Thử nghiệm ứng dụng bể bùn sinh học lọc dòng ngược xử lý nước thải nhà hàng

THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG BỂ BÙN SINH HỌC LỌC DÒNG NGƯỢC
XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ HÀNG
Lê Hồng Việt1, Nguyễn Cơng Thuận1
Đặng Thị Hồng Yến2, Nguyễn Võ Châu Ngân1
1
Trường Đại học Cần Thơ
2
Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng và Dịch vụ khoa học cơng nghệ tỉnh Tiền Giang
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, mơ hình bể USBF có giá thể PET tự chế và giá thể thương mại được
bố trí trực tiếp tại nhà hàng để xử lý nước thải. Với các thông số vận hành MLVSStk = 3138 mg/L,
MLVSShk = 3055 mg/L, DOtk = 0,43 mg/L, DOhk = 3,23 mg/L, thời gian lưu phù hợp để bể USBF
xử lý nước thải nhà hàng đạt quy chuẩn hiện hành là 10 giờ, trong khi ở thời gian lưu 8 giờ có 4/11
thơng số khảo sát (pH, BOD5, COD, TDS) vượt quy chuẩn xả thải của QCVN 14:2008/BTNMT. Ở
hầu hết các thông số chất lượng nước, hiệu suất xử lý nước thải của bể USBF giá thể tự chế và giá
thể thương mại khơng khác biệt ở mức ý nghĩa 5 %.
Từ khóa: Bể USBF; Giá thể; Nước thải nhà hàng; Thời gian tồn lưu.
Abstract
Applied upflow sludge blanket filtration model to treat restaurant wastewater
In this study, the USBF pilot models with artificial medium and commercial medium were set
up at the restaurant to test for watstewater treatment efficiencies. With the operation parameters of
MLVSStk = 3138 mg/L, MLVSShh = 3055 mg/L, DOtk = 0.43 mg/L, DOhk = 3.23 mg/L, the optimum
HRT to treat restaurant wastewater is 10 hours, while in the 8-hour HRT, there were 4/11 water
quality parameters of pH, BOD5, COD and TDS exceeded discharge standards of QCVN 14:2008/
BTNMT. The wastewater treatment efficiency of the USBF tank added artificial medium and the
commercial medium was not significantly different at the 5 %.
Keywords: USBF tank; Medium; Restaurant wastewater; Hydraulic retention time.
1. Giới thiệu
Để phục vụ cho các nhu cầu dịch vụ của xã hội ngày một tăng nhanh, số lượng các quán ăn,
nhà hàng đang gia tăng không ngừng, kéo theo mối quan tâm đến việc xử lý nước thải. Mỗi ngày
một cơ sở kinh doanh dịch vụ vừa và nhỏ thải ra từ vài mét khối đến vài chục mét khối nước thải

có hàm lượng chất hữu cơ, protein, carbon hydrat, các chất béo dầu mỡ cao. Hiện tại để xử lý loại
nước thải này doanh nghiệp thường áp dụng công nghệ xử lý bể bùn hoạt tính kết hợp vật liệu dính
bám. Cơng nghệ IFAS (Integrated Fixed - Film Activated Sludge) cung cấp giá thể vi sinh vào bể
bùn hoạt tính là cơng nghệ kết hợp hai quy trình tăng trưởng lơ lửng và tăng trưởng bám dính để
làm tăng mật độ vi sinh vật trong bể xử lý, tăng hiệu quả xử lý BOD, nitrat hóa và khử nitrat của
bể [1]. Tuy nhiên, công nghệ này phát sinh một số hạng mục bổ sung như hệ thống chặn giá thể vi
sinh, do đó gây tổn thất thủy lực qua các cơng trình được bổ sung thêm.
Gần đây bể bùn hoạt tính có một phiên bản mới là bể USBF (Upflow Sludge Blanket Filter),
đây là loại bể bùn hoạt tính kết hợp với bể lắng dòng ngược trong cùng một bể và có hai khu vực
hoạt động theo quy trình thiếu khí và hiếu khí. Việc đưa giá thể vào trong bể này có thể nâng cao
hiệu suất xử lý, giảm giá thành xây dựng [2]. Tuy nhiên, hiện nay các giá thể vi sinh vật dùng trong
xử lý nước bán trên thị trường làm bằng nhựa chính phẩm khá đắt tiền. Nhóm nghiên cứu của Lê
Hoàng Việt đã chế tạo giá thể PET ứng dụng cho bể USBF để xử lý nước thải nhà hàng đạt quy
408

