Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ sinh học hybrid (tt)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
-----***-----

NGUYỄN THỊ THANH PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ
BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC HYBRID

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỞNG NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI
Mã số: 62.85.06.01

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

TP. HCM – Năm 2011


Công trình ñược hoàn thành tại:
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Địa chỉ: 142 Tô Hiến Thành, quận 10, TP. Hồ Chí Minh
Điện thoại: (84.8) 3865 1132 – Fax: (84.8) 3865 5670

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC
2. TS NGUYỄN TRUNG VIỆT
Phản biện 1: GS.TS. ĐẶNG THỊ KIM CHI

Phản biện 2: PGS. TS. NGÔ KẾ SƯƠNG
Luận án sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm luận án cấp nhà nước
họp tại Viện Môi Trường và Tài Nguyên – Đại học Quốc gia TP.

HCM vào giờ
ngày
tháng
năm 2011.
Có thể tìm hiểu luận án tại:

• Thư viện Viện Môi Trường và Tài Nguyên – Đại học Quốc
•

gia TP. HCM
Thư viện khoa học tổng hợp TP. Hồ Chí Minh


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Tinh bột mì là sản phẩm tồn tại dưới dạng hydrat cacbon tự nhiên với
hàng ngàn công dụng khác nhau. Ước tính ngành sản xuất tinh bột mì
hàng năm thải vào môi trường 500.000 tấn bả thải và 15 triệu m3
nước thải. Đây là nguồn thải ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng cao với
COD lên ñến 20.000 mg/L, N khoảng 50 – 300 mg/L.
Hiện nay, các công nghệ xử lý chưa hiệu quả. Do vậy, cần thiết phải
xác ñịnh công nghệ xử lý ñảm bảo hiệu quả về môi trường và ñáp
ứng về mặt kinh tế, phù hợp với ñiều kiện các cơ sở sản xuất trong
nước.
Hệ sinh học hybrid kỵ khí USBF và hybrid hiếu khí Bio 2 Sludge lần
ñầu ñược lựa chọn cho nghiên cứu nhờ tính khả thi về công nghệ, sử
dụng hệ vi sinh hỗn hợp với mật ñộ sinh khối dày ñặc tham gia vào
quá trình phân hủy cơ chất, cho phép giảm khối tích công trình, tăng
tải trọng xử lý và phân hủy triệt ñể thành phần chất hữu cơ và dinh
dưỡng. Công nghệ trên còn có khả năng chịu sốc tải tốt, không bị ảnh

hưởng ñáng kể bởi tải trọng và chế ñộ hoạt ñộng gián ñoạn do ñặc
thù của ngành chế biến tinh bột mì.
2. MỤC TIÊU CỦA LUẬN ÁN
• Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ Hybrid
kỵ khí và hybrid hiếu khí.
• Đề xuất công nghệ phù hợp cho xử lý nước thải tinh bột mì và
ứng dụng triển khai thực tế.
3. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ sinh học
hybrid bao gồm các nội dung chính sau:
• Đánh giá hàm lượng CN- trong thành phần nước thải, ñộc tính và
cơ chế chuyển hóa ở ñiều kiện kỵ khí (axit hóa và phân hủy tự
nhiên); ngưỡng nguy hại của CN- ñối với hệ USBF
• Xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ hybrid kỵ khí USBF:
- Xác ñịnh tải trọng hữu cơ, thời gian lưu nước, hàm lượng vi
sinh và mật ñộ xơ dừa.
1


- Tỉ lệ vùng UASB/AnF, Lượng khí sinh học phát sinh.
- So sánh hiệu quả xử lý của USBF và UASB.
- Mô hình ñộng học và các thông số ñộng học
• Xử lý nước thải tinh bột mì sau kỵ khí bằng công nghệ hybrid
hiếu khí Bio 2 sludge (aeroten + AF):
- Loại vật liệu phù hợp: Xơ dừa; than ñá; bio ball 15; ống ruột gà
PVC; Bố trí cấu trúc lớp vật liệu lọc.
- Chế ñộ vận hành: Tải trọng hữu cơ, thời gian lưu nước.
- Mô hình ñộng học và các thông số ñộng học tương ứng.
• Nghiên cứu xử lý nước thải trên mô hình kết hợp hybrid kỵ khí
và hiếu khí

• Đề xuất công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì phù hợp và áp
dụng triển khai thực tế.
4. LUẬN ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI
• Xác ñịnh giới hạn nguy hại của CN- ñối với quá trình sinh học kỵ
khí.
• Xác ñịnh tỉ lệ phù hợp giữa vùng UASB và vùng lọc kỵ khí.
• Xác ñịnh thông số ñộng học phù hợp và tải trọng vận hành tối ưu
phục vụ thiết kế các cộng trình xử lý thực tiễn.
• Xác ñịnh tính ưu việt và hàm lượng xơ dừa cần thiết ñối với hệ
hybrid hiếu khí.
• Đề xuất quy trình xử lý nước thải phù hợp theo công nghệ sinh
học hybrid với chi phí ñầu tư và vận hành thấp
5. PHƯƠNG PHÁP LUẬN
Các công nghệ xử lý nước thải hiện hữu chỉ xử lý một phần hàm
lượng ô nhiễm. Nghiên cứu chú trọng các giải pháp công nghệ liên
quan ñến quá trình khử, chuyển hoá CN- cho công ñoạn ban ñầu. Sau
xử lý ñộc tố, áp dụng công nghệ sinh học hybrid kỵ khí kết hợp
hybrid hiếu khí, sử dụng hệ vi sinh lơ lửng và bám dính trên cùng
một hệ thống nên ưu ñiểm hơn so với các hệ thống sinh học truyền
thống.
Đối với hệ sinh học hybrid kỵ khí (USBF), tỉ lệ giữa vùng UASB và
vùng lọc kỵ khí sẽ ảnh hưởng ñến khả năng chịu sốc tải và hiệu quả
2


phân hủy cơ chất. Do ñó, nội dung luận án sẽ khảo sát tỉ lệ phù hợp
giữa vùng UASB và lọc sinh học.
Luận án còn tập trung vào việc lựa chọn vật liệu tiếp xúc, cách bố trí
và vận hành hệ thống. Trong ñó, chú trọng ñến các vật liệu lọc rẻ
tiền, có sẵn trên thị trường và ñộ bền cho phép mà xơ dừa, than hoạt

