Nghiên cứu xử lý COD trong nước thải sinh hoạt phân tán bằng hệ AAO cải tiến

--- PHAN THỊ HUÊ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ COD TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT PHÂN TÁN BẰNG HỆ AAO CẢI TIẾN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn k

-

PHAN THỊ HUÊ

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ COD TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT PHÂN TÁN

BẰNG HỆ AAO CẢI TIẾN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: HÓA CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học:

ThS Lê Cao Khải, Khoa Hóa Học – Trường

Đại Học Sư Phạm Hà Nội 2

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thiện chương trình Đại học và thực hiện tốt khóa luận tốt

nghiệp, em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình của các quý Thầy,

Cô của trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 và các Thầy, Cô của Viện Công

nghệ Môi Trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam

Em xin cảm ơn Thầy giáo hướng dẫn ThS Lê Cao Khải đã dành thời

gian và tâm huyết để hướng dẫn em thực hiện tốt khóa luận tốt nghiệp

Đồng thời em xin cảm ơn các Thầy, Cô của trường Đại học sư phạm

Hà Nội 2 đặc biệt là các thầy cô đã dạy và hướng dẫn em trong thời gian em

học tại trường

Em xin cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường và các Thầy, Cô trong

Khoa Hóa học đã tạo điều kiện tốt nhất để em học tập và hoàn thiện tốt khóa

học

Em xin cảm ơn các anh, chị, các Thầy, Cô thuộc Viện Công nghệ Môi

Trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện

cho em thực nghiệm tại đây để hoàn thành tốt khóa luận

Em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp theo đúng tiến độ của nhà

trường đề ra với cố gắng và sự nhiệt tình của bản thân, tuy nhiên em vẫn

không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp của

các thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp được hoàn thiện tốt hơn

Hà Nội, Ngày 20 tháng 4 năm 2014

Sinh viên

Phan Thị Huê

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung mà tôi đã trình bày trong khoá luận tốt

nghiệp này là kết quả quá trình nghiên cứu, tìm tòi học hỏi của bản thân dưới

sự chỉ đạo của giáo viên hướng dẫn ThS Lê Cao Khải Những kết quả

nghiên cứu trong khoá luận chưa từng được công bố tại bất cứ công tình

nghiên cứu nào

Hà Nội, ngày 20 tháng 4 năm 2014

Sinh viên

Phan Thị Huê

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT PHÂN TÁN 2

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt 2

1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 2

1.1.2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt 2

1.1.3 Tác hại đến môi trường 5

1.1.4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải 6

1.2 Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán 7

1.2.1 Các phương pháp được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt 7

1.2.2 Một số mô hình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán 10

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 27

2.2.1 Phương pháp tài kiệu kế thừa 27

2.2.2 Phương pháp phân tích 27

2.2.3 Phương pháp thực nghiệm 29

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31

3.1 Đặc trưng của nước thải sinh hoạt trong nghiên cứu 31

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng COD đến hiệu suất xử lý COD 32

3.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ COD đến hiệu suất xử lý COD được thể hiện

ở hình 3.1 32

3.2.2 Ảnh hưởng của tải lượng COD vào đến hiệu suất xử lý COD tổng được biểu diễn ở hình 3.2 33

3.3 Ảnh hưởng của DO đến hiệu quả xử lý COD 34

3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả xử lý COD 34

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ LỤC 38

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ UASB

Hình 1.2: Bể SBR hoạt động theo 5 pha

Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ JKS

Hình 1.4: Sơ đồ dây chuyền công nghệ với MBR

Hình 1.5: Sơ đồ kiểu đặt ngập và kiểu đặt ngoài của môđun màng MBR

Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt Biofilter

Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ Anoxic- Oxic

Hình 2.1: Hệ thống thiết bị thí nghiệm AAO

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm

Hình 3.1: Mối quan hệ giữa COD vào, ra và hiệu suất xử lý COD

Hình 3.2: Ảnh hưởng của tải lượng CODvào đến hiệu suất xử lý COD tổng

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Lượng phát thải sinh học bình quân của con người trong ngày xả

vào hệ thống thoát nước (theo quy định của TCXD 51:2007)

Bảng 1.2: Thành phần nước thải sinh họat phân tích theo các phương pháp của APHA

Bảng 1.3: Quy chuẩn Việt Nam về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT

Bảng 1.4: Một số ưu điểm của công nghệ AAO & MBR

Bảng 3.1: Đặc trưng của nước thải trong nghiên cứu

Bảng 3.2: Tóm tắt kết quả xử lý COD ở các chế độ thí nghiệm

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

AAO Thiết bị công nghệ yếm khí, thiếu khí, hiếu

khí

(Anaerobic Anoxic Oxic)

BOD5 Nhu cầu oxy hóa sinh học (5 ngày)

(Biological Oxyzen Demand)

COD Nhu cầu oxy hóa hoc

(Chemical Oxyzen Demand)

(Dissolved Oxyzen)

(Membrane Biological Reactor)

QCNV 14:2008/BTNMT : Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải

(Squencing Biological Reactor)

(Upflow Anearobic Sludge Blanket)

MỞ ĐẦU

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người Nước trong tự

nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển, vịnh, sông, hồ, ao, suối, nước

ngầm, hơi nước ẩm trong đất và trong khí quyển Trên trái đất khoảng 97% là

nước mặn, 2-3% là nước ngọt, nó chiếm một tỷ lệ rất nhỏ Nước ngọt dạng

lỏng thường ở các tầng ngầm, chiếm khoảng 2,24% tổng lượng nước ngọt Như

vậy, chỉ có khoảng 0,03% lượng nước trên hành tinh là có thể sử dụng được

Nước cần cho mọi sự sống và phát triển Nước giúp cho các tế bào sinh

vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và tạo nên các tế bào

mới Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống

Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và

dịch vụ Sau khi sử dụng nước trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ

khác nhau Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của

công nông nghiệp Đã để lại nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô

nhiễm môi trường nước Vấn đề này đang được nhiều sự quan tâm của mọi

người, mọi quốc gia trên thế giới

Ở nước ta hiện nay phần lớn nước được thải ra sông hồ mà chưa qua xử

lý Vì vậy, dẫn đến tình trạng các con sông đó bị ô nhiễm bốc mùi khó chịu,

làm mất cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người

Hiện nay, người ta đã đưa ra nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh

hoạt Một trong những phương pháp đó là xử lý nước thải bằng phương pháp

sinh học Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường, trong bản khoá luận

này bước đầu chúng tôi thực hiện đề tài “ Nghiên cứu xử lý COD trong

nước thải sinh hoạt phân tán bằng hệ AAO cải tiến “

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT PHÂN TÁN

1.1 Tổng quan về nước thải sinh hoạt

1.1.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt

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

đích sinh hoạt của cộng đồng: Tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…

Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện,

chợ, và các công trình công cộng khác Lượng nước thải sinh hoạt của một

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

thống thoát nước Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt cho một khu dân cư phụ

thuộc vào khả năng 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 và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính

trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn Nước

thải sinh hoạt ở các trung tâm đô thị thường thoát bằng hệ thống thoát nước

dẫn ra các sông rạch, còn các vùng ngoại thành và nông thôn do không có hệ

thống thoát nước nên nước thải thường được tiêu thoát tự nhiên vào các ao hồ

hoặc thoát bằng biện pháp tự thấm

1.1.2 Thành phần và đặc tính nước thải sinh hoạt

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ

sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: Cặn bã từ nhà bếp,

các chất rửa trôi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà

Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học,

ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh vật và vi trùng gây bệnh rất

nguy hiểm Chất hữu cơ chứa trong nước thải bao gồm các hợp chất như

protein (40-50%) hydrat cacbon (40-50%) Nồng độ chất hữu cơ trong nước

thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150-450mg/l theo trọng lượng khô Có

khoảng 20-40% chất hữu cơ khó bị phân huỷ sinh học Ở những khu dân cư

đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không được xử lý

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

Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một

lượng chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh

dưỡng Ở nước ta Tiêu chuẩn TCXD 51:2007 quy định về lượng phát thải

sinh hoạt bình quân của con người xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày

theo bảng 1.1 sau đây

Bảng 1.1: Lượng phát thải sinh học bình quân của con người trong một

ngày xả vào hệ thống thoát nước (theo quy định của TCXD 51:2007)

BOD5 của nước thải đã lắng 30,35

Phốt phát (PO4

Lượng nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc

điểm hệ thống thoát nước điều kiện trang thiết bị vệ sinh và có thể tham

khảo theo bảng 1.2 sau đây

Bảng 1.2: Thành phần nước thải sinh họat phân tích theo các phương

pháp của APHA (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử

lý nước thải, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật)

15

50

0

-

Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau:

COD=500 mg/l, BOD5=250 mg/l, SS=220 mg/l, photpho=8 mg/l, nitơ NH3 và

nitơ hữu cơ=40 mg/l, pH=6.8, TS= 720mg/l

Như vậy, nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá

cao, đôi khi vượt cả yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học Thông thường các

quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD5:N:P =

100:5:1

Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh hoạt là không phải tất cả

các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và khoảng 20-40%

BOD thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn

1.1.3 Tác hại đến môi trường

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 hoá, 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 đọng 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 của thuỷ sinh vật nước

- Vi trùng gây bệnh: Gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như

tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,…

- Amoni, P: Đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng độ

trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá, 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

1.1.4 Bảo vệ nguồn nước mặt khỏi sự ô nhiễm do nước thải

Nguồn nước mặt là sông hồ, kênh rạch, suối, biển, … Nơi tiếp nhận

nước thải từ khu dân cư, đô thị, khu công nghiệp hay các xí nghiệp công

nghiệp Một số nguồn nước trong số đó là nguồn nước ngọt quý giá, sống còn

của đất nước, nếu để bị ô nhiễm do nước thải thì chúng ta phải trả giá rất đắt

và hậu quả không lường hết Vì vậy, nguồn nước phải được bảo vệ khỏi sự ô

nhiễm do nước thải

Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa

xử lý xả vào nguồn nước làm thay đổi các tính chất hoá lý và sinh học của

nguồn nước Sự có mặt của các chất độc hại xả vào nguồn nước sẽ làm phá vỡ

cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch

của nguồn nước Khả năng tự làm sạch của nguồn nước phụ thuộc vào các

điều kiện xáo trộn và pha loãng của nước thải với nguồn Sự có mặt của các vi

sinh vật, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh, đe dọa tính an toàn vệ sinh nguồn

nước

Biện pháp được coi là hiệu quả nhất để bảo vệ nguồn nước là:

 Hạn chế số lượng nước thải xả vào nguồn nước

 Giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải theo qui địng bằng cách

áp dụng công nghệ xử lý phù hợp đủ tiêu chuẩn xả ra nguồn nước

Ngoài ra, việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải

trong chu trình kín có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

Và một vấn đề đặt ra yêu cầu chất lượng nước thải sau khi xử lý phải

đạt tiêu chuẩn môi trường (Bảng 1.3 Tiêu chuẩn thải)

Bảng 1.3: Yêu cầu nước thải sau khi xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT

TT Thông số ô nhiễm Đơn vị

1.2 Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán

1.2.1 Các phương pháp được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt

Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất

khác nhau: Từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những

hợp chất tan trong nước Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch

lại nước và có thể đưa nước đổ vào nguồn, hoặc đưa tái sử dụng Để đạt được

những mục đích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng tạp chất để

lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp

Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt hiện nay được chia thành:

+ Phương pháp cơ học: Được sử dụng để tách các tạp chất không hòa

tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Các công trình xử lý

cơ học bao gồm: Thiết bị chắn rác, nghiền rác, bể điều hòa, bể lắng, lọc, vớt

dầu mỡ, …

+ Phương pháp hóa lý: Có bổ sung thêm hóa chất từ ngoài vào, bao

gồm phương pháp keo tụ tạo bông, trung hòa, tuyển nổi, hấp thụ, hấp phụ,

trao đổi ion, oxi hóa khử, phương pháp điện hóa, …

+ Phương pháp sinh học: Sử dụng các vi sinh vật có sẵn trong nước

thải hoặc bổ sung thêm các chủng, giống vi sinh vật để nâng cao hiệu suất xử

lý nước thải Các phương pháp sinh học có thể được duy trì trong các điều

kiện yếm khí (không có oxy), thiếu khí và hiếu khí (bổ sung thêm oxy từ

ngoài vào)

Hiện nay, việc kết hợp các phương pháp xử lý một cách khoa học giúp

mang lại hiệu quả cao trong xử lý nước thải, giảm chi phí đầu tư, vận hành…

Căn cứ đặc tính đầu vào và đầu ra của nước thải sinh hoạt mà hiện nay

trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng công nghệ xử lý thường là sự

kết hợp xử lý cơ học và phương pháp xử lý sinh học và qua các bước sau:

- Tiền xử lý: Có nhiệm vụ loại bỏ ra khỏi nước thải tất cả các vật có thể

gây tắc nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm

+ Loại bỏ vật lơ lửng có kích thước lớn trong nước thải: Gỗ, vỏ hoa quả…

+ Loại bỏ cặn nặng như cát mảnh kim loại thủy tinh…

+ Loại bỏ phần lớn dầu mỡ

Trong tiền xử lý có các bước sau:

+ Song chắn rác thô: Loại bỏ rác có kích thước lớn và đặt phía trước

đường ống khi vào hệ thống xử lý

+ Song chắn rác tinh: Loại bỏ cặn có kích thước nhỏ hơn những loại

cặn này thường gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm

thoáng cho các bước sau

- Xử lý sơ bộ: Có nhiệm vụ lắng cát và tách dầu mỡ ra khỏi nước thải

đồng thời điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải

Trong bước xử lý sơ bộ thường qua các giai đoạn sau:

+ Bể lắng cát và vớt dầu mỡ thường đặt sau song chắn rác thô và trước

bể điều hòa để loại bỏ cặn thô như cát sỏi… Để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ

bị mài mòn

+ Bể điều hòa: Dùng để điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ nước

thải Trong bể có hệ thống khuấy trộn để đảm bảo hòa tan và san đều nồng độ

các chất bẩn trong thể tích toàn bể không cho cặn lắng trong bể

- Xử lý sinh học: Mục đích quá trình xử lý sinh học và lợi dụng các

hoạt động sống và sinh sản của vi sinh vật để khử các hợp chất hữu cơ chứa

cacbon, nitơ, photpho trong nước thải đây là bước xử lý quan trọng cho nước

thải sinh hoạt quyết định chất lượng nước đầu ra Với hiệu suất xử lý khá cao

90-99% ít sử dụng hóa chất, chi phí xử lý thấp hơn so với các phương pháp

khác

Có rất nhiều công nghệ khác nhau được áp dụng cho bước xử lý sinh

học nước thải như dùng bể thổi khí liên tục (aeroten) bể SBR công nghệ kết

hợp quá trình thiếu khí và hiếu khí (AO)…

- Xử lý bùn cặn trong nước thải: Trong nước thải có các chất không hòa

tan như cát, cặn lắng… Được phơi khô hoặc ép làm giảm thể tích và vận

chuyển về bãi chôn lấp

- Giai đoạn khử trùng: Nhằm tiêu diệt vi sinh vật có hại là giai đoạn bắt

buộc với một số loại nước thải nhằm đảm bảo nước khi thải ra ngoài không

gây hại đến môi trường

- Xử lý mùi phát tán: Mùi sinh ra ở các bể thu gom nước thải ban đầu

được thu gom và xử lý qua tháp hấp phụ trước khi thải vào môi trường không

khí

1.2.2 Một số mô hình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phân tán

1.2.2.1 Công nghệ UASB

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ UASB

Nguyên tắc hoạt động

• UASB là viết tắt của cụm từ Upflow anearobic sludge blanket, nghĩa

là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí UASB được thiết

kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất rắn

thấp Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức min là 100mg/l, nếu

SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý bằng UASB

• UASB là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được

phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v<1m/h) Cấu tạo

của bể UASB thông thường bao gồm: Hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng

xử lý và hệ thống tách pha

• Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ

diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của

bể được quyết định bởi tầng vi sinh này Hệ thống tách pha phía trên bể làm

nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và

được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng

chảy qua công trình xử lý tiếp theo

• Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: Nhiệt độ,

pH, các chất độc hại trong nước thải…

Ưu điểm nổi bật

• Xử lý các loại nước thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ rất cao:

COD = 15000 mg/l

• Hiệu suất xử lý COD có thể đến 80%

• Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống

Phạm vi áp dụng

• Ứng dụng cho hầu hết tất cả các loại nước thải có nồng độ COD từ

mức trung bình đến cao: Thủy sản fillet, chả cá Surimi, thực phẩm đóng hộp,

dệt nhuộm, sản xuất bánh tráng, sản xuất tinh bột…

1.2.2.2 Công nghệ SBR

Bể SBR là bể xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học theo quy

trình phản ứng từng mẻ liên tục Quy trình này tuần hoàn với chu kỳ thời gian

sinh trưởng gián đoạn mà khả năng thích ứng với một sự đa dạng của quá

trình bùn hoạt tính như là khuấy trộn hoàn chỉnh theo lối thông thường, tháo

lưu lượng, tiếp xúc ổn định và các chu trình sục khí kéo dài Mỗi bể SBR một

chu kỳ tuần hoàn bao gồm: làm đầy, sục khí, lắng, chắt, và nghỉ Do đó, nó có

nhiều khả năng khử nitrit và phốtpho Phản ứng bể SBR không phụ thuộc đơn

vị xử lý khác và chúng hoạt động liên tục trong chu trình đem lại nhiều lợi ích

kinh tế

Chu trình SBR thông thường, không gây vướng cho các bọt khí mịn ra

khỏi màng đĩa phân phối được dùng cung cấp nhu cầu oxy từ máy thổi khí

cho sự sinh trưởng của vi khuẩn Tốc độ quay chậm của quạt gió và của thiết

bị trộn chìm được xem như cách thay đổi luân phiên khác của thiết bị thổi khí

cho quy trình SBR

Quy trình thay đổi luân phiên trong bể SBR không làm mất khả năng

khử BOD trong khoảng 90 – 92% Ví dụ: Phân hủy yếm khí, quá trình tiếp

xúc yếm khí, lọc yếm khí, lọc tiếp xúc, lọc sinh học nhỏ giọt, tiếp xúc sinh

học dạng đĩa, bể bùn hoạt tính cổ truyền và hồ sinh học hiếu khí chỉ có thể

khử được BOD khoảng 50 – 80% Vì vậy, việc thay đổi luân phiên được theo

sau giai đoạn khác như hệ thống truyền khí hay hệ thống oxy hoà tan

Hệ thống SBR yêu cầu vận hành theo chu kỳ để điều khiển quá trình xử

lý Hoạt động chu kỳ kiểm soát toàn bộ các giai đoạn của quy trình xử lý bao

gồm: Thời gian nước vào, thời gian sục khí, thời gian lắng và thời gian tháo

nước Mỗi bước luân phiên sẽ được chọn lựa kỹ lưỡng dựa trên hiểu biết

chuyên môn về các phản ứng sinh học

Hình 1.2 Bể SBR hoạt động theo 5 pha

+ Pha làm đầy: Thời gian bơm nước vào kéo dài từ 1-3 giờ Dòng nước

thải được đưa vào bể trong suốt thời gian diễn ra pha làm đầy Trong bể phản

ứng hoạt động theo mẻ nối tiếp nhau, tuỳ theo mục tiêu xử lý, hàm lượng

BOD đầu vào, quá trình làm đầy có thể thay đổi linh hoạt: làm đầy – tĩnh, làm

đầy – hòa trộn, làm đầy – sục khí

+ Pha phản ứng, thổi khí: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn

hoạt tính bằng sục khí hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy

trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải,

thường khoảng 2 giờ Trong pha phản ứng, quá trình nitrat hóa có thể thực

hiện, chuyển nitơ từ dạng N-NH3 sang N-NO2- và nhanh chóng chuyển sang

dạng N-NO3-

+ Pha lắng: Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh,

hiệu quả thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn

thường kết thúc sớm hơn 2 giờ

+ Pha rút nước: Khoảng 0,5 giờ

+ Pha chờ: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào

thời gian vận hành

Các ưu điểm khi sử dụng công nghệ SBR:

• Kết cấu đơn giản và bền hơn

• Hoạt động dễ dàng và giảm đòi hỏi sức người

• Thiết kế chắc chắn

• Có thể lắp đặt từng phần và dễ dàng mở rộng thêm

• Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm cao

• Cạnh tranh giá cài đặt và vận hành

• Khả năng khử được nitơ và photpho cao

1.2.2.3 Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại nguồn bằng công nghệ

(JOHKASOU) - JKS

Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ JKS

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính:

* Ngăn thứ nhất (bể lọc kỵ khí): Tiếp nhận nguồn nước thải, sàng lọc

các vật liệu rắn, kích thước lớn (giấy vệ sinh, tóc, ), đất, cát có trong nước

thải;

* Ngăn thứ hai (bể lọc kỵ khí): Loại trừ các chất rắn lơ lửng bằng quá

trình vật lý và sinh học

* Ngăn thứ ba (bể lọc màng sinh học): Loại trừ BOD, loại trừ nitơ,

phốtpho bằng phương pháp màng sinh học

* Ngăn thứ tư: Bể trữ nước đã xử lý

Ngăn phản Nitrat hóa

Ngăn điều hòa

Ngăn Nitrat hóa và lọc sinh học

Màng

vi lọc

Ngăn khử trùng

Máy cấp khí

Chất dinh dưỡng

Ngăn chứa bùn

* Ngăn thứ năm (bể khử trùng): Diệt một số vi khuẩn bằng nước clo,

thải nước xử lý ra ngoài

Chất lượng xử lý nước thải được quyết định ở ngăn thứ ba phụ thuộc

vào chất liệu màng sinh học được sử dụng Chất lượng màng sinh học càng

cao thì hiệu quả xử lý và giá thành JKS càng cao Kỹ thuật màng lọc cao cho

phép xử lý gần như triệt để các thành phần trong nước thải, nước thải sau xử

lý có BOD 2,3mg/l, N 8mg/l, tổng chất rắn lơ lửng TSS < 5mg/l, tổng khuẩn

Ecoli < 100 tế bào/l Tuy nhiên việc sử dụng màng sinh học dễ dẫn đến tắc

màng lọc và hệ thống này cần phải súc rửa 3 tháng một lần Trong trường hợp

này nước thải có thể được tái sử dụng để thực hiện quá trình súc rửa

Hệ thống JKS cải tiến cần phải được cung cấp điện năng liên tục cho

quá trình vận hành Ðiện năng giúp vận hành bơm khí, ổn định dòng chảy, và

duy trì tuần hoàn hệ thống nước thải Ðiện năng tiêu thụ cho một hệ thống

JKS cho một gia đình 5 - 10 người vào khoảng 350 đến 500kW/năm phụ

thuộc vào từng loại JKS

Bã lắng đọng (bùn lắng) trong hệ thống JKS cần phải được hút (ít nhất

1 lần trong 1 năm) và xử lý Trung bình một hộ gia đình (5 - 10 người, nước

tiêu thụ 250 lít/người/ngày), tổng lượng bã trong 1 năm vào khoảng 58,8 kg

(trọng lượng khô) Xe tải chuyên dụng (trọng tải 2 - 4 tấn) được sử dụng cho

việc hút bã Bã lắng đọc sau khi được hút vào xe rồi được chuyên chở tới trạm

xử lý bã lắng đọng Sản phẩm sau quá trình xử lý là chất rắn sinh học được sử

dụng làm khí sinh học, vật liệu composit, sản suất phân bón hoặc xi măng

Ưu điểm khi sử dụng công nghệ JKS :

- Hệ thống gọn nhẹ, độ bền cao, sử dụng an toàn theo tiêu chuẩn Nhật

Bản

- Thể tich của hệ thống Johkasou chỉ bằng 70% thể tích của bể tự hoại

cho cho cùng số người sử dụng

- Vị trí lắp đặt: Bên ngoài toà nhà hoặc trong gara xe, được chôn ngầm

dưới đất, không tốn về diện tích

- Lắp đặt dễ dàng, thời gian lắp đặt ngắn

- Bùn lắng được thu gom triệt để

- Nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn Nhật Bản, cao hơn tiêu chuẩn TCVN

6772-2000 và QCVN 14/2008/BTNMT

- Chi phí xây dựng phù hợp

1.2.2.4 Công nghệ AAO và MBR

AAO và MBR là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

kết hợp với quá trình lọc màng để tách sinh khối, cặn lơ lửng Trong đó:

- AAO là sự kết hợp nhiều quá trình xử lý ô nhiễm hữu cơ bằng vi sinh

vật trong các điều kiện yếm khí(anaerobic), thiếu khí (anoxic) và hiếu

khí (oxic), nhờ đó mà các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải được xử lý

triệt để hơn

- MBR (Membrane Biological Reactor) là kỹ thuật tách sinh khối vi

khuẩn bằng màng vi lọc với kích thước màng dao động từ 0,1 – 0,4µm

Công nghệ AAO và MBR bao gồm hai quá trình chính xảy ra trong

một bể phản ứng đó là:

- Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ bằng bùn hoạt tính, quá trình nitrat

hóa, khử nitrat và loại bỏ photpho nhờ sự kết hợp giữa các bể yếm khí, thiếu

khí và hiếu khí

- Kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn bằng màng vi lọc (micro-flitration)

Trong bể duy trì hệ bùn sinh trưởng lơ lửng, các phản ứng diễn ra tại đây

giống như các quá trình sinh học thông thường khác, nước sau xử lý được

tách bùn bằng hệ lọc màng với kích thước màng khoảng 0,1 - 0,4 µm Màng ở

đây còn đóng vai trò như một giá thể cho vi sinh vật dính bám tạo nên các lớp