Hội thảo Quốc gia 2022


chuẩn xả thải, tuy nhiên nghiên cứu này chỉ đánh giá hiệu quả xử lý của bể USBF ở quy mơ phịng
thí nghiệm [3].
Nghiên cứu nhằm thử nghiệm sử dụng bể USBF quy mô pilot để xử lý nước thải phát sinh từ
nhà hàng. Qua nghiên cứu có thể đề xuất thời gian lưu nước và loại giá thể tối ưu, giúp tiết kiệm
chi phí đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho các cơ sở kinh doanh ăn uống.
2. Phương pháp, phương tiện nghiên cứu
2.1. Địa điểm, đối tượng nghiên cứu
Hai bể USBF chế tạo bằng composite có độ bền và chịu được các tác động khi bố trí ngồi
trời. Để tăng hiệu quả xử lý của bể USBF, bổ sung giá thể vào ngăn hiếu khí với thể tích giá thể
chiếm 5 %. Có hai loại giá thể sử dụng trong nghiên cứu này gồm giá thể thương mại Mutag
Biochip và giá thể PET tự chế của cùng nhóm nghiên cứu [3]. Cả hai bể được bố trí vận hành xử
lý nước thải trong khn viên một nhà hàng ăn uống ở trung tâm thành phố Cần Thơ.

Nước thải làm thí nghiệm được bơm từ hố thu nước thải tại khu bếp ăn của nhà hàng lên
bồn chứa PVC thể tích 2 m3. Nước từ bồn chứa PVC sau đó được đưa vào các bể USBF bằng bơm
định lượng.
2.2. Phương pháp và các bước thí nghiệm
2.2.1. Chế tạo mơ hình
Mơ hình bể USBF được chế tạo với thể tích làm việc khơng q lớn vì sẽ phức tạp để vận
hành cũng như khó điều chỉnh các thơng số vận hành, tuy nhiên thể tích q nhỏ thì khi ứng dụng
các kết quả nghiên cứu vào thực tế cũng gặp khó khăn. Từ các yêu cầu trên, thể tích mô hình USBF
được chọn là 315 L với thể tích hoạt động thực là 252 L.
Các kích thước của mơ hình như sau:
- Chiều cao bể: h = 1 m (trong đó: Chiều
cao hoạt động 0,8 m; Chiều cao chứa bọt nổi và
chống tràn 0,2 m);
- Chiều dài bể: L = 0,9 m;
- Chiều rộng bể: W = 0,35 m;
- Thể tích ngăn hiếu khí: Vhk = 163,8 L;

- Thể tích ngăn thiếu khí: Vtk = 63 L;
- Thể tích ngăn lắng: Vl = 25,2 L.

Hình 1: Bể USBF thí nghiệm tại nhà hàng
2.2.2. Khởi động mơ hình
Giai đoạn đầu tiên là tạo sinh khối bùn hoạt tính để sử dụng cho mơ hình. Nguồn bùn hoạt
tính tạo sinh khối được lấy từ bể bùn hoạt tính của một công ty chế biến thủy sản. Bùn được nuôi
trong thùng nhựa 200 L với nước thải của nhà hàng (Tỉ lệ 1 bùn : 1 nước thải tính theo thể tích) và
sục khí liên tục 24/24 giờ. Thay nước thải định kỳ cho thùng nuôi bùn mỗi ngày 02 lần. Trước khi
cho nước thải vào thùng nuôi bùn, nước thải đã được tách mỡ sơ bộ.
Song song với q trình ni bùn, mẫu nước thải của nhà hàng được thu thập và phân tích
các chỉ tiêu chất lượng nước để kiểm tra xem các thơng số này có nằm trong khoảng hoạt động
thích hợp của vi sinh vật hay khơng, từ đó đưa ra các biện pháp hiệu chỉnh.

