Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật môi trường: Xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ SBR dòng vào liên tục kết hợp giá thể Mutagbiochip

TÓM TAT LUẬN VANNghiên cứu nay về nước thái khu công nghiệp bang mô hình ICEAS kết hợp với giáthé Mufag BioChipTM và mô hình ICEAS không sử dung giá thé dé đánh giá hiệu quá củaviệc xử l

ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

DAI HOC BACH KHOA

NGUYEN MINH TRI

XU LY NUOC THAI KHU CONG NGHIEP BANG CONGNGHE SBR DONG VAO LIEN TUC KET HOP GIA THE

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA —DHQG -HCM

Can bộ hướng dan khoa học : PGS.TS Nguyễn Tan Phong

Cán bộ cham nhận xét 1 : PGS.TS Đặng Viết Hùng

Cán bộ cham nhận xét 2 : PGS.TS Lê Đức Trung

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCMngày 18 tháng 08 năm 2017.

Thanh phan Hội dong đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1 PGS.TS Bùi Xuân Thanh

2 PGS.TS Dang Viết Hùng3 PGS.TS Lê Đức Trung4 TS Dang Vũ Bich Hanh5 TS Võ Thanh HằngXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HOI DONG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOA XÃ HỘI CHỦ NGHIA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VAN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : Nguyễn Minh Tri MSHV ; 7141031

Năm sinh - 1— llT— 1990 Nơi sinh : Đà Lat-Lam Đồng

Chuyên nganh Kỹ Thuật Môi Truong MIN: 60 52 03 20

LTEN ĐỀ TÀI: XỬ LY NƯỚC THÁI KHU CONG NGHIỆP BANG CONG NGHỆ SBRDONG VÀO LIÊN TỤC KET HOP GIÁ THE MUTAG BIOCHIE

ILNHIEM VU VA NỘI DUNG:

- Nehién cứu mô hình ICEAS sử dụng giá thé Mutag Biochip TM dé xử lý nước thai

khu công nghiệp.~ Nghiên cứu hiệu qua xử lý của mô hình ICEAS với các tai trọng 0,5; 1,0; 1,5; 2,0kg

COD/mẺ.ngày với chu ky 16; 12,5; 11,5; 9.5 và 9h, pha lãng 0,4h, pha rút nước 0,2h

- Đánh giá hiệu quả xứ lý của mô hình đôi với các chi tiêu COD, NHa*, NOx, NƠz,

- Nghiên cứu kha năng bám đính và sinh khối vi sinh trên bê mặt giá thé Mutag

Biochip TM,IL NGÀY GIÁO NHIEM VU: 01/2017EH NGÀY HOÀN THÀNH NHIEM VỤ: 7/2017

IV CAN BỘ HƯỚNG DAN: PGS.TS NGUYEN TẤN PHONG

ip ACM, ngày 24 tháng 07 năm 2017

CÁN BỘ HUONG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MON

TRƯỞNG KHOA

LỜI CÁM ON

Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thay, Cô khoa Môi trưởng và

Tài Nguyên trường Dai học Bách khoa TP HCM, những người đã diu dắt tôi tận tình, đãtruyện đạt cho tôi những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian tôi học tập

chương trình đào tạo sau đại học.

Dé hoàn thành được ludn văn nay tôi xin bay lô lòng biệt ơn chân thành dén PGS.TSNguyên Tan Phong người đã tận tinh HƯỚớng ddan và tai tro kink phi trong suét quả thnghiên cwu.

Tôi xin cảm ơn các thay, cô, anh, chị ở phòng Thí nghiệm Khoa Môi Trường & Tài

Neuvén đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện dé tài khi mô hình thi nghiệm được

hoạt động tại đây; và tôi xin cam ơn 2 em Ngắn và Khang đã cộng tác cùng tôi trong suối

thời gian O day.

Tôi xin cam ơn các bạn, nghành, anh, chị trong Công ty TNHH dịch vu môi truong

An Nghiệp tại khu công nghiện An Nhiệp Sóc Trăng đã tạo diéu kiện thuận lợi cho tôi lay

mẫu nước thai vận hành mô hình thi nghiệm va chia sé kink nghiệm, khó khăn ma công tyđang gặp phái trong qua trình vận hành hệ thông xu ly nude thai.

Sau cùng, tôi gửi loi cám on chdn thành đến HHữỮHg HGUỜI thân, người bạn đã dangViên và ung hộ tôi vượt qua những khó khăn tro ngại trên moi bước đưởng và côn là độnglec đệ tôi phan dau.

Một lan nữa xin chan thành cam on sự giup đỗ của tat ca moi Hgười.TP ACM, 07/2017

NGUYÊN MINH TRI

TÓM TAT LUẬN VANNghiên cứu nay về nước thái khu công nghiệp bang mô hình ICEAS kết hợp với giáthé Mufag BioChipTM và mô hình ICEAS không sử dung giá thé dé đánh giá hiệu quá của

việc xử lý nước thai của khu công nghiệp với nồng độ nito cao Hai mô hình được lam từ

poly acrylic với dung tích 18 lit, mô hình ICEAS có giá thé được dùng lam mô hình đượckiểm chứng và mô hình ICEAS là mô hình kiếm soát Giá thể Mutag BioChipTM được sử

dụng trong ICEAS khoảng 2 lit Tổng thời gian mỗi chu ky là 12 giờ, bao gồm giai đoạn

phan ứng 11 giờ bao gồm các pha xục khí và khuấy trên xen kẽ nhau Kết qua cho thayhiệu suất loại bó mô hình ICEAS kết hợp với giá thé Mutag BioChipTM cao hơn mô hìnhICEAS không sứ dung gia thé với các thông số như: COD, NH4 + -N, TN O tải trọng hữucơ (OLR) là 0,5 kg COD / m ngày, hiệu qua xử lý tương ứng là 95: 87; 85% Khi tỷ lệ

chat hữu cơ tăng lên đến 2,0 kg COD / m? ngày, hiệu quả tương ứng là 89; 78; 82% Nóchứng minh rang các phương tiện truyền thông của Mutag BioChipTM đã giúp ting hiệu

qua xử lý nước thải khu công nghiệp.

ABSTRACTThis research conduct on industry wastewater by Intermittent Cycle ExtendedAeration System GCEAS) model combines with Mutag BioChip media and ICEAS do notuse media to assessing the efficiency of the food mdustry wastewater treatment with highmitrogen concentration Two models made from poly acrylic with the same volume capacityof 18 liters where the ICEAS with media as a verified model and the ICEAS without mediamodel as a control Mutag BioChip media used in the ICEAS with media model wasapproximately 2 liters Each cycle time was 12 hours total, includmg a tl hour reactingphase that consisted of successive stages of aeration and mixing The results showed thatremoval efficiency of the [CEAS model combined with Mutag BioChip media were higher

than those of the ICEAS model do not use media in term of parameter such as: COD,

NH4'-N, TN At the organic loading rate (OLR) of 0,5 kg COI/mẺ day, corresponding treatmentefficiency were 95; 87; 83% When the organic loading rate mecreascd up to 2,0 kgCOD/m-* day, corresponding efficiencies were 89; 78; 82% It proves that Mutag BioChipmedia helped increasing the treatment removal efficiency industry wastewater.

LOI CAM BOAN CUA TÁC GIÁ

Tôi tên là NGUYEN MINH TRE là học viên cao học ngành Kỹ thuật Môi trườngkhóa 2014, mã số học viên 7141031 Tôi xin cam đoạn: Luận văn cao học nay la công trìnhnghiên cứu khoa học thực sự của ban than tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn củaPGS.TS Nguyễn Tân Phong,

Các hình ảnh, số liệu và thông tin tham khảo trong luận văn này được thu thập từnhững nguồn đáng tin cây, đã qua kiểm chứng, được công bồ rộng rãi và đã được tôi trích

dan rõ rang ở phân tài liệu tham khảo Cac ban đô, đồ thị, số liệu tính toán và kết qua nghiên

cứu được tôi thực hiện nghiêm túc và trung thực,

Tôi xin lay danh dự va uy tin của bản thân dé dam bao cho lời cam đoạn nay

Học viên

Nguyễn Minh Trí

6 Ý NGHĨA CUA DE TÀI - 5-5: 5S SE k3 EEE2E111111111111111111711111111111 5CHUONG 1 TONG QUAN - CC x1 T111 E1 TT TT TT TT HH k 61.1 TONG QUAN NƯỚC TRHẢI - 5: 56252 SES22EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrrkrkrrkee 6

1.1.1 Tổng quan khu công nghiệp An Nghiệp, Sóc Trăng - 5555 55¿ 61.1.2 Tổng quan về nước thả - ¿5-5 S293 ‡EEE‡EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrrkrrrrkrrkrrrred 71.2 TONG QUAN VE CONG NGHỆ SBR VA GIA THE DI ĐỘNG 141.2.1 Công nghệ xử lý theo mẻ SBIR - - - HH TH HH ke 141.2.2 Sử dụng giá thé di động trong xử lý nước thải -.- 5-5 55+ 5c 5s+cccxsrscsez 171.3 TONG QUAN VE CÔNG NGHỆ ICEAS 55-5 5S + *cttxereErrrrrrrrrrkd 191.3.1 Một số thông số thiết kế và vận hành bé ICEAS - - 5-5-5255 scccxcce2 21

1.3.2 So sánh giữa công nghệ ICEAS và SBR HH khe 22

1.4 CÁC NGHIÊN CỨU LIEN QUAN - 6 cà tt EEEEEEEkEkEEkEkEEkEkrrksrkrkrrkrkero 241.4.2 Các nghiên cứu ngoài nưỚcC - - - G11 11H HH HH Hư 25CHƯƠNG2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 2-52 5E+EE2EE‡E£EEkeEkEEkrkerkersees 272.1 ĐÓI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ¿5-55 5252 SSkEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErrkrkrrkee 272.2 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU - 5-5-5 SE EE+EESEESE 11111111 11 1111111111111 c1 27

2.4.1 Do giá trị pH và DO - - LH» HH HH HH HH kh 322.4.2 Do gid tri COD ieee 66 (4 32

2.4.3 Do giá tri Nito Kjeldahl TKN HH TH HH, 32

2.4.4, Ham lượng Amonia N-ÌNH: - Án HH TH HH HH kh 33

2.4.5 Hàm lượng Nitrat NO+- Q HH HH HH HH kg 33

2.4.6 Chỉ số bùn lắng S'VIL -¿ 5-5555 SE EE SE E21117111171111 1111111 34

2.4.7 Hàm lượng MLUSS - - Go HH kh 34

2.4.8 Hàm lượng MULVS G Q TH HH TH KH Ho HH kh 35

2.4.10 Hàm lượng sinh khối trên giá thỂ 5-5-5 5c 2E ExEExeErrkrrkrrrrkrrees 36

2.5 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ XỬ LY SO LIỆU -. .2-55-55-55c552 37

2.5.1 Xác định tải ÍrQTE Gà 37

2.7 GIAI DOAN CHẠY THÍCH NGHI Sẻ +3 RE rrki 38

2.8 GIAI DOAN TANG 'TẢI - 5-5-5 SE SE SE EEEEEEEEEExE11111 1117111111111 rrrk 41

2.8.1 Hiệu quả xử lý COD qua từng tải frọng - SH, 412.9 HIỆU QUÁ XỬ LY AMMONIA CUA CA HAI MÔ HÌNH QUA CAC TAI TRỌNG

47

2.10 SU BIEN THIÊN NONG ĐỘ NITRIT VÀ NITRAT CUA HAI MÔ HÌNH 50

2.11 HIỆU QUÁ LOẠI BO NITƠ TÔNG - 2* St ttErkerrkerrkererrred 51

2.12 ĐÁNH GIÁ NONG ĐỘ SINH KHOI TẠO THÀNH .2- 2-55-5555¿ 53KET LUẬN VÀ KIEN NGHỊ SE SE E1 EE1221111111111111111111111111 11111111 cty 56

KET LUAN 07 Š :::‹+1 56KIEN NGHI 0077 " A 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 6S SE ‡EESEESEEEEEEEkEEEEE1E1111111111111111111111111111.111 1111111 58CONG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BÓ - 5-5 St Sh HT TH TH TT g1 1x 1x gưài 60PHU LUC 1: SO LIEU VAN HÀNH - 5 SE EEEEEEEE1E212111111111111111111 11111 xe 67PHU LUC 2: HÌNH ANH MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ©5252 2 S*E SE xeeg 73

MUC LUC BANG

Bang 1.1 — Đặc tính nước thải ngành sản xuất bia eee eseeeseeeseseeeeeeeeeees 9Bang 1.2 — Thanh phân tinh chất nước thai ngành sản xuất bánh kẹo 12Bảng 1.3 — Thành phân tinh chất nước thải của ngành chế biến thủy sản 13Bảng 1.4— Một số thông số vận hành bề ICEAS (Phuoc N.V., 2014) 22Bảng 2.1 Thông số mô hình nghiên cỨU - - ¿5 +52 +*+E+E££E+E+Ee+xzxererxrxees 28Bảng 2.2 Thanh phan, tính chất nước thải - + 2 2 s+s+S++s+£+£+£s+xzzezxzxeei 29Bang 2.3 Các thông số kĩ thuật của giá thể Mutag BioChip TM, c-cccccce¿ 31

Bang 3.1 Các tai trọng thực nghiệm trên mô hình nghiên cứu . - - 38

Bảng 3.2 Kết quả loại bỏ COD tại các tải trọng hữu cơ 55-5-5555: 42Bang 3.3 Kết quả loại bỏ Ammonia tại các tải trọng hữu cơ - 49Bang 3.4 Kết quả Nitrat, Nitrit đầu ra của hai mô hình -. - + 5552: 50

Bang 3.5 Hiệu quả xử lý TN của hai mồ hình 2 5 5551 s55 se 52

MỤC LỤC HÌNHHình 1.1 Ngành sản xuất bia 556 5221239223 1921232111211 1121111111 8Hình 1.2 — Sơ đồ công nghệ sản xuất bia - 5-5-5255 22522 EEEerkrkrrerrrreee 10Hình 1.3 — Sơ đồ các pha của bể SBR 5-52 22222 1 1222212121112 E12 cke, 15Hình 1.4— Sự chuyển hóa các chất của vi sinh -¿-+-2- + + +2 2+s+x+es£zzzzszsreee 17Hình 1.5: Các loại giá thỂ ¿- 5256222221219 1 121511211111 2111111 111111111 T.cyy 18Hình 1.6: Các quá trình xử ly trên giá thé cccccececceesesseseseseeseseseessseseeseseseeseeen 18Hình 1.7 Pha phan ứng của bể ICEAS cscscsscscssssessssesescsesesessesesesscsesessesesesseseseeseees 20Hình 1.8 Pha lắng của bể ICEAS ececscsscsesssscssssesesscsesesessesesesscsesesscsesessssesesscssseeseses 20Hình 1.9 Pha rút nước bể ICEAS c6-55+ct‡cttreEkttrrrrtrrrrrrrrirrrrrrrrriee 21Hình 1.10 Nước dau ra có SS thấp (M Hallberg et al., 2009) -. 2-555+: 23Hình 1.11 Một ví dụ về hệ thong rút nước cua ICEAS (M Hallberg et al., 2009) 24

Hình 2.1 Mô hình nghiÊn CỨU - (<< 1 S000 ng re 27

Hình 2.2 Giá thé Mutag Biochip TÌM set 2v 1211211121211 2111 11111111111 tk 31Hình 3.1 Sự biến đối nồng độ COD đầu vào, đầu ra của mô hình ICEAS — SBR và

