MỞ ĐẦU 1. Đặt van đề Ngành thủy sản có vị trí đ c biệt quan trong trong chi n lược phát triển kinht - xã hội Việt Nam. Trong những năm qua sản xuất thủy sản đã đạt được những thành tựu đáng kế Năm 2011, tong lượng thủy sản đạt trên 5,2 triệu tan [1]. M t hàng thủy sản Việt Nam đã có m t trên 164 quốc gia, thủy sản luôn nằm trong top các m t hàng xuất khẩu của quốc gia và giữ vững vi trí top 10 nước xuất khẩu thủy sản hàng dau th giới với kim ngạch xuất khẩu năm 2011 đạt trên 6,11 tỷ [1] Ð n nay, thủy sản đã phát triển thành một ngành kinht mũi nhọn, một ngành sản xuất hàng hóa lớn, đi đầu trong hội nhập kinht quốc t.
D c trưng cơ bản của ngành CBTS là tiêu thụ một lượng lớn nước và nước thải có tải trọng hữu cơ cao, chủ y u là những thành phan dễ phân hủy sinh học và các chất dinh dưỡng nito và photpho .N u những thành phan nay không được xử lý ho c xử ly không đạt tiêu chuẩn xả thải sẽ gây ảnh hưởng đối với nguồn ti p nhận, đ c biệt là hiện tượng phú dưỡng hóa xảy ra khi nguồn thải có nông độ các chất dinh dưỡng nito và photpho cao Dé tránh hiện tượng phú dưỡng hóa xảy ra đối với nguồn ti p nhận thì việc loại bỏ đồng thời COD, nito và photpho là việc rất can thi t [2]. Một số công nghệ đã được nghiên cứu có thé loại bỏ đồng thoi COD và các chất dinh dưỡng nito, photpho như: công nghệ University of Cape Town (UCT), Modified University of Cape Town (MUCT), Anaerobic/Anoxic/Oxic (AAO)). Trong đó, AAO là hệ thống tích hợp sinh trưởng lo lửng của vùng ky khí, thi u khí và hi u khí và là quá trình được sử dụng phổ bi n nhất trong các nhà máy xử lý nước thải để loại bỏ đồng thời nito và photpho [15]. Tuy nhiên, có hai vẫn đề vận hành chính tôn tại trong hệ thống AAO: e Thứ nhất, van dé đối nghịch thời gian lưu b n của VSV nitrat hóa (thời gian lưu b n dai) và VSV tích lũy polyphosphat (PAOs) (thời gian lưu b n ngắn) đã không được giải quy t trong hệ thống AAO [2] [15].
e Thứ hai, lượng NO; -N trong bùn tuần hoàn là một y u tố kiềm hãm sự giải phóng P trong bể ky khí, do VSV khử nitrat sẽ cạnh tranh nguồn carbon với 2 PAOs và sự giải phóng photpho sẽ không xảy ra cho đ n khi quá trình khử nitrat được hoàn tat [2] [15]. Để nâng cao hiệu quả xử ly đồng thời COD, nito va photpho thì một số công nghệ cải tỉ n của hệ thống AAO đã được đưa ra như: công nghệ AAO-MBBR-MBR, AAO-MBR, AAO k t hợp bồ sung giá thé sợi polyprobylene, AAO-BAF.trong đó hệ thông k t hợp AAO-BAF là hệ thống k t hợp giữa ky khí/thi u khí/h¡ u khí - lọc sinh học (Anaerobic/Anoxic/Oxic - Biological Aerated Filter), hệ thống AAO- BAF với hai đường bùn có khả năng giải quy t được vấn đề cạnh tranh thời gian lưu b n giữa VSV nitrat hóa và VSV khử photpho (PAOs) Trong đó, quá trình AAO chịu trách nhiệm chính cho việc loại bỏ chất hữu cơ, photpho và khử nitrat. Bé BAF chịu trách nhiệm chính cho việc nitrat hóa, hầu h t nước dòng ra từ bể BAF đều tuần hoàn về ngăn thi u khí của quá trình AAO. Hệ thống k t hợp AAO- BAF là hệ thống rất hiệu quả trong viêc loại bỏ đồng thời nito và photpho, bởi vì nó còn mang cả những ưu điểm của quá trình bùn hoạt tính và quá trình màng sinh học [4].
hệ thống k thợp AAO-BAF còn có những ưu điểm khác như e Thứ nhất, quá trình nitrat hóa rất khó xảy ra trong bể hi u khí của hệ thống k thop AAO-BAF nhờ áp dụng thời gian lưu b n ngắn, dẫn đ n dòng nước đầu ra của hệ thống rat ít ho c không chứa nitrat hay nitrit, do đó mà hiện tượng bùn nổi trong hệ thống AAO hi m khi xuất hiện [5] e Thứ hai, trong hệ thong AAO-BAF, dòng bùn tuần hoàn từ bể lang 1 về bể ky khí chứa rất ít ho c không chứ nitrat, do đó tạo điều kiện thích hợp cho quá trình tích lũy PHB của PAOs [4], [5]. e Thứ ba, những hợp chất hữu cơ hau h t đều đã được loại bỏ ở hệ trong AAO của hệ thông k t hop AAO-BAF Do đó, càng tạo điều kiện thích hợp cho VSV nitrat hóa phát triển hơn là VSV dị dưỡng Điều đó không những tăng cường hiệu quả của quá trình nitrat hóa mà còn giảm hiện tượng nghẹt bùn trong bề BAF [2]. 3 Từ những phân tích trên có thé thay được hệ thống k t hợp AAO-BAF là công nghệ day hứa hẹn trong việc loại bỏ đồng thời nito và photpho trong nước thải. Như chúng ta đã bi t, tải trọng hữu cơ có ảnh hưởng rất lớn đ n hiệu quả xử lý sinh học, do đó đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiéu quả loại bỏ đồng thời Nito và Photpho trong nước thải chế biến thủy sản bằng mô hình AAO-BAF” duoc dua ra.
Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá hiệu quả xử ly COD; hiệu quả xử lý đồng thời nito và photpho trong nước thải CBTS bang mô hình k t hợp AAO-BAF khi tăng dan tải trọng hữu cơ từ 0,50 đ n 1,25 kg COD/m ngay tương ứng với giảm dan thời gian lưu nước từ 21,6 đ n9,82 giờ. Nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu Nhiệm vụ 1: nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thiết lập mô hình nghiên cứu % Nội dung: thi t lập mô hình nghiên cứu © Lậpk hoạch và sơ đồ nghiên cứu o Ch tạo mô hình nghiên cứu ở quy mô phòng thí nghiệm với thé tích là 54L, trong đó thé tích của AAO là 36L, CVy kh Vini u khí: Whi u khí = 1:1:2) va thể tích của BAF là 18 L o Tìm ki m nguồn nước thai và bùn phù hợp, có thé là nước thai CBTS tai nhà máy ho c nước thải giả lập. o Ti n hành lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu COD trong nước thải, chỉ tiêu MLSS trong b n trước khi khởi động mô hình Nhiệm vụ 2: vận hành mô hình với nước thai CBTS với tai trong hữu cơ từ 0,5- 1,25 kg COD/m. + Nội dung 1: Chạy thích nghi mô hình bắt đầu với tải trọng hữu co 0,22 kg COD/mỉ.ngày và tăng dần đ n tải trọng hữu cơ đạt 0,50 kg COD/m’ ngay, khi hiệu suất xử lý COD của mô hình đạt 80% thì k t thúc giai đoạn thích nghi 4 % Nội dung 2: Vận hành mô hình với nước thải CBTS và tải trọng hữu cơ tăng dan từ 0,50 đ n 1,25 kg COD/m .ngày tương ứng với thời gian lưu nước giảm dan từ 21,6 giờ đ n 9,82 giờ, lay mẫu theo trình tự k hoạch dé ra và phân tích các chỉ tiêu COD, SS, NH¿”-N, NO3-N, NO; -N, TKN, TP, MLSS.
Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đ n hiệu quả loại bỏ đồng thời nito và photpho, hiệu quả loại bỏ COD, SS. Phương pháp nghiên cứu 4. Tổng quan tài liệu Ti n hành thu thập thông tin, tài liệu, số liệu có liên quan từ các nguôn sách, giáo trình từ các tác giả nổi ti ng như: Nguyễn Th Đồng, George Tchobanoglous, Franklin L.và các bài báo khoa học từ các tạp chí như: Bioresource Technology, Chemical Engineering Journal, Journal of Environmental ScIences.được tham khảo chu y utừ http://www.com/ và các báo cáo có liên quan. Phân tích, tổng hợp làm cơ sở lý thuy t cho việc định hướng và thực hiện các nội dung nghiên cứu.
Thực nghiệm mô hình Thi tk ,ch tạo mô hình AAO-BAF bang mica ở quy mô phòng thí nghiệm Vận hành với bốn tải trọng hữu cơ tăng dan từ 0,50; 0,75; 1,00 và 1,25 kg COD/m”.ngày Lay mẫu ở dau vào va đầu ra của mỗi bề trong mô hình, phân tích các chỉ tiêu COD, NH," -N, NO; -N, TKN, NO, N, TP va MLSS ở mỗi tải trong. Khao sát sự ảnh hưởng của tai trọng hữu co đ n hiệu quả xử lý của mô hình nghiên cứu. Tính toán mô hình Ti n hành thu thập tài liệu, các bài báo nghiên cứu có liên quan đ n tỷ lệ thể tích tối ưu của hệ thống AAO, giá thé trong BAF và các tài liệu về thi tk. Từ đó lựa chọn được tải trọng hữu cơ và tỉ lệ thé tích phù hợp cho mô hình AAO-BAF và tính toán được các thông số thi tk.
Lấy mẫu và phân tích 5 Quá trình phân tích mẫu tuân theo các phương pháp trong Quy Chuẩn Việt Nam (QCVN) k t hợp với Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, Eaton DA, va AWWA). Xứ lý số liệu Tat cả các số liệu phân tích trong luận văn này là giá trị trung bình của ba lần thí nghiệm (một mẫu được phân tích ba lần). K t quả biện luận được lay theo gia tri trung bình cho từng nghiệm thức bang phan mềm Microsoft Excel 2010. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu % Đối twong nghiên cứu e Nước thải giả lập được ủ từ ph phẩm thủy sản, và đã được xử lý sơ bộ và qua phân hủy ky khí e Mô hình AAO - BAF được ch tạo băng mica ở quy mô phòng thí nghiệm, bao gồm bể ky khí, thi u khí, hi u khí, bé lăng 1, bể BAF và bề lắng 2 nối ti p nhau.
“+ Pham vi nghiên cứu e Đề tài nghiên cứu trên mô hình AAO-BAF được ti n hành theo bốn tai trọng hữu cơ: 0,50; 0,75; 1,00 và 1,25 kg COD/m” ngày tương ứng với thời gian lưu nước lần lượt là 21,6; 15,43; 12 và 9,82 giờ. Nông độ COD đầu vào dao động từ 500-640 mg/L. Tính mới của đề tài Sự k t hợp bể BAF (lọc sinh học) vào hệ thông AAO (ky khi/thi u khi/hi u kh?) thông thường dé tạo ra hệ thống k thợp AAO — BAF (ky khi/thi u khí/h¡ u khí - lọc sinh học) nham tăng cường hiệu qua loại bỏ đồng thời nito và photpho được ứng dụng trong xử lý nước thai CBTS là có tính mới. Y nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài + Ý nghĩa khoa học Tạo thời gian lưub nph hợp cho PAOs và VSV nitrat hoá nhờ thời gian lưub n khác nhau ở bể hi u khí và bé BAF.