bể aerotank trong xlnt

GIỚI THIỆU Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học hiện nay đang được ứng dụng và sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới nói riêng và tại Việt Nam nói riêng, xử lý bằng biện pháp sinh học

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG



QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CHUYÊN ĐỀ

BỂ AEROTANK

Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn: T.S PHẠM ANH ĐỨC

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014

MỤC LỤC

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 4

1 GIỚI THIỆU 4

2 MỤC TIÊU 4

3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 4

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 4

5 GIẢI TRÌNH 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7

1.1 NƯỚC THẢI 7

1.1.1 Khái niệm về nước thải 7

1.1.2 Thành phần gây nhiễm bẩn nước 7

1.2 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ 8

1.2.1 Giới thiệu chung 8

1.2.2 Điều kiện nước thải đi vào quá trình 8

1.2.3 Vi sinh trong quá trình 9

1.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH 9

1.4 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VI SINH VẬT 11

1.4.1 Nhiệt độ 12

1.4.2 pH 13

1.4.3 Oxy 13

1.4.4 Độ độc 14

CHƯƠNG 2: BỂ AEROTANK 15

2.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ BỂ AEROTANK 15

2.2 ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG 15

2.3 CẤU TẠO 16

2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 18

2.5 PHÂN LOẠI 19

2.5.1 Aerotank truyền thống 19

2.5.2 Bể Aerotank tải trọng cao nhiều bậc 20

2.5.3 Bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định 21

2.5.4 Bể aerotank thông khí kéo dài 22

2.6 ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA BỂ AEROTANK 24

2.6.1 Ưu điểm 24

2.6.2 Nhược điểm 24

2.7 ỨNG DỤNG 25

2.7.1 Xử lý nước thải bệnh viện 25

2.7.1.1 Giới thiệu 25

2.7.1.2 Vật liệu và phương pháp áp dụng 26

2.7.2 Xử lý nước thải công nghiệp chế biến thuỷ sản 27

2.7.3 Xử lý nước thải công nghiệp chế biến mỳ ăn liền 28

2.7.4 Xử lý nước thải công nghiệp chế biến mỳ ăn liền 28

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ VẬN HÀNH BỂ AEROTANK TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 29

3.1 TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ 29

3.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ 29

3.3 VẬN HÀNH BỂ 42

CHƯƠNG 4 NHỮNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP KHI VẬN HÀNH BỂ AEROTANK VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 44

4.1 CÁC SỰ CỐ KHI VẬN HÀNH VÀ CÁCH KHẮC PHỤC 44

KẾT LUẬN 48

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

1 GIỚI THIỆU

Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học hiện nay đang được ứng dụng và sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới nói riêng và tại Việt Nam nói riêng, xử lý bằng biện pháp sinh học được ứng dụng phổ biến tại các nhà máy, xí nghiệp mang quy mô lớn, nó mang lại hiệu quả xử lý cao và chất lượng xử lý tốt, đồng thời tránh gây ô nhiễm môi trường

Xử lý hiếu khí có thể là một lựa chọn khi quỹ đất không đủ để xây dựng các bể tự hoại truyền thống hoặc các cánh đồng hấp thụ tự nhiên Ngày nay, ngày càng nhiều nhà cửa

và khu thương mại nhỏ mọc lên ở khu vực nông thôn, và những nơi đó thường không

có hệ thống thoát nước tập trung Trong những tình huống này, nước thải phải được xử

lý một cách triệt để trước khi thải ra môi trường Tùy thuộc vào quy định của địa phương, mà quá trình xử lý hiếu khí có thể được áp dụng để giảm diện tích vùng đất bị nhiễm bẩn hoặc độ sâu của nước bẩn ngấm vào đất Việc ứng dụng xử lý hiếu khí có thể mở ra triển vọng lớn để phát triển những vùng đất trước đây không thể xử lý được nước thải do hạn chế quỹ đất Vì vậy, trong chuyên đề này sẽ giới thiệu về phương pháp xử lí nước thải sinh học hiếu khí bằng bể Aerotank

2 MỤC TIÊU

Mục tiêu của chuyên đề là cung cấp kiến thức cơ bản về phương pháp xử lí sinh học hiếu khí, giới thiệu và tính toán thiết kế cũng như vận hành bể Aerotank, các sự cố thường gặp và khắc phục bể để từ đó giúp mọi người hiểu được những lợi ích cũng như hạn chế của bể nhằm lựa chọn áp dụng cho phù hợp các trường hợp khác nhau

3 NỘI DUNG THỰC HIỆN

Nội dung: Trong chuyên đề này sẽ đề cập đến các khái niệm, nguyên tắc hoạt động

của bể xử lí sinh học hiếu khí, cách tính toán thiết kế bể, đưa ra các sự cố và cách khắc phục thường gặp của bể Aerotank

