Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ swim – bed quy mô phòng thí nghiệm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM, ngày … tháng … năm 20… GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (ký, ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP.HCM, ngày … tháng … năm 20… GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (ký, ghi rõ họ tên) Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 ĐẶT VẤN ĐỀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 1.1.2 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt 1.1.3 Tác động nước thải sinh hoạt đến môi trường 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.2.1 Phương pháp xử lý học 1.2.2 Phương pháp xử lý hóa học 1.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 10 1.2.4 Phương pháp xử lý bùn cặn 17 1.2.5 Phương pháp khử trùng 18 1.3 VI SINH VẬT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI 18 1.3.1 Sự sinh trưởng phát triển vi sinh vật 18 1.3.2 Các q trình sinh hóa xảy xử lý nước thải 21 1.4 CÔNG NGHỆ SWIM – BED 25 1.4.1 Sơ lược công nghệ Swim – bed 25 1.4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 25 1.4.3 Ưu, nhược điểm mơ hình Swim – bed 25 1.4.4 Một số nghiên cứu nước 26 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 29 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.2.1 Giới thiệu chung phương pháp nghiên cứu 29 2.2.2 Mơ hình nghiên cứu 30 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm i Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm 2.2.3 Vật liệu nghiên cứu 34 2.2.4 Phương pháp phân tích mẫu phịng thí nghiệm 36 2.2.5 Phương pháp xử lý phân tích số liệu 36 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD 38 3.2 KẾT QUẢ XỬ LÝ BOD 40 3.3 KẾT QUẢ XỬ LÝ TKN 42 3.4 KẾT QUẢ XỬ LÝ TSS 45 3.5 ĐÁNH GIÁ SINH KHỐI TẠO THÀNH 46 3.6 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÔNG NGHỆ SWIM – BED 47 3.6.1 Sơ đồ công nghệ 47 3.6.2 Nguyên lý hoạt động 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 Kết luận 50 Kiến nghị 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 52 Phụ lục bảng 52 Phụ lục hình 57 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm ii Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Nồng độ chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý Bảng 1.2 Một số vi khuẩn tham gia vào trình xử lý nước thải 20 Bảng 2.1 Kích thước ngăn mơ hình Swim – bed 30 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật thiết bị sử dụng mơ hình thí nghiệm 31 Bảng 2.3 Các thơng số vận hành mơ hình thí nghiệm sử dụng cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm 32 Bảng 2.4 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt đầu vào mơ hình thí nghiệm 34 Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật sợi giá thể biofringe 34 Bảng 2.6 Các phương pháp phân tích mẫu phịng thí nghiệm 36 Bảng 3.1 Gía trị thơng số giai đoạn thích nghi giai đoạn vận hành mơ hình Swim – bed 37 Bảng 3.2 Kết phân tích sinh khối cuối tải trọng 1.4 kgCOD/m3.ngày 47 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm iii Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Đường cong biểu diễn giai đoạn phát triển vi khuẩn số lượng theo thang logarit 19 Hình 1.2 Đường cong biểu diễn giai đoạn tăng sinh khối mẻ nuôi cấy vi sinh vật theo tang logarit 19 Hình 1.3 Sơ đồ mơ tả q trình sinh hóa khử Nitơ nước thải 22 Hình 1.4 Mặt cắt sợi sinh học 25 Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 29 Hình 2.2 Cấu tạo chi tiết mơ hình Swim – bed 30 Hình 2.3 Bố trí giá thể bể sinh học Swim - bed 32 Hình 2.4 Sơ đồ bố trí mơ hình thí nghiệm 33 Hình 2.5 Cấu trúc giá thể Biofringe 35 Hình 2.6 Mơ tả lớp màng Biofilm 35 Hình 3.1 Đồ thị biến thiên nồng độ COD hiệu xử lý COD tất tải trọng hữu 38 Hình 3.2 Chênh lệch nồng độ COD đầu vào đầu tất tải trọng 40 Hình 3.3 Đồ thị biến thiên nồng độ BOD5 hiệu suất xử lý BOD5 tất tải trọng 41 Hình 3.4 Biến thiên nồng độ COD BOD tất tải trọng 42 Hình 3.5 Đồ thị biến thiên hiệu xử lý BOD5 so với QCVN 14:2008/BTNMT 42 Hình 3.6 Đồ thị biến thiên nồng độ TKN hiệu suất xử lý TKN tất tải trọng 43 Hình 3.7 Chênh lệch nồng độ TKN đầu vào đầu tất tải trọng 44 Hình 3.8 Đồ thị biến thiên hiệu xử lý N_NH4+ so với QCVN 14:2008/BTNMT 44 Hình 3.9 Đồ thị biến thiên nồng độ TSS hiệu suất xử lý TSS tất tải trọng 45 Hình 3.10 Đồ thị biến thiên hiệu xử lý TSS so với QCVN 14:2008/BTNMT 46 Hình 3.11 Sinh khối tạo thành sau vận hành tải trọng 1.4 kgCOD/m3.ngày 47 Hình 3.12 Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed 48 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm iv Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TỪ TÓM TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT BF Biofringe BOD Biochemical Oxygen Demand BOD5 Biochemical Oxygen Demand days Nhu cầu oxy sinh hóa sau ngày Nhu cầu oxy sinh hóa Bộ Tài ngun Mơi trường BTNMT CAS Conventional Activated Sludge Bùn hoạt tính truyền thống COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DO Desolved Oxygen Oxy hồ tan nước MBR Membrane Bio Reactor MLSS Mixed Liquor Suspended Solids Hàm lượng chất rắn lơ lửng hỗn hợp bùn MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solids Hàm lượng chất rắn lơ lửng hòa tan hỗn hợp bùn Nước thải sinh hoạt NTSH OLR Organic Loading Rate QCVN Tải trọng hữu Quy chuẩn Việt Nam RBC Rotating Biological Contactor Đĩa lọc sinh học SBR Sequence Batch Reactor Xử lý sinh học dạng mẻ SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng SVI Sludge Volume Index Chỉ số thể tích bùn TKN Total Kjeldal Nitrogen Tổng Nitơ Kjeldal TP HCM UASB Thành phố Hồ Chí Minh Upflow anearobic sludge blanket SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Xử lý kỵ khí qua lớp cặn lơ lửng v Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Nước thải sinh hoạt nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng không xử lý trước thải ngồi mơi trường Hiện nay, nước thải xử lý nhiều phương pháp khác nhiên nhìn chung hiệu xử lý chưa cao, nhiều nhược điểm tốn diện tích, giá thành xây dựng vận hành cao, khả xử lý loại chất dinh dưỡng thấp, tải lượng ô nhiễm thấp lượng bùn thải lớn… Để hạn chế nhược điểm vấn đề đặt nghiên cứu tìm giải pháp nâng cao hiệu xử lý nhằm đem lại hiệu kinh tế, kỹ thuật đồng thời giải vấn đề môi trường Công nghệ Swim – bed công nghệ nghiên cứu ứng dụng năm gần đây, đặc biệt Nhật Bản Công nghệ kết hợp điều kiện thuận lợi q trình bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng bùn hoạt tính sinh trưởng bám dính Sử dụng giá thể sinh học Biofringe, giá thể thiết kế có bể mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofilm dính bám bề mặt giá thể, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật bám sinh sinh trưởng Một số nghiên cứu cho thấy cơng nghệ Swim – bed xử lý hiệu chất ô nhiễm tải trọng cao thời gian lưu ngắn, có tính khả thi áp dụng công nghệ để xử lý nước thải sinh hoạt Trên sở đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm” hình thành MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bể sinh học hiếu khí với cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Lắp đặt mơ hình Swim – bed vận hành thích nghi tải trọng hữu 0.3 kg COD/m3.ngày  Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý COD, BOD5, TKN, TSS nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swin – bed hiếu khí với tải trọng hữu 0.6, 1.0 1.4 kg COD/m3.ngày  So sánh kết với QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt  Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng công nghệ Swim – bed ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU  Nghiên cứu mơ hình sinh học sử dụng công nghệ Swim – bed quy mô phịng thí nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt  Nước thải sử dụng nghiên cứu nước thải thực lấy từ khách sạn New Wolrd Sài Gòn SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm  Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý COD, BOD5, TKN, TSS nước thải sinh hoạt tải trọng hữu 0.3, 0.6, 1.0 1.4 kg COD/m3.ngày Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học Công nghệ Swim – bed kết hợp trình sinh trưởng lơ lửng q trình sinh trưởng bám dính Điều giúp nâng cao nồng độ hoạt tính sinh khối Từ tăng tốc độ phân hủy chất hữu vi sinh vật, nâng cao hiệu xử lý Ý nghĩa thực tiễn Với công nghệ Swim – bed thành phần gây ô nhiễm nước thải sinh hoạt xử lý tương đối triệt để để nâng cao hiệu xử lý đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn mặt mơi trường Ngồi ra, cơng nghệ có lượng bùn sinh ít, thể tích cơng trình nhỏ, tiết kiệm diện tích dễ dàng cho việc nâng cao tải trọng xử lý SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt (NTSH) nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân… Chúng thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ, cơng trình cơng cộng khác sở sản xuất NTSH trung tâm đô thị thường thoát hệ thống thoát nước dẫn sơng kệnh rạch, cịn vùng ngoại thành nơng thơn khơng có hệ thống nước nên nước thải thường tiêu thoát tự nhiên vào ao hồ thoát biện pháp tự thấm Lượng NTSH khu dân cư phụ thuộc vào:  Quy mô dân số  Tiêu chuẩn cấp nước  Đặc điểm hệ thống nước  Loại hình sinh hoạt Đặc điểm NTSH gồm hai loại:  Nước thải nhiễm bẩn tiết người từ phòng vệ sinh  Nước thải nhiễm bẩn chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà 1.1.2 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt NTSH chứa nhiều chất hữu dễ bị phân hủy sinh học, ngồi cịn có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu NTSH chiếm khoảng 50 – 60% tổng chất gồm chất hữu thực vật chất hữu động vật Các chất hữu nước thải theo đặc tính hóa học gồm có:  Protein (40 – 60%)  Hyđrat cacbon (25 – 50%)  Các chất