- Trang Chủ
- Môi trường
- Áp dụng công nghệ phản ứng sinh học kỵ kết hợp màng chưng cất chân không (AnVMDBR) để xử lý nước thải cho mục đích tái sử dụng nước
Xem mẫu
- TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN SAIGON UNIVERSITY
TẠP CHÍ KHOA HỌC SCIENTIFIC JOURNAL
ĐẠI HỌC SÀI GÒN OF SAIGON UNIVERSITY
Số 80 (02/2022) No. 80 (02/2022)
Email: tcdhsg@sgu.edu.vn ; Website: http://sj.sgu.edu.vn/
ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ PHẢN ỨNG SINH HỌC KỴ KẾT HỢP MÀNG
CHƯNG CẤT CHÂN KHÔNG (AnVMDBR) ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO
MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG NƯỚC
Application of Anaerobic Vaccum Membrane Distillation Bioreactor
(AnVMDBR) for Wastewater Treatment and Water Reuse
TS. Nguyễn Thị Hậu(1), PGS.TS. Nguyễn Công Nguyên(2), ThS. Dương Thị Giáng Hương(3),
ThS. Nguyễn Thị Cúc(4), ThS. Nguyễn Thị Bảo Dung(5), ThS. Nguyễn Hoàng Phương(6)
(1), (2), (4), (5)Trường Đại học Đà Lạt
(3)Trường Đại học Sài Gòn
(6)Trường
Đại học Tây Nguyên
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, một mô hình tiên tiến kết hợp giữa bùn hạt kỵ khí với chưng cất màng chân
không (AnVMDBR) đã được thiết kế để xử lý nước thải. Kết quả thực nghiệm cho thấy, kích thước lỗ
màng tối ưu cho màng MD trong mô hình AnVMDBR là 1 µm với thông lượng dòng nước thấm là 3,21
L/m2 h, hiệu suất xử lý COD đạt 99.32%, hiệu suất xử lý NH4+ đạt 96,54% và hiệu suất xử lý PO43- đạt
95.66%. Ngoài ra, khi tăng tải trọng hữu cơ từ OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 ngày đến OLR5 = 2.44
KgCOD/m3 ngày thì nồng độ COD đầu ra của mô hình AnVMDBR cũng tăng tương ứng từ 17 mg/L
đến 19 mg/L và sản lượng khí mêtan thu được tăng từ 415 mL CH4/ngày lên đến 712 mL CH4/ngày.
Từ khóa: bùn hạt kỵ khí, màng chưng cất chân không (VMD), tái sử dụng nước thải, thông lượng thấm,
xử lý chất hữu cơ
ABSTRACT
In this study, a novel anaerobic vaccum membrane distillation bioreactor (AnVMDBR) was designed
for wastewater treatment. The results show that the MD pore size of 1 µm was the optimum condition to
achieve the water flux of 3.21 L/m2 h, the COD removal of 99.32%, the NH4+ removal of 96.54% và
PO43- removal of 95.66%. In addition, the effulent COD concentration of AnVMDBR increased from 17
mg/L to 19 mg/L, and the biogas yield increased from 415 mL CH4/day to 712 mL CH4/day when
increasing organic loading rate from OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 day to OLR5 = 2.44 KgCOD/m3 day.