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Để thực hiện được chuyên đề này, tôi đã nhận được sự hộ trợ từ Th.S Phạm Anh Đức, khoa Môi trường & Bảo hộ lao động trường Đại học Tôn Đức Thắng

Chuyên đề được thực hiện thông qua việc dịch và tham khảo từ các bài báo, tạp chí tiếng Anh, tiếng Việt, tóm tắt bài giảng liên quan khác Đây là lần đầu tiên tôi được

thực hiện chuyên đề theo phương pháp mới nên chắc hẳn còn nhiêu sai sót Mong nhận được sự góp ý của giảng viên bô môn để chuyên đề được hoàn thiện hơn, xin chân thành cảm ơn

5 GIẢI TRÌNH

[1] Aerobic Treatment Prepared by Jun Zhu, Extension Engineer

[2] Aerobic Treatment Units, Environmental Health Directorate, Department of Health, Western Australia 2011

[3] Aerobic Degradation by Microorganisms, Wolfgang FritscheMartin Hofrichter, Jena, Germany

Sử dụng đoạn 1, đoạn 3  trang 147

[4] Aerobic Treatment of Wastewater and Aerobic Treatment Units, Buchanan and Seabloom, 11/2004

Sử dụng đoạn 1  trang 3, đoạn 1 và 3 trang 4, bảng 1 trang 5, đoạn 1  trang 8, đoạn

1  trang 11, đoạn 1  trang 20

[5] Biological Wastewater Treatment, Arun Mittal, 08/2011

Sử dụng đoạn 1 phần Introduction, trang 32

[6] Bacterial Metabolism in Wastewater Treatment Systems, Claudia Gallert and Josef Winter

[7] Combined Anaerobic-Aerobic System For Treatment Of Textile Wastewater, Mahdi Ahmed et al, Journal of Engineering Science and Technology, Vol 2, No 1 (2007) 55-69

Sử dụng đoạn 2  trang 12

[8] CHAPTER 13 ACTIVATED SLUDGE PLANTS, TM 5-814-3/AFM 88-11, Volume III

[9] Evaluation ofAnaerobic-Aerobic Wastewater Treatment Plant Operations, E Gašpariková1, Š Kapusta, I Bodík, J Derco, K Kratochvíl, Polish Journal of Environmental Studies Vol 14, No 1 (2005), 29-34

[10] http://www.environmental-expert.com/services/wastewater-definition-of-117681

[11]http://www.brighthubengineering.com/geotechnical-engineering/96062-spreadsheets-for-activated-sludge-waste-water-treatment-calculations/#imgn_3

[12] Rezace A et al Hospital wastewater treatment using an integrated anaerobic aerobic fixed film bioreactor American Journal of Environmental Sciences1 (4) 2005: 259-263

[13] Rebecca Dohse và Amy Heywood – groundwater pollution primer, civil Engineering, Virginia Techc

[14] Maintenance of aerobic wastewater treatment systems Level 1Citi Centre Building

11 Hindmarsh Square Adelaide SA 5000

[15] Tsai C.T, Lin S.T Disinfection of hospital waste sludge using hypochlorite and chlorine dioxide Journal Applied Microbiology 1999: 827-833

Sử dụng đoạn 1 đoạn 2  trang 1

[16] The Biological Basis of Wastewater Treatment Peter Spencer Davies B.Sc, Ph.D Strathkelvin Instruments Ltd 1.05 Kelvin Campus, West of Scotland Science Park Glasgow G20 0SP, UK

[17] Waste Water Treatment Plant Elmhurst, Illinois A Virtual Tour Secondary Treatment Text by Dennis Streicher, Assistant Director of Public Works, Elmhurst, IL Pictures, Chemistry , and Web Site by Charles Ophardt, Professor of Chemistry, Elmhurst College, copyright 1999

[18] Wastewater treatment: Understanding the activated sludge process, Mark Sustarsic, Tetra Tech NUS, www.aiche.org/cep , November 2009

[19] WASTE WATER TREATMENT MANUALS PRIMARY, SECONDARY and TERTIARYTREATMENT, Environmental Protection Agency Ardcavan, Wexford, Ireland Environmental ProtectionAgency 1997

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 NƯỚC THẢI

1.1.1 Khái niệm về nước thải

 Nước thải xuất phát từ hai nguồn chính: là nước thải của con người và là quá trình thải từ ngành công nghiệp sản xuất Tại Anh, tổng khối lượng nước thải từ các ngành công nghiệp lớn khoảng 7 lần so với nước thải sinh hoạt Nếu không được xử lý, và thải trực tiếp ra môi trường, các nguồn tiếp nhận sẽ trở nên bị ô nhiễm và các bệnh truyền qua đường nước sẽ được phân bố rộng rãi

