Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý của trạm xử lý nước thải sinh hoạt và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý NGUYỄN HOÀNG DŨNG nzhoangdung@gmail.com Ngành Kỹ thuật Môi trường Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Chữ ký GVHD Viện: Khoa học Công nghệ Môi trường HÀ NỘI, 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn: Nguyễn Hoàng Dũng Đề tài luận văn: “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số HV: CB190139 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 07/04/2022 với nội dung sau: STT Trang cũ Trang Phần mở đầu: - Đã bổ sung mục tiêu nội - Bổ sung mục tiêu nội dung dung nghiên cứu Phần mở đầu nghiên cứu 2 Chương 1: - Bổ sung thông tin ảnh hưởng nước thải sinh hoạt đến môi trường (nguồn tiếp nhận) hệ sinh thái, sức khỏe người - Đã bổ sung mục 1.1.2 Ảnh hưởng nước thải sinh hoạt đến môi trường sức khỏe người 7 - Bổ sung thông tin trạng quy trình cơng nghệ xử lý nước thải sinh hoạt nay, ưu nhược điểm công nghệ - Thơng tin trạng số quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt thể hình 1.2 Cơng nghệ XLNT trạm XLNT Kim Liên Trúc Bạch (Hà Nội) 14 14 Chương 2: - Đối tượng nghiên cứu mô - Mô tả rõ đối tượng tả cụ thể mục 2.2 nghiên cứu (công ty lựa chọn) 25 - 36 25 - 36 - Bổ sung phương pháp - Các phương pháp nghiên cứu nghiên cứu mô tả cụ thể mục 2.3 37 - 39 37 - 39 Nội dung cần bổ sung SĐH.QT9.BM11 Tóm tắt nội dung giải trình, chỉnh sửa Ban hành lần ngày 11/11/2014 - Một số mục chương nên - Đã chuyển mục 2.6, 2.7 thành chuyển sang chương kết mục 3.1 Kết khảo sát trạm nghiên cứu (mục 2.6, 2.7) xử lý nước thải 38 - 40 40 - 41 Chương 3: - Bổ sung thông tin trạng hệ thống xử lý nước thải có - Thơng tin trạng HTXLNT có mơ tả cụ thể mục 2.2.2.4 Công nghệ xử lý nước thải 31 - 37 31 - 36 - Hiệu xuất xử lý HTXLNT có đánh giá thơng qua - Bổ sung thêm phần đánh giá kết phân tích mẫu nước thải hiệu suất xử lý HTXLNT hệ thống, trình bày cụ mục 3.1 Kết khảo sát trạm xử lý nước thải 38 - 40 40 - 41 - Các cơng trình đơn vị hệ thống đề xuất tính tốn - Bổ sung tính tốn cơng trình mục 3.2.3 Tính tốn thiết kế đơn vị HT đề xuất hạng mục quy trình đề xuất 51 - 68 50 - 68 71 70 Kết luận: - Phần kết luận cần viết lại làm luận văn - Đã viết lại phần Kết luận đưa chưa để từ kiến nghị thực bước Ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn PGS TS Đỗ Khắc Uẩn Nguyễn Hoàng Dũng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS TS Đặng Xuân Hiển SĐH.QT9.BM11 Ban hành lần ngày 11/11/2014 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu thực đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ thầy giáo, giáo để hồn thành khóa học Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt thầy cô công tác Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, giảng dạy, truyền đạt kiến thức giúp đỡ em thời gian học tập nghiên cứu Viện Lời cảm ơn sâu sắc em xin gửi tới giảng viên hướng dẫn, PSG.TS Đỗ Khắc Uẩn, thầy tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu thực Luận văn tốt nghiệp Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn lớp 19BKTMT nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt thời gian học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân, đồng nghiệp, bạn bè ln tin tưởng, động viên, khuyến khích tơi suốt trình học tập Trong trình thực Luận văn, cố gắng, nỗ lực trình độ kiến thức thời gian có hạn, nội dung Luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận thơng cảm góp ý thầy, cô, nhà khoa học bạn để tơi hồn thiện đường nghiên cứu sau Xin trân trọng cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tơi Nguyễn Hồng Dũng, học viên cao học lớp 19BKTMT, ngành Kỹ thuật Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập thực hướng dẫn PSG.TS Đỗ Khắc Uẩn Các số liệu khoa học, kết nghiên cứu luận văn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Đây khơng phải chép cá nhân, tổ chức khác Những số liệu thu thập từ nguồn khác ghi ghi rõ nguồn phần tài liệu tham khảo Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2022 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Hoàng Dũng Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH .iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Nước thải sinh hoạt 1.1.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt 1.1.2 Ảnh hưởng nước thải sinh hoạt đến môi trường sức khỏe người 1.1.3 Tình hình thu gom, xử lý, tái sử dụng nước thải sinh hoạt giới Việt Nam 10 1.2 Một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt 16 1.2.1 Công nghệ xử lý nước thải MBBR 16 1.2.2 Công nghệ xử lý nước thải AAO 18 1.2.3 Công nghệ xử lý nước thải hóa lý kết hợp với sinh học 19 1.2.4 Công nghệ màng lọc sinh học MBR 20 1.2.5 Công nghệ xử lý nước thải SBR 23 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 25 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 25 2.2.1 Thông tin chung công ty 25 2.2.2 Thông tin trạm xử lý nước thải sinh hoạt 26 2.3 Phương pháp nghiên cứu 37 2.3.1 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa, lấy mẫu đo đạc trường 37 2.3.2 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 38 2.3.3 Phương pháp so sánh 38 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 3.1 Kết khảo sát trạm xử lý nước thải 40 3.1.1 Chất lượng nước sau HTXLNT 40 3.1.2 Đánh giá hiệu HTXLNT 41 3.2 Đề xuất giải pháp cải tạo, nâng cao hiệu HTXLNT 42 3.2.1 Một số cơng nghệ tiên tiến điển hình áp dụng 42 3.2.2 Giải pháp công nghệ đề xuất 49 3.2.3 Tính tốn thiết kế hạng mục quy trình đề xuất 51 3.2.4 Đánh giá hiệu tính khả thi phương án đề xuất 68 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 i Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Ước tính lượng nước thải sinh hoạt phát sinh khu đô thị số tỉnh, thành phố Việt Nam [23] Bảng 1.2 Hàm lượng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt nước thải đô thị [25] Bảng 2.1 Khối lượng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt hàng ngày 27 Bảng 2.2 Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt nhà ăn tập thể 27 Bảng 2.3 Tiêu chuẩn tiếp nhận nước thải sau xử lý 28 Bảng 2.4 Chất lượng nguồn nước tiếp nhận 30 Bảng 2.5 Phương pháp bảo quản mẫu nước 38 Bảng 2.6 Các phương pháp phân tích số thông số nước thải 38 Bảng 3.1 Kết quan trắc chất lượng nước thải sau HTXLNT 40 Bảng 3.2 Các tiêu than hoạt tính dạng hạt 54 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý qua cơng trình XLNT 68 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 ii Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Một góc lưu vực sơng Nhuệ - Đáy chảy qua tỉnh Hà Nam 13 Hình 1.2 Cơng nghệ XLNT trạm XLNT Kim Liên Trúc Bạch (Hà Nội) 14 Hình 1.3 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải MBBR 17 Hình 1.4 Giá thể vi sinh bánh xe 17 Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải AAO 18 Hình 1.6 Thiết bị hợp khối xử lý nước thải sử dụng cơng nghệ AAO 19 Hình 1.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải phương pháp hóa lý 19 Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ màng lọc sinh học MBR 21 Hình 1.9 Cụm màng lọc sinh học MBR thực tế 22 Hình 1.10 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải SBR 23 Hình 1.11 Hệ thống xử lý nước thải SBR 24 Hình 2.1 Bản đồ vị trí nhà máy MCNEX Vina 26 Hình 2.2 Sơ đồ thu gom nước thải sinh hoạt nhà máy 31 Hình 2.3 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải số 1, công suất 150 m3/ngày.đêm 32 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải số 2, công suất 450 m3/ngày.đêm 34 Hình 3.1 Hình ảnh hệ thống màng lọc MBR 42 Hình 3.2 Hình ảnh hệ thống lọc than 43 Hình 3.3 Hình ảnh hệ thống hồn ngun than 44 Hình 3.4 Hình ảnh thiết bị lắng trọng lực có màng quay 45 Hình 3.5 Hình ảnh thiết bị lọc thô 46 Hình 3.6 Hình ảnh thiết bị lọc đĩa 47 Hình 3.7 Hình ảnh thiết bị lọc UF 47 Hình 3.8 Hình ảnh thiết bị lọc RO 48 Hình 3.9 Quy trình cơng nghệ sau cải tạo, nâng cấp hệ thống 50 Hình 3.10 Bộ lọc đĩa 59 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 iii Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường Hình 3.11 Hoạt động lọc đĩa 59 Hình 3.12 Rửa ngược lọc đĩa 60 Hình 3.13 Quy trình xử lý nước qua lọc đĩa 61 Hình 3.14 Màng siêu lọc UF 61 Hình 3.15 Quá trình xử lý nước qua màng siêu lọc 63 Hình 3.16 Q trình rửa khí 63 Hình 3.17 Quá trình xả áp suất sau rửa khí 64 Hình 3.18 Q trình rửa ngược phía 64 Hình 3.19 Q trình rửa ngược phía 65 Hình 3.20 Quá trình rửa hóa chất phía 65 Hình 3.21 Quá trình rửa hóa chất phía 66 Hình 3.22 Chế độ rửa định kỳ chỗ 66 Hình 3.23 Cấu tạo màng lọc thẩm thấu ngược 67 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 iv Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD : Nhu cầu ơxy sinh hóa BTNMT : Bộ Tài ngun Mơi trường COD : Nhu cầu ơxy hóa học DO : Oxy hòa tan nước GHCP : Giới hạn cho phép HTXLNT : Hệ thống xử lý nước thải KCN : Khu công nghiệp NTSH : Nước thải sinh hoạt QCVN : Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam SS : Chất rắn lơ lửng TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TN : Tổng Nitơ TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TP : Tổng Photpho XLNT : Xử lý nước thải WHO : Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organisation) Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 v Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường Hình 3.10 Bộ lọc đĩa Cấu tạo lọc đĩa loại máy lọc nước sử dụng chủ yếu thủy lợi, tương tự lọc thô Tuy nhiên bên nhiều vật liệu hay gọi đĩa nhẵn có rãnh xếp chồng lên vừa khít Các đĩa có lỗ giữa, tạo thành hình trụ rỗng ngăn xếp giữ lõi trung tâm Các rãnh đĩa tạo không gian chảy cặp đĩa Số lượng kích thước đường rãnh xác định mức độ lọc Tổ hợp đĩa hoàn chỉnh kẹp lại với bên tạo thành hình căng hình trụ bên ngồi Hình 3.11 Hoạt động lọc đĩa Quá trình lọc, nước đưa đến đầu vào tiếp xúc với bề mặt cột đĩa Dòng nước chảy vào lọc phải chảy qua đĩa lọc bắt buộc phải chảy qua rãnh theo chiều từ lõi lọc vào Vì hạt cặn hay chất bẩn, chất rắn bị giữ lại rãnh, có nước chất hòa tan qua đĩa lọc vào ống bên Sau đó, nước chảy từ bên lọc đến đầu [15] Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 59 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường Chất lượng lọc dựa số lượng kích thước hạt mà phần tử lọc giữ lại Lọc chất lượng cao đơn giản có nghĩa nước Điều phụ thuộc vào hình dạng đĩa, bao gồm kích thước, chiều dài, góc số lượng điểm giao tạo Chất lượng lọc thường đo micron, dựa hạt kích thước nhỏ lọc Bộ lọc đĩa thích hợp với nguồn nước có chất cặn lơ lửng ít, loại nguồn nước có giảm áp lượng nước thải xúc ngược nhỏ, ngăn chặn cát chất bẩn dạng thô Bằng cách thực đảo ngược dòng chảy từ lõi lọc hướng ngồi hệ thống làm Khi đảo ngược, dòng nước chảy ngược từ nới lỏng đĩa lọc với áp suất cao đẩy rác, chất cặn mắc kẹt rãnh ngồi theo dịng nước Hình 3.12 Rửa ngược lọc đĩa Quá trình rửa ngược cách thực đảo ngược dòng chảy từ lõi lọc hướng ngồi hệ thống làm Khi đảo ngược, dòng nước chảy ngược từ nới lỏng đĩa lọc Với việc sử dụng lọc đĩa giúp cho hệ thống chạy liên tục mà không cần dừng lại để tiến hành rửa ngược Khi đóng đầu vào lọc đĩa mở van thải nước lọc từ lọc đĩa chảy phần vào lõi lộc đĩa đẩy chất cặn bã chảy đường thải Quá trình rửa ngược lọc đĩa xảy tương tự với áp suất cao đẩy rác, chất cặn mắc kẹt rãnh ngồi theo dịng nước [21] Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 60 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường Hình 3.13 Quy trình xử lý nước qua lọc đĩa Thiết bị lọc đĩa có tốc độ dịng lớn 30 m3/giờ lọc, áp suất làm việc từ 0,3 đến Mpa, áp suất rửa ngược lớn 2.8bar, nhiệt độ làm việc tối đa 70℃, độ lọc xác có nhiều loại 20um, 55um, 70um, 100um, 130um, 200um, 400um Chất liệu chế tạo nylon gia cố PP, thời gian rửa ngược từ 10 đến 20 giây Với thông số trên, việc lựa chọn hệ thống lọc đĩa gồm 20 lọc đĩa giúp tăng chất lượng nước, giảm tải cho màng lọc phía sau, giảm hàm lượng cặn nước trước vào máy lọc UF, RO bể chứa [10] (6) Tính tốn thiết kế hệ lọc UF Hình 3.14 Màng siêu lọc UF Siêu lọc UF loại màng lọc lực độ lệch áp suất nồng độ dẫn đến phân tách thông qua màng bán định Mỗi sợi màng có dạng hình ống, màu trắng, lọc cho phép nước từ ngồi vào lịng ống nhờ áp lực dịng chảy nước Các màng siêu lọc có cấu trúc mềm khơng đối xứng, kích thước lỗ rỗng từ 0,03 – 0,1 μm, hoạt động áp suất thông thường từ 70 - 200 psi Vật liệu màng Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 61 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường PVDF, kích thước màng có đường kính inch, chiều dài 40 inch Lưu lượng trung bình xử lý nước thải - m3/giờ (phụ thuộc độ đục nước đầu vào) Độ bền màng từ đến năm Nhiệt độ lọc từ 0oC đến 35oC Siêu lọc UF liên quan đến việc tách vật liệu theo áp lực từ nước cấp Công nghệ sử dụng để loại bỏ chất nhiễm hạt rắn, lơ lửng, chất hịa tan có trọng lượng phân tử cao phần tử vi khuẩn, vi rút, proteins có khối lượng mol nhỏ, carbohydrates, enzymes , khơng loại bỏ ion phân tử nhỏ Áp lực thúc đẩy trình, thường hoạt động với áp suất nạp từ đến 100 psi Màng UF có tuổi thọ từ ba đến năm năm lâu hơn, tương đương với màng thẩm thấu ngược Đây trình tách sử dụng ngành công nghiệp nghiên cứu để làm tập trung phân tử giải pháp, đặc biệt giải pháp protein Lưu lượng trình lọc diễn màng UF phụ thuộc nhiều vào hàm lượng chất keo phân cực bịt kín lỗ rỗng, chất keo nguyên nhân làm giảm lưu lượng tạo lên áp lực truyền qua màng tăng cao Quá trình lọc diễn nhiệt độ bình thường áp suất thấp nên tiêu thụ điện Kích thuớc hệ thống gọn nhỏ, cấu trúc đơn giản nên không tốn mặt lắp đặt Về màng siêu lọc không cho hiệu cao màng Nano lại không đòi hỏi nhiều lượng màng Nano Nguyên lý hoạt động siêu lọc sử dụng phân tách áp suất chất hòa tan từ dung môi thông qua màng bán thấm Mối quan hệ áp suất tác dụng lên dung dịch cần tách lưu lượng qua màng mô tả phổ biến theo phương trình Darcy, lưu lượng tốc dộ dịng diện tích màng áp suất màng (chênh lệch áp suất dòng cấp dòng thẩm thấu) chia cho tích độ nhớt dung mơi với tổng điện trở Nước qua màng theo nguyên lý phân cực tập trung, trình lọc xảy ra, nồng độ cục vật liệu bị loại bỏ bề mặt màng tăng lên trở nên bão hịa Trong UF, nồng độ ion tăng tạo áp suất thẩm thấu phía thức ăn màng Điều làm giảm áp suất hiệu hệ thống, làm giảm tốc độ thẩm thấu Sự gia tăng lớp cô đặc thành màng làm giảm thông lượng thẩm thấu, tăng sức cản làm giảm lực truyền động cho dung môi vận chuyển qua bề mặt màng Các chất hòa tan giữ lại lớp màng dẫn đến áp suất thẩm thấu cao so với nồng độ dịng lớn Vì vậy, cần áp lực cao để vượt qua áp suất thẩm thấu Phân cực tập trung đóng vai trị chủ đạo siêu lọc màng kích thước lỗ nhỏ Phân cực tập trung khác với tắc nghẽn khơng có tác dụng lâu dài thân màng đảo ngược cách làm giảm áp suất