đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng bể lọc sinh học ngập nước

Do đó, trong lần nghiên cứu này chúng tôi tiến hành đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng bể lọc sinh học ngập nước” để xử lý nước thải chế biến cá tra, cá basa theo

Trang 1

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

ThS LÊ HOÀNG VIỆT NGUYỄN VĂN PHỦ - 1110851

TẠ HOÀNG HỘ - 1110818

Trang 2

Luận Văn Tốt Nghiệp CBHD: Lê Hoàng Việt

Nguyễn Văn Phủ - 1110851

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cần Thơ, ngày 1 tháng 12 năm 2014

Cán bộ hướng dẫn

Lê Hoàng Việt

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn “Đánh giá hiệu quả xử lý

nước thải thủy sản bằng bể lọc sinh học ngập nước”, chúng tôi đã nhận được sự hướng

dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn Qua đó, giúp chúng tôi cũng cố lại được nhiều kiến thức cần thiết, từ đó đúc kết được rất nhiều kinh nghiệm bổ ích cho công việc sau này Bên cạnh đó, chúng tôi cũng gặp không ít khó khăn nhưng nhờ có sự động viên từ gia đình, thầy cô và bạn bè chúng tôi đã hoàn thành luận văn đúng tiến độ Nhân đây, chúng tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến:

Gia đình đã khuyến khích, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp

Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu

để chúng tôi có thể hoàn thành tốt đề tài luận văn này

Quý Thầy, Cô thuộc Khoa Môi Trường & Tài Nguyên Thiên Nhiên đã tận tình giúp đỡ

và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong thời gian qua

Tất cả bạn bè của lớp Kỹ Thuật Môi Trường khóa 37 đã động viên và giúp đỡ chúng tôi rất nhiều

Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã cố gắng để hoàn thành tốt đề tài nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy, Cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Phủ Tạ Hoàng Hộ

Trang 4

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Nước thải chế biến cá tra, cá basa là nguồn thải có chứa nhiều hàm lượng chất hữu cơ

dễ phân hủy sinh học do đó công đoạn xử lý chính trong hệ thống xử lý nước thải thường là công đoạn xử lý sinh học Hiện nay, hầu hết các nhà máy chế biến thủy sản thường áp dụng chủ yếu là công nghệ sinh học hiếu khí bùn hoạt tính lơ lửng để xử lý

nước thải (Nguyễn Thế Đồng et al., 2011) Do đó, trong lần nghiên cứu này chúng tôi

tiến hành đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng bể lọc sinh học

ngập nước” để xử lý nước thải chế biến cá tra, cá basa theo kiểu tăng trưởng bám dính

nhằm đa dạng hóa các loại hình xử lý sinh học cũng như hướng tới việc phổ biến áp dụng loại hình xử lý này trong các nhà máy chế biến thủy sản

Đề tài nghiên cứu được tiến hành trên bể lọc sinh học ngập nước hoạt động theo hai nguyên tắc khác nhau, một loại hoạt động theo chu trình khí – nước cùng chiều và một loại hoạt động theo chu trình khí – nước ngược chiều Kết quả nghiên cứu về bể lọc sinh học ngập nước cho thấy:

Ở thời gian lưu 8 giờ, tải nạp chất hữu cơ theo nồng độ BOD trung bình tính trên diện tích màng là: 0,0066 kgBOD/m2*ngày Sau quá trình xử lý sơ bộ nồng độ BOD đầu vào dao động trong khoảng từ 664,00 mg/L đến 686,50 mg/L và hiệu suất xử lý của hai

bể LSH đạt trên 95% Mặt khác, qua kết quả phân tích cho thấy bể LSH có dòng khí – nước ngược chiều xử lý hiệu quả hơn so với bể lọc sinh học có dòng khí – nước cùng chiều và cho ra nước thải đạt loại A theo QCVN 11:2008/BTNMT ở các chỉ tiêu theo dõi như: pH, COD, BOD5, SS, TKN, NH4+, NO3- và loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT đối với chỉ tiêu TP Tương tự, ở thời gian lưu 7 giờ tải nạp chất hữu

cơ theo nồng độ BOD trung bình tính trên diện tích màng là: 0,0062 kgBOD/m2*ngày, nồng độ BOD đầu vào dao động trong khoảng từ 425,00 mg/L đến 620,00 mg/L và hiệu suất xử lý của hai bể lọc sinh học ngập nước vẫn đạt trên 95% Mặc dù ở thời gian lưu này cả hai bể lọc sinh học ngập nước vẫn đạt hiệu suất xử lý cao nhưng cả hai bể lọc sinh học chỉ cho ra nước thải đạt loại A ở một số chỉ tiêu theo dõi Qua kết quả nghiên cứu trên cho thấy bể lọc sinh học ngập nước hoạt động theo kiểu tăng trưởng bám dính có thể thích hợp để xử lý nước thải chế biến cá tra và cá basa

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan luận văn này được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng tôi Số liệu và kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn nào trước đây

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Phủ Tạ Hoàng Hộ

Trang 6

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG vii

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN 3

2.1.1 Khái niệm về nước thải chế biến thủy sản 3

2.1.2 Thành phần và tính chất của nước thải chế biến thủy sản 3

2.1.3 Quy trình công nghệ chế biến thủy sản 4

2.2 ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN 8

2.2.1 Tổng quan về phương pháp sinh học 8

2.2.2 Phương pháp sinh học hiếu khí 8

a) Cơ sở lý thuyết 8

b) Các quá trình sinh học hiếu khí 8

c) Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí 10

2.2.3 Phương pháp sinh học yếm khí 10

2.3 BỂ LỌC SINH HỌC 10

2.3.1 Khái niệm bể lọc sinh học 10

2.3.2 Màng sinh học trong bể lọc sinh học 11

2.3.3 Phân loại bể lọc sinh học 13

2.3.4 Ưu và khuyết điểm của bể lọc sinh học 14

2.4 BỂ LỌC SINH HỌC NGẬP NƯỚC 14

2.4.1 Giới thiệu sơ lược về bể lọc sinh học ngập nước 14

Trang 7

2.4.2 Cơ chế hoạt động của bể lọc sinh học ngập nước 15

2.4.3 Các quy trình màng lọc sinh học ngập nước 16

2.4.4 Ưu và khuyết điểm của bể lọc sinh học ngập nước 18

CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 20

3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN 20

3.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 20

3.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 21

3.4 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH ĐỀ TÀI 23

3.4.1 Tính toán và thiết kế mô hình bể lọc sinh học ngập nước 23

a Vật liệu chế tạo mô hình bể lọc sinh học ngập nước 23

b Kích thước mô hình bể lọc sinh học ngập nước 23

c Vật liệu lọc sử dụng cho bể lọc sinh học ngập nước 26

3.4.2 Các bước tiến hành thí nghiệm 28

a.Giai đoạn tạo màng sinh học 28

b.Quy trình thí nghiệm 29

3.6 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN PHÂN TÍCH MẪU 31

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI THỦY SẢN CỦA CÔNG TY CỔ PHẨN THỦY SẢN MEKONG 33

4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 34

4.2.1 Kết quả theo dõi nồng độ COD trong giai đoạn tạo màng sinh học 34

4.2.2 Kết quả vận hành mô hình lọc sinh học của hai bể ở thời gian lưu 8 giờ 35

4.2.3 Kết quả vận hành mô hình LSH của hai bể ở thời gian lưu 7 giờ 43

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

5.1 KẾT LUẬN 51

5.2KIẾN NGHỊ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 55

Trang 8

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần và tính chất của một số loại hình chế biến thủy sản 3

Bảng 2.2 Thành phần và tính chất nước thải thủy sản 4

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của giá thể ống luồn điện PVC 27

Bảng 3.2 Các phương pháp và phương tiện phân tích mẫu 31

Bảng 4.1 Nồng độ các chất ô nhiễm nước thải đầu vào 34

Bảng 4.2 Nồng độ COD của nước thải thủy sản trước và sau xử lý trong giai đoạn tạo màng sinh học ở thời gian lưu 8 giờ 35

Bảng 4.3 Nồng độ DO (mg/L) 36

Bảng 4.4 Nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải thủy sản trước và sau xử lý ở thời gian lưu 8 giờ 37

Bảng 4.5 Nồng độ DO (mg/L) 43

Bảng 4.6 Nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải thủy sản trước và sau xử lý ở thời gian lưu 7 giờ 44

Trang 9

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Quy trình công nghệ chế biến surimi (chả cá) 5

Hình 2.2 Quy trình công nghệ chế biến cá tra, cá basa đông lạnh 6

Hình 2.3 Quy trình công nghệ chế biến bạch tuộc đông lạnh 7

Hình 2.4 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí 9

Hình 2.5 Cấu tạo của lớp màng sinh học theo mặt cắt 12

Hình 2.6 Quá trình vận chuyển các chất qua màng sinh học 12

Hình 2.7 Sơ đồ bể lọc sinh học ngập nước 13

Hình 2.8 Thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt quay 13

Hình 2.9 Đĩa quay sinh học 14

Hình 2.10 Diễn biến của quá trình xử lý bằng vi sinh bám dính 15

Hình 2.11 Bể lọc sinh học có dòng khí – nước cùng chiều 17

Hình 2.12 Bể lọc sinh học có dòng khí – nước ngược chiều 18

Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu 20

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CBTS áp dụng quá trình hóa lý kết hợp sinh học hiếu khí 21

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CBTS áp dụng quá trình sinh học kỵ khí kết hợp hiếu khí 22

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CBTS áp dụng công nghệ sinh học hiếu khí với bùn hoạt tính lơ lửng 22

Hình 3.5 