Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-------------- o0o --------------

PHẠM LÊ HOÀNG DUY

MSHV : 09250500

KHÓA : 2009

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIÁ THỂ SINH HỌC DI ĐỘNG (MBBR)

TP.HCM - 03/2012

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ i

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

TS. NGUYỄN TẤN PHONG

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

TS. MAI TUẤN ANH

Cán bộ chấm nhận xét 2 :

TS. LÊ HOÀNG NGHIÊM

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa – Đại học

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh ngày 28 tháng 02 năm 2012 .

Phạm Lê Hoàng Duy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Luận văn Thạc Sĩ ii

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

TP. HCM, ngày 14 tháng 02 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên Học viên: PHẠM LÊ HOÀNG DUY MSHV: 09250500

Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1986 Nơi sinh: TPHCM.

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIÁ THỂ SINH HỌC DI ĐỘNG (MBBR)

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Xác định tải trọng COD vận hành thích hợp của mô hình ứng với các tải trọng thí nghiệm tăng dần 1 kg COD/m3.ngày ; 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg COD/m3.ngày tương ứng với thời gian lưu 10h, 7h và 4h.

- So sánh hiệu suất xử lý với mô hình không có giá thể.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Ngày 14/02/2011.

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 31/12/2011.

V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. NGUYỄN TẤN PHONG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN

TS. NGUYỄN TẤN PHONG

TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH QL. CHUYÊN NGÀNH

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ iii

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất cả các thầy giáo, cô giáo Khoa Môi Trường - Trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM. Trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường, các thầy cô đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những tri thức quý báu giúp tác giả hoàn thành chương trình đào tạo và Luận văn thạc sĩ.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến TS. Nguyễn Tấn Phong, trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học.

Xin chân thành cảm ơn tập thể các anh chị nhân viên Phòng thí nghiệm, Khoa môi trường, trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ trong nghiên cứu và phân tích thử nghiệm.

Cảm ơn GS. Kenji Furukawa, Graduate School of Science and Technology,

Kumamoto University, Japan đã hỗ trợ công nghệ và chuyên môn sâu về kỹ thuật giá thể sinh học di động.

Đồng thời, cảm ơn tổ chức JICA, Nhật Bản, đã hỗ trợ kinh phí cho nghiên

cứu này.

Và cuối cùng, xin được biết ơn cha mẹ, anh em trong gia đình, biết ơn tất cả các anh chị, các bạn lớp cao học Công nghệ Môi Trường K2008, K2009 các bạn lớp đại học K.2006, K.2007 trường Đại Học Bách khoa Tp.HCM đã động viên, giúp

đỡ, đồng hành trong suốt hai năm học vừa qua và trong quá trình thực hiện luận văn.

Trân trọng cảm ơn !

Tp. HCM, ngày 31 tháng 12 năm 2011

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ iv

TÓM TẮT

Công nghệ bùn hoạt tính sinh học truyền thống được sử dụng khá phố biến để xử lý

nước thải sinh hoạt tại Việt Nam. Tuy nhiên, công nghệ này khá cũ kỹ và hiệu suất

xử lý của nó không cao. Công nghệ giá thể sinh học di động có hiệu quả xử lý cao

bởi vì nguyên tắc hoạt động của công nghệ này dựa trên cả 2 môi trường lơ lửng và

dính bám. Trong nghiên cứu này, tác giả thiết kế hệ thống gồm có 2 bể thiếu khí và

hiếu khí. Trong đó, quá trình thiếu khí (nghèo oxy) sẽ diễn ra quá trình khử nitrat và

quá trình nitrat hóa sẽ xảy ra tại môi trường hiếu khí. Ngoài ra, cả 2 quá trình này

còn xảy ra tại lớp sinh khối bám trên giá thể, trong lớp sinh khối này tồn tại cả 3

môi trường, kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Nghiên cứu được tiến hành ở 2 giai đoạn.

Giai đoạn đầu chỉ thực hiện tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí

với tỷ lệ bằng lưu lượng đầu vào, hiệu quả xử lý trung bình ở giai đoạn đầu ở cả 3

+ là 44,5%, PO4

tải trọng tương đối tốt, tuy nhiên quá trình nitrat hoá và khử nitrat diễn ra không tốt, 3- trong đó BOD5 là 86,5 %,; COD là 85,9%; TSS là 75,0 %, N-NH4

là 31,4%. Do đó, nghiên cứu tiếp tục thực hiện ở giai đoạn 2 bằng cách tăng tuần

+ là 80,7%, PO4

hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí bằng ba lần lưu lượng đầu vào, hiệu quả xử lý trung bình ở cả 3 tải trọng (1 kg COD/m3.ngày; 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg COD/m3.ngày) là khá cao; trong đó BOD5 là 86,2 %,; COD là 85,5%; TSS 3- là 20%, ở giai đoạn này quá trình nitrat hoá và là 89,5%, N-NH4

khử nitrat diễn ra rất hiệu quả. Thời gian lưu ở tại trọng cuối của thí nghiệm 2 kg COD/m3.ngày là 4 giờ, điều này có thể giúp ích cho việc giảm diện tích xây dựng

của bể lắng, giúp tiết kiệm một phần chi phí trong việc xây dựng và vận hành, do

đó, công nghệ này rất phù hợp cho những khu vực bị hạn chế về diện tích. Hệ thống

xử lý bằng giá thể sinh học di động không những hữu ích cho việc xử lý các chất

hữu cơ màcòn diễn ra tốt quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Chính vì những ưu điểm

mà công nghệ này có thể được thay thế cho công nghệ Aerotank truyền thống để xử

lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư và đô thị có diện tích đất xây dựng bị hạn chế

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

ở Việt Nam trong tương lai.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ v

ABSTRACT

Nowadays, the activated sludge technology is used popular to treat domestic

wastewater in Vietnam. However, this technology is elder and its removal

efficiency is not high. The moving bed biofilm reactor (MBBR) technology has a

high removal efficiency because it act in both suspended and stick sludge

environment. In this study, there are two tank, aerobic and anoxic tank. The

nitrification process (conversion of ammonia to nitrate) occrurs primarily in aerobic

tank (oxygen – rich) while denitrification requires anoxic conditons as well as a

subtance (such an organnic compounds) to act as an electron acceptor. Beside, the

nitrification and denitrification occurs in the biomass carrier because sludge layer

on the biomass carrier will create three environment, inside is unaerobic condition,

next is anoxic condition and outside is aerobic condition. This study include 2 period. The 1st period circulate wastewater from aerobic tank to anoxic tank with

1:1 ratio, average removal efficiency in this stage (Organic loading rate are 1.0, 1.5 and 2.0 kg COD/m3/day) is quite high (Biological oxygen demand (BOD), 86,5%;

Chemmical oxygen demand (COD), 85,9%; Total suspended solid (TSS), 75%; N – +), 44,5%; Total phosphorus (TP), 31,4%). However, nitrification Amonia (N-NH4 and denitrification process is not good. Therefore, this study do 2nd period by

inreasing circumlating wastewater 3 times, average removal efficiency in this stage (Organic loading rate are 1.0, 1.5 and 2.0 kg COD/m3/day) is quite high (Biological

oxygen demand (BOD), 86,2%; Chemmical oxygen demand (COD), 85,5%; Total +), 80,7%; Total phosphorus suspended solid (TSS), 89,5%; N – Amonia (N-NH4

(TP), 30%). The hydraulic retention time of MBBR only has 4 hours and the sludge

was created quite low, so we can save the cost to build and operate, therefore it is

suitable for limited lands .The MBBR system is not only good for removing the

organic but also doing the nitrification and denitrification process and saving the

cost to investigate, suitable for limited lands. This study can replace for the

activated sludge technology to treat domestic wastewater at Vietnam in the future

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

because its high removal efficiency and advantage.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý .............. 7

Bảng 2.2: Một số giống vi khuẩn và chức năng của chúng ..................................... 12

Bảng 2.3. Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nước ......................... 18

Bảng 3.1. Tính chất nước thải sinh hoạt nghiên cứu............................................... 35

Bảng 3.2. Thông số đặc trưng của giá thể sử dụng trong đề tài .............................. 36

Bảng 3.3. Các thông số kiểm soát .......................................................................... 41

Bảng 3.4. Thành phần nước thải nhân tạo .............................................................. 43

Bảng 3.5. Thông số vận hành thí nghiệm thích nghi .............................................. 44

Bảng 3.6. Thông số vận hành thí nghiệm 1 ............................................................ 44

Bảng 3.7. Thông số vận hành thí nghiệm 2 ............................................................ 45

Bảng 3.8. Thông số vận hành thí nghiệm 3 ............................................................ 45

Bảng 3.9.Thông số vận hành thí nghiệm 4 ............................................................. 46

Bảng 3.10. Thông số vận hành thí nghiệm 5 .......................................................... 47

Bảng 3.11. Thông số vận hành thí nghiệm 6 .......................................................... 47

Bảng 3.12. Thông số vận hành thí nghiệm 7 .......................................................... 48

Bảng 3.13. Chú thích các vị trí lấy mẫu ................................................................. 49

Bảng 3.14. Tần suất lấy mẫu .................................................................................. 50

Bảng 3.15. Các phương pháp phân tích mẫu .......................................................... 51

Bảng 4.1. So sánh kết quả đầu ra của các chỉ tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT .... 76

Bảng 4.2. So sánh chất lượng nước thải với cùng hệ thống khi không có sự hiện

diện giá thể ............................................................................................................ 82

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Bảng 5.1. Kết luận của đề tài ................................................................................. 83

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ vii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cư Nguyễn Kim ............. 5

Hình 2.2. Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006) ........... 7

Hình 2.3. Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang ........................ 16

Hình 2.4. Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng.......................... 16

Hình 2.5. Sự chuyển hóa nitơ trong quá trình chuyển hóa sinh học ............................ 18 Hình 2.6.Công nghệ xử lý nước thải sinh hoại lớn hơn 500m3/ngày........................... 23

Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng .. 23

Hình 2.8. Mô tả quá trình xử lý của bể MBBR .......................................................... 25

Hình 2.9. Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O ......................... 26

Hình 2.10. Sự phát triển của lớp màng biofilm ở bên ngoài ít hơn bên trong.............. 27

Hình 2.11. Nồng độ của chất nền theo chiều sâu lớp màng ........................................ 29

Hình 2.12. Lớp biofilm dính bám trên bề mặt giá thể. ................................................ 31

Hình 3.1. Giá thể di động kiểu K3 ............................................................................. 36

Hình 3.2.Sơ đồ dây chuyền công nghệ của mô hình nghiên cứu ................................ 37

Hình 3.3. Sơ đồ bố trí mô hình .................................................................................. 38

Hình 3.4. Mô hình thực tế .......................................................................................... 39

Hình 3.5. Kích thước bể lắng, bể thiếu khí và bể hiếu khí .......................................... 39

Hình 3.6. Bơm tuần hoàn ........................................................................................... 40

Hình 3.7.Mô tơ khuấy ................................................................................................ 40

Hình 3.8. Máy thổi khí RESUN ................................................................................. 40

Hình 3.9. Các nội dung nghiên cứu thực hiện ............................................................ 42

Hình 3.10. Các vị trí lấy mẫu ..................................................................................... 49

Hình 4.1. Chỉ số DO ở thí nghiệm thích nghi ............................................................. 53

Hình 4.2. Chỉ số pH ở thí nghiệm thích nghi .............................................................. 54

Hình 4.3. Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thích nghi .......................................... 55

Hình 4.4. Sự biến động của DO theo thời gian ........................................................... 56

Hình 4.5. Sự chuyển hóa của pH................................................................................ 57

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.6. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể thiếu khí ................. 58

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ viii

Hình 4.7. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể hiếu khí .................. 59

Hình 4.8. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể lắng ........................ 60

Hình 4.9. Chỉ số MLSS, MLVSS của giá thể ............................................................. 61

Hình 4.10. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 1(tỷ lệ 1:1:1) .......................................... 62

Hình 4.11. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1) .......................................... 62

Hình 4.13. Hiệu quả xử lý COD ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1) ......................................... 64

Hình 4.16. Hiệu quả xử lý PO4

Hình 4.14. Hiệu quả xử lý BOD5 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ...................................... 65 3- ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ........................................ 66 3- ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ...................................... 67 Hình 4.17. Hiệu quả xử lý PO4

Hình 4.18. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ................................................. 69

Hình 4.20. Hiệu quả N-NH4

Hình 4.21. Hiệu quả N-NH4

Hình 4.22. Sự chuyển hóa của N-NO2

Hình 4.19. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ................................................. 69 + ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ............................................. 71 + ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ............................................. 71 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) .............................. 73 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:3:1) .............................. 73 Hình 4.23. Sự chuyển hóa của N-NO2

Hình 4.24. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1) ............................... 74

Hình 4.25. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1) ............................... 74

Hình 4.26. Giá thể di động K3 trước khi cho vào mô hình ......................................... 77

Hình 4.27. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 26 (25/10/2010) ............................. 77

Hình 4.28. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 61 (30/11/2010) ............................. 77

Hình 4.29. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 75 (14/12/2010) ............................. 78

Hình 4.30. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 92 (31/12/2010) ............................. 78

Hình 4.31. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 180 (21/06/2011) ........................... 78

Hình 4.32. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể thiếu khí ......... 80

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.33. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể hiếu khí .......... 81

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Nhu cầu oxy sinh hoá 5 ngày (Biochemical Oxygen Demand 5 days) BOD5

BTNMT Bộ tài nguyên môi trường

COD Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand)

DxL Đường kính x Chiều dài (Diameter x Length)

DO Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen)

F/M Tỉ số cơ chất/vi sinh (Food/Microorganism)

HRT Thời gian lưu nước thuỷ lực (Hydraulic Retention Time)

MBBR Moving bed biofilm reactor

MLSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng ( Mixed Liquor Suspended Solids)

MLVSS Hàm lượng chất rắn bay hơi (Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)

OLR Tải lượng chất hữu cơ (Organic loading rate)

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

SRT Thời gian lưu bùn (Sludge retention time)

TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid)

SVI Thể tích lắng của bùn (Sludge volume index)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

TKN Tổng nitơ Kjeldahl (Total Kjeldahl nitrogen)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ x

MỤC LỤC ABSTRACT .............................................................................................................. v

DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ vi

DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... ix

MỤC LỤC ................................................................................................................ x

CHƯƠNG 1 .............................................................................................................. 1

1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 1

1.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu....................................................................... 2

1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2

1.2.2. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................... 2

1.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 3

1.4. Tính mới của đề tài ............................................................................................. 3

1.5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 4

CHƯƠNG 2 .............................................................................................................. 5

2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ...................................................................... 5

2.2. Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt .............................................................. 5

2.2.1. Sự hình thành nước thải sinh hoạt .................................................................. 6

2.2.2. Phân loại ....................................................................................................... 6

2.2.3. Thành phần nước thải sinh hoạt ..................................................................... 6

2.2.4. Tác hại của nước thải sinh hoạt ..................................................................... 8

2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt ............................................. 9

2.3.1. Giới thiệu ...................................................................................................... 9

2.3.2. Phương pháp cơ học ...................................................................................... 9

2.3.3. Phương pháp hóa học .................................................................................... 9

2.3.4. Phương pháp hóa lý ..................................................................................... 10

2.3.5. Phương pháp sinh học ................................................................................. 10

2.3.5.1. Xử lý sinh học sinh trưởng lơ lửng ....................................................... 10

2.3.5.2. Xử lý sinh học sinh trưởng dính bám .................................................... 12

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

2.3.5.3. Xử lý sinh học bằng wetland ................................................................ 14

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ xi

2.3.6. Phương pháp sinh học loại bỏ nitơ ............................................................... 16

2.3.6.1. Quá trình khử Ammonia bằng phương pháp sinh học .......................... 18

2.3.6.2. Quá trình Nitrate hoá ............................................................................ 21

2.4. Tổng quan về công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) ...................... 24

2.4.1 Giới thiệu về công nghệ MBBR................................................................... 24

2.4.2 Giá thể động ................................................................................................ 25

2.4.3 Lớp màng biofilm ........................................................................................ 28

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng công nghệ MBBR .............. 29

2.4.4.1. Giá thể.................................................................................................. 29

2.4.4.2. Độ xáo trộn .......................................................................................... 30

2.4.4.3. Tải trọng thể tích .................................................................................. 31

2.4.5 Các ứng dụng khác nhau của hệ thống xử lý bằng phương pháp MBBR ...... 32

2.5. Những thuận lợi và hạn chế .............................................................................. 32

2.5.1. Thuận lợi ................................................................................................... 32

2.5.2. Hạn chế ..................................................................................................... 33

2.6. Tình hình nghiên cứu công nghệ ngoài nước và trong nước .............................. 33

2.6.1. Nghiên cứu ngoài nước ............................................................................... 33

2.6.2. Nghiên cứu trong nước ............................................................................... 34

CHƯƠNG 3 ............................................................................................................ 35

3.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 35

3.1.1. Nước thải .................................................................................................... 35

3.2. Mô hình nghiên cứu .......................................................................................... 37

3.2.1. Thiết kế mô hình ........................................................................................ 37

3.2.2. Kích thước của các bể ................................................................................. 39

3.2.3. Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong mô hình ......................................... 40

3.2.4. Thông số kiểm soát ..................................................................................... 41

3.3. Trình tự thực hiện ............................................................................................. 41

3.3.1. Giai đoạn 1 ................................................................................................. 42

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

3.3.1.1. Thí nghiệm thích nghi ......................................................................... 42

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ xii

3.3.1.2. Thí nghiệm 1 ........................................................................................ 44

3.3.1.3. Thí nghiệm 2 ........................................................................................ 44

3.3.1.4. Thí nghiệm 3 ........................................................................................ 45

3.3.2. Giai đoạn 2 ................................................................................................. 46

3.3.2.1. Thí nghiệm 4 ........................................................................................ 46

3.3.2.2. Thí nghiệm 5 ........................................................................................ 46

3.3.2.3. Thí nghiệm 6 ........................................................................................ 47

3.3.2.4. Thí nghiệm 7 ........................................................................................ 48

3.4. Quy trình lấy mẫu và phân tích ........................................................................ 49

3.4.1. Lấy mẫu .................................................................................................... 49

3.4.2. Phương pháp phân tích mẫu ....................................................................... 50

CHƯƠNG 4 ............................................................................................................ 53

4.1. Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi ............................................................ 53

4.1.1. Chỉ số DO .................................................................................................. 53

4.1.2. Chỉ số pH ................................................................................................... 54

3-, N-NH3, TKN, N-NO2, N-NO3 qua các tải trọng 1

4.1.3. Hiệu quả xử lý COD ................................................................................... 55

4.2. Tổng hợp đánh giá kết quả phân tích của các chỉ tiêu DO, pH, MLSS, MLVSS, TSS, COD, BOD5, PO4 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày, 2 kgCOD/m3.ngày. ..................................... 56

4.2.1. Chỉ số DO .................................................................................................. 56

4.2.2. Chỉ số pH ................................................................................................... 57

4.2.3. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS .......................................... 58

4.2.4. Hiệu quả xử lý TSS .................................................................................... 62

4.2.5. Hiệu quả xử lý COD ................................................................................... 63

4.2.7. Hiệu quả xử lý PO4

-, N-NO3

4.2.6. Hiệu quả xử lý BOD5.................................................................................. 65 3- ................................................................................... 66 - ...................... 69 4.2.8. Hiệu quả xử lý TKN và sự chuyển hóa của N-NO2

4.2.8.2. Hiệu quả xử lý N- NH4

-, N-NO3

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

4.2.8.1. Hiệu quả xử lý TKN ............................................................................. 69 + ....................................................................... 71 - ......................................... 73 4.2.8.3. Kết quả sự chuyển hóa của N-NO2

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ xiii

4.3. So sánh kết quả đầu ra của các chi tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT ............... 76

4.4. Đánh giá sinh khối tạo thành trên giá thể sinh học ............................................ 76

4.5. So sánh với cùng hệ thống khi không có sự hiện diện giá thể ........................... 81

4.6. So sánh với một vài thí nghiệm đã được thực hiện ........................................... 82

CHƯƠNG 5 ............................................................................................................ 83

5.1. Kết luận ............................................................................................................ 83

5.2. Kiến nghị .......................................................................................................... 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 85

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ..................................................................................... 88

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

PHẦN PHỤ LỤC .................................................................................................... 89

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 1

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề

Trong những năm của thập kỷ 20, Việt Nam được biết đến như là một quốc gia

đang vươn lên phát triển mạnh mẽ về kinh tế và xã hội. Thực tế cho thấy, ngày càng

có nhiều nhà đầu tư nước ngoài đổ vốn vào Việt Nam để kinh doanh. Tốc độ tăng

trưởng kinh tế cao trong hai thập kỷ qua mang lại kết quả là tỷ lệ nghèo theo thống

kê đã giảm rõ rệt. Tỷ lệ nghèo, theo chuẩn nghèo quốc tế, đã giảm từ 58% xuống

còn 20% trong giai đoạn 1993 - 2004. Tuy nhiên, nhiều hộ gia đình mới chỉ vươn

lên khỏi chuẩn nghèo một chút, và vì vậy vẫn có nguy cơ bị tái nghèo.

Song đi đôi với kết quả tăng trưởng kinh tế là sự gia tăng của tình trạng bất bình

đẳng, đặc biệt là khoảng cách ngày càng rộng hơn về mức thu nhập giữa nông thôn

và thành thị cũng như mức chênh lệch ngày càng lớn xuất phát từ tình trạng ngăn

cách về địa lý, xã hội, dân tộc và ngôn ngữ. Ba vùng chiếm hơn hai phần ba người

nghèo Việt Nam là: miền núi phía Bắc, đồng bằng sông Cửu Long và duyên hải Bắc

Trung bộ. Các dân tộc thiểu số mặc dù chỉ chiếm 14% dân số Việt Nam và sống chủ

yếu ở các vùng núi xa xôi, nhưng lại có tỷ lệ nghèo quá cao (gần 30% dân nghèo

của cả nước). Khoảng 90% dân nghèo sống ở nông thôn. Dân nghèo nông thôn chủ

yếu tập trung ở những hộ nông dân có ít ruộng đất, phải trông đợi vào nguồn tín

dụng không chính thức với lãi xuất cao, ít được tiếp cận với thị trường nông sản và

không có việc làm ngoài nghề nông. Để tạo ra nhiều việc làm phi nông nghiệp, đòi

hỏi phải tăng cường phát triển mạnh mẽ khu vực kinh tế ngoài quốc doanh, đồng

thời xoá bỏ sự thiên vị, công khai hay ngầm định dành cho các doanh nghiệp nhà

nước có nhiều vốn là chủ yếu.

