đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính kết hợp các loại giá bám khác nhau

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứuBỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI B

Trang 1

Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu

BỘ GIÁO DỤC ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

BẰNG BỂ BÙN HOẠT TÍNH KẾT HỢP CÁC LOẠI GIÁ BÁM KHÁC NHAU

Th.s Lê Hoàng Việt Nguyễn Thị Pha (MSSV: 1032788)

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN KTMT & TNN -

Cần Thơ, ngày 15 tháng 8 năm 2007

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NĂM HỌC: 2006 – 2007

1 Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Ths Lê Hoàng Việt

2 Tên đề tài: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính kết hợp

các loại giá bám khác nhau

3 Địa điểm thực hiện: Phòng Thí Nghiệm Hóa - Kỹ Thuật Môi Trường - Bộ

Môn Kỹ Thuật Môi Trường và Tài Nguyên Nước- Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học

Cần Thơ

4 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Pha MSSV: 1032788

Trần Duy Tân MSSV: 1032798 Lớp Kỹ Thuật Môi Trường Khóa 29

5 Mục đích của đề tài: Tìm một số giá bám hiệu quả để sử dụng kết hợp với bể

bùn hoạt tính trong xử lý nước thải phù hợp với điều kiện của Việt Nam và so sánh

hiệu quả của chúng với nhau Từ đó có cơ sở để khuyến cáo sử dụng loại giá bám thích

hợp trong xử lý nước thải

6 Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:

+ Lấy nước thải về phân tích các chỉ tiêu đầu vào như BOD5, COD, SS,

Ptổng, NH4+, NO-3, TKN, …

+ Tiến hành chọn và nuôi giá bám

+ So sánh hiệu quả xử lý nước thải của bể bùn hoạt tính truyền thống với

bể bùn có kết hợp với giá bám

+ So sánh hiệu quả xử lý nước thải của bể bùn hoạt tính kết hợp với

những loại giá bám khác nhau

+ Tổng hợp phân tích thống kê các kết quả thí nghiệm và đưa ra kết luận

7 Các yêu cầu hỗ trợ:

+ Mô hình bể bùn hoạt tính

+ Các thiết bị, phương tiện cần thiết phân tích các chỉ tiêu

8 Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 400.000 đồng

DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ

DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA HĐ THI & VÀ XÉT TN

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN KTMT & TNN

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Lê Hoàng Việt 2 Đề tài: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính kết hợp các loại giá bám khác nhau 3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Pha Trần Duy Tân 4 Lớp: Kỹ Thuật Môi Trường khoá 29 5 Nội dung nhận xét: a Nhận xét về hình thức của LVTN -

-

b Nhận xét về nội dung của LVTN (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):

* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: -

-

* Những vấn đề còn hạn chế: -

-

c Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (Ghi rõ từng nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): -

-

d Kết luận, đề nghị và điểm: -

-

- Cần Thơ, ngày tháng năm 2007

Cán bộ chấm hướng dẫn

Trang 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN KTMT & TNN

NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 Cán bộ phản biện: 2 Đề tài: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng bể bùn hoạt tính kết hợp các loại giá bám khác nhau 3 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Pha Trần Duy Tân 4 Lớp: Kỹ Thuật Môi Trường khoá 29 5 Nội dung nhận xét: a Nhận xét về hình thức của LVTN -

-

b Nhận xét về nội dung của LVTN (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ):

* Đánh giá nội dung thực hiện của đề tài: -

-

* Những vấn đề còn hạn chế: -

-

c Nhận xét đối với từng sinh viên tham gia thực hiện đề tài (Ghi rõ từng nội dung chính do sinh viên nào chịu trách nhiệm thực hiện nếu có): -

-

d Kết luận, đề nghị và điểm:

-

- Cần Thơ, ngày tháng năm 2007

Cán bộ chấm phản biện

Trang 5

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI NÓI ĐẦU

Sau 3 tháng thực hiện, đề tài luận văn tốt nghiệp của chúng tôi đã hoàn thành Đó chính là nhờ sự động viên, sự giúp đỡ tận tình của rất nhiều tập thể, cá nhân Nhân đây, chúng tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành, lời biết ơn sâu sắc đến:

y Gia đình và những người thân đã dành mọi tình cảm thương yêu, tạo mọi

điều kiện thuận lợi, khuyến khích và động viên chúng tôi trong suốt quá trình chúng tôi thực hiện đề tài

y Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý

báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

y Quý Thầy Cô Khoa Công Nghệ, đặc biệt là Quý Thầy Cô phòng thí nghiệm

Hóa Kỹ Thuật Môi Trường – Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho chúng tôi thực hiện đề tài

y Ban Giám Đốc, các Chú, các Anh vận hành hệ thống xử lý nước thải, các

Chú Bảo Vệ Công Ty Cổ Phần Thủy Sản MêKông đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi

trong quá trình thực hiện đề tài

y Thầy Nguyễn Võ Châu Ngân – cố vấn học tập, các bạn lớp Kỹ Thuật Môi

Trường K.29 cùng những cá nhân khác đã nhiệt tình giúp đỡ chúng tôi

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã cố gắng để hoàn thành tốt đề tài nhưng do kiến thức của chúng tôi còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót và khuyết điểm Rất mong sự đóng góp ý kiến của Quý Thầy Cô và các bạn Trân trọng

Cần Thơ, ngày 14 tháng 12 năm 2007 Sinh viên thực hiện

Trang 6

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Phát triển kinh tế, phát triển xã hội và bảo vệ môi trường luôn là ba nội dung không thể tách rời trong mọi hoạt động nhằm phát triển bền vững Việt Nam sẽ là một trong những nước có tốc độ phát triển kinh tế nhanh nhất thế giới, trong giai đoạn 2005 – 2006 tổng sản phẩm quốc nội của Việt Nam tăng ở mức trung bình khoảng 7.8% Sự tăng trưởng mạnh mẽ hiện nay đã giúp hơn 20 triệu người dân Việt Nam thoát khỏi nghèo đói trong vòng chưa đầy một thập kỷ qua (Trang web Ngân Hàng Thế Giới, [18]) Tuy nhiên, tăng trưởng kinh tế một cách nhanh chóng

và mạnh mẽ cũng đồng thời tạo nên những thách thức không thể lường trước được

về mặt môi trường như gây ra các tác động nghiêm trọng đối với sức khỏe và môi trường, đặc biệt ở các vùng công nghiệp và đô thị mới Các số liệu thống kê cho thấy nguồn nước sạch ngày càng giảm dần, một số nơi không có nước sạch để sử dụng, các dòng sông phục vụ cho sinh hoạt và sản suất trước đây (sông Tô Lịch, sông Sài Gòn, kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè) bây giờ trở thành dòng sông chết (Trang web Cục Bảo Vệ Môi Trường, [23]) Vì vậy, vấn đề cấp bách hiện nay là cần phải có biện pháp xử lý nước thải thích hợp để góp phần bảo vệ môi trường cũng như cải thiện phần nào môi trường nước đang bị ô nhiễm

Tùy theo tính chất nước thải mà có nhiều phương pháp xử lý nước khác nhau như phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học nhưng phương pháp sinh học là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất và có hiệu quả nhất đối với nước thải giàu hữu cơ

Bể bùn hoạt tính là một loại bể xử lý nước thải theo phương pháp sinh học hiếu khí thường được sử dụng để xử lý các loại nước thải có chứa các thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học Trong quá trình phát triển, công suất sản xuất của các công ty, nhà máy, xí nghiệp ngày càng tăng kéo theo sự tăng về lượng nước thải Vì vậy, cần phải nâng cao hiệu quả xử lý của bể bùn hoạt tính bởi vì nâng cao hiệu quả

xử lý của bể bùn là nâng cao hiệu quả của toàn hệ thống

Một trong những công nghệ mới để nâng cao hiệu quả xử lý của bể bùn là tăng trưởng có giá bám kết hợp với bể bùn hoạt tính, tức là làm tăng mật độ vi sinh vật trong bể bằng cách đưa giá bám vào bể, vi sinh vật sẽ bám lên bề mặt các giá bám tạo thành lớp màng vi sinh vật Với mong muốn tìm ra những loại giá bám rẻ tiền, bằng nhựa, có sẵn trên thị trường Việt Nam và so sánh hiệu quả xử lý của chúng với nhau nên chúng tôi quyết định thực hiện đề tài này

Qua quá trình tham khảo và tìm hiểu, chúng tôi nhận thấy bàn chải chà chân, cước chùi nồi (cước nhôm) là những vật liệu đáp ứng được các tiêu chí trên nên chúng tôi quyết định chọn 2 vật liệu trên làm giá bám trong thí nghiệm Ngoài ra

