Tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khíx

Tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khíx Tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khíx Tìm hiểu phương pháp xử lý nước thải bằng vi sinh vật hiếu khíx luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI Việt Nam nước phát triển Cơng nghiệp hóa - đại hóa xem chìa khóa để phát triển đất nước Hiện với 800.000 sở sản xuất công nghiệp gần 70 khu chế xuất, khu cơng nghiệp tập trung đóng góp phần lớn vào GDP đất nước Bên cạnh phát triển ngành kinh tế, phồn vinh đất nước vấn đề ln kèm với phát triển ô nhiễm môi trường, vấn đề nhức nhối chưa quan tâm mức Các chất thải đủ loại ngành công nghiệp với hàm lượng cao chất độc hại, chất hữu kim loại nặng xả thẳng môi trường ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời hệ sinh thái sức khỏe người Ngoài ra, nước ta quốc gia có tỉ lệ tăng dân số cao khu vực giới Trong trình sinh hoạt hàng ngày người dân, lượng nước thải sinh hoạt không nhỏ chưa xử lý thải môi trường dẫn đến tình trạng nhiễm mùi hàm lượng chất hữu cao Do đó, vấn đề đặt làm để giảm bớt nồng độ ô nhiễm nước thải đến mức độ cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam trước thải môi trường Vì vậy, xử lý nước thải việc làm cần thiết cấp bách Thực tế số biện pháp kiểm sốt nhiễm, xử lý nước thải coi biện pháp chủ lực Có nhiều phương pháp xử lý nước thải khác như: phương pháp học, phương pháp hố học, phương pháp nhiệt…nhưng phương pháp ln hướng tới nghiên cứu ứng dụng xử lý sinh học, cơng nghệ đơn giản, chi phí vận hành thấp nhờ dựa vào tác nhân chủ đạo vi sinh vật Cho đến người ta xác định vi sinh vật phân huỷ tất chất hữu có thiên nhiên nhiều hợp chất hữu tổng hợp nhân tạo Vì vậy, việc xử lý nước thải SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng phương pháp sinh học bước quan trọng cần thiết tất hệ thống xử lý nước thải nói chung Trong việc sử dụng vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải phương pháp phổ biến cơng trình xử lý Tuy phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện hiếu khí phổ biến nghiên cứu nhiều tài liệu liên quan phân tán, rải rác, khó nắm bắt tổng thể Từ băn khoăn để góp phần làm rõ thêm vai trò loại vi sinh vật xử lý nước thải phương pháp sinh học hiếu khí, đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí” đời 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu nhiễm chất hữu nước thải gây cho môi trường 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu nước thải phương pháp xử lý nước thải nói chung - Tổng quan phương pháp sinh học xử lý nước thải - Xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện hiếu khí: biến đổi hoá sinh học vi sinh học, động học q trình, thơng số ảnh hưởng, dạng cơng trình xử lý vi sinh hiếu khí 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng Thu thập, xếp tổng hợp tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài thành hệ thống logic hoàn chỉnh CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI 2.1.1 Khái niệm nước thải ô nhiễm nước - Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cho tất sinh vật trái đất Nếu khơng có nước chắn khơng có sống xuất hiện, thiếu nước văn minh không tồn Từ xưa, người biết đến vai trò quan trọng nước; nhà khoa học cổ đại coi nước thành phần vật chất q trình phát triển xã hội lồi người văn minh lớn nhân loại xuất phát triển lưu vực sông lớn như: văn minh Lưỡng Hà Tây Á nằm lưu vực hai sông lớn Tigre Euphrate (thuộc Irak nay); văn minh Ai Cập hạ lưu sông Nil; văn minh sông Hằng Ấn Ðộ; văn minh Hồng Hà Trung Quốc; văn minh sơng Hồng Việt Nam - Nước đóng vai trị quan trọng nhiều trình diễn tự nhiên sống người Từ 3.000 năm trước Công Nguyên, người Ai Cập biết dùng hệ thống tưới nước để trồng trọt ngày người khám phá thêm nhiều khả nước đảm bảo cho phát triển xã hội tương lai: nước nguồn cung cấp thực phẩm nguyên liệu công nghiệp dồi dào, nước quan trọng nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, thể thao, giải trí cho nhiều hoạt động khác người Ngồi nước cịn coi khống sản đặc biệt tàng trữ nguồn lượng lớn lại hòa tan nhiều vật chất khai thác phục vụ cho nhu cầu nhiều mặt người Trong công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu nguồn lượng, làm dung môi, làm chất tải nhiệt dùng để vận chuyển nguyên vật liệu - Nước bao phủ 71% diện tích đất có 97% nước mặn, lại nước Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định pha lỗng yếu tố gây nhiễm mơi trường, cịn thành phần cấu tạo yếu thể sinh vật, SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hoàng Hưng chiếm từ 50%-97% trọng lượng thể, chẳng hạn người nước chiếm 70% trọng lượng thể Sứa biển nước chiếm tới 97% Trong 3% lượng nước có đất có khoảng 3/4 lượng nước mà người khơng sử dụng nằm q sâu lịng đất, bị đóng băng, dạng khí dạng tuyết lục điạ có 0, 5% nước diện sông, suối, ao, hồ mà người sử dụng Tuy nhiên, ta trừ phần nước bị nhiễm có khoảng 0,003% nước mà người sử dụng tính trung bình n g i đ ợ c cung cấp 879.000 lít nước đ ể s d ụ n g Nước tự nhiên nước mà chất lượng số lượng hình thành ảnh hưởng q trình tự nhiên khơng có tác động người Tùy theo độ khoáng, nước chia làm: nước (lượng muối < 1g/l), nước lợ (10 - 50 g/l) nước muối (> 50 g/l) Nước chia làm: nước khống (đến 200mg/l), khống trung bình (200 - 500mg/l), nước khống cao (từ 500 - 1000 mg/l) - Nước thải nước dùng sinh hoạt, sản xuất chảy qua vùng đất nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải chia thành nước thải sinh hoạt, nước khí nước thải cơng nghiệp SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng Hình 2.1 tỉ lệ giũa loại nước giới (liêm 1990) - Nước thải sinh hoạt: nước nhà tắm, giặt, hồ bơi, nhà ăn, nhà vệ sinh, nước rửa sàn nhà Chúng chứa khoảng 58% chất hữu 42% chất khoáng đặc điểm nước thải sinh hoạt hàm lượng cao chất hữu không bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ); chất dinh dưỡng (photphat, nitơ); vi trùng; chất rắn mùi - Nước khí quyển: hình thành mưa chảy từ đồng ruộng Chúng bị ô nhiễm chất vô hữu khác Nước trôi qua khu vực dân cư, khu sản xuất cơng nghiệp, theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng Còn nước chảy từ đồng ruộng mang theo chất rắn, thuốc sát trùng, phân bón - Nước thải công nghiệp: xuất khai thác chế biến nguyên liệu hữu vô Trong q trình cơng nghệ nguồn nước thải là: SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng a Nước hình thành phản ứng hóa học (chúng bị nhiễm tác chất sản phẩm phản ứng) b Nước dạng ẩm tự liên kết nguyên liệu chất ban đầu, tách qua trình chế biến c Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị d Dung dịch nước e Nước chiết, nước hấp thụ f Nước làm nguội g Các nước khác như: nước bơm chân không, từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn, hệ thống thu hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng, máy móc 2.1.2 Phân loại nước thải 2.1.2.1 Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân…Chúng