Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010

Trang 54 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ BẰNG
CÔNG NGHỆ LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ TRÊN CÁC LOẠI VẬT LIỆU LỌC KHÁC
NHAU
Nguyễn Thị Thanh Phượng
(2)
, Nguyễn Văn Phước
(1)
, Thiệu Cẩm Anh
(1)
(1)Viện Môi trường và Tài nguyên, ĐHQG-HCM
(2)Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG-HCM
(Bài nhận ngày 11 tháng 08 năm 2010, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 10 tháng 12 năm 2010
)
TÓM TẮT: Nghiên cứu ñược thực hiện nhằm ñánh giá hiệu quả xử lý nước thải tinh bột bằng
công nghệ lọc sinh học hiếu khí trên 4 loại vật liệu lọc khác nhau: xơ dừa, than ñá, nhựa PVC và nhựa
Bio - Ball BB-15.
Kết quả nghiên cứu trong ñiều kiện phòng thí nghiệm ñã chứng tỏ cả 4 mô hình lọc sinh học hiếu
khí ñều có khả năng xử lý hàm lượng hữu cơ và N với hiệu quả cao. COD, N giảm 90-98%; 61-92 %
ở tải trọng hữu cơ dao ñộng từ 0,5; 1; 1,5 và 2 kgCOD/m
3
.ngày.
Số liệu nghiên cứu ñã xác ñịnh xơ dừa là giá thể lọc tốt nhất trong 4 loại vật liệu nghiên cứu.
Trong mô hình lọc sinh học với giá thể xơ dừa, hiệu quả xử lý COD ñạt ñến 98% và tốc ñộ phân hủy cơ
chất ñạt 0,6 kgCOD/kgVSS.ngày. Kết quả nghiên cứu mở ra một triển vọng mới cho việc áp dụng các
loại vật liệu rẻ tiền, sẵn có trong nước làm giá thể cho xử lý nước thải.
Từ khóa: vật liệu lọc, xử lý chất dinh dưỡng, xử lý chất hữu cơ, nước thải tinh bột mì, lọc sinh
học hiếu khí.
1. GIỚI THIỆU


Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 55
4m, trung bình là 1,8 – 2,5m. Gỗ nên chọn loại
gỗ ñỏ, và các loại vật liệu nhựa lượn sóng hoặc
gấp nếp ñược xếp thành những khối bó chặt
ñược gọi là modun vật liệu [1].
Trong những năm gần ñây, do kỹ thuật
chất dẻo có nhiều tiến bộ, nhựa PVC (polyvinyl
cloride), PP (polypropylen), Poly uretan ñược
làm thành tấm lượn sóng, gấp nếp, dạng cầu
khe hở, dạng vành hoa (plasdek), dạng vách
ngăn v.v… có ñặc ñiểm là rất nhẹ và ñáp ứng
các yêu cầu kỹ thuật như diện tích bề mặt riêng
lớn (80 – 220m
2
/m
3
) tạo ñiều kiện cho quá trình
hấp thụ và phát triển của vi sinh vật; lực cản
không khí thấp (giảm mức ñộ sụt áp và năng
lượng cần sử dụng cho máy bơm); chỉ số chân
không cao ñể tránh lắng ñọng (thường cao hơn
90%); ñộ bền cơ học lớn; hoạt tính sinh học
cao và ổn ñịnh hóa học.
Vật liệu là chất dẻo khác nhau về hình
dạng ñược xác ñịnh bằng tỉ số giữa diện tích bề
mặt/thể tích, trọng lượng/thể tích, tính xốp của
vật liệu, bản chất của vật liệu. Chúng ñược chia
làm hai loại chính: vật liệu có sắp xếp và vật
liệu ñể rối với tuổi thọ trung bình vào khoảng Xơ dừa
Nhựa Bio- Ball BB 15
Nhựa PVC
Than ñá
Hình 1: Mô hình thí nghiệm
Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010