béo, dầu mỡ (10%)  Ngồi cịn có Urê Chất vơ NTSH chiếm khoảng 40 – 42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, axit, bazơ vơ cơ, dầu khống… [1] Trong nước thải có mặt nhiều dạng vi sinh vật: vi khuẩn, virus, nấm, rong tảo, trứng giun sán… Ngồi ra, cịn có số vi sinh vật gây bệnh như: lỵ, thương hàn… Thành phần tính chất nước thải chia làm ba nhóm chính: SVTH: Hồng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mô phịng thí nghiệm Thơng qua việc phân tích nồng độ N_NH4+ sau xử lý vượt mước cho phép QCVN 14: 2008/BTNMT, thấy hiệu xử lý Nitơ NTSH cơng nghệ khó đạt mức cho phép QCVN 14:2008/BTNMT 3.4 KẾT QUẢ XỬ LÝ TSS ĐẦU RA 0.3 0.6 1.0 kgCOD/m3.ngày kgCOD/m3.ngày kgCOD/m3.ngày HIỆU SUẤT 1.4 kgCOD/m3.ngày Nồng độ TSS (mg/L) 300 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 250 200 150 100 50 11 12 13 14 15 26 27 28 29 30 46 47 48 49 50 66 67 68 69 70 Thời gian (Ngày) Hình 3.9 Đồ thị biến thiên nồng độ TSS hiệu suất xử lý TSS tất tải trọng Biểu đồ hình 3.9 cho thấy Đồ thị biến thiên nồng độ TSS hiệu suất xử lý TSS tất tải trọng Tại tải trọng hữu OLR = 0.3 kgCOD/m3.ngày, hiệu xử lý cao, 98% ± 0.3% Nồng độ TSS đầu vào nằm khoảng 199 ± 28.5 mg/L nồng độ TSS đầu 3.1 ± 0.8 mg/L Hiệu suất xử lý TSS ngày cuối tải trọng ổn định, nồng độ TSS đầu 10mg/L, hiệu suất xử lý 95% Tại tải trọng hữu OLR = 0.6 kgCOD/m3.ngày, nồng độ TSS đầu vào 135 ± 9.7 mg/L Ở tải trọng này, nồng độ TSS đầu trì khoảng 2.2 ±0.8 mg/L hiệu suất xử lý nằm khoảng 98% ± 0.6% Với tải trọng hữu OLR = 1.0 kgCOD/m3.ngày, nồng độ TSS đầu vào 148 ± 39.7 mg/L, nồng độ TSS đầu trì khoảng 5.8 ± 1.5 mg/L hiệu suất xử lý nằm khoảng 96% ± 1.3% Ở tải trọng hữu OLR = 1.4 kgCOD/m3.ngày, nồng độ TSS đầu vào 132 ± 35.1 mg/L, nồng độ TSS đầu trì khoảng 7.0 ± 1.9 mg/L hiệu suất xử lý nằm khoảng 94% ± 3.0% Nhìn chung, hiệu suất xử lý TSS mơ hình nghiên cứu cao, đạt 95% Ngun nhân phần lớn cặn nước thải đầu vào thành phần chủ yếu chất hữu dễ phân hủy nên bị vi sinh vật phân hủy thành thức ăn lượng sống, phần SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 45 Hiệu xử lý, E (%) ĐẦU VÀO Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mô phịng thí nghiệm bị giữ lại ngăn tuần hồn bùn ngăn lắng mơ hình thí nghiệm Trong hai tải trọng cuối thấy hiệu suất xử lý có giảm khơng đáng kể, ngun nhân q trình vận hành số vi sinh vật phân hủy nội bào chết đi, tạo thành lượng cặn nước thải, làm cho hàm lượng TSS nước thải sau xử lý tăng Theo QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt, nồng độ TSS tối đa sau xử lý loại A 50mg/L, loại B 100mg/L Theo kết hình 3.10 cho thấy tất tải trọng nồng độ TSS sau xử lý đạt loại A so với QCVN ĐẦU VÀO ĐẦU RA QCVN 14:2008/BTNMT Nồng độ TSS (mg/L) 300 250 200 150 100 CỘT A 50 0.3 0.6 1.0 1.4 Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) Hình 3.10 Đồ thị biến thiên hiệu xử lý TSS so với QCVN 14:2008/BTNMT 3.5 ĐÁNH GIÁ SINH KHỐI TẠO THÀNH Công nghệ Swim – bed sử dụng giá thể BF để vi sinh vật dính bám, tua sinh học cho phép dính bám số lượng lớn sinh khối, sợi tua chuyển động với dịng nước thải, tăng khả tiếp xúc chất ô nhiễm sinh khối lại sợi BF Kết phân tích sinh khối cuối giai đoạn nghiên cứu tải trọng hữu OLR = 1.4 kgCOD/m3.ngày