(TIỂU LUẬN) đề tài ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải

Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng cơng nghệ màng tái sử dụng nước thải BÌA MỀM NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải NHIỆM VỤ NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải LỜI NĨI ĐẦU NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải MỤC LỤC NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải DANH SÁCH HÌNH NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải PHẦN MỞ ĐẦU - Đặt vấn đề Mục tiêu Tiểu luận Nội dung Tiểu luận Phương pháp thực Đối tượng giới hạn NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng phát sinh nước thải xử lý nước thải Lượng nước thải sinh hoạt phát sinh phụ thuộc vào dân số thói quen sử dụng Mặc dù khó xác định số xác lượng nước thải sinh hoạt phát sinh, ước tính lượng nước thải theo mật độ dân số, diện tích hệ số phát sinh nước thải Lượng nước thải bình quân đầu người thể qua Bảng Với năm 2015 lượng nước thải ước tính dự án xây dựng địa phương, năm 2025 năm 2050 ước tính theo mục tiêu cấp nước thị theo Quyết định số 1929/QD-TTg ban hành ngày 20/11/2009, lượng nước thải bình quân đầu người nước thải sinh hoạt chiếm 70% lượng nước cấp Từ Bảng thấy khơng có biện pháp giúp sử dụng nước hiệu lượng nước thải sinh hoạt phát sinh lớn Bảng 1.1 Ước tính lượng nước thải sinh hoạt phát sinh khu đô thị số tỉnh, thành phố Việt Nam Tỉnh/ STT thành phố Hà Nội TP Hồ Đà Nẵng NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải an toàn cho ứng dụng uống được, chẳng hạn tưới tiêu nơng nghiệp xử lý nước, sản xuất chất thấm đủ tiêu chuẩn đáp ứng hướng dẫn tái sử dụng nước WHO sử dụng quy trình UF sau điều trị thứ cấp thơng thường Tuy nhiên, MF UF có ảnh hưởng nhỏ đến việc loại bỏ dư chất dinh dưỡng phốt pho, nitrat amoni, có tác dụng tốt việc loại bỏ COD TOC dư Nói chung, nước thải từ nhà máy xử lý mang TSS cao chất hữu tự nhiên (NOM), dễ gây tượng tắc nghẽn màng MF/UF Trên thực tế, chất hữu hịa tan (DOM) khơng thể loại bỏ cách hiệu hệ thống MF UF, ngược lại nguyên nhân gây hình thành cặn bẩn màng, cuối dẫn đến rút ngắn tuổi thọ màng, giảm tốc độ dòng chảy, tăng TMP tiêu thụ lượng Tóm lại, quy trình MF UF trực tiếp để xử lý nước thải đô thị đầu cuối cung cấp nước tái chế cho ứng dụng tái sử dụng uống hiệu suất loại bỏ vi khuẩn, vi rút DOM không hoàn toàn nên nước thải sau hệ thống MF / UF tiềm ẩn rủi ro an toàn tiếp xúc với người động vật Ngoài ra, nước cấp có chứa nhiều TSS, DOM hạt khác, khả bám bẩn cao gây hư hỏng nặng cho màng, giảm hiệu sản xuất tăng chi phí kinh tế Do đó, cần phải kết hợp ưu điểm màng với q trình hóa học, vật lý sinh học để nâng cao hiệu suất hệ thống, chủ đề phần Hơn nữa, màng MF/UF ứng dụng rộng rãi lò phản ứng sinh học màng (MBR) tiền xử lý cho trình lọc nano (NF) thẩm thấu ngược (RO), mô tả phần sau 2.2.2 MF/UF kết hợp với quy trình hóa học/vật lý sau xử lý thứ cấp nhà máy xử lý nước thải NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải Các q trình hóa học vật lý lai với phương pháp MF / UF lắng, hấp phụ, keo tụ đông tụ Al2 (SO4) 3, Fe2 (SO4) 3, FeCl3 polyal nhôm clorua, phát triển rộng rãi sử dụng làm chất đông tụ đáng ý Liên quan đến hấp phụ, than hoạt tính (AC) chất hấp phụ chấp nhận rộng rãi Nó sử dụng dạng bột (PAC) dạng phân tán dạng hạt (GAC) lớp cố định Bảng 2.2 Màng MF/UF lai với q trình hóa học, vật lý sau xử lý thứ cấp thông thường cho ứng dụng tái sử dụng nước NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải Một số tài liệu sử dụng q trình hóa