Nghiên cứu xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ SBR kết hợp giá thể Biofringe

Nước thải từ KCN thường chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, bao gồm các chất hữu cơ (đánh giá qua chỉ số BOD, COD), chất rắn lơ lửng (TSS), và các chất dinh dưỡng như nitơ và photpho. Sự đa dạng về nguồn gốc và thành phần của nước thải khiến việc lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp trở nên khó khăn. Nước thải khu công nghiệp đặc trưng bởi sự biến động lớn về lưu lượng và nồng độ ô nhiễm, đòi hỏi công nghệ có khả năng thích ứng cao.

Công nghệ SBR là một quá trình xử lý nước thải sinh học theo mẻ, bao gồm các giai đoạn: nạp nước, phản ứng, lắng, xả nước và chờ. Ưu điểm của bể SBR là tính linh hoạt, dễ điều chỉnh các thông số vận hành để phù hợp với đặc điểm nước thải đầu vào. Tuy nhiên, công nghệ SBR truyền thống vẫn còn hạn chế về hiệu quả xử lý, đặc biệt là đối với các chất dinh dưỡng và khả năng chịu tải trọng cao.

Giá thể Biofringe là một loại vật liệu mới được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải. Nó có cấu trúc sợi đặc biệt, tạo điều kiện cho vi sinh vật bám dính và phát triển, giúp tăng mật độ sinh khối trong hệ thống. Việc kết hợp giá thể Biofringe vào công nghệ SBR (tạo thành hệ thống SBR Biofringe) giúp cải thiện hiệu quả xử lý, tăng khả năng chịu tải và ổn định hệ thống.

Một trong những thách thức lớn nhất là việc loại bỏ nitơ và photpho trong nước thải. Các chất này có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe con người. Các công nghệ xử lý nitơ, photpho trong nước thải truyền thống thường đòi hỏi chi phí đầu tư và vận hành cao, cũng như quy trình phức tạp.

Chi phí vận hành là một yếu tố quan trọng cần xem xét khi lựa chọn công nghệ xử lý nước thải. Các KCN thường có xu hướng tìm kiếm các giải pháp có chi phí vận hành công nghệ SBR thấp, đồng thời vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý. Việc tối ưu hóa quy trình vận hành và giảm thiểu sử dụng hóa chất là những giải pháp thường được áp dụng.

Lượng bùn thải sinh ra trong quá trình xử lý nước thải cũng là một vấn đề cần quan tâm. Bùn thải cần được xử lý và tiêu hủy một cách an toàn, tốn kém. Các công nghệ có khả năng giảm thiểu lượng bùn thải, hoặc biến bùn thải thành tài nguyên, đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi.

Hai mô hình bể SBR được xây dựng với cùng thể tích, một bể có giá thể Biofringe (mô hình SBR Biofringe), một bể không có giá thể Biofringe (mô hình SBR đối chứng). Các mô hình được vận hành với nước thải khu công nghiệp ở các tải trọng khác nhau. Mục tiêu là so sánh hiệu quả loại bỏ COD và các chất dinh dưỡng giữa hai mô hình.

Các giai đoạn trong chu kỳ SBR (nạp nước, phản ứng, lắng, xả nước, chờ) được điều chỉnh để tối ưu hóa hiệu quả xử lý. Các thông số như thời gian phản ứng, tốc độ khuấy trộn, nồng độ oxy hòa tan được kiểm soát chặt chẽ. Mục tiêu là tìm ra quy trình vận hành SBR Biofringe hiệu quả nhất.

Mẫu nước thải được lấy ở đầu vào và đầu ra của các mô hình để phân tích các chỉ tiêu quan trọng như COD, NH4-N, TN, TP. Các phương pháp phân tích tuân thủ theo quy chuẩn Việt Nam (QCVN) và các tiêu chuẩn quốc tế. Kết quả phân tích được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống SBR Biofringe.

Hệ thống SBR Biofringe cho thấy khả năng loại bỏ COD vượt trội so với hệ thống SBR truyền thống ở các tải trọng khác nhau. Điều này là do sự phát triển của vi sinh vật xử lý nước thải trên giá thể Biofringe, giúp tăng tốc độ phân hủy các chất hữu cơ.

Hệ thống SBR Biofringe có khả năng xử lý nitơ và photpho hiệu quả hơn so với hệ thống SBR truyền thống. Giá thể Biofringe tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình nitrat hóa, khử nitrat và hấp thụ photpho, giúp giảm nồng độ các chất dinh dưỡng trong nước thải.

Ảnh hưởng của pH và ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình xử lý trong hệ thống SBR Biofringe cũng được nghiên cứu. Kết quả cho thấy pH và nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến hoạt động của vi sinh vật và hiệu quả xử lý của hệ thống. Cần kiểm soát chặt chẽ các thông số này để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định.

Việc áp dụng công nghệ SBR Biofringe có thể giúp các KCN cải thiện chất lượng nước thải đầu ra, đáp ứng các quy chuẩn môi trường ngày càng khắt khe. Điều này góp phần bảo vệ nguồn nước và sức khỏe cộng đồng.

Hệ thống SBR Biofringe có thể giúp tiết kiệm chi phí vận hành so với các công nghệ truyền thống. Ngoài ra, lượng bùn thải sinh ra cũng ít hơn, giúp giảm chi phí xử lý và tiêu hủy bùn.

Nước thải tái sử dụng là một xu hướng quan trọng trong bối cảnh khan hiếm nguồn nước. Công nghệ SBR Biofringe có thể giúp nâng cao chất lượng nước thải sau xử lý, đáp ứng các tiêu chuẩn để tái sử dụng cho các mục đích khác nhau, như tưới tiêu, làm mát, hoặc sản xuất công nghiệp.

Công nghệ SBR Biofringe mang lại nhiều ưu điểm so với các công nghệ truyền thống, bao gồm hiệu quả xử lý cao, chi phí vận hành thấp, giảm lượng bùn thải và khả năng tái sử dụng nước thải.

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình SBR, như điều chỉnh thời gian các pha, tốc độ khuấy trộn, nồng độ oxy hòa tan. Ngoài ra, cần nghiên cứu về ảnh hưởng của các chất độc hại đến hoạt động của vi sinh vật trên giá thể Biofringe.

Việc tìm kiếm và phát triển các loại giá thể sinh học mới có hiệu quả cao hơn là một hướng nghiên cứu quan trọng. Các giá thể mới cần có diện tích bề mặt lớn, độ bền cao và khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật.