I. Tính cấp thiết của đề tài
Vấn đề ô nhiễm môi trường từ chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) đang trở thành một thách thức lớn đối với Việt Nam, đặc biệt là trong bối cảnh gia tăng dân số và phát triển kinh tế. Theo báo cáo, CTRSH tăng trung bình 12% mỗi năm từ 2011 đến 2015. Phương pháp chôn lấp hiện nay chiếm 80% do chi phí thấp nhưng lại dẫn đến việc phát sinh nước rỉ rác có nồng độ ammonia cao. Việc xử lý nước rỉ rác này cần được chú trọng, đặc biệt là qua các công nghệ như quá trình CANON, kết hợp giữa nitrit hóa bán phần và anammox. Đề tài này sẽ nghiên cứu làm giàu hệ bùn anammox nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nitơ trong nước rỉ rác cũ.
1.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là làm giàu bùn anammox trên nền bùn hạt kỵ khí bằng công nghệ tuần hoàn nội bộ (IC). Nghiên cứu cũng nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nitơ của bể phản ứng tầng sôi CANON ở các tải trọng nitơ khác nhau. Việc này sẽ giúp cải thiện quy trình xử lý nước rỉ rác cũ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế trong xử lý nước thải.
1.2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu bao gồm bùn anammox và nước rỉ rác cũ từ bãi chôn lấp Gò Cát. Nước rỉ rác này có nồng độ ammonia cao, cần được xử lý hiệu quả. Nghiên cứu sẽ thực hiện trong phòng thí nghiệm tại Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc Gia TP.HCM, nơi có các thiết bị và điều kiện cần thiết cho việc thực hiện thí nghiệm.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu được thực hiện thông qua các thí nghiệm trong 270 ngày, bao gồm ba giai đoạn chính: làm giàu bùn anammox bằng mô hình IC, thích nghi bùn anammox và AOB trong bể phản ứng tầng sôi CANON, và xác định các thông số như kích thước hạt, sinh khối và hoạt tính riêng của vi khuẩn. Mô hình IC được thiết kế để tối ưu hóa quá trình làm giàu bùn anammox, trong khi bể phản ứng CANON sẽ được sử dụng để xử lý nitơ hiệu quả hơn.
2.1. Mô hình thí nghiệm
Mô hình thí nghiệm được thiết kế với sự kết hợp giữa công nghệ tuần hoàn nội bộ và bể phản ứng tầng sôi. Mô hình này cho phép kiểm soát các yếu tố như pH, nhiệt độ, và tải trọng nitơ, nhằm tối ưu hóa điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn anammox. Các thông số này được theo dõi chặt chẽ trong suốt quá trình thí nghiệm để đảm bảo tính chính xác của kết quả.
2.2. Phân tích và xử lý số liệu
Phương pháp phân tích số liệu bao gồm việc sử dụng các chỉ số sinh học và hóa học để đánh giá hiệu quả xử lý nitơ. Các thông số như nồng độ ammonia, nitrit, và nitrat sẽ được đo lường định kỳ để theo dõi hiệu suất của hệ thống. Kết quả sẽ được xử lý bằng các phương pháp thống kê để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý ammonium đạt được là 33,7% trong giai đoạn làm giàu bùn anammox. Sau khi thích nghi, hiệu suất xử lý ammonium và tổng nitơ ở tải trọng 0,94 kg N/m3.ngày đạt 47,4 ± 12,4%. Tuy nhiên, trong quá trình vận hành, nồng độ sinh khối giảm do sự cố nồng độ FA cao, dẫn đến hiệu suất xử lý giảm. Điều này cho thấy quá trình làm giàu bùn anammox cần thời gian dài và phải được kiểm soát chặt chẽ để đạt hiệu quả tối ưu.
3.1. Hiệu quả xử lý
Hiệu quả xử lý nitơ trong quá trình nghiên cứu cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các tải trọng nitơ khác nhau. Tại tải trọng 0,94 kg N/m3.ngày, hiệu suất xử lý ammonium đạt tối đa, nhưng khi tải trọng giảm, hiệu suất cũng suy giảm. Điều này cho thấy cần thiết phải cân nhắc tải trọng nitơ phù hợp để duy trì hiệu suất xử lý cao nhất.
3.2. Tác động môi trường
Nghiên cứu này không chỉ góp phần cải thiện hiệu quả xử lý nước rỉ rác mà còn có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường. Việc xử lý nước rỉ rác cũ giúp giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước, đồng thời tạo điều kiện cho việc phát triển bền vững trong quản lý chất thải. Các kết quả từ nghiên cứu có thể áp dụng cho các khu vực khác có tình hình tương tự.
