Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chợ đầu mối thủ đức giai đoạn II

Luận văn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải chợ đầu mối thủ đức giai đoạn II

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI BAN ĐẦU 18

4.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC 18

4.2.1 Xác định tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (1/ngày) và hằng số bán tốc độ K s (mg/L) 19

4.2.2 Xác định hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào K d 20

4.3 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BÙN TỐI ƯU 21

4.4 XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯỢNG 22

4.5 XÁC ĐỊNH LƯỢNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN THÍCH HỢP 23

4.6 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CÁC CHỈ TIÊU KHÁC 23

CHƯƠNG V – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC GIAI ĐOẠN II 25

5.1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 25

5.2 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XÂY DỰNG TRONG GIAI ĐOẠN II 26

5.2.1 Hầm bơm 26

5.2.2 Bể điều hòa 26

5.2.3 Bể USBF 27

5.3 DỰ TOÁN KINH PHÍ 27

5.3.1 CHI PHÍ ĐẦU TƯ 27

5.3.1.1 Chi phí xây dựng các công trình cơ bản 27

5.3.1.2 Chi phí thiết bị các công trình xây dựng 28

5.3.2 CHI PHÍ QUẢN LÝ – VẬN HÀNH 28

5.3.2.1 Chi phí nhân công vận hành 28

5.3.2.2 Chi phí điện năng tiêu thụ 28

5.3.2.3 Chi phí hoá chất 28

3.3.2.4 Chi phí bảo trì 29

5.3.3 KHẤU HAO TÀI SẢN VÀ LÃI SUẤT 29

5.3.3.1 Khấu hao tài sản cố định 29

5.3.3.2 Lãi suất ngân hàng 29

5.3.4 GIÁ THÀNH XỬ LÝ 1 M 3 NƯỚC THẢI 29

CHƯƠNG VI – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30

6.1 KẾT LUẬN 30

6.2 KIẾN NGHỊ 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 PHẦN PHỤ LỤC

BẢNG 2.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MỘT SỐ CHỈ TIÊU CỦA NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO Ở TRẠM XỬ LÝ

NƯỚC THẢI CỦA CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC 6

BẢNG 2.2 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO CHỢ THUỶ SẢN CHÁNH HƯNG 7

BẢNG 2.3 LƯỢNG NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO DỰ TÍNH CỦA CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC GIAI ĐOẠN 2 7

BẢNG 3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC 17

BẢNG 4.1 TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO MÔ HÌNH 18

BẢNG 4.2 CÁC BIẾN SỐ VÀ THÔNG SỐ CỦA CÁC PHƯƠNG TRÌNH 18

BẢNG 4.3 CÁC THÔNG SỐ DÙNG ĐỂ TÍNH TỐC ĐỘ SỬ DỤNG CƠ CHẤT RIÊNG K (1/NGÀY) VÀ HẰNG SỐ BÁN TỐC ĐỘ K S (MG/L) 19

BẢNG 4.4 CÁC THÔNG SỐ DÙNG ĐỂ TÍNH HỆ SỐ NĂNG SUẤT SỬ DỤNG CƠ CHẤT CỰC ĐẠI Y VÀ HỆ SỐ PHÂN HỦY NỘI BÀO K D 20

BẢNG 4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO NỒNG ĐỘ BÙN X (MG/L) 21

BẢNG 4.6 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯỢNG L (KGCOD/M 3 NGÀY) 22

BẢNG 4.7 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO LƯỢNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN (%) 23

BẢNG 4.8 HIỆU QUẢ XỬ LÝ PH, ĐỘ ĐỤC, BOD 5 , åN, åP VÀ SS 24

SƠ ĐỒ 2.1 CƠ CẤU TỔ CHỨC VÀ NHÂN SỰ CỦA CÔNG TY TNHH QUẢN LÝ VÀ KINH DOANH CHỢ NÔNG SẢN THỦ ĐỨC 5

SƠ ĐỒ 2.2 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN TẠI CỦA CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC 8

SƠ ĐỒ 5.1 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC GIAI ĐOẠN 2 25

HÌNH 2.1 BỂ USBF BẰNG THÉP KHÔNG GỈ Ở STRATHMORE, ALBERTA, ANH 11

HÌNH 3.1 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH USBF 12

HÌNH 3.1 MÔ HÌNH BỂ USBF TẠI CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC 16

HÌNH 4.1 ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH K VÀ K S 19

HÌNH 4.2 ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH Y VÀ K D 20

HÌNH 4.3 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO NỒNG ĐỘ BÙN X (MG/L) 22

HÌNH 4.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯỢNG L (KGCOD/M 3 NGÀY) 23

HÌNH 4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO LƯỢNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN (%) 24

HÌNH 5.1 CẤU TẠO HẦM BƠM 26

HÌNH 5.1 CẤU TẠO BỂ ĐIỀU HÒA 27

HÌNH 5.1 CẤU TẠO BỂ USBF 28

BOD5 Nhu cầu Oxy sinh hóa (5-day Biochemical Oxygen Demand) COD Nhu cầu Oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids)

F/M Tỷ số cơ chất/vi sinh (Food and microorganism ratio)

HRT Thời gian lưu nước (Hydraulic Retension Time)

MLSS Hàm lượng bùn cặn (Mixed Liquor Suspended Solids)

SVI Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index)

USBF Lọc dòng ngược bùn sinh học (Upflow Sludge Blanket Filter)

K Tốc độ sử dụng cơ chất riêng

Y Hệ số hiệu suất sử dụng cơ chất cực đại

So, S Nồng độ COD đầu vào và đầu ra

q Thời gian lưu nước trong ngăn hiếu khí

CHƯƠNG I – MỞ ĐẦU

1.1 GIỚI THIỆU

Kinh tế ngày càng phát triển, chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao, vì thế nhu cầu tiêu dùng của con người ngày một tăng lên và các mặt hàng nông sản, thực phẩm cũng không ngừng nâng cao về số lượng và chất lượng Hệ thống các chợ đầu mối nông sản, thực phẩm được xây dựng ở nhiều nơi nhằm phân phối và phục vụ các nhu cầu trong nước Tuy nhiên, trong quá trình hoạt động thì không thể tránh khỏi việc thải ra các loại rác thải, nước thải làm ô nhiễm môi trường Các loại nước thải ở đây chủ yếu là nước thải sinh hoạt của cư dân trong chợ, nước ép rác nếu không được xử lý hiệu quả sẽ làm ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí xung quanh và ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân sống xung quanh

Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng để xử lý nước thải loại này, trong đó các phương pháp xử lý sinh học được sử dụng phổ biến trong hầu hết các hệ thống xử lý các loại nước thải này Tuy nhiên, các hệ thống xử lý sinh học kinh điển thường có tốc độ, hiệu quả xử lý thấp và giá thành xây dựng cao Để góp phần đa dạng hóa các công nghệ xử lý nước thải và đơn giản hóa hệ thống xử lý, trong đề tài này tôi sử dụng mô hình công nghệ USBF để xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức, đây là công nghệ cải tiến của quá trình bùn hoạt tính trong đó kết hợp 3 quá trình Anoxic, Aeration và USBF trong một đơn vị xử lý nước thải Công nghệ này được giới thiệu đầu tiên ở Mỹ những năm 1990, sau đó được áp dụng ở châu Âu từ năm 1998 trở lại đây, công nghệ này vẫn chưa được sử dụng nhiều ở Việt Nam Hy vọng với những tính năng vượt trội của bể USBF sẽ được sử dụng rộng rãi, có thể tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng, vận hành hệ thống đơn giản

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu hiệu quả xử lý của bể USBF

- Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho chợ đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2

- Góp phần đa dạng hóa các công nghệ xử lý nước thải

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Nước thải sinh hoạt của cư dân ở chợ đầu mối Thủ Đức

- Mô hình bể USBF có qui mô phòng thí nghiệm với thể tích 100 lít, được đặt tại trạm xử lý nước thải chợ đầu mối Thủ Đức

- Các thông số nghiên cứu là pH, độ đục, SS, BOD, COD, tổng N, tổng P

1.4 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

- Hiện tại chợ đã có hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh Nhưng tương lai thì sẽ mở thêm chợ B và chợ thủy sản, cho nên hệ thống xử lý hiện tại không đáp ứng được cho nhu cầu của tương lai và cần phải xây dựng thêm hệ thống xử lý mới

- Hệ thống xử lý hiện tại xử lý 1500 m3/ngày đêm và có một khoảng đất trống để xây dựng hệ thống xử lý cho giai đoạn 2 là 1500 m3/ngày đêm Nhưng theo tính toán thì lưu lượng nước thải giai đoạn 2 có thể lên tới 2000 m3/ngày đêm Vì vậy việc nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn nhưng ít tốn diện tích xây dựng là rất cần thiết

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Phân tích mẫu

- Chạy mô hình

- Phân tích, thống kê, tổng hợp kết quả

1.6 NỘI DUNG THỰC HIỆN

- Khảo sát hiện trạng và hệ thống xử lý nước thải của chợ Đầu mối

- Xây dựng và vận hành mô hình bể USBF

- Tổng hợp số liệu và thiết kế hệ thống xử lý nước thải

CHƯƠNG II – TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC

2.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của chợ

2.1.1.1 Giới thiệu sơ lược về chợ

Tên công ty: công ty trách nhiệm hữu hạn quản lý và kinh doanh chợ nông sản Thủ Đức

Tên giao dịch: Thuduc Agriculture Wholesale Market Co, Ltd

Tên viết tắt: Thuduc Agromaket

Địa chỉ trụ sở chính: 141, xa lộ xuyên Á, khu phố 5, phường Tam Bình, quận Thủ Đức

Điện thoại: (08) 7290880 – 7290882

Fax: (08) 7290888

Website: http://www.thuduchouse.com

Email: thuduchouse@hcm.vnn.vn

2.1.1.2 Quá trình thành lập và hoạt động của chợ

Chúng ta ai cũng biết được sự cần thiết của mặt hàng nông sản thực phẩm đối với con người, nó là nhân tố quyết định chất lượng cuộc sống của chúng ta Xã hội ngày càng phát triển đòi hỏi nhu cầu về các mặt hàng này ngày càng cao Để đáp ứng các yêu cầu đó, TP Hồ Chí Minh đã hình thành nhiều trung tâm buôn bán lớn nhỏ khác nhau Tuy nhiên, khi đi vào hoạt động thì các trung tâm này đã thải vào môi trường nhiều loại chất thải gây ô nhiễm môi trường, làm mất mỹ quan thành phố , ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân Vì vậy việc di dời các chợ gây ô nhiễm ra khỏi trung tâm thành phố là một việc làm cần thiết

Với vị trí cách cầu Bình Phước 1km, cách cầu và ga Bình Triệu 5km, cách ga sóng thần 2km, cách sông Sài Gòn 1km Nằm ngay mặt tiền xa lộ xuyên Á thuận lợi giao thông với các tỉnh miền Đông, miền Trung lẫn vùng Cao Nguyên, đi vào nội thành thành phố và các tỉnh miền Tây Nơi đây còn có tuyến giao thông thủy từ sông Sài Gòn vào sát bến thuyền ở mạn Tây Bắc, thuận lợi cho ghe tàu lên xuống hàng Ngoài ra tuyến đường sắt Bắc Nam cũng góp phần làm tăng khối lượng hàng hóa từ chợ đi đến mọi miền của đất nước và ngược lại Thêm vào đó chợ còn nằm trong vành đai công nghiệp trọng điểm phía Nam với các khu công nghiệp như: khu chế xuất Linh Trung, khu công nghiệp Sóng Thần, các khu công nghiệp Dĩ An, VSIP của tỉnh Bình Dương Tất cả các yếu tố này đã làm cho nơi đây là điểm thuận lợi cho việc thành lập chợ

Việc thành lập chợ có ý tưởng từ năm 1996 nhưng đến ngày 17-7-2002 chợ mới bắt đầu thi công với tổng số vốn lên đến 182,4 tỷ đồng do Công ty Cổ Phần phát triển nhà Thủ Đức làm chủ đầu tư trên quy mô hơn 20 ha và khánh thành vào ngày 23-10-2003 Được quy hoạch bao gồm: khu nhà lồng chợ, khu nhà phố chợ cùng với các công trình phụ trợ và dịch vụ chợ như: khu điều hành, khu xử lý kỹ thuật, khu hành chánh trung tâm, khu nhà nghỉ, khu nhà kho, kios, bãi đổ hàng hoá, bưu điện, ngân hàng, trạm xăng… Hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện đại theo mô hình các nước tiên tiến và được đầu tư đồng bộ bao

3

khử Sắt, Mangan, nồng độ pH, loại trừ các vi khuẩn có hại… trong nước ngầm nhằm phục vụ cho ăn uống sinh hoạt Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt TCVN 5501-91, cung cấp nước sạch cho toàn bộ khu vực chợ; Hệ thống thoát nước, xử lý nước thải theo công nghệ Đan Mạch, công suất 1.500 m3/ngày, nước thải của khu vực được thoát tập trung vào hầm bơm sau đó đi qua hệ thống xử lý sẽ cho ra nước sạch đi ra ngăn thoát nước và thoát ra rạch; Trạm xử lý rác theo công nghệ ép rác kín, công suất 64 tấn/ngày, có 2 máy ép, lượng rác thu gom khoảng 50-60 tấn/ngày, rác sau khi ép được đưa vào bãi rác thành phố, nước thải ra được dẫn qua trạm xử lý nước thải; Hệ thống cáp điện thoại; Hệ thống quan sát bằng Camera để giúp công tác quản lý chợ đạt hiệu quả cao hơn; Hệ thống bảng điện tử để cung cấp thông tin trực tuyến cho thương nhân trong giao dịch

Với diện tích 30.690 m2 nhà lồng chợ A được phân chia thành 956 ô vựa cho các ngành hàng về nông sản thực phẩm Đến nay toàn bộ ô vựa đã được thuê kín nhưng chỉ tập trung kinh doanh 2 mặt hàng thế mạnh là Rau quả và trái cây, hoạt động của chợ đã đi vào ổn định và hiệu quả, lượng hàng hóa nhập chợ ngày càng tăng Trung bình mỗi ngày lượng hàng hóa nhập vào chợ lên đến hơn 2.000 tấn, trong đó trái cây chiếm khoảng 2/3 Ngoài ra, khi chợ hoạt động cũng đã tạo được công ăn việc làm cho hàng ngàn lao động trên điạ bàn quận kể cả số lao động di dời từ các chợ Cầu Muối, Cầu Ông Lãnh… Số lượng khách hàng giao dịch hàng đêm khoảng 15.000 người

Đến nay chợ đã đi vào hoạt động gần 3 năm và có nhiều chú trọng vào vấn đề môi trường như đầu tư hệ thống thu gom rác, xây dựng hệ thống xử lý nước thải… làm giảm thiểu ô nhiễm đảm bảo vệ sinh môi trường, tạo vẽ mỹ quan cho thành phố

2.1.1.3 Hướng phát triển trong tương lai

Công ty đang dự tính đến quí II năm 2006 là tiến hành xây dựng nhà lồng chợ B, để đưa vào khai thác kinh doanh với diện tích xây dựng 21.318 m2 gồm 280 ô vựa Nhà lồng chợ C với diện tích 1.943 m2 để đưa vào khai thác kinh doanh các mặt hàng cá thịt và thuỷ sản các loại Rút kết từ thực tế của nhà lồng Chợ A, nhà lồng Chợ B được thiết kế hiện đại hơn và diện tích của các ô vựa đa dạng hơn, phù hợp với nhu cầu sử dụng của thương nhân đang kinh doanh tại chợ Kích thước mỗi ô vựa từ 18 đến 25 m2 Mỗi ô vựa được thiết kế phân định vị trí bến bãi thuận lợi nhất để giao thương và lên xuống hàng hoá dễ dàng và nhanh chóng

Hiện nay Công ty đang phấn đấu xây dựng chợ thành một trung tâm giao dịch nông sản văn minh, thiết lập một sàn đấu giá nông sản hiện đại, một trung tâm xuất nhập khẩu hỗ trợ đắc lực cho nhu cầu xuất khẩu của nông dân, góp phần phát triển mạnh hoạt động thương mại dịch vụ trên địa bàn quận Thủ Đức và toàn thành phố nói chung

Nhằm đáp ứng nhu cầu về nhà ở cho bà con thương nhân, công ty dành gần 30.000m2 cho khu nhà phố Hiện nay một số thương nhân đã xây dựng xong và đăng ký định cư lâu dài tại chợ Ngoài ra Công ty còn xây dựng khu nhà nghỉ, khách sạn phục vụ cho nhu cầu nghỉ ngơi của các tiểu thương phương xa khi đến giao nhận hàng tại chợ

2.1.2 Nhiệm vụ

Hàng nông sản thực phẩm được đưa từ các tỉnh miền Tây, miền Đông, Cao Nguyên, các nước lân cận qua hai đường vận chuyển thủy và bộ đưa về chợ và từ đây

phân phối các mặt hàng cho tiểu thương khắp các chợ trong thành phố Hoạt động của chợ thường diễn ra tấp nập từ 10h tối đến 5h sáng

2.1.3 Cơ cấu tổ chức và nhân sự

Sơ đồ 2.1 Cơ cấu tổ chức và nhân sự của công ty TNHH Quản lý và

kinh doanh chợ Nông sản Thủ Đức

CHỦ TỊCH CÔNG TY

GIÁM ĐỐC

PHÓ GIÁM ĐỐC

PHÒNG KINH DOANH

TỔ

KỈ

THUẬT

ĐỘI BỐC XẾP

PHÒNG NGHIỆP VỤ

TỔNG HỢP

PHÒNG KẾ TOÁN TÀI

VỤ

TỔ VỆ SINH

ĐỘI BẢO VỆ

TỔ KIỂM TRA GIÁM SÁT

TỔ TRẬT TỰ ĐÔ THỊ

TỔ QUẢN LÝ ĐIỀU HÀNH

TỔ THU PHÍ NHẬP CHỢ

2.2 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở CHỢ ĐẦU MỐI THỦ ĐỨC

2.2.1 Đặc tính của nước thải

2.2.1.1 Nguồn gốc phát sinh

- Nước sinh hoạt trong các khu hành chính, dịch vụ, của cư dân sống trong khu vực chợ

- Nước chảy tràn từ bể tự hoại của 5 nhà vệ sinh trong lồng chợ A

- Nước rửa các loại hàng hóa, nước rửa chợ

- Nước ép rác từ trạm xử lý rác của chợ

- Nước tưới cây

- Nước mưa chảy tràn trong khu vực chợ

2.2.1.2 Thành phần và đặc tính nước thải

Các chất chứa trong nước thải bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ và vi sinh vật Lượng chất hữu cơ chiếm 50 - 60% tổng các chất bao gồm các chất hữu cơ thực vật như: cặn bã thực vật, rau, hoa, quả, giấy…;và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của người và động vật, xác động vật… Xét theo đặc tính hóa học thì chất hữu cơ trong nước thải bao gồm protein chiếm 40 - 60%, hyđrat cacbon chiếm 25 - 50%, chất béo dầu mỡ khoảng 10% Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định bằng các chỉ tiêu BOD hoặc COD Lượng chất vô cơ trong nước thải chiếm khoảng 40 - 42% gồm cát, đất sét, axit, bazơ vô cơ… Vi sinh vật trong nước thải có nhiều loại như vi khuẩn, vi rút, nấm, rong, tảo, trứng giun sán…, một số loại vi sinh vật này có khả năng gây bệnh và có thể tạo thành dịch bệnh

Hiện tại trạm xử lý nước thải của chợ có công suất là 1.500 m3/ngày đêm Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào ở trạm xử lý nước thải như bảng 2.1

Bảng 2.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào ở

trạm xử lý nước thải của chợ Đầu mối Thủ Đức

2.2.1.3 Dự tính lưu lượng và đặc tính nước thải giai đoạn 2

Công ty đang dự tính tiến hành xây dựng nhà lồng chợ B, để đưa vào khai thác kinh doanh với diện tích xây dựng 21.318 m2 gồm 280 ô vựa Nhà lồng chợ C với diện tích 1.943 m2 để đưa vào khai thác kinh doanh các mặt hàng cá thịt và thuỷ sản các loại Và dự tính sẽ xây dựng khu phố chợ với diện tích gần 30.000 m3 cho những ai muốn định cư tại chợ, đồng thời sẽ xây thêm một số nhà nghỉ, khách sạn cho những tiểu thương ở xa khi đến chợ giao dịch Dự tính lượng nước thải trong giai đoạn 2 này khoảng 2.000 m3/ngày

đêm, trong đó lưu lượng nước thải thủy sản khoảng 500 m3/ngày đêm Ngoài ra, khi các mặt hàng cá thịt và thủy sản được đưa vào kinh doanh thì nồng độ nước thải khá lớn, ta có thể lấy kết quả phân tích nước thải đầu vào của chợ thủy sản Chánh Hưng như bảng 2.2

Bảng 2.2 Kết quả phân tích nước thải đầu vào chợ thuỷ sản Chánh Hưng

(nguồn: phân viện KHKT và bảo hộ lao động)

Tổng hợp số liệu của hai dòng nước này ta có thể ước tính được tính chất chung của nước thải ở chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2 bằng cách sử dụng công thức:

n

n n

Q Q

Q

C Q C

Q C Q C

+++

+++

=

2 1

2 2 1

Trong đó: C là nồng độ của dòng tổng hợp

C1, C2, …, Cn là nồng độ của dòng thứ 1, thứ 2, …, thứ n

Q1, Q2, …, Qn là lưu lượng của dòng thứ 1, thứ 2, …, thứ n Từ đó ta có thể dự tính nồng độ nhiễm bẩn của nước thải ở chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2 như bảng 2.3

Bảng 2.3 Chỉ tiêu nước thải đầu vào dự tính của chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2

2.2.2 Hệ thống xử lý nước thải của chợ

2.2.2.1 Sơ đồ công nghệ

Sơ đồ 2.2 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải hiện tại

của chợ Đầu mối Thủ Đức 2.2.2.2 Qui trình xử lý nước thải

Nước thải từ các khu vực buôn bán trong chợ theo mạng lưới thoát nước thải chảy đến trạm xử lý Tại đây nước thải được tiếp nhận chảy vào bể thu gom qua rổ chắn rác để loại bỏ sơ bộ các tạp chất có kích thước lớn như bao ni lông, vỏ hộp, các vụn phế phẩm to Các cặn bẩn này là nguyên nhân làm tắc nghẽn đường ống, làm hư bơm… Rác tích tụ phía trước rổ chắn rác sẽ được kéo lên định kỳ nhờ hệ thống ròng rọc, sau đó thu gom lại và được đưa lên thùng rác tập trung của chợ

Nước thải chảy vào bể thu gom nhằm tập trung lượng nước và ổn định dòng chảy Trong hầm bơm bố trí 2 bơm nước thải nhúng chìm bơm nước thải lên song chắn rác tự động Song chắn rác tự động có nhiệm vụ tiếp tục loại bỏ các cặn bẩn có kích thước nhỏ mà rổ chắn rác không giữ lại được, tránh gây ảnh hưởng đến các công trình đơn vị phía sau Nước thải sau khi qua song chắn rác chảy xuống bể điều hòa

NƯỚC THẢI

RỔ CHẮN RÁC

HẦM BƠM

MÁY SÀN RÁC

BỂ ĐIỀU HÒA

BỂ NÉN BÙN

MÁY ÉP BÙN

DUNG DỊCH

JAVEN

CẶN KHÔ NGĂN THOÁT NƯỚC

DUNG DỊCH POLYMER

Bể điều hòa có nhiệm vụ cân bằng lưu lượng và nồng độ Tại đây không khí được cấp vào nhằm khuấy trộn nước thải và tạo điều kiện hiếu khí tránh sự phân hủy kị khí gây mùi hôi Chất dinh dưỡng là NPK để cung cấp dưỡng chất cho vi sinh vật hoạt động và phát triển và tạo môi trường thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học sau đó Trong bể điều hòa có bố trí 2 bơm nước thải nhúng chìm để bơm nước lên bể Aeroten

Trong bể Aeroten, không khí được cấp nhờ 2 máy thổi khí hoạt động luân phiên 24/24h vi sinh trong bể Aeroten sẽ được bổ sung định kỳ mỗi tuần từ bùn tuần hoàn tại bể lắng Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2và H2O là giảm nồng độ bẩn trong nước thải

Sau quá trình xử lý sinh học, nước thải qua bể lắng đứng để lắng bùn trong nước thải Trong bể lắng đứng nước di chuyển từ trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di chuyển ngược từ dưới lên trên chảy vào máng thu nước để tràn sang bể khử trùng Quá trình phản ứng xảy ra trong ống trung tâm của bể lắng tạo ra các bông cặn có kích thước lớn nên dễ dàng lắng xuống đáy bể Đáy bể cấu tạo hình chóp để thu gom các cặn lắng Cặn lắng phải được xả ra mỗi ngày vào bể thu bùn bằng cách xả van bùn ở bên cạnh bể lắng đứng, thời gian xả bùn tùy thuộc vào lượng bùn nhiều hay ít, có thể theo dõi nước xả cho đến khi không còn đặc hoặc hơi trong là được, thông thường thời gian xả bùn từ 5–10 phút

Nước thải tiếp tục tự chảy đến bể khử trùng Tại đây dung dịch Javen được châm vào nhờ bơm định lượng Javen là chất oxi hóa mạnh sẽ oxi hóa màng tế bào gây bệnh và giết chúng Từ bể chứa, nước thải tự chảy đến ngăn thoát nước rồi được xả ra rạch

Bể khử trùng là công trình xử lý cuối cùng trong hệ thống xử lý nước thải Sau khi qua bể khử trùng, nước thải đã đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn loại B theo TCVN5945-1995 và có thể xả vào nguồn tiếp nhận

Phần bùn lắng ở bể thu bùn được đưa tới bể nén bùn Bể nén bùn có tác dụng làm giảm độ ẩm và thể tích của bùn, nước sau khi tách bùn quay ngược về bể điều hòa Bùn sau khi qua bể nén bùn sẽ được bơm đến máy ép bùn, ở đây bùn được làm khô hơn rồi được vận chuyển ra bãi thải Lượng nước từ máy ép bùn được đưa về bể điều hòa

2.2.2.3 Mặt bằng trạm xử lý nước thải

U H ÀNH

ẢO V

Ệ G N ÔN Û C À Ơ NHHA

ÂN

CO ÅNG V ÀO

Hình 2.1 Mặt bằng trạm xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức

2.3 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BỂ USBF ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Bể USBF được thiết kế dựa trên mô hình động học xử lý BOD, nitrat hóa (nitrification) và khử nitrat (dinitrification) của Lawrence và McCarty, lần đầu tiên được giới thiệu ở Mỹ những năm 1990, sau đó được áp dụng ở châu Âu từ năm 1998 trở lại đây Tuy nhiên, hiện nay trên thế giới mô hình của Lawrence và McCarty được áp dụng kết hợp trên nhiều dạng khác nhau tùy thuộc vào đặc điểm của mỗi nước

Ở nước ta cũng có một số nghiên cứu về công nghệ này như: “Nghiên cứu xử lý nước thải đô thị bằng công nghệ sinh học cải tiến USBF (the Upflow Slugde Blanket Filter)” được báo cáo tại hội nghị khoa học tháng 12-2005, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại Học Quốc Gia TP.HCM và đăng Tuyển tập các kết quả nghiên cứu khoa học

5 năm (2000-2005) khoa môi trường; “Nghiên cứu xử lý nước thải đô thị bằng công nghệ bùn hoạt tính cải tiến USBF (the Upflow Slugde Blanket Filter)” đề tài nghiên cứu khoa học cấp bộ (trọng điểm Đại Học Quốc Gia) Kết quả nghiên cứu trong các báo cáo này thì hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm là khá cao, nước thải sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn loại

A Hiệu quả xử lý cụ thể của một số chỉ tiêu như sau: SS 96%, COD 97,5%, BOD5 99,2%,

N 96,6% và P 95,24%

Hình 2.1 Bể USBF bằng thép không gỉ ở Strathmore, Alberta, Anh

CHƯƠNG III– NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Xác định hiệu quả xử lý COD theo tải lượng: thay đổi thời gian lưu nước để khảo sát hiệu quả xử lý nước thải của mô hình

- Xác định lượng bùn hoạt tính tuần hoàn thích hợp: thay đổi lượng bùn hoạt tính tuần hoàn để xác định lượng bùn thích hợp tuần hoàn cho hệ thống

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Mô hình bể USBF

Hình 3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của mô hình USBF

Ghi chú:

T1 Thùng chứa nước thải

T2 Ngăn thiếu khí (Anoxic)

T3 Ngăn hiếu khí

T4 Ngăn lắng lọc (USBF)

P1 Bơm nước thải

P2 Bơm bùn

P3 Bơm khí nén

V1 Van nước thải

V2 Van tuần hoàn bùn

V3 Van xả bùn V4, V5: Các van khí nén Q1 Lưu lượng kế nước thải Q2 Lưu lượng kế bùn tuần hoàn

Q3 Lưu lượng kế khí nén

K Thanh phân phối khí S1, S2, S3, S4, S5: Các vị trí lấy mẫu

3.2.1.1 Cấu tạo mô hình

Cấu tạo mô hình được trình bày ở hình 1 Mô hình có thể tích 100 lit gồm có 3 module chính: ngăn thiếu khí (Anoxic), ngăn hiếu khí (aerobic) và ngăn lắng lọc bùn sinh học dòng ngược (USBF) Nước thải trong thùng chứa T1 được sục khí liên tục nhằm cân bằng nồng độ trong suốt quá trình thí nghiệm và tránh hiện tượng phân hủy kị khí gây mùi hôi Sau đó nước thải được máy bơm định lượng P1 vào ngăn thiếu khí, bơm P1 được trang

bị van điều chỉnh lưu lượng V1 và lưu lượng kế Q1 để kiểm soát lưu lượng nước thải bơm vào hệ thống Nước thải từ ngăn thiếu khí T2 tự chảy đến ngăn hiếu khí T3 theo nguyên lý bình thông nhau qua khe hở ở phần dưới mô hình Không khí được cấp vào ngăn hiếu khí T3 bằng hệ thống sục khí bao gồm các ống phân phối khí (diffuser) K phân bố dưới đáy ngăn hiếu khí và được nối với máy thổi khí P3, lưu lượng khí được theo dõi và điều chỉnh bằng lưu lượng kế Q3 và van V4 Nước thải tiếp tục đi qua ngăn lắng T4 theo nguyên lý bình thông nhau qua khe hở giữa vách ngăn của ngăn USBF và chảy ngược lên máng thu nước đặt phía trên ngăn USBF và dẫn nước sau xử lý ra ngoài Bùn lắng đọng dưới đáy ngăn lắng sẽ được bơm bùn P2 bơm tuần hoàn lại ngăn thiếu khí T2, một phần sẽ được thải bỏ qua van xả V3 Lưu lượng bùn tuần hoàn được kiểm soát và điều chỉnh bằng van V2 và lưu lượng kế Q2 Các thiết bị cần thiết khác bao gồm: 1 máy bơm nước thải đầu vào, 1 máy bơm bùn và 1 máy thổi khí, 2 lưu lượng kế nước, 1 lưu lượng kế khí, van điều chỉnh, thanh phân phối khí…

3.2.1.2 Nguyên tắc hoạt động của mô hình

Mô hình được thiết kế nhằm kết hợp các quá trình loại bỏ C, quá trình nitrat hóa/khử nitrat và loại bỏ dinh dưỡng (N, P) Nước thải trước khi xử lý bằng mô hình được lấy từ bể điều hòa đã được loại bỏ chất rắn, sau đó được bơm định lượng vào ngăn thiếu khí trộn lẫn với dòng tuần hoàn bùn, ngăn này có vai trò như ngăn chọn lọc thiếu khí (Anoxic selector) thực hiện hai cơ chế chọn lọc động học (Kinetic selection) và chọn lọc trao đổi chất (Metabosilism selection) để làm tăng cương hoạt động của vi sinh vật tạo bông nhằm tăng cường hoạt tính của bông bùn và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật hình sợi gây vón bùn và nổi bọt Quá trình loại bỏ C, khử nitrate và loại bỏ P diễn ra trong ngăn này Sau đó nước thải chảy tự động từ ngăn thiếu khí qua ngăn hiếu khí nhờ khe hở dưới đáy ngăn USBF Ở đây Oxy được cung cấp nhờ các ống cung cấp khí qua một máy bơm khí Nước thải sau ngăn hiếu khí chảy vào ngăn USBF và di chuyển từ dưới lên, ngược chiều với dòng bùn lắng xuống theo phương thẳng đứng Đây chính là giai đoạn thể hiện ưu điểm của hệ thống do kết hợp cả lọc và xử lý sinh học dùng chính khối bùn hoạt tính Phần nước trong đã đươc xử lý phía trên chảy tràn vào mương thu khí đầu ra và tự động chảy ra ngoài Một phần hỗn hợp nước thải và bùn trong ngăn này được tuần hoàn trở lại ngăn thiếu khí

3.2.1.3 Các quá trình diễn ra trong hệ thống

- Quá trình khử C

Đây là một trong các quá trình chính được thiết kế cho mô hình USBF Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải vì nó ảnh hưởng đến các quá trình khác Các vi sinh vật sử dụng nguồn C từ các chất hữu cơ của nước thải để tổng hợp các chất cần thiết cung cấp cho sinh trưởng và phát triển, sinh sản tế bào mới…Trong mô hình USBF, quá trình khử C được diễn ra ở cả 3 ngăn thiếu khí, hiếu khí và ngăn USBF

- Quá trình nitrat hóa (Nitrification) và khử nitrat hóa (Detrinification)

Trong tất cả các phương pháp được sử dụng để loại bỏ nitơ, kết hợp hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat là phương pháp có hiệu suất cao, ổn định và giảm giá thành xử lý

do đơn giản được hệ thống, tiết kiệm diện tích cho việc thiết lập hệ thống Trong mô hình nghiên cứu này, hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat được kết hợp trong một hệ thống nhưng diễn ra trong hai ngăn khác nhau là ngăn thiếu khí và ngăn hiếu khí

Quá trình nitrat hóa diễn ra chủ yếu trong ngăn hiếu khí của hệ thống Đây là quá trình tự dưỡng, vi khuẩn oxy hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước (trước hết là Amonia,

NH4+) để lấy năng lượng cung cấp cho sự phát triển và sinh sản của chúng

NH4+ + 2 O2 è NO3- + 2 H+ + H2O Quá trình diễn ra qua hai giai đoạn nối tiếp nhau: giai đoạn nitrit hóa và giai đoạn nitrat hóa

+ Giai đoạn nitrit hóa: NH4+ sẽ được oxy hóa thành nitrit nhờ vi khuẩn nitrit

hóa (Nitrosomonas và Nitrosospira) theo phương trình phản ứng sau:

NH4+ + 1,5 O2 è NO2- + 2 H+ + H2O + Giai đoạn nitrat hóa: NO2- sẽ được chuyển thành NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa (Nitrobacteria) theo phương trình phản ứng sau:

NO2- + 0,5 O2 è NO3Quá trình khử nitrat diễn ra chủ yếu trong ngăn thiếu khí, là quá trình khử nitrat tạo

-ra sản phẩm cuối cùng là nitơ phân tử

NO3- è N2Trong quá trình này dòng tuần hoàn bùn từ ngăn hiếu khí đến ngăn thiếu khí đóng một vai trò rất lớn về mặt cung cấp nguyên liệu cho vi sinh vật hoạt động kể cả NO3- (sản phẩm của quá trình nitrat hóa diễn ra trong ngăn hiếu khí) Đồng thời dòng tuần hoàn bùn sẽ mang theo các vi sinh vật, nguồn C tham gia vào quá trình Đây cũng là một trong những ưu điểm của mô hình này là do sự liên kết giữa các module thực hiện các chức năng khác nhau trong cùng một hệ thống đơn giản

- Quá trình khử Phospho

Phospho có trong nước thải cả dưới dạng các hợp chất vô cơ và hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng P dưới dạng orthophosphate, polyphosphate để duy trì hoạt động, dự trữ và vận chuyển năng lượng và phát triển tế bào mới…

Trong mô hình USBF, việc kết hợp 3 module thiếu khí, hiếu khí và lọc sinh học cùng với dòng tuần hoàn bùn hoạt tính tạo nên dòng liên tục Quá trình khử P được kết hợp với quá trình khử C, quá trình nitrat hóa và khử nitrat Việc kết hợp các module cũng như các quá trình hỗ trợ của các vi sinh vật được luân phiên trong các điều kiện thiếu khí và yếm khí, từ đó thúc đẩy các quá trình xử lý diễn ra vượt trội hơn mức bình thường

Nước thải vào ngăn thiếu khí đầu tiên, ở đây trong môi trường thiếu khí, các vi khuẩn sẽ tác động phân giải các hợp chất chứa P trong nước thải để giải phóng P Dòng P hòa tan (Soluble phosphorus) từ ngăn thiếu khí theo dòng nước qua ngăn hiếu khí được các

vi khuẩn ưa P hấp phụ và tích lũy Các vi khuẩn này hấp phụ P cao hơn mức bình thường

vì ngoài việc phục vụ cho việc tổng hợp và duy trì tế bào, vận chuyển năng lượng, chúng còn tích lũy một lượng dư vào trong tế bào để sử dụng cho giai đoạn hoạt động sau Trong ngăn USBF, nhờ quá trình lắng của bùn hoạt tính nên P sẽ được loại bỏ Ngoài ra, nhờ dòng bùn hoạt tính tuần hoàn trở lại nên một số vi khuẩn ưa P sẽ được tuần hoàn trở lại ngăn thiếu khí sẽ tiếp tục phát triển và hấp phụ các P hòa tan có trong ngăn hiếu khí

- Quá trình lọc sinh học và lắng trong ngăn USBF

Ngăn USBF là một module đóng vai trò cực kỳ quan trọng, ưu điểm chính của mô hình được thể hiện ở module này Quá trình lọc dòng ngược với quá trình lắng diễn ra ở đây Ngăn USBF có dạng hình trụ chóp ngũ diện úp ngược, đáy là hình chữ nhật hướng lên, đỉnh hướng xuống, mặt bên là các hình tam giác Vì vậy việc thu hồi bùn lắng và tuần hoàn bùn rất thuận lợi và dễ dàng Từ trên xuống dưới, ngăn USBF có thể chia thành 3 vùng: vùng nước trong trên cùng, vùng tiếp theo là vùng có lớp bùn lơ lững chưa lắng đóng vai trò như một lớp lọc sinh học và cuối cùng ở đáy là vùng nén của bùn lắng Dòng hỗn hợp nước thải và bùn đi vào ngăn USBF từ dưới di chuyển lên trên nên dòng hỗn hợp nước thải chứa bùn hoạt tính sẽ có vận tốc giảm dần, nghĩa là bùn hoạt tính sẽ di chuyển chậm dần và lơ lững trong vùng bùn lơ lững lâu hơn do các lý do sau:

+ Do hình dạng của ngăn USBF có thể tích tăng dần từ dưới lên tạo nên gradient vận tốc di chuyển của dòng nước và bùn hoạt tính giảm dần từ dưới đáy lên trên theo phương thẳng đứng

+ Do các hạt bùn gắn kết lại với nhau tạo ra các bông bùn, chúng tạo ra một lớp cản làm giảm vận tốc dòng vào và đóng vai trò như một lớp lọc Khi các bông bùn đủ nặng chúng sẽ lắng xuống đáy tạo nên gradient vận tốc di chuyển của của dòng bùn lắng từ trên xuống ngược với dòng dịch chuyển của nước

+ Sự tuần hoàn bùn hoạt tính ở đáy ngăn USBF tạo ra một gradient vận tốc hướng xuống Điều này thật có ý nghĩa vì hiệu suất lọc và tiếp tục xử lý sinh học sẽ nâng cao hơn so với bể lọc truyền thống

3.2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của hệ thống, dưới đây là một số điều kiện cơ bản ảnh hưởng tới sự phát triển của vi sinh vật và đến khả năng xử lý của hệ thống:

- Chế độ thủy động: Chế độ thủy động là một trong những yếu tố rất quan trọng trong quá trình xử lý vì nó ảnh hưởng tới sự tiếp xúc của bùn hoạt tính với nước thải, trạng thái lơ lững và sự phân bố bùn lơ lững đồng đều…Yêu cầu phải đảm bảo dòng thủy động như yêu cầu thiết kế, nếu không thì hệ thống sẽ không vận hành được hay hiệu quả xử lý không cao

- Hàm lượng oxy hòa tan (DO): Đây là một trong các thông số quan trọng nhất trong xử lý nước thải Nhu cầu DO tùy thuộc vào yêu cầu thiếu khí, kỵ khí hay hiếu khí Trong mô hình này, DO trong ngăn thiếu khí vào khoảng 0,2mg/l và trong ngăn hiếu khí là khoảng 2 – 4 mg/l Như vậy ngăn thiếu khí không cần sục khí còn ngăn hiếu khí phải sục khí Các bóng khí phải thật mịn để có thể dễ dàng hòa tan vào trong nước thải

- Nhiệt độ: Nhiệt độ trong hệ thống ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật và khả năng hòa tan của oxy hòa tan trong nước Nếu nhiệt độ quá cao thì vi sinh vật có

thể bị chết Ngược lại nếu nhiệt độ quá thấp , quá trình thích nghi, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật sẽ bị chậm lại, quá trinh nitrat hóa, lắng,… bị giảm hiệu suất rõ rệt Nhiệt độ tối ưu là khoảng từ 20 – 350C phù hợp với nhiệt độ phòng thí nghiệm

- pH: Ảnh hưởng tới sự tồn tại và các quá trình hoạt động của hệ thống enzyme vi sinh vật, các quá trình lắng, tạo bông bùn… ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý vi sinh vật Khoảng pH tối ưu là từ 6,5 – 8,5 Nước thải đô thị thường có khoảng pH này

- Yếu tố dinh dưỡng (cơ chất hay chất nền): Các chất dinh dưỡng như C, N, P … Đây là các yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Do đó, quá trình vận hành phải theo dõi yếu tố này Ở một số hệ thống xử lý nước thải người

ta thường bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật Tuy nhiên trong mô hình USBF thì không cần thiết phải thêm vào do thiết kế quá trình đặc biệt đã đảm bảo các điều kiện dinh dưỡng hỗ trợ lẫn nhau của các công đoạn của vi sinh vật, mặt khác trong nước thải hầu như đã chứa đủ những chất dinh dưỡng cần thiết

3.2.2 Chế độ vận hành

3.2.2.1 Vị trí lắp đặt mô hình

Mô hình được lắp đặt và vận hành tại khuôn viên trạm xử lý nước thải chợ Đầu mối nông sản thực phẩm Thủ Đức nhằm thuận tiện cho việc lấy nước thải và bùn

Hình 3.1 Mô hình bể USBF tại chợ Đầu mối Thủ Đức 3.2.2.2 Mẫu nước thải

Mẫu nước thải nghiên cứu là nước thải chợ, nước thải này có đặc tính ô nhiễm chất hữu cơ và dinh dưỡng cao được lấy từ bể điều hòa của trạm xử lý nước thải, chuyển vào thùng chứa của mô hình, tại đây có hệ thống sục khí để cân bằng nồng độ trong suốt quá trình thí nghiệm

3.2.2.3 Bùn hoạt tính

Được lấy tại bể lắng 2 của trạm xử lý, cung cấp dinh dưỡng, Oxy, nước thải trong bể riêng để tạo hoạt tính bùn, duy trì nồng độ bùn X = 10.000 – 15.000 mg/l và SVI = 80 –

120 Kiểm tra các thông số trên trước khi pha vào mô hình

3.2.2.4 Xác định các thông số động học các quá trình khử các chất dinh dưỡng trong vùng thiếu khí, hiếu khí và lắng

- Bước 1: Vì mô hình được đặt tại vị trí lấy mẫu nước và mẫu bùn nên không cần nhiều thời gian để chạy giai đoạn thích nghi Giai đoạn này ta lấy nước thải chạy với thời gian lưu nước (HRT) khoảng 4h (bơm nước với lưu lượng bơm Q = 13,825L/h) , nồng độ bùn trong ngăn hiếu khí (X) khoảng 3500 Tính toán lượng bùn cần tuần hoàn theo lý thuyết là Qbth = 0,72 L/h

- Bước 2: Thay đổi nồng độ bùn để xác định lượng bùn tối ưu: giữ nguyên tỷ lệ tuần hoàn bùn, tăng nồng độ bùn trong mô hình bằng cách không thải bỏ bùn, lấy mẫu nước thải tại ngăn hiếu khí để xác định nồng độ bùn, theo dõi cho đến khi nào hiệu suất xử lý COD giảm xuống thì ngưng thí nghiệm

3.2.2.5 Xác định thời gian lưu nước tối ưu để xử lý chất dinh dưỡng

- Bước 4: Thay đổi lưu lượng cấp vào từ thấp đến cao, thời gian lưu nước giảm dần, 8h, 6h, 4h, 3h, 2h và1h ở ngăn hiếu khí Lấy mẫu trước và sau xử lý để xác định hiệu suất xử lý COD

- Bước 5: Thay đổi lượng tuần hoàn bùn theo tuần tự 50%, 60%, 70%, 80%, 90% và 100% Lấy mẫu trước và sau xử lý để xác định hiệu suất xử lý COD

3.2.3 Phương pháp phân tích

Mẫu được lấy dựa theo thời gian lưu nước của hệ thống và được phân tích tại phòng thí nghiệm của Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường và Tài nguyên Cách phân tích mẫu được liệt kê ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Các phương pháp phân tích mẫu nước

CHƯƠNG IV – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI BAN ĐẦU

Kết quả phân tích nước thải lấy tại bể điều hòa của trạm xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức như bảng 4.1

Bảng 4.1 Tính chất nước thải đầu vào mô hình

4.2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG HỌC

Sử dụng hai phương trình sau để tìm các thông số động học (K, Ks, Y và Kd) từ các số liệu thu thập được:

K S K

K S S

X U

.1

0

+

=-

d su c

K X

Đồ thị xác định K và Ks

4.2.1 Xác định tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (1/ngày) và hằng số bán tốc độ Ks

(mg/L)

Các thông số động học để xác định tốc độ sử dụng cơ chất riêng K (1/ngày) và hằng số bán tốc độ Ks (mg/L) được trình bày ở bảng 4.3 và hình 4.1

Bảng 4.3 Các thông số dùng để tính tốc độ sử dụng cơ chất riêng K

(1/ngày) và hằng số bán tốc độ K s (mg/L)

Trong đó: X (mg/L) là nồng độ bùn trong ngăn hiếu khí

q (ngày) là thời gian lưu nước trong ngăn hiếu khí

S0, S (mg/L) là nồng độ COD đầu vào và đầu ra của ngăn hiếu khí

S S

X y

Đồ thị xác định Y và K d

4.2.2 Xác định hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào

Các thông số động học để xác định tốc độ sử dụng cơ chất cực đại Y (mgVSV/mg) và hệ số phân hủy nội bào Kd (1/ngày) được trình bày ở bảng 4.4 và hình 4.2

Bảng 4.4 Các thông số dùng để tính hệ số năng suất sử dụng cơ

chất cực đại Y và hệ số phân hủy nội bào K d

Trong đó: X là nồng độ bùn trong ngăn hiếu khí

qc là tuổi của bùn

S0, s là nồng độ COD đầu vào và đầu ra ngăn hiếu khí

c

y q

1

= ;

X

S S x

q

-= 0

Hình 4.2 Đồ thị xác định Y và K d

Từ hai đồ thị của hình 4.1 và 4.2 ta có thể xác định kết quả các thông số động học như sau: K = 1,47; Ks = 74,545; Y = 1,89; Kd = 0,07 Ý nghĩa của các thông số động học này như sau:

Tốc độ sử dụng cơ chất riêng K = 1,47 ngày-1 nghĩa là 1g bùn hoạt tính sẽ tiêu thụ hết 1,47g COD trong một ngày Tốc độ này khá lớn chứng tỏ khả năng sử dụng các chất dinh dưỡng của vi sinh vật là khá cao

Hằng số bán tốc độ Ks = 74,545 mg/L nghĩa là tại thời điểm tốc độ tăng trưởng bằng ½ tốc độ cực đại thì nồng độ cơ chất (COD) bằng 74,545

Hệ số năng suất sử dụng cơ chất cực đại Y = 1,89 mgVSV/mg nghĩa là cứ tiêu thụ 1mg COD thì có 1,89 mg bùn hoạt tính được sản sinh Hệ số này là rất cao chứng tỏ khả năng hấp thu cơ chất của bùn hoạt tính là rất lớn hay hoạt tính của bùn rất mạnh

Hệ số tốc độ phân hủy nội bào Kd = 0,07 ngày-1 nghĩa là trong một ngày, cứ 1g sinh khối được tạo ra thì 0,07g bị mất đi để duy trì tế bào mới hay bị chết đi hay bị tiêu thụ bởi các VSV ở bậc dinh dưỡng cao hơn Hệ số này tương đối cao, điều này được giải thích bằng tuổi của nồng độ bùn cao Hơn nữa phần sinh khối chết đi đóng vai trò quan trọng cho hệ thống USBF vì chúng cung cấp nguồn Cacbon và năng lượng nội tại cho các VSV ở ngăn thiếu khí khi chúng được tuần hoàn trở lại

Các thông số động học trên đã chứng minh vì sao mô hình bể USBF lại có hiệu quả xử lý cao

4.3 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BÙN TỐI ƯU

Kết quả xử lý COD theo nồng độ bùn được trình bày ở bảng 4.5 và hình 4.3 ta thấy nồng độ bùn hoạt tính có thể duy trì đến rất cao, nồng độ bùn đến 5000 mg/L mà hiệu quả xử lý vẫn đạt 80,1% Nồng độ bùn tối ưu là khoảng 3500 mg/L, ở nồng độ nhỏ hơn 3500 mg/L thì hiệu quả xử lý tăng khi nồng độ bùn tăng, còn với nồng độ lớn hơn 3500 mg/L thì ngược lại

Lúc đầu, khi hàm lượng bùn thấp thì hàm lượng VSV thấp nên VSV không thể sử dụng hết các chất hữu cơ có trong nước thải nên hiệu quả xử lý không cao Khi tăng nồng độ bùn lên thì lượng VSV bắt đầu tăng và hiệu quả xử lý các chất hữu cơ tăng nhanh một cách đáng kể Tuy nhiên, khi hàm lượng bùn quá nhiều thì số lượng VSV quá cao, trong nước thải không đủ nguyên liệu và Oxy cho quá trình phát triển của VSV, chúng sẽ cạnh tranh về dinh dưỡng và năng lượng, nhu cầu về Oxy trong ngăn hiếu khí sẽ tăng lên đáng kể Các VSV dần dần chuyển qua giai đoạn hô hấp nội bào, làm giảm hoạt tính và số lượng VSV và hệ quả là làm giảm hiệu quả khử COD

Bảng 4.5 Hiệu quả xử lý COD theo nồng độ bùn X (mg/L)

Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD theo nồng độ bùn X (mg/L)

4.4 XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD THEO TẢI LƯỢNG

Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng COD được trình bày ở bảng 4.6 và hình 4.4 Tải trọng thích hợp khoảng 2,34 kgCOD/m3.ngày, hiệu quả xử lý đạt tới khoảng 91,9% Khi tải trọng tăng dần đến 2,34 kgCOD/m3.ngày thì hiệu quả tăng dần Nếu tải trọng quá nhỏ thì lượng chất hữu cơ cung cấp cho VSV không đủ để thực hiện các quá trình xử lý nên hiệu quả xử lý không cao Còn nếu tải lượng quá lớn thì lượng chất hữu cơ sẽ vượt xa mức đồng hóa của VSV tham gia quá triình xử lý nên hiệu quả xử lý cũng giảm đáng kể

Bảng 4.6 Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng L (kgCOD/m 3 ngày)

Hiệu quả xử lý COD theo tải trọng

Hình 4.4 Hiệu quả xử lý COD theo tải lượng L (kgCOD/m3.ngày)

4.5 XÁC ĐỊNH LƯỢNG BÙN HOẠT TÍNH TUẦN HOÀN THÍCH HỢP

Hiệu quả xử lý COD theo lượng bùn hoạt tính tuần hoàn được trình bày ở bảng 4.7 và hình 4.5 Lượng bùn hoạt tính tuần hoàn thích hợp là khoảng 80% lượng bùn sinh ra trong ngăn USBF Hiệu quả xử lý COD thích hợp khi lượng bùn tuần hoàn khoảng 80%, nếu lượng bùn tuần hoàn nhỏ hơn thì hiệu quả xử lý không cao vì lượng VSV sinh ra không đủ để tiêu thụ hết các chất ô nhiễm có trong nước thải Còn nếu tuần hoàn bùn quá nhiều thì lượng VSV quá nhiều sẽ xảy ra những tranh chấp về dinh dưỡng và năng lượng, làm giảm hoạt tính và số lượng của VSV nên hiệu quả xử lý giảm

Bảng 4.7 Hiệu quả xử lý COD theo lượng bùn hoạt tính tuần hoàn (%)

4.6 HIỆU QUẢ XỬ LÝ CÁC CHỈ TIÊU KHÁC

Hiệu quả xử lý một số chỉ tiêu như pH, độ đục, BOD5, åN, åP và SS được trình bày ở bảng 4.8 Ta thấy pH sau xử lý tăng so với pH ở đầu vào, chứng tỏ khả năng xử lý của các sinh vật là khá tốt vì quá trình sinh học hiếu khí thường làm pH tăng Hiệu quả xử lý độ đục không cao nhưng độ đục đầu vào của nước thải ở đây không cao, chỉ tiêu này có thể không cần quan tâm trong hiệu quả xử lý của mô hình

Hình 4.5 Hiệu quả xử lý COD theo lượng bùn hoạt tính tuần hoàn (%)

Hiệu quả xử lý BOD5 của mô hình khá cao, đạt đến 91% Hiệu quả xử lý cao như vậy có thể giải thích do vai trò của ngăn thiếu khí và việc kết hợp các quá trình loại bỏ chất hữu cơ với các quá trình khác Phần lớn chất hữu cơ được tiêu thụ hết ở ngăn thiếu khí để các VSV sử dụng cho các quá trình xử lý trong ngăn này, hơn nữa phần hữu cơ còn lại sẽ được phân hủy tiếp ở ngăn hiếu khí và ngăn USBF Ở đây quá trình loại bỏ Cacbon diễn ra liên tục làm cho hiệu quả xử lý tăng lên đáng kể so với các mô hình truyền thống

Hiệu quả xử lý Nitơ đạt đến 87%, nhờ xen kẽ các quá trình nitrit hóa, nitrat hóa và khử nitrat trong các ngăn khác nhau của hệ thống đã hỗ trợ tích cực trong việc xử lý Nitơ Hiệu quả xử lý Phospho đạt 80%, nồng độ Phospho đầu vào không lớn nên nồng độ Phospho của nước thải sau xử lý là khá nhỏ

Hiệu quả xử lý SS cũng khá cao, đạt tới 85%, nó thể hiện ưu điểm của quá trình lọc ngược bùn sinh học của ngăn USBF cũng như toàn bộ hệ thống Ngoài ra đặc tính của bùn, quá trình ổn định và lắng bùn cũng ảnh hưởng tới hiệu suất xử lý

Bảng 4.8 Hiệu quả xử lý pH, độ đục, BOD 5 , åN, åP và SS

Đầu vào

Đầu

ra

H (%)

Đầu vào

Đầu

ra

H (%)

Đầu vào

Đầu

ra

H (%)

Đầu vào

Đầu

ra

H (%)

CHƯƠNG V – THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỢ ĐẦU

MỐI THỦ ĐỨC GIAI ĐOẠN II

5.1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

Lưu lượng và tính chất nước thải của chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2 được dự tính ở phần 2.2.1.3 Lưu lượng trung bình là khoảng 2000 m3/ngày đêm Nồng độ ô nhiễm COD, BOD là tương đối cao, còn hàm lượng N, P thì nằm lân cận tiêu chuẩn thải loại B Tỷ lệ BOD5/COD khoảng 0,56, tỷ lệ này rất thích hợp để xử lý sinh học

Theo dự tính trong giai đoạn 1 thì giai đoạn 2 sẽ sử dụng công nghệ của giai đoạn

1, tức là sẽ xây thêm hầm bơm, bể điều hòa, bể Aeroten, bể lắng bùn hoạt tính giống như

ở giai đoạn 1 với công suất là 1500m3/ngày đêm Các công trình như bể khử trùng, bể nén bùn thì sử dụng cho cả 2 giai đoạn Và các bể trên sẽ được xây vào chỗ đất trống đã qui hoạch trong trạm xử lý nước thải

Tuy nhiên, theo như dự tính thì lưu lượng ở giai đoạn 2 tới 2000 m3/ngày đêm nên nếu xây dựng các bể theo tính toán ở trên thì hệ thống sẽ bị quá tải Với diện tích đã qui hoạch sẵn thì không thể tăng diện tích của các bể để đáp ứng công suất xử lý Vì vậy, ở giai đoạn 2 cần sử dụng bể USBF vào dây chuyền công nghệ để đáp ứng những yêu cầu trên Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chợ Đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2 đước trình bày ở

sơ đồ 5.1

Sơ đồ 5.1 Dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải chợ Đầu

mối Thủ Đức giai đoạn 2

BỂ NÉN BÙN

NƯỚC THẢI

RỔ CHẮN RÁC HẦM BƠM MÁY SÀN RÁC BỂ ĐIỀU HÒA

BỂ USBF MÁY THỔI KHÍ

DUNG DỊCH POLYMER