chứa khoảng 58% chất hữu 42% chất khống Ngồi ra, nước thải sinh hoạt cịn chứa nhiều lồi vi sinh vật gây bệnh độc tố chúng, phần lớn virus, vi khuẩn gây bệnh…,và chúng thường chứa thành phần dinh dưỡng cao Đặc điểm nước thải sinh hoạt hàm lượng cao chất hữu không bền sinh học (hydratcarbon, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn mùi Nước thải sinh hoạt thường thải từ hộ, quan, trường học, bệnh viện, chợ cơng trình cơng cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước đặc điểm hệ thống thoát nước Bảng 2.1 Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Hệ số tải lượng (gam/người.ngày) Page Tải lượng ô nhiễm (kg/ngày) Khoá Luận Tốt nghiệp Chất rắn lơ lửng Amoni (N-NH4) BOD5 nước lắng Nitơ tổng hợp Tổng photpho COD Dầu mỡ Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh GVHD: PGS.TS Hoàng Hưng 70 – 145 89 – 184,5 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2 45 – 54 57,2 – 68,7 – 12 7,6 – 15,2 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1 72 – 102 91,6 – 127,7 10 – 30 12,7 – 38,1 hoạt công nghiệp phương pháp sinh học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2007 Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại: - Nước thải nhiễm bẩn chất tiết người từ phòng vệ sinh - Nước thải nhiễm bẩn chất thải sinh họat : cặn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể làm vệ sinh sàn nhà Bảng 2.2 Thành phần trung bình nước thải sinh hoạt STT 10 11 12 13 14 15 Nguồn: Mức độ nhiễm Các chất có nước thải (mg/l) Trung Nặng Nhẹ bình Tổng chất rắn 1.000 500 200 Chất rắn hoà tan 700 350 120 Chất rắn khơng hồ tan 300 150 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 Chất rắn lắng 12 Oxy hoà tan 0 Nitơ tổng 85 50 25 Nitơ hữu 35 20 10 N-NH3 50 30 15 N-NO2 0,1 0,05 N-NO3 0,4 0,2 0,1 Clorua 175 100 15 Độ kiềm (mg CaCO3) 200 100 50 Chất béo 40 20 Tổng photpho Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt cơng nghiệp phương pháp sinh học,PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2007 SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page Khoá Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hoàng Hưng - Nước thải sinh họat chứa nhiều chất hữu dễ bị phân hủy sinh học, ngòai cịn có thành phần vơ cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu chứa nước thải sinh họat bao gồm hợp chất protein (40 – 50%); hydrat cacbon (40 - 50%) gồm tinh bột, đường xenlulo, chất béo (5 -10%) Nồng độ chất hữu nước thải sinh họat dao động khỏang 150 –450% mg/l theo trọng lượng khơ Có khỏang 20 – 40% chất hữu khó phân hủy sinh học Ở khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat khơng xử lý thích đáng nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng - 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 Giữa lượng nước thải tải trọng chất thải chúng biểu thị chất lắng BOD có mối tương quan định - Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, đơi vượt yêu cầu cho trình xử lý sinh học - Một tính chất đặc trưng nước thải sinh hoạt tất chất hữu bị phân hủy vi sinh vật khoảng 20-40% BOD thoát khỏi trình xử lý sinh học với bùn 2.1.2.2 Nước thải công nghiệp Là lọai nước thải sau q trình sản xuất, có thành phần tính chất phức tạp so với nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào loại hình cơng nghiệp Đặc tính ô nhiễm nồng độ nước thải công nghiệp khác phụ thuộc vào lọai hình cơng nghiệp chế độ công nghệ lựa chọn Bảng 2.3 Nồng độ chất ô nhiễm nước thải số ngành công nghiệp Ngành công nghiệp Nhà máy luyện thép SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Các chất ô nhiễm NH3-N N hữu Page Nồng độ (mg/l) 200 100 Khố Luận Tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Hồng Hưng Phenol 2.000 +6 Xi mạ Cr – 550 COD 23.000 Nhựa dẻo TOC 8.800 COD 2.000 Phenol 200 – 2.000 Hồ thải từ công đoạn dán gỗ P-PO4 – 15 BOD5 4.500 Phân bón Chất rắn lơ lửng 10.000 BOD5 400 – 2.500 Giết mổ gia súc Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000 BOD5 100 – 350 Bột giấy giấy Chất rắn lơ lửng 75 – 300 BOD5 700 – 7.000 Thuộc da Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000 Nguồn: Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học, PGS.TS Nguyễn Văn Phước, Nhà xuất xây dựng Hà Nội, 2007 - Trong công nghiệp, nước sử dụng loại nguyên liệu thô hay phương tiện sản xuất (nước cho trình) phục vụ cho mục đích truyền nhiệt Nước cấp cho sản xuất lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng Nhu cầu cấp nước lưu lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố Lưu lượng nước thải xí nghiệp cơng nghiệp xác định chủ yếu đặc tính sản phẩm sản xuất - Thành phần nước thải sản xuất đa dạng, chí ngành cơng nghiệp, số liệu thay đổi đáng kể mức độ hồn thiện cơng nghệ sản xuất điều kiện môi trường 2.1.2.3 Nước thải nước mưa - Đây lọai nước thải sau mưa chảy tràn mặt đất lôi kéo theo chất cặn bã, dầu mỡ,… vào hệ thống thóat nước - Những nơi có mạng lưới cống riêng biệt: mạng lưới cống thoát nước thải riêng với mạng lưới cống thoát nước mưa Nước thải nhà máy xử lý gồm: nước sinh SVTH: Cao Thế Hiển Lớp: 08CSH2 Page 10 4.6.2 Lọc sinh học Thiết bị lọc sinh học thiết bị bố trí đệm cấu phân phối nước không khí Trong thiết bị lọc sinh học, nước thải lọc qua lớp vật liệu bao phủ màng vi sinh vật Các vi khuẩn màng sinh học thường có hoạt tính cao vi khuẩn bùn hoạt tính Màng sinh học hiếu khí hệ vi sinh vật tuỳ tiện Ở màng lớp vi khuẩn hiếu khí mà dễ thấy trực khuẩn Bacillus vi khuẩn tuỳ tiện Alkaligenes, Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococus Bacillus Lớp sâu bên màng vi khuẩn kỵ khí khử S nitrat Desulfovibrio Phần cuối màng động vật nguyên sinh số sinh vật khác Vi sinh màng sinh học oxi hóa chất hữu cơ, sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng lượng Như vậy, chất hữu tách khỏi nước, khối lượng màng sinh học tăng lên Màng vi sinh chết trôi theo nước đưa khỏi thiết bị lọc sinh học Vật liệu đệm vật liệu có độ xốp cao, khối lượng riêng nhỏ bề mặt riêng phần lớn sỏi, đá, ống nhựa, sợi nhựa, xơ dừa Màng sinh học đóng vai trị tương tự bùn hoạt tính Nó hấp thụ phân hủy chất hữu nước thải Cường độ oxi hóa thiết bị lọc sinh học thấp aerotank Phần lớn vi sinh vật có khả xâm chiếm bề mặt vật rắn nhờ polimer ngoại bào, tạo thành lớp màng nhầy Việc phân hủy chất hữu diễn bề mặt lớp màng nhầy Quá trình diễn phức tạp Ban đầu, oxy thức ăn vận chuyển tới bề mặt lớp màng Khi này, bề dày lớp màng cịn tương đối nhỏ, oxy có khả xun thấu vào tế bào Theo thời gian, bề dày lớp màng tăng lên, dẫn tới việc bên màng hình thành lớp kỵ khí nằm lớp hiếu khí Khi chất hữu khơng cịn, tế bào bị phân hủy, tróc thành mảng, theo dòng nước Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lí thiết bị lọc sinh học là: chất chất hữu ô nhiễm, vận tốc oxi hóa, cường độ thơng khí, tiết diện màng sinh học, thành phần vi sinh, diện tích chiều cao thiết bị, đặc tính vật liệu đệm (kích thước, độ xốp bề mặt riêng phân), tính