intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ trong nước thải sinh hoạt trên mô hình ao với giá thể PVA

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST
Báo xấu
30
lượt xem 5
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu hiệu quả xử lý Nitơ trong nước thải sinh hoạt trên mô hình AO với giá thể PVA , so sánh và đưa ra điều kiện tối ưu mà hệ thống và giá thể có hiệu suất xử lý là cao nhất. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kĩ thuật môi trường: Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ trong nước thải sinh hoạt trên mô hình ao với giá thể PVA

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NITƠ TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT TRÊN MÔ HÌNH AO VỚI GIÁ THỂ PVA Ngành: Môi Trường Chuyên ngành: Kỹ Thuật Môi Trường Giảng viên hướng dẫn :PGS.TS Trương Thanh Cảnh Sinh viên thực hiện :Nguyễn Văn Đồng MSSV: 1211090024 Lớp: 12DMT01 TP. Hồ Chí Minh, 8/2016
  2. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác. Tác giả đồ án Nguyễn Văn Đồng
  3. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng LỜI CẢM ƠN Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn đến thầy hướng dẫn là thầy PGS.TS Trương Thanh Cảnh. Cảm ơn thầy đã luôn quan tâm chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Cám ơn thầy đã truyền cho em những tri thức , kiến thức để có thể hoàn thành tốt luận văn lần này, bên cạnh đó quan trọng hơn thầy còn cho em những bài học quý báu khác trong cuộc sống, thầy đã tha thứ cho em sau những lần mắc lỗi từ đó em có thể rút ra những bài học quý báu để rèn luyện bản thân trước khi đối mặt với cuộc sống thực tế sau khi ra trường . Em chân thành cảm ơn thầy ! Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Quý thầy cô ngành Môi Trường khoa CNSH- TP-MT Trường Đại Học Kỹ Thuật tp.HCM đặc biệt là các thầy cô thỉnh giảng đã nhiệt tình giảng dạy, trang bị kiến thức và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt quá trình học tập. Các thầy cô đã truyền cho em những tri thức cần thiết để có thể thực hiện luận văn này. Bên cạnh đó những kỷ niệm thời sinh viên sẽ luôn luôn khắc ghi cùng thầy cô và bạn bè. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến chị Nguyễn Thị Hưng Thanh, cảm ơn chị luôn đồng hành cùng em từng ngày; nhắc nhở, chỉ bảo em ngay cả việc nhỏ nhất; tạo điều kiện tốt nhất để em hoàn thành công việc của mình trong suốt gần 6 tháng chạy mô hình ;cảm ơn chị vẫn luôn bên cạnh em những ngày hoàn thành báo cáo, động viên , giúp đỡ những khi em gặp khó khăn. Cảm ơn chị. Xin cảm ơn các thầy cô, anh chị công tác tại Viện Tài nguyên và Môi trường đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài tại Viện trong suốt thời gian qua. Cảm ơn các thầy cô, anh chị trong phòng thí nghiệm phân tích đã hỗ trợ dụng cụ, hóa chất để nhóm chúng em thực hiện các thí nghiệm sử dụng cho đề tài của mình. Bên cạnh đó , xin cảm ơn đến 2 bạn đồng hành trong luận văn là Thi Thanh Trung và Trần Vũ Thu Thuỷ đã luôn chung vai sát cánh trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
  4. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng Tuy có nhiều nỗ lực cố gắng nhưng không tránh khỏi sai sót, khuyết điểm trong khi thực hiện luận văn này. Mong nhận được sự đóng góp từ các thầy cô bạn bè. Một lần nữa, xin cảm ơn rất nhiều! Cuối cùng xin chúc mọi người sức khỏe và thành đạt. Thành phố Hồ Chí Minh ngày 06 tháng 08 năm 2016 Sinh viên Nguyễn Văn Đồng
  5. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng TÓM TẮT Việc sử dụng giá thể bám dính đang rất phổ biến trong công nghệ xử lý nước thải hiện nay. Trong nghiên cứu này, hạt PVA Gel của công ty Kuraray được lựa chọn để nghiên cứu khả năng xử lý Nitơ trong mô hình thiếu khí - hiếu khí (AO). Thể tích hạt PVA Gel cho vào mỗi ngăn là 8% thể tích của ngăn phản ứng. Để tìm ra chế độ vận hành tối ưu, hai biến số thời gian lưu nước và tỷ lệ tuần hoàn nước được lựa chọn. Với ba mức thời gian lưu nước là 8,13h, 5,86h và 4,61h, hiệu suất xử lý TN và N- NH4+ cao nhất ở thời gian lưu 5,86h với hiệu suất xử lý là 62,94% và 76,23% tương ứng. Nghiên cứu cũng thực hiện thử nghiệm tiếp theo với tỷ lệ tuần hoàn nước là 200%, 400%, 600%. Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý TN, COD, N-NH4+ cao nhất với tỷ lệ tuần hoàn nước 600%. Nồng độ TN, N-NH4+ và COD ở đầu ra trung bình với tỷ lệ tuần hoàn 600% lần lượt là 34,10±3,77mg/l, 14,57±1,51mg/l, 204,24±26,41mg/l. Khả năng xử lý Nitơ của vi sinh dính bám trên hạt PVA Gel là 3,78gN/m2.ngày (tức 3,37mgN/m2.ngày và 0,41mgN/m2.ngày tại ngăn thiếu khí và hiếu khí tương ứng) và khả năng xử lý COD là 10,05gCOD/m2.ngày tại tỷ lệ tuần hoàn 600%. Kết thúc nghiên cứu, lượng sinh khối bám dính trên hạt trong ngăn thiếu khí là 3,69mg/hạt và hiếu khí là 11,51mg/hạt.
  6. BM05/QT04/ĐT Khoa: CNSH- TP- MT PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Đồng MSSV: 1211090024 Lớp: 12DMT01 Ngành: Kỹ thuật môi trường Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường 2. Tên đề tài: “Nghiên cứu hiệu quả xử lý Nitơ trong nước thải sinh hoạt trên mô hình AO với giá thể PVA”. 3. Các dữ liệu ban đầu: - Số liệu thông số và hiệu quả của giá thể PVA theo công ty Kuraray Asia Pacific. Pte. Ltd. Nhật Bản. - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008./BTNMT - Những công trình nghiên cứu có liên quan. 4. Các yêu cầu chủ yếu: - Tổng quan về nước thải sinh hoạt. - Tổng quan về các công nghệ xử lý Nitơ hiện nay. - Vận hành mô hình thực tế từ đó đánh giá được hiệu quả giá thể. - Đánh giá hiệu quả xử lý của giá thể theo lưu lượng và chế độ tuần hoàn từ đó đưa ra điều kiện tối ưu khi vận hành. 5. Kết quả tối thiểu phải có: - Hoàn thành quá trình vận hành của mô hình. - Đưa ra số liệu và đánh giá hiệu quả của giá thể từ đó đưa ra chế độ vận hành tối ưu. Ngày giao đề tài: 08 / 05 / 2016 Ngày nộp đề tài: 08 / 08 / 2016 TP. HCM, ngày.......tháng……năm…… Chủ nhiệm ngành Giảng viên hướng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
  7. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU......................................................................................v DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... vi LỜI MỞ ĐẦU ..........................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................1 2. Tình hình nghiên cứu ...............................................................................2 2.1. Nghiên cứu nước ngoài ............................................................................2 2.2. Nghiên cứu trong nước ............................................................................3 3. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................4 4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................4 5. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................4 6. Ý nghĩa khoa học ......................................................................................5 7. Ý nghĩa thực tiễn ......................................................................................5 CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..............................6 1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt ..........................................................6 1.2. Tác hại đến môi trường của nước thải sinh hoạt ..................................6 1.2.1. Tác hại đến môi trường tự nhiên ..........................................................6 1.2.2. Tác hại đến môi trường nhân tạo .........................................................7 1.3. Tính chất, thành phần của nước thải sinh hoạt ....................................7 1.3.1. Tính chất vật lý.......................................................................................7 1.3.2. Thành phần hoá học ..............................................................................8 1.3.3. Thành phần sinh học .............................................................................9 i
  8. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH AO VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC DÍNH BÁM ..................................................................................................11 2.1. tổng quan về mô hình AO (Anoxic Oxic ) ............................................11 2.1.1. Bể Anoxic .............................................................................................11 2.1.2. Bể Oxic .................................................................................................12 2.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp lọc sinh học ....................................14 2.2.1. Định nghĩa ...........................................................................................14 2.2.2. Phân loại ..............................................................................................14 2.2.3. Vi sinh vật xử lý nước thải trong lọc sinh học ...................................15 2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tăng trưởng và phát triển của vi khuẩn 17 2.2.5. Cấu tạo và hoạt động của màng sinh học...........................................19 2.2.6. Tính chất của vật liệu lọc nổi ..............................................................23 2.2.7. Ưu và nhược điểm................................................................................25 2.2.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý ..........................................25 2.2.9. Các loại vật liệu thường được dùng làm giá thể ................................26 CHƯƠNG 3 : MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM .......................................................30 3.1. Mô hình AO ............................................................................................30 3.1.1. Mô hình thực nghiệm ..........................................................................30 3.1.2. Vật liệu giá thể vi sinh PVA Gel ( Polyvinyl alcohol) ........................32 3.1.3. Điều kiện thí nghiệm ...........................................................................34 3.1.4. Nước thải ..............................................................................................34 3.1.5. Sinh khối ..............................................................................................35 3.2. Vận hành mô hình ..................................................................................35 3.2.1. Giai đoạn chạy thích nghi ...................................................................35 ii
  9. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng 3.2.2. Giai đoạn xử lý .....................................................................................36 3.3. Phương pháp phân tích..........................................................................37 3.4. Tính toán và xử lý số liệu .......................................................................39 CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................40 4.1. Giai đoạn thích nghi ...............................................................................40 4.2. Khảo sát hiệu quả xử lý giai đoạn vận hành chính .............................42 4.2.1. Hiệu quả xử lý Nitơ .............................................................................43 4.2.2. Hiệu quả xử lý COD ............................................................................45 4.3. Tương quan sự biến đổi Nitơ trong từng thí nghiệm ..........................47 4.3.1. Thí nghiệm thay đổi thời gian lưu ......................................................47 4.3.2. Thí nghiệm thay đổi tỉ lệ tuần hoàn ....................................................52 4.4. Khả năng xử lý trên một đơn vị giá thể ...............................................58 4.5. Nồng độ sinh khối và khả năng dính bám sinh khối ...........................61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...............................................................................63 1. Kết luận ...................................................................................................63 2. Kiến nghị .................................................................................................64 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................65 PHỤ LỤC ...............................................................................................................67 iii
  10. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD : Biological Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hoá sinh học) COD : Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hoá hoá học) DO : Dissolved Oxygen (Nồng độ oxygen hòa tan) MLSS : Mixed Liquor Suspended Solids (Hàm lượng bùn) SS : Suspended Solids (Chất rắn lơ lửng) TSS : Total Suspended Solids (Tổng chất rắn lơ lửng) + N-NH4 : Ammonium - N-NO2 : Nitrite N-NO3- : Nitrate TN : Total Nitrogen MBBR : Moving Bed Biofilm Reactor HRT : Hydraulic Retention Time PP : Poly Propylene PVC : Polyvinyl Chloride NTSH : Nước thải sinh hoạt VSV : Vi sinh vật AO : Anoxic - Oxic PVA : Polyvinyl Alcohol TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh ĐHQG – HCM : Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh iv
  11. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 : So sánh chủng loại vi sinh vật giữa hệ thống bùn hoạt tính với hệ thống vi sinh vật dính bám ................................................................................................ 16 Bảng 2.2 : Tính chất vật lý của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt .................. 29 Bảng 3.1 : Thông số mô hình AO ........................................................................... 30 Bảng 3.2 : Thông số giá thể PVA Gel .................................................................... 33 Bảng 3.3: Tính chất nước thải nghiên cứu ............................................................. 34 Bảng 3.4 : Thông số vận hành thí nghiệm tìm thời gian lưu nước thải thích hợp . 36 Bảng 3.5 : Thông số vận hành thí nghiệm tìm tỷ lệ tuần hoàn thích hợp .............. 37 Bảng 3.6 : Phương pháp phân tích các thông số nước thải ................................... 38 Bảng 4.1 :Thông số vận hành giai đoạn thích nghi ............................................... 40 Bảng 4.2 : Hiệu suất xử lý COD, NT ,NH4+ qua các thí nghiệm ........................... 42 Bảng 4.3 : Thông số vận hành và kết quả thí nghiệm thay đổi theo thời gian lưu 47 Bảng 4.4 : Thông số vận hành và kết quả thí nghiệm thay đổi tỉ lệ tuần hoàn ...... 52 Bảng 4.5 : Tải lượng Nitơ xử lý trên một đơn vị PVA Gel trong ngăn thiếu khí ... 59 Bảng 4.6 : Tải lượng Nitơ xử lý trên một đơn vị PVA Gel trong ngăn hiếu khí .... 60 Bảng 4.7 : Tải trọng COD trên một đơn vị giá thể PVA Gel ................................. 60 Bảng 4.8 : Nồng độ bùn lơ lửng trong từng thí nghiệm ........................................ 61 v
  12. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 : Cấu trúc màng sinh học......................................................................... 20 Hình 2.2 : Chuỗi các vi sinh vật tạo thành màng vi sinh ....................................... 23 Hình 2.3 : Hạt vật liệu nổi ...................................................................................... 24 Hình 2.4 : Giá thể vi sinh ....................................................................................... 27 Hình 3.1 : Mô hình AO thực nghiệm ..................................................................... 30 Hình 3.2 : Sơ đồ nguyên lý mô hình AO ............................................................... 31 Hình 3.3 : Hiệu quả giá thể PVA so với giá thể khác trên lượng Bacteria ............ 33 Hình 2.4 : Cấu trúc hiển vi của giá thể PVA Gel ................................................... 33 Hình 4.1 : Kết quả phân tích COD ở giai đoạn thích nghi ..................................... 41 Hình 4.2 : Kết quả phân tích N-NH4+ ở giai đoạn thích nghi ................................ 41 Hình 4.3 : Giá thể tại bể thiếu khí và hiếu khí ....................................................... 42 Hình 4.5 :Sự biến thiên nồng độ và hiệu suất xử lý COD ..................................... 46 Hình 4.6 : Sự biến thiên nồng độ N-NH4+ trong từng ngăn ................................. 49 Hình 4.7 : Sự biến thiên nồng độ TN trong từng ngăn .......................................... 50 Hình 4.8: Biến thiên nồng độ N-NO3-(a) và nồng độ N-NO2-(b) trong từng ngăn ......................................................................................................................... 51 Hình 4.9 : Biến thiên nồng độ N-NH4+ theo từng ngăn ......................................... 54 Hình 4.10 : Sự biến thiên TN trong từng ngăn ...................................................... 55 Hình 4.11 :Biến thiên nồng độ N-NO3-(a) và nồng độ N-NO2-(b) trong từng ngăn ......................................................................................................................... 57 vi
  13. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng LỜI MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Theo Tổng cục thống kê, tính đến đầu tháng 4 năm 2014, dân số Việt Nam đạt gần 90,5 triệu người và xếp thứ 3 về dân số trong khu vực Đông Nam Á. Trong đó, Thành phố Hồ Chí Minh là nơi có dân số đông nhất nước với gần 8 triệu người. Cùng với sự gia tăng dân số, quá trình phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, đòi hỏi nhu cầu nước cho sản xuất và dân sinh ngày càng tăng cả về số lượng và chất lượng. Nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng dẫn đến việc khai thác sử dụng tài nguyên nước ngày càng nhiều. Điều đó cho thấy, nguy cơ thiếu nước là rõ ràng và ở mức nghiêm trọng. Suy thoái, cạn kiệt nguồn nước mặt, nước ngầm, thiếu nước, khan hiếm nước trở nên phổ biến hơn. Đi đôi với việc tiêu thụ tài nguyên nước là vấn đề ô nhiễm môi trường gây ra trong quá trình sản xuất và tiêu thụ. TP. Hồ Chí Minh là đô thị lớn nhất Việt Nam và hiện đang đối mặt với tình trạng khối lượng nước thải sinh hoạt ngày càng gia tăng do tốc độ phát triển dân số tăng cao. Tuy nhiên, hiện nay cơ sở xử lý nước thải sinh hoạt của thành phố còn rất hạn chế chỉ có khoảng 3 nhà máy với tổng công suất 176.000 m3/ngày.đêm (nhà máy Bình Hưng có công suất 141.000 m3/ngày.đêm, nhà máy Tân Quy Đông có công suất 5.000 m3/ngày.đêm, nhà máy Bình Hưng Hòa có công suất 30.000 m3/ngày.đêm), chưa đủ để thu gom và xử lý hết khối lượng nước thải phát sinh. Bên cạnh đó, trong nước thải có thành phần hữu cơ cao nên khi được xả thải trực tiếp vào nguồn nước đã góp phần làm suy giảm chất lượng nguồn tiếp nhận nước thải, cũng như ảnh hưởng tới điều kiện vệ sinh và sức khỏe của người dân. Nước thải sinh hoạt thường chứa các chất lơ lửng, chất hữu cơ, các chất cặn bã và vi sinh, nếu không được xử lý và xả thải thường xuyên sẽ là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy, yêu cầu đặt ra với các hệ thống xử lý nước thải của thành phố hiện nay là xử lý thành phần hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải đạt chuẩn với diện tích nhỏ, quá trình vận hành đơn giản, chi phí thấp và lượng chất thải thứ cấp giảm tối đa. 1
  14. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng Có rất nhiều phương pháp vật lý, hóa học và sinh học được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt nhưng phương pháp luôn được hướng tới trong nghiên cứu hiện nay là xử lý sinh học. Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí kết hợp hệ vi khuẩn dính bám (lọc sinh học) và lơ lửng (bùn hoạt tính) đang là một hướng đi mới và rất có ý nghĩa thực tiễn. Vật liệu lọc được sử dụng trong các bể lọc sinh học rất đa dạng: gỗ, chất dẻo, đá cuội… Trong đó, vật liệu lọc bằng chất dẻo hiện đang được sử dụng rộng rãi do có nhiều ưu điểm: nhẹ, đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển. Đề tài “Nghiên cứu hiệu quả xử lý Nitơ trong nước thải sinh hoạt trên mô hình AO với giá thể PVA” đã được thực hiện nhằm nghiên cứu hiệu quả xử lý chất hữu cơ, chất dinh dưỡng của vật liệu lọc mới - hạt PVA - trên cơ sở phân tích các thông số COD, hiệu suất xử lý Nitơ. 2. Tình hình nghiên cứu 2.1. Nghiên cứu nước ngoài Từ nhiều năm qua, phương pháp lọc sinh học sử dụng giá thể đã được xem là phương pháp đơn giản, nhỏ gọn nhưng lại rất hiệu quả để xử lý nước thải. Cho đến nay, những nghiên cứu về phương pháp này vẫn đang được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới. Orantes, J.C, Gonzalez-Martinez và cộng sự đã thực hiện nghiên cứu “A new low-cost biofilm carrier for the treatment of municipal wastewater in a moving bed reactor” [7]. Màng sinh học trong nghiên cứu là ống polyethylene với đường kính 1,1 cm được cắt thành miếng 1,2 cm. Nhóm tác giả vận hành mô hình ở các tải trọng hữu cơ khác nhau. Các kết quả chính đã cho thấy rằng tổng COD tối đa đạt được là 81%. Sau vài tháng hoạt động, vật liệu không có dấu hiệu mài mòn hoặc biến dạng. Trong quá trình lọc sinh học, loại và kích thước lỗ xốp của màng có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng trong nước thải. Nghiên cứu “Roles of sponge sizes and membrane types in a single stage sponge-submerged membrane bioreactor for improving nutrient removal from wastewater for reuse” của Wenshan Guo, Huu-Hao Ngo và cộng sự thực hiện trên nước thải tổng hợp mô phỏng nước thải 2
  15. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng sinh hoạt đậm đặc. Nghiên cứu này khảo sát hiệu suất của ba kích cỡ khác nhau của vật liệu xốp (S28-30 / 45R, S28-30 / 60R và S28-30 / 90R). Vật liệu xốp S28-30 / 45R, S28-30 / 60R cho hiệu suất loại bỏ hợp chất hữu cơ hòa tan (> 96%) và PO4-P (> 98,8) cao, và loại bỏ hơn 99% N_NH4+ Nghiên cứu hiệu quả xử lý COD và chất dinh dưỡng bằng phương pháp lọc sinh học cũng đã được X.J. Wang cùng cộng sự thực hiện, kết quả được trình bày trong bài báo "Nutrients removal from municipal wastewater by chemical precipitation in a moving bed biofilm reactor” [8]. Nhóm tác giả đã sử dụng giá thể làm từ polyethylene có tỷ trọng 0,95 - 0,99 g/cm3 dạng hình cầu nhỏ đường kính 25 mm. Giá thể chuyển động tự do trong bể phản ứng. Nghiên cứu được thực hiện ở DO khác nhau từ 6, 4, 2, và 1 mg/l với thời gian lưu nước là 6h. Trong 4 trường hợp trên, hiệu quả khử COD tăng dần khi DO tăng dần và đạt 77,1% tại DO = 6 mg/l. Tuy nhiên, hiệu quả khử N lại đạt cao nhất là 89,9% tại DO = 2. Nếu tiếp tục tăng DO thì hiệu quả khử N lại giảm. 2.2. Nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam, vấn đề ứng dụng giá thể xử lý nước thải đã được nhiều tổ chức, nhiều cá nhân quan tâm nghiên cứu. Điển hình là: Nguyễn Thị Thanh Phượng, Nguyễn Văn Phước, Thiệu Cẩm Anh đã thực hiện “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ lọc sinh học hiếu khí trên các loại vật liệu lọc khác nhau” [4] . Đề tài đã đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng công nghệ lọc sinh học hiếu khí trên 4 loại vật liệu lọc: xơ dừa, than đá, nhựa PVC, nhựa Bio - Ball BB-1. Kết quả cho thấy cả 4 loại vật liệu lọc đều có khả năng xử lý chất hữu cơ và N cao cụ thể COD, N giảm 90-98%; 61- 92 % ở tải trọng hữu cơ dao động từ 0,5; 1; 1,5 và 2 kg COD/m3/ngày. - Công nghệ Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) là công nghệ đang được sử dụng nhiều hiện nay. Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính và bể lọc sinh học. Lê Đức Anh, Lê Thị Minh, Đào Vĩnh Lộc đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ này để xử lý nước thải sinh hoạt tại Thành phố Đà Lạt[1]. Thiết lập mô hình nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm 3
  16. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng với 2 bể sinh học có giá thể K3 làm từ Polyetylen với tỷ lệ 40% so với thể tích bể. Mô hình vận hành tại HRT = 4-24h, pH = 6,5-8, DO = 0,1-0,5 (bể thiếu khí) và 2,5- 3,5 (bể hiếu khí). Nghiên cứu thực hiện ở các tải trọng 1 kg COD/m3.ngày, 2 kg COD/m3.ngày, 3 kg COD/m3.ngày hiệu quả xử lý COD cao nhất lần lượt là 93,22%, 92,82%, 85,61% và hiệu suất khử T-N (tổng nitơ) cao nhất đạt 69,03%, 76,74%, 61,40%. Các chỉ tiêu COD, BOD5, N-NH4+ dòng ra đều đạt tiêu chuẩn loại B của QCVN 14:2008/BTNMT. Kết quả này cho thấy tiềm năng lớn ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt. - "Ứng dụng phương pháp lọc sinh học ngập nước trong xử lý nước thải sinh hoạt" do Đỗ Văn Mạnh cùng cộng sự nghiên cứu cho thấy khả năng khử Nitơ và COD của giá thể đệm nhựa gấp nếp[3]. Hiệu suất xử lý N-NH4+ ở các chế độ thời gian lưu nghiên cứu đều đạt trên 95%. Hiệu suất xử lý COD ở các chế độ thời gian lưu 11 h, 7,3 h và 5,6 h tương ứng đạt 85 – 90%, 80 – 85% và 75 – 80%. Kết quả cho thấy phương pháp lọc sinh học sử dụng giá thể cho hiệu quả, tốc độ xử lý và tính ổn định cao. 3. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu hiệu quả xử lý Nitơ trong nước thải sinh hoạt trên mô hình AO với giá thể PVA , so sánh và đưa ra điều kiện tối ưu mà hệ thống và giá thể có hiệu suất xử lý là cao nhất. 4. Nội dung nghiên cứu - Tiến hành lấy và phân tích nước thải sinh hoạt sau bể tự hoại của Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh. - Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra và đầu vào với nhiều chế đồ tuần hoàn để có thể xác định được khoảng xử lý tối ưu COD và Nito của giá thể PVA gel trong hệ thống . - Đánh giá hiệu quả xử lý của giá thể PVA gel - Đưa ra các số liệu mà hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt . 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: 4
  17. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng Trên cơ sở định hướng nghiên cứu của đề tài, tiến hành thu thập các cơ sở lý thuyết, kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, số liệu, tài liệu thống kê thông qua khảo sát thực tế, báo cáo khoa học, sách giáo khoa, tạp chí chuyên ngành... liên quan đến nội dung và đối tượng nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Vận hành mô hình trong điều kiện thay đổi tỉ lệ tuần hoàn nước. Phương pháp lấy mẫu và phân tích: Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của mô hình sẽ được thu thập ở mỗi ngăn và ở bể chứa nước sau xử lý. Tiến hành phân tích các chỉ tiêu môi trường theo các quy định của Tiêu chuẩn Việt Nam hoặc Tiêu chuẩn quốc tế (theo Standard Methods for the Exammination of Water and Wastewater, 2005). Phương pháp so sánh: so sánh nồng độ chất ô nhiễm, so sánh kết quả nghiên cứu giữa các thực nghiệm nghiên cứu với nhau và với QCVN 14:2008/BTNMT. - Phương pháp thống kê, xử lý số liệu: Các kết quả phân tích sau tính toán sẽ được xử lý thống kê trên phần mềm MS.Excel. Tính toán các thông số từ đó kết luận hiệu quả xử lý của giá thể. 6. Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu khả năng xử lý COD và nitrogen của mô hình Anoxic – Oxic với giá thể PVA gel, nhằm tăng cường hiệu quả xử lý, giảm giá thành xây dựng. - Nghiên cứu quá trình phát triển của vi sinh vật trên giá thể PVA nhằm nâng cao sinh khối và tải lượng xử lý trên một đơn vị giá thể. - Mô hình AO kết hợp giá thể PVA có khả năng xử lý cao hơn những nghiên cứu trong và ngoài nước với những mô hình và giá thể khác. 7. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài góp phần đa dạng hóa vật liệu sử dụng trong công nghệ lọc sinh học, góp phần nâng cao chất lượng nước thải sau xử lý đồng thời giảm chi phí xử lý nước. - Có khả năng áp dụng công nghệ nghiên cứu vào đời sống. 5
  18. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng : tắm , giặt , tẩy rửa , vệ sinh cá nhân, chế biến thức ăn… chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt của một khu dân cư phụ thuộc vào dân số, vào tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống thoát nước. Nước thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm. Nước thải sinh hoạt thường chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt và chứa nhiều tạp chất khác nhau. Các thành phần này bao gồm: 52% chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ. Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loài sinh vật gây bệnh và các độc tố của chúng. Phần lớn các virus là vi khuẩn gây bệnh tả, bệnh lỵ, bệnh thương hàn… Ngoài ra, nước thải sinh hoạt thường chứa các thành phần dinh dưỡng rất cao. 1.2. Tác hại đến môi trường của nước thải sinh hoạt 1.2.1. Tác hại đến môi trường tự nhiên Nước thải sinh hoạt gây ra sự ô nhiễm môi trường tự nhiên do các thành phần ô nhiễm: - COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ moat lượng lớn và gay thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng của hệ sinh thái môi trường nước. nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí có thể hình thành. Trong quá trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4…làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường nước nơi tiếp nhận. - SS: lắng động ở nguồn tiếp nhận gay điều kiện yếm khí - Nhiệt độ: nhiệt độ nước thải sinh hoạt thường không gay ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật. 6
  19. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng - Vi khuẩn gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước tiểu như: tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da… - N, P: nay là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ trong nước quá cao dẫn tới hiện tượng phú dưỡng hóa, đó là sự phát triển bùng phát của các loại tảo, làm cho các nồng độ oxi trong nước rất thấp vào ban đêm gay ngạt thở và gay chất các thủy sinh vật, trong khi đó ban ngày nồng độ oxi rất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra. - Màu: màu đục hoặc đen, gây mất mỹ quan - Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxi 1.2.2. Tác hại đến môi trường nhân tạo Bên cạnh sự ô nhiễm môi trường tự nhiên, thì nước thải nói chung, nước thải sinh hoạt nói riêng khi chưa qua xử lí mà được xả trực tiếp ra môi trường sẽ gay mất mĩ quan khu vực. Đó là chưa kể đến việc phát sinh các loại dịch bệnh lạ, ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân. Về mặt xã hội thì nó sẽ gây ra sự bất an và thiếu tin tưởng vào các cơ quan quản lí, từ đó sẽ kéo theo nhiều hệ lụy tiêu cực. 1.3. Tính chất, thành phần của nước thải sinh hoạt 1.3.1. Tính chất vật lý Hàm lượng chất rắn lơ lửng: Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – TSS - SS) có thể có bản chất là: - Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét); - Các chất hữu cơ không tan; - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…). Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. Mùi: Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S - mùi trứng thối. Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S. Độ màu: Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là mg Pt/L (thang đo Pt-Co). Độ màu là một thông số 7
  20. GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh SVTH: Nguyễn Văn Đồng thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải. 1.3.2. Thành phần hoá học Độ pH của nước: pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit hay tính kiềm của nước. Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hoà tan trong nước, ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Ngoài ra, độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy, pH rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường. Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD): COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi vi sinh vật. COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD): BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ theo phản ứng: Chất hữu cơ + O2  CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huỷ bằng các vi sinh vật. Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO): DO là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v...) và thường được tạo ra do sự hoà tan oxy từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo. Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh 8
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
841 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
4=>1