Xã hội ngày càng phát triển thì chất lượng môi trường sống ngày càng phải nâng

cao nhất là vấn đề về thức ăn, nước uống và vệ sinh môi trường. Thực tế cho thấy

vấn đề về vệ sinh môi trường tại các khu vực dân cư tập trung nhỏ ít được quan tâm,

bằng chứng là nguồn nước thải sinh hoạt tại những khu vực này được thải thẳng

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

trực tiếp ra kênh, rạch, sông suối nhỏ và đổ vào hệ thống sông chính. Quá trình này

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 2

cứ tiếp diễn hàng ngày, hàng tháng, hàng năm vô tình làm cho chất lượng nguồn

nước cấp (nước sông, nước ngầm) suy giảm về chất lượng và hậu quả là làm ảnh

hưởng đến đời sống của người dân và hệ sinh thái tại khu vực nơi đó. Lý giải cho

nguyên nhân này là nguồn chi phí để lắp đặt một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

thông thường là khá cao. Tuy nhiên, vấn đề đặt ra là ngoài nguồn chi phí khá cao để

lắp đặt và xây dựng một hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thông thường thì vẫn

còn tồn tại hữu hình những lý do khách quan khác đó là diện tích bố trí bị giới hạn

và hiệu quả hạn hẹp về trình độ chuyên môn.

Hiện nay, hầu như toàn bộ lượng nước thải sinh hoạt từ các hộ dân và một phần

từ các khu công nghiệp lưu vực sông Sài Gòn phần lớn không được thu gom và xử

lý theo đúng quy định. Mặc dù vẫn có một số khu vực có hệ thống thu gom riêng

biệt, nhưng nước thải sinh hoạt vẫn không được xử lý mà xả trực tiếp vào các hệ

thống này và nguồn tiếp nhận cuối cùng là sông suối, chủ yếu là sông Đồng Nai, Sài

Gòn. Hệ quả là gây ô nhiễm nghiêm trọng nhiều khu vực sông Đồng Nai và Sài

Gòn. Ngoài ra, chất lượng nước ngầm cũng bị suy giảm đáng kể từ chính các dòng

thải này.

Vì vậy, vấn đề nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt là hết sức

cần thiết.

1.2. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu

1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải

sinh hoạt bằng sự kết hợp giữa công nghệ sinh học thiếu khí và hiếu khí có sử dụng giá thể di động K3 ở các tải trọng khác nhau (1 kg COD/m3 ngày.đêm; 1,5 kg COD/m3 ngày.đêm và 2 kg COD/m3 ngày.đêm) cùng với quá trình tuần hoàn nước

thải khác nhau, dựa trên những kết quả đạt được, rút ra được ưu điểm, nhược điểm

của quá trình và khả năng áp dụng công nghệ tại Việt Nam.

1.2.2. Đối tượng nghiên cứu

Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến các phương pháp xử

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

lý nước thải sinh hoạt hiện nay.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 3

Thu thập thông tin và tổng quan các tài liệu liên quan đến hiệu quả xử lý nước

thải sinh hoạt của phương pháp xử lý nước thải bằng giá thể di động.

Nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

bằng phương pháp xử lý có giá thể di động (MBBR), gồm có:

 Thiết lập mô hình xử lý và phương pháp vận hành mô hình.

 Sử dụng giá thể K3 cho mục đích nghiên cứu.

 Vận hành mô hình thực nghiệm với tải trọng khác nhau và có sự tuần hoàn

của nước thải với tỷ lệ từ bể hiếu khí về bể thiếu khí lần lượt là bằng 1 lần và gấp 3

lần so với lượng nước thải đầu vào.

 Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm của mô hình nghiên cứu theo các vị

trí nghiên cứu nhất định.

 Đánh giá kết quả và hiệu quả ứng dụng của đề tài.

1.3. Nội dung nghiên cứu

Mô hình thí nghiệm (lab scale) được tiến hành trong điều kiện bình thường.

Nước thải sinh hoạt lấy từ bể thu gom của trạm xử lý nước thải thuộc lô S của

chung cư Nguyễn Kim.

Sử dụng mô hình thí nghiệm bao gồm: kết hợp thiếu khí và hiếu khí.

Đánh giá hiệu quả xử lý COD và chất dinh dưỡng với HRT qua 2 giai đoạn:

+ Giai đoạn 1: OLR lần lượt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3/ngày và 2 kg COD/m3.ngày với tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí và bể lắng trở về bể

thiếu khí là 1:1:1.

+ Giai đoạn 2: OLR lần lượt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3/ngày và 2 kg COD/m3.ngày với tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí và bể lắng trở về bể

thiếu khí là 1:3:1.

Nghiên cứu được tiến hành trong khoảng thời gian từ 30/08/2010 – 31/06/2011.

1.4. Tính mới của đề tài

Kết hợp giữa hai quá trình bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống và giá thể di động

bám dính trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm, đồng thời để tăng hiệu suất của quá

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

trình khử nitrat, tác giả có tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 4

1.5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

 Nghiên cứu này thực hiện dựa trên các phương pháp sau:

 Thu thập tài liệu.

 Thu thập, tổng hợp các tài liệu, các nghiên cứu trong nước và nước ngoài về

xử lý nước thải sinh hoạt.

 Phương pháp thực nghiệm

 Căn cứ trên các tài liệu đã thu thập bắt đầu tiến hành thiết kế và lắp đặt mô

hình thí nghiệm (lab scale). Tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường – trường ĐH

Bách Khoa, Thành phố Hồ Chí Minh mô hình bắt đầu hoạt động thích nghi ở HRT 18 h với OLR 0.3 kgCOD/m3.ngày, sau gần 1 tháng mô hình ổn định và giá thể di

động xuất hiện lớp màng mỏng. Tiếp theo ta bắt đầu giai đoạn phát triển màng đến

chiều dày ổn định, sau đó tiến hành thí nghiệm với HRT lần lượt 10h; 7 h và 4 h tương ứng với các tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày, 2.0 kgCOD/m3.ngày ở 2 giai đoạn tuần hoàn nước thải khác nhau. Mục đích của quá

trình tuần hoàn nước thải là để nâng cao hiệu suất khử nitrat điều mà công nghệ

Aerotank sinh học truyền thống không thực hiện được.

 Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường.

Toàn bộ kỹ thuật lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường được tiến hành

theo đúng các quy định của tiêu chuẩn Việt Nam và tiêu chuẩn quốc tế (theo

Standard Methods).

 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu.

Các số liệu kết quả thí ngiệm được phân tích và xử lý bằng phần mềm Excel

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

và Graph.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 5

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN

2.1. Tổng quan về khu vực nghiên cứu

Nước thải sinh hoạt được lấy từ Lô S chung cư Nguyễn Kim, địa chỉ Nguyễn

Kim-Tân Phước, phường 7, Quận 10, Tp.HCM.

Chung cư Nguyễn Kim có 178 hộ dân, công suất của trạm xử lý nước thải khoảng 150 m3/ngày đêm. Ở đây sử dụng công nghệ sinh học hiếu khí bể Aerotank.

Sau đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cư Nguyễn Kim.

Hình 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý của lô S chung cư Nguyễn Kim

2.2. Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh

hoạt: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Lượng nước thải sinh hoạt của một

khu dân cư phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và đặc điểm của hệ thống

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

thoát nước. Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ thuộc vào hiệu

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 6

quả cung cấp nước của các nhà máy nước hay các trạm cấp nước hiện có. Các trung

tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao hơn so với các vùng ngoại thành

lượng nước thải sinh hoạt tính trên đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và

nông thôn.

2.2.1. Sự hình thành nước thải sinh hoạt

Nước thải được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người, một số hoạt

động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn,…cũng tạo ra các

loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt.

2.2.2. Phân loại

Nước thải sinh hoạt được chia làm 2 loại :

 Nước đen là nước thải từ nhà vệ sinh, chứa phần lớn các chất ô nhiễm, chủ

yếu là các chất hữu cơ, các vi sinh vật gây bệnh và cặn lơ lửng.

 Nước xám là nước phát sinh từ các quá trình : rửa, tắm, giặt, với thành phần

các chất ô nhiễm không đáng kể.

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn

có các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Ở những khu

dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh họat không được xử lý

thích đáng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Mức độ

tác hại phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm, nồng độ của chúng và hiệu quả xử lý các chất

đặc biệt này.

2.2.3. Thành phần nước thải sinh hoạt

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt được trình bày trong hình 2.2.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 7

Nước thải sinh hoạt

99,9% là nước 0,1% các chất rắn

50 – 70% là chất hữu cơ Phục vụ

Cát Muối Kim loại

25% là cacbonhydrat 65% là protein 10% là các chất béo

Hình 2.2. Thành phần các chất trong nước thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006)

Chất lượng nước thải sinh hoạt chưa xử lý thông qua một số chỉ tiêu ô nhiễm đặc

trưng có thể tham khảo bảng 2.1.(theo Melcaf and Eddy ,2003).

Bảng 2.1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý

Các chỉ tiêu Nồng độ

Đơn vị Trung bình Nhẹ Nặng

Chất rắn tổng cộng mg/L 350 1200 720

Tổng chất rắn hòa tan mg/L 250 850 500

- Cố định (Fixed) mg/L 145 525 300

- Bay hơi mg/L 105 325 200

Chất rắn lơ lửng mg/L 100 350 220

- Cố định mg/L 20 75 55

- Bay hơi mg/L 80 275 165

Chất rắn lắng được mg/L 5 20 10

mg/L 110 400 220 BOD5

Tổng cacbon hữu cơ mg/L 8 210 160

COD mg/L 250 1000 500

Tổng nitơ (theo N) mg/L 20 85 40

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

- Hữu cơ mg/L 8 35 15

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 8

Các chỉ tiêu Nồng độ

Đơn vị Trung bình Nặng Nhẹ

- Amônia tự do mg/L 12 50 25

- Nitrit mg/L 0 0 0

- Nitrat mg/L 0 0 0

Tổng Phospho (theo P) mg/L 4 15 8

- Hữu cơ mg/L 1 5 3

- Vô cơ mg/L 3 10 5

Cloru mg/L 30 100 50

Sunfat mg/L 20 50 30

mg/L 50 200 100 Độ kiềm (theo CaCO3)

Dầu mỡ mg/L 50 150 100

Coliform No/100 mg/L 106 - 107 107 – 108 107 – 109

Chất hữu cơ bay hơi, µg/L <100 100 - 400 >400

(Lâm Minh Triết và cộng sự, 2006)

2.2.4. Tác hại của nước thải sinh hoạt

Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong

nước thải gây ra.

 COD, BOD: sự khoáng hóa, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và

gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến 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.

 SS: lắng động ở nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí.

 Nhiệt độ: nhiệt độ của nước thải sinh hoạt thường không ảnh hưởng đến đời

sống thủy sinh vật nước.

 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

chảy, ngộ độc thức ăn…

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 9

 Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng. Nếu nồng độ

trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa ( sự phát triển bùng phát

của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêm gây ngạt thở

và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxy rất cao do quá

trình hô hấp của tảo thải ra)

 Màu: mất mỹ quan.

 Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.

2.3. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

2.3.1. Giới thiệu

Với thành phần ô nhiễm là các tạp chất nhiễm bẩn có tính chất khác nhau, từ

các loại chất không tan đến các loại chất ít tan và cả những hợp chất tan trong nước,

việc xử lý nước thải sinh hoạt là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và đưa vào

nguồn tiếp nhận hoặc đưa vào tái sử dụng. Việc lựa chọn phương pháp xử lý thích

hợp thường được căn cứ trên đặt điểm của các loại tạp chất có trong nước thải. Các

phương pháp chính thường được sử dụng trong các công trình xử lý nước thải sinh

hoạt là : phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý và

phương pháp sinh học.

2.3.2. Phương pháp cơ học

Các phương pháp cơ học thường được sử dụng gồm : lắng, trộn, tuyển nổi, …

Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng dựa vào các lực vật lý như lực trọng

trường, lực ly tâm…để tách các chất không hoà tan, các hạt lơ lửng có kích thước

đáng kể ra khỏi nước thải.

Ưu điểm : phương pháp tương đối đơn giản, mức chi phí thấp, hiệu quả xử lý

chất lơ lửng.

2.3.3. Phương pháp hóa học

Các phương pháp hóa học gồm có : oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng

phân hủy các chất độc hại.

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào các phản ứng hóa học giữa các chất ô

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

nhiễm và hóa chất thêm vào.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 10

Ưu điểm : hiệu quả xử lý cao, thường được dùng trong các hệ thống xử lý nước

khép kín.

Nhược điểm : Chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý

nước thải có quy mô lớn.

2.3.4. Phương pháp hóa lý

Các phương pháp hóa lý bao gồm : keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, hấp phụ…

Bản chất của phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa

vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động đến các chất ô nhiễm, biến đổi

hóa học tạo thành các chất dễ xử lý và không gây ô nhiễm môi trường.

Phương pháp xử lý hóa lý có thể kết hợp với các phương pháp cơ học, hóa học,

sinh học.

2.3.5. Phương pháp sinh học

Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có 5 nhóm chính:

 Quá trình hiếu khí.

 Quá trình thiếu khí.

 Quá trình kị khí.

 Thiếu khí và kị khí kết hợp.

 Quá trình hồ sinh học.

Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt là

sử dụng hiệu quả sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân hủy các chất

hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nước thải.

Ưu điểm : rẻ tiền, sản phẩm phụ của quá trình có thể tận dụng lảm phân bón

(bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí metan).

2.3.5.1. Xử lý sinh học sinh trưởng lơ lửng

Quá trình bùn hoạt tính là quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật,

chúng sống tập trung kết dính lại với nhau thành hạt bùn hoặc những bông bùn với

trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%), những bông bùn hay hạt bùn này còn

được gọi là bùn hoạt tính có kích thước khoảng từ 50 đến 200µm, màu vàng nâu và

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

dễ lắng. Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chất rắn của rong rêu,

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 11

tảo. Những sinh vật sống trong bùn thường là vi khuẩn đơn bào hoặc đa bào, nấm

men, nấm mốc, xạ khuẩn, các động vật nguyên sinh và hạ đẳng, dòi, giun, đôi khi là

các ấu trùng sâu bọ, vai trò cơ bản trong quá trình làm sạch nước thải của bùn hoạt

tính là vi khuẩn, có thể chia làm 8 nhóm:

1. Pseudomonas

2. Achrobacter

3. Enterobacteriaceae

4. Athrobacter bacillus

5. Alkaligenes- Achromobacter

6. Cytophaga- Flavobacterium

7. Pseudomonas- Vibrio aeromonas

8. Hỗn hợp các vi khuẩn khác; Ecoli, Micrococus.

Trong nước thải các tế bào của loài Zooglea có thể sinh ra bao nhầy xung quanh

tế bào có tác dụng gắn kết các vi khuẩn các hạt lơ lửng khó lắng và các chất gây

mùi… và phát triển các hạt bông cặn. Các hạt bông cặn này khi kuấy trộn và thổi

khí sẽ dần dần lớn lên do hấp phụ nhiều hạt rắn lơ lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật,

nguyên sinh động vật và các chất độc. Trong bùn hoạt tính luôn có động vật nguyên

sinh mà đại diện là Sarcodina, Mastigophora, Ciliata, Suctoria và vài loại sinh vật

phức tạp khác. Quan hệ giữa động vật nguyên sinh và vi khuẩn là quan hệ “mồi –

thú” thuộc cân bằng động chất hữu cơ – vi khuẩn – động vật nguyên sinh. Khi bùn

lắng xuống, hoạt tính bùn giảm gọi là “bùn già”.Hoạt tính của bùn có thể được hoạt

hóa trở lại bằng cách cung cấp đầy đủ dinh dưỡng và cơ chất hữu cơ. Phần lớn các

vi sinh vật có đều khả năng xâm chiếm, bám dính trên bề mặt vật rắn khi có cơ chất,

muối khoáng và oxy tạo nên màng sinh học dạng nhầy có màu thay đổi theo thành

phần nước thải từ vàng xám đến nâu tối. Trên màng sinh học có chứa hàng triệu đến

hàng tỷ tế bào vi khuẩn, nấm men, và một số đông vật nguyên sinh khác. Tuy nhiên,

khác với hệ quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính thành phần loài và số lượng các

loài trong màng sinh học là tương đối đồng nhất. công thức bùn hoạt tính thường

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

dùng trong các tính toán là C5H7O2N.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 12

Một số giống vi khuẩn chính có trong bùn hoạt tính và chức năng của chúng khi

tham gia xử lý nước thải được trình bày trong bảng 2.2.

Bảng 2.2: Một số giống vi khuẩn và chức năng của chúng

STT Vi khuẩn Chức năng

1 Phân hủy hydratcacbon, protein, các chất hữu Pseudomonas cơ… và khử nitrate

Arthrobacter Phân hủy hydratcacbon 2

3 Bacillus Phân hủy hydratcacbon, protein…

4 Cytophaga Phân hủy các polymer

5 Zooglea Tạo thành chất nhầy (polysaccarit), chất keo tụ

6 Acinetobacter Tích lũy polyphosphate, khử nitrate

7 Nitrosomonas Nitrit hóa

8 Nitrobacter Nitrate hóa

9 Sphaerotilus Sinh nhiều tiêm mao, phân hủy các chất hữu cơ

10 Alkaligenes Phân hủy protein, khử nitrate

11 Flavobacterium Phân hủy protein

12 Nitrococcus denitrificans Khử nitrate (khử nitrate thành N2)

13 Thiobaccillus denitrificans

14 Acinetobacter Khử nitrate ( khử nitrate thành N2)

15 Hyphomicrobium

16 Desulfovibrio Khử sulfate, khử nitrate

(Nguồn: Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học)

2.3.5.2. Xử lý sinh học sinh trưởng dính bám

Quá trình sinh trưởng bám dính hay còn gọi là màng sinh học cũng như những

phương pháp xử lý sinh học khác có một lịch sử lâu dài. Màng sinh học bao gồm

các vi sinh vật, hạt vật chất, và các polymer ngoại bào bám dính trên các vật liệu giá

thể. Các vật liệu giá thể này có thể là nhựa, đá, hoặc các vật liệu khác.Đối với quá

trình sinh trưởng bám dính, cơ chất được tiêu thụ trong màng sinh học. Độ dày của

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

lớp màng sinh học tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng trưởng của vi sinh vật và các

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 13

điều kiện thủy động lực học của hệ thống. Một lớp phim chất lỏng (lớp khuếch tán)

chia tách màng sinh học với khối chất lỏng chảy trên bề mặt của màng sinh học

hoặc được xáo trộn bên ngoài lớp phim.Cơ chất, oxy và chất dinh dưỡng khuếch tán

qua các lớp phim chất lỏng này để đến lớp màng sinh học, và các sản phẩm của quá

trình phân huỷ sinh học từ màng sinh học được đưa vào khối chất lỏng sau khi

khuếch tán qua lớp phim.

Bể phản ứng màng sinh học cho nhiều ưu điểm hơn các hệ thống sinh trưởng lơ

lửng truyền thống.Một đặc tính quan trọng của các hệ thống màng sinh học là có

khả năng chịu đựng điều kiện sốc tải. Những vật liệu giá thể với khả năng hấp phụ

hoặc trao đổi ion cho phép nó trở thành chất đệm nếu nồng độ của chất độc hại vượt

quá khả năng chịu đựng của các vi sinh vật. Hơn nữa, quá trình sinh trưởng bám

dính có thể xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp. Thông thường đối với hệ

thống bùn hoạt tính, nếu giá trị BOD của nước thải thấp hơn 50 – 60 mg/l, nó sẽ ảnh

hưởng đến sự hình thành và phát triển của bùn.Tuy nhiên với các quá trình sinh

trưởng bám dính thì giá trị BOD5 của nước thải có thể giảm xuống thấp từ 20 – 30

mg/l đến 5 – 10 mg/l. Ngoài ra, quá trình sinh trưởng bám dính còn dễ dàng quản lý

và có thể cắt giảm chi phí.

Hơn nữa, trong quá trình bùn hoạt tính truyền thống, MLVSS thường có thể duy

trì từ 1,500 – 3,000 mg/l trong bể hiếu khí, và bùn được giữ ở trạng thái lơ lửng

hoàn toàn. Do đó, nếu tải trọng hoặc hoặc nồng độ chất hữu cơ được nạp vào quá

cao, nó sẽ là nguyên nhân làm vi sinh vật chết và sinh khối khối bị trôi ra ngoài

hoặc làm giảm hiệu quả lắng, dẫn đến chất lượng nước đầu ra giảm. Ngược lại, quá

trình sinh trưởng bám dính có thể duy trì nồng độ sinh khối cao do các vi sinh vật

được bám trên bề mặt của vật liệu hỗ trợ. Hàm lượng MLVSS tối đa có thể đạt đến

nồng độ 22,000 mg/l đến 150,000 mg/l, gấp 7 – 20 lần so với quá trình bùn hoạt

tính truyền thống.

Quá trình sinh trưởng bám dính có thể được chia thành hai nhóm cơ bản sau:

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

 Quá trình sinh trưởng bám dính không ngập nước.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 14

 Lọc sinh học nhỏ giọt với lớp vật liệu đệm bằng đá sử dụng ít năng

lượng, quy trình đơn giản, thông thường được sử dụng để xử lý thứ cấp từ trước

những năm 1900. Khái niệm về một bộ lọc sinh học nhỏ giọt được hình thành từ

việc sử dụng các bộ lọc tiếp xúc tại Anh vào cuối những năm 1890. Trong những

năm 1950, giá thể bằng nhựa bắt đầu thay thế cho giá thể bằng đá tại Hoa Kỳ. Việc

sử dụng giá thể nhựa cho phép xử lý tải trọng hữu cơ cao hơn, tăng chiều cao của

các bể lọc nên cải thiện được diện tích bể, hiệu quả của quá trình, và làm giảm tắc

nghẽn.

 Trong thập niên 1960, đĩa quay sinh học (RBC) được ứng dụng thực tế.

RBC gồm hàng loạt những đĩa tròn, phẳng làm bằng polystyre hoặc polyvinylclorua

lắp trên một trục bằng thép có đường kính tới 3,5m. Các đĩa được đặt ngập một

phần trong nước thải (thường chiếm 30 – 40% đường kính của đĩa) và xoay tròn với

vận tốc rất chậm, khoảng 1 – 3 vòng/phút. Trong quá trình vận hành, các vi sinh vật

sẽ sinh trưởng gắn kết trên bề mặt giá thể là và hình thành lớp màng sinh học trên

bề mặt ướt của đĩa. Khi đĩa quay, lần lượt làm cho lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với

chất hữu cơ trong nước thải và với không khí để hấp thụ oxy.

 Quá trình sinh trưởng bám dính ngập nước.

Các quá trình sinh trưởng bám dính ngập trong nước bắt đầu vào những năm

1970 và được mở rộng vào những năm 1980, như một lớp mới của quá trình sinh

trưởng bám dính hiếu khí. Trong hệ thống nước thải có thể được đưa vào từ dưới

lên hoặc từ trên xuống trong bể phản ứng giá thể cố định và bể phản ứng tầng

sôi.Ưu điểm đặc biệt của hệ thống là chỉ cần diện tích nhỏ chỉ bằng một phần năm

tới một phần ba diện tích cần cho bể xử lý bùn hoạt tính.

2.3.5.3. Xử lý sinh học bằng wetland

Đất ngập nước (wetland) được hiểu là phần đất có chứa nước trong đất thường

xuyên dạng bão hoà hoặc cận bão hòa. Trong thiên nhiên, đất ngập nước hiện diện ở

các vùng trũng thấp như các cánh đồng lũ, đầm lầy, ao hồ, kênh rạch, ruộng nước,

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

vườn cây, rừng ngập nước mặn hoặc nước ngọt, các cửa sông tiếp giáp với biển, …

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 15

Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua đất ngập nước tự nhiên thường chậm, phải có

nhiều diện tích và khó kiểm soát quá trình xử lý.

Xử lý nước thải bằng đất ngập nước kiến tạo đã được áp dụng khoảng 100 năm

nay ở Mỹ và Châu Âu và gần đây nhất là ở các nước Châu Á và Châu Úc. Việc

nghiên cứu kỹ thuật đất ngập nước kiến tạo khá nhiều trong khoảng hơn 20 năm

nay, đặc biệt là các công trình của Kadlec và Knight (1996), US-EPA (1988),

Moshiri, (1993), Kadllec et al. (2000), Solano et al. (2003), Vymazal (2005), … cho

thấy hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm như nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu

oxy hóa học (COD), lượng oxy hòa tan (DO), tổng lượng chất rắn lơ lửng (TSS),

đạm tổng số (TKN), tổng Phophorous (Ptotal), tổng số Coliform, … đầu có giảm

đáng kể trong nước thải.

Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy: loại

chảy tự do trên mặt đất (free surface flow) và loại chảy ngầm trong đất (subsurface

flow). Loại chảy tự do thì ít tốn kém và tạo sự điều hòa nhiệt độ khu vực cao hơn

loại chảy ngầm nhưng hiệu quả xử lý thì kém hơn, tốn diện tích đất nhiều hơn và có

thể phải giải quyết thêm vấn đề muỗi và côn trùng phát triển. Đất ngập nước kiến

tạo kiểu chảy ngầm lại phân ra hai kiểu chảy: chảy ngang (horizontal flow) và chảy

thẳng đứng (vertical flow).

Việc chọn lựa kiểu hình tùy thuộc vào địa hình và năng lượng máy bơm. Đôi khi

người ta phối hợp cả hai hình thức xử lý này.

Nhiều loại cây trồng cho vùng đất ngập nước kiến tạo được lựa chọn để tham gia

vào quá trình hấp thu các chất ô nhiễm trong nước thải, nhiều nhất là các loại cây

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

sậy, năn, lác, cỏ Vetiver (cho loại chảy ngầm) hoặc lục bình, hoa súng, bèo các loại

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 16

Hình 2.3. Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang

(vẽ lại theo Vymazal, 1997)

Hình 2.4. Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng

(vẽ lại theo Cooper, 1996)

2.3.6. Phương pháp sinh học loại bỏ nitơ

Nitơ trong nước thải đô thị hiện diện ờ nhiều dạng khác nhau như nitơ hữu cơ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

(protein và ure) và N-NH3. Việc loại bỏ nitơ có thể đạt được bởi 2 quá trình cơ bản

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 17

gồm quá trình đồng hóa và quá trình nitrat hóa - khử nitrat hóa. Vi sinh vật đồng

hóa N-NH3 để chuyển thành sinh khối.

Đối với quá trình nitrat hóa - khử nitrat, nitơ sẽ được loại bỏ bởi 2 quá trình đó.

Trong giai đoạn đầu tiên, nitrat hóa là tiến trình sinh học trong đó N-NH3 sẽ được

chuyển hóa thành nitrit và cuối cùng là nitrat, tất cả diễn ra trong quá trình hiếu khí.

Quá trình nitrat hóa diễn ra do các vi sinh vật tự dưỡng. Quá trình loại bỏ nitơ gồm

2 phản ứng, một là oxi hóa N-NH3 thành nitrit bởi vi khuẩn Nitrosomonas và từ

nitrit sang nitrat bởi vi khuẩn Nitrobacter. Trong giai đoạn thứ 2, nitrat chuyển hóa

thành khí N2, quá trình khử nitrat hóa diễn ra trong điều kiện thiếu khí.

Sự chuyển hóa nitơ trong quá trình sinh học được mô tả trong hình 2.9. Hầu hết

việc xử lý nước thải sinh hoạt sử dụng quá trình sinh học, đây là phương pháp có

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

hiệu quả và tiết kiệm trong việc loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 18

Hình 2.5. Sự chuyển hóa nitơ trong quá trình chuyển hóa sinh học

(Metcaft & Eddy, 2003)

2.3.6.1. Quá trình khử Ammonia bằng phương pháp sinh học

Quá trình xử lý sinh học được ứng dụng trong việc khử ammonia và nitrate

trong nước thải được ứng dụng một cách rộng rãi với nhiều quy trình công nghệ xử

lý ngày càng trở nên phổ biến, từ đầu tiên là công nghệ SBR, mương oxy hóa đến

những công nghệ gần đây như ANAMMOX (Mulder, 1995), CANON (Schmidt,

2003) và SHARON (Hellinga, 1998).

+, N-NO2

-, N-NO3

Quá trình thông thường nitơ trong nước thải được loại bỏ nhờ sự chuyển hóa -,… thành của vi khuẩn đối với các hợp chất của nitơ như N-NH4

nitơ tự do nhờ quá trình nitrate hoá và khử nitrate(nitrification/denitrification).

Tổng kết các quá trình chuyển hoá nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh

học được thê hiện trong bảng 2.3.

Bảng 2.3. Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nước

STT Phản ứng Quá trình Vi sinh vật Nguồn

Environ-

ental Biotec-

nology:

princip-es



+

- + NH4

and applica- C5H7O2N + 4H2O Ammonification 1a Vi khuẩn ion, Rittman 2,5CH4 + (kị khí) v 1,5CO2 + HCO3

Mcácarty

(2001);

Henze

(2002)

 - + NH4

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

C5H7O2N + 5O2 Ammonification + + 1b Vi khuẩn 4CO2 + HCO3 (hiếu khí) H2O

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 19

STT Phản ứng Quá trình Vi sinh vật Nguồn



+ + OH- NH3 + H2O

+ +

Cân bằng Không (quá 2 NH4 ammonia/ammonia trình vật lý)

- + NH4



Quang hợp, tự 4CO2 + HCO3 3 Vi khuẩn, tảo dưỡng H2O C5H7O2N + 5O2

Nitrisomonas,

-



+ + 1,5O2 + 2HCO3 - + 2CO2 + 3H2O

e.g. NH4 Nitritation N. eutropha 4 NO2 N.europea

Nitrosospira

Nitrobacter,

e.g.

-



- + 0,5O2 NO3

N. agilis 5 Nitratation NO2 Nitrospira

Nitrococácus

-

Nitrosocystics

+ + 2O2 + 2HCO3

 - + 2CO2 + 3H2O

Nitrifying NH4 4 + 5 Nitrification bacteria NO3

-

Denitrifying



- + CO2

6 Denitratation heterotrophic C + 2NO3 2NO2

bacteria

-



-

Denitrifying 3C + 2H2O + CO2 + 4NO2 heterotrofic 7 Denitritation bacteria 2N2 + 4HCO3

-

Heterotrophs:

 - + CO2

Pseudomonas 5C + 2H2O + 4NO3 6 + 7 Denitrification Bacillus 2N2 + 4HCO3

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Alcaligenes

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 20

STT Phản ứng Quá trình Vi sinh vật Nguồn

-

Paracocácus



+ + 0,75O2 + HCO3 - +

+ + 0,5NO2

Nitrate hoá bán Ammonia- NH4 Van Dongen 8 phần (partial oxidizing 0,5NH4 (2001) nitritation) bacteria CO2 + 1,5H2O

+ + NO2

- N2 + 2H2O 

- +

Anammox (không Planctomyceta 9a NH4 tổng hợp tế bào) les

+ + 1,32NO2 -

NH4



5N0, 15 +2,03H2O

Anammox (có tổng Planctomyceta 0,066HCO3 9b hợp tế bào) les 1,02N2 + - + 0,066CH2O0, 0,26NO3

Rittman v

+ + 6O2 + 3C +



Mcácarty Modified nitrogen Bacteria 4NH4 - 4 + 7 (2001) 4HCO3 2N2 + 7CO2 + removal Henze 10H2O

(2002)

+ + 8O2 + 5C +



4 + 5 Khử nitơ truyền 4NH4 - + 6 thống (Traditional Bacteria 4HCO3 2N2 + 9CO2 +

+ 7 nitrogen removal) 10H2O

-



Nitrifying NH3 + 0,85O2 0,11NO3 bacteria Sliekers 4 + 9 CANON + 0,44N2 + 0,14H+ + Planctomyceta (2002) 1,43H2O les



+ + 0,75O2 0,5N2 + H+ + 1,5H2O

Verstraet-e v NH4 OLAND Nitrosomonas Philips 10

(1998)

+ + 3O2 + 3[H]  1,5N2 + 3H+ + 6H2O

Schmidt 3NH4 Nitrosomonas 11 Quá trình NOx (2003)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

(Luzia Gut, 2006)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 21

2.3.6.2. Quá trình Nitrate hoá

Quá trình nitrate hoá là quá trình oxy hoá hợp chất chứa nitơ, đầu tiên là

ammonia được chuyển thành nitrite sau đó nitrite được oxy hóa thành nitrate. Quá

trình nitrate hoá diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 chủng loại vi sinh vật tự dưỡng

Nitrosomonas và Nitrobacter.

Bước 1: Ammonia được chuyển thành nitrite bởi loài Nitrosomonas

+ + 1,5 O2 NO2

- + 2 H+ + H2O

(2.1) NH4

-

Bước 2 : Nitrite được chuyển thành nitrate bởi loài Nitrobacter

- +0,5 O2 NO3

(2.2) NO2

Phương trình phản ứng (2.1) và (2.2) tạo ra năng lượng. Theo Painter (1970),

năng lượng tạo ra từ quá trình oxy hoá ammonia khoảng 66-84 kcal/mole ammonia

và từ oxy hoá nitrite khoảng 17,5 kcal/mole nitrite. Nitrosomonas và Nitrobacter sử

dụng năng lượng này cho sự sinh trưởng của tế bào và duy trì sự sống. Tổng hợp 2

phản ứng (2.1) và (2.2) được viết lại như sau

+ + 2 O2 NO3

+ bị oxy hóa, trong

(2.3) NH4 : - + 2 H+ + H2O

Từ phương trình (2.3), lượng O2 tiêu thụ l 4,57gO2/gN-NH4

đó 3,43g/g sử dụng cho tạo nitrite và 1,14g/g sử dụng cho tạo nitrate, 2 đương lượng ion H+ tạo ra khi oxy hoá 1 mole ammonia, ion H+ trở lại phản ứng với 2

+ bị oxy hoá.

đương lượng ion bicarbonate trong nước thải. Kết quả l 7,14 g độ kiềm CaCO3 bị

tiêu thụ/g N-NH4

2.3.6.3. Quá trình khử nitrat

Khử nitrate, bước thứ hai theo sau quá trình nitrate hoá, là quá trình khử nitrate-

nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide (N2O) hoặc nitrite oxide (NO) được thực hiện

trong môi trường thiếu khí (anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron l chất hữu cơ

hoặc vô cơ.

Hai con đường khử nitrate có thể xảy ra trong hệ thống sinh học đó là:

 Đồng hóa : Con đường đồng hóa liên quan đến khử nitrate thành ammonia sử

dụng cho tổng hợp tế bào. Nơi xảy ra khi ammonia không có sẵn, độc lập với sự ức

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

chế của oxy.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 22

 Dị hoá (hay khử nitrate) : Khử nitrate bằng con đường dị hóa liên quan đến

sự khử nitrate thành oxide nitrite, oxide nitrous và nitơ.

- NO2

- NO(g)  N2O (g)  N2(g)

NO3

Một số loài vi khuẩn khử nitrate được biết như: Bacillus, Pseudomonas,

Methanomonas, Paracocácus, Spirillum, v Thiobacillus, Achromobacterium,

Denitrobacillus, Micrococus, Xanthomonas (Painter 1970). Hầu hết vi khuẩn khử

nitrate là dị dưỡng, nghĩa là chúng lấy carbon cho quá trình tổng hợp tế bào từ các

hợp chất hữu cơ. Bên cạnh đó, vẫn có một số loài tự dưỡng, chúng nhận carbon cho

tổng hợp tế bào từ các hợp chất vơ cơ. Ví dụ loài Thiobacillus denitrificans oxy hoá

-.

nguyên tố S tạo năng lượng và nhận nguồn carbon tổng hợp tế bào từ CO2 tan trong

nước hay HCO3

Quá trình khử nitrate đòi hỏi phải cung cấp nguồn carbon. Điều này có thể thực

hiện bằng một trong ba cách sau đây.

 Cấp nguồn carbon từ bên ngoài như methanol, nước thải đô thị hoặc acetate.

 Sử dụng BOD của chính nước thải làm nguồn carbon, thực hiện bằng cách.

 Tuần hoàn lại phần lớn nước sau khi đã nitrate hoá đến vùng thiếu khí ở

vị trí đầu công trình.

 Dẫn một phần nước thải thô đầu vào hay đầu ra sau xử lí sơ bộ vào vùng

chứa nitrate.

 Sử dụng nguồn carbon của chính tế bào do quá trình hô hấp nội sinh.

- + 1,08 CH3OH + 0,24 H2CO3 0,065 C5H7O2N+ 0,47 N2 + 1,44H2O + 0,76CO2 + (cid:2879) được sử

(cid:2879) bị khử khi gNO(cid:2871)

NO3 OH- Do đó, độ kiềm sinh ra 3,57mg CaCO3/mgNO(cid:2871) dụng cho tổng hợp tế bào. Trong nước thải có sẵn ammonia thì độ kiềm sinh ra ít

Độ kiềm sinh ra được tính từ cân bằng phản ứng sau (Theo Mcácarty, 1969).

(cid:2879)bị khử).

hơn do một phần nitrate chuyển thành ammonia cho tổng hợp tế bào được thay thế

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

bởi ammonia có sẵn ( 2,9-3g CaCO3/g gNO(cid:2871)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 23

Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt:

Hình 2.6.Công nghệ xử lý nước thải sinh hoại lớn hơn 500m3/ngày

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 2.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 24

2.4. Tổng quan về công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

2.4.1 Giới thiệu về công nghệ MBBR

MBBR có thể được thiết kế cho các cơ sở mới để loại bỏ BOD / COD hoặc loại

bỏ nitơ từ các dòng nước thải. Hiện tại các nhà máy áp dụng công nghệ bùn hoạt

tính có thể được nâng cấp để có thể khử nitơ và phospho hoặc BOD /COD ở lưu

lượng lớn. Các vi khuẩn nuôi cấy tiêu hóa các chất hữu cơ hòa tan, từng bước

trưởng thành trong môi trường đó.

MBBR là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bởi lớp

màng sinh học (biofilm). Trong quá trình MBBR, lớp màng biofilm phát triển trên

giá thể lơ lửng trong lớp chất lỏng của bể phản ứng. Những giá thể này chuyển động

được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải.

Công nghệ MBBR là công nghệ kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá

trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và bể lọc sinh học. Bể MBBR hoạt động giống

như quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí trong toàn bộ thể tích bể. Đây là quá trình

xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh khối phát triển trên giá mang mà những giá

mang này lại di chuyển tự do trong bể phản ứng và được giữ bên trong bể phản ứng

được đặt ở cửa ra của bể. Bể MBBR không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như

các phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện thuận lợi

cho quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính trong bể, bởi vì sinh khối ngày

càng được tạo ra trong quá trình xử lý. Bể MBBR gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

thiếu khí.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 25

Hình 2.8a. Aerobic Hình 2.8b. Anoxic reactor

Hình 2.8. Mô tả quá trình xử lý của bể MBBR

Trong bể hiếu khí sự chuyển động của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch

tán của những bọt khí có kích thước trung bình được từ máy thổi. Trong khí đó ở bể

thiếu khí thì quá trình này được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng

cánh khuấy. Hầu hết các bể MBBR được thiết kế ở dạng hiếu khí có lớp lưới chắn ở

cửa ra, ngày nay người ta thường thiết kế lớp lưới chắn có dạng hình trụ đặt thẳng

đứng hay nằm ngang.

2.4.2 Giá thể động

Nhân tố quan trọng của quá trình xử lý này là các giá thể động có lớp màng

biofilm dính bám trên bề mặt. Những giá thể này được thiết kế sao cho diện tích bề

mặt hiệu dụng lớn để lớp màng biofin dính bám trên bề mặt của giá thể và tạo điều

kiện tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lững trong nước.

Kaldnes Miljϕteknologi AS đã phát triển những giá thể động có hình dạng và

kích thước khác nhau. Tùy thuộc vào đặc tính quá trình tiền xử lý, tiêu chuẩn xả thải

và thể tích thiết kế bể thì mỗi loại giá thể có hiệu quả xử lý khác nhau. Hiện tại trên

thị trường thì có 5 loại giá thể khác nhau: K1, K2,K3, Natrix và Biofin Chip M.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Thông số các loại giá thể sẽ được trình bày ở bảng 2.4.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 26

K1 K2 K3

Natrix Biofin Chip M

Hình 2.9. Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O

Bảng 2.4. Thông số các loại giá thể

Kích thước STT Loại giá thể Chất liệu (DxL) Diện tích hữu dụng (m2/m3)

Polyetylen 10mm x 7mm 500 K1 1

15mm x K2 Polyetylen 350 2 15mm

25mm x K3 Polyetylen 350 3 10mm

60mm x Natrix Polyetylen 310 4 50mm

5 Biofin Chip M Polyetylen 45mm x 3mm 900

(Nguồn: Kaldnes Miljϕteknologi, 2001)

Tất cả các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

loại giá thể có tỷ trọng khác nhau. Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 27

là mật độ giá thể trong bể, để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật

độ giá thể tối đa trong bể MBBR nhỏ hơn 67%. Trong mỗi quá trình xử lý bằng

màng sinh học thì sự khuyếch tán của chất dinh dưỡng (chất ô nhiễm) ở trong và

ngoài lớp màng là nhân tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy

chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh

hưởng đến hiệu quả xử lý. Chiều dày của lớp màng trên giá thể động thông thường

phải nhỏ hơn 10m, điều này có nghĩa là chiều dày của lớp màng rất mỏng để các

chất dinh dưởng khuếch tán vào bề mặt của lớp màng. Để đạt được điều này độ xáo

trộn của giá thể trong bể là nhân tố rất quan trọng để có thể di chuyển các chất dinh

dưỡng lên bề mặt của màng và đảm bảo chiều dày của lớp màng trên giá thể mỏng.

Những nghiên cứu khác nhau đã chứng minh rằng nồng độ sinh khối trên một đơn vị thể tích của bể là 3 – 4 kg SS/m3, giống như quá trình xử lý bằng bùn hoạt

tính lơ lửng. Vì vậy, tải trọng thể tích của bể lớn do sinh khối hình thành trên lớp

màng biofilm cao.

Hiện tượng bào mòn các giá thể động xảy ra khi các giá thể chuyển động trong

bể lớn, các giá thể va chạm vào nhau, làm cho lớp màng hình thành trong giá thể dễ

bong tróc va giảm hiệu quả của quá trình xử lý.

Khe khoảng trống cho phép dòng nước thải di chuyển Biofilm

Protozo

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 2.10. Sự phát triển của lớp màng biofilm ở bên ngoài ít hơn bên trong

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 28

2.4.3 Lớp màng biofilm

Lớp màng biofim là quần thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể.

Chủng loại vi sinh vật trong màng biofilm tương tự như đối với hệ thống xử lý bùn

hoạt tính lơ lửng. Hầu hết các vi sinh vật trên màng biofilm thuộc loại dị dưởng

(chúng sử dụng cacbon hữu cơ để tạo ra sinh khối mới) với vi sinh vật tùy tiện

chiếm ưu thế. Các vi sinh vật tùy tiện có thể sử dụng oxy hòa tan trong hỗn hợp

nước thải, nếu oxy hòa tan không có sẵn thì những vi sinh vật này sử dụng

Nitric/Nitrat như là chất nhận điện tử. Tại bề mặt của màng biofilm và lớp chất lỏng

ứ động để phân lập lớp màng biofilm với chất lỏng được xáo trộn trong bể phản

ứng. Chất dinh dưỡng và oxy khuếch tán qua lớp chất lỏng ứ động từ hỗn hợp chất

lỏng xáo trộn trong bể MBBR tới lớp màng biofilm. Trong khi chất dinh dưởng và

oxy khuếch tán thông qua lớp ứ đọng tới lớp màng biofilm, sự phân hủy sinh học

sản xuất ra những sản phẩm khuếch tán từ lớp màng biofilm tới hỗn hợp chất lỏng

được xáo trộn trong bể MBBR. Quá trình khuếch tán vào và ra lớp màng biofilm

vẫn tiếp tục xảy ra. Khi các vi sinh vật phát triển, sinh khối phát triển và ngày càng

dày đặc. Bề dày của sinh khối ảnh hưởng đến hiệu quả hòa tàn oxy và chất bề mặt

trong bể phản ứng đến các quần thể vi sinh vật.

Các vi sinh vật ở lớp ngoài cùng của lớp màng biofilm là lối vào đầu tiên để oxy

hòa tan và chất bề mặt khuếch tán qua màng biofilm. Khi oxy hòa tan và chất bề

mặt khuếch tán qua mỗi lớp nằm phía sau so với lớp ngoài cùng của màng biofilm

thì sẽ được các vi sinh vật tiêu thụ nhiều hơn so với ở lớp biofilm phía trước. Sự

giảm nồng độ oxy hòa tan qua lớp màng biofilm đã tạo ra các lớp hiếu khí, tùy tiện,

thiếu khí trên màng biofilm.

Những hoạt động vi sinh vật khác nhau xảy ra trong mỗi lớp màng này vì những

vi sinh vật đặc trưng phát triển trong những môi trường khác nhau trên biofilm. Ví

dụ như các vi sinh vật trong mỗi lớp màng biofilm sẽ có một mật độ thích hợp nhất

đối với môi trường oxy hoặc cơ chất trong lớp màng này. Ở lớp màng phía trên của

màng biofilm khi nồng độ oxy hóa tan và nồng độ cơ chất cao thì số lượng vi sinh

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

vật hiếu khí sẽ chiếm ưu thế. Ở lớp biofilm ở sâu hơn khi nồng độ oxy và cơ chất

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 29

giảm thì những vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế hơn những vi sinh vật khác . Trong

những lớp này, quá trình Nitrat hoát xảy ra khi Nitrat trở thành chất nhận điện tử

đối với vi sinh vật tùy tiện. Vì vậy, những vi sinh vật ở lớp màng biofilm hay dính

bám trên bề mặt giá thể sẽ bị ảnh hưởng bởi sự khuyếch tán oxy và cơ chất giảm

dần qua lớp màng. Khi những vi sinh vật dính bám trên lớp màng biofilm ban đầu

yếu thì hoạt động xáo trộn những giá thể đó sẽ bị rửa trôi lớp màng biofilm ra khỏi

giá thể.

