NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TẠO BÙN HẠT TRONG HỆ THỐNG UASB NHẰM XỬ LÝ NƯỚC THẢI SƠ CHẾ MỦ CAO SU
Công nghệ sinh học (Mã số: 62420201)
Luận án này tập trung giải quyết vấn đề cấp thiết về xử lý nước thải sơ chế mủ cao su tại Việt Nam, vốn có mức độ ô nhiễm cao và hiệu quả xử lý thấp từ các hệ thống hiện có. Nhận thấy hệ thống UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) là giải pháp công nghệ cao tải ưu việt, nhưng hiệu suất xử lý phụ thuộc vào trạng thái bùn, và thời gian hình thành bùn hạt kỵ khí thường kéo dài. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu là tìm hiểu quá trình tạo bùn hạt kỵ khí trong hệ thống UASB để nâng cao năng lực và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sơ chế mủ cao su thiên nhiên.
Nghiên cứu đã khảo sát đặc tính nước thải sơ chế mủ cao su, cho thấy pH thấp (4,6 – 5,2), hàm lượng chất hữu cơ cao (COD: 16390 – 28940 mg/L), giàu VFA và SS cao, yêu cầu tiền xử lý để loại bỏ hạt cao su dư trước khi đưa vào hệ thống UASB. Bùn phân tán đã được hoạt hóa trong 73 ngày, đạt hoạt tính sinh metan riêng (SMA) 0,831 ± 0,013 gCH4-COD/gVSS.ngày. Quá trình tạo bùn hạt được nghiên cứu, cho thấy bùn hạt hình thành khi tăng OLR (3,10 ± 0,92 kg-COD/m³.ngày). Thời gian hình thành bùn hạt được rút ngắn đáng kể khi bổ sung 300 mg-AlCl3 và rỉ đường. Điều kiện vận hành tối ưu để tạo bùn hạt tốt nhất là bổ sung 1 g/L rỉ đường, nhiệt độ 35 °C, trong 38 ngày, với OLR 3,19 ± 0,68 kg-COD/m³.ngày và thời gian lưu thủy lực (HRT) 12h. Bùn hạt thu được có kích thước lớn hơn 1 mm chiếm 38,7%, chỉ số lắng bùn (SVI) đạt 12,03 mL/g, và hiệu suất sinh khí metan đạt 0,324 ± 0,037 m³-CH4/kg-CODchuyển hóa, tăng 25,6% so với bùn phân tán.
Nghiên cứu cũng xác định được các quần thể vi sinh vật chủ yếu tham gia vào quá trình hình thành bùn hạt, bao gồm các nhóm thủy phân (Bacteroidales, Clostridiaceae, Acinetobacter johnsonii), acidogen (Anaerolinceae, Comamonas, Corynebacterium), acetogen (Syntrophomonadaceae) và methanogen (Euryarchaeota, với Methanosaeta và Methanobacterium chiếm ưu thế). Khi ứng dụng bùn hạt trong hệ thống UASB, tải trọng hữu cơ (OLR) đã được nâng lên 15,3 kg-COD/m³.ngày, đạt hiệu suất xử lý COD 95,8% và hiệu suất sinh khí metan 0,325 m³-CH4/kg-CODchuyển hóa. Kết quả này cho thấy sự tăng đáng kể về OLR (3,5 lần), hiệu suất xử lý COD (7,6%) và hiệu suất sinh khí metan (2,86 lần) so với việc sử dụng bùn phân tán. Bùn hạt đã thích ứng và hoạt động tốt, duy trì SVI ổn định và tăng tỷ lệ các loài cổ khuẩn sinh metan. Về bảo quản, bùn hạt được duy trì tốt cấu trúc và hoạt tính tại nhiệt độ phòng, với SMA giảm 27,8% sau 3 tháng.