ngăn chặn sự ô nhiễm bằng than hoạt tính

i Lời cám ơn Trước khi đi vào nội dung luận văn em xin chân thành cảm ơn đến: Thầy Nguyễn Phước Dân đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện để hoàn thành luận văn này. Cô Nguyễn Thị Thanh Phượng đã tận tình chỉ bảo em trong suốt quá trình vận hành mô hình thí nghiệm. Cùng toàn thể thầy cô khoa môi trường đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo, truyền đạt nguồn kiến thức và những kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường. Xin cảm ơn đến tất cả bạn bè, những người đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện tốt luận văn tốt nghiệp. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bố mẹ em đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt luận văn tốt này. Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian có hạn nên không thể tránh được những sai sót trong lúc thực hiện luận văn này, em kính mong quý thầy cô chỉ dẫn, giúp đỡ em để ngày càng hoàn thiện hơn vốn kiến của mình và có thể tự tin bước vào cuộc sống với vốn kiến thức có được. ii Lời mở đầu Môi trường là một trong những vấn đề mà hiện nay hầu hết ai cũng quan tâm, vấn đề không những tự nó phát sinh mà nguyên nhân chính là do nhu cầu cuộc sống của con người gây ra. Trong nhiều thập niên qua tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng, đó là sự phát thải bừa bãi các chất ô nhiễm vào môi trường mà không được xử lý, gây nên hậu quả nghiêm trọng tác hại đến đời sống toàn cầu. Việt Nam chúng ta đã và đang chú trọng đến việc cải tạo môi trường và ngăn ngừa ô nhiễm. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng, hầu hết các con kênh rạch trong Thành phố đều ô nhiễm nặng nề, những làn khói bụi thoát ra từ các nhà máy, xe cộ đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân. Vấn đề cấp bách đặt ra cho cấp lãnh đạo thành phố hiện nay là cần ngăn chặn các nguồn ô nhiễm và tái tạo lại môi trường thành phố. Tuy nhiên, để ngăn chặn sự ô nhiễm trước tiên phải xử lý các nguồn gây ô nhiễm thải vào môi trường, có nghĩa là các nhà máy, xí nghiệp, các khu thương mại trong quá trình hoạt động và sản xuất phát sinh chất thải phải được xử lý triệt để. Muốn vậy, cần phải ngăn ngừa, giảm thiểu và xử lý triệt để các loại chất thải phát sinh là điều tất yếu phải làm đối với mỗi chúng ta. iii Mục lục CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. GIỚI THIỆU 1 1.2. MỤC ĐÍCH 1 1.3. PHẠM VI ĐỀ TÀI 1 1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2 CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 3 2.1. GIỚI THIỆU VỀ BÙN HOẠT TÍNH 3 2.1.1. Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính 3 2.1.2. Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính 3 2.1.3. Sự tăng trưởng sinh khối 4 2.1.4. Tính chất tạo bông bùn hoạt tính 10 2.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH 12 2.2.1. Ảnh hưởng của pH 12 2.2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 13 2.2.3. Ảnh hưởng của kim loại nặng 14 2.2.4. Ảnh hưởng của các chất dầu mỡ trong nước thải 15 2.2.5. Ảnh hưởng của các chất hoạt động bề mặt 15 2.2.6. Sự lên men của nước thải 15 2.2.7. Nhu cầu oxy 16 2.2.8. Lượng dinh dưỡng 16 2.2.9. Tỉ số F/M (Tỉ số thức ăn trên sinh khối) 19 2.2.10. Lượng bùn tuần hoàn 19 2.2.11. Thời gian lưu bùn 19 2.3. NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NHỮNG VẤN ĐỀ THƯỜNG GẶP KHI VẬN HÀNH BÙN HOẠT TÍNH 20 2.3.1. Bùn phát triển phân tán (Dispersed growth) 20 2.3.2. Bùn không kết dính được (Pinpoint flocs) 21 2.3.3. Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi (Filamentous bulking) 21 2.3.4. Bùn tạo khối nhớt (vicous bulking) hay là sự phát triển của Zoogloeal (Zoogloeal growth) 24 2.3.5. Bùn nổi (Rising sludge) 26 2.3.6. Bọt váng (Foam/Scum) 27 a. Bọt 29 b. Váng 30 2.4. LỊCH SỬ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH BÙN TẠO KHỐI VÀ TẠO BỌT 31 2.4.1. Bùn tạo khối 31 2.4.2. Bọt váng 36 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 3.1. NỘI DUNG THỰC HIỆN 39 3.2. THÍ NGHIỆM 1: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA 39 3.3. THÍ NGHIỆM 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ 42 iv 3.4. THÍ NGHIỆM 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA pH ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ 44 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA 47 4.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM 58 4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI pH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM 69 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 5.1. KẾT KUẬN 81 5.2. KIẾN NGHỊ 81 v Danh sách các bảng Bảng 2.1 Các đặc tính trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật 9 Bảng 2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình bùn hoạt tính 13 Bảng 2.3 Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào vi khuẩn 16 Bảng 2.4 Phần trăm thành phần của các nguyên tố chính trong tế bào vi khuẩn tính trên trọng lượng khô 16 Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD) 17 Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính 18 Bảng 2.7 Các loài vi khuẩn dạng sợi thường gặp gây ra hiện tượng bùn tạo khối 21 Bảng 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn khối nhớt 23 Bảng 2.9 Các dấu hiệu nhận biết có quá trình khử nitrat 24 Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp 25 Bảng 2.11 Ảnh hưởng của sự thay đổi về sinh học, hóa học và lý học đến sự hình thành bọt/váng 26 Bảng 2.12 Những dạng bọt chính trong bùn hoạt tính 27 Bảng 2.13 Kiểm soát bọt do thiếu dinh dưỡng 33 Bảng 2.14 Kiểm soát bọt do chất béo, dầu mỡ 35 Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của nước thải thuộc da 36 Bảng 3.2 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 36 Bảng 3.3 Số lần pha loãng theo từng tải trọng 37 Bảng 3.4 Thể tích dung dịch KH2PO4 cần châm vào các mô hình 38 Bảng 3.5 Các thông số đầu vào của nước thải chế biến men thực phẩm 38 Bảng 3.6 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 39 vi Bảng 3.7 Số gam mật rỉ đường tương ứng với từng tải trọng 39 Bảng 3.8 Thể tích dung dịch dinh dưỡng ứng với mỗi tải trọng 40 Bảng 3.9 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 41 Bảng 3.10 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu 42 Bảng 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 44 Bảng 4.2 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình sau khi ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 45 Bảng 4.3 Biến thiên clorua của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 47 Bảng 4.4 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da48 Bảng 4.5 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 49 Bảng 4.6 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 51 Bảng 4.7 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 52 Bảng 4.8 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 54 Bảng 4.9 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55 Bảng 4.10 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 57 Bảng 4.11 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 59 Bảng 4.12 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 60 vii Bảng 4.13 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 61 Bảng 4.14 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH (pH = 4 – 11) đối với nước thải chế biến men thực phẩm 64 Bảng 4.15 COD đầu ra của mô hình pH = 12 64 Bảng 4.16 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình ổn định của nước thải chế biến men thực phẩm 65 Bảng 4.17 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 66 Bảng 4.18 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 67 Bảng 4.19 SVI đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 68 Bảng 4.20 SVI đầu ra của mô hình pH = 12 68 Bảng 4.21 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 69 Bảng 4.22 Biến thiên MLSS của mô hình pH = 12 đối với nước thải chế biến men thực phẩm 69 Bảng 4.23 Biến thiên pH đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 71 Bảng 4.24 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 72 viii Danh sách các hình Hình 2.1 Trùng biến hình (amoebae) 5 Hình 2.2 Trùng roi (flagellate) 5 Hình 2.3 Trùng tiên mao bơi (free – swimming ciliate) 6 Hình 2.4 Trùng tiên mao bò (crawling ciliated protozoa) 7 Hình 2.5 Trùng tiên mao có cuống (stalk ciliated protozoa) 8 Hình 2.6 Giun tròn sống tự do (free – living nematode) 8 Hình 2.7 Trùng bánh xe (rotifer) 9 Hình 2.8 Bùn ở giai đoạn hô hấp nội bào 9 Hình 2.9 Bùn hoạt tính kết bông tốt 11 Hình 2.10 Bùn liên kết yếu 12 Hình 2.11 Bùn tạo khối do vi khuẩn dạng sợi 21 Hình 2.12 Hình minh họa bùn dạng bọt váng Nocardia 26 Hình 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 44 Hình 4.2 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 46 Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 46 Hình 4.4 Clorua đầu ra cúa thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da47 Hình 4.5 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da48 Hình 4.6 Biến thiên SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 50 Hình 4.7 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 51 Hình 4.8 COD đầu ra và clorua đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 52 ix Hình 4.9 Độ đục và SVI đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 53 Hình 4.10 MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 53 Hình 4.11 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng (0.3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày) đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55 Hình 4.12 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng (2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày) đối với nước thải chế biến men thực phẩm 55 Hình 4.13 COD vào, COD ra trung bình của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 56 Hình 4.14 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 57 Hình 4.15 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 58 Hình 4.16 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 59 Hình 4.17 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 60 Hình 4.18 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 62 Hình 4.19 SVI và MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 63 Hình 4.20 COD đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 64 Hình 4.21 COD đầu ra của mô hình pH = 12 65 Hình 4.22 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 66 Hình 4.23 Độ đục đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 67 x Hình 4.24 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 67 Hình 4.25 Biến thiên SVI khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 68 Hình 4.26 SVI của mô hình pH = 12 69 Hình 4.27 Biến thiên MLSS khi pH đầu vào thay đổi 70 Hình 4.28 MLSS của mô hình pH = 12 70 Hình 4.29 pH đầu ra khi pH đầu vào thay đổi 71 Hình 4.30 SVI trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 72 Hình 4.31 MLSS và COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 73 Hình 4.32 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 73 Hình 4.33 pH đầu ra trung bình ổn định khi pH đầu vào thay đổi 74 [...]... Nhiều Nằm trong Nằm trong bông bùn bông bùn Trùng tiên mao Trùng tiên mao Trùng tiên mao bơi bò bò và trùng tiên mao có cuống Đáng kể Không đáng kể Không đáng kể Phân tán 2.1.4 Tính chất tạo bông bùn hoạt tính Bùn hoạt tính gồm các cá thể vi sinh vật không sống độc lập mà phát triển theo từng khối Khả năng tạo bông là đặc tính quan trọng nhất của bùn hoạt tính Nhờ có sự kết bông mà bùn có một tốc độ... trình công nghệ này hoạt động dựa trên sự hoạt động của hệ vi sinh vật Vì vậy, để có thể áp dụng hiệu quả phương pháp xử lý này, điều kiện tiên quyết là phải có một quần thể vi sinh vật tốt hay nói theo từ chuyên môn là bùn hoạt tính để phân hủy chất ô nhiễm - Tuy nhiên, không phải lúc nào bùn cũng có hoạt tính mạnh để xử lý nước thải Trái lại, các kỹ sư vận hành phải thường xuyên đối mặt với vô số những... đặc biệt Trong điều kiện nuôi cấy tối ưu, bùn hoạt tính được hình thành ở dạng những bông dễ dính vào nhau và dễ lắng Dưới đây là hình minh họa bùn kết bông tốt: 11 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN Hình 2.9 Bùn hoạt tính kết bông tốt b Cơ chế của việc tạo bông Cơ chế của việc tạo bông sinh học và các yếu tố quyết định cơ chế đó đã được nhiều tác giả nghiên cứu Theo Mc.Kinney, sự tạo bông sinh học gây ra do việc... có khả năng kết bông hoặc chỉ cần có khả năng kết dính vào bông bùn sẽ có lợi cho bản thân hơn rất nhiều so với những loài sống riêng rẽ: - Chúng được giữ lại trong bùn hoạt tính trong khi các loài không có khả năng tạo bông hay kết dính sẽ bị cuốn trôi đi - Phát triển thành khối sẽ bảo vệ cho chúng chống lại sự đe dọa của các loài khác - Các vi sinh vật tạo bông có trong bùn hoạt tính như Pseudomonas,... hưởng của các thông số vận hành bao gồm pH và tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính 1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI - Nghiên cứu được tiến hành trên các mô hình phòng thí nghiệm, là những mô hình hoạt động theo từng mẻ có thể tích 2 lít Mô hình được vận hành trong vòng 3 tháng, bao gồm 3 thí nghiệm như sau: Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước... đến công trình của Arden và Lockett tại viện nghiên cứu nước thải Manchester Trong suốt quá trình thí nghiệm của mình, hai ông phát hiện rằng, bùn đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý nước thải bằng cách sục khí Công trình nghiên cứu này được tuyên bố vào ngày 3/5/1914 Arden và Lockett đặt tên cho quá trình này là quá trình bùn hoạt tính 2.1.2 Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính Bùn hoạt tính. .. 2 TỔNG QUAN 2.1 GIỚI THIỆU VỀ BÙN HOẠT TÍNH 2.1.1 Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí - bùn hoạt tính ngày nay đã trở nên rất phổ biến và quen thuộc Tổ tiên của phương pháp này là tiến sĩ Angus Smith Vào cuối thế kỉ trước, ông đã nghiên cứu việc làm thoáng khí tạo điều kiện oxy hoá chất hữu cơ làm giảm ô nhiễm trong nước thải Và từ đó, có... trình bùn hoạt tính có SRT = 1 ngày, hay nhỏ hơn Ở 10ºC, SRT = 3 - 5 ngày cho quá trình khử BOD Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho quá trình bùn hoạt tính Mục đích Loại bỏ BOD hoà tan trong nước thải ô thị Chuyển hóa các phần tử hữu cơ trong nước thải ô thị Tăng cường khả năng tạo bông của vi sinh để xử lý nước thải ô thị Tăng cường khả năng tạo bông của vi sinh để xử lí nước thải công SRT (... vật không phân chia giống nhau trong mạng polymer mà phân tán thành các cụm vi sinh không đều nhau trong bùn hoạt tính - Cấu trúc bên trong của bùn có những đường rãnh cũng như các hốc nằm rải rác ngẫu nhiên tạo điều kiện cho các dòng nước có thể đi xuyên qua - Bản thân mạng polymer (không kể đến sự hiện diện của các vi khuẩn dạng sợi trong bông bùn) đã có thể duy trì sự nguyên vẹn của các bông bùn... nước thải thuộc da của công ty Đặng Tư Ký thuộc Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân 1 CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến thực phẩm Maurine – La Ngà Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà - Các thông số ảnh hưởng đến nghiên . BÙN HOẠT TÍNH 3 2.1.1. Lịch sử phát triển của quá trình bùn hoạt tính 3 2.1.2. Quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính 3 2.1.3. Sự tăng trưởng sinh khối 4 2.1.4. Tính chất tạo bông bùn hoạt. đến việc cải tạo môi trường và ngăn ngừa ô nhiễm. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, tình trạng ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng, hầu hết các con kênh rạch trong Thành phố đều ô nhiễm nặng nề, những. chuyên môn là bùn hoạt tính để phân hủy chất ô nhiễm. - Tuy nhiên, không phải lúc nào bùn cũng có hoạt tính mạnh để xử lý nước thải. Trái lại, các kỹ sư vận hành phải thường xuyên đối mặt với vô