Hội thảo Quốc gia 2022

409


Cuối cùng sinh khối bùn hoạt tính và nước thải được đưa vào các mơ hình theo các thơng số
vận hành đã tính trước, vận hành liên tục mơ hình, hàng ngày quan sát nước thải đầu ra để đánh
giá khả năng lắng của ngăn lắng, lấy mẫu nước thải đầu ra để phân tích COD. Nếu thấy nước thải
đầu ra trong và giá trị COD ở 3 ngày lấy mẫu liên tiếp khơng chênh lệch lớn, khi đó mơ hình đã
vận hành ổn định, tiến hành các thí nghiệm chính thức.
2.2.3. Thí nghiệm chính thức
Trong nghiên cứu này thí nghiệm tiến hành ở hai thời gian lưu nước 8 giờ và 10 giờ của bể
USBF nhằm so sánh hiệu quả xử lý và tìm ra HRT tốt hơn. Các bể USBF được bố trí 2 loại giá thể
khác nhau để đánh giá hiệu quả xử lý của chúng. Tổng cộng 2 cặp thí nghiệm được thực hiện với
hai ngưỡng HRT và trên hai loại giá thể khác nhau.
Nước thải từ trong bồn chứa 2 m3 được bơm đều đặn vào các bể USBF với lưu lượng 604,8
L/ngày (Tương đương HRT 10 giờ) và 756 L/ngày (Tương đương HRT 8 giờ). Nồng độ bùn hoạt
tính (MLVSS) trong các ngăn khi vận hành như sau: Ngăn hiếu khí từ 2.800 - 3.100 mg/L, ngăn
thiếu khí từ 2.800 - 3.400 mg/L. Nồng độ oxy hịa tan (DO) của ngăn thiếu khí được duy trì từ 0,4
- 0,5 mg/L, ngăn hiếu khí từ 3 - 4 mg/L trong suốt thời gian thí nghiệm.
Vận hành mơ hình để màng sinh học hình thành và bám vào các giá thể trong bể. Sau 6 tuần
ghi nhận sinh khối tạo ra nhiều bùn có màu nâu đỏ, bùn lắng tốt, nước trong và đặc biệt màng sinh
học đã hình thành và bám đầy trên bề mặt các giá thể trong bể USBF. Qua nhận định bằng các yếu
tố cảm quan, thu mẫu nước đầu ra phân tích COD, nếu giá trị COD khơng chênh lệch nhiều xem
như bể đã hoạt động ổn định. Khi đó thu mẫu nước đầu vào và đầu ra của các bể trong ba ngày
liên tục để đánh giá hiệu quả vận hành. Phân tích các thông số BOD5, COD, TSS, amoni, sunfua,
phosphat, TDS, dầu mỡ động thực vật, chất hoạt động bề mặt để so sánh và đánh giá hiệu quả xử
lý giữa các bể, đồng thời so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN
14:2008/BTNMT [4].
2.3. Phương pháp phân tích

Phương pháp và phương tiện phân tích nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải tuân theo
các TCVN hiện hành. Nồng độ nước thải đầu vào và đầu ra được so sánh với quy chuẩn xả thải
của nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT để đánh giá hiệu quả xử lý và sự biến động của
các thông số ô nhiễm.
Nồng độ chất ô nhiễm đầu ra của các nghiệm thức được phân tích phương sai ANOVA và
kiểm định F bằng phần mềm Excel nhằm đánh giá sự khác biệt giữa các nghiệm thức.
3. Kết quả - Thảo luận
3.1. Nồng độ ô nhiễm của nước thải thí nghiệm
Trước tiên nước thải tại cống thu của nhà hàng được thu thập trong 3 ngày liên tiếp để đánh
giá nồng độ các chất ô nhiễm. Kết quả phân tích mẫu nước trình bày trong Bảng 1.
Bảng 1. Nồng độ ơ nhiễm của mẫu nước thí nghiệm
Thơng số chất lượng nước
pH
BOD5
COD
TSS
410

