các chất ô 2.2. Mô hình thí nghiệm nhiễm. Nồng độ MLSS có vai trò quan trọng Bể phản ứng được thiết kế với dung tích trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ hữu ích 36 lít (kích thước L.W.H = (Xing et al., 2000) [7]. Thời gian lưu thủy lực 24*20*75cm) và module màng nhúng chìm có HRT quyết định tải trọng và dung tích của bể diện tích bề mặt 0,9 m2. Thời gian lưu bùn SRT phản ứng. Nhìn chung, các thông số vận hành được kiểm soát theo chế độ 25 ngày. Chu kỳ trong bể phản ứng MBR có tầm quan trọng duy hoạt động và nghỉ của màng lọc với thời gian trì hoạt động hiệu quả xử lý nước thải nên có 10:1 phút. Để duy trì DO ≥ 2,0 mg/l trong quá nhiều công trình nghiên cứu đã được thực hiện trình vận hành, nghiên cứu sử dụng thiết bị cấp 3 [8, 9, 10]. Mục đích của nghiên cứu nhằm khảo khí có lưu lượng 1,7 m /h. Hiệu suất lọc qua 2 sát và đánh giá ảnh hưởng của các thông số vận màng tương đương 15-20 l/(m .h). Không khí hành lên hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt được cung cấp để vi sinh vật phân hủy chất hữu bằng công nghệ màng lọc MBR. cơ, thúc đẩy quá trình nitrate hóa và giảm tắc nghẽn màng. Nồng độ MLSS ban đầu trong bể phản ứng duy trì tương đương 10.000 mg/l. 2. Phương pháp nghiên cứu 2.1. Vật liệu mô hình nghiên cứu Màng MBR sử dụng là màng sợi rỗng và có kích thước lỗ lọc 0,4μm (nhãn hiệu Mitsubishi, Japan). Nước thải nghiên cứu được lấy từ một số khu dân cư ở TP. Hồ Chí Minh. Thành phần và hàm lượng các chất ô nhiễm được thể hiện chi tiết ở Bảng 1. Hình 1. Sơ đồ mô hình thí nghiệm.
3. N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 45 Bảng 2. Điều kiện vận hành bể phản ứng MBR OLR Thông số Đơn vị OLR1 OLR2 OLR3 OLR4 Q lít/giờ 4 8 12 16 SRT ngày 25 25 25 25 F/M ngày-1 0,006±0,0009 0,013±0,0017 0,018±0,0045 0,027±0,0058 OLR kgCOD/m3.ngày 1,7 3,4 5,1 6,8 HRT giờ 9,0 4,5 3,0 2,25 MLSS mg/l 10431,1±1114,5 11092,5±1886,9 11403,5±2501,9 10773,4±2756,8 pH - 7,4±0,5 8,0±0,2 7,2±0,4 7,5±0,4 DO mg/l 6,1±0,4 5,2±0,3 4,1±0,2 3,9±0,1 Nhiệt độ 0C 32,0±1,6 34,9±2,1 37,0±1,9 40,6±1,2 Nghiên cứu điều chỉnh pH dao động trong Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm được tính toán khoảng 6,5-8,0 và vận hành trong thời gian 121 theo công thức: H = [(Ci – Ce)*100]/Ci (%). ngày với chế độ HRT, MLSS, DO khác nhau (Bảng 2) để khảo sát, đánh giá ảnh hưởng lên hiệu quả xử lý BOD5, COD, TSS, N, P. Trong 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận quá trình vận hành chỉ rửa súc màng bằng nước máy, sục khí bề mặt và không bổ sung dinh 3.1. Ảnh hưởng của HRT lên hiệu quả xử lý dưỡng. Thí nghiệm với dòng nước thải: 4, 8, 12, chất ô nhiễm 16 lít/giờ. Tương ứng HRT lần lượt 9,0; 4,5; 3,0 Quá trình khảo sát ảnh hưởng của HRT đối và 2,25 giờ. Giá trị OLR dao động trong với các thông số ô nhiễm như TSS, BOD5, 3 khoảng 1,7 đến 6,8 kgCOD/m .ngày. COD, TN, TP được thực hiện và có kết quả trình bày ở Bảng 3. Thời gian lưu HRT là thông 2.