Nghiên cứu sử dụng thân lục bình làm giá thể dính bám kết hợp công nghệ bùn hoạt tính trong xử lý nước thải Công ty TNHH giấy AFC, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THÂN LỤC BÌNH LÀM GIÁ THỂ DÍNH
BÁM KẾT HỢP CƠNG NGHỆ BÙN HOẠT TÍNH TRONG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CÔNG TY TNHH GIẤY AFC, XÃ VĨNH LỘC B,
HUYỆN BÌNH CHÁNH, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Tạ Trung Kiên, Quách Liên Đạt, Vũ Trí Dũng
Viện Khoa học Ứng dụng, Trường Đại học Cơng Nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH)
GVHD: ThS. Lâm Vĩnh Sơn
TÓM TẮT
Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng thân lục bình làm giá thể trong xử lý nước thải ngành sản xuất bột
giấy và giấy thông qua nghiên cứu dựa trên hai mơ mình: mơ hình bùn hoạt tính đối chứng và mơ hình bùn
hoạt tính có kết hợp giá thể. Qua đó cũng đánh giá khả năng xử lý nước thải ngành sản xuất bột giấy và
giấy bằng cơng nghệ bùn hoạt tính. Xác định độ hiệu quả khi xử lý COD, SS, pH trong nước thải của ngành
sản xuất bột giấy và giấy. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý khi sử dụng giá thể COD đạt cao nhất là 74,33%,
SS nằm trong khoảng 1100 – 2000 mg/l so với mơ hình bùn hoạt tính đối chứng lần lượt COD đạt 72%, SS
tăng cao dao động 1200 – 2200 mg/l.
Từ khoá: Bùn hoạt tính, giá thể, hiệu quả xử lý,
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngành giấy với đặc tính của một dịng thải giàu chất hữu cơ và khá nguy hại, thì vấn đề xử lý trước khi thải
ra nguồn tiếp nhận được quan tâm đặc biệt khi mà trong giai đoạn hiện nay, các giải pháp quản lý (ISO
14001, Sản xuất sạch hơn…) chưa thể áp dụng nhuần nhuyễn và mang hiệu quả tối ưu bằng các giải pháp
kỹ thuật ở nước ta. Vì vậy, nhiều giải pháp thực tiễn đã mang lại hiệu quả trong việc giảm nhẹ tác động của
dòng thải ngành sản xuất. Cơng nghệ sinh học hiếu khí làm được điều đó. Cũng với bản chất là xử lý hiếu
khí, nhưng xử lý nước thải bằng quá trình sinh trưởng lơ lửng sẽ mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật
ra ngoài khi nước thải đã qua xử lý. Do vậy, một trong những biện pháp mang lại hiệu quả xử lý nước thải
bằng phương pháp sinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống. Và sinh trưởng dính bám sẽ góp
phần đảm bảo điều này. Là q trình xử lý sinh học trong đó sinh khối tồn tại và phát triển trong môi trường
xử lý dưới dạng màng bám vào giá thể - đạt hiệu quả cao và có nhiều lợi điểm trong cơng nghệ xử lý nước
thải do phần lớn vi sinh vật bám vào giá thể nên khơng bị cuốn ra ngồi. Nhận thức điều đó, tìm kiếm một
cơ hội để kết hợp hai quá trình: tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng dính bám là cần thiết và việc tìm kiếm
vật liệu làm giá thể vừa rẻ, vừa khả thi cũng hết sức quan trọng. Thân lục bình (được phơi khơ) - một loại
vật phẩm rất phổ biến trong đời

sống nông thơn có thể đáp ứng được u cầu trên.
2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
617


