Ống hút nhựa đã qua sử dụng được thu thập và tạo thành khối hình trụ có chiều dài 2,5 cm và đường kính 1,8 cm làm giá thể cho vi sinh vật phát triển thành màng sinh học. Hai mô hình bể LSH được thiết kế giống nhau có kích thước DxRxC là 0,15 m x 0,15 m x 1,2 m. Tổng chiều cao giá thể (0,7 m) được giữ cố định và ngập hoàn toàn trong nước thải, cách đáy bể và mặt thoáng lần lượt 0,25 m. Hai bể LSH được vận hành song song với một bể cấp không khí liên tục có thời gian lưu nước (HRT) lần lượt 5 giờ và 6 giờ và bể còn lại không cấp không khí có HRT lần lượt 6 giờ và 8 giờ. Kết quả thí nghiệm cho thấy nồng độ các chỉ tiêu TSS, BOD5, COD, N-NO3 - , TP, P-PO4 3- đầu ra của hai bể trong nghiên cứu này đều đạt loại A QCVN 14:2008/BTNMT ngoại trừ chỉ tiêu N-NH4 + . Khi HRT của bể LSH có cấp không khí kéo dài 6 giờ thì hiệu suất xử lý tăng và chỉ tiêu N-NH4 + đạt loại B QCVN 14:2008/BTNMT. Bể LSH không cấp không khí có hiệu suất xử lý N-NO3 - cao hơn bể có cấp không khí nhưng đối với các chỉ tiêu khác thì ngược lại. Nhìn chung, ống hút nhựa đã qua sử dụng có thể tái sử dụng để làm giá thể vi sinh trong LSH ngập nước để xử lý nước thải sinh hoạt.

Nước thải sinh hoạt (NTSH) là nước thải ra từ các hoạt động sinh hoạt của con người như ăn uống, tắm giặt, vệ sinh cá nhân. NTSH thường chứa các chất hữu cơ, dinh dưỡng, chất rắn lơ lửng, dầu mỡ, các chất hoạt động bề mặt, các chất ô nhiễm dạng vết như các sản phẩm chăm sóc sức khỏe con nguời, và các vi sinh vật gây bệnh cũng như các vi sinh vật khác (Nguyễn Văn Phước, 2014; Oliveira et al., 2021). Các tạp chất khác nhau trong NTSH chứa 52% chất hữu cơ và 48% chất vô cơ (Nguyễn Văn Phước, 2014). Theo Báo cáo Hiện trạng môi trường quốc gia 2018, chỉ có 12,5% lượng NTSH tại các đô thị ở Việt Nam (loại IV trở lên) được xử lý đạt tiêu chuẩn qui định. Tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long, NTSH phần lớn được xả trực tiếp ra môi trường mà không được xử lý triệt để (Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2018). Do đó, những vấn đề này gây ra điều kiện vệ sinh môi trường ở nông thôn thấp và NTSH không được xử lý hợp lý gây ra ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng.

Lọc sinh học (LSH) là một công nghệ xử lý sinh học được nghiên cứu và áp dụng để loại bỏ các chất hữu cơ và dinh dưỡng dựa vào sự phát triển của màng sinh học trên bề mặt giá thể. Một số nghiên cứu trong nước cho thấy LSH có giá thể ngập nước có thể áp dụng hiệu quả để xử lý nhiều nguồn nước thải khác nhau. Nghiên cứu của Lê Hoàng Việt và ctv. (2015) cho thấy LSH hiếu khí có giá thể ngập nước có thể xử lý nước thải thủy sản với hiệu suất rất cao và nước thải sau xử lý đạt qui chuẩn cho phép xả thải. LSH ngập nước có thể xử lý chất ô nhiễm trong nước thải ao nuôi thủy sản nước lợ (Phạm Thị Hồng Ngân & Phạm Khắc Liệu, 2012) và nước thải sản xuất tinh bột mì (Nguyễn Thị Thanh Phượng và ctv., 2010).

Có rất nhiều loại giá thể công nghiệp được sử dụng để nghiên cứu trong hệ thống LSH. Lê Hoàng Việt và ctv. (2015) đã sử dụng các vật liệu tự chế khác nhau làm giá thể. Tuy nhiên, số lượng các nghiên cứu sử dụng giá thể tái chế từ ống hút nhựa rất ít. Gốm sứ và nhựa từ chất thải rắn được tái sử dụng làm giá thể trong hệ thống LSH (Osorio & Hontoria, 2002). Nguyễn Thị Thanh Phượng và ctv. (2010) cũng đã nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu khác nhau như xơ dừa, than đá, giá thể dạng cầu (bioball) và nhựa PE (polyethylene) làm giá thể trong bể LSH hiếu khí ngập nước.

Một nghiên cứu gần đây cho thấy rằng 380 triệu tấn các sản phẩm nhựa được sản xuất trong năm 2015 (Geyer et al., 2017). Một nửa trong các sản phẩm nhựa là những sản phẩm dùng một lần như túi nhựa, cốc và ống hút (Science for Environment Policy, 2011). Việt Nam xếp vị trí thứ tư sau Trung Quốc, Indonesia, và Philippines trong số 20 quốc gia hàng đầu phát thải rác thải nhựa (Jenna et al., 2015). Theo báo cáo của Vụ quản lý chất thải thuộc Tổng cục Môi trường (2019), chất thải nhựa không có hoặc có giá trị tái chế thấp gồm túi nilon, hộp xốp các loại, và ống hút nhựa thường bị thải bỏ. Ống hút nhựa có độ bền cao và có khối lượng riêng 705-855 kg/m3 (Gutierrez et al., 2019). Tái sử dụng ống hút nhựa làm giá thể trong hệ thống LSH để xử lý nước thải có thể mang lại lợi ích kép là vừa xử lý nước thải vừa giảm thiểu phát thải chất thải nhựa ra môi trường. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là: 1) thử nghiệm hiệu quả của hệ thống LSH ngập nước khi sử dụng ống hút nhựa làm giá thể màng sinh học để xử lý NTSH, 2) đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu nước lên hiệu suất xử lý, 3) so sánh hiệu suất xử lý với điều kiện vận hành có cấp không khí và không cấp không khí.

nqhuy