Nghiên cứu chế tạo giá thể vi sinh đa định dạng từ vật liệu polyme ứng dụng trong xử lý nước thải bằng công nghệ MBBR

Nước xuất hiện ở mọi nơi trong cuộc sống, là yếu tố không thể thay thế. Đảm bảo nguồn cung cấp nước sạch được là mục tiêu của tất cả các quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, ở nhiều nước đang phát triển, việc ô nhiễm các nguồn nước tự nhiên từ nước thải chưa qua xử lý do tốc độ đô thị hóa ngày càng cao đã gây ra tác động lớn đến môi trường sống của con người và các loài động vật. Do đó, cần có các công nghệ tiên tiến hơn nhằm bảo vệ chất lượng nước.

Các quá trình màng sinh học đã chứng mình được khả năng loại bỏ cacbon hữu cơ và các chất ô nhiễm mà không gây ra các vấn đề về bùn hoạt tính. Công nghệ MBBR là một trong những kỹ thuật được sử dụng trong xử lý nước thải, là công nghệ kết hợp được lợi ích của màng cố định và các quá trình sinh trưởng lơ lửng. Khái niệm MBBR được hình thành tại Na Uy trong những năm của thập niên 80 thế kỉ trước.

MBBR là quá trình xử lý sinh học hiệu quả cao được phát triển dựa trên quá các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí truyền thống và lọc sinh học; trong đó, sinh khối phát triển trên các giá thể vi sinh. Giá thể vi sinh có vai trò quan trọng trong hệ thống MBBR, có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hình thành lớp vi sinh vật dính bám và từ đó ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý ô nhiễm của hệ thống MBBR.

Do đó, với mong muốn góp phần cải thiện khả năng hoạt động của giá thể vi sinh từ đó nâng cao hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống MBBR tiến tới ứng dụng trong điều kiện thực tế của nước ta, đề tài: Nghiên cứu chế tạo giá thể vi sinh đa định dạng từ vật liệu polyme ứng dụng trong xử lý nước thải bằng công nghệ MBBR do Cơ quan chủ trì Trung tâm Công nghệ Vật liệu cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Chu Xuân Quang thực hiện với mục tiêu: Xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo giá thể vi sinh đa định dạng từ vật liệu polyme ứng dụng trong xử lý nước thải bằng công nghệ MBBR; Chế tạo được 1 m3 vật liệu giá thể vi sinh; Hoàn thành thử nghiệm trên mô hình xử lý nước thải ở quy mô phòng thí nghiệm.

Trong quá trình triển khai thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã thực hiện khảo sát, thử nghiệm đầy đủ các nội dung nghiên cứu đã đề ra. Từ các kết quả thực nghiệm đã trình bày trong các chương trên, có thể tóm tắt các kết quả đã đạt được như sau:

Về sản phẩm dạng I: Đã lựa chọn vật liệu cho chế tạo giá thể vi sinh là nhựa polypropylen và hình dạng giá thể K3 với phương pháp gia công ép đùn ở nhiệt độ 140°C và tốc độ quay trục vít là 20 vòng/phút.

Đã nghiên cứu và lựa chọn phương pháp biến tính giá thể vi sinh bằng phương pháp hóa học sử dụng dung dịch oxi hóa KMnO4/H2SO4 và bọc bằng gelatin ở nhiệt độ phản ứng 50°C cho sản phẩm giá thể vi sinh có khả năng ưa nước cũng như ái lực với các vi sinh vật cao. Từ đó xây dựng được quy trình công nghệ chế tạo giá thể.

Đã thử nghiệm ứng dụng và đánh giá hiệu quả sử dụng của giá thể vi sinh ứng dụng trong hệ xử lý nước thải ở quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy khi có mặt các giá thể vi sinh, nước thải có các chỉ tiêu BOD5 56 - 90 mg/L, NH4 + 28 - 40 mg/L, PO4 3- 2 - 8 mg/L, TSS 85 - 210 mg/L sau quá trình xử lý, đã đáp ứng tiêu chuẩn đầu ra theo QCVN 14:2008/BTNMT.

Về sản phẩm dạng II: đã hoàn thành 02 quy trình bao gồm: quy trình công nghệ chế tạo giá thể vi sinh đa định dạng và quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ MBBR ở quy mô phòng thí nghiệm đáp ứng đầy đủ yêu cầu đặt ra của đề tài.

Về sản phẩm dạng III: Đã có 01 bài báo được đăng trên các tạp chí Khoa học và công nghệ “Nghiên cứu biến tính bề mặt giá thể vi sinh polypropylen và đánh giá hiệu quả sử dụng trong hệ xử lý nước thải giá thể vi sinh chuyển động”.

Về kết quả đào tạo của đề tài: Đào tạo được 01 thạc sỹ chuyên ngành hóa học phân tích với đề tài “Phân tích hàm lượng phốt phát và một số hợp chất của nitơ trong hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động”.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16988/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)