Trang 7

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

chúng tôi còn sử dụng lại giá bám nắp chai mà Nguyễn Văn Trực, 2006 đã sử dụng

để so sánh hiệu quả của các loại giá bám này với nhau

Các giá bám sau khi làm sạch được cho vào nước thải có chứa bùn hoạt tính trong 21 ngày để nuôi màng vi sinh vật Nước thải được lấy từ nước thải sản xuất Công Ty Cổ Phần Thủy Sản MêKông, oxy được cung cấp bằng máy nén khí và thiết bị phân phối khí dạng giàn ống xương cá Ở thí nghiệm đầu tiên, chúng tôi so sánh hiệu quả xử lý của bể bùn hoạt tính kết hợp giá bám nắp chai với bể bùn hoạt tính truyền thống, lượng giá bám sử dụng 0.5 kg/bình Kết quả cho thấy hiệu quả xử

lý của bể bùn hoạt tính kết hợp giá bám nắp chai cao hơn bể truyền thống, các chỉ tiêu đầu ra đều đạt TCVN 5945:2005 (trừ COD và Ptổng) Sau đó chúng tôi so sánh hiệu quả xử lý của các loại giá bám này với nhau theo phương pháp loại trừ Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý của cước chùi nồi cao hơn 2 giá bám còn lại, nước thải đầu ra đạt TCVN 5945:2005 loại A đối với các chỉ tiêu Amon, BOD5, SS, TKN, loại C với COD, trừ Ptổng không đạt tiêu chuẩn

Trang 8

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI ii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH SÁCH PHỤ LỤC xi

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT xvi

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Sơ lược về quá trình xử lý sinh học 2

2.1.1 Nguyên tắc các phương pháp xử lý hiếu khí 2

2.1.2 Nguyên tắc các phương pháp xử lý thiếu khí 5

2.1.3 Nguyên tắc các phương pháp xử lý yếm khí 6

2.2 Sơ lược về bể bùn hoạt tính .7

2.2.1 Giới thiệu 7

2.2.2 Nguyên lý làm việc của bể bùn hoạt tính 7

2.2.3 Thành phần và tính chất của bùn hoạt tính 8

2.2.4 Đặc điểm của quá trình tăng trưởng của vi sinh vật .9

2.3 Bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ 10

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể bùn hoạt tính 11

2.4.1 Loại bể phản ứng 11

2.4.2 Thời gian tồn lưu của nước thải trong bể phản ứng 11

2.4.3 Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ 12

2.4.4 Cung cấp oxi 12

2.4.5 Thời gian tồn lưu vi sinh vật trong bể phản ứng 12

2.4.6 Tỉ lệ thức ăn trên số vi khuẩn F/M 13

2.4.7 Tỉ lệ bùn bơm hoàn lưu về bể phản ứng 13

2.4.8 Các chất dinh dưỡng 14

2.4.9 Các yếu tố môi trường 15

2.4.9.1 pH 15

2.4.9.2 Nhiệt độ 15

2.4.10 Các chất lơ lửng 15

2.5 Màng sinh học 15

2.6 Bể bùn hoạt tính kết hợp với giá bám 16

2.6.1 Qui trình với giá bám trôi lơ lửng trong bể bùn 18

2.6.2 Công nghệ Fluidized Fixed Film 19

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 21

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện 21

3.2 Đối tượng thí nghiệm 21

Trang 9

MỤC LỤC

3.3 Chuẩn bị thí nghiệm 22

3.3.1 Chọn giá bám 22

3.3.2 Giai đoạn nuôi bùn và tạo màng vi sinh vật trên giá bám 23

3.4 Phương pháp và cách bố trí thí nghiệm 24

3.4.1 Mô hình thí nghiệm 24

3.4.2 Phương pháp thí nghiệm 25

3.4.3 Cách bố trí thí nghiệm 25

3.5 Tiến hành thí nghiệm 26

3.6 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu 26

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Tính chất nước thải cần xử lý 29

4.2 Thí nghiệm chính thức 29

4.2.1 Thí nghiệm 1: kiểm tra lại hiệu quả xử lý nước thải của bể bùn hoạt tính kết hợp với giá bám nắp chai 29

4.2.1.1 Thí nghiệm với thời gian sục khí 6h 30

4.2.2 Thí nghiệm 2: so sánh hiệu quả xử lý nước thải của bể bùn hoạt tính kết hợp giá bám nắp chai và giá bám bàn chải 44

4.2.3 Thí nghiệm 3: so sánh hiệu quả xử lý nước thải của bể bùn hoạt tính kết hợp giá bám nắp chai và giá bám cước 57

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

5.1 Kết luận 70

5.2 Kiến nghị 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

PHỤ LỤC 73

Trang 10

DANH SÁCH BẢNG

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Điều kiện thích hợp cho quá trình Nitrat hoá 5

Bảng 2.2 Thời gian tồn lưu nước của một số loại bể bùn 12

Bảng 2.3 Tỉ lệ bùn hoàn lưu của một số loại bể 13

Bảng 2.4 Hóa chất dùng để bổ sung dưỡng chất cho nước thải 14

Bảng 2.5 Ưu, nhược điểm của một số giá bám, 17

Bảng 3.1 Kết quả vận hành bể bùn hoạt tính kết hợp nắp chai của Trực, thời gian sục khí 8h 22

Bảng 3.2 Thông số liên quan đến giá bám thí nghiệm 22

Bảng 3.3 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu 27

Bảng 4.1 Đặc tính hóa lý nước thải công ty Cổ Phần Thủy Sản MêKông 29

Bảng 4.2 Thông số hóa lý đầu vào nước thải trong thí nghiệm 1, thời gian sục khí 6h 30

Bảng 4.3 Các thông số vận hành hệ thống trong thí nghiệm 1, thời gian sục khí 6h 31

Bảng 4.4 Kết quả vận hành giữa bể bùn có giá bám nắp chai và không có giá bám thời gian sục khí 6h 32

Bảng 4.5 Thông số hóa lý nước thải đầu vào thí nghiệm 1, thời gian sục khí 8h 37

Bảng 4.6 Các thông số vận hành hệ thống với thời gian sục khí 8h 38

Bảng 4.7 Kết quả vận hành giữa bể bùn sử dụng giá bám nắp chai và không có giá bám với thời gian sục khí 8h, đơn vị 39

Bảng 4.8 Hiệu suất xử lý của hệ thống trong thí nghiệm 1, thời gian sục khí 6h, 8h 43

Bảng 4.9 Thông số hóa lý nước thải đầu vào thí nghiệm 2, thời gian sục khí 6h 44

Bảng 4.11 Kết quả vận hành bể bùn giữa giá bám bàn chải và nắp chai, thời gian sục khí 6h 46

Bảng 4.12 Thông số hóa lý đầu vào nước thải trong thí nghiệm 2, thời gian sục khí 8h 51

Bảng 4.14 Kết quả vận hành bể bùn giữa giá bám bàn chải và nắp chai, thời gian 8h 52

Bảng 4.15 Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu trong thí nghiệm 2 56

Trang 11

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 4.16 Thông số hóa lý nước thải đầu vào thí nghiệm 3,

thời gian sục khí 6h 57 Bảng 4.17 Các thông số vận hành hệ thống trong thí nghiệm 3,

thời gian sục khí 6h 58 Bảng 4.18 Kết quả vận hành bể bùn giữa giá bám cước và nắp chai,

thời gian sục khí 6h 59 Bảng 4.19 Thông số hóa lý nước thải đầu vào thí nghiệm 3,

thời gian sục khí 8h 64 Bảng 4.20 Các thông số vận hành hệ thống trong thí nghiệm 3,

thời gian sục khí 8h 64 Bảng 4.21 Kết quả vận hành bể bùn giữa giá bám cước và nắp chai,

thời gian sục khí 6h, đơn vị 65 Bảng 4.22 Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu trong thí nghiệm 3 69

Trang 12

DANH SÁCH HÌNH

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí 3

Hình 2.2 Phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí 7

Hình 2.3 Một đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý 10

Hình 2.4 Hoạt động của bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ 11

Hình 2.5 Lớp màng sinh học trên giá bám 16

Hình 2.6 Giá bám sử dụng trong công nghệ Linpor® .18

Hình 2.7 Giá bám sử dụng trong công nghệ Kaldness 19

Hình 2.8 Giá bám sử dụng trong qui trình Hydroxyl – Pac 20

Hình 3.1 Vị trí lấy nước thải 21

Hình 3.2 Bàn chải a) Trước nuôi màng vi sinh b) Sau nuôi màng vi sinh 23

Hình 3.4 Nắp chai a) Trước nuôi màng vi sinh b) Sau nuôi màng vi sin 24

Hình 3.5 Mô hình bể bùn hoạt tính trong thí nghiệm 24

Hình 3.6 Mô hình thí nghiệm giai đoạn 1 25

Hình 3.7 Mô hình thí nghiệm giai đoạn 2 25

Hình 4.1 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình có nắp chai, thời gian sục khí 6h 33

Hình 4.2 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 33

Hình 4.3 Nồng độ NH4+ trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 34

Hình 4.4 Nồng độ NO3- trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 34

Hình 4.5 Nồng độ TKN trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 35

Hình 4.6 Nồng độ Ptổng trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 35

Hình 4.7 Nồng độ SS trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 36

Hình 4.8 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bình không có giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 40

Hình 4.9 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý giữa bình không giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 40

Hình 4.10 Nồng độ NH4+ trước và sau xử lý giữa bình không giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 41

Hình 4.11 Nồng độ NO3- trước và sau xử lý giữa bình không giá bám và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 41

Trang 13

DANH SÁCH HÌNH

Hình 4.12 Nồng độ TKN trước và sau xử lý giữa bình không giá bám

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 42 Hình 4.13 Nồng độ Ptổng trước và sau xử lý giữa bình không giá bám

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 42 Hình 4.14 Nồng độ SS trước và sau xử lý giữa bình không giá bám

và nắp chai, thời gian sục khí 8h 43 Hình 4.15 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 47 Hình 4.16 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 47 Hình 4.17 Nồng độ NH4+ trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 48 Hình 4.18 Nồng độ NO3- trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 48 Hình 4.19 Nồng độ TKN trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 49 Hình 4.20 Nồng độ Ptổng trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 49 Hình 4.21 Nồng độ SS trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 50 Hình 4.22 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 53 Hình 4.23 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 53 Hình 4.24 Nồng độ NH4+ trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 54 Hình 4.25 Nồng độ NO3- trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 54 Hình 4.26 Nồng độ TKN trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 55 Hình 4.27 Nồng độ Ptổng trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 55 Hình 4.28 Nồng độ SS trước và sau xử lý giữa bình sử dụng bàn chải

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 56 Hình 4.29 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 60 Hình 4.30 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 60 Hình 4.31 Nồng độ NH4+ trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước

và bình sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 61 Hình 4.32 Nồng độ NO3- trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình sử

dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 61 Hình 4.33 Nồng độ TKN trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình

sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 62

Trang 14

DANH SÁCH HÌNH

Hình 4.34 Nồng độ Ptổng trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình sử

dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 62 Hình 4.35 Nồng độ SS trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình sử

dụng nắp chai, thời gian sục khí 6h 63 Hình 4.36 Nồng độ COD trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình

sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 66 Hình 4.37 Nồng độ BOD5 trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình

sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 66 Hình 4.38 Nồng độ NH4+ trước và sau xử lý giữa bình sử dụng cước và bình

sử dụng nắp chai, thời gian sục khí 8h 67 Hình 4.39 Nồng độ NO3- trước và sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám cước

và nắp chai, thời gian sục khí 8h 67 Hình 4.40 Nồng độ TKN trước và sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám cước

và nắp chai, thời gian sục khí 8h 68 Hình 4.41 Nồng độ Ptổng trước và sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám cước và

nắp chai, thời gian sục khí 8h 68 Hình 4.42 Nồng độ SS trước và sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám cước và

nắp chai, thời gian sục khí 8h 69

Trang 15

DANH SÁCH PHỤ LỤC

DANH SÁCH PHỤ LỤC

Bảng 1 Hiệu suất xử lý của bể bùn hoạt tính không sử dụng giá bám

và sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h, (%) 73 Hình 1 Hiệu suất xử lý COD giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 6h .74 Hình 2 Hiệu suất xử lý BOD5 giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 6h .74 Hình 3 Hiệu suất xử lý NH4+ giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 6h .75 Hình 4 Hiệu suất xử lý TKN giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 6h .75 Hình 5 Hiệu suất xử lý Ptổng giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 6h 76 Hình 6 Hiệu suất xử lý SS giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 6h 76 Bảng 2 Hiệu suất xử lý của bể bùn hoạt tính không sử dụng giá bám

và sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 77 Hình 7 Hiệu suất xử lý COD giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 8h 78 Hình 8 Hiệu suất xử lý BOD5 giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 8h 78 Hình 9 Hiệu suất xử lý NH4+ giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 8h 79 Hình 10 Hiệu suất xử lý TKN giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 8h 79 Hình 11 Hiệu suất xử lý Ptổng giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 8h 80 Hình 12 Hiệu suất xử lý SS giữa bình không giá bám và nắp chai,

thời gian sục khí 8h 80 Bảng 3 Hiệu suất xử lý của bể bùn hoạt tính sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 81 Hình 13 Hiệu suất xử lý COD giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 82 Hình 14 Hiệu suất xử lý BOD5 giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 82 Hình 15 Hiệu suất xử lý NH4+ giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 83

Trang 16

Hình 16 Hiệu suất xử lý TKN giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 83 Hình 17 Hiệu suất xử lý Ptổng giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 84 Hình 18 Hiệu suất xử lý SS giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 84 Bảng 4 Hiệu suất xử lý của bể bùn hoạt tính sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 85 Hình 19 Hiệu suất xử lý COD giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 86 Hình 20 Hiệu suất xử lý BOD5 giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 86 Hình 21 Hiệu suất xử lý NH4+ giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 87 Hình 22 Hiệu suất xử lý TKN giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 87 Hình 23 Hiệu suất xử lý Ptổng giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 88 Hình 24 Hiệu suất xử lý SS giữa bình sử dụng giá bám bàn chải

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 88 Bảng 5 Hiệu suất xử lý của bể bùn hoạt tính sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 89 Hình 25 Hiệu suất xử lý COD giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 90 Hình 26 Hiệu suất xử lý BOD5 giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 90 Hình 27 Hiệu suất xử lý NH4+ giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 91 Hình 28 Hiệu suất xử lý TKN giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 91 Hình 29 Hiệu suất xử lý Ptổng giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 92 Hình 30 Hiệu suất xử lý SS giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 92 Bảng 6 Hiệu suất xử lý của bể bùn hoạt tính sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 93 Hình 31 Hiệu suất xử lý COD giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 94 Hình 32 Hiệu suất xử lý BOD5 giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 94 Hình 33 Hiệu suất xử lý NH4+ giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 95 Hình 34 Hiệu suất xử lý TKN giữa bình sử dụng giá bám cước và giá bám nắp

chai, thời gian sục khí 8h 95

Trang 17

Hình 35 Hiệu suất xử lý Ptổng giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 96 Hình 36 Hiệu suất xử lý SS giữa bình sử dụng giá bám cước

và giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 96 Bảng 7 Phân tích anova nồng độ COD sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 97 Bảng 8 Phân tích anova nồng độ BOD5 sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 98 Bảng 9 Phân tích anova nồng độ NH4+ sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 99 Bảng 10 Phân tích anova nồng độ NO3-sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 100 Bảng 11 Phân tích anova nồng độ TKN sau xử lý giữa bình không sử

dụng giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 101 Bảng 12 Phân tích anova nồng độ Ptổng sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 102 Bảng 13 Phân tích anova nồng độ SS sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 103 Bảng 14 Phân tích anova nồng độ COD sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 104 Bảng 15 Phân tích anova nồng độ BOD5 sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 105 Bảng 16 Phân tích anova nồng độ NH4+ sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 106 Bảng 17 Phân tích anova nồng độ : NO3- sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 107 Bảng 18 Phân tích anova nồng độ TKN sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 108 Bảng 19 Phân tích anova nồng độ Ptổngsau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 109 Bảng 20 Phân tích anova nồng độ SS sau xử lý giữa bình không sử dụng

giá bám và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 110 Bảng 21 Phân tích anova nồng độ COD sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 111 Bảng 22 Phân tích anova nồng độ BOD5 sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 112 Bảng 23 Phân tích anova nồng độ NH4+ sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 113 Bảng 24 Phân tích anova nồng độ : NO3- sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 114 Bảng 25 Phân tích anova nồng độ TKN sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 115 Bảng 26 Phân tích anova nồng độ Ptổng sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 116