Nông độ chất nền (lớp bùn hoạt tính dính bám trên giá thể)

Sự gia tăng nồng độ chất nền, mg/l

Hình 2.11. Nồng độ của chất nền theo chiều sâu lớp màng

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng công nghệ MBBR

2.4.4.1. Giá thể

Diện tích thực tế của giá thể lớn, do đó nồng độ biofilm cao trong bể xử lý đến

dẫn thể tích bể nhỏ. Theo các báo cáo cho thấy, nồng độ biofilm dao động từ 3000 – 4000 gTSS/m3, tương tự với những giá trị có được trong quá trình bùn hoạt tính

với tuổi bùn cao. Điều này được suy ra rằng, vì tải trọng thể tích trong MBBR cao

hơn gấp vài lần trong quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính nên sinh khối sinh ra trong

bể MBBR cao hơn nhiều.

Mật độ của các giá thể trong bể MBBR nhỏ hơn 70% so với thể tích nước trong bể, với 67% là giá trị đặc trưng [10]. Tuy nhiên mật độ của giá thể được yêu cầu dựa

trên đặc tính của nước thải và mục tiêu xử lý cụ thể. Giá trị thấp hơn 67% thường

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

được sử dụng.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 30

2.4.4.2. Độ xáo trộn

Yếu tố khác có ảnh hưởng đến hiệu suất là dòng chảy và điều kiện xáo trộn

trong bể xử lý. Độ xáo trộn thích hợp là điều kiện lý tưởng đối với hiệu suất của hệ

thống. Lớp màng biofilm hình thành trên giá thể rất mỏng, phân tán và vận chuyển

cơ chất và oxy đến bề mặt biofilm. Vì vậy, lớp màng biofilm dày và mịn không

được mong đợi đối với hệ thống. Độ xáo trộn thích hợp có tác dụng loại bỏ những

sinh khối dư và duy trì độ dày thích hợp cho biofilm. Độ dày của biofilm nhỏ hơn

100 micromet đối với việc xử lý cơ chất luôn được ưu tiên. Độ xáo trộn thích hợp

cũng duy trì vận tốc dòng chảy cần thiết cho hiệu suất quá trình. Độ xáo trộn cao sẽ

tách sinh khối ra khỏi giá mang và chính vì vậy sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình

xử lý. Thêm vào đó, sự va chạm và sự ma sát của giá thể trong bể phản ứng làm cho

biofilm tách rời khỏi bề mặt phía ngoài của giá thể Kaldnes (giá mang được sử dụng

thực nghiệm). Vì điều này, giá mang MBBR được cung cấp với các rìa bên ngoài để

bảo vệ sự hao hụt của biofilm và đẩy mạnh sự phát triển của biofilm.Diện tích bề

mặt của các rìa bên ngoài không được tính vào diện tích thực tế của biofilm. Diện

tích trung bình hiệu quả của giá mang MBBR được báo cáo là khoảng 70% tổng

diện tích bề mặt để màng biofilm dính bám vào giá thể ở phía bên ngoài ít hơn của

giá mang. Có thể nhận thấy điều này qua hình 2.18.

Theo nghiên cứu của S. Winogradsly (1980), sau khi quan sát dưới kính hiển vi

lớp màng lọc trong bể lọc sinh học nhỏ giọt, đã tìm thấy rất nhiều vi khuẩn

Zoogleal, các vi khuẩn hình que, vi khuẩn hình sợi, nấm sợi, protozoa và một số

động vật bậc cao.

Một trong những nghiên cứu nhằm ước lượng các loại khuẩn trong hệ thống lọc

sinh học nhỏ giọt được tiến hành bởi M. Hotchkiss năm 1923. Kết quả là đã tìm

thấy nhiều loại vi khuẩn khác nhau ở độ sâu khác nhau trong bể lọc. Các nhóm vi

khuẩn bao gồm: vi khuẩn khử nitrate, sulfate tạo thành từ protein, phân hủy

anbumin, khử sulfate, oxy hóa sulfite được tạo thành từ các protein nhiều nhất ở độ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

sâu 0,3m và giảm dần qua lớp lọc; vi khuẩn khử sulfate hiện diện nhiều ở bề mặt và

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 31

vi khuẩn oxy hóa sulfua có nhiều nhất ở độ sâu 1,6m; các dạng vi khuẩn nitrit gia

tăng theo độ sâu và có số lượng lớn hơn các dạng vi khuẩn nitrate.

Môi trường lớp gai bên ngoài

Môi trường lớp biofilm bên trong

Hình 2.12. Lớp biofilm dính bám trên bề mặt giá thể.

2.4.4.3. Tải trọng thể tích

Vì sự không thể xác định chính xác diện tích thực được bao bọc bởi biofilm trên

bề mặt của giá mang, người ta đưa ra hiệu suất quá trình theo thể tích bể phản ứng

thay vì diện tích bề mặt giá thể. Tuy nhiên, việc đánh giá thể tích bể phản ứng có

thể là hệ thống được so sánh với những hệ thống khác mà sử dụng toàn bộ thể tích

bể phản ứng để xử lý. Nếu chỉ xử lý thứ cấp, hiệu quả tải tương đương 4-5 kgBOD7 /m3.ngày đến 12- 15 kgBOD7 /m3.ngày ở mức 67% giá mang được lấp đầy (cung cấp 335 m2 diện tích bề mặt giá thể trên m3 thể tích bể phản ứng). Những giá trị BOD7 không có trong

tiêu chuẩn của Hoa Kỳ. Tuy nhiên, chúng phù hợp với Phương pháp tiêu chuẩn của

Nauy và những ứng dụng của chúng đối với việc thiết kế bể phản ứng ở Mỹ phải

được thực hiện một cách thận trọng. Rusten đã báo cáo rẳng 60g BOD5/ngày tương

đương với 70 g BOD5/ngày, mặc dù nó không được cụ thể hóa xem thử giá trị BOD

nào là giá trị tổng hoặc là giá trị hòa tan được. Mặc dù vậy, sự quy đổi này sẽ được

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

sử dụng để đổi các giá trị tải thành giá trị BOD5 cơ bản.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 32

2.4.5 Các ứng dụng khác nhau của hệ thống xử lý bằng phương pháp MBBR

2.5. Những thuận lợi và hạn chế

2.5.1. Thuận lợi

– Giảm chi phí hoạt động, tự động, dễ vận hành và bảo trì.

– Phù hợp vớihệ thống quy mô nhỏ có thể đượcsản xuất hàng loạt với một phạm

vi khác nhau của lưu lượng dòng chảy.

lắp đặt.

– Tiết kiệm một lượng đáng kể lao động và tiền bạc để điều tra, thiết kế, xây dựng,

– Mật độ vi sinh vật xử lý trên một đơn vị thể tích cao: Mật độ vi sinh vật xử lý

trên một đơn vị thể tích cao hơn so với hệ thống xử lý bằng phương pháp bùn hoạt

tính lơ lửng, vì vậy tải trọng hữu cơ của bể MBBR cao hơn.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

– Ổn định theo biến tải.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 33

– Chủng loại vi sinh vật xử lý đặc trưng: lớp màng biofilm phát triển tùy thuộc

vào loại chất hữu cơ và tải trọng hữu cơ trong bể xử lý.

– Phát sinh bùn ít.

– Hiệu quả xử lý cao.

2.5.2. Hạn chế

Còn khá mới mẻ tại Việt Nam, đòi hỏi người vận hành phải có kinh nghiệm.

2.6. Tình hình nghiên cứu công nghệ ngoài nước và trong nước

2.6.1. Nghiên cứu ngoài nước

Công nghệ sử dụng bể giá thể di động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

trên thế giới áp dụng khá phổ biến. Một số công trình điển hình tiêu biểu trên thế

giới mà tác giả đã tham khảo phục vụ cho đề tài luận văn như sau:

 Đề tài “Ứng dụng loại hình mới của màng giá thể di động trong phản ứng sinh

học hiếu khí (Bể hiếu khí – SBR)” [5], Suntud Sirianuntapiboon*, Suriyakit

Yommee, Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Năng lượng và Vật liệu, Đại học Kỹ

thuật Thonburi, Bangkok, Thái Lan, tháng 11 năm 2004. Đề tài chủ yếu nghiên cứu về giá thể di động trong bể SBR với mật độ vật liệu di động là 1.925±0.21 g/cm3,

hiệu quả loại bỏ BOD5, TKN cao hơn 10 – 12% so với SBR. Ngoài ra, hiệu quả loại

bỏ BOD5 và COD của-MB SBR-aerobic cao hơn 95% ngay cả khi hệ thống được

vận hành với nước thải tổng hợp có chứa 800 mg /l BOD5 với HRT rất thấp là 1,5

ngày.

 Đề tài “Quá trình động học loại trừ nitrogen và carbon hữu cơ ra khỏi nước

thải bằng công nghệ MBBR”, Yen – Hui Lin, Khoa Kỹ thuật Môi trường, An toàn

và Sức khỏe, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Đài Loan, tháng 01 năm

2005. Đề tài đã nghiên cứu trong điều kiện hệ thống hoạt động bình thường, ổn

+ –N, NO3 –N và COD tương ứng 75%, 92% và 70%.

định, quá trình loại bỏ NH4

 Đề tài “Đánh giá hiện tượng ô nhiễm sinh học trong những hệ thống màng

sinh học lơ lửng và bám dính”, K. Sombatsompopa, C. Visvanathan*a, R. Ben

Aimb, Chương trình Quản lý và Công nghệ Môi trường, Viện Kỹ thuật Châu Á,

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

tháng 12 năm 2005.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 34

2.6.2. Nghiên cứu trong nước

Công nghệ xử lý kết hợp giữa quá trình tăng trưởng lơ lửng và dính bám được

nghiên cứu chủ yếu ở Việt Nam bằng các vật liệu sơ dừa, chỉ cước khá nhiều. Tuy

nhiên, công nghệ sử dụng bể giá thể di động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor)

vẫn còn khá mới mẻ. Hiện tại, có Công ty Giày Ngọc Hà, Gia Lâm – Hà Nội ứng dụng công nghệ MBBR để xử lý nước thải sinh hoạt 80 m3/ngày.đêm do Công ty

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

MelViet là nhà thiết kế xây dựng vào năm 2009.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 35

CHƯƠNG 3

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng nghiên cứu

3.1.1. Nước thải

Nước thải được lấy từ bể thu gom của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt (Nước

đen sau khi qua bể tự hoại từ chung cư Nguyễn Kim) với thành phần, tích chất nước

thải được trình bày ở bảng 3.1.

Bảng 3.1. Tính chất nước thải sinh hoạt nghiên cứu

STT Chỉ tiêu Giá trị Đơn vị tính Số lần vượt QCVN 14:2008/BTNMT, cột B

7 – 8 5,5 – 9 pH 1

COD mg/l 350 – 450 2 -

BOD5 mg/l 100 – 150 3 50 2 – 3

TSS mg/l 100 – 200 4 100 1 – 2

N-NH4+ mg/l 60 – 70 5 10 6 – 7

TKN mg/l 65 – 75 6 -

3-

N-NO3- mg/l 0,06 – 0,12 7 50

mg/l 11 – 13 8 10 P-PO4

9 Nhiệt độ 0C 25 – 30

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả, hiệu quả xử lý chất hữu cơ (TSS, COD, BOD5 ) 3-, N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN) trong nước thải sinh hoạt và dinh dưỡng (P-PO4

bằng phương pháp MBBR thiếu khí nối tiếp MBBR hiếu khí với các thời gian lưu

nước khác nhau 10h, 7h và 4h tương ứng với khoảng tải trọng chất hữu cơ lần lượt 1 kgCOD/ m3.ngày, 1.5 kg COD/m3.ngày; 2 kg COD/m3.ngày.

Đặc điểm của lớp màng biofilm dính bám trên giá thể: MLSS, MLVSS, tỉ lệ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

MLSS/MLVSS, màu sắc và hình dạng của màng

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 36

3.1.2. Giá thể di động

Hình 3.1. Giá thể di động kiểu K3

Bảng 3.2. Thông số đặc trưng của giá thể sử dụng trong đề tài

Loại giá thể Chất liệu Kích thước (DxL) Diện tích hữu dụng, m2/m3 Khối lượng riêng, kg/m3

K3 Polyetylen 25mm x 10mm 350 0,19

.

 Tổng diện tích bề mặt là 800 m2/m3, trong đó diện tích bề mặt tạo màng là 500 m2/m3

 Nơi sản xuất: Việt Nam.

 Mật độ giá thể K3 trong bể thiếu khí và hiếu khí chiếm 40% thể tích bể.

 Nguyên nhân chọn giá thể K3 vì:

 Khối lượng riêng vừa phải

 Chất liệu polyetylen => tuổi thọ cao, 15 – 20 năm tùy vào quá trình vận hành

và đặc tính nước thải.

 Diện tích hữu dụng cao

 Tuổi thọ cao: khoảng 20 năm.

 Kích thước nhỏ => khó làm MLSS.

 Kích thước to => ko phù hợp với mô hình.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

 Thương mại hóa.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 37

3.2. Mô hình nghiên cứu

3.2.1. Thiết kế mô hình

Mô hình áp dụng công nghệ sinh học kết hợp công nghệ sinh học thiếu khí và

Giá thể di

hiếu khí.Sau đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ của mô hình nghiên cứu.

Hình 3.2.Sơ đồ dây chuyền công nghệ của mô hình nghiên cứu

 Nguyên lý hoạt động

Nước thải sau khi lấy tại lô S chung cư Nguyễn Kim được, nước thải được cho vào can nhựa 30 lít rồi vận chuyển về kho chứa mẫu có nhiệt độ lưu trữ là 16oC.

Sau đó nước thải được châm liên tục mỗi ngày vào bể chứa, điều chỉnh lưu lượng

bơm để cố định tải trọng.Bơm sẽ bơm từ thùng chứa lên bể thiếu khí, tại đây có

môtơ cánh khuấy quay với vận tốc 30 vòng/phút nhằm duy trì DO khoảng 0.5 mg/l

và tạo điều kiện cho giá thể chuyển động. Nước thải tiếp tục được dẫn vào bể hiếu

khí qua lỗ tràn và khe dẫn xuống dưới đáy bể hiếu khí, tại đây có hệ thống phần

phối khí được cấp khí nhờ máy thổi khí, lưu lượng khia được điều tiết nhơ van điều

chỉnh lưu lượng khí. Một phần nước đầu ra sau bể hiếu khí được tuần hoàn về bể

thiếu khí với lưu lượng bằng lưu lượng của dòng vào, phần nước còn lại được dẫn

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

vào bể lắng, phần nước trong phía trên bể lắng được dẫn vào bể chứa, phần bùn bể

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 38

lắng được tuần hoàn về bể thiếu khí với lưu lượng cũng bằng với lưu lượng của

12

dòng vào, bể lắng có van xả đáy để xả bùn dư.

Hình 3.3. Sơ đồ bố trí mô hình

Ghi chú:

1. Bể chứa nước thải đầu vào 7. Bơm tuần hoàn nước thải từ bể hiếu

2. Bể thiếu khí khí về bể thiếu khí.

3. Bể hiếu khí 8. Bơm tuần hoàn bùn.

4. Bể lắng 9. Mô tơ khuấy trộn.

5. Bể chứa nước thải sau xử lý 10. Máy thổi khí.

6. Bơm nước thải đầu vào 11. Van xả bùn.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

12. Van điều tiết khí

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 39

Hình 3.4. Mô hình thực tế

3.2.2. Kích thước của các bể

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 3.5. Kích thước bể lắng, bể thiếu khí và bể hiếu khí

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 40

3.2.3. Thông số kỹ thuật của các thiết bị trong mô hình

 Bơm đầu vào và bơm bùn hiệu CHEM-FEED model C-6125P. Qmax = 30 L/h ; công suất : 45 W; áp lực: 2.1 kg/cm2.

 Bơm tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí về thiếu khí hiệu CHEM-FEED model C-645P. Qmax = 11.5 L/h; Công suất 45 W; Áp lực: 5.6 kg/cm2.

Hình 3.6. Bơm tuần hoàn

 Mô tơ khuấy tại bể thiếu khí hiệu OM ORIENT MOTOR model PSH425-

401P. Số vòng quay: 50Hz: 90~1400 r/min; công suất: 25W

Hình 3.7.Mô tơ khuấy

 Máy thổi khí bể hiếu khí hiệu RESUN model ACO-001. Lưu lượng khí: 0.038 m3/phút, công suất: 18W, áp lực: 0.02Mpa

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 3.8. Máy thổi khí RESUN

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 41

3.2.4. Thông số kiểm soát

a. Kiểm soát lưu lượng

Lưu lượng nước thải vào và ra mô hình được kiểm tra mỗi ngày nhằm đảm bảo

đủ lượng nước cho mô hình .Việc điều chỉnh lưu lượng đến giá trị mong muốn được

thực hiện bằng cách điều chỉnh lưu lượng trên bơm. Đồng thời luôn đảm bảo dòng

tuần hoàn sao cho tỉ lệ lưu lượng đầu vào, lưu lượng tuần hoàn bùn, lưu lượng tuần

hoàn nước từ bể hiếu khí về thiếu khí là 1:1:1.

b. Kiểm soát các yếu tố khác

Bảng 3.3. Các thông số kiểm soát

Thông số kiểm soát Giá trị kiếm soát

DO 0.1 – 0.5 mg/l

pH 6.5 – 8

Tỉ số F/M 0.2 – 0.6 ngày-1

MLVSS tại bể thiếu khí 3000 mg/l

MLVSS tại bể hiếu khí 2000 mg/l

MLSS tại bể lắng 5000 – 6000 mg/l

3.3. Trình tự thực hiện

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Trình tự thực hiện thí nghiệm trình bày trong sơ đồ dưới đây

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 42

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Thí nghiệm thích nghi

Thí nghiệm 7

Thí nghiệm 6

Thí nghiệm 5

Thí nghiệm 4

Thí nghiệm 1

Thí nghiệm 2

Thí nghiệm 3

HRT:4h OLR:2 kg COD/m3.n gày Q=5l/h

HRT:10h OLR:1 kg COD/m3.n gày Q=1l/h

HRT:4h OLR:2 kg COD/m3.n gày Q=5l/h

HRT:10h OLR:1 kg COD/m3.n gày Q=1l/h

HRT:18h OLR:0.3 kg COD/m3.ngày Q=1l/h

HRT:7h OLR:1.5 kg COD/m3.n gày Q=2,9l/h

HRT:7h OLR:1.5 kg COD/m3.n gày Q=2,9l/h

HRT:4h OLR:2 kg COD/m3.n gày Q=5l/h, không giá thể

Giai đoạn 2 (1:3:1) Giai đoạn 1 (1:1:1)

Hình 3.9. Các nội dung nghiên cứu thực hiện

3.3.1. Giai đoạn 1

Ở giai đoạn 1 của thí nghiệm, sẽ tiến hành tạo màng biofilm cho giá thể. Sau khi

chạy giai đoạn thích nghi sẽ tiến hành chạy ở 3 tải trong COD khác nhau lần lượt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3.ngày, 2 kg COD/m3.ngày với thời gian lưu

nước thải tương ứng là 10h, 7h và 4h. Điểm đáng lưu ý ở giai đoạn 1 là tuần hoàn

nước thải từ bể hiếu khí và bể lắng với tỷ lệ bằng lượng nước thải đầu vào, tương

ứng với 1:1:1.

3.3.1.1. Thí nghiệm thích nghi

 Tạo màng biofilm cho giá thể động

 Bước 1: Thể tích của từng bể thiếu khí và hiếu khí là 20 lít, đong 8 lít giá

thể di động K3 cho vào bể. Chuẩn bùn hoạt tính để cho vào bể thiếu khí, hiếu khí và

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

bể lắng sao cho MLVSS tại mỗi bể lần lượt là 3000 mg/l, 2000 mg/l, 5000mg/l

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 43

 Bước 2: Giá thể được cho vào bể thiếu khí và hiếu khí, DO duy trì tại bể

thiếu khí khoảng 0.5 mg/l, tại bể hiếu khí khoảng 2.5 mg/l. Ta nuôi màng thích nghi

bằng nước thải nhân tạo có tỉ lệ COD:N:P tương ứng là 100:5:1.

 Bước 3: Khi màng có lớp màng mỏng, ta thực hiện rút hết bùn trong bể

lắng để tạo điều kiện cho vi sinh vật bám dính trên giá thể phát triển.

 Thành phần nước thải nhân tạo

Bảng 3.4. Thành phần nước thải nhân tạo

Tải trọng 0.3 kgCOD/m3.ngày Thành phần Nông độ (mg/l)

221.4 Glucose

90 NaHCO3

42.3 NH4Cl

17.8 K2HPO4

10 CaCl2.2H2O

4 MgSO4.7H2O

1.2 FeCl3

Vi lượng (1ml/l) bao gồm H3BO3 0.15 g/l; CoCl2.6H2O 0.15 g/l; CuSO4.5H2O 0.03

g/l; FeCl3.6H2O 1.5 g/l; MnCl2.2H2O 0.12 g/l; N2Mo4O24. 2H2O 0.06g/l;

ZnSO4.7H2O 0.12 g/l; KI 0.03 g/l.

(Sử dụng nước thải nhân tạo có các thành phần được lấy theo môi trường nuôi cấy

của Thanh và cộng sự (2008))

Với các thành phần trên, nồng độ COD của nước thải nhân tạo là 200 mg/l; nồng

độ N-NH3 là 8.67 mg/l; nông độ Phospho tổng là 4.33 mg/l. Tỉ lệ COD:N:P tương

ứng 100:5:1.

Bùn nuôi cấy được sử dụng cho bể sinh học là bùn được lấy từ khu công nghiệp

Vĩnh Lộc, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh có nồng độ MLVSS 3000

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

mg/l.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 44

Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, COD. Chế độ vận hành của thí nghiệm thích nghi

được liệt kê chi tiết ở bảng sau.

Bảng 3.5. Thông số vận hành thí nghiệm thích nghi

Chỉ số Đơn vị Thông số

27 ngày (20/09-25/10) Ngày/tháng Thời gian thích nghi

kgCOD/m3.ngày 0.3 Tải trọng

1 l/h Lưu lượng vào

1 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Lưu lượng tuần hoàn nước từ 1 l/h bể hiếu khí về bể thiếu khí

3.3.1.2. Thí nghiệm 1

(cid:2871)(cid:2879),

Sau khi hiểu quả xử lý COD ở thí nghiệm thích nghi ổn định, hình thành lớp

màng mỏng bám dính trên giá thể, ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm 1 ứng với tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày. Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, TSS, COD, BOD5, PO(cid:2872) N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN.

