TÍNH CẤP THIẾT
Việt Nam, với hình dạng chữ S, có chiều dài từ Bắc tới Nam khoảng 1.648 km và bờ biển dài 3.260 km, bao gồm 290.700 ha bãi triều, hơn 87.700 ha đầm, phá, vũng, vịnh, cùng khoảng 250.000 ha rừng ngập mặn Quốc gia này còn sở hữu vùng lãnh hải 12 hải lý, vùng đặc quyền kinh tế 200 hải lý và thềm lục địa, với tổng diện tích vùng biển thuộc chủ quyền khoảng 1.000.000 km² trên biển Đông Hệ sinh thái biển Việt Nam rất phong phú với 2.038 loài cá, được phân chia thành 4 nhóm chính: cá nổi (260 loài), cá gần tầng đáy (930 loài), và cá đáy.
Việt Nam có 502 loài và nhóm cá, trong đó có 304 loài cá san hô, cho thấy nguồn lợi cá biển đa dạng với kích thước nhỏ và tốc độ tái tạo cao Trong số này, 130 loài có giá trị thương mại, với 30 loài thường xuyên bị đánh bắt, tổng trữ lượng đánh bắt hàng năm đạt 4.2 triệu tấn, trong đó sản lượng khai thác bền vững tối đa là 1.7 triệu tấn/năm Ngoài ra, có 1.640 loài giáp xác, chủ yếu là tôm he, tôm hùm và cua biển, với khả năng khai thác từ 50.000-60.000 tấn/năm Nhuyễn thể có hơn 2.500 loài, quan trọng nhất là mực, sò, điệp và nghêu, với sản lượng khai thác mực đạt 60.000-70.000 tấn/năm và nghêu 100.000 tấn/năm Bên cạnh đó, có trên 650 loài rong biển, trong đó 90 loài có giá trị kinh tế, đáp ứng nhu cầu phát triển chế biến thủy sản trên toàn quốc.
Hàng năm, 500 nhà máy chế biến và hệ thống cảng cá, bến cá thải ra một lượng lớn chất thải và nước thải, đặc biệt từ các quy trình chế biến thủy sản như cá cơm sấy, nước mắm, chế biến cá khô, bột cá và thủy sản đóng hộp Những quy trình này thường tạo ra nước thải có nồng độ muối cao, gây ảnh hưởng đến môi trường.
Quá trình chế biến cá khô tạo ra lượng nước thải lớn, với thể tích nước từ 10-12 m³/tấn sản phẩm cho giai đoạn sơ chế và 20-30 m³/tấn sản phẩm cho quá trình làm sạch, với độ mặn 20‰.
Việc xử lý sinh học nước thải chế biến thủy sản gặp nhiều khó khăn do nồng độ ô nhiễm và độ mặn cao Nồng độ muối 10g/L có thể gây co nguyên sinh, mất hoạt tính tế bào, và làm chết vi sinh vật, từ đó ức chế enzym và giảm hiệu quả xử lý COD Để nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ, cần cải thiện khả năng tồn tại và phát triển của vi sinh vật trong các bể xử lý sinh học.
Công nghệ swimbed, một xu hướng mới trong xử lý nước thải, đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi, đặc biệt tại Nhật Bản Công nghệ này kết hợp giữa bùn hoạt tính truyền thống và bể lọc sinh học, sử dụng giá thể biofringe với bề mặt hiệu dụng lớn, mang lại hiệu quả xử lý cao và ổn định Nồng độ MLSS trong mô hình swimbed dao động từ 10.000-15.000 mg/L, giúp bùn dễ lắng và không xảy ra hiện tượng bùn nổi, đạt hiệu quả xử lý chất hữu cơ lên tới 3-5 kg BOD/m³.ngày Thêm vào đó, thời gian lưu bùn dài trong mô hình swimbed còn hạn chế lượng bùn dư sinh ra.
Nghiên cứu "Xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao bằng mô hình swimbed" nhằm đánh giá ảnh hưởng của độ mặn đến khả năng xử lý chất hữu cơ (COD) và thành phần dinh dưỡng (N, P) Mục tiêu là đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về kinh tế, kỹ thuật và môi trường trong lĩnh vực này.
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu này đánh giá ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ và thành phần dinh dưỡng trong nước thải chế biến thủy sản thông qua mô hình swimbed Kết quả cho thấy nồng độ muối có tác động đáng kể đến khả năng xử lý chất hữu cơ, đồng thời ảnh hưởng đến các chỉ tiêu dinh dưỡng trong nước thải Mô hình swimbed được chứng minh là hiệu quả trong việc tối ưu hóa quá trình xử lý, góp phần nâng cao chất lượng nước sau xử lý.
NỘI DUNG ĐỀ TÀI
Nội dung 1: Tổng quan nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao và lý thuyết công nghệ swimbed:
- Giới thiệu về nước thải chế biến có độ mặn cao và một số quy trình chế biến thủy sản
- Các phương pháp xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao
- Một số nghiên cứu trong và ngoài nước
- Lý thuyết về công nghệ swimbed
Nội dung 2: Thiết kế mô hình xử lý sinh học hiếu khí theo kiểu swimbed
- Lập kế hoạch và sơ đồ nghiên cứu
- Chế tạo mô hình ở quy mô phòng thí nghiệm
- Phân tích mẫu nước thải và mẫu bùn trước khi vận hành mô hình
Nội dung 3: Vận hành mô hình
Mô hình chạy thích nghi ở tải trọng hữu cơ 0.5, 1, 1.5 và 2 kgCOD/m³.ngày với nồng độ muối 10 g/L, sử dụng lưu lượng nước thải 0.83 L/h, cho thời gian lưu nước là 14.4 giờ.
- Vận hành mô hình với tải trọng hữu cơ 2 kgCOD/m 3 /ngày với các độ mặn khác nhau 10; 15; 20; 25 g/L
- Đánh giá hiệu quả xử lý thông qua các chỉ tiêu COD, NH4-N, NO2-N, NO3-
Nội dung 4: Trình bày kết quả
- Dựa vào kết quả phân tích, xử lý số liệu và dựng đồ thị thể hiện bằng phần mềm SPSS 20
- Trình bày và thảo luận kết quả thông qua đồ thị.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương pháp thu thập tài liệu
Tiến hành thu thập thông tin, tài liệu và số liệu liên quan đến đối tượng và phạm vi nghiên cứu từ nhiều nguồn như sách báo, giáo trình, tạp chí khoa học và internet Việc phân tích và tổng hợp thông tin này sẽ là cơ sở quan trọng để định hướng và thực hiện các nội dung nghiên cứu hiệu quả.
Phương pháp thực nghiệm
Mô hình swimbed được thiết kế và nghiên cứu tại phòng thí nghiệm nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản Kế hoạch vận hành bao gồm việc thu thập và phân tích mẫu nước với độ mặn đầu vào từ 10 đến 25 g/L.
Phương pháp lấy mẫu vả phân tích
Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình được thu thập và phân tích các chỉ tiêu môi trường được quan tâm.
Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu được phân tích thống kê trên phần mềm SPSS 20.
Phương pháp hồi cứu
Từ kết quả đạt được của mô hình nghiên cứu, tiến hành so sánh với những nghiên cứu khác đã thực hiện và đưa ra nhận xét.
Ý NGHĨA KHOA HỌC, THỰC TIỄN VÀ TÍNH MỚI
Ý nghĩ khoa học
Nghiên cứu về xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao cho thấy việc giữ lại sinh khối vi sinh vật lớn trong mô hình là yếu tố quan trọng để cải thiện hiệu quả xử lý Mô hình swimbed, với khả năng cho phép sinh khối phát triển mạnh thông qua sự bám dính và lơ lửng, đã nâng cao nồng độ và hoạt tính của vi sinh vật trong quá trình xử lý.
Ý nghĩa thực tiễn
Nghiên cứu thành công đã cho thấy khả năng áp dụng vào thực tế với những ưu điểm nổi bật, bao gồm việc xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao, đáp ứng yêu cầu xả thải và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Hệ thống này có thể được thiết kế với thể tích nhỏ nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả cao hơn so với các phương pháp xử lý hiếu khí truyền thống.
Tính mới
Nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng mô hình swimbed có hiệu quả trong việc xử lý nước thải chế biến thủy sản Tuy nhiên, nồng độ muối cao trong nước thải này được xem là yếu tố cản trở sự phát triển của vi sinh vật, ảnh hưởng đến khả năng xử lý Do đó, việc nghiên cứu tác động của nồng độ muối đến vi sinh vật thích nghi với độ mặn trong mô hình swimbed là một hướng đi mới đầy tiềm năng trong lĩnh vực xử lý nước thải chế biến thủy sản.
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
TỔNG QUAN VỀ NGÀNH THỦY SẢN
Ngành thủy sản hiện nay đã trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn, đóng vai trò quan trọng trong hội nhập kinh tế quốc tế Sự tăng trưởng nhanh chóng và hiệu quả của ngành này đã góp phần tích cực vào việc chuyển đổi cơ cấu kinh tế nông nghiệp, đồng thời hỗ trợ công cuộc xóa đói giảm nghèo và tạo việc làm cho hơn 4 triệu lao động Năm 2015, giá trị xuất khẩu thủy sản đạt 6.57 tỷ USD, với sản phẩm được xuất khẩu sang 164 quốc gia và vùng lãnh thổ.
Theo Tổng cục Thống kê, cả nước hiện có khoảng 126.000 tàu cá hoạt động, với tỷ lệ phân bố ở các vùng biển như sau: Vịnh Bắc Bộ 31%, Trung Bộ 42%, Đông Nam Bộ 14% và Tây Nam Bộ 13% Tổng sản lượng khai thác năm 2015 đạt hơn 2,9 triệu tấn, trong đó khai thác biển chiếm 92%, còn lại là khai thác nội địa Về phân vùng khai thác, sản lượng khai thác xa bờ chiếm 49%, trong khi ven bờ chiếm 51%.
Cơ sở hạ tầng nghề cá tại Việt Nam đang được đầu tư mạnh mẽ, với khoảng 60 cảng cá lớn được xây dựng bờ kè và cầu cảng, giúp tiếp nhận hơn 1.9 triệu tấn cá mỗi năm Đồng thời, ngành cơ khí đóng sửa tàu thuyền cũng phát triển với hơn 700 cơ sở, có khả năng đóng khoảng 4000 tàu mỗi năm.
Hiện trạng nuôi trồng thủy sản ở Việt Nam hiện có tổng diện tích trên 1 triệu ha, trong đó hơn 70% tập trung tại đồng bằng sông Cửu Long, 11% ở đồng bằng sông Hồng, và 7% ở duyên hải miền Trung Mỗi năm, ngành nuôi trồng thủy sản sản xuất hơn 2,7 triệu tấn, chủ yếu là cá tra và tôm.
CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN THỦY SẢN
Ngành chế biến thủy hải sản tại Việt Nam sử dụng nhiều loại hình công nghệ sản xuất khác nhau, tùy thuộc vào loại sản phẩm và đặc tính riêng của từng sản phẩm Hiện nay, có ba công nghệ chế biến phổ biến đang được áp dụng trong ngành này.
❖ Công nghệ chế biến thuỷ sản đông lạnh
Các sản phẩm đông lạnh tươi như tôm, cá, mực, bạch tuộc, ghẹ và nghêu được cấp đông nguyên con hoặc ở dạng khối Những sản phẩm này được bảo quản trong kho đông lạnh với nhiệt độ dưới -18 độ C để đảm bảo chất lượng và độ tươi ngon.
❖ Công nghệ chế biến thủy sản đóng hộp
Sản phẩm đồ hộp thủy sản hiện nay chủ yếu bao gồm các loại cá như cá ngừ, cá trích và cá thu Gần đây, thị trường cũng đã bắt đầu sản xuất thêm các loại đồ hộp từ giáp xác và nhuyễn thể.
❖ Công nghệ chế biến sản phẩm thuỷ sản khô
Công nghệ chế biến sản phẩm khô với 2 dạng sản phẩm tương đối khác biệt nhau: sản phẩm thủy sản khô và sản phẩm bột cá chăn nuôi
Sản phẩm thuỷ sản khô:
Sản phẩm khô sơ chế và khô tẩm gia vị bao gồm các loại như mực khô, cá cơm khô và cá bò khô tẩm gia vị Quá trình chế biến sản phẩm thủy sản khô thường sử dụng công nghệ đơn giản, bắt đầu từ việc xử lý nguyên liệu như cá, tôm, ruốc và mực Sau khi loại bỏ các phần thừa, rửa sạch và loại bỏ tạp chất, nguyên liệu sẽ được làm khô để tạo ra sản phẩm cuối cùng.
Bột cá là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất thức ăn chăn nuôi và thức ăn cho tôm, cá, thường được chế biến từ các loại cá có giá trị kinh tế thấp, bao gồm cá tạp và các phế liệu từ chế biến thủy sản như đầu, xương, vảy và da cá Quy trình sản xuất bột cá hiện đại bao gồm các bước hấp chín, ép nước và sấy khô, đảm bảo chất lượng và hiệu quả trong sử dụng.
