Tác giả: Nguyễn Thị Thu Hiền1, Nguyễn Thị Phương Thanh1, Tạ Thanh Tùng1, Võ Thành Lê1, Phạm Đức Thắng1, Xuân Thị Thoa1, Lê Mạnh Anh2
Đơn vị: [1] Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô.
[2] Công ty cổ phần Giấy Vạn Điểm.
Nội dung chính của giải pháp/nghiên cứu:
- Nghiên cứu lựa chọn giá thể MBBR phù hợp với điều kiện nước thải giấy bao bì;
- Nghiên cứu xác định các điều kiện công nghệ vận hành hiệu quả;
- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ xử lý hiếu khí ứng dụng công nghệ MBBR;
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bể sinh học hiếu khí và hiệu quả kinh tế khi ứng dụng công nghệ MBBR.
Mục tiêu giải pháp/nghiên cứu
Đề tài sẽ góp phần ổn định và nâng cao hiệu quả xử lý nước thải tại bể xử lý sinh học hiếu khí. Đồng thời nâng cao hiệu quả xử lý của toàn hệ thống, đảm bảo tiêu chuẩn xả thải đạt yêu cầu theo quy định của pháp luật.
Là cơ sở để các doanh nghiệp sản xuất giấy bao bì công nghiệp quy mô vừa và nhỏ hướng tới việc ứng dụng công nghệ MBBR vào thực tiễn để cải thiện và nâng cao chất lượng nước thải sau khi xử lý, đáp ứng được các tiêu chuẩn xả thải hiện hành.
Kết quả nghiên cứu/giải pháp
Đã thiết kế, lắp đặt được 01 bộ mô hình thiết bị và vận hành thử nghiệm thành công hệ thống pilot ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải nhà máy giấy bao bì công suất 5 lít/giờ. Chất lượng nước sau xử lý của toàn hệ thống đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 12:2015/BTNMT [cột A].
Đã xây dựng thành công quy trình công nghệ xử lý hiếu khí nước thải giấy bao bì ứng dụng công nghệ MBBR đạt tiêu chuẩn xả thải [QCVN 12:2015/BTNMT, cột A].
Đã tiến hành ứng dụng thử nghiệm xử lý nước thải của nhà máy sản xuất giấy bao bì công nghiệp và đánh giá được hiệu quả xử lý của bể sinh học hiếu khí và hiệu quả kinh tế khi ứng dụng công nghệ. Hiệu quả xử lý đối với BOD, COD và TSS lần lượt là 88,37%; 85,54% và 89,15%. Hiệu suất lớn nhất đều đạt >90%.
Giá trị ứng dụng
Công nghệ MBBR được sử dụng để hỗ trợ cho sự phát triển vi sinh vật đồng thời là công nghệ xử lý linh hoạt, nhỏ gọn dễ vận hành. Hơn nữa, công nghệ MBBR không sử dụng hóa chất và các dẫn xuất hóa chất do đó không có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nhưng vẫn nâng cao hiệu quả xử lý. So với các hệ thống xử lý sinh học thông thường khác như hệ thống lọc phun hay đĩa lọc sinh học [RBC], lọc đệm cố định ngập nước thì công nghệ MBBR có thời gian xử lý ngắn hơn, chiếm ít diện tích hơn. Với những thông tin về tính chất nước thải nhà máy giấy có nồng độ ô nhiễm COD cao thì ứng dụng công nghệ MBBR là phù hợp.
Hơn nữa, đối với các nhà máy giấy đã hoạt động khoảng 5 năm trở về trước, đa số hệ thống xử lý nước thải được thiết kế, vận hành với hiệu quả chưa cao. Để đạt được các tiêu chuẩn thải cột A, các nhà máy thường xây dựng nhiều bể sinh học [xử lý nhiều bậc] ít nhất là 3 bể, chi phí vận hành tốn kém. Đối với những nhà máy có diện tích đất hạn chế, hệ thống xử lý nước thải gặp nhiều khó khăn. Hiểu được thực trạng của ngành giấy đang gặp phải, tiếp thu công nghệ tiên tiến trên thế giới, việc bổ sung giá thể, tạo điều kiện cho vi khuẩn hình thành lớp màng sinh học là giải pháp gia tăng vi khuẩn sinh bào tử trong nước, nâng hiệu quả xử lý nước thải và cần được triển khai nhân rộng.
Giá thể vi sinh vật là nơi để vi sinh vật bám vào và phát triển thường là bên trong môi trường nước thải. Có thể nói đây là "nhà" của vi sinh vật.
Thay vì lơ lửng bên trong không gian của các bể xử lý nước thải ở bài viết này tập trung chủ yếu ở bể hiếu khí, tự sinh sôi phát triển thì vi sinh vật bám vào các giá thể vi sinh với hình dạng khác nhau, vật liệu khác nhau và phát triển.
Vậy mục đích của việc bổ sung các giá thể này vào trong các bể xử lý hiếu khí là gì?
- Giữ nồng độ vi sinh vật luôn ở mức ổn định: Khi hệ thống vận hành nước thải luôn luôn luân chuyển từ công trình này sang công trình khác. Vì vật vi sinh vật cũng theo dòng nước mà đi sang các bể khác.
Việc bổ sung giá thể giúp vi sinh vật có 1 giá đỡ để bám vào và luôn luôn ở trong bể hiếu khí. Không còn bị dòng nước thải mang sang các công trình tiếp theo.
Số lượng vi sinh vật trong bể luôn luôn ổn định và duy trì trạng thái làm việc tốt nhất.
- Tăng tiếp xúc giữa vi sinh vật và nước thải: Đây chính là sự khác biệt giữa các mẫu giá thể với nhau, cũng là yếu tố đánh giá sự hiệu quả làm việc của bể hiếu khí.
Đây còn là một trong các yếu tố làm căn cứ định giá sản phẩm này trên thị trường.
Hiện nay, thị trường có rất nhiều thiết kế hiện đại giúp tăng diện tích bề mặt của giá thể lên đến hàng chục lần mà những mẫu này đã dần được chứng minh được hiệu quả hoạt động của mình trong thực tế.
Trên thực tế, diện tích bề mặt của giá thể vi sinh là yếu tố quan trọng nhất, vì đây chính là thứ mà ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường và đưa ra được các yếu tố đánh giá sơ bộ xem nó có phù hợp với nhu cầu của ta hay không. Dưới đây mình sẽ giới thiệu sơ qua về các loại giá thể vi sinh phổ biến ở thị trường Việt Nam và cách tính thể tích cần dùng từng loại cho bể xử lý sinh học.
Cách tính thể tích giá thể vi sinh cần dùng cho bể xử lý nước thải
1. Giá thể vi sinh di động MBBR: Giá thể này có hình như những bánh xe đường kính thường rất nhỏ chỉ khoảng 8-25 mm [người ta còn gọi nó là giá thể viên xe]. Được làm từ vật liệu nhựa HDPE nguyên sinh, tuổi thọ có thể lên đến 20 năm. Lớp màng sinh học sẽ hình thành trên bề mặt giá thể, nhờ quá trình xoay chuyển liên tục mà lớp vi sinh sẽ tiếp xúc toàn diện với nước thải, vi sinh ăn chất bẩn trong nước để tăng sinh khối.
- So với các giải pháp khác, giá thể vi sinh MBBR được đánh giá khá cao và đang dần thay thế các giải pháp đã lỗi thời. Vì giá thể vi sinh MBBR còn là vật liệu vô cùng quan trọng trong quá trình nitrat hóa. Đây cũng là một trong những loại giá thể vi sinh hiện được nhiều công ty áp dụng nhất để xử lý nước thải.
- Tính thể tích giá thể mbbr cần dùng trong bể vi sinh hiếu khí: thể tích giá thể cần dùng sẽ bằng 10 ÷ 15% thể tích bể xử lý.
VD: Hệ thống xử lý sinh học có thể tích 50 m3. Vậy thể tích giá thể cần dùng: 5 ÷ 7,5 m3
2. Giá thể vi sinh dạng cầu: Đây là loại giá thể hình cầu có nhiều kích thước D50, D75, D105, D150 [mm], chúng được làm từ chất liệu nhựa PP với 2 màu thường gặp: đen, trắng. Các quả cầu này sẽ được thả nổi lơ lửng trong bể hiếu khí hay còn gọi là bể Aerotank. Chúng cũng được thả trực tiếp vào bể xử lý sinh học như giá thể vi sinh mbbr tuy nhiên sẽ mất nhiều thời gian hơn một chút.
- Tuy nhiên, trong thời gian này, khả năng hình thành lớp màng vi sinh hoạt động tốt hơn, tạo ra các chủng vi sinh và không ngừng tham gia vào quá trình phá vỡ vòng mạch xử lý chất thải, thậm chí đối với cả những chất thải khó phân hủy.
- Không chỉ nước thải, giá thể này còn có thể xử lý cả khí thải. Với áp suất làm việc cao, tốc độ lưu thông tốt, độ bám dính và bề mặt tiếp xúc đồng nhất. Giá thể vi sinh dạng cầu có thể phát huy tối đa khả năng mà không mất quá nhiều chi phí.
- Tính thể tích giá thể dạng cầu D50, D75 [mm] cần dùng trong bể vi sinh hiếu khí: thể tích cầu cần dùng sẽ bằng 15 ÷ 20% thể tích bể xử lý.
VD: bể xử lý sinh học có thể tích 40m3 thì lượng cầu cần dùng: 6 ÷ 8m3
- Tính thể tích giá thể dạng cầu D105, D150 [mm] cần dùng trong bể vi sinh hiếu khí: thể tích cầu cần dùng sẽ bằng 25 ÷ 30% thể tích bể xử lý.
VD: bể xử lý sinh học có thể tích 50m3 thì lượng cầu cần dùng: 12.5 ÷ 15m3
3. Giá thể Dạng tấm cố định: Là những tấm hình chữ nhật được làm từ chất liệu PVC. Hiện nay có 2 dạng tấm thường gặp là: dạng tấm đệm tổ ong & tấm lắng lamen
- Các tấm này được xếp gắn kết với nhau bằng keo dán nhựa tạo thành các khối nhìn giống hình hộp chữ nhật. Khi lắp đặt, các lỗ được đặt vuông góc với đáy bể để đảm bảo lưu thông dòng, đồng thời tránh bị áp lực của nước và khí từ đáy
- Cách tính thể tích tấm lamen trong bể lắng: thể tích tấm lamen cần dùng sẽ tính theo kích thước của bể lắng:
VD: bể lắng có kích thước DxRxH [6x4x3]m, vậy chiều cao bể lắng cần dùng 1 ÷ 1.5m. Từ đó, ta tính được thể tích tấm lắng cần dùng là 26 ÷ 36m3
- Tính thể tích đệm tổ ong cần dùng sẽ tính theo m2 của bể tương ứng với chiều cao.
VD: bể xử lý sinh học có kích thước DxRxH [4x4x3]m, chiều cao lắp giá thể đệm tổ ong 1.5 ÷ 2m. Thể tích đẹm tổ ong cần dùng trong bể sinh học là: 24 ÷ 32m2