1. Giới thiệu
Xử lý nước thải thứ cấp trong điều kiện nhiệt độ thấp đặt ra những thách thức đáng kể đối với các quá trình sinh học thông thường do hoạt động của vi sinh vật giảm. Lò phản ứng màng sinh học di chuyển (MBBR) cung cấp một giải pháp đầy hứa hẹn bằng cách cung cấp sự phát triển màng sinh học gắn liền trên các chất mang, giúp tăng cường khả năng lưu giữ vi sinh vật và độ ổn định của quy trình. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá hiệu suất MBBR để loại bỏ nitơ và chất hữu cơ trong xử lý nước thải đô thị ở nhiệt độ thấp, khám phá các thông số vận hành ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý và tìm hiểu động lực phát triển màng sinh học trong điều kiện lạnh.
2. Vật liệu và phương pháp
Các hệ thống MBBR quy mô thí điểm được vận hành ở nhiệt độ từ 5 độ đến 15 độ để mô phỏng các điều kiện khí hậu lạnh. Chất mang nhựa cung cấp diện tích bề mặt cao cho màng sinh học phát triển và thời gian lưu thủy lực (HRT) thay đổi từ 6 đến 12 giờ. Nồng độ oxy hòa tan được duy trì ở mức 2-4 mg/L và các đặc tính dòng vào bao gồm nước thải thứ cấp điển hình của thành phố có nồng độ BOD, COD và amoni vừa phải.
3. Kết quả
Hệ thống MBBR đạt được khả năng loại bỏ BOD ổn định trên 90% và loại bỏ tổng nitơ 70-85% trong điều kiện nhiệt độ thấp. Phân tích màng sinh học cho thấy sự xâm chiếm dần dần của vi khuẩn nitrat hóa trên bề mặt chất mang, với khả năng lưu giữ đủ ngay cả trong thời kỳ lạnh. Việc trộn chất mang không liên tục đã cải thiện quá trình vận chuyển oxy và giảm vùng chết trong lò phản ứng.
4. Thảo luận
Nghiên cứu khẳng định công nghệ MBBR có hiệu quả trong xử lý thứ cấp ở vùng khí hậu lạnh, duy trì khả năng loại bỏ BOD và nitơ cao mặc dù hoạt động của vi sinh vật giảm. Các chất mang màng sinh học cung cấp môi trường sống ổn định cho vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn dị dưỡng, giảm thiểu tác động tiêu cực của nhiệt độ thấp.
5. Kết luận
Hệ thống MBBR chứng tỏ hiệu suất cao trong xử lý nước thải thứ cấp trong điều kiện nhiệt độ thấp, loại bỏ BOD và nitơ một cách hiệu quả trong khi vẫn duy trì sự ổn định của quy trình. Các chất mang màng sinh học và các chiến lược vận hành được tối ưu hóa cho phép phục hồi trước sự giảm hoạt động của vi sinh vật do nhiệt độ gây ra.