Việt Nam là một nước đang phát triển, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước rất được chú trọng, hàng loạt các công trình xây dựng công ty, nhà máy, nhà xưởng, doanh nghiệp đã và đang được xây dựng với quy mô từ nhỏ đến lớn. Song song với quá trình sản xuất của các công ty, nhà máy, xí nghiệp là vấn đề xử lý các yếu tố gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là xử lí nước thải. 

Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải đang được sử dụng, tuy nhiên phương pháp sinh học được áp dụng phổ biến nhất bởi phương pháp này dựa vào quá trình chuyển hóa của vi sinh vật để xử lý chất hữu cơ trong nước thải, các chất hữu cơ đó sẽ trở thành nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật. 

Trên thị trường hiện có rất nhiều các chế phẩm bùn sinh học khác nhau, các chế phẩm bùn sinh học trong xử lý hiếu khí (bao gồm các vi sinh vật hiếu khí) hầu hết được mua từ các công trình xử lý nước thải có hiệu quả cao và đem về nuôi cấy. Do đó, bùn hoạt tính sẽ tiềm ẩn nhiều yếu tố độc hại có ở dòng thải cũ mà khi đem bùn nuôi cấy tại dòng thải mới sẽ làm các yếu tố độc hại lan rộng, gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải tại dòng nước thải mới. Mặt khác, bùn lấy từ các công trình xử lý trước đó tồn tại ở dạng ướt, mỗi lần vận chuyển có thể có thể lên tới vài trăm khối vì vậy rất khó khăn trong việc hút bùn và vận chuyển, quá trình này gây tốn kém rất lớn về mặt kinh tế. 

Đối với một số chế phẩm dạng khô đang được cung cấp trên thị trường có chứa nhiều chất đệm như mùn cưa, xenlulozo… Các sản phẩm này có một số nhược điểm như tốc độ tăng trưởng chậm, thời gian hoạt hóa dài (1- 3 tháng), khả năng chuyển hoá thấp, hiệu quả xử lý chưa cao. 

Các sản phẩm trên thị trường tuy hiệu quả nhưng chi phí cho quá trình hoạt hóa bùn còn khá cao. Dựa trên cơ sở đó, Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất bùn hoạt tính hiếu khí xử lý nước thải”. Đề tài do TS. Phạm Hương Quỳnh - Giảng viên Viện Công nghệ làm chủ nhiệm, đã được nghiệm thu ngày 15/06/2021.

TS. Phạm Hương Quỳnh cho biết: “Bùn sinh học hiếu khí khắc phục được hầu hết những nhược điểm của chế phẩm hiện có trên thị trường, có ưu điểm vượt trội so với các loại bùn hoạt tính thông thường và ứng dụng khả năng xử lý bùn với nước thải nhà ăn.”  Thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu tiến hành lấy nước thải tại cống xả của hố gom nước thải nhà ăn trường Đại học Công nghiệp Hà Nội để tiến hành nghiên cứu sơ bộ. Thành phần nước thải nhà ăn có hàm lượng SS cao. Hàm lượng SS cao có ảnh hưởng tới quá trình tạo bông của bùn sinh học nên nước thải nhà ăn sẽ được xử lý sơ bộ bằng quá trình đông keo tụ. 

​​Nhóm tiến hành nghiên cứu thành phần dinh dưỡng để nuôi cấy, sản xuất bùn hoạt tính sinh học với các thành phần như sau: nguồn cung cấp cacbon; nitơ; phốt pho lần lượt là saccarose (NH4)2SO4 và KH2PO4 với hàm lượng 1000; 250;90 g/m3 nước nuôi cấy bùn hoạt tính, với lượng DO cấp là 3-4g/m3. 

Từ nghiên cứu này đã xây dựng được quy trình sản xuất bùn hoạt tính với các công đoạn như sau: Bể chứa nước - Bể pha dinh dưỡng - bể hiếu khí 1 - Bể hiếu khí 2 – Bể lắng - Bể chứa bùn. Nhóm thực hiện tiến hành nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý thực nghiệm nước thải nhà ăn tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học được loại bỏ SS bằng đông - keo tụ.

Kết quả thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ và pH đối với phèn sắt, phèn nhôm và PAC đến hiệu suất xử lý SS cho thấy PAC xử lý SS hiệu quả nhất so với hai loại phèn còn lại. Ở nồng độ PAC = 200 mg/L hiệu suất xử lý SS đạt khoảng 93%, tương ứng 26% COD được loại bỏ. Các thí nghiệm xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính cho thấy bùn hoạt tính có hoạt lực mạnh có thể xử lý tốt chất hữu cơ và amoni. Nồng độ sinh khối phù hợp cho quá trình xử lý là 3000 mg/L, nồng độ COD của nước thải dòng vào khoảng 1100 mg/L. Sau 10 giờ xử lý nước thải đáp ứng các thông số chính trong QCVN 14:2008/BTNMT về quy chuẩn nước thải sinh hoạt.

​
Bùn tính hoạt hóa

Với kết quả đạt được, nhóm nghiên cứu đã đề xuất công nghệ xử lý nước thải nhà ăn trường Đại học Công nghiệp Hà Nội có công suất 15m3/ngày đêm với quy trình như sau: Bể thu gom - Bể điều hòa - Bể khử nitơ - Bể Aeroten 1 - Bể Aeroten 2 - Lắng cơ học - Khử trùng - Nước sau xử lý đạt QCVN 14 -2008/BTNMT. 

Chia sẻ về hiệu quả kinh tế của đề tài nghiên cứu, TS. Phạm Hương Quỳnh cho biết: "Giá thành của 1m3 bùn có hàm lượng sinh khối 18.000-22.000 mg/l của đề tài nghiên cứu là 901.294 đồng. Giá bán hiện nay trên thị trường với bùn thứ cấp (đã qua xử lý) là 2.000.000/m3 (nồng độ sinh khối 8000-12000mg/l). Như vậy, nếu bùn được nhóm nghiên cứu sản xuất bán cho các công trình xử lý nước thải cùng giá thị trường thì lợi nhuận 1.098.706 đồng." 

Đề tài được hội đồng nghiệm thu đánh giá có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao khí các kết quả này đóng vai trò quan trọng cho việc áp dụng thiết kế xử lý nước thải chứa amoni và giàu chất hữu cơ trong điều kiện có oxy.  Thời gian tới nhóm thực hiện đề tài tiếp tục nghiên cứu ứng dụng bùn hoạt tính sinh học trong xử lý amoni trong các loại nước thải có chứa amoni cao (nước thải sinh hoạt, nước thải rỉ rác, nước thải chăn nuôi…). Nuôi cấy bùn sinh học trong các công trình ngoài thực tế để đánh giá hoạt lực của bùn trên các đối tượng khác nhau. Nghiên cứu đưa công nghệ nuôi cấy và sản xuất bùn đạt chuẩn là sản phẩm thương mại hóa.