Nghiên cứu các yếu tố sinh hóa lý ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý ammonia bằng quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định trường hợp cụ thể nước thải chợ đầu mối nông sản thực phẩm bình điền

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN HOÀNG ĐỊNH NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ SINH – HÓA – LÝ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ AMMONIA BẰNG QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM CỐ ĐỊNH – TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ NƯỚC THẢI CHỢ ĐẦU MỐI NÔNG SẢN THỰC PHẨM BÌNH ĐIỀN Chuyên ngành KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Mã số 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2017 ii TÓM TẮT Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định N.

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRẦN HOÀNG ĐỊNH

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ SINH – HÓA – LÝ

ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ AMMONIA BẰNG QUÁ TRÌNH BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ TĂNG TRƯỞNG DÍNH BÁM

CỐ ĐỊNH – TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ NƯỚC THẢI CHỢ ĐẦU MỐI NÔNG SẢN THỰC

TÓM TẮT

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định Nước thải nghiên cứu là nước thải từ chợ đầu mối nông sản thực phẩm Bình Điền Thành phần nước thải chợ Bình Điền có nồng độ N-NH4+vào dao động trong khoảng 92 – 157 mg N-NH4+/L, COD dao động 560 – 1200mg/L, độ kiềm dao động trong khoảng 480 – 680 mgCaCO3/L, pH dao động 6,4 – 6,8 Nghiên cứu được thực hiển để đánh giá 3 yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý ammonia gồm ảnh hưởng tải trọng ammonia, độ kiềm và nồng độ oxy hòa tan Kết quả nghiên cứu ở tải trọng ammonia 0,17 – 0,19kg N-NH4+/L tướng ứng với nồng độ N-NH4+ vào 125 – 139mg N-NH4+/L, thời gian lưu nước là 17 giờ, hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt 98%, nồng độ N-NH4+ sau xử lý giảm xuống 2 - 4 mg N-

NH4+/L Ở tải trọng 0,20 – 0,21kg N-NH4+/L, tương ứng với nồng độ N-NH4+ vào là

146 – 157mg/L, thời gian lưu nước 18 giờ, hiệu suất xử lý ammonia đạt 94 – 97%, nồng độ N-NH4+ sau xử lý 4 – 8mg N-NH4+/L

Kết quả nghiên cứu liều lượng kiểm bổ sung vào mô hình ở các nồng độ 5 gam NaHCO3, 4 gam NaHCO3, 2 gam NaHCO3 và 1 gam NaHCO3 , khi bổ sung kiềm vào mô hình thời gian xử lý N-NH+

4 rút ngắn lại chỉ còn 12,5 giờ, bổ sung 5gam, 4 gam và 2 gam kiềm vào mô hình, hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt 94 - 98%, nồng độ N-

NH4+ sau xử lý 4 – 10mg N-NH4+/L, khi bổ sung 1 gam kiềm hiệu suất xử lý 90%, nồng độ N-NH4+ sau xử lý 12 – 31mg N-NH4+/L không đạt QCVN 14: 2008/BTNMT Liều lượng kiềm bổ sung 2 gam NaHCO3 vào mô hình là tối ưu nhất, nồng độ N-NH4+ sau xử lý đều đạt QCVN 14: 2008/BTNMT, cột B

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng DO ở các nồng độ 4,5 – 5 mgO2/L , 3,5 – 4 mgO2/L

và 2,5 – 3 mgO2/L cho thấy, khi chạy DO = 4,5 – 5 mgO2/L và DO = 3,5 – 4 mgO2/L, hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt 95%,%, nồng độ N-NH4+ sau xử lý 6 – 9mg N-NH4+/L khi chaỵ DO 2,5 – 3 mgO2/L hiệu suất xử lý N-NH4+ giảm chỉ còn 76%, nồng độ N-NH4+ sau xử lý 33 - 51mg N-NH4+/L không đạt QCVN 14: 2008/BTNMT

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

CHỮ VIẾT TẮT xiii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Nội dung nghiên cứu 3

5 Tính khoa học và thực tiễn 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Đặc điểm nước thải chợ 4

1.2 Tổng quan quá trình sinh học tăng trưởng dính bám cố định (Integrated Fixed-film Activated Sludge - IFAS) 5

1.2.1 Cơ sở của quá trình 5

1.2.2 Mô tả quá trình tăng trưởng sinh ho ̣c hiếu khí 6

1.2.3 Lớp màng biofilm 12

1.2.4 Phân loại quá trình sinh học hiếu khí 14

1.2.5 Ưu điểm và khuyết điểm của công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định 17

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học 17 1.3.1 Quá trình nitrate hóa 17

1.3.2 Quá trình khử nitrat 21

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Khảo sát công trình xử lý nước thải hiện hữu chợ đầu mối nông sản thực phẩm Bình Điền 25

2.1.1 Nguồn phát sinh nước thải 25

2.1.2 Lưu lượng nước thải 25

2.1.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải hiện hữu của chợ Bình Điền26 2.1.4 Thành phần nước thải 31

2.2 Mô hình nghiên cứu và tiến trình thí nghiệm 32

2.2.2 Vật liệu tiếp xúc 33

2.2.3 Vi sinh vật 34

2.4.1 Giai đoạn khởi động 36

2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của liều lượng kiềm đến hiệu quả xử lý ammonia 38 2.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan đến hiệu quả xử lý ammonia39

2.7 Phương pháp phân tích 39

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Giai đoạn khởi động mô hình 41

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng thể tích đến hiệu quả xử lý ammonia 46

3.2.1 Giai đoạn 1 nâng tải trọng 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 46

3.2.2 Giai đoạn 2 nâng tải trọng 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 56

3.3 Độ kiềm 66

3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan 74

3.5 Đề xuất phương án cải tạo trạm xử lý nước thải Bình Điền 81

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

1 Kết luận 84

2 Kiến nghị 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC 1 88

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG HỌC VIÊN 101

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Đồ thị về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể sinh học hiếu khí 9

Hình 1.2 Quá trình khử nitơ 10

Hình 1.3 Hình màng biofilm trên giá thể 13

Hình 1.4 Nồng độ chất nền theo chiều sâu lớp màng 14

Hình 1.5 Vật liệu dính bám dạng sợi và quả cầu 15

Hình 1.6 Vật liệu dính bám khối lập phương bằng xốp và dạng tròn có rãnh 15

Hình 2.1 Biến thiên lượng nước thải mà trạm tiếp nhận theo ngày 26

Hình 2.2 Sơ đồ hiện trạng dây chuyền công nghệ HTXLNT của chợ Bình Điền 27

Hình 2.3 Mô hình thí nghiệm 32

Hình 2.4 Vật liệu dính bám dạng cầu 34

Hình 3.1 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn khởi động mô hình 42

Hình 3.2 Biến thiên nồng độ N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn khởi động mô hình 43

Hình 3 3Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn khởi động mô hình 44

Hình 3.4 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn khởi động mô hình 44

Hình 3.5 Biến thiên nồng độ COD trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn khởi động mô hình 45

Hình 3.6 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 47

Hình 3.7 Biến thiên nồng độ N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 48

Hình 3.8 Biến thiên nồng độ COD trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng 48

Hình 3.9 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 49

Hình 3.10 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 49

Hình 3.11 Biến thiên nồng độ N–NH4+ theo giờ trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 50

Hình 3.12 Biến thiên nồng độ N–NO3- chạy biến thiên theo giờ trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 51

Hình 3.13 Biến thiên nồng độ COD chạy biến thiên theo giờ trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 52

Hình 3.14 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 53 Hình 3.15 Biến thiên nồng độ N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 54 Hình 3.16 Biến thiên nồng độ COD trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 54 Hình 3.17 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 55 Hình 3.18 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.17 – 0.19kg N–NH4+ /m3.ngđ 55 Hình 3.19 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 57 Hình 3.20 Biến thiên nồng độ N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 58 Hình 3.21 Biến thiên nồng độ COD trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 58 Hình 3.22 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 59 Hình 3 23 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 59 Hình 3.24 Biến thiên nồng độ N–NH4+ chạy profile bùn trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 60 Hình 3.25 Biến thiên nồng độ N–NO3- chạy biến thiên theo giờ trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 61 Hình 3.26 Biến thiên nồng độ COD chạy profile phân tích trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 61 Hình 3.27 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 63 Hình 3.28 Biến thiên nồng độ N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 63 Hình 3.29 Biến thiên nồng độ COD trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 64 Hình 3.30 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 64 Hình 3.31 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng ammonia 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ 65 Hình 3.32 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 67

Hình 3.33 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 67 Hình 3.34 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 68 Hình 3.35 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 69 Hình 3.36 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 69 Hình 3.37 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 70 Hình 3.38 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 71 Hình 3.39 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 71 Hình 3.40 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 72 Hình 3.41 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 73 Hình 3.42 Biến thiên nồng độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 73 Hình 3.43 Biến thiên nồng độ pH trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh độ kiềm 74 Hình 3.44 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ DO 75 Hình 3.45 Biến thiên độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ DO 76 Hình 3.46 Biến thiên N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ oxy hòa tan 76 Hình 3.47 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ DO 77 Hình 3.48 Biến thiên độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ DO 78 Hình 3.49 Biến thiên N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ

DO 78 Hình 3.50 Biến thiên nồng độ N–NH4+ trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ DO 79 Hình 3.51 Biến thiên độ kiềm trước xử lý và sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ DO 80

Hình 3.52 Biến thiên N–NO3- sau xử lý trong giai đoạn nghiên cứu ảnh nồng độ

DO 80

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thành phần ô nhiễm ở các chợ Thành phố Hồ Chí Minh 5

Bảng 1.2 Thành phần ô nhiễm ở các chợ Thành phố Huế [3] 5

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật vật liệu dạng sợi 15

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật vật liệu dạng quả cầu 15

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật vật liệu dạng tròn có rãnh 15

Bảng 1.6 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại [10] 19

Bảng 2.1 Thành phần nước thải đầu vào của chợ Bình Điền 31

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật vật liệu dính bám 33

Bảng 2.3 Thông số nguồn vi sinh vật 34

Bảng 2.4 Tiến trình thí nghiệm 35

Bảng 2.5 Thành phần nước thải tại hố thu gom nước thải đầu vào 36

Bảng 2.6 Thông số vận hành mô hình bùn hoạt tính tăng trưởng dính bám cố định trong thời gian khởi động 37

Bảng 2.7 Thông số vận hành mô hình bùn hoạt tính tăng trưởng dính bám cố định trong thời gian nâng tải trọng ammonia 38

Bảng 2.8 Thông số vận hành mô hình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám ảnh hưởng của liều lượng kiềm bổ sung đến hiệu quả xử lý ammonia 38

Bảng 2.9 Thông số vận hành mô hình bùn hoạt tính tăng trưởng dính bám cố định trong thời gian nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ DO đến hiệu quả xử lý ammonia 39

Bảng 2.10 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích 40

Bảng 3.1 Kết quả giai đoạn chạy khởi động mô hình 41

Bảng 3.2 Kết quả chạy tải trọng 0.17–0.19 kgN–NH4+/m3.ngđ chạy mô hình mẻ 46

Bảng 3.3 Kết quả chạy tải trọng 0.17–0.19kgN–NH4+/m3.ngđ chạy mô hình liên tục 52

Bảng 3.4 Kết quả chạy tải trọng 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ chạy mô hình mẻ 56 Bảng 3.5 Kết quả chạy tải trọng 0.20 – 0.21 kgN–NH4+/m3.ngđ chạy mô hình liên tục 62

Bảng 3.6 Kết quả giai đoạn bổ sung 5 gam kiềm vào mô hình 66

Bảng 3.7 Kết quả giai đoạn bổ sung 4 gam kiềm vào mô hình 68

Bảng 3.8 Kết quả giai đoạn bổ sung 2 gam kiềm vào mô hình 70

Bảng 3.9 Kết quả giai đoạn bổ sung 1 gam kiềm vào mô hình 72

Bảng 3.10 Kết quả giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng DO=4,5 – 5 mgO2/L đến hiệu quả xử lý ammonia 75

Bảng 3.11 Kết quả giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng DO=3,5 – 4mgO2/L đến hiệu quả xử lý ammonia 77

Bảng 3.12 Kết quả giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng DO=2,5 – 3mgO2/L đến hiệu quả xử lý ammonia 79 Bảng 3.13 So sánh chi phí xử lý nước thải giữa bổ sung kiềm và không bổ sung 81 Bảng 3.14 Tóm tắt vận hành thông số tối ưu mô hình nghiên cứu 82 Bảng 3.15 Tóm tắt vận hành thông số tối ưu của trạm xử lý nước thải Bình Điền 82

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm qua, nền kinh tế Việt Nam đã có những bước phát triển đáng kể, mang lại hiệu quả cải thiện rõ nét đời sống kinh tế - xã hội Cùng với sự phát triển của nhiều ngành kinh tế, Việt Nam cũng đang gặp phải bài toán giải quyết các vấn

đề về ô nhiễm môi trường Ô nhiễm môi trường phát sinh từ rất nhiều lĩnh vực như sinh hoạt, công nghiệp, khai khoáng, giao thông vận tải, y tế, Một trong những nguồn phát sinh nước thải gây ô nhiễm là từ các hoạt động thương mại phục vụ nhu cầu con người, trong đó các chợ góp phần khá lớn trong lĩnh vực này

Theo thống kê của Vụ Thị trường trong nước (Bộ Công thương), tính đến cuối năm

2013 cả nước có hơn 9.000 chợ các loại, khoảng 1 triệu cửa hàng quy mô nhỏ, 724 siêu thị và 132 trung tâm thương mại và vài trăm cửa hàng tiện ích Hiện tại, tỷ trọng hàng hóa bán qua hệ thống thương mại hiện đại như siêu thị, cửa hàng tiện ích chiếm 25% tổng mức bán lẻ và có xu hướng tăng lên Tuy nhiên, có thể thấy 75% người dân vẫn giữ thói quen mua sắm tại các chợ truyền thống Riêng tại TP Hồ Chí Minh, theo quy hoạch phát triển chợ do Sở Công Thương xây dựng, số chợ sẽ giảm xuống còn 235 vào năm 2015 Về quy mô, TP Hồ Chí Minh có 17 chợ loại 1, 48 chợ loại 2 và 178 chợ loại 3, với khoảng 67.000 hộ tiểu thương đang kinh doanh tại các chợ [1]

Chợ đầu mối nông sản thực phẩm Bình Điền nằm trong khu thương mại Bình Điền Đây là chợ đầu mối đầu tiên với quy mô lớn nhất của thành phố và cả nước, có vai trò quan trọng ở khu vực phía Nam, bao gồm 9 tỉnh miền Tây, 6 tỉnh miền Đông, đồng bằng sông Cửu Long và các tỉnh Cực Nam Trung bộ Là nơi cung cấp hàng nông sản thực phẩm tươi sống, bao gồm thuỷ hải sản tươi sống và khô, thịt gia súc, gia cầm, rau củ quả, gia vị, trái cây nông sản để phục vụ cho thị trường TP Hồ Chí Minh và các vùng lân cận