màng [21] Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 62 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường Chế độ lọc nước vào hệ thống siêu lọc qua q trình lọc thơ chuyển hồn tồn thành nước mà khơng có nước thải ngồi hiệu suất màng siêu lọc 100% chất gây bẩn bị loại giữ lại phía màng lọc Một chu kỳ lọc hoạt động từ 20 đến 60 phút Hình 3.15 Quá trình xử lý nước qua màng siêu lọc Ở chế độ rửa thơng thường, có ba q trình rửa khí, rửa ngược, rửa xi Chế độ rửa khí trình chuẫn bị cho việc rửa ngược Sau dừng chế độ lọc, van bị đóng lại trừ van cấp khí vào màng lọc Khơng khí bơm vào để nới lỏng hạt lắng đọng bên ngồi bề mặt màng lọc Khí xả từ phía lên phía màng lọc 20 – 40s Hình 3.16 Q trình rửa khí Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 63 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường Hình 3.17 Q trình xả áp suất sau rửa khí Chế độ rửa ngược sau hết nước, q trình rửa ngược thực Dịng nước đảo ngược từ bên lõi lọc chảy bên Rửa ngược loại bỏ hầu hết chất bám dính phía ngồi màng Nước thải xả phái đỉnh màng Hình 3.18 Quá trình rửa ngược phía Bước rửa ngược thử hai tiến hành để loại bỏ hoàn toàn chất gây ô nhiễm thông qua phần vỏ màng Nước thải xả ngồi cổng phía Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 64 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường Hình 3.19 Q trình rửa ngược phía Rửa xi để đảm bảo làm hồn tồn màng siêu lọc, cần tiến hành rửa xi lại cho màng Nước cấp đưa vào đầu vào cho đầu thải phía Q trình rửa hóa chất gồm hai cơng đoạn chế độ rửa ngược hóa chất chế độ rửa định kỳ Trong đó, chế độ rửa ngược hóa chất có hướng nước tương tự trình rửa ngược, nhiên có tham gia hóa chất q trình rửa để đảm bảo rửa hồn tồn màng siêu lọc Hóa chất sử dụng trình HCl 0,1% Hình 3.20 Q trình rửa hóa chất phía Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 65 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường Hình 3.21 Q trình rửa hóa chất phía Chế độ rửa định từ - tháng/ lần nên thao tác tay với trình riêng biệt Sử dụng axit HCl 0,2% để bơm vào màng từ đầu thải cho lên phía trên, ngồi từ cổng nước cổng thải Hình 3.22 Chế độ rửa định kỳ chỗ - Lựa chọn công nghệ lọc UF: Từ khả lọc xử lý nước công nghệ UF công suất lọc màng thực tế, để phục vụ cho nhu cầu xử lý nước cơng suất 25 m3/giờ khối lượng màng UF cần sử dụng cho hệ thống 12 lọc UF loại có kích thước đường kính inch, chiều dài 40 inch (7) Tính tốn thiết kế hệ lọc RO Màng RO cấu tạo từ nhiều lọc RO cuộn tròn xung quanh ống lọc lại trung tâm Tấm lọc RO cấu tạo từ màng phẳng bao gồm lớp: lớp vải polyester, xốp polysulfone lớp lọc polyamide dày 0,2 micromet Lớp xốp Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 66 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường polysulfone có chức gia cố cho lớp lọc mỏng, lớp lọc thực chức loại bỏ tạp chất: hóa chất, vi khuẩn vi rút khỏi nước Giữa lọc có đệm tạo khoảng trống cho nước chảy qua [22] Hình 3.23 Cấu tạo màng lọc thẩm thấu ngược Nguyên lý hoạt động công nghệ thẩm thấu, chế vật lý phổ biến tự nhiên Đó trình dịch chuyển chiều nồng độ chất tan thấp, sang dung dịch nồng độ cao thông qua màng thẩm thấu (loại màng bán thấm, cho dung mơi qua, khơng cho chất hịa tan qua) nồng độ từ hai nới cân Động lực cho chuyển động dung môi giảm lượng tự hệ thống chênh lệch nồng độ dung môi hai bên màng bị giảm, tạo áp suất thẩm thấu dung môi di chuyển vào dung dịch đậm đặc Màng lọc thẩm thấu ngược hoạt động theo chế ngược lại với chế lọc thẩm thấu thông thường, tạo thẩm thấu phân tử nước qua mao mạch lõi lọc, thẩm thấu ngược trình lọc nước sử dụng màng thấm phần để loại bỏ ion, phân tử không mong muốn hạt lớn khỏi nước uống Trong thẩm