chất vật li nước thải, nhiệt độ trình, tải trọng thủy lực, cường độ tuần hoàn, phân phối nước thải [8], [10] Hình 4.21: Cấu tạo màng sinh học - Ưu điểm: + Khởi động nhanh : tuần + Khả loại bỏ chất phân huỷ chậm + Khả chịu biến động nhiệt độ tải lượng ô nhiễm + Sự đa dạng thiết bị xử lí + Hiệu cao nước thải có nồng độ nhiễm thấp - Nhược điểm + Khơng có khả điều khiển sinh khối + Tốc độ làm bị hạn chế trình khuếch tán: vật liệu làm giá thể phải có diện tích bề mặt riêng lớn Thêm vào vận tốc nước chảy bề mặt màng phải đủ lớn Hình 4.22: Lọc sinh học 4.6.2.1 RBC (Roltating Biological Contactor - Đĩa quay sinh học): Được áp dụng Cộng hoà liên bang Đức năm 1960 sau Mỹ Cana để khử BOD Nitrat hiệu RBC sử dụng nhiều để xử lý nước thải chế biến thủy sản RBC gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng làm polystyren (PS) polyvinylclorua (PVC) lắp trục thép có đường kính tới 3,5m Các đĩa đặt ngập phần nước thải (40%) quay từ từ với tốc độ – vịng/phút Trong q trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng gắn kết bề mặt đĩa hình thành lớp màng mỏng nhầy bề mặt ướt đĩa (1 – 4mm) Khi đĩa quay, làm cho lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với chất hữu nước thải với khơng khí để hấp thụ oxy Đĩa quay chế để tách chất rắn thừa khỏi bề mặt đĩa nhờ lực ly tâm [8] Hình 4.23: Đĩa quay sinh học 4.6.2.2 Lọc nhỏ giọt: Bể lọc sinh học nhỏ giọt đa dạng, gồm loại: lọc sinh học nhỏ giọt quay; biophin nhỏ giọt gồm nửa ống hình trụ bố trí ngang thành hàng song song với có bề mặt lõm quay lên; bể lọc sinh học thô; xử lý nước thải triệt để, thường có hình trụ chữ nhật [2]; [8] Thiết bị lọc nhỏ giọt thường bao gồm thành phần chính: mơi trường lọc đệm, bể chứa, hệ thống cung cấp nước thải, cống thoát ngầm, hệ thống thơng gió - Mơi trường lọc đệm thường cung cấp cho bề mặt hệ thống vi sinh vật tăng trưởng, tồn loại vật chất đá, gỗ, chất dẻo tổng hợp với nhiều loại hình dạng khác nhau, thường dùng đá có đường kính 25 – 100mm - Bể chứa dùng để chứa môi trường đệm nước thải cần xử lý, đồng thời kiểm soát ảnh hưởng gió Bể chứa thường xây bêtơng vật liệu làm sợi thủy tinh, thép có sơn ngoài, … - Hệ thống cung cấp nước thải cung cấp nước thải cho môi trường đệm Việc cung cấp đặn cần thiết để trì tình trạng ẩm ướt cho tồn phần đệm - Cống ngầm có chức + Thứ để tập trung dịng chảy để chuyển xử lý tiếp nơi khác hay thải bỏ môi trường + Thứ hai tạo khoảng trống để khơng khí bên ngồi lưu thơng vào tầng đệm, cung cấp lượng oxy cần thiết cho chuyển hóa hiếu khí - Hệ thống thơng gió cung cấp khơng khí cho hệ thống lọc thiết kế thồi gió tự nhiên hay cung cấp cách thụ động Hình 4.24: Thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt quay Bể lọc sinh học nhỏ giọt dùng để xử lý nước thải triệt để, thường có hình trụ chữ nhật Đặc điểm riêng bể kích thước hạt vật liệu lọc nhỏ 25 - 30mm, tải trọng 3 thủy lực 0,5 - m /m vật liệu lọc.ngày Hiệu suất xử lý cao, lên đến 90% (theo BOD) Cơng suất oxy hố, lượng oxy tính theo BOD ngày m vật liệu lọc, xác định dựa nhiệt độ nước thải, mức độ nhiễm bẩn, vật liệu lọc phương pháp thông khí [2]; [8] Hình 4.25: Bể biophin thơng khí Hình 4.21 trình bày thiết bị thơng khí - lọc sinh học Thiết bị có nửa ống trụ đường kính 80mm bố trí nằm ngang xen kẽ Nước thải vào từ trên, đổ đầy ống nửa trụ chảy tràn xuống Ở mặt ống hình thành màng sinh học, cịn bên ống khối sinh vật giống bùn hoạt tính Nước bão hịa oxy chảy từ xuống Thiết bị có suất hiệu xử