Keywords: Anaerobic granular sludge, vaccumm membrane distillation, wastewater reuse, water flux,
organic treatment
1. Đặt vấn đề xử lí nước cũng như tái sử dụng nước được
Ngày nay tốc độ đô thị hóa tỉ lệ thuận chú trọng và ngày càng được phát triển theo
với sự gia tăng dân số, ô nhiễm nước thải hướng bền vững môi trường. Trong đó,
trở nên nghiêm trọng và mức độ tiêu dùng công nghệ phản ứng sinh học màng (MBR)
nước đã gia tăng vượt ngoài mức bền vững đã được ứng dụng nhiều cho xử lý nước
của nhiều quốc gia [1-2]. Các nghiên cứu thải và tái sử dụng nước ở nhiều quốc gia
Email: haunt@dlu.edu.vn
13
- SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022)
trên thế giới. Cụ thể, Atanasova và cộng sự quang hóa, kết quả thí nghiệm cho thấy
(2017) đã nghiên cứu khả năng xử lý nước hiệu quả loại bỏ 99.5% dầu mỡ và các chất
thải khách sạn của hệ thống MBR và cho hữu cơ bay hơi. Cũng trong năm này,
kết quả xử lý tổng cacbon hữu cơ (TOC) nhóm nghiên cứu của Yao đã sử dụng bể
cao (95%) trong suốt 180 ngày vận hành phản ứng sinh học kỵ khí chưng cất màng
[3]. Một nghiên cứu khác của Nguyen và (AnMDBR) cho xử lý nước thải và thu hồi
cộng sự (2020) cũng đã chứng minh rằng khí biogas [11]. Kết quả nghiên cứu cho
hệ thống MBR có thể xử lý nước thải sinh thấy hệ AnMDBR đạt được 99.99% hiệu
hoạt đạt hiệu suất cao với hiệu quả lại bỏ quả loại bỏ các muối vô cơ trong suốt 7
COD trong khoảng 92% - 98% [4]. Mặc dù, ngày vận hành ở nhiệt độ 45 – 65 0C và sản
hệ thống MBR có khả năng xử lý nước cho lượng biogas thu được là 0,14 L/g COD
tái sử dụng nhưng quá trình này yêu cầu sử được loại bỏ [11]. Tuy nhiên hệ thống
dụng năng lượng cao để cung cấp oxy cho AnMDBR này sử dụng bùn sinh học truyền
vi sinh vật hiếu khí và sục khí nhằm giảm thống dạng bông nên một số lượng lớn bùn
bẩn màng. Để tăng cường xử lý nước thải được tiếp xúc trực tiếp với màng MD gây
đạt chất lượng cao, kỹ thuật màng lọc nano ra vấn đề bẩn màng nhanh. Trong khi đó,
(NF) và thẩm thấu ngược (RO) đã được đề bùn hạt có tỷ trọng lớn nên bùn hạt không
nghị áp dụng. Ernest và cộng sự (1999) đã bị trôi theo nước đầu ra, do đó bùn ít tiếp
sử dụng màng NF để xử lý tăng cường cho xúc màng MD. Vì thế sử dụng bùn hạt
nước thải sau quá trình sinh học và cho hiệu trong hệ MD làm giảm hiện tượng bẩn
quả xử lý các bon hữu cơ hòa tan (DOC) rất màng trong quá trình vận hành. Cho đến
cao (DOC
- NGUYỄN THỊ HẬU và cộng sự TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN
Loan. Bùn được bảo quản theo đúng tiêu bằng vật liệu Polytetrafluoroethylene
chuẩn tại phòng thí nghiệm kỹ thuật môi (PTFE) có xuất xứ từ Đài Loan đã được sử
trường – Trường Đại học Đà Lạt, trước khi dụng cho các thí nghiệm. Cấu tạo của 1
sử dụng bùn hạt kỵ khí được đem ra để ở tấm màng bao gồm 2 lớp: lớp màng hoạt
nhiệt độ phòng trong vòng một ngày. Sau tính và lớp hỗ trợ (lớp đệm). Hai lớp này
đó, bùn hạt kỵ khí được đưa vào cột phản dính vào nhau, lớp hỗ trợ có tác dụng làm
ứng với nồng độ bùn (MLSS) là 10 g/L và tăng độ bền nhiệt và độ bền cơ học cho lớp
nâng dần nhiệt độ ở mức 5o C/ngày để bùn màng hoạt tính. Màng MD với kích thước
kỵ khí thích nghi dần. 3 lỗ màng khác nhau được dùng để đánh
2.2. Màng MD giá khả năng xử lý. Tính chất của màng
Trong nghiên cứu này, màng được làm MD được thể hiện trong bảng 1.
