I. Tính cấp thiết của luận án
Công nghệ yếm khí đang ngày càng trở nên quan trọng trong xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải chứa nhiều chất hữu cơ. Theo thống kê, khoảng 80% lượng nước thải có thể xử lý bằng công nghệ sinh học. Công nghệ này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn tạo ra năng lượng tái tạo dưới dạng khí biogas. Các hệ thống tuần hoàn IC (Internal Circulation) đã chứng minh hiệu quả cao trong việc xử lý nước thải, với khả năng chịu tải lớn và năng suất cao. Sự phát triển của các hệ thống này từ những năm 1990 đến nay cho thấy tiềm năng ứng dụng rộng rãi của chúng. Tuy nhiên, tài liệu hướng dẫn thiết kế cho hệ thống IC còn hạn chế, điều này tạo ra nhu cầu cấp thiết cho các nghiên cứu nhằm xác định các thông số thiết kế cơ bản cho hệ thống này.
II. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là ứng dụng công nghệ yếm khí tuần hoàn nội (IC) trong xử lý nước thải giàu hữu cơ. Cụ thể, nghiên cứu sẽ xác lập mối quan hệ giữa các thông số thiết kế như tải lượng và tốc độ nước dâng với các thông số thiết kế của hệ IC. Nghiên cứu cũng sẽ xác định khả năng khuấy trộn trong hệ thống bằng khí sinh ra và các thông số thiết kế cần thiết cho hệ thống IC. Điều này sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất xử lý và nâng cao khả năng ứng dụng của công nghệ này trong thực tiễn.
III. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu bao gồm bốn phần chính. Phần đầu tiên là thực nghiệm xác định tỷ lệ lượng nước được kéo lên bởi mỗi lượng khí ở các mức ngập nước khác nhau. Phần thứ hai sẽ thiết lập phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa các thông số thiết kế và các thông số vận hành. Phần thứ ba sẽ tập trung vào việc chế tạo và vận hành hệ IC với nước thải chăn nuôi lợn nhằm xác định năng suất xử lý. Cuối cùng, nghiên cứu sẽ tính toán khả năng khuấy trộn của khí sinh ra và nước tuần hoàn để xác định các thông số thiết kế cho hệ IC.
IV. Những đóng góp khoa học và tính mới của luận án
Luận án này đóng góp vào việc xác định giá trị các thông số thiết kế cho công nghệ hệ thống IC. Các kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ lượng nước được kéo lên bởi mỗi lượng khí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tiết diện ống dẫn, mức ngập nước, chiều cao xả nước, độ nhớt và khối lượng riêng của dung dịch. Những phát hiện này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có thể áp dụng thực tiễn trong thiết kế và vận hành các hệ thống xử lý nước thải yếm khí cao tải.
V. Giá trị thực tế và ứng dụng các kết quả của luận án
Nghiên cứu này cung cấp thông tin quan trọng về thiết kế hệ thống IC và khả năng ứng dụng của nó trong xử lý nước thải. Công nghệ xử lý yếm khí cao tải không chỉ giúp giảm chi phí đầu tư và vận hành mà còn có tiềm năng thu hồi năng lượng từ biogas. Việc áp dụng công nghệ này sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững trong lĩnh vực xử lý nước thải, đặc biệt là trong bối cảnh gia tăng ô nhiễm môi trường hiện nay.
