QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CÔNG NGHỆ của bể USBF

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG  MƠN HỌC: Q TRÌNH CƠNG NGHỆ MƠI TRƢỜNG CHUN ĐỀ QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CƠNG NGHỆ CỦA BỂ USBF Sinh viên thực NGUYỄN ĐÌNH THÀNH 91202203 LÊ THỊ THU THANH 91202201 VĂN THỊ THU THANH 91202202 Giảng viên hƣớng dẫn: TS PHẠM ANH ĐỨC Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BIO-USBF 1.1 MÔ TẢ CÔNG NGHỆ BIO-USBF 1.2 ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT 1.3 CẤU TẠO BỂ USBF 1.4 QUÁ TRÌNH VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 1.4.1 Quá trình hoạt động 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động công nghệ USBF CHƢƠNG 2: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ USBF 12 2.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ USBF 12 2.2 QUÁ TRÌNH KHỬ NITRAT 13 2.3 ƢU ĐIỂM CỦA BỂ USBF 15 CHƢƠNG 3: 17 ỨNG DỤNG CỦA BỂ USBF 17 3.1 ỨNG DỤNG CỦA BỂ 17 3.1.1 Giới thiệu 17 3.1.2 Vật liệu phương pháp 18 3.1.3 Kết 20 3.1.4 Thảo luận 21 3.2 So sánh USBF loại bể khác 23 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống thời kỳ mà nguồn nƣớc ngày thiếu thốn,vệ sinh môi trƣờng bị ô nhiễm nặng nề, vấn đề nóng bỏng đáng quan tâm toàn giới nhƣ Việt Nam Sự phát triển nhanh chóng làng nghề, ngành cơng nghiệp dịch vụ, q trình thị hố tập trung dân cƣ nhanh chóng nguyên nhân gây nên trạng tải môi trƣờng Nƣớc thải không đƣợc xử lý xử lý không đầy đủ đƣợc xả trực tiếp vào sông kênh rạch gây nên tƣợng ô nhiễm nguồn nƣớc trầm trọng Hiện có nhiều phƣơng pháp khác đƣợc sử dụng công nghệ xử lý nƣớc thải Nhƣng phƣơng pháp ứng dụng công nghệ sinh học đƣợc sử dụng phổ biến hầu hết hệ thống xử lý Thƣờng hệ thống xử lý đƣợc đánh giá hiệu việc xử lý nhƣ khả loại bỏ BOD, nito hay phospho… khả áp dụng chúng nhƣ giá thành hệ thống, giá thành m3 nƣớc đƣợc xử lý hay độ phức tạp công nghệ q trình vận hành, bảo dƣỡng thiết bị… Cơng nghệ lọc dòng ngƣợc bùn sinh học USBF (Upflow Sludge Blanket Filter) đƣợc thiết kế dựa trên mơ hình động học xử lý BOD, nitrate hoá (nitrification) khử nitrate hóa (denitrification) Lawrence McCarty, Inc lần đƣợc giới thiệu Mỹ năm 1990 sau đƣợc áp dụng châu Âu từ năm 1998 trở lại Mơ hình cơng nghệ USBF, cơng nghệ cải tiến q trình bùn hoạt tính kết hợp ba q trình Anoxic, Aeration lọc sinh học dòng ngƣợc đơn vị xử lý nƣớc thải Đây điểm khác với hệ thống xử lý bùn hoạt tính kinh điển, thƣờng tách rời ba trình nên tốc độ hiệu xử lý thấp Với kết hợp đơn giản hoá hệ thống xử lý, tiết kiệm vật liệu lƣợng chi phí cho q trình xây dựng vận hành hệ thống Đồng thời hệ thống xử lý nƣớc thải có tải lƣợng hữu cơ, N P cao LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BIO-USBF 1.1 MÔ TẢ CÔNG NGHỆ BIO-USBF Công nghệ Bio-USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration) đƣợc cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với trình anoxic vùng lắng bùn lơ lững cơng trình xử lý sinh học Là hệ thống kết hợp nên chiếm khơng gian thiết bị kèm Quy trình USBF đƣợc thiết kế để khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate khử phốtpho Để khử carbonate, vùng anoxic đƣợc xem nhƣ vùng lựa chọn mà pha trộn dịng thải làm tăng khả lắng khống chế trình tăng trƣởng vi sinh vật Để nitrate hóa, khử nitrate khử phospho, vùng anoxic đảm đƣơng đƣợc vai trị Trong qui trình này, NH3-N bị oxy hóa thành nitrite sau thành nitrate vi khuẩn Nitrosomonas Nitrobacter vùng sục khí riêng biệt Nitrate đƣợc tuần hoàn trở lại vùng anoxic đƣợc khử liên tục tối đa Trong phản ứng BOD đầu vào đƣợc xem nhƣ nguồn carbon hay nguồn lƣợng để khử nitrate thành phân tử nitơ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.1: Bể USBF Sự khử phospho học qui trình tƣơng tự chu trình phospho cải tiến từ qui trình Bardenpho Trong qui trình USBF, lên men BOD hòa tan xảy vùng kỵ khí hay vùng anoxic Sản phẩm trình lên men cấu thành thành phần đặc biệt vi sinh vật có khả lƣu giữ phospho Trong giai đoạn xử lý hiếu khí, Phospho hịa tan đƣợc hấp thu phospho lƣu trữ vi sinh khuẩn (Acinetabacter) mà chúng sinh trƣởng vùng anoxic Phospho sau đồng hóa đƣợc loại bỏ khỏi hệ thống nhƣ xác vi sinh hay bùn dƣ Khối lƣợng hàm lƣợng phospho loại bỏ phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ BOD/P nƣớc thải đầu vào Công nghệ Bio-USBF đƣợc thiết lập nguyên lý bể lắng dòng chảy lên có lớp bùn lơ lững (upflow sludge blanket clarifier) Ngăn có dạng hình thang, nƣớc thải sau đƣợc xáo trộn từ dƣới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đặc biệt mà xảy q trình tạo bơng thủy lực Bể lắng hình thang tạo tốc độ dâng dịng chảy ổn định toàn bề mặt từ đáy đến mặt bể lắng, điều cho phép giảm gradient vận tốc suốt bể lắng 1.2 ĐẶC ĐIỂM NỔI BẬT - Có thể xử lý nguồn nƣớc thải: thành phố, nông nghiệp công nghiệp - Có thể đƣợc thiết kế cho Hội đồng quản trị (và / COD) loại bỏ, nhƣ q trình nitrat hóa, khử loại bỏ phốt - Có thể đƣợc tùy chỉnh để đáp ứng đặc trƣng dịng vào thơng số nƣớc thải - Khả thích ứng dao động từ 300 - 150.000 - Hệ thống mô-đun cho phép phân cấp mở rộng - Quá trình thay đổi q trình bùn hoạt tính truyền thống - Quá trình đơn giản, sinh học thân thiện môi trƣờng - Năng lƣợng tiêu thụ nhu cầu bảo trì tối thiểu - số phận chuyển động - Các hoạt động yêu cầu giám sát danh nghĩa nhân - Thấp chi phí vận hành tổng thể - lƣợng, biên chế bảo trì LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.3 CẤU TẠO BỂ USBF Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo bể USBF Chú thích: Các chữ số kích thƣớc (cm) (A) : Mƣơng thu nƣớc đầu vào; (B) : Ngăn thiếu khí; (C) : Ngăn hiếu khí; (D) : Ngăn USBF; (E) : Các sục khí; (G) : Ống thu bùn; I, II, III: Các điểm lấy mẫu ngăn thiếu khí, hiếu khí sau q trình xử lý; IV : Vị trí tuần hồn bùn Cấu tạo bể USBF : Bể gồm module chính: ngăn thiếu khí (anoxic),ngăn hiếu khí (aerobic) ngăn lọc bùn sinh học dòng ngƣợc (USBF) Mƣơng chảy tràn thu nƣớc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đầu vào nhằm hạn chế tác động dịng vào ngăn thiếu khí tăng hiệu xáo trộn dòng nƣớc thải đầu vào bùn tuần hoàn Mƣơng chảy tràn thu nƣớc đầu ra, ống thu bùn, phận sục khí… Các thiết bị cần thiết bao gồm: máy bơm định lƣợng bơm nƣớc thải đầu vào, máy bơm bùn, máy khuấy máy thổi khí 1.4 Q TRÌNH VÀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 1.4.1 Quá trình hoạt động Nƣớc thải chảy từ nguồn thu (hoặc nƣớc thải chính) thơng qua