Xếp khuôn Muối tôm Đóng hộp
Hình 1.1 Quy trình chế biến tôm đóng hộp
Hình 1.2 Quy trình chế biến cá đóng hộp
NƯỚC THẢI THỦY SẢN CÓ ĐỘ MẶN CAO
1.3.1 Nguồn gốc nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao
Nước thải có độ mặn cao là sản phẩm phát sinh từ các công đoạn chế biến thủy sản, không chỉ chứa các chất ô nhiễm mà còn có hàm lượng muối lớn.
Nước thải phát sinh từ quá trình tiếp nhận nguyên liệu và rã đông, bao gồm nước rửa thùng chứa và nước dùng trong bảo quản cá, thường có thể tích nhỏ nhưng chứa lượng muối cao và chất hữu cơ lớn do nhớt và máu cá.
Nước thải phát sinh từ các quy trình chế biến thực phẩm như tẩm ướp, hấp và luộc chứa lượng lớn protein, dầu mỡ và muối Thành phần ô nhiễm trong nước thải này phụ thuộc vào loại nguyên liệu, chất lượng sản phẩm, quy trình chế biến và tay nghề sản xuất.
1.3.2 Thành phần và tính chất của nước thải có độ mặn cao
Mức độ ô nhiễm nước thải từ chế biến thủy sản thay đổi mạnh mẽ tùy thuộc vào loại sản phẩm chế biến Đặc điểm ô nhiễm của nước thải cũng biến đổi theo mùa vụ và thậm chí theo từng ngày do nguyên liệu chế biến đa dạng Cụ thể, nước thải từ nhà máy sử dụng nguyên liệu là cá thường có hàm lượng chất bẩn thấp hơn so với nước thải từ nguyên liệu như tôm hay nghêu sò.
Quy trình chế biến tôm đóng hộp bắt đầu bằng việc tiếp nhận tôm, bóc vỏ và rửa, tạo ra lượng nước thải chiếm 90% tổng COD Nước thải này có độ mặn cao do quá trình sơ chế nguyên liệu và luộc muối Trong giai đoạn sơ chế, tôm được nấu trong nước muối từ 3-5 phút để thịt tôm săn chắc, loại bỏ nước trong cơ và kết thúc khi tôm chuyển sang màu đỏ gạch.
Quy trình chế biến cá trích đóng hộp bắt đầu bằng việc luộc cá trong nước muối để tách lượng dầu và chất béo có trong cá, với dầu cá nổi lên thành lớp váng trên mặt nước Sau khi luộc, cá được cho vào hộp cùng với gia vị và sau đó được tiệt trùng ở nhiệt độ cao Cuối cùng, cá được làm sạch lần cuối và dán nhãn mác trước khi được lưu trữ.
Nước thải từ chế biến cá trích đóng hộp bao gồm hai loại chính: nước thải muối từ quá trình luộc cá và nước thải từ rửa nguyên liệu Lượng nước rửa nguyên liệu cao gấp 6-8 lần so với nước thải muối từ luộc cá, tuy nhiên, nước thải từ luộc cá lại có nồng độ cao các hợp chất như acid acetic, đường, protein, dầu và muối.
Quá trình chế biến nghêu sò đóng hộp tạo ra lượng nước thải lớn với độ mặn khoảng 20‰ và nước rửa nguyên liệu có độ mặn khoảng 30‰ Sau khi rửa, nguyên liệu được làm khô và sơ chế bằng lò hơi trong 10-15 phút ở nhiệt độ 100°C Sau khi tách noãn và kiểm tra, nguyên liệu sẽ được đóng hộp với dung dịch nước muối 10-20‰ Nước thải từ quá trình đóng hộp chứa nhiều chất hữu cơ, hợp chất nitơ với độ mặn 18.5 g/L, 4 gN/L và 20‰, trong đó nước hấp chiếm 1/20 tổng thể tích nước thải.
Bảng 1.1 Thành phần nước thải chế biến nghêu sò
STT Thông số Đơn vị Nước rủa Nước hấp Trung bình
Quy trình chế biến cá khô bắt đầu bằng việc rửa cá trong nước muối 30‰ để loại bỏ nhớt, máu và các chất hữu cơ, nhằm bảo quản và tạo hương vị cho sản phẩm Các loại cá lớn như cá thu và cá chim sẽ được mổ bụng, tách lòng, loại bỏ đầu và cắt lát mỏng từ 1.5-2 cm với đường kính 10-20 cm Để khử mùi hăng amonia và định hình sản phẩm, những lát cá sẽ được ngâm trong nước muối 10‰ và ướp lạnh từ 6-10 giờ Sau đó, nguyên liệu sẽ được vớt ra, để ráo và ướp muối 21‰ trong 15 giờ Cuối cùng, cá được phơi trên nia hoặc vỉ tre dưới nắng gắt trong 3 ngày, tùy thuộc vào kích cỡ của cá Sản phẩm sau khi phơi khô sẽ được phân loại và đóng gói để lưu trữ.
Bảng 1.2 Thành phần nước thải chế biến cá khô
STT Thông số Đơn vị Nồng độ
Nước ngâm, rửa Trung bình
Nước thải từ quá trình chế biến hải sản có hàm lượng muối cao, dao động từ 17-46 g/L, và sản sinh một lượng lớn nước thải Cụ thể, quá trình sơ chế tạo ra khoảng 10-12 m³ nước thải trên mỗi tấn sản phẩm, trong khi quá trình làm sạch tiêu tốn từ 20-30 m³ nước thải trên mỗi tấn Sơ chế thường diễn ra tại các làng chài ven biển hoặc nơi tập kết cá sau khi đánh bắt, bao gồm các bước như cắt vây, bỏ đầu, mổ bụng và rửa sạch trước khi chuyển đến các nhà máy chế biến.
1.3.3 Ảnh hưởng của độ mặn
1.3.3.1 Ảnh hưởng của độ mặn đến môi trường xả thải Ảnh hưởng của nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao đến môi trường khi nước thải này xả vào môi trường nước ngọt Dòng thải mặn có những đặc tính lý hóa riêng biệt làm ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu của môi trường tiếp nhận, làm hủy diệt hệ vi sinh vật, thực vật và động vật nhưng tạo điều kiện cho những vi sinh vật gây bệnh phát triển mạnh như Vibrio Bên cạnh đó nước thải có độ mặn cao làm gia tăng TDS của nguồn nước gây ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước cấp Đối với nước cấp dùng cho sinh hoạt đòi hỏi nguồn nước có TDS thấp hơn 1000 mg/L, và nồng độ Cl- dưới 300 mg/L (QCVN 01: 2009/BYT) Ảnh hưởng của độ mặn lên thực vật thủy sinh khi độ mặn trong nước ở mức
Nồng độ 1000 mg/L ảnh hưởng tiêu cực đến sự đa dạng loài, phân bố, cũng như làm giảm mức độ tăng trưởng, hạn chế sự phát triển của rễ và lá, giảm khả năng tích lũy chất dinh dưỡng trong củ, làm suy yếu sự hình thành mầm hoa và khả năng thụ phấn Ảnh hưởng của độ mặn đối với các loài thủy sản phụ thuộc vào giai đoạn phát triển; chẳng hạn, cá Macquaria australasica trưởng thành có thể sống trong môi trường có độ mặn 30 ‰, nhưng trứng của chúng lại chết 100% khi tiếp xúc với nước có độ mặn 4 ‰.