Hội thảo Quốc gia 2022

Đơn vị

Nồng độ ô nhiễm

mg/L
mg/L
mg/L

6,2 ± 0,1
387 ± 134,4

770 ± 285,7
309 ± 113,1

QCVN 14: 2008/BTNMT
Cột A
Cột B
5-9
5-9
30
50
50
100


Amoni
Nitrat
Phosphat
Sunfua
TDS
Dầu mỡ ĐTV
Chất hoạt động bề mặt
Tổng Coliform

mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L

MPN/100 mL

41 ± 6,4
1,5 ± 0,4
1,2 ± 0,5
6,4 ± 1,0
887 ± 27,6
31,5 ± 5,2
13 ± 3,3
9,1 × 105 ± 6,5 × 104

5
30
6
1
500
10
5
3000

10
50
10
4
1000
20
10
5000

Giá trị pH của nước thải từ 5,9 - 6,1 nằm ngoài khoảng 6,5 - 8,5 phù hợp cho các vi sinh vật

hoạt động trong công đoạn xử lý sinh học [5]. Do nước thải lấy ở hố thu chứa nhiều thức ăn thừa
lắng xuống, thức ăn bị phân hủy sinh học trong điều kiện yếm khí sinh ra các axit hữu cơ làm cho
pH của nước thải thấp. Tuy nhiên, không cần điều chỉnh pH nước thải trong q trình thí nghiệm
vì các axit hữu cơ sẽ nhanh chóng bay hơi (Do q trình sục khí) và chuyển hóa thành các chất
khác trong bể USBF.
Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải khá cao trung bình đạt 309 ± 113 mg/L. Q
trình chuẩn bị thực phẩm và chế biến món ăn phát sinh nhiều chất rắn lơ lửng dưới dạng các
mảnh vụn đưa vào dịng nước thải. Bên cạnh đó, hàm lượng dầu mỡ cũng phát sinh nhiều trung
bình đạt 31,5 ± 5,2 mg/L, cao gấp 3 lần so với hàm lượng dầu mỡ cho phép thải ra nguồn tiếp
nhận nước thải.
Nước thải có tỉ lệ BOD5 : COD ≈ 0,5 thích hợp cho q trình xử lý sinh học; Tỉ lệ BOD5 : N
: P ≈ 100 : 11 : 0,4 cho thấy nước thải thừa nitơ nhưng thiếu phốt pho. Tuy nhiên, tỉ lệ 100 : 5 : 1
áp dụng cho các trường hợp thời gian lưu của vi khuẩn trong hệ thống từ 3 - 15 ngày, trong khi đó
bể USBF có bổ sung giá thể, thời gian lưu của vi khuẩn trong màng sinh học trên 15 ngày, khi đó
nhu cầu về phốt pho thấp hơn nhiều [6]. Dựa trên cơ sở này, nước thải làm thí nghiệm khơng cần
phải bổ sung thêm phốt pho.
3.2. Vận hành khởi động mơ hình
Dựa trên thể tích mơ hình bể USBF = 252 L đã thiết kế, tính tốn vận hành bể với HRT 10
giờ và 8 giờ cho các thơng số hoạt động như trình bày trong Bảng 2. Kết quả cho thấy các thông
số vận hành đều nằm trong khoảng phù hợp cho hệ vi sinh vật hoạt động trong bể USBF. Tỉ lệ
F/M nằm trong khoảng 0,2 - 0,4 L/ngày, nồng độ oxy hòa tan được duy trì ổn định ở các ngăn, giá
trị DOhiếukhí từ 3 - 4 mg/L (đảm bảo > 2 mg/L) và DOthiếukhí từ 0,4 - 0,5 mg/L (đảm bảo < 1 mg/L).
Bảng 2. Các thông số vận hành bể USBF
Giá thể tự chế
Giá thể thương mại
HRT 10 giờ HRT 8 giờ HRT 10 giờ HRT 8 giờ

604,8
Lưu lượng nước thải Q (L/ngày đêm)
2,5

HRT ngăn thiếu khí (giờ)
6,5
HRT ngăn hiếu khí (giờ)
1,0
Thời gian lưu nước ngăn lắng (giờ)
0,31 ± 0,0
Tỷ lệ F/M (L/ngày)
0,43 ± 0,03
Nồng độ DO ngăn thiếu khí (mg/L)
3,32 ± 0,08
Nồng độ DO ngăn hiếu khí (mg/L)
Nồng độ bùn hoạt tính ngăn thiếu khí MLVSStk (mg/L) 3180 ± 22,91
Nồng độ bùn hoạt tính ngăn hiếu khí MLVSShk (mg/L) 3058* ± 11,5