a. Nội dung nghiên cứu
- Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sản xuất giấy sau khi lấy từ Công Ty TNHH Giấy
AFC, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Tiến hành chạy mơ hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với các chế độ tải trọng khác nhau để
tìm ra khoảng nồng độ xử lý tối ưu nhất đối với giá thể nghiên cứu.
- Đưa ra các số liệu mà thân lục bình có khả năng xử lý đối với loại nước thải ngành sản xuất giấy và bột
giấy.
b. Phương pháp nghiên cứu
i.Phương pháp luận
Nước thải từ nhà máy sản xuất giấy và bột giấy giàu chất hữu cơ và khá nguy hại. Cần phải có biện pháp
nhằm giảm thiểu và hạn chế sự ơ nhiễm tăng cao của các chỉ tiêu về môi trường. Cơng nghệ sinh học hiếu
khí lơ lửng được áp dụng nhờ sử dụng giá thể để làm hạn chế và giảm thiểu COD và giúp ổn định SS có
trong nước thải. Tiến hành trên hai mơ hình đối chứng và sử dụng giá thể để đánh giá tính hiệu quả của
cơng nghệ sinh học hiếu khí.
ii.Phương pháp cụ thể
Phương pháp điều tra khảo sát
Khảo sát đánh giá, điều tra hiện trạng môi trường nước tại Công ty TNHH giấy AFC, xã Vĩnh Lộc B, huyện
Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh
Phương pháp xây dựng mơ hình đối chứng
- Xây dựng mơ hình mơ phỏng với quy mơ nhỏ nhằm phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm mơi trường có trong
nước thải sản xuất giấy bằng phương pháp bùn hoạt tính kết hợp sử dụng giá thể dính bám là thân lục bình.
- Xây dựng 2 mơ hình:
+ Mơ hình bùn hoạt tính truyền thống
+ Mơ hình bùn hoạt tính kết hợp sử dụng giá thể thân lục bình
Phương pháp tổng hợp tài liệu

Tham khảo các nghiên cứu trước đây và các tài liệu tổng hợp có liên quan đến việc xử lý nước thải giàu
dinh dưỡng và hàm lượng SS và đưa ra mơ hình xử lý hiệu quả
Tổng hợp các tài liệu, nội dung liên quan, phân loại và tổng hợp các nội dung cho vấn đề cần giải quyết

618


c. Mơ hình nghiên cứu

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Mơ hình bùn hoạt tính (mơ hình đối chứng)

a.

400

80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30

350

300

mg/l

250
200
150
100
50
0
1

2

3

4

5

6

Hiệu suất (%)

i.Giai đoạn thích nghi

7

Ngày
CODtrước xử lý (mg/l)

CODsau xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

Hình 2. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt tính trong giai đoạn thích
nghi
ii.Giai đoạn tăng tải trọng

mg/l

300

40

200

20
0

100

-20

0

400

2

3

60
40

200

20
0

100

-40
1

80

300

mg/l

60

-20

0

4

-40

1

Ngày
CODtrước xử lý (mg/l)

3

4

Ngày
CODsau xử lý (mg/l)

CODtrước xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

A.

2

CODsau xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

Tĩnh

B. Động

Hình 3. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD với thời gian lưu nước 12h

619

Hiệu suất (%)

80

Hiệu suất (%)

400


40
20
0

mg/l

60

-20
1

2

3

350
300
250
200

150
100
50
0

80
60
40
20
0
-20

4

1

2

Ngày
CODtrước xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

80

Hiệu suất (%)

mg/l

350

300
250
200
150
100
50
0

3

4

Ngày
CODsau xử lý (mg/l)

CODtrước xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

CODsau xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

Tĩnh

A.

B. Động

Hình 4. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD với thời gian lưu nước 6h

b. Mơ hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể

400
350
300
250
200
150
100
50
0

80
60
40
20
0

Hiệu suất (%)

mg/l

i.Giai đoạn thích nghi

-20
-40
1

2

3

4

5

6

7

Ngày
CODtrước xử lý (mg/l)

CODsau xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

Hình 5. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể trong giai
đoạn thích nghi
ii.Giai đoạn tăng tải trọng

300

40

200

20
0

100

-20

0
2

3

50

200
0

100
0

-50
1

-40
1

100

Hiệu suất (%)

400

60

mg/l

mg/l

300

80

Hiệu suất (%)

400

2

3

4

Ngày

4

Ngày
CODtrước xử lý (mg/l)
CODtrước xử lý (mg/l)

CODsau xử lý (mg/l)

CODsau xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

A.

Hiệu suất (%)

Tĩnh

B. Động

Hình 6. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể với thời
gian lưu nước 12h
620


mg/l

40

200

20
0

100

-20

0

400

2

3

80
60

200

40
20

100

-40
1

100

300

mg/l

60

0

0

4

-20
1

2

Ngày
CODtrước xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

80

300

Hiệu suất (%)

400

3

4

Ngày
CODsau xử lý (mg/l)

CODtrước xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

CODsau xử lý (mg/l)

Hiệu suất (%)

Tĩnh

A.

