Nghiên cứu sử dụng cây lùn nước làm giá thể trong bể sinh học hiếu khí
Trang 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐHDL KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HỊ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG
ĐÒ ÁN TÓT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CAY LUN
Trang 2
LỜI CÁM ƠN
Xin chia sẽ niềm vui to lớn này với Ba - Mẹ, Anh - Chị trong gia đình,
cảm ơn gia đình mình đã dành cho con/em tình yêu thương! Con/em xin ghi nhớ trong lòng!
Em xin gởi lời cảm ơn đầu tiên đến quí thây cô, ban cán bộ khoa môi
trường, những người đã và đang dành cho em sự giáo dục tận tâm!
Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Ngọc Bích, thầy hướng dẫn của em vì sự hướng dẫn hết lòng tận tâm và vì tình cảm yêu thương của thầy mà em may
mắn nhận được Em xin chân thành ghi tâm!
Trong suốt thời gian thực hiện đồ án ở phòng thí nghiệm Khoa Môi trường
~ Đại Học Kỹ thuật Công nghệ Tp Hồ Chí Minh, em luôn được tạo mọi điều kiện
thuận lợi bên cạnh những hỗ trợ nhiệt tình từ phía các thầy cô phụ trách phòng thí
nghiệm, xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Vu Lan, Thầy Thái Văn Nam và những thầy cô đang phụ trách phòng thí nghiệm khoa môi trường!
Trong thời thực hiện để án, có một điều mà tôi nhận ra rằng tôi không chỉ
làm việc một mình Sự giúp đở của bàn bè luôn luôn hiện hữu Bằng cách này hay
cách khác, các bạn đã làm cho tôi thấy rằng các bạn luôn quan tâm tôi và yêu
thương tôi Xin cảm ơn các bạn, những người mà tôi sẽ gắn két mai!
Pham Tan Tai
Trang 3Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí = -——— -— NỘI DUNG 0900090900577 11 NỘI DỮNG - s5 s£se2sSe9E*Y 24 9102308340330130330039012003010009074001101300 i DANH MUC CHU VIET TAT .csscscsssssscssessoessssssossessnseconesssecnesnsencaneneenseneeses iii DANH MUC CAC BANG essssssssssssssssssscnsencsssessenssssssnsosensenssnernecnscncensenseneensenes iv
DANH MUC CAC HINH .sssssssssssssssssesscnenccseescessssssnsssssoseansneesceacenscncenseneensess Vv
MỞ ĐẦU 2 << s23 S31 S3 3 19 3 30 9 9 30013 3 n40800030303000010000900000424 0800 1
1.1 88.5 01 1
1.2 I 00100 1 1
1.3 (Jin 2
1.4 Phương pháp luận khoa học - - + S‡*shheehherrrrrirrree 2 1.4.1 Cac đặc tính phù hợp để làm giá thể xử lý nước của thân cây lùn
0/2 ah 2 1.4.2 Bể sinh học hiếu khí kết bám 5-5-5525 +xtteererertrsrsrrer 3
1.4.3 Cơ sở lý thuyết vé vi sinh vật sinh trưởng có định trong xử lý nước
¡n71Ẽ0ẼẮ 3
1.44 — Việc chọn lựa loại nước thải đầu vào -. -c se ceeeersrsrkrrsree 3
1.5 Phương pháp nghiên cứu .- + nnhhnhhhrrrrirrrrrir 4
CHƯƠNG 1: TONG QUAN - TÀI LIỆU .5-5 2 se s2 =s5sessesesessetesses+ 5
1.1 Quá trình sinh học co ban trong xử lý nước thải - 5
1.1.1 Sinh trưởng của VSV -ccccscerieteerrrrtrrrrrrrrrirrrre 5
112 — Hoạt tính của sinh khối vi khun cc 2E E#rsereeesrrerrrsres 6
1.13 — Sự loại bỏ chất nền -c-csScnsrrtetirierrrrrrrrrerrrriir 7 1.1.4 — Các chất độc hại và sự ức Chế -cscscccreterrrrrrrrerrriie 7 1.2 Sinh trưởng kết bám - S2 tre 8 1.2.1 Kết bám hiếu khí -56+cccseseeexeterrerrretsrrrtrrre 8
1.2.2 Mang sinh hoc ue ee eeeeescseeesececssateesnneeensneeeseeeescsaeeesssesanseeeesneeenns 9
1.2.3 — Vi sinh vật điển hình - - +5 setztererrerrrrrerrier 10
1.3 Mô tả đặc điểm nhận đạng và đặc tính sinh học của cây lùn nước 12
Ce ee
Trang 4Đồ án tốt nghiệp _
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thê Trong Bể Sinh Học Hiếu Khí —S_
1.4 Một số công nghệ xử lý và giá thể -ccccseceierrrree 13
1.4.1 Lọc nhỏ giọt (Trickling Ellter) - + +seeseeerrereeerre 13 1.42 — Bể tiếp xúc quay Rototix cee Lccxc HT 1014111311111 1E E.krkrkrke 15
=6 ©2018 17
Fưn“cG 0ï ` 19 1.4.5 Degremont BIOFORỂ -ceseeerererrrrree 20 1.4.6 Một số giá thể có nguồn gốc thực vật . cc-cccceeierrrrrree 22 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP - 5-5-2 s° ss+seeeseesetsrarasesee 26 2.1 Giá thể làm từ thân cây lùn nước - - -55-55c+czcereererrrre 26 2.1.1 Tính chất và cấu trúc của giá thê từ thân cây lùn nước 26
2.1.2 Quy trình tiến hành chế tạo giá thể từ cây lùn nước 27
2.13 Quy cách giá thê -ccecrrerrerrtrrerrrrrirrrree 27 2.2 Mô hình bể sinh học hiếu khí - 5- 55 5c‡£eerrererrertrte 28 2.2.1 Hệ thống mô hình xử lý - secrererrerretrtrrrtirerrrieee 28 2.2.2 — Cấu tạo bể sinh học -c+5cccSceeettrterrerrerrtrirrirrrre 29 2.3 Tiến hành thí nghiệm trên mô hình . -: ++-++txs>t 31 2.3.1 Các bước chuẩn bị ccsseseereerrrrrrrrrrrerrrrrrrrre 31 2.3.2 Vận hành mô hình thí nghiệm -. -¿-555Sx+esreererrerrrree 32 CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN . -5-5-s°sesssseseseeeetseee 35
3.1 Giai doan thich nghi secs sseeecseeteeteceeeeeceereeceeanseeneenensennens 35
3.2 Chế độ thủy lực thứ nhất (96lí/2ngày) c-ccsstneeee 38 3.3 Chế độ thủy lực thứ 2 (96lít/1.5ngày) c-cccrserrerrerree 42 3.4 Chế độ thủy lực 3 (96lít/1ngày) . c cccccesrrerterrerrrrrereee 46 3.5 Chế độ thủy lực thứ 4 (96lít/0.5ngày) -ccccieenerrrrie 49
KÉT LUẬN VÀ ĐÈ NGHỊ .- << =sseeerssessssesaeserserersrerrrsisssrsim 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 =-ss°SstxsetSrxeerasersersrrsrtetseraisee 55
eee eee eee ee
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp - -
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thê Trong Bê Sinh Học Hiếu Khí ==————————=—=———ễ
DANH MUC CHU VIET TAT
AND (Acide Désoxyribonucléique): Axit Nucléit
BOD ( Biologycal Oxygen Demand ): Nhu cầu ôxy sinh học
COD ( Chemical Oxygen Demand ): Nhu cầu ôxy hóa học
DO (Dissolvent Oxygen ): Ôxy hòa tan
HRT (Hydraulic Remaind Time ): Thời gian lưu nước
SS (Suspended Solid ): Chat ran lo lửng
VSV: Vi sinh vat
_— -ễ —-—-——cằ
Trang 6Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí
=.ừ ẦẦỔÖŠồŠồÖÖƑ_——.=