ICEAS — MBSBR ở tải trọng 0,5 kgCOD/m.ngày ác c se seererereree 40Hình 3.2 Hiệu quả loại bỏ COD của 2 mô hình trong giai đoạn thích nghi 40

Hình 3.3 Sự biến đôi nỗng độ COD đầu vào, dau ra của hai mô hình qua từng tai

00: 23D 41

Hình 3.4 Sự biến đối nồng độ COD dau vào, hiểu quả loại bỏ COD của mô hình

SN 5150005107527 42

Hình 3.5 Nong độ COD đầu vao, dau ra của hai mô hình ở tải trọng 1,0

KECOD/M? Nay 077 ag 43Hình 0.19Hinh 3.6 Hiệu quả loại bỏ COD của mô hình ICEAS — SBR và mô hìnhICEAS — MBSBR ở tải trọng 1,0 kgCOD/m.ngày - óc cc se scsceseresree 44

Hình 3.7 Nong độ COD đầu vào, dau ra của hai mô hình ở tải trong 1.5

KECOD/M? Nay 077 ag 44Hình 3.8 Hiệu quả loại bỏ COD của mồ hình ICEAS — SBR và mồ hình ICEAS —MBSBR ở tải trọng 1,5 kgCOlD/m.ngày - c1 S2 1 1181111111111 tre 45

Hình 3.9 Nong độ COD đầu vao, dau ra của hai mô hình ở tải trọng 2.0

'e®9)9/›8:) 000777 ằằ 46Hình 0.23Hinh 3.10 Hiệu quả loại bỏ COD của mô hình ICEAS — SBR và mô hìnhICEAS — MBSBR ở tải trọng 2,0 kgCOD/m.ngày - óc Sc se scsrereresreo 46

Hình 3.11 Sự biến đổi nồng độ Ammonia đầu vào, đầu ra của hai mô hình qua từng

080101527757 47Hình 3.12 Hiệu quả loại bỏ NH4* - N cua mồ hình ICEAS-MBSBR va mô hìnhICEAS-SBR .Ồ - 49

Hình 3.13 Sự biến đối nồng độ đầu vao, đầu ra và hiệu suất loại bỏ TN của hai mô

0 51

Hình 3.14 Hiệu quả loại bỏ TN của mô hình MBSBR va mô hình `2 52

ICEAS-Hình 3.15 Hàm lượng sinh khối trong bể ICEAS-SBR và sinh khối lơ lửng, bámdính trong bé ICEAS-MBSBR 521221 1211212121121 11211 1111111111111 cyye 54Hình 3.16 Khả năng dính bam trên giá thé ở các tải trọng . -5- +: 55

KCNKCXICEASSBRMBBRICEAS — MBSBR

ICEAS — SBR

BODCASCODDOMLSSMLVSS

QCVNS5SVITKNTNTPTSSTp HCMTSSVEFAsXLNT

VỊ

DANH MỤC VIET TAT

Khu Công nghiệp

Intermittent Cycle Extended Aeration System — SequencingBatch Reactor

Nhu cau oxy sinh héa (Biochemical Oxygen Demand)Bun hoat tinh truyén thong (Conventional Activated Sludge)Nhu cau oxy héa hoc (Chemical Oxygen Demand)

Oxy hoa tan (Dissolved Oxygen)

Hàm lượng chat ran lo lung (Mixed Liquor Suspended Solids)Hàm lượng chat ran lơ lửng dé bay hoi (Mixed Liquor Volatile

Suspended Solids)

Quy chuan Viét NamChat ran lo lung (Suspended Solids)Ch số thé tích bùn lang (Sludge Volume Index)Tổng Nitơ Kjedahl

Tổng Nitơ (Total Nitrogen)Tổng Photpho (Total Phosphorus)Tổng chất răn lơ lửng

Thành phố Hồ Chí MinhTổng chất rắn (Total Suspended Solids)

Acid béo dé bay hơi (Volatile Fatty Acids)Xu ly nuoc thai

MỞ ĐẦU

1 DAT VAN DEDưới ap lực cua đô thi hóa và sự gia tăng dân SỐ, trong nhưng năm đầu thế k 21,tốc độ công nghiệp hóa của Việt Nam ngày càng phát triển, các khu công nghiệp(KCN) và khu chế xuất (KCX) ra đời như một tất yếu khách quan nhằm phục vụnhu cau trong nước và xuất khẩu Các KCN ra đời thu hút nhiều dự án đầu tu, gópphan gial quyét công ăn việc lam cho mot lượng lớn lao động, nâng cao gia tri sanxuất công nghiệp trong tong GDP Tính đến thang 7/2016, cả nước đã có 316 khucông nghiệp được thành lập với tổng diện tích đất tự nhiên hơn 88,6 nghìn ha.Trong đó, diện tích đất công nghiệp có thể cho thuê đạt 60,2 nghìn ha, chiếmkhoảng 67,8% tong diện tích đất tự nhiên Hiện nay, đã có 218 khu công nghiệp đivào hoạt động với tong diện tích đất tự nhiên 59,5 nghìn ha và 98 khu công nghiệpđang trong giai đoạn đền bù giải phóng mặt bằng và xây dựng cơ bản với tổng diệntích đất tự nhiên 28,9 nghìn ha

Tuy nhiên sự ra đời của các KCN và KCX ngoài lợi ích trên lại nay sinh mộ

mâu thuẫn mới Sự mất cân bằng về sinh thái, sự gia tăng áp lực của con người lênmôi trường, sự biến đổi cau trúc xã hội, những van dé liên quan đến sức khỏe cộngđồng, nước thải, khí thải, khí thải, tiếng Ôn, rác thải công nghiệp, Trước tìnhtrạng trên, việc tiến hành xử lý nước thải của các KCN phải đạt tiêu chuẩn cho phéptrước khi xả thải ra nguôn tiếp nhận là bắt buộc Do đó, dé bảo vệ môi trường sống,làm việc và sinh hoạt của công nhân và người dân sống xung quanh KCN, nên chủđầu tư phải tiến hành xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung cho toàn KCN

Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều phương pháp xử lý nước thải được đưa ra

như: phương pháp co học, phương pháp keo tụ, đông tụ, tuyển nỗi, phương pháp

sinh học Tuy nhiên hầu hết nước thải sau hệ thống xử lý với chất lượng đầu rakhông 6n định đặc biệt là hàm lượng nito, photpho trong nước thải cao Cùng với

chi phí vận hành cho các công nghệ xử lý nito, photpho trong nước thai còn khacao, chủ yêu liên quan đên nhu câu cung cap ôxy và các thành phân hữu co Vì vậy,

việc tìm kiếm một giải pháp thích hợp để xử lý nitơ, photpho trong nước thải cầnđược quan tâm như công nghệ SBR Nhưng do bé SBR hoạt động theo mẻ nên việchạn chế về lưu lượng, tải trọng nước thải cần xử lý ảnh hưởng chất lượng xử lý đầura Vì vậy công nghệ SBR dòng vào liên tục ra đời nhằm khắc phụ nhược điểm xửlý theo mẻ của bé SBR.