Bảng 1. Các thông số về màng MD
STT Thông số Đơn vị Màng MD 1 Màng MD 2 Màng MD 3
1 Kích thước lỗ rỗng màng µm 0,10 0,45 1,00
2 Chiều dày lớp màng hoạt tính mm 0,20 0,20 0,55
o
3 Góc tiếp xúc 125 ± 4
4 Chiều dày lớp hỗ trợ mm -
5 Độ rỗng % 80
6 Vật liệu màng - Polytetrafluoroethylene (PTFE)
7 Vật liệu đệm - Polyester (PET)
(Nguồn: Công ty Sáng tạo Ray-E, Đài Loan)
2.3. Dung dịch nước thải đầu vào (C12H22O11) để đạt nồng độ COD từ 2500
Nước thải đầu vào trong nghiên cứu mg/L đến 4500 mg/L. Thành phần nước
là nước thải giả lập được pha từ nước cấp, thải giả lập được pha với tỉ lệ C:N:P =
các khoáng, vi lượng như MnSO4.H2O, 350 : 5 :1. Tải trọng hữu cơ (OLR) của
ZnSO4.7H2O, CaCl2.2H2O, FeCl2.2H2O, mô hình AnVMDBR được thể hiện ở
NaHCO3 và các hợp chất hữu cơ bảng 2.
Bảng 2. Nồng độ COD đầu vào và tải trọng hữu cơ vận hành cho mô hình AnVMDBR
STT COD vào, mg/L OLR, Kg/m3 day
1 2500 1,36
2 3000 1,63
3 3500 1,90
4 4000 2,17
5 5000 2,44
15
- SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022)
Tải trọng hữu cơ được tính toán theo hạt kỵ khí được làm bằng nhựa PVC có
công thức sau: đường kính x chiều cao là 5,6 x 65 cm,
OLR = COD (kg/m3) x Q (m3/ngày)/ phần này bao gồm bể chứa nước thải đầu
V bể (m3) (1) vào, thiết bị gia nhiệt và sensor nhiệt để
2.4 Mô hình thí nghiệm AnVMDBR điều chỉnh nhiệt độ đầu vào như thiết kế.
Hệ thống AnVMDBR ở quy mô phòng Phần mô đun VMD bao gồm một cặp tấm
thí nghiệm được thiết kế gồm 2 phần nhựa đối xứng làm bằng vật liệu acrylic có
chính: cột phản ứng kỵ khí và mô đun hai kênh dẫn dòng nước nóng và dòng hơi
màng VDM (hình 1). Phần cột phản ứng nước nóng qua màng và bể làm lạnh có
chứa bùn hạt kỵ khí với thể tích hiệu dụng kích thước đường kính x chiều cao là 40 x
là 1,6 L và phần mô đun VMD với chiều 50cm. Ngoài ra, hệ AnVMDBR còn có bể
dài x chiều rộng là 15 x 40 cm, diện tích chứa nước thải đầu vào, bể ngưng tụ và bể
màng là 225 cm2. Cột phản ứng chứa bùn chứa nước sau xử lý.