Bảng 3.6. Thông số vận hành thí nghiệm 1

Chỉ số Đơn vị Thông số

34 ngày (27/10-30/11) Ngày/tháng Thời gian

1 kgCOD/m3.ngày Tải trọng

2 l/h Lưu lượng vào

2 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Lưu lượng tuần hoàn nước từ 2 l/h bể hiếu khí về bể thiếu khí

3.3.1.3. Thí nghiệm 2

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Sau khi hiểu quả xử lý COD ở thí nghiệm 1 ổn định, ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm 2 ứng với tải trọng 1.5 kgCOD/m3.ngày, ta tiến hành tăng tải trọng bằng

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 45

cách giảm thời gian lưu tại bể thiếu khí còn 7h. Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, TSS, 3-, N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN. Chế độ vận hành của thí nghiệm COD, BOD5, PO4

2 được liệt kê chi tiết ở bảng sau:

Bảng 3.7. Thông số vận hành thí nghiệm 2

Chỉ số Đơn vị Thông số

25 ngày (01/12/2010- Ngày/tháng Thời gian 26/12/2010)

kgCOD/m3.ngày 1.5 Tải trọng

2.9 l/h Lưu lượng vào

2.9 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Lưu lượng tuần hoàn nước từ 2.9 l/h bể hiếu khí về bể thiếu khí

3.3.1.4. Thí nghiệm 3

Sau khi hiểu quả xử lý COD ở thí nghiệm 2 ổn định, ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm 3 ứng với tải trọng 2 kgCOD/m3.ngày, ta tiến hành tăng tải trọng bằng cách

giảm thời gian lưu tại bể thiếu khí còn 4h. Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, TSS, 3-, N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN. Chế độ vận hành của thí COD, BOD5, P-PO4

nghiệm 3 được liệt kê chi tiết ở bảng sau:

Bảng 3.8. Thông số vận hành thí nghiệm 3

Chỉ số Đơn vị Thông số

25 ngày (28/12/2010 – Ngày/tháng Thời gian 21/01/2011)

kgCOD/m3.ngày 2 Tải trọng

5 l/h Lưu lượng vào

5 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Lưu lượng tuần hoàn nước từ 5 l/h bể hiếu khí về bể thiếu khí

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 46

3.3.2. Giai đoạn 2

Ở giai đoạn 2 của thí nghiệm, cũng tiến hành chạy ở 3 tải trong COD khác nhau lần lượt là 1 kg COD/m3.ngày, 1.5 kg COD/m3.ngày, 2 kg COD/m3.ngày với thời gian

lưu nước thải tương ứng là 10h, 7h và 4h. Điểm khác biệt của giai đoạn 2 so với giai

đoạn 1 là tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí về bể thiếu khí bằng 3 lần lưu lượng

đầu vào, tỷ lệ tương ứng là 1:3:1. Mục đích của quá trình tăng tuần hoàn nước thải

từ bể hiếu khí về bể thiếu khí là nhằm nâng cao hiệu suất khử nitrat sau khi trải qua

quá trình nitrat hoá tại bể hiếu khí.

3.3.2.1. Thí nghiệm 4 Ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm 4 ứng với tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày. Thời

(cid:2871)(cid:2879), N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN.

gian lưu nước thải tại bể thiếu khí là 10h. Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, TSS,

COD, BOD5, PO(cid:2872)

Bảng 3.9.Thông số vận hành thí nghiệm 4

Chỉ số Đơn vị Thông số

30 ngày (20/03/2011- Ngày/tháng Thời gian 20/04/2011)

kgCOD/m3.ngày 1 Tải trọng

2 l/h Lưu lượng vào

6 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Lưu lượng tuần hoàn nước từ bể 2 l/h hiếu khí về bể thiếu khí

3.3.2.2. Thí nghiệm 5

Sau khi hiệu quả xử lý COD ở thí nghiệm 5 ổn định, ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm 2 ứng với tải trọng 1.5 kgCOD/m3.ngày, ta tiến hành tăng tải trọng bằng

cách giảm thời gian lưu tại bể thiếu khí còn 7h. Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, TSS, 3-, N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN. Chế độ vận hành của thí nghiệm COD, BOD5, PO4

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

5 được liệt kê chi tiết ở bảng sau:

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 47

Bảng 3.10. Thông số vận hành thí nghiệm 5

Chỉ số Đơn vị Thông số

30 ngày (21/04/2011- Ngày/tháng Thời gian 21/05/2011)

kgCOD/m3.ngày 1.5 Tải trọng

2.9 l/h Lưu lượng vào

8,1 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Lưu lượng tuần hoàn nước từ 2.9 l/h bể hiếu khí về bể thiếu khí

3.3.2.3. Thí nghiệm 6

Sau khi hiểu quả xử lý COD ở thí nghiệm 6 ổn định, ta bắt đầu tiến hành thí nghiệm 3 ứng với tải trọng 2 kgCOD/m3.ngày, ta tiến hành tăng tải trọng bằng cách

giảm thời gian lưu tại bể thiếu khí còn 4h. Các chỉ tiêu theo dõi: pH, DO, TSS, 3-, N-NH3, N-NO2,N-NO3, TKN. Chế độ vận hành của thí COD, BOD5, P-PO4

nghiệm 6 được liệt kê chi tiết ở bảng sau:

Bảng 3.11. Thông số vận hành thí nghiệm 6

Chỉ số Đơn vị Thông số

30 ngày (22/05/2011- Ngày/tháng Thời gian 21/06/2011)

kgCOD/m3.ngày 2 Tải trọng

5 l/h Lưu lượng vào

15 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Lưu lượng tuần hoàn nước từ bể 5 l/h hiếu khí về bể thiếu khí

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 48

3.3.2.4. Thí nghiệm 7 Ta tiến hành thí nghiệm 7 ứng với tải trọng 2 kgCOD/m3.ngày và không có sự 3-, N- hiện diện giá thể sinh học. Các chỉ tiêu theo dõi: TSS, COD, BOD5, P-PO4

NH3, N-NO3. Chế độ vận hành của thí nghiệm 7 được liệt kê chi tiết ở bảng sau:

Bảng 3.12. Thông số vận hành thí nghiệm 7

Chỉ số Đơn vị Thông số

20 ngày (23/06/2011- Ngày/tháng Thời gian 13/07/2011)

kgCOD/m3.ngày 2 Tải trọng

5 l/h Lưu lượng vào

15 l/h Lưu lượng tuần hoàn bùn

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Lưu lượng tuần hoàn nước từ bể 5 l/h hiếu khí về bể thiếu khí

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 49

3.4. Quy trình lấy mẫu và phân tích

3.4.1. Lấy mẫu

Hình 3.10. Các vị trí lấy mẫu

Bảng 3.13. Chú thích các vị trí lấy mẫu

Vị trí Tên vị trí lấy mẫu Chỉ tiêu phân tích

3-, COD, BOD5, N-

DO, pH, TSS, PO4 1 Lấy mẫu nước thải đầu vào NH3, N-NO3, N-NO2, TKN

3-, COD, N-NH3, N-NO3, N-

pH, PO4 2 Lấy mẫu sau bể thiếu khí NO2, TKN,

pH, N-NH3, N-NO3, N-NO2, TKN, 3 Lấy mẫu sau bể hiếu khí MLSS, MLVSS

3-, COD, BOD5, N-NH3,

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

4 Lấy mẫu nước thải đầu ra DO, TSS, PO4

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 50

Vị trí Tên vị trí lấy mẫu Chỉ tiêu phân tích

N-NO3, N-NO2, TKN

5 Lấy mẫu tại bể thiếu khí DO, pH, MLSS, MLVSS

6 Lấy mẫu tại bể hiếu khí DO, pH, MLSS, MLVSS

7 Lấy mẫu tại bể lắng MLSS, MLVSS

Mẫu được lấy vào mỗi buổi sáng ngay, khi kiểm tra mô hình hoạt động trong

điều kiện bình thường. Một số chỉ tiêu như pH, DO được đo trực tiếp từng bể của

mô hình tại thời điểm trong ngày.

3.4.2. Phương pháp phân tích mẫu

Việc phân tích mẫu được thực hiện theo các phương pháp phân tích trong

Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA, Eaton

DA, and AWWA(Joint eds. 1998).

Các chỉ tiêu đo tại từng vị trí lấy mẫu được trình bày trong bảng 3.10.

Bảng 3.14. Tần suất lấy mẫu

Vị trí Tần suất 1 2 3 4 7 5 6 Chỉ tiêu lấy mẫu

pH x x x x 3 lần/tuần

DO x x x x 3 lầntuần

TSS x x 3 lần/tuần

COD x x x 3 lần/tuần

x x 1 lần/tuần

BOD5 3- x x x 3 lần/tuần PO4

Nitrit x x x x 3 lần/tuần

Nitrat x x x x 3 lần/tuần

Ammonia x x x x 3 lần/tuần

TKN x x x x 1 lần/tuần

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Tổng Coliforms x x 1 lần/tuần

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 51

Vị trí Tần suất 1 2 3 4 5 6 7 Chỉ tiêu lấy mẫu

MLSS x x x 2 lần/ tuần

MLVSS x x x 2 lần/ tuần

Phương pháp phân tích các chỉ tiêu được thể hiện ở bảng 3.11.

Bảng 3.15. Các phương pháp phân tích mẫu

Độ

Chỉ tiêu Phương pháp Đơn vị Thiết bị chính

xác

4500 – H+ B. Electrometric pH - WQC-22A ± 0,01 Method

Điện cực oxy hoà tan- máy DO Mg/l WQC-22A ± 0,01 đo oxy

Giấy lọc thuỷ tinh

Bộ hút chân

TSS mgSS/L không 2540 D. Total Suspended Solids Dried at 103 – 105oC Tủ nung ± 0,1

Cân phân tích

7027. Colorimetric Method Máy Hach Độ đục (FAU) of Measuring FAU DR/2010 < 1% Turbidity(*)

2120C.Spectrophotometric Pt-Co Máy Hach Độ màu Method. (APHA) DR/2010 < 1%

5220 C. Closed Reflux, Tủ nung 1500C COD Titrimetric Method. mgCOD/L -

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Winkler cải tiến mgBOD/L Tủ ủ 200C - BOD5

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 52

Độ

Chỉ tiêu Phương pháp Đơn vị Thiết bị chính

xác

3-

3-/L

Bếp đun 4500P–D Standar Method - PO4 mgPO4 Máy Hatch

Cột 4500 – NO3 - E. Cadmium mgN/L Cadmium,Máy ±0,005 Nitrat Reduction Method Hach DR/2010

4500 – NO2-B.Colormetric mgN/L Máy Hach ±0,005 Nitrit Method DR/2010

Bộ chưng cất 4500 – NH3 F. Phenate Ammonia mgN/L ±0,7% Method. Kjeldahl

Tủ phá m ẫu 4500 – Norg B. Macro – Bộ chưng cất TKN Kjeldahl Method mgN/L 3,06% Kjeldahl

Bộ hút chân

không

MLSS 2540 Standar Method mgMLSS/l Cân phân tích

Giấy lọc

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Tủ nung

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 53

CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Kết quả vận hành thí nghiệm thích nghi

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

HIẾU KHÍ

DÒNG RA

9

8

7

6

5

4.1.1. Chỉ số DO

L / g m

,

4

O D

3

2

1

0

0

5

20

25

30

10

15 Thời gian, ngày

Hình 4.1. Chỉ số DO ở thí nghiệm thích nghi

Nhận xét:

Nông độ DO dòng vào thấp có giá trị trung bình 2.03 ± 1.69 mg/l, nồng độ DO

trong bể thiếu khí trung bình 0.25 ± 0.24 mg/l, nồng độ DO trong bể hiếu khí trung

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

bình 5.50 ±1.37 mg/l, nồng độ DO dòng ra trung bình 4.92 ± 1.21 mg/l.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 54

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

HIẾU KHÍ

DÒNG RA

8

7.5

7

6.5

6

4.1.2. Chỉ số pH

H p

5.5

5

4.5

4

0

5

10

15

20

25

Thời gian, ngày

Hình 4.2. Chỉ số pH ở thí nghiệm thích nghi

Nhận xét:

Chỉ số pH biến có sự dao động lớn theo thời gian, trong đó pH của dòng vào có

giá trị trung bình 6.05± 0.54, pH tại bể thiếu khí có giá trị trung bình 6.67 ± 0.40,

hiếu khí là 6.71 ± 0.71 và đầu ra có sự dao động ít hơn có giá trị trung bình là 7.09

± 0.33.

Từ ngày thứ 15 trở đi pH bể thiếu khí cao hơn bể hiếu khí, nguyên nhân do giai

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

đoạn đầu mô hình chưa ổn định, bùn trong bể thiếu khí chưa thích nghi.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 55

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

DÒNG RA

E (COD) %

100

300

90

250

80

70

200

60

4.1.3. Hiệu quả xử lý COD

%

L / g m

50

150

,

40

100

D O C

30

, ả u q u ệ i H

20

50

10

0

0

0

5

10

15

20

25

30

Thời gian, ngày

Hình 4.3. Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thích nghi

Nhận xét:

Hiệu quả xử lý COD tương đối cao từ 60-96% do thời gian lưu lớn, chủ yếu do

bùn hoạt tính xử lý. Từ ngày 8-10 hiệu quả xử lý ổn định, COD dao động 95-98%,

đồng thời trên giá thể bắt đầu hình thành một lớp màng mỏng.

động từ 20 - 30%.

Hiệu quả xử lý của bể thiếu khí cũng ổn định từ ngày 8 đến ngày 10, hiệu quả dao

MLVSS của lớp màng biofilm bám dính trên giá thể trong bể thiếu khí và hiếu

khí lần lượt là 80 mg/L và 260 mg/L, hàm lượng MLSS thấp do chiều dày của lớp

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

màng biofilm còn mỏng.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 56

MLSS, MLVSS, TSS, COD, BOD5, PO4

4.2. Tổng hợp đánh giá kết quả phân tích của các chỉ tiêu DO, pH, 3-, N-NH3, TKN, N-NO2, N-NO3 trọng 1 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày, 2

tải

qua các kgCOD/m3.ngày.

Dòng vào

Thiếu khí

Hiếu khí

Dòng ra

4.2.1. Chỉ số DO

Giai đoạn 2

Giai đoạn 1

9

8

7

6

5

l / g m

,

4

O D

3

2

1

0

0

50

100

150

200

Thời gian, ngày

Hình 4.4. Sự biến động của DO theo thời gian

Nhận xét:

DO của nước thải đầu vào luôn thấp và dao động nhỏ, trung bình 0.42 ± 0.27

mg/l.

DO trong bể thiếu khí trung bình 0.11 ± 0.08 mg/l.

DO trong bể hiếu khí trung bình 3.76 ± 1.43 mg/l.

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

DO đầu ra trung bình 2.94 ± 1.54 mg/l.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 57

Thiếu khí

Hiếu khí

4.2.2. Chỉ số pH

Dòng vào Giai đoạn 1

Dòng ra Giai đoạn 2

9

8

7

6

5

H p

4

3

2

1

0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Thời gian, ngày

Hình 4.5. Sự chuyển hóa của pH

Nhận xét:

pH sau xử lý ổn định tăng khoảng 0,3 đơn vị, dao động từ 7,0 đến 7,6 so với pH

của nước thải sau bể thiếu khí là 7.15 ± 0.51.

Trong bể MBBR hiếu khí xảy ra đồng thời nhiều phản ứng khác nhau: phản ứng

amonification, nitrification, denitrification, trùng ngưng và phân hủy Phospho trong

tế bào vi sinh, tổng hợp tế bào mới và phân hủy chất hữu cơ. Do đó, sau bể MBBR

hiếu khí, pH của nước thải biến đổi phức tạp và luôn tăng so với pH trong nước thải - mất đi hay lượng ion H+ sinh đầu vào và sau bể thiếu khí, điều này chứng tỏ HCO3

ra trong nước thải từ quá trình nitrification để thực hiện quá trình nitrification và tổng hợp tế bào vi sinh mới nhỏ hơn so với lượng ion OH- sinh ra từ quá trình

denitrification, quá trình trùng ngưng photphate đơn tồn tại trong nước thải ở vùng

hiếu khí trong lớp màng biofilm và quá trình chuyển hóa Nitơ hữu cơ chuyển hóa

thành Nitơ amonia ở vùng thiếu khí trong trong lớp màng biofilm sinh ra lượng

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

amonia làm tăng pH của nước thải.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 58

1. Các phản ứng làm giảm pH của nước thải:

 Oxy hóa amonia:

NH4

+ + 3/2 O2 NO2 - + 2 H+ + H2O - - + 1/2 O2 NO3 + + 2 O2 NO3

- + 2 H+ + H2O

NO2

Tổng hợp: NH4

1,02NH4

+ + 1,89 O2 + 2,02HCO3

- 0,021 C5H7O2N + 2,02NO3

- + 1,92 H2CO3 + 1,06H2O

 Tổng hợp tế bào vi sinh mới:

2. Các phản ứng làm tăng pH của nước thải:

 Khử nitrat:

- + Cacbon hữu cơ  CO2 + N2 + H2O + OH-

NO3

 Trùng ngưng photphate đơn tồn tại trong nước thải:

+ + 1,2O2 + 0,2 PO4

3- 0,16C5H7O2N + 1,2CO2 + 0,2 (HPO3) + +0,44 OH- + 1,44H2O

C2H4O2 + 0,16NH4

4.2.3. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS

a. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS của bùn

001

6000

MLSS MLVSS MLSS/MLVSS

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

001

5000

001

001

4000

l / g m

001

001

3000

000

2000

, ộ đ g n ồ N

000

000

1000

000

000

0

50

150

200

0

100 Thời gian, ngày

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.6. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể thiếu khí

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 59

Nhận xét:

MLSS trong bể thiếu khí dao động trong khoảng 160-5100 mg/l và MLVSS dao

MLSS

MLVSS

MLSS/MLVSS

4000

001

động trong khoảng 120-4000 mg/l. Tỉ lệ MLSS/MLVSS = 0.80 mg/l.

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

001

3500

001

3000

001

l / g m

2500

001

2000

001

000

1500

, ộ đ g n ồ N

000

1000

000

500

000

0

000

0

50

150

200

100 Thời gian, ngày

Hình 4.7. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể hiếu khí

Nhận xét:

MLSS trong bể hiếu khí dao động trong khoảng 66.7-3571 mg/l và MLVSS dao

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

động trong khoảng 67-3571 mg/l. Tỉ lệ MLSS/MLVSS = 0.76mg/l.

Phạm Lê Hoàng Duy

MLSS

MLVSS

MLSS/MLVSS

Luận văn Thạc Sĩ 60

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

7000

001

6000

001

5000

001

l / g m

,

4000

001

3000

ộ đ g n ồ N

000

2000

000

1000

0

000

0

50

100

150

200

Thời gian, ngày

Hình 4.8. Chỉ số MLSS, MLVSS và tỉ số MLVSS/MLSS tại bể lắng

MLSS trong bể lắng dao động trong khoảng 1834-6500 mg/l và MLVSS dao

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

động trong khoảng 1338-5700 mg/l. Tỉ lệ MLSS/MLVSS = 0.78mg/l.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 61

Thiếu khí

Hiếu khí

5000

b. Chỉ số MLSS, MLVSS của giá thể

4500

4000

3500

3000

Giai đoạn 1 Giai đoạn 2

l / g m

2500

, ộ đ

2000

1500

g n ồ N

1000

500

0

0

20

40

60

140

160

180

200

80 100 120 Thời gian, ngày

Hình 4.9. Chỉ số MLSS, MLVSS của giá thể

Nhận xét:

Tại thời điểm kết thúc thí nghiệm chỉ số MLVSS của giá thể trong bể thiếu khí

là 300 mg/l, trong bể hiếu khí là: 2.600 mg/l. Tỉ lệ MLVSS/MLSS của lớp màng

trên giá thể thiếu khí là 0.27 và trên giá thể hiếu khí là 0.60, do đó mật độ vi sinh

vật dính bám trên lớp màng biofilm hiếu khí cao hơn so với lớp màng biofilm bám

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

dính trên giá thể thiếu khí.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 62

Dòng ra

Dòng ra

E(TSS) %

120

600

4.2.4. Hiệu quả xử lý TSS

100

500

80

400

60

300

OLR = 1.5 OLR = 1 OLR =2

L / g m

,

40

200

t ấ u s u ệ i H

S S T

20

100

0

0

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

Thời gian, ngày

Dòng vào

Dòng ra

Hiệu suất %

120

250

Hình 4.10. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 1(tỷ lệ 1:1:1)

100

200

80

150

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

60

100

%

L / g m

40

,

t ấ u s u ệ i H

50

20

S S T

0

0

0

20

40

60

80

100

Thời gian, ngày

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.11. Hiệu quả xử lý TSS ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 63

Nhận xét: Ở giai đoạn 1, Hiệu quả xử lý TSS ở tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày chưa ổn định, sang tải trọng 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg COD/m3.ngày thì hiệu quả xử lý TSS

đều và ổn định. Nồng độ TSS dòng ra trung bình khoảng 39,7 ± 15,6 mg/l, hiệu quả xử lý trung bình đạt 73,3%. Trong đó, nồng độ dòng ra tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày

là 46,4 ± 12,3 mg/l; hiệu suất trung bình là 68,8%; nồng độ TSS dòng ra của tải trọng 1.5 kgCOD/m3.ngày là 26,9 ± 14,5 mg/l ; hiệu suất trung bình là 81,9%; nồng độ TSS dòng ra của tải trọng 2 kgCOD/m3.ngày là 37,2 ± 15,9 mg/l; hiệu suất trung

bình 75,01%.

Ở giai đoạn 2, nồng độ TSS dòng ra trung bình khoảng 19,9 ± 11,9 mg/l, hiệu

quả xử lý trung bình đạt 89,5%. Trong đó, nồng độ dòng ra tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày là 14,1 ± 9,4 mg/l; hiệu suất trung bình là 90,5%; nồng độ TSS dòng ra của tải trọng 1.5 kgCOD/m3.ngày là 25,4 ± 11,1 mg/l ; hiệu suất trung bình là 82,9%; nồng độ TSS dòng ra của tải trọng 2 kgCOD/m3.ngày là 25,7 ± 8,6 mg/l;

hiệu suất trung bình 82,7%.

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

DÒNG RA

E (COD) %

110

4.2.5. Hiệu quả xử lý COD

1000 900

90

800 700

70

OLR = 1.5 OLR = 2 OLR =1

%

L / g m

600 500

50

,

30

D O C

400 300

, ả u q u ệ i H

10

200 100

0

-10

95

25

35

45

55

65

75

85

Thời gian,

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.12. Hiệu quả xử lý COD ở giai đoạn 1(tỷ lệ 1:1:1)

Phạm Lê Hoàng Duy

Thiếu khí

Dòng ra

Hiệu suất

94

700

Luận văn Thạc Sĩ 64

92

600

90

500

88

400

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

l / g m

86

,

84

300

D O C

82

200

80

100

78

76

0

0

20

80

100

% t ấ u s u ệ i H

40 60 Thời gian, ngày

Hình 4.13. Hiệu quả xử lý COD ở giai đoạn 2(tỷ lệ 1:3:1)

Nhận xét:

Đối với giai đoạn 1, hiệu quả xử lý COD sau hai bậc xử lý MBBR thiếu khí nối tiếp với MBBR hiếu khí ở ba tải trọng hữu cơ 1 kg/m3.ngày; 1.5 kg/m3.ngày; 2 kg/m3.ngày nồng độ chất hữu cơ đầu ra là 75,1 ± 26,4 mg/l; 12,7 ± 4,1 mg/l và 73,6

± 7,25 mg/l; hiệu suất xử lý trung bình cho toàn bộ quá trình ở giai đoạn 1 là 85,9%.