chắn để hệ thống máng tách cặn thơ để lắng cát Dịng chảy chia thêm thành bốn dòng chảy khí nƣớc thải trƣớc xử lý thơng qua kênh phân phối cho lò phản ứng sinh học để xử lý Hệ thống USBF tiên tiến cho nhà máy xử lý nƣớc thải sử dụng công nghệ sinh học q trình kích hoạt tải thấp với nitrat hóa / khử dephosphorin hóa sử dụng thống đình bùn hoạt tính Việc tách bùn hoạt tính từ rƣợu hỗn hợp đƣợc thực cách tăng lƣu lƣợng bùn lọc (USBF) Tất trình xử lý tách bùn sinh học đƣợc cung cấp lị phản ứng sinh học tích hợp nhỏ gọn (IBR) Các IBR chứa ba vùng sinh học liên tiếp: - Vùng khử hay vùng anoxic (A) - Vùng khí nitrat hóa zoneor (B) - Vùng kỵ khí hay vùng tách (C) Hình 1.3: Các vùng sinh học bể USBF LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khu kỵ khí khử nitơ đƣợc trộn lẫn máy trộn khí, khu vực nitrat hóa hệ thống sục khí với hiệu suất truyền oxy cao cung cấp cung cấp oxy trộn Áp lực khơng khí đƣợc cung cấp máy thổi USBF đƣợc xây dựng tách khu vực trình nitrat hóa cung cấp dịng chảy nƣớc đƣợc xử lý Bùn tách từ USBF tách với nitrat từ khu vực nitrat hóa đƣợc quay trở vùng khử nitơ, rƣợu hỗn hợp từ cuối vùng khử đƣợc tái tuần hồn đến vùng yếm khí Các dịng nƣớc thải vào khu vực kỵ khí nơi đáp ứng với bùn hoạt tính tuần hồn từ vùng khử Phốt tích lũy sinh vật bùn hoạt tính điều kiện yếm khí số chất từ nƣớc thải phát sinh phốt tích tụ Hỗn hợp từ khu vực kỵ khí sau chảy vào vùng khử, nơi sinh vật hiếu khí tuỳ ý bùn hoạt tính đƣợc lấy oxy từ nitrat tái tuần hồn cho q trình oxy hóa tiêu thụ số chất từ nƣớc thải Bởi trình này, nitrat đƣợc chuyển đổi thành khí nitơ, đƣợc phát hành vào khơng khí, làm giảm nồng độ nitơ tổng số nƣớc Hỗn hợp từ khu vực khử sau chảy vào khu vực nitrat hóa, tiến hành q trình oxy hóa tiêu thụ lại chất hữu nƣớc thải amoni bị oxy hóa vi khuẩn nitrat hóa để nitrat, mà sau đƣợc tái tuần hồn để khử nhƣ mơ tả Trong q trình xử lý sinh học, bùn hoạt tính lơ lững nhiều lần tiếp xúc với nitrat, khử Nitơ điều kiện kỵ khí Việc bốc bùn thấp kết hợp với nhiều lần thay đổi điều kiện oxic, thiếu oxy kỵ khí phản ứng sinh học bên vịng tuần hồn khép kín kết hợp hành động lựa chọn sinh học (nƣớc thải học trƣớc điều trị vào khoang kỵ khí phản ứng sinh học), kết việc hình thành cụ thể bùn hoạt tính Sản phẩm đƣợc kích hoạt bùn có số khối lƣợng bùn thấp thƣờng 100 ml /g trƣờng hợp xử lý nƣớc thải Việc đƣa de-nitrat hóa q trình tranh luận vịng lặp phục hồi sau giảm độ pH q trình nitrat hóa, giảm tổng hàm lƣợng nitơ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.4: Sơ đồ ngun lý hoạt động mơ hình USBF Bùn dƣ thừa, xây dựng q trình, khơng ngừng loại bỏ khỏi trình bùn trƣớc chất làm đặc Các nƣớc bề mặt chảy trở lại kích hoạt thông qua đƣờng ống tràn bùn trƣớc dầy đƣợc bơm vào bể bùn giữ Bể đƣợc brokenly ga để giữ bùn điều kiện phòng ngừa giữ phát hành oxic phốt pho, giai đoạn ngồi có tiến thêm bùn dày lên cách bơm nƣớc trở lại kích hoạt 1.4.2 Ngun tắc hoạt động cơng nghệ USBF Hình 1.5: sơ đồ nguyên tắc hoạt động công nghệ USBF Giai đoạn đầu tiên: Trong giai đoạn này, dòng vào đƣợc nhập vào hệ thống để lắng sơ cấp Đối với giai đoạn này, giảm 60% nồng độ TSS dự kiến LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giai