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu số quan trọng trong quá trình vận hành hệ thống Phương pháp phân tích các thông số chất MBR. HRT thấp, tương ứng là kết quả của việc lượng nước theo phương pháp chuẩn APHA, tăng tải trọng hữu cơ OLR và qua đó sẽ tăng 2005 [11]. Tần suất đo đạc các chỉ tiêu chất cường hoạt động của vi sinh vật. Ở cả 4 giai lượng nước được thực hiện 3 lần/tuần. Các giá đoạn vận hành với thời gian lưu HRT khác trị pH, nhiệt độ, DO được đo bằng thiết bị đo nhau, hiệu quả loại bỏ BOD5 và COD đều đạt nhanh WTW 340i (Đức). Xác định chỉ tiêu trên 90%. Trong khi khả năng xử lý chất dinh BOD5 bằng phương pháp ủ trong tủ cấy ở điều dưỡng TN, TP lần lượt nhỏ hơn 13 mg/l và 4,0 kiện 200C và 5 ngày (Tủ ủ BOD Aqualytic, mg/l. Trong bể phản ứng MBR, quá trình cấp Đức). Nồng độ COD, TN, TP đo bằng máy khí liên tục có vai trò thúc đẩy quá trình loại bỏ quang phổ UV-VIS. Chỉ số TSS, MLSS, N và P dựa trên các cơ chế nitrate hóa - khử MLVSS được xác định theo phương pháp trọng nitrate hóa và hấp thụ - giải phóng Photpho. lượng TCVN 6625:2000 (lọc bằng giấy lọc có MBR hiếu khí được xem là giải pháp thích hợp kích thước 0,45µm rồi sấy khô đến khối lượng để loại bỏ Nito trong nước thải sinh hoạt nhờ không đổi ở các nhiệt độ 105 và 5500C). vào sự khử nitrate hóa không hoàn toàn [12]. Các số liệu nghiên cứu được thống kê và xử Hiệu quả xử lý chất hữu cơ có xu hướng tăng lý bằng các phần mềm Microsoft Excel 2010, dần theo thời gian khi tăng tải trọng hữu cơ 3 SPSS 13.0 for Windows. OLR từ 1,7 lên 6,8 kgCOD/m .ngày.
4. 46 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 Bảng 3. Hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm theo các tải trọng khác nhau HRT (OLR) 9,00 (1,7) 4,50 (3,4) 3,00 (5,1) 2,25 (6,8) Thông số Trung Độ lệch Trung Độ lệch Trung Độ lệch Trung Độ lệch bình chuẩn bình chuẩn bình chuẩn bình chuẩn mg/l 21,4 4,7 17,7 4,8 13,6 3,3 13,4 4,4 BOD 5 H,% 93,2 1,7 94,4 1,6 95,3 1,0 95,6 1,5 mg/l 48,5 4,3 46,6 5,9 40,1 7,1 44,7 5,2 COD H,% 91,9 0,9 92,4 1,2 93,1 1,5 92,9 0,7 mg/l 40,2 5,7 31,0 7,6 23,8 4,6 24,0 2,7 TSS H,% 86,4 3,4 88,2 2,5 90,2 2,7 93,2 0,8 mg/l 12,5 1,3 9,2 2,5 8,3 2,3 11,7 1,8 TN H,% 59,0 5,3 65,9 9,0 69,7 8,0 64,4 6,9 mg/l 3,7 0,3 2,4 0,6 3,1 0,4 3,0 0,4 TP H,% 78,0 5,2 79,6 7,8 78,0 3,9 81,2 2,6 Trong suốt các giai đoạn vận hành mô hình bỏ các hợp chất hữu cơ lần lượt với các đại MBR, hiệu suất xử lý BOD5 và COD đều thỏa lượng df=3; F=9,018; p 80%. Sự khác nhau cũng được thể hiện bởi giai đoạn 4 (tương ứng 93,2%). Đối với các các đại lượng kiểm định lần lượt: df =3; chất dinh dưỡng (N, P), tuy hiệu quả xử lý thấp F=21,182 và Sig.<0,001. Tương tự với trường hơn so với mức độ loại bỏ chất rắn và chất hữu hợp của TN và TP, chỉ số kiểm định lần lượt cơ nhưng vẫn duy trì ở mức độ ổn định và đạt như sau: TN (df=3; F=10,373; Sig.<0,001) và mức tối thiểu 59%. Mối liên hệ giữa thời gian TP (df=3; F=13,350; Sig.