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bang 2.1 Kế hoạch vận hành mô hình và lấy mẫu thí nghiệm 33
Bang 3.1 Két quả thí nghiệm các chỉ thị ô nhiễm cho giai đoạn chạy thích nghi hệ 00101177 .ố 35 Bảng 3.2 Hiệu suất xử lý của bề sinh học trong giai đoạn chạy thích nghĩ 36
Bảng 3.3 Kết quả xử lý nước ở chế độ thuỷ lực 96lít/2ngày - 38
Bảng 3.4 Hiệu suất xử lý của bể sinh học ở chế độ thủy lực 1 - 40
Bang 3.5 Kết quá xử lý nước thải ở chế độ thuỷ lực 96lít/1.5ngày - 42
Bảng 3.6 Hiệu suất xử lý của bể sinh học ở chế độ thủy lực 2 45
Bảng 3.7 Kết quả xử lý nước thải ở chế độ thuỷ lực 3 - -: 46
Bang 3.8 Hiệu suất xử lý của bể sinh học ở chế độ thủy lực 3 - 48
Bảng 3.9 Kết quả xử lý nước thải ở chế độ thuỷ lực 96 lít/0.5ngày 49
Bảng 3.10 Hiệu suất xử lý ở chế độ thủy lực 4 ceeeerierrerrrrrrre 50 Bang 3.11 Hiệu suất xử lý trung bình trong bốn chế độ thủy lực 52
a
Trang 7Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí -— — DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Sự thải loại chất bền - S1 re 7 Hình 1.2 Crawling CIliaf€S 5 2 S2 + +91 118 2£ tt ng ng 10 50:0 18; 1 ca 11 li 0 8 sen 4 e 11 I0 m6): 1 ÔÔÔÔÐÔÔÔ 12
Hình 1.6 Thân và lá cây lùn nước - -+++s+ xen 13 Hình 1.7 Hoa và quả cây lùn nước - + rehhhnhhhhHiHHuhHiHưện 13 Hình 1.8 Lọc nhỏ gIỌẲ - 5 Ác S19 13 hề HH hi ii 14 li R8: 0:07 si 15 Hình 1.10 RotofxTM đang vận hành - cnn+nhhnehhhhhHhhhhHrreg 16 l0 RSSNCrT 1920:1222 17 20 0V P6 0T 18 Hình 1.13 Hệ thống xử lý nước có sử dụng giá thể OXYPURET" 18 Hình 1.14 Khối giá thể PACMEDIA 5c + 2‡tsrterterrrrerrerrrrrrrrrir 19 Hình 1.15 Hệ thống Degremont BIOFOR® 5c c+ccecrerrerrrrrerrrre 21 Hinh 1.16 Bé BIOFOR® 117 22
Hình 1.17 Giá thể cây đâm bụt - 252C, 23
Hình 1.18 Mô hình xử lý nước thải - ¿2s c>terertrktetierirkirrrrrrrrrrrrrree 23
n0 8N co 01 1011Ẽ8 24 Hình 1.20 Giá thể vụn gỗ .- 2t St 22211222 24
Hình 2.1 Than cây lùn nước sau khi phơi khô . - «+ <+*e++e+esss 26
Hình 2.2 Giá thể từ phần thân cây lùn nước + ssvecsetererererrrirrrree 27 2iI0i0 618 40).8)0.,21 0: NN 28
Trang 8Đồ án tốt nghiệp - -
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí fo
Hinh 2.4 So dd hé théng xr ly c.cecccccsccsessesseseeseeseeeeesssesseenssneseseesneneaneeeneeneeneenes 29
Hình 2.5 M6 hinh thi nghiém ccc eeeecseeeseeeeeeeeneeneeeerserseesesenessesseessesseeneees 30 Hình 2.6 Phân phối khí cấp vào bể sinh học -:cc-ccsetcctetreeeerrererre 31 Hình 3.1 Biểu đồ hiệu quá xử lý trong giai đoạn thích nghi - 37 Hình 3.2 Màng sinh học trên giá thể cây lùn nước -cscseeeereererree 42 Hình 3.3 Biểu đồ hiệu quả xử lý trong giai đoạn 1 (96lít/2ngày) - 42
Hình 3.4 Biểu đồ hiệu quả xử lý trong giai đoạn 2 - -cccsceeeiererrerree 46
Hình 3.5 Biểu đồ hiệu quả xử lý trong giai đoạn 3 -.-c-cccceieeeere 49 Hình 3.6 Biểu đồ hiệu quả xử lý trong giai đoạn 4 - -c-c+cseerrerere 52
Hình 3.7 Biểu đồ hiệu quả xử lý trong giai đoạn 4 - -c-cnsccesseereree 52
sHggnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnntonunnnnnnnnnnnnnnnnnpnintnnnnnnnnnnnnnnnnnninn—_ẶằẰằằỀằỀ—
Trang 9Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí MỞ ĐẦU 1.1 Lời mở đầu
Trong hàng thế kỷ nay, các công nghệ xử lý nước thải đã và đang được phát triển
từng ngày Nhiều kỹ thuật xử lý tỏ ra khá hiệu quả và góp phần lớn trong công tác
xử lý ô nhiễm nước cũng như bảo vệ và cải thiện chất lượng nguồn nước của nhân loại trước các mối nguy hiểm từ sự ô nhiễm Có rất nhiều công nghệ xử lý nước
thải như công nghệ vật lý, hóa học, công nghệ sinh học và các công nghệ tích hợp
lý - hóa - sinh giúp tăng cường hiệu quả xử lý và tiết kiệm đồng thời cung cấp
nhiều sự chọn lựa trong các giải pháp cho các nhà môi trường trước các hình thức ô nhiễm nước khác nhau
Hiện nay, riêng xử lý nước thải theo kỹ thuật sinh học hiếu khí kết bám đã rất phổ
biến và tỏ ra rất có hiệu quả với một số loại nước thải nhất là nước thải đô thị hay nước thải sinh hoạt Các loại giá thể được dùng rất đa dạng tùy theo tính chất và
mức độ ô nhiễm của nước thải Mỗi loại giá thể sẽ khác nhau về cấu trúc không
gian, diện tích bề mặt tiếp súc, khối lượng, vật liệu và vì thế, tính năng cũng
như giá thành cũng rất khác Việc tìm ra một loại giá thể mới, rẻ tiền, dễ sản xuất,
hiệu suât xử lý cao là vân đề khoa học nghiêm túc
Đề tài Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học
Hiếu Khí được hình thành dựa trên các cơ sở khoa học chuyên môn về xử lý nước thải, các đặc tính phù hợp của thân cây lùn nước khi được sử dụng làm giá thể xử
lý nước thải theo phương pháp sinh học hiếu khí kết bám Việc làm này nhằm tìm hiểu và khẳng định khả năng xử lý nước thải của giá thể cây lùn nước và nhằm cung cấp cho mọi người thêm một chọn lựa khác trong các loại giá thể xử lý nước
thải
1.2 Mục đích của đồ án
Đồ án được thực hiện nhằm tìm hiểu mức độ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước thải mà cụ thể là lấy chỉ số COD và Nitơ (Kendal) làm chỉ số khảo sát hiệu quả xử
lý của giá thể làm từ thân cây lùn nước Bên cạnh chỉ số khảo sát hiệu quả xử lý chính là COD, đồ án còn đưa vào các chỉ số phụ như pH, SS, và DO Các chỉ sỐ
ỹỹỹnnnnnnnnngnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnne——————- co
Trang 10Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thê Trong Bể Sinh Học Hiếu Khí ee ee phụ được ghi nhận làm cơ sở để điều chỉnh và vận hành mô hình xử lý theo cách tốt nhất
Là một đồ án khoa học thí nghiệm trên mô hình nên trong đồ án có bao gồm các
chỉ tiết về việc xây dựng mô hình hệ thống xử lý nước sử dụng giá thể nêu trên cùng với chỉ tiết về giá thể và các ghỉ nhận kết quả thí nghiệm
Mức độ thành công của đồ án phụ thuộc nhiều vào hiệu quả xử lý nước thải mà
giá thể trên đáp ứng được
1.3 Nội dung đỗ án
