Luận văn thạc sĩ Công nhệ môi trường: Nghiên cứu xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp bằng công nghệ SBR kết hợp giá thể Biofringe

Do đ c thù của nước thải tập trung khucông nghiệp là có sự biến động rất lớn về lưu lượng và nông độ nên dé xử lý nướcthải này, công nghệ thường áp dụng là sự kết hợp của c e phương ph p

DƯƠNG NGUYEN THIEN THU

NGHIEN CUU XU LY NUOC THAI TAP TRUNG KHUCONG NGHIEP BANG CONG NGHE SBR KET HOP GIA

Con ộ chấm nhận Xét : -G- G6531 1E 5191919111 5 91119121 3 111015113 xe.Con 6 chấm nhận XÉT 2: - tk SE k St 56919121 1E 919112113 5 1111910113 1110158131 xe.Luận văn thạc sĩ được ảo vệ tai Trường Đại học B ch hoa, Đại học Quốc Gia

TP.HCM ngày th ng năm 20 5

Thành phan Hội đồng đ nh gi luận văn thạc sĩ gồm:

X c nhận của Chủ tịch hội đồng d nh gi luận văn và Trưởng hoa quản lý chuyênngành sau hi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

TRƯỞNG KHOACHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG ; le ;

TAI NGUYEN VA MOI TRUONG

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: DƯƠNG NGUYEN THIÊN THU MSHV:12250624

Ngày, th ng, năm sinh: 13/11/1984 Nơi sinh: Trà Vinh

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường Mã số: 608506I TÊN ĐÈ TÀI

' Nghiên cứu xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp bang công nghệ SBR kếthop giá thé Biofringe’

NHIEM VU LUAN VAN- BD nh gi hiệu suất xử ly COD trong nước thải hu công nghiệp qua mô

CAN BỘ HƯỚNG DAN Tp HCM, ngày tháng năm 2015(Họ tên và chữ ý) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ý)

TRUONG KHOA TÀI NGUYEN VÀ MOI TRƯỜNG

(Họ tên va chữ ý)

utintixing ili mon hnthanhnht niThy,C khoa M itre ng và Tainguy ntru ng ih a h khoa TP HCM, nh ng ngư i u

att i lận tnh, truyền t hot inh ng kin thứ và kinh nghiệm quý bdutrong suốt th igiant ih tap hươngtrnh dot osau ih

Tixmirnirng monT ng itH ng neta titre ng ih

á hkhoa TP.HCM hướng ân luận văn, tantnh hi b o, giúp & éti

hoàn thành nhiệm vụ ua m nh.

Ti ngxing ili mon na bnsinhvi nkhoaM itru ng và Tài

nguy n-kh a2010 h tr trong suốt quả tr nh nghỉ n ứu

au ng,tig ili amon h nthành mnh ng ngựư ith n ngự ibnnợ vin và ng h tive ft qua nh ng kh khăn tr ng ltr£ nm i bud

ungva onla ngle étiphn tu

Mtl nn axin h nthành monsuygiup 6 uatt m ing i.

Tp HCM, tháng 07 năm 2015

DƯƠNG NGUYÊN THIÊN THƯ

TOM TAT

Kết hợp giá thé BF của công nghệ swim-bed vào bề SBR trong mô hình BF — SBR(Biofringe - Sequencing Batch Reactor) để có được độ linh hoạt và 6n định caocùng với tiềm năng nâng cao được cả tải trọng và hiệu quả xử lý Trong nghiêncứu này có 2 mô hình được làm ng mica với c ng thể tích là 9 lít Một bể chogiá thể biofringe vào va được xem là mô hình BF — SBR kiểm chứng Một bểkhông cho giá thể vào và được xem là mô hình SBR đối chứng Cả hai mô hình

được vận hành 7,5lit/mé với nước thai tập trung KCN ở c c tải trọng hữu cơ 0,64;

0,75; 0,96 va 1,28 kgCOD/m” ngày ứng với các chu ky là 12, 10,8 và 6 giờ Ccết quả thu được cho thấy c ng một tải trọng mô hình BF — SBR kết hợp luôn chohiệu quả xử lý cao hơn mô hình SBR truyền thống ở các chỉ tiêu ô nhiễm nhưCOD, NH¿'-N,TN, va TP cả 3 tải trọng 0,64; 0,75 và 0,96 gCOD m ngay,nước thải sau khi xử ly của bể BF — SBR kết hợp có giá tri COD, NH,*-N, TN, TPđều n m trong giới han cột A của QCVN 40:2011/BTNMT tải trọng 0,64kgCOD/m” ngày, hiệu suất xử lý tương ứng là 92%; 87%; 88%; và 63% tảitrọng 0,75 gCOD m ngày hiệu suất xử lý tương ứng là 92,2%; 88, %%; 78, 9%; và60.8% tai trọng 0,96 kgCOD/m” ngày, hiệu suất xử lý tương ứng là 88%; 83%;75%; và 59% tải trọng ,28 gCOD m ngày,nước thai sau khi xử lý của BF —SBR kết hợp có giá tri COD, NH¿”-N, TN, TPv nn m trong giới hạn cột B Cảitiền từ SBR truyền thống sang BF — SBR kết hợp sẽ giúp các KCN xử lý nước thảiluôn đạt qui chuẩn đ c biệt là chỉ tiêu nitơ và photpho, giảm bớt chi phí và lượng

bùn sinh ra.

Combination of BF media of swim-bed technology with traditional SBR in BF —SBR (Biofringe - Sequencing Batch Reactor) will have high flexibility andstability as well as the potential to enhance both of treatment loadings andefficiencies In this research, there were two acrylic reactors with the samecapacity of 9.0 liters The one contained BF media and it was BF - SBR verifiedreactor The other contained nothing and it was SBR controlled reactor Thereactors were operated at 7.5 liters/l cycle with concentrated industrial wastewater

in the loadings 0.64, 0,75, 0.96, 1.28 kgCOD/m’/day and the corresponding cycle

times were 12, 10, 8, 6 hours The results showed that in the same loading,

treatment efficiencies of COD, NH„'-N, TN, TP of combined BF — SBR reactor

were always higher than those of traditional SBR reactor In the loadings 0.64,

0,75 and 0.96 kgCOD/m/day, output values of COD, NH,4’N, TN, and TP of BF

-SBR reactor were within the limits of QCVN 40:2011/BTNMT, column A In the

loading 0.64 kgCOD/m/day, corresponding efficiencies were 92%; 87%; 88%;and 63%, respectively In the loading 0.75 kgCOD/m/day, corresponding

efficiencies were 92,2%; 88,1%; 78,1%; and 60,8%, respectively In the loading

0.96 kgCOD/m /day, corresponding efficiencies were 88%; 83%; 75%; and 59%,respectively In the loading 1.28 kgCOD/m/day, output values of COD, NH,†-N,

TN, and TP of BF - SBR reactor still were within the limits of QCVN40:2008/BTNMT, column B Changing from traditional SBR with suspendedgrowth to combined BF - SBR with attached growth will help industrial parksmeet national standards especialy in nitrogen and phosphorus parameters, reduceoperating cost and sludge waste.