Trang 18

Bảng 27 Phân tích anova nồng độ SS sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 117 Bảng 28 Phân tích anova nồng độ COD sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 118 Bảng 29 Phân tích anova nồng độ BOD5 sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 119 Bảng 30 Phân tích anova nồng độ NH4+ sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 120 Bảng 31 Phân tích anova nồng độ : NO3- sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 121 Bảng 32 Phân tích anova nồng độ TKN sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 122 Bảng 33 Phân tích anova nồng độ Ptổng sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 123 Bảng 34 Phân tích anova nồng độ SS sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

bàn chải và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 124 Bảng 35 Phân tích anova nồng độ CODsau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 125 Bảng 36 Phân tích anova nồng độ BOD5sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 126 Bảng 37 Phân tích anova nồng độ NH4+ sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 127 Bảng 38 Phân tích anova nồng độ : NO3- sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 128 Bảng 39 Phân tích anova nồng độ TKN sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 129 Bảng 40 Phân tích anova nồng độ Ptổng sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 130 Bảng 41 Phân tích anova nồng độ SS sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 6h 131 Bảng 42 Phân tích anova nồng độ COD sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 132 Bảng 43 Phân tích anova nồng độ BOD5 sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 133 Bảng 44 Phân tích anova nồng độ NH4+ sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 134 Bảng 45 Phân tích anova nồng độ : NO3- sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 135 Bảng 46 Phân tích anova nồng độ TKN sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 136 Bảng 47 Phân tích anova nồng độ Ptổng sau xử lý giữa bình sử dụng

giá bám cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 137 Bảng 48 Sự khác biệt về hiệu quả xử lý SS sau xử lý giữa bình sử dụng giá bám

cước và bình sử dụng giá bám nắp chai, thời gian sục khí 8h 138

Trang 19

Bảng 49 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

công nghiệp ( TCVN 5945: 2005 ) 139

Trang 20

DANH SÁCH TỪ VẾT TẮT

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxi sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxi hóa học

DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan

F/M Food/Microorganism Tỉ lệ thức ăn trên vi khuẩn

F3R Fluidized Film Reactor Bể phản ứng màng xáo trộn lưu động

F3RAS Fluidized Fixed Film Reactor Bể bùn hoạt tính màng xáo

Activated Sludge trộn lưu động IFAS Integrated Fixed Activated Sludge Bùn hoạt tính xáo trộn hợp nhất

MLSS Mixed Liquor Suspended Solid Chất rắn lơ lửng trong hỗn dịch bùn hoạt tính

MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Chất rắn lơ lửng bay hơi Solid trong hỗn dịch bùn hoạt tính MBBR Moving Bed Biofilm Reactor Bể phản ứng màng vi sinh vật chuyển động

SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng

KTMT & TNN Kỹ Thuật Môi Trường và

US.EPA United State Environmental

Protection Agency WEF Water Environmental Ferderation

TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng Nitơ Kjeldahl

Trang 21

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Hiện nay, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học đã và đang được ứng dụng rộng rãi để xử lý nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học

Bể bùn hoạt tính là một loại bể xử lý nước thải theo phương pháp sinh học hiếu khí, thường được sử dụng để xử lý nước thải của các công ty, nhà máy, xí nghiệp Trong quá trình phát triển, các chủ đầu tư đã không ngừng mở rộng qui mô sản xuất để đáp ứng nhu cầu của thị trường và lưu lượng nước thải cũng từ đó tăng theo Vì vậy, nâng cao hiệu quả xử lý nước thải của bể bùn hoạt tính là rất cần thiết nhưng mở rộng bể bùn hoạt tính hiện tại để làm tăng khả năng xử lý là một việc làm tốn kém Theo cách này, chúng ta phải tốn nhiều thời gian để nghiên cứu về mặt kỹ thuật, lên

kế hoạch, thiết kế, xây dựng và đưa vào hoạt động trong khi đó diện tích đất dành cho khu vực xử lý nước thải có hạn

Một trong những biện pháp mới để tăng hiệu quả xử lý của bể bùn hoạt tính

mà không cần mở rộng bể hoặc mở rộng một phần đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi ở các nước Châu Âu, đó là làm tăng mật độ vi sinh vật trong bể bùn bằng cách đưa giá bám vào bể nhằm thúc đẩy quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học Theo Zimmerman và csv (2001), [15], công nghệ Hydroxyl–Pac được ứng dụng ở nhà máy xử lý nước thải Waterdown, Ontario, Canada, bể bùn hoạt tính được chia làm 2 bể song song và có thể tích bằng nhau, một bể được bổ sung 41 m3 vật liệu làm giá bám, bể kia thì không Kết quả Amon đầu ra ở bể có giá bám 0.1-2.1 mg/L, còn ở bể không có giá bám 0.1-7.6 mg/L Theo Federico và Duerr, [15], hệ thống Integrated Fixed Film Activated Sludge (IFAS) được đưa vào vận hành ở Vestery, RI, USA (Mỹ) năm 2003, kết quả loại BOD5 khoảng 98 %, SS khoảng 94%, TKN khoảng 90%, NH3 khoảng 96% Năm 2006, ở Việt Nam, công nghệ này đã được Nguyễn Văn Trực, sinh viên ngành Kỹ Thuật Môi Trường khóa

28 – Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ sử dụng mô hình bùn hoạt tính làm thí nghiệm trên nước thải công ty TNHH Hải Sản Việt Hải với giá bám là nắp chai dầu ăn, lượng giá bám là 0.75kg/bể, kết quả loại BOD5 khoảng 93%, COD khoảng 82%, SS khoảng 91%, TKN khoảng 83%, Ptổng khoảng 71% Với mục đích tìm ra những loại giá bám hiệu quả, rẻ tiền, bằng nhựa, có sẵn trên thị trường Việt

Nam, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “ Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải

bằng bể bùn hoạt tính kết hợp với các loại giá bám khác nhau ”

Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa Kỹ Thuật Môi Trường – Bộ môn KTMT & TNN – Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ

Trang 22

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Sơ lược về quá trình xử lý sinh học

Quá trình xử lý sinh học là quá trình dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật

để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải Mức độ phân hủy và thời gian phân hủy phụ thuộc trước hết vào cấu tạo các chất hữu cơ, độ hòa tan trong nước và hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng khác Vi sinh vật trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Quá trình dinh dưỡng làm cho chúng sinh sản và phát triển làm tăng sinh khối Theo Trịnh Thị Thanh - Trần Yêm - Đồng Kim Loan (2004) có 3 nhóm phương pháp xử

lý nước thải theo nguyên tắc sinh học:

+ Các phương pháp hiếu khí (aerobic)

+ Các phương pháp thiếu khí (anoxic)

+ Các phương pháp yếm khí (anaerobic)

2.1.1 Nguyên tắc các phương pháp xử lý hiếu khí

Phương pháp hiếu khí được dùng để loại các chất hữu cơ dễ bị vi sinh phân hủy ra khỏi nguồn nước Các chất này được các loại vi sinh vật hiếu khí oxy hóa bằng oxy hòa tan trong nước Khái quát quá trình xử lý hiếu khí được trình bày ở hình 2.1

Theo Trịnh Thị Thanh - Trần Yêm - Đồng Kim Loan (2004), quá trình phân hủy hiếu khí được biểu thị bằng các phản ứng sau:

Chất hữu cơ + O2 → H2O + CO2 + năng lượng Chất hữu cơ + O2 + năng lượng → Tế bào mới

Tế bào mới + O2 → CO2 + H2O + NH3 Tổng cộng: chất hữu cơ + O2 → H2O + CO2 + NH3 … Trong phương pháp hiếu khí, Amon cũng được loại bỏ bằng oxy hóa nhờ vi

sinh vật tự dưỡng (quá trình Nitrat hóa)

Trang 23

Hình 2.1 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí

(Nguồn : Lê Hoàng Việt, 2002)

 Quá trình Nitrat hóa

Nitrat hóa (nitrification) là quá trình chuyển hóa Amon thành Nitrit sau đó chuyển hoá thành Nitrat Quá trình Nitrat hóa có thể xảy ra nếu ngay từ đầu nitơ tồn tại ở dạng Amon Theo Hoàng Văn Huệ (2004), quá trình Nitrat hóa gồm 2 bước sau:

Bước 1: Amon bị oxy hóa thành Nitrit do tác động của vi khuẩn Nitrit theo

4 2

2 H O SO − NO−

CO

Nước thải đầu vào

Nước thải đầu ra

Hô hấp nội bào

BOD

Các chất nền không phân hủy

Năng lượng

Sinh khối

Vi khuẩn Nitrit hoá

Vi khuẩn Nitrat hóa

Trang 24

Quá trình chuyển hóa Amon thành Nitrat có thể tổng hợp bằng phương trình sau:

O H H NO

O

NH4+ +2 2 → 3− +2 + + 2

Vi khuẩn thực hiện quá trình Nitrat hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter Nitrosomonas oxy hóa Amon thành Nitrit Nitrit chuyển thành Nitrat nhờ vi khuẩn Nitrobacter