<0,001). Như vậy, lưu HRT với hàm lượng các thông số chất phép kiểm định ANOVA khẳng định mức độ lượng nước đầu ra được thể hiện ở Bảng 2. ảnh hưởng của HRT lên kết quả nồng độ các Nồng độ chất ô nhiễm BOD5, COD, TSS, TN, chất ô nhiễm sau xử lý có ý nghĩa thống kê TP có xu hướng gia tăng ở các pha vận hành (p<0,05). theo thời gian. Trong trường hợp BOD5, mức độ hiệu quả xử lý gia tăng thể hiện từ 93,2% 3.2. Ảnh hưởng của MLSS lên hiệu quả xử lý (pha 1) lên lần lượt 94,4; 95,3% (pha 2, 3) và chất ô nhiễm cao nhất ở pha 4 (tương ứng 95,6%). Kết quả Theo Metcalf & Eddy, 2002 [14], bể phản nghiên cứu cho thấy sự tương đồng mức độ xử ứng MBR duy trì nồng độ bùn ở mức cao và lý chất ô nhiễm với tải trọng hữu cơ. Trong qúa hiệu quả sau xử lý cao hơn các bể phản ứng bùn trình vận hành, do thời gian lưu ngắn nên giảm hoạt tính truyền thống. Bùn sinh học sẽ được được nguy cơ tắc nghẽn màng lọc và góp phần giữ lại trong bể phản ứng, mật độ vi sinh cao tăng hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm (Chae et nên nâng cao hiệu suất xử lý chất ô nhiễm [15]. al., 2006) [13]. Ngoài ra, quá trình phân tích Bảng 4 trình bày biến động hàm lượng chất ô phương sai ANOVA cho thấy mức độ ảnh nhiễm theo các ngưỡng tác động của MLSS. hưởng khác nhau của các thời gian lưu HRT lên Hiệu suất xử lý BOD5, COD, TSS, TN, TP lần hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm có ý nghĩa lượt tương ứng 94,6; 92,6; 89,4; 64,6 và 79,2%. thống kê (p<0,05). Trong đó, ảnh hưởng khác Ở các ngưỡng giá trị MLSS khác nhau, hiệu nhau của thời gian lưu HRT lên hiệu quả loại quả loại bỏ chất ô nhiễm cũng khá tương đồng.
5. N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 47 Bảng 4. Hiệu quả xử lý trong mối liên hệ với nồng độ MLSS MLSS MLSS MLSS MLSS Tổng Thông số 1 2 3 Trung Độ lệch Trung Độ lệch Trung Độ lệch Trung Độ lệch bình chuẩn bình chuẩn bình chuẩn bình chuẩn mg/l 15,1 5,1 18,4 5,3 14,3 6,1 16,6 5,4 BOD 5 H,% 95,0 1,7 94,1 1,7 95,4 1,8 94,6 1,7 mg/l 42,8 5,6 46,2 5,9 51,0 8,7 45,1 6,3 COD H,% 92,8 1,2 92,4 1,2 92,3 1,2 92,6 1,2 mg/l 28,1 8,4 32,6 8,6 24,0 5,6 30,0 8,7 TSS H,% 89,7 3,9 89,2 3,3 89,5 4,7 89,4 3,6 mg/l 10,3 2,6 10,8 2,5 9,1 4,1 10,5 2,6 TN H,% 65,8 8,0 62,8 7,8 69,5 11,0 64,6 8,1 mg/l 3,1 0,5 3,1 0,7 2,7 1,2 3,1 0,6 TP H,% 79,2 4,9 79,0 5,5 80,3 6,1 79,2 5,2 Hiệu suất xử lý BOD5 và COD cao và được thuộc trong ngưỡng giới hạn xả thải cho phép thể hiện bởi hiệu suất thấp nhất cũng lần lượt của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải đạt 90,5 và 89,6%. Trong khi, mức độ loại bỏ sinh hoạt và công nghiệp. Bởi lẽ, với thời gian chất ô nhiễm cao nhất đạt 97,1 và 94,9% lần lưu bùn dài, bể phản ứng MBR duy trì nồng độ lượt đối với BOD5 và COD. Kết quả loại các sinh khối ở mức cao và dẫn đến tăng hiệu quả chất rắn lơ lửng TSS và dinh dưỡng N, P thấp xử lý chất các chất ô nhiễm (Katayon et al., nhất và cao nhất tương ứng 80,8; 52,5; 64,6% 2004) [17]. Hàm lượng BOD5 và COD đầu ra và 94,2; 81,3; 85,1%. Quá trình loại nitơ khá duy trì ở mức khá thấp, điều này cho thấy khả cao do nguyên nhân thời gian lưu bùn SRT dài năng xử lý hiệu quả chất hữu cơ của bể phản (25 ngày) nên vi khuẩn nitrat hóa được giữ lại ứng màng lọc sinh học MBR. Kết quả phân tích trong bể phản ứng MBR và qua