CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD Th S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khí CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1 1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI[.]
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI Việt Nam nước phát triển Cơng nghiệp hóa- đại hóa xem chìa khóa để phát triển đất nước Hiện với 800.000 sở sản xuất công nghiệp gần 70 khu chế xuất, khu công nghiệp tập trung đóng góp phần lớn vào GDP đất nước Bên cạnh phát triển ngành kinh tế, phồn vinh đất nước vấn đề ln kèm với phát triển ô nhiễm môi trường, vấn đề nhức nhối chưa quan tâm mức Các chất thải đủ loại ngành công nghiệp với hàm lượng cao chất độc hại, chất hữu kim loại nặng xả thẳng môi trường ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời hệ sinh thái sức khỏe người Ngoài ra, nước ta quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao khu vực giới Trong trình sinh hoạt hàng ngày người dân, lượng nước thải sinh hoạt không nhỏ chưa xử lý thải mơi trường dẫn đến tình trạng nhiễm mùi hàm lượng chất hữu cao Do đó, vấn đề đặt làm để giảm bớt nồng độ ô nhiễm nước thải đến mức độ cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam trước thải mơi trường Vì vậy, xử lý nước thải việc làm cần thiết cấp bách Thực tế số biện pháp kiểm soát ô nhiễm, xử lý nước thải coi biện pháp chủ lực Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác như: phương pháp học, phương pháp hoá học, phương pháp nhiệt…nhưng phương pháp hướng tới nghiên cứu ứng dụng xử lý sinh học, công nghệ đơn giản, chi phí vận hành thấp nhờ dựa vào tác nhân chủ đạo vi sinh vật Cho đến người ta xác định vi sinh vật phân huỷ tất chất hữu có thiên nhiên nhiều hợp chất hữu tổng hợp nhân tạo Vì vậy, việc xử lý nước thải phương pháp sinh học bước quan trọng cần thiết tất hệ thống xử lý nước thải nói chung Trong việc sử dụng SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải phương pháp phổ biến cơng trình xử lý Tuy phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện hiếu khí phổ biến nghiên cứu nhiều tài liệu liên quan cịn phân tán, rải rác, khó nắm bắt tổng thể Từ băn khoăn để góp phần làm rõ thêm vai trò loại vi sinh vật xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí” đời 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu ô nhiễm chất hữu nước thải gây cho môi trường 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu nước thải phương pháp xử lý nước thải nói chung - Tổng quan phương pháp sinh học xử lý nước thải - Xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện hiếu khí: biến đổi hố sinh học vi sinh học, động học q trình, thơng số ảnh hưởng, dạng cơng trình xử lý vi sinh hiếu khí 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thu thập, xếp tổng hợp tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài thành hệ thống logic hồn chỉnh SVTH: NGUYỄN THỊ HỒI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI 2.1.1 Khái niệm nước thải ô nhiễm nước Nước thải nước qua sử dụng sinh hoạt, sản xuất nước chảy tràn qua vùng ô nhiễm Tùy vào điều kiện hình thành, nước thải chia thành nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nước mưa Tổng 3.110.000 m3 nước thải/ ngày (2005) Nước thải sinh hoạt đô thị (1.990.400m3/ngày) Nước thải bệnh viện (124.400m3/ngày) Nước thải sản xuất từ khu công nghiệp (995.200m3/ngày) Hình 2.1: Ước tính tổng lượng nước thải hàng ngày (Việt Nam) ( Nguồn: theo tính tồn TTKTMTĐT&KCN, ĐH Xây dựng Hà Nội, 2005) Ô nhiễm nước tượng yếu tố bên bên môi trường nước tác động vào môi trường nước làm thay đổi thành phần tính chất nước, có hại cho hoạt động sống bình thường sinh vật người, có mặt hay nhiều hóa chất lạ vượt qua ngưỡng chịu đựng sinh vật Nói cách khác nước bị nhiễm chất khác làm cho chất lượng nước thay đổi theo khuynh hướng xấu SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí Sự nhiễm nước chịu tác động yếu tố: vật lý, hoá học sinh học Ba yếu tố có tác động đồng thời có tác động riêng lẻ Sự ổn định trạng thái nước điều kiện tự nhiên mong manh, hay nói cách khác mơi trường nước nhạy cảm với yếu tố bên có khả lan truyền nhanh Sự nhiễm nước tự nhiên xảy nguồn gây ô nhiễm chính: - Nguồn gốc tự nhiên ô nhiễm nước mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt Những tác động ô nhiễm mưa xảy thường xuyên Các tác nhân dựa vào môi trường nước chất thải bẩn, sinh vật vi sinh vật có hại, kể xác chết chúng Tác động mưa, hạt nước rửa trơi bầu khơng khí bị nhiễm, kéo theo chất ô nhiễm thải vào môi trường nước Cũng mưa rơi mái nhà, đường phố, khu chăn nuôi, bệnh viện…kéo theo chất ô nhiễm làm bẩn mơi trường nước, có tượng mưa acid thường gây hậu nghiêm trọng Hiện tượng động đất tượng núi lửa xảy xảy mức độ ô nhiễm nước tự nhiên thường mạnh khó xử lý thời gian ngắn Tác động xấu tượng ô nhiễm thường kéo dài, chí kéo dài hàng kỷ - Nguồn gốc người ô nhiễm nước: hoạt động sống người đa dạng gây ô nhiễm nước thường xuyên nhiều hình thức Những tác động tượng thải chất độc hại chủ yếu dạng lỏng chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp (sản xuất thuốc trừ sâu, phân bón nơng nghiệp), giao thơng vận tải… vào mơi trường nước, tượng tràn dầu, dịch bệnh chiến tranh (chiến tranh hoá học, chiến tranh sinh học chiến tranh hạt nhân) - Trong tác nhân gây ô nhiễm nước tác động làm nước bị nhiễm mạnh thường xuyên tác động người gây Những tác động xảy nhiều nơi làm tượng nước có điều kiện tự nhiên ngày bị thu hẹp lại Phải thời gian dài lồi người giải hậu Mọi cố gắng loài người làm giảm đến mức tối đa tác động xấu đến mơi trường nước SVTH: NGUYỄN THỊ HỒI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí 2.1.2 Phân loại nước thải 2.1.2.1 Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…Chúng chứa khoảng 58% chất hữu 42% chất khống Ngồi ra, nước thải sinh hoạt cịn chứa nhiều loài vi sinh vật gây bệnh độc tố chúng, phần lớn virus, vi khuẩn gây bệnh…,và chúng thường chứa thành phần dinh dưỡng cao Đặc điểm nước thải sinh hoạt hàm lượng cao chất hữu không bền sinh học (hydratcarbon, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn mùi Nước thải sinh hoạt thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ công trình cơng cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thoát nước Bảng 2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng (gam/người.ngày) Tải lượng ô nhiễm (kg/ngày) Chất rắn lơ lửng 70 – 145 89 – 184,5 Amoni (N-NH4) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2 BOD5 nước lắng 45 – 54 57,2 – 68,7 Nitơ tổng hợp – 12 7,6 – 15,2 Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1 COD 72 – 102 91,6 – 127,7 Dầu mỡ 10 – 30 12,7 – 38,1 Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2007 Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại: - Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí - Nước thải nhiễm bẩn chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà Bảng 2.2 Thành phần trung bình nước thải sinh hoạt Mức độ nhiễm STT Các chất có nước thải (mg/l) Nặng Trung bình Nhẹ Tổng chất rắn 1.000 500 200 Chất rắn hoà tan 700 350 120 Chất rắn khơng hồ tan 300 150 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 Chất rắn lắng 12 Oxy hoà tan 0 Nitơ tổng 85 50 25 Nitơ hữu 35 20 10 N-NH3 50 30 15 10 N-NO2 0,1 0,05 11 N-NO3 0,4 0,2 0,1 12 Clorua 175 100 15 13 Độ kiềm (mg CaCO3) 200 100 50 14 Chất béo 40 20 15 Tổng photpho - - Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2007 Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu dễ bị phân hủy sinh học, ngòai cịn có thành phần vơ cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải sinh họat bao gồm hợp chất protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường xenlulo, chất béo (5 10%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh họat dao động khỏang 150 – 450% mg/l theo trọng lượng khơ Có khỏang 20 – 40% chất hữu khó phân hủy SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí sinh học Ở khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat khơng xử lý thích đáng nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Lượng nước thải sinh hoạt dao động phạm vi lớn, tùy thuộc vào mức sống thói quen người dân, ước tính 80% lượng nước cấp Giữa lượng nước thải tải trọng chất thải chúng biểu thị chất lắng BOD5 có mối tương quan định Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, vượt yêu cầu cho q trình xử lý sinh học Một tính chất đặc trưng nước thải sinh hoạt khơng phải tất chất hữu bị phân hủy vi sinh vật khoảng 20-40% BOD khỏi q trình xử lý sinh học với bùn 2.1.2.2 Nước thải công nghiệp Là lọai nước thải sau trình sản xuất, có thành phần tính chất phức tạp so với nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào loại hình cơng nghiệp Đặc tính nhiễm nồng độ nước thải công nghiệp khác phụ thuộc vào lọai hình cơng nghiệp chế độ cơng nghệ lựa chọn Bảng 2.3 Nồng độ chất ô nhiễm nước thải số ngành công nghiệp Ngành công nghiệp Các chất ô nhiễm Nồng độ (mg/l) NH3-N 200 N hữu 100 Phenol 2.000 Xi mạ Cr+6 – 550 Nhựa dẻo COD 23.000 TOC 8.800 COD 2.000 Phenol 200 – 2.000 P-PO4 – 15 Nhà máy luyện thép Hồ thải từ công đoạn dán gỗ SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí Phân bón Giết mổ gia súc Bột giấy giấy Thuộc da BOD5 4.500 Chất rắn lơ lửng 10.000 BOD5 400 – 2.500 Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000 BOD5 100 – 350 Chất rắn lơ lửng 75 – 300 BOD5 700 – 7.000 Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000 Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2007 Trong công nghiệp, nước sử dụng loại nguyên liệu thô hay phương tiện sản xuất (nước cho q trình) phục vụ cho mục đích truyền nhiệt Nước cấp cho sản xuất lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng Nhu cầu cấp nước lưu lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố Lưu lượng nước thải xí nghiệp cơng nghiệp xác định chủ yếu đặc tính sản phẩm sản xuất Thành phần nước thải sản xuất đa dạng, chí ngành cơng nghiệp, số liệu thay đổi đáng kể mức độ hồn thiện cơng nghệ sản xuất điều kiện môi trường 2.1.2.3 Nước thải nước mưa Đây lọai nước thải sau mưa chảy tràn mặt đất lôi kéo theo chất cặn bã, dầu mỡ,… vào hệ thống thóat nước Những nơi có mạng lưới cống thoát riêng biệt: mạng lưới cống thoát nước thải riêng với mạng lưới cống thoát nước mưa Nước thải nhà máy xử lý gồm: nước sinh hoạt, nước công nghiệp nước ngầm thâm nhập, sau trận mưa lớn khơng có tượng ngập úng cục bộ, có nước mưa tràn qua nắp đậy hố ga chảy vào hệ thống thoát nước thải Lượng nước thâm nhập thấm từ nước ngầm nước mưa lên tới 470m3/ha.ngày SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí Nơi có mạng cống chung vừa thoát nước thải vừa thoát nước mưa Đây trường hợp hầu hết thị trấn, thị xã, thành phố nước ta Lượng nước chảy nhà máy gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước ngầm thâm, phần nước mưa Trong tác động mạnh mưa đến môi trường nước tượng mưa acid Mưa acid lắng tụ chất khí tạo acid CO 2, SOx NOx Cl2…bởi tuyết, sương mù, bụi tác nhân gây lắng đọng khác từ khơng khí Tác động dễ nhận thấy sau trận mưa acid làm chua đất, chua nước Ảnh hưởng xấu đất khu hệ sinh vật đất khu hệ sinh vật nước 2.1.3 Các chất gây nhiễm bẩn nước - Các yếu tố vật lý: nhiệt độ cao hay thấp, pH, biến đổi màu nước - Các yếu tố hóa học: chất hữu cơ, vô cơ, hợp chất chứa nitơ, hợp chất chứa photpho kim loại nặng + Các chất hữu khó phân hủy: thuộc chất hữu có vịng thơm, chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất clo hữu cơ,…Chúng tồn lâu dài môi trường thể sinh vật gây độc tích lũy Hàm lượng chất nguồn nước tự nhiên thấp + Các chất hữu dễ bị phân hủy: hợp chất protein, hydratcacbon, chất béo có nguồn gốc động vật thực vật Đây chất gây nhiễm có nhiều nước thải sinh hoạt, từ xí nghiệp chế biến thực phẩm Các chất chủ yếu làm suy giảm chất hòa tan nước + Các kim loại nặng: hầu hết kim loại nặng có độc tính cao người động vật Trong nước thải công nghiệp thường chứa kim loại nặng chì, thủy ngân, crom, cadimi, asen… + Các ion vơ cơ: ion vơ có nồng độ cao nước tự nhiên, đặc biệt nước biển Trong nước thải có lượng lớn hợp chất vô tùy thuộc vào nguồn nước thải - Các yếu tố sinh học: virus, vi khuẩn gây bệnh, vi nấm nguyên sinh động vật, loài giun sán SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí 2.2 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI Các loại nước thải chứa tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất khác nhau: từ loại chất rắn khơng tan, đến loại chất khó tan hợp chất tan nước Xử lý nước thải loại bỏ tạp chất đó, làm lại nước đưa nước đổ vào nguồn đưa tái sử dụng Để đạt mục đích thường dựa vào đặc điểm loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp Thơng thường có phương pháp xử lý nước thải sau: - Xử lý phương pháp học - Xử lý phương pháp hoá lý hoá học - Xử lý phương pháp sinh học 2.2.1 Xử lý nước thải phương pháp học Quá trình xử lý học thường áp dụng giai đoan đầu trình xử lý nước thải hay cịn gọi q trình xử lý sơ trình tiền xử lý Qúa trình dùng để loại bỏ tạp chất khơng tan có nước thải, bao gồm tạp chất vơ hữu có nước Nó bước đệm nhằm đảm bảo tính an tồn cho cơng trình thiết bị trình xử lý hệ thống xử lý nước thải Xử lý nước thải phương pháp học có nhiều phương pháp khác nhau, nhiên tuỳ theo thành phần tính chất nước thải xử lý mà cơng trình sau áp dụng: 2.2.1.1 Thiết bị chắn rác Thiết bị chắn rác song chắn rác lưới chắn rác, có chức chắn giữ rác bẩn thơ (giấy, rau, cỏ, rác…), nhằm đảm bảo đảm cho máy bơm, cơng trình thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Song lưới chắn rác cấu tạo song song, lưới đan thép thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ mắt lưới hay khoảng cách mà ta phân biệt loại chắn rác thơ, trung bình hay rác tinh 10 SVTH: NGUYỄN THỊ HOÀI THƯƠNG ... trò loại vi sinh vật xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí? ?? đời...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải phương pháp phổ... TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI