Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng mảng vi sinh

Nhiều nơi thế giới như hệ thống xử lý bằng hoạt tính, hệ thống xử lý kỵ khí kiểu UASB; các kiểu dạng khác nhau của lọc sinh học kỵ khí và hiếu khí; hệ thống xử lý kết hợp kỵ khí/ hiếu kh

Trang 1

CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT

Bể UASB : Bể lọc kỵ khí có lớp cặn lơ lửng

BOD5 : Biologycal Oxygen Demand- Nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày( mgO2/l H2O)

COD : Chemical Oxygen Demand- Nhu cầu oxy hoá học (mg O2/l H2O)

DO : Dissolved Oxygen- Lượng oxy hoà tan

MLSS : Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng

SS : Hàm lượng chất rắn lơ lửng

SVI : Sludge Volume Index- Chỉ số thể tích bùn

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

Tp HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

Khĩa luận quản trị nhân lực

Trang 2

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 : Nồng độ các iôn hữu cơ và vô cơ trong nước thải sinh hoạt 6 Bảng 2.2 : Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt 7 Bảng 2.3 : Lưu lượng nước thải ở một số nhà máy điển hình 8 Bảng 2.4:Thành phần hoá học trung bình của một số nước thải công nghiệp.9 Bảng2.5 : thành phần tính chất nước thải sản xuất công ty VISSAN 10 Bảng 2.6 : kết quả phân tích tính chất nước thải ở một số cơ sở sản xuất trên địa bàn Tp.HCM (2005) 11 Bảng 2.7 : Ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải 19 Bảng 2.8 : Hệ thống các phương pháp và công trình xử lý sinh học nước thải theo nguyên lý oxy hoá 27 Bảng 2.9: Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải 28 Bảng 2.10: Nồng độ các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật để xử lý nước thải

( theo M X Moxitrep 1982) 30 Bảng 3.1 Một số giống chính trong quần thể vi khuẩn 54

Trang 3

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Đường cong sinh trưởng của sinh vật 13

Hình2.2: Sàng chắn rác thô 16

Hình 2.3: Sàng chắn rác tinh 16

Hình 2.4: Sơ đồ cánh đồng tưới 20

Hình 2.5: Hồ sinh học 20

Hình 2.6: Một số loại vi khuẩn trong nước thải 38

Hình 2.7: Hình dạng của virus 40

Hình 2.8: Một số nguyên sinh động vật 42

Hình 3.1: Cấu tạo của màng lọc sinh học 46

Hình 3.2: Đĩa quay sinh học 47

Hình 3.3: Lọc sinh học nhỏ giọt 48

Hình 3.4: Cấu tạo bể lọc sinh học có vật liệu ngập nước 49

Hình 3.5 : Sơ đồ chi tiết bể lọc sinh học 40

Hình 3.6: Hạt lọc nổi PS 51

Hình 3.7: Vật liệu đệm cho vi sinh vật dính bám 51

Hình 3.8 : Vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter 59

Trang 4

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 4.1: Biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian trong giai đoạn thích nghi

71

Đồ thị 4.2: Biểu diễn hiệu quả khử COD với thời gian lưu nước 24h 72

Đồ thị 4.3: Biểu diễn hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu nước 12h 73

Đồ thị 4.6: : Biểu diễn hiệu quả khử COD với thời gian lưu nước 2h 76

Đồ thị 4.7: Đồ thị Ln (CODra/CODvao) theo H ở tải trọng thể tích 1.244 m3/m2.ngày 77

Đồ thị 4.8: Đồ thị Ln (CODra/CODvao) theo H ở tải trọng thể tích 2,488 m3/m2.ngày 78

Đồ thị 4.9: Đồ thị Ln (CODra/CODvao) theo H ở tải trọng thể tích 4,976 m3/m2.ngày 79