đoạn thứ hai: Trong giai đoạn này, chảy đến liệu (sau sục khí) đƣợc nhập vào hệ thống loại bỏ đặc biệt cho cacbon hữu Q trình nitrat hóa đƣợc thực giai đoạn Thời gian lƣu nƣớc 2-8 h Giai đoạn thứ ba: Trong giai đoạn này, nƣớc thải bƣớc vào giai đoạn sau thơng khí khử nitrat hóa Nitrat đƣợc chuyển đổi sang nitro-gen khí giai đoạn Giai đoạn thứ tƣ: Trong giai đoạn này, nƣớc thải đƣợc thông qua từ thiết bị tách đƣợc lọc từ ngăn bùn Giai đoạn thứ năm: Trong giai đoạn này, nƣớc thải trƣớc giải đƣợc thông qua từ kênh đƣợc dặt dải phân cách sau đƣợc thải hệ thống Hình 1.6 - Nƣớc với bùn dƣới đến khu vực phân tách - Tốc độ giảm hình thành lớp bùn tích tụ hạt bùn độ bám dính - Lớp bùn trở thành cố định tạo thành phƣơng tiện lọc - Phía chăn bùn tạo thành bề mặt ngang dƣới mức nƣớc - Xử lý nƣớc thải đƣợc thu hồi bề mặt lớp bùn Các kết xử lý nƣớc thải cho thấy BOD nƣớc thải cuối HRT khác - số thổi khơng khí; thấp 20 mg/l có hiệu loại bỏ họ lên đến 82% 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2.1: Nguyên tắc hoạt động bể USBF NH3 + O2 Nitrosomonas HNO2 + 2H2O HNO2 + O2 Nitrobacter 2HNO3 Hoặc: (NH3)2 CO3 + 3O2 2HNO2 + CO2 + 3H2O HNO2 + O2 2HNO3 Tốc độ giai đoạn xảy nhanh gấp lần so với giai đoạn hai Bằng thực nghiệm ngƣời ta chứng minh lƣợng oxy tiêu hao để oxyhóa 1mg nitơ muối amon giai đoạn tạo nitrit 343 mg O2, giai đoạn tạo nitrat 4,5 mg O2 Sự có mặt nitrat nƣớc thải phản ánh mức độ khống hóa hồn thành chất bẩn hữu Q trình nitrat hóa có ý nghĩa quan trọng kỹ thuật xử lý nƣớc thải Trƣớc tiên phản ánh mức độ khống hóa chất hữu nhƣ trình bày Nhƣng quan trọng q trình nitrat hóa tích lũy đƣợc lƣợng oxy dự trữ dùng để oxy hóa chất hữu khơng chứa nitơ lƣợng oxy tự (lƣợng oxy hòa tan) tiêu hao hồn tồn cho q trình 2.2 Q TRÌNH KHỬ NITRAT Q trình khử nitrat q trình tách oxy khỏi nitrit, nitrat dƣới tác dụng vi 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khuẩn yếm khí (vi khuẩn khử nitrat) Oxy đƣợc tách từ nitrit nitrat đƣợc dùng lại để oxy hóa chất hữu Lƣợng oxy đƣợc giải phóng trình khử nitrit N2O3 2,85 mg oxy/1mg nitơ Nitơ đƣợc tách dạng khí bay vào khí Quy trình USBF có khả khử BOD5 đến dƣới mg/l, TSS dƣới 10 mg/l, Nitơ tổng cộng dƣới 1.0 mg/l phospho tổng cộng dƣới 0.5 ÷ 2.0 mg/l Q trình đặc biệt khử phospho đến 0.2 - 0.5 mg/l thực đƣợc cách thêm muối kim loại vùng hiếu khí thời điểm dòng thải bắt đầu vào vùng lắng Các loại muối sử dụng nhƣ muối nhơm (Al2(SO4)3.14H2O), Aluminate natri (Na2O.Al2O3), Chlorua sắt (FeCl3), (FeCl2), Sulfate sắt (FeSO4.H2O) hay Sulfate sắt (Fe2(SO4)3) Khi phần lớn phospho qui trình USBF (> 80%) bị hấp thu phƣơng pháp sinh học, hàm lƣợng muối kim loại keo tụ không đáng kể đƣa vào hệ thống khơng phát sinh nhiều bùn thải Ví dụ: Khử phospho FeSO4 xảy theo hai phản ứng sau: Kết tủa phospho FeSO4 + 2PO43- Fe3(PO4)2 + 3SO4 2- Fe 3+ + 3HCO3- Fe(OH)3 Theo hai phản ứng trên, đểloại bỏ2 mg/l PO4-3, theo lý thuyết sẽsinh mg/l bùn.Trong thực tế5 mg/l bùn đƣợc sinh khử1 mg/l PO4-3 Đối với nƣớc thải đầu vào có 240 mg/l BOD tốc độsinh trƣởng bùn 0.6 lbs TSS/lb BOD khử, sử dụng FeSO4 để khử mg/l PO4 -3, Tổng lƣợng bùn sinh chiếm khoảng 7% Qui trình USBF đƣợc thiết lập ngun lý bể lắng dịng chảy lên có lớp bùn