lý cao [11] 4.6.2.3 Lọc sinh học ngập nước (đệm cố định, đệm giãn nở) Được sử dụng Pháp, Mỹ, Úc năm 90 kỷ XX dùng để xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ thực phẩm Bể lọc hoạt động theo chu kỳ: nước thải khơng khí chiều hay ngược chiều, từ lên hay từ xuống tiếp xúc với vật liệu lọc Nước sau qua bể lắng đợt bơm lên máng phân phối, theo ống dẫn phân bố diện tích đáy bể Nước trộn với khơng khí cấp từ ngồi vào qua dàn phân phối Hỗn hợp khí- nước thải chiều từ lên, qua lớp vật liệu lọc + - Tại xảy trình khử BOD chuyển hoá NH4 thành NO3 Lớp vật liệu lọc có khả khử cặn lơ lửng nước thải Khi bể lọc đạt đến tổn thất áp lực yêu cầu, ta tiến hành rửa bể lọc Đóng van cấp nước khí, đóng, mở van xả rửa liên tục nhiều lần Có cách tiến hành xả rửa: chiều từ lên; ngược chiều: nước thải từ xuống, gió từ lên gây tổn thất thủy lực qua lớp lọc cao, hiệu xử lý thấp Quy trình chiều cho hiệu cao tổn thất áp lực nhỏ [2] 4.7 CÁC THƠNG SỐ TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH XỬ LÝ stt Đại lượng cần tính Tốc độ sử dụng chất Biểu thức rd = µ max X S Y ( Ks +S ) = K X S Ks +S g/m3.s) Tỷ số F/M:Tỷ lệ thức ăn số lượng vi khuẩn ngày-1 Thời gian lưu nước: θ (ngày) Thời gian lưu bùn: θb(ngày) F/M= θ= θb = S0 θX V Q MLSS × V SS e × Qe + SS w × Q w Giải thích đại lượng μmax: tốc độ tăng trưởng riêng cực đại (1/s) X: nồng độ bùn hoạt tính (g/m3 = mg/l) S: nồng độ chất nước thải thời điểm ( tăng trưởng bị hạn chế Ks: số bán tốc độ, (g/m3; mg/l) Y: hệ số suất sử dụng chất cực đại (mg/mg) S0: nồng độ COD đầu vào (mg/l) θ: thời gian lưu nước bể phản ứng hiếu khí ( ngày) X: nồng độ chất rắn lơ lửng bay bể phản ứng hiếu khí ( mg/l) V: thể tích bể phản ứng hiếu khí (m3) Q: lưu lượng nước thải (m3/ ngày) MLSS: hàm lượng chất rắn lơ lửng bể phản ứng hiếu khí (mg/l) V: thể tích bể phản ứng hiếu khí ( m3) SSe: hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải đầu (mg/l) Qe: lưu lượng nước thải (m3/ngày) SSw: hàm lượng chất rắn lơ lửng bùn thải (mg/l) Qw: lưu lượng bùn thải (m3/ngày) V30’: thể tích bùn lắng sau 30 phút , Chỉ số thể tích bùn SVI (mg/l) V 30 MLSS SVI = x 1000 - Xử lý theo COD: E1 = CODvà o −( CODra −c ) CODvà o - Xử lý theo BOD: Hiệu xử lý: E BOD5 vào − S BOD5 vào E2 = - Hiệu xử lý tồn bộ: E= 10 Thể tích bể:V( m3) Tốc độ tăng trưởng bùn :Yb(ngày-1) Lượng bùn hoạt tính sinh ngày: Px (kg/ngày) Tổng lượng cặn lưu lượng sinh ra:Px1 11 Lượng cặn dư ngày xả ra:Pxả 12 Lưu lượng xả bùn: Qxả 13 14 15 Thời gian tích luỹ cặn khơng xả cặn ban đầu:T (ngày) Khi hệ thống ổn định, lượng bùn hữu xả ngày: B (kg/ngày) Lưu lượng bùn tuần hoàn: QT V= c: lượng cặn theo COD S: lượng BOD5 hoà tan khỏi bể lắng BOD5ra = BOD5hoà tan + BOD5 lơ lửng BOD5 vào − BOD5 BOD5 vào θc: thời gian lưu bùn (ngày) S0: chất nước thải (mg/l) S: nồng độ chất lại sau khỏi bể (mg/l) Q Y ( S − S ).θ c X (1+ K d ).θ c Y 1+θ c × K d Yb = Px = Yb.Q.(S0 - S) Px 1− z Px1= Pxả = Px1 – Pra V X − Qr X r θ c X T θ c Qxả = V X b Px T= B = Qxả Xb QT Qr = X XT − X z: độ tro cặn Pra = Q.SSra.10-3 Qr = Q v Xt = (1 – z).Xbùn Xr = (1 – z).c (ml/ngày) Q ( S − S ) 1000 f 16 OCo= - 1,42.Px Lượng oxy cần , 57 ( N − N ) thiết: OCo(kg/ngày) 1000 + 17 Lượng oxy thực tế: OCt (kg/ngày) 18 Lượng khơng khí cần thiết: Ok N0: tổng nitơ ban đầu (sau bổ sung dinh dưỡng) N: tổng nitơ (5-6mg/l) OCt= OCo + Cs C s + C 1.024 ( T − 20 ) ok = OCt OU α1 f antoàn Cs:oxy bão hồ nước (9.08mg/l) C:lượng oxy cần trì bể (2 – mg/l) α: 0.6 – 0.94 OU: cơng suất hồ tan thiết bị f = 1.5 4.8 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý KHI VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ 4.8.1 Những vấn đề phân tích bùn hoạt tính 4.8.1.1 Sự cố  Bơng bùn : Trong hệ thống bùn hoạt tính hoạt động tốt, vi khuẩn không dính kết với bùn thường bị tiêu diệt protozoa Sự diện chúng dạng tế bào riêng rẽ khiến cho nước thải bị đục Việc phát triển nhiều vi khuẩn phân tán có nghóa trình tạo thất bại Hiện tượng xảy tải lượng BOD cao giới hạn oxy  Bơng bùn sợi: Hiện tượng gọi bơng bùn zooglea xảy việc sản sinh mức exopoly saccharides vi khuẩn ( ví dụ zooglea ) thường tìm thấy bùn hoạt tính Nó khiến cho tính nén tính lắng giảm Loại bơng bùn gặp điều chỉnh chlor hoá  Bơng bùn có sợi: Nguyên nhân bơng bùn tính lắng tính nén chất rắn bể làm hệ thống bùn hoạt tính Hiện tượng bung bùn có sợi thường nhiều vi sinh vật dạng sợi gây tượng phổ biến  Bông bùn điểm (pinpoint flocs) : Bông bùn điểm xuất việc phá huỷ bùn thành mảnh nhỏ vào nước thải bùn hoạt tính Một số nhà quan sát tin vi khuẩn sợi tạo xương sống bùn hoạt tính xuất với số lượng thấp khiến cho bùn cấu trúc, gây nên lắng cho nước đục  Lên bùn ( Rising sludge) : Thỉnh thoảng bùn có khả lắng tốt có xuất hiện tượng lên mặt nước sau khoảng thời gian lắng tương đối ngắn Nguyên nhân thông thường trình khử nitrat hóa (nitrir nitrat nước thải chuyển thành khí nitơ) Các khí nitơ bị giữ lại lớp bùn lúc sẽ, đủ nhiều lôi bùn lên mặt nước Ta phân biệt tượng bùn với tượng bùn kết cụm cách tượng bùn bùn lên có kèm theo bọt khí nhỏ li ti phía bề mặt bể lắng  Hiện tượng tạo bọt váng (foaming/scum formation) : Hiện tượng loài vi khuẩn gây Nocardia Microthrix parvicella, hai loaiï vi khuẩn có bề mặt tế bào không ưa nước có hình thành bọt bong bóng bề mặt tế bào, bọt bong bóng gây nên tượng tạo bọt Đây vi khuẩn có dạng hình sợi phát qua kính hiển vi Bọt tạo dày ( độ dày đạt từ 0,5 đến 1m) có màu nâu  Hiện tượng bùn trương : Khi tải lượng hữu (BOD) bể tăng, bùn hoạt tính có theå bị trương Dễ tạo thành hạt nhỏ rời rạc khó lắng gọi tượng trương bùn Bảng 4.1: Tóm tắt nguyên nhân hậu cố bùn hoạt tính Sự cố Sự phát triển phân tán Nhày: bơng bùn có nhớt ( bơng bùn không sợi ) Bông bùn điểm Bơng bùn Lên bùn Nguyên nhân Hậu Vi sinh vật không tạo thành Nước đục, không khuếch tán, tạo thành có vùng lắng cụm nhỏ bùn tế bào đơn lẻ Giảm tính lắng tốc độ nén Trên thực tế Vi sinh vật diện việc phân tách với số lượng lớn trong trường lớp màng ngoại bào hợp nghiêm trọng, tạo nên chảy tràn lớp bùn bể lắng đợt Những bùn nhỏ, chắc, yếu, có cấu Chỉ số thể tích hình tạo thành bùn SVI thấp lắng nhanh Nhũng nước thải đục khối tụ nhỏ lắng chậm Những vi sinh vật bành trướng khỏi Chỉ số thể tích SVI bùn cản trở cao, nước thải việc nén lắng bùn Việc khử nitrat Lớp váng bùn bể lắng đợt tạo hoạt tính tạo Sự tạo thành bọt váng bóng khí Nitơ, bám dính với bùn hoạt tính lên bề mặt bể lắng Nhưng chất hoạt diện bề mặt không bị thoái biến diện loài Nocardia, diện Microthrixparvicella thành mặt bể lắng đợt Lượng lớn bùn chất rắn bùn hoạt tính tới bề mặt đơn vị xử lí Bọt tích luỹ bị thối Chất rắn chảy tràn vào bể lắng đợt 4.8.1.2 Cách khắc phục:  Hiện tượng bơng bùn - Xử lý chất oxy hoá mạnh : dùng chlorine H 2O2 để xử lý vi khuẩn có chọn lọc sợi bùn tuần hoàn - Xử lý chất keo tụ : polymer hữu tổng hợp, vôi muối sắt thêm vào hỗn dịch để làm tăng tính lắng bùn - Điều chỉnh lượng bùn tuần hoàn: gia tăng việc thải bùn  Hiện