Kim Lavane * , Nguyễn Trường Thành Phạm Văn Toàn

* Tác giả liên hệ (klavane@ctu.edu.vn)

Abstract

This study aimed to assess the potential use of Jmat as a carrier in aerobic submerged biofilter systems for domestic wastewater treatment. The triplicated experimental models were designed with a media height of 0.9 m and completely submerged in feeding wastewater. The filter columns were fed with wastewater by using a peristaltic pump with 2 loading rates of 2 m3/m2.day and 4 m3/m2.day, respectively. The results showed that the concentration of pollutants in treated wastewater met the technical regulation QCVN 14:2008/BTNMT (column A). Using Jmat as biofilter media in aerobic submerged biofiltration provides high pollutant removal rates. The removal efficiencies for SS are 95.8%, COD: 92.5%, BOD5: 93.5%, TKN: 94.0%. The effluent concentration of NO3- is higher than the influent, indicating that the nitrification process was taking place. When doubling the loading load, the performance of removing substances decreases, but the targets SS, PO43-, COD, BOD5, TKN still meet the technical regulation QCVN 14-MT:2008/BTNMT (type A). This research shows that Jmat can be used as a carrier in biological filtration systems to treat domestic wastewater.

Keywords: Carrier, Jmat plate, removal efficiency, submerged biofilter

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá khả năng áp dụng tấm Jmat làm giá thể vi sinh  (biocarrier) trong hệ thống lọc sinh học ngập nước hiếu khí xử lý nước thải sinh hoạt. Ba mô hình thí nghiệm được thiết kế chiều cao lớp giá thể 0,9 m và ngập hoàn toàn trong nước thải. Các cột lọc được nạp nước thải bằng bơm nhu động với 2 tải nạp lần lượt là 2 m3/m2.ngày và 4 m3/m2.ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải sau xử lý thấp và đạt QCVN 14:2008/BTNMT. Tấm lọc Jmat được sử dụng làm giá thể trong lọc sinh học ngập nước mang lại hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm cao. Hiệu suất xử lý SS là: 95,8%, COD: 92,5%, BOD5: 93,5%, TKN: 94,0%. Nồng độ NO3- đầu ra của mô hình cao hơn đầu vào, cho thấy quá trình nitrate hóa diễn ra tốt. Khi tăng gấp đôi tải nạp thì hiệu suất loại bỏ các chất giảm nhưng các chỉ tiêu SS, PO43-, COD, BOD5, TKN vẫn đạt QCVN 14-MT:2008/BTNMT (loại A). Dựa trên kết quả nghiên cứu này, tấm Jmat có thể sử dụng làm giá thể vi sinh trong hệ thống lọc sinh học để xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.

Từ khóa: Giá thể, hiệu suất, tấm Jmat, lọc sinh học ngập nước

Article Details

Tài liệu tham khảo

Abou-Elela, S. I., Fawzy, M. E., & El-Gendy, A. S. (2015). Potential of using biological aerated filter as a post treatment for municipal wastewater. Ecological Engineering, 84, 53-57. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.07.022

Al-Amshawee, S., Yunus, M. Y. B. M., Vo, D. V. N., & Tran, N. H. (2020). Biocarriers for biofilm immobilization in wastewater treatments: a review. Environmental Chemistry Letters, 18(6), 1925-1945. https://doi.org/10.1007/s10311-020-01049-y

Albuquerque, A., González-Martínez, A., & Osorio, F. (2012). Effect of aeration on steady-state conditions in non- and partially aerated low-loaded biofilter. International Journal of Environmental Science and Technology, 9, 395-408. https://doi.org/10.1007/s13762-012-0073-3

Chen, Y., Li, B., Ye, L., & Peng, Y. (2015). The combined effects of COD/N ratio and nitrate recycling ratio on nitrogen and phosphorus removal in anaerobic/anoxic/aerobic (A2/O)-biological aerated filter (BAF) systems, 93, 235-242. https://doi.org/10.1016/j.bej.2014.10.005

Faskol, A., & Racoviteanu, G. (2021). Effect of DO, Alkalinity and pH on Nitrification Using Three Different Sunken Materials Types in Biological Aerated Filter BAFs. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 664, 012079. https://doi.org/10.1088/1755-1315/664/1/012079

Hodkinson, B., Williams, J. B., & Butler, J. E. (1999). Development of biological aerated filters: A review. 13(4), 250-254. https://doi.org/10.1111/j.1747-6593.1999.tb01043.x

Lavane, K., Thành, N. T., & Toàn, P. V. (2021). Tái sử dụng ống hút nhựa làm giá thể trong bể lọc sinh học ngập nước để xử lý nước thải sinh hoạt. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 57(CĐ Môi trường & Biến đổi khí hậu), 121-129. https://doi.org/10.22144/ctu.jsi.2021.035

Malakootian, M., Toolabi, A., & Hosseini, S. (2021). Advanced treatment of effluent extended aeration process using biological aerated filter (BAF) with natural media: modification in media, design and backwashing process. AMB Express, 11(1), 100. https://doi.org/10.1186/s13568-021-01260-2

Mann, A. T., & Stephenson, T. (1997). Modelling biological aerated filters for wastewater treatment. Water Research, 31(10), 2443-2448. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00095-X

Mendoza-Espinosa, L., & Stephenson, T. (1999). A review of biological aerated filters (BAFs) for wastewater treatment. J Environmental engineering science, 16(3), 201-216. https://doi.org/10.1089/ees.1999.16.201

Nguyen, T. T., Ngo, H. H., Guo, W., Johnston, A., & Listowski, A. (2010). Effects of sponge size and type on the performance of an up-flow sponge bioreactor in primary treated sewage effluent treatment. Bioresource Technology, 101(5), 1416-1420. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.07.081

Pramanik, B., Suja, F., & Zain, S. (2012). Biological aerated filters (BAFs) for carbon and nitrogen removal: A review. Journal of Engineering Science and Technology, 7, 534-553.

Priya, V., & Philip, L. (2015). Treatment of volatile organic compounds in pharmaceutical wastewater using submerged aerated biological filter, 266, 309-319. https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.12.048

Reynolds, T., & Richards, P. (1996). Unit Operations and Processes in Environmental Engineering.

Suarez, C., Piculell, M., Modin, O., Langenheder, S., Persson, F., & Hermansson, M. (2019). Thickness determines microbial community structure and function in nitrifying biofilms via deterministic assembly. Scientific Reports, 9(1), 5110.
https://doi.org/10.1038/s41598-019-41542-1

Tao, C., Peng, T., Feng, C., Chen, N., Hu, Q., & Hao, C. (2016). The feasibility of an up-flow partially aerated biological filter (U-PABF) for nitrogen and COD removal from domestic wastewater, 218, 307-317. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.06.098

Việt, L. H., Ngân, N. V. C., Hộ, T. H., & Phú, N. V. (2015). Hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng bể lọc sinh học hiếu khí ngập nước. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Speciel issue 2015.

Việt, L. H., & Ngân, N. V. C. (2015). Giáo trình Vi sinh vật kỹ thuật môi trường. NXB Đại Học Cần Thơ

Xin, X., Liu, S., Qin, J., Ye, Z., Liu, W., Fang, S., & Yang, J. (2021). Performances of simultaneous enhanced removal of nitrogen and phosphorus via biological aerated filter with biochar as fillers under low dissolved oxygen for digested swine wastewater treatment. Bioprocess and Biosystems Engineering, 44(8), 1741-1753. https://doi.org/10.1007/s00449-021-02557-z

Yang, K., Yue, Q., Han, W., Kong, J., Gao, B., Zhao, P., & Duan, L. (2015). Effect of novel sludge and coal cinder ceramic media in combined anaerobic–aerobic bio-filter for tetracycline wastewater treatment at low temperature. 277, 130-139. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.04.114