756,0
2,0
5,2
0,8
0,39 ± 0,02
0,41 ± 0,09
3,38 ± 0,08
3180 ± 31,22
3086 ± 17,0

604,8
2,5
6,5
1,0
0,31 ± 0,01
0,483 ± 0,03

3,34 ± 0,06
3146 ± 45,46
3063* ± 45,6

756,0
2,0
5,2
0,8
0,40 ± 0,02
0,413 ± 0,03
3,43 ± 0,08
3163 ± 14,19
3055* ± 8,19

* Ngoài vi sinh vật nằm lơ lửng trong nước thải, ngăn hiếu khí của bể USBF cịn một lượng lớn vi sinh vật
nằm ở dạng màng sinh học, hiện nay chưa xác định được lượng vi sinh vật này.

Hội thảo Quốc gia 2022

411


Mơ hình được đưa vào vận hành khởi động trong khoảng 6 tuần để màng sinh học hình
thành và bám vào giá thể. Sau khoảng thời gian này, theo dõi thấy vi sinh vật đã bám đầy các giá
thể với một lượng tương đối dày ở 2 bề mặt, kết hợp quan sát trong bể thấy lượng sinh khối tạo ra
nhiều, bùn có màu nâu đỏ, bùn lắng tốt và nước đầu ra trong. Lấy mẫu nước thải phân tích để đánh
giá khả năng hoạt động của bể thơng qua chỉ tiêu COD. Kết quả phân tích COD liên tiếp 3 ngày
được trình bày trong Bảng 3. Nồng độ COD đầu ra của các bể ở 3 ngày lấy mẫu liên tiếp khơng
biến động lớn chứng tỏ mơ hình đã đi vào hoạt động ổn định, vì vậy ở 3 ngày tiếp theo mẫu nước
thải đầu vào và đầu ra của các bể được thu thập và phân tích các thơng số đánh giá chính thức.

Bảng 3. Giá trị COD đầu ra của mơ hình
Loại giá thể trong bể USBF
Bể có giá thể tự chế
Bể có giá thể thương mại

Thời điểm
lấy mẫu
Ngày 1
Ngày 2
Ngày 3
Ngày 1
Ngày 2
Ngày 3

Thời gian tồn lưu
10 giờ
8 giờ
54
109
55
112
49
115
48
98
45
105
50
112

3.3. Kết quả vận hành mơ hình
Sau khi mơ hình hoạt động ổn định, tiến hành lấy mẫu nước thải đầu vào và đầu ra đem phân
tích. Mẫu được thu vào buổi sáng, cách 24 giờ thu mẫu một lần và mẫu được thu liên tục 3 ngày.
Hiệu suất xử lý các thông số ô nhiễm của mơ hình USBF ở các HRT khác nhau và trên các loại giá
thể khác nhau được trình bày ở Hình 3 và 4.
Tất cả các giá trị pH đầu vào đều < 6,5 khá thấp do trong nước thải xảy ra giai đoạn đầu của
q trình yếm khí sinh ra axit hữu cơ và phóng thích vào nước. Nước thải sau xử lý có pH giảm
so với đầu vào, tuy nhiên mức độ giảm rất ít. Giá trị pH thích hợp cho khử nitrat là từ 7 đến 9, tại
pH ≈ 10 và pH ≈ 6 tốc độ khử nitrat chỉ còn lại vài phần trăm so với vùng tối ưu [7]. Nước thải có
pH đầu vào trung bình xấp xỉ 6,25 gần với ngưỡng mà tốc độ khử nitrat chỉ cịn vài phần trăm, nói
khác đi q trình khử nitrat diễn ra trong bể chậm. Kết quả phân tích thống kê cho thấy khơng có
sự khác biệt giữa pH đầu ra giữa các bể USBF có giá thể khác nhau và có HRT khác nhau.