1.3.3.2 Ảnh hưởng của độ mặn đến quá trình xử lý
❖ Ảnh hưởng của độ mặn trong xử lý thành phần hữu cơ
Nồng độ muối cao trên 10‰ gây mất hoạt tính enzyme và mất cân bằng áp suất thẩm thấu, dẫn đến suy giảm khả năng xử lý sinh học Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ muối tăng cao làm giảm hiệu quả xử lý chất hữu cơ Đặc biệt, độ mặn cao trong nước thải ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí thông thường khi nồng độ Cl dao động từ 5000-8000 mg/L, và sự thay đổi nhanh chóng của độ mặn làm tăng COD hòa tan do tế bào tiết ra các chất nội bào.
Khả năng xử lý BOD trong nước thải sẽ giảm tạm thời khi nồng độ độ mặn và chất hữu cơ tăng cao Nghiên cứu về xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính cho thấy ở mức độ mặn 20‰, khả năng sử dụng cơ chất cũng bị giảm sút.
Muối có tác động đáng kể đến vi sinh vật trong hệ thống xử lý, dẫn đến khả năng xử lý COD giảm xuống còn khoảng 60% khi độ mặn đạt 50‰ Sự gia tăng nồng độ muối là nguyên nhân chính làm giảm khả năng xử lý COD, như thể hiện trong Hình 1.3.
Hình 1.3 Ảnh hưởng của muối đến COD đầu ra
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ ĐỘ MẶN CAO
Nước thải có độ mặn cao gây khó khăn cho xử lý sinh học, vì vậy các bước tiền xử lý là cần thiết để loại bỏ chất hữu cơ và muối Các công nghệ chính được nghiên cứu bao gồm keo tụ-tạo bông, xử lý sinh học, trao đổi ion và công nghệ màng.
Hình 1.4 Sơ đồ xử lý nước thải độ mặn cao
Qui trình chế biến thủy sản
Tiền xử lý Tuyển nổi, keo tụ tạo bông
Xử lý sinh học (Vi sinh vật chịu mặn)
Xử lý muối Thẩm thấu ngược, bay hơi Đầu ra Đồng nhất
Xứ lý chất hữu cơ
Keo tụ - tạo bông là một bước tiền xử lý hiệu quả cho nước thải có độ mặn cao nhằm xử lý COD Nghiên cứu của Raquel O.Cristovao và cộng sự (2014) về tiền xử lý nước thải từ nhà máy thủy sản đóng hộp cho thấy hiệu quả tối ưu đạt được sau 1.5 giờ lắng, với 48% TSS và 75% dầu mỡ được loại bỏ Tuy nhiên, khả năng xử lý các chất hữu cơ hòa tan vẫn hạn chế, chỉ đạt 4% DOC sau 1.5 giờ và 6% sau 2 giờ lắng, do đây là phương pháp xử lý hóa lý không thúc đẩy sự phân hủy của chất hữu cơ hòa tan.
Nước thải sau khi lắng 1.5 giờ được xử lý bằng phương pháp keo tụ, trong đó thử nghiệm jartest cho phép nghiên cứu 6 điều kiện khác nhau để tối ưu hóa loại và liều lượng chất keo tụ cũng như giá trị pH Khả năng xử lý dầu mỡ, DOC và TSS được đánh giá thông qua việc sử dụng 2 chất keo tụ hữu cơ, RIPOL 070 và RIFLOC.
1815) và 5 muối vụ cơ (Al2 (SO4)3 ã 16H2O, Fe2(SO4)3, FeCl3, CaCl2 và PAX-18) như là chất keo tụ trợ Kết quả thể hiện qua Bảng 1.3
Hình 1.5 Hiệu quả xử lý keo tụ-tạo bông
Nước thải cá đóng hộp chứa dầu mỡ 67 mg/L, TSS 360 mg/L, DOC 694 mg/L
Bảng 1.3 Khả năng xử lý của các chất keo tụ trên nước thải cá đóng hộp (Dầu mỡ
759 mg/L, TSS 396 mg/L và DOC 427mg/L)
Xử lý dầu mỡ (%) Xử lý TSS (%) Xử lý DOC (%)
Bảng 1.4 So sánh hiệu quả xử lý dầu mỡ và TSS với các báo cáo trước đây
Loại nước thải Chất keo tụ Liều lượng
Tham khảo Dầu mỡ TSS
Cá đóng hộp Al2(SO4)3.16H2O 75-300 86 70 Aguiar và
Cá đóng hộp FeCl3 +CaO 200-400 73-89 94-95 Fahim và cộng sự,2001
Dầu thực vật Al2(S04)3.16H2O 250 73-83 78-81 Azbar và
Kết quả nghiên cứu cho thấy chất kết tủa và liều lượng tối ưu phụ thuộc vào tính chất của nước thải Độ pH là yếu tố quan trọng trong quá trình keo tụ-tạo bông với muối vô cơ, vì chúng hòa tan trong nước và chuyển đổi thành các ion khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng keo tụ Khả năng xử lý tốt nhất đạt được ở pH kiềm với các hợp chất như RIFLOC 1815 và Fe2(SO4)3.
Al2(SO4)3 16H2O Xử lý TSS (72%) khi sử dụng 400 mg/L Al2(SO4)3ã16H2O ở pH
8 Khả năng xử lý dầu mỡ và DOC (98.6% và 23%, tương ứng) khi dùng 100 mg /L
Fe2(SO4)3 cho hiệu quả xử lý tối ưu ở pH 8.0, trong khi RIFLOC 1815 đạt hiệu quả tốt nhất ở pH 9.0 với nồng độ 150 mg/L Guerrero và cộng sự đã báo cáo rằng, với natri polyacrylate và chitosan, hiệu quả tối đa TSS của nước thải từ các nhà máy bột cá đạt 97% ở pH 4 và 75% ở pH 7.2-7.8.
1.4.1.2 Tuyển nổi khí hòa tan (DAF)
Nghiên cứu về tiền xử lý nước thải chế biến thủy sản có độ mặn cao bằng phương pháp tuyển nổi khí hòa tan cho thấy áp lực gia tăng từ 3.5-6 kg/cm² ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả xử lý Cụ thể, với áp suất 6 kg/cm², tỷ lệ loại bỏ dầu mỡ đạt 83.3% Mặc dù khả năng xử lý TSS không cao, nhưng ở áp lực 5 kg/cm², hiệu quả xử lý đã đạt 36.5%.