tính, nhựa tái sinh là những vật liệu ñang ñược ứng dụng hiện nay.
Từ kết quả nghiên cứu, luận án xác ñịnh mô hình ñộng học và các
thông số ñộng học cho các hệ sinh học hybrid.
Từ kết quả khảo sát trên từng hệ hybrid riêng biệt, luận án nghiên
cứu kết hợp hai hệ hybrid USBF và bio 2 sludge, vận hành theo chế
ñộ tuần hoàn nước sau sinh học hiếu khí về vùng kỵ khí nhằm xử lý
hiệu quả hàm lượng hữu cơ và dinh dưỡng.
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
a. Ý nghĩa khoa học
• Hệ thống hóa các quá trình hybrid theo công nghệ kỵ khí,
hiếu khí, kết hợp kỵ khí và hiếu khí; khử N.
• Xác ñịnh mô hình và các thông số ñộng học phù hợp mô tả
ñúng quá trình sinh học cho mô hình USBF và bio 2 sludge
• Đóng góp lý thuyết về công nghệ hybrid kết hợp USBF và
bio 2 sludge
• Xác ñịnh hệ số sinh khối ñối với USBF, Bio 2 sludge và
hằng số sinh khí methane của hệ hybrid USBF.
• Mở ra hướng áp dụng hệ hybrid USBF và Bio 2 sludge cho
xử lý nước thải trong ñiều kiện gián ñoạn và biến ñộng mạnh
b. Ý nghĩa thực tiễn
• Đề xuất quy trình công nghệ, xử lý nước thải ñạt tiêu chuẩn.
Góp phần BVMT và tạo ñiều kiện ổn ñịnh sản xuất ñối với
hoạt ñộng chế biến tinh bột mì.
• Đưa ra thiết kế, tính toán kỹ thuật phục vụ xây dựng công
trình xử lý nước thải tinh bột mì ở nhiều công suất khác
nhau.
• Luận án là tài liệu tham khảo cho sinh viên, học viên cao
học, cán bộ môi trường cũng như các chuyên gia trong lãnh
vực công nghệ xử lý nước thải.
3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ VÀ
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ
1.1 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI TINH BỘT MÌ VÀ CÔNG
NGHỆ XỬ LÝ
Tinh bột mì là thực phẩm cho hơn 500 triệu người trên Thế giới. Ở
Việt Nam, số lượng các cơ sở sản xuất tinh bột mì bao gồm cả qui
mô hộ gia ñình và qui mô công nghiệp, tập trung chủ yếu tại khu vực
phía Nam.
Đặc ñiểm và thành phần của nước thải tinh bột mì
Bình quân 4 tấn củ mì tươi sẽ sản xuất ra ñược 1 tấn tinh bột mì khô
tương ứng thải vào môi trường 12 – 20 m3 nước thải. Trong thực tế
có sự chênh lệch lưu lượng nước thải giữa quy mô lớn và nhỏ. Thành
phần tính chất nước thải tinh bột mì ñược trình bày ở bảng sau:
Bảng 1.1 Thành phần nước thải tinh bột mì
STT

Thông số

1
2
3

pH
TDS
SS

Đơn
vị

mg/L
mg/L

Tây Ninh

Bình Định

Đồng
Nai
3,6
1.819
1.413
20.340

4,00 – 4,16
5,60
1.758 – 2.120 1.587
1.477 – 2.585 1.197
14.323
–
4
COD
mg/L
13.068
17.764
8.858
–
15.188
5
BOD5

mg/L
7.381
11.005
6
CN
mg/L
5,8
3,4 - 16
2.5 - 96
Bảng 1. 2 Một số quy trình công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì
trong nước
STT Nhà máy
Quy trình công nghệ
Song chắn rác → lắng → trung hòa → Hồ
kỵ khí 1,2,3 → Hồ tùy nghi 1,2 → Hồ hiếu
1
Tân Châu
khí
2
Hoàng Minh
Song chắn rác → lắng bột → trung hòa →
4


STT

Nhà máy

Quy trình công nghệ
ñiều hòa → UASB → Aeroten → Lắng 2

Song chắn rác → lắng cát → lắng bột →
3
Trường Hưng
Lắng ly tâm →Aeroten → Khử trùng
Song chắn rác → lắng → trung hòa → Hồ
Vedan
Bình
4
kỵ khí 1,2,3 → Hồ tùy nghi 4,6 → Hồ hiếu
Thuận
khí 6
Lọc cát → tách cặn → Hồ kỵ khí 1,2,3,4,5
5
Phước Long
→ Hồ tự nhiên → hồ hoàn thiện
Cty Nông sản Song chắn rác → lắng → trung hòa → Hệ
6
Ninh Thuận
thống các hồ sinh học
Song chắn rác → bể chứa → ngăn keo tụ →
Vedan Phước
Bể phản ứng → bể lắng → ngăn trung hòa
7
Long
→ ñiều hòa → UASB → Hồ sinh học
Song chắn rác → lắng bột → trung hòa →
8
Bình Định
UASB → Hồ sinh học có sự tham gia thực
vật nước

Song chắn rác → lắng → trung hòa → hệ
9
Tây Ninh
thống các hồ sinh học (15,8 ha)
Hộ gia ñình
Lắng bột → Điều hòa → Axit hóa → lọc kỵ
Hoài
Hảo,
10
khí → lọc hiếu khí
Hoài Nhơn
Nguồn: Khoa Môi Trường, ĐHBK.Tp HCM 2005
Mặc dầu hàng loạt nhà máy sản xuất tinh bột mì ñã xây dựng hệ
thống xử lý nước thải nhưng hầu hết các hệ thống ñược thiết kế chưa
phù hợp. Kết quả là nước sau xử lý không thể ñạt tiêu chuẩn thải
QCVN 24:2009/BTNMT cột B.
1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HYBRID
Hệ sinh học hybrid là mô hình phản ứng sinh học có sự hiện diện kết
hợp của các chủng loại vi khuẩn khác nhau bao gồm: vi khuẩn sinh
trưởng lơ lửng và vi khuẩn sinh trưởng bám dính phát triển trong
ñiều kiện kỵ khí, hiếu khí hoặc kết hợp kỵ khí và hiếu khí. Từ ñó tận
dụng những ưu ñiểm của một số hệ thống hệ thống hiện có, kết hợp
và sử dụng chúng hiệu quả sao cho chi phí ñầu tư thấp, thu gọn hệ
5


thống, vận hành ñơn giản, tăng hiệu quả xử lý, chịu sốc tải tốt và
ngăn ngừa sự suy giảm của hệ vi sinh vật hiện diện.
Có thể phân biệt hệ hybrid thành 3 dạng cơ bản: hybrid kỵ khí, hiếu
khí và hybrid kỵ khí kết hợp hiếu khí.