Hình 2: Hiệu suất xử lý của bể USBF sử dụng giá thể tự chế
412

Hội thảo Quốc gia 2022


Hình 3: Hiệu suất xử lý của bể USBF sử dụng giá thể thương mại
Việc bổ sung giá thể vào ngăn hiếu khí của bể USBF đã làm tăng mật độ vi sinh vật trong
bể dưới dạng màng sinh học bám trên bề mặt giá thể, do đó giúp tăng hiệu suất phân hủy các hợp
chất hữu cơ. Mặc dù tải lượng nạp chất hữu cơ ghi nhận có biến động lớn, nhưng nồng độ chất
hữu cơ trong nước thải sau xử lý không chênh lệch nhiều chứng tỏ mô hình hoạt động ổn định.
Hiệu suất xử lý BOD5 ở HRT 10 giờ và 8 giờ có sự khác biệt ở mức ý nghĩa 5 % khi lần lượt đạt
92,5 % và 84,8 % (Giá thể tự chế), 93,0 % và 87 % (Giá thể thương mại). Hiệu suất xử lý COD có
sự khác biệt giữa HRT 10 giờ và 8 giờ ở mức ý nghĩa 5 % khi lần lượt đạt 92,8 % và 86,1 % (Giá
thể tự chế), đạt 93,3 % và 87,8 % (Giá thể thương mại). Xét về hiệu suất xử lý, bể USBF có giá thể
tự chế và giá thể thương mại không ghi nhận khác biệt có ý nghĩa. Nghiên cứu trước đây của Vũ
Kim Hạnh và Trương Đức Cảnh sử dụng bể USBF xử lý nước thải sinh hoạt sau hầm tự hoại ghi

nhận hiệu suất xử lý BOD5 chỉ đạt 87,5 % và 84,8 % ở thời gian lưu 10 giờ và 8 giờ, xử lý COD
chỉ đạt 82,8 % và 78,4 % ở thời gian lưu 10 giờ và 8 giờ [8]. Các hiệu suất xử lý không cao do bể
USBF thí nghiệm khơng được bổ sung giá thể như mơ hình pilot thử nghiệm này.
Nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước thải đầu vào khá cao nhưng hiệu suất xử lý SS của các
bể USBF cũng rất cao đã giúp giảm đáng kể lượng SS trong mơ hình. Hiệu suất xử lý TSS của bể
USBF khơng có sự khác biệt giữa HRT 10 giờ và 8 giờ ở mức ý nghĩa 5 % khi lần lượt đạt 90,9 %
và 92,3 % (Giá thể tự chế), đạt 93,4 % và 93,3 % (Giá thể thương mại). Ưu điểm của bể USBF là
lọc dòng ngược ở ngăn lắng, các chất rắn lơ lửng bị giữ lại bởi bông cặn sinh học nhưng nếu nồng
độ SS đầu vào quá cao (> 150 mg/L), bể không bổ sung giá thể không thể đạt hiệu quả cao trong
việc loại bỏ SS. Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể USBF thông thường chỉ ghi nhận
hiệu suất xử lý SS đạt 87,9 % và 76,6 % ở HRT 10 giờ và 8 giờ [8]. Nhưng ở các bể có bổ sung giá
thể, một phần SS đầu vào sẽ bị hấp phụ lên lớp màng sinh học và SS đầu ra chứa các màng sinh
học có kích thước lớn bong tróc khỏi giá thể, vì vậy hiệu quả loại SS trong ngăn lắng của các bể
có bổ sung giá thể cao hơn. SS trong nước thải đầu ra chủ yếu là vi sinh vật (Là chất hữu cơ), do
đó khi SS đầu ra cao sẽ dẫn đến BOD5 và COD đầu ra cao, điều này góp phần củng cố cho kết quả
về hiệu quả xử lý BOD5 và COD ở trên.
Nồng độ amoni trung bình của nước thải đầu vào tương đối cao và có biến động lớn, tuy
nhiên nồng độ amoni sau xử lý ở tất cả bể USBF thí nghiệm đều nằm dưới ngưỡng quy định theo
QCVN 14: 2008/BTNMT (Cột A). Nồng độ amoni trong nước thải sau xử lý giảm do một phần
Hội thảo Quốc gia 2022