học vật lý làm q trình xử lý sau MF/UF, phổ biến sử dụng hệ thống hấp phụ MF lai, chẳng hạn hệ thống than hoạt tính dạng hạt MF Người ta xác minh than hoạt tính, sau lọc màng, góp phần loại bỏ bổ sung DOC chất hữu vi lượng không màng giữ lại hồn tồn Việc thiết kế quy trình hóa học / vật lý chủ yếu sử dụng tiền xử lý trước MF/UF để giảm khả gây tắc màng cải thiện hiệu suất lọc Đầu tiên, cần lưu ý số trình xử lý trước, ví dụ đơng tụ với lắng, tái phát triển cặn ngược lại gây tượng bám cặn nặng màng Cần bổ sung lọc sơ khác sau đông tụ, tạo lắng để loại bỏ bơng cặn, chất keo NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải hạt khác trước màng Thứ hai, chứng minh quy trình tiền xử lý loại bỏ NOM chất keo cách hiệu Cacbon hữu hịa tan (DOC) khơng thể MF UF giữ lại cách hiệu kích thước lỗ màng lớn nhiều so với phân tử thành phần MF loại bỏ 3,9% DOC, UF loại bỏ 24,7% Do đó, đơng tụ sơ với mg · L-1 Al3 +, hệ thống MF tăng loại bỏ DOC từ 10% đến 15%; xử lý trước với 10 mg · Nhựa trao đổi anion L-1 nước thải, loại bỏ chủ yếu phần cắt trọng lượng phân tử thấp (MWCO) phần hữu tích điện âm, hệ thống MF UF cải thiện việc loại bỏ DOC lên 58,8% 68,3% Thứ ba, quy trình tiền xử lý góp phần loại bỏ chất dinh dưỡng hòa tan, chủ yếu nitơ phốt Hệ thống kết tủa lai – MF sử dụng muối canxi để tăng lượng kết tủa liên quan với phốt flo sau tách pha rắn-lỏng cách với MF dòng chảy chéo để tách So sánh hiệu suất MF có khơng có tiền xử lý việc tái sử dụng nước thải, kết cho thấy riêng MF loại bỏ 20% TOC 5% PO43 , xử lý sơ keo tụ hấp phụ, hiệu suất loại bỏ TOC đạt 99,7% 97% PO43- Ngoài ra, hệ thống UF kết hợp với PAC sử dụng để loại bỏ DOM chất vi lượng Tóm lại, việc sử dụng MF UF sau xử lý thứ cấp thông thường MF UF lai tạo chất lượng thấm tương đối tốt tương thích với ứng dụng tái sử dụng khơng thể uống Do đó, lị phản ứng sinh học màng (MBR), vận hành phương pháp xử lý thứ cấp số nhà máy xử lý nước thải gần đây, quy trình thú vị cho ứng dụng tái sử dụng nước, chủ đề phần NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải 2.2.3 Xử lý dựa MBR để tái sử dụng nước Bên cạnh trình hóa học vật lý, q trình sinh học kết hợp với hệ thống màng dựa lợi việc phân hủy vi sinh vật Ngồi ra, Lị phản ứng sinh học màng (MBR), hệ thống kết hợp, hầu hết cấu thành với hệ thống thông thường q trình bùn hoạt tính (CAS) q trình màng MF / UF chìm bên ngồi Q trình CAS trình sinh học sử dụng chủ yếu để giảm chất hữu nước thải, thường bao gồm bể sục khí sử dụng để phân hủy sinh học bể lắng thứ cấp (bể lắng), nơi bùn tách khỏi nước thải xử lý Tác dụng màng làm tăng nồng độ bể phản ứng sinh học, giữ lại pha hạt bể phản ứng sinh học cho phép chất thấm qua chuyển sang trình thải / tái sử dụng Bảng 2.3 Lò phản ứng sinh học dạng màng (MBK) cho ứng dụng tái sử dụng nước NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải Kết MBRs loại bỏ cách hiệu chất hữu cơ, TSS, chất dinh dưỡng dạng khác nhau, chất hoạt động bề mặt chất vi lượng từ loại nước thải khác MBR báo cáo đạt tỷ lệ loại bỏ 90–95% COD, 80– 99% NH4 – N 70–99% tổng phốt (TP) Mặc dù đặc điểm thức ăn nhà máy xử lý nước thải thành phố khác cho thấy khác biệt lớn, kết tỷ lệ loại bỏ hữu MBRs có khác biệt nhỏ Ngồi việc tái sử dụng nước xám, nước đen (có chứa phân) nước thải sinh hoạt tái sử dụng trình xử lý MBR Ứng dụng nước thành phố tái chế sử dụng uống với MBR quy trình bổ sung Ngồi ra, MBRs coi cơng nghệ xử lý nước thải hiệu chi phí, vận hành với tốc độ tải hữu lớn, nồng độ chất rắn lơ lửng hỗn hợp (MLSS) cao lưu lượng cấp lớn Tóm lại, MBR cung