Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc sinh học dòng bùn ngược (USBF) xử lý phenol trong nước thải ở các cơ sở chế biến sản phẩm từ dầu mỏ
Phenol và dẫn xuất trong nước thải công nghiệp là các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường nước của nguồn tiếp nhận, đặc biệt là nước thải các ngành sản xuất công nghiệp hóa học, dệt nhuộm, tổng hợp hữu cơ, hóa chất bảo vệ thực vật và hóa dược. Đây là những chất có tính độc hại cao, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Phenol khó xử lý loại bỏ một cách triệt để bằng các phương pháp sinh học hoặc hóa lý thông thường. Hệ thống xử lý sinh học hiếu khí thông thường rất nhạy cảm với hàm lượng phenol cao, vi sinh vật có thể chết hoặc sinh trưởng chậm do bị ức chế ở nồng độ, chỉ một số nhóm vi sinh vật đặc hiệu mới có khả năng phân giải đáng kế phenol.
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu về khả năng xử lý phenol trong các công trình xử lý hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí, nhưng còn ít những nghiên cứu về quá trình xử lý phenol trong hệ thống lọc sinh học dòng bùn ngược (USBF). Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm với nước thải giả định của Javad, chỉ ra rằng USBF có thể xử lý phenol ở nồng độ 260 mg/l hoặc cao hơn nếu duy trì hàm lượng sinh khối và thời gian lưu phù hợp. Tuy nhiên trong các nghiên cứu này, ảnh hưởng của các hóa chất đi kèm với phenol trong nước thải (cyanide, chlorophenol, formaldehyde) chưa được nghiên cứu, thời gian xử lý hoàn toàn phenol trong USBF cũng chưa được tối ưu, quá trình diễn ra trong 24h là quá lâu. Từ thực tế trên, nhóm nghiên cứu của TS. Lê Ngọc Thuấn tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lọc sinh học dòng bùn ngược (USBF) xử lý phenol trong nước thải ở các cơ sở chế biến sản phẩm từ dầu mỏ” từ năm 2017 đến năm 2021.
Mục tiêu của đề tài là xây dựng được quy trình công nghệ USBF xử lý phenol trong nước ở các cơ sở chế biến sản phẩm từ dầu mỏ và nâng cao trình độ cán bộ, giảng viên phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học tại trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
Trong nghiên cứu, các tác giả đã thiết kế và lắp đặt một thiết bị xử lý nước thải hoạt động theo công nghệ USBF quy mô phòng thí nghiệm ứng dụng trong xử lý nước thải chứa phenol, thử nghiệm xử lý nước thải từ quá trình sản xuất keo nhựa (PF) và nước thải phát sinh từ kho chứa sản phẩm dầu mỏ.
Quá trình thích nghi bùn hoạt tính với phenol trong 30 ngày cho thấy bùn hoạt tính phát triển ổn định, tuy nồng độ sinh khối không tăng nhiều trước và sau quá trình thích nghi, chỉ ở mức 1.893 mg/L, nhưng chỉ số thể tích bùn SVI lại thể hiện ở giá trị rất tốt cho quá trình lắng với 72 ml/g. Trong các thử nghiệm khác để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố môi trường (pH, DO, nhiệt độ), nồng độ phenol đầu vào, xử lý nước thải từ sản xuất keo, kho chứa sản phẩm dầu đều ghi nhận tính ổn định của bùn hoạt tính.
Đánh giá hiệu quả xử lý phenol ở các giá trị đầu vào khác nhau chỉ ra rằng, phenol được loại bỏ ở mức cao và ổn định đối với nồng độ nhỏ hơn 200 mg/L đạt hiệu suất từ 97,7 đến 99,8%. Tuy nhiên, hiệu quả sẽ giảm đáng kế khi tăng nồng độ phenol đầu vào lên mức 300 mg/L và 350 mg/L, chỉ đạt tương ứng 93,4 % và 64,3 %.
Khả năng loại bỏ NH4-N đạt cao nhất là 71,8% ở nồng độ phenol 10,36 mg/l, sau đó sẽ có xu hướng giảm và đạt 46% khi phenol ở nồng độ 200,5 mg/L. Quá trình nitrate bị ảnh hưởng bởi nồng độ phenol đầu vào, hàm lượng N-NO3 - đầu ra đạt 7,1 mg/L khi phenol ở mức 10,36 mg/L và chỉ còn 2,5 mg/L N-NO3 - với nồng độ phenol 200,5 mg/L.
Thực nghiệm xử lý nước thải phát sinh từ cơ sở sản xuất keo phenolformaldehyde cho thấy hệ thống USBF hoạt động hiệu quả cao khi thời gian lưu từ 10-12h với phenol và formaldehyde tương ứng là 98,5% và 99,7%. Trong khi đó COD và BOD có hiệu suất xử lý thấp hơn, tương ứng là 93,2 % và 95,7%.
Sử dụng hệ thống USBF xử lý nước thải phát sinh từ kho chứa sản phẩm dầu mỏ, cho thấy toàn bộ phenol được loại bỏ, trong khi tổng dầu khoáng chỉ loại bỏ được 63.3%, trong khi COD và BOD có hiệu quả tương ứng là 82,6% và 96,1%.
Như vậy, hệ thống USBF với cách thức hoạt động độc đáo, kiểm soát điều kiện liên tục giữa ngăn thiếu khí, hiếu khí và ngăn lắng có thể được sử dụng để xử lý các nguồn nước thải chứa phenol, formaldehyde.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19661/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