Phương pháp tuyển nổi khí hòa tan là giải pháp hiệu quả để xử lý các hạt có mật độ thấp trong hệ thống treo, chẳng hạn như dầu mỡ Trong thí nghiệm, áp suất tối ưu đã được xác định và tỉ lệ tuần hoàn được điều chỉnh từ 0.67 đến 1.5 Kết quả phân tích nước thải sau xử lý cho thấy tỷ lệ loại bỏ cao hơn với 43% TSS và 94% dầu mỡ tại tỉ lệ tuần hoàn 0.67.
Bảng 1.5 trình bày ảnh hưởng của áp lực và tỉ lệ tuần hoàn lên khả năng xử lý TSS và dầu mỡ, với TSS ở mức 350 mg/L và dầu mỡ 405 mg/L Các yếu tố áp lực (kg/cm²) và tỉ lệ tuần hoàn (r) có tác động trực tiếp đến hiệu quả xử lý, thể hiện qua tỷ lệ phần trăm hiệu quả xử lý (%) được ghi nhận.
Tỷ lệ khí/chất rắn A/S tối đa từ 0.058-0.087 (kg khí/kg dầu mỡ) được quan sát tại áp lực 6.0 kg/cm², cho thấy hiệu quả xử lý dầu mỡ tăng theo tỷ lệ A/S, đạt tối đa 94% khi tỷ lệ lên đến khoảng 0.09 kg khí/kg dầu mỡ Mặc dù hiệu quả xử lý không thay đổi khi tăng tỷ lệ A/S, nhưng nồng độ dầu cao lại làm giảm hiệu quả này Tuy nhiên, việc bổ sung chất kết tủa hoặc áp dụng quá trình acid hóa có thể cải thiện hiệu quả xử lý dầu mỡ từ nước thải.
Hình 1.6 Hiệu quả xử lý dầu mỡ của bể DAF với tỷ lệ thông khí khác nhau
1.4.1.3 Tích hợp keo tụ tạo bông và tuyển nổi
Các nghiên cứu cho thấy lực đẩy tĩnh điện giữa bóng khí và giọt dầu gây khó khăn trong quá trình kết dính, trừ khi giọt dầu được xử lý hóa học Do đó, việc giảm thiểu rào cản lực đẩy tĩnh điện trong hệ thống nhũ dầu là cần thiết trước khi tiến hành tuyển nổi Trong thí nghiệm, việc bổ sung FeCl3 với nồng độ 400 mg/L vào nước thải dưới áp suất 6 kg/cm² và tỷ lệ tuần hoàn 0.67 đã giúp xử lý 41% TSS và 96% dầu mỡ, nhưng không ảnh hưởng đến chất hữu cơ Phương pháp tuyển nổi khí hòa tan kết hợp với keo tụ - tạo bông cho thấy hiệu quả trong việc tách nhũ tương dầu-nước, đạt được kết quả tương tự khi xử lý nước thải từ nhà máy dầu đậu nành với tỷ lệ loại bỏ 73.6 - 92.9% TSS và 94.2 - 99.8% dầu mỡ.
1.4.2.1 Xử lý sinh học hiếu khí
Vi khuẩn ưa mặn cần một nồng độ muối tối thiểu để phát triển và chúng thường xuất hiện trong các sinh giới đa dạng, bao gồm vi khuẩn, nấm và cổ khuẩn.
Vi sinh vật ưa mặn có khả năng sống trong môi trường có độ mặn thấp nhưng không thể tồn tại trong môi trường không có độ mặn Chúng được phân chia thành hai nhóm: vi sinh ưa mặn vừa, phát triển tối ưu trong khoảng 25-150 g/L, và vi sinh ưa mặn cao, sống trong điều kiện từ 150-340 g/L (Joo và Kim, 2005) Độ mặn cao trong nước thải có thể ức chế quá trình xử lý sinh học hiếu khí Tuy nhiên, vào những năm 1940, một nhà máy xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính với độ mặn tương đương nước biển đã chứng minh rằng hiệu quả xử lý hiếu khí không khác biệt so với nhà máy hoạt động với nước ngọt Kể từ giữa những năm 1990, sự quan tâm đến việc xử lý nước thải tổng hợp bằng vi sinh vật ưa mặn hiếu khí đã gia tăng nhanh chóng, cho thấy khoảng dao động độ mặn trong nước thải được xử lý hiếu khí nằm trong khoảng 10-.
150 g/L Ngoài ra, hầu hết các nghiên cứu được dựa trên lý nước thải tổng hợp có tải trọng hữu cơ cao và tỉ lệ F/ M thấp
Sử dụng vi sinh vật ưa mặn, đặc biệt là chủng Halobacterium, là phương pháp hiệu quả để nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý hiếu khí Việc bổ sung vi sinh vật này trong nghiên cứu sẽ giúp cải thiện đáng kể kết quả xử lý.
Kargy và Dincer (2000) đã cải thiện hiệu quả của bùn hoạt tính bằng cách thêm Halobacter halobium vào hệ thống lọc sinh học hiếu khí, giúp các tế bào bám dính trên các hạt ceramics Việc bổ sung Halobacter halobium trong bùn hoạt tính đã nâng cao hiệu quả của bể phản ứng ở nồng độ muối khác nhau Tương tự, Kubo và cộng sự (2001) đã sử dụng vi khuẩn ưa mặn Staphylococcus sp và Bacillus cereus để xử lý nước thải sản xuất dưa chua có độ mặn 20‰, đạt hiệu quả khử 90% COD trong bể phản ứng SBR Có thể cấy hỗn hợp vi sinh vật ưa mặn từ môi trường nước mặn tự nhiên, giúp sinh vật thích nghi với nồng độ muối cao và xử lý ô nhiễm đồng thời Lefebvre và cộng sự (2005) đã áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải công nghiệp có độ mặn khác nhau Gần đây, việc mô tả sự đa dạng và đặc điểm môi trường của cộng đồng vi khuẩn ưa mặn trong bùn đã được thực hiện qua định danh bằng sinh học phân tử, cho thấy bùn ưa mặn có đầy đủ các đặc điểm đa dạng như bùn hoạt tính thông thường, cho phép xử lý sinh học nước thải có độ mặn cao với hiệu quả tương tự như xử lý nước thải thông thường.
Độ mặn cao không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ mà còn tác động đến tỷ lệ hô hấp, điều này đã được nghiên cứu với vi khuẩn Bacillus cereus cho thấy tỷ lệ hô hấp nội sinh giảm khi độ mặn vượt quá 10‰ Ludzack và Norman (1965) phát hiện mối tương quan thuận giữa nồng độ oxy và muối cao, cho rằng muối có thể tạo áp lực chọn lọc, thúc đẩy sự thống trị của các loài có hô hấp cao trong quá trình sinh tổng hợp Tuy nhiên, họ cũng chỉ ra rằng nồng độ Cl- cao làm suy giảm hô hấp, và các thí nghiệm với bùn hoạt tính cho thấy sự ức chế hô hấp có mối tương quan thuận với hiệu quả khử carbon giảm.