lơ lửng (Upflow Sludge Blanket Clarifier) Ngăn có dạng hình thang, nƣớc thải sau đƣợc xáo trộn từ dƣới đáy bể lắng qua hệ thống vách ngăn thiết kế đặc biệt mà xảy trình tạo bơng thủy lực Bể lắng hình thang tạo tốc độ dâng dịng chảy ổn định tồn bề mặt từ đáy đến mặt bể lắng, điều cho phép giảm gradient vận tốc suốt bể lắng 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.3 ƢU ĐIỂM CỦA BỂ USBF - Giảm chi phí đầu tƣ USBF kết hợp tất công đoạn xử lý vào bể làm giảm kích thƣớc bể giảm chi phí đầu tƣ cơng trình - Chi phí vận hành bảo trì thấp Với thiết kế gọn, tối thiểu hóa động cơ, thiết bị động, vận hành theo chế độ tự chảy hạn chế việc giám sát trình hạn chế đến mức tối đa chi phí vận hành bảo trì - Hiệu suất xử lý cao Với thiết kế gọn, công nghệ thiết kế nhằm khử chất hữu dạng carbon (BOD, COD) chất dinh dƣỡng (N, P) nên chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn thải theo yêu cầu hàm lƣợng chất dinh dƣỡng mà cơng trình xử lý sinh học thơng thƣờng khác khó đạt đƣợc Nồng độ BOD5 TSS sau xử lý nhỏ 10 mg/l N-NH3 nhỏ 0.5 mg/l USBF xử lý chất hữu dạng carbon Ni tơ phốtpho - Lƣợng bùn thải bỏ Hệ thống đƣợc thiết kế với tuổi bùn tối thiểu 25 ngày nên lƣợng bùn sản sinh với hệ thống sinh học hiếu khí thông thƣờng - Hạn chế mùi Dƣới điều kiện phân hũy hiếu khí nồng độ bùn lớn làm giảm tác nhân gây mùi Bể USBF lắp đặt khu vực đông dân cƣ mà không sợ ảnh hƣởng mùi - Thay đổi thể tích linh động Bể lắng hình bể tạo khơng gian trống để phản ứng khác xảy chung quanh thân bể lắng thay đổi thể tích linh động, tác động lên thể tích cơng đoạn cịn lại Bể USBF chịu đƣợc tải lƣu lƣợng, lƣu lƣợng tăng cao, lớp bùn họat tính dâng cao hình thành diện tích lọc lớn nên ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc đầu 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com - Thiết kế theo đơn nguyên Do kết hợp nhiều trình xử lý cơng trình nên USBF gần nhƣ cơng trình thiết kế hồn chỉnh, mặt khác có kiểu dáng hình khối chữ nhật nên thuận tiện để thiết kế t hành đơn nguyên Việc đơn nguyên hóa cơng trình giúp việc thiết kế cơng trình linh động mặt bằng, cơng suất hệ thống Chính kiểu dáng đơn giản nên thiết kế cơng nghệ BF để cải tạo cơng trình cũ hay lắp đặt khơng gian có sẵn - Tăng cƣờng khả làm khô bùn Sự gia tăng tuổi bùn hệ thống cải thiện cấu trúc đặc tính học làm cho q trình làm khơ bùn xảy nhanh - Không cần bể lắng đợt Cơng nghệ USBF thƣờng khơng cần bố trí bể lý đợt phía trƣớc Đối với hệ thống lớn cần trang bị hệ thống sàng rác, loại cát để đảm bảo cho yêu cầu xử lý sinh học - Tiết kiệm mặt sử dụng Công nghệ USBF kết hợp tất trình khử nitrat, nitrat hóa, lắng ổ định bùn cơng trình làm giảm kích thƣớc chung cơng trình dẫn đến tiết kiệm mặt sử dụng 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA BỂ USBF 3.1 ỨNG DỤNG CỦA BỂ 3.1.1 Giới thiệu Ngày nay, vấn đề xử lý nƣớc thải đƣợc xem xét từ quan điểm khác nƣớc phát triển phát triển Quan điểm nƣớc công nghiệp việc tái sử dụng nƣớc thải phát triển pháp luật tiêu chuẩn cứng nhắc cho xử lý chất thải cho môi trƣờng Đối với thái độ với, họ cố gắng sử dụng quy trình xử lý nƣớc thải đại với khả Mặt khác, quan điểm nƣớc phát triển để xử lý nƣớc thải cho cơng tác phịng chống bệnh truyền nhiễm cộng đồng nhân loại Khi nghe, nƣớc phát triển, q trình cịn q trình mà loại bỏ chất gây ô nhiễm với số lƣợng lớn nƣớc thải cụ thể chất hữu mầm bệnh Tuy nhiên, quốc gia nên cố gắng sử dụng quy trình xử lý nƣớc thải đại bể USBF mà thay đổi bùn hoạt tính đƣợc xem nhƣ cơng nghệ xuất sắc cho xử lý nƣớc thải thành phố Nó đƣợc tuyên bố lý tƣởng để sử dụng cải tạo nƣớc, xử lý nƣớc thải công nghiệp nhà máy có chỉnh Tại q trình USBF, bùn mà vào vùng anoxic đƣợc rút trọng lực vào khoang thơng khí sau xuống đáy lắng USBF, từ nơi tràn Phần cịn lại sau đƣợc tái chế từ máy bơm không vận dƣới sử dụng, mà không cần lƣợng cấu hình vịng lặp nội Qui trình USBF bao gồm số đơn vị Đây sàng lọc thô, bơm, buồng sạn, lắng sơ cấp, kích hoạt (thơng khí lắng thứ cấp, q trình nitrat hóa khử nitơ), khử trùng khử nƣớc Việc thiết kế hoạt động trình USBF đƣợc thực giai đoạn hai giai đoạn Trong trình USBF giai đoạn hai, điều kiện yếm khí cần thiết để loại bỏ P-sinh học đƣợc cung cấp Imhoff xe tăng giữ nƣớc thải giai đoạn đầu hoạt động Tuy nhiên, giai đoạn USBF, xe tăng Imhoff đƣợc di dời P-loại bỏ đƣợc thực cách bổ sung vôi Kể từ 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hệ thống tất quy trình cần thiết đƣợc tích hợp vào phản ứng sinh học, kích thƣớc thiết bị chi phí đƣợc giảm đáng kể so với thay đổi khác bùn hoạt tính Mục đích dự án này, đƣợc hoàn thành vào năm 2006, xác định điều kiện điều trị tốt cho chất hữu loại bỏ từ nƣớc thải sinh hoạt cách sử dụng quy trình USBF tầng 3.1.2 Vật liệu phƣơng pháp Một giai đoạn đƣợc sử dụng cho dự án lò phản ứng bốn ngăn đƣợc làm từ swoij thủy tinh có độ dày 4mm khối lƣợng nƣớc tổng thể lào phản ứng 4L, ngăn nhƣ sau: - 1: lắng sơ cấp - 2: trình khử nito - 3: sục khí - 4: dải phân cách cho lắng thức Các đơn tầng USBF lò phản ứng sử dụng cho dự án lò phản ứng bốn ngăn đƣợc làm từ sợi thủy tinh mm độ dày Khối lƣợng chất lỏng tổng thể lò phản ứng L ngăn nhƣ sau: lắng sơ cấp, khử nitơ, khí dải phân cách cho lắng thức Hình cho thấy sơ đồ hệ thống thí nghiệm Các hoạt động năm bƣớc xử lý cần thiết cho trình USBF thực đƣợc cách sử dụng lò phản ứng đơn giản Các giai đoạn nhƣ sau: Giai đoạn đầu tiên: Trong giai đoạn này, dòng vào đƣợc nhập vào hệ thống để lắng sơ cấp Đối với giai đoạn này, giảm 60% nồng độ TSS dự kiến Giai đoạn thứ hai: Trong giai đoạn này, chảy đến nguyên liệu (sau sục khí) đƣợc nhập vào hệ thống loại bỏ đặc biệt cho cacbon hữu Q trình nitrat hóa đƣợc thực giai đoạn Thời gian lƣu nƣớc khoảng 2-8 h 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giai đoạn thứ ba: Trong giai đoạn này, nƣớc thải bƣớc vào giai đoạn sau thơng khí khử nitrat hóa Nitrat đƣợc chuyển đổi thành khí nitơ (N2) giai đoạn Giai đoạn thứ tư: Trong giai đoạn này, nƣớc thải đƣợc thông qua từ thiết bị tách đƣợc lọc từ lọc bùn Giai đoạn thứ năm: Trong giai đoạn này, nƣớc thải trƣớc giải đƣợc thông qua từ kênh đƣợc đặt dải phân cách sau đƣợc thải từ hệ thống Nhƣ đề cập trên, dòng vào vào hệ thống đƣợc nhập vào phận sục khí, sau từ sơ cấp lắng đơn vị khử sau đƣợc thơng qua từ dải phân cách lƣu vực lắng Dòng vào để tách giai đoạn lắng trở lại phận khử máy bơm điện sau trình nitrat hóa Tỉ lệ lợi nhuận lý nƣớc thải cho