đó thúc đẩy ANOVA cho thấy không có sự khác nhau giữa việc xử lý nitơ [16]. Kết quả nghiên cứu cho các nhóm nồng độ MLSS lên quá trình xử lý thấy nồng độ bùn MLSS không có tác động tiêu (p>0,05). Điều này có thể lý giải khoảng biến cực nào đến hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm thiên MLSS trong bể phản ứng rộng hơn so với trong bể phản ứng. Thông thường, nồng độ bùn quá trình bùn hoạt tính truyền thống. cao trong bể phản ứng thường ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra trong hệ thống bùn hoạt 3.3. Ảnh hưởng của DO lên hiệu quả xử lý chất tính truyền thống. Tuy nhiên, đối với bể MBR ô nhiễm có ưu điểm có thể khắc phục và hạn chế tình Trong quá trình vận hành bể phản ứng trạng này nhờ màng lọc với kích thước siêu MBR, nồng độ oxy hòa tan có vai trò quan nhỏ, có chức năng lọc các hạt chất bẩn trong trọng cung cấp dưỡng khí để vi sinh vật oxy hệ thống. hóa cơ chất. Nồng độ các thông số chất ô nhiễm Nghiên cứu tiến hành xem xét đánh giá ảnh đầu ra và hiệu suất xử lý được trình bày ở Bảng hưởng của nồng độ MLSS tác động lên hiệu 5. Đồng thời, để đánh giá sự ảnh hưởng và khác quả xử lý các chất rắn, chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải với các ngưỡng giá trị biệt liên quan đến chất lượng sau xử lý, nghiên cứu tiến hành kiểm định thống kê bằng phép khác nhau: MLSS1 14 g/l. Những ảnh hưởng của hàm phân tích ANOVA với các khoảng giá trị DO1-3: lượng MLSS được thể hiện ở Bảng 3. Phần lớn DO1 5,0 mg/l.
6. 48 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 Bảng 5. Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong mối liên hệ với nồng độ DO DO DO DO DO Tổng Thông số 1 2 3 Trung Độ lệch Trung Độ lệch Trung Độ lệch Trung Độ lệch bình chuẩn bình chuẩn bình chuẩn bình chuẩn mg/l 14,3 4,3 13,0 3,2 20,7 4,6 16,6 5,4 BOD 5 H,% 95,3 1,4 95,7 1,1 93,4 1,6 94,6 1,7 mg/l 42,6 4,7 42,1 6,8 48,7 4,7 45,1 6,3 COD H,% 93,1 1,1 93,0 1,1 92,0 1,1 92,6 1,2 mg/l 23,5 2,4 25,1 4,5 37,0 8,0 30,0 8,7 TSS H,% 93,0 0,7 89,9 3,3 87,4 3,2 89,4 3,6 mg/l 10,9 2,3 9,7 2,6 10,9 2,7 10,5 2,6 TN H,% 66,0 7,3 65,5 8,7 63,2 8,2 64,6 8,1 mg/l 3,0 0,3 3,0 0,5 3,2 0,8 3,1 0,6 TP H,% 79,9 2,8 80,4 4,2 77,9 6,5 79,2 5,2 Trung bình hiệu quả xử lý BOD5 lần lượt có giá trị 95,3% (SD=1,4); 95,7% (SD=1,1) và 93,4% (SD=1,6) ứng với các khoảng trị số DO1- 3. Mức độ loại bỏ hàm lượng COD trung bình ổn định và được dao động từ 92,0% đến 93,1%. Giá trị COD sau xử lý trong các khoảng giá trị DO tương ứng 42,6 (SD=4,7); 42,1 (SD=6,8) và 48,7 (SD=4,7) mg/l. Mức độ xử lý khác nhau giữa các khoảng giá trị DO được khẳng định bởi quá trình kiểm định ANOVA với các đại lượng thống kê df=2; F=16,200; Sig. 0,05). 3.4. Phân tích tương quan giữa các thông số ô nhiễm và yếu tố ảnh hưởng Hình 2-4 thể hiện mối liên hệ tương quan giữa các thông số ô nhiễm sau xử lý với các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ màng lọc sinh học MBR. Phần chi tiết hệ số tương quan được thống kê và tổng hợp ở Bảng 6. Hình 3. Mối liên giữa nồng độ chất ô nhiễm với hàm lượng MLSS.