Nhân tố kiểm soát quá trình Nitrat hóa

Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình Nitrat hoá như: tỉ lệ nồng độ Amon/Nitrat, nồng độ oxy hòa tan, pH, nhiệt độ, tỉ lệ BOD5/TKN và hóa chất độc hại (trích lại từ Metcalf & Eddy, 1991)

• Nồng độ Amon/Nitrat: phụ thuộc vào động học quá trình phát triển của vi khuẩn Nitrat

• Nồng độ oxy hòa tan: nồng độ oxy tốt nhất cho quá trình là >2 mg/L, thấp nhất là 1.3 mg/L (Metcalf & Eddy, 1991)

• Nhiệt độ: sự phát triển của vi khuẩn Nitrat chịu ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ thích hợp là 8÷300C, tốt nhất khoảng 300C (trích lại từ Grabriel Bitton, 1999)

• pH: pH tối ưu khoảng 7.5÷8.5 (trích lại từ Gabriel Bitton, 1999) Quá trình Nitrat sẽ ngừng khi pH < 6.0 (trích lại từ Gabriel Bitton, 1999) Quá trình này cũng

sử dụng độ kiềm trong nước thải, cứ 1 mg NH+

4-N được oxy hóa cần 7.14 mg CaCO3, do đó làm giảm độ kiềm trong nước thải (trích lại từ Gabriel Bitton, 1999)

• BOD5/TKN: tỉ lệ vi khuẩn Nitrat giảm khi BOD5/TKN tăng Kết hợp quá trình khử BOD và Nitrat hóa cần tỷ lệ BOD5/TKN >5, trong khi đó chỉ có quá trình khử Nitrat thì tỉ lệ BOD5/TKN < 3 (Metcalf & Eddy, 1991)

• Ảnh hưởng của hóa chất độc hại: các hóa chất độc hại trong nước thải ảnh

hưởng đến vi khuẩn Nitrosomonas nhiều hơn so với vi khuẩn Nitrobacter Chất hữu

cơ không ảnh hưởng trực tiếp mà là ảnh hưởng gián tiếp đến quá trình Nitrat hoá, trong điều kiện thiếu oxy các chất hữu cơ sẽ hình thành các hợp chất độc (trích lại

từ Gabriel Bitton, 1999) Các hợp chất ảnh hưởng đến quá trình Nitrat hóa như: cyanua, thiourea, phenol và kim loại nặng (Ag, Ni, Cr, Cu, Zn) Ảnh hưởng của Cu

đến Nitrosomonas Europea tăng khi nồng độ NH+

4 tăng từ 3 đến 23 mg/L (trích lại

từ Gabriel Bitton, 1999)

Trang 25

Bảng 2.1 Điều kiện thích hợp cho quá trình Nitrat hoá

Thông số Đơn vị Giá trị

(Nguồn: trích lại từ Grabriel Bitton, 1999)

2.1.2 Nguyên tắc các phương pháp xử lý thiếu khí

Trong hệ thống xử lý nước thải theo kỹ thuật bùn hoạt tính, sự khử Nitrat xảy

ra khi không tiếp tục cung cấp không khí Khi đó oxy cần cho hoạt động của vi sinh

giảm dần và việc giải phóng oxy từ Nitrat sẽ xảy ra Theo nguyên tắc trên, phương

pháp thiếu khí được sử dụng để loại nitơ ra khỏi nước thải

 Quá trình khử Nitrat

Quá trình khử Nitrat là quá trình tách oxy khỏi Nitrit, Nitrat nhờ hoạt động

của các vi khuẩn trong điều kiện không có oxy (anoxic) Oxy được tách ra từ Nitrit

và Nitrat được dùng lại để oxy hóa các chất hữu cơ Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001),

một số loài vi khuẩn dị dưỡng như Achromobacter, Aerobacter, Alcaligenes,

Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus,

Pseudomonas, Spirillum có khả năng khác nhau trong việc khử Nitrat theo 2 giai

đoạn sau:

1) Chuyển hóa Nitrat thành Nitrit

2) Tạo ra nitơ oxyt, dinitơ oxyt, khí nitơ

Các phản ứng khử Nitrat diễn ra như sau:

NO3− →NO2− →NO→N2O→N2

Ba hợp chất sau là các sản phẩm dạng khí và có thể bay vào khí quyển

Trích lại từ Gabriel Bitton, 1999, quá trình khử Nitrat chịu ảnh hưởng bởi:

• Nồng độ NO−

3

• Cần có nguồn cacbon hữu cơ

• pH: giá trị pH thích hợp là 7.0÷8.5, tốt nhất là gần 7.0 (trích lại từ Metcalf &

Eddy, 1991) Kết quả nghiên cứu cho thấy độ kiềm và pH tăng trong quá trình khử

Trang 26

Nitrat do 1 mg NO−

3 chuyển sang N2 làm tăng 3.6 mg CaCO3 (trích lại từ Grabriel Bitton, 1999 )

• Ảnh hưởng của nhiệt độ: quá trình khử Nitrat có thể xảy ra ở nhiệt độ

35÷500C, cũng có thể ở 5÷100C nhưng không hiệu quả bằng (Grabriel Bitton, 1999)

• Ảnh hưởng của nguyên tố vi lượng

• Hợp chất độc: quá trình này ít bị ảnh hưởng bởi chất độc so với quá trình Nitrat hóa (Grabriel Bitton, 1999)

2.1.3 Nguyên tắc các phương pháp xử lý yếm khí

Phương pháp yếm khí dùng để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải bằng

vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật yếm khí Khái quát quá trình xử lý yếm khí được trình bày ở hình 2.2

Theo Lê Hoàng Việt (2002), quá trình phân hủy yếm khí được biểu thị bằng các phản ứng sau:

(COHNS) + vi khuẩn yếm khí→CO2 +H2S+NH4+ +CH4+ các chất khác + Q (COHNS) + vi khuẩn yếm khí + Q →C5H7O2N

Trang 27

Hình 2.2 Phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí

2.2.2 Nguyên lý làm việc của bể bùn hoạt tính

Nước thải sau khi ra bể lắng đợt 1 có chứa các chất hữu cơ hòa tan và các chất lơ lửng đi vào bể phản ứng hiếu khí (aeroten) Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là các bông cặn có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú, phát triển của vô số vi khuẩn và vi sinh vật khác Vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N, P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không

lipit…

Trang 28

hòa tan và thành các tế bào mới Một vài loại vi khuẩn tấn công vào các chất hữu cơ

có cấu trúc phức tạp, sau khi chuyển hóa thải ra các hợp chất hữu cơ có cấu trúc đơn giản hơn, một vài loại vi khuẩn khác dùng các chất này là thức ăn và lại thải ra các chất hữu cơ đơn giản hơn nữa và quá trình cứ tiếp tục cho đến khi chất thải cuối cùng không thể dùng làm thức ăn cho bất cứ loại vi sinh vật nào nữa (Trịnh Xuân Lai, 2002)

Thông thường người ta dùng hệ thống khuấy trộn hoặc sục khí cưỡng bức để cung cấp oxy tạo điều kiện hiếu khí cho vi sinh vật hoạt động

Theo Lương Đức Phẩm (2002), quá trình oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra trong bể bùn hoạt tính trải qua 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn thứ nhất: tốc độ oxy hóa bằng tốc độ tiêu thụ oxy Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxy cần cho vi sinh vật sinh trưởng, đặc biệt ở thời gian đầu tiên thức ăn dinh dưỡng trong nước thải rất phong phú, lượng sinh khối trong thời gian này rất ít Sau khi vi sinh vật thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh theo cấp số nhân Vì vậy lượng tiêu thụ oxy tăng cao dần

+ Giai đoạn hai: vi sinh vật phát triển ổn định và tốc độ tiêu thụ oxy cũng ở mức gần như ít thay đổi Chính ở giai đoạn này các chất bẩn hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất

+ Giai đoạn ba: sau một thời gian khá dài tốc độ oxy hóa cầm chừng (hầu như

ít thay đổi) và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc độ tiêu thụ oxy tăng lên Đây là giai đoạn Nitrat hóa các muối Amon

2.2.3 Thành phần và tính chất của bùn hoạt tính

Theo Lương Đức Phẩm (2002), bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, kết lại thành dạng hạt bông với trung tâm là các hạt chất rắn lơ lửng ở trong nước Các bông này có màu vàng nâu dễ lắng có kích thước từ 3 đến 5µ Những bông này gồm các vi sinh vật sống và cặn rắn (khoảng 30-40% m

thành phần cấu tạo bông, nếu hiếu khí bằng thổi khí và khuấy đảo đầy đủ trong thời gian ngắn thì con số này khoảng 30%, thời gian dài khoảng 35% và kéo dài tới vài ngày có thể tới 40%) Những vi sinh vật sống ở đây chủ yếu là vi khuẩn, ngoài ra

còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh…

Số lượng vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính dao động từ 108 đến 1012 trên 1mg

chất khô, phần lớn chúng là Pseudomonas, Achomobacter, Alcaligenes, Bacillus,

Micrococcus, Flavobacterium

Trong khối nhày ta thấy các loài Zooglea, đăc biệt là Zooglea ramigoza rất giống Pseudomonas Chúng có khả năng sinh ra một bao nhày chung quanh tế bào

Trang 29

Bao nhày này là một polyme sinh học, thành phần là polysacarit, có tác dụng kết các tế bào vi khuẩn lại thành hạt bông

Các vi khuẩn tham gia quá trình chuyển hoá NH3 thành N2 cũng thấy có mặt

trong bùn như Nitrosomonas, Nitrobacter

Tính chất quan trọng của bùn là khả năng tạo bông Sự tạo bông xảy ra ở giai đoạn trao đổi chất có tỉ lệ dinh dưỡng với sinh khối trở nên thấp dần Tỉ lệ này thấp

sẽ đặc trưng cho nguồn năng lượng thấp của hệ thống và dẫn tới giảm năng lượng chuyển động Diện tích bề mặt tế bào, sự tạo thành vỏ nhày và tiết ra niêm dịch là nguyên nhân keo tụ của các tế bào vi khuẩn

Trong bùn hoạt tính ta còn thấy các loài thuộc động vật nguyên sinh, chúng đóng vai trò quan trọng trong bùn Chúng tham gia phân hủy các chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí, điều chỉnh loài và tuổi cho quần thể vi sinh vật, giữ cho bùn luôn luôn hoạt động ở điều kiện tối ưu

Động vật nguyên sinh có thể ăn một số vi khuẩn, tăng cường loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh, chúng làm đậm đặc màng nhày, tiết enzim ngoại bào để phân hủy các chất hữu cơ, chất nhiễm bẩn và làm kết lắng bùn nhanh

2.2.4 Đặc điểm của quá trình tăng trưởng của vi sinh vật

Theo Lê Hoàng Việt (2002), vi khuẩn thường sinh sản vô tính bằng cách nhân đôi, sinh sản hữu tính hay bằng cách tạo chồi Tuy nhiên vi khuẩn thường sinh sản bằng cách phân đôi, trong những điều kiện môi trường thích hợp, tốc độ phân bào tùy vào từng loại vi khuẩn và được gọi là thời gian để cho ra một thế hệ mới (generation time) hay thời gian nhân đôi (doubling time), tảo, nguyên sinh động vật

và nấm có thời gian nhân đôi lâu hơn rất nhiều so với vi khuẩn Chu kỳ phát triển của vi khuẩn bao gồm 4 giai đoạn:

Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy ra khi bể bắt đầu đưa vào hoạt động và bùn của các bể khác được cấy thêm vào bể Đây là giai đoạn để các vi khuẩn thích nghi với môi trường mới và bắt đầu quá trình phân bào

 Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn này các tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào và tăng nhanh về số lượng Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho các lần phân bào và lượng thức ăn trong môi trường

Giai đoạn cân bằng (stationary phase): lúc này mật độ vi khuẩn được giữ ở một số lượng ổn định Nguyên nhân của giai đoạn này là (a) các chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình tăng trưởng của vi khuẩn đã bị sử dụng hết, (b) số lượng vi khuẩn sinh ra bằng với số lượng vi khuẩn chết đi

Giai đoạn chết (log-death phase): trong giai đoạn này số lượng vi khuẩn chết

đi nhiều hơn số lượng vi khuẩn được sinh ra, do đó mật độ vi khuẩn trong bể giảm

Trang 30

nhanh Giai đoạn này có thể do các loài có kích thước khả kiến hoặc là đặc điểm của môi trường

Hình 2.3 Một đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2002)

2.3 Bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ

Bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ đã được sử dụng vào những năm đầu của thế kỉ 20 khi mà bùn hoạt tính lần đầu tiên được biết đến và sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải Mô hình hoạt động theo mẻ được xem là rất thú vị nhưng ở thời điểm đó là không thực tế vì người ta chưa tìm ra được các bước hoạt động cho phù hợp Mãi đến hai thập kỷ sau, khi hoạt động của bể được chú ý đến để tìm ra những bước hoạt động hiệu quả, bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ bắt đầu được

sử dụng tăng dần tăng dần Sự phổ biến của nó gắn liền với quá trình tìm ra các vi sinh vật có trong bùn hoạt tính xử lý nước thải Từ đó đến nay đã có hơn 300 khu dân cư và khu công nghiệp ở Canada và Mỹ sử dụng bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ để xử lý nước thải, ở Châu Âu cũng có hơn 40 công trình loại này (SimcoeEngineering Group Limited, 2004, [14]) Các bước hoạt động của bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ được trình bày ở hình 2.4

Theo hình 2.4, loại bể này hoạt động theo kiểu làm đầy và gạn trong, chỉ sử dụng một bể làm cả hai nhiệm vụ phản ứng và lắng do đó không cần sử dụng bể lắng thứ cấp Hoạt động của bể gồm năm giai đoạn riêng biệt: châm nước thải, phản ứng, lắng, gạn nước trong và chờ mẻ mới (Simcoe Engineering Group Limited,

2004, [14])

Trang 31

Hình 2.4 Hoạt động của bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ

(Nguồn: Simcoe Engineering Group Limited, 2004)[14]

2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể bùn hoạt tính

2.4.1 Loại bể phản ứng

Tùy theo loại bể phản ứng mà hiệu quả xử lý sẽ khác nhau, nguyên nhân là

do cấu tạo của bể khác nhau sẽ có thời gian tồn lưu khác nhau, chế độ nạp nước

khác nhau…

2.4.2 Thời gian tồn lưu của nước thải trong bể phản ứng

Thời gian tồn lưu nước là cần thiết để vi sinh vật có đủ thời gian để phân hủy được chất bẩn hữu cơ hòa tan trong nước thải Thời gian tồn lưu nước quá ngắn chất lượng nước đầu ra không tốt, thời gian tồn lưu quá lâu đồng nghĩa với việc tăng thể

Nước thải Nước thải

Nước thảiChâm - để yên Châm - khuấy trộn

Châm – sục khí Khôngkhí

Phản ứng

LắngLắng

Gạn

Gạn nước trong Chờ mẻ mới

Bùn

Trang 32

tích bể sẽ không kinh tế Thời gian tồn lưu nước thường là 4÷8 giờ Theo Lê Hoàng Việt (2002), thời gian tồn lưu nước thải của một số loại bể được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Thời gian tồn lưu nước của một số loại bể bùn

Kiểu Thời gian tồn lưu (giờ)

Tốc độ cao 2÷4 Truyền thống 4÷8 Nạp nhiều điểm 4÷8

Bể tiếp xúc 0.5÷1

Bể ổn định 3÷6 Thông khí kéo dài 16÷36

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2002)

2.4.3 Chế độ nạp nước thải và các chất hữu cơ

Lượng nạp nước thải phải điều hòa, nạp liên tục với lưu lượng ổn định (bể bùn hoạt động liên tục) hoặc nạp nước đúng theo định kì (bể bùn hoạt động theo mẻ) Việc làm trên đảm bảo dinh dưỡng thích hợp cho vi sinh vật hoạt động Các chất hữu trong nước thải phải là chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học

2.4.4 Cung cấp oxy

Oxy thường có hiệu suất hòa tan thấp và thường phụ thuộc vào áp suất, nhiệt

độ, nồng độ muối có trong nước thải… Trong quá trình xử lý, các vi sinh vật tiêu thụ oxy hòa tan để oxy hóa sinh hóa, đồng hóa các chất dinh dưỡng và chất nền (BOD, N, P) cần thiết cho sự sống, sinh sản và tăng trưởng của chúng Vì vậy, giữ được oxy hòa tan trong nước thải trong quá trình xử lý là yêu cầu quan trọng Chỉ tiêu oxy hòa tan đảm bảo cho quá trình xử lý là 1.5÷4 mg/L (thông thường khoảng 2mg/L ở tải trung bình và 0,5 mg/L ở tải đỉnh) ở mọi khu vực của bể, trên 4 mg/L không tăng được hiệu suất của quá trình mà còn tốn thêm điện

Để cung cấp oxy người ta tiến hành sục khí sâu trong lòng nước thải để tạo

ra các bọt khí khuếch tán vào môi trường nước Kích thước các bọt khí rất quan trọng Trong thực tế, người ta tạo các bọt khí từ hệ thống sục khí qua vật xốp có đường kính lỗ khoảng 1mm (Trung Tâm Đào Tạo Ngành Nước và Môi Trường, 2005)

2.4.5 Thời gian tồn lưu vi sinh vật trong bể phản ứng

Lượng vi sinh vật trong bể có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của bể bùn, theo

số liệu của Mỹ, bể bùn truyền thống cần thời gian tồn lưu vi sinh vật là từ 3÷15 ngày (Lê Hoàng Việt, 2002)

Trang 33

2.4.6 Tỉ lệ thức ăn trên số vi khuẩn F/M

Bể bùn hoạt tính là một hệ thống hoạt động trong đó các vi sinh vật phát triển

và chết đi liên tục Để hoạt động có hiệu quả người ta thường sử dụng thông số F/M

để thiết kế và vận hành hệ thống Hệ thống đạt cân bằng khi lượng thức ăn F và lượng vi khuẩn M nằm ở khoảng thích hợp cho điều kiện hoạt động của hệ thống F/M dùng để kiểm soát quá trình oxy hóa sinh hóa và sinh khí bằng cách duy trì sự phát triển của hệ vi sinh vật ở giai đoạn log hay ở giai đoạn phân hủy nội bào Công thức tính tỉ lệ F/M:

X V

S Q X

S M F

mẻ nằm trong khoảng 0.04 – 1.0 (Trung Tâm Đào Tạo Ngành Nước và Môi Trường, 2005)

2.4.7 Tỉ lệ bùn bơm hoàn lưu về bể phản ứng

Trong quá trình vận hành một lượng bùn cần được hoàn lưu để đảm bảo đủ nồng độ vi sinh vật cần thiết trong bể Tỉ lệ hoàn lưu bùn của một số bể được trình bày ở bảng 2.3

Bảng 2.3 Tỉ lệ bùn hoàn lưu của một số loại bể Kiểu Hoàn lưu min (%) Hoàn lưu max (%)

Truyền thống 15 100

Thông khí kéo dài 50 150

Trang 34

2.4.8 Các chất dinh dưỡng

Trong nước thải thành phần dinh dưỡng chủ yếu là nguồn cacbon (được gọi

là cơ chất hoặc chất nền được thể hiện bằng BOD) – chất bẩn hữu cơ dễ bị phân hủy (hoặc bị oxy hóa) bởi vi sinh vật Ngoài BOD cần lưu ý đến hai thành phần khác là nguồn nitơ (thường ở dạng +

4

NH ) và nguồn phospho (ở dạng muối photphat) Những hợp chất này thường là nguồn dinh dưỡng tốt nhất đối với vi sinh vật Vi sinh vật phát triển còn cần đến một loạt các dưỡng chất vô cơ khác như: Mg, K, Ca,

Mn, Fe, Co… Thường các nguyên tố này ở dạng ion và có sẵn trong nước thải, không những chúng đáp ứng đủ nhu cầu sinh lý của vi sinh vật mà trong nhiều trường hợp còn quá thừa dư

Thiếu dinh dưỡng trong nước thải sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, phát triển, tăng sinh khối của vi sinh vật thể hiện bằng lượng bùn hoạt tính tạo thành giảm

Nếu thiếu nitơ trong thời gian dài, ngoài việc cản trở các quá trình sinh hóa còn làm cho bùn hoạt tính khó lắng, các hạt bông bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước ra làm cho nước khó trong và chứa một lượng lớn vi sinh vật, làm giảm tốc độ sinh trưởng cũng như cường độ oxy hóa của chúng

Nếu thiếu phospho, vi sinh vật dạng sợi phát triển và cũng làm cho bùn hoạt tính lắng chậm và giảm hiệu quả xử lý (Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga, 1999)

Để đảm bảo cho vi sinh vật hoạt động tốt thì nguồn dinh dưỡng cho chúng có thể theo tỉ lệ sau: BOD:N:P = 100:5:1 Trong trường hợp thiếu N, P ta có thể cân đối dưỡng chất bằng cách thêm vào các muối Amon và photphat Các hóa chất dùng

để bổ sung dưỡng chất cho nước thải được trình bày ở bảng 2.4

Bảng 2.4 Hóa chất dùng để bổ sung dưỡng chất cho nước thải

Tên hóa chất Công thức hóa học

Hydroxyt Amon NH4OH Bicarbonat Amon NH4HCO3Carbonat Amon (NH4)2CO3Chlorur Amon NH4Cl Photphat Amon NH4H2PO4Sunfat Amon (NH4)2SO4Trinatri photphat Na3PO4Dinatri photphat Na2HPO4Mononatri photphat NaH2PO4Natri hexa meta photphat Na3(PO3)6Natritripoli photphat Na5P3O10Tetranatri pyro photphat Na4P2O7

Trang 35

2.4.9 Các yếu tố môi trường

2.4.9.1 pH

Quá trình xử lý sinh học nước thải rất nhạy cảm với sự dao động của trị số

pH Ở bể bùn hoạt tính vào giai đoạn cuối nước thải có pH chuyển sang kiềm do các hợp chất nitơ chuyển sang thành Amoniac hoặc muối Amon Quá trình xử lý hiếu khí đòi hỏi trị số pH trong khoảng 6.5÷8.5 và khoảng giá trị tốt nhất là từ 6.8÷7.4 (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

2.5 Màng sinh học (sinh trưởng gắn kết)

Phần lớn các vi sinh vật có khả năng xâm chiếm bề mặt của một vật rắn khi chúng có các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy Việc xâm chiếm bề mặt lúc đầu thực hiện ở một số điểm và từ những điểm này màng sinh học tiếp tục phát triển cho đến khi toàn bộ bề mặt chất phụ trợ được bao phủ một lớp đơn tế bào Từ lúc đó trở

đi, các tế bào sinh ra lại bao phủ lên lớp ban đầu

Oxy và các thức ăn đồng hóa được từ nước thải chuyển vận và khuếch tán qua bề dày lớp màng sinh học cho tới khi nào mà các đám tế bào ở sâu nhất không được tiếp xúc với oxy và thức ăn đồng hóa trực tiếp nữa Sau một thời gian sẽ xuất hiện sự phân tầng với lớp ưa khí chồng lên lớp kị khí, ở lớp ưa khí có sự khuếch tán oxy, lớp kị khí ở sâu hơn và không có oxy Tầm quan trọng của hai loại lớp này thay đổi theo loại chất phản ứng và chất nền

Việc sử dụng kỹ thuật màng sinh học xử lý nước cho thấy rằng:

- Khi nào màng sinh học có độ dày mà oxy trở nên hạn chế ở các lớp sâu nhất thì tỷ lệ sử dụng chất nền sẽ ổn định tại một hằng số Chiều dày có hiệu quả là khoảng 300-400µ m

- Nói chung các vi khuẩn nằm cố định ở giá bám hoạt động cao hơn so với hoạt động của vi khuẩn ở trạng thái lơ lửng

Trang 36

Hình 2.5 Lớp màng sinh học trên giá bám

(Nguồn: L.S Downing & R Nerenberg, 2007, [19])

2.6 Bể bùn hoạt tính kết hợp với giá bám

Đây là cách xử lý kết hợp giữa quá trình sinh trưởng lơ lửng và sinh trưởng dính bám của vi sinh vật Mục đích là tăng hiệu quả loại BOD của nước thải đồng thời cũng tạo điều kiện cho quá trình Nitrat hoá và khử Nitrat diễn ra ở màng sinh học bám trên giá bám

Hơn 50 năm trước đây, công nghệ xử lý nước thải chỉ áp dụng biện pháp xử

lý sơ cấp để loại bỏ chất rắn lơ lửng và chỉ một phần nhỏ BOD Tiếp theo là biện pháp xử lý cấp hai sau bể sinh học giúp loại bỏ một lượng lớn chất lơ lửng và BOD Sau đó là xử lý cấp ba, phổ biến của cách xử lý này là sử dụng hoá chất để loại phospho ra khỏi nước thải và sử dụng màng lọc ở nước thải đầu ra Một trong những mối quan tâm gần đây của những người vận hành và chuyên gia môi trường

là sự phóng thích nitơ vào nguồn nước tiếp nhận Sự xuất hiện nitơ không chỉ làm cho môi trường nước bị phú dưỡng hóa mà còn kết hợp với một số chất khác tạo thành chất độc trong nguồn nước Do đó, nhu cầu sửa đổi hoặc xây dựng hệ thống mới để kiểm soát N-NH3 và Ntổng đang là yêu cầu cấp thiết

Ngày nay, để cải tiến khả năng xử lý của bể bùn người ta phải nghỉ đến việc loại BOD và nitơ có trong nước thải Một công nghệ mới ra đời là Integrated Fixed Film Activated Sludge (IFAS), sản phẩm này là con lai giữa quá trình sinh trưởng

lơ lửng và quá trình sinh trưởng dính bám Nhờ bám vào giá bám mà vi khuẩn Nitrat có đủ thời gian để Nitrat hóa các hợp chất nitơ có trong bể

Một số kết quả đạt được với công nghệ IFAS

Nhà máy xử lý nước thải Annapolis, USA sử dụng công nghệ này để nâng cấp hiệu quả xử lý và đạt được đầu ra TKN nhỏ hơn 8mg/L mà không cần mở rộng

bể bùn hoạt tính, chỉ mở rộng 1/3 bể lắng thứ cấp so với mở rộng 50% bể bùn

Màng

vi sinh vật

Giá bám

Vi sinh vật lơ lửng

Vùng giàu khí oxy

Trang 37

truyền thống và 150% bể lắng thứ cấp nếu dùng phương pháp cũ (Randall, 2004, [16])

Nhà máy xử lý nước thải Basingstoke (gần Lon Don), Anh cũng cho đầu ra TKN giảm từ 30 mg/L còn 8 mg/L, giảm 22% điện tiêu thụ (Best và csv, 1984, 16])

Nhà máy xử lý nước thải Yarra Glen (gần Melbourne), Úc cho đầu ra TKN giảm từ 25 mg/L còn 7 mg/L, giảm 35% điện tiêu thụ và giảm 40% lượng bùn sinh

ra (IP và csv, 1987, [16])

Hiện nay, người ta đã tạo ra nhiều loại giá bám để sử dụng kết hợp với bể bùn hoạt tính Những loại vật liệu này có thể cho trôi lơ lửng theo dòng nước bể hoặc được đặt cố định trong lòng bể

Một số thông số quan trọng của giá bám: kích thước, độ rỗng, ít bị ăn mòn, diện tích bề mặt lớn, mật độ giá bám, vi sinh vật dễ bám (trích lại từ David Featherstondhaugh, 2003, [15]) Một giá bám có diện tích bề mặt lớn 1000m2/m3nhưng các lỗ rỗng nhỏ sẽ không tốt vì rất dễ bị bịt kín bởi sinh khối của vi sinh vật,

vì vậy làm cho vận tốc dòng chảy qua các lỗ bị hạn chế ảnh hưởng đến nguồn dinh dưỡng cho lớp bên trong (David Featherstondhaugh, 2003, [15])

Bảng 2.5 Ưu, nhược điểm của một số giá bám, [17]

Loại giá bám

Fabric type

Web-(AccuWeb)

• Lắp đặt đơn giản

• Rẻ tiền

• Không cần bão dưỡng

• Đạt hiệu quả nhanh

• Không bị thất thoát khi vận hành

• Có thể bị nghẹt khi chất lơ lửng nhiều

Rope-type • Đạt hiệu quả nhanh • Không bị thất thoát

khi vận hành

• Vật liệu dễ hỏng và gây nghẽn

• Mua trọn bộ

• Có thể bị nghẹt khi vật lơ lửng nhiều

PVC Sheet Media

(Trickling Filter Media)

• Đạt hiệu quả nhanh

• Không bị thất thoát khi vận hành

• Trở ngại khi khuấy trộn oxy

• Có thể bị nghẹt khi vật lơ lửng nhiều

• Dễ bị nghẹt do sinh khối vi sinh vật

Trang 38

Polypropylene Finned

Cylinders

Sponges

• Khuấy trộn hoàn chỉnh

• Hạn chế được việc hoàn lưu bùn

• Thất thoát nguyên liệu do bào mòn

• Có thể làm nghẹt lưới lược đầu ra

• Khó duy trì điều kiện hiếu khí

2.6.1 Qui trình với giá bám trôi lơ lửng trong bể bùn

Hiện nay có nhiều loại giá bám được sử dụng kết hợp với bể bùn truyền thống trong thí nghiệm cũng như áp dụng trong thực tế Ba loại tiêu biểu trong số

những loại này là Captor®, Linpor® và Kaldness® (Metcalf & Eddy, 1991)

+ Captor® và Linpor® là qui trình sử dụng các vật liệu đệm được thả trong

bể bùn cho trôi lơ lửng, bên dưới bể có hệ thống cung cấp khí Những giá bám này

có xu hướng chuyển động về phía đầu ra nước thải của bể làm tăng trở lực của dòng chảy đầu ra, do đó người ta đặt một lưới lược và hệ thống tuần hoàn giúp phân phối đều giá bám trong bể Lượng giá bám được sử dụng là 0.95g/cm3 khoảng 20-30% thể tích bể

Thuận lợi của loại giá bám này là giúp tăng khả năng chịu tải lượng BOD nhưng không làm tăng lượng chất rắn lắng trong bể lắng thứ cấp vì phần lớn vi sinh vật được giữ lại trong bể bùn hoạt tính Một hệ thống với tải lượng nạp BOD là 1.5-40 kg/m3.d thì nồng độ vi sinh vật có thể đạt từ 5000-9000 mg/L (trích lại từ Metcalf & Eddy, 2003)

Hình 2.6 Giá bám sử dụng trong công nghệ Linpor®, [22]

+ Kaldness : a Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR)

Công nghệ này sử dụng vật liệu được sản suất từ công ty Norwegian, Kaldness Miljøteknologi Nó là những hình trụ làm bằng nhựa PE, lần đầu tiên vận

Trang 39

hành ở Larnal, Norway vào năm 1990 và từ đó có hơn 300 hệ thống áp dụng ở Châu

Âu Mật độ sử dụng vật liệu khoảng 0.96g/cm3 thể tích bể hiếu khí hoặc thiếu khí

Biện pháp khuấy trộn hoặc sục khí được áp dụng để cung cấp oxy cho bể Giá bám có thể chiếm khoảng 25-50% thể tích bể và diện tích bề mặt là 500m2/m3thể tích bể Công nghệ này không cần hoàn lưu bùn và rửa ngược như các bể lọc sinh học có giá bám chìm trong nước Bùn sinh ra từ hệ thống được lắng ở bể lắng thứ cấp Công nghệ MBBR được xem là biện pháp tốt để cải tiến các bể bùn hiện tại (Rusten và csv, 1998 & 2000, Metcalf & Eddy, 2003)

Hình 2.7 Giá bám sử dụng trong công nghệ Kaldness, [22]

2.6.2 Công nghệ Fluidized Fixed Film

Công nghệ này được phát minh bởi công ty Hydroxyl Nó là sự kết hợp của quá trình sinh trưởng lơ lửng và sinh trưởng dính bám của vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trên các vật liệu trơ như: than hoạt tính, cao su xốp, nhựa… tạo thành lớp màng sinh học Công nghệ đưa ra các qui trình sau:

y Qui trình Hydroxyl – F3R (Fluidized Fixed Film Reactor)

Trong qui trình này bùn hoạt tính không hoàn lưu, sinh khối được phát triển

và bám lên bề mặt giá bám Theo Zimmer và csv 2001, [15], nhà máy xử lý nước thải ở thành phố Moorhead, Minnesota, USA sử dụng qui trình này với lượng giá bám bổ sung vào bể bùn hoạt tính khoảng 30% thể tích bể

y Qui trình Hydroxyl – F3 RAS (Fluidized Fixed Film Reactor Activated Sludge)

Tương tự như qui trình Hydroxyl – F3R nhưng bùn hoạt tính được hoàn lưu trở lại Hệ thống này được lựa chọn để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải ở thành phố Rasio, Phần Lan và Lakeview, Canada

Trang 40

y Qui trình Hydroxyl – Pac

Qui trình này được ứng dụng ở nhà máy Waterdown, Ontario, Canada, nhằm chứng minh khả năng xử lý nước thải của qui trình này người ta xây dựng hai bể song song mỗi bể có thể tích là 224 m3, một bể có bổ xung 41 m3 giá bám Hydroxyl–Pac, bể còn lại thì không Cả hai cùng xử lý một loại nước thải có MLSS = 1239 mg/L, BOD5 = 88 mg/L, TKN = 20 mg/L Kết quả Amon nước thải đầu ra ở bể có giá bám 0.1-2.1 mg/L, còn ở bể không có giá bám 0.1-7.6 mg/L

Hình 2.8 Giá bám sử dụng trong qui trình Hydroxyl – Pac, [22]

Hydroxyl - Pac

Định dạng
Số trang	163
Dung lượng	1,87 MB