Bước đầu xây dựng cơ sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật kỵ khí

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI I.1 Lý hình thành đề tài: Lên men sinh metan hình thức biến đổi sinh khối thành lượng biết từ lâu Về chất trình lên men kỵ khí dạng ngun liệu khác nhau: phế thải nông nghiệp, phế thải nhà máy thực phẩm, nhà máy đường, nước thải sinh hoạt thành phố cụm dân cư thành lượng tái sinh CH CO2 Quá trình lên men tạo CH thực quần thể nhiều loài vi sinh vật khác điều kiện kỵ khí Theo tính tốn tận dụng hết nguồn phế thải trái đất hang năm tạo khoảng 200 tỉ m khối khí sinh học, tương đương khoảng 150 - 200 triệu nhiên liệu khoảng 20 triệu bã nguồn phân bón hữu chất lượng cao Việt Nam nước có mật độ dân số cao Dân số chủ yếu sản xuất nông nghiệp Trong năm gần cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa xem chìa khóa để phát triển đất nước Do đó, hàng loạt khu cơng nghiệp, khu chế xuất sở sản xuất hình thành Từ vấn đề ô nhiểm môi trường phát sinh ngày nóng bỏng Trong q trình sản xuất nơng nghiệp ngồi sản phẩm thu tạo lượng chất thải nước thải lớn Phần lớn lượng nước thải chưa xử lý Đặc biệt nước thải chăn ni có chứa hàm lượng chất hữu cao, xử lý phương pháp sinh học kỵ khí để thu hồi khí sinh học tạo lượng biogas phân hữu để bón cho trồng Ngược lại nước thải loại không xử lý triệt để dể dàng gây mùi thối, khó chịu, nhiễm môi trường xung quanh Mặt khác phát triển cơng nghiệp hóa, đại hóa phát sinh nhiều loại nước thải có hàm lượng chất hữu cao, nước thải từ nhà máy sản suất chế biến thực phẩm Các loại nước thải xử lý đạt hiệu phương pháp sinh học hiếu khí, hay phương pháp học, hóa học hóa lý đặc trưng nhiểm chất hữu nồng độ cao chúng Để giải khó khăn phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện kỵ khí lựa chọn phù hợp, xét chi phí đầu tư chi phí vận hành SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Tuy nhiên, thực tế phương pháp áp dụng số hệ thống xử lý nước thải chất thải có hàm lượng chất hữu cao, tài liệu lý thuyết phương pháp hạn chế, chưa nghiên cứu nhiều, tài liệu rời rạc chưa xếp lại thành hệ thống có tính logic chặt chẽ Do đó, đề tài “bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí” hình thành với mong muốn bổ sung hồn chỉnh sở lý thuyết có liên quan q trình phân hủy kỵ khí nước thải sinh hoạt công nghiệp I.2 Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu: I.2.1 Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng bổ sung, biên hội, xếp, lựa chọn tài liệu làm sở lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí I.2.2 Nội dung nghiên cứu:  Tổng quan nước thải phương pháp xử lý nước thải  Tổng quan trình sinh học xử lý nước thải  Xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện kỵ khí: hóa sinh học q trình, vi sinh vật học trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí, yếu tố ảnh hưởng đến trình,… I.2.3 Phương pháp nghiên cứu:  Do đề tài hình thành cở sở lý thuyết mà khơng tiến hành thí nghiệm hay tiến hành làm thực nghiệm nên phương pháp nghiên cứu chủ yếu phương phương pháp hồi cứu:  Trong trình thực đề tài, tiến hành thu thập, sưu tầm thơng tin, tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ tạp chí, sách báo, giáo trình, internet,…từ kiến thức lựa chọn tổng hợp lại làm sở cho trình thực đề tài I.2.4 Giới