Nghiên cứu hiệu quả xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải giết mổ lợn bằng công nghệ bể sinh học kết hợp màng lọc có khí nâng (gaslift MBR)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ TIẾN NHIÊN NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG LỌC CĨ KHÍ NÂNG (GASLIFT-MBR) LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ TIẾN NHIÊN NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG LỌC CĨ KHÍ NÂNG (GASLIFT-MBR) Chun ngành Mã Số : Hóa Mơi trường : 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Đỗ Quang Trung TS Bạch Quang Dũng Hà Nội – 2017 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Đỗ Quang Trung TS Bạch Quang Dũng, giao đề tài trực tiếp hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn tập thể thầy giáo mơn Hóa Mơi trường - Khoa Hóa học, Ban giám hiệu, Phịng sau Đại học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn cán nghiên cứu thuộc Trung tâm Nghiên cứu Đào tạo Việt Nam Hàn Quốc TS Đỗ Tiến Anh chủ nhiệm đề tài KC08/11-15 Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn Hà Nội, tháng 11 năm 2017 Tác giả luận văn Vũ Tiến Nhiên AOP BOD T4﷽ ﷽ 444444444444 444444444444 444444444444 444444444444 444444444444 444444444444 444444444444 444444444444 444444444444 4444BTNMT COD EC Gaslift - MBR HRT MBR MF MLSS MLVSS OECD QCVN SBR TDS TCVN TN TOC TP TSS UASB UF MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Nguồn phát sinh vàcác phương pháp xử lýnước thải lòmô 1.1.1 Nguồn phát sinh 1.1.2 Các phương pháp xử lý nước thải giết mô 1.2 Công nghê m ̣ àng loc ̣ sinh hoc ̣ kết hơp ̣ khiń âng (Gaslift-MBR) xử lý nước thải 15 1.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống Gaslift-MBR .16 1.2.2 Ưu điểm công nghệ Gaslift-MBR 17 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 19 2.1 Mục tiêu, phương pháp phạm vi nghiên cứu 19 2.1.1 Mục tiêu đề tài 19 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 19 2.1.3 Phạm vi nghiên cứu 19 2.2 Hóa chất thiết bị 19 2.2.1 Hóa chất 19 2.2.2 Thiết bi ̣ 20 2.3 Thiết kếvàlắp đăṭhê ̣thống 21 2.2.1 Thiết kếvàlắp đăṭhê t ̣ hống xử lýsinh hoc ̣ 21 2.2.2 Thiết kếvàlắp đăṭhê t ̣ hống màng lọc kết hợp khí nâng 24 2.2.3 Kết hơp ̣ ̣thống màng loc ̣ với ̣thống xử lývi sinh (Gaslift – MBR) 26 2.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích 28 2.4 Tiến hành khảo sát khảnăng xử lýnước thải lòmôcủa t ̣ hống 29 2.4.1 Chuẩn bị nước thải 29 2.4.2 Chuẩn bi hệ v ̣ i sinh 30 2.4.3 Khảo sát khả xử lý nước thải hệ Gaslift - MBR 30 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Khảo sát khả phát triển vi sinh 33 3.2 Khảo sát điều kiện tối ưu cho ̣Gaslift - MBR 33 3.2.1 Khảo sát điều kiện vận hành hệ màng lọc 33 3.2.2 Hiệu xử lý chất hữu hệ thống Gaslift – MBR 40 3.2.3 Hiệu xử lý thành phần Nitơ hệ thống Gaslift – MBR .42 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính nước thải số lò giết mô giới .7 Bảng 1.2 Đặc tính nước thải giết mô gia súc số lò giết mô Việt Nam Bảng 2.1 Các thiết bị phân tích dùng nghiên cứu 21 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật modul màng (UF) quy mô 1m /ngày 24 Bảng 2.3 Bảng phân tích mẫu nước thải đầu vào 29 Bảng 3.1 Năng suất loc ̣ màng chưa cấp khínâng nước sach 34 Bảng 3.2 Năng suất loc ̣ màng cấp khínâng nước sach 35 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Quy trình giết mơ gia súc chất thải phát sinh Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ MBR xử lý nước thải 12 Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý nước thải giết mô HUBER 13 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải giết mô gia súc thông dụng 14 Hình 1.5 Các bước xử lý nước thải DEWATS 14 Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hệ thống Gaslift - MBR 16 Hình 2.1 Hệ thống màng lọc cặn thô bể điều hòa nước thải 22 Hình 2.2 Bể xử lý sinh học hiếu khí cho hệ thống quy mơ 1m /ngày 23 Hình 2.3 Hệ thống xử lý sinh học hồn thiện hệ thống quy mơ 1m /ngày .23 Hình 2.4 Các phần cấp khí nâng (ống kết nối với màng; máy nén khí đồng hồ đo lưu lượng khí) 25 Hình 2.5 Hệ thống màng có khí nâng cơng suất 1m /ngày 25 Hình 2.6 Hệ thống Gaslift-MBR quy mơ 1m /ngày hồn thiện 26 Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống Gaslift-MBR 27 Hình 2.8 Các bước tìm điều kiện tối ưu cho hệ màng lọc 31 Hình 3.1 Hàm lượng sinh khối (MLVSS) bể thiếu khí bể hiếu khí 33 Hình 3.2 Lưu lượng nước khỏi hệ màng (khi chưa cấp khí) 34 Hình 3.3 