1.2.1 Công nghệ hybrid kỵ khí
Một số hệ hybrid kỵ khí sinh trưởng lơ lửng gồm: Hệ hybrid ABR và
UASB, UASB – septic tank, hybrid septictank – ABR, hybrid axit
hóa + UASB.
Một số hệ hybrid kỵ khí sinh trưởng lơ lửng và bám dính gồm: Hệ
hybrid UASB + lọc sinh học, hybrid EGSB kết hợp AF, hybrid sinh
học kỵ khí kết hợp lọc màng.
1.2.2 Công nghệ hybrid hiếu khí
Một số công nghệ hybrid hiếu khí: Lọc sinh học hoạt tính (activated
biofilter), lọc nhỏ giọt/tiếp xúc chất rắn, hybrid bùn hoạt tính + lọc
sinh học, hybrid bùn hoạt tính + RBC, hybrid bùn hoạt tính + chất
mang, hybrid bùn hoạt tính kết hợp lọc màng và hybrid lọc nhỏ
giọt/bùn hoạt tính.
1.2.3 Công nghệ hybrid kỵ khí kết hợp hiếu khí
Một số công nghệ hybrid kỵ khí kết hợp hiếu khí gồm: hệ hybrid
UANF + UAF, mô hình kết hợp kỵ khí và hiếu khí dạng ống, bể phản
ứng sinh khối cố ñịnh kỵ khí - hiếu khí kết hợp hình trụ trònRAAIB, hệ thống sinh học kỵ khí và hiếu khí ñồng thời- SAA, bể
phản ứng sinh học dạng vách ngăn, bể phản ứng sinh học kết hợp
giữa UA và AFB, bể MBR kết hợp kỵ - hiếu khí, mô hình FFR.
1.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
Bản chất của các giải pháp công nghệ ñáp ứng một số yêu cầu chính
bao gồm:
• Xử lý CN-: Đảm bảo không ảnh hưởng ñến hoạt ñộng của các hệ
thống sinh học; Loại bỏ triệt ñể chất hữu cơ, ñảm bảo nước sau
xử lý ñạt quy chuẩn thải cho phép. Xử lý hiệu quả N, P.
• Chịu biến ñộng về lưu lượng, tải lượng ô nhiễm và chế ñộ vận
hành không liên tục.
• Quy trình ñơn giản, chi phí thấp.và phát triển công nghệ theo
hướng tái sinh năng lượng và tái sử dụng nguồn thải.
Với luận ñiểm trên, một số mô hình ñược lựa chọn cho nghiên cứu

trong luận án bao gồm: Mô hình axit hóa khử CN-; hai hệ thống sinh
6


học hybrid: kỵ khí (USBF: kết hợp UASB + AnF) và hiếu khí (Bio 2
sludge – kết hợp bùn hoạt tính và lọc hiếu khí)
Mô hình USBF lựa chọn tỉ lệ vùng hoạt ñộng, tải trọng hữu cơ, thời
gian lưu nước, thành phần khí sinh học. Xác ñịnh hiệu quả xử lý và
các thông số ñộng học.
Mô hình Bio 2 sludge (bùn hoạt tính kết hợp lọc sinh học): Lựa chọn
loại vật liệu, chế ñộ vận hành, tải trọng hữu cơ, mô hình ñộng học và
các thông số thiết kế. Sau cùng, kết hợp mô hình USBF và Bio 2
sludge.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 HỆ SINH HỌC HYBRID USBF
Công nghệ USBF ñược nghiên cứu từ năm 1984, sau ñó tiếp tục phát
triển bởi nhiều nhà khoa học ở các quốc gia khác nhau ñể xử lý nước
thải của nhiều ngành như nước thải dệt nhuộm, nước thải chế biến cà
phê, nước thải sinh hoạt, nước thải nhiễm dầu… Ưu ñiểm chính của
công nghệ hybrid USBF là khả năng chịu tải cao, ngăn ngừa trường
hợp bị sốc tải.
Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình hybrid kỵ khí: Thời gian lưu
bùn, pH, SS, tải trọng hữu cơ, thời gian lưu nước, sunfat và ñộc tính.
Động học của quá trình hybrid kỵ khí
Nhiều nghiên cứu trên các dạng mô hình ñộng học ñã chứng minh
mô hình Stover Kincannon và ñộng học bậc hai của Grau là những
mô hình toán học ñược sử dụng phổ biến nhất ñể xác ñịnh các hằng
số ñộng học hệ sinh học có vi sinh tăng trưởng bám dính.
Luận án ñịnh hướng áp dụng mô hình bậc 2 và Stover Kincannon cho

xử lý nước thải tinh bột mì trên mô hình hybrid kỵ khí USBF. Mô
hình cho hệ số tương quan cao nhất là mô hình ñược lựa chọn.
2.2 HỆ SINH HỌC HYBRID BIO 2 SLUDGE
Các nghiên cứu ñược thực hiện trên mô hình bio 2 slugde từ năm
1982 ñến nay ñã chứng minh rằng hybrid bio 2 sludge có khả năng
chịu biến ñộng về tải lượng ô nhiễm ñồng thời xử lý chất dinh dưỡng.
Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình sinh học hiếu khí: Ngoài các
yếu tố cơ bản như pH; nhiệt ñộ, hàm lượng cặn lơ lửng, chế ñộ vận
hành: Oxy cung cấp, tuần hoàn bùn… Một số vấn ñề khác cần lưu
tâm bao gồm:, tỉ lệ C/N, nồng ñộ các chất gây ñộc...
7


Động học mô hình hybrid bio 2 sludge: Định hướng của luận án là
áp dụng mô hình kết hợp Monod, Stover Kincannon và mô hình bậc
2 cho xử lý nước thải tinh bột mì trên mô hình hybrid Bio 2 sludge.
CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ NỘI DUNG THỰC NGHIỆM
3.1 MÔ HÌNH AXIT HÓA
Mô hình là các bể nhựa có cánh khuấy, dung tích 20 L. Thí nghiệm
trên mẫu nước thải có bùn tự hoại và mẫu ñối chứng không bổ sung
bùn. Các chỉ tiêu phân tích pH, COD, VFA, N-NH4+, CN-.

Hình 3.1 Mô hình axit hóa (mô hình tĩnh)
3.2 MÔ HÌNH HYBRID SINH HỌC KỊ KHÍ
3.2.1 Mô hình USBF (tỉ lệ UASB/AF = 1/2)
Mô hình gồm 2 vùng: Phía dưới là UASB cao 400mm, chiếm thể tích
là 5L, phía trên là phần lọc kỵ khí có chiều cao làm việc 800mm,
chiếm thể tích là 10L. Khối lượng xơ dừa trong mô hình 250g.

Hình 3.2 Mô hình USBF (tỉ lệ UASB/AnF = 1/2)

8


3.2.2 Mô hình USBF 2/1
Mô hình gồm 2 vùng: Vùng UASB (bố trí dưới ñáy) cao 800mm,
ñường kính: 125 mm, chiếm thể tích là 10L, vùng lọc kỵ khí (bố trí
phía trên) cao 400mm, chiếm thể tích là 5L, khối lượng xơ dừa trong
mô hình 125 g.
3.2.3 Mô hình UASB
Cấu tạo giống mô hình USBF nhưng toàn bộ mô hình không bố trí
lớp vật liệu lọc.
3.2.4 Tiến trình thí nghiệm
Giai ñoạn thích nghi bắt ñầu với COD = 1000mg/L, pH ở giá trị
khoảng 7. Bùn kỵ khí cho vào mô hình với nồng ñộ khoảng
15gVSS/L
Với HRT=2 ngày, mô hình ñược vận hành với các tải trọng: 1; 2; 3
kgCOD/(m3.ngày) tương ứng với COD: 2000mg/L; 4000mg/L;
6000mg/L. Sau ñó giảm HRT = 1 ngày, mô hình sẽ vận hành với tải
trọng 6 kgCOD/(m3.ngày) tương ứng COD = 6000mg/L và khi HRT
= 12h, tải trọng là 12kgCOD/(m3.ngày).
Ở mỗi tải trọng, tiến hành phân tích các chỉ tiêu COD, pH, N-NH4+,
ñộ kiềm, VFA.
Ảnh hưởng của CNỞ tải trọng tối ưu, thay ñổi nồng ñộ CN-từ 25mg/L; 50mg/L; 75mg/L.
Các chỉ tiêu cần theo dõi: COD tổng, pH, N-NH4+, ñộ kiềm, VFA,
VSS, xác ñịnh ảnh hưởng của ñộc tố CN3.3 MÔ HÌNH HYBRID SINH HỌC HIẾU KHÍ
3.3.1 Xác ñịnh vật liệu lọc tối ưu: Nghiên cứu trên bốn loại vật liệu
bao gồm: Xơ dừa, than, ống nhựa PVC, Bio Ball BB15.
Kích thước 4 mô hình: D x H (0,16 m x 0,35 m); chiều cao vật liệu
lọc: 200mm, thể tích làm việc: 3L. Mầm bùn ban ñầu có
MLVSS/MLSS = 0,6; Với hàm lượng MLVSS = 4.600 mg/L. Lưu

lượng cấp khí là 5L/phút.
Vận hành với COD ban ñầu 500 mg/L sau ñó tăng dần 1.000 mg/L;
1.500 mg/L và 2000 mg/L. Các thông số khảo sát: COD, TKN, NNH4+, N-NO2-, N-NO3- theo thời gian. So sánh hiệu quả xử lý của 4
mô hình theo thời gian ñể ñề xuất ñược loại vật liệu lọc phù hợp.

9


Hình 3.7 Mô hình lọc sinh học hiếu khí
3.3.2 Xác ñịnh kết cấu xơ dừa
Thực hiện trong 3 thùng nhựa (20 L), kích thước Dxh=20cmx50cm,
thể tích làm việc 15L, MLVSS = 4.600 mg/L. Khí cấp: 12 L/phút.
Ba kết cấu xơ dừa ñược nghiên cứu gồm:
• Kết cấu I: ñặt ngẫu nhiên và nén lại ở một mức nhất ñịnh, khối
lượng riêng của xơ dừa là 15 kg/m3.
• Kết cấu II: kết thành từng tấm và các tấm này ñặt có khoảng cách
với nhau, khối lượng riêng của xơ dừa là 7,5 kg/m3
• Kết cấu III: ñặt cố ñịnh và phân bố ñều, các sợi xơ dừa ñược ñể ở
dạng sợi tơi không nén, khối lượng riêng của xơ dừa là 3 kg/m3.
Vận hành với COD tăng dần 500 mg/L, 1.000 mg/L, 1.500 mg/L,
2.000 mg/L, 2500 mg/L. Ứng với mỗi COD, khảo sát sự phân phối
nước và khí, màng lọc sinh học, hiệu quả xử lí sinh học. Các chỉ tiêu
phân tích gồm: COD, MLSS.
3.3.3 Mô hình Bio 2 Sludge
Mô hình 9 lít; gồm: ngăn lắng (2,16L), Aeroten (4,74L); lọc sinh học
(2,1L). Xơ dừa khối lượng 34g. Bùn ban ñầu có tỉ lệ VSS/SS = 0,54;
ñộ ẩm 85%. Vận hành với tải trọng: 0,7; 1; 1,5; 2 kg COD/(m3.ngày).
Các chỉ tiêu phân tích: pH, COD, N-NH4+, N-tổng, P-tổng, N-NO3-,
N-NO2-.

10


Hình 3.11 Mô hình Bio 2 sludge
3.3.4 Mô hình USBF kết hợp Bio 2 Sludge
Kết nối USBF và bio 2 sludge, vận hành trên nước thải nguyên thủy
ở Tải trọng 6 kg COD/(m3.ngày) với 3 chế ñộ: không tuần hoàn; hệ
số tuần hoàn α =1 và tuần hoàn α=2
Các chỉ tiêu phân tích bao gồm: pH, COD, N – NH4+, N – NO2-, N –
NO3-, ñộ kiềm ở 3 vị trí: ñầu vào, sau kỵ khí, ñầu ra.

Hình 2.1 Cấu tạo mô

Hình 3.13 Cấu tạo mô hình USBF + Bio 2 Sludge

11


CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1 KẾT QUẢ MÔ HÌNH AXIT HÓA
Khả năng phân hủy CN- trong mô hình axit hóa cao hơn so với mô
hình ñối chứng. Khi hàm lượng CN- nhỏ hơn 12 mg/L, 90-100% CNñược xử lý chỉ sau 5 ngày, khi hàm lượng CN- khoảng 16 – 35 mg/L
thì 70% CN- ñược xử lý sau 5 ngày.
Đối với mô hình ñối chứng, pH tăng chậm, CN- tự phân hủy nhưng
cần thời gian dài (30% CN- bị phân hủy sau 5 – 7 ngày).
4.2 KẾT QUẢ MÔ HÌNH HYBRID KỊ KHÍ
4.2.1 Mô hình USBF ½ (tỷ lệ vùng UASB/vùng lọc kỵ khí là 1/2)
Bảng 4.1 Kết quả khảo sát tốc ñộ sinh khí CH4 ở các tải trọng hữu
cơ khác nhau
Tải trọng hữu

Tải trọng hữu cơ E COD,
cơ bị loại bỏ
m3CH4/kgCOD
kgCOD/m3.ngày
%
3
kgCOD/m /ngày
93,35 ±
1
0.96
93,35 ± 1,91
1,91
93,34 ±
2
1.96
93,34 ± 1,20
1,20
93,3 ±
3
2.91
93,3 ± 1,91
1,91
90 ±
6
5.4
90 ± 2,29
2,29
67,65 ±
12
9

67,65 ± 5,58
5,58
Khi vận hành, ở các tải trọng 1 kg COD/(m3.ngày), 2kg
COD/(m3.ngày), 3 kg COD/(m3.ngày) và 6 kg COD/(m3.ngày), hiệu
quả xử lý COD ổn ñịnh và rất cao, ñạt 85,7 – 95,7%. Tuy nhiên, khi
tăng tải trọng lên 12 kg COD/(m3.ngày), hiệu quả xử lý chất hữu cơ
giảm còn 57,5 – 72,1%
Lượng khí CH4 sinh ra tăng dần từ 3,82 lên 4,82 L CH4/ngày khi tăng
tải trọng hữu cơ từ 1 lên 12 kg COD/(m3.ngày). Tương ứng, tốc ñộ
sinh khí riêng gần như ổn ñịnh, 0,246 – 0,359 m3CH4/kgCOD.
12


Tải trọng càng cao, N-NH4+ sau xử lý càng tăng. Tuy nhiên N tổng
giảm không ñáng kể, chỉ khoảng 20 – 30%. Amonia thay ñổi do quá
trình phân hủy N hữu cơ và CN- thành amonia và một lượng cố ñịnh
amonia tham gia vào các phản ứng tổng hợp tế bào theo phản ứng:
4CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O
C5H7O2N + 5O2

Hình 4.8 Sự biến thiên ñộ kiềm, VFA, tỉ lệ VFA/ñộ kiềm và lượng
khí sinh học phát sinh trong mô hình USBF 1/2 theo thời gian
Diễn biến các thông số ô nhiễm theo chiều cao
COD giảm nhanh (khoảng 70% - 90%) tại vùng UASB (Vị trí 1 – 3)
và giảm chậm (khoảng 7,2 – 26,64%) tại vùng lọc sinh học kỵ khí (vị
trí 3 – 8). Trong toàn bộ chiều cao cột, ñộ kiềm tăng nhanh ñến
2.100mg CaCO3/L ở vùng UASB, sau ñó tăng nhẹ khoảng 120 mg
CaCO3/L ở vùng lọc kỵ khí và hàm lượng amonia sau xử lý: 58,46 –
212,04 mg/L.
VFA ban ñầu tăng 5 – 23 ñơn vị tại vùng UASB sau ñó giảm mạnh

28 – 61 ñơn vị tại vùng lọc kỵ khí. Có sự tương quan giữa sự biến
thiên pH, ñộ kiềm, COD, VFA và amonia theo chiều cao cột.
Ảnh hưởng của nồng ñộ CN-ban ñầu
13


Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý CN- trong mô hình USBF ñược trình
bày ở ñồ thị hình 4.11.

Hình 4.11 Sự biến thiên CN- trong mô hình hybrid USBF
Với CN- vào: 25 mg/L; 50 mg/L và 75 mg/L, hiệu quả xử lý CN- dao
ñộng từ 48 – 92,7%. Ở tải trọng hữu cơ 3kgCOD/(m3.ngày), hệ thống
USBF vẫn hoạt ñộng hiệu quả khi nồng ñộ CN- ≤ 50mg/L. CN- có
ảnh hưởng rõ rệt ñến hoạt ñộng của hệ sinh học kỵ khí nếu hàm
lượng lên ñến 75 mg/L, khi ñó, hiệu quả quả xử lý COD giảm ñáng
kể, chỉ ñạt khoảng 72,7% .
4.2.2 Mô hình USBF 2/1 (tỷ lệ vùng UASB/vùng lọc kỵ khí là 2/1)
và mô hình UASB
Kết quả nghiên cứu trên 2 mô hình cũng cho kết quả tương như mô
hình USBF tỉ lệ 1/2 song hiệu quả xử lý thấp hơn. Kết quả so sánh về
hiệu quả xử lý COD và sự biến ñổi ñộ kiềm trên 3 mô hình ñược
thống kê ở bảng 4.2
Bảng 4.2 So sánh hiệu quả xử lý COD và sự biến ñổi ñộ kiềm trong 3
mô hình
Tải
trọng
1
2

E (COD)%

USBF
USBF
UASB
(1/2)
(2/1)
90,58989-93,5
95,2
92,7

USBF
(1/2)
228 490

Độ kiềm
USBF
(2/1)
337500

91,494,5

5521070

580950

91,894,6

89,791,6

UASB
203329

226644
14


E (COD)%
USBF
USBF
UASB
(1/2)
(2/1)

Tải
trọng
3

90-95,7

90-92,8

89,491,4

6

85,7-93

78,6 –
92

84-90

12

57,5 –
72,1

55,6-67

5065,1

USBF
(1/2)

Độ kiềm
USBF
(2/1)

20062646
9802466
7402620

9981348
7901510
9001523

UASB
10581642
7791291
6791118

Kết quả so sánh cho thấy: hệ hybrid USBF (tỉ lệ 1/2) có thể xử lý

COD cao hơn so với hai mô hình còn lại, với tải trọng vận hành phù
hợp là 3 – 6 kg COD/(m3.ngày).
Động học mô hình USBF
Kết quả ứng dụng mô hình bậc hai
Bảng 4.3 Các thông số ñộng học cho mô hình USBF, ứng dụng mô
hình bậc 2

Thông số

UASB

AF

USBF

a

0,1286

0,4032

0,1685

b

0,9493

1,1999

0,9513

k2(S)
R2

1,999
0,9354

0,126
0,7253

1,717
0.9963

Kết quả ứng dụng mô hình Stover Kicannon
Bảng 4.4 Các thông số ñộng học cho mô hình USBF, ứng dụng mô
hình Stover Kincannon
Mô hình
UASB
AF
USBF
Umax (g/L)
250
6,57
67,57
KB (g/L)
313
9,559
68,63
2
R

0,9821
0,914
0,999
Nhận xét: Hệ số tương quan trong mô hình Stover Kincannon lớn
hơn so với hệ số tương quan trong mô hình bậc 2
15


Bảng 4.5.Thông số ñộng học cho mô hình USBF
UASB
AF
USBF
Y
1,8679
0,6081
0,5146
Kd
0,4233
0,0414
0,0279
2
R
0,8962
0,7031
0,9038
Phương trình ñộng học có dạng:

θ
S = S 0 1 −
 1.0157θ + 0.0148S 0





4.3 KẾT QUẢ MÔ HÌNH HYBRID HIẾU KHÍ
4.3.1 Mô hình xác ñịnh loại vật liệu tối ưu
Kết quả nghiên cứu ñược trình bày ở H.4.27.

Hình 4.24 So sánh hiệu quả xử lý COD- TKN-P tổng theo tải trọng
Hiệu quả xử lý COD ñạt giá trị cực ñại ở tải trọng 1
kgCOD/(m3.ngày) cho tất cả các mô hình và ñạt cao nhất trong mô
hình xơ dừa (98%), kế tiếp là mô hình nhựa Bio ball (97,3%), cuối
cùng là 2 mô hình nhựa PE và mô hình than ñá (97%). Khi tăng tải
trọng lên 1,5 và 2 kgCOD/(m3.ngày), hiệu quả xử lý COD giảm dần.
Hiệu quả xử lý TKN trên mô hình xơ dừa ở các tải trọng khoảng
90%. Ba mô hình còn lại, hiệu quả xử lý giảm còn khoảng 60 - 85%.
Mô hình xơ dừa cũng xử lý P hiệu quả với hiệu suất ñạt giá trị 6081,5%; trong khi các mô hình còn lại chỉ xử lý 28 – 60%. Tron g mô
hình xơ dừa, ñường cong tốc ñộ phân hủy dốc, thẳng ñứng, ñặc biệt
trong 4 giờ ñầu với tốc ñộ phân hủy trong giờ ñầu tiên có thể ñạt giá
trị 2,5 kg COD/(m3.h). Rõ ràng việc lựa chon loại vật liệu phù hợp
16


cho phép giảm thời gian lưu nước, ñồng nghĩa với việc giảm thể tích
bể, tiết kiệm chi phí xây dựng và gia tăng hiệu quả xử lý.
4.3.2. Mô hình xác ñịnh kết cấu xơ dừa
Thời gian ñầu, trên 3 mô hình ñều hình thành một lớp màng vi sinh
mỏng. Thời gian ñể tạo ñược lớp màng vi sinh dày ở 3 mô hình tương
ứng là 2 tuần, 3 tuần và 5 tuần. Tải trọng càng cao hàm lượng vi sinh

càng tăng, hàm lượng MLSS cao nhất tại mô hình 3 ứng với lượng xơ
dừa là 3 kg/m3.
16000
14000

MLSS (mg/L)

12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
0.5
1

1.0
2

1.5
3

2.04

2.5
5

Tải trọng (kg COD/m3.ngày)
MH1

MH2

MH3

Hình 4.28 Đồ thị biến thiên sinh khối theo tải trọng ở các mô hình
Khảo sát hiệu quả xử lý sinh học
Các mô hình ñều ñạt hiệu quả xử lí tối ưu ở tải trọng
1kgCOD/m3.ngày, mô hình I: 94,7 %, mô hình II: 94,2 %, mô hình
III: 97,0%. Khi tải trọng tăng hiệu quả xử lý giảm dần.
4.3.3 . Mô hình Bio 2 Sludge
E%
100

E (%)
100

98
95
96
90
94
85
92
80
0.3

0.7

1

1.5
2
Tải trọng kgCOD/m3.ngày

E không lọc

E lọc

90
0.3

0.7

1

1.5

2

Tải trọng kgCOD/m3.ngày

Hình 4.31 Hiệu quả xử lý COD; N – tổng theo tải trọng hữu cơ
Hiệu quả xử lý COD ñạt giá trị cao nhất (96%) ở tải trọng
1kgCOD/m3.ngày cho trường hợp lọc. Hiệu quả xử lý COD lọc cao
hơn (0,9 – 4,6%) so với trường hợp COD không lọc. Ở các tải trọng
17


hữu cơ 0,7; 1,5 kgCOD/(m3.ngày), hiệu suất xử lý COD cao, xấp xỉ
94%. Tương ứng, hiệu quả xử lý TKN, P – tổng cũng khá cao lần

lượt là 67,5% và 69,7%. Tuy nhiên, chất lượng nước sau xử lý với N
– tổng > 30 mg/L, P – tổng > 6 mg/L vẫn cao hơn quy chuẩn thải
cho phép (QCVN 24: 2009/BTNMT). Do vậy, nên kết hợp bổ sung
công nghệ xử lý dinh dưỡng nhằm xử lý triệt ñể thành phần N và P.
Hàm lượng sinh khối trong mô hình
Vi sinh vật trong hệ hybrid bio 2 sludge ñã thích nghi và tăng trưởng,
với tỷ lệ MLVSS/MLSS = 0,66 –0,7 (ban ñầu là 0,642). Tốc ñộ sử
dụng cơ chất của vi sinh vật trong mô hình hybrid trung bình khoảng
0.25 kg COD/kgVSS tại tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày.
kg C OD/kg ML S
S .ng ay
0.35

MLVSS(mg/l)
8000
7000

0.3

6000

0.25

5000
4000

0.2

3000

0.15

2000

0.1

1000

0.05

0
0.3
SK lơ lửng

0.5
SK bám dính

1

1.5
2
Tai trong kgCOD/m3.ngay
SK hybrid

0
0

0.5

1

1.5

2
2.5
T ai trong kg C OD/m 3.ng ay

Hình 4.32, 4.33 Sự biến thiên MLVSS và tốc ñộ tiêu thụ COD trên
một ñơn vị sinh khối theo tải trọng
Sinh khối trong hệ hybrid cao. Ở tải trọng 1 kgCOD/(m3.ngày), hàm
lượng sinh khối trong vùng bùn hoạt tính, lọc sinh học và toàn bộ hệ
thống lần lượt là 1.000 – 5.550 mg/L; 5.100 – 7.000 mg/L và 2.100 –
6.000 mg/L. Như vậy, với mật ñộ sinh khối cao, các chủng vi sinh
vật ña dạng kết hợp cả kỵ khí và hiếu khí tạo ñiều kiện thuận lợi cho
phân hủy triệt ñể hàm lượng hữu cơ.
Động học mô hình Bio 2 Sludge
Kết quả mô hình Stover Kincannon: Umax = 20 g/L ngày và hằng số
bão hòa KB là 22,58 g/L ngày với R2 = 0,999.
Kết quả mô hình Monod: k = 1,412 (1/ngày); Ks = 308,54 (g/l); R2 =
0,9771.
Cân bằng vật chất: Thông số ñộng học: Y= 0,3263 mgVSS/mgCOD,
kd = 0,0267 ngày-1, R2 = 0,958.
18


4.4 KẾT QUẢ MÔ HÌNH USBF KẾT HỢP BIO 2 SLUDGE
i. Kết quả vận hành ở tải trọng 6kgCOD/m3/ngày, hệ số
tuần hoàn α=2
pH
9

8.5
8
7.5
7
6.5
1

2

3

pH vào

4

5

6

pH sau kị khí

7
8
9
10
Thời gian (ngày)
p H sau hiếu khí

Độ
kiềm(mg/l)

3000
2500
2000
1500
1000
500
0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Thời gian (ngày)
Độ kiềm vào

Độ kiềm kị khí

Độ kiềm hiếu khí

Hình 4.43 Sự biến thiên pH; COD, ñộ kiềm; N theo thời gian
Nghiên cứu ñã xác ñịnh thí nghiệm 3: tuần hoàn 200% (α=2) cho
hiệu quả xử lý cao nhất.
Nước sau xử lý có COD giảm 92,1-96,4%; N – NH4+ giảm trên 80%;
N – NO2-, N – NO3- giảm sau xử lý kỵ khí sau ñó tăng lên sau xử lý
hiếu khí. Trong ñó, hàm lượng N – NO2- sau hiếu khí dao ñộng trong
khoảng 4,57-5,39 mg/L và N – NO3- sau hiếu khí khoảng 14,25-17,02
mg/L. Tổng nitơ sau xử lý ñạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường.
Trong mô hình Bio 2 sludge ñã diễn ra quá trình xử lý ñồng thời
COD và amoni. Theo thực nghiệm, khả năng phát triển của loại vi
sinh tự dưỡng hiếu khí thấp hơn nhiều so với loại dị dưỡng hiếu khí
(hiệu suất sinh khối của vi sinh tự dưỡng là 0,16 và của vi sinh dị
19


dưỡng là 0,6). Do vậy, với tỉ lệ tuần hoàn là 2, hệ thống ñã xử lý hiệu
quả N thì hầu như hàm lượng hữu cơ cũng ñược xử lý triệt ñể.

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ TRIỂN KHAI CÔNG NGHỆ
5.1 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ

Hình 5.1 Quy trình công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì qui mô vừa
và nhỏ
Thuyết minh qui trình công nghệ
Nước thải sau công ñoạn ngâm, tách bột ñược xả thẳng xuống bể lắng
(bể ñào, ñầm nén chống thấm), với một loạt các hồ lắng nối tiếp. Tại

ñây, sau thời gian lắng 24 – 48 giờ, phần lớn bột mịn lắng sẽ ñược thu
hồi, tận dụng làm thức ăn gia súc, còn phần nước trong trên bề mặt
ñược bơm về bể trung hòa.
Tại bể trung hòa, nước vào hòa trộn với nước tuần hoàn sau hồ sinh
học (pH trên 7,5) với tỉ lệ tuần hoàn 2:1. Tại ñây, tảo và vi sinh vật
tham gia quá trình quang hợp và phân hủy cơ chất, hấp thu CO2, tiêu
thụ NO3- , giải phóng oxi và hình thành HCO3- làm tăng pH.
Kế tiếp, ñể duy trì pH trung tính (pH = 7); nước sau ñiều hòa ñược bổ
sung một lượng nhỏ NaOH trước khi bơm vào bể USBF.
Bể USBF cấu tạo gồm 2 phần: vùng kỵ khí lơ lửng (ñáy bể, chiếm
25%), vùng kỵ khí bám dính (lọc sinh học chiếm 50%). Vật liệu lọc
là xơ dừa dạng sợi tơi, thời gian lưu nước duy trì trong bể USBF là 2
ngày. Lượng bùn ban ñầu ñược cho vào là bùn tự hoại có tỉ lệ VS/TS
20


= 0,5 – 0,6. Nước thải sau xử lý qua USBF tự chảy vào bể lọc sinh
học Bio 2 Sludge. Đây là bể hybrid hiếu khí bao gồm vi sinh lơ lửng
và bám dính phát triển trong cùng một hệ thống. Vật liệu lọc chiếm
1/3 thể tích bể. Thời gian lưu nước: 1 – 2 ngày. Hiệu suất xử lý COD,
N, P ñạt ñến 75 – 95%. Nước sau xử lý cho phép ñạt tiêu chuẩn (quy
chuẩn nước thải công nghiệp).
Tuy nhiên, ñể ñảm bảo tính an toàn của hệ thống, nước thải cuối
cùng ñược xử lý bằng hồ sinh học nhằm xử lý triệt ñể hàm lượng các
chất hữu cơ và thành phần dinh dưỡng (N, P).
5.2 KẾT QUẢ TRIỂN KHAI THỰC TẾ
Quy trình công nghệ xử lý nước thải tinh bột mì ñề xuất, ñã ñược
triển khai áp dụng ñể xử lý nước thải tại 7 hộ sản xuất tinh bột mì
thuộc Huyện Hòa Thành, Tỉnh Tây Ninh.
Bảng 5.1 Kết quả phân tích nước thải sau các giai ñoạn xử lý

ñiển hình
Lần lấy
Đầu
Hiếu
Hồ sinh
Điều hòa
Kỵ khí
mẫu
vào
khí
học
N tổng (mg/L)
1
48,3
40,8
41,5
33,04
28,3
2
32,4
31,7
28,6
24,6
20,3
3
49,3
41,6
38,9
29,8
25,5

4
48,8
40,8
39,3
25,8
19,1
P tổng(mg/L)
1
4,2
4,3
4,1
3,2
1,6
2
3,9
2,2
2,1
1,07
0,67
3
5,6
4,3
4,1
2,8
1,05
4
4,2
4,38
4,2
2,01

0,9
COD(mg/L)
1
6614
6115
536
90
61
2
6928
6216
385
97
59
3
6135
6248
483
76
73
4
6768
6232
224
82
62

21

Bảng 5.2 Kết quả phân tích nước thải sau xử lý
TT Chỉ tiêu Đơn vị

Kết quả phân tích

M1
M2
M3
Hộ Nguyễn Thanh Tân

QCVN 24:
2009/BTNMT
(cột B)

1

pH

-

7,36

7,40

7,28

5,5 – 9,0

2

COD

mg/L

92

82

59

80

3
4
5
6
7

BOD5
SS
Tổng N
Tổng P
CN-

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

40
52
22,9
0,67
0,14

37
46
20,7
0,46
0,11

21
28
20,2
0,52
0,09

50
100
30
6
0,1

Kết quả phân tích cho thấy, hầu hết các chỉ tiêu sau hệ thống Hybrid
ñều ñạt QCVN 24: 2009/BTNMT (cột B).