Hình 1. Sơ đồ hệ thống AnVMDBR trong quá trình xử lý nước thải cho tái sử dụng
Nước thải được bơm (bơm While phản ứng sinh học kỵ khí sau khi được gia
Blue, Mỹ) vào cột phản ứng chứa bùn hạt nhiệt độ 60 oC (bể gia nhiệt cao x đường
kỵ khí và được điều khiển bởi phao trong kính: 0,5 cm x 0,6 cm, Việt Nam) sẽ được
cột phản ứng, dòng tuần hoàn trong cột bơm vào cột với tốc độ 0.9 m/h, tuần hoàn
16
- NGUYỄN THỊ HẬU và cộng sự TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN
dòng nước nước được gia nhiệt nhằm giúp ngưng tụ để đo thể tích nước thấm và phân
cho bùn hạt kỵ khí được di chuyển liên tục tích các thông số chất lượng nước như
trong bể phản ứng sinh học và tiếp xúc đều TDS, COD, PO43-, NH4+, pH. Khi màng
với dòng nước thải đưa vào. Lưu lượng MD bị bẩn (sau 7 ngày vận hành), lấy
dòng bơm tuần hoàn trong cột phản ứng màng MD ra khỏi mô hình và tiến hành rửa
sinh học kỵ khí là 2,21 L/h và lưu lượng nhẹ bằng dòng nước máy trong khoảng 10
trung bình nước thải đầu vào là 0.045 L/h. phút, tiếp theo rửa lại bằng nước cất trong
Nước thải sau khi qua lớp bùn hạt kỵ khí sẽ khoảng 1 phút và để màng khô tự nhiên ở
được xử lý một phần COD, NH4+ và PO43- điều kiện nhiệt độ phòng.
nhờ hệ vi sinh vật ở phía dưới cột. Phần 2.5. Phương pháp tính toán và đo đạc
nước trong đi lên trên cột sẽ được bơm vào Thông lượng nước thấm qua màng
mô hình VMD. Tại đây, do tính chất kỵ MD được tính toán theo công thức sau:
nước của màng MD chỉ có hơi nước nóng
(2)
đi qua màng còn lại các chất ô nhiễm được
giữ lại ở trên màng và được đưa trở lại cột Trong đó Jw là thông lượng dòng nước
phản ứng. Sử dụng bơm hút chân không để thấm qua màng MD (L/m2 h), V: thể tích
hút hơi nước nóng qua màng và đưa vào bể
nước thấm (L), A: diện tích màng, và t:
ngưng tụ ở nhiệt độ 20°C nhằm thu nước
thời gian chạy mô hình (h)
sạch cho tái sử dụng. Lượng khí biogas sản
sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí sẽ Hiệu suất xử lý: (3)
được hấp thụ vào dung dịch kiềm và phần
khí mê tan sẽ được thu vào túi chứa khí và Cin và Ceff là nồng độ của chất ô nhiễm
thể tích khí mê tan được đo theo phương (NH4+, PO43-, COD, TDS) đầu vào và đầu
pháp thể tích khí chiếm chỗ trong nước. ra của mô hình xử lý (mg/L).
Trong mô hình AnVMDBR, ảnh hưởng Hàng ngày đo thể tích khí mê tan sinh
của lỗ rỗng màng được thực hiện với màng ra nhằm xác định sản lượng khí mê tan thu
PTFE MD có 3 kích thước lỗ rỗng khác được (L/ngày) từ mô hình AnVMDBR.
nhau: 0,1, 0,2 và 1 µm. Tải trọng hữu cơ Nồng độ COD, PO43- và NH4+ được phân
trong mô hình AnVMDBR được tăng dần tích theo phương pháp Standard Methods
dần từ OLR1 = 1,36 Kg/m3 ngày đến (APHA, 2005) [13]. TDS và pH được đo
OLR5 = 2,44 Kg/m3 ngày. Khi nâng tải đạc lần lượt bằng máy pH meter (HANNA
trọng hữu cơ thì cho bể phản ứng sinh học instrument) và máy conductivity meter
kỵ khí thích nghi trong 10 ngày để hiệu quả (Oakton Instruments, USA).