 Nước thải là tất cả các loại nước đã bị ảnh hưởng xấu về chất lượng bởi ảnh hưởng của con người ở các thể rắn, lỏng và khí Nó bao gồm chất thải lỏng thải ra từ các khu dân cư, từ kinh doanh thương mại, công nghiệp, hoặc nông nghiệp và có thể bao gồm một loạt các chất gây ô nhiễm tiềm năng và nồng độ Ở đây cần hiểu là sự ô nhiễm nước (water pollution) xảy ra khi các chất nguy hại xâm nhập vào nước lớn hơn khả năng tự làm sạch của chính bản thân nguồn gốc của nước

 Nước thải công nghiệp bao gồm (bùn, cát, kiềm, dầu, dư lượng hóa chất), nước làm mát công nghiệp, nước quá trình sản xuất

 Nước thải chưa xử lý (untreated wastewater) là nước nguồn tích lũy các chất độc hại lâu cho con người và các sinh vật khác Sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải là để tạo ra các chất khí nặng mùi Thông thường, nước thải chưa xử lý có nguyên nhân gây suy giảm cơ thể do nó chứa các loại chất độc phức tạp hoặc mang các thuận lợi chất dinh dưỡng cho việc phát triển cho các loại vi khuẩn, các thực vật thủy sinh nguy hại

1.1.2 Thành phần gây nhiễm bẩn nước

 Các chất hữu cơ

- Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo nguồn động và thực vật

- Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: chất hữu cơ có vòng thơm, hợp chất Clo hữu cơ, Photpho hữu cơ

- Một số HCHC có độc tính cao: HC Phenol, HC Cacbuahidro, Chất BVTV, xà phòng chất tẩy rữa,…

 Các chất vô cơ

- Các hợp chất chứa Nito: NH3, NO3-,

- Các hợp chất chứa Photpho: Ortho – phosphat - muối phosphat của axit phosphoric H2PO4

-, HPO4

2-, PO4

3 Các kim loại nặng: Pb, Hg, Cr, Cd, As,…

 Các vi sinh vật gây bệnh

- Vi khuẩn: VK tả Vibrio cholera, VK lị Disenteriae – Shigella, VK thương hàn Samonella typhos,…

- Vi rút, Vi nấm, Amip, Giun sán

 Thành phần trong pH (từ axit / kiềm sản xuất, mạ kim loại), chất thải độc hại (mạ kim loại, sản xuất hóa chất cyanide, sản xuất thuốc trừ sâu, vv) chất rắn và nhũ tương (sản xuất giấy, thực phẩm , bôi trơn và dầu thủy lực sản xuất, vv)

 Nước thải sinh hoạt được tạo thành chủ yếu là carbon hữu cơ, hoặc trong dung dịch hoặc các hạt vật chất Khoảng 60% là trong dạng hạt, và điều này, một chút trong chất là đủ lớn để gây ra các hư hại của hệ thống ngưng lại Hạt 1nm đến 100μm vẫn còn hệ thống ngưng lại trong dạng keo và trong khi điều trị trở nên hấp phụ trên các flocs của bùn hoạt tính

1.2 KHÁI QUÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ

1.2.1 Giới thiệu chung

 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân hủy những hợp chất hữu cơ

 Các chất hữu cơ sau khi phân hủy trở thành nước, những chất vô cơ hay các khí đơn giản

1.2.2 Điều kiện nước thải đi vào quá trình

 Không chứa các chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vsv trong nước thải Chú ý đến hàm lượng các kim loại nặng Thứ tự mức độ độc hại của các kim loại: Sb > Ag > Cu > Hg > Co ≥ Ni ≥ Pb > Cr+3 > V ≥

Cd > Zn > Fe

 CHC có trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn Cacbon và năng lượng cho vsv (hidratcacbon, protein, lipit hòa tan,…)

 COD/BOD ≤ 2 hoặc COD/BOD ≥ 0.5  xử lý sinh học hiếu khí

 COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó gồm có xenlulozo, hemixenlulozo, protein, tinh bột chưa tan  xử lý sinh học kỵ khí

 Giá trị pH phải tối ưu, thường nằm trong khoảng 6.5 – 8.8; khoảng giá trị tốt nhất từ 6.8 – 7.4

 Xử lí sinh học là một phần không thể thiếu của bất kì một nhà máy xử lí nước thải từ một thành phố hoặc của một ngành công nghiệp có chứa nhiều hợp chất hữu cơ Nó đem lại nhiều lợi ích kinh tế về vốn đầu tư, chi phí vận hành và hiệu quả đạt được