Vi sinh vật ưa mặn trong xử lý hiếu khí Bảng 1.6
Bảng 1.6 Xử lý hiếu khí nước thải có độ mặn cao
Vi sinh vật ưa mặn
Nước thải tổng hợp không 20 FBR 5 16 7.5 1.1 6.82 80 1
Nước thải tổng hợp có 50 RBC 5 4 30 29 1.03 85 2
Nước thải (phenol) có 150 SBBR 0.29 24 0.29 3 0.1 99 3
Nước thải (phenol) có 150 SBR 0.25 24 0.25 1 0.25 99.5 4
Nước thải (gluco) không 60 SBR 1.2 6 4.8 32 5
Nước thải CBTS có 32 MBR 5 36 3.4 11.2 0.3 85 6
Nước thải CBTS có 10 SBR 0.55 20 0.7 4.1 0.17 87.9 7
Nước thải kim chi có 30-60 AS 4.6 35 3.2 4.9 0.64 96 8
Nước thải kim chi có 150 AS 120 168 17 60-70 9
Nước thải CBTS có 74 FBR 2.7 72 1 8 0.11 60 10
Nước thải CBTS có 20 AS 2.7 72 0.9 2.8 0.32 88 11
Nước thải thuộc da có 35 SBR 3 120 0.6 2 0.3 95 12
CÔNG NGHỆ SWIMBED
Công nghệ swimbed sử dụng sợi acrylic sinh khối (biofringe) để nâng cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải Biofringe giúp bám dính sinh khối lớn vào sợi linh động, tạo ra chuyển động “bơi” nhờ dòng nước thải, từ đó tăng cường vận chuyển chất dinh dưỡng đến vi sinh vật Công nghệ này kết hợp giữa sinh trưởng lơ lửng và dính bám, nâng cao nồng độ và hoạt tính của sinh khối, thúc đẩy quá trình phân hủy chất hữu cơ Với lượng bùn sinh ra thấp, thể tích công trình nhỏ và dễ nâng cấp, công nghệ swimbed tiết kiệm diện tích và không phụ thuộc vào điều kiện thủy lực, đồng thời không cần màng che hay vách ngăn để giữ giá thể.
Bể phản ứng swimbed gồm hai ngăn thông nhau qua vách hướng dòng, trong đó không khí được nạp vào sát đáy ngăn đầu tiên qua máy nén khí, tạo ra dòng chảy lưu thông và cung cấp oxy cho nước thải Ngăn chứa khí sẽ có dòng chảy hướng lên, trong khi ngăn còn lại gắn giá thể biofringe sẽ hình thành dòng chảy hướng xuống Các sợi ngang trên vật liệu biofringe có khả năng uốn cong linh hoạt, tạo ra chuyển động bơi nhờ dòng nước, từ đó tăng cường hoạt động của sinh khối Giá thể BF được làm từ sợi acrylic thấm nước tốt với diện tích bề mặt lớn, được dệt từ các sợi nhỏ và kết lại theo dạng xương cá, nâng cao khả năng co giãn và chịu lực.
Sợi trục chính được chế tạo từ sợi polyester bền chắc, trong khi các sợi ngang được cấu thành từ sợi acrylic với mật độ 18 sợi cho mỗi sợi ngang.
Hình 1.7 Cấu trúc của giá thể Hình 1.8 Mặt cắt ngang sợi acrylic
Hình 1.9 Cấu tạo chi tiết vật liệu tiếp xúc Biofringe
Lớp màng vi sinh vật có thể được phân chia thành hai loại dựa trên tính chất khí: lớp màng kỵ khí nằm ở bên trong và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài.
Sự hình thành hai lớp màng này xảy ra do chiều sâu của lớp màng lớn hơn nhiều so với đường kính của khối vi sinh vật Oxy hòa tan trong nước chỉ khuếch tán vào gần bề mặt, tạo ra một môi trường đặc biệt cho sự sống và phát triển của vi sinh vật.
Vùng hiếu khí Sợi vật liệu tiếp xúc được với oxy trở thành lớp màng kỵ khí
- Công nghệ này là sự kết hợp các điều kiện thuận lợi của quá trình bùn hoạt tính truyền thống và bể lọc sinh học
Công nghệ swimbed mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý chất hữu cơ và dinh dưỡng, đồng thời chiếm diện tích nhỏ và giảm thiểu lượng bùn dư Thời gian lưu bùn lâu giúp vi sinh vật phát triển và sinh trưởng tốt hơn.
Sử dụng giá thể sinh học biofringe mang lại hiệu quả cao nhờ thiết kế bề mặt lớn, cho phép lớp màng biofilm bám dính tốt Điều này tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động, đặc biệt khi các giá thể lơ lửng trong nước và tiếp xúc với chất dinh dưỡng Nhờ vậy, quá trình chuyển hóa các chất ô nhiễm trong nước thải diễn ra hiệu quả hơn.
BioFringe là vật liệu tiếp xúc đa năng hiệu quả cao, nổi bật với khả năng giữ lại lượng lớn vi sinh vật cả bên trong lẫn bên ngoài, đồng thời hạn chế tình trạng bong tróc màng vi sinh.
Các sợi giá thể nằm ngang có khả năng giữ bùn không chỉ trên bề mặt mà còn bên trong thân, trong khi các vật liệu tiếp xúc khác chỉ có thể bám dính bùn trên bề mặt Điều này dẫn đến thời gian lưu bùn lâu hơn và sản lượng bùn sinh ra thấp hơn.
- Chi phí vật liệu giá thể cao
Công nghệ swimbed đang ở giai đoạn mới mẻ tại Việt Nam, với nhiều nghiên cứu còn hạn chế và chủ yếu tập trung vào việc thử nghiệm hiệu quả xử lý.
NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1) Daisuke Yazaki và cộng sự (2004) nghiên cứu mô hình swimbed xử lý nước thải thủy sản Có khả năng xử lý tải trọng hữu cơ cao, với khả năng xử lý 80% tải trọng 12 kgCOD/m 3 /ngày với thời gian lưu nước 3h Giá thể biofringe cho phép bám dính một lượng sinh khối lớn, sinh khối bám dính trên giá thể có khả năng chịu được độc chất trong nước thải Khảo sát nồng độ sinh khối trên giá thể dao động trong khoảng 133 g/m giá thể tương ứng với 13.3g/L Thí nghiệm cũng chứng minh giới hạn của quá trình nitrat hóa ở tải trong hữu cơ thấp dưới 1.6 kgCOD/m 3 /ngày Đồng thời ở tải trọng hữu cơ thấp sinh khối dạng sợi phát triển mạnh làm cho bùn khó lắng, phân tích mức độ polyme protein ngoại bào cho thấy hàm lượng polyme protein ngoại bào cao đặc trưng khi so sánh với hệ thống bùn hoạt tính [18]
2) Yuki Kawakubo và cộng sự (2008) nghiên cứu mô hình swimbed xử lý nước thải đô thị với tải nito đầu vào 3 kgN/m 3 ngày ở pH 7.5 và nhiệt độ 25 0 C Kết quả nhận thấy khả năng oxy hóa amoni thành nitrite 52.3% cho mô hình swimbed và 40% cho bùn hoạt tính, tương ứng với tải nitơ cao 3 kgN/m 3 / với tỉ lệ NO2-N/NOx-N là 98% Quan sát kích cỡ hạt bùn lắng trong swimbed và bùn hoạt tính là 229 micromet và 88 micromet, tương ứng Bùn sinh ra từ swimbed có khả năng lắng tốt hơn do hàm lượng polyme protein ngoại bào cao Phân tích hàm lượng polyme protein ngoại bào tăng gấp
Việc tăng hàm lượng polyme protein ngoại bào trong bùn hoạt tính sau 3 lần cho swimbed và 2 lần cho bùn cấy ban đầu làm tăng độ nhớt của nước và khả năng liên kết tạo ra các hạt bông Đường kính hạt bông tỉ lệ thuận với hàm lượng polyme protein ngoại bào, giúp cải thiện quá trình kết dính tế bào lên bề mặt vật liệu nhờ vào sự tương tác mạnh mẽ của polyme này Tuy nhiên, nếu hàm lượng EPS tăng quá mức, tế bào sẽ mất khả năng bám dính, dẫn đến suy yếu cấu trúc và tách sinh khối, đặc biệt trong môi trường nghèo dinh dưỡng, khiến bùn lắng nhanh hơn do khả năng kết dính giảm.
3) Hamidi Adul Azic và cộng sự (2011) so sánh khả năng xử lý của mô hình swimbed với mô hình bùn hoạt tính xử lý nước thải từ bãi rác Thể tích mô hình 10 lít, nhiệt độ 25 0 C và pH=7 với các chỉ tiêu theo dõi COD, BOD, TKN, NH4, NO2, NO3,
PO4 3-,màu, SS Kết quả cho thấy trong mô hình bùn hoạt tính khả năng xử lý COD,
Mô hình swimbed cho hiệu quả xử lý amoni tương tự như bùn hoạt tính, nhưng có khả năng nitrite hóa và khử nitrate cao hơn nhờ vào việc kết hợp đồng thời hai quá trình hiếu khí và kị khí trong cùng một bể xử lý đơn giản Công nghệ này có nhiều ưu điểm, bao gồm thời gian lưu bùn dài và sinh khối bám dính phong phú.
Nghiên cứu nước ngoài xử lý nước thải có độ mặn cao
1) Jingming Duan và cộng sự (2015) nghiên cứu mô hình BAF xử lý nước thải tổng hợp với chủng vi sinh vật Vibrio diabolicus từ trầm tích biển Mô hình BAF với giá thể vỏ sò đường kính 3-5mm Trong điều kiện sinh trưởng tối ưu với độ mặn từ 10‰ đến 50‰, pH dao động từ 7.5-9.5 Kết quả cho thấy mô hình có khả năng xử lý 91.82% NH4 (119.77 mg/L) và 99.71% NO3 (136.43 mg/L) ,TN 73.92% ,COD xử lý 55.2% (502.32 mg/L) với thời gian lưu nước 48 giờ [21]
2) Sohairi Abou-Elela và cộng sự (2010) nghiên cứu mô hình bùn hoạt tính xử lý nước thải tổng hợp với chủng vi sinh vật Staphylococus xylosus Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý ở độ mặn 10‰ trong 3 mô hình bùn hoạt tính A, B, C hiệu quả xử lý COD cả 3 mô hình dao động từ 80-90% Độ mặn tăng lên 20‰ , 2 mô hình B, C có bổ sung Staphylococus hiệu quả xử lý 91-93.4%, trong khi mô hình A không có Staphylococus chỉ 74%.Tiếp tục tăng độ mặn 30‰, 2 mô hình B, C có Staphylococus vẫn duy trì hiệu quả xử lý từ 91-93% Trong điều kiện độ mặn 72‰ mô hình có bổ xung Staphilococus có khả năng xử lý COD là 88% (500 mg/L), với thời gian lưu nước 10 giờ [22]
3) Yohoon Hwang và cộng sự (2013) nghiên cứu mô hình MBR khảo sát ảnh hưởng của độ mặn lên hiệu xuất và khả năng bám bẩn của màng với nước thải tổng hợp có độ mặn tăng dần 5-20‰, kiểm tra khả năng xử lý DOC và amonia Kết quả cho thấy rằng độ mặn không làm ảnh hưởng đến khả năng xử lý của DOC trong MBR, hiệu xuất xử lý DOC vẫn duy trì ổn định 95% (924 mg/L) ở độ mặn 20‰ Tuy nhiên amonia giảm 87 - 46% (1200 mg/L) khi độ mặn tăng 5-20‰ Phân tích PCR đã cho thấy sự thay đổi của thành phần vi sinh vật trong điều kiện muối cao gây ảnh hưởng đến hiệu xuất của MBR Mức độ bám bẩn của màng tăng nhanh khi độ mặn tăng Khả năng xử lý amoni phục hồi sau 30-40 ngày, và thường bị giảm sau khi rủa ngược, do bị eutropha tăng theo độ mặn [23]
4) Jinjun Wang và cộng sự (2014) nghiên cứu mô hình bùn hoạt tính xử lý nước thải tổng hợp chứa nitrobenzen với vi khuẩn ưa mặn Bacillus licheniformis YX2 Với đặc tính rộng pH 4-9 và chịu được nhiệt độ cao, khả năng phân huỷ nitrobenzen như là nguồn carbon duy nhất Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý tối ưu (33 0 C; pH=7; trong môi trường LB) Bacillus licheniformis YX2 phân huỷ 50; 100; 200; 600mg/L nitrobenzen với thời gian lưu nước 36; 36; 72; 156 giờ Ngoài ra khi tăng độ mặn lên 70‰ chủng YX2 phân huỷ 600mg/L nitrobenzen ở thời gian lưu nước 156 giờ Bổ sung pepton và cao nấm men vào môi trường LB nâng cao khả năng xử lý nitrobenzen lên 97,4%(1500 mg/L) với thời gian lưu nước 72h [24]