tượng lên bùn - Tăng tỷ lệ bùn tuần hoàn tử bể lắng bể Aerotank để giảm thời gian lưu bùn bể lắng - Tăng nhanh tốc độ rút bùn dư bể lắng - Giảm thời gian lưu bùn để tránh trình nitrat hóa  Hiện tượng bọt váng Có thể khắc phục tượng bọt váng cách : dùng chlorine phun lên bề mặt hay sử dụng cation polymer để kiểm soát  Hiện tượng bùn trương - Tăng cường sục khí Xả bùn dư Tạm thời giảm tải trọng thủy lực bể Pha lỗng nước thải bắng nước sông, hồ Tháo kiệt, cọ xả đợt nước thải vào bể 4.8.2 Những vấn đề trình xử lý nước thải  Nguyên nhân: - Công trình bị tải Lượng nước thải đột xuất chảy vào lớn Nguồn cung cấp điện bị ngắt Tới kì hạn không kịp sửa chữa, đại tu Cán bộ, công nhân quản lí không tuân theo nguyên tắc quản lí kó thuật an toàn  Cách khắc phục: - Nước thải sản xuất có lưu lượng nồng độ dao động lớn ngày đêm, phép xả vào mạng lưới thoát nước đô thị sau qua xử lí cục xí - nghiệp công nghiệp Điều chỉnh chế độ bơm cho phù hợp với công suất - bể xử lí Tiến hành tẩy rửa kênh mương đặn Cần dùng nguồn điện độc lập để tránh bị tắt điện đột - ngột Cần nâng cao trình độ quản lí kó thuật cho cán trình điều hành công trình xử lí CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Các vấn đề mà đề tài làm thời gian thực đề tài tuần là:  Bước đầu thu thâp tìm tài liệu liên quan đến lĩnh vực xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí qua internet, sách vở, tài liệu học trường Cùng với hướng dẩn thầy Hoàng Hưng đả tạo điều kiện cho em tập hợp, biên hội, xếp cấu trúc lại tài liệu có liên quan nằm phân tán, rải rác thành hệ thống hoàn chỉnh vấn đề lý thuyết sở có liên quan đến trình phân huỷ chất nước thải vi sinh vật hiếu khí Do đó, giúp kỹ sư thiết kế công nhân vận hành hệ thống xử lý nước thải nắm bắt cách tổng thể vai trò loại vi sinh vật hiếu khí xử lý nước thải phương pháp sinh học giúp phục vụ công tác thiết kế cơng trình xử lý nước thải vận hành hệ thống có hiệu  Trình bày rõ chế, giai đoạn, bước phân huỷ q trình hố sinh học trình phân giải chất hữu vi sinh vật hiếu khí, thành phần vi sinh vật tương ứng cơng trình xử lý sinh học  Nêu số yếu tố ảnh hưởng lên trình phân huỷ chất hữu điều kiện hiếu khí giúp việc vận hành hệ thống xử lý nước thải không bị ảnh hưởng điều kiện bất lợi gây  Làm rõ số vấn đề thường gặp vận hành hệ thống xử lý nước thải, đồng thời nêu cách khắc phục vấn đề 5.2 KIẾN NGHỊ Trong tài liệu nghiên cứu xử lý nước thải biện pháp sinh học sử dụng vi sinh vật hiếu khí chủ yếu nghiên cứu phương pháp xử lý chất hữu đơn giản hydratcacbon, protein, lipid Tuy nhiên, nhà máy xử lý nước thải nay, thành phần nước thải đa dạng chứa chất phức tạp, khó phân huỷ Vì cần tiếp tục thu thập tìm hiểu tài liệu nghiên cứu sâu hướng xử lý sinh học chất hữu có cấu trúc phức tạp (ví dụ hợp chất chứa vòng thơm), đặc biệt số hợp chất có nguồn gốc nhân tạo khó phân huỷ ... Xử lý phương pháp học - Xử lý phương pháp hoá lý hoá học - Xử lý phương pháp sinh học 2.3.1 Xử lý nước thải phương pháp học Quá trình xử lý học thường áp dụng giai đoan đầu trình xử lý nước thải. .. liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật hiếu khí nhằm giảm thiểu nhiễm chất hữu nước thải gây cho môi trường 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu nước thải phương pháp xử lý nước. .. xử lý nước thải 3.3 SINH THÁI, SINH LÝ, PHÂN LOẠI VI SINH VẬT 3.3.1 Sinh thái, sinh lý vi sinh vật Vi sinh vật khơng phải nhóm phân loại sinh giới mà bao gồm tất sinh vật có kích thước hiển vi,