 Xử lí nước thải sinh học có 2 loại là: xử lí sinh học hiếu khí và kị khí Hầu hết các vi sinh vật phân hủy đều thích hợp với điều kiện hiếu khí hơn là điều kiện kị khí xử lí nước thải sinh học hiếu khí là quá trình lợi dụng các vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ phức tạp trở thành dạng đơn giản và từ đó cải thiện chất lượng của nước thải

 Nhiệt độ của nước thải từ 28 – 37 oC

 Nồng độ oxy hòa tan trong nước thải phải phù hợp

1.2.3 Vi sinh trong quá trình

 Hầu hết người ta cho rằng vi khuẩn và một số loài vi sinh vật khác là một phần không mong muốn có trong nước thải Trong thực tế, chỉ một phần nhỏ vi khuẩn được tìm thấy trong nước thải thật sự gây bệnh Xử lý nước thải hiếu khí, thúc đẩy quá trình phát triển tự nhiên của VSV như một cách thức để cải tạo nước thải Nói cách khác, vi sinh vật giống như những “công nhân” của nhà máy xử lý nước thải

1.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP BÙN HOẠT TÍNH

 Quá trình bùn hoạt tính là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất của

xử lý nước thải sinh học trên thế giới Quá trình này, có khoảng 100 năm, xuất hiện lần đầu ở Anh vào năm 1914 bởi hai kỹ sư, Edward Ardern và

WT Lockett, và nhanh chóng được đưa vào sử dụng rộng rãi Một nhà máy xử lý nước thải bùn hoạt tính với một bể sục khí và lắng thứ cấp (và thường bao gồm cả một lắng chính) có loại bỏ nhu cầu oxy sinh hóa và chất rắn lơ lửng từ nước thải chảy đến là chức năng chính của nó Sơ đồ dòng chảy điển hình cho một nhà máy xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính, bao gồm xử lý sơ bộ như là bước đầu tiên và khử trùng như là bước cuối cùng

 Quá trình bùn hoạt tính là một phương pháp thường được sử dụng cho xử

lý nước thải và chất thải nước Nó được đặc trưng bởi sự thiếu thiết bị có liên quan, mục tiêu kiểm soát mà không phải lúc nào cũng được đưa ra, việc sử dụng các thông tin định tính trong việc ra quyết định và cơ chế hành vi sinh học cơ bản chưa được hiểu rõ

 Bùn hoạt tính bao gồm những sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc dạng bông với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%) Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là chất rắn của rêu, tảo và các phần sót rắn khác nhau Bùn hiếu khí ở dạng bông bùn vàng nâu, dễ lắng là hệ keo vô định hình Những sinh vật sống trong bùn là vi khuẩn đơn bào hoặc đa bào, nấm men, nắm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và động vật hạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là ấu trùng sâu bọ Vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt tính là vi khuẩn, có thể chia ra làm 8 nhóm:

- Alkaligenes- Achromobacter

- Pseudomonas

- Enterobacteriaceae

- Athrobacter bacillus

- Cytophaga- Flavobacteriaum

- Pseudomonas- Vibrio aeromonas

- Achrobacter

- Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micococus

 Trong nước thải có các tế bào của Zooglea có khả năng sinh ra bào nhầy

xung quanh tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khó lắng các chất màu chất gây mùi… và phát triển thành các bông cặn Các bông cặn này khi được khuấy đảo và thổi khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc Những hạt bông này khi ngừng thổi khí hoặc khi các cơ chất cạn kiệt, chúng sẽ lắng xuống tạo ra bùn hoạt tính

 Nguyên tắc của công nghệ này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH… thích hợp Quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí

Hình 1.2: Bể bùn hoạt tính 1.4 QUÁ TRÌNH SINH TRƯỞNG VI SINH VẬT

 Yếu cố cơ bản của vi sinh vật đóng vai trò trong quá trình bùn hoạt tính là để chuyển đổi và hòa tan các chất hữu cơ dạng hạt, đo được nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), trong khối tế bào Trong quá trình bùn hoạt tính truyền thống, các vi sinh vật sử dụng oxy để phân huỷ chất hữu cơ (thực phẩm) cho sự sinh trưởng và phát triển Theo thời gian nước thải di chuyển qua bể sục khí và lượng dinh dưỡng (BOD) giảm cùng với sự tăng lên của khối vi sinh vật

 Trong khi yêu cầu chất nền chính là carbon, tăng trưởng cũng phụ thuộc vào lượng nitơ và phốt pho Tỷ lệ tối ưu của C: N: P trong dung dịch hỗn hợp thường được cho là 100: 5: 1 Tỷ lệ các chất dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt được ổn định khác nhau theo báo cáo là