XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỂ AEROTANK HOẠT ĐỘNG THEO MẺ (SBR – SEQUENCING BATCH REACTOR) XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN VIỆT AN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG TRẦN THỊ VÀNG XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỂ AEROTANK HOẠT ĐỘNG THEO MẺ SBR – SEQUENCING BATCH REACTOR XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN CỦA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

TRẦN THỊ VÀNG

XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỂ AEROTANK HOẠT ĐỘNG THEO MẺ (SBR – SEQUENCING BATCH REACTOR) XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN CỦA

CÔNG TY CỔ PHẦN VIỆT AN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

An Giang Tháng 05/ 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

TRẦN THỊ VÀNG

XÂY DỰNG MÔ HÌNH BỂ AEROTANK HOẠT ĐỘNG THEO MẺ (SBR – SEQUENCING BATCH REACTOR) XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN CỦA

CÔNG TY CỔ PHẦN VIỆT AN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

GVHD: Th.s TRẦN THỊ HỒNG NGỌC

GVPB: Th.s NGUYỄN TRẦN THIỆN KHÁNH Th.s NGUYỄN THANH HÙNG

An Giang Tháng 05/ 2011

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Hoàng Kim Cơ, 2001 Kỹ thuật môi trường NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội

Trần Đức Hạ, 2002 Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ và vừa NXB Khoa học và Kỹ thuật

Trần Đức Hạ, 2006 Xử lý nước thải đô thị NXB Khoa học và Kỹ thuật

Trần Đức Hạ Hội nghị Khoa học Công nghệ Đại học Xây dựng lần thứ 14 Trịnh Xuân Lai, 2000 Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải NXB Xây dựng

Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006 Giáo trình công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học và Kỹ thuật

Nguyễn Văn Phước, 2005 Thí nghiệm hóa kỹ thuật Môi trường NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh

Lâm Minh Triết, 2006 Kỹ thuật môi trường NXB Đại học quốc gia, TP HCM

Lâm Minh Triết, 2008 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh

Tổng cục Thống kê Việt Nam, http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=390

&idmid=3&ItemID=9959

Công ty Môi trường Ngọc Lân, http://xulymoitruong.com/tai-lieu-ky-thuat /898/898/, 05/03/2011

- Cảm ơn chị Nguyễn Thị Thúy Hằng đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình thí nghiệm

- Công ty Cổ phần Việt An đã tạo điều kiện cho em lấy nước thải thủy sản

- Cảm ơn thầy Trương Kiến Thọ đã giới thiệu em đến Công ty Cổ phần Việt An và đã giúp đỡ em khi gặp khó khăn

- Đặc biệt rất cảm ơn cô Trần Thị Hồng Ngọc đã tận tình hướng dẫn em

và gắn bó với em trong suốt quá trình thực hiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn

Trong quá trình thực hiện đề tài sẽ không thể tránh những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ dạy và góp ý của thầy cô để đề tài hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

An Giang, tháng 04 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Trần Thị Vàng

i

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh sách hình iv

Danh sách bảng v

Danh sách từ viết tắt vi

Chương 1: GIỚI THIỆU 1

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Tổng quan ngành chế biến thủy sản 2

2.1.1 Sự phát triển thủy sản ở Việt Nam và An Giang 2

2.1.2 Đặc trưng nước thải chế biến thủy sản 3

2.2 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá độ ô nhiễm nước thải 3

2.2.1 Nhiệt độ nước thải 3

2.2.2 Cặn lơ lửng (SS) 4

2.2.3 pH 4

2.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5) 4

2.2.5 Nhu cầu oxy hóa học (COD) 4

2.2.6 Oxy hòa tan (DO) 4

2.2.7 Hợp chất Nitơ và photpho 5

2.3 Phương pháp XLNT bằng bể aerotank với bùn hoạt tính 5

2.3.1 Bùn hoạt tính 5

2.3.2 Quá trình xử lý 6

2.4 Phân loại bể aerotank 7

2.4.1 Aerotank truyền thống 7

2.4.2 Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định 8

2.4.3 Bể aerotank làm thoáng kéo dài 9

2.4.4 Bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh 10

2.4.5 Bể aerotank hoạt động theo mẻ (SBR) 11

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

3.1 Đối tượng nghiên cứu 14

3.2 Thời gian nghiên cứu 14

3.3 Mục tiêu nghiên cứu 14

3.4 Nội dung nghiên cứu 14

3.5 Phương tiện và vật liệu nghiên cứu 15

3.6 Phương pháp nghiên cứu 15

3.6.1 Phương pháp thu mẫu 15

ii

a) Vị trí lấy mẫu 16

b) Cách bảo quản mẫu 16

3.6.2 Xây dựng mô hình 17

a) Thiết kế mô hình 17

b) Chuẩn bị vật liệu xây dựng mô hình 18

c) Mô hình thí nghiệm 18

3.6.3 Cách tiến hành thí nghiệm 19

3.6.4 Phương pháp phân tích 20

3.6.5 Phương pháp xử lý số liệu 21

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

4.1 Kết quả thiết kế và xây dựng mô hình 22

4.1.1 Kết quả thiết kế 22

4.1.2 Kết quả xây dựng 22

4.2 Kết quả quá trình thí nghiệm 23

4.2.1 Kết quả phân tích nước thải đầu vào và bùn hoạt tính 23

a) Nước thải đầu vào 23

b) Bùn hoạt tính 24

4.2.2 Hiệu suất xử lý nước thải 24

a) Thí nghiệm 1 (TN1): Nồng độ bùn 30% 24

b) Thí nghiệm 2 (TN2): Nồng độ bùn 40% 31

4.2.3 Nhận xét chung 36

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39

5.1 Kết luận 39

5.2 Kiến nghị 39

Tài liệu tham khảo

Phụ lục

iii

DANH SÁCH HÌNH

Trang

Hình 2.1: Sự phát triển ngành chế biến thủy sản Việt Nam và An Giang năm

2000 – 2009 2

Hình 2.2: Sơ đồ quá trình XLNT trong bể aerotank với bùn hoạt tính 7

Hình 2.3: Sơ đồ làm việc của bể aerotank truyền thống 7

Hình 2.4: Sơ đồ làm việc của bể aerotank có ngăn tiếp xúc 8

Hình 2.5: Sơ đồ làm việc của bể aerotank làm thoáng kéo dài 9

Hình 2.6: Sơ đồ làm việc của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh 10

Hình 2.7: Sơ đồ làm việc của bể aerotank hoạt động theo mẻ 11

Hình 3.1: Hệ thống XLNT của Công ty Cổ phần Việt An 16

Hình 3.2: Mô hình bể SBR dự kiến xây dựng 18

Hình 4.1: Mô hình bể SBR 22

Hình 4.2: Sự thay đổi SS theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 30 25

Hình 4.3: Sự thay đổi COD theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 30% 27

Hình 4.4: Sự thay đổi BOD5 theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 30% 28

Hình 4.5: Sự thay đổi N - NH4 + theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 30% 29

Hình 4.6: Sự thay đổi PO4 3- theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 30% 30

Hình 4.7: Sự thay đổi SS theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 40% 31

Hình 4.8: Sự thay đổi COD theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 40% 32

Hình 4.9: Sự thay đổi BOD5 theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 40% 34

Hình 4.10: Sự thay đổi N - NH4 + theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 40% 35 Hình 4.11: Sự thay đổi PO4 3- theo thời gian của 2 bể ở nồng độ bùn 40% 36 Hình 4.12: Hiệu suất xử lý SS, COD, BOD5, N - NH4 +, PO4 3- của 2 thí nghiệm37

iv

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Đặc trưng nước thải chế biến thủy sản 3

Bảng 2.2: Quần thể vi khuẩn trong bùn hoạt tính 6

Bảng 2.3: Các chỉ tiêu thiết kế hệ aerotank hoạt động theo mẻ (SBR) 13

Bảng 3.1: Thời gian nghiên cứu 14

Bảng 3.2: Phương thức bảo quản mẫu và thời gian tồn trữ 17

Bảng 3.3: Một số công thức tính toán mô hình 17

Bảng 3.4: Vật liệu làm mô hình 18

Bảng 3.5: Các thông số và phương pháp phân tích 20

Bảng 4.1: Kết quả tính toán bể SBR 22

Bảng 4.2: Thành phần và tính chất nước thải đầu vào 23

Bảng 4.3: Hiệu suất xử lý SS theo thời gian 24

Bảng 4.4: Hiệu suất xử lý COD theo thời gian .26

Bảng 4.5: Hiệu suất xử lý BOD5 theo thời gian 27

Bảng 4.6: Hiệu suất xử lý N - NH4 +theo thời gian .29

Bảng 4.7: Hiệu suất xử lý PO4 3- theo thời gian 30

Bảng 4.8: Hiệu suất xử lý SS theo thời gian .31

Bảng 4.9: Hiệu suất xử lý COD theo thời gian 32

Bảng 4.10: Hiệu suất xử lý BOD5 theo thời gian 33

Bảng 4.11: Hiệu suất xử lý N - NH4 +theo thời gian 34

Bảng 4.12: Hiệu suất xử lý PO4 3- theo thời gian 35

v

vi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt

XLNT

VSV

Xử lý nước thải

Vi sinh vật

™ Phương pháp xác định SS - Phương pháp trọng lượng

+ Lọc mẫu qua giấy lọc đã chuẩn bị

+ Sấy giấy lọc và cặn đã được lọc ở 1030C – 1050C trong 1 giờ + Làm nguội trong bình hút ẩm 20 phút

+ Cân và ghi lại trọng lượng m1 (g)

4 Tính toán:

X (mg/l) =

Trong đó: m0: Khối lượng giấy lọc (g)

m1: Khối lượng giấy lọc và cặn (g)

- Phản ứng hóa học xảy ra như sau:

+ Thêm 2 giọt ferroin Æ dd có màu xanh lam

+ Chuẩn độ bằng FAS 0,01N đến màu nâu đỏ Ghi lại thể tích FAS đã dùng

+ Làm 2 mẫu trắng với nước cất tương tự như mẫu nước thải, 1 mẫu đun và 1 mẫu không đun

4 Tính toán:

X (mg/l) =

Trong đó:

V0: Thể tích dung dịch FAS dùng chuẩn độ mẫu trắng (ml)

V1: Thể tích dung dịch FAS dùng chuẩn mẫu nước thải (ml)

™ Phương pháp xác định BOD - Phương pháp cấy và pha loãng

1 Nguyên tắc:

- Trung hòa mẫu cần phân tích và pha loãng mẫu bằng nước pha

loãng đã làm giàu oxy hòa tan

- Ủ ở nhiệt độ 200C trong thời gian 5 ngày, trong tối Xác định nồng

độ oxy hòa tan trước và sau khi ủ Từ đó tính được lượng oxy mà

vi sinh vật đã sử dụng, để phân hủy chất hữu cơ trong 1 lít mẫu

3 Cách phân tích:

- Chuẩn bị mẫu: Mẫu được phân tích ngay trong vòng 2h kể từ khi lấy mẫu Nếu phân tích trong vòng 6h thì mẫu được bảo quản dưới

40C, trước khi phân tích làm ấm mẫu lên 200C

- Chuẩn bị nước pha loãng: Cho 1ml các dung dịch đệm phosphat, magie sunphat, canxi clorua, sắt (III) clorua cho mỗi lít nước pha loãng (nước cất), sục khí khoảng 2 - 3 giờ (DO = 7 - 8mg/l) Dung dịch này sử dụng trong 24h

- Phân tích:

+ Pha loãng mẫu với nước pha loãng

+ Chiếc mẫu đã pha loãng vào 2 chai DO

+ Một chai đậy thật kín đem định phân ngay hàm lượng oxy hòa tan (DOo)

+ Một chai đậy thật kín bằng nút mài thủy tinh, cho vào tủ ủ trong

5 ngày ở 20 ± 10C

+ Sau 5 ngày đem định phân lượng oxy hòa tan còn lại trong mẫu (DO5)

+ Cách định phân DO:

• Thêm vào chai DO: 1ml mangan (II) + 1ml kiềm iodua

• Đậy kín nắp, rửa dưới vòi nước, lắt đều, để kết tủa lắng

ổn định

• Thêm 2ml H2SO4, lắc cho tan kết tủa

• Lấy thể tích mẫu chính xác đem chuẩn độ bằng Na2S2O3

với chỉ thị hồ tinh bột

4 Tính toán:

Công thức tính nhu cầu oxy sinh hóa:

BOD5 (mg/l) = (DO0 – DO5) * K Trong đó:

DO0: hàm lượng oxy hòa tan đo được ở ngày đầu tiên

DO5: hàm lượng oxy hòa tan đo được sau 5 ngày ủ K: hệ số pha loãng

Công thức tính hàm lượng oxy hòa tan:

- Phenol và hypochlorite phản ứng trong môi trường kiềm dưới hình thức phenylquinonemonoimine Sau đó phản ứng với NH3 trong hình thức Indophenol blue, cường độ màu đậm hay nhạt tùy thuộc vào NH3 có trong mẫu nước N-NH4+ được đo lường bởi vì trong môi trường bazơ mạnh tất cả N-NH4+ chuyển sang NH3

100ml nước cất không đạm (PRE2: 62,5g phenol + methanolÆ 100ml)

+Dung dịch C: 75ml PRE3 + PRE4 Æ 100ml (PRE3: NaClO, PRE4: NaOH 67,5%)

3 Cách phân tích:

- Hút 25ml mẫu nước vào erlen, lần lượt cho các hóa chất vào: 1ml

dd A + 1ml dd B + 1ml dd C

- Chờ 20 phút xuất hiện màu xanh, ly tâm khoảng 5 phút

- Đem so màu ở bước sóng 630nm, đo mật độ quang của mẫu

4 Tính toán:

Áp dung kết quả đo được vào phương trình y = ax + b để tìm nồng độ N-NH4+

Trong đó:

x: mức hấp thu của mẫu ở bước sóng 630nm

y: nồng độ của mẫu (mg/l) (đây là nồng độ cần tìm)

Phương trình đường chuẩn được áp dụng trong nghiên cứu này như sau:

™ Phương pháp xác định PO 4 3- - Phương pháp Molibden blue

1 Nguyên tắc:

- Trong môi trường axit ion PO43- sẽ cho một phức chất màu vàng

chanh với thuốc thử molibden ammonium

- Chờ 10 phút xuất hiện màu xanh

- Đem so màu ở bước sóng 750nm, đo mật độ quang của mẫu

5 Tính toán:

Áp dung kết quả đo được vào phương trình y = ax + b để tìm nồng độ

PO43-

Trong đó:

x: mức hấp thu của mẫu ở bước sóng 750nm

y: nồng độ của mẫu (mg/l) (đây là nồng độ cần tìm)

Phương trình đường chuẩn được áp dụng trong nghiên cứu này như sau:

Phụ lục 2: TIÊU CHUẨN MÔI TRƯỜNG TCVN 5945:2005 - NƯỚC

THẢI CÔNG NGHIỆP – TIÊU CHUẨN NƯỚC THẢI

Chú thích:

A: Xả vào vực nước được dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt

B: Xả vào vực nước khác như dúng cho giao thông thủy, tưới tiêu, tắm C: Xả vào vực cống thành phố hoặc những nơi qui định

Phụ lục 3: MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 1

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

Chương 1 GIỚI THIỆU

Trong bối cảnh toàn cầu hóa, Việt Nam ngày càng hội nhập sâu vào

nền kinh tế thị trường thế giới Nền kinh tế thị trường là động lực thúc đẩy sự

phát triển của mọi ngành kinh tế, trong đó có ngành chế biến thủy sản tạo ra

sản phẩm có giá trị phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước cũng như xuất

khẩu Tuy nhiên ngành này cũng tạo ra một lượng lớn chất thải rắn, lỏng,

khí…đây là một trong những nguyên nhân gây ra ô nhiễm môi trường chung

của đất nước Do đặc điểm của ngành công nghiệp chế biến thủy sản là sử

dụng một lượng nước khá lớn trong quá trình chế biến nên xả ra môi trường

một lượng lớn nước thải Nước thải này chiếm hàm lượng lớn các chất lơ lửng,

COD và BOD gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý

Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do ngành chế biến thủy sản thải trực tiếp

ra môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý môi trường

Nước bị nhiễm bẩn sẽ ảnh hưởng đến con người và sự sống của các loài thủy

sinh cũng như các loài động thực vật sống gần đó Các nghiên cứu về thành

phần, tính chất nước thải thủy sản cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong

nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Vì vậy, việc nghiên cứu xử

lý nước thải ngành chế biến thủy sản cũng như các ngành công nghiệp khác là

một yêu cầu cấp thiết đặt ra không chỉ đối với những nhà công tác bảo vệ môi

trường mà còn cho tất cả mọi người chúng ta

Một hệ thống xử lý nước thải thủy sản gồm nhiều giai đoạn xử lý khác

nhau như tách mỡ, lắng, xử lý sinh học, khử trùng Trong đó xử lý sinh học là

giai đoạn xử lý chính quyết định mức độ sạch của nước thải đầu ra trong hệ

thống xử lý nước thải Bể aerotank là công trình xử lý sinh học hiếu khí đang

được ứng dụng rộng rãi hiện nay Vì vậy, đề tài “xây dựng mô hình bể

aerotank hoạt động theo mẻ (SBR) xử lý nước thải thủy sản của Công ty

Cổ phần Việt An” được nghiên cứu và ứng dụng trong chuyên đề này

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 2

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan ngành chế biến thủy sản

2.1.1 Sự phát triển ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam và An Giang

Trong hơn 10 năm trở lại đây, ngành thủy sản đã có những bước phát

triển nhanh và ổn định, góp phần quan trọng vào sự tăng trưởng của nền kinh

tế quốc dân Tỷ trọng của thủy sản trong khối nông, lâm và ngư nghiệp và

trong nền kinh tế quốc dân tăng dần qua các năm

Theo Viện Kinh tế và Quy hoạch thủy sản, nếu như năm 2000 tổng sản

lượng thủy sản đạt được là 2,25 triệu tấn, thì đến năm 2008 tổng sản lượng

thủy sản đạt 4,6 triệu tấn giá trị xuất khẩu đạt trên 4,5 tỉ USD Năm 2009, mặc

dù chịu tác động mạnh của khủng hoảng và suy thoái kinh tế toàn cầu nhưng

tổng sản lượng thủy sản vẫn đạt 4,85 triệu tấn giá trị xuất khẩu đạt trên 4,2 tỉ

USD, tăng 5,3% so với năm 2008

Riêng An Giang, theo Tổng cục Thống kê Việt Nam, năm 2000 tổng

sản lượng thủy sản đạt 0,17 triệu tấn đến năm 2009 tổng sản lượng thủy sản

đạt 0,33 triệu tấn, thủy sản An Giang chủ yếu là phát triển nuôi và chế biến

xuất khẩu cá tra cá ba sa

Sau đây là biểu đồ biểu diễn sự phát triển sản lượng thủy sản Việt Nam

và An Giang năm 2000 – 2009:

Hình 2.1: Sự phát triển sản lượng thủy sản Việt Nam và An Giang năm 2000

–2009 (Nguồn: website của Tổng cục Thống kê Việt Nam:

http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=390&idmid=3&ItemID=9959)

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 3

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

2.1.2 Đặt trưng nước thải chế biến thủy sản

Thành phần và tính chất nước thải thủy sản rất đa dạng và phức tạp

Trong nước thải thường chứa nhiều mảnh vụn thịt và ruột của các loại thủy

sản, các mảnh vụn này thường dễ lắng và dễ phân hủy gây nên các mùi hôi

tanh Vì vậy, nước thải công nghiệp chế biến thủy sản bị ô nhiễm hữu cơ ở

600 950 mg/l và hàm lượng nitơ trong nước thải cũng rất cao, đến 70 110

mg/l, rất dễ gây hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải Ngoài

ra, trong nước thải đôi khi còn có chứa các thành phần hữu cơ mà khi bị phân

hủy chúng sẽ tạo ra các sản phẩm gây nên mùi hôi thối rất khó chịu và đặc

trưng (Lâm Minh Triết, 2008)

Sau đây là kết quả phân tích thành phần và tính chất chất nước thải thủy

sản của một số nhà máy thủy sản:

Bảng 2.1: Đặc trưng nước thải chế biến thủy sản

Nguồn: Công ty Môi trường Ngọc Lân, 2011

2.2 Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá độ ô nhiễm nước thải

2.2.1 Nhiệt độ nước thải

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 4

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

Nhiệt độ ảnh hưởng đến thời gian chuyển hóa của sinh vật, tác động

đến quá trình hấp thu khí oxy vào nước thải và quá trình lắng bông cặn ở bể

lắng 2 (Lâm Minh Triết, 2008)

2.2.2 Cặn lơ lửng (SS)

Theo Trịnh Xuân Lai (2000), cặn lơ lửng là những cặn có thể quan sát

bằng mắt thường hay có thể loại bỏ bằng các phương pháp như keo tụ, lắng,

lọc Để xác định hàm lượng cặn lơ lửng, lấy một thể tích nước thải đem lọc

qua giấy lọc tiêu chuẩn, sấy khô ở nhiệt 105oC và đem cân sẽ được hàm lượng

cặn lơ lửng (mg/l) Cặn lơ lửng gồm cặn lắng được và cặn ở dạng keo không

lắng được

Cặn lơ lửng trong nước thải trước khi đưa đi xử lý sinh học không vượt

quá 150 mg/l (Trần Đức Hạ, 2006)

2.2.3 pH

Trị số pH cho biết nước thải có tính trung hòa pH = 7 hay tính axit pH

< 7 hoặc tính kiềm pH > 7 Quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học rất

nhạy cảm với sự dao động của trị số pH Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi giá

trị pH = 6,5 – 8,5 Giá trị tốt nhất là 6,8 – 7,4 (Trịnh Xuân Lai, 2000)

2.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD - NOS)

Theo Trịnh Xuân Lai (2000),nhu cầu oxy sinh hóa là lượng oxy cần

thiết cho vi khuẩn phát triển để oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải

Trị số BOD là thông số quan trọng dùng chỉ mức độ nhiễm bẩn của nước thải

bằng các chất hữu cơ BOD đo được cho phép tính toán lượng oxy cần thiết để

cấp cho phản ứng sinh hóa của vi khuẩn diễn ra trong quá trình phân hủy hiếu

khí các chất hữu cơ trong nước thải

2.2.5 Nhu cầu oxy hóa học (COD - NOH)

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn

toàn các chất hữu cơ và một phần các chất vô cơ dễ bị oxy hóa có trong nước

thải Xác định COD bằng phương pháp oxy hóa mạnh trong điều kiện axit

(phương pháp bicromat) Trị số COD luôn lớn hơn trị số BOD Tỷ số COD :

BOD càng nhỏ thì xử lý sinh học càng dễ (Trịnh Xuân Lai, 2000)

2.2.6 Oxy hòa tan (DO)

Nồng độ oxy hòa tan là chỉ tiêu quan trọng, trong xử lý hiếu khí luôn

phải giữ nồng độ oxy hòa tan trong nước thải từ 1,5 - 2mg/l để quá trình oxy

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 5

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

hóa diễn ra theo ý muốn và để hỗn hợp không rơi vào tình trạng yếm khí

Nồng độ oxy hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ muối có trong nước

Trong quá trình xử lý nước thải, vi sinh vật tiêu thụ oxy hòa tan để đồng hóa

các chất dinh dưỡng và chất nền BOD, N, P cần thiết cho việc duy trì sự sống,

sinh sản và tăng trưởng của chúng (Trịnh Xuân Lai, 2000)

2.2.7 Hợp chất Nitơ và Phospho

*Nitơ (N): Là chất dinh dưỡng quan trọng trong quá trình phát triển

của vi sinh vật trong các công trình xử lý sinh học Trong nước thải tồn tại hai

dạng hợp chất vô cơ chứa nitơ là NO2- và NO3- NO3- là sản phẩm oxy hóa của

amoni (NH4+) khi tồn tại oxy NO2- là sản phẩm trung gian của quá trình nitrat

hóa (Trịnh Xuân Lai, 2000) Quá trình này bao gồm 2 giai đoạn:

NH4+ + 1,5O2 NO2- + H2O + 2H+

Sau đó:

NO2- + 0,5O2 NO3-

*Phospho (P): P cũng giống như nitơ là chất dinh dưỡng cho vi khuẩn

sống và phát triển trong các công trình xử lý nước thải P tồn tại chủ yếu ở

PO43-

Cả hai loại Nitơ và P nếu vượt quá giá trị nào đó sẽ gây phú dưỡng hóa

Trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thường COD:N:P ~150:5:1

2.3 Phương pháp XLNT bằng bể aerotank với bùn hoạt tính

2.3.1 Bùn hoạt tính

Nước thải sau khi qua bể lắng 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các

chất lơ lửng đi vào bể aerotank Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò

là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các

bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính có màu nâu sẫm chứa các chất

hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và

vi sinh vật sống khác (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Trong bùn hoạt tính có nhiều vi sinh vật khác nhau, trong đó chủ yếu là

vi khuẩn, ngoài ra còn có nấm mốc, nấm men, xạ khuẩn, động vật nguyên

sinh…

NitrozaNitrosomonasVK

Nitrobacter

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

Sinh nhiều tiên mao

Nguồn: Hoàng Kim Cơ, 2001

2.3.2 Quá trình xử lý

Theo Trần Đức Hạ (2006) quá trình XLNT trong bể aerotank với bùn

hoạt tính bao gồm các giai đoạn sau:

1 Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính;

2 Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ;

3 Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải;

4 Tuần hoàn bùn từ bể lắng 2 vào aerotank;

5 Xả bùn dư và xử lý bùn

Sơ đồ quá trình XLNT trong bể aerotank với bùn hoạt tính được nêu

trên hình 2.2

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

Sơ đồ vận hành của bể aerotank truyền thống xem hình 2.3

Hình 2.3: Sơ đồ làm việc của bể aerotank truyền thống (Nguồn: Trịnh Xuân

Lai, 2000)

Nước thải sau bể lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính tuần hoàn

ở ngay đầu bể aerotank Đối với nước thải sinh hoạt có mức độ nhiễm bẩn

trung bình, lưu lượng tuần hoàn bùn thường từ 20% - 30% lưu lượng nước thải

đi vào Dung tích bể được thiết kế với thời gian lưu nước để làm thoáng trong

Chất hữu cơ + bùn hoạt tính + o2 (C, O, H, N, S, P)

Nước thải

Tổng hợp

Thủy phân –oxy hóa

Tăng sinh khối bùn hoạt tính

CO2, H2O, NO3

-SO42-, PO43-

Cấp oxy

Bể lắng đợt 2

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 8

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

bể từ 6 đến 8 giờ khi hệ thống sục gió và từ 9 đến 12 giờ khi dùng thiết bị

khuấy cơ khí làm thoáng bề mặt

Lượng gió cấp vào từ 55 m3/1kg BOD5 đến 65 m3/1kg BOD5 cần khử

Chỉ số thể tích bùn SVI thường dao động từ 50 - 150 ml/g, tuổi của bùn

thường từ 3 đến 15 ngày BOD5 đầu vào thường < 400 mg/l, hiệu quả làm sạch

từ 80 - 95% Hiệu quả xử lý của bể phụ thuộc mạnh vào sự dao động lưu

lượng và nồng độ các chất độc (kim loại nặng) do nước thải công nghiệp chưa

xử lý xả vào (Trịnh Xuân Lai, 2000)

2.4.2 Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định

‘

Hình 2.4: Sơ đồ làm việc của bể aerotank có ngăn tiếp xúc (Nguồn: Trịnh

Xuân Lai, 2000)

Nước thải từ bể lắng đợt 1 được trộn đều với bùn hoạt tính đã được tái

sinh đi vào ngăn tiếp xúc của bể, ở ngăn tiếp xúc bùn hấp phụ và hấp thụ phần

lớn các chất keo lơ lửng và chất bẩn hòa tan có trong nước thải với thời gian

rất ngắn khoảng 0,5 - 1 giờ rồi chảy sang bể lắng đợt 2 Bùn lắng ở đáy bể

lắng đợt 2 được bơm tuần hoàn lại bể tái sinh, bùn được làm thoáng trong thời

gian 3 đến 6 giờ để oxy hóa hết các chất hữu cơ đã hấp thụ, bùn sau khi tái

sinh trở thành ổn định Bùn dư được xả ra ngoài trước ngăn tái sinh (Trịnh

Xuân Lai, 2000)

Ưu điểm của sơ đồ này là aerotank có dung tích nhỏ, chịu được sự dao

động của lưu lượng và chất lượng nước thải

Thời gian làm thoáng ở ngăn tái sinh bùn: t2 = to – t1

to =

(1 )

o h

Bể lắng đợt 2

Xả bùn hoạt tính thừa

Ngăn tiếp xúc

Ngăn tái sinh bùn hoạt tính

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 9

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

So và S: Nồng độ BOD5 trong nước thải đầu vào và đầu ra bể;

at: Tổng nồng độ bùn trong ngăn làm thoáng tiếp xúc;

ah: Tổng nồng độ bùn trong ngăn tái sinh bùn;

α : Hệ số tuần hoàn bùn bằng q/Q;

q: Lưu lượng tuần hoàn;

Q: Lưu lượng nước thải đi vào bể;

Z: Độ tro của cặn thường lấy bằng 0,3;

ρ : Tốc độ oxy hóa của 1 gram bùn hoạt tính (mg BOD5/g bùn giờ)

Chọn theo bảng ứng với nồng độ BOD5 đầu vào hoặc ứng với tỷ số

F/M Thường chọn nồng độ bùn tuần hoàn ah = 4 – 6 g/l, nồng độ bùn trong bể

tiếp xúc at = 1,5 đến 2 g/l

Thể tích ngăn làm thoáng tiếp xúc: W1 = t1(Q + q)

Thể tích ngăn tái sinh bùn : W2 = t2.q

- Tải trọng trên đơn vị thể tích theo BOD5 cho cả 2 ngăn

20 – 30 giờ lưu nước trong bể

Tuần hoàn bùn hoạt tính

Khóa luận tốt nghiệp DH8MT

GVHD: Th.s Trần Thị Hồng Ngọc 10

SVTH: Trần Thị Vàng – DMT072067

Bể làm thoáng kéo dài được thiết kế với tải trọng thấp, tỷ số F/M thấp

thời gian làm thoáng lớn từ 20 – 30 giờ để hệ vi sinh trong bể làm việc ở giai

đoạn hô hấp nội bào Bể áp dụng cho các nhà máy xử lý nước thải có công

suất nhỏ hơn 3500 m3/ngày Trong sơ đồ xử lý không xây dựng bể lắng đợt 1,

nước chỉ cần qua lưới chắn đi thẳng vào bể Toàn bộ cặn lắng ở bể lắng 2 được

tuần hoàn lại bể aerotank, bùn dư định kỳ xả ra ngoài, bùn dư là bùn đã ổn

định không cần công đoạn xử lý ổn định bùn mà xả thẳng vào sân phơi bùn

hoặc thiết bị làm khô bùn (Trịnh Xuân Lai, 2000)

- Tải trọng bùn tính theo BOD5 trên một đơn vị thể tích bể La = 240 g/m3 ngày

- Lượng không khí cấp vào:

+ Bể sâu 1,8 m cần 280 m3/1kg BOD5

+ Bể sâu 2,7 m là 187 m3/1kg BOD5

- Khi làm thoáng bằng thiết bị cơ khí bề mặt cần không ít hơn 2 kg O2/1 kg

BOD5

2.4.4 Bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh

Hình 2.6: Sơ đồ làm việc của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh (Nguồn:

Trịnh Xuân Lai, 2000)

Trong bể aerotank khấy trộn hoàn chỉnh, nước thải, bùn hoạt tính, oxy

hòa tan được khuấy trộn đều tức thời sao cho nồng độ các chất được phân bố

đều ở mọi phân tử trong bể

Ưu điểm chính của sơ đồ làm việc theo nguyên tắc khuấy trộn hoàn

chỉnh là: pha loãng ngay tức khắc nồng độ của các chất độc hại (kim loại

Xả nước

ra

Bể lắng đợt 2