Trang 56 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM
Vật liệu lọc: 4 loại vật liệu lọc ñược lựa
chọn bao gồm: xơ dừa, than ñá, nhựa ruột gà
(sản xuất tại VN) và nhựa tổng hợp Bio-ball
BB15 (England).
Xơ dừa (coir): Có diện tích bề mặt riêng
lớn (>500 m
2
/m
3
thể tích), ñộ xốp cao, ñường
kính một sợi: 0.435mm, mật ñộ xơ dừa trong
bể: 20 g/L.
Than ñá: Diện tích bề mặt riêng là 45,93
– 69 m
2
/m
3
.

phòng thí nghiệm, nhiệt ñộ môi trường dao
ñộng từ 30 – 32
0
C. Nước thải ñược trung hòa
bằng NaOH ñạt pH trung tính (pH = 7,1 – 7,5).
COD ban ñầu ñược thay ñổi trong khoảng 500
– 2000 mg/L (pha loãng từ nước thải nguyên
thủy ñến các giá trị yêu cầu).
Bảng 1. Thành phần, tính chất nước thải tinh bột mì
pH
COD
(mg/L)
BOD
(mg/L)
CN
-
(mg/L)
SS
(mg/L)
N-NH
3
(mg/L)
N-Tổng
(mg/L)
P-Tổng
(mg/L)
3.9-4.5 4.800-16.000 2500-11550 2 - 75 350-1000 95-182 145-470 127-432

Mầm vi sinh cho vào bể phản ứng ñược
lấy từ Khu Công Nghiệp Tân Bình có TS

2kgCOD/ngày.
Ở mỗi tải trọng, tiến hành phân tích các
chỉ tiêu COD, pH, N – NH
3
, N – NO
3
-
, N –
NO
2
-
, TNK, Tổng Phospho. Trong ñó, chỉ tiêu
tổng Nitơ Kjeldahl ñược phân tích vào cuối
mỗi ñợt tải trọng.
Với mỗi tải trọng, khi hiệu quả xử lý ñạt
ổn ñịnh, tiến hành phân tích các thông số theo
thời gian nhằm ñánh giá tốc ñộ phân hủy cơ
chất và xác ñịnh các thông số ñộng học.
2.4. Phương pháp xác ñịnh thông số
ñộng học
Mô hình Stover – Kincannon và mô hình
bậc hai ñược xem là mô hình phù hợp, ñã ñược
áp dụng phổ biến ñối với các hệ thống lọc sinh
học [6], [7].
Phương trình ñộng học của mô hình
Stover-Kincannon ñược trình bày như sau:
)/(
)/(
max
VQSK

B
ei
+=
−
=






−
(3)
Trong ñó: dS/dt là tốc ñộ xử lý cơ chất
(g/L.ngày); U
max
hằng số tốc ñộ tiêu thụ cơ chất
lớn nhất (g/L.ngày); K
B
là hằng số bão hòa (g/L
ngày); V là thể tích lớp vật liệu lọc.
Phương trình (4) thể hiện mối quan hệ
giữa (dS/dt)
-1
theo giá trị nghịch ñảo của tải
trọng chất hữu cơ V/(QS
i
). Đồ thị cắt trục tung
tại (0, 1/U
max

U
=
;
max
1
b
U
=

Phương trình tổng quát của mô hình ñộng
học bậc 2 như sau:
2
0
)(2








=
−
S
S
Xk
dt
dS
S

a
S)(2
0
=
và b=1.
0
0
S
SS −

là hiệu quả xử lý cơ chất và ñựơc kí hiệu là E.
Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010

Trang 58 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM
Do ñó phương trình cuối cùng có thể viết
lại như sau:
θ
θ
ba
E
+=
(7)
Trong ñó: S, S
0
lần lượt là nồng ñộ cơ chất
ñầu ra và ñầu vào (mgCOD/l); X là nồng ñộ
sinh khối trung bình trong bể phản ứng
(mgVSS/l); θ là thời gian lưu nước (ngày); k
2(S)


8.6
8.8
0 2 4 6 8 10 12
Thời gian (ngày)
pH
Tải trọng 1,5 kg COD/m
3
.ngày
7
7.2
7.4
7.6
7.8
8
8.2
8.4
8.6
8.8
0 2 4 6 8 10 12
Thời gian (ngày)
pH
Tải trọng 2 kg COD/m
3
.ngày
7
7.2
7.4
7.6
7.8
8