I. Xử lý nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, chứa nhiều chất hữu cơ, nitơ, photpho, lưu huỳnh và vi sinh vật gây bệnh. Việc xử lý nước thải hiệu quả là cần thiết để ngăn chặn các tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Các công nghệ hiện nay thường kết hợp phương pháp cơ học, hóa lý và sinh học để xử lý triệt để các chất ô nhiễm. Trong đó, công nghệ xử lý nước sinh học kị khí như UASB và lọc kị khí được đánh giá cao nhờ hiệu quả và khả năng tạo ra sản phẩm phụ có giá trị như khí sinh học.
1.1. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi có thành phần phức tạp, bao gồm chất hữu cơ, nitơ, photpho và vi sinh vật gây bệnh như Samonella, Leptospira, và Clostridium. Hàm lượng các chất ô nhiễm dao động tùy thuộc vào quy trình chăn nuôi và việc thu gom phân. Các chỉ tiêu như pH, COD, và SS thường vượt quá tiêu chuẩn cho phép, gây ra mùi hôi thối và nguy cơ lây lan bệnh tật.
1.2. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi
Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay bao gồm kết hợp xử lý sinh học kị khí và hiếu khí. Mô hình USBF là một giải pháp hiệu quả, kết hợp UASB và lọc kị khí, giúp tăng cường tải trọng và hiệu suất xử lý. Việc sử dụng lớp đệm linh động trong phần lọc kị khí cải thiện khả năng bám dính sinh khối, nâng cao hiệu quả xử lý.
II. Mô hình USBF và lớp đệm linh động K1
Mô hình USBF là sự kết hợp giữa UASB và lọc kị khí, giúp tăng cường hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi. Việc sử dụng lớp đệm linh động K1 trong phần lọc kị khí giúp tăng khả năng bám dính sinh khối, đồng thời giảm thiểu tắc nghẽn và bào mòn sinh khối. Giá thể K1 với diện tích bề mặt lớn và hiệu quả cao là lựa chọn tối ưu cho mô hình này.
2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mô hình USBF
Mô hình USBF bao gồm hai phần chính: phần UASB ở dưới và phần lọc kị khí ở trên. Phần UASB xử lý chất hữu cơ bằng bùn lơ lửng, trong khi phần lọc kị khí sử dụng lớp đệm linh động K1 để tăng cường bám dính sinh khối. Sự kết hợp này giúp mô hình hoạt động ổn định và hiệu quả hơn so với các hệ thống riêng lẻ.
2.2. Lớp đệm linh động K1 trong mô hình USBF
Lớp đệm linh động K1 được chế tạo từ giá thể Anox Kaldnes K1, có diện tích bề mặt lớn và khả năng bám dính sinh khối cao. Việc chuyển từ lớp đệm cố định sang lớp đệm linh động giúp tăng hiệu quả xử lý, giảm tắc nghẽn và bào mòn sinh khối. Kết quả thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý COD và SS đạt tới 92% và 93% tương ứng.
III. Kết quả và ứng dụng thực tiễn
Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình USBF với lớp đệm linh động K1 đạt hiệu suất xử lý cao, đặc biệt ở tải trọng hữu cơ 6 kgCOD/m3.ngày. Mô hình này có thể áp dụng rộng rãi trong thực tế để xử lý nước thải chăn nuôi, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm chi phí vận hành.
3.1. Hiệu suất xử lý của mô hình USBF
Mô hình USBF đạt hiệu suất xử lý COD và SS lần lượt là 92% và 93% ở tải trọng hữu cơ 6 kgCOD/m3.ngày. Nồng độ sinh khối trong phần lọc kị khí đạt 3080 mg/L, cho thấy khả năng bám dính và hoạt động hiệu quả của lớp đệm linh động K1.
3.2. Ứng dụng thực tiễn của mô hình USBF
Mô hình USBF với lớp đệm linh động K1 có thể được áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi quy mô lớn và nhỏ. Công nghệ này không chỉ nâng cao hiệu suất xử lý mà còn giảm chi phí giá thể và năng lượng, mang lại lợi ích kinh tế và môi trường đáng kể.