B. Động

Hình 7. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể với thời
gian lưu nước 6h
c. So sánh hiệu quả của hai mơ hình
i. So sánh hiệu suất xử lý COD ở giữa 2 mơ hình
200

Hiệu suất (%)

150
100
50
0
1

2

3

-50

4

Ngày
MH bùn hoạt tính

MH kết hợp

Hình 8. Đồ thị biểu diễn hiệu xuất xử lý COD của 2 mơ hình tai trọng 1.2kgCOD/ngày
Nhận xét: Nhìn chung, hiệu suất xử lý COD của mơ hình bùn hoạt tính có phần ổn định hơn mơ hình kết
hợp do thời gian thích nghi của VSV ngắn hơn. Cịn đối với mơ hình kết hợp, vì trong mơ hình cịn có bổ
sung giá thể, cần phải có thời gian để hình thành lớp màng vi sinh trên giá thể nên trong thời gian 1 - 2 ngày
đầu thì hiệu quả xử lý COD hầu như chưa đạt nhưng khi qua đến ngày thứ 3 - 4 thì hiệu quả xử lý bắt đầu
tăng lên 72% và cao hơn so với mơ hình bùn hoạt tính do lớp màng vi sinh đã hình thành. Tuy nhiên, ơ mức

Hiệu suất (%)

tải trọng này thì hiệu suất xử lý của 2 mơ hình chênh lệch khơng nhiều.
200
100
0
1

2

3

-100

4

Ngày
MH bùn hoạt tính

MH kết hợp

Hình 9. Đồ thị biểu diễn hiệu xuất xử lý COD của 2 mơ hình tải trọng 2.4kgCOD/ngày
621


Nhận xét: Tương tự như trên, diễn biến hiệu suất xử lý ở mức tải trọng 2.4kgCOD/ngày của mơ hình kết
hợp cũng theo chiều hướng tăng dần sau ngày thứ 2 và hiệu suất xử lý đã tăng cao hơn 2 mức tải trọng
1.2kgCOD/ngày (74.3%) và cao hơn mơ hình bùn hoạt tính đơn giản (69.3%). Và mơ hình bùn hoạt tính
có dấu hiệu q tải vì hiệu suất xử lý đã thấp hơn so với hiệu suất xử lý ở mức tải trọng 1.2kgCOD/ngày.
Bảng 1. Hiệu suất xử lý COD qua các mức tải trọng của hai mơ hình
Tải trọng

Hiệu suất xử lý COD (%)

(kgCOD/ngày)

Mơ hình bùn hoạt tính

Mơ hình kết hợp

1.2

72

72.7

2.4

69.3

74.3

Nhận xét: Qua bảng trên, nhận thấy qua các mức tải trọng thì hiệu suất xử lý COD của mơ hình kết hợp
ln cáo hơn so với mơ hình bùn hoạt tính đối chứng. Ở 2 mức tải trọng 1.2 kgCOD/ngày thì hiệu quả xử
lý của hai mơ hình chênh lệch nhau khơng nhiều, trong đó đối với mơ hình bùn hoạt tính thì mức tải trọng
1.2kgCOD/ngày là mức tải trọng tối ưu (khi tăng lên mức tải 2.4kgCOD/ngày thì có biểu hiện q tải, hiệu
suất xử lý giảm). Tuy nhiên ở mức tải trọng 2.4kgCOD/ngày lại là mức tải trọng tối ưu của mơ hình kết
hợp vì khi đó mơ hình đã hình thành lớp màng vi sinh nên khả năng chịu tải của mơ hình kết hợp cao hơn
mơ hình bùn hoạt tính truyền thống.
ii.So sánh biến thiên nồng độ SS giữa 2 mơ hình
Bảng 2. Nồng độ SS của 2 mơ hình ở tải trọng 1.2kgCOD/ngày
Ngày

Thời gian
(h)

Tải trọng
(kgCOD/ngày)

SS (mg/l)
Mơ hình bùn hoạt tính

Mơ hình kết hợp

1

12

1.2

1700

1840

2

12

1.2

1500

1403

3

12

1.2

2010

1780

4

12

1.2

2200

1985

Nhận xét: Đối với mức tải trọng 1.2kgCOD/ngày thì biến thiên nồng độ SS của mơ hình bùn hoạt tính có
kết hợp giá thể có phần ổn định hơn so với mơ hình bùn hoạt tính truyền thống. Nồng độ SS của mơ hình
bùn hoạt tính có xu hướng giảm trong ngày đầu nhưng tăng dần nhưng không đều ở ngày thứ 3 và thứ 4.