Đồ thị 4.10: Biểu diễn mối liên hệ Ln(s) và Ln(QL) 80

Trang 5

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIIỆP

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN

CÁC KÝ TỰ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

I Đặt vấn đề 1

II Mục đích 3

III Đối tượng nghiên cứu 3

IV Phương pháp nghiên cứu 4

V Phạm vi nghiên cứu 4

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Nước sạch là gì? 5

2.2 Nước thải là gì? 5

2.2.1 Nước mưa 5

2.2.2 Nước thải sinh hoạt 5

2.2 3 Nước thải công nghiệp 8

2.3 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật 13

2.4 Các phương pháp xư ûlý nước thải 15

2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 15

Trang 6

2.4.1.1 Thiết bị chắn rác 15

2.4.1.2 Thiết bị nghiền rác 16

2.4.1.3 Bể điều hoà 16

2.4.1.4 Bể lắng cát 17

2.4.1.5 Bể lắng 17

2.4.1.6 Lọc 18

2.4.1.7 Tuyển nổi, vớt dầu mỡ 18

2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học 18

2.4.2.1 Phương pháp Ozon hoá cũng thuộc loại phương pháp hoá 19 học 20

2.4.2.2 Phương pháp trung hoà 20

2.4.2.3 Phương pháp oxy hoá- khử 20

2.4.2.4 Khử trùng nước thải 21

2.4.2.5 Phương pháp Chlor hoá 21

2.4.2.6 Phương pháp Chlor hoá nước thải bằng Clorua vôi 21

2.4.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý 22

2.4.3.1 Phương pháp keo tụ 22

2.4.3.2 Phương pháp tuyển nổi 22

2.4.3.3 Phương pháp hấp phụ 23

2.4.3.4 Phương pháp trao đổi ion 23

2.4.3.5 Các quá trình tách bằng màng 24

2.4.3.6 Phương pháp điện hoá 25

2.4.3.7 Phương pháp trích ly 25

2.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 26

2.4.4.1 Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên 28

2.4.4.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc 28

2.4.4.1.2 Cánh đồng tưới nông nghiệp 29

Trang 7

2.4.4.1.3 Hồ sinh học 30

2.4.4.2 Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo 31

2.4.4.2.1 Bể Aeroten 31

2.4.4.2.2 Bể lọc sinh học- Biôphin 33

2.4.4.2.3 Đĩa quay sinh học 33

2.4.4.2.4 Bể lọc kỵ khí có lớp cặn lơ lửng( UASB) 33

2.4.4.2.5 Bể khí sinh học: 34

2.4.4.3 Vi sinh học trong nước thải công nghiệp 35

2.4.4.3.1 Vi khuẩn 37

2.4.4.3.2 Virut 39

2.4.4.3.3 Nấm men 40

2.4.4.3.4 Tảo đơn bào 41

2.4.4.3.5 Nguyên sinh động vật 41

2.4.4.3.6 Các sinh vật khác 43

CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LỌC SINH HỌC NGẬP NƯỚC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1 Tổng quan về bể lọc sinh học 44

3.1.1 Định nghĩa bể lọc sinh học 44

3.1.2 Phân loại lọc sinh học 47

3.2 Lọc sinh học bởi lớp vật liệu lọc ngập trong nước 48

3.2.1 Cấu tạo và quy trình vận hành 48

3.2.2 Tính chất của vật liệu lọc nổi 50

3.2.3 Vi sinh vật trong xử lý 52

3.2.4 Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật 55

3.2.4.1 Cấu tạo màng vi sinh 55

3.2.4.2 Quá trình tiêu thụ cơ chất và làm sạch nước thải 56

3.2.4.2.1 Quá trình tiêu thụ cơ chất diễn ra như sau 56

Trang 8

3.2.4.2.2 Quá trình nitrat hóa 57

3.2.4.2.3 Quá trình khử nitrat 59

3.2.4.2.4 Quá trình khử phostpho 59

3.2.5 Quá trình sinh trưởng, phát triển và suy thoái của màng vi sinh vật 60

3.2.6 Tắc màng và các biện pháp khắc phục 60

3.2.6.1 Hiện tượng tắc màng 60

3.2.6.2 Cách khắc phục 61

3.2.7 Ưu điểm và nhược điểm 63

3.2.7.1 Ưu điểm 63

3.2.7.2 Nhược điểm 63

3.2.8 Các yếu tố ảnh hưởng tới xử lý 63

3.3 Mô hình thí nghiệm 64

3.3.1 Chuẩn bị 65

3.3.2 Các bước tiến hành 65

3.3.2.1 TN1: xác định các thông số bùn 65

3.3.2.2 TN2: chạy giai đoạn thích nghi 66

3.3.2.3 TN3: giai đoạn chạy tĩnh 66

3.3.2.4 TN4: giai đoạn chạy động 67

3.4: Công thức tính thông số động học 67

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Xác định thông số đầu vào của bùn 70

4.2 Giai đoạn thích nghi 70

4.3 Giai đoạn chạy tĩnh 71

4.3.1 Tải trọng 24 giờ 71

Trang 9

4.3.5 Tải trọng 2 giờ: 76

4.4 Giai đoạn chạy động: 77

4.4.1 Tải trọng 24 giờ với lưu lượng28 lít/ngày 77

4.4.2 Tải trọng 12 giờ với lưu lượng 56 lít/ngày 78

4.4.3 Tải trọng 6 giờ với lưu lượng 112 lít/ ngày 79

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận

5.2 Kiến nghị

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: Bảng tiêu chuẩn nước thải Việt Nam 5945:2005

PHỤ LỤC 2: Hình ảnh một số vật liệu lọc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 10

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đề tài tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực rất lớn của bản thân sinh viên thì sự tận tình hướng dẫn và sự giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình hết sức quan trọng

Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn thầy Lâm Vĩnh Sơn đã trực tiếp hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện khoá luận, em đã được thầy cô trong khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học giúp đỡ rất nhiều Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô – những người đã hết lòng truyền đạt kiến thức quý báu cho

em có được ngày hôm nay

Em cũng cảm ơn sự chia sẻ của các bạn cùng khoá và các anh chị lớp trên Chính nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy cô và các bạn em đã vượt qua những khó khăn trong thời gian qua Hơn nữa trong quá trình thực hiện khoá luận em đã học hỏi được rất nhiều kinh nghiệm quý báu

Em xin chân thành cảm ơn !

SVTH : Phạm Thị Huyền

Trang 11

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LỌC SINH HỌC CÓ LỚP VẬT LIỆU NGẬP TRONG NƯỚC TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG MÀNG VI SINH

GVHD : Ths Lâm Vĩnh Sơn SVTH : Phạm Thị Huyền

MSSV : 207111020

Trang 12

TP.HCM, tháng 8 năm 2010

CHƯƠNG I

MƠ ÛĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Nước là chất không thể thiếu đối với sự sống trên trái đất Cùng với sự phát triển của nền văn minh nhân loại qua quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa loài người đang đứng trước hiểm họa của vấn đề ô nhiễm môi trường Trong đó ô nhiễm nguồn nước là một trong những vấn đề nóng bỏng nhất Để tiến tới một xã hội phát triển bền vững, nhiều tổ chức quốc tế và hầu hết các quốc gia trên thế giới đều có những chương trình và hành động cụ thể nhằm bảo vệ môi trường sinh thái của nước mình cũng như môi trường toàn cầu Trong xu thế đó ở nước ta đã ban hành luật bảo vệ môi trường và các quy luật cũng như triển khai nhiều chương trình hành động cụ thể để bảo vệ môi trường

Để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, đảm bảo phát triển bền vững thì ngoài việc áp dụng các biện pháp nhằm giảm thiểu tại nguồn sử dụng tiết kiệm và hiệu quả tài nguyên thiên nhiên thì giải pháp xử lý cuối đường ống luôn đóng vai trò quan trọng trong nhiệm vụ bảo vệ môi trường nói chung và bảo vệ nguồn nước nói riêng Chính vì lẽ đó nhiều nhà khoa học, công nghệ đã được tập trung vào nghiên cứu và đưa ra các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động xấu tới môi trường do các hoạt động của đời sống và sản xuất gây nên Một trong những xu hướng nghiên cứu thu hút nhiều sự quan tâm của giới khoa học đó là xử lý nước thải Nước thải được tạo ra từ nhiều loại hoạt động khác nhau của xã hội và vì vậy chúng có tính chất rất khác nhau tùy thuộc vào nguồn thải Nhưng có một điểm

Trang 13

chung là khả năng gây ô nhiễm nguồn nước đe dọa trực tiếp tới con người cũng như môi trường sinh thái

Để giải quyết những vấn đề nêu trên đã có nhiều biện pháp Trong đó có:

 Aùp dụng công nghệ mới không có hoặc có ít nước thải

 Loại trừ hoặc giảm phế thải công nghiệp vào nước thải sản xuất

 Aùp dụng hệ thống tuần hoàn, tái sử dụng nước sản xuất

 Xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn

Tùùy thuộc vào từng loại nước thải và dựa trên những yêu cầu nhất định mà người ta lựa chọn sử dụng một phương pháp nào đó hoặc kết hợp nhiều phương pháp với nhau Mỗi phương pháp xử lý nước thải đều có những ưu việt và hạn chế Không thể nào có duy nhất một phương pháp duy nhất cho tất cả các loại nước thải Để lựa chọn một phương pháp cần phải có những hiểu biết chung về môi trường và những kiến thức về các nguyên lý cơ bản cũng như công nghệ của phương pháp đó Trên cơ sở đó mới có thể đưa ra giải pháp thích hợp Tuy nhiên, xuất phát từ yêu cầu của sự phát triển thiên thiện, hài hòa với môi trường và những ưu điểm vượt trội của phương pháp sinh học, điều đầu tiên phải tính đến là

sử dụng phương pháp sinh học

Nhiều nơi thế giới như hệ thống xử lý bằng hoạt tính, hệ thống xử lý kỵ khí kiểu UASB; các kiểu dạng khác nhau của lọc sinh học kỵ khí và hiếu khí; hệ thống

xử lý kết hợp kỵ khí/ hiếu khí; hệ thống kết hợp xử lý bằng bùn hoạt tính với thực vật thủy sinh, hệ thống sử dụng tảo xử lý nước thải thu sinh khối Tuy nhiên, những

hệ thống này được nghiên cứu và đưa vào thực tế ứng dụng cho các cơ sở xử lý quy mô lớn với cơ sở hạ tầng tốt, công việc thu gom nước thải thực hiện dễ dàng Với những nước đang phát triển như Việt Nam thì việc xây dựng hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt về các cơ sở xử lý tập trung quy mô lớn là rất tốn kém và có thể nói khó có thể thực hiện trong tương lai gần Thêm vào đó nước thải sinh hoạt của cộng đồng dân cư nhỏ thì việc thu gom lại càng trở nên khó khăn hơn do

Trang 14

khoảng cách lớn từ nguồn thải tới trạm xử lý Đối với các cơ sở công nghệ quy mô nhỏ, cơ sở sản xuất tại các làng nghề đặc biệt là cơ sở sản xuất thực phẩm quy mô nhỏ đang tạo ra sức ép rất lớn đối với môi trường do nước sản xuất gây ra Một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng này là do trình độ công nghệ của những cơ sở này thấp, thiết bị lạc hậu, chắp vá nên lượng nước thải ra trên một đơn

vị sản phẩm lớn

Trong phạm vi của bài tiểu luận tốt nghiệp “ nghiên cứu công nghệ lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh” Tôi tiến hành nghiên cứu nhằm đưa ra mô hình xử lý nước thải ứng dụng lọc sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải thực phẩm

1.2 Mục đích

Để bảo vệ môi trường cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng tới đời sống và sức khoẻ của con người Trong đó, môi trường nước đang bị ô nhiễm nặng Nhằm nâng cao đời sống cho người dân đòi hỏi nước phải sạch sẽ đảm bảo yêu cầu y tế Do đó, việc xử lý nước thải là rất cần thiết đối với các nước cũng như Việt Nam Công nghệ lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước nhằm loại bỏ các chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước trong nước thải mang lại nguồn nước sạch nhằm bảo vệ môi trường và con người

1.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện qua việc tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải trong công nghệ xử lý nước thải Các phương pháp xử lý nước thải sử dụng phổ biến hiện nay đặc biệt là phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Nghiên cứu quá trình lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp vi sinh ứng dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải thực phẩm mang lại hiệu quả cao

Trang 15

Bài khoá luận bao gồm các chương sau:

Chương I: Mở đầu

Chương II: Tổng quan về xử lý nước thải

Chương III: Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học ngập nước trong xử lý nước thải

Chương IV: Kết quả thực nghiệm và thảo luận

Chương V: Kết luận và kiến nghị

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu bằng các phương pháp sau đây:

Phương pháp luận: Nghiên cứu tư liệu đọc và thu thập số liệu về tình hình nước thải sinh hoạt và công nghiệp Các hệ thống xử lý nước thải được sử dụng vào xử lý nước

Phương pháp phân tích thực nghiệm tại phòng thí nghiệm

Phương pháp so sánh: Phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải đầu vào và ra theo tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN 5945 : 1995)

Phương pháp phân tích và tổng hợp

1.5 Phạm vi nghiên cứu

Mỗi loại nước thải đều có đặc tính riêng khác nhau, do đó cũng có những phương pháp xử lý khác nhau Do thời gian thực hiện khoá luận tương đối ngắn nên tôi mới chỉ thực hiện mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM mà thôi

Công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh ứng dụng cho nước thải sinh hoạt và thực phẩm

Trang 16

Khóa luận quản trị nhân lực

Trang 17

Chương II TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 Khái niệm nước cấp

Nước sạch là nước không chứa các tác nhân gây bệnh, các độc tố hoà tan có độ đục, màu, mùi và vị khó chịu

2.2 Khái niệm nước thải

Nước thải là nước đã qua sử dụng, làm biến đổi tính chất lý học, hoá học và sinh học Tuỳ theo phương pháp sử dụng vàtuỳ theo nguồn gốc mà nước thải có những tính chất lý học, hoá học và sinh học rất khác nhau Nhìn chung, nước thải là những loại nước thường chứa các hợp chất hoá học cao hơn nước tự nhiên, có sự biến đổi màu sắc về bản chất vật lý và khu hệ sinh vật trong đó.s

Nơi có mạng cống chung vừa thoát nước thải vừa thoát nước mưa Đây là trường hợp hầu hết các thị trấn, thị xã, thành phố của nước ta Lượng nước chảy về nhà máy gồm nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước ngầm xâm nhập và một phần nước mưa

2.2.2 Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng như tắm gội, giặt giũ, tẩy rửa…chúng đã được thải ra từ

Trang 18

các căn hộ, cơ quan, trường học… Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư phụ thuộc vào mùa, tháng trong năm, giờ trong ngày Các loại nước thải sinh hoạt chứa nhiều tạp chất vô cơ, hữu cơ dễ phân huỷ và nhiều loại vi khuẩn gây bệnh Đặc tính của nước sinh hoạt tương đối ổn định Tập quán sinh hoạt của dân ở mỗi địa phương ảnh hưởng tới thành phần tính chất, khối lượng nước thải và chế độ thải nước Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng tới thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt là: thành phần tính chất hoá lý của nước cấp, tiêu chuẩn thải nước, các loại thức ăn, thành phần chế độ ăn uống sinh hoạt, mức sống và nền văn minh xã hội, khí hậu từng nơi

Thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều các chất hữu cơ, vô cơ Nồng độ các iôn vô

cơ trong nước thải có thể biến động từ 300- 3000 mg/l, trung binh 500 mg/l Theo Mackinney Ross E, tỷ lệ về trọng lượng các iôn vô cơ trong nước thải như sau:

Bảng 2.1: Nồng độ các iôn hữu cơ va øvô cơ trong nước thải sinh hoạt

Iôn vô cơ % Iôn hữu

( nguồn: GTZ (1989) wastewater technology springer verlag berlin Heidelberg)

Các chất hữu cơ trong nước thải có thể chia thành 3 nhóm chính: Protein, hydrocacbon và chất béo Trong 300 mg/l chất hữu cơ thì 40- 50% là protein, 40- 50% là hydrocacbon và5- 10% là chất béo Protein là phức hợp các axit amin là nguồn dinh dưỡng chính của các vi sinh vật Hydrocacbon có thể chia thành 2

Trang 19

nhóm chính là tinh bột- đường và xenluloza Tinh bột và đường rất dễ bị phân huỷ bởi vi sinh vật còn xenluloza bị phân huỷ chậm hơn nhiều Chất béo ít tan và sinh vật phân giải với tốc độ rất chậm Trong nước thải khoảng 20- 40% lượng chất hữu cơ không bị phân huỷ bởi vi sinh vật

Bảng 2.2: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt

Các chất có trong nước thải(

mg/l)

Mức độ ô nhiễm Cao Trung bình Thấp

- Tổng chất rắn

- Chất rắn hoà tan

- Chất rắn không hoà tan

- Tổng chất rắn lơ lửng

- Chất rắn lắng

15

50

0

-

( Nguồn: Mackenzio L Davis, Susan J MActen, Principles of Environmental Engineering and Science)

Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD=

500 mg/l, BOD5= 250 mg/l, SS- 220 mg/l, photpho= 8 mg/l, nitơ NH3 và nitơ hữu cơ= 40 mg/l, pH= 6.8, TS= 720 mg/l

Trang 20

Như vậy, nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ; BOD: N: P= 100: 5: 1

2.2.3 Nước thải công nghiệp

Tuỳ thuộc vào loại hình sản xuất công nghiệp, nước được cung cấp sử dụng vào những mục đích sau:

Nước dùng cho xử lý nguyên liệu Nước dùng cho vệ sinh máy móc, phân xưởng Nước dùng cho quá trình sản xuất( cho quá trình công nghệ) Nước dùng làm nguội máy móc thiết bị

Tuỳ theo tính chất công nghệ mà lượng nước cung cấp và nước thải khác nhau

Bảng 2.3: Lưu lượng nước thải ở một số nhà máy điển hình

STT Ngành công nghiệp Lượng nước cho Lưu lượng

Xí nghiệp sợi tẩy trắng Sợi bông

5- 6 lít

- 4,5

Trang 21

( nguồn: GTZ (1989) wastewater technology springer verlag berlin Heidelberg)

Những số liệu được trình bày ở bảng trên chỉ có ý nghĩa tương đối vì lượng nước cấp và nươc thải còn phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật, trình độ quản lý và loại máy móc Ngay cả trong cùng một loại hình công nghiệp, sản xuất ra một loại sản phẩm, cùng một công suất nhưng lượng nước thải cũng rất khác nhau Trong những nhà máy, nếu nước không được tái sử dụng thì lượng nước thải công nghiệp chiếm khoảng 85- 95% lượng nước cấp cho nhà máy

Thành phần, tính chất nước thải công nghiệp

So với nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp có thành phần và tính chất phức tạp hơn rất nhiều Thành phần hoá học và tính chất nước thải công nghiệp phụ thuộc rất nhiều vào từng loại hình sản xuất của nhà máy

Bảng 2.4:Thành phần hoá học trung bình của một số nước thải công nghiệp

STT Các thành phần hoá

học

Chế biến sữa

Sản xuất thịt hộp

Dệt sợi tổng hợp

Sản xuất clorophen

ol

Trang 22

Tổng chất rắn mg/ l

Chất rắn lơ lửng mg/

Nitơ tổng số mg/ l

( nguồn: M.J.Hammer(1977) water and water technology, John Wiley and Sons Ins),

Nước thải của các nhà máy thực phẩm chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng thích hợp cho xử lý sinh học Còn các nước thải của các nhà máy hoá chất lại chứa rất nhiều các chất không thích hợp cho phương pháp sinh học Trong nhiều loại nước thải nhà máy hoá chất còn chứa những chất độc hại ( kim loại nặng chẳng hạn)

Do đó, việc xử lý các loại nước thải công nghiệp thường phải có những

phương pháp riêng tương ứng

Bảng2.5 : thành phần tính chất nước thải sản xuất công ty VISSAN

1995 loại B

Trang 23

( nguồn: đại học bách khoa Tp.HCM) Ghi chú: NT1: Nước thải lòng heo, NT2: nước thải lòng bò, NT3: Nước thải huyết heo, NT4: nước thải huyết bò, NT5: nước thải công đợn cạo lông heo, NT6: Nước thải cống chung

Bảng 2.6 : kết quả phân tích tính chất nước thải ở một số cơ sở sản xuất trên địa bàn Tp.HCM (2005)

STT Tên cơ sở sản

xuất

Quận/

huyện

Ngành nghề kinh doanh

Tính chất nước thải

Hàm lượng các chất ô nhiễm

(ng/l) COD BOD5 SS

1153 807 5988

2 Chi nhánh Cty

Sài Gòn Xanh

Quận 9 Kem,

Yahourt

Nước giải nhiệt, rửa

1158 1021 148

3 Công ty giấy

Bình Chiểu

Thủ Đức

Trang 24

xuất

4 Công ty

Samsung

Thủ Đức

Tivi, tủ lạnh, máy giặt

Nước thải sinh hoạt

Dệt, may Nước

thải sản xuất

6350 2857 -

6 Công ty

Phượng Hoàng

Bình tân

Giặt quần áo

Cống chung

đệ Tề Hùng

Củ Chi Nông

sản

Cống chung

NT sản xuất, rửa thiết bị

Cống chung

4646 2786 2070

12 Công ty TNHH

Nhan Lý

Tân Phú

Bạch tuộc đông lạnh

NT sản xuất

811 54 443

Trang 25

13 Công ty cổ

phần thuỷ sản

số 1 seajoco

Tân Phú

Hàng đông lạnh

Cống chung

Giấy xeo NT vào 2182 1200 1070

18 Nhà máy thuốc

lá SG (cơ sở 2)

Quận 4 Thuốc lá NT sinh

Cống chung

NT sản xuất

1558 841 25

( Nguồn: Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM)

2.3 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trong nước thải

Trang 26

Hình 2.1: Đường cong sinh trưởng của sinh vật

Vùng 1: Giai đoạn thích nghi/ pha lag

Pha lag bắt đầu từ lúc nuôi cấy đến khi vi sinh vật bắt đầu sinh trưởng Trong pha này nồng độ bùn X= X0 (X0 là sinh khối ở thời điểm t= 0 giây) Tốc độ sinh trưởng: rg= dX/ dt= 0

Gần cuối giai đoạn này tế bào vi sinh vật mới bắt đầu sinh trưởng tức tăng về kích thước, thể tích và trọng lượng do tạo ra như protein Axit nucleic, men proteinaza, amilaza nhưng chưa tăng về số lượng

Vùng 2: Giai đoạn sinh sản theo cách nhân đôi tế bào ( theo cấp số nhân)/ pha số mũ (pha log)

Trong pha log chất dinh dưỡng đáp ứng đầy đủ cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển theo luỹ thừa Sinh trưởng và sinh sản đạt mức độ cao nhất Sinh khối và khối lượng tế bào tăng theo phương trình: N= N0 x 2n ( n là số lần phân chia tế bào của N0 tế bào ban đầu) Tốc độ sinh trưởng tăng tỷlệ thuận với X ( từ đó có đường cong hàm mũ) theo phương trình:

Trong đó rg là tốc độ sinh trưởng vi sinh vật (mg/l.s); X là nồng độ sinh khối/ nồng độ bùn (mg/l); là hằng số tốc độ sinh trưởng hay tốc độ sinh trưởng riêng

vi sinh vật (l/s) đường cong cho thấy sinh khối của bùn có xu hướng tăng theo cấp số nhân ( đoạn a- b) thuộc pha tiềm phát và pha sinh trưởng logarit Trong pha sinh trưởng logarit tốc độ phân đôi tế bào trong bùn sẽ điều hoà đạt giá trị tối đa

Trang 27

Phần giữa của đường cong ( e- f) tốc độ sinh trưởng gần như tuyến tính với nồng độ sinh khối tương ứng với nồng độ chất dinh dưỡng dư thừa

Vùng 3: Giai đoạn sinh trưởng chậm dần

Trong giai đoạn này ( f-c) chất dinh dưỡng trong môi trường sẽ giảm sút và bắt đầu cạn kiệt cùng với sự biến mất của một hay vài thành phần cần thiết cho sự sinh trưởng hoặc do môi trường tích tụ sản phẩm ức chế vi sinh vật được sinh ra trong quá trình chuyển hoá chất trong tế bào ở pha log Sự sinh sản của vi sinh vật dần đạt tới tiệm cận tuỳ thuộc vào sự giảm nồng độ chất dinh dưỡng X tiếp tục tăng nhưng tốc độ sinh trưởng giảm dần dần khi chuyển dần dần từ pha sinh trưởng sang pha ổn định và đạt mức cân bằng ở cuối pha

Vùng 4: Giai đoạn sinh trưởng ổn định/ pha ổn định

Chất dinh dưỡng trong pha này có nồng độ thấp, nhiều sản phẩm của quá trình trao đổi chất được tích luỹ X đạt tối đa, số lượng tế bào đạt cân bằng Sự sinh trưởng dừng lại, cường độ trao đổi chất giảm đi rõ rệt ( c- d)

Vùng 5: Giai đoạn suy tàn/ pha suy vong

Phần đường cong ( d- g) biểu thị sự giảm sinh khối bùn bởi quá trình oxy hoá diễn ra Trong pha này số lượng tế bào có khả năng sống giảm theo luỹ thừa, các tế bào bị chết và tỷ lệ chết cứ tăng dần lên mà nguyên nhân là chất dinh dưỡng đã quá nghèo hoặc đã hết, sự tích luỹ sản phẩm trao đổi chất có tác động ức chế và đôi khi tiêu diệt cả vi sinh vật Các tính chất lý, hoá môi trường thay đổi không có lợi cho tế bào, các tế bào “ bị già và bị chết” một cách tự nhiên

2.4 Các phương pháp xử lý nước thải

2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học

Phương pháp này được sử dụng để tách các tạp chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Các công trình xử lý cơ học bao gồm:

2.4.1.1 Thiết bị chắn rác

Trang 28

Thiết bị chắn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô( giấy, rau, cỏ, rác ), nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ… tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà người ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh

Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm 2 loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng máy

Hình2.2:sàng chắn rác thô Hình 2.3: sàng chắn rác tinh

2.4.1.2 Thiết bị nghiền rác

Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ

lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể( đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin…)Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng

2.4.1.3 Bể điều hòa

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả của công trình xử lý sau, đảm bảo

đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước của các thiết bị sau này

Trang 29

Có 2 loại bể điều hòa:

Bể điều hòa lưu lượng Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng

Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ số dao động đó Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải

2.4.1.4 Bể lắng cát

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cân nặng ở các công đoạn xử lý sau

Bể lắng cát gồm những loại sau:

Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể Bể có tiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể

Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.Bể lắng cát tiếp tuyến: Là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào theo chiều từ thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài

Bể lắng cát làm thoáng: Để tránh lượng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một vòng xoắn ốc

Trang 30

quét đáy bể với một tốc độ đủ để tránh hiện tượng lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng

2.4.1.6 Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không loại bỏ chúng được Người ta tiến hành quá trình lọc nhòe các vật liệu lọc, vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ các tạp chất lại

Vật liệu lọc được sử dụng thường là cát thạch anh, than cốc hoặc sỏi, thậm chí cả than nâu, than bùn hoặc than gỗ Việc lựa chon vật liệu lọc tùy thuộc vào các loại nước thải và điều kiện địa phương

Có nhiều dạng lọc: lọc chân không, lọc áp lực, lọc nhanh, lọc chảy ngược, lọc chảy xuôi…

2.4.1.7 Tuyển nổi, vớt dầu mỡ

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất( ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt Quá trình như vậy được gọi là quá trình tách hay làm đặc bọt

Trang 31

Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ( thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

Bảng 2.7: Ứng dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải

Các công trình Ứng dụng

Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng

Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn

đồng nhất Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn

Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học

và hóa học Màng lọc Tương tự như quá trình lọc, tách tảo từ nước thải

sau hồ ổn định Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí

Bay hơi và bay

khí

Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải

Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học:

Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học

Trang 32

có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40- 50% theo BOD

Trong số các công trình xử lý cơ học có thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong có ngăn phân huỷ là những công trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng

2.4.2 Xử lý bằng phương pháp hoá học

Phương pháp này dùng để thu hồi các chất quý hoặc để khử các chất độc hoặc các chất ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hoá sau này Cơ sở của phương pháp hoá học là các phản ứng hoá học, các quá trình lý hoá diễn ra giữa chất bẩn với hoá chất cho thêm vào, những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hoá khử, các phản ứng tạo chất độc hại, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân huỷ chất độc hại Các phương pháp hoá học là oxy hoá, trung hoà và keo tụ Thông thường đi đôi với trung hoà có kèm theo quá trình keo tụ và những hiện tượng vật lý khác

2.4.2.1 Phương pháp Ozon hoá cũng thuộc loại phương pháp hoá học

Đó là phương pháp xử lý nước thải có chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hoà tan và keo bằng Ozon Đặc tính của Ozon là khả năng oxy hoá rất cao, dễ dàng nhường oxy nguyên tử hoạt tính cho các tạp chất hữu cơ

2.4.2.2 Phương pháp trung hoà:

Nước thải chứa các axít vô cơ hoặc kiềm cần được trung hoà đưa pH về khoảng 6.5 đến 8.5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo

Trung hoà nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

Trộn lẫn nước thải axít với nước thải kiềm

Bổ sung các tác nhân hoá học

Lọc nước axít qua vật liệu có tác dụng trung hoà

Trang 33

Hấp thụ khí axít bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước axít

Việc lựa chọn phương pháp trung hoà là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của các tác nhân này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại là lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình

2.4.2.3 Phương pháp oxy hoá- khử

Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hoá học, do đó quá trình oxy hoá hoá học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ô nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Thường sử dụng các chất oxy hoá như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermangnat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO2), H2O2, Ozon…

2.4.2.4 Khử trùng nước thải

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt Khi xử lý trong các công trình sinh học nhân tạo( Aerophin và Aerotank) số lượng vi khuẩn giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1- 2% Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực tím…

2.4.2.5 Phương pháp Chlor hoá:

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vôi Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn Chlor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi thải nước ra nguồn Hệ thống Chlor hoá nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorator, máng trộn và bể tiếp xúc Chlorator phục vụ cho mục đích

Trang 34

chuyển hoá Clor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hòa trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp lực Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các balon này Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dung phổ biến

2.4.2.6 Phương pháp Chlor hoá nước thải bằng Clorua vôi:

Aùp dụng cho trạm xử lý nước thải có công suất dưới 1000m3/ngđ Các công trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn, chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc

Với Clorua vôi được hoà trộn sơ bộ tại thùng hoà trộn cho đến dung dịch 10- 15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải Trong các thùng trộn dung dịch, Clorua vôi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện

2.4.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý

2.4.3.1 Phương pháp keo tụ

Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng

Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng

Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ Sự dính lại các hạt keo do lực nay Vanderwall Dưới tác động của các chất keo tụ giữa

Trang 35

các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, có khả năng tách nhanh và hoàn toàn ra khỏi nước

Chất keo tụ thường dùng có thể là các hợp chất tự nhiên và tổng hợp, chất keo tụ tự nhiên như tinh bột, este, xenlulozơ, dectrin ( C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính ( xSiO2.yH2O)

2.4.3.2 Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ( ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ và nhẹ, lắng chậm trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng ta có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ ( thường là không khí) vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

2.4.3.3 Phương pháp hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả

Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ ( tro, rỉ, mạt cưa…) Chất hấp phụ vô cơ như đất sét, silicagen, keo nhôm và các chất hydroxit

Trang 36

kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần có các tính chất xác định như: tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu

cơ, có lỗ xốp thô để có thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, có khả năng phục hồi Ngoài ra, than phải bền với nước và thấm nước nhanh Quan trọng là than phải có hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hoá bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải có khả năng bị oxy hoá và bị nhựa hoá Các chất hoá nhựa bít kín lỗ xốp của than và cản trở việc tái sinh nó ở nhiệt độ thấp

2.4.3.4 Phương pháp trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là các ionit ( chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit, những chất này mang tính axit Các chất có khả năng hút cácion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Nếu như các ionit nào đó trao đổi cả cation và anion gọi là các ionit lưỡng tính

Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn… Các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và các chất phóng xạ

Các chất trao đổi ion là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau… vô cơ tổng hợp gồm silicangen, pecmutit ( chất làm mềm nước), các oxy khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crôm, ziriconi… các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axít, các chất có nguồn gốc tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn là những hợp nhất cao phân tử

2.4.3.5 Các quá trình tách bằng màng

Trang 37

Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha khác nhau Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đó qua màng Người ta thường dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tụ khác

Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc Màng lọc cho các phân tử dung môi

đi qua và giữ lại các chất hoà tan Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường đươc sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ ( ví dụ như vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét…) Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và có áp suất cao

2.4.3.6 Phương pháp điện hoá

Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, có thể áp dụng trong quá trình oxy hoá dương cực, khử âm cực, đông tụ điện và điện thẩm tích Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải

Các phưqơng pháp điện hoá giúp thu hồi các sản phẩm có giá trị từ nước thải với sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hoá và không sử dụng tác nhân hoá học

Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hoá có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục

Hiệu suất của phương pháp điên hoá được đánh giá bằng một loạt các yếu tố như mật độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu suất theo năng lượng

2.4.3.7 Phương pháp trích ly

Trang 38

Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại… phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ các chất thải lớn hơn 3- 4 g/l, vì khi đó giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình

Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn thứ nhất: Trộn mạnh nước thải với chất trích ly ( dung môi hữu cơ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng Một pha là chất trích với với chất được trích, còn pha khác là nước thải và chất trích

 Giai đoạn thứ hai: Phân riêng hai pha lỏng nói trên

 Giai đoạn thứ ba: Tái sinh chất trích ly



2.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Trong nhiều biện pháp xử lý nước thải thì biện pháp sinh học được quan tâm nhiều nhất và cũng cho hiệu quả cao nhất So vớibiện pháp vật lý, hoá học, biện pháp sinh học chiếm vai trò quan trọng về quy mô cũng như giá thành đầu tư do chi phí cho 1 đơn vị khối lượng chất khử là ít nhất Đặc biệt xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sẽ không gây ô nhiễm, tái ô nhiễm môi trường, một nhược điểm mà phương pháp hoá học hay mắc phải

Biện pháp sinh học là sử dụng đặc điểm rất quý của vi sinh vật, đặc điểm này đã thu hút và thuyết phục các nhà khoa học, các nhà đầu tư và các nhà sản xuất Khả năng đồng hoá được nhiều nguồn cơ chất khác nhau của vi sinh vật từ tinh bột, xenlulozo, cả các nguồn dầu mỡ và dẫn xuất của nó đến các hợp chất cao phân tử như protein, lipit, các kim loại nặng như chì, thuỷ ngân, asen

Thực chất của phương pháp sinh học là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật ( sử dụng nguồn dinh dưỡng và năng lượng) để biến đổi các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong nước thải thành hợp chất đơn giản hơn Trong quá trình dinh dưỡng

Trang 39

này vi sinh vật sẽ nhận được các chất làm nguyên liệu để xây doing cơ thể do vây sinh khối vi sinh vật tăng lên

Phương pháp sinh học có thể làm sạch hoàn toàn các loại nước thải công nghiệp chứa các loại chất bẩn hoà tan hoặc phân tán thô ra khỏi nước thải Đối với nước thải có chứa các tạp chất vô cơ thì phương pháp này dùng để khử muối sunfat, muối amon, muối nitrat, tức là nhiều chất chưa bị oxy hoá hoàn toàn

Bảng 2.8: Hệ thống các phương pháp và công trình xử lý sinh học nước thải theo nguyên lý oxy hoá

Phương pháp oxy hoá Nguyên tắc xử lý nước

thải

Các loại công trình xử lý nước thải

Hô hấp hiếu khí( môi

trường có đủ oxy tự do)

Hấp thụ và oxy hoá chất hữu cơ trong các bông bùn hoạt tính( vi sinh vật sinh trưởng lơ lửng)

Các aroten truyền thống Aroten thổi khí theo bậc Aroten trộn

Kênh oxy hoá tuần hoàn Aroten kết hợp nitrat hoá và khử nitrat

Hấp thụ và oxy hoá chất hữu cơ trên màng sinh vật( vi sinh vật sinh

trưởng bám dính)

Bể lọc sinh học Đĩa lọc sinh học Công trình thổi khí tiếp

xúc

Trang 40

Hô hấp hiếu khí và hô

hấp kị khí( môi trường có

hoặc không có oxy tự do)

Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ nhờ hệ vi khuẩn và tảo

Hồ vi sinh vật hiếu khí Hồ sinh vật tuỳ tiện Hồ sinh vật kị khí Quá trình chuyển hoá

chất bẩn trong đất ướt

Bãi lọc ngầm

Cánh đồng lọc

Hô hấp kị khí và lên

men( môi trường không

có oxy tự do)

Quá trình hô hấp và lên men kị khí

Bể metan Bể lọc kị khí Quá trình lọc ngược qua

tầng bùn kị khí

Bể UASB

( Nguồn: Trần Đức Hạ 2006) Việc lựa chọn các phương pháp và công trình xử lý sinh học nước thải

thường dựa vào nồng độ và trạng thái các chất hữu cơ dễ bị oxy hoá sinh hoá

trong nước thải Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải được

nêu ở bảng 2.9

Bảng 2.9: Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải

Hàm lượng BOD của

2.4.4.1.1 Cánh đồng tưới công cộng và bãi lọc

Xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính

Xử lý sinh học bằng màng vi sinh vật Xử lý sinh học kỵ khí

Tiêu đề	Khóa Luận Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Công Nghệ Lọc Sinh Học Có Vật Liệu Ngập Trong Nước Trong Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Bằng Mảng Vi Sinh
Tác giả	Lâm Vĩnh Sơn
Trường học	Trường Đại Học
Chuyên ngành	Công Nghệ Môi Trường
Thể loại	khóa luận tốt nghiệp
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	94
Dung lượng	1,57 MB