Công nghệ SBR d ng vao liên tục (ICEAS — Intermittent Cycle Extended

Aeration System) là công nghệ cải tiến SBR đã ra đời vào khoảng thập niên 70 tạiÚc Bên cạnh đó, với hơn 200 công trình ở c và Hoa Ky đã được ứng dụng đạthiệu quả xử lý các chất hữu cơ, nitơ cao

Một trong những công nghệ mới về xử lý nước thải đang được nhắc đến rấtnhiều hiện nay bởi tính năng hiệu quả xử lý cao, đồng thời tiết kiệm diện tích, đóchính là công nghệ xử lý nước thải MBBR MBBR là từ viết tắt của cụm MovingBed Biofilm Reactor, trong đó sử dụng các giá thể cho vi sinh dính bám để sinhtrưởng và phát triển Nhưng một số giá thé lại chiếm thể tích trong bé quá lớn ảnhhưởng đến việc bảo trì bảo dưỡng bề, hiệu quả xử lý lại không cao Sử dụng giá théMutag Biochip có diện tích bề mặt 3000 m2/m? sẽ giải quyết được van dé trên cùngvới việc nâng cao hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng trong nước thải khu công nghiệp

Vì vậy, đề tài “xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ SBR dòngvào liên tục kết hop giá thé Mutag Biochip ” được thực hiện với mục đích đánh giákhả năng xử lý nước thải nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng

2 MỤC TIỂU NGHIÊN CỨUĐề tài nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải khucông nghiệp băng hai mô hình, trong đó một mô hình có kết hợp giá thể Nghiêncứu được thực hiện với quy mô phòng thí nghiệm nhăm đánh giá khả năng xử lýchất hữu cơ và chất dinh dưỡng N trên mô hình nghiên cứu ICEAS qua các tải trọng

khác nhau.

3 PHAM VI VA DOI TƯỢNG NGHIÊN CUUĐối tượng nghiên cứu: Nước thải khu công nghiệp An Nghiệp Sóc Trăng

“+ Phạm vi nghiên cứu: Nước thải khu công nghiệp chứa thành phan hữu co

(BODs, COD) và dinh dưỡng (N, P) cao.

4 NOI DUNG NGHIÊN CỨU

- _ Nghiên cứu mô hình ICEAS sử dụng giá thể Mutag Biochip TM để xử lý

nước thai khu công nghiệp.

- Nghiên cứu hiệu qua xử lý cua mô hình ICEAS với các tai trọng 0,5; 1,0;1,5; 2,0 kg COD/m.ngày với thời gian lưu 12h, chu kỳ 8h tương ứng với

pha sục khí, khuấy trộn 7h, pha lang 0,5h; pha rút nước 0,5h.- Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình đối với các ch tiêu COD, NOz,

NO ,NH4, TN.

- Nghién cứu kha năng bám dính và sinh khối vi sinh trên bề mặt giá thể

Mutag Biochip 1M,

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU“ Phương pháp nghiên cứu hồi cứuTham khảo, tông hợp số liệu về thành phần tính chất nước thải khu công nghiệptheo các tải liệu trong và ngoải nước Thu thập, tìm hiểu các nghiên cứu đã đượcthực hiện về xử lý loại chất hữu cơ trong nước thải cũng như các công trình đã ápdụng trên thế giới về hệ thống ICEAS để có cơ sở và phương hướng nghiên cứu ứng

dụng ơ Việt Nam.

“+ Phương pháp lay mẫuCác ch tiêu đánh giá chất lượng nước thải được nghiên cứu trong suốt quá trình

xử ly: pH, COD, TKN, TN, NHa*, NO3°, NOz

Cac ch tiêu đánh giá chất lượng bùn: MLSS, F/M, SVI được được nghiên cứu

định ky trong quá trình xử lý.“* Phuong pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mồ hình

Mô hình nghiên cứu được chế bằng nhựa trong suốt, đảm bảo các điều kiện sinhtrưởng c ng như hoạt động của vi sinh trong nghiên cứu Nước thải thực cung cấpchạy cho mô hình nghiên cứu Các mẫu phân tích được lay từ đầu vào va dau ra của

mồ hinh.

Phương pháp xử lý số liệu và nhận xétTừ số liệu thô, tính toán hiệu suất xử lý COD, TKN, TN, tính độ lệch chuẩn, vẽdé thị so sánh hiệu quả xử lý dựa trên phần mềm excel, đưa ra những phân tíchnhận x t đánh giá và kết luận

s% Phuong pháp khác

Phương pháp kế thừa, tham khảo kết quả xử lý của công ty trên thực tế và các dé

tải liên quan đã thực hiện.

Trong quá trình thực hiện đề tài tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn về

van đề có liên quan.

6 Ý NGHĨA CUA DE TÀI+ Y nghĩa khoa học

Nghiên cứu là cơ sở lý thuyết cho quá trình kết hợp công nghệ ICEAS với giáthé di động dé xử ly COD, TKN, TN trong nước thải khu công nghiệp, là cơ sở chocác quá trình nghiên cứu kết hợp tiếp theo nhăm mục tiêu nâng cao hiệu quả xử lý

COD,TKN,TN.

+ Y nghĩa thực tiễnKết quả nghiên cứu của dé tai được ứng dung trong xử lý nước thải khu côngnghiệp đang gặp bài toán cần giải quyết hiện nay là xử lý chất hữu cơ và dinhdưỡng với công nghệ kết hợp và giá thành hợp lý Ngoài ra mô hình sử dụng giá thểdi động để khi vận hành linh hoạt nâng cao tải trọng, độ ôn định cao khi xử lý

s+ Tinh mới của dé tàiCông nghệ SBR truyền thống đã được áp dụng nhiều nơi trên thế giới và ViệtNam Với nghiên cứu này, mô hình tạo môi trường khử Nitrat tốt hơn bằng sự kếthop sục khí, khuấy trộn ngắt quảng va dùng giá thé di động dé xử lý Nitơ va cácchất hữu cơ tốt hơn Khi sinh khối bám trên giá thể ngày càng tăng thì hiệu quả xử

lý càng cao, lúc này mô hình sẽ rút ngăn thời gian xử lý.

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 TONG QUAN NUOC THAI1.1.1 Tổng quan khu công nghiệp An Nghiệp, Sóc Trăng

Khu công nghiệp (KCN) An Nghiệp nam trên giao điểm của hai trục giaothông chính t nh Sóc Trăng là Quốc lộ 1A và Quốc lộ 60 nối liền với đường Nam

sông Hậu và cảng nước sâu Đại Ngãi.

KCN An Nghiệp có lợi thé đặc

biệt thuận tiện trong giao thông

đường bộ và đường thủy, có tổng diệntích 251,13 ha với tổng mức dau tư là338 tỷ đồng được quy hoạch xây

dựng theo mô hình khu công nghiệphiện đại Diện tích xây dựng các xí

nghiệp công nghiệp là 162,99 ha, chiém 60% tong dién tich, phan c nlai được dànhcho các công trình công cộng, cây xanh, ha tầng kỹ thuật và đường giao thông.Hệ thống giao thông nội bộ trong KCN được bố trí theo dang 6 cờ dé đảm bảo tínhtrật tự và thống nhất trong KCN Các trục đường chính có hai làn xe, mặt cắt rộng

42,5m các đường nhánh rộng 15m và 7,5m Doc theo các đường có v a hè rộng 6 —

8m, là nơi bố trí các hành lang kỹ thuật ngầm như điện, cấp thoát nước, thông tin

liên lạc.

KCN được cấp điện từ lưới điện quốc gia 110KV qua trạm biến áp đặt ngaytrong KCN Hệ thống truyền tải di dọc theo tuyến đường trước các lô đất để dambảo cấp điện day đủ và ôn định cho các doanh nghiệp tiêu thụ

Hệ thống thông tin liên lạc được đặt tại trung tam KCN, các tuyến cáp quangđi ngầm trong hành lang kỹ thuật đến các lô đất tạo thành mạng lưới thông tin hiệnđại, đáp ứng day đủ và nhanh chóng mọi yêu cau về dich vụ thông tin liên lạc

Hệ thống cấp nước trong KCN được bé trí khoa học, hợp lý Nhà máy cấpnước đặt tại KCN có công suất 12.000m/ngày-đêm nhằm đáp ứng mọi nhu cầu vềnước phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho doanh nghiệp trong KCN Nước mưa trongKCN qua hệ thống thoát nước mưa xả ra các mương tiêu Nước thải công nghiệpđược thu gom và xử lý tại nhà máy xử lý nước thải trong KCN có công suất4.000m?/ngay-dém trước khi được xả vào tuyến mương thoát nước của KCN.