622


Cịn với mơ hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể thì nồng độ SS tăng đều sau ngày thứ 2 và nồng độ SS của
mơ hình kết hợp ln thấp hơn so với mơ hình bùn hoạt tính truyền thống.
Bảng 3. Nồng độ SS của 2 mơ hình ở tải trọng 2.4kgCOD/ngày
Ngày

Thời gian
(h)

Tải trọng
(kgCOD/ngày)

SS (mg/l)

Mơ hình bùn hoạt tính

Mơ hình kết hợp

1

6

2.4

1550

1490

2

6

2.4

1530

1410

3

6

2.4

1950

1805

4

6

2.4

2015

1802

Nhận xét: Cũng tương tự như trên, ở mức tải trọng này thì biến thiên nồng độ SS của cả hai mơ hình đều
có xu hướng giảm trong ngày đầu tiên và tăng dần sau ngày thứ 2 và nồng độ SS của mơ hình bùn hoạt tính
có kết hợp giá thể hầu như thấp hơn so với mơ hình bùn hoạt tính và dao động trong khoảng 1400 - 1800
mg/l.
d.

KẾT LUẬN

Như vậy, thân lục bình có khả năng làm giá thể kết hợp cho bể bùn hoạt tính trong xử lý nước thải ngành
sản xuất giấy và bột giấy. Sau q trình nghiên cứu trên hai mơ hình: mơ hình bùn hoạt tính đối chứng và
mơ hình bùn hoạt tính có kết hợp giá thể, thu được một số kết quả như sau:
- Đối với mơ hình bùn hoạt tính đối chứng:
Hiệu quả xử lý COD đạt cao nhất là 72% ứng với thời gian lưu nước là 12h và tải trọng là 1.2kgCOD/ngày.
Về chỉ tiêu SS, đối với mơ hình bùn hoạt tính truyền thống thì nồng độ SS hầu như không giảm mà tăng
cao, dao động trong khoảng 1200 - 2200 mg/l.
- Đối với mô hình bùn hoạt tính kết hợp giá thể:

Hiệu quả xử lý COD đạt cao nhất là 74,33% ứng với thời gian lưu nước là 6h và tải trọng là 2.4kgCOD/ngày.
Về chỉ tiêu SS, đối với mơ hình bùn hoạt tính có kết hợp giá thể thì nồng độ SS cũng khơng giảm nhưng
trong suốt q trình nghiên cứu cho thấy nồng độ SS ln thấp hơn mơ hình bùn hoạt tính truyền thống và
dao động trong khoảng 1100 - 2000 mg/l.
- Riêng đối với chỉ tiêu pH thì hầu như đều cho kết quả trung tính trong suốt q trình nghiên cứu cho cả
hai mơ hình.

623


- Về kết quả tính tốn các thơng số động học cho thấy các thông số động học của mô hình bùn hoạt tính có
kết hợp giá thể và mơ hình bùn hoạt tính truyền thống khơng chênh lệch nhau nhiều.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Hồng Lan Chi – Lâm Minh Triết, 2003, Vi sinh vật Môi Trường, NXB Đại Học Quốc Gia TP. Hồ
Chí Minh.
[2] Hồng Huệ, 1996, Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng Hà Nội.
[3] Hoàng Huệ, 2002, Thoát nước tập 2: xử lý nước thải, NXB Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
[4] Hồng Văn Huệ, 2004, Công nghệ Môi Trường – Tập 1: Xử lý nước thải, NXB Xây Dựng, Hà Nội.
[5] Lâm Vĩnh Sơn, 2008, Bài giảng Thực hành xử lý nước thải, Trường ĐH Kĩ Thuật Công Nghệ TP.HCM.
[6] Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục.
[7] Nguyễn Văn Phước, 2004, Xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia
TP.HCM.
[8] Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hoàng Hải, 2003, Lý thuyết và mơ hình hố q trình xử lý nước thải
bằng phương pháp sinh học, NXB Khoa học và kĩ thuật, Hà Nội.
[9] Trần Hiếu Nhuệ, 1990, Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, Trường Đại Học Xây Dựng Hà
Nội.

624