cho thấy nồng độ sinh khối trung bình 10.109 gVSS/L, tương đương 10109 mgVSS/L Gía trị sinh khối cao gấp 3.0 – 6.5 lần q trình bùn hoạt tính thơng thường (1500 – 3500 mgVSS/L) cao gấp 2.5 lần sinh khối MBBR (4000 – 10000 mgVSS/L) Do đó, cơng nghệ xử lý nước thải tải trọng hữu cao SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 46 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Bảng 3.2 Kết phân tích sinh khối cuối tải trọng 1.4 kgCOD/m3.ngày Kết Tải trọng Số lần phân tích TS (g/L) VS (g/L) 4.136 4.128 1.4 6.908 6.688 kgCOD/m3.ngày 20.840 19.510 Trung bình 10.628 10.109 Hình 3.11 Sinh khối tạo thành sau vận hành tải trọng 1.4 kgCOD/m3.ngày 3.6 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÔNG NGHỆ SWIM – BED 3.6.1 Sơ đồ cơng nghệ NTSH có thành phần chất nhiễm chủ yếu có nguồn gốc từ chất hữu dễ phân hủy sinh học, chất dinh dưỡng Nitơ có nồng độ cao khó xử lý để đạt mức cho phép QCVN 14:2008/BTNMT… Ngồi ra, NTSH có chứa lượng lớn vi khuẩn gây bệnh coliform, E.coli… Hình 3.12 sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed đề xuất để xử lý chất ô nhiễm NTSH đạt mức cho phép QCVN hành SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 47 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt Song chắn rác Thùng chứa rác Nước tách bùn Hố thu gom Cấp khí Bể điều hịa Bùn lắng Bể lắng I Tuần hồn nước Cánh khuấy Cấp khí Bể Anoxic Tuần hoàn bùn Bể sinh học Swim bed Bể lắng II Bể chứa bùn Bùn lắng Chú thích: Bể khử trùng Máy ép bùn Đường dẫn nước thải Đường dẫn bùn Đường dẫn khí Nguồn tiếp nhận Clo Polymer Đường dẫn hóa chất Đạt QCVN 14:2008/ BTNMT Hình 3.12 Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed 3.6.2 Nguyên lý hoạt động Nước thải từ nguồn phát sinh trình sinh hoạt thu gom vào hố thu gom hệ thống Tại đây, song chắn rác thơ loại bỏ tạp chất có kích thước lớn khỏi nước thải thu gom ngày để tránh tắc nghẽn cho hệ thống Từ hố thu, nước thải bơm đến bể điều hòa SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 48 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Tại bể điều hịa, lắp đặt máy thổi khí để điều hịa lưu lượng nồng độ nước thải đầu vào, ngăn ngừa tượng lắng cặn bể sinh mùi khó chịu Nước thải sau qua bể điều hòa dẫn vào bể lắng I để loại bỏ tạp chất lơ lửng phần hạt keo lại nước thải sau qua cơng trình trước Phần cặn lắng dẫn đến bể chứa bùn Nước thải sau qua bể lắng I dẫn đến cụm bể Anoxic bể sinh học Swim – bed Tại vi sinh vật sử dụng chất hữu nước để làm chất dinh dưỡng qua nồng độ COD, BOD nước thải giảm xuống rõ rệt Tại bể sinh học Swim – bed diễn trình trình nitrat hóa, tác động vi sinh vật NH4+ chuyển hóa thành NO2 NO3- Tại bể Anoxic diễn q trình phản nitrat hóa (khử nitrat), trình chuyển NO3- thành N2 Trong bể Anoxic sử dụng cánh khuấy để khấy trộn đảm bảo DO < 0.2 mg/L để trình sinh học bể Anoxic không bị ảnh hưởng Nước thải sau qua cụm xử lý sinh học đưa đến bể lắng II Tại đây, bùn sinh học giữ lại Nước thải tiếp tục đưa qua bể khử trùng, tác dụng dung dịch Cl2 vi sinh vật gây bệnh loại bỏ Nước thải sau xử lý đảm bảo đạt mức cho phép QCVN 14:2008/BTNMT Để đảm bảo mật độ vi khuẩn cao tạo điều kiện phân hủy nhanh chất hữu cơ, phần bùn lắng từ bể lắng II bơm tuần hồn lại trước bể