Hạ tang xã hội của KCN c ng được chú trọng phát triển đồng bộ, bao gồmday đủ các hang mục: nhà ở cán bộ, công nhân, nhà trẻ, mẫu giáo, khu dịch vu vuichơi giải trí, nhăm mục tiêu để cho người lao động gắn bó lâu dài với doanhnghiệp và đáp ứng tốt nhất mọi nhu cầu của cán bộ công nhân làm việc cho cácdoanh nghiệp trong KCN Ngoài ra, KCN An Nghiệp c n hấp dẫn các nha đầu tưbởi nơi đây có nguồn nhân lực déi dào với chi phí lao động thấp có thé đáp ứng tối

đa mọi nhu câu sử dụng lao động của các nhà đâu tư.

Với chính sách thu hút đầu tư thông thoáng, cởi mở, tạo mọi điều kiện tốtnhất cho nhà đầu tư của UBND t nh Sóc Trăng, cùng với những thuận lợi của KCNAn Nghiệp, chắc chan đây sẽ là địa điểm hấp dẫn các nhà đầu tư trong và ngoainước, BQL các Khu công nghiệp rất mong muốn và sẵn sàng đón tiếp các nhà đầutư đến KCN dé cùng nhau hợp tác và phát trién

1.1.2 Tong quan về nước thaiNguồn gốc nước thải

- _ Nước thai từ quá trình sản xuất của các nhà máy chủ yếu là từ nhà máy bia(30%), chế biến thủy sản (30%), nhà máy chế biến thực phẩm bánh kẹo

(30%).- Nước sinh hoạt cho các công nhân của các nhà may;

Nước thải sản xuất biaHiện nay, Bia là một loại thức uống rất được ưa chuộng trên thế gi01 Ở cácnước phương Tây, bia dược xem là nước giải khát Trên thế giới có một số loại bianổi tiếng như Ale, Lager, Pilsener, Riêng sản phẩm trong nước thi đứng đầu van là

nhãn hiệu bia Sai Œ n, bia Đại việt

Hình 1.1 Ngành sản xuất bia

Bia chứa chủ yếu là nước (>90%), e n lại là cồn (3 — 6%), CO2 và các hóa chấth a tan khác Vì vậy sản xuất bia là một trong những ngành công nghiệp d i hỏitiêu tốn rất nhiều nước do đó sẽ thải ra môi trường một lượng rất lớn nước thải.Nước thải của nhà máy bia thường gồm những loại sau:

° Nước làm nguội, nước ngưng tụ Loại nước này không thuộc loại nước gây 6

nhiễm nên có thể xử lý sơ bộ và tái sử dụng lại.- Nước vệ sinh thiết bị như rửa thùng nấu, rửa bé chứa, rửa sàn nhà sản xuất Loạinước này chứa nhiều chất hữu co, cần phải được tiễn hành xử lý dé làm sạch môi

trường và tái sử dụng lại.

- Nước vệ sinh và các thiết bị lên men, thùng chứa đường ống, sàn nhà lên men

Loại nước thải nay chứa nhiêu xác nâm men, xác nầm men rat dê tự phân hủy, gây

ra tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng Loại nước này cần có biện pháp xử lý đặc biệt

giảm nguy cơ ô nhiễm

¢ Nước rửa chai đựng bia Loại nước thải này c ng gây ô nhiễm nghiêm trong,nước nay không ch chứa các chất hữu cơ mà c_n chứa rất nhiều các hop chất màu

từ mực in nhãn, kim loại ( đặc biệt là Zn va Cu).

Bảng 1.1 Đặc tính nước thai ngành sản xuất bia.STT |Thôngsố | Đơn vị tính | Giá trị

1 pH 6-82 SS mg/l 900 — 14003 BODs mg/l 1700 — 2200

4 COD mg/l 500 — 6005 Tổng N mg/l 30

6 Tổng P mg/l 22 —257 NH¿* mg/l 13 — 16

Nguôn: Công Ty TNHH ITV Bia Sài Gòn — Sóc Trăng.

Tuy nhiên, sự tăng trưởng của ngành sản xuất bia lại kéo theo các vẫn đề môitrường như: van dé chat thải sản xuất, đặc biệt là nước thải có độ ô nhiễm cao Nướcthải do sản xuất rượu bia thải ra thường có đặc tính chung là ô nhiễm hữu cơ rất

cao, nước thải thường có màu xám đen và khi thải vào các thuỷ vực đón nhận

thường gây ô nhiễm nghiêm trọng do sự phân huỷ của các chất hữu cơ diễn ra rấtnhanh Thêm vao đó là các hoá chat sử dụng trong quá trình sản xuất như CaCOs,CaSOa, H3PO4, NaOH, NaazCOa Những chất này cùng với các chất hữu cơ trongnước thải có khả năng đe dọa nghiêm trọng tới thuỷ vực đón nhận nếu không đượcxử lý Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các cơ sở sản xuất bia trong nước

ở Hà Nội, Hải Dương, Hà Tây, Hoà Bình cho thấy, nước thải từ các cơ sở sản xuất

bia nếu không được xử lý, có COD, nhu cau oxy sinh hoá BOD, chat ran lơ lửng SS

déu rat cao.

Hoa Houplon———+|- Hôhoá đườnghoá |» Bà hem

ae THANH TRUNG j_-» Nhẫn mac hong

Hình 1.2 — So đồ công nghệ sản xuất bia.Nước thái sản xuất bánh kẹo

Những năm gan đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế và sự gia tăngtrong quy mô dân số với cơ cấu trẻ, bánh kẹo là một trong những ngành có tốc độtăng trưởng cao và ôn định tại Việt Nam Trong khi các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ đangbị thu hep dan thì các công ty bánh kẹo lớn trong nước ngày càng khang định đượcvị thế quan trọng của mình trên thị trường với sự đa dạng trong sản phẩm, chấtlượng khá tot, phù hop với khẩu vị của người Việt Nam, cạnh tranh rất tốt với hàngnhập khẩu

Thực phẩm nói chung và bánh kẹo nói riêng đóng vai tr vô cùng quan trọngđối với đời sống con người Bánh kẹo là một loại thực phẩm rất thuận tiện trong tiêu

dùng, nó cung cap năng lượng lớn, là nguôn thức ăn lâu dài cho con người trong

quân đội, du lịch, liên hoan hay dùng làm quà tặng biếu cho người thân Vì vậy, thịtrường bánh kẹo của Việt Nam đang có tiềm năng phát triển rất lớn Theo dự báocủa Tổ chức giám sát doanh nghiệp quốc tế (BMI) đến năm 2013 mức tăng trưởngchung về tiêu thụ thực phẩm của Việt Nam là 12,76ty USD Trong đó, ngành bánhkẹo cũng được dự đoán sẽ tăng mạnh đến năm 2013 tăng khoảng 27,8 % về khốilượng và 59,22% về giá trị

Tham gia thị trường hiện nay có khoảng hơn 30 doanh nghiệp sản xuất bánhkẹo có tên tuổi Với nhiều sản phẩm rất phong phú, đa dạng như: bánh qui, bánh

cake, chocolate, bánh snack, bánh qué, kẹo chew Hiện tai thi trường bánh kẹo

nội chiếm ưu thế với mẫu mã phong phú, giá cả phù hợp nhưng các sản phẩm nhãnhiệu ngoại, ghi xuất xứ Thái Lan, Malaysia, Singapore vẫn chiếm số lượng lớn Bên cạnh đó, số lượng các nha máy bánh kẹo trong nước c n it, năng suất chưa cao,chưa đáp ứng nhu cau ngày một tháng Nhưng dé sản xuất được bánh có chất lượngcao, mẫu mã đẹp cần có kỹ thuật tốt kết hợp với kinh nghiệm cao

Bánh kẹo là một trong những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng, thuận tiện choviệc tiêu 1 lang, dự trữ và vận chuyển Trong những năm gan đây, ngành bánh kẹoViệt Nam đã có những bước phát triển khá 6n định Ngành thực phẩm bánh kẹoViệt Nam có nhiều khả năng duy trì mức tăng trưởng cao và trở thành một trongnhững thị trường lớn trong khu vực châu Á-Thái Bình Dương

Nước thải sản xuất bánh kẹo ô nhiễm hữu cơ cao (BOD và COD cao) Hàmlượng N và P trong nước thải gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhậnnước thải, làm thiếu oxy trong nước, ảnh hưởng đến đời sống các thủy sinh vật, xảyra quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong nước, gây mùi hôi thối

Các chất lo ling trong nước gây độ đục cho nguén nước tiếp nhận Các chất b o tạolớp váng trên mặt nước, gây thiếu oxy trong nước gây mùi khó chịu Ngoài ra nước

thải c n chứa một so chat tây rữa từ quá trình vệ sinh nhà, máy móc, thiệt bi

A SS 320 mgil

5 Tong N 42 mg/l6 Tổng P 9 mgil7 Dầu mỡ động thực vật 75 mg/l

Nguồn: Công Ty san xuất bánh kẹo Bibica.