cấp thấm để tái sử dụng nước, đồng thời cần tìm cải tiến để giảm tắc nghẽn màng tiêu hao lượng liên quan Trong trường hợp này, cần phải tìm phương pháp chống bám bẩn cho MBR Ví dụ, hệ thống rung màng cảm ứng từ tính dẫn đến thông lượng tốc độ bám bẩn thấp so với MBRs chìm thơng thường MBR rung NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải coi chiến lược đầy hứa hẹn việc kiểm soát bám bẩn hiệu tiết kiệm lượng đáng kể nghiên cứu tương lai 2.2.4 Quy trình xử lý dựa NF / RO / FO để tái sử dụng nước Lọc nano (NF) thẩm thấu ngược (RO) công nhận phương tiện hiệu để cung cấp nguồn cung cấp nước an toàn đáng tin cậy cho mục đích nước uống nước khơng uống Công nghệ NF / RO bật ứng dụng tái sử dụng nước thải, đặc biệt mức tái sử dụng uống được, NF / RO loại bỏ hiệu chất vi lượng hữu mà người quan tâm nhất, chẳng hạn hợp chất gây rối loạn nội tiết, hợp chất dược dụng, thuốc trừ sâu, chất khử trùng cách - sản phẩm, chất hữu vi lượng, v.v Ngồi ra, quy trình NF hay RO có khả giảm độ đục, TSS, độ màu, COD TOC hoàn toàn khỏi nước cấp Ngồi ra, quy trình NF / RO cho thấy hiệu loại bỏ đáng kể độ dẫn điện, TDS, độ kiềm, độ mặn, độ cứng ion từ thức ăn quan tâm đặc biệt cho mục đích tưới tiêu uống Do khác biệt điện trở màng, động lực áp suất chi phí lượng cho NF thấp so với RO Ngoài ra, thẩm thấu thuận (FO) công nghệ màng đầy hứa hẹn lĩnh vực xử lý nước thải sử dụng màng tương tự màng RO NF, chênh lệch áp suất thẩm thấu làm động lực NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải 2.3 Ưu điểm nhược điểm Quy trình Xử lý dựa MF/UF MBR Xử lý dựa NF/RO NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải Xử lý dựa FO CHƯƠNG KẾT LUẬN NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải Trong việc tái sử dụng nước thải đô thị cách tiếp cận đầy hứa hẹn để giảm nhiễm nước giải phóng tình trạng khan nước, tỷ lệ nước thải tái sử dụng lại thấp Tổng lượng nước tái sử dụng khoảng 14,2 tỷ m3 Năm toàn giới báo cáo Global WaterThị trường năm 2017, tức 4% tổnglượng nước thải sinh hoạt (250 đến 350 tỷ m3) Trên thực tế, tỷ lệ tái sử dụng có khác biệt đáng kể quốc gia khu vực khác dựa điều kiện thực tế Tại khu vực thiếu nước nghiêm trọng, Khu vực Ả Rập, 23% lượng nước thải thu gom tái sử dụng, phần lớn để tưới tiêu bổ sung nước ngầm Chính phủ Singapore, với ý chí khơng phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng nước, tái sử dụng 40% tổng lượng nước thải Một số quốc gia Israel Tunisia dẫn đầu tỷ lệ tái sử dụng nước thải với tái sử dụng 80% Ngoài ra, Hoa Kỳ quốc gia tiên phong khái niệm công nghệ tái sử dụng chất thải nắm giữ 1/5 cơng suất nước tái sử dụng tồn giới nước cung cấp tỷ lệ tái sử dụng nước quốc gia 9,7% Ở Châu Âu, khoảng 2,4% tổng lượng nước thải đô thị qua xử lý tái sử dụng Trong bối cảnh toàn cầu này, phương pháp tái sử dụng nước thị trường đầy hứa hẹn với tiềm cao Như Nghị viện Châu Âu ước tính với đề xuất vào tháng năm 2020, việc tăng cường tái sử dụng nước tưới tiêu nông nghiệp từ 1,7 tỷ m3.y -1 lên 6,6 tỷ m3.y -1 vào năm 2025 làm giảm 5% căng thẳng nước Nói chung, việc thực cơng trình xử lý nước thải địi hỏi khoản chi phí vốn đáng kể Cuối cùng, số nghiên cứu thực đánh giá vòng đời việc tái chế nước thải cách tiếp cận phi tập trung để quản lý nước thải đô thị Họ nhấn mạnh địa phương cải tạo nước thải thích hợp với môi trường so với hệ thống tập trung chung, đặc biệt cho mục NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải đích sử dụng khơng thể uống được, nơng nghiệp đô thị, với lợi môi trường kinh tế Việc tái sử dụng nước thải qua xử lý đặc biệt có lợi thay nước khử muối Do đó, đánh giá vịng đời tồn diện kỹ thuật dựa màng nước thải đô thị việc xử lý cần thiết, đặc biệt tình khác (các nước phát triển so với nước phát triển; nước khan nước so với nước có đủ nước; nước có nguồn lượng so với nước có đủ lượng tái tạo) NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tài liệu tiếng việt [1] 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, Kết nghiên cứu khoa học ứng dụng công nghệ, 2021 II Tài liệu tiếng anh [2] Chuyang Y Tang, Zhe Yang, Hao Guo, Jason J Wen, Long D Nghiem and Emile Cornelissen, Potable Water Reuse through Advanced Membrane Technology, American Chemical Society,2018 [3] I Petrini´c1, N Bajraktari2, C Hélix-Nielsen1,2 1University of Maribor, Maribor, Slovenia; 2Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, Membrane technologies for water treatment and reuse in the textile industry, Advances in Membrane Technologies for Water Treatment, 2015 [4] Xiao Liu a,1, ZiXiao Ren a,1, Huu Hao Ngo b, Xu He a, Peter Desmond c, An Ding a,*, Membrane technology for rainwater treatment and reuse: A mini review, Water Cycle, 2021 [5] David M Warsinger, Sudip Chakraborty, Emily W Tow, Megan H Plumlee, Christopher Bellona, Savvina Loutatidou, Leila Karimi, Anne M Mikelonis, Andrea Achilli, Abbas Ghassemi, Lokesh P Padhye, Shane A Snyder, Stefano Curcio, Chad Vecitis, Hassan A Arafat, John H Lienhard V, A review of polymeric membranes and processes for potable water reuse, 2018 [6] Law Yong Nga, , Ching Yin Ngb, Ebrahim Mahmoudic, Chin Boon Ongc, Abdul Wahab Mohammadc, A review of the management of inflow water, wastewater and water reuse by membrane technology for a sustainable production in shrimp farming, Journal of Water Process Engineering,2018 ˇ [7] Marko Racara, Davor Dolar a,∗, Ana S pehar b, Kresˇimir Kosˇutic´ a, Application of UF/NF/RO membranes for treatment and reuse of rendering plant wastewater, Process Safety and Environmental Protection, 2016 NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng Bài tiểu luận cuối kỳ Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải [8] Jiaqi Yang 1, Mathias Monnot 1, Lionel Ercolei 2, Philippe Moulin 1*, Membrane-Based Processes Used in Municipal Wastewater Treatment for Water Reuse: State-of-the-Art and Performance Analysis, Membranes, 2020 [9] Solomon Ofori , Adéla Puškáčová, Iveta Růžičková, Jiří Wanner, Treated wastewater reuse for irrigation: Pros and cons, Science of the Total Environment, 2021 [10] Rui Xua, Wei Qina, Bing Zhanga, Xiaomao Wanga, Tianyu Lib, Ying Zhangb, Xianghua Wena, , Nanofiltration in pilot scale for wastewater reclamation: Long-term performance and membrane biofouling characteristics, Chemical Engineering Journal, 2020 NTH: Nhóm 02 - Nguyễn Việt Nga; Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: PGS.TS Tôn Thất Lãng ... nghệ màng tái sử dụng nước thải CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG ĐỂ XỬ LÝ VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI 2.1 Các công nghệ màng tái sử dụng nước thải 2.1.1 Màng UF 2.1.2 Màng MF 2.1.3 Màng NF 2.1.4 Màng. .. Tên đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải 1.2 Các quy định tái sử dụng nước thải Cho phép tái sử dụng nước thải sinh hoạt xử lý bảo đảm đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải. .. đề tài: Ứng dụng công nghệ màng tái sử dụng nước thải Trong việc tái sử dụng nước thải đô thị cách tiếp cận đầy hứa hẹn để giảm ô nhiễm nước giải phóng tình trạng khan nước, tỷ lệ nước thải tái