5) Uygur và Kargi (2004) nghiên cứu mô hình SBR, thời gian lưu nước 1/3/1/1giờ với nước thải tổng hợp khảo sát sự ảnh hưởng của độ mặn 0-6% đến khả năng xử lý chất hữu cơ, amoni, và phosphat Kết quả cho thấy nồng độ COD ở đầu ra tăng 25-659 mg/L , nồng độ NH4-N ở đầu ra tăng từ 2.41-39.5mg/L, nồng độ PO4-P tăng từ 1.3-8.3 mg/L khi tăng độ mặn 0-60‰ SVI thấp nhất khi độ mặn dưới 20‰ cho thấy khả năng bùn lắng tốt, khi tăng độ mặn làm cho chất nguyên sinh bị mất nước tế bào co lại và mất hoạt tính làm cho bùn khó lắng dẫn đến SVI cao Khả năng xử lý chất hữu cơ, amoni và phosphat giảm khi độ mặn tăng và chỉ số thể tích bùn SVI tăng tỉ lệ thuận với độ mặn [10]
6) Eldon R.Rene và cộng sự (2008) nghiên cứu 2 mô hình SBR với nước thải tổng hợp và nước thải thủy sản khảo sát sự ảnh hưởng của tỉ lệ C/N (3-6) và độ mặn dao động 5-20‰ đến khả năng xử lý chất hữu cơ, nitơ và quần thể vi sinh vật thích nghi với độ mặn Thời gian lưu bùn từ 20-100 ngày, điều kiện thổi khí 4-10 giờ Kết quả cho thấy đối với nước thải tổng hợp khả xử lý COD duy trì ổn định ở mức 95% những thay đổi về tỉ lệ C/N, thời gian thổi khí và độ mặn không làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Tăng nồng độ muối làm giảm khả năng nitrate hóa, tăng dần tỉ lệ C/N cho thấy hiệu xuất xử lý nito tăng hơn 90%, khả năng xử lý chất hữu cơ và nitơ thấp trong thời gian lưu bùn 20 ngày, tăng thời gian lưu bùn lên 40 ngày cải thiện khả năng xử lý trên 80% Sự kết hợp những ảnh hưởng của tỷ lệ COD/N và độ mặn cho thấy ảnh hưởng không đáng kể đến việc xử lý chất hữu cơ, trong khi nó ảnh hưởng lớn hơn đến khả năng ức chế của độ mặn và tăng khả năng xử lý [25]
7) Yong -zhen Peng và cộng sự (2009) nghiên cứu mô hình SBR ảnh hưởng của nồng độ muối cao đối với quá trình nitrat hóa, ba nồng độ muối khác nhau 5.2‰, 7.6‰ và 10‰ với thời gian vận hành mô hình là 60 ngày Kết quả cho thấy mức độ tích lũy nitrite tăng lên 95% và giữ ổn định sau 15 ngày, 7 ngày và 2 ngày ở 3 nồng độ muối, tương ứng Nhận thấy sự tích lũy nitrit trong nước thải có độ mặn cao, thậm chí nếu vi sinh vật nitrat hóa đã được thích nghi với môi trường có độ mặn cao, quá trình xử lý nitơ thay đổi để nitrat hóa từng phần một cách nhanh chóng hơn Khả năng xử lý amoni là 95% và ổn định đối với độ mặn dưới 7.6‰ nhưng giảm đi một nửa khi tăng độ mặn lên 10‰ Duy trì độ mặn 10‰ trong 18 ngày tiếp theo hiệu quả xử lý amoni ổn định ở 95% Kết quả cho thấy nitrit là dễ dàng tích lũy trong quá trình xử lý nước thải mặn NOB là nhạy cảm hơn với nồng độ muối cao so với AOB trong xử lý sinh học hiếu khí Kiểm tra mật độ vi khuẩn cho rằng tỷ lệ sống của NOB giảm mạnh ở độ mặn 10‰ Trong khi khả năng xử lý của AOB vẫn ổn định khi độ mặn cao hơn 20‰
8) Fathi Aloui và cộng sự (2009) nghiên cứu mô hình bùn hoạt tính với nước thải chế biến thủy sản có độ mặn từ 10-60‰ Khảo sát tải trọng hữu cơ, nồng độ oxy, COD, BOD5 và NH4 Kết quả cho thấy gia tăng trong tỷ lệ thông khí dẫn đến sự cải thiện hiệu quả xử lý trong hệ thống Tỉ lệ thông khí 3 lít/phút hiệu quả xử lý COD,BOD,TN, NH4 là 78%, 75%, 58% và 62% Tỉ lệ thông khí 6 lit/phút hiệu quả xử lý COD, BOD, TN, NH4 là 85%, 96%, 62% và 69%, tương ứng Kết quả thí nghiệm chứng minh quá trinh thích nghi dài nâng cao hiệu quả xử lý nước thải mặn, hiệu quả xử lý tối ưu khí độ mặn dưới 40‰ và nồng độ hữu cơ dưới 855 mg /L ngày Ở độ mặn 60‰, sự ức chế phát quang của vi khuẩn thử nghiệm Vibrio fischeri là dưới 14% Khả năng ức chế của vi khuẩn phát quang có thể không do độ mặn nhưng độ mặn làm giảm khả năng oxy hóa amonium (180mg/L) và chính amonium là tác nhân ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng phát quang của vi khuẩn [27]
9) Suruku Aslan và Erdal Simsek (2012) nghiên cứu bộ lọc sinh học xử lý nước thải tổng hợp, khảo sát khả năng nitrite hóa của vi sinh vật ở nồng độ muối 0-40‰ Kết quả cho thấy tỉ lệ cao nhất NO2-N/ NOx-N (0.76) đã đạt được ở tải trọng nitơ 830 đến tăng hiệu quả xử lý NH4-N từ 92% đến 95% NH4 chuyển thành NO2 76%, nồng độ NO2 tich lũy 67% ( 2464 g/m 3 ngay) nồng độ NH4 16 mg/L , NO2 125 mg/L, NO3
Nồng độ muối 40 mg/L không ảnh hưởng đến quá trình xử lý của hệ thống, tuy nhiên, khi độ muối tăng trên 10‰, quá trình oxy hóa NH4-N bị ức chế Cụ thể, ở nồng độ muối 40‰, khả năng xử lý NH4-N chỉ đạt 61% và NO2 là 86% Oxy hóa NH4-N đạt được ở tải trọng nitơ 0,754 kg/m³.ngày và tải trọng bề mặt 3,23 g/m².ngày trong nước thải không có muối, nhưng giảm xuống còn 0,322 kg/m³.ngày và 1,38 g/m².ngày tại độ mặn 40‰ Các kết quả thực nghiệm cho thấy muối 10‰ chọn lọc ức chế NOB mà không ảnh hưởng đến các vấn đề khác.