Đối với giai đoạn 2, hiệu quả xử lý COD sau hai bậc xử lý MBBR thiếu khí nối tiếp với MBBR hiếu khí ở ba tải trọng hữu cơ 1 kg/m3.ngày; 1.5 kg/m3.ngày; 2 kg/m3.ngày nồng độ chất hữu cơ đầu ra là 67,7 ± 6,8 mg/l; 54,7 ± 5,5 mg/l và 59,1 ± 7,1

mg/l; hiệu suất xử lý trung bình cho toàn bộ quá trình ở giai đoạn 2 là 85,5%.

Như vậy, Hiệu quả xử lý COD khá ổn định trong suốt quá trình vận hành ở cả 2

giai đoạn, điều này chứng tỏ vi sinh vật trong bể MBBR hiếu khí ít bị ảnh hưởng

bởi sự thay đổi tải trọng và tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu

khí, đây cũng là một trong những ưu điểm khi xử lý bằng phương pháp MBBR

thiếu khí kết hợp hiếu khí. Điều này chứng tỏ, chỉ với hai bậc xử lý thiếu khí và

hiếu khí, hầu như COD trong nước thải bị khử hoàn toàn, việc lựa chọn công nghệ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

MBBR để xử lý COD trong nước thải là hoàn toàn hợp lý.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 65

DÒNG VÀO

DÒNG RA

E (BOD5) %

120

4.2.6. Hiệu quả xử lý BOD5

100

OLR = 2 OLR = 1 OLR = 1.5

80

%

L / g m

60

, 5

40

D O B

, t ấ u s u ệ i H

20

450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

0

30

40

50

80

90

60 70 Thời gian, ngày

Dòng vào

Dòng ra

Hiệu suất %

180

120

Hình 4.14. Hiệu quả xử lý BOD5 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

160

100

140

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

120

80

%

l / g m

100

, 5

60

80

60

40

D O B

t ấ u s u ệ i H

40

20

20

0

0

0

20

80

100

60 40 Thời gian, ngày Hình 4.15. Hiệu quả xử lý BOD5 ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1)

Nhận xét:

Ở giai đoạn 1, hiệu quả xử lý BOD5 sau hai bậc xử lý MBBR thiếu khí nối tiếp với MBBR hiếu khí ở ba tải trọng hữu cơ 1 kg/m3.ngày; 1.5 kg/m3.ngày; 2.0 kg/m3.ngày khá cao lần lượt đạt giá trị 18,0 ± 4.54 mg/l; 21,8 ± 14.47 mg/l; 7,6 ±

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

0.8 mg/l. Hiệu suất xử lý trung bình ở giai đoạn là 86,5%.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 66

Ở giai đoạn 2, hiệu quả xử lý BOD5 sau hai bậc xử lý MBBR thiếu khí nối tiếp với MBBR hiếu khí ở ba tải trọng hữu cơ 1 kg/m3.ngày; 1.5 kg/m3.ngày; 2.0 kg/m3.ngày khá cao lần lượt đạt giá trị 8,1 ± 4.6 mg/l; 18,8 ± 16,8 mg/l; 15,7 ±

12,1 mg/l. Hiệu suất xử lý trung bình ở giai đoạn là 86,2%.

Hiệu quả xử lý BOD5 khá ổn định trong suốt quá trình vận hành, điều này chứng

tỏ vi sinh vật trong bể MBBR thiếu khí và hiếu khí ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi

tải trọng, đây cũng là một trong những ưu điểm khi xử lý bằng phương pháp

MBBR. Theo QCVN 14:2008/BTNMT quy chuẩn quốc gia về nước thải sinh hoạt,

nồng độ BOD5 tối đa sau xử lý đạt giá trị loại A là 30 mg/l và loại B là 50 mg/l. So

với QCVN 14:2008/BTNMT, cả ba tải trọng trên đều đạt giá trị xả thải loại A. Điều

này chứng tỏ, chỉ với hai bậc xử lý thiếu khí và hiếu khí, hầu như BOD5 trong nước

thải bị khử hoàn toàn, việc lựa chọn công nghệ MBBR để xử lý các chất hữu cở

(cid:2780)(cid:2879)

trong nước thải là hoàn toàn hợp lý.

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

30

4.2.7. Hiệu quả xử lý (cid:1790)(cid:1789)(cid:2781)

DÒNG RA OLR = 1.5

E (P), % OLR = 2

25

OLR = 1

%

L

20

l / g m

15

, - 3

4

10

, ả u q u ệ i H

O P

5

0

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

25

30

35

40

45

50

75

80

85

90

95

55

65

70

60 Thời gian, ngày

3- ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.16. Hiệu quả xử lý PO4

Phạm Lê Hoàng Duy

Dòng vào

Dòng ra

Hiệu suất %

16

90

Luận văn Thạc Sĩ 67

80

14

70

12

60

10

OLR = 1 OLR = 1 OLR = 2 OLR = 2 OLR = 1.5 OLR = 1.5

l / g m

50

8

, - 3

4

40

6

O P

30

4

20

2

10

0

0

0

20

80

100

40 60 Thời gian, ngày

3- ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1)

Hình 4.17. Hiệu quả xử lý PO4

Nhận xét:

Qua kết quả thí nghiệm, ở giai đoạn 1 ta thấy hiệu quả xử lý phospho của bể 3- sau hai bậc xử lý thiếu khí và hiếu khí lần lượt ở 3 tải MBBR thấp, nồng độ PO4 trọng 1 kg COD/m3.ngày; 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg COD/m3.ngày là 7,9 ± 3,5

mg/l; 10,1 ± 1,9 mg/l và 7,6 ± 2,1 mg/l. Hiệu suất trung bình cho cả 3 tải trọng chỉ

khoảng 31,4%.

Qua kết quả thí nghiệm, ở giai đoạn 2, khi có sự tăng tỷ lệ tuần hoàn nước thải

từ bể hiếu khí trở về bể thiếu khí lên 3 lần, ta thấy hiệu quả xử lý phospho của bể 3- sau hai bậc xử MBBR cũng vẫn thấp tương đương như ở giai đoạn 1, nồng độ PO4 lý thiếu khí và hiếu khí lần lượt ở 3 tải trọng 1 kg COD/m3.ngày; 1.5 kg COD/m3.ngày và 2 kg COD/m3.ngày là 7,9 ± 1,0 mg/l; 8,8 ± 2,1 mg/l và 8,4 ± 1,1

mg/l. Hiệu suất trung bình cho cả 3 tải trọng chỉ khoảng 28,9%.

So với phương pháp xử lý bằng bùn hoạt tính với kỹ thuật tổ hợp giữa thiếu khí

và hiếu khí (hiệu quả xử lý Phospho tồng từ 50 – 60%), hiệu quả xử lý Phospho

bằng phương pháp MBBR thiếu khí nối tiếp hiếu khí thấp hơn, điều này có thể giải

thích như sau: nguyên tắc xử lý Phospho bao gồm hai giai đoạn thiếu khí kế tiếp

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

hiếu khí là trong môi trường hiếu khí vi sinh vật tích lũy Phospho, trong môi trường

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 68

thiếu khí vi sinh vật thải Photphat và tích lũy chất hữu cơ, vì vậy việc loại bỏ

Phospho thông qua việc thải bỏ bùn dư trong bể bùn hoạt tính nhưng ở quá trình xử

lý bằng phương pháp màng, Phospho được loại bỏ theo lớp màng vi sinh già chết đi,

bong ra khỏi giá thể động và đi vào bể lắng, đồng thời vi sinh vật cũng sử dụng một

phần nhỏ Phospho tham gia vào cấu tạo tế bào. Tuy nhiên, ở thời gian lưu nước dài,

lớp màng vi sinh bong ra khỏi giá thể động sẽ thực hiện quá trình hô hấp nội bào

nên sẽ giải phóng một phần phospho vào trong nước thải, đây chính là nguyên nhân

giải thích vì sao hiệu quả xử lý phospho dao động lớn theo thời gian. Ta nhận thấy

hệ thống tổ hợp MBBR thiếu khí nối tiếp hiếu khí chỉ có khả năng loại bỏ một phần

hợp chất Phospho trong nước thải và hiệu quả xử lý Phospho không ổn định. Do đó,

để nâng cao hiệu quả loại bỏ hợp chất Phospho của mô hình cần cần phải thiết kế

sao cho lượng bùn hoạt tính trong bể thiếu khí và hiếu khí ổn định, MLSS khoảng

3000-4000 mg/l để kết hợp với màng biofilm trên giá thể. Thực tế, hiệu quả xử lý

Phospho của mô hình đang nghiên cứu chưa chưa bằng bùn hoạt tính do: Hiệu quả

xử lý của lớp màng biofilm thấp; chế độ khuấy trộn trong bể thiếu khí, hệ thống sục

khí trong bể hiếu khí và đường dẫn nước thải giữa bể thiếu khí và hiếu khi thường

bị nghẹt bùn. Đây cũng là nguyên nhân khiến cho hiệu quả xử lý phosphor có sự

dao động lớn. Ngoài ra, ta có thể thêm một công trình xử lý phospho phụ trợ bằng

phương pháp hóa học (như kết tủa với muối nhôm với chất keo tụ là poly nhôm

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

clorua, PAC).

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 69

-

4.2.8. Hiệu quả xử lý TKN và sự chuyển hóa của N-NO2

-, N-NO3

THIẾU KHÍ

HIẾU KHÍ

DÒNG RA

E (T-N), %

110

120

4.2.8.1. Hiệu quả xử lý TKN

100

100

90

80

80

70

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

L / g m

,

60

%

,

60

50

N K T

40

40

30

ả u q u ệ i H

20

20

10

0

0

30

40

50

60

70

80

90

100

Thời gian, ngày

Dòng vào

Dòng ra

Hiệu suất %

90

90

Hình 4.18. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

80

80

70

70

60

60

50

50

OLR = 2 OLR = 1 OLR = 1.5

l / g m

,

40

40

30

30

N K T

20

20

10

10

0

0

0

20

80

100

40 60 Thời gian, ngày

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.19. Hiệu quả TKN ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 70

Nhận xét:

Ở giai đoạn 1, Hiệu quả xử lý TKN sau hai bậc xử lý MBBR thiếu khí nối tiếp với MBBR hiếu khí ở ba tải trọng hữu cơ 1 kg/m3.ngày; 1,5 kg/m3.ngày; 2 kg/m3.ngày khá cao, ổn định và tăng lần lượt đạt giá trị 30.46± 3.11%; 76.57 ±

7.04%; 90.28 ± 0.87% ứng với nồng độ TKN đầu ra là 73.96 ± 1.70 mg/l; 16.8 ±

5.6 mg/l; 10.94 ± 0.86 mg/l.

Ở giai đoạn 2, Hiệu quả xử lý TKN sau hai bậc xử lý MBBR thiếu khí nối tiếp với MBBR hiếu khí ở ba tải trọng hữu cơ 1 kg/m3.ngày; 1,5 kg/m3.ngày; 2 kg/m3.ngày khá cao, ổn định và tăng lần lượt đạt giá trị 64.5± 9.3%; 70.0 ± 3.1%;

72.4 ± 1.1% ứng với nồng độ TKN đầu ra là 24.4 ± 4.3 mg/l; 22.1 ± 2.4 mg/l; 20.2

± 0.8 mg/l.

Ở 2 giai đoạn, có sự khác nhau về hiệu suất xử lý TKN, có thể thấy ở giai đoạn 1

do lớp màng trên biofilm chưa bám dày và tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí

bằng với đầu vào bể thiếu khí nên hiệu suất chuyển hóa TKN không ổn định, ở tải

trọng 1 rất thấp và tăng dần lên các tải trọng tiếp theo. Ở giai đoạn 2, lớp màng

biofilm bám trên giá thể thiếu khí và hiếu khí đã được hình thành rất dày nên có

khả năng xử tốt chất dinh dưỡng nitơ. Hiệu suất xử lý TKN tương đối ổn định ở cả

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

3 tải trọng.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 71

+

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

HIẾU KHÍ

4.2.8.2. Hiệu quả xử lý N- NH4

OLR = 1 OLR = 2 OLR = 1.5

, +

4

-

H N N

, t ấ u s u ệ i H

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

30

35

40

45

50

75

80

85

90

95

55

60

70

65 Thời gian, ngày

+ ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

Thiếu khí

Hiếu khí

Dòng ra

Hiệu suất %

80

88

Hình 4.20. Hiệu quả N-NH4

70

86

60

84

50

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

l / g m

82

,

40

80

-

30

4 H N N

78

20

76

10

0

74

0

20

80

100

60

40 Thời gian, ngày

+ ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

Hình 4.21. Hiệu quả N-NH4

Nhận xét:

Qua kết quả thí nghiệm ở giai đoạn 1 (tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí + lần lượt ở trở về bể thiếu khí bằng với lưu lượng đầu vào), hiệu suất xử lý N-NH4 ba tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày và 2 kgCOD/m3.ngày là 35.3±

18,1 %; 56.2±16.5% và 52.3 ± 21.1%. Có thể thấy hiệu suất xử lý khá thấp, ở tại

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

trọng 1 chủ yếu xảy ra quá trình nitrat hóa nhờ vào bùn hoạt tính ở dạng lơ lửng và

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 72

đang trong giai đoạn thích nghi. Ở 2 tải trọng tiếp theo, do lớp màng biofilm đã dày

lên, quá trình nitrat hóa diễn ra ở bể hiếu khí tốt hơn ở tải trọng 1, tuy nhiên hiệu

suất vẫn chỉ ở mức trung bình khoảng 50%.

Qua kết quả thí nghiệm ở giai đoạn 2 (tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí + lần lượt ở trở về bể thiếu khí gấp 3 lần lưu lượng đầu vào), hiệu suất xử lý N-NH4 ba tải trọng 1 kgCOD/m3.ngày, 1.5 kgCOD/m3.ngày và 2 kgCOD/m3.ngày là 79.1

± 1.5 %; 81.5±1.8% và 80.9 ± 1.9%. Có thể thấy hiệu suất xử lý đã tốt hơn ở giai

đoạn 1, hiệu suất xử lý trung bình khoảng 80%.

Như vậy, khi có sự tăng tỷ lệ tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí trở về bể thiếu +, điều này cho thấy việc tăng tuần hoàn nước khí làm tăng hiệu suất xử lý N-NH4

thải làm tăng thời gian lưu của nước thải trong bể xử lý, giúp cho quá trình nitrat

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

hóa diễn ra tốt hơn.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 73

-

-, N-NO3

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

HIẾU KHÍ

DÒNG RA

12

4.2.8.3. Kết quả sự chuyển hóa của N-NO2 - a. Kết quả sự chuyển hóa của N-NO2

10

8

OLR = 1.5 OLR = 2 OLR = 1

L / g m

, -

6

2

4

-

O N N

2

0

30

35

40

45

50

70

75

80

85

90

95

55

65

60 Thời gian, ngày

ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

Dòng vào Hiếu khí

Thiếu khí Dòng ra

2.500

Hình 4.22. Sự chuyển hóa của N-NO2

2.000

1.500

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

l / g m

,

1.000

-

2

0.500

-

O N N

0.000

0

10

20

30

70

80

90

100

40 60 50 Thời gian, ngày

ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:3:1)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.23. Sự chuyển hóa của N-NO2

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 74

DÒNG VÀO

THIẾU KHÍ

HIẾU KHÍ

DÒNG RA

40

b. Kết quả sự chuyển hóa của N-NO3

35

30

25

20

OLR = 2 OLR = 1.5 OLR = 1

L / g m

, -

3

15

-

10

O N N

5

0

30

35

40

45

70

75

80

85

90

95

55

60

65

50 Thời gian, ngày

Dòng vào

Thiếu khí

Hiếu khí

Dòng ra

005

Hình 4.24. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 1 (tỷ lệ 1:1:1)

004

004

003

OLR = 1 OLR = 1.5 OLR = 2

l / g m

003

, -

3

002

-

002

O N N

001

001

000

0

20

80

100

40 60 Thời gian, ngày

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.25. Sự chuyển hóa của N-NO3 ở giai đoạn 2 (tỷ lệ 1:3:1)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 75

Nhận xét:

Từ kết quả thí nghiệm hình 4.13; 4.14 và 4.15 ta nhận thấy, ở bể MBBR thiếu

khí và hiếu khí đều xảy ra đồng thời ba quá trình amonification, nitrification và

detrinification.

Tuy nhiên, ở giai đoạn 1 của thí nghiệm, lượng nitrat ở dòng ra trung bình còn

khá cao, nồng độ trung bình lần lượt ở 3 tải trọng là 7.1 ± 6.0 mg/l; 21.5 ± 4.6 mg/l

và 24.9 ± 2.3 mg/l, có thể thấy với tỷ lệ tuần hoàn 1:1:1, quá trình nitrat hóa và khử

nitrat có xáy ra tuy nhiên với hiệu suất chưa cao.

Ở giai đoạn 2, khi có sự tăng tuần hoàn nước thải từ bể hiếu khí gấp 3 lần lưu

lượng đầu vào, lượng nitrat ở dòng ra trung bình khá thấp, nồng độ trung bình lần

lượt ở 3 tải trọng là 1.3 ± 0.4 mg/l; 2.0 ± 0.5 mg/l và 2.6 ± 0.7 mg/l, với tỷ lệ tuần

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

hoàn ở giai đoạn 2, giúp cho quá trình khử nitrat xảy ra tốt hơn.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 76

4.3. So sánh kết quả đầu ra của các chi tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 4.1. So sánh kết quả đầu ra của các chỉ tiêu với QCVN 14:2008/BTNMT

+

-

-

SS (mg/l)

OLR (kg/day)

COD (mg/l)

TKN (mg/l)

N-NH4 (mg/l)

N-NO3 (mg/l)

P-PO4 (mg/l)

BOD5 (mg/l)

-

148,9±53,8 114,1±15,7 417,2±32,3

71,7±3,5

61,6±3,4

0,091±0,03

12,1±0,8

Dòng vào

46,4±12,3

18,0±4,5

75,1±26,4

63,3±15,4

46,4±12,3

7,09±6.0

7,9±3,5

1.0

Dòng ra

26,9±14,5

21,82±14,5

12,7±4,1

16,8±5,6

26,9±14,4

21,46±4,6

10,1±1,9

1.5

37,2±15,9

7,58±0,8

73,6±7,2

30,4±26,8

37,2±15,8

24,9±2,33

7,6±2,1

2.0

(Giai đoạn 1, tỷ lệ 1:1:1)

Trung bình

39,7±15,6

15,4±8,1

58,6±16,5

42,0±27,4

39,7±15,6

15,4±8,9

8,3±3,5

14,1±9,4

8,1±4,6

67,7±6,8

24,4±4,3

12.4±1,3

1,31±0,54

7,9±1,0

1.0

Dòng ra

25,4±11,1

18,8±14,6

54,7±5,5

22,1±2,4

11.7±0

1,97±0,51

8,8±2,1

1.5

25,7±8,6

19,6±16,8

59,1±7,1

20,2±0,8

12.0± 0.3

2,63±0,69

8,4±1,1

2.0

(Giai đoạn 2, tỷ lệ 1:3:1)

Trung bình

19,9±11,9

15,7±12,1

60,4±8,0

22,1±3,5

11,8±1,1

1,99±0,74

8,6±1,5

-

100

50

100

10

50

10

-

QCVN 14:2009/ BTNMT

Đánh giá

-

Đạt

Đạt

Đạt

Chưa

Đạt

Đạt

-

4.4. Đánh giá sinh khối tạo thành trên giá thể sinh học

Nghiên cứu tạo màng trên giá thể động ở bể thiếu khí và hiếu khí được quan sát

trong 180 ngày. Nghiên cứu tập trung xem xét sự hình thành màng dính bám trên

giá thể, thời gian hình thành, chiều dày lớp màng và hiệu quả xử lý. Tác giả thực

hiện việc đánh giá sinh khối trên màng giá thể như sau:

 Giá thể chiếm 40 % thể tích bể => đếm số lượng giá thể (trung binh khoảng 680 giá thể). Dùng giấy lọc và sấy khô ở 105oC trong 60 phút rồi hút ẩm

trong 30 phút và cân ghi lại m1.

 Chọn bất kỳ 10 giá thể trong bể xử lý. Rửa sạch toàn bộ sinh khối có trong

giá thể trong 0,5 lít nước. Tiến hành lấy giấy lọc đã sấy và hút chân không toàn bộ sinh khối có trong 0,5 lít nước. Sau đó tiến hành sấy khô ở 105oC

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

trong 60 phút rồi hút ẩm trong 30 phút và cân ghi lại m2.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 77

 Sinh khối trên giá thể = (m2-m1) x1.000 x 68/8 (mg/l).

Hình 4.26. Giá thể di động K3 trước khi cho vào mô hình

Hình 4.27. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 26 (25/10/2010)

Giá thể tại bể thiếu khí (bên trái), Giá thể tại bể hiếu khí (bên phải)

Hình 4.28. Màng biofilm dính bám vào ngày thứ 61 (30/11/2010)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Giá thể tại bể thiếu khí (bên trái), Giá thể tại bể hiếu khí (bên phải)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 78

Hình 4.29. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 75 (14/12/2010) Giá thể tại bể thiếu khí (bên trái), Giá thể tại bể hiếu khí (bên phải)

Hình 4.30. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 92 (31/12/2010) Giá thể tại bể thiếu khí (bên trái), Giá thể tại bể hiếu khí (bên phải)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 4.31. Màng biofilm bám dính vào ngày thứ 180 (21/06/2011) Giá thể tại bể thiếu khí (bên trái), Giá thể tại bể hiếu khí (bên phải)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 79

Nhận xét:

Đối với màng biofilm bám dính trên giá thể trong bể thiếu khí, tốc độ phát triển

của màng chậm trong 26 ngày đầu,từ ngày thứ 62 trở đi bề dày lớp biofilm dày hơn

nhiều nhưng phát triển rất chậm. Đến ngày thứ 76 và 92, bề dày của biofilm không

có sự thay đổi lớn. Lớp màng biofilm có màu đen. Ngày thứ 92 cho đến ngày thứ

180 của thí nghiệm màng sinh khối phát triển không nhiều, MLSS đo được trong

màng giá thể vào ngày cuối cùng của thí nghiệm đạt 1.800mg/l

Đối với màng biofilm bám dính trên giá thể trong bể hiếu khí thì trong 26 ngày

đầu, lớp màng biofilm hình thành trông được bằng mắt thường, dày hơn màng

biofilm thiếu khí rất nhiều. Trong 14 ngày tiếp theo, bề dày màng biofilm phát triển

rất chậm do trong bể hiếu khí có nhiều bùn hoạt tính, gây ra sự cạnh tranh về dinh

dưỡng. Nhận thấy được điều đó, nên tiến hành rút 90% bùn hoạt tính ra, sau 7 ngày

quan sát thấy màng phát triển rất nhanh, dày hơn trước đó khoảng 3 lần. Đến ngày

61 ta được bề dày của màng như hình 4.18b.Sau đó, cho bùn vào duy trì MLVSS

trong bể như ban đầu, đến ngày thứ 75, màng biofilm bám dính dày đặt trên giá

thể.Ngày thứ 62 (1-12) lớp màng biofilm có hiện tượng tróc ra và lắng xuống, Còn

lại lớp màng mới được hình thành bám chặt ở mặt trong của giá thể. Đến ngày thứ

75 (cuối thí nghiệm 2) lớp màng biofilm tiếp tục bong tróc ra và lắng xuống và lớp

màng mới hình thành. Ngày thứ 89 cho đến ngày thứ 180 của thí nghiệm màng sinh

khối phát triển rất tốt, MLSS đo được trong màng giá thể vào ngày cuối cùng của

thí nghiệm đạt 4.360 mg/l . Lớp màng biofilm có màu nâu, với lớp màng dày và

chu kỳ sinh trưởng phát triển liên tục nên hiệu quả xử lý của bê hiếu khí khá cao,

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

cao hon trong bể thiếu khí.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 80

1.2

6000

1

5000

0.8

4000

MLSS bể MLSS gt Tỷ số

l / g m

0.6

3000

0.4

2000

, ộ đ g n ồ N

0.2

1000

0

0

200

0

50

100

150

Thời gian, ngày

Hình 4.32. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể thiếu khí

Nhận xét:

Do tốc độ phát triển của sinh khối khá thấp bởi sự khuếch tán không đều và nồng độ

DO rất nhỏ < 0,5 mg/l tại bể thiếu khí, tỷ số giữa sinh khối trên giá thể và sinh khối

trong bể trung bình khoảng 0,4. Như vậy, môi trường xử lý chính trong bể thiếu khí

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

là môi trường bùn hoạt tính lơ lửng.

