Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này đánh giá quá trình hoạt động của công nghệ bể sinh học kết hợp màng khí nâng để xử lý ô nhiễm nước thải giết mổ từ các lò giết mổ lợn tập trung trong quy mô phòng thí nghiệm.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG KHÍ NÂNG ĐỂ XỬ LÝ Ơ NHIỄM NƯỚC THẢI GIẾT MỔ TỪ CÁC LÒ GIẾT MỔ LỢN TẬP TRUNG QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM Phạm Hải Bằng1 Nguyễn Kiên2 TÓM TẮT Tại nhiều thành phố Việt Nam, nước thải từ khu giết mổ tập trung thường thải trực tiếp nước mặt mà không qua xử lý Quản lý nước thải lò mổ gia súc thường gặp nhiều khó khăn q trình phát triển sở hạ tầng tập trung Quá trình xử lý sở biện pháp quản lý nước thải khơng tốn chi phí Nghiên cứu đánh giá hoạt động công nghệ bể sinh học kết hợp màng khí nâng để xử lý nhiễm nước thải giết mổ từ lò giết mổ lợn tập trung quy mơ phòng thí nghiệm Kết nghiên cứu đề tài lợi ích chế phẩm vi sinh bổ sung vào hệ thống Thời gian khởi động hệ thống rút ngắn so với nghiên cứu trước từ tuần xuống tuần Hiệu suất xử lý COD, TN đạt từ 90 - 96%; 76 - 86% Tốc độ lọc màng tăng trì nồng độ MLSS từ 1.500 – 2.000 mg/l Nước thải sau q trình sinh học kết hợp màng khí nâng đạt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 40:2011/BTNMT Từ khóa: Màng khí nâng, bể sinh học, xử lý sở, nước thải giết mổ Giới thiệu Trên giới, hầu thải lò giết mổ tạo sản xuất sản phẩm thịt trình làm sạch: Rửa thịt trước sau giết mổ động vật, rửa sàn nhà, trang thiết bị Nước thải lò giết mổ có thành phần hữu cao, dầu mỡ, hợp chất chứa nitơ (protein axit amin), COD: 1.000 - 10.000 mg/L, BOD5 1.000 - 8.000 mg/L, TN: 100 - 800 mg/L, TP: 20 - 100 mg/L, chất béo 20 - 400 mg/L (Jia NNK, 2012) Tại Việt Nam, theo tài liệu “Xử lý nước thải công nghiệp đô thị” TS Lâm Minh Triết (2006) hàm lượng BOD, COD, SS nước thải giết mổ trung bình 1.800 mg/l, 2.700 mg/l 810 mg/l; Lượng coliform 25.000x103 MPN/100 ml Ngoài ra, nước thải giết mổ chứa lượng lớn muối ăn (NaCl) dầu mỡ phát sinh quy trình giết mổ Cụ thể, thành phần nước thải sở giết mổ gia súc Việt Nam bao gồm: Hàm lượng BOD, COD, SS, Phốt-pho, nitơ cao, bên cạnh chứa hàm lượng muối lớn mầm bệnh vi khuẩn Samonella, Shigella, ký sinh trùng, amip, nang bào, dư lượng thuốc trừ sâu, độc chất… từ thức ăn gia súc lại phân nội tạng Tại quốc gia phát triển, nhiều cơng nghệ xử lý nước thải lò giết mổ với nhiều ưu, nhược điểm khác áp dụng: Giải pháp bể phản ứng sinh học hiếu khí (aerated reactor), cơng nghệ phân hủy yếm khí treo bùn hoạt tính (UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket Digestion technology), thiết bị phản ứng khối gián đoạn (SBR – Sequencing Batch Reactor), công nghệ lọc sinh học (Biofilter system),… Nổi bật số công nghệ màng vi lọc (Membrane bio reactor) Trong thực tế, công ty giới ứng dụng hệ thống MBR cho việc xử lý nước thải giết mổ Các nghiên cứu nhóm nghiên cứu Prieto nnk (2013) chứng minh hiệu giải pháp cơng nghệ sử dụng khí nâng hỗ trợ cho màng giải pháp có tiềm ứng dụng cao Trường Đào tạo, bồi dưỡng