thấu ngược, áp suất sử dụng để vượt qua áp suất thẩm thấu, tính chất chung điều khiển khác biệt tiềm hóa học dung mơi, thơng số nhiệt động Thẩm thấu ngược loại bỏ nhiều loại hóa chất hịa tan lơ lửng loại sinh học (chủ yếu vi khuẩn) khỏi nước Kết chất tan giữ lại phía áp suất màng nước tinh khiết phép truyền sang phía bên Cơ chế loại bỏ chất thải trình xửa lý nước chủ yếu từ khác biệt độ hịa tan độ khuếch tán, q trình phụ thuộc vào áp suất, nồng độ chất tan điều kiện khác Thẩm thấu ngược biết đến nhiều sử dụng lọc nước uống từ nước biển, loại bỏ muối vật liệu thải khác từ phân tử nước Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 67 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Mơi trường Nước cấp sau q trình lọc thẩm thấu ngược thu nửa nước sạch, lại đẩy chất cặn bã ngồi theo đường thải Do nên q trình lọc thẩm thấu ngược khơng u cầu q trình rửa tương tự siêu lọc [2] - Lựa chọn công nghệ lọc RO: Thực tế thị trường nay, có hai loại kích thước màng RO màng lọc RO 4040, kích thước đường kính inch, dài 40 inch Công suất xử lý 450 lít/giờ với loại áp thấp 150 PSI, 350 lít/giờ với loại áp cao 225 PSI Loại thứ hai màng lọc RO 8040, kích thước đường kính inch, dài 40 inch, cơng suất xử lý đạt 1800 lít/giờ với áp thấp 150 PSI 1500 lít/giờ với áp cao 225 PSI Vậy để phục vụ cho hệ thống xử lý 25 m3/giờ cần sử dụng hệ thống lọc RO gồm 14 màng RO 8040 với đường kính inch, dài 40 inch, cơng suất xử lý đạt 1800 lít/giờ 3.2.4 Đánh giá hiệu tính khả thi phương án đề xuất Hiệu suất xử lý qua cơng trình hệ thống xử lý sau cải tạo thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý qua cơng trình XLNT Cơng trình Bể chứa màng MBR Hệ thống lọc than Bồn lắng đứng Hệ thống lọc thô Hệ thống lọc đĩa Hệ thống lọc UF Giá trị Hiệu (%) Giá trị Hiệu (%) Giá trị Hiệu (%) Giá trị Hiệu (%) Giá trị Hiệu (%) Giá trị Lưu lượng (m3/h) 25 TSS (mg/l) BOD5 (mg/l) Tổng N (mg/l) Tổng P (mg/l) 45 50 16 - 66,7 90 81,3 80 25 15 0,2 - 46,7 60 66,7 70 25 0,06 - 56,3 50 50 50 25 3,5 0,5 0,03 - 71,4 60 60 33,3 25 0,5 0,4 0,2 0,02 - 60 62,5 50 25 25 0,2 0,15 0,1 0,015 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 68 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường Hệ thống lọc RO Nước thải sau xử lý Hiệu (%) Giá trị Hiệu (%) 60 100 73,3 70 33,3 15 0,04 0,03 0,01 70 - 95 95 95 10,5 0,002 0,0015 0,0005 Lưu lượng nước thải sau xử lý: Q = 10,5 x 24 = 252 (m3/ngày đêm) Nước thải sau xử lý tái sử dụng vào hoạt động sinh hoạt sản xuất nhà máy Trên sở đặc thù nước thải Nhà máy MCNEX, việc kết hợp cải tạo cơng nghệ bên có khả xử lý tốt nguồn nước thải, đảm bảo đáp ứng nhu cầu tái sử dụng Khi áp dụng công nghệ vào hệ thống mang đến nhiều lợi ích cho nhà máy tiết kiệm chi phí xả thải (phí bảo vệ mơi trường), tiết kiệm chi phí mua nước máy sử dụng sinh hoạt, bảo vệ mơi trường, tránh lãng phí tài ngun nước Hiện nay, chi phí mua nước nhà máy 14.800 đồng/m3, mức phí bảo vệ mơi trường nước thải nhà máy 1.480 đồng/m3 Vậy, sau cải tiến, nâng cấp hệ thống, trung bình ngày nhà máy tiết kiệm khoảng 9.768.000 đồng chi phí phải bỏ để mua nước sinh hoạt xả thải nước, chưa kể tiết kiệm chi phí hệ thống xử lý nước tinh khiết tách riêng để phục vụ sản xuất Tuy nhiên, bên cạnh mặt lợi ích cịn mặt hạn chế chi phí đầu tư ban đầu cao, sử dụng tốn thêm hóa chất xử lý, nguồn nhân lực vận hành, bảo trì, bảo dưỡng hệ thống cần tăng cường hoạt động thường xuyên Bởi vậy, để tối ưu cho hệ thống, q trình hồn thiện hệ thống, cần thực nghiêm túc trình thiết kế, lặp đặt hệ thống chạy nguyên lý, tránh khỏi tượng hỏng hóc, sai xót ngồi ý muốn Bằng lợi ích to lớn mang lại, đặc biệt việc bảo vệ môi trường, tiết kiệm tài ngun nước, tính khả