Anoxic Lượng bùn lắng cịn lại từ bể lắng II bơm tới bể chứa bùn, tiếp tục bơm đến máy ép bùn nhằm làm giảm độ ẩm bùn, bùn châm thêm polymer để tăng liên kết hạt bùn cuối bùn tạo thành bánh mỏng, tập trung chứa bao đựng cơng ty có chức đem xử lý Nước thải sau ép bùn dẫn bể thu gom để xử lý lại Ngoài ra, để đảm bảo lượng nitrat sinh bể sinh học Swim – bed sau q trình nitrat hóa xử lý hoàn toàn, phần nước thải trước vào bể lắng II tuần hoàn trước bể Anoxic Đảm bảo Nitơ nước đầu sau xử lý đảm bảo đạt mức quy chuẩn cho phép SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 49 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài nghiên cứu áp dụng công nghệ Swim – bed xử lý NTSH mô hình phịng thí nghiệm NTSH sử dụng q trình nghiên cứu có nồng độ chất nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép xả thải theo QCVN 14:2008/BTNMT Quá trình nghiên cứu xử lý NTSH mơ hình Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm cho thấy hiệu xử lý chất ô nhiễm cao tương đối ổn định Qua trình nghiên cứu phân tích kết quả, rút số kết luận sau:  Nghiên cứu tiến hành với tải trọng hữu gồm 0.3, 0.6, 1.0, 1.4 kgCOD/m3.ngày, tải trọng 1.4 kgCOD/m3.ngày tải trọng tối ưu Với nồng độ BOD5 đầu vào BOD5 đầu trung bình 150mg/L 4.8mg/L, hiệu suất xử lý BOD5 đạt 96 – 98% Nồng độ BOD5 đầu đạt cột A QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc giai nước thải sinh hoạt  Nồng độ TKN đầu vào trung bình tải trọng trì khoảng 43 – 50 mg/L Đối với nước thải sinh hoạt thấy nồng độ Nitơ nước thải đầu vào cao Nồng độ TKN đầu trung bình trì mức 12 – 14 mg/L, hiệu suất lớn 70% Thông qua việc xử lý N_NH4+ nước thải sinh hoạt thấy việc xử lý TKN nước thải sinh hoạt khó đạt mức cho phép QCVN 14:2008/BTNMT  Với kết nghiên cứu cho thấy công nghệ Swim – bed xử lý TSS đạt cột A QCVN 14:2008/BTNMT Kiến nghị Theo kết nghiên cứu, hiệu xử lý BOD5 TSS công nghệ Swim – bed cao đạt mức cho phép QCVN 14:2008/BTNMT Tuy nhiên theo kết nghiên cứu thấy khó xử lý tốt Nitơ nước thải đầu vào để đạt mức cho phép QCVN 14:2008/BTNMT Do đó, để nồng độ Nitơ sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép nên cần có nghiên cứu sâu kết hợp q trình kỵ khí, thiếu khí hiếu khí kết hợp với vịng tuần hồn chất hữu để đảm bảo việc xử lý chất dinh dưỡng (N, P) chất hữu đạt hiệu tối đa Vì đề tài hạn chế nên xác định tải trọng hữu cao cho mơ hình Swim – bed Vì nên nghiên cứu nước thải sinh hoạt áp dụng công nghệ Swim – bed với tải trọng hữu cao Phân tích thêm số tiêu đặc trưng cho nước thải sinh hoạt Coliform, Amonia, Phosphat, Nitrat… để đánh giá tốt khả xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống Cần có thêm nhiều mơ hình thí nghiệm áp dụng cơng nghệ Swim – bed với loại nước thải khác để đánh giá khả xử lý hệ thống loại nước thải có nồng độ nhiễm cao SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 50 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải độ thị cơng nghiệp – Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2013, trang – 36 Hoàng Văn Huệ, PGS TS Trần Đức Hạ, Thoát Nước Tập – Xử Lý Nước Thải, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 2002, trang 47 – 103 Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng, 2009, trang 26 – 86 Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo dục, 2007, trang 87 – 111 Đỗ Thị Lan Chi, Lâm Minh Triết, Vi sinh vật môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2005, trang 62 – 65 Nguyên Văn Phước, Dương Thị Thành, Nguyễn Thanh Phượng, Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2012, trang 253 – 257 Tài liệu nước ngoài: Yingjun Cheng, Adcanced wastewater treatment using acyle – resin fiber biomass carrier, Kimamoto University, Japan, 2006, pp.6 – Joseph D Rouse, Daisuke YazakI, Yingjun Cheng, Toichiro Koyama, Kenji Furukawa, Swim – bed Technology as an Innovative Attached – growth Process for High – rate Wastewater Treatment, Japanese Journal of Water Treatment Biology Vol.40, No.3, 2004, pp.115 Doan Thu Ha, Furukawa Kenji, Nitrification treatment of ammonium polluted Hanoi groundwater using a swim – bed technology, Annual Report of FY 2004, The Core University Program between Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) and Vietnamese Academy of Science and Technology (VAST), 2005, pp.206 – 209 10 Phong Tan Nguyen, Luan Thanh Mai, Study on Fish Processing Wastewater Treatment by Swim – bed and Stick – bed Processes, Journal of Water Sustainability, Volume 3, Issue 2, June 2013, pp.79 – 83 Tài liệu Internet: 11 Giá thể vi sinh Swimbed Biofringe (NET – Nhật Bản), Công ty Trách nhiệm hữu hạn Công nghệ môi trường EAP, Internet: http://eapentech.vn/vi/gia-the-vi-sinh-dangsoi-swimbed-biofringe-net-nhat-ban/ SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 51 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm PHỤ LỤC Phụ lục bảng Bảng Kết phân tích giai đoạn thích nghi giai đoạn vận hành mơ hình Swim – bed Lorg = 0.3 kgCOD/m3.ngày Ngày COD BOD5 Vào Ra E% 366 121 67 486 100 79 440 125 72 335 99.3 70 427 55 87 334 66.8 80 444 89.1 80 400 60.8 85 365 89.1 76 10 316 55.7 82 11 319 50.1 12 352 13 N_NH4+ TKN TSS Vào Ra E% Vào Ra E% Vào Ra E% Vào Ra E% 84 163 7.7 95 39.9 13.7 66 37.2 15.2 59 200 2.7 99 41.8 88 168 5.9 96 49.3 16.3 67 33.7 14.2 58 240 3.8 98 376 41.7 89 208 5.9 97 46.8 16.8 64 35.4 13.9 61 180 3.3 98 14 428 46.6 89 203 6.7 97 38.1 13.8 64 35.2 12.7 64 166 2.0 99 15 420 38.6 91 205 6.4 97 35.1 11.2 68 37.4 13.1 65 210 3.7 98 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 52 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Lorg = 0.6 kgCOD/m3.ngày COD BOD5 N_NH4+ TKN TSS Ngày Vào Ra E% Vào Ra E% Vào Ra E% Vào Ra E% Vào Ra E% 16 406 85 79 17 396 73.2 82 18 425 51.6 88 19 326 65.2 80 20 311 68.2 78 21 341 56.1 84 22 425 53 88 23 468 43.6 91 24 332 37 89 25 372 42 89 26 342 39 89 229 7.1 97 38.3 12.2 68 - - - 132 2.6 98 27 320 33.9 89 168 2.9 98 44.8 13.3 70 - - - 123 98 28 395 36 91 216 3.7 98 47 14.3 70 - - - 146 1.2 99 29 444 39.9 91 182 5.1 97 50.3 15.2 70 - - - 144 3.4 98 30 430 36.9 91 184 3.6 98 52.1 14.9 71 - - - 130 1.8 99 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 53 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Ngày 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Vào 474 415 419 479 389 325 515 459 506 461 321 411 379 347 505 411 328 337 464 365 COD Ra 69.5 70.4 73.9 56.9 54.9 55.4 62.7 69.4 59.9 65.3 48.3 48.3 50.7 41.1 44.2 35.8 30.4 32.5 