KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 13/8-2012

35

NGHIấN CU X Lí NC THI ễ TH
BNG PHNG PHP SINH HC KT HP MNG VI LC

Trn Th Vit Nga
1
, Trn Hoi Sn
2
, Trn c H
3

Túm tt: Mc tiờu ca nghiờn cu l xut c mt cụng ngh hiu qu v phự
hp x lý nc thi sinh hat cỏc ụ th ca Vit Nam, l loi nc thi c
thu gom t h thng thoỏt nc chung cú nng cht hu c thp (COD 120-
200 mg/l) nhng hm lng cht dinh dng nh Nit, Pht pho khỏ cao (TN: 10-
50 mg/L). Chỳng tụi ó nghiờn cu v vn hnh chy th
mụ hỡnh x lý sinh hc
trong iu kin thiu khớ - hiu khớ (AO) kt hp vi mng vi lc quy mụ mụ hỡnh
phũng thớ nghim (cụng sut 5-10 L/h) cỏc ch tun hon bựn khỏc nhau. Kt
qu x lý trong thi gian 150 ngy vn hnh mụ hỡnh cho thy cht lng nc
thi sau x lý cú hm lng COD nh hn 20 mg/L, NH
4
-N nh hn 1 mg/L, NO
3
-N


1
TS, Vin Khoa hc v K thut Mụi trng, Trng i hc Xõy dng. E-mail:
2
KS. Vin Khoa hc v K thut Mụi trng, Trng i hc Xõy dng.
3
PGS.TS, Vin Khoa hc v K thut Mụi trng, Trng i hc Xõy dng.
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Số 13/8-2012
Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
36
nhc nhi nht. Vit Nam hin nay, phn ln nc thi c x trc tip ra mụi trng,
gõy ụ nhim nghiờm trng ngun nc mt, nc ngm. Nng lc x lý nc thi ca Vit
Nam hin nay ỏp ng mc rt thp so vi nhu cu thc t. Theo mt s nghiờn cu ỏnh
giỏ ó thc hin (Cc Ki
m soỏt ụ nhim, 2010; World Bank, 2009) thỡ cỏc ụ th Vit Nam hin
nay mi ch x lý c di 10% lng nc thi so vi nhu cu thc t.
H thng thoỏt nc cỏc ụ th Vit Nam ch yu l h thng thoỏt nc chung m
nhn thu gom v vn chuyn nhiu loi nc thi khỏc nhau v c nc ma. Do ú, hm lng
cht ụ nhim ó b pha loóng (nng
cht hu c t 100-250 mg/L) tuy nhiờn cỏc thnh phn
Nit v Pht pho vn mc cao. Cỏc cụng ngh x lý nc thi truyn thng nh mng vi sinh
vt, bựn hot tớnh cú hiu qu x lý cỏc cht hu c rt tt, nhng khụng ỏp ng yờu cu x thi
nghiờm ngt v cht dinh dng (QCVN40:2012; QCVN08:2008, QCVN09:2008/BTNMT). Do ú,
nghiờn cu ny c thc hin vi mc ớch xut c m
t cụng ngh x lý nc thi sinh
hot cú hiu qu cao v phự hp vi iu kin cỏc ụ th Vit Nam.
Cụng ngh x lý nc thi bng phng phỏp sinh hc kt hp mng vi lc (MBR) ó
chng t cỏc u th vt tri nh kớch thc cụng trỡnh nh, hiu qu x lý cao, vn hnh v

kim (mg CaCO
3
/l) >100 -
pH 6-9 -
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 13/8-2012

37
Hin H Ni cú 3 trm x lý nc thi vi tng cụng sut l 48.200 m
3
/ngy trong tng
s hn 700.000m
3
phỏt sinh mi ngy. Vic xõy dng cỏc trm ny nm trong D ỏn Thoỏt
nc H Ni c xõy dng bng ngun vn ODA ca Nht Bn giai on 1997-2005. Cụng
ngh x lý nc thi ỏp dng cỏc trm x lý ny l bựn hot tớnh theo cỏc quỏ trỡnh x lý K
khớ - Thiu khớ - Hiu khớ (A
2
O). Nc thi sau khi x lý c x ra kờnh mng cú tiờu chun
loi A (QCVN 40:2012) vi nng COD 50 mg/L, BOD
5
30 mg/L, T-N 18mg/L.
Bng 2. Cht lng nc thi u vo v sau x lý ca Trm x lý nc thi Kim Liờn
TT
Thng s cht lng
nc thi u vo
Nc sau x lý
(mg/L)

m.
Mng vi lc s dng trong mụ hỡnh l dng mng si rng, cú din tớch lc b mt l 1m
2

v kớch c khe h l 0.4àm do cụng ty Motimo Co. ca Trung Quc sn xut. Vt liu ch to
mng l Polyvinylidene Fluoride (PVDF)
Mụ hỡnh ó c vn hnh trong thi gian 150 ngy vi cỏc ch thi gian lu thy lc
v t l bựn tun hon khỏc nhau ỏnh giỏ v hiu qu x lý cỏc cht hu c v Nit. Thi
gian lu nc thy lc tng cng dao ng t 4,5 n 9,0 gi. Bựn c lu gi
hon ton
trong h thng, tuy nhiờn hng ngy mt lng bựn cú th tớch 200mL c ly ra t b hiu
khớ v thiu khớ phõn tớch cỏc thụng s ca quỏ trỡnh x lý sinh hc. Cỏc thụng s vn hnh
mụ hỡnh c trỡnh by bng 3.

KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

Sè 13/8-2012
T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
38
Bảng 3. Các thông số vận hành mô hình
Giai
đoạn vận
hành
Ngày
Lưu lượng
vào
Qv (L/h)
Lưu lượng
bùn
tuần hoàn

trọng thủy lực tương ứng là 0.24m
3
/m
2
-ngđ, hàm lượng MLSS trong bể hiếu khí là 2.000mg/L.
Trong bể hiếu khí, giá trị MLSS không ổn định trong thời gian này. Sau 60 ngày, khi lưu lượng
bùn tuần hoàn được điều chỉnh tăng lên thì hàm lượng MLSS cũng tăng theo và ổn định ở mức
3.000-4.000 mg/L vào cuối giai đoạn 3 (ngày thứ 120). Lượng bùn tiếp tục tăng cao khi lưu
lượng nước thải đầu vào và lưu lượng bùn tuần hoàn tăng thêm. Ở giai đoạn này, MLSS đạt
giá trị cao nhấ
t 5.600 mg/L. Trong khi giá trị MLSS trong bể hiếu khí dao động tỷ lệ với sự thay
đổi về HRT và tỷ lệ bùn tuần hoàn, hàm lượng MLSS trong bể phản ứng thiếu khí ổn định trong
khoảng 2.000-3.000mg/L trong suốt thời gian vận hành mô hình.
0
1
2
3
4
5
6
7
0 30 60 90 120 150
Concentration,mg/L
Days
Anoxic DO Aerobic DO

Hình 1. Sự dao động của DO trong bể phản ứng sinh học (ngăn hiếu khí và thiếu khí)
Hàm lượng oxi hòa tan trong bể hiếu khí dao động từ 2,0 đến 5.0 mg/L. Oxi hòa tan trong
bể thiếu khí được duy trì ở mức từ 0-0,5 mg/L. Ngay cả khi tỷ lệ lưu lượng nước từ bể hiếu khí
tuần hoàn trở lại bể thiếu khí tăng đến 300%, mức DO hòa tan duy trì trong các bể hiếu khí luôn

0
50
100
150
200
250
300
350
0 30 60 90 120 150
COD(mg/L )
Days
COD-influent COD-effluent

Hình 3. Sự thay đổi hàm lượng COD trong nước thải đầu vào và nước sau xử lý
Hình 4 biểu diễn sự thay đổi hàm lượng Amôni trong nước thải đầu vào và nước đã xử
lý trong suốt 5 tháng vận hàng mô hình. Hàm lượng Amôni trong nước thải thô dao động từ
7.4- 24.8 mg/L. Trong giai đoạn đầu hàm lượng Amôni trong nước sau xử lý khá cao, chứng tỏ
rằng quá trình nitrat hóa ở bể hiếu khí chưa được thực hiện hoàn toàn do thời gian lưu thủy
lực không đủ, và n
ăng lực oxi hóa của các vi khuẩn nitrifier còn yếu trong giai đoạn khởi động
mô hình. Tuy nhiên, sau ngày thứ 30, hiệu suất xử lý Amôni rất ổn định và cao (hơn 96%).
Các kết quả cho thấy hiệu suất xử lý Nitơ (Nitơ tổng số) cũng rất cao và tăng khi tỷ lệ tuần
hoàn bùn tăng.
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

Sè 13/8-2012
T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
40
Độ kiềm của nước thải đầu vào dao động trong khoảng 200-250mg CaCO
3

hữuu cơ (COD) luôn ổn định và cao (lớn hơn 90%). Hiệu suất xử lý Nitơ (Nitơ tổng số, Amôni)
tuy nhạy cảm hơn với sự thay đổi môi trường (nồng độ oxi hòa tan, tải trọng chất hữu cơ) tuy
nhiên cũng rất cao, thỏa mãn yêu cầu xả thải nghiêm ngặt theo QCVN 40:2012/BTNMT. Hiệ
u
suất xử lý Nitơ tăng khi tỷ lệ bùn tuần hòan (BTH) từ bể hiếu khí sang bể thiếu khí tăng, và đạt
giá trị cao nhất khi tỷ lệ BTH là 300% trong quá trình vận hành mô hình. Chúng tôi không phải
điều chỉnh nồng độ kiềm và bổ sung thêm nguồn chất hữu cơ bên ngoài cho quá trình xử lý
sinh học. Ngoài ra, toàn bộ bùn được lưu giữ trong quá trình 5 tháng vận hành. Các kết quả
cho thấy công nghệ xử lý nước thải AO kết hợp với màng vi l
ọc đặt ngập rất phù hợp để xử lý
loại nước thải sinh hoạt đô thị có tải trọng chất ô nhiễm thấp ở các khu vực có yêu cầu xả thải
cao, eo hẹp về quỹ đất và không có điều kiện xử lý về bùn cặn. Công nghệ này rất phù hợp với
các trạm xử lý nước thải phân tán, trong các khu đô thị mới, các tòa nhà chung cư cao cấp và
khách sạn. Nước thả
i sau khi xử lý có thể tái sử dụng cho các công trình vui chơi giải trí và vệ
sinh cho đô thị.

KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
Sè 13/8-2012

41
Tài liệu tham khảo
1. Chiemchaisiri, C.and Yamamoto,K.,Vigneswarons,S, “Biological nitrogen removal under low
temperature in a membrane bioreactor for domestic wastewater treatment”, Water Science &
Technology Vol. 25 No.10 pp 231-240, 1992.
2. Jiang T., Kennedy M., Guinzbourg B., Vanrollenghem P., Schippers J., 2005, “Optimising the
operation of a MBR pilot plant by quantitative analysis of the membrane fouling mechanism”,
Water Sci. Tech. 51 (6), 19-25.