Tôi tên Dương Nguyễn Thiên Thư, là học viên cao học chuyên ngành Công

nghệ Môi trường, khóa học 20 2 Tôi xin cam đoan:Luận văn cao hoc nay là công trình nghiên cứu thực sự của ản thân tôi,

được thực hiện ưới sựhướng n của TS Ð ng Viết H ng

C c hình ảnh, số liệu và thông tin tham hảo trong luận văn nay được thuthập từ những nguồn d ng tin cậy, đã qua iém chứng, được công 6 rộng rãi và đãđược trích nro ràng ở phan Tài liệu tham hảo Cc an dé, đồ thi, số liệu tínhto nva ết quả nghiên cứu được thực hiện nghiêm túc và trung thực

Học viên

Dương Nguyễn Thiên Thư

MUC LUC

9000 I 0), ee i0008/9105 ôÔ ii

F0: la iii

0900908097977 i

109000055 ii

DANH MỤC HINH ẢÌNHH << << << 33325 8955959540 VDANH MỤC BANG BIEU - << << << << S4 e5 9E 9E 4s see viiDANH MỤC TU VIET TẮTT << << << SE ss ssesesesesese ViiiPHAN MO DAU csssssssossssssossssessssesessesscessesecossesscossssscossssscoesssecsesscacsesecacossscacssosseees 1DAT VAN 2)2 2 |2 MỤC TIỂU DE TÀI G61 E911 1E 9391 1 E191 11 91111 11182119 gi 23 NỘI DUNG DE TAL - G1391 11191 1 3E 11121111 11181211 ng rkg 21 PHAM VI VÀ DOI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 5 + E6 EsE+E£E+Ee£eEsEseseei 35 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ¿525252 +E+E+EEEEE£E£ESEEEEEEEEEErErrrrersred 46 Ý NGHĨA DE TÀÀI - ¿5-5252 E915 E5 21E1E15E5E1 211111151111 1111111 1111.1111 5

0119) 7

00 /09)00/.9)0Ẽ57 5 71.1 | TONG QUAN VE NƯỚC THAI HUC NG NGHIỆP 7

1.1.1 Hiện trang nước thai tại hu công nghiệp Tan Bình -«««<- 7

12 TÔỐNG QUAN CONG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THAI KCN 813 CAC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC - 6s ksxsx se £eEseseeees 22

1.3.1 Qua trinh nitrat hod ee o- 221.3.2 Quá trình khử Nitrat ccc ccccesesescsssescssscssssssessssssssssssssssssseseseseeess 231.3.3 Sự tích 1] y photpho - - << 99000 nà 26

1.3.4 C c yếu tố ảnh hưởng đến qu trình hử photpho 5-55¿ 271.4 CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC . - 28

14.1 Cac nghiên cứu trong nue - - << 1 000 ng 281.4.2 Cac nghiên cứu ngoài NƯỚC << 5 000 ng 29

1.5 TONG QUAN VE C NG NGHỆ SWIM - BED 5-5-5 555552 321.5.1 Giới thiệu về gi thé Biofringe occ ececesescscsssesessscsesesessessesesees 32

2.3.3 Nguyên lý hoạt động G00 nà 462.3.4 Trình tự thí nghiỆm - - - - << << S999 99 0000 vớ 47

24 CÁC PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH VA XỬ LÝ SO LIỆU 48

24.1 C c phương ph p phân tÍch - - << + 111929910011 1 9x nen 46

242 C c phương ph p xử lý số liỆU ¿- - + 252 SE2E+E2EEEEEEESESEEEEEErErrrrrreee 49

0;:119)10E.177 7 51

KET QUA VA BAN LUẬN << << << << 9S g0 0g 42s s see 513.1 GIAI DOAN CHẠY THÍCH NGHI ccceccccescscesscscecessesecscececeesevecececeees 513.2 GIAI DOAN TANG TAL u eccccceccccecccscecesessecscscecccevecscececeecevacaceceasacaceceees 53

3.2.1 Hiệu qua xử lý COD wicceccccccccccsecscscssesescssescscsscsesssscsessssssessssssssssssseaesvees 53

3.2.2 Hiệu quả xử lý Nito tổng - <5 St S13 111512111111 11111 01110111 re 57

3.2.3 Hiệu quả xử PhoftphO - << - c c1 ng nn vn 63

3.2.4 D nhgi nông độ sinh hối tạo thành 2 555-5552 S22s+£+£z£zzszxccee 66

PHAN KET LUẬNN 2-5 5-5 4 09 9009.090 x9 sex cv 68L ET LUẬN G1121 ST 111g TT H111 TT HT HT nọ 682 TEN NGHỊ, - G1 1S 519191911 5111915111 1010111111 1111211 Tung: 68DANH MỤC BÀI BAO CÔNG BỎ 5-5-5 S< Sex eseveesssesesese 69TÀI LIEU THAM KHAO) 2 5-5-5 5° 2 2 2 << << s39 3 sseseseseSeEss 242 70

PHU ILỤỤC, 2< ©°° ©S£©S#ES£ S494 949EE4eEE9S949EE4eES92249849294239992292E 72

Hình 1 1 Quy trình công nghệ xử lý nước thai chung cua hu công nghiệp 8

Hình 1 2 So đồ quy trình công nghệ xử ly nước thai KCN Tđn Bình IIHình 1 3 Bí thu gom (a) vă a ơm chìm ở bể gom (b) - 2 25s s5s+s+5s2 13Hình 1 4 Thiết bị lọc râc tinh - - se E1 kSk SE 9111 SE 111121 51111 1E re rvei 13Hình 1 5 Bĩ tâch dầu - +: ©++©ttệE HH TH HH gr 14Hình 1.6 Hai om chìm € điều hòa - 5c5++cteEterrerkrerkrrrkerrriee 14Hình 1 7 Bí SBR vă SBR2 sọ 14Hình 1 8 Bể khử trùng 556 52222122221 1511 2121112111111 11111111111 15Hình 1.9 Bĩnĩn nvăthiết ị OM nhnĩn s 556565 csesesesesecee 15

Hình 1 10 May ĩp bùn - - c1 SH nọ HH kg 15

Hình 1 11 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải CN Vĩnh Lộc 17Hình 1 12 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải Khu công nghệ cao Tp HCM aă.ăăaăaăaôađaÂẦÂúÂÂAẽAaă ::::1DD 18Hình 1 13 So đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải CN Đông Nam 21

Hình 1 14 Quâ trình khử photphO - <5 <5 11199011991 19 1H ng re 27

Hình 1 15 Gi thể Biofringe - - 52522121 3E E1 1211151111111 11111111111, 33Hình 1.16 Gi thể Biofringe (a) vă gi thể hi có vi sinh vật m( ) 34Hình 1 17 Chuyển động của gi thĩ iofinge -5- 25252 cscc+csrrsred 34

Hình 1.18 Môtả n m lín SOT tua 555555555 SSS S332 35

Hình 1 19 Cấu tạo măng sinh học cơ ản - 5 25656262 SEEcEEEeEeEeEerererees 36Hình 1 20 Cơ chế trao đối chất của mang sinh học -.- 2-2-5 5s +cs£s£s+szs+2 37Hình 1 21 Sơ đồ mô tả nồng độ NH; - N vă NO - N -.- 2 5 55s c<cscce2 39

Hình 2 1 Sơ đồ nghiín cỨU ¿2-5 22292 SE2E9 1232321212121 21 211112111 x xe 41

Hình 2 2 Soi Biofringe - - G9 HH 4Hinh 2 3 M6 hinh thi nghiem 0 45

Hình 2 4 Mô hình thực tẾ - - Gv S9 5391 1 E3 E 1112111 E111 11x xnxx ree 47

Hình 3 1 Sự iến đổi nồng độ COD đầu văo, đầu ra của mô hình SBR vă SB-SBR

trong giai đoạn thích ngh1L - - - << 5 113133210101 11 1999 90101 re 52Hình 3 2 Hiệu quả loại 6 COD của mô hình SBR vă SB-SBR trong giai đoạn00/9001 oo eee ÔÖÔÖÔÖÔ 52

Hình 3 3 Sự iến đổi nồng độ COD dau văo, dau ra vă hiệu qua loại 6 COD của

mô hình SBR trong giai đoạn tang tảI HH re 55

Hình 3 4 Sự iĩn đôi nông độ COD đầu văo, đầu ra vă hiệu quả loại 6 COD của

mo hình SB-SBR trong giai đoạn tăng tảI - - G S SH he 55

Hình 3 5 Hiệu quả loại 6 COD của mô hình SB-SBR so s nh với mô hình SBR 56Hình 3 6 Sự iến đổi nông độ đầu văo, đầu ra vă hiệu suất loại 6 TN va ammonia

của mô hình SBR trong giai đoạn tăng tải - HH he 60

Hình 3 7 Sự iến đổi nông độ đầu văo, đầu ra vă hiệu suất loại 6 TN vă ammonia

của mô hình SB-SBR trong giai đoạn tăng ảI - (SH he g 60

Hình 3 8 Sự iến thiín nông độ nitrit, nitrat, TN va ammonia cua mô hình SBR

trong giai đoạn tăng fẢI - - G Q9 HH nọ re 61

Hình 3 9 Hiệu quả loại 6 TP của mô hình SB-SBR va mô hình SBR truyền thống aă.ăăaăaăaôađaÂẦÂúÂÂAẽAaă ::::1DD 66Hình 3 10 Hăm lượng sinh hối m inh vă lơ lửng trong SB-SBR 67Hình 3.11 Gi thể trước (a) vasau hi ính m_ n() - 67

DANH MUC BANG BIEU

Bảng 1 1 Thông số nước thải đầu vào và sơ đồ công nghệ của KCN Tân Binh 10Bảng 1 2 Một số yếu tô ảnh hưởng đến quá trình nitrat hoá - 23Bang 1 3 C c yếu tổ ảnh hưởng đến qu trình hử nitrat 5-5 25Bang 1.4 C c yếu tố ảnh hưởng đến qu trình hử photpho - 5: 27

Bảng 1.5 Ð c tính của SỢI aCTYÏTC - < S Hee 33

Bang 1 6 Ưu nhược điểm của công nghệ Swim - bed -. 5- 5+ 5252 cs+sccs2 40

Bang 2 1 Chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải tập trung KCN - 5555552 42

Bảng 2.2 Thông số 7 thuật của sợi Biofringe - ¿5-5 + 5c+ccc+ceceerererrees 43Bang 2 3 Thông số c c thiết ¡sử ung trong mô hình 2 2 252552552 46

Bang 2 4 Thời gian các pha trong các chu ky vận hành - -« «««<<<<++ 46Bảng 2.5 C c phương ph p phân tÍch - + 19999111 ng 1 reg 46

Bang 3.1 ết quả loại 6 COD ởc c tải trỌng 5-5 ccccstsEsrsrerrrrereeered 54Bang 3.2 ết quả loại 6 NH¿}-Nở c c tải trọng 5s -ccccctrrrrrrkekred 58Bảng 3.3 ết quả loại OTN ớc c tải trọng, - cv trrrrerkg 59

CASCODDO

MLSSMLVSS

PAOs

QCVNS5SVITN

TPTp HCM

TSS

VEFAsXLNT

KCNKCX

DANH MUC TU VIET TATSoi sinh học (Biofringer)

Swim - bed

Nhu cau oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Deman )B n hoạt tinh truyền thông (Conventional Activate Slu ge)Nhu cau oxy hóa hoc (Chemical Oxygen Deman )

Oxy h atan (Dissolve Oxygen)

Ham lượng chất r n lo lửng (Mixe Liquor Suspen e Solids)Hàm lượng chất r nlo lửng ễ ay hoi (Mixe Liquor Volatile

Suspended Solids)VỊ sinh vật tích ly Photpho (Photphate AccumulatingOrganisms)

Quy chuan Viét NamChat r n lo lửng (Suspen e Soli s)Chỉ số thé tich n1 ng (Slu ge Volume In ex)Tổng Nito (Total Nitrogen)

Tổng Photpho (Total Phosphorus)Thành phố Hỗ Chí Minh

Tổng chất r n (Total Suspended Solids)Aci éo é ay hoi(Volatile Fatty Aci s)

Xử lý nước thaihu công nghiệphu chê xuât

1 DAT VAN DETại hội nghị tổng kết 20 năm xây ung và phát triển khu công nghiệp, khu chế xuất,khu kinh tế ở Việt Nam tổ chức ngày 17/02/2012 tại Hà Nội thì tính đến cuối tháng12/2011, cả nước đã có 283 hu công nghiệp, khu chế xuất được thành lập trên 58tỉnh thành Những thành tựu và đóng góp của các khu công nghiệp vào phát triểnkinh tế đất nước là cơ bản và nỗi bật nhưng những hạn chế và hó han v n tôn tại,đ c biệt công tác bảo vệ môi trường còn bất cập Nguồn thải của các khu côngnghiệp m c dù tập trung nhưng thải lượng rất lớn, trong hi đó công t ¢ quản lýc ng như xử lý chất thải khu công nghiệp còn nhiều hạn chế [1] Chỉ có 72% cáckhu công nghiệp đi vào hoạt động có trạm xử lý nước thải tập trung nhưng nhiềutrạm trong số đó thực tế hoạt động rất kém Do đ c thù của nước thải tập trung khucông nghiệp là có sự biến động rất lớn về lưu lượng và nông độ nên dé xử lý nướcthải này, công nghệ thường áp dụng là sự kết hợp của c e phương ph p cơ học,phương ph p hóa học hay hóa lý và phương ph p sinh học có độ linh hoạt và 6nđịnh cao Bé bùn hoạt tính gi n đoạn SBR (Sequencing Batch Reactor) gồm 5 phacó thé điều chỉnh t y theo nước thải đầu vào thường được lựa chọn ở trạm xử lý tậptrung khu công nghiệp Tuy nhiên công nghệ truyền thống SBR v n còn hạn chế ởhiệu quả xử lý, kiểm soát vận hành, kha năng chịu sốc tai, mức độ 6n định nêncải tiến b ng cách bồ sung thêm giá thé như iéu mô hình MB — SBR (Moving Bed- Sequencing Batch Reactor) chính là sự kết hợp giá thể i động của MBBR vàocông nghệ truyền thống SBR đã được đưa ra và cho ết quả tốt Một số kết quả

nghiên cứu khác của Suntud Sirianuntapiboon, 2005 [2] và Kwannate

Sombatsompop, 2011 [3] cho thay tiềm năng xử lý cao hon của MB — SBR khi sovới SBR truyền thống Công nghệ swim-bed là một trong những công nghệ mới xửlý nước thải có sử dụng một loại vật liệu đó là sợi acrylic mang sinh khối hay còngọi là sợi sinh học biofringe Giá thể biofringe cho phép dính bám một lượng lớnsinh khối vi sinh vật kết hợp những ưu điểm giữa hai loại giá thể cố định và giá thể