Một trong các vấn đề lớn cần được giải quyết hiện nay là nước thải của chợ Bình Điền phát sinh chủ yếu từ khu nhà lồng thủy hải sản, nông sản, cá đồng, hải sản phụ, thịt gia súc, gia cầm và vệ sinh sàn chợ được thu gom về trạm xử lý nước thải

có công suất 2500 m3/ngđ Nước thải chợ Bình Điền có nồng độ COD dao động trong khoảng 880 – 1760 mg/L, và N-NH4+ ở mức 180 – 300 mg/L và Cl- 2000 –

2200 mg/L khá cao Nước thải của chợ chứa nhiều các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học, hàm lượng dinh dưỡng cao và các vi khuẩn gây bệnh Nước thải sau khi được xử lý được xả trực tiếp ra sông Với đặc tính của nước thải dễ phát tán nhanh trong môi trường, dưới các điều kiện môi trường thích hợp cho quá trình phân hủy, sự phân hủy của các hợp chất hữu cơ trong nước thải sẽ gây ra những tác động tiêu cực đối với nguồn tiếp nhận

Hiện nay trạm xử lý nước thải của chợ Bình Điền xử lý nước thải không đạt yêu cầu

xả thải so với quy định QCVN 14:2008/BTNMT, Cột B ở 2 chỉ tiêu COD và

N-NH4+ Để chuyển hóa 1mgN-NH4+ thành NO3- cần phải bổ sung 7,14 g kiềm tính theo CaCO3 nên việc sử dụng hóa chất bicacbonat bổ sung lượng kiềm trong quá trình xử lý là rất lớn dẫn đến chi phí vận hành cao Vì vậy, việc xử lý nước thải chợ Bình Điển để giảm lượng hóa chất sử dụng, giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả xử lý COD, N-NH4+ là điều cần thiết

Để góp phần cải thiện tình hình ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm môi trường do nước thải chợ nói riêng Đề tài “Nghiên cứu các yếu tố sinh – hóa – lý ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý ammonia bằng quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định – trường hợp cụ thể nước thải chợ đầu mối nông sản thực phẩm Bình Điền” được thực hiện

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý ammonia bằng quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nước thải chợ đầu mối nông sản thực phẩm Bình Điền đường Nguyễn Văn Linh, Khu phố 6, Phường 7, Quận 8, Thành phố Hồ Chí Minh

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi quy mô phòng thí nghiệm, nghiên cứu các yếu tố tải trọng thể tích, độ kiềm và nồng độ oxy hòa tan đến hiệu quả xử lý ammonia bằng quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định:

▪ Ảnh hưởng của tải trọng thể tích đến hiệu quả xử lý ammonia;

▪ Ảnh hưởng độ kiềm đến hiệu quả xử lý ammonia;

▪ Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan (DO) đến hiệu quả xử lý ammonia

độ oxy hòa tan, giúp giảm bớt chi phí hóa chất và năng lượng của trạm xử lý nước thải Bình Điền

Kết quả nghiên cứu là cơ sở để ứng dụng quá trình bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định vào hệ thống mới, hoặc cải tạo, nâng cấp hệ thống cũ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Đặc điểm nước thải chợ

1.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải chợ

Chợ là nơi tập trung đông người, là nơi diễn ra việc trao đổi và mua bán hàng hóa Hàng hóa trong chợ rất đa dạng, từ những loại sản phẩm dùng trong cuộc sống hàng ngày của mỗi người đến các chủng loại sản phẩm khác Nước thải chợ hình thành từ các hoạt động rửa hàng hóa, rửa các loại thực phẩm tươi sống, vệ sinh nền chợ sau mỗi phiên hay sau mỗi ngày, vệ sinh cá nhân của người mua – người bán, nước thải

từ các loại hình dịch vụ vệ sinh sử dụng nhiều nước như: giặt, ủi, gội đầu, chế biến thực phẩm, rửa chén – bát, Đồng thời nước mưa chảy tràn cũng đóng góp một lượng lớn vào hệ thống thoát nước của chợ

1.1.2 Thành phần nước thải của chợ

Thành phần nước thải của chợ bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật Lượng chất hữu cơ chiếm 50 – 60% tổng các chất bao gồm các chất hữu cơ thực vật như: cặn bã thực vật, rau, hoa, quả, giấy,… và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của người và động vật, xác động vật… Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hóa học gồm chủ yếu là protein (chiếm 40 – 60%), hydrat cacbon (25-50%), các chất béo, dầu mỡ Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD và COD Lượng chất vô cơ trong nước thải chiếm 40 – 42% gồm cát, đất sét, axit, bazơ vô cơ, dầu khoáng… Các vi sinh vật, đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt Đây là vấn đề cần giải quyết trong công đoạn xử lý nước thải chợ [2]

Nước thải phát sinh từ khu dân cư, tòa nhà, chợ, bệnh viện, trường học, trung tâm thương mại, nhà hàng, khách sạn Nguồn gốc phát sinh khác nhau khiến cho thành phần nước thải cũng sẽ khác nhau do hoạt động của con người mỗi nơi mỗi khác Nước thải của chợ bao gồm các nguồn sau: nước thải từ bể tự hoại của nhà vệ sinh

trong chợ, nước rỉ rác từ bãi rác, nước rửa các loại hàng hóa, dụng cụ, nước tưới trái cây, nước rửa sàn

Bảng 1.1 Thành phần ô nhiễm ở các chợ Thành phố Hồ Chí Minh

Thủ Đức

Chợ Chánh Hưng

Chợ Hooc Môn

1.2.1 Cơ sơ ̉ của quá trình

Nguyên tắc của quá trình là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu

cơ trong nước thải với điều kiê ̣n có đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH, dinh dưỡng… thích hợp

Cơ sở để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí là quá trình chuyển hóa vật chất, quá trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch nguồn nước của các vi sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng có trong tự nhiên nhờ khả năng đồng hóa được rất nhiều nguồn cơ chất khác nhau có trong nước thải

Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí bao gồm:

- Quá trình dinh dưỡng: vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng

và nguyên tố vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản

- Quá trình phân hủy: vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khí khác

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí được chia thành 3 giai đoạn:

- Ôxy hóa các chất hữu cơ:

Trong 3 loại phản ứng trên ΔH là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào Các chỉ

số x, y, z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa [4]

1.2.2 Mô ta ̉ quá trình tăng trưởng sinh học hiếu khí

Quá trình phân huỷ chất hữu cơ bằng công nghê ̣ hiếu khí là quá trình lên men bằng

vi sinh vật trong điều kiê ̣n có oxy để cho sản phẩm là CO2, H2O, NO3-, SO42- Trong quá trình xử lý hiếu khí các chất hữu cơ như protein, tinh bô ̣t, chất béo sẽ bi ̣ phân huỷ bởi các enzyme ngoa ̣i bào thành các chất đơn giản như axit amin, axit

béo, các axit hữu cơ, các đường đơn Các chất đơn giản này sẽ thấm qua màng tế

enzym

enzym

enzym

bào và bi ̣ phân huỷ tiếp tu ̣c hoă ̣c chuyển hoá thành các vâ ̣t liê ̣u cấu trúc nên tế bào

mớ i bởi quá trình hô hấp nô ̣i bào cho sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O

Cơ chế quá trình hiếu khí gồm 3 giai đoạn

Giai đoạn 1

Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của

tế bào:

CxHyOzN + (x+ y/4 + z/3 + ¾) O2 → xCO2 + [ (y-3)/2] H2O + NH3 (4)

Trong các bể xử lý sinh học vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó giữ vai trò phân hủy các thành phần hữu cơ trong nước thải Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng

để lấy năng lượng tổng hợp các chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới

Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrat hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter

Ngoài ra còn các loại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothirix, Lecicothrix

và Geotrichum Ngoài các vi khuẩn, các vi sinh khác cũng đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn hoạt tính ví dụ như các nguyên sinh động vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh

Khi các bể xử lý được xây dựng xong và đưa vào vận hành thì các vi khuẩn có sẵn trong nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển của các vi khuẩn trong một

mẻ cấy vi sinh

Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động hê ̣ thống có thể được cho thêm vào hê ̣ vi sinh ban đầu để thúc đẩy quá trình tăng trưởng của hê ̣ vi sinh vâ ̣t diễn ra nhanh hơn

Chu kỳ phát triển của các vi sinh vật trong bể sinh học hiếu khí bao gồm các pha:

- Pha thích nghi (Lag phase): Đây là giai đoạn cần thiết cho vi sinh vật thích nghi với môi trường mới trước khi quá trình nhân đôi tế bào và tăng khối sinh vật xãy ra Trong giai đoạn này, tế bào sẽ dần dần thích nghi với những thay đổi pH, nhiệt độ, độ mặn,… của môi trường Giai đoạn này có ý nghĩa quan trọng khi trong môi trường nước/nước thải không sẵn có chủng vi sinh vật thích hợp, đặc biệt đối với nước thải công nghiệp

- Tăng trưởng pha log (exponential growth phase): Tăng trưởng pha log xảy ra khi tốc độ tăng trưởng tế bào đạt lớn nhất và duy trì không đổi trong điều kiện mật độ tế bào không bị giới hạn Giai đoạn này được xác định bằng thời gian sinh trưởng (hay thời gian nhân đôi), tương ứng với mật độ vi sinh vật tăng gấp đôi

- Pha tăng trưởng chậm (declining growth phase): Giai đoạn này xãy ra ở giai đoạn cơ chất và các chất dinh dưỡng trong môi trường nuôi cấy đã bị giảm và một hoặc nhiều nguyên tố cần thiết để tổng hợp tế bào không còn nữa Trong một

số trường hợp, tốc độ tăng trưởng bị chậm lại do sự tích lũy các sản phẩm gây ức chế đối với vi sinh vật tạo thành trong quá trình trao đổi chất ngày một nhiều thêm

- Pha ổn định (Station phase): Quá trình sinh trưởng tạm dừng ngay cả khi tế bào vẫn còn khả năng trao đổi chất Trong giai đoạn này, nồng độ sinh khối gần như duy trì không thay đổi theo thời gian Lượng tế bào mới hình thành bằng với lượng tế bào chết đi

- Pha phân hủy nội bào (endogenous phase): Trong giai đoạn này, cơ chất trong môi trường hầu như không còn nữa, nồng độ tế bào sống giảm do sự gia tăng tỷ lệ chết Sự tự phân hủy bằng enzyme của tế bào gây ra hiện tượng chết

Hình 1.1 Đồ thị về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể sinh học hiếu khí

Trong các bể xử lý nước thải vi khuẩn đóng một vai trò quan trọng hàng đầu Do đó trong các bể này chúng ta phải duy trì một mật độ vi khuẩn cao tương thích với lượng các chất ô nhiễm đưa vào bể Điều này có thể thực hiện thông qua quá trình thiết kế và vận hành Trong quá trình thiết kế chúng ta phải tính toán chính xác thời gian lưu của vi khuẩn trong bể xử lý và thời gian này phải đủ lớn để các vi khuẩn có thể sinh sản được Trong quá trình vận hành, các điều kiện cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn (pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn…) phải được điều chỉnh ở mức thuận lợi nhất cho vi khuẩn [4]

Giai đoạn 2:

Quá trình chuyển hóa cơ chất:

+ Oxy hóa và tổng hợp tế bào (quá trình đồng hóa):

CxHyOzN + NH3+ O2 xCO2 + C5H7NO2 (5)

+ Quá trình hô hấp nội bào (Quá trình dị hóa):

C5H7NO2 + 5O2 xCO2 + H2O + NH3 + O2 O2 + HNO2 HNO3 (6)

Khi không đủ cơ chất, quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng sự tự oxy hóa vâ ̣t liệu tế bào

Giai đoạn 3:

Quá trình khử nitơ:

Hình 1.2 Quá trình khử nitơ [5]

Quá trình oxy hóa ammonia thành nitrat xãy ra theo hai giai đoạn như sau:

- Đầu tiên, các vi khuẩn – Nitrosomonass oxy hóa ammonia thành nitrit:

NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O

NO 2

Hợp chất hữu

cơ chứa Nitơ

NH 4+

Tế bào nitơ hữu cơ

Một số hợp chất trung gian khác như NH2OH (hydroxylamine) được hình thành trong quá trình nitrat hóa do chu kỳ sống của chúng ngắn nên không được biểu diễn trong các phương trình phản ứng trên

Như vậy, để oxy hóa hoàn toàn NH3 thành NO3- cần 4,57g O2/g N nị oxy hóa, trongg đó cần 1,14 g O2/g N-NO2- bị oxy hóa Nếu xem xét cả quá trình tổng hợp tế bào mới, lượng oxy cần thiết sẽ ít hơn 4,57 g O2/g N vì bên cạnh nhu cầu tiêu thụ oxy từ nguồn cung cấp nhân tạo cho qus trình oxy hóa NH3, oxy còn được sử dụng

từ lượng oxy sinh ra của quá trình tiêu thụ độ kiềm và cố định CO2 và N vào sinh khối tế bào [4]

Nếu bỏ qua sự hình thành tế bào mới, lượng kiềm cần thiết để thực hiện quá trình nitrat hóa có thể được tính toán theo phương trình phản ứng sau đây:

NH4+ + HCO3- + 4CO2 + H2O  C5H7O2N + 5O2

Nồng độ nitơ, BOD, độ kiềm, nhiệt độ và các hợp chất có tính độc là những vấn đề cần quan tâm khi thiết kế các công trình nitrat hóa bằng phương pháp sinh học vi khuẩn nitrat hóa cần vi khuẩn CO2, P và các nguyên tố vi lượng để sinh trưởng Tuy nhiên, với hiệu suất sinh khối thấp, CO2 trong không khí thường đủ để cung cấp cho nhóm vi khuẩn này và P trong môi trường nước thải hầu như sẵn có Nồng độ các nguyên tố vi lượng kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn nitrat hóa trong môi

trường nuôi cấy tinh khiết bao gồm Ca = 0,5mg/l; Cu = 0,01mg/l; Mg = 0,03mg/l;

Mo = 0,001mg/l; Ni = 0,10mg/l và Zn =1,0mg/l [4]

1.2.3 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 dưỡng (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 Nitrit/Nitrate 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 bùn hoạt tính hiếu khí sinh trưởng dính bám cố định tới lớp màng biofilm Trong khi chất dinh dưỡng và oxy khuếch tán thông qua lóp ứ đọng tới lớp màng biofilm, sự phân hủy sinh học sinh ra những sản phẩm khuếch tán từ lớp màng biofilm tới hỗn hợp chất lỏng được xáo trộn trong bể bùn hoạt tính hiếu khí sinh trưởng dính bám cố định 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 [7]

Hình 1.3 Hình màng biofilm trên giá thể 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 hòa tan và nồng độ cơ chất cao thì số lượng vi sinh vật hiếu khí sẽ chiếm ưu thế Ở lớp biofilm ở sâu hơn khi nồng độ oxy và cơ chất giảm thì những vi sinh vật tùy tiện chiếm ưu thế hơn những vi sinh vật khác Trong những lớp này, quá trình Nitrate hoá 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 lóp 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 [7]

Hình 1.4 Nồng độ chất nền theo chiều sâu lớp màng

1.2.4 Phân loại quá trình sinh học hiếu khí

Công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định (IFAS) được phân loại theo tình trạng của vật liệu trong bể bùn hoạt tính hiếu khí, gồm có vật liệu lơ lững và vật liệu cố định

Có nhiều loại vật liệu dính bám và một vài trong số đó đã trở thành tiêu chuẩn trong công nghiệp Nhìn chung, vật liệu dính bám được chia làm hai loại là cố định và di động Vật liệu dính bám cố định là những vật liệu được kết trên một sợi dây hoặc quả cầu tròn Vật liệu dính bám cố định được thiết lập cấu trúc và duy trì ổn định trong bể bùn hoạt tính Vật liệu dính bám di động có thể là những khối lập phương bằng xốp hoặc những phần tử nhựa nhỏ có hình dạng tròn có rãnh

Nồng độ chất nền lớp bùn hoạt tính dính bám trên giá thể

Hỗn hợp chất lỏng

di động

Lớp chất lỏng cố định

Màng sinh học

Giá mang sinh học

Hình 1.5 Vật liệu dính bám dạng sợi và quả cầu

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật vật liệu dạng sợi

100-300-400

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật vật liệu dạng quả cầu

Tên Kích thước Nhiệt độ

làm việc Bề mặt riêng

Độ rỗng xốp

Áp suất làm việc

Vật liệu chế tạo Quả cầu 550x500x450mm 4 -500C 200 – 220

m2/m3 >93% 1 – 2 bar PVC

Hình 1.6 Vật liệu dính bám khối lập phương bằng xốp và dạng tròn có rãnh

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật vật liệu dạng tròn có rãnh

Tên Vật liệu chế tạo Đường kính Nhiệt độ làm việc Bề mặt riêng Giá thể đệm

HPDE 25mm 5 – 600C 500 - 1200 2 3

A Vật liệu dính bám cố định

Mặc dù đã có thí nghiệm với nhiều loại vật liệu màng cố định nhưng loại phổ biến trên thị trường là loại vật liệu dạng sợi Vật liệu dạng sợi được tạo thành từ việc đan sợi với những cái móc lồi ra, cung cấp bề mặt cho vi sinh vật phát triển Vật liệu dính bám được sản xuất từ vật liệu polyvinyl, polyester, hoặc polyethylene

Vật liệu dính bám dạng sợi được sử dụng cho quá trình khử BOD (cBOD), quá trình nitrat hóa và trong một phạm vi nhất định có thể có quá trình khử nitrat Nhìn chung, vật liệu dính bám được đặt trong vùng hiếu khí của quá trình bùn hoạt tính

để tăng hiệu quả khử BOD và quá trình nitrat hóa Nitrat được tạo ra trong vùng hiếu khí, trên bề mặt của vật liệu dính bám khuếch tán xuống tầng thiếu khí của màng sinh học khiến cho quá trình khử nitrat xảy ra Lượng khử nitrat khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ oxy hòa tan và lượng carbon sẵn có Lượng nitrat có thể bị khử đáng kể

B Vật liệu dính bám di động bằng nhựa

Đã có nhiều ứng dụng đối với vật liệu dính bám cố định bằng nhựa trong quá trình bùn hoạt tính Mặc dù vật liệu dính bám cố định bằng nhựa đã có một số ứng dụng thành công nhất định trong công nghiệp nhưng xu hướng ứng dụng trong đô thị là vật liệu dính bám di động bằng nhựa

Có nhiều nhà máy sản xuất loại vật liệu dính bám này Mặc dù mỗi nơi có những đường kính đặc trưng riêng nhưng hình dạng của các nơi đều có hình tròn có rãnh Sinh khối tăng trưởng trên bề mặt, nhưng bị mài mòn từ bề mặt bên ngoài của vật liệu dính bám, để lại sinh khối hoạt động bên trong của vật liệu

Với trọng lượng riêng nhỏ hơn trong nước, vật liệu dính bám được phân bố khắp nơi trong hỗn hợp chất lỏng nhờ quá trình thổi khí trong bể hiếu khí hoặc máy khuấy chìm trong bể thiếu khí Những loại vật liệu dính bám này làm việc với cả bọt khí thô và bọt khí tinh Nhựa polyethylene với mật độ lớn, dưới điều kiện vận hành bình thường, sẽ không bị hỏng hoặc không cần thay thế thường xuyên

1.2.5 Ưu điểm và khuyết điểm của công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định

Theo tài liệu về Biofilm Reactors của Liên bang môi trường nước vào năm 2010, công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định có các ưu điểm và khuyết điểm sau:

- Thực hiện đồng thời quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa;

- Cải thiện sự thu hồi từ quá trình xáo trộn

❖ Khuyết điểm

- Cần định vị lại các vật liệu dính bám;

- Việc kết hợp với khung giữ vật liệu dính bám sẽ khiến cho tăng tổn thất áp lực

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học

1.3.1 Quá trình nitrate hóa

Quá trình nitrate hóa bằng phương pháp sinh học xảy ra theo 2 giai đoạn, trong đó N-NH4+ bị oxi hóa thành N-NO2- và N-NO2- tiếp tục bị oxi hóa thành N-NO3- Quá trình nitrate hóa được áp dụng trong xử lý nước thải nhằm hạn chế ảnh hưởng của ammonia đến hiện tượng giảm nồng độ oxi hòa tan trong nguồn nước và gây độc đối với cá, giúp kiểm soát hiện tượng phú dưỡng hóa và kiểm soát nitơ trong nước thải sau xử lý đạt yêu cầu tái sử dụng

Cũng tương tự như quá trình khử chất hữu cơ, quá trình nitrat hóa có thể thực hiện trong thiết bị sinh học tăng trưởng dạng lơ lửng và dính bám Khi sử dụng quá trình tăng trưởng lơ lửng, phương án thường áp dụng là nitrat hóa cùng với khử chất hữu

cơ trong hệ thống một giai đoạn, gồm có bể thổi khí, bể lắng đợt 2 và hệ thống tuần hoàn bùn Khi nước thải có chứa thành phần có khả năng gây độc và ức chế đối với

vi sinh vật nitrat hóa cao, hệ thống hai giai đoạn được áp dụng Hệ thống này gồm hai bể thổi khí và hai bể lắng nối tiếp nhau Cụm bể thồi khí và lắng đầu tiên thường được vận hành với thời gian lưu bùn ngắn để khử chất hữu cơ và các hợp chất có tính độc vi sinh vật nitrat hóa Nhờ đó quá trình nitrat hóa có thể xảy ra hiệu quả ở giai đoạn sau Vì vi khuẩn nitrat hóa có tốc độ tăng trưởng chậm hơn rất nhiều so với vi khuẩn dị dưỡng, các hệ thống được thiết kế để thực hiện quá trình nitrat hóa thường có thời gian lưu nước và thời gian lưu bùn dài hơn nhiều so với các hệ thống được thiết kế để xử lý chất hữu cơ

Trong các hệ thống với vi sinh vật tăng trưởng dạng dính bám được sử dụng để thực hiện quá trình nitrat hóa, hầu hết chất hữu cơ phải bị khử hết trước khi vi sinh vật nitrat hóa phát triển Vi khuẩn dị dưỡng có hiệu suất sinh khối cao hơn và do đó có thể chiếm ưu thế trên bề mặt biofilm hơn so với vi khuẩn nitrat hóa Quá trình nitrat hóa được thực hiện trong thiết bị sinh học tăng trưởng dính bám sau khi đã khử chất hữu cơ hoặc trong hệ thống được thiết kế riêng chỉ để thực hiện quá trình nitrat hóa [8]

❖ pH

Quá trình nitrat hóa xảy ra hiệu quả khi pH dao động 7,5 – 8,6 và tốc độ nitrat hóa

có thể sẽ thấp khi pH giảm Theo một số nghiên cứu tại pH = 6,5 cho thấy tốc độ nitrat hóa chỉ đạt 60% so với ở pH = 7,5 Đối với mô hình nuôi cấy vi khuẩn chưa thích nghi cho thấy pH = 6,9 tốc độ khử bằng 84% ở pH = 7,9 tại nhiệt độ 20oC, tốc

độ nitrat hóa ở pH = 6,8 bằng 42% ở pH= 7,8 tại nhiệt độ 15oC Một nghiên cứu về ảnh hưởng của pH đến chủng Nitrosomonas được phân lập từ nước thải bùn hoạt tính bằng phương pháp pha loãng cho giá trị pH tốt nhất để nitrosomonas xảy ra khoảng 7,6 – 8,0 và pH tốt nhất cho quá trình nitrat hóa bởi vi khuẩn Nitrobacter là

7,7 - 8,8 Theo nghiên cứu của Hofman và Lees (1953), giá trị pH tối ưu cho quá trình oxy hóa ammonia bởi vi khuẩn nitrosomonas là 8,3 và tỷ lệ này sẽ giảm đến 0 tại pH là 9,6 [4].

❖ Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn nitrat hóa theo tỷ lệ thuận Nhiệt độ ảnh hưởng đến hệ số bán bảo hòa Kn của quá trình nitrate hóa Knowles và cộng sự (1965) đã chỉ ra mối quan hệ giữa Kn và nhiệt độ theo công thức sau [9]:

148 , 1

Bảng 1.6 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại [10]

Tài liệu tham khảo n ,max theo nhiệt độ n ,max (ngày) -1

35oC và nhiệt độ tối ưu cho quá trình này là ở 30oC

Đối với các ảnh hưởng của nhiệt độ đến vi khuẩn trong quá trình nitrat hóa và khử nitrat, nhiệt độ tối ưu của chủng nitrosomonas được xác định là 30oC, có thể lên đến

42oC và điểm nhiệt độ gây chết của loại vi khuẩn này dao động từ 54 - 58oC [11]

Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng của vi khuẩn nitrat xuất hiện trong khoản 28 –

36oC, đối với nitrosomonas Ngoài ra, nếu quá trình nitrat hóa xảy ra trong bùn hoat

tính, nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển là 15oC – 35oC, tuy nhiên khi nhiệt độ dưới

15oC tỷ lệ nitrat hóa giảm mạnh và giảm đến 50% khi nhiệt độ ở 12 oC

Trong khi đó, tốc độ tăng trưởng cho vi sinh vật thực hiện quá trình nitrat hóa theo nghiên cứu của Sutton và cộng sự dao động trong khoảng 7 – 26oC Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy giảm tốc độ tăng trưởng giảm 50% tại 5oC và giảm 21% tại 7oC

so với tốc độ tăng trưởng ở 26oC

❖ Nhu cầu oxy (DO)

Nồng độ DO cho quá trình nitrat hóa xảy ra hiệu quả là DO> 2 mg/L Schoberl và Engel (1964) đánh giá khả năng ảnh hưởng của nồng độ DO đến quá trình nitrat hóa, loài Nitrosomonas là độc lập với nồng độ DO > 1,0 mg/l đối với Nitrobacter tốc độ tăng trưởng là độc lập DO > 2mg/L Theo nghiên cứu của Painter (1970) hệ

số bão hòa của DO cho nitrosomonas đã được cô lập trong bùn hoạt tính là 0,3 mg/L, cũng theo nghiên cứu cho thấy nồng độ DO cần thiết cho quá trình nitrat hóa

ít nhất là 0,3 mg/L (Dowing và Scragg, 1958) Laudelout và cộng sự (1974) sử dụng

hệ số bán bão hòa là 0,5 mg/L và 2,0 mg/l của vi sinh vật nitrosomonas và nitrobacter trong mô hình động cho quá trình nitrat hóa Quá trình oxy hóa nitrite bị

ức chế ở nồng độ DO là 0,5 mg/L, trong khi oxy hóa ammonia không bị ức chế trong thiết bị phản ứng tăng trưởng lơ lửng (Hanaki và cộng sự, 1990) Nghiên cứu của Downing và cộng sự (1964); Wild và cộng sự (1971) trên cho thấy khi nồng độ

DO > 1mg/l, tốc độ nitrate hóa không bị ảnh hưởng Trái lại, Wuhrma (1963) cho rằng ở nồng độ DO = 4 - 7 mg/l, tốc độ nitrate hóa không bị ảnh hưởng, nhưng khi

DO = 1mg/l, tốc độ bằng 90% tốc độ ở nồng độ DO cao hơn Okun (1949) và Haug

và McCarty (1971) cho thấy vi khuẩn nitrate hóa không bị ảnh hưởng khi nồng độ

DO  3 mg/l

❖ Độ kiềm

Trong suốt quá trình nitrat hóa, cần duy trì liều lượng kiềm là 7,14 mgCaCO3 cho mỗi mg N-NH4+ bị oxy hóa Thiếu kiềm quá trình nitrat hóa sẽ ngừng lại Liều lượng kiềm thêm vào phụ thuộc vào nồng độ ammonia và nồng độ kiềm có sẵn

trong nước thải cần xử lý Nồng độ kiềm cần duy trì trong khoảng 70 - 80 mgCaCO3/l còn lại trong nước thải sau khi quá trình nitrate hóa kết thúc là cần thiết

❖ Nồng độ ammonia

Quá trình nitrate hóa cũng bị ức chế bởi NH3 không bị ion hóa hoặc NH3 tự do và axit HNO2 không phân ly Ảnh hưởng của những thành phần này phụ thuộc vào tổng nồng độ của các thành phân nitơ có trong nước thải, nhiệt độ và pH Ở 200C và pH=7, nồng độ NH3 =100mg/L có thể ức chế quá trình oxy hóa NH4+ và ở nồng độ 20mg/L có thể ức chế quá trình oxy hóa NO2-

❖ Chất độc hại

Vi khuẩn nitrate hóa rất nhạy cảm với nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ ở nồng độ thấp hơn rất nhiều so với nồng độ gây ảnh hưởng đối với vi sinh vật dị dưỡng Trong nhiều trường hợp, quá trình nitrate hóa gần như bị ức chế hoàn toàn mặc dù vẫn quan sát thấy vi khuẩn vẫn còn sống Các chất hữu cơ có tính độc đối với vi khuẩn nitrate hóa có thể kể đến bao gồm (Hockenbury và Grady, 1977 ; Sharma và Ahlert, 1977 ; Blum và Speece, 1991) : dung môi hữu cơ, amine, protein, tannin, các hợp chất của phenol, rượu, cyanua, ete, carbamate và benzene

Kim loại nặng cũng ảnh hưởng đến vi khuẩn nitrate hóa Nghiên cứu của Skinner và Walker (1961) đã chỉ ra rằng quá trình oxy hóa NH4+ bị ức chế hoàn toàn khi nồng

độ nickel = 0,25 mg/l, crôm = 0,25mg/l, đồng = 0,1 - 0,5 mg/l

1.3.2 Quá trình khử nitrat

Quá trình khử nitrat thành NO, N2O và N2 gọi là quá trình khử nitrat Quá trình khử nitrat bằng phương pháp sinh học là một phần trong công nghệ khử nitơ bao gồm quá trình nitrat hóa và khử nitrat So với các công nghệ xử lý bằng phương pháp hóa học và hóa lý, công nghệ xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học thường rẻ tiền hơn

và được ứng dụng rộng rãi hơn Hai cơ chế chính khử nitơ trong quá trình sinh học

là quá trình đồng hóa và quá trình dị hóa Quá trình khử nitrat đồng hóa liên quan

đến việc khử nitrat thành ammonia được sử dụng để tổng hợp tế bào mới Quá trình đồng hóa xảy ra khi trong nước thải không có sẵn NH4+ và không phụ thuộc vào

DO Trái lại, quá trình khử nitrat dị hóa hay khử nitrat bằng phương pháp sinh học liên quan đến chuỗi vận chuyển electron, trong đó nitrit và nitrat được sử dụng làm chất nhận electron để oxy hóa các chất cho electron hữu cơ và vô cơ [4]

1.3.2.1 Phương trình cân bằng tỷ lượng

Quá trình khử nitrat bằng phương pháp sinh học bao gồm quá trình oxy hóa các cơ chất hữu cơ trong nước thải sử dụng nitrit hoặc nitrat làm chất nhận electron thay vì oxy Khi không có mặt DO hoặc trong điều kiện giới hạn về nồng độ DO, enzyme khử nitrat giúp chuyển hydro và electron đến nitrat như chất nhận electron tạm thời Các phản ứng khử nitrat liên quan đến các bước chuyển từ NO3- thành NO2-, NO,

N2O cuối cùng thành N2:

NO3-  NO2-  NO  N2O  N2

Trong quá trình khử nitơ bằng phương pháp sinh học, chất nhận electron là một trong ba nguồn sau đây: (1) bsCOD trong nước thải cần xử lý, (2) bsCOD tạo ra từ quá trình phân hủy nội bào và (3) một nguồn bên ngoài như methanol hoặc acetate

Chất hữu cơ trong nước thải

C10H19O3N + 10 NO3-  5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 10OH

-Methanol

6NO3- + 5CH3OH  5CO2 + 3N2 + 7H2O+ 6OH

-Acetate

8NO3- + 5CH3COOH  10CO2 + 4N2 + 6H2O+ 8OH

-Trong tất cả các phản ứng khử nitrat với vi sinh vật dị dưỡng, mỗi đương lượng

NO3- bị khử đều tạo ra một đương lượng kiềm tương ứng hay 3,57 g kiềm (tính theo

CaCO3)/g N-NO3- bị khử Trong khi đó, quá trình nitrat hóa lại tiêu thụ độ kiềm Để oxy hóa 1 g N-NH4+ cần cung cấp 7,14 g độ kiềm (tính theo CaCO3) Như vậy nhờ quá trình khử nitrat, có thể giảm được một nữa lượng độ kiềm cần bổ sung cho quá trình nitrat hóa

1.3.2.2 Các yếu tố ảnh hướng đến quá trình khử nitrate

❖ Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình khử nitrate sinh học

Nồng độ chất nhận eclectron hiện diện gồm nitrate, nitrite, DO và sulfate Sự hiện diện của DO phải loại trừ trước khi tiến hành khử nitrate

- Bản chất tự nhiên của chất cho electron: hợp chất hữu cơ được vi sinh vật sử dụng làm nguồn electron cho trong quá trình đổi năng lượng cũng như nguồn carbon cho tổng hợp tế bào Những hợp chất vô cơ như H2 và S2- chỉ cung cấp electron cho trao đổi năng lượng

- Mức độ khử nitrate: sự thiếu chất hữu cơ làm cho quá trình chuyển đổi bị ngưng, dẫn đến nitrate bị loại bỏ không hoàn toàn

- Ảnh hưởng của tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn khử nitrate đến nhu cầu chất hữu cơ Ảnh hưởng này đáng kể đối với các hệ thống sử dụng nguồn carbon

bổ sung từ bên ngoài

❖ Loại và nồng độ chất hữu cơ chứa cacbon

Chất hữu cơ hòa tan, phân hủy sinh học nhanh thúc đẩy tốc độ khử nitrate nhanh nhất Mặc dù methanol được sử dụng phổ biến, nhưng Monteith và cộng sự, 1980 tìm thấy 22- 30 loại nước thải công nghiệp như chất thải bia và cồn rượu thúc đẩy tốc độ khử nitrate hóa nhanh hơn methane

❖ DO

Quá trình khử nitrate xảy ra trong điều kiện thiếu khí nên sự hiện diện DO ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả quá trình vì sự hiện diện của oxy ức chế các enzyme khử nitrite, làm chậm tốc độ khử nitrite Oxy ức chế các enzyme khử nitrite mạnh

hơn các enzyme khử nitrate, nhưng quá trình vẫn có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí như trường hợp của mương oxy hóa khử nitơ

Theo các nghiên cứu của Skerman và MacRae (1957); Terai và Mori (1975) cho

biết loài Pseudomonas bị ức chế ở DO  0.2 mg/l Nelson và Knowles (1978) cho

biết khử nitrate bị dừng khi DO là 0.13 mg/l Wheatland và cộng sự (1959) cho thấy tốc độ khử nitrate ở DO = 0.2 mg/l chỉ bằng một nửa tốc độ khử nitrate ở DO là 0 mg/l DO tăng lên 2 mg/l thì tốc độ khử nitrate chỉ bằng 10% ở DO là 0 mg/l

❖ Độ kiềm và pH

Quá trình khử nitrate sinh ra độ kiềm, axit carbonic chuyển thành bicarbonate Độ kiềm tạo ra trong phản ứng khử nitrate làm tăng pH, thay vì bị giảm trong phản ứng nitrate hóa Trái ngược với vi khuẩn nitrate hóa, người ta ít quan tâm đến ảnh hưởng

pH lên tốc độ khử nitrate [4]

Một số nghiên cứu xác định pH tối ưu cho quá trình nằm giữa 7 và 8 , tốc độ quá trình khử nitrate không bị ảnh hưởng đáng kể Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Dawson và Murphy, 1972 cho biết tốc độ khử nitrate ở pH 6 và 8 bằng một nửa ở

pH 7 cho cùng một mẻ nuôi cấy

CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Khảo sát công trình xử lý nước thải hiện hữu chợ đầu mối nông sản thực phẩm Bình Điền

2.1.1 Nguồn phát sinh nước thải

Thu thập số liệu về nguồn phát sinh nước thải tại chợ bằng cách khảo sát thực tế các nguồn dẫn nước vào hố thu tại trạm xử lý nước thải, khảo sát thực địa về hệ thống thoát nước bao gồm mạng lưới thoát nước và trạm xử lý

Kết quả của quá trình khảo sát cho thấy nước thải của chợ Bình Điền phát sinh chủ yếu từ các nhà lồng chợ Ngoài các nhà lồng chợ, nhà điều hành, căn tin và các khu

vệ sinh cũng là các nguồn phát sinh nước thải của chợ Bình Điền.Vào mùa mưa, trạm xử lý nước thải còn tiếp nhận nước mưa chảy tràn vào cống thoát nước thải của chợ Nguồn phát sinh nước thải chợ như:

- Nhà lồng A: ngành hàng kinh doanh thực phẩm công nghệ;

- Nhà lồng B: ngành hàng kinh doanh rau – củ - quả, nấm gia vị;

- Nhà lồng C: ngành hàng kinh doanh hoa tươi;

- Nhà lồng D: ngành hàng kinh doanh nông sản, cá đồng, hải sản phụ;

- Nhà lồng E: ngành hàng kinh doanh thủy hải sản khô;

- Nhà lồng F: ngành hàng kinh doanh thủy hải sản;

- Nhà lồng H: ngành hàng kinh doanh thịt gia súc, gia cầm;

2.1.2 Lưu lượng nước thải

Lưu lượng và thành phần là hai thông số quan trọng để lựa chọn công nghệ xử lý, phương án thiết kế, kích thước công trình và số lượng nhân công vận hành

Lưu lượng nước thải của chợ Bình Điền được xác định thông qua đồng hồ đo lưu lượng đặt trên đường ống dẫn nước thải sau xử lý ra nguồn tiếp nhận

Theo như công suất thiết kế thì trạm xử lý nước thải của chợ Bình Điền có công suất là 2.500 m3/ ngày đêm Tuy nhiên, kết quả theo dõi đồng hồ đo lưu lượng nước thải cho thấy, lưu lượng nước thải mà trạm tiếp nhận dao động trong khoảng 1920 -

2310 m3/ngày đêm (Hình 2.1)

Hình 2.1 Biến thiên lượng nước thải mà trạm tiếp nhận theo ngày

2.1.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải hiện hữu của chợ Bình Điền

Hình 2.2 Sơ đồ hiện trạng dây chuyền công nghệ HTXLNT của chợ Bình Điền

bơm nước thải

(2) Song chắn rác 1 (thô) được đặt tại phía trong hố thu

1 (3) Hố thu 1 được đặt ngoài trạm xử lý nước thải, gần các nhà lồng chợ

(4) Song chắn rác 2 (thô) được đặt phía trong hố thu 2 (5) Hố thu 2 được đặt trong trạm xử lý nước thải (6) Lưới chắn rác (tinh) được đặt phía trên bể điều hòa (1) Nước thải vào trạm xử lý nước thải phát sinh từ các nhà lồng chợ, khu vệ sinh, nhà quản lý và nước mưa chảy tràn

Nước thải đầu vào (1)

Song chắn rác 1(thô) (2)

Bể điều hòa

Bể lắng đứng đợt 1

Bể bùn hoạt tính hiếu khí dính bám

➢ Song chắn rác 1 (thô) và hố thu 1

Song chắn rác có nhiệm vụ loại bỏ chất thải kích thước lớn, tránh tắc nghẹt bơm, đường ống nhằm đảm bảo điều kiện làm việc ổn định cho toàn hệ thống Nếu phân loại theo phương pháp làm sạch thì song chắn rác 1 (thô) là song chắn rác cơ giới Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn thiết kế đối với song chắn rác cơ giới thì góc nghiêng của thanh chắn so với phương ngang phải từ 75o - 80o thì quá trình tách rác sẽ đạt hiệu quả tốt nhất Thực tế, góc nghiêng của thanh chắn so với phương ngang của song chắn rác 1 chỉ khoảng 60o nên hiệu quả tách rác không hiệu quả

Nước thải qua song chắn rác 1 (thô), vào hố thu 1 Tại đây có đặt 3 bơm chìm (công suất mỗi bơm 12,5 kW) để làm nhiệm vụ bơm nước thải về trạm xử lý

➢ Song chắn rác 2 (thô) và hố thu 2

Nước thải từ hố thu 1 được bơm về trạm xử lý nước thải, qua song chắn rác 2 (thô), vào hố thu 2 Phân loại theo phương pháp làm sạch thì song chắn rác 2 (thô) là song chắn rác thủ công Các thanh chắn trong thanh chắn rác 2 không có độ nghiêng theo phương ngang thích hợp theo tiêu chuẩn thiết kế song chắn rác thủ công là 45o -

60o Khoảng cách giữa các khe lớn nên hiệu quả tách rác không hiệu quả, vẫn còn nhiều rác lọt qua song chắn rác 2

Nước thải từ hố thu 2 được bơm lên bằng đường ống Inox Ø168 vào ống góp chung Ø300 đểdẫn qua 2 lưới chắn rác (tinh) vào bể điều hòa

➢ Lưới chắn rác (tinh)

Nước thải từ hố thu 2 được dẫn tiếp tục qua 2 lưới chắn rác tinh dạng trống quay, vào bể điều hòa Công suất của một lưới chắn rác tinh là 0,5 HP, hoạt động theo bơm nhúng chìm bơm nước từ hố thu 2 lên bể điều hòa.Lưới chắn rác tinh hiện đang hoạt động quá công suất thiết kế Theo quan sát tại trạm xử lý nước thải, sau khi qua lưới chắn rác (tinh), vẩy cá vào bể điều hòa vẫn còn rất nhiều.Kích thước khe của lưới chắn rác tinh quá lớn cho rác nhỏ nhưng lại quá nhỏ cho rác lớn Chính

vì thế gây ảnh hưởng đến hiệu quả tách rác của lưới chắn rác tinh

➢ Bể điều hòa

Bể điều hòa có chiều rộng 15,65 m; chiều dài 20,15 m; chiều cao mực nước trong

bể là 4,2 m; chiều cao từ mực nước đến tràn bể là 0,3 m và chiều cao từ đáy đến nắp

bể là 4,6 m Nước từ bể điều hòa được bơm sang bể lắng đợt 1 bằng ống PVC 220 Với công suất thiết kế 2.500 m3/ngày đêm (104,2 m3/giờ) nên thời gian lưu nước dài nhất trong bể điều hòa là 23 giờ Tại bể điều hòa có hệ thống phân phối khí nhằm tránh lắng cặn, tránh phân hủy kị khí, hòa trộn đều nước thải với nhau Vì nồng độ

SS trong nước thải đầu vào nhỏ hơn 500 mg/L nên việc xáo trộn bằng khí là hoàn toàn hợp lý Bể điều hòa cũng phải tiếp nhận một lượng bùn từ bể lắng đợt 2 chuyển qua Điều này khiến cho SS trong bể điều hòa tăng lên đáng kể

➢ Bể lắng đứng đợt 1

Nhiệm vụ của bể lắng đứng đợt 1 phụ thuộc vào công nghệ phía sau Vì trạm xử lý nước thải chợ Bình Điền sử dụng công nghệ sinh học hiếu khí tăng trưởng dính bám

cố định nên bể lắng đứng đợt 1 có mục đích là tách các chất hữu cơ không hòa tan

ra khỏi nước thải nhằm tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo Để quá trình bùn hoạt tính hiếu khí hoạt động hiệu quả thì đòi hỏi nồng độ SS vào bể bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định phải nhỏ hơn 150 mg/L Thời gian lưu nước của bể lắng đứng đợt 1 là 1,93 giờ, phù hợp với thời gian lưu nước cần thiết của bể lắng đứng đợt 1 (1,5 - 2,5 giờ)

Tại bể lắng đợt 1 có hiện tượng bùn nổi lên rất nhiều, tạo thành lớp ván dày trên bề mặt bể Nguyên nhân của hiện tượng này là do chế độ xả bùn chưa hợp lý, khiến cho bùn ở đáy bể lắng phân hủy kị khí, nổi lên

➢ Bể bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định

Bể bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng dính bám cố định được thiết kế nhằm kết hợp khoáng hóa chất hữu cơ kết hợp với chuyển hóa chất dinh dưỡng (nitrat hóa) dưới điều kiện hiếu khí và quá trình khử nitrat trong điều kiện thiếu khí