xử lý COD, PO43- và NH4+ ổn định, sau đó 3. Kết quả và thảo luận
kết nối mô hình màng MD để tính toán 3.1. Khảo sát ảnh hưởng kích thước
hiệu quả xử lý của hệ AnVMDBR. Nước lỗ màng trong mô hình AnVMDBR
thải sau xử lý của cột bùn hạt kỵ khí được Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng kích
bơm vào mô đun VMD với lưu lượng 1,8 thước lỗ màng càng cao thì thông lượng
L/phút và thời gian lưu nước của mô hình dòng nước thấm đạt được càng lớn (hình
AnVMDBR dao động trong khoảng 24 – 2). Nguyên nhân có thể là do kích thước lỗ
26 giờ phụ thuộc vào lưu lượng nước đi rỗng màng lớn tạo ra những khoảng trống
qua màng MD. Lấy mẫu nước trong bể lớn hơn cho hơi nước đi qua màng. Khi đó
17
- SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022)
lượng hơi nước đi qua màng nhiều hơn và cao nhất với Jw= 3.21 L/m2 h, tiếp theo lỗ
thông lượng nước thấm đạt được tăng lên. màng 0,2 m cho thông lượng nước thấm
Tại thời gian vận hành 12 h, ở kích thước Jw= 2.61 L/m2 h và thấp nhất là lỗ màng
lỗ màng 1 m cho thông lượng nước thấm 0.1 m với Jw= 1.62 L/m2 h.
Hình 2. Ảnh hưởng của kích thước lỗ màng đến thông lượng nước thấm
Bên cạnh đó, TDS của dòng thấm có và PO43- được giữ lại trên màng. Ở kích
xu hướng tăng khi tăng kích thước lỗ rỗng thước lỗ màng 0.1 µm cho hiệu quả xử lý
của màng MD. Điều này có thể là do ở kích COD, NH4+, PO43- tốt nhất với hiệu suất lần
thước lỗ màng MD lớn, một phần các ion lượt là 99.80%, 98.42% và 97.48%, tiếp
trong nước thải có khả năng đi qua màng theo là màng 0,2 µm cho hiệu quả xử lý
dẫn đến TDS tăng lên. Tuy nhiên, chất COD, NH4+, PO43- lần lượt là 99.52%,
lượng nước thấm ở cả ba kích thước màng 97.85% và 96.92% và màng 1 µm cho hiệu
0.1 và 0.2 và 1 µm đều rất tốt (TDS < 50 quả xử lý COD, NH4+, PO43- lần lượt là
mg/L). Các chỉ tiêu đo đạc về COD, NH4+ 99.32%, 96.54% và 95.66%. Kết quả
và PO43- trong dòng nước thấm đầu ra lần nghiên cứu cho thấy hiệu quả loại bỏ các
lượt nhỏ hơn hoặc bằng 17 mg/L, 1.27 chất bẩn ở cả 3 kích thước lỗ màng MD là
mg/L và 0.31 mg/L. Bởi vì khi nước thải gần tương đương nhau (hình 3), tuy nhiên ở
được gia nhiệt, chỉ có hơi nước nóng dạng kích thước lỗ màng 1 µm cho thông lượng
kỵ nước đi qua màng MD và được ngưng tụ nước thấm cao nhất (Jw= 3.21 L/m2 h). Do
thành nước sạch tại bể làm lạnh, trong khi vậy, màng MD với kích thước lỗ màng 1
đó các chất ô nhiễm như chất hữu cơ, NH4+ µm được chọn cho thí nghiệm tiếp theo.
18
- NGUYỄN THỊ HẬU và cộng sự TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN
Hình 3. Ảnh hưởng của kích thước lỗ màng đến hiệu quả loại bỏ các chất bẩn
3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của đầu vào tăng từ 2500 mg/L đến 4500 mg/L
AnVMDBR ở các tải trọng hữu cơ khác dẫn đến gia tăng nồng độ các hợp chất acid
nhau béo bay hơi. Một lượng nhỏ acid béo bay
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng hơi đi qua màng dẫn đến hàm lượng COD
tải trọng COD từ OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 trong dòng nước thấm tăng dần khi tăng tải
ngày đến OLR5 = 2.44 KgCOD/m3 ngày trọng hữu cơ. Tuy nhiên, bởi vì màng MD
thì COD đầu ra tăng tương ứng từ 17 mg/L chỉ cho hơi nước dạng áp suất hơi đi qua
đến 20 mg/L (Hình 4). Nguyên nhân là do màng nên hiệu quả xử lý COD ở cả 5 tải
khi tăng tải trọng hữu cơ, nồng độ COD trọng đều rất cao (>99.3%).