Phạm Lê Hoàng Duy

MLSS bể

MLSS gt

Tỷ lệ

5000

80

4500

70

4000

60

3500

50

3000

Luận văn Thạc Sĩ 81

l / g m

2500

40

, ộ đ

2000

30

g n ồ N

1500

20

1000

10

500

0

0

0

50

150

200

100 Thời gian, ngày

Hình 4.33. Tỷ lệ giữa sinh khối trên bề mặt giá thể và trong bể tại bể hiếu khí

Nhận xét:

Sinh khối tại bể hiếu khí phát triển rất tốt do DO trung bình khoảng 3 mg/l và sự

khuếch tán rất đồng đều của giá thể trên khắp bề mặt của bể xử lý, tỷ số giữa sinh

khối trên giá thể và sinh khối trong bể trung bình khoảng 10 lần. Như vậy, môi

trường xử lý chính trong bể thiếu khí là môi trường bùn hoạt tính dính bám.

4.5. So sánh với cùng hệ thống khi không có sự hiện diện giá thể Ở cùng tải trọng 2 kg COD/m3.ngày, tác giả có thực hiện so sánh chất lượng nước

thải khi không có giá thể ở cùng một mô hình với cùng tỷ lệ tuần hoàn nước thải

như giai đoạn 2.

Điều kiện tiến hành với MLSS như sau:

 Tại bể thiếu khí duy trì ở nồng độ: 2.000 – 2.500 mg/l.

 Tại bể hiếu khí duy trì ở nồng độ: 3.000 – 3.500 mg/l.

 Tại bể thiếu khí duy trì ở nồng độ: 6.000 – 6.500 mg/l.

 Các điều kiện khác như DO và tốc độ khuấy trộn vẫn được giữ nguyên y như

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

thí nghiệm 1 – 7.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 82

Kết quả so sánh như bảng 4.2 dưới đây

Bảng 4.2. So sánh chất lượng nước thải với cùng hệ thống khi không có sự hiện

diện giá thể

Chỉ tiêu

Có giá thể Nồng độ (mg/l) Không giá thể Nồng độ (mg/l) QCVN 14:2008/BTNMT, cột B

COD 60,4±8,0 82,9±11,2 -

BOD 15,7±12,1 46,7±10,8 50

19,9±11,9 68,2±18,9 100

11,8±1,1 5,9±3,2 10 SS N-NH4+ - 1,99±0,74 16,8±2,6 50 N-NO3 3- 5,1±2,3 8,6±1,5 10

P-PO4 Như vậy, khi không có hiện diện giá thể trong hệ thống, thì hiệu quả xử lý các chất

hữu cơ (BOD, COD) không tốt bằng. Chỉ có quá trình nitrat hoá diễn ra tốt hơn và

đạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột B, tuy nhiên quá trình khử nitrat diễn ra không tốt

bằng, điều này có thể giải thích, khi có sự hiện diện giá thể, tốc độ thổi khí bị ảnh

hưởng và làm cho nồng độ DO hoà tan nhỏ lại, điều này ảnh hưởng đến quá trình

nitrat hoá.

4.6. So sánh với một vài thí nghiệm đã được thực hiện

So sánh với thí nghiệm khác của Kermani và cộng sự vào năm 2008 cho thấy kết

quả xử lý các chất hữu cơ, các quá trình nitrat hoá và khử nitrat tại nghiên cứu của

COD (95,7%), N-NH4

- + N-NO3

Kermani tốt hơn so với nghiên cứu của chúng tôi. Hiệu quả xử lý trung bình đối với + (99,7%) và xử lý đầu ra của nitrat là 0,98 g N-NOx m3.day-1 -). Tuy nhiên, nghiên cứu của Kermani được tiến hành (N-NOx= N-NO2

bằng 4 bể phản ứng và 1 bể lắng so với 2 bể như nghiên cứu của chúng tôi. Điều

này dẫn đến gia tăng chi phí xây dựng và vận hành hơn so với nghiên cứu của

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

chúng tôi.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 83

CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. Kết luận

Đề tài nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ sinh học giá thể

bám dính kết hợp với bùn hoạt tính đã được thực hiện khảo sát đánh giá hiệu quả xử

lý qua 3 tải trọng hữu cơ. Sau đây là những kết luận được rút ra.

+

-

-

SS (mg/l)

OLR (kg/day)

Bảng 5.1. Kết luận của đề tài COD (mg/l)

TKN (mg/l)

N-NH4 (mg/l)

N-NO3 (mg/l)

P-PO4 (mg/l)

BOD5 (mg/l)

-

148,9±53,8 114,1±15,7 417,2±32,3

71,7±3,5

61,6±3,4

0,091±0,03

12,1±0,8

Dòng vào

1.0

46,4±12,3

18,0±4,5

75,1±26,4

63,3±15,4

46,4±12,3

7,09±6.0

7,9±3,5

Dòng ra

1.5

26,9±14,5

21,82±14,5

12,7±4,1

16,8±5,6

26,9±14,4

21,46±4,6

10,1±1,9

2.0

37,2±15,9

7,58±0,8

73,6±7,2

30,4±26,8

37,2±15,8

24,9±2,33

7,6±2,1

(Giai đoạn 1, tỷ lệ 1:1:1)

Trung bình

39,7±15,6

15,4±8,1

58,6±16,5

42,0±27,4

39,7±15,6

15,4±8,9

8,3±3,5

1.0

14,1±9,4

8,1±4,6

67,7±6,8

24,4±4,3

12.4±1,3

1,31±0,54

7,9±1,0

Dòng ra

1.5

25,4±11,1

18,8±14,6

54,7±5,5

22,1±2,4

11.7±0

1,97±0,51

8,8±2,1

2.0

25,7±8,6

19,6±16,8

59,1±7,1

20,2±0,8

12.0± 0.3

2,63±0,69

8,4±1,1

(Giai đoạn 2, tỷ lệ 1:3:1)

Trung bình

19,9±11,9

15,7±12,1

60,4±8,0

22,1±3,5

11,8±1,1

1,99±0,74

8,6±1,5

Tóm lại, mô hinh xử lý tốt và ổn định ở tải trọng 2 kgCOD/m3.ngày là tải trọng

lớn nhất trong 3 tải trọng nghiên cúu tương ứng với thời gian lưu 4h thấp hơn thời

gian lưu công nghệ bùn hoạt tính truyền thống thông thường khoảng 6h. Như vậy,

với thời gian lưu thấp hơn sẽ làm giảm thể tích của mô hình. Do thời gian hạn hẹp

nên đây chưa phải là thời gian lưu tối ưu nhưng kết quả đạt được đã cho thấy việc

tiếp tục nghiên cứu ở những tải trọng lớn hơn là rất triển vọng.

+ chưa đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại B.

Hầu hết kết quả của các chỉ tiêu tại đầu ra đều đạt QCVN 14:2008/BTNMT loại

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

A, chỉ tiêu N-NH4

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 84

Luận văn này được tiến hành trong thời gian tương đối ngắn, kết quả nghiên cứu

5.2. Kiến nghị

thi được có thể là nền tảng cơ bản cho nhiều nghiên cưu sâu hơn về khả năng ứng

dụng công nghệ MBBR với nhiều loại nước thải sau này. Dựa vào kết quả nghiên

cứu, đề ra một số kiến nghị sau:

 Để có mức đánh giá bao quát hơn khả năng xử lý của mô hình ta cần nhiều

thời gian hơn để vận hành thêm với các tải trọng cao hơn tải trọng đã nghiên cứu

trong đề tài này, từ đó tìm ra điều kiện vận hành tốt nhất.

 Cần có những nghiên cứu áp dụng công nghệ MBBR với nhiều loại nước thải

khác để so sánh hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng từng loại nước thải khác nhau.

 Cần có những nghiên cứu sâu hơn theo xu hướng kết hợp MBBR với các

công nghệ khác như công nghệ màng sinh học

 Cần nghiên cứu kết hợp thêm các modul để quá trình khử Phospho hiệu quả

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

hơn.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Giáo trình

[1]. Lâm Minh Triết (chủ biên), Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, Viện Môi trường và Tài nguyên, 2010.

[2]. Nguyễn Văn Phước, Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp bằng

phương pháp sinh học, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội – 2007.

[3]. Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

[4]. Trần đức hạ, Xử lý nước thải đô thị, Nhà xuất bản khoa hoạc và kỹ thuật, 2006

Niên giám thống kê các năm 1998 – 2005.

[5]. Trịnh Xuân Lai , Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước

sạch – NXB khoa học và kỹ thuật.

[6]. Nguyễn Trọng Lực – Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu quá trình nitrate hóa của

bùn hạt hiếu khí – 2008

Giáo trình nước ngoài [7]. APHA, AWWA and WEF, 1999, Standard Methods for the Examination od Water and Wastewater, 20th Edn., American Public Health Association, Washington DC. ISBN:0875532357.

[8]. Chuck Hewell, P.E (1998), Using Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) Treatment Processes, AnoxKaldnes, Inc. 13910 Champion Forest Drive, Ste. 105

[9]. Glenn A. Dddles, Steven E. Richardson and Edwin F. Barth, Plastic – medium

trickling filters for biological nitrogen control.

[10]. Jeffery S Weiss*, Marcos Alvarez, Chi-Chung Tang, Robert W. Horvath, and

James F.Stahl, Evaluation of Moving Bed Biofilm Reactor Technology For

Enhancing Nitrogen Removal In A Stabilization Pond Treatment Llant,

Sanitation Districts of Los Angeles Country q955 Workman Mill Rd, Whittier,

California, 90601.

[11]. K. Sombatsompopa, C. Visvanathan*a, R. Ben Aimb, Evaluation of biofouling

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

phenomenon in suspended and attached growth membrane bioreactor systems,

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 86

aEnvironmental Engineering and Management Program, Asian Institute of

Technology, PO Box 4, Klong Luang, Pathumthani, 12120 Thailand,

bNational Institute of Applied Science, INSA, Toulouse, France, 14 tháng 12

năm 2005.

[12]. Metcalf & Eddy – Wastewater Engineering – Treatment and reuse.

[13]. M. Kermani, B.Bina, H. Movahedian, M.M Amin and M. Nikaein,

Application of Moving Bed Biofilm Process for Biological Organics and

Nutrients Removal from Municipal Wastewater, Department of Environment

Health Engineering, School of Public Health, Isfahan University of Medical

Sciences, Isfahan, Iran, 2008.

[14]. Igarashi,T., Watanabe,Y., Asano,T. and Tambo, N: Water Environmental

Engineering and Reuse of Water, Hokkaido Press 1999, p. 250-305.

[15]. Paul M. Sutton, Trevor R. Bridle, Wayne K. Bedford, Juerg Arnold, Nitrification and denitrification of an industrialwastewater, Trang 2 Ấn phẩm số 53 tap chí WPCF, Canada.

[16]. Rusten B, et al (2006). Design and operations of the Kaldnes moving bed

biofilm reactors. Aquacultural engineering. 34:322-331.

[17]. Suntud Sirianuntapiboon*, Suriyakit Yommee, Application of a new type of moving bio-film in aerobic sequencing batch reactor (aerobic-SBR), Department of Environmental Technology, School of Energy and Materials, King Mongkut’s University of Technology Thonburi, Thungkru, Bangmod, Bangkok 10140, Thailand, 11 March 2004.

[18]. Yen-Hui Lin, Kinetics of nitrogen and carbon removal in a moving-fixed bed biofilm reactor, Department of Health and Safety and Environmental Engineering, Central Taiwan University of Science and Technology, 11, Bu- zih Lane, Bei-tun District, Taichung 40601, Taiwan, 01 tháng 06 năm 2005.

[19]. Tchobanoglous, G., F.L Burton and H.D. Stensel, 2003, Wastewater Engineering, Treatment and Reuse, 4th Edn., McGraw Hill, New York. ISBN:

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

0-07-041878-0.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 87

[20]. Sedlak, R., 1991. Phosphorus and Nitrogen Removal from Municipal Wastewater: Principles and Practice. 2nd Edn., Lewis Publishers, New York.

ISBN: 0-87371-683-3.

[21]. Sedlak, R., 1991. Phosphorus and Nitrogen Removal from Municipal Wastewater: Principles and Practice. 2nd Edn., Lewis Publishers, New York.

ISBN: 0-87371-683-3.

[22]. Tchobanoglous, G., F.L Burton and H.D. Stensel, 2003, Wastewater Engineering, Treatment and Reuse, 4th Edn., McGraw Hill, New York. ISBN:

0-07-041878-0.

[23]. Wang, X.J., S.Q. Xia, L. Chen, J.F. Zhao, N.J. Renault and J.M Chovelon,

Nutrients removal from municipal wastewater by chemical precipitation in a

moving bed biofilm reactor. Process Biochem., 41:824-828. DOI:

10.1010/j.procbio.2005.10.015.

Website

http://www.cranevietnam.com

http://www.degremont-technologies.com/IMG/pdf/4p_METEOR-sz.pdf

http://www.sanying.com.tw/mbbr.htm

www.undp.org.vn

http://ducvietco.info

http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQyTmDCQhdt9WHYhsQcP-

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

gfR15x0EsDdw5y5tF-U4wIFSyb63ZM

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 88

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

 Họ và tên: PHẠM LÊ HOÀNG DUY

 Ngày, tháng, năm sinh: 02/11/1986

 Nơi sinh: Thành phố Hồ Chí Minh

 Địa chỉ liên lạc: 251/74 Lê Quang Định, phường 7, quận

Bình Thạnh, TPHCM.

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO

(Bắt đầu từ Đại học đến nay)

Đại học

 Chế độ học: Chính quy

 Thời gian học: Từ 09/2004 đến 08/2008

 Nơi học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TPHCM.

 Ngành: Cử nhân môi trường.

Cao học

 Thời gian học: Từ 09/2009 đến nay

 Nơi học: Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

 Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ 89

PHẦN PHỤ LỤC

PHẦN PHỤ LỤC I

Danh mục công trình công bố

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phong Tan Nguyen, Tran Thi Hong Le, Duy Le Hoang Pham, Study on Low Cost Decentralized Domestic Wastewater Treatment By A Moving Bed Biofilm Reactor for Household and Small Community, The 4th IWA-ASPIRE Conference & Exhibition – Toward Sustainable Water Supply and Recycling Systems, 2-6 October 2011, 10, Toky International Forum, Tokyo, Japan.

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

PHẦN PHỤ LỤC II

Kết quả phân tích

BẢNG PLII.1. KẾT QUẢ ĐO DO

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí Hiếu khí

Giai đoạn thích nghi OLR = 0,3 kg COD/m3/ngày

3.6 3.5 3.25 4.21 0.69 0.02 0.04 0.03 3.85 1.2 0.02 4.76

0.6 0.57 0.57 0.55 0.54 0.06 0.02 0.03 0.05 0.07 0.05 0.07

7.13 8.26 7.2 7.08 6.17 6.05 5.35 1.67 4.52 5.47 3.7 4.44

Dòng ra 6.5 7.23 6.12 6.5 6.04 4.2 5.02 3.36 3.64 2.91 4.08 4.8

1.23 0.02 0.05 0.05 0.07 0.03 0.02 0.66 0.03 0.02

0.07 0.1 0.05 0.02 0.03 0.2 0.02 0.03 0.5 0.25

4.49 4.15 5.35 6.73 6.23 4.35 3.2 2.57 2.83 1.56

3.6 5.21 5.34 5.11 4.8 4.5 4.3 4.26 5.58 2.13

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

0.57 0.37 0.04

0.02 0.04 0.27

2 1.74 3.88

1.45 0.29 0.23

1 2 5 7 8 12 14 16 19 20 21 22 23 26 28 29 30 31 33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49

0.01 0.01 0.01 0.31

0.01 0.03 0.01 0.01

0.98 6.73 6.13 6.58

0.18 0.04 0.01 3.17

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí Hiếu khí

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

50 53 54 55 56 57 60 61 62 63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88 89 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113

0.03 0.04 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03 1.81 0.02 0.02 0.02 0.01 0.02 0.01 0.02 0.03 0.05 0.02 0.14 0.03 0.02 0.13 0.02 0.97 0.02 0.03 0.31 0.03 0.04 0.02 0.69 0.02 0.04 0.03 0.03 0.03 0.02

0.02 0.15 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.03 0.9 0.06 0.02 0.03 0.08 0.02 0.27 0.07 0.04 0.07 0.15 0.01 0.02 0.15 0.02 0.54 0.06 0.02 0.03 0.05 0.07 0.05

3.71 2.33 1.25 1.63 1.76 3.2 3.2 2.19 2.33 2.33 4.42 3.70 1.72 1.72 1.24 5.44 1.63 1.8 2.1 2.82 3.2 2.21 2.95 3.2 4.89 6.8 3.12 3.58 4.41 6.58 3.71 2.33 1.25 6.17 6.05 5.35 1.67 4.52 5.47 3.7

Dòng ra 0.19 0.24 1.91 3.15 0.02 4.3 4.3 2.42 2.75 2.75 3.64 0.91 2.54 2.54 2.41 0.70 1.60 1.63 2.18 1.05 4.3 1.41 2 4.3 2.2 2.17 0.55 0.5 2.08 3.17 0.19 0.24 1.91 6.04 4.2 5.02 3.36 3.64 2.91 4.08

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí Hiếu khí

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

4.76 0.02 1.23 0.02 0.05 0.05 0.07 0.03 0.02 0.66 0.03 0.02 0.02 0.57 0.37 0.04

0.07 0.02 0.07 0.1 0.05 0.02 0.03 0.2 0.02 0.03 0.5 0.25 0.02 0.02 0.04 0.27

4.44 3.2 4.49 4.15 5.35 6.73 6.23 4.35 3.2 2.57 2.83 1.56 3.2 2 1.74 3.88

Dòng ra 4.8 4.3 3.6 5.21 5.34 5.11 4.8 4.5 4.3 4.26 5.58 2.13 4.3 1.45 0.29 0.23

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

117 120 121 122 126 127 128 131 133 134 138 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172 173 174 175 179 181 182

0.01 0.01 0.01 0.31 0.03 0.04 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.03 0.03 0.03

0.01 0.03 0.01 0.01 0.02 0.15 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.10 0.10

0.98 6.73 6.13 6.58 3.71 2.33 1.25 1.63 1.76 3.2 3.2 2.19 2.33 2.33

0.18 0.04 0.01 3.17 0.19 0.24 1.91 3.15 0.02 4.3 4.3 2.42 2.75 2.75

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PL II.2. CHỈ SỐ PH

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí 7.15

Hiếu khí 7.2

Dòng ra 7.5

7.04

5.8 5.33 5.67

6.39 6.3 6.5

6.45 6.52 6.6

6.8 6.78 7.7

Giai đoạn thích nghi OLR = 0,3 kg COD/m3/ngày

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

1 2 5 7 8 12 14 16 19 20 21 22 23 26 28 29 30 31 33 34 35 36 37 40 41 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56 57 61 62

5.4 5.15 7.2 5.68 6.1 6.25 6.5 6.5 5.43 5.93 6.66 6.71 7.15 7.17 7.89 6.65 6.72 7.45 7.56 7.56 7.4 7 7.58 7.55 7.15 6.8 7.52 7.86 7.9 7.71 7.71 7.57

6.41 7.08 7.4 7.1 6.33 7.04 6.17 6.17 5.84 6.33 6.34 6.7 7.05 7.13 7.79 8.01 7.55 7.47 7.57 7.44 7.64 7.8 7.08 7.46 7.68 6.86 6.57 7.7 7.53 7.67 7.67 6.71

6.64 6.96 7.48 7.49 6.2 6.94 6.06 6.06 5.93 6.06 6.3 6.67 6.82 6.9 6.86 5.8 6.76 7.48 7.52 7.58 7.65 7.22 6.13 7.28 6.89 6.53 6.82 7.67 7.83 7.32 7.32 6.75

6.96 7.05 7.5 7.48 6.39 7.27 6.83 6.83 6.29 6.79 6.99 6.65 6.64 7.16 7.03 7.41 6.54 7.61 7.58 7.74 7.67 7.44 7.74 7.79 7.11 7.62 7.36 7.83 7.9 7.64 7.64 7.4

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

7.62 7.71 7.9 7.8 7.34 7.54 7.49 7.44 7.41 7.6 7.54 7.79 7.74 7.23 7.69 7.24 7.84 7.73 7.04

Thiếu khí 7.18 7.63 6.92 7.85 7.94 7.58 7.51 6.95 7.09 7.95 6.82 7.93 8.01 7.45 7.42 7.89 7.83 7.78 7.15

Hiếu khí 7.02 7.82 5.99 6.73 7.07 7.46 7.37 7.4 7.5 6.98 6.82 7.58 7.99 6.18 7.91 7.38 7.65 7.78 7.2

Dòng ra 7.24 7.72 7.07 6.63 7.14 7.55 7.55 7.64 7.6 7.21 6.83 7.11 7.78 7.44 7.33 7.49 7.56 7.62 7.5

5.8 5.33 5.67

6.39 6.3 6.5

6.45 6.52 6.6

6.8 6.78 7.7

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 84 85 88 89 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113 117 120 121 122 126 127 128 131 133 134