cán tài nguyên môi trường Trung tâm Nghiên cứu Biến đổi khí hậu,Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu Chuyên đề III, tháng năm 2018 27 giải hai thách thức công nghệ nêu đồng thời giảm tiêu thụ lượng đến 30% trì hiệu suất lọc màng mà không cần phải rửa màng thay Hiện nay, giải pháp cơng nghệ sử dụng khí nâng hỗ trợ cho màng (màng khí nâng) tương đối chưa xuất Việt Nam Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải giết mổ gia súc phổ biến kể đến hệ thống DEWATS gồm bốn bước xử lý công nghệ sinh học lọc dòng ngược (USBF) Nổi bật hệ thống cơng nghệ tích hợp tiên tiến có tận thu sử dụng lượng tái tạo để xử lý hiệu quả, bền vững nguồn thải hỗn hợp rắn - lỏng từ lò giết mổ tập trung thực khn khổ Chương trình khoa học trọng điểm cấp nhà nước KC.08.31/11-15 nhóm tác giả Đỗ Tiến Anh NNK (2015) Như vậy, công nghệ xử lý nước thải giết mổ gia súc, gia cầm nghiên cứu áp dụng nhiều nơi giới nước ta, nhiên hiệu môi trường kinh tế chưa thật cao Đồng thời, việc chuyển giao, áp dụng giải pháp công nghệ cần tiến hành thực phù hợp với điều kiện đặc thù khu vực, sở giết mổ khác Do đó, việc ứng dụng cơng nghệ bể sinh học kết hợp màng khí nâng để xử lý nhiễm nước thải giết mổ từ lò giết mổ lợn tập trung hướng nghiên cứu mới, khắc phục nghiên cứu trước dùng hệ vi sinh vật địa để xử lý nước thải thông qua trình hiếu khí mãnh liệt để xử lý đồng thời bon nitơ kết hợp màng khí nâng Sử dụng màng khí nâng cải thiện hiệu bít tắc màng, đồng thời điều kiện vận hành tối ứu bể sinh học trì nồng độ MLSS thấp, làm tăng tốc độ lọc nước, có tiềm ứng dụng cao điều kiện khí hậu nhiệt đới để xử lý nước thải đạt hiệu cao, thân thiện với mơi trường, sử dụng hóa chất, bùn thải từ q trình xử lý nước thải đưa vào bể biogas để gia tăng thêm lượng khí thu được, đồng nghĩa với việc tận thu thêm lượng không tạo chất thải thứ cấp gây ảnh hưởng tới mơi trường Nội dung nghiên cứu 2.1 Đối tượng khảo sát nước thải giết mổ sở giết mổ lợn Thịnh An, Thanh Trì, Hà Nội Lưu lượng sử dụng nước nước thải lò giết mổ Thịnh An dao động khoảng 190 - 200 m3/ ngày, đêm Nước thải phần lớn sinh qua khâu mổ bụng, pha thịt, làm lòng Bởi vậy, đề tài thực lấy mẫu điểm: Điểm thứ (rửa 1) lấy vị trí sau mổ; điểm thứ (rửa 2) lấy vị trí sau hồn thành tất công đoạn, cống thải chung lò giết mổ Kết cho thấy, nước thải sau mổ (rửa 1) tiêu: COD, BOD5, TSS, amoni, tổng nitơ, tổng phốt pho, Fe, Mn độ màu có 28 Chuyên đề III, tháng năm 2018 nồng độ vượt mức quy định so với cột B QCVN 40:2011/BTNMT Trong COD vượt 12,6 lần; BOD vượt 20,22 lần; TSS vượt 5,25 lần; amoni vượt 8,75 lần; tổng N vượt 6,52 lần; tổng P vượt 10,8 lần; hàm lượng Fe vượt 3,34 lần; hàm lượng Mn vượt 1,4 lần; độ màu vượt 34, lần Đối với nước thải chung có khâu chế biến nội tạng (rửa 2) tiêu: COD, BOD5, TSS, amoni, tổng nitơ, tổng phốt pho, Mn độ màu có nồng độ vượt mức quy định so với cột B QCVN 40:2011/BTNMT Trong COD vượt 13,89 lần; BOD vượt 20,38 lần; TSS vượt 9,77 lần; amoni vượt 9,43 lần; tổng N vượt 8,3 lần; tổng P vượt lần; hàm lượng Mn vượt 1,9 