7. N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 49 -0,2 đến 0,2 (Bảng 6). Có thể thấy, mối liên hệ hay tác động của hàm lượng MLSS lên nồng độ BOD5, COD, TSS, TN, TP là không được thể hiện rõ ràng với các khoảng giá trị MLSS được khảo sát. Trong khi, mức độ tương quan cùng chiều của hàm lượng DO với các thông số chất lượng nước được thể hiện khá tốt, cụ thể như trường hợp của BOD5 (r=0,6; p 0,05). Từ đó, cho thấy mức độ ảnh hưởng Hình 4. Mối liên giữa nồng độ chất ô nhiễm với hàm qua lại giữa chúng không thực sự chặt chẽ. lượng DO. Hình 2 biểu diễn mối liên hệ tương quan 4. Kết luận giữa nồng độ các chất ô nhiễm sau xử lý theo các pha vận hành với HRT khác nhau. Thời Bể phản ứng MBR kết hợp quá trình bùn gian lưu thủy lực HRT có mối tác động thuận hoạt tính với màng để tách bùn ra khỏi dòng sau với chất lượng các thông số đầu ra như BOD5, xử lý được vận hành trong thời gian 4 tháng với COD, TSS, TN và TP. Nhìn chung, hệ số tương thời gian lưu bùn SRT = 25 ngày. Ảnh hưởng quan thể hiện mối liên hệ khá tốt giữa thông số của HRT, MLSS được khám phá và cho thấy chất lượng nước sau xử lý với thời gian lưu kết quả chất lượng nước đầu ra đảm bảo sự đáp HRT và đều có ý nghĩa thống kê (p 0,05. Hệ số cho mục đích tái sử dụng các nguồn nước thải tương giữa chúng cũng khá thấp và dao động từ sinh hoạt./. Bảng 6. Hệ số tương quan giữa các thông số chất ô nhiễm với các yếu tố vận hành. BOD5 COD TSS TN TP HRT Hệ số Pearson 0,6( ) 0,4(*) 0,8( ) 0,4(*) 0,5( ) Sig.(2-tailed) 0,000 0,016 0,000 0,017 0,003 N 41 41 41 41 41 MLSS Hệ số Pearson -0,1 0,04 -0,2 -0,2 -0,2 Sig.(2-tailed) 0,627 0,802 0,356 0,345 0,320 N 41 41 41 41 41 DO Hệ số Pearson 0,6( ) 0,4( ) 0,8( ) 0,2 0,2 Sig.(2-tailed) 0,000 0,008 0,000 0,184 0,125 N 41 41 41 41 41 Chú thích: α=0,01; * α=0,05.