đơn vị khử đƣợc điều chỉnh vào khoảng đến lần dịng vào cho đơn vị sục khí Các sục khí cần thiết đƣợc thực hai máy bơm hồ nhƣ lƣợng oxy hòa tan đƣợc giữ lâu dài khoảng 2-3 mg/l Để chuẩn bị bọt khí oxy cần thiết, hai khuếch tán với khả chuyển oxy cao đƣợc sử dụng Thích ứng khối lƣợng sinh vật với mẫu nƣớc thải tổng hợp đƣợc bắt đầu sau thực hiện, chức đƣợc tiếp tục khoảng hai tuần Vào cuối giai đoạn thích ứng, bùn lắng hình thành dải phân cách đƣợc coi hồn toàn ổn định nhỏ gọn với mật độ khoảng 1,03 kg/l Các thông số kỹ thuật nƣớc thải đầu vào tổng hợp để thí điểm USBF nhƣ sau: BOD5 = 250 mg/l COD = 277 mg/l TSS = mg/l Hợp chất đƣợc sử dụng việc chuẩn bị mẫu nƣớc thải sữa đặc khô TSS giống nhƣ nƣớc máy USBF thí điểm đƣa vào hoạt động ba lần sục khí khác (HRT 6, với gia tăng BOD5 chảy đến 1,5 lần) Trong tất giai đoạn, tuổi bùn đƣợc điều chỉnh để khoảng 20 d nồng độ MLSS MLVSS đƣợc giữ khoảng 6000 8000 mg/l Lấy mẫu thử nghiệm dòng vào 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com USBF thí điểm đƣợc thực sau thời gian thích ứng Trong nghiên cứu này, thông số đƣợc đo mẫu nƣớc thải chảy đến vị trí thí điểm USBF bao gồm BOD5 CODvà TSS Phân tích thơng số có tất đƣợc thực theo thủ tục đƣợc mô tả phƣơng pháp chuẩn tất đƣợc thực theo thủ tục đƣợc mô tả phƣơng pháp chuẩn 3.1.3 Kết Các kết thu đƣợc bốn giai đoạn đƣợc trình bày hình 1.7 1.8 Bảng 3.1 Hình 1.7 cho thấy BOD nƣớc thải cuối HRT khác nhau, nhỏ 20 mg/l có hiệu loại bỏ họ lên đến 82% Hình 1.8 cho thấy COD nƣớc thải cuối HRT khác thấp 23 mg/l có hiệu loại bỏ họ lên đến 85% Kết BOD, COD, TSS, độ đục nƣớc thải cho giai đoạn khác xử lý nƣớc thải đƣợc thể Bảng 3.1 Trong hầu hết trƣờng hợp, nồng độ TSS nƣớc thải đƣợc mg/l lý hình thành cục máu đơng bùn nhỏ gọn dải phân cách lắng hệ thống Hiện tƣợng làm giảm khả bùn thoát khỏi hệ thống Bảng 3.1: Kết xử lý nước thải Giai đoạn hoạt động Thử nghiệm/ mẫu tb Giai đoạn HTR =6h BOD5 (mg/l) 25 22 24 20 22.75 COD (mg/l) 28 25 27 23 25.75 TSS (mg/l) 0.9 0.6 0.8 0.7 0.75 Độ đục (NTU) 1.1 0.8 0.9 0.8 0.9 BOD5 (mg/l) 31 27 24 24 26.25 COD (mg/l) 34 30 27 26 29.25 TSS (mg/l) 0.9 0.8 0.9 0.9 Độ đục (NTU) 1.5 1 1.125 Giai đoạn HTR= 4h 20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Giai đoạn HTR = 2h BOD5 (mg/l) 120 145 155 148 142 COD (mg/l) 132 160 170 162 156 TSS (mg/l) 1.8 1.9 1.8 1.8 1.825 Độ đục (NTU) 2.5 2 2.125 32 31 30 30 30.75 36 35 34 33 34.5 0.8 0.9 0.9 0.9 1 1 Giai đoạn (HRT = BOD5 (mg/l) cách tăng BOD5 COD (mg/l) COD chảy đến 375 TSS (mg/l) 416 mg/l, tƣơng ứng) Độ đục (NTU) Nƣớc thải thô: COD = 277 mg/l, BOD5 = 250 mg/l 3.1.4 Thảo luận Cho đến nay, liệu có sẵn hoạt động USBF cịn hạn chế Mosquera-Corral et al nghiên cứu xử lý nƣớc thải nhà máy đóng hộp cá sử dụng USBF Kết rõ ràng cho thấy loại bỏ đáng kể hợp chất hữu nitơ cộng với sản xuất khối lƣợng lớn khí mêtan giai đoạn kỵ khí điều trị Fernández et al đƣợc sử dụng trình USBF xử lý nƣớc thải thành phố Các kết nghiên cứu cho thấy tính khả thi q trình USBF từ kỹ thuật nhƣ quan điểm kinh tế Nhƣ thể hình 1.7, 1.8, hiệu suất xử lý hai BOD5 COD đƣợc tăng lên cách tăng thời gian lƣu giữ nƣớc thải lị phản ứng Về mặt này, đƣợc tìm thấy tỷ lệ loại bỏ BOD5 đƣợc cải thiện từ 75% (bằng cách áp dụng HRT h) đến 92% giai đoạn việc áp dụng HRT h Sự khác biệt cao chủ yếu thích ứng tăng MLSS với đặc điểm nƣớc thải tổng hợp với tăng trƣởng vi khuẩn vùng hiếu khí Cần lƣu ý nghiên cứu này, HRT tối thiểu cần thiết để đạt đến loại bỏ chấp nhận BOD5 từ nƣớc thải cuối để đáp ứng tiêu chuẩn xả thải h, so với HRT h nồng 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com độ BOD5 không đạt đƣợc đến dƣới 128 mg/l Chúng kết luận q trình USBF giai đoạn không nên đƣợc vận hành giai đoạn sục khí nhỏ h Tƣơng tự nhƣ h giai đoạn sục khí, giai đoạn áp dụng HRT h khơng có khác biệt đáng kể BOD5 hiệu suất xử lý mẫu khác Điều tỷ giá cố định hữu tải nhƣ điều kiện môi trƣờng thống nhất, trộn thƣờng xun sục khí cơng ty Cuối cùng, nhƣ thể hình 1.7, 1.8, giai đoạn h HRT cách tăng BOD5 ban đầu lên 1,5 lần, hiệu xử lý đƣợc cải thiện theo thời gian từ ban đầu 45,4% đến khoảng 88% cho mẫu cuối Một lần nữa, tỷ lệ loại bỏ BOD5 trì gần nhƣ khơng đổi bốn mẫu cuối cùng, lý nhƣ nêu cho giai đoạn trƣớc liên quan đến hiệu suất hệ thống xử lý COD Với kết cho thấy giảm tối đa 94% cách áp dụng HRT Làm nào-bao hết, hiệu điều trị cao nhƣ khoảng 90% đạt đƣợc giai đoạn áp dụng h HRT Vì tất mẫu nƣớc thải đƣợc sử dụng thí nghiệm đƣợc chuẩn bị tổng hợp, ảnh hƣởng q trình USBF TSS khơng thể đƣợc giải thích cách dễ dàng Kết chắn cho thấy nồng độ TSS nƣớc thải hệ thống xử lý chƣa vƣợt 2,8 mg/l Bằng cách so sánh với nồng độ ban đầu, tăng nhẹ TSS sau điều trị thƣờng đƣợc ký hiệu nên đƣợc quy cho xuất MLSS nƣớc thải thức Về mà chăn bùn đƣợc hình thành trình USBF đủ dày đặc để ngăn chặn rò rỉ chất rắn lơ lửng thực tế, vấn đề hình thành lớp bùn tốt không đáng kể, TSS hiệu xử lý thấp hệ thống 33% đƣợc coi đủ để đáp ứng tiêu chuẩn hành quy định quan bảo vệ môi trƣờng So sánh kết nghiên cứu với trình khác trình USBF lựa chọn đầy hứa hẹn cho xử lý nƣớc thải nƣớc Naghizadeh et al điều tra việc thực phản ứng sinh học sợi rỗng màng để xử lý nƣớc thải thành phố Hiệu xử lý trình cho COD, tổng nitơ Kejeldahl (TKN), nitơ tổng số (TN) tổng phốt (TP) đƣợc xác định tƣơng ứng 99,3, 98,1, 85,5 52,0% Trong năm gần đây, hàng loạt chuỗi phản ứng (SBR) 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com công nghệ nghiên cứu nhiều cho xử lý nƣớc thải hoạt động thích hợp Theo Mahvi et al., hiệu suất xử lý BOD5, COD, TSS, TKN, TN TP từ nƣớc thải sinh hoạt theo quy trình SBR thu đƣợc phạm vi tƣơng ứng 96,8-97,7, 93,094,9, 96,7-99,0, 69,0-85,4, 57.9 -71,4 55,9-68,5%, 3.2 SO SÁNH USBF VÀ CÁC LOẠI BỂ KHÁC USBF UASB Định Là cơng trình xử lý Là bể xử lý sinh học nghĩa sinh học cải tiến từ dòng chảy ngƣợc qua qui trình bùn hoạt tính tầng bùn kỵ khí cổ điển kết hợp với trình anoxic vùng lắng bùn lơ lững Gồm: SBR Là hệ thống xử lý nƣớc thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy xả cặn Theo quy tình mẻ liên tục Cấu tạo - Anoxic - Aeration - Lọc sinh học dòng ngƣợc Đặc điểm - Xử lý nƣớc thải có - Xử lý nƣớc thải có nồng độ nhiễm hữu tải lƣợng hữu cơ, N cao, chất rắn thấp P cao - Xử lý nhiều loại nƣớc thải có chấ hữu nito cao - Xử lí chất nhiểm có nồng độ thấp Hiệu suất - Hiệu suất 85% - Hiệu suất loại BOD thấp (do phát triển vsv hình sợi) - Nồng độ cao - COD sau xử lý