Nghiên cứu phát triển giá thể mang vi sinh vật dạng chuyển động ứng dụ

Nhu cầu có sản phẩm vật liệu mang vi sinh (giá thể vi sinh Made in Việt Nam)

Tại Việt Nam, hầu hết các loại vật liệu mang được sử dụng trong công nghệ giá thể mang màng vi sinh chuyển động (MBBR) đa phần đều được nhập khẩu, có khả năng xử lý khá hiệu quả, nhưng giá thành cao. Vì thế, nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thuộc Đại học Quốc gia Hà Nội đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phát triển giá thể mang vi sinh vật dạng chuyển động ứng dụng xử lý nước thải sinh hoạt mô hình pilot” từ thời gian từ năm 2017 đến năm 2019.

Những mực tiêu chính của đề tài cần đạt được

Đề tài nhằm thực hiện ba mục tiêu sau:

- Xây dựng được quy trình công nghệ xử lý bậc 2 và 3 cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng kỹ thuật màng vi sinh chuyển động ổn định về mật độ bùn hoạt tính, tiêu chuẩn xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại B;

- Chế tạo được vật liệu mang vi sinh vật dưới dạng chuyển động, có diện tích bề mặt lớn, thích hợp cho xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ và tăng hiệu quả xử lý Ni tơ trong nước thải;

- Xây dựng được mô hình xử lý nước thải sinh hoạt quy mô pilot với công suất 0,5m³/ngày đêm, có sử dụng vật liệu mang vi sinh chuyển động quy mô phòng thí nghiệm, thử nghiệm với nước thải thực tế tại trạm xử lý Kim Liên.

Dựa trên các kết quả thực nghiệm thu được, nhóm nghiên cứu đã đưa ra được quy trình sản xuất 2 loại vật liệu mang chế tạo từ xơ mướp (XM), đá rỗng thủy tinh (TT). Các vật liệu này có các đặc tính hóa lý phù hợp với tiềm năng trở thành vật liệu mang với hiệu quả cao, chi phí thấp, cụ thể như sau: Vật liệu mang chế tạo từ XM có khối lượng riêng 0,026 g/cm³, thể tích rỗng 82,5% ± 3%, tổng diện tích hấp phụ bề mặt 22,52x103 m²/m³ và đơn vị diện tích hấp phụ bề mặt tại p/p2=0,15 là 0,849 m²/g; Vật liệu mang chế tạo từ đá thủy tinh M3 có diện tích bề mặt 726x103 m²/m³, thể tích rỗng 96,96% và khối lượng riêng 1,09 g/cm³. Vật liệu được chế tạo đều có tính hiệu dụng cao nhờ các đặc tính cao hơn so với các loại vật liệu hiện đang được sử dụng và bán trên thị trường.

Đề tài đã xây dựng được mô hình MBBR 0,5 m³/ngđ gồm hệ thống ba bể nối tiếp: bể thiếu khí, bể MBBR hiếu khí chứa XM biến tính hoặc TT với mật độ 30% thể tích để xử lý nước thải sau bể lắng sơ cấp của Nhà máy xử lý nước thải Kim Liên. Sau khi vận hành và phân tích kết quả mẫu nước sau xử lý, hệ thống xử lý với vật liệu mang XM có DO trong bể thiếu khí được giữ ổn định dưới 2 mg/l và tại bể hiếu khí, DO đều lớn hơn 2 mg/l cho hiệu suất quá trình nitrat trung bình là 90,2%; hiệu quả xử lý COD trung bình của hệ thống sử dụng XM biến tính đạt 88,8%, cao hơn 5,3% so với hiệu suất xử lý của hệ thống khi không có vật liệu mang là 83,5%; hiệu suất khử nitrat trung bình là 47,7%, tăng 21,5% so với hiệu suất xử lý của hệ thống khi không có vật liệu mang là 26,2%; hiệu suất xử lý trung bình N tổng số và N amoni lần lượt là 61,9% và 91,05%. Đối với hệ thống xử lý với vật liệu mang TT có DO bể thiếu khí được kiểm soát ổn định, luôn duy trì ở mức 0,5 - 1,5 mg/l, DO bể hiếu khí trong khoảng 3,3 - 5,3 mg/l cho hiệu suất quá trình nitrat trung bình là 90,3%, cao hơn 4,8% so với hiệu suất của hệ thống khi không có vật liệu mang là 85,5%; hiệu quả xử lý COD trung bình cả quá trình đạt 89,4%, cao hơn 5,9% so với hiệu suất xử lý của hệ thống khi không có vật liệu mang là 83,5%; hiệu suất khử nitrat trung bình là 47,9%, tăng 21,7% so với hiệu suất xử lý của hệ thống khi không có vật liệu mang là 26,2%; hiệu suất xử lý trung bình N tổng số và N amoni lần lượt là 67,1% và 90,3%.

(Hình ảnh một số giá thể vi sinh mang trên thị trường)

Các chỉ tiêu của nước đầu ra của 2 hệ thống xử lý sử dụng vật liệu mang XM và TT quy mô phòng thí nghiệm cho kết quả phân tích luôn đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo QCVN 14:2008/BTNMT cột B. Các nhóm vi sinh vật phát triển tốt trong hệ thống MBBR cho thấy có sự tương đồng với vi sinh vật trên vật liệu mang, có khả năng xử lý chất hữu cơ dễ phân hủy, gây bệnh, hay có khả năng chuyển hóa kim loại nặng, thậm chí có loài còn được biết đến có khả năng thích nghi trong điều kiện khắc nghiệt.