Nước thải chế biến thủy sảnCông nghiệp chế biến thủy sản là một ngành công nghiệp hết sức phát triển ởkhu vực phía Nam Bên cạnh những lợi ích kinh tế đạt duoc, ngành này c ng phat

sinh nhiêu vân dé vê môi trường rat đáng quan tâm.

Nguyên liệu ngành chế biến thủy sản hết sức phong phú: tươi sống đônglạnh, khô, ludc và quá trình chế biến đ i hỏi sử dụng rất nhiều nước sạch nênthành phân tính chất nước thải hết sức phức tạp

O nhiêm do nước thải tại các cơ sở chê biên thuỷ sản gôm nước thải sản xuâtvà nước thải sinh hoạt:

- — Nước thải sản xuất: sinh ra trong quá trình chế biến và nước vệ sinh nhàxưởng, máy móc, thiết bị Thành phan nước thải có chứa các chất hữu co,các chất răn lơ lửng, các chất cặn bã, vi sinh vật và dầu mỡ Lưu lượng vàthành phân nước thải chế biến thủy sản rất khác nhau giữa các nhà máy tùythuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng, và thành phan các chất sử dụng trongchế biến (các chất tay rửa, phụ gia )

- Nước thai sinh hoạt: sinh ra tại các khu vực vệ sinh và nhà ăn Thanh phânnước thải có chứa các cặn bã, các chat ran lo lửng, các chat hữu cơ, các chatđịnh dưỡng va vi sinh.

Trong nước thải thường chứa nhiều mảnh vụn thịt và ruột của các loại thủysản, các mảnh vụn này thường dễ lang và dễ phân hủy gây nên các mùi hôi tanh

Ngoài ra trong nước thải c n thường xuyên có mặt các loại vảy cá và mỡ cá.

Trong nước thải đôi khi c n có chứa các sản phẩm có chứa indol và các sản phẩmtrung gian của sự phân hủy các axit béo không no, gây nên mùi hôi thối rất khóchịu và đặc trưng, lam 6 nhiễm về mặt cảm quan và ảnh hưởng sức khỏe côngnhân trực tiếp làm việc Mùi hôi còn do các loại khí, sản phẩm của quá trình phânhủy kị khí không hoàn toàn của các hợp chất protid và axit béo khác trong nướcthải sinh ra các hợp chất mecaptanes, HDS

Bang 1.3 Thành phan tính chất nước thải của ngành chế biến thủy sản

Ch tiêu Hàm lượng | Đơn vịpH 6-8 -COD 1500-2800 | mg/lBOD 1000-1800 | mg/lSS 388-452 mg/l

Dau mé DTV 150-250 mg/lNito tong 120-160 mg/lPhôtpho tong 6-10 mg/l

Nguồn: Công ty CP thuỷ sản Sóc Trăng.

Ngoài ra c n có ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Xếp thứ hai trongba nhóm ngành dẫn đầu về nhu cầu nhân lực giai đoạn 2012-2015, công nghệthực phẩm định hình vị thế của mình trong đời sống kinh tế xã hội của Việt Nam

Theo đánh giá từ các doanh nghiệp (DN) trong ngành, dù tình hình kinh xã hội vẫn c_n khó khăn, nhưng sức tiêu thụ các loại thực phẩm chế bién vẫn khônggiảm Tại thành phố, nhiều DN ở lĩnh vực này đã có doanh số tăng khá trong những

tháng đầu năm Do thị trường thu hút, nhiều thương hiệu khác trong ngành thựcphẩm chế biến c ng đang gia tăng hoạt động Bên cạnh, nhiều lợi ích và phát triểnma ngành chế biến thực phẩm mang lại, nó c ng là ngành thải ra nhiều chất thải ảnhhưởng đến môi trường Là một ngành đảm bảo vệ sinh một cách toàn diện, để đảm

bao sản phâm tạo ra hợp vệ sinh về an toàn thực phâm.

Nước thải có nồng độ ô nhiễm rất cao, đặc biệt là BOD, COD, SS, Nitơ,phospho va vi sinh vật gây bệnh khi xả vào nguồn nước sé làm suy giảm nông độoxy h a tan trong nước do vi sinh vật sử dung Oxy h a tan dé phân hủy các chấthữu cơ Các chat ran lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, làm hạn chế độ sâutầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của

tảo, rong rêu

Các chất dinh dưỡng (N, P) với nồng độ cao gây ra hiện tượng phú dưỡngnguồn nước, rong tảo phát triển làm suy giảm chất lượng nguồn nước Các vi sinhvật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn 6nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm ban hay qua cácnhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho người như bệnh ly, thương han,bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính

1.2 TONG QUAN VE CÔNG NGHE SBR VÀ GIA THE DI ĐỘNG

Pha làm day: Có thé vận hành với 3 chế độ làm day tĩnh, làm đây hoà trộn valàm day sục khí nhằm tạo môi trường khác nhau cho các mục đích khácnhau Thời gian pha làm đây có thé chiém từ 25 — 30%

Pha phản ứng (sục khí): Ngừng đưa nước thải vào Tiến hành sục khí Hoànthành các phản ứng sinh hoá có thể được bắt đầu từ pha làm đây Thời gianphản ứng chiếm khoảng 30% chu kì hoạt động

Pha lắng: Điều kiện tĩnh hoàn toàn được thực hiện (không cho nước thải vào,không rút nước ra, các thiết bị khác đều tắt) nhằm tạo điều kiện cho quá trìnhlang Thời gian chiếm khoảng từ 5 — 30% chu kỳ hoạt động

Pha tháo nước sạch.

Pha chờ: Áp dụng trong hệ thống có nhiều bề phản ứng, có thé bỏ qua trongmột số thiết kế

Hình 1.3 Sơ đô các pha của bề SBR

Die a se

| Sbr-c/cla-eng |

ExcessSLUDGE

Aeration

—

Quá trình xử ly chất hữu co trong bé SBRCác chất hữu cơh a tan, các chất keo sẽ được chuyên hóa băng cách hấp phụ vàkeo tụ sinh học trên bể mặt các tế bào vi sinh vật Tiếp đó trong quá trình trao đôichất, dưới tác dụng của nhưng men nội bảo, các chất hữu cơ sẽ bị phân hủy Quátrình xử lý nước thải hay nói đúng hon là việc thu hồi các chất ban từ nước thai và

việc sinh vật tiêu thụ các chât đó là một quá trình gôm ba giai đoạn sau:

Y Khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt các tế bảo vi

trién, trao đôi nhiệt, vận động.

Cơ chế của quá trình phân hủy các chất trong tế bào có thể tóm tắt như sau:Các chất đầu tiên bị oxy hóa là cacbon hydrat và một số chất hữu cơ khác.Men vi sinh vật sẽ tách hydro khỏi móc xích và đem phối hợp với oxy của khôngkhí để tạo thành nước Nhờ có hydro và oxy trong nước, các phản ứng oxy hóa —

khử giữa các nguyên tử cacbon mới diễn ra được

Sự chuyển hóa các chất khi xử lý có thé tóm tat ở sơ đồ sau:

Chất bân trước

khi xử lý

|| |Chất ban bị giữ lại trên

bê mặt tê bào Chat ban c n lại sau xử ly

Chat ban bị oxy hóa thành Các chat được đồng hóa

CO», H,O và năng lượng được dé tăng sinh khôi

Phần dư của vi Tự oxy hóa của vi sinh vật thành

sinh vật CO,, H,O do men hô hap nội bào

Hình 1.4 Sự chuyên hóa các chất của vi sinh.1.2.2 Sứ dụng gia thé di động trong xử lý nước thai

Quy trình màng sinh học đã được chứng minh xử lý đạt hiệu quả cao đối vớicarbon hữu cơ và nito trong đó khắc phục được những hạn chế của quá trình bùn

hoạt tính thông thường (Helness and Wdegaard, 1994) Màng sinh học được tạo

thành trên giá thé đặc biệt có lợi khi giữ được các sinh vật chậm phát triển (như cácvi khuẩn nitrat và khử nitrat hóa) Cả hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa đượcthực hiện ngay trên một màng sinh học Những mô hình xử lý bằng sinh học giá thểdi động được giới thiệu đầu tiên khoảng 20 năm trước đây và trở nên pho biến tạichâu Au (Rusten B et al., 1995) Bé sinh hoc gia thé di động được ứng dụng dựa

trên những ưu diém như nhỏ gon, ôn định, hiệu quả xử lý cao và hoạt động don

giản Giá thé sinh học di động c_n được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước thải cónông độ hữu co và dinh dưỡng cao (X.J Wang et al., 2006)

inh 1.5 Các loại giá thé Hình 1.6 Các quá trình xử lý trên giá thể

Nguyên tac của quá trình này là sinh khối phát triển bám dính trên các giá thétrong điều kiện kị khí, thiếu khí hoặc hiếu khí Các giá thể thường được làm bằngnhững vật liệu tro với mật độ lên đến 1 g/cmỶ, cho phép chúng di chuyển dễ dàngtrong nước Các phản ứng sinh học này là phản ứng hỗn hợp, tăng sinh khối bùn vàthé tích hiệu dụng của bé phan ứng vì vậy đang ngày cảng được ứng dụng rộng rãi

Quá trình phản ứng dựa trên nguyên tắc của quá trình sinh học với phương pháplàm gia tăng sinh khối vi sinh vật và tạo nên đa dang các dạng vi sinh vật trong giáthé (lớp ngoài cùng — hiếu khí, lớp trung gian — thiếu khí, lớp trong cùng — ki khí).Các giá thể lơ lửng trong bể phản ứng tương tự như một thiết bị phản ứng tầng sôicho phép các giá thể tiếp xúc một cách tốt nhất với nước thải Quá trình này còn ápdụng để loại bỏ phospho sinh học (Helness and Ødegaard, 1994) Các nhà nghiêncứu đã chứng minh rằng bề sinh học bùn hoạt tính giá thé di động so hữu những đặcđiểm vượt trội như tạo ra sinh khối cao, chịu tải hữu cơ COD cao, xử lý được cácchất dinh dưỡng, giảm thé tích các bể phản ứng sinh hoc trong các hệ thống xử lý

nước thải.

Vì vậy, dé khắc phục những điểm yếu trên, người ta đã tìm ra công nghệ ICEAS.Quá trình ICEAS là quá trình cải tiến của quá trình SBR, được bắt đầu nghiêncứu ở Úc vào những năm 80 (Ouyang., 1995) Hiện tại, công nghệ ICEAS đượcphát triển bới công ty SANITAIRE và đã có gần 1000 bể ICEAS được lắp đặt trêntoàn thế giới (SANITAIRE, 2015) Quá trình ICEAS cho phép quá trình nạp nướcđầu vào trong suốt toàn bộ các pha (kế cả pha lang và pha rút nước) Và như vậy,ICEAS làm giảm số lượng pha từ 5 xuống 3 Ngoài ra, nếu hệ thống cần có quátrình khử nitrate thì nên thêm quá trình thiếu khí.

Thông thường, bé SBR có thé kéo dài thời gian làm đây khi cho phép việc vừalàm đầy vừa sục khí (pha làm day kiểu sục khí) Tuy nhiên, SBR thông thườngkhông cho phép vừa làm đây vừa lắng hoặc vừa làm đây vừa rút nước Và ICEASgiải quyết vẫn dé trên bang cách thêm 1 vách ngăn trong bể phan ứng

Pha lắng: Ngung sục khí hoàn toàn, các bông bùn sẽ được lang xuống đáy bể

(nước thải đầu vào vân chảy vào ngăn tiên phản ứng).

Pha rút nước: Rút nước ra khỏi hệ thống (nước thải vẫn chảy vào ngăn tiền

phan ứng) Bun du sẽ được bơm ra định ki trong giai đoạn này.

Cơ chế xử lý:Quá trình ICEAS được thiết kế để có thể tăng cường loại bỏ Nitơ và Photpho.Thôi khí xen kẻ giữa mở và tắt trong giai đoạn phản ứng có thé tạo điều kiệnaerobic/ anoxic/ yém khí dé thúc day quá trình nitrat hóa /khử và loại bỏ photphosinh học nâng cao ICEAS kết hợp hai hoặc nhiều hơn các tính năng kiểm soát chukỳ thủy lực cho phép vận hành hệ thống hai chế độ trình tự cơ bản: quá trình nitrat

hóa (NIT) và khử nito (NDNP).

1.3.1 Một số thông số thiết kế va vận hành bé ICEASa Thông số thiết kế co ban: (Phuoc N.V., 2014)- Ty lệ F/M: 0.05 đến 0.12 lb BOD/Ib MLSS/ngay- SVI (sau lang 30 phút): 150 đến 200

- Thoi gian lưu nước (HRT): 0.35 — 0.6 ngày- hoi gian lưu bun (SRT): 25 ngày

DO pha phan ứng mgil l 3

DO dé nitrate hóa xảy ra mgil >IDO dé khử nitrate hóa xảy ra | mg/l <l

HRT ngày 0.35 12

1.3.2 So sánh giữa công nghệ ICEAS và SBR

ICEAS có đầu vào liên tục khác với SBR vì vậy việc kiểm soát lưu lượngđầu vào sẽ đơn giản hơn nhiều so với SBR Nếu lưu lượng đầu vào hệ thống ICEASthay đối, cách giải quyết đơn giản là thay đổi tốc độ bơm nước vào và ra hệ thống.Trong khi ở hệ thống SBR thông thường, nếu lượng nước đầu vào thay đổi, thi cầnphải thay đổi thời gian giữa các pha trong chu kỳ

Trong bé SBR thông thường, lượng sinh khối ch tăng lên trong pha làm day vàgiảm dan ở các pha sau, vì vậy có thé dẫn đến t lệ F/M giảm và có thé xuất hiệnhiện tượng bung bùn Tuy nhiên, ICEAS có dòng vào liên tục thì lượng sinh khốitrong bể sẽ đều hơn và có thé giúp giảm hiện tượng trên

Đối với những nhà máy nhỏ, hệ thống SBR thông thường đều có 2 bể hoạt độngsong song Tuy nhiên, đôi khi cần phải ngưng hoạt động 1 bể dé bảo dưỡng, làm vệsinh định kỳ Và với ch một bề SBR còn lại, việc vận hành sẽ rất khó khăn Trong

Nhờ vào dòng chảy đầu vào liên tục, hệ thống ICEAS có thể tăng tải trọng dễdàng nếu như cần mở rộng thêm một hoặc nhiều bể trong tương lai ITT WWW,

2009).