Hình 4. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu quả loại bỏ COD của mô hình AnVMDBR
19
- SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022)
Hình 5 cho thấy hiệu suất xử lý của NH4+ của mô hình AnVMDBR đạt cực đại
NH4+ tăng nhẹ khi tăng tải trọng hữu cơ từ là 94.87% ở tải trọng OLR5 = 2.44
OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 ngày đến OLR5 KgCOD/m3 ngày với nồng độ NH4+ đầu ra
= 2.44 KgCOD/m3 ngày. Hiệu quả khử nhỏ hơn 3.30 mg/L.
Hình 5. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu quả loại bỏ NH4+ của mô hình AnVMDBR
So với NH4+, hiệu quả xử lý của PO43- nghiệm ở hình 7 cho thấy khi tải trọng hữu
trong mô hình AnVMDBR cao hơn. Hình 6 cơ tăng từ OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 ngày
cho thấy hiệu suất xử lý PO43- tăng từ đến OLR5 = 2.44 Kg COD/m3 ngày sản
96.66% đến 97.43% khi tăng tải trọng hữu lượng khí mêtan thu được tăng tương ứng
cơ từ OLR1 = 1.36 KgCOD/m3 ngày đến là 415 mL CH4/ngày và 712 mL CH4/ngày.
OLR5 = 2.44 KgCOD/m3 ngày. Nồng độ Điều này chứng tỏ hệ AnVMDBR có khả
PO43- trong dòng nước thấm của mô hình xử lý tốt COD, NH4+, PO43- trong dãy tải
AnVMDBR luôn nhỏ hơn 0.33 mg/L ở các trọng hữu cơ từ 1.36 KgCOD/m3 ngày đến
tải trọng COD. Ngoài ra, kết quả thí 2.44 Kg COD/m3 ngày.
Hình 6. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu quả loại bỏ PO43- của mô hình AnVMDBR
20
- NGUYỄN THỊ HẬU và cộng sự TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN
Hình 7. Cho thấy sản lượng khí methan thu được tăng dần theo tải trọng hữu cơ
3.3. Khảo sát sự thay đổi dòng nước nhiên, thông lượng nước thấm có xu
thấm theo thời gian ở các tải trọng xử lý hướng giảm dần theo thời gian vận hành ở
khác nhau cả 5 tải trọng hữu cơ. Ở tải trọng OLR1:
Khảo sát sự thay đổi về thông lượng thông lượng dòng nước thấm giảm dần từ
dòng thấm ở 5 tải trọng hữu cơ được thực 3.10 đến 1.72 L/m2 h; Ở tải trọng OLR2:
hiện liên tục trong 7 ngày và kết quả thể thông lượng thấm giảm dần từ 2.97 đến
hiện như trong hình 8. Kết quả nghiên cứu 1.66 L/m2 h; Ở tải trọng OLR3: thông
thực nghiệm chỉ ra rằng thông lượng dòng lượng thấm giảm từ 2,99 đến 1.53 L/m2 h;
thấm ở các tải trọng hữu cơ là khác nhau Ở tải trọng OLR4: thông lượng thấm giảm
không đáng kể. Điều này chứng tỏ, thông từ 2.87 – 1.51 L/m2 h; Ở tải trọng OLR5:
lượng nước thấm từ mô hình AnVMDBR thông lượng thấm giảm từ 2.98 đến 1.39
không phụ thuộc nhiều vào tải trọng ô L/m2 h. Nguyên nhân của hiện tượng giảm
nhiễm hữu cơ từ 1.36 KgCOD/m3 ngày thông lượng thấm theo thời gian này là do
đến 2.44 Kg COD/m3 ngày. Tuy nhiên, màng bị bẩn trên bề mặt. Dưới tác dụng