8. 50 N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 Tài liệu tham khảo [9] Bai R. and Leow H.F., (2002). Microfiltration of activated sludge wastewater: the effect of system [1] Baker R.W., (2004). Membrane Technology and operation parameters. Sep. Purif. Technol., 29: Application, 2nd Ed. Jonh Wiley & Sons Ltd, USA. 189-198. [2] Trần Đức Hạ, Trần Thị Việt Nga, Trần Hoài Sơn [10] Ren N., Z. Chen, A. Wang, D. Hu (2005). (2012). Ứng dụng công nghệ AO-MBR để xử lý Removal of organic pollutants and analysis of nước thải sinh hoạt Hà Nội. Tạp chí Khoa học và MLSS-COD removal relationship at different Công nghệ, Viện KH&CN Việt Nam, 50(2B): HRTs in a submerged membrane bioreactor. Int. 40-47. Biodeterior. Biodegrad., 55: 279-284. [3] Porntip, C.S., Jansongkod, K., Anthony, P., & [11] APHA, AWWA, WEF (2005). Standard Christelle, W. (2006). Benefits of MBR in Methods for the Examination of Water and st seafood wastewater treatment and water reuse: Wastewater, 21 Ed. American Public Health study case in Southern part of Thailand. Association, Washington DC. Desalination., 200: 712-714. [12] Ueda, T., Hata, K., and Kikuoka, Y., (1996). [4] Saima Fazal, Beiping Zhang, Zhengxing Zhong, Treatment of domestic sewage from rural Lan Gao, Xiejuan Lu (2015). Membrane settlements by a membrane bioreactor. Water Separation Technology on Pharmaceutical Sci. Technol., 34:189-196. Wastewater by Using MBR (Membrane [13] Chae S.-R., Ahn Y.-T., Kang S.-T., Shin H.-S., Bioreactor). Journal of Environmental (2006). Mitigated membrane fouling in a vertical Protection, 6: 299-307. submerged membrane bioreactor (VSMBR). J. [5] Van der Roest, H.F., Lawrence, D.P., Van Membr. Sci. 280: 572-581. Bentem, A.G.N., (2002). Membrane bioreactors [14] Metcalf & Eddy (2002). Wastewater th for municipal wastewater treatment. IWAI Engineering, Treatment, Reuse, 4 Edition. MC Publishing, Cornwall, UK. Graw-Hill, New York. [6] Rosenburger, S., Kruger, U., Witzig, W., Manz, [15] Water Enviroment Federation (2006). Membrane W., Szewzyk, U., Kraume, M. (2002). systems for wastewater treatment. Press Performance of a Bioreactor with Submerged McGraw-Hill, New York. membranes for Anaerobic Treatment of [16] Muller E.B., A.H. Stouthamer, Van Verseveld Municipal Waste Water. Water Research., 36(2): H. W., (1995). A novel method to determine 413-420. maximal nitrification rates by sewage sludge at a [7] Xing C.H., Tardieu E., Qian Y., Wen W.H., non-inhibitory nitrite concentration applied to (2000). Ultrafiltration membrane bioreactor for determine maximal rates as a function of the urban wastewater reclamation. J. Membr. Sci., nitrogen load. Water Research 29(4), 1191-1197 177: 73-82. [17] Katayon S., M.J. Megat Mohd Nool, J. Ahmad, [8] Zhang J., H.C.Chua, J.Zhou, Fane A.G., (2006). L.A. Abdul Ghani, H. Nagaoka, H. Aya, (2004). Factors affecting the membrane performance in Effects of mixed liquor suspended solid submerged membrane bioreactors. J. Membr. concentrations on membrane bioreactor Sci., 284: 54-66. efficiency for treatment of food industry wastewater. Journal of Desalination, 167: 153-158. Effects of MBR Operational Parameters on Pollutants Removal Efficiency from Domestic Wastewater Nguyen Minh Ky1, Nguyen Hoang Lam2 1Nong Lam University of Ho Chi Minh City, Linh Trung Ward, Thu Duc Dist., Ho Chi Minh City, Vietnam 2Danang University of Techmology, 54 Nguyen Luong Bang, Danang City, Vietnam Abstract: This paper presents the results of effects of MBR operational parameters HRT, MLSS, DO on polluted matters removal efficiency from domestic wastewater. Reactors are designed with
9. N.M. Kỳ, N.H. Lâm / Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, Tập 33, Số 1 (2017) 43-51 51 working volume of 36 liters (L.W.H = 24*20*75cm) and submerged membrane modules with a pore size 0.4μm. Laboratory pilot model is operated for 4 months with the organic loading rates OLRs from 1.7 to 6.8 kgCOD/m3.d. Hydraulic retention time HRT is an important parameter in the operating process of MBR system. At the different MLSS values, pollutant removal efficiecy are equal in studying results. Dissolved oxygen is an important parameter and supply oxygen during the substrate oxidation process in microbial cells. In addition, the study also showed the strong correlation relationship between effluent polluted parameters and MBR operational parameters. A most of correlation coefficient show the strong relation and the statistically significant (p<0.05). Keywords: Effect, MLSS, HRT, MBR, wastewater, efficiency.