lần; độ màu vượt 38,1 lần 2.2 Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp màng lọc hệ xử lý vi sinh (MBR) quy mơ phòng thí nghiệm Hệ thống MBR quy mơ phòng thí nghiệm bao gồm: Thùng đựng nước thải chưa xử lý; bể phản ứng thiếu khí (dung tích hữu dụng 20 lít); bể phản ứng hiếu khí (dung tích hữu dụng 10 lít); gồm modul màng vi lọc; bơm hút qua màng; bơm tuần hoàn bùn, máy nén khí; thùng đựng nước sau xử lý ▲Hình Sơ đồ khối hệ thống xử lý nước thải MBR quy mơ phòng thí nghiệm Sau đã nghiên cứu đánh giá được hiệu quả xử lý của các bể sinh học và suất lọc màng Điều kiện tối ưu để nghiên cứu vận hành hệ thống sau: + Thời gian lưu nước thủy lực tổng cộng từ 18 - 20 + Yêu cầu hàm lượng sinh khối (MLVSS) bể xử lý vi sinh trì từ 4.000 - 6.000 mg/l + Tốc độ nước qua màng là 0,8 m/s, áp suất nước vào màng là 0,2 bar, tốc độ khí nâng là 0,2 lít/ phút 2.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tiến hành thí nghiệm mơ hình xử lý chất thải lò giết mổ quy mơ phòng thí nghiệm Các kết thí nghiệm quy mơ nhỏ làm sở để thí nghiệm hồn chỉnh mơ hình hệ thống lớn Tại quy mơ phòng thí nghiệm, mơ hình xử lý nước thải giết mổ lắp đặt Trạm Khí tượng Nơng ngiệp KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ thuộc Viện Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, sau điều kiện thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải chuyển Xưởng thực hành Viện Công nghệ Môi trưởng thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Các mẫu nước thải lấy từ lò giết mổ lợn Thịnh An, Thanh Trì, Hà Nội Đề tài dùng chế phẩm vi sinh chủng dùng cho phòng thí nghiệm phục vụ cho xử lý nước thải giết mổ Kết thảo luận 3.1 Kết hệ sinh học Về vấn đề xử lý COD, kết nghiên cứu thu CODvào loạt bình thí nghiệm dao động từ 1.361- 1.620 mg/l, CODra bình bổ sung chế phẩm (CODra BSCP) thấp mẻ thứ đến mẻ thứ (COD dao động từ 129 - 99 mg/l) hiệu suất đạt 92 - 93% Đối với bình không bổ sung chế phẩm COD (CODra KBSCP) sau xử lý dao động từ 720 - 406 mg/l mẻ từ 1- 4, hiệu suất xử lý COD đạt 56 - 74% Điều khẳng định bổ sung chế phẩm làm giảm thời gian xử lý xử lý triệt để hơn, nghĩa chế phẩm vi sinh tạo từ luận án có vai trò tăng cường hiệu xử lý đối tượng nước thải giết mổ gia súc Về lực xử lý nitơ tổng, TN đầu bình bổ sung chế phẩm có biến động lớn khơng giống COD đầu (COD đầu ổn định đạt hiệu suất xử lý cao thời gian) Trong đó, TN đầu bình khơng bổ sung chế phẩm cao có khoảng biến thiên nhỏ từ 125 - 138 mg/l (Hình 3) cho thấy, hiệu suất xử lý TN bình khơng bổ sung chế phẩm thấp đạt 10 - 30% Điều chứng tỏ mật độ vi sinh nước thải thấp nên khả xử lý Trong hiệu suất xử lý TN bình bổ sung chế phẩm cao Đạt giá hiệu suất cao từ 76 - 86% bùn lưu ngày 3.2 Kết chạy thử nghiệm màng lọc Trong các thử nghiệm trước đối với màng lọc, hiệu quả lọc màng đối với nước sạch đánh giá Tiếp tục quá trình nghiên cứu hệ thống MBR tích hợp màng lọc với hệ vi sinh, hiệu quả lọc màng đối với nước thải thử nghiệm đánh giá Sau khảo sát được điều kiện tối ưu để vận hành hệ thống màng lọc, hệ thống màng lọc