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
Luận án ñã nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột mì bằng

công nghệ sinh học hybrid kỵ khí USBF và sinh học hybrid hiếu khí
Bio 2 sludge trong ñiều kiện PTN và ứng dụng thực tế trên quy mô
nhỏ công suất 100 m3/ngày. Kết quả nghiên cứu ñã chứng minh tính
hiệu quả của công nghệ kết hợp so với công nghệ vận hành riêng lẻ,
với nhiều ưu ñiểm nổi bật. Số liệu nghiên cứu ñã xác ñịnh:
Công ñoạn khử CN- ban ñầu trên mô hình axit hóa có thể xử lý trên
70% CN- nếu nồng ñộ CN- < 50 mg/L; 30% CN- với nồng ñộ CNban ñầu khoảng 50 – 75 mg/L.
Mô hình hybrid kỵ khí USBF không bị ảnh hưởng bởi ñộc tính CNnếu nồng ñộ CN- ñầu vào thấp hơn 50 mg/L, tương ứng hiệu quả khử
COD và CN- lần lượt là 96,3% và 92,7%. Khi tăng nồng ñộ CN- ñầu
vào lên 75 mg/l, hệ vi sinh hoạt ñộng kém, dẫn ñến hiệu quả xử lý
COD và CN- giảm chỉ còn 72,7% và 48 %.
Kết quả nghiên cứu ñã xác ñịnh tỷ lệ vùng UASB/AnF = 1/2 là phù
hợp, tương ứng hiệu quả xử lý COD trên toàn mô hình USBF là
95,7%. Trong ñó, vùng UASB ñã xử lý 60-90% COD, vùng lọc kỵ
khí là 3,13-21,6% COD ở tải trọng phù hợp là 3- 6 kg COD/m3/ngày
22


Các giá trị pH; VFA, ñộ kiềm, N các dạng thay ñổi theo tải trọng và
chiều cao cột. Sự biến ñộng các thông số theo quy luật tương thích
lẫn nhau, ñiển hình là khi pH tăng thì ñộ kiềm tăng kèm theo NH3
tăng, riêng VFA chỉ tăng trong giai ñoạn ñầu (axit hóa) sau ñó giảm ở
giai ñoạn sau (metan hóa). Amonia luôn tăng trong mô hình USBF
do quá trình chuyển hóa protein, N hữu cơ và CN- thành amonia.
Lượng khí sinh học trong mô hình USBF thu hồi khá cao dao ñộng từ
0,25 – 0,36 m3CH4/kg COD phân hủy. Trong thành phần khí sinh
học, khoảng 65 – 71% là metan.
Tải trọng vận hành tối ưu cho mô hình USBF dao ñộng từ 3 – 6 kg
COD/(m3.ngày), tương ứng thời gian lưu nước là 1 – 2 ngày. Các
thông số ñộng học cho mô hình USBF, tối ưu theo mô hình Stover

Kincannon là (Umax) là 67.57 g/L ngày và KB là 68.63 g/L ngày.
Mô hình hybrid hiếu khí Bio 2 sludge xử lý COD, N ñạt lần lượt là
98%; 90%, cao hơn so với mô hình bùn hoạt tính hoặc lọc sinh học
riêng lẻ nhờ mật ñộ vi sinh vật dày ñặc và sự tốn tại của nhiều chủng
vi sinh: kỵ khí, tùy nghi và hiếu khí trong cùng một hệ thống.
So sánh 4 loại vật liệu lọc thông thường thì xơ dừa ñã thể hiện tính
ưu việt cả về ñặc tính kỹ thuật và tính kinh tế. Với mật ñộ xơ dừa
thấp: 3 kg /m3 thể tích bể; hiệu quả xử lý COD; N; P ñạt 98%; 90%;
60 – 81,5%; cao hơn so với các loại vật liệu lọc ñược khảo sát.
Xơ dừa ñược bố trí cố ñịnh, phân bố mỏng, rời rạc không bị tắt nghẽn
tạo môi trường thuận lợi cho màng sinh học phát triển tốt. Kết quả
nghiên cứu xác ñịnh khối lượng xơ dừa cho phép (3kg/m3) nhỏ hơn 8
lần so với các nghiên cứu trước ñây (25kg/m3).
Mô hình sinh học hybrid có ưu ñiểm là hàm lượng sinh khối lớn và
khả năng tiếp xúc cơ chất tốt nên khả năng phân hủy hàm lượng hữu
cơ cao hơn so với các hệ thống sinh học riêng biệt (bùn hoạt tính và
lọc sinh học). Vi sinh vật trong hệ hybrid bio 2 sludge thích nghi và
tăng trưởng với tỷ lệ MLVSS/MLSS = 0,66 – 0,7. Sinh khối trong hệ
hybrid cao. Trong vùng bùn hoạt tính, hàm lượng sinh khối dao ñộng
từ 1.000 – 5.550 mg/L; trong vùng lọc sinh học là 5.100 – 7.000
mg/L; trên toàn bộ hệ thống là 2.100 – 6.000 mg/L.
Ở các tải trọng hữu cơ 0,7; 1,5 kgCOD/m3.ngày, hiệu suất xử lý COD
cao, xấp xỉ 94%. Tương ứng, hiệu quả xử lý TKN, P – tổng cũng khá
cao lần lượt là 67,5% và 69,7%. Tải trọng phù hợp cho mô hình sinh
học Bio 2 sludge là 1 kg COD/m3.ngày. Mô hình Stover Kincannon
ñã xác ñịnh Umax là 20 g/L/ngày và KB là 22,58 g/L/ngày. So sánh kết
quả trên hai mô hình Monod và Stover Kincannon ñã xác ñịnh hệ số
23