hạn đề tài: Thời gian nghiên cứu: 12 tuần SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI II.1 Tổng quan nước thải: II.1.1 Khái niệm: Nước thải nước qua sử dụng sinh hoạt, sản xuất nước chảy tràn qua vùng ô nhiễm tùy vào điều kiện hình thành, nước thải chia thành nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp nước thải nước mưa chảy tràn Như nước bị ô nhiễm có nguồn gốc từ tự nhiên người gây ra:  Nguồn gốc tự nhiên: mưa, lũ lụt, gió bão,…các tác nhân đưa vào nguồn nước chất thải bẫn, vi sinh vật có hại, kể xác chết chúng  Nguồn gốc người: chất thải độc hại chủ yếu dạng lỏng hoạt động người gây như: nước thải sau dùng sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, bệnh viện,… II.1.2 Phân loại nước thải: II.1.2.1 Nước thải sinh hoạt: Là nước thải sau người sử dụng vào mục đích tắm, giặt, nhà vệ sinh, nước rửa, hồ bơi…Chúng chứa khoảng 52% chất hữu 48% chất khống Ngồi ra, nước thải sinh hoạt chứa nhiều loài sinh vật gây bệnh độc tố chúng Phần lớn virut, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lỵ, vi khuẩn gây bệnh thương hàn Đặc điểm nước thải sinh hoạt hàm lượng chất hữu cao không bền sinh học Nước thải sinh hoạt phát sinh từ hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ bố trí địa bàn rộng lớn, khó thu gom triệt để xếp vào nguồn phát tán Chất hữu chứa nước thải sinh hoạt bao gồm hợp chất protein (40 – 50%); hydratcacbon (40 – 50%); chất béo (5 – 10%) Ở khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không xử lý nguồn gây ô nhiễm môi trường trầm trọng SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Lượng nước thải sinh hoạt dao động phạm vi lớn, tùy thuộc vào mức sống thói quen người dân, ước tính 80% lượng nước cấp Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, vượt yêu cầu cho xử lý sinh học Một tính chất đặc trưng nước thải sinh hoạt tất hợp chất hữu phân hủy sinh học khoảng 20 – 40% BOD thoát khỏi trình xử lý sinh học với bùn lắng Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng (g/người.ngày) Chất rắn lơ lửng 70 – 145 Amoni (N-NH4) 2,4 – 4,8 BOD5 nước lắng 45 – 54 Nitơ tổng – 12 Tổng photpho 0,8 – 4,0 COD 72 – 102 Dầu mỡ 10 – 30 Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO – 1992 SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN Tải lượng ô nhiễm (kg/ngày) 89 – 184,5 3,1 – 6,2 57,2 – 68,7 7,6 – 15,2 1,02 – 5,1 91,6 – 127,7 12,7 – 38,1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bảng 2.2: Thành phần trung bình nước thải sinh hoạt Mức độ ô nhiễm Nặng Trung bình Nhẹ 1.000 500 200 STT Các chất có nước thải (mg/l) Tổng chất rắn Chất rắn hòa tan 700 350 120 Chất rắn khơng hòa tan 300 150 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 Chất rắn lắng 12 Oxy hòa tan 0 Ni tơ tổng 85 50 25 Ni tơ hữu 35 20 10 N-NH3 50 30 15 10 N-NO2 0,1 0,05 11 N-NO3 0,4 0,2 0,1 12 Clorua 175 100 15 13 Độ kiềm (mg CaCO3) 200 100 50 14 Chất béo 40 20 15 Tổng photpho Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh hoc - 2007 II.1.2.2 Nước thải công nghiệp: Là nước thải sau trình sản xuất, phụ thuộc vào loại hình cơng nghiệp xuất khai thác chế biến nguyên liệu hữu vô Nước thải cơng nghiệp thường có lưu lượng lớn nồng độ chất nhiễm cao có mức độ khác tùy thuộc vào loại hình cơng nghiệp cơng nghệ lựa chọn Nhìn chung, nước thải nhà máy thực phẩm chứa đầy đủ chất dinh dưỡng SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI thích hợp cho xử lý sinh học Còn nước thải nhà máy hóa chất lại chứa nhiều chất khơng thích hợp cho phương pháp sinh học Bảng 2.3: Nồng độ chất ô nhiễm nước thải số ngành công nghiệp Ngành công nghiệp Nhà máy luyện thép Xi mạ Nhựa dẻo Các chất ô nhiễm NH3-N N hữu Phenol Cr+6 COD TOD Nồng độ (mg/l) 200 100 2.000 – 550 23.000 8.800 COD 2.000 Phenol 200 – 2.000 Hồ thải từ công đoạn dán gỗ P-PO4 – 15 Phân bón BOD5 4.500 Chất rắn lơ lửng 10.000 Giết mổ gia xúc BOD5 400 – 2.500 Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000 Bột giấy giấy BOD5 100 – 350 Chất rắn lơ lửng 75 – 300 Thuộc da BOD5 700 – 7.000 Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000 Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học - 2007 II.2 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải: Các loại nước thải chứa tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất khác nhau: từ loại chất rắn không tan, đến loại chất khó tan hợp chất tan nước Xử lý nước thải loại bỏ tạp chất đó, làm lại nước đưa nước đổ vào nguồn đưa tái sử dụng Để đạt mục đích thường dựa vào đặc điểm loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Thơng thường có phương pháp xử lý nước thải sau:  Xử lý phương pháp học  Xử lý phương pháp hóa lý hóa học  Xử lý phương pháp sinh học  Xử lý phương pháp tổng hợp II.2.1 Xử lý nước thải phương pháp học: Trong nước thải thường có loại tạp chất cỡ khác theo, rơm cỏ, gỗ mẩu, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ, dầu mỡ nổi, cát sổi, vụn gạch ngói,…Ngồi có loại hạt lơ lửng dạng huyền phù khó lắng Tùy theo kích cỡ, hạt huyền phù chia thành hạt chất rắn lơ lửng lắng được, hạt chất rắn keo khử đông tụ Các loại tạp chất dùng phương pháp xử lý học thích hợp (trừ hạt dạng chất rắn keo) Phương pháp dùng để tách chất khơng hòa tan phần chất dạng keo khỏi nước thải Sau số cơng trình xử lý nước thải phương pháp học phổ biến II.2.1.1 Song chắn rác: Có chức giữ lại rác thơ, giẻ, giấy, rác,vỏ hợp, mẩu đất đá, gỗ,… nhằm đảm bảo cho máy bơm, cơng trình thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Tùy vào kích thước mà ta phân loại song chắn rác thơ, trung bình, hay song chắn rác tinh Song chắn rác làm sắt tròn vng (sắt tròn có đường kính từ – 10mm), hai cách khoảng 60 – 100mm để chắn vật liệu thô 10 – 20mm để chắn vật liệu nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy góc 60 – 75o Vận tốc dòng chảy thường lấy từ 0,8 – 1m/s để tránh lắng cát II.2.1.2 Lưới lọc: Sau chắn rác, để loại bỏ tạp chất có kích thước nhỏ hơn, mịn ta đặt thêm lưới lọc Các vật thải giữ lại mặt lọc, phải cào lấy khỏi làm tắt dòng chảy SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Người ta thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ ngồi vào hay từ Trước chắn rác có lắp thêm máy nghiền để nghiền nhỏ tạp chất II.2.1.3 Thiết bị nghiền rác: Dùng để cắt nghiền rác thành hạt, mảnh nhỏ để trành làm tắc ống không gây hại cho bơm Tuy nhiên thực tế việc dùng máy nghiền rác thay cho xong chắn rác gặp nhiều khó khăn cho cơng trình xử lý lượng cặn tăng lên gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí thiết bị làm thống khí bể ( đĩa, lỗ phân phối khí tuabin…) II.2.1.4 Bể lắng cát: Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải cho chảy qua bể lắng Bể lắng loại bể, hố, giếng,…cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác : theo tiếp tuyến, theo dòng chảy ngang, theo dòng từ xuống tỏa chung quanh,… Nước qua bể lắng tác dụng trọng lực cát nặng lắng xuống đáy kéo theo phần chất đông tụ Cát lắng đáy bể thường chất hữu Sau lấy khỏi bể lắng cát, sỏi loại bỏ II.2.1.5 Tách dầu mỡ: Nước thải số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, lò mổ, xí nghiệp ép dầu,…thường có lẫn dầu mỡ Các chất thường nhẹ nước lên mặt nước Nước thải sau xử lý khơng có lẫn dầu mỡ phép cho chảy vào thủy vực Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ vào xử lý sinh học làm bít lỗ hổng vật liệu lọc, pin lọc sinh học làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính aeroten… Ngồi cách làm gạt đơn giản sợi quét mặt nước, người ta chế tạo thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lý nước thải II.2.1.6 Lọc học: Lọc dùng xử lý nước thải để tách tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng khơng lắng Trong loại phin lọc thường có loại phin lọc SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Phương trình phối hợp với phương trình có độ hoạt tính lớn µmax tích số tốc độ phân hủy chất đặc trưng với hệ số tăng trưởng vi sinh vật µmax = rx,max.Y đó:  Y: hệ số tăng trưởng vi sinh vật (gVSStạo thành/gCODloại bỏ)  rx.max: tốc độ phân hủy chất đặc trưng (gCODloại bỏ/gVSS.ngày) Thế vào phương trình ta có kết sau: µ=Y-b Những mối liên hệ áp dụng cho hệ thống lên men hỗn hợp, có khơng có lưu bùn hay tuần hồn bùn IV.7.2 Năng suất tạo sinh khối: Sự phân hủy hợp chất hữu điều kiện kỵ khí có liên quan trực tiếp đến q trình tạo khí metan Sản lượng khí sinh học dự báo từ phương trình sau: CxHyOz + (x – y/2 – z/4)H2O →(x/2 – y/8 – z/4)CO2 + (x/2 – y/8 – z/4)CH4 Sản lượng thực tế khí sinh học ln nhỏ sản lượng tính tốn theo phương trình, có phần chất dễ bị phân hủy sinh học chí có số chất ngăn cản q trình phân hủy bể IV.8 Các dạng cơng trình xử lý nước thải điều kiện kỵ khí: IV.8.1 Các dạng bể kỵ khí IV.8.1.1 Bể tự hoại: Được xây dựng cấu kiện bê tong đúc sẵn, gạch đá,…một ngăn hay nhiều ngăn với hai chức năng: lắng lên men cặn lắng, thường dùng cho hộ gia đình Bể tự hoại sử dụng xử lý cặn bùn hệ thống sử lý nước thải chế biến thủy sản, với thời gian lưu bùn từ – tháng, bùn nâng nhiệt đến 35 oC đáy bể có van tháo cặn Quá trình phân hủy bùn cặn tăng cường bùn khuấy trộn IV.8.1.2 Bể lắng hai vỏ: SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Được xây gạch bê tong cốt thép hình tròn hay chữ nhật, có đáy hình nón hay hình chop cựt để chứa phân hủy bùn cặn bể lắng hai vỏ có chức tương tự bể tự hoại, có cơng suất lớn Phía bể máng lắng đóng vai trò bể lắng ngang Nước chuyển động chậm qua máng lắng Bùn lắng theo khe trượt xuống ngăn lên men, phân hủy ổn định bùn cặn Bể lắng hai vỏ xử dụng cho công trình xử lý nước thải sinh hoạt có cơng suất nhỏ trung bình (Q20 >100 61 – 10 0,25 – 70-95 80-95 0,5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI năm Lọc kỵ khí Ky khí đệm giản – 15 10 – 40 >50 >100 1,5 – 1/24 – 70-90 60-85 nở Phân hủy kỵ khí tải trọng thấp cao dùng để tiền xử lý nước thải công nghiệp xử lý nước thải sinh hoạt thông số thiết kế cho mơ hình phân hủy ky khí tải trọng thấp (khuấy trộn không liên tục) tải