thi hệ thống hồn toàn đáng mong đợi Đặc biệt, mong hệ thống nhân rộng nhiều khu công nghiệp khác nói chung, nhà máy khác nói riêng Tái sử dụng nước – Tiết kiệm nguồn tài nguyên quốc gia, bảo vệ môi trường Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 69 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường KẾT LUẬN Nghiên cứu thực nhằm đánh giá hiệu trạm xử lý nước thải sinh hoạt, từ đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý nhằm tái sử dụng nước thải sau xử lý thu kết luận sau: - Đề tài đánh giá hiệu trạm xử lý nước thải sinh hoạt nhà máy Mcnex Khu cơng nghiệp Phúc Sơn, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình: HTXLNT sinh hoạt trước cải tạo hoạt động không hiệu quả, chất lượng nước sau xử lý không đảm bảo chất lượng phép xả thải môi trường - Xuất phát từ nhu cầu thực tế Công ty TNHH MCNEX VINA, mong muốn cải tạo, nâng cấp HTXLNT nhằm mục đích tái sử dụng nước thải sau xử lý vào hoạt động sản xuất nhà máy; đề tài đề xuất giải pháp cải tạo, nâng cao hiệu HTXLNT có Nghiên cứu nên mở rộng cho loại hình nước thải khác với nhiều phương pháp xử lý tiên tiến cơng nghệ màng, hấp phụ, oxy hóa nâng cao để nâng cao tỷ lệ tái sử dụng nước thải sau xử lý Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 70 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Văn Huệ, Hướng dẫn đồ án mơn học cấp nước, Hà Nội: NXB Xây Dựng, 1991 [2] Qin J.-J, Kekre K A., Tao G., Oo M H., Wai M.N, "New option of MBR-RO process for production of NEWater from domestic sewage," Journal of Membrane Science, Vols 272(1-2), no doi:10.1016/j.memsci.2005.07.023, p 70–77, 2006 [3] Wang, H., Wang, T., Zhang, B., Li, F., Toure, B., , "Water and Wastewater Treatment in Africa - Current Practices and Challenges," CLEAN - Soil, Air, Water, vol 42(8), no doi:10.1002/clen.201300208, p 1029–1035, 2013 [4] Katko, T S, "Long-Term Development of Water and Sewage Services in Finland," Public Works Management & Policy, vol 4(4), no doi:10.1177/1087724x0044005, p 305–318, 2000 [5] Alfarra, A., Kemp-Benedict, E., Hötzl, H et al, "A Framework for Wastewater Reuse in Jordan: Utilizing a Modified Wastewater Reuse Index," Water Resour Manage, vol 25, no https://doi.org/10.1007/s11269-010-9768-8, p 1153–1167, 2011 [6] Anh N.X, Le T.P.Q, Vu H.H, Luu T.N.M, "The wastewater quality from several industrial production branches and traditional production villages in the DayNhue river basin, North Vietnam," VNU Journal of Science: Earth and Environmental Sciences, vol v 26, no ISSN 2588-1094, 2010 [7] Cheremisinoff, N.P, Handbook of Water and Wastewater Treatment Technologies, Boston: Butterworth-Heinemann, 2002 [8] Droste, R L, Theory and Practice of Water and Wastewater, New York: John Wiley & Sons, 1997 [9] T H N Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải, Hà Nội: Nhà xuất Xây Dựng, 2018 [10] Trịnh Xn Lai, Tính Tốn Thiết Kế Các Cơng Trình Xử Lý Nước Thải, Hà Nội: Nhà xuất Xây Dựng, 2014 [11] Phạm Thị Tố Oanh, Kỹ thuật xử lý nước thải, Hà Nội: Nhà xuất Xây Dựng, 2018 [12] H M A G Y & Z Aziz, "Wastewater engineering: advanced wastewater treatment systems," International Journal of Scientific Research Books, vol IJSR Publications, p 2322–4657, 2014 [13] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp theo công nghệ O/A, Hà Nội: Nhà xuất Xây Dựng, 2020 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 71 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường [14] Trần Đức Hạ, Trần Thị Việt Nga, Đặng Thị Thanh Huy, Kỹ thuật màng lọc xử lý nước cấp nước thải, Hà Nội: Nhà xuất Xây Dựng, 2017 [15] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, Hà Nội: NXB Khoa học Kỹ thuật, 2005 [16] Völker, J., Stapf, M., Miehe, U., & Wagner, M, "Systematic review of toxicity removal by advanced wastewater treatment technologies via ozonation and activated carbon," Environmental Science & Technology, no doi:10.1021/acs.est.9b00570, 2019 [17] Bộ Tài nguyên Môi trường (2016), Báo cáo trạng môi trường quốc gia 2016 – Môi trường đô thị [18] Sở Khoa học Công nghệ Môi trường Hà Nội (2011), Báo cáo trạng môi trường nước Hà Nội [19] Trịnh Xuân Lai, Xử lý nước thải công nghiệp, Hà Nội: NXB Xây dựng, 2005 [20] Radjenović, J., Matošić, M., Mijatović, I., Petrov, "Membrane Bioreactor (MBR) as an Advanced Wastewater Treatment Technology," Emerging Contaminants from Industrial and Municipal Waste, no doi:10.1007/698_5_093, p 37–101, 2008 [21] Löwenberg, J., Zenker, A., Baggenstos, M., Koch, G, "Comparison of two PAC/UF processes for the removal of micropollutants from wastewater treatment plant effluent: Process performance and removal efficiency," Water Research, vol 56, no doi:10.1016/j.watres.2014.02.038, p 26–36, 2014 [22] Al-Bastaki, N M, "Performance of advanced methods for treatment of wastewater: UV/TiO2, RO and UF," Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, vol 43(7), no doi:10.1016/j.cep.2003.08.003, p 935– 940, 2004 [23] Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA), 2015, Báo Cáo Cuối Kỳ: Điều tra ngành cấp thoát nước địa phương [24] Ngân Hàng Thế Giới, 12/2013, “Đánh giá hoạt động quản lý nước thải đô thị Việt Nam” [25] Nguyễn Văn Quân, Trần Thị Huyền Nga, Phạm Thị Thúy, Nguyễn Mạnh Khải, “Xử lý nước thải sinh hoạt tái sử dụng nước thải sau xử lý Việt Nam”, Bài đăng Tạp chí Mơi trường số Chun đề Tiếng Việt I/2021 [26] Nikiforos A Alygizakis el at., 2020 “Evaluation of chemical and biological contaminants of emerging concern in treated wastewater intended for agricultural reuse”, Environment International 138, 105597 [27] John C Radcliffe, Declan Page, 2020, “Water reuse and recycling in Australia— history, current situation and future perspectives”, Water Cycle, V 1, pp 19–40 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 72 Đề tài “Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý” – Nguyễn Hoàng Dũng – Luận văn Thạc sĩ Khoa học ngành Kỹ thuật Môi trường [28] Olivier Lefebvre, 2018, “Beyond NEWater: an insight into Singapore’s water reuse prospects” Current Opinion in Environmental Science & Health, V.2, , pp 26-31 [29] Nguyen Manh Khai, Pham Thanh Tuan, Nguyen Cong Vinh, Ingrid Oborn, 2008 “Effects of using wastewater as nutrient sources on soil chemical properties in peri-urban agricultural systems”, VNU Journal of Science, Earth Sciences V 24, pp 87-95 [30] Nguyễn Xuân Hoàng, Lê Anh Thư, Nguyễn Minh Thư, Lê Hoàng Việt, 2019, “Nghiên Cứu XLNT Thủy Sản Bằng Cơng Nghệ AA/O – MBR”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Tập 55, Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (1) 149-156 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.24) 38681686 - Fax: (84.24) 38693551 73 ... đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải có; Đề xuất phương án cải tạo HTXLNT nhằm nâng cao hiệu xử lý để tái sử dụng nước vào sinh hoạt sản xuất nhà máy; Đánh giá hiệu trạm xử lý nước thải sau... Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt nhà máy Mcnex Khu công nghiệp Phúc Sơn, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình; đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý trạm xử lý nước thải. .. thực đề tài ? ?Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải sinh hoạt đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý? ?? Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ thầy giáo, giáo