38.6 36.5 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm E% 85.3 83.0 82.4 88.1 85.9 83.0 87.8 84.9 88.2 85.8 85.0 88.2 86.6 88.2 91.2 91.3 90.7 90.4 91.7 90.0 Vào 204 179 184 208 193 Lorg = 1.0 kgCOD/m3.ngày BOD5 TKN Ra E % Vào Ra E% 11.6 8.6 10.2 8.2 6.5 94 95 94 96 97 33.6 44.8 45.9 46.4 47 11.2 12.6 12.6 11.6 12.3 87.3 90.5 88.7 91.1 92.8 N_NH4+ Vào Ra E% - - - Vào TSS Ra E% 104 108 160 188 180 6.8 4.6 6.4 7.4 96.2 93.7 97.1 96.6 95.9 54 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Ngày 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 Vào 405 408 481 419 414 405 554 473 372 334 305 284 316 284 463 282 367 345 359 278 COD Ra 65.9 62.7 69 48.1 55.5 60 68.2 39.2 43.3 39.2 35.3 25.3 31.6 29.4 46 33.6 33.6 39 32.8 26.7 SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm E% 83.7 84.6 85.7 88.5 86.6 85.2 87.7 91.7 88.4 88.3 88.4 91.1 90.0 89.6 90.1 88.1 90.8 88.7 90.9 90.4 Vào BOD5 Ra 137 155 173 149 134 3.6 4.5 5.2 5.9 4.8 Lorg = 1.4 kgCOD/m3.ngày TKN E % Vào Ra E% 97 97 97 96 96 43.3 46.8 47.3 49.9 52.1 11.2 12.4 13.1 14.6 13.8 74 74 72 71 74 N_NH4+ Vào Ra E% 44.8 47.9 42.5 37.6 48.8 21 18.4 18.7 12.2 17.8 53 62 56 68 64 Vào TSS Ra E% 104 178 94 156 130 9.6 5.6 8.8 5.4 6.8 91 97 91 97 95 55 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Bảng Biến thiên nồng độ BOD5 giai đoạn thích nghi vận hành mơ hình Swim – bed Tải trọng Khoảng giá trị kgCOD/m3.ngày mg/L Vào 163 - 208 Gía trị trung bình BOD5 mg/L % 189.4 0.3 Gía trị trung bình COD mg/L 379 95.3 - 97.2 Ra 5.9 - 7.7 6.5 Vào 168 - 229 195.8 0.6 43.8 386 96.9 - 98.3 Ra 2.9 - 7.1 4.5 37.1 Vào 179 - 208 193.6 381 1.0 87.3 - 92.8 Ra 6.5 - 11.6 9.0 34.8 Vào 134 - 173 149.6 326 1.4 96.0 - 97.4 Ra SVTH: Hoàng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm Khoảng E 3.6 - 5.9 4.8 33.1 56 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Phụ lục hình Hình Hình Mơ hình nghiên cứu trước vận hành Mơ hình nghiên cứu giai đoạn vận hành Hình SVTH: Hồng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Thí nghiệm phân tích COD 57 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Hình Thí nghiệm phân tích BOD5 Hình Thí nghiệm phân tích TKN Hình SVTH: Hồng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hồng Nghiêm Thí nghiệm phân tích N_NH4+ 58 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm Hình Hình Hình Thí nghiệm phân tích TSS Thí nghiệm phân tích sinh khối tạo thành Địa điểm lấy mẫu nước thải khách sạn New Wolrd Sài Gịn SVTH: Hồng Thị Mỹ Dung GVHD: PGS TS Lê Hoàng Nghiêm 59 ... thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm? ?? hình thành MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bể sinh học hiếu khí với cơng nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm. .. cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ Swim – bed quy mơ phịng thí nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 SƠ LƯỢC VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt (NTSH) nước. .. nước thải sinh hoạt  Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt áp dụng công nghệ Swim – bed 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Giới thiệu chung phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu xử lý nước thải