trọng cao (có khuấy trộn bể) trình bày bảng 5.2 Bảng 4.7: Thông số thiết kế cho mơ hình phân hủy kỵ khí Thơng số Thời gian phân hủy, ngày Chất rắn hữu đầu vào, kg VSS/m3.ngày Tiêu chuẩn thể tích, m3/ngày Tải trọng thấp 30 – 60 0,0025 – 0,005 Tải trọng cao 10 – 20 0,009 – 0,025 Bùn ban đầu 0,566 – 0,849 0,4245 – 0,566 Bùn ban đầu bùn từ thiết bị lọc 1,132 – 1,416 0,166 – 0,208 Bùn thứ cấp bùn dư 1,132 – 1,698 Nguồn: Tom D.Reynolds – Texas A & M University 0,166 – 1,132 • Thiết kế bể phản ứng UASB: Thông thường, bể phản ứng kỵ khí thiết kế với tải trọng lớn so với yêu cầu thực tế, q trình hoạt động an tồn Tùy vào mức độ axit hóa, thành phần chất rắn lơ lửng chất độc có nước thải, tải trọng thiết kế tahi đổi theo Phương pháp chung để thiết kế tải trọng trường hợp ước tính sản lượng bùn tổng Đối với nguồn nước thải phức tạp có chứa lượng lớn chất rắn lơ lửng, tiêu chuẩn thiết kế dựa vào yêu cầu loại bỏ chất rắn lơ lửng SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bảng 4.8: Tải trọng thiết kế bể UASB nhiệt độ khác Nhiệt độ, oC Tải trọng thiết kế, kg COD/(m3.ngày) 10 1–3 15 3–7 20 – 15 30 15 – 20 40 20 – 30 Nguồn: Instruction manual for the understanding and use of anaerobic wastewater treatment method Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể UASB loại nước thải khác Nước thải COD vào Thời gian lưu Tải trọng Hiệu khử Nước thải (mg/l) 500-800 nước (h) – 10 (kgCOD/m3.ngày) – 10 COD (%) 70 – 75 sinh hoạt Nước thải nhà 20.000 – 10 14 – 15 60 máy rượu cồn Chế biến tinh 4.500-7.000 – 10 8–9 75 – 80 bột Chế biến sữa Xí nghiệp hóa 3.000-3.400 18.000 – 10 – 10 12 7–9 80 90 chất tổng hợp Chế biến rau 8.300 – 10 18 55 Giấy loại Chế biến thủy 7.700 2.300-3.000 – 10 – 10 12 – 10 80 75 – 80 sản Nguồn: Trịnh Xuân Lai, tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Có nhiều giá trị thiết kế khác thiết bị phân loại khí – bùn, vài giá trị có sẵn Chiều cao bể phản ứng: giá trị giới hạn tốc độ dòng chảy ngược tối đa bùn, thông thường tốc độ khoảng 1m/h tối đa Đối với bùn dạng hột, tốc độ đạt đến 5m/h Trong bể FBR vận tốc dòng chảy ngược vào khoảng 15m/h Lượng bùn hạt ban đầu: 20 – 30 g/l Tải trọng khởi động: 0,5 kg COD/(m3.ngày) Thời gian lưu nước: 0,2 – ngày Tải trọng hữu – 25 kg COD/(m3.ngày) CODvào: lên 20.000 mg/l pH thích hợp cho q trình phân hủy kỵ khí dao động khoảng 6,6 – 7,6 Do cần cung cấp đủ độ kiềm (1.000 – 2.000mg/l) Bảng 4.10: Một số thông số cần thiết cho tình tốn thiết kế bể metan Thông số Thời gian lưu chất rắn (ngày) Tải lượng chất rắn bay Bể tốc độ chuẩn 30 – 90 0,5 – 1,6 Bể tốc độ cao 10 – 20 1,6 – 6,4 4–6 35 – 50 4–6 45 – 55 (kg/m3.ngày) Nồng độ chất rắn tiêu hủy (%) Hiệu suất giảm chất rắn bay (%) Năng suất khí (m3/kg VSS nạp vào bể) 0,5 – 0,55 0,6 – 0,65 Hàm lượng CH4 (%) 65 65 Nguồn: Lương Đức Phẩm, công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học IV.10 Một số vấn đề cần lưu ý vận hành hệ thống xử lý nước thải điều kiện kỵ khí • Kiểm tra bể UASB:  Kiểm tra thiết bị phân tách bùn – khí có lắp đặt hay khơng  Kiểm tra van khóa nước có lắp đặt hay không SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI  Kiểm tra điểm thử mẫu có đủ hay khơng Thơng thường số lượng mẫu thử khoảng – điểm dọc theo chiều cao bể  Chuẩn bị thí nghiệm theo mẻ: vận hành hệ thống hoạt động quan trọng nhằm xác