với nước thải khởi động Trong quá trình vận hành suất lọc của hệ màng sẽ giảm dần theo thời gian, vì vậy, để đảm bảo sự ổn định lưu lượng nước đầu phải có công đoạn rửa màng quá trình vận hành hệ thớng ▲Hình Năng śt lọc của hệ thống màng (lưu lượng khí nâng Qk = 0,2l/ph) Hiệu quả của quá trình rửa màng được chỉ ở Hình 3, đó mỗi lần đo lưu lượng nước để tính suất lọc của màng được tiến hành với tần suất lần đo ngày Sau rửa màng bằng hóa chất, suất lọc của màng tăng mạnh Tuy nhiên suất lọc lại giảm rất nhanh ở lần đo tiếp theo Ở lần rửa hóa chất đầu tiên suất lọc của màng đã tăng từ 470 ml/giờ lên 910 ml/giờ sau đó lại giảm xuống 450 ml/giờ 12 lần đo tiếp theo (tương ứng với ngày) Ở lần rửa hóa chất thứ suất lọc của màng đã tăng từ 300 ml/giờ lên 890 ml/giờ sau đó lại giảm xuống 470 ml/giờ 11 lần đo tiếp theo (tương ứng với gần ngày) Đối với giai đoạn rửa màng bằng nước sạch (Hình 4) ta thấy, suất lọc khoảng giá trị 450±50 ml/giờ Quá trình rửa màng bằng nước sạch hiệu quả không được cao rửa màng bằng hóa chất Sau rửa suất lọc chỉ tăng tối đa là 50 ml/giờ Tuy nhiên, quá trình rửa màng diễn hàng ngày nên giá trị suất lọc rất ổn định; nhóm nghiên cứu cũng đã chọn phương pháp này để trì quá trình hoạt động của màng ▲Hình Hiệu quả của quá trình rửa màng bằng hóa chất và nước sạch Kết luận Môi trường lò giết mổ nước ta chưa quan tâm mức Chất thải lò giết mổ phần lớn thải ngồi mơi trường, chưa qua xử lý, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng tới sức khỏe đời sống nhân dân, gây xúc nhân dân Một số nơi, lò giết mổ có xây dựng hệ thống xử lý nước thải xử lý chất thải rắn, nhiên, hệ thống phần lớn hoạt động mang tính đối phó nhiều ngun nhân chủ quan khách quan Một nguyên nhân dẫn tới chủ lò mổ Chuyên đề III, tháng năm 2018 29 không hào hứng không tuân thủ việc xử lý chất thải khó khăn tài chính, ngồi quy trình hệ thống xử lý phức tạp, đòi hỏi phải có quỹ đất lớn, thường không phù hợp với sở giết mổ có quy mơ vừa nhỏ Việt Nam Các kết đề tài tóm lược sau: Hiệu xử lý từ việc ứng dụng vi sinh vật địa (được phân lập trực tiếp từ nước thải lò mổ) xử lý bể hiếu khí (so sánh với PP khác) gia tăng Lưu lượng lọc màng cao sử dụng vi sinh vật tuyển chọn phân lập (do nồng độ bùn TÀI LIỆU THAM KHẢO Đỗ Tiến Anh nnk, 2015 Nghiên cứu ứng dụng phát triển mơ hình cơng nghệ tích hợp tiên tiến có tận thu sử dụng lượng tái tạo để xử lý hiệu quả, bền vững nguồn thải hỗn hợp rắn - lỏng từ lò giết mổ tập trung" Đề tài cấp nhà nước KC.08.31/11-15 Lâm Minh Triết, 2006 Xử lý nước thải công nghiệp đô thị, Nhà xuất Đại học Quốc gia Jia W., Zhang J., Xie H., Yan Y., Wang J., Zhao Y., Xu X., 2012 Effect of PHB and oxygenuptakerate on nitrousoxideemission during simultaneousnitrification and denitrification process Bioresource Technology, Vol 113: 232-238 Masse L., Masse D.I., 2005 Effect of soluble organic, particulate organic and hydraulic shock loads on anaerobic sequencing batch reactors treating slaughterhouse wastewater at 20oC Process Biotechnology, Vol 40: 12251232 hoạt tính thấp