cần có theo thí nghiệm ở những tải trọng của lực hút của bơm hút chân không, các
hữu cơ cao hơn để đánh giá mức độ ảnh hợp chất ô nhiễm có xu hướng bám lên bề
hưởng tới thông lượng thấm. Ở ngày vận mặt màng và hình thành lớp bẩn màng
hành đầu tiên, thông lượng thấm đạt 3.10 như hình 9. Tuy nhiên, việc sử dụng bùn
L/m2 ở OLR1 = 1.36 Kg COD/m 3 ngày, hạt kỵ khí trong hệ AnVMDBR cho thông
2.97 L/m2 h ở OLR2 = 1.63 Kg COD/m3 lượng dòng thấm giảm thấp hơn với sử
ngày, 2.99 L/m2 h ở OLR3 = 1.90 Kg dụng bùn dạng bông (hình 10) ở nghiên
COD/m3 ngày, 2.87 L/m2 h ở OLR4 = cứu của nhóm Jacob với thông lượng dòng
2.17 Kg COD/m3 ngày và 2.98 L/m2 h ở thấm giảm nhanh từ 2 xuống 0.6 L/m2 h
OLR5 = 2.44 Kg COD/m3 ngày. Tuy [14].
21
- SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022)
Hình 8. Sự thay đổi thông lượng dòng nước thấm theo thơi gian
Hình 9. A. Màng sạch MD ban đầu, B. Màng MD bị bám bẩn,
C. Màng MD được rửa sạch bằng nước cất
Hình 10. A. Bùn hạt kỵ khí trước giai đoạn thích nghi; B. Bùn hạt kỵ khí ở giai đoạn ổn định
22
- NGUYỄN THỊ HẬU và cộng sự TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC SÀI GÒN
3. Kết luận đến 19 mg/L và sản lượng khí mêtan thu
Mô hình phản ứng sinh học kỵ khí kết được tăng tương ứng từ 415 mL CH4/ngày
hợp với chưng cất màng chân không đến 712 mL CH4/ngày. Quan sát bề mặt
(AnVMDBR) đã được thiết kế thành công màng cho thấy màng MD bị bẩn sau 7
để xử lý nước thải và tái sử dụng nước. ngày vận hành liên tục dẫn đến thông
Kết quả nghiên cứu cho thấy khi tăng tải lượng nước thấm giảm dần từ 3.10 đến
trọng hữu cơ từ OLR1 = 1.36 KgCOD/m 3 1.72 L/m2 h ở tải trọng OLR1 = 1.36
ngày đến OLR5 = 2.44 KgCOD/m3 ngày KgCOD/m3 ngày và giảm từ 2.98 đến
thì nồng độ COD đầu ra của mô hình 1.39 L/m2 h ở tải trọng OLR5 = 2.44
AnVMDBR tăng tương ứng từ 17 mg/L KgCOD/ m3 ngày.
Lời cảm ơn
“Nghiên cứu này được tài trợ bởi Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Quốc gia
(NAFOSTED) trong đề tài mã số 105.08-2017.311”. Tác giả trân trọng cảm ơn sự hỗ trợ
tài chính từ Quỹ NAFOSTED.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Chen. Z, Yu. T, Ngo. H.H, Lu. Y, Li. G, Wu. Q, Li. K, Bai. Y, Liu. S, Hu. H-Y,
“Assimilable organic carbon (AOC) variation in reclaimed water: Insight on
biological stability evaluation and control for sustainable water reuse”, Bioresource
Technology, 254, 290–299, 2018.
[2] Nguyen. N.C, Nguyen. H.T, Chen. S.-S, Ngo. H.H, Guo. W, Chan. W.H, Ray. S.S,
Li. C.W, Hsu. H-T, “A novel osmosis membrane bioreactor-membrane distillation
hybrid system for wastewater treatment and reuse”, Bioresource Technology, 209, 8–
15, 2016.