định hoạt động vi khuẩn metan bùn hoạt tính • Kiểm tra nước thải: Kiểm tra nồng độ hợp chất hữu nước thải: nồng độ COD < 100mg/l có vấn đề, hệ thống UASB xử lý nguồn nước thải Khi nồng độ COD > 50.000mg/l pha lỗng nước thải tuần hồn dòng thải Kiểm tra khả phân hủy sinh học nước thải: xác định biết lượng COD bể phản ứng metan sinh suốt trình phản ứng (khoảng 40 ngày) Kiểm tra xem nước thải có tính đệm hay khơng: kiểm tra khả làm môi trường đệm nước thải cách thêm vào 1g/l hay 40% COD nước thải COD nước thải nhỏ 2,5g/l Khi pH nước thải mức 6,5 cao hơn, nước thải đủ tốt để làm lớp đệm Kiểm tra lượng dinh dưỡng nước thải có đủ dể trì sinh trưởng vi khuẩn hay không Nhu cầu dinh dưỡng cho vi khuẩn thấp khơng có Nồng độ tối thiểu cần thiết chất dinh dưỡng (N, P, S) theo tỷ lệ sau: (COD/Y): N: P: S = (50/Y): 5:1: Các vi khuẩn metan có liên quan mật thiết đến nồng độ kim loại nặng nước thải (Fe, Ni, Co) Y (hệ số sinh khối) Kiểm tra xem nước thải có chứa nồng độ cao chất rắn lơ lửng không Trong trường hợp nước thải chứa chất rắn lơ lửng với nồng độ cao, hoạt động bể UASB khơng thể thích nghi Khi nồng độ lên đến 3.000mg/l chất rắn lơ lửng khả phản ứng sinh học, chúng giữ lại bể phản ứng theo dòng chảy ngồi tùy vào kích thước hạt bùn, hạt bùn có kích thước chúng tích lũy bể phản ứng SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Kiểm tra xem nước thải có chứa độc chất hay không (Kjehldal-N, NH 3-N, SO4, …) Bể UASB khơng thích hợp để xử lý nước thải nồng độ chất đạt đến giá trị giới hạn, ảnh hưởng không tốt vận hành hệ thống (nồng độ NH 3-N = 2.000mg/l, SO4 > 500mg/l, tỷ lệ COD/SO4 15,000mg/l,…) Kiểm tra nhiệt độ nước thải: nhiệt độ nước thải thấp 20 oC cần phải gia nhiệt cho hệ thống, nhiệt độ cao 60 oC khởi động hệ thống cần phải cẩn thận Nhiệt độ thích hợp để vận hành hệ thống từ 20 – 42oC • Hướng dẫn ứng dụng khả tuần hoàn: Nếu COD nước thải không đạt đến kg COD/m 3, việc tuần hồn khơng cần thiết, ngồi trừ nồng độ sunfit đạt đến 200mg/l Trong trường hợp này, việc tuần hoàn chọn để làm giảm nồng độ sunfit dòng vào xuống 100mg/l Khi nồng độ COD nước thải thai đổi từ – 20 kg COD/m 3, bắt đầu vận hành nên pha lỗng nồng độ COD xuống kg COD/m Với nồng độ nước thải cao, lên đến 20 kg COD/m thiết phải pha lỗng nước thải Tuy nhiên, nồng độ nước thải cao thường kèm theo độ mặn cao, dẫn đến tốc độ tạo sản phẩm metan thấp Vì vậy, trình tăng trưởng thu tốt nước thải pha loãng Tốt pha loãng đến nống độ kg COD/m 3, điều không thể, 20 kg COD/m3 nồng độ tối đa Cần trì nồng độ axit béo dễ bay (VFA) nước thải mức meq/l • Khởi động bể phản ứng UASB: Bước để khởi động hệ thống quan trọng Khi chất ban đầu tốt, vận hành bể phải cẩn thận Khi vận tốc dòng chảy ngược lớn, vi khuẩn bị đẩy khỏi bể phản ứng việc khởi động phải bắt đầu lại Để khởi động hệ thống hiệu quả, tải trọng chất vào khoảng kg COD/(m 3.ngày), với thời gian lưu nước tối thiểu 24 Tiếp theo cần kiểm tra thông số Nồng độ nước thải bao nhiêu: nồng độ nước thải < 5.000 mg COD/l khơng có vấn đề gì, ngoại trừ nước thải có chứa chất độc với nồng độ cao SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Khi nồng độ nước thải cao 5.000 mg COD/l, nên pha lỗng tuần hồn nước thải vận hành • Kiểm tra hoạt tính metan bùn ban đầu: Bắt đầu vận hành bể phản ứng cách cung cấp tải lượng vào đến thể tích bể, với nồng độ tối thiểu 0,2 kg COD/(m 3.ngày) thời gian lưu nước tối thiểu 24 (trước bể phản ứng vận hảnh hoàn hảo) Sau chờ ngày đầu tiên, kiểm tra xem lượng khí có đạt 0,1m3/ngày không Nếu không đạt giá trị này, tốt nên dừng cung cấp dòng vào chờ đến sản lượng khí tạo gia tăng ngày kế tiếp, sau lại tiếp tục cung cấp nước thải Kiểm tra lượng VFA thấp meq/l khơng Nếu khơng, dừng cung cấp dòng vào chờ khoảng tuần Giá trị VFA thấp hệ thống khởi động giúp cho vận hành hệ thống sau tốt Sauk hi cung cấp lại dòng thải, nên kiểm tra lại nồng độ VFA ngày lần đạt đến giá trị meq/l lại dừng cung cấp nước thải chờ cho giá trì giảm xuống duới meq/l Một trì tải trọng liên tục mức 0,2 kg COD/(m 3.ngày), pha trình khởi động hồn thành Bấy gia tăng tải trọng hữu mức cao Kiểm tra nước thải có pha lỗng khơng, khộng gia tăng thể tích tải trọng hữu Sau chờ ngày, kiểm tra nồng độ VFA có quay lại meq/l khơng Trong trường hợp VFA dòng thấp, lại tăng tải trọng thể tích hữu cơ, đồng thời giảm tác nhân pha lỗng gia tăng tốc độ dòng vào Khi nồng độ VFA gia tăng đến giá trị meq/l, giữ ổn định ý kiểm soát pH bể Hoạt động bể phản ứng khơng tốt mơi trường có tính axit Khi nồng độ VFA lên đến 15 meq/l, kiểm tra pH không giảm xuống 6,5, cần phải them NaOH, Ca(OH) hay NaHCO3, đồng thời quay lại bước đầu giảm tải trọng xuống 30% SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI V.1 Kết luận: Xử lý nước hải phương pháp sinh học kỵ khí phương pháp xử lý hiệu loại nước thải có nhiễm chất hữu cao mà phương pháp sinh học hiếu khí thường khơng áp dụng Đồng thời phương pháp giúp thu hồi sản phẩm có ích khí sinh học sử dụng nguồn lượng nguồn phân bón hữu chất lượng cao Trong 12 tuần thực đồ án, vấn đề tìm hiểu trình bày đồ án bao gồm:  Các biến đổi hóa sinh học giai đoạn q trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí  Các vi sinh vật chiếm ưu theo giai đoạn phân hủy khác theo hệ thống logic Trong giai đoạn có nhiều nhóm vi sinh vật khác tham gia vào trình phân hủy  Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy chất hữu vi sinh vật điều kiện kỵ khí ↔ Việc hiểu biết rõ đặc điểm giúp cho công tác thiết kế vận hành cơng trình xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí dễ dàng hiệu V.2 Kiến nghị: SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Do cơng trình nghiên cứu phương pháp phân hủy kỵ khí chất hữu hạn chế, đồng thời tài liệu đề cập nhiều đến vi sinh vật xử lý hợp chất hữu dễ phân hủy Đó khó khăn nay, nước thải ln có xuất chất hữu khó phân hủy Do cần có nhiều nghiên cứu sâu để tìm vi sinh vật có khả phân giải chất hữu loại Khi đó, tài liệu thiếu q trình bổ xung đầy đủ hơn, cho ta nhìn rõ nét phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 70 ... thường có phương pháp xử lý nước thải sau:  Xử lý phương pháp học  Xử lý phương pháp hóa lý hóa học  Xử lý phương pháp sinh học  Xử lý phương pháp tổng hợp II.2.1 Xử lý nước thải phương pháp học:... lý nước thải vi sinh vật kỵ khí I.2.2 Nội dung nghiên cứu:  Tổng quan nước thải phương pháp xử lý nước thải  Tổng quan trình sinh học xử lý nước thải  Xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện kỵ. .. tài bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí hình thành với mong muốn bổ sung hồn chỉnh sở lý thuyết có liên quan q trình phân hủy kỵ khí nước