hơn) so với sử dụng bùn hoạt tính từ hệ thống xử lý nước thải; vậy, lượng sử dụng đơn vị nước lọc Kiến nghị Mơ hình xử lý đề tài quy mơ phòng thí nghiệm xử lý COD, NH4, TN, TP đạt hiệu suất 95%, 90%, 80% Chất lượng nước đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40: 2011/BTNMT Nhóm nghiên cứu mong muốn triển khai hệ thống quy mơ lớn để đánh giá hiệu mơ hình cấp độ cao hơn■ Prieto L., HarryFutselaar, 2013 Development and startup of a gas-lift anaerobic membrane bioreactor (Gl-AnMBR) for conversion of sewage to energy, water and nutrient, Journal of Membrane Science 441: 158–167 Nguyen Viet Luong, Ryutars Tateishi, Nguyen Thanh Hoan, To Trong Tu, Le Mai Son, 2014 An analysis of forest biomass changes using geospatial tools and ground survey data: a case study in Yok Don national park, Central Highlandans of Việt Nam Việt Nam journal of Earth Sience 36 (2014) 439-450 Ong, J E., Gong, W K., & Wong, C H (2004) Allometry and partitioning of the mangrove, Rhizophora apiculata Forest Ecology and Management, 188(1-3), 395-408 UN-REDD Programme (2012) Tree allometric equation development for estimation of forest above ground biomass in Vietnam Part A-Introduction and Bacsground of Study PERFORMANCE OF BIOREACTOR AND AIRLIFT MBR FOR LABSCALE TREATMENT OF SLAUGHTERHOUSE WASTEWATER IN URBAN AREAS OF VIETNAM Phạm Hải Bằng Training Center for Natural Resources and Environment Officers Nguyễn Kiên Climate Change Research Centre ABSTRACT Cities in Vietnam often encounter the problem of slaughterhouse wastewater being discharged into surfacewater untreated Additionally, slaughterhouse wastewater management is often hindered by factors such as infrastructure development In such a context, on-site treatment came out as a low-budget solution for the problem This study assesses the performance of the bioreactor and the airlift MBR in treating slaughterhouse wastewater in lab-scale; of which, the result justified the merits earnt from adopting microbiological preparation into the system System startup time was shortened from weeks to weeks COD and TN treatment efficiency marked 90-96% and 76-86% respectively AL-MBR filtration speed increased when MLSS concentration remained stable at 1500-2000 mg/l Post-treatment wastewater reach B level discharge criteria according to QCVN 40:2011/BTNMT Key words: AL-MBR, membrane bioreactor, on-site treatment, slaughterhouse wastewater 30 Chuyên đề III, tháng năm 2018 ... hành thực phù hợp với điều kiện đặc thù khu vực, sở giết mổ khác Do đó, việc ứng dụng cơng nghệ bể sinh học kết hợp màng khí nâng để xử lý nhiễm nước thải giết mổ từ lò giết mổ lợn tập trung hướng... cứu: Kết hợp màng lọc hệ xử lý vi sinh (MBR) quy mơ phòng thí nghiệm Hệ thống MBR quy mơ phòng thí nghiệm bao gồm: Thùng đựng nước thải chưa xử lý; bể phản ứng thiếu khí (dung tích hữu dụng 20... tốc ô khí nâng là 0,2 lít/ phút 2.3 Phạm vi nghiên cứu Đề tài tiến hành thí nghiệm mơ hình xử lý chất thải lò giết mổ quy mơ phòng thí nghiệm Các kết thí nghiệm quy mơ nhỏ làm sở để thí