[3] Atanasova. N, Dalmau. M, Comas. J, Poch. M, Rodriguez-Roda. I, Buttiglieri. G,
“Optimized MBR for greywater reuse systems in hotel facilities,” Journal of
Environmental management, 193, 503–511, 2017.
[4] Nguyen. P.T, Dang. B.T, Pham. H.D, Huynh. Q.T, Nguyen. X.D, Nguyen. H.H, Lee.
K.J, Bui. X.T, “Evaluating the membrane fouling control ability of a reciprocation
membrane bioreactor (rMBR) system”, Vietnam Journal of Science, Technology and
Engineering, 62, 50-54, 2020.
[5] Ernst. M, Jekel. M, “Advanced treatment combination for groundwater recharge of
municipal wastewater by nanofiltration and ozonation”, Water Science and
Technology, 40(4), 277-284, 1999.
[6] Abdel-Fatah, M.A, “Nanofiltration systems and applications in wastewater treatment:
Review article”, Ain Shams Engineering Journal, 9(4), 3077-3092, 2018.
23
- SCIENTIFIC JOURNAL OF SAIGON UNIVERSITY No. 80 (02/2022)
[7] Nguyen. N.C, Chen. S.S, Ho. S.T, Nguyen. H.T, Ray. S.S, Nguyen. N.T, Hsu. H.T,
Le. N.C, Tran. T.T, “Optimising the recovery of EDTA-2Na draw solution in
forward osmosis through direct contact membrane distillation”, Separation science
and technology, 198, 108-112, 2018
[8] Nguyen. N.C, Chen. S.S, Nguyen. H.T, Chen. Y.H, Ngo. H.H, Guo. W, Ray. S.S,
Chang. H.M, Le. Q.H, “Applicability of an integrated moving sponge biocarrier-
osmotic membrane bioreactor MD system for saline wastewater treatment using
highly salt-tolerant microorganisms”, Separation science and technology,198, 93-99,
2018.
[9] Nguyen. N.C, Duong. H.C, Nguyen. H.T, Chen. S.S, Le. H.Q, Ngo. H.H, Guo. W,
Duong. C.C, Le. N.C, Bui. X.T, “Forward osmosis–membrane distillation hybrid
system for desalination using mixed trivalent draw solution”, Journal of. Membrane
Science, 603, 11-29, 2020.
[10] Nguyen. N.C, Nguyen. H.T, Chen. S.S, Ngo. H.H, Guo. W, Chan. W.H, Ray. S.S, Li.
C.W, Hsu. H.T, “A novel osmosis membrane bioreactor-membrane distillation
hybrid system for wastewater treatment and reuse”, Bioresource. Technology, 209, 8-
15, 2016.
[11] Yao. M, Woo. Y.C, Ren. J, Tijing. L.D, Choi. J.S, Kim. S.H, Shon. H.K, “Volatile
fatty acids and biogas recovery using thermophilic anaerobic membrane distillation
bioreactor for wastewater reclamation”, Journal of Environmental Management, 231,
833-842, 2019.
[12] Li, C.; Deng, W.; Gao, C.; Xiang, X.; Feng, X.; Batchelor, B.; Li, Y., “Membrane
distillation coupled with a novel two-stage pretreatment process for petrochemical
wastewater treatment and reuse”, Separation and Purification Technology, 224, 23-
32, 2019.
[13] APHA, Standard methods for the examination of water and wastewater, American
Public Health Association (APHA): Washington, DC, USA, 2005.
[14] Jacob. P, Phungsai. P, Fukushi. K,bVisvanathan. C, “Direct contact membrane
distillation for anaerobic effluent treatment”, Journal of Membrane Science, 475,
330-339, 2015.
Ngày nhận bài: 19/11/2020 Biên tập xong: 15/02/2022 Duyệt đăng: 20/02/2022
24
nguon tai.lieu . vn