bed trong xử lý nước thải cao su với giá thể biofringe nguyên m u cho phép dínhbám một lượng lớn sinh khối với 94 g sinh khối trên 1 m giá thể Kết quả cho thấy ởtải trọng 1,0 kgCOD/m”/ngày, hiệu quả xử lý COD là trên 90 % và hiệu quả nitrate

hóa đạt trên 73 % [4] Trong luận văn này, mô hình SB — SBR (Swim Bed

-Sequencing Batch Reactor), chính là sự kết hợp giá thé biofringe của công nghệswim-bed vào công nghệ truyền thông SBR để có được ưu điểm của cả hai như độlinh hoạt và 6n định cao cùng với tiém năng nâng cao được cả tải trọng và hiệu quảxử lý đ p ứng các yêu cầu ngày càng cao trên các khía cạnh kỹ thuật, kinh tế và môitrường, đã được nghiên cứu để đánh giá hiệu quả xử lý hữu cơ (COD) và dinh

dư ng (N, P) có trong nước thải tập trung khu công nghiệp ở các chu kỳ hoạt độngkhác nhau.

2 MỤC TIỂU DE TÀIĐề tài nghiên cứu được thực hiện nh m đ nh gi hiệu quả xử lý nước thải CN

ng mô hình ết hop gi thể trên quy mô ph ng thí nghiệm qua 2 giai đoạn sau:- BD nh gi hiệu suất xử lý chất hữu co COD trong nước thải KCN qua mô

tại Việt Nam;

- Trinh ay cơ sở lý thuyết của c equ trình sinh hoc;- Xuhướng ếthợpgi thể và vận hành truyền thống trong XLNT;- Giới thiệu gi thể iofringe;

- Lap ê hoạch và sơ đô nghiên cứu;

Chế tạo mô hình ở quy mô ph ng thí nghiệm;- Tổng hợp và thu thập c c vật liệu phục vụ nghiên cứu: nước thải, on i

hi, nhiễu hivagi thể;- Tiến hành lẫy m u và phân tích m u nước thải, mu n an đầu trước hi

- Dựa trên ết quả phân tích, tiễn hành tính to n, xử lý số liệu và ựng đồ thịthé hiện ếtquả ng phần mềm Excel;

- Trinh ay và thảo luận c c ết quả thông qua đồ thi1 PHAM VI VA DOI TƯỢNG NGHIÊN CỨU% Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của dé tài ao gồm:- Nước thải được lấy tại hố thu của Trạm xử lý nước thải tập trung hu công

nghiệp Tân Bình, Tp HCM;

- M6 hình nghiên cứu được chế tạo ng mica ở quy mô ph ng thí nghiệm,

gôm ê xử lý và ê chạy đôi chứng:

lv+® Pham vinghién cứu

- Đề tai được thực hiện với nước thải lay tai Trạm xử lý nước thai tập trung

hu công nghiệp Tân Binh, Tp HCM;

- Qu trình nghiên cứu trên mô hình có ết hợp gi thể swim — bed và khôngcó gi thé(c n gọi là xử lý theo iéu truyền thống) hoạt động c ng một chu

ì và tiễn hành theo 4 tải trọng hữu co: 0,64; 0,75; 0,96; ,28kgCOD/m° ngày tương ứng với thời gian lưu nước lần lượt là: 2; 0;8:6210 Nông độ COD đầu vào lọc i hi ao động trong hoảng từ 469 —

595 mg/L;- Mô hình được đ t tại Tram om Phú Lâm, Quận 6, Tp.HCM va được vận

hành trong điều iện nhiệt độ ph ng ao động từ 30 — 32°C.- Việc phân tích m u được tiễn hành tai ph ng thí nghiệm thuộc Viện Môi

trường và Tài nguyên — Đại học Quốc gia TP HCM.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

s17 nợ quant ¡ liệuTiến hành thu thập thông tin, tài liệu, số liệu vé đối tượng và phạm vi nghiên cứutrên tất cảc cnguồnsch o,gi o trình, tạp chí hoa học, internet Phân tích, tổng

hợp làm cơ sở cho việc định hướng và thực hiện c cnội ung nghiên cứu

“= Th c nghiệm mô h nhThiết é, chế tạo và ứng ung mô hình ở quy mô ph ng thí nghiệm Lập é hoạchvận hành, thu thập và phân tích m u để đ nh gi hiệu quả xử lý nước thải khu công

nghiệp của mô hình nghiên cứu

>,

se ymuy ph ntchM u nước được lay tại c c vi tri: dau vào và dau ra cua mô hình xử ly C c chỉ tiêu

được phân tích theo c e phương ph p trong Quy chuẩn Việt Nam (QCVN) ết hợp

s%* Doi chiêu so sanhC c tai liệu, số liệu từ lý thuyết vac c công trình nghiên cứu có liên quan đến dé tàiđược ng làm tư liệu đối chiếu và so s nh Từ đó đưa ra những đ nhgi h chquan về hiệu quả hoạt động của mô hình nghiên cứu

>,% lý số liệuSố liệu được trình ay trong luận văn là gi trịtrung ìnhtừ a lần thí nghiệm Độlệch chuẩn của c c thông số hảo s t được tinh to n ng phần mềm Excel Độ tincậy của c c số liệu thực nghiệm n m ở mức 95-98%

6 Ý NGHĨA ĐÈ TÀI+ Ý nghĩa khoa họcCông nghệ Swim- bed là sự kết hợp giữa qu trình sinh trưởng lơ lửng và quá trìnhsinh trưởng inh m Điều này cho phép nâng cao nồng độ và hoạt tính của sinhkhối từ đó tăng tốc độ phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh vật và khả năng thích nghỉcủa chúng khi có sự thay đổi tải trọng ho c sự gi n đoạn trong quá trình xử lý.+ Y nghĩa thực tiễn

hi dé tài đạt được c c mục tiêu dé ra, hả năng ứng ung của hệ thống ết hợp nàyvào thực tiễn là rất lớn ết quả nghiên cứu của dé tai góp phan cải thiện những

hía cạnh sau:

- Vémt inh tế: Vật liệu lam từ sợi acrylic có hả năng xử lý c c chất hữucơ và inh w ng trong nước thải CN cao góp phan làm giảm chi phí xửlý của hệ thống

- Vémt ÿ thuật Gi thể được sử ung có hả năng tăng cường sự ổn định

nông độ sinh hôi và chat lượng nước dau ra.