Tuy nhiên, theo (USEPA, 1999), có nguy cơ xảy ra hiện tượng bùn khó langtrong pha rút nước Tuy nhiên, ICEAS sử dụng loại decanter có thé chịu được tảitrọng cao gấp 6 lần tải trọng trung bình và có thể giảm thiểu lượng chất răn lơ lửngđầu ra (M Hallberg et al., 2009)

Hình 1.10 Nước đầu ra có SS thấp (M Hallberg et al., 2009)

— |! +s

FF | «ee a ae oe

Hình 1.11 Một ví dụ về hệ thông rut nước của ICEAS (M Hallberg et ai, 2009)

1.4.CÁC NGHIÊN CỨU LIEN QUAN

1.4.1 Các nghiên cứu trong nước

Công nghệ truyền thống kết hợp giá thể di động MBBR (Moving Bed

Biofilm Reactor) trong mô hình MB — SBR (Moving Bed - Sequencing BatchReactor) được nghiên cứu xu lý nước thai tập trung Khu Công Nghiệp Co 2 mô

hình có cùng thé tích như nhau Một bé có gid thể Mutag BioChipTM và một bểkhông cho giá thé Các mô hình được vận hanh 4lit/mé với nước thải tập trung khu

công nghiệp ở các tai trọng hữu cơ 0,64; 0,96 và 1,28 kgCOD/m3/ngày ứng với các

thời gian chu kỳ là 12, 8 và 6 giờ Các kết quả thu được cho thay cùng một tải trọngmô hình MB — SBR kết hợp luôn cho hiệu quả xử lý cao hơn mô hình SBR truyền

thống ở các ch tiêu ô nhiễm như COD, N NH“, TN, va TP Ở tải trọng 0,64

kgCOD/m?/ngay và 0,96 kgCOD/m?/ngay, nước thai sau khi xử lý của bé MB —SBR kết hợp có giá tri COD,N_NH“*,TN, TP đều năm trong giới hạn cột A củaQCVN 40:2011/BTNMT với hiệu suất xử lý tương ứng là 91% và 88%; 91% và

89%; 91% và 81%; 62% và 61% Ở tải trọng 1,28 kgCOD/m?/ngay, nước thải sau

khi xử lý của bể MB — SBR kết hợp có giá trị COD, TN, TP nam trong giới hạn cộtB nhưng giá trị N_NH4+ nằm ngoài giới hạn cột B Khả năng xử lý độ màu của bể

MB - SBR kết hợp là rất tốt, nước thải sau khi xử lý trong vắt với hiệu suất đạt đượctừ 95% đến 96% ở cả 3 tải trọng (Đặng Viết Hùng, 2014)

1.4.2 Các nghiên cứu ngoài nước

Chen et al (2001) sử dụng hệ thống ICEAS xử lý nước thải nhân tạo môphỏng nước thải sinh hoạt với chu kỳ 8h Hệ thống này có hiệu quả xử lý COD cao(93.6 ~ 97.2%), tuy nhiên đầu ra có nông độ nitrate cao (22.3 ~ 23.6 mg/l) và pH bịgiảm (từ 7.0 xuống 5.6) Trong pha phản ứng, khi DO bị giảm từ 3.6 ~ 5.0 mg/lxuống c n 0.5 ~ 1.2 mg/l, nitơ ở đầu vào đã bi nitrate hóa bán phan chuyển hóathành nitrite Nghiên cứu cho thấy với nồng độ DO thấp (0.3 ~ 1.0 mg/l) và MLSScao (3200 mg/l với mực nước là nửa bể) thì t lệ chuyển hóa từ ammonia sangnitrite (1.44 ~ 3.55 mgN.g MLSS!.h”) cao hơn t lệ chuyển hóa từ nitrite sangnitrate (0.00 ~ 1.22 mgN.g MLSS".h!) Ngoài ra, NO,-N có thé bị loại bỏ đến94.9% khi MLSS đạt mức 3200mg/I (với mực nước là nửa bể) trong DO thấp Thí

nghiệm trên chứng tỏ khả năng loại bỏ N trong nước thải sinh hoạt c ng như hiệu

quả kinh tế của hệ thống ICEAS thông qua việc giảm lượng oxy cung cấp và khôngcần kiểm soát pH hay b6 sung nguồn carbon hữu co

Zeinaddine et al (2013) nghiên cứu về hiệu quả xử lý nitơ, photpho trong nướcthải một trung tâm phân phối thủy sản bang hệ thống ICEAS với thé tích 80L Với

các lưu lượng khác nhau (1.5 L/h; 3 L/h; 4.5 L/h; 6 L/h), thì hiệu quả xử ly BOD là(89,2% ~ 93.7%); COD từ (83.7% ~ 90.5%); NOz từ (77.05% ~ 84.02%); NO» tu

(41.71% ~ 56.67%) Đặc biệt, hiệu qua xử ly PO của hệ thống từ (51.4% ~71.0%) trong khi các hệ thống bùn hoạt tính thông thường là 10 — 20% (Bitton,1999), và dù cho với điều kiện hoạt động kém nhất thì khả năng loại bỏ P vẫn caohơn gấp ba hệ thông thông thường

Lee et al (2001) nghiên cứu vé khả năng xử lý chất dinh dưỡng trong nước thảisinh hoạt băng mo hình full scale SBR dòng vào liên tục Nghiên cứu được thựchiện trên 2 bé SBR song song, trong đó có một bể được bố sung methanol Kết quacho thấy không có sự khác biệt giữa khả năng khử nitrate hóa giữa 2 bể (~92%)nhưng khi bố sung methanol thì thời gian thực hiện phan ứng khử nitrate hóa giảm

đáng kế Ngoài ra, khả năng xử lý photpho trong bể được bổ sung methanol ¢ ngcao hơn han bể còn lại (P dau ra là 0.86 ~ 3.61 mgP/L so với 1.74 ~ 4.13 mgP/L) Thí nghiệm c ng cho thấy lượng VSS tăng lên theo t lệ 0.18 ~ 0.29 gVSS/sCHaOH bồ sung, và methanol c ng góp phan tăng khả năng lắng của bùn

Farham Karakani và Amir Hossein Mahvi (2005) nghiên cứu kha năng xử lý

photpho trong nước thải sinh hoạt bằng ICEAS Thí nghiệm tiến hành với 3 HRT

khác nhau (12.4 h; 14h và 16h) thì kha nang xử ly Photpho đạt tương ứng là (55.9%; 52.1% và 38.5%) Thí nghiệm c ng ch ra kha năng xử lý Photpho của ICEAS caohơn mức độ xử lý Photpho của bùn hoạt tính thông thường là 10 — 20 % (Bitton,

1999).

Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Wafandian (Trung Quốc) được Li HongJing

et al (2008) nghiên cứu trong 3 năm (2004 — 2007) Hệ thong nay hoat dong voi

lưu lượng 0.694 m3/s, MLSS ~ 4000 mg/L, SRT = 28 ngày Hiệu quả xử lý là COD

82%, BOD 87%, NH4-N 78%, TN 46%, SS 93%, TP 76% va dau ra là COD 26 ~

52mg/L (trung bình 40 mg/L), BOD 6 ~ 17 mg/L (trung bình 11 mg/L), NHa- N0.68 ~ 7.79 mg/L (trung bình 3.87 mg/L), TN 11.61 ~ 19.44 mg/L (trung bình 15.58mg/L), SS 2 ~ 19 mg/L (trung bình lI mg/L), TP 05 ~ 1.02 mg/L

2.2.MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU

Mô hình nghiên cứu được trình bày như hình bên dưới:

Bốn chưanươc thai

2mm l Tu điều khiến -} aan ¬

Ñ i D À 4Bồn chưa ped bed | Bon chua

nươc sach nuoc sach

‘Thung chưa ;

Hình 2.1 Mô hình nghiên cứu.