& Đồ án bao gồm các nội dung chính như sau:
- Tìm hiểu các thông tin khoa học về VSV trong xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí bao gồm: chủng loại VSV, quá trình sinh trưởng và phát triển,
các điều kiện cần thiết cho quá trình phát triển của chúng:
- Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải theo phương pháp sinh trưởng kết
bám hiếu khí;
-_ Thu thập các thông tin liên quan đến cây lùn nước, các đặc tính phù hợp với
kỹ thuật xử lý nước thải theo phương pháp kết bám hiếu khí;
-_ Xây dựng mô hình thí nghiệm: Vật liệu, kích thước, chỉ tiết cấu tạo và sơ đồ
hệ thống thí nghiệm;
-_ Các bước tiến hành thí nghiệm, các thông số khảo sát được ghi nhân;
- Théng ké kết quả, tính toán hiệu suất xử lý và nhận xét khả năng xử lý nước
của giá thê;
-_ Kết luận và đưa ra quan điểm về đồ án;
1.4 Phương pháp luận khoa học
Đề án hình thành dựa trên các nhận định ban đầu về:
1.4.1 Các đặc tính phù hợp để làm giá thể xử lý nước của thân cây lùn
nước
Thân cây lùn nước là loại vật liệu thiên nhiên, rất nhẹ, có nhiều lỗ nhỏ chạy đọc thân, có thể bền trong môi trường nước trong thời gian vài tháng khi chưa được
_—ỄẰỄẰỄẰỄẰỀỄ-— Ầ
Trang 11Đồ án tốt nghiệp -
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí r.: ¬ x<zs-ằa-ẳ-a-rr=
gia cố gì hết, là loại cây hoang dai, dé trồng, phát triển nhanh, có rất nhiều ở vùng sông nước Tất cả cho thấy đây có thể là loại giá thể phù hợp với việc xử lý nước thải
1.4.2 Bé sinh học hiếu khí kết bám
Sử dụng bể sinh học hiếu khí là một kỹ thuật xử lý nước thải tập trung vào việc
xử lý lượng ô nhiễm hữu cơ trong nước thải (có thể xử lý một phần nitơ) Cấu tạo
bề tương đối đơn giản, thời gian lưu nước rất đa dạng tùy theo loại giá thể và loại
nước thải đầu vào Hiệu suất xử lý khá cao đối với nước thải sinh hoạt hay nước
thải đô thị (có thể đạt 80% BOD) Nguồn tài liệu khoa học chuyên môn về công nghệ này cùng với các loại giá thể tương ứng cũng không quá hạn chế
1.4.3 Cơ sở lý thuyết về vi sinh vật sinh trưởng cố định trong xử lý nước
thải
Trong thực tế khi môi trường đảm bảo được đủ chất dinh dưỡng (chất nền) cộng
với sự có mặt của lớp giá thể thích hợp thì quá trình sinh trưởng cố định sẽ chiếm ưu thế so với sinh trưởng lơ lửng Cho dù trong điều kiện hiếu khí hay ky khí thì
lượng bùn sinh ra cũng hạn chế hơn so với sinh trưởng lơ lửng Một hệ thống có sự tham gia của quá trình sinh trưởng cố định sẽ dễ dàng khởi động hơn Dù cho
có sự gián đoạn một thời gian thì việc vận hành trở lại cũng không gặp nhiều khó
khăn đối với hệ thống này
1.4.4 Việc chọn lựa loại nước thải đầu vào
Vì giá thể làm từ thân cây lùn nước là một loại giá thể hoàn toàn mới chưa có
trong kỹ thuật xử lý nước thải trước đây Đề án được thực hiện với mục đích là
khảo sát khả năng xử lý nước thải của giá thể này thông qua thí nghiệm mô hình cho nên tác giả có chủ ý lựa chọn loại nước thải đầu vào có tính chất ô nhiễm
không quá phức tạp, nộng độ ô nhiễm không quá cao và trong khả năng xử lý của
hệ thống Loại nước thải được chọn xử lý thí nghiệm là nước thải đô thị với chỉ số
ô nhiễm được khống chế tương dương COD = 600 mg/l
Với các cở sở ban đầu mà tác giả nhận thây, tác giả lây đó làm cơ sở lý luận cho
việc hình thành và thực hiện đỗ án này
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thê Trong Bể Sinh Học Hiếu Khí
a
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo - tổng hợp - trích dẫn tài liệu khoa học chuyên môn từ các nguồn
như sách kỹ thuật xử lý nước thải, các tài liệu về vi sinh vật trong xử lý ô
nhiễm môi trường, các trang web trong và ngoài nước đăng tải các vấn đề
môi trường liên quan, và các đồ án tương tự trước đây
- Thu hoạch và chế tạo giá thể Chụp ảnh tư liệu của cây lùn nước tại vùng
sinh thái tự nhiên, đo đạt quy cách giá thé
- Thiết kế và xây dựng mô hình xử lý nước thải theo công nghệ của bể sinh
học hiếu khí kết bám Chuẩn bị nguồn vật tư và thiết bị như kính, inox, keo
silicon, ông nhựa, máy nén khí, dao cắt
- _ Tạo nguồn vi sinh vật giống để cây vào bể sinh học hiệu khí kết bám;
- Vận hành và điêu chỉnh hệ thông xử lý;
- Ký hiệu mẫu, chọn điểm và thời điểm lây mẫu Lây mâu và phân tích mẫu
theo phuong phap tiéu chuan cia MY (American Standard Methods);
- Lap bang biéu thống kê kết quả phân tích mẫu;
-_ Lập biểu đồ thể hiện sự biến đổi hiệu suất xử lý đôi với từng chỉ sô ô nhiễm
theo từng chế độ thủy lực của hệ thống:
-_ Trong từng bước tiến hành đồ án, tham khảo ý kiến của giao viên hướng dẫn;
a ga
Trang 13CHUONG 1:
TONG QUAN - TAI LIEU
sẻ Quá trình sinh học cơ bản trong xử ly nước thải
* Sinh trưởng kết bám
wk Mô tá đặc điển nhận dạng và đặc tính sinh học của cây lùn nước
ab Một số công nghệ xử lý và giá thể
Trang 14Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bế Sinh Học Hiếu Khí
———
CHUONG 1:
TONG QUAN - TAI LIEU
1.1 Quá trình sinh học cơ bản trong xử lý nước thải
Xử lý nước thải bằng tác nhân sinh học dựa vào các dạng lên men khác nhau Lên
men là sự phân huỷ một số chất hữu cơ, chúng thường kèm theo sự thoát khí dưới tác dụng của các enzym đo vi sinh vật tiết ra
1.1.1 Sinh trưởng của VSV
Nếu môi trường thích hợp thì sau khi cấy, VSV sẽ phát triển cho đến khi các chất dinh đưỡng cạn kiệt Tiến trình sinh trưởng và phát triển này bao gồm nhiều giai
đoạn:
% Giai đoạn tiềm tàng
Trong giai đoạn này, tế bảo tổng hợp các enzym cần thiết cho sự chuyên hoá chất
nền (chất dinh đưỡng trong nước thải) Giai đoạn này thật sự quan trọng khi mà
nước thải không được cấy VSV thích hợp trước (trường hợp của một số loại nước
thải công nghiệp) Trong suốt giai đoạn này không có sự tái tạo tế bào Như vậy tốc độ sinh trưởng bằng 0: X= Cie = Xo Xẹ : là mật độ tế bào ở thời điểm t = 0 _—=0 dị
& Giai đoạn sinh trưởng theo số mũ
Giai đoạn này đạt được khi tỉ lệ tái tạo tế bào đạt mức cao nhất và ôn định trong điều kiện không hạn chế nồng độ chất nền Giai đoạn này được đánh giá bằng thời
gian sinh trưởng t; hoặc là gấp đôi số lượng vi khuẩn tối thiểu Trong giai đoạn
này, tốc độ sinh trưởng N =0 tăng tỷ lệ thuận với X (từ đó có được đường cong
KH
==œ=œ== ằằằằ ÒỒẳằỒỒÔÔ
Trang 15Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí eee
hàm mũ) Trên trục tung bán logarit, đường cong này có dạng của một đường thắng Phương trình: La dt X HL, Sta ¬- 1, _ Với H„ là tỉ lệ sinh trưởng cực đại hoặc: bos =H, Œ,~f) Log2 _ 0.693 KH, t, duoc xat dinh vi Xz = 2X, : t, = # Giai đoạn chậm dần
Giai đoạn này tương ứng với sự cạn kiệt của môi trường nuôi cấy cùng với sự biến
mắt của một hay nhiều phần tử cần thiết cho sự sinh trưởng của VSV Trong một vài trường hợp, giai đoạn này được gây ra bởi sự tích tụ các sản phẩm ức chế sinh
, ` A 7 A A ^ cA x dX
ra trong quá trình chuyển hoá vật chât của VSV X tiếp tục tăng nhưng ¬ lại giảm
% Giai đoạn ôn định
X đạt trị số X„a„ Sự sinh trưởng dừng lại ngay cả khi các tế bào vẫn còn một hoạt động chuyên hoá nào đó
# Giai đoạn suy giảm
Mật độ tế bào giảm xuống vì số lượng tế bào bị chết tăng do các enzym tự tiêu huy
1.1.2 Hoạt tính của sinh khối vi khuẩn
Trong tất cả các phương pháp lên men, khối lượng của các vi sinh hiện có là một
thông số quan trọng, đó là mức độ hoạt động của VSV mà người ta đang tìm cách
tối ưu hoá
Nhiều phương pháp đã được đề suất để đo sinh khối vi sinh như phương pháp đo ATP (Adénosine Triphosphate), phương pháp do AND _ (dcide Désoxyribonucléique), phuong pháp đo hoạt tính khử hydro Tuy nhiên người ta
thường dùng phương pháp đo nhịp thở
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp - /
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiệu Khí
=e
1.1.3 Sw loai bé chat nén
Với một khối lượng vi sinh đã cho, tốc độ biến mắt của chất nền S theo thời gian
có thê có nhiều dạng Người ta thường dùng khái niệm cấp phản ứng Một phản
ứng bằng khơng nếu như © =hing số Điều đó có nghĩa là tốc độ phản ứng
t
không phụ thuộc vào nồng độ chất nền Trong trường hợp ngược lại chúng ta có
dang quan hệ: “ = K 6” Người ta gọi đó là phản ứng cấp n
Khi xử lý nước, tiến trình của S theo thời gian với một khối lượng vi sinh đã cho
và không đổi, thường có dạng:
S
Vv
Hình 1.1 Sự thải loại chất bền
Ở thời gian đầu chúng ta có phản ứng cấp 0 Sau đó khi nồng độ chất nền trở nên
thấp hơn một giá trị nào đó thì có sự thay đổi cấp phản ứng và như vậy có sự chậm
dần của của tốc độ biến mất chất nền Điều đó cũng có nghĩa là những phần cuối
cùng của chất nền thường khó bị thải loại Giai đoạn đầu tiên tương ứng với
những hiện tượng phức tạp của sự hấp thụ sinh học và của sự kết bông các chất
keo; tiếp theo đó là sự biến mắt của chất nền mà chúng liên quan đến việc các vi
khuẩn sử dụng chất nên
1.1.4 Các chất độc hại và sự ức chế
Sự phát triển của vi sinh vật đòi hỏi các điều kiện môi trường khá nghiêm ngặt
Trong các điều kiện đó thì nhiệt độ và pH đóng vai trò hết sức quan trọng Môi
trường cũng không được chứa các chất độc hại hay các chất ức chế làm cho hoạt
động của VSV bị chậm lại hoặc bị đừng lại một cách không thuận nghịch
Phần lớn các kim loại nặng đều là chất độc hại với vi khuẩn trong xử lý nước
Điều đó thường xảy ra với Đồng, Crom, Niken, Thuỷ Ngân và Chì Các kim loại
này phản ứng với hay giữ nguyên một số enzym mà chúng giữ lại khi thắm qua
====Ôẽẽ C SS
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí màng tế bào, hoặc là phá huỷ hay làm thay đổi hoạt tính của enzym hay làm thay
đổi tính thấm của màng tế bào Các anion như là Xyanua, Clorua, Asenat, Cronat,
Bicronat, đều có phản ứng tương tự Các Halogen và một số hợp chất hữu cơ cũng có thê tham gia vào quá trình phân huỷ protein hay phá huỷ một số thành phần của
tê bào
Với các chất độc hại khác nhau, VSV cũng sẽ có sự nhạy cảm (Sensitive) khac
nhau Sự nhạy cảm này phụ thuộc vào trạng thái lý học của chúng Một số chủng vi khuẩn lại có khả năng giải déc (Detoxication) nhu Xyanua hay Phenol
Thực tế cho thấy, một số kim loại có thể tham gia vào thể kết bông vi khuẩn dưới
dạng hữu cơ - kim loại mà không làm rối loạn sự sinh trưởng của vi khuẩn Tuy nhiên cần lưu ý rằng nếu lượng kim loại trong bùn vượt mức cho phép thì sẽ làm
cho bùn trở nên độc hại và có thể không sử dụng lại cho nông nghiệp Khi đó bản
thân một số chất chuyển hoá trở thành chất ức chế cho các hoạt động vi sinh
(Nguôn: Số Tay Xử Lý Nước Tập ])
1.2 Sinh trưởng kết bám
1.2.1 Kết bám hiếu khí
Phương pháp sinh trưởng kết bám (4/ached Growih) thường dùng để loại bô chất
hữu cơ trong nước thải (BOD) Nó cũng được dùng để hồ trợ cho quá trình nitrat hóa Quá trình sinh trưởng kết bám có thể ứng dụng trong bể lọc nhỏ giọt
(Trickling Filters), bé tiép xuc sinh hoc quay (Rotating Biological Contactors),
hay bê nitrat hóa dùng giá thể có định (Fixed-film Nitrification Reactors) Theo Metcalf and Eddy, 1991
Trong bê phản ứng sinh học kết bám, chất bân trong nước thải bị phân hủy bởi số
lượng lớn VSV ( có thể là VSV hiếu khí, ky khí hay VSV tùy nghỉ) sống bám trên
bề mat vat ligu loc (Media) Cac loai VSV (Aerobic, Anaerobic, and Facultative)
tạo một cái màng sinh học hay một lép nhon (Biological Slime Layer ) trén bề mặt
giá thể Các chất hữu cơ từ trong nước thải bị hấp thu lên lớp màng sinh học hay
lớp nhờn này Ở phần (lớp) ngoài của lớp nhờn sinh học này, VSV hiểu khí
(Aerobic Microorganisms) sẽ phân hủy các vật chất hữu cơ Khi VSV phát triển, độ dày của lớp màng này cũng tăng lên và ôxy cũng bị sử dụng hết trước khi nó có
thể thâm nhập vào tận trong cùng của lớp màng sinh học Theo cách đó, một môi
trường ky khí sẽ hình thành ở gần sát bề mặt giá thể Các vi sinh vật ở gần bề mặt
=7 666 Ô c= :ssssằsaaaeẹwm
GVHD: TS NGUYEN NGQC BICH_ -8- SVTH: PHAM TAN TAI
Trang 18Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sứ Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí
giá thể không lấy được nguồn hữu cơ bên ngoài vì thế chúng có xu hướng hô hấp nội sinh Đây là nguyên nhân làm cho VSV mất đi khả năng bám vào bề mặt giá thể và chúng dễ bị nước cuốn trôi đi lớp màng nhờn khỏi giá thể Hiện tượng này
duoc goi 1a su tréc ra (Sloughing), đồng thời một lớp màng sinh học mới sẽ được hình thành Hiệu quả xử lý Nitơ và chất bân hữu cơ trong nước là khá cao (theo nghiên cứu của Chiu và các công sự - 1996) khi áp dụng tiến trình sinh học hiểu
khí kết bám trên bể phản sinh học có lớp giá thể cố định cùng dòng khí và nước
thải đi từ bên dưới lên
Một nghiên cứu của Westerman và các cộng sự vào năm 1298 nhằm đánh giá mức
độ xử lý nước thải từ công nghiệp chăn nuôi lợn đối với bể sinh học hiếu khí kết
bám sử dụng giá thể cố định Một mô hình (Pilot) xử lý với lưu lượng lên đến
8m”/ngày được theo dõi trong suốt 12 tháng Hệ thống xử lý gồm có hai bê phản
ứng đặt nối tiếp Các bể phản ứng sinh học có tổng thể tích là 1.76mỶ và giá thê
bên trong là nhựa dẻo Tải lượng trung bình là 6.6 kgCOD/ngày/m giá thể Hệ
thống đã loại bỏ được 72% COD, 57% V§ và 76% SS, 49% N tổng Hiệu quả xử
lý bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ khi mà hiệu suất xử lý cao nhất vào các tháng nóng Có thể nhận thấy rằng ứng dụng quá trình sinh trưởng kết bám vào công tác xử lý
nước thải ngày càng trở nên phổ biến và cho kết quả cao Ngày càng có nhiều giá
thê mới được nghiên cứu, mở ra một triển vọng tốt cho ngành xử lý nước thải
(Nguồn: Dịch từ "Allison Paige Kirkpatrick December 2001 Evaluation of an
attached growth organic media bioreactor for swine waste treatment and odor
abatement)
1.2.2 Mang sinh hoc
Phần lớn các vi sinh có khả năng xâm chiếm bề mặt của một vật thê rắn (giá thể)
trong môi trường nước có đủ ôxy, chất hữu cơ và muối khoáng (Mineral) Việc
cố định trên bề mặt vật rắn được thực hiện nhờ một chất keo Exopolymeres Polyme do vi khuan tiét ra va bén trong chất keo đó vi khuẩn có thể chuyên động
nhất định Việc xâm chiếm bể mặt giá thé lúc đầu thực hiện ở một số điểm và từ
những điểm này, màng sinh học sẽ phát triển rộng ra cho tới khi nào toàn bộ bề
mặt giá thể được bao phủ một lớp đơn tế bào Từ lúc đó trở đi, các tế bào mới sinh
ra và tiếp tục bao phủ lên lớp ban đầu
GVHD: TSNGUYÊNNGỌCBÍCH -9- SVTH: PHẠM TẤN TÀI
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí
Ôxy và chất dinh dưỡng được nước cần xử lý vận chuyển và khuếch tán qua bề dày của lớp màng sinh học cho tới khi nào mà lớp tế bào trong cùng không thê tiếp xúc được Sau một thời gian nhất định sẽ xuất hiện sự phân tầng của màng sinh học, với lớp ưa khí chồng lên lớp ky khí Tầm quan trọng của hai lớp này phụ thuộc vào loại chất phản ứng và chất nên
Việc ứng dụng màng sinh học trong xử lý nước cho thấy rằng: Chừng nào màng sinh học có độ dày mà sự khuếch tán ôxy trở nên hạn chế ở các lớp sâu bên trong
thì tỷ lệ sử dụng chất nền sẽ ổn định tại một hằng số Bề đày hiệu quả của màng sinh hoc là từ 300 - 400 micromet;
Nói chung, hoạt tính của vị khuẩn cố định trên giá thể cao hơn hoạt tính của vi
khuẩn trong trạng thái tự do (Nguồn: Số Tay Xử Lý Nước Tập I) 1.2.3 Vi sinh vật điển hình * Crawling Ciliates Là loài vi khuẩn có léng mao di chuyén dugc, c6 thé tìm thấy chúng trong các bể phản ứng sinh học kết bám Hình 1.2 Crawling Ciliates + Rotifers
Là một quần thé (Population) gdm nhiều loài tế bào vi sinh sống bám trên vật liệu
có cầu trúc xốp Rất nhạy cảm với môi trường có tải lượng BOD cao cùng với độc
tố (toxin) Chúng có thể làm giảm BOD, độ đục, đồng thời có khả năng kiểm soát
EE
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí
TT —
quá trình phát triển của màng nhờn cái mà có thế dẫn đến điều kiện ky khí Chúng
cũng có khả năng làm tăng cường sự thâm thấu ôxy a: Hinh 1.3 Rotifers (Nguon: hitp:/www.environmentalleverage.com/microscopic%20analyses.him) * Nematode (Giun trén)
Giun tròn là loài động vật không xương sống tự do, thường chỉ thị cho bùn lâu
ngày tuổi, chỉ số MLSS cao, tỉ số F/M thấp hay MCRT cao Chúng ăn các loài vi khuẩn khác Giun tròn và giun tơ là các loài thường có mặt trong nước thải, chúng
Trang 21Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí TT el * Ciliates
Phát hiện sự tổn tai của chúng trên giá thể trong các bé phản ứng sinh học, chúng góp phân vào quá trình khử Nitơ trong nước thải
Hinh 1.5 Ciliates
(Nguén:http://www.anoxkaldnes.com/Eng/c2fouc 2/ifas.him)
1.3 Mô tả đặc điểm nhận dạng và đặc tính sinh học của cây lùn nước Cây lùn nước có tên khoa học là Schumanianthus Dichotomus (tên tiếng Anh là Clinogyne Dichotomus), \a cy moc thành bui, cao 1 - 1.5 m, phân nhánh lưỡng
phan (Dichotomous), than cây hình trụ tròn, vỏ thân màu xanh đậm Lá màu xanh |
đậm, hình bầu dục đài từ 7 - 15cm có cuống ngắn, dày 1 - 2 mm Lá không có
lông Phát hoa ở chóp nhánh dài đến 35cm, hoa màu trắng, lá hoa song đính, dài
12cm, cánh hoa dài 3 cm., noan sao (Ovary) cé léng Qua to lem, cắt ngan có ba
vạch tròn, có ba hột (Hình 1.6) |
Lùn nước sông ở vùng có sông rạch nước ngọt, có nhiêu ở vùng Nam Bộ Việt |
Nam Nhân dân thường dùng lá gói bánh, dùng vỏ thân làm dây hay dệt thảm,
bế (Nguồn: Phạm Hoàn Hộ - CÂY CO VIET NAM TAP 2)
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí ———
Hình 1.7 Hoa và quả cây lùn nước 1.4 Một số công nghệ xử lý và giá thể
1.4.1 Lọc nhỏ giọt (Trickling Filter)
* Giới thiệu lọc nhỏ giọt
Lọc nhỏ giọt là một quy trình xử lý nước thải theo cơ chế sinh trưởng kết bám
hiếu khí được phát triển sớm nhất Kỹ thuật đơn giản này đã được sử dụng gần
100 năm nay nhằm cung cấp một phương pháp xử lý nước thải chi phí thấp và dễ
bảo dưỡng
-=›ẦẦ_—
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thế Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí
Kỹ thuật lọc nhỏ giọt rất đơn giản, rất phù hợp với những nơi có diện tích đất hẹp
Bởi vì có thiết kế linh hoạt, lọc nhỏ giọt có thể phù hợp với nhiều cường độ nước
thải khác nhau nhưng lọc nhỏ giọt lại tạo ra bùn thứ mà cần phải có công đoạn xử
lý thích hợp kế tiếp và bể lọc nhỏ giọt cần được giữ trong điều kiện mát mẻ đề
đảm bảo hiệu quả xử lý Bên cạnh đó, cũng cần sự theo dõi thường xuyên của
người vận hành
Một bể lọc nhỏ giọt có giá thể không chìm trong nước là loại điển hình Nước thải
được phân phối đều trên bề mặt lớp vật liệu lọc bang sdi, da hay nhya (plastic)
Nước thải thấm qua lớp vật liệu lọc trước khi đi vào đường ống thu gom và thải ra ngoài
#c - Hoạt động của bể lọc nhỏ giọt:
Việc loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải nhờ vào lớp màng sinh học bên ngoài vật liệu lọc nơi mà VSV bám vào và phân hủy chất hữu cơ Màng sinh học rất mỏng
và cuối cùng cũng tróc ra khỏi bề mặt giá thể và một lớp màng sinh học mới lại
mọc lên thay thé và tiến trình lại tiếp tục khi hệ thống được chăm sóc tốt fl Tớ Te " me = : ie ¬ Hình 1.8 Lọc nhỏ giọt
Nếu không có quá trình tróc của lớp màng này, khối giá thể có thể bị tắc nghẽn
theo đó điều kiện ky khí sẽ hình thành - nước thải ra phải được đưa tới một bê
trim tich (Sedimentation Tank - Bê lắng ) nơi mà chất rắn và nước đã xử lý tách
Trang 24Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí ơ——— 1.4.2 Bề tiếp xúc quay Rotofix”" + Mota
Rotofix”" là một dạng trục quay sinh học hiếu khí có định, sử dụng cho các hệ thống sử lý nước thải sinh hoạt truyền thống Nó phù hợp với các loại nước thải công sở, nước thải cộng đồng hay nước thải đô thị và phù hợp với một số ứng
dụng khác
RotoFix™ bao gồm nhiều bó ống nhựa PVC nhỏ, bó lại với nhau thành từng bó
Chúng cung cấp một diện tích tiếp xúc lớn trên từng đơn vị thể tích Các bó ống
PVC này lại được cố định chung quanh một trục thép không gỉ nằm ngang Chúng được bảo vệ bằng hai vành đài ngoài bìa và một vành đai trung tâm làm bằng polyme
Hình 1.9 cấu trúc RotofixTM
RotoFix”* được lắp chìm khoảng 55% trong bề và nối trục quay của nó với trục truyền động của bể Roto sẽ quay nhờ vào một động cơ và dây curo truyền động Rotoũx”" hoạt động trên nguyên tắc ngập một nửa của kỹ thuật xử lý truyền thông
w_ Nguyên lý hoạt động
Hệ thống roto quay thật chậm, có kiểm soát tốc độ và hoạt động trông giống như
một thác nước Trong lúc quay, nước thải đã tràn vào các đướng ông ở phân bị ngập nước của roto, phần này sẽ được nâng lên cao theo chuyển động quay lên và rồi nước chảy ra ngoài trở lại bể Không khí trong các ống sẽ giải phóng ra khi
GVHD: TS NGUYEN NGQC BICH - 15- SVTH: PHAM TAN TAI
Trang 25
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sứ Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thế Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí
phần roto chìm trong nước cộng với lượng khống khí hòa tan do xáo trộn
(Disorder) từ thác nước Hệ thống hiếu khí kép này làm tăng quá trình phân hủy
(Decomposition) chat ban thông qua việc cung cấp oxy một cách dồi dào trong
điều kiện vận hành đơn giản và chi phí thấp
Hình 1.10 RotofixTM đang vận hành
Màng sinh học hình thành từ sự kết bám của vi khuẩn trên vật liệu carbon, khi mà
các ống của roto ngập trong nước Sinh khối này tiếp tục tái sinh khi nó bị tróc
khỏi giá thể và theo cách đó, khuẩn lạc mới sẽ hình thành
Thiết kế cải tiến này loại trừ được các trở ngại cùng với sự hình thành nên các chất
gắn kết sinh học theo đó tăng mức độ tin cậy về mặt cơ học hơn
* Uudiém
- Hiéu suất cao, phù hợp với các phương pháp xử lý bật cao
- Cấu trúc modul, dễ dạng mở rộng cho từng dự án
Trang 26Đồ án tốt nghiệp ; Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiệu Khí a - Cum dan cu - Bénh vién - Nganh dịch vụ - thương mại (Nguon: www premiertech.com/ecoflo/biofilter/wastewater/rotofix html) 1.4.3 OXYPURE™ % Méta
Giá thể cố định dùng trong xử lý nước thai OXYPURE™ do nha san xuat Page
Macrae - New Zealand chế tạo Giá thê là những khối polyethylene đa diện lắp ráp
lại với nhau thành dạng modul với diện tích bé mặt trên 200 m’/m’, là nơi cung
cấp chỗ bám dính cho VSV từ đó làm sạch nước thải
& Cơ chế hoạt động
Màng sinh học sẽ sớm hình thành khi hệ thống OXYPURE”” khởi động Khoảng 4 đến 5 ngày thì quá trình khử BOD; trở nên ổn định BOD; có thể bị khử đến 98%
Hình 1.11 Giá thể OXYPURE”"
Khoảng 5 ngày thì các vi khuẩn nito (Nitrosomonas bacteria) bắt đầu oxi hóa độc
chất Ammonia (NH,) thành nitrite (NO;) Và cuối cùng là sau 10 đến 12 ngày, các
vi khuẩn Nitrobacter sẽ thực hiện quá trình oxi hóa Nitrite (NO;) thành Nitrate (NO;) Như vậy chúng ta có được một vòng nitrate hóa (Nitrification) day da va
hiệu suất của cả quá trình có thể lên đến 97%
— ` RE ee eT
Trang 27Đồ án tốt nghiệp - - - Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thê Trong Bê Sinh Học Hiểu Khí Fixed Bed Media Anaerobic Anoxic Aerobic
Hinh 1.12 Mang sinh hoc
Kết quá xử lý rất thuyết phục trên đạt được là nhờ sự có mặt của một lớp mang
sinh học do vi sinh vật kết bám hiếu khí tạo nên
Tiến trình hình thành sự phân lớp trên màng sinh học đã góp phần làm tăng hiệu quá xử lý nhờ cơ chế phân hủy chất hữu cơ trở nên đa dạng hơn Bên cạnh đó, sự phân lớp này còn có tác dụng quan trong khác là khả năng giúp hệ thống chịu
được sự gây độc hay các trường hợp mắt ôn định của dau vao (Fluctuations in the
effluent load.)
Nước thải vào
Hình 1.13 Hệ thống xử lý nước có sử dụng giá thế OXYPURE”"
(Nguôn: tư liệu -bao gôm cả hình ảnh: www.page - macrae.co.nz/LiveBiofilm htm)
Trang 28Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí == ————_ằẽằẰ— 1.4.4PACMEDIA + Mota
Duoc lam tir céc khuén (Mould) nhya PVC rắn Mỗi khuôn PVC này được ráp chặt vào một cái khuôn kế tiếp Để tạo thành một khối Hình thể của khối
PACMEDIA đảm bảo cho sự phân phối đồng bộ của nước và không khí đi qua
suốt chiều sâu của khối giá thể Toàn bộ diện tích bề mặt của giá thẻ hướng về một phía của khối hình nón nhằm đảm bảo sự đồng nhất (JJomogencous) theo phương
thang dimg (Vertical) cha dòng chảy tư đó hạn chế được sự tắc nghẽn (Clog) PACMEDIA được thiết kế để chống chịu được tia cực tím, sự mục nát (DĐecay),
nắm, vi khuẩn, môi trường axit hay bazơ thường thấy trong nước thải Hình 1.14 Khối giá thể PACMEDIA % Thông số kỹ thuật -_ Diện tích bề mặt: 140m?/m? - Độ rỗng: 95% - Vật liệu: Phiến PVC rắn - da diện - Hinhdang: Dạng khuôn lắp ghép
Trang 29
Đồ án tốt nghiệp -
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bê Sinh Học Hiếu Khí
SẺ ene ey %& Cac img dung
PACMEDIA thích hợp với nhiều ứng dụng cho công việc xử lý nước thải Các ứng dụng tiêu biểu:
-_ Nước thải công nghiệp
-_ Nước thải đô thị - Tháp làm lạnh
- Khử mùi
-_ Khử Nitơ trong nước thải - Thay thế các giá thê đá
& Uudiém
- Tiéu thu it nang luong
- Hiéu suat dang tin cậy
- Chiu dugc áp lực nước và chịu sóc tải trọng
- St dung don giản - Giá rẻ
Theo đó, sử dụng vật liệu lọc sinh học PACMEIA là một cách thức hết sức kinh tế
và hiệu quả để khử BOD, Nitơ, khử mùi trong nước thải hay dùng theo phương pháp ky khí
(Nguon: http://www.modularpacmedia com/pacmedia_specifications htm)
1.4.5 Degremont BIOFOR®
= Mota
Degremont BIOFOR® 1a mét hé théng cdc bé sinh hoc có lớp giá thể cố định chim
trong nước, nước thải và khí đi từ đáy bể lên Nó là một khối hình hộp chứa giá thể và hoạt động như bộ lọc sinh học, theo đó nó loại trừ được sự cần thiết của
bước lọc riêng biệt Hệ thống Degremont BIOFOR thường sử dụng để xử lý BOD; và Nitơ trong nước thải sinh hoạt hay công nghiệp
_———————-— —
GVHD: TS NGUYEN NGQC BICH_ - 20- SVTH: PHAM TAN TAI
Trang 30Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí =e w Hoạt động
Cả dòng nước thải và dòng khí đều được đưa vào đáy bể và dâng lên, nó cho phép
dòng nước thải có nhiều ô nhiễm tiếp xúc với giá thể, nơi mà mức độ oxy hòa là
cao nhất Dòng khí từ dưới đáy bể trồi lên sẽ hạn chế sự kết lại của các bóng khí
do đó nâng cao hiệu quả hòa tan (Dissolve) khéng khi vao nước thải Bên cạnh đó, sự phân phối khí và nước thải được đảm bảo đồng đều khắp bề mặt bể sinh học, tạo điều kiện cho nước thải tiếp xúc đều với khối giá thể, sinh khối phát triển đồng nhất và tránh duoc sy gian doan (Interrupted) hay sự tắc nghẽn bóng khí Và trong khi các hoạt động sinh học diễn ra mạnh mẻ nhất ở một nửa bên dưới khối giá thể và nước thải đã xử lý nắm bên trên, mùi hôi (2đøowz;) sẽ bị hạn chế trong quá trình loc (Filtration)
Hinh 1.15 Hé thong Degremont BIOFOR®
+ Uudiém
- _ Có thể giảm bớt quá trình lọc thứ cấp, theo dó tiết kiệm chi phí cùng với hạn chế các sự cố liên quan đối với những hệ thống xử lý truyền thống:
- _ Tiết kiệm không gian;
Trang 31Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thế Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí el Treated Process (Oxygenation) Air Etyg _— ash Water (Scour Air Hinh 1.16 BE BIOFOR® d4 Nhược điểm
Khi áp dụng hệ thống này một cách hoàn toàn tự động thì việc đòi hỏi người quản
lý và vận hành xử lý phải được huấn luyện chuyên môn tốt nhằm đảm bảo an tồn
(ngn: htip:/www.depweb.state.pa.us/biofor.him) 1.4.6 Một số giá thể có nguồn gốc thực vật
Theo dé tai tét nghiép tién si nganh kj thuat sinh hoc (Biological Engineering): Evaluation of an attached growth organic media bioreactor for swine waste treatment and odor abatement, cua Allison Paige Kirkpatrick vao ndm 2001 tai dai hoc Mississippi State University, trong do éng da tién hanh các thí nghiệm sử dụng cây dâm bụt, cùi bắp và vụn gỗ đề làm giá thể xử lý nước thải ngành chăn nuôi lợn
Trang 32
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí ii
Hình 1.18 Mô hình xử lý nước thai
Cây dâm bụt (Kena/ được sử dụng như là giá thể xử lý nước thải trong khi đó,
cùi bap (Corncob) va vun gd (Hardwood Muich) thi sir dung (làm gia thé xử lý nước) để so sánh hiệu quả với giá thé dam but
Trang 33
Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiểu Khí nơ Am 7 row es i oo meu a SV re Hình 1.20 Giá thể vụn gỗ
Kết quả nghiên cứu cho thấy, tất cả giá thể dâm bụt, cùi bắp, vụn gỗ đều có khả
năng được sử dụng làm giá thể trong bể phản ứng sinh học Chúng đều cho thấy
có hiệu quả làm giảm COD, cac axit bay hoi va Phenol trong nước thải khi so sánh với một hệ thống có kiểm soát (trong đề tài này gọi là Comiroled System)
Trang 34
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí
Hiệu quả làm giảm COD, axít bay hơi, phênon của chúng khi so sánh với hệ thống
có kiêm soát trung bình là 50%, 88%, 79% tương ứng
Trong suốt quá trình nghiên cứu, giá thể cây dim but cho thấy răng chúng đảm bảo được hiệu quả xử lý tối thiểu trong hai tuần trước khi cần thay thế Vấn đề nghiên cứu về độ bền bỉ của giá thể này cần tiến hành riêng biệt trong một nghiên
cứu khác
GVHD: TS NGUYEN NGQC BICH_ -25- SVTH: PHAM TAN TAI
Trang 35
CHƯƠNG 2
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
ah Giá thể làm từ thân cây lùn nước
i M6 hinh bé sinh hoc hiéu khi
Trang 36
Đồ án tốt nghiệp „ Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thê Trong Bê Sinh Học Hiệu Khí a
Chuong 2:
VAT LIEU VA PHUONG PHAP
2.1 Giá thể làm từ thân cây lùn nước
2.1.1 Tính chất và cấu trúc của giá thể từ thân cây lùn nước
Phần thân cây lùn nước sau khi bóc hết vỏ cứng bên ngoài sẽ là một vật liệu nhẹ, xốp (spongy), có nhiều lỗ nhỏ li tí chạy dọc chiều đài của thân Vật liệu này có tính hút nước, trương nớ cao (ban dầu cho thấy có khả năng trương nở gan gap đôi trong môi trường nước thải) Khi cắt thành từng lát mỏng sẽ cho nhiều điện tích bề
có thé trên 200m /mỉ
Hình 2.1 Thân cây lùn nước sau khi phơi khô
Vật liệu này có khá năng chịu được môi trường nước ô nhiễm cao và có thê bền bỉ trong nhiều tháng, giá thành thì lại cực rẻ Có thể nói vật liệu từ thân cây lùn nước
hội đủ các ưu điểm và thể hiện tính phù hợp khi sử dụng nó làm giá thể xử lý nước thải (với mức độ thí nghiệm ban đầu)
7” 7ÏÚ.mr —-“.—~mẳ.xsaaaa-nzwzsmơơmm
Trang 37
Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thế Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí
Trong khi đó nguồn cung cấp là đổi dào và hoàn toàn chủ động khi có thể trồng
thêm cây lùn nước và thu hoạch thường xuyên, thêm vào đó là cách chế biến giá
thể từ cây lùn rất đơn giản
Pr ae
Hình 2.2 Giá thể từ phần thân cây lùn nước
2.1.2 Quy trình tiến hành chế tạo giá thể từ cây lùn nước - Thu hoạch cây lùn già
-_ Bóc vỏ và giữ lại phân lõi
- Phoi khô
- C&t thanh timg doan 5 - 7mm
- Ngam (Soaking) trong nước sạch và xả lạt vài lần
-_ Luộc trong nước sôi trong thời gian 15 phút
- Ngâm trong nước sạch và xả lại vài lần
-_ Để ráo nước và sử dụng ngay
2.1.3 Quy cách giá thể
- Duong kinh trung bình : 15mm
- D6 dày trung bình: 5mm
Trang 38Đồ án tốt nghiệp
Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bề Sinh Học Hiếu Khí co ằŠẽ=—
-_ Diện tích bề mặt: ~ 200m /m”
- Cánh thức sắp xếp: Ngẫu nhiên
-_ Vi trí cô định: Giữa bề (xem bản vẽ)
- Dung tích sữ dụng: 48 lit (50% thé tích bể sinh học)
Hình 2.3 Kích thước giá thể 2.2 Mô hình bể sinh học hiếu khí
2.2.1 Hệ thống mô hình xử lý
Hệ thống mô hình xử lý gồm có:
- Bể chứa nước đầu vào có dung tích 100 lít
- Bésinh hoc hiếu khí - kết bám có dung tích 112 lít, phần xử lý là 96 lít
- Bề chứa nước sau khi xử lý có dung tích 20 lít
- Máy nén khí ACO - 001(China), công suất 18W, lưu lượng khí nén 30
Trang 39Đồ án tốt nghiệp Nghiên Cứu Sử Dụng Cây Lùn Nước Làm Giá Thể Trong Bễ Sinh Học Hiếu Khí L_— —_— S_SÖ_ỂÖỒỘò.ẦẦ Ầ `—t``wxxwml Giá thể | B Máy nén khí TH | Sàn phân phối nước Ống dẫn khí: A : đầu vào B: đâu ra Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống xử lý
Nước thải từ trong bê chứa A, dưới áp suất thủy tỉnh theo ống dẫn chảy vào đáy bê
sinh học, đồng thời không khí được máy nén khí đưa vào đáy bể sinh học Tại đây, dòng nước thải và dòng khí sẽ đi lên và phân phối đều khắp tiết diện của bê nhờ
sàn phân phối Nước thải và không khí sau khi hòa trộn với nhau sẽ đi lên qua lớp
giá thể Tại đây, các quá trình sinh học diễn ra và qua đó nước thải được xử lý
Sau khi đi qua lớp giá thể, nước đã xử lý tràn ra ngoài theo ống dẫn vào bê chứa
2.2.2 Cấu tạo bề sinh học
Đơn vị chính trong hệ thống này là bể lọc sinh học có lớp giá thể ngập trong nước
Bể có dung tích 112 lít (400mm x 400mm x 700mm) Dung tích xử lý 96 lít
(400mm x 400mm x 600mm) trong đó phần giá thể chiếm 50% thể tích và được
cố định ở giữa bẻ Bể được làm bằng kính thuỷ tinh có độ dày 8mm Giá thể được
cố định trong bể bằng sàn (vật liệu inox) chắn trên và sàn đở dưới Nước và khí sẽ
phân phối đều trước khi tiếp xúc với lớp giá thể nhờ một tắm inox có khoan nhiều
lỗ nhỏ dùng làm sàn phân phối nước và khí đặt bên đưới san đở lớp vật liệu lọc
(cách sàn đở vật liệu lọc 50mm) Hệ thống đầu phân phối khí có dạng hình cầu,
được đặt ở day bé Các quả cầu cấp khí sẽ nối với máy nén khí bằng ống dẫn nhựa
Ø@ómm
— 66=6=6====== CÔ _- SS
