NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH BSF – BAC KẾT HỢP VỚI MF - RO TÁI SỬ DỤNG NƯỚC SAU XỬ LÝ CỦA NHÀ MÁY NƯỚC THẢI SINH HOẠT

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH BSF – BAC KẾT HỢP VỚI MF - RO TÁI SỬ DỤNG NƯỚC SAU XỬ LÝ CỦA NHÀ MÁY NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Ô nhiễm môi trường đã và đang là một vấn đề quan trọng, hệ quả của một quá trình phát triển nóng của các nước đang phát triển trong giai đoạn công nghiệp hoá và hiện đại hoá như Việt Nam. Sự phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp và dịch vụ, quá trình đô thị hoá và tập trung dân cư nhanh chóng là những nguyên nhân gây nên hiện trạng quá tải môi trường, nhất là ô nhiễm nước. Theo chỉ tiêu của Hội Tài nguyên Nước quốc tế, Việt Nam là một trong những nước đã, đang và sẽ thiếu nước trong tương lai gần. Tình hình càng nghiêm trọng do sự phân bố nước không đều theo thời gian. Trong 6 – 7 tháng mùa khô, dòng chảy chỉ đạt 15% – 30% tổng dòng chảy năm, nạn thiếu nước trở nên khá trầm trọng. Tuy nhiên, thiếu nước không chỉ là một khó khăn khách quan mà còn do sử dụng nguồn nước không hợp lý. Tài nguyên nước ngầm của Việt Nam khá dồi dào với tổng trữ lượng có khả năng khai thác ước khoảng 60 tỷ m 3 mỗi năm. Mới chỉ 5% trữ lượng này được khai thác, nhưng ở một số vùng, đặc biệt là tại thành phố Hà Nội và đồng bằng sông Cửu Long, nước ngầm lại bị khai thác quá mức và không đúng cách, dẫn đến sụt giảm mực nước ngầm, góp phần gây ra lún sụt đất, nhiễm mặn và các dạng ô nhiễm khác. “Lượng” đã vậy, chất lượng nước cũng đã đến lúc cần cảnh báo. Nước ở hạ lưu các con sông bị ô nhiễm khá rõ rệt, còn các hồ ao, kênh mương trong các khu đô thị thì đang trở thành các bể chứa nước thải. Theo các chuyên gia Cục Quản lý Tài nguyên nước, trong những năm tới, nếu không giải quyết được những thách thức lớn về quản lý nguồn nước, đa dạng hóa đầu tư cho cơ sở hạ tầng ngành nước, tăng cường giám sát thực thi pháp luật về môi trường và tăng cường sự tham gia của người dân vào công cuộc bảo vệ nguồn tài nguyên thiết yếu này, thì nguy cơ thiếu nước và nước ô nhiễm tại nước ta sẽ trầm trọng hơn bao giờ hết. Vì vậy, việc nghiên cứu các biện pháp tái sử dụng nước là rất cần thiết. Nước thải sau xử lý có thể được ứng dụng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo nhu cầu và mức độ xử lý. Có nhiều phương pháp xử lý nước tái sử dụng khác nhau như lọc cát, lọc micro, lọc ultra, lọc nano, lọc thẩm thấu ngược RO, hấp phụ. Đề tài này sẽ đề xuất và nghiên cứu công nghệ xử lý tái sử dụng nước sau xử lý của nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Đà Lạt. Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 2 2. Mục tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu ứng dụng khả năng xử lý của BSF – BAC, và MF – RO tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý của Nhà máy xử lý nước thải hoạt Đà Lạt.  Xác định đối tượng sử dụng phù hợp. 3. Nội dung của đề tài  Đối tƣợng nghiên cứu: Nước sau xử lý của Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Đà Lạt.  Nội dung nghiên cứu:  Nghiên cứu khả năng xử lý của BSF – BAC đối với nước sau xử lý của Nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Đà Lạt.  Nuôi cấy thích nghi  Chạy thích nghi với tải trọng một tải trọng 0,5 – 1,5 m/h.  Chạy tải ổn định với tải trọng 1 m/h.  Tiến hành khảo sát các thông số pH, độ đục, PO 4 3- , NO 3 - , TN, COD, TDS sau khi qua BSF, BAC để tính toán hiệu suất xử lý.  MF – RO đối với nước sau xử lý của BSF – BAC.  Xác định đối tượng sử dụng lại nước sau quy trình xử lý tái sử dụng.  Phƣơng pháp nghiên cứu:  Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước tại phòng thí nghiệm.  Phương pháp thu thập, phân tích, đánh giá tài liệu.  Phương pháp thống kê xử lý số liệu. 4. Tính mới của đề tài Để đáp ứng bảo tồn và sử dụng nguồn tài nguyên nước tiết kiệm, hợp lý có nhiều giải pháp trong đó có tái sử dụng nước. Tuy nhiên việc nghiên cứu tái sử dụng nước ở nước ta còn rất ít, chưa đánh giá đúng khả năng và tính cấp bách của vấn đề. Do đó nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý nước thải phục vụ tái sử dụng là cần thiết, đáp ứng được nhu cầu hiện tại cũng như tương lai. Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. 1 TỔNG QUAN VỀ TÁI SỬ DỤNG NƢỚC THẢI [5],[13],[14],[16] 1.1.1 Tái sử dụng nƣớc Tái sử dụng nước thải là quá trình phục hồi và tái sinh nước thải bỏ từ các hộ gia đình, từ các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm có ích hơn. Với các biện pháp xử lý thích hợp, nước thải có thể đáp ứng được các nhu cầu khác nhau như dội rửa toilet, làm mát trong công nghiệp, tưới tiêu trong nông nghiệp và có thể dùng để uống, v.v Việc tái sử dụng nước thải có rất nhiều lợi ích khác nhau, tùy thuộc vào các hình thức tái sử dụng. 1.1.2 Những lợi ích và hạn chế của tái sử dụng nƣớc 1.1.2.1 Các lợi ích và hạn chế về môi trƣờng, sức khỏe của tái sử dụng nƣớc thải  Các lợi ích về mặt môi trường, sức khỏe của tái sử dụng nước thải bao gồm: Tái sử dụng nước thải giúp bảo tồn và phân phối hợp lý nguồn tài nguyên nước ngọt, đặc biệt ở các vùng căng thẳng về nguồn nước. Tái sử dụng làm gia tăng nguồn nước cấp và giảm thiểu nhu cầu khai thác nguồn nước mới và do đó làm gia tăng giá trị của nước đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng do việc tăng dân số gây ra sự khan hiếm nước như hiện nay. Giảm thiểu lượng dòng thải vì thế giảm thiểu sự phát tán các các chất dinh dưỡng và các chất ô nhiễm vào trong môi trường nước. Cung cấp một giải pháp giảm thiểu sự thay đổi khí hậu thông qua việc giảm thiểu khí nhà kính bởi ít sử dụng năng lượng cho việc quản lý nguồn nước thải hơn là khai thác nguồn nước, bơm nước ngầm ở sâu, khử muối đối với nước biển. Tái sử dụng nước thải trong sản xuất công nghiệp làm giảm thiểu nhu cầu về nước ngọt. Tái sử dụng nước thải làm gia tăng nguồn nước trong môi trường thông qua việc gia tăng nước cho các dòng suối tự nhiên và nhân tạo, các đài phun nước, và các ao hồ. Sự hoàn trả lại nước cho các dòng suối, đầm lầy, và các ao bằng nước thải tái sử dụng đã góp phần sự phục hồi đời sống thủy sinh, tạo ra vẻ đẹp mỹ quan cho đô thị. Sự hồi phục các kênh mương nước có một ý nghĩa lớn cho việc tạo ra “hành lang sinh thái” ở các vùng đô thị và các vành đai xanh để kiểm soát sự xói mòn đất bởi gió ở các vùng khô hạn. Nước thải sau xử lý có thể sử dụng để tái nạp các tầng ngập nước. So với việc lưu trữ nguồn nước mặt theo truyền thống, tái nạp nước ngầm có nhiều thuận lợi hơn, như là sự bay hơi không đáng kể, ít nhiễm bẩn thứ cấp (secondary pollution) bởi xác động Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 4 vật, và không có hiện tượng nở hoa của tảo. Ít tốn chi phí vì không yêu cầu lắp đặt đường ống và bằng nửa chi phí dự trữ nước uống. Ngoài ra, nó có thể bảo vệ nguồn nước ngầm từ việc xâm nhập mặn bằng cách lập hàng rào ngăn mặn, và kiểm soát và ngăn chặn sụp lún đất.  Tuy nhiên, tái sử dụng nước thải có các hạn chế về môi trường và sức khỏe như sau: Đe dọa đến sức khỏe cộng đồng nếu thực tiễn tái sử dụng nước thải không đảm bảo về mặt sức khỏe. Các chất thải nguy hại tồn tại trong nước thải có thể giảm thiểu chất lượng của nước thải tái sử dụng và có nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, tạo ra các ảnh hưởng tiêu cực cho môi trường. Do đó cần ngăn chặn bằng cách bảo vệ nguồn nước thải và quản lý một cách hiệu quả. Các tác động và nguy cơ gây ra do việc tập trung chất thải từ quá trình xử lý. Tái sử dụng nước thải sau xử lý có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước và sức khỏe con người do các dược phẩm, chất nội tiết tố còn sót lại trong nước sau xử lý. 1.1.1.2 Các lợi ích và hạn chế về kinh tế, xã hội của tái sử dụng nƣớc thải  Tái sử dụng nước thải có các lợi ích kinh tế và xã hội: Chất lượng và lượng nước tái sử dụng có tính chất ổn định hơn so với nguồn nước mặt và nước ngầm vì lượng lớn nước thải đô thị sau xử lý ít bị ảnh hưởng vào mùa khô. Điều này có thể dẫn đến giảm thiểu chi phí sản xuất, duy trì ổn định quá trình sản xuất công nghiệp và hoạt động nông nghiệp. Mục tiêu Cải thiện sức khỏe (Giảm những bệnh đường ruột ) Cải thiện điều kiện vệ sinh Gia tăng việc tiếp cận với nguồn nước cấp Tái sử dụng nƣớc thải Sự phát triển ra một nguồn nước mới Ngăn chặn suy thoái nguồn nước (Giảm phát tán ô nhiễm vào nguồn nước) Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nước (Khai thác nước ngọt hiệu quả hơn) Hình 1.1 Vai trò của tái sử dụng nước thải Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 5 Góp phần vào việc cải tạo và gia tăng cảnh quan ở đô thị, nông thôn và vùng ven biển, từ đó gia tăng việc làm và phát triển kinh tế ở địa phương thông qua hoạt động du lịch. Thay thế cho nguồn nước ngọt để đáp ứng các nhu cầu và các mục đích cụ thể (như tưới tiêu, dội rửa toilet, nước làm mát và nước công nghệ …), do đó góp phần sử dụng nguồn tài nguyên nước một cách bền vững. Giảm thiểu hoặc loại bỏ dần việc sử dụng phân hóa học trong nông nghiệp và gia tăng năng suất sản phẩm do nước thải sau xử lý dùng để tưới tiêu vẫn còn một lượng cacbon hữu cơ và các chất dinh dưỡng. Giảm thiểu nhu cầu tiêu thụ nước và xử lý nước thải, từ đó dẫn đến tiết kiệm chi phí. Trong nhiều ứng dụng, tái sử dụng nước thải sau xử lý có chi phí ít hơn khi so sánh với sử dụng nước ngọt, nước ngầm, nhập khẩu nước, xây dựng các đập hoặc khử muối từ nước biển. Đáp ứng nhu cầu sử dụng nguồn tài nguyên nước ngày càng gia tăng (đặc biệt các vùng đô thị). Giúp đạt được các mục tiêu phát triển của đất nước thông qua việc gia tăng tính sẵn có sử dụng của nguồn nước.Góp phần đảm bảo an ninh lương thực. Là một công cụ gắng kết, khuyến khích các cơ quan cung cấp nước, xử lý nước thải, môi trường và các bên có liên quan khác làm việc cùng nhau, sử dụng một cách tiếp cận tổng hợp, giúp nhận ra các lợi ích cũng như các nguy cơ về sức khỏe của thực tiễn tái sử dụng và khuyến khích việc tái sử dụng nước được tốt hơn để mang lại các lợi ích cho cộng đồng. Gia tăng chất lượng cuộc sống, hạnh phúc và sức khỏe của người dân thông qua các cảnh quan ở công viên, đồng thời tạo điều kiện vui chơi giải trí công bằng giữa người giàu và người nghèo và cải thiện môi trường đô thị (các công viên và các đài phun nước ở đô thị).  Tuy nhiên, các rủi về mặt kinh tế, xã hội khi tái sử dụng nước thải có thể kể đến: Các ảnh hưởng về mặt kinh tế do những tác động bất lợi về mặt sức khỏe đối với cộng đồng hoặc ô nhiễm môi trường từ tái sử dụng nước thải không an toàn. Chi phí phân phối và lưu trữ cao bởi vì khoảng cách xa giữa nơi cung cấp và nơi tiêu thụ. Có thể dẫn đến tình trạng căng thẳng của xã hội trong trường hợp tái sử dụng nước thải không được chấp nhận. 1.1.3 Yêu cầu xử lý nƣớc tái sử dụng Một trong các mục tiêu của bất kỳ một chương trình tái sử dụng nước nào là bảo vệ sức khoẻ cộng đồng khi sử dụng nước tái sinh. Các mục tiêu còn lại như ngăn ngừa nguy cơ suy thoái môi trường, tránh mối nguy hại đến cộng đồng và đáp ứng yêu cầu của người sử dụng. USEPA (2004) báo cáo rằng cho đến nay vẫn chưa có một trường [...]... áp dụng xử lý nước thải bậc cao – tái sử dụng nước: Nước ra từ bể lắng sơ cấp Màng lọc sinh học Màng lọc sinh học Khử trùng Cl2 /UV Thẩm thấu ngược Xử lý UV Hình 1.3 Sơ đồ thể hiện một số quá trình áp dụng xử lý nước thải bậc cao với nước đầu ra của bể lắng sơ cấp 14 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt Keo tụ Lọc Hấp phụ than hoạt. .. (ND), và 15 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt nitrate/ nitrite (10 mg N L-1) Tuy nhiên, sự hình thành THM (182 – 689 mg L-1) do sự làm sạch MBR với clo và sự loại bỏ không triệt để của quá trình xử lý bởi RO, dẫn đến nước tái sử dụng có THM (40.2 ± 19.9 µg L-1) cao, mặt khác nitrat lên tới 3,6 mgN/L cũng là kết quả của việc loại... Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 1.2.1.2 Cơ sở lý thuyết về quá trình chuyển hóa các phần tử ô nhiễm trong nƣớc thải của BAC a Cơ sở lý thuyết của quá trình chuyển hoá các hợp chất BDOC BDOC (Biologycal Dissolved Organic Carbon) là chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học và dễ hấp phụ Với sự có mặt của màng vi sinh trên lớp GAC nó sẽ sử dụng. .. dụ: quá trình bùn hoạt tính, lọc nhỏ giọt và mương oxi hoá), xử lý bậc 3 hay xử lý bậc cao được ứng dụng để loại bỏ thêm các chất ô nhiễm lơ lửng và hoà tan, chất dinh dưỡng, kim loại và các thành phần có hại khác 11 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt 1.1.5 Công nghệ xử lý nƣớc tái sử dụng 1.1.5.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ xử. .. nghệ xử lý nước bằng lọc cát sinh học Nước đã qua xử lý có khả năng loại trừ 90% virus, 99,99% vi khuẩn, 99,99% nhóm động vật đơn bào (protozoa) Ưu điểm của BSF là chi phí đầu tư và vận hành hệ thống rẻ, quản lý và vận hành đơn giản Tuy nhiên về mặt hiệu quả xử lý các hợp chất hòa tan bởi màng vi sinh và mức 17 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy. .. TOC – tổng cacbon hữu cơ Phức hữu cơ Chất hữu cơ bay hơi Chất vô cơ hòa tan: Ammonia Nitrate Phospho TDS x x x x x x x x x x x x 13 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt Sinh học: Vi khuẩn Động vật nguyên sinh Virut x x x x x x x x x x Bảng 1.5 Ứng dụng của công nghệ màng để loại bỏ các chất trong nước sau xử lý từ trạm xử lý nước thải. .. sau: (1) các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải đầu vào (bsCOD), (2) bsCOD hình thành trong quá trình phân hủy nội sinh, (3) nguồn ngoại sinh như methanol hoặc acetate C10H19O3N thường được sử dụng đại diện cho các hợp chất có khả năng phân hủy sinh học (U.S EPA, 1993) 25 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt... khử muối) 33 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt Trong đó Qp: Lưu lượng nước sạch, m3/ngày hoặc gpd Qf: Lưu lượng nước vào, m3 /ngày, gpd  Hệ thống RO thường được thiết kế với:  Rc: 75 – 80% cho nước lợ  Rc: 20 – 35% cho nước biển Tỷ lệ thải muối: Lượng muối tổng cộng thải bỏ trong dòng đậm đặc (dòng nước muối): ( Trong đó Cp:.. .Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt  Cản trở quá trình làm mềm nước cứng Caxi và Mage  Tăng độ cứng và tổng chất rắn hòa tan Chloride  Tạo vị mặn trong nước Tổng chất rắn hòa tan (TDS)  Gây cản trở quá trình công – nông nghiệp Sinh học: Vi khuẩn Động vật nguyên sinh Virut Gây ra bệnh dịch Sự cần thiết xử lý nƣớc thải bậc... nghiên cứu 16 Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt Quá trình oxy hóa Fenton trong điều kiện pH = 5, H2O2 = 17 mmol/L, Fe2+ = 1,7 mmol/L, trung bình sẽ loại bỏ được 39,3% TOC; 69,5% độ màu sau 35 phút phản ứng Quá trình MBR với HRT là 18 giờ, nồng độ trung bình TOC trong nước sau xử lý MBR là 16,8 mg L-1 Hệ số sinh bùn là 0,13g MLSS/g . tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu ứng dụng khả năng xử lý của BSF – BAC, và MF – RO tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý của Nhà máy xử lý nước thải hoạt. nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Đà Lạt. Nghiên Cứu Quá Trình BSF – BAC Kết Hợp Với MF – RO Tái Sử Dụng Nƣớc Sau Xử Lý Của Nhà Máy Nƣớc Thải Đà Lạt