5.4 5.15 7.2 5.68 6.1 6.25 6.5 6.5 5.43 5.93 6.66 6.71 7.15 7.17 7.89

6.41 7.08 7.4 7.1 6.33 7.04 6.17 6.17 5.84 6.33 6.34 6.7 7.05 7.13 7.79

6.64 6.96 7.48 7.49 6.2 6.94 6.06 6.06 5.93 6.06 6.3 6.67 6.82 6.9 6.86

6.96 7.05 7.5 7.48 6.39 7.27 6.83 6.83 6.29 6.79 6.99 6.65 6.64 7.16 7.03

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

138 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172 173 174 175 179 181 182

6.65 6.72 7.45 7.56 7.56 7.4 7 7.58 7.55 7.15 6.8 6.25 6.5 6.5 5.43 5.93 7.57 7.62 7.71 6.65 6.72

Thiếu khí 8.01 7.55 7.47 7.57 7.44 7.64 7.8 7.08 7.46 7.68 6.86 7.04 6.17 6.17 5.84 6.33 6.71 7.18 7.63 8.01 7.55

Hiếu khí 5.8 6.76 7.48 7.52 7.58 7.65 7.22 6.13 7.28 6.89 6.53 6.94 6.06 6.06 5.93 6.06 6.75 7.02 7.82 5.8 6.76

Dòng ra 7.41 6.54 7.61 7.58 7.74 7.67 7.44 7.74 7.79 7.11 7.62 7.27 6.83 6.83 6.29 6.79 7.4 7.24 7.72 7.41 6.54

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PLII.3 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH COD

Tải trọng

Dòng vào

Thiếu khí

Dòng ra

201.1 231.43 183.3 220.25

148.74 171.3 128.2 185.7

36.54 25.72 23.56 35.2

Giai đoạn thích nghi OLR = 0,3 kg COD/m3/ngày

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Ngày thí nghiệm 2 5 7 8 12 14 16 19 20 21 22 23 26 28 29 30 31 33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56

186.5 180 210.25 258.9 257 249 200 250.2 288 657.6 385.5 638.7 305 625.5 451 650 640 352.5 592.5 293.6 274.7 480 430 356.6 212.6 750 484.1 175.77 270.42 259.65

141 130.6 148.23 181.23 192.3 196.8 102.3 141.2 152.6 272.6 205.6 260.79 185.4 400 304.76 400.2 320 232.5 397.5 176.1 253 205 198 185.1 192 255 319.5 121.7 121.7 168.42

24.77 25 8.45 3.06 3.03 10.6 40 45 50 103.56 75.59 170.07 92.7 43.64 57.9 105 161.5 34.5 19.5 88.1 59.28 57.88 55.32 115.2 106.97 44.27 74.7 46.05 70 46.32

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Dòng vào

Thiếu khí

Dòng ra

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 57 60 61 62 63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88 89 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113 117 120 121 122

Giai đoạn 2 OLR = 1,5

421 245.6 327.3 273.1 184.6 250.5 507.4 298.4 271.2 711.9 408.8 381 725 266.7 728.8 524 325.5 325.5 329.6 578.5 298.5 528 251.7 423 396 365 404 419 405 430 427 400 458 488 393 344 402 416 423

168.4 224.6 81.82 143.7 85.21 66.67 183.5 207.6 162.7 203.39 263.7 76.19 285.4 190.5 113.1 275 191.5 191.5 216 387.7 204.9 384 152.2 206.4 194.7 186.2 212.4 168.4 158.2 164.1 192.6 174.2 184.2 192.3 162.4 164.9 154.2 157.8 146.2

67.37 32.28 54.4 30.34 22.72 24.36 50.8 35.6 26.32 62.37 36.92 34.8 38.92 43.17 47.74 45 33.19 33.19 35.6 62.77 19.9 38.9 19.9 77.8 70.6 60.4 72.4 78.2 66.1 63.7 65.1 71.8 54.6 70.5 72.9 49.2 74.8 52.6 59.3

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Dòng vào

Thiếu khí

Dòng ra

Tải trọng kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 126 127 128 131 133 134 138 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172 173 174 175 179 181 182

396 365 404 427 361 433 412 408 394 448 406 588 472 405 364 324 414 378 408 490 542 424 410 390 408 381

168.4 172.2 146.2 186.2 136.2 147.4 152.4 128.6 154.6 172.5 146.2 138.2 139.5 149.4 152.1 147.8 147.4 208.2 120.7 146.7 172.1 135.2 156.2 147.8 149.3 167.8

57.2 49.4 60.8 68.2 38.3 52.2 54.6 50.5 59 57.2 59.4 46.8 67.7 61.8 57.2 61.8 54.6 50.5 52.9 64.7 58.6 48.3 53.2 84.6 87.5 79.2

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PL II.4. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH BOD

Tải trọng Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Ngày thí nghiệm 35 42 54 61 69

Dòng vào 183 230.14 181.06 110.35 149.57

Dòng ra 25.67 10.36 16.49 19.35 36.29

75

130.2

7.35

83 85

291 210

6.38 8.56

92

396

7.80

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1) Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1) Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

99 110 117 126 134 144

106.4 103.8 81 85 101 158

15 5.2 4 11.7 4 40.8

153

125

7

161 174

128.3 148

7 44.8

182

104

17.76

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1) Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PLII.5. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SS

Tải trọng

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Ngày thí nghiệm 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56 57 60 61 62 63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88 89 90

Dòng vào 40 40 40 50 50 20 25 200 180 440 120 20 120 480 88.89 42.86 112 150 124 159 200 225 75 300 50 50 200 400 156 184 273 111 120 125 128 90 283 217 220

Dòng ra 10 10 10 15 30 8 16 10 16 60 10 1.5 30 2.5 2.72 10 15 20 8 8 15 3.1 4 5.7 2.8 3 50 6 20 36 4.1 20 18 16 16 15 15 10 10

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 91 92 94 104 105 106 110 112 113 120 121 126 131 134 138 140 146 151 154 160 168 172 174 179

Dòng vào 225 125 202 114 73 120 45 44 233.3 100 70 200 112.5 216 202 196 70 185 196 172 202 182 174 167

Dòng ra 10 5 42.1 14 5 5 2 7.5 10 13.3 28.5 38.2 25.6 40.2 36.2 22.2 5 10.2 28.7 14.8 36.2 38.2 11.8 24.8

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

+

BẢNG PL II.5 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH N-NH4

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí Hiếu khí

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56 57 60 61 62 63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88

43.68 43.68 80.64 82.88 69.44 66.08 80.64 68.32 67.2 67.2 70.56 67.2 67.2 67.2 72.8 72.8 94.08 94.08 77.28 76.16 78.25 71.24 56.67 45.65 41.4 55 44.8 59 71.68 70.56 70.56 72.8 78.69 76.16 76.98 77.56 78.56 81.98 85.64

38.08 39.2 47.04 57.12 56 61.6 62.72 62.72 75.04 64.96 67.2 60.48 66.08 66.08 68.32 60.48 60.48 85.12 60.48 65.32 64.35 58.56 30.23 26.88 26 25 23.52 41 58.88 61 62.72 62.72 68.36 56 58.68 60.56 62.35 71.36 73.6

30.24 23.52 19.04 32.48 51.52 59.36 59.36 57.12 66.08 50.04 64.96 62.72 64.96 64.96 64.96 34.72 56 76.12 59 63.02 63.21 56.38 28.5 22.4 19 17 13.44 30.2 49.28 56.3 60.48 59.36 65.97 50.4 55.32 55.68 56.35 66.23 68.32

Dòng ra 17.92 12.32 14.56 25.76 45.92 50.4 59.36 56 58.24 57.12 66.08 58.24 64.96 64.96 46.36 34.72 45.92 63.84 45.92 45.52 43.26 42.34 23.62 16.8 13.44 11.5 8.96 21.8 36.96 54.88 53.76 58.24 60.32 45.92 50.32 50.53 45.63 44.68 32.56

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí Hiếu khí

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

89 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113 117 120 121 122 126 127 128 131 133 134 138 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172 173

88.86 75.26 71.68 75.04 62.72 62.72 66.08 63.84 64.72 54.88 54.88 56 58.24 59.36 56 57.58 55.44 54.32 55.44 60.48 62.72 62.72 66.08 63.84 59.36 62.16 62.16 63.28 69.44 67.2 65.66 64.96 67.04 63.84 64.4 65.66 67.2 59.04 58.24 62.16 64.28

78.36 60.25 68.32 67.2 33.44 31.84 33.52 32.4 33.44 27.44 25.2 25.2 27.44 31.92 39.2 35.76 42.02 21.28 23.52 39.2 33.44 21.84 23.52 22.4 21.84 27.92 19.04 32.48 25.76 30.08 27.12 31.24 29.2 35.84 17.92 20.11 19.04 23.42 17.84 19.04 30.48

74.36 57.28 53.76 57.12 22.32 17.36 19.6 15.6 22.32 20.72 24.08 19.6 16.8 23.52 31.36 28.56 30.24 18.96 15.68 23.53 22.32 17.36 19.6 15.6 13.44 21.28 8.96 23.52 16.8 18.96 15.55 15.76 16.82 25.52 16.04 14.06 15.12 16.42 15.24 11.96 23.52

Dòng ra 20.56 14.65 12.35 10.64 14.16 14.8 13.68 13.4 14.16 11.8 10.6 12.7 10.68 12.24 11.12 13.02 12.16 8.68 11.76 13.52 12.16 12.8 11.68 11.4 12.04 12.32 8.02 11.28 12.12 12.04 11.08 11.24 12.43 13.28 12.8 13.12 14.56 11.08 12.32 9.02 11.28

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Ngày thí nghiệm Dòng vào

Thiếu khí Hiếu khí

174 175 179 181 182

19.04 23.52 29.04 30.48 25.76

17.92 13.44 11.96 23.52 16.8

Dòng ra 13.12 11.04 10.02 11.76 13.12

58.24 62.722 62.16 67.28 65.44

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PL II.6 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH N-NO2-

Tải trọng

Dòng vào

Thiếu khí

Hiếu khí

Dòng ra

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Ngày thí nghiệm 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56 57 60 61 62 63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88

0.0203 0.0318 0.0292 0.108 0.082 0.042 0.0891 0.116 0.0889 0.0965 0.0968 0.0755 0.082 0.0762 0.0822 0.0812 0.0764 0.0598 0.0523 0.0436 0.0912 0.0464 0.0286 0.0421 0.0271 0.0587 0.0621 0.0981 0.0321 0.0681 0.0671 0.0254 0.0369 0.0207 0.0236 0.0243 0.0268

0.0196 0.0248 0.0108 0.0248 0.0231 0.0223 0.0642 0.0916 0.0976 0.0615 0.0724 0.0624 0.0726 0.0625 0.0684 0.0721 0.0841 0.0496 0.0215 0.0232 0.0842 1.399 1.461 1.521 2.627 1.942 1.231 1.468 1.986 2.261 1.726 1.625 2.128 2.586 2.365 2.28 2.246

0.999 2.452 2.306 0.803 0.864 0.998 0.042 2.926 0.0578 3.039 1.643 0.292 2.964 3.024 1.897 1.264 1.923 1.964 2.225 2.362 2.156 6.017 5.268 5.421 10.987 8.214 7.263 9.246 5.245 9.682 8.124 6.718 7.681 9.678 9.355 8.46 8.35

1.493 1.701 2.294 0.228 0.357 0.862 0.258 1.895 0.621 0.462 0.145 0.258 0.296 2.071 1.426 1.026 1.921 1.742 1.922 1.952 2.064 7.092 4.321 3.298 6.239 3.652 4.261 3.284 4.124 7.329 5.698 4.231 6.231 5.509 4.35 4.3 4.23

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Dòng vào

Thiếu khí

Hiếu khí

Dòng ra

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 89 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113 117 120 121 122 126 127 128 131 133 134 138 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172

0.0368 0.0458 0.0326 0.0219 0.023 0.076 0.050 0.039 0.024 0.024 0.019 0.046 0.038 0.044 0.018 0.027 0.027 0.066 0.037 0.023 0.076 0.050 0.039 0.024 0.028 0.025 0.052 0.037 0.046 0.030 0.044 0.057 0.013 0.053 0.033 0.050 0.095 0.034 0.053 0.044

2.312 2.468 2.423 3.182 0.195 0.159 0.202 0.267 0.238 1.340 1.930 0.303 0.152 0.044 0.289 0.015 0.361 0.411 0.310 0.195 0.159 0.202 0.267 0.238 0.115 0.101 0.025 0.017 0.105 0.038 0.114 0.097 0.084 0.078 0.033 0.084 0.085 0.040 0.046 0.098

8.45 8.91 8.68 10.247 0.505 0.361 0.411 0.310 0.195 0.426 0.656 0.685 0.454 0.267 0.562 0.282 0.555 0.454 0.001 0.505 0.361 0.411 0.310 0.195 0.058 0.098 0.112 0.136 0.141 0.095 0.069 0.121 0.141 0.164 0.020 0.084 0.130 0.166 0.386 0.089

3.86 3.85 3.21 4.15 0.325 0.152 0.044 0.289 0.015 0.591 0.872 0.404 0.310 0.238 0.447 0.282 0.498 0.339 0.418 0.325 0.152 0.044 0.289 0.015 0.282 0.114 0.062 0.071 0.082 0.097 0.136 0.150 0.357 0.375 0.105 0.123 0.045 0.104 0.236 0.100

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Dòng vào

Thiếu khí

Hiếu khí

Dòng ra

Ngày thí nghiệm 173 174 175 179

0.029 0.017 0.052 0.039

0.082 0.108 0.112 0.055

0.218 0.156 0.294 0.245

0.121 0.148 0.189 0.150

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

- BẢNG PL II.7. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH N-NO3

Tải trọng

Dòng vào Thiếu khí Hiếu khí

Dòng ra

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Ngày thí nghiệm 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56 57 60 61 62 63 64 67 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88 89

0.118 0.128 0.136 0.981 0.126 0.146 0.164 0.201 0.185 0.171 0.198 0.208 0.198 0.122 0.224 0.148 0.179 0.192 0.165 0.128 0.186 0.189 0.211 0.117 0.168 0.211 0.192 0.168 0.289 0.212 0.114 0.463 0.246 0.113 0.236 0.224 0.215 0.236

0.133 0.131 0.146 0.113 0.151 0.154 0.132 0.26 0.189 0.19 0.145 0.156 0.145 0.168 0.268 0.396 0.563 0.682 0.786 0.985 1.624 3.726 2.286 2.676 4.691 3.148 3.821 4.962 3.269 5.672 5.268 6.258 6.281 8.776 7.65 7.85 8.326 8.648

11.96 23.037 20.142 1.809 3.962 4.058 1.151 14.498 0.984 11.665 4.015 1.468 14.086 23.686 22.461 21.124 16.234 13.213 9.65 7.621 8.964 14.149 10.568 11.582 24.962 21.261 18.247 18.698 10.625 17.127 18.292 19.235 19.247 23.896 24.536 25.12 25.235 26.786

11.843 22.371 22.942 3.97 3.988 4.259 1.246 13.679 0.906 0.972 0.864 1.395 1.267 0.917 0.174 16.289 12.448 8.961 7.66 5.62 16.251 19.109 19.786 14.321 30.214 26.278 24.628 25.321 17.256 28.247 26.842 27.251 24.692 27.025 26.235 24.89 24.12 23.39

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Dòng vào Thiếu khí Hiếu khí

Dòng ra

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113 117 120 121 122 126 127 128 131 133 134 138 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172 173

0.345 0.198 0.625 0.065 0.046 0.055 0.061 0.093 0.081 0.092 0.068 0.067 0.074 0.069 0.085 0.072 0.057 0.056 0.065 0.046 0.055 0.061 0.093 0.132 0.109 0.049 0.101 0.093 0.067 0.105 0.080 0.143 0.107 0.067 0.097 0.039 0.067 0.085 0.096 0.066

10.35 9.362 10.286 1.030 2.148 0.874 1.223 1.390 0.044 0.398 0.699 0.585 0.650 0.395 0.934 0.567 0.824 0.776 1.030 2.148 0.874 1.223 1.390 1.629 1.166 1.359 1.229 0.886 2.206 1.493 1.383 1.300 1.264 2.645 2.637 2.084 2.511 2.388 2.527 2.044

25.1 24.96 34.142 0.200 1.660 1.493 0.617 1.868 2.518 3.264 0.487 0.739 0.756 0.567 0.508 0.659 1.269 1.001 0.200 1.660 1.493 0.617 1.868 1.432 2.156 2.439 2.797 3.121 2.159 2.577 2.006 2.590 1.464 2.881 3.528 2.315 2.661 2.218 2.854 2.800

20.36 18.367 28.232 1.070 1.996 1.287 1.753 1.549 2.268 2.740 0.619 0.840 0.774 0.725 0.880 0.632 1.172 0.658 1.070 1.996 1.287 1.753 1.549 2.185 2.076 2.340 2.629 2.745 3.144 2.203 1.934 2.088 1.009 1.385 3.840 1.933 2.649 2.591 2.621 3.512

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Dòng vào Thiếu khí Hiếu khí

Dòng ra

Ngày thí nghiệm 174 175 179

2.687 2.439 2.878

3.064 3.212 2.327

3.092 3.742 3.080

0.081 0.448 0.095

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

3-

BẢNG PL II.8 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH P-PO4

Tải trọng

Dòng vào

1.6 2.2 2.6 9.3 9.2 11.86 4.8 13.3 12 16 22 20.3 21.5 12.3 7.9

Dòng ra 0.6 0.55 1.95 2.04 1.34 1.66 1.27 2.2 5.2 4.86 7.6 5.2 4.07 7.9 6.3 5.2

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

22.8 16.7 24.7 14.5 12.8 3.65

5.94 11.2 14.6 13.05 5.1 2.45

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg

Ngày thí nghiệm 16 19 20 21 22 23 26 28 29 30 31 33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 46 47 48 49 50 53 54 55 56 57 60 61 62 63 64 67

27.5 15.05 15.7 16.7 14.2 15.45 13.2 10.7 12.1 11.05 11.4 14 27

15.45 5.15 11.85 12.1 11.3 13.7 9.24 2.7 7.15 8.6 8.3 6 12.55

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 69 70 71 74 75 76 77 78 83 84 85 86 88 89 90 91 92 93 94 96 98 99 104 105 106 120 112 113 117 120 121 122 126 127 128 131 133 134 138

Dòng vào 21 15.8 11.35 16.05 14.05 18.05 20.15 11.75 11.72 11.7 14.75 14.4 14.05 12.2 12.3 19.05 13.05 12.12 11.4 12.08 11.82 12.95 13.12 10.91 11.53 12.35 13.6 12.95 10.97 10.68 10.3 11.52 12.35 11.91 11.8 12.4 10.68 11.01 11.68

Dòng ra 10.8 10.7 9.1 12.9 12.15 13.5 5.3 8.7 9.01 9.3 10.35 6.54 5.55 4.5 6.3 7.3 5.2 5.82 7.21 8.95 7.88 6.15 9.5 6.53 8.23 9.78 7.95 7.72 7.1 8.28 9.24 2.70 7.15 8.60 8.30 6.00 9.55 10.80 10.70

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Tải trọng

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Ngày thí nghiệm 139 140 144 146 147 151 153 154 158 160 161 168 169 172 173 174 175 179 180

Dòng vào 13.12 12.95 12.62 12.12 11.28 10.68 11.88 12.95 11.91 10.68 11.4 13.1 12.8 13.6 14 13.12 12.95 12.62 12.12

Dòng ra 9.10 12.90 12.15 11.50 5.30 8.70 6.53 8.23 9.78 7.95 7.72 7.1 8.28 9.24 8.60 8.30 6.00 12.55 10.80

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PL II.9. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TKN

Tải trọng

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Ngày thí nghiệm 37 41 48 55 63 69

Dòng vào 113.12 104.16 96.32 113.12 73.52 68.32

Dòng ra 65.52 64.36 70.56 75.04 22.4 11.2

76

110.88

12.23

83

119.92

10.31

92

108.1

10.3

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1) Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

96 105 112 121 131 140

77.8 58.8 68.32 78.4 72.8 73.36

25.2 28.56 28 15.68 18.5 23.1

151

74

24.56

160 172

73.12 72.08

19.06 20.17

179

74.06

21.38

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1) Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Tải trọng

Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PL II.10. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MLSS, MLVSS MLVSS thiếu khí 4000 2300 1400 2000 2142 2285 2320 2800

MLSS hiếu khí 1600 1000 700 2428 1714 2428 1840 600

MLSS lắng 5000 1800 3400 4360 4580 3428 3550 3400

720 365

412 415

1462 1338

Ngày thí nghiệm 5 8 12 16 19 21 28 35 43 56 62 63 64 75

MLSS thiếu khí 5000 2900 1700 2714 2714 3000 2900 3800 3000 950 500 3200 2000 160

1520 120

50 100

MLVSS hiếu khí 2000 1200 1000 3571 2000 3428 2300 800 620 550 542.9 125 66.67 140

3770 4665

MLVSS lắng 6500 2000 4500 6500 6400 4000 4800 5000 4200 2250 1834 4000 5200 6480

76

1500

288.9

4400

2800 2300

53.33 160

3800 3700

933

167

760 3700 2900 5100 1067

425 80 180 153.8 200

3600

2700 5200 4800 6000 4500

Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1) Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

1450 1780 1000 1790 1520

390 280 410 310 900

78 84 85 88 91 96 102 108 114 122 130

1600 1900 1200 2100 1700

500 400 600 380 1000

3950 3800 4600 5100 4900

4600 4120 5800 6200 5900

1100

500

146

1300

560

5400

6100

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

1600 1700 920 1100

470 170 280 210

157 162 176 180

1900 2000 1100 1300

560 300 400 290

5700 2950 3900 4100

6500 3800 4200 4300

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

BẢNG PL II.11. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH MLSS GIÁ THỂ

Ngày thí nghiệm 26

Thiếu khí 80

Hiếu khí 260

61

1240

2028

69

1664

1872

75

1820

3692

85

936

1350

90

1924

2700

Tải trọng Giai đoạn 1 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:1:1) Giai đoạn 1 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:1:1) Giai đoạn 1 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:1:1)

Giai đoạn 2 OLR = 1 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

92 96 102 108 114 122 130

1950 1120 860 920 1020 1150 1360

2810 3100 2100 2520 2450 2760 2910

146

1150

3720

157 162 176

1350 1200 1100

3510 3780 4510

180

1800

4360

Giai đoạn 2 OLR = 1,5 kg COD/m3/ngày (1:3:1) Giai đoạn 2 OLR = 2 kg COD/m3/ngày (1:3:1)

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

PHỤ LỤC III. Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu

Hình 1: Cân phân tích

Hình 2: Máy đo pH

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 3: Thiết bị hút chân không

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Hình 4:Máy so màu

Hình 5: Tủ nung COD

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 6: Tủ nung 105oC

Phạm Lê Hoàng Duy

Luận văn Thạc Sĩ

Hình 7: Thiết bị nung

Hình 8: Giàn chưng cất Kjedahl

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp giá thể sinh học di động (MBBR)

Hình 9: Thiết bị hút ẩm