Năng suất lọc hệ màng (lưu lượng khí nâng Qkhí =0,2 l/ph) 36 Hình 3.4 Năng suất loc ̣ hệ màng (Qkhí=0,5 l/ph) 36 Hình 3.5 Năng suất lọc hệ thống màng (lưu lương ̣ khiń âng Qk = 0,2l/ph) 38 Hình 3.6 Năng suất loc ̣ ̣thống màng (vâṇ tốc nước Vnước= 0,8m/s) 38 Hình 3.7 Hiêụ quảcủa quátrinh̀ rửa màng bằng hóa chất vànước sach 39 Hình 3.8 Hiêụ quảxử lýCOD t ̣ hống 41 Hình 3.9 So sánh hiệu xử lý COD phương pháp keo tụ phương pháp Gaslift - MBR 42 Hình 3.10 Hiêụ quảxử lýNitơ ̣thống 43 MỞ ĐẦU Tại nước phát triển, người dân có xu hướng sử dụng thịt đơng lạnh tính tiện lợi Tuy nhiên, Việt Nam người dân có truyền thống tiêu dùng chủ yếu sản phẩm tự chế biến từ nguyên liệu tươi, đòi hỏi công suất lò giết mô phải lớn để cung ứng đủ thịt cho nhu cầu tiêu dùng 95 triệu dân Hầu hết địa phương nước, đặc biệt tỉnh thành phố phía Bắc, phần lớn gia súc lớn giết mô theo cách thức giản đơn chỗ, có lò giết mơ hình thành tự phát cộng đồng dân cư, hay chí gia đình chăn nuôi [4] Quy mô lò giết mô Việt Nam chia thành loại: quy mô lớn (giết mơ > 300 con/ngày), quy mơ trung bình (giết mô từ 100-300 con/ngày), quy mô nhỏ (giết mô < 100 con/ ngày) [3] Nước thải ngành giết mô có hàm lượng lớn chất hữu cơ, hàm lượng nitơ, vi khuẩn không qua xử lý gây tác động xấu tới môi trường xung quanh, đặc biệt sức khỏe người [1] Các lò giết mô nơng thơn thị trấn thường có quy mơ nhỏ khơng có hệ thống xử lý nước thải tập trung Bởi vậy, xử lý nguồn giải pháp hợp lý bối cảnh Tuy nhiên giải pháp xử lý nguồn còn tồn nhiều bất cập việc áp dụng thực tế cho lò giết mô đòi hỏi mặt bằng xử lý lớn, hệ thống xử lý vận hành phức tạp, chi phí vận hành cao…Đây lý khiến lò giết mơ phần lớn khơng có hệ thống xử lý có khơng hoạt động Để khắc phục tình trạng này, việc nghiên cứu hệ thống tiên tiến giải bất cập cần thiết Mơ hình xử lý nước thải tích hợp sử dụng bể xử lý sinh học kết hợp với màng lọc cấp khí nâng: tiết kiệm chi phí xây dựng, chi phí vận hành, đặc biệt tiết kiệm diện tích đất Với tính giúp cho hệ thống vận hành đơn giản, hiệu quả, kinh tế gọn gàng phù hợp với điều kiện lò mô Việt Nam Trong bối cảnh đó, tơi thực đề tài ―Nghiên cứu hi ệu xử lý chất ô nhiễm hữu nước thải giết mô lợn bằng công nghệ bể sinh học kết hợp màng lọc có khí nâng (Gaslift-MBR)‖ nhằm thực mục tiêu: Xây dựng thiết ĐK Vận hành: Qv = 3,75 l/ph (v = 0,6m/s), Pv = 0,5bar Thời gian 13g30 14g30 ĐK Vận hành: Qv = 3,75 l/ph (v = 0,6m/s), Pv = 1bar Thời gian 16g30 17g ĐK Vận hành: Qv = 2,5 l/ph (v = 0,4m/s), Pv = 0,2bar Thời gian 8g30 9g 9g30 ĐK Vận hành: Qv = 2,5 l/ph (v = 0,4m/s), Pv = 0,3bar Thời gian 10g30 11g 12g30 ĐK Vận hành: Qv = 2,5 l/ph (v = 0,4m/s), Pv = 0,5bar Thời gian 13g30 14g 14g30 ĐK Vận hành: Qv = 2,5 l/ph (v = 0,4m/s), Pv = 0,8bar Thời gian 15g 15g30 16g ĐK Vận hành: Qv = 2,5 l/ph (v = 0,4m/s), Pv = 1bar Thời gian 16g30 17g 17g30 53 PHỤ LỤC B – BẢNG GIÁ TRỊ PHÂN TÍCH MLVSS TRONG THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Ngày thứ 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 23 24 25 26 27 28 30 31 32 33 34 35 36 37 Ngày thứ 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ngày thứ 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 89 90 56 PHỤ LỤC C – BẢNG GIÁ TRỊ PHÂN TÍCH CHỈ SỐ COD TRONG THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Ngày 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Ngày 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 Ngày 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 59 PHỤ LỤC D – BẢNG GIÁ TRỊ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN NITƠ TRONG THỜI GIAN NGHIÊN CỨU Ngày 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Ngày 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 Ngày 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 62 PHỤ LỤC E – MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU 63 64 ... HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN VŨ TIẾN NHIÊN NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM HỮU CƠ TRONG NƢỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG... Cơng nghê ? ?màng loc ̣ sinh hoc ̣ kết hợp khí nâng (Gaslift- MBR) xử lý nƣớc thải Hiện chưa có nhiều nghiên cứu cơng trình xử lý nước thải giết mô sử dụng công nghệ vi sinh kết hợp lọc màng. .. khí Bể biogas (xử lý kỵ khí) Hình 1.3 Sơ đồ ngun lý công nghệ xử lý nước thải giết mổ HUBER Hệ thống có sử dụng kết hợp phương pháp hóa lý phương pháp màng kết hợp với bể sinh học (MBR) Chất