Nam chủ yếu là SBR truyền thống Việc tiến hành dé tai nghiên cứu trên mô hìnhét hợp gi thể trong xử ly nước thải hu công nghiệp góp phần cải thiện đượcnhững hạn chế của qu trình trên như đảm ảo hiệu quả xử lý hi tăng tải trọng hữucơ, ết hợp tăng cường hiệu quả xử lý e c chất inh u ng và góp phần giảm chi

phí xử lý

TÔNG QUAN

1.1 TONG QUAN VE NƯỚC THÁI KHU CÔNG NGHIỆP

1.1.1 Hiện trạng nước thải tại khu công nghiệp Tân Bình1.1.1.1 Nguồn gốc

Nước th is n xu t: phát sinh từ hoạt động sản xuất của các nhà máy trong KCN

Bên cạnh đó c n có nước thải từ các quá trình thu gom, rửa nguyên liệu, vệ sinh

thiết bị.Nước th 1 sinh ho t: chủ yếu phát sinh từ hoạt động sinh hoạt của công — nhân viên.Nướ mua: hầu hết nước mưa được chảy tràn ra ênh Tham Lương và ênh 95Tuy nhiên mức độ ô nhiễm tương đối nhẹ nên được quy là sạch, o đó việc thoátnước mưa xuống ce c ênhtrong CN được xem là an toan đối với môi trường.1.1.1.2 Thành phan và tính chất nước thai

Hiện KCN với hơn 50 xí nghiệp lớn nhỏ và các ngành nghề h c nhau như: côngnghiệp cơ hi, chế biến lương thực, may m c, giày da, nhựa, cao su, vật liệu xâydựng, trang trí nội thất, gốm xứ, thủy tinh, 1 p r p điện tử, đồ điện gia dụng Thành phân nước thải rất đa ạng phụ thuộc vào từng khâu, từng nhà máy và luônthay đối Nó chứa các chất hữu cơ, vô cơ, chất r n lơ lửng, kim loại n ng, chấtnoi các hợp chat này ảnh hưởng lớn đến quá trình xử lý nước thải của nhà máy.Trong công nghiệp sản xuất hình thành từ các quá trình sau:

- Nước rửa nguyên liệu, sản phâm, thiệt 1- Nước làm nguội.

- Nước được t ch ra trong qu trình chê lên nguyên liệu- C cloạinước hc: nước rửa ao i, nhà xưởng, m y móc

Nhà máy xử lý nước thải tập trung của KCN Tân Bình với công suất thiết kế2000m/ngày.đêm đã được xây dựng và đi vào vận hành ôn định, được Sở Tài

1.2 TONG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THAI KCN

Nước thải tập trung

Nước sân phơi Ỷ - Nước ép bùn

h >| Ngăntậptrune-hâm om |

Lưới ch n rácSân _ Ỳ

+ - - Bé 1 ng cat thôi khí

phoic t J

Bê điều hòa

NaOH _ > Ỳ

H;S§O, —::—:* Bê trung hòa

Bê trộn chat inh u ng

Nguồn: Lâm Minh Tri t, 2008,[9]

Hình 1 1 Quy trình công nghệ xử lý nước thải chung của khu công nghiệp

I lai doạn xử lý coh c (xứ lý sơc p)

Nước thải tuần tự qua song ch nrc, él ngct, êđiềuh ava l nge t dot

Chức năng của giai đoạn xử ly cơ học lat chr cvàc chạtr ncó ích thước lớn

hỏi ng nước thải đảm ảo chế độ làm việc 6n định cho c c công trình phía sau

2 lai doạn xử lý sinh h c (xử lý thức p)

Nước thải sau hi qua cc hối xử lý cơ học sẽ đến công trình xử lý sinh học(SBRI, SBR2), é | ng dot 2 Tai day cc chất h a tan vac c chat rn hong tanchưa được loại 6 ở e e công trình phía trước sẽ được xử lý tương đối triệt dé vatchra hỏi nước thải Một số vi sinh vật gây énh trong nước thải c ng iloai ỏ

ng công trình xử lý sinh học3 iaidoan khử trùng

Nước thải sau hi qua xử lý cơ học (nếu điều iện vệ sinh cho phép) ho c giai đoạnxử lý sinh học sẽ được h a trộn c ng với chất hử tr ng, tới m ng trộn, 6 tiếp xúcvà phan ứng hử tr ng xảy raở é tiếp xúc Nước thải sau hi qua giai đoạn hu

tr ng sẽ được thai ra nguôn tiêp nhận4 tai đoạn xử lý bùn cặn

B ncn lấy ratừc c é€1 ng được đưa tới c c công trình xử lý e n để tiếp tục xửly Quac c công đoạn t† ch nước, ôn định, làm hô, nc nsẽ được đưa đi chôn lấp

hay sử ung vào mục đích h c

Nước thải từ nhiều nguồn khác nhau sẽ chảy tập trung về nhà máy xử lý nước thảib ng 2 tuyến ống Từ 2 vị tri này sẽ được nỗi vào bể thu gom có song ch n rác với

ích thước khe là 10 mm sẽ giữ lair ccó ích thước lớn trước hi cho nước đi vào

hệ thong Nước thai từ bề thu gom được đưa lên thiết bị lọc rác tinh b ng3mm omchìm kiểu cánh hở nh m loại bỏ những chat r ncó_ ích thước lớn hon 0,75mm Khi

lưu lượng nước thai KCN ở mức trung bình thì một om hoạt động, hi lưu lượng

nước cao thì 2 om hoạt động Một omd t dự phòng khi một trong hai om có sự

cô không hoạt động Tại bể thu gom mùi phát sinh từ nước thải rất khó chịu nên bểđược thiết kế có n p đậy để hạn chế mùi Sau khi qua thiết bị lọc r c tinh thì nướcthải tự chảy vào bề tách dầum_ nhờ bố trí theo sự chênh lệch cao độ Daum đượctách ra nối lên trên m t nước thải sẽ được thải gạt vào máng b ng máy gạt và dầunày được đưa đi xử lý như chất thải độc hai, phần nước còn lại sẽ chảy tràn qua bểđiều hòa Tại bể điều h a đầu dò pH sẽ kiểm tra pH của nước thai và đồng thời sẽđược điều chỉnh b ng dung dịch NaOH, HCI Dung dịch NaOH và HCI được cấpbởi om riêng và hoạt động dựa trên tín hiệu nhận được từ m y điều khiến đ t trongbể cân b ng Thông thường khoảng pH làm việc tốt nhất là 6,5 — 7,5 Trong bề điềuh a, nước được khuấy trộn chìm liên tục để điều hòa nồng độ và lưu lượng nướcđồng thời ngăn hông cho qu trình | ng xảy ra Bơm chìm được sử dụng tại bểđiều h a dé vận chuyển nước thải đến hai bể SBR Đồng thời bể điều h ac ng cóvai trò làm bể chứa nước thải mỗi khi hệ thống dừng lại dé sửa chữa ho c bảo trì.Thành phần tính chất nước thải đầu vào của trạm xử lý KCN Tân Bình như sau:

Bảng 1 1 Thông số nước thải đầu vào và sơ đồ công nghệ của KCN Tân Bình

SIT Thông số Đơn vị trung a

| pH - 6,8 —8,2

2 COD mg/l 594 + 56

3 SS mg/l 127+ 254 NH¿'-N mgil 23 +11

5 TN mg/l 57 + 186 TP mg/l 9+47 Độ màu Pt-Co 289 + 61

(Nguon: áo áo th ng SỐ nước thi uvao CNTn nhnăm 2013,[2])

Quy trình công nghệ xứ lý nước thải KCN Tân Bình như sau

Hình 1 2 So đồ quy trình công nghệ xử ly nước thai KCN Tân Binh

Nước thải từ nhiều nguồn khác nhau sẽ chảy tập trung về nhà máy xử lý nước thảib ng hai tuyến ống Từ hai vị trí này sẽ được nối vào bể thu gom có song ch n rác

với ích thước khe là 10mm sẽ giữ lair ccó ich thước lớn trước hi cho nước di

vào hệ thống xử lí Nước thải từ bể thu gom được đưa lên thiết bị lọc rác tỉnh b ng3mm ơm chìm iéu cánh hở nh m loại bỏ những chất r n có ích thước lớn hơn

0,75mm hi lưu lượng nước thải KCN ở mức trung bình thì một om hoạt động,hi lưu lượng nước cao thì hai om hoạt động Một om dt dự phòng khi một

trong hai ơm có sự cố không hoạt động Tại bé thu gom mùi phát sinh từ nước thảirất khó chịu nên bể ược thiết kế có n p đậy dé hạn chế mùi Sau khi qua thiết bilọc r c tinh thì nước thải tự chảy vào bể tách dầum_ nhờ bố trí theo sự chênh lệchcao độ Dau mở được tách ra nỗi lên trên m t nước thai sẽ được thải gạt vào mángb ng máy gạt và dầu này được đưa đi xử lý như chất thải độc hại, phân nước còn lạisẽ chảy tràn qua bé điều hòa Tại bể điều hòa, đầu dò pH sẽ kiểm tra pH của nướcthải và đồng thời sẽ được điều chỉnh b ng dung dịch NaOH, HCI NaOH, HCI đượccấp bởi ơm riêng và hoạt động dựa trên tính hiệu nhận được từ m y điều khiến đ ttrong bể cân b ng Thông thường khoảng pH làm việc tốt nhất là 6,5 — 7,5 Trongbề điều h a, nước được khuấy trộn chìm liên tục dé điều hòa nông độ và lưu lượngnước đồng thời ngăn hông cho qu trình | ng xảy ra Bom chìm được sử dụng tạibể điều h a dé vận chuyền nước thải đến hai bể SBR Đồng thời bể điều h ac ngcó vai trò làm bể chứa nước thải mỗi khi hệ thống dừng lại dé sửa chữa ho c bảo trì.Tiếp đến, nước từ bể điều h a được om chìm sang é SBR theo từng mẻ một, haibể hoạt động luân phiên nhau tạo thành một quy trình xử lý liên tục của hệ thống.Đây là phản ứng sinh học hiếu khí từng mẻ liên tục (sequencing bacth reactor).Quy trình bề SBR diễn ra 5 giai đoạn: cấp nước, cấp nước và sục khí, sục khí, 1 ng,xả nước C c giai đoạn nay được vận hành liên tục và được điều khiến với chươngtrình tự động Khi thời gian cấp nước kết thúc thì giai đoạn cấp nước và sục hi điểnra, nước được cấp đủ vào hồ chứa trong quá trình sục khí thì sẽ được dừng lạinhưng hi v n được sục liên tục, lúc này nước được xáo trộn liên tục để tăng hiệuquả của quá trình xử lý hiếu khí b ng vi sinh Thời gian sục khí kết thúc, tiếp đến sẽlà giai đoạn | ng, bùn sẽ được | ng trong điều kiện tĩnh, c c ông e nn ng sẽ l ng

xuống với tốc độ nhanh trong suốt quá trình | ng Giai đoạn cuối cùng của bể SBRlà xả nước Nước được xả c ch nước m t 30cm và được đưa qua é khử trùng Tạibể khử trùng, Ca(OCI)z được châm vào với liều lượng x c định tùy thuộc vào dòngthải bể khử tr ng nước trước hi đưa ra hồ chứa nước sau xử lý Ngoài ra, sau quátrình xử lý ở bé SBR, một phần n ư nén ởđ y được chuyển đnm yép n đểxử lý b ng om cấp bùn Phần nước sinh ra trong quá trình ép bùn sẽ được d nngược về bể thu gom Phần nsau hi ép được đem đi phơi

Một số hình ảnh thiết bị và bé xử lý nước thải của KCN Tân Binh:

(a) (b)

Hình 1 4 Thiết bị lọc rác tinh

Hình 1 7 Bé SBRIvà SBR2

Hình 1 10 Máy ép bùn

“Quy trình công nghệ xứ ly nước thai tập trung của một số KCN khác:

a/ KCN Vĩnh Lộc

Nước thai qua song ch n rác thô, được d n vào ham tiếp nhận tại đây nước thảiđược om qua lưới lọc rác tinh thêm | lần nữa để loại bỏ rác triệt dé vì trong thànhphan nước thải tập trung KCN có chứa nhiều rác Sau đó nước thải được d n đến bểlọc tách dầu, dầu m được vớt và đem xử lý riêng Tiếp theo, nước thải được d nqua bề điều hòa, được sục khí liên tục để tránh hiện tượng | ng xây ra và ôn địnhnước thải Nước sau bé điều h a được đưa qua é SBR và tiép tục suc khí liên tụcdé xử lý triệt dé các chất ¡nh wu ng, các chat 6 nhiễm Từ bể SBR, nước thai đượcd n qua bề khử rồi xả ra nguồn tiếp nhận Bin tại bé SBR sẽ được đưa vào ê chứabùn rồi đến bể nén n sau đóquam yép nrồi đưara sân phơi n cuối cùng làlàm phân bón ho c chôn lap Nước thải tại bể chứa và nén bùn với máy ép bùn sẽđược tuân hoàn vào bề thu gom Rac tại song ch nr c và lưới lọc tinh sau khi thu

gom sẽ được đem đi chôn | p.

May [| thôi

-kí | _

—.>—>

—

>

Hình 1.

Nước thải|

Phân ón chôn lap

11 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải CN Vĩnh Lộc

Nướctách

b/ Khu công nghề cao Tp HCM

| Nước thải đầu vào |

Song ch nr c thô %

Bé gom nước thảiM yt chr ctu động

_| Bon— Lo

Bê Emergency “—M Bêđiuh a I Phén

Bn ho thai H6 sinh th i

Sông Gò Công

Hình 1 12 Sơ đô quy trình công nghệ xử lý nước thải Khu công nghệ cao Tp HCM

Từ nhà m y, nước thải theo ông n tự chảy qua song ch nr cvềê Ê gom nướcthải R c thô như giẻ lau, gỗ, đ có ích thước lớn hon 0mm sẽ được giữ lại và

được cào ra định y Mức nước tại é gom được tự động đo ng thiết ¡ đo mức,làm cơ sở để điều hiển hoạt động của om gom Ba om nước thải công suất120m hd tchìm trong é gom hoạt động luân phiên

Bơm nước thải om nước từ gom qua hệ thống t ch r c mịn với ích thước2 5mm trước hi chảy vào điều hoà Nước thải vào điều hoà sẽ được làm cânng c c thay đối lớn về lưu lượng, nông độ c c chất ô nhiễm và pH, ảo đảm chocông đoạn xử lý chính của hệ thống xử lý nước thải hoạt động ôn định Toàn 6nước thải 6 điều hoà được huấy trộn gi nđoạn ng hệ thống phân phối hi đ tchim ang Disfuse Nước thải đầu vào được iém tra liên tục tự động đo (đo online)tại ế điều hoà C c thông số được do ao gồm: mức nước, COD BOD,độ n, độđục C c thông số này sử ung dé tự động xử lý phía sau

Nước thai từ điềuh a được ơm lên é huấy trộn phản ứng nhm hire c imloạn ng Su om đều được gn ién tan để điều hiển hoạt động theo gi tri đolưu lượng của thiết ¡ đo lưu lượng tự động, với gi trị do thông o về trung tâmđiều hiển, từ đó điều hiển c c thông số hoạt động trong toàn 6 hệ thống như chếđộ hoạt động của c c om, lượng ho chất duoc om vào

Trong trường hợp sự cố như lượng nước thải trong điều hoà qu tải, e c tìnhhuống thiếu ho chất hiến hệ thống xử lý vận hành hông đúng, nước thải sẽ tựđộng chảy tràn vào é Emergency | hi lưu lượng ôn định trở lại, nước thải được

ơmtừ Emergency trởvề é điều hoà với chế độ om thích hophi ết quả đo độ n tại é điều hoà được o là cao so với mức cho phép nướcthải sẽ được n vào hệ thống huay trộn, phản ứng để loại 6 Cr, CN’ va các kim

loại độc hại h c

Nước thải sau đó được n tự chảy sang 4 thiết il ng hóa lý (SEMULTECH) hoạtđộng song song B nl ng xuống đ y nhờ trong lực, nước trong chảy tràn qua m ngtràn, chảy tiếp qua é huấy trộn NaCIO và điều chỉnh pH để xử lý CN’ nếu cóTiếp theo, nước thải sẽ tiếp tục 6 sung chat inh u ng(NP ) và điều chỉnh pHtrước hivao aeroten Bể aeroten được sục hi chìm ang ot mịn, dam ảo oxyho hiệu quac c chất hữu cơ, hông gây m i hó chịu và hông gây mat mỹ quan

Lưu lượng vận hanh củam y thổi hi được điều hiến thông quagi trị đo được từthiết ¡ đo DO tự động

Nước thải đã được xử lý trong éaerotankc nln nsinh học sẽ được n chảytràn qua é1 ng thứ cấp, n-— nước được phân ly Nước sau hi được phânly ntràn theo m ng tràn ra ngoài chảy theo ống vào chứa nước saul ng Tại ê chứa

nước sau | ng, xảy ra 2 trường hop:

- Nước thải đã đạt tiêu chuẩn: nước thải sẽ hông cần xử lý tiếp và chảy tranqua vào hửtr ngvà nra hồ hoàn thiện

- Nước thải chưa đạt tiêu chuẩn: nước thải sẽ được tự động ơm sang éEmergency 2 va sau đó duoc tự động om đến é lọc than hoạt tính Nướcthải sau hi lọc than sẽ tự chảy về hửtr ngva nra hồ hoàn thiện

c/ KCN Đông NamNước thải ph t sinh từ c c nhà m y, xí nghiệp trong hu Công Nghiệp va được xử

lý sơ 6 đạt tiêu chuẩn xả của hu công nghiệp sau đó theo hệ thống thugom nvềtrạm xử lý tập trung Tại đây, nước thải sẽ vào Bé | ng c t —> Máy tách rác thô >sau đó tập trung vao hé thu gom Tiếp đến, nước thai sẽ được 02 ơm chim! p đ ttại đây ơm về thiết it chr ctinh > Bét ch dum -> Bê điểuh a

Tại édiéuh a nước thải được ơm qua ê xử lý hóa lý [trung h al trộn ( eo tụ)phan ứng (tạo ông)]- tạo điều iện choc chate ncó ích thước nhỏ ết inh vớinhau tăng tỷ trong của hat để có thể t ch loạira hỏi nướcở é1 ng hóa lý Nước từé1 ng hóa lý chảy tràn quam ngthuvả nvé 6trungh all sau đó đến Bề sinh

học inh bám (Biofor).

ết thúc qu trình xử lý sinh học những hợp chất hữu cơ gây ô nhiễm cơ ản đãđược chuyển ho thành những hop chất vô cơ hông có hả năng gây 6 nhiém ếtthúc qu trình sinh học nước thải tiếp tục tự chảy qua 61 ng sinh học nh mt chông nsinhhọcra hỏi nước thai Sau qu trình | ng nước thai sẽ được tiếp xúcvới NaOCl để tiêu iétc cvi huấn gây ệnh > Hồ sinh học —> Nguồn tiếp nhận

Nước thai từ hệ thông thu gom

ỶBê l nge t Cát

i, —————> Sân phơiSong ch nr c thô Rác

> XulyỲ y

Bê tao ông q— — — — - Ị

Tạo ông | :F F Bùn hóa lý | 1

Bél ngI & Bê trungh all |—:—:-—:—- ¬ +"

|.

A: 7 À Á : |M y thor hi : Bénén n

Temes > Bé sinh hoc Biofor "> !

hửtr ng

Hồ sinh học L_» Nguồn tiếp nhận

Hình 1 13 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước thải CN Đông Nam

1.3 CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC1.3.1 Quá trình nitrat hoá

Nitrat hoá là thuật ngữ được ng để mô tả quá trình sinh hoc 2 bậc ma ammonia

(N-NH¿) oxy hoá thành nitrit (N-NO2) va từ nitrit oxy hoá thành nitrat (N-NO2).

Can dé nitrat hoá xảy ra trong quá trình xử lý nước thải vì những yếu tố liên quanđến chất lượng nước như:

- Ảnh hưởng của ammonia trên ngu6n nước tiếp nhận đ c_ iệt đối với nồng

Ph_n ứng oxy hoá ammoni thành NÓ: :

Dựa vào phản ứng trên nhu cầu oxy cần cho oxy hoá hoàn toàn amoni là 4,57

gO./gN oxy hoá với 3,43 gO./gH sử dụng cho tạo thành Nitrit và 1,14 gO./gNO,

được oxy hoá Khi sự tổng hợp được xem xét, tổng lượng oxy yêu cầu thấp hon457gO;gN_ 0 oxy được lay từ sự cố định CO, và Nito ở trong tế bào sinh khối.Bỏ qua màng tẾ ào, lượng kiểm cần thiết để thực hiện cho phản ứng có thể ước

tính theo phương trình sau:

Từ cân b ng trên, mỗi gam Nitơ amoni (N) được chuyển hoá thì cần 7,14 g kiềm(CaCO3)[2x(50gCaCO;/eq)/14] Cùng với năng lượng lay được, một phan ion

amoni được đồng hoá vào trong tế bào Sự tong hop sinh khối được thé hiện theo

phản ứng sau:

Nhu đã ghi chú trước, công thức hoa học CsH7O2N được sử dụng dé thé hiện sựtong hop sinh khối Phương trình tổng quát theo (Crites và Tchoban-oglous,1998)Các yếu tổ ảnh hưởng đến quá trình Nitrat hoá được tóm t tnhư ang sau:

Bảng 1 2 Một số yếu tô ảnh hưởng đến quá trình nitrat hoáSTT Yếu tổ Ảnh hưởng

| pH Tốc độ Nitrat hoá nhạy với pH và đạt tối ưu ở giá trị pH trong

khoảng 7,5 đến 8 Giá trị pH = 7 — 7,2 thường được ứng dụng déduy trì tốc độ Nitrat hoá thích hợp.

2 Độc tính Những chất gây độc bao gồm: hợp chất hữu cơ hoà tan, amin,

protein, tanin, những hợp chất phenol, rượu, xianit, ete,carbamates và benzen Các chất này có kha năng ức chế ho cgây chết các vi khuẩn nitrat hóa ở các nồng độ tương ứng.

3 Kimloại | Ni ở nông độ 0,25 , Cr ở nông độ 0,25 và Pb ở nồng độ 0,lmgi/1

sẽ gây ức chê hoàn toàn tới việc oxy hoá amoni.

4 Amoni tự do | Nitratho c ng ite chế bởi amoni tự do, axit nitrit Quá trình

bị ức chế phụ thuộc vào nông độ nito tổng, nhiệt độ, pH 20°C

và pH =7, nông độ N-NH, 100mg/1 và 20mg/I có thé thu được từsự oxy hoá N- NH¿ và N-NO; tương ứng Nông độ N-NO; ở28mg/1 có thé gây ức chế việc oxy hoá N-NO¿.

1.3.2 Quá trình khứ NitratCó2c ch hử nitrat có thể xảy ra trong qu trình sinh học là: đồng hóa và i hóaQu trình đồng hóa ao gồm sự hử nitrat thành amonia sử ụng cho tổng hợp tế

ào Chúng xảy ra hiN-NH¿ hông có s nvả hông phụ thuộc vào nồng độ DODihóa hử nitratho c hử nitrat sinh hoc ết hợp một chuỗi chuyển hóa điện tử và

nitrat ho c nitrit được sử ung như chất nhận điện tử cho việc oxi hóa hợp chất hữucơ h cho c chất cho điện tử vô cơ

Qu trình hử nitrat ao gồm việc oxi hóa nhiều cơ chất hữu cơ trong xử lý nướcthải sử ung nitrat ho c nitrit như là chất nhận điện tử thay cho oxi Phản ứng hunitrat ao gồm những ước sau: từ nitrat thành nitrit, oxit nitrit, oxit nitrous và

thành hi nito:

Trong qu trình hw nito, chất cho điện tử là trong 3 nguồn: ( ) sCOD trongnước thai đầu vào, (2) sCOD sinh ra trong qu trình phân hủy nội ao và (3) nguồn

từ én ngoài như methanol ho c acetate Sau hi được thêm vào trong đơn vi xử lý

t ch riêng, như lọc 6 sung, sau nitrat hóa ma phan lớn sCOD honge nÐ ng lượng phan ứng cho những chat cho điện tử h c nhau được trình ay như

ưới đây Công thức C;oH¡sOsN thường được sử ung để mô tả những hợp chất hữu

cơ phân hủy sinh học trong nước thải (Metcalf and Eddy, 2003).Nướ th i:

Methanol:5CH30H + 6NO3 — 3N; + 5CO; + 7H;O + 6OH (9)Acetate:

5CH3COOH + 8NO3 — 4N; + 10CO; + 6H;O + 80H (10)

Trong tất cả phản ứng hử nitrat i u ng otrén, đương lượng của độ iềm sinhra trên đương lượng cua N-NO3 Ị hu, điều đó ng 3,57g cua độ iém (CaCO3)sinh ra trên 1 gN-NO3 1 hu Đồng thời, từ qu trình nitrat hóa 7, 4g iém

(CaCO3) được tiêu thu trên | gN-NH¿ được oxi hóa Do đó, nhờ vào qua trình khử

nitrat mà một nửa lượng kiểm mất đi ởi qu trình nitrat hóa đã được khôi phục lại

Ccvi huấn i ư ng tham gia qu trình hw nitrat ao gồm: Achro-mobacter,acinetobacter, agrobacterium C e yếu tố ảnh hưởng đến qu trình hử nitrat được

tóm t ttrong bang €n ưới:

Bảng 1.3 C c yêu tố ảnh hưởng đến qu trình hử nitratSTT Yếu tố Ảnh hưởng

l Chất hữu cơ có Chất hữu cơ ễ phân hủy sinh học sẽ đây tốc độ hử nitrat

chứa cacbon nhanh nhất

2 Nhiệt độ Nhiệt độ thấp, qu trình nitrat hóa và hw nitrat đều giảm

Qu trình hw nitrat thì hoảng nhiệt độ thích hợp là 0 —25°C

3 Chat hữu co Tỉ số giữa COD:N ho c BOD:N được xem xét dé hiệu qua

hứ nito đạt tối ưu Tỉ số BOD:N 4 thích hop cho qutrình hử no ng phương ph p sinh học

4 Độ kiềm Độ iềm tạo ra trong phản ứng hử nitrat làm tăng pH

Một số nghiên cứu x c định pH tối ưu cho qu trình này là7-8.

5 Thời gianluu n |Thờigianlưu nphảiđủ ai dé qu trình nitrat hóa xảy ra

hoàn toàn vì vi sinh vật tham gia qu trình nitrat hóa ph t

triển chậm hon vi huấn hiểu hi Do đó, muốn tăng gấp

đôi lượng vi sinh vật của qu trình nitrat hóa thì cần thờigian lâu hơn 0 — 20 lần so với những vi huấn hiểu hi

he

6 Thời gian lưu nước | Thời gian lưu nước anh hưởng trực tiếp lên cả hai qu trình

nitrat hoa và hw nitrat

7 Nông độ oxy hòa | DO ức chế c c Enzyme hử nitrat, lam chậm tốc độ hửtan nitrit Nông độ DO thích hợp là từ 0, — 0,5 mg | (WEF và

ASCE, 2006; Tcho anoglous, 2003; Bar er va Dol ,1997).

1.3.3 Sự tch Ï y photpho

Photpho trong nước tôn tại ở ang như: ortho — photpho, polyphotphate và c e hợpchất photpho hữu cơ C c phản ứng liên quan đến qu trình tích | y photpho trong

nước (Pattar ine va Ran all, 999):

u ph nei i photpho ua qua tr nh thi ukh b i sinh vatt hl vy photphate(PAOs — Photphate Accumulating Organisms):

PAOs + stored polyphotphate + Mg ** + K* + Glycogen +VFA — PAOs + storebiopolymers + Mg”” + K* + CO, + H,O + PO,” (phân giải)

H pthu photpho uaquatrnhsinhh hi ukh:

PAOs + stored biopolymers + Mg ** + K* + Oy ( ho eNOx) + POs” — PAOs +polyphotphate + Mg” + K* + Glycogen +CO, + HạO (hap thụ)

hic c sinh vật tích | y photphate (PAOs) ph t triển thì hiệu quả xử lý photpho sẽgia tăng và PAOs là nhân tố đầu tiên cho qu trình thiếu hi và sau đó là qu trìnhhiếu hi Trong điều iện thiếu hi, vi huấn ẻ gãy c cliên ết năng lượng củapolyphotphate dé tạo thành PO¿”, đồng thời tiêu thụ chất hữu cơở ang axit éo éay hơi (VFAs) ho cc c chất hữu cơ ễ phân hủy sinh học VFAs ao gồm c c hợpchất axit cac onxylic mach ng n như acetic, Propionic, utyric và valeric hic evi huấn nay tiếp tục qua điều ién hiếu hi, chúng sẽ giữ lại phân tửpolyphotphate Qu trình tích | y photphate vào tế ào vi huấn sẽ làm giảm nồngđộ photphate trong nước đầu ra hi hệ sinh vật được loại 6 thì photphate c ng

được loại 6 theo.

Theo WEF va ASCE ( 998) hic c hợp chất PAOs được tiếp xúc với môi trườngthiếu hítheo sau ởi mộtv nghiếu hí thì hiệu quả hử photpho cao gấp 2.5 đến 4lần so với qu trình n hoạt tính thông thường