413


được chuyển hóa vào trong tế bào chất của vi sinh vật, sau đó các vi sinh vật này bị loại bỏ ở ngăn
lắng. Ngồi ra, các bơng bùn hoạt tính cịn hấp phụ một phần ion NH4+ lên bề mặt của chúng, phần
amoni cịn lại được chuyển hóa thành dạng nitrat và sau đó mất đi do q trình khử nitrat [8]. Phân
tích thống kê khơng cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa giữa hai bể có HRT 10 giờ và 8 giờ trong
trường hợp bổ sung giá thể tự chế (Hiệu suất xử lý đạt 95,0 % và 90,5 %); Tuy nhiên vẫn có sự
khác biệt có ý nghĩa (Hiệu suất xử lý đạt 96,0 % và 81,9 %) khi bổ sung giá thể thương mại cho bể.

Trường hợp khơng bố trí giá thể, bể USBF xử lý nước thải sinh hoạt có hiệu suất xử lý đạm amoni
thấp, chỉ đạt 81,1 % và 76,9 % ở HRT 10 giờ và 8 giờ [9].
Nồng độ sunfua đầu vào của nước thải cao là một chỉ thị của hố ga chứa nhiều cặn lắng có thể
phân hủy sinh học (Thức ăn thừa), tại đây các cặn lắng sẽ phân hủy yếm khí phóng thích sunfua.
Nồng độ sunfua cao, kết hợp với pH thấp, nước thải chứa nhiều dầu mỡ là những nguyên nhân
dẫn đến việc phát triển quá mức của các vi sinh vật hình sợi, làm cho các bơng cặn có kết cấu lớn
nhưng nhẹ và khó lắng. Nồng độ trung bình của sunfua đầu vào cao và có biến động lớn, sau khi
xử lý vẫn có chênh lệch giữa các bể USBF thí nghiệm. Hiệu suất xử lý sunfua khác biệt giữa các
bể có HRT 10 giờ và 8 giờ lần lượt đạt 86,2 % và 68,3 % (Giá thể tự chế), đạt 94,3 % và 76,2 %
(Giá thể thương mại). Đồng thời có sự khác biệt về hiệu suất xử lý giữa hai loại giá thể bổ sung.
Tổng chất rắn hịa tan TDS là thơng số có sự khác biệt rõ nhất về hiệu suất xử lý giữa các mơ
hình có HRT khác nhau và các mơ hình bổ sung các loại giá thể khác nhau. Hiệu suất xử lý TDS
giữa bể USBF có HRT 10 giờ và 8 giờ lần lượt đạt 49,2 % và 22,4 % đối với giá thể tự chế, nhưng
đạt đến 55 % và 32,5 % đối với giá thể thương mại. Nồng độ TDS đầu ra giảm nhiều do một phần
được các vi sinh vật đưa vào trong tế bào, một phần do bị các ion hấp phụ và giữ lại trong các bông
cặn ở bể lắng.
Nước thải nhà hàng chứa nhiều dầu mỡ có thể tạo lớp váng nổi che phủ bề mặt, cản trở sự
trao đổi oxy giữa lớp nước bên trong và bên ngoài, hạn chế lượng DO đưa vào bể gây bất lợi cho
hệ vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ. Dầu mỡ cao dẫn đến vi khuẩn hình sợi phát triển quá
độ, làm cho khả năng lắng của bông cặn kém, có thể là nguyên nhân làm cho nồng độ SS đầu ra
của bể USBF còn cao. Hiệu suất xử lý dầu mỡ khơng khác biệt giữa các mơ hình bể USBF có HRT
khác nhau hay bổ sung giá thể khác nhau, đạt từ 91,5 - 96,1 %.
Nguồn gốc chất hoạt động bề mặt trong nước thải là từ chất tẩy rửa. Nhà hàng sử dụng chất
hoạt động bề mặt không sinh ion, dễ phân hủy sinh học, vì vậy tuy nồng độ đầu vào cao và có
độ biến thiên lớn nhưng nồng độ đầu ra có độ biến động nhỏ và đạt cột A của QCVN 14: 2008/
BTNMT ở tất cả các mơ hình. Hiệu suất xử lý dầu mỡ khơng khác biệt giữa các mơ hình bể USBF
có HRT khác nhau hay bổ sung giá thể khác nhau, đạt từ 90,8 - 94,6 %.
4. Kết luận và kiến nghị
4.1. Kết luận
Ứng dụng bể USBF để xử lý nước thải nhà hàng có nồng độ ơ nhiễm như trong nghiên cứu

này cho thấy hiệu suất xử lý các thành phần ô nhiễm rất cao. Ở cả hai thời gian lưu nước 10 giờ
và 8 giờ, hiệu suất xử lý chất hữu cơ trong nước thải đều đạt trên 85 %, hiệu suất xử lý dưỡng chất
trên 70 %, xử lý dầu mỡ và chất hoạt động bề mặt đạt trên 95 %.
Khi lưu nước 10 giờ, sau quá trình xử lý nồng độ chất ô nhiễm đầu ra của bể USBF (với hai
loại giá thể khác nhau) đều đạt các yêu cầu xả thải của QCVN 14: 2008/BTNMT và QCVN 40:
2011/BTNMT (cột A). Nếu giảm HRT còn 8 giờ, các thông số pH, BOD5, COD, TDS vượt quy
chuẩn xả thải cho phép. Như vậy, thời gian lưu nước phù hợp để xử lý nước thải nhà hàng là 10
414

Hội thảo Quốc gia 2022


giờ với các thông số vận hành bể USBF là MLVSSthiếukhí = 3138 mg/L, MLVSShiếukhí = 3055 mg/L,
DOthiếukhí = 0,43 mg/L, DOhiếukhí = 3,23 mg/L.
4.2. Kiến nghị
Khi áp dụng bể USBF vào xử lý nước thải nhà hàng có thể áp dụng thêm một số công đoạn
xử lý sơ cấp để làm giảm tải nạp cho bể USBF, nâng cao hiệu quả xử lý và tính ổn định của hệ
thống xử lý.
Tiếp tục nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể USBF bổ sung giá thể khác nhau với các thông
số vận hành khác nhau, thay đổi hàm lượng MLVSS để chọn ra thông số vận hành hiệu quả nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ye J., Kulick F. M., McDowell C. S. (2019). Biofilm performance of high surface area density vertical
- flow structured sheet media for IFAS and fixed bed biofilm reactor applications. Biofilms Proceedings of
Water Environment Federation 20, 234.
[2]. Stowa (2018). USBF process sheet. Truy cập tại trang web www.stowa-selectedtechnolo gies.nl/Sheets/
index. html, ngày 26/6/2018.
[3]. Lê Hoàng Việt, Đặng Thị Hồng Yến, Nguyễn Võ Châu Ngân (2017). Nghiên cứu ứng dụng bể USBF
giá thể tự chế trong xử lý nước thải nhà hàng. Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một 1(32) 143.
[4]. Tổng cục Môi trường (2008). Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của nước thải sinh hoạt QCVN 14: 2008/
BTNMT. Bộ Tài nguyên và Môi trường.

[5]. Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết (2005). Vi sinh vật môi trường. Nxb. Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí
Minh.
[6]. Lương Đức Phẩm (2007). Công nghệ xử lý môi trường bằng phương pháp sinh học. Nxb. Giáo dục.
[7]. Lê Văn Cát (2007). Xử lý nước thải giàu nitơ và phốt pho. Nxb. Khoa học và Công nghệ.
[8]. Mahvi A. H., Nabizadh R., Pishrafti M. H., Zarei Th. (2008). Evaluation of single stage USBF in
removal of nitrogen and phosphorus from wastewater. School of Public Health and Center for Environmental
Research - Tehran University of Medical Sciences, Iran.
[9]. Vũ Kim Hạnh, Trương Đức Cảnh (2018). Ứng dụng mơ hình USBF trong xử lý nước thải sinh hoạt. Tài
nguyên và Môi trường 46 - 48.

BBT nhận bài: 29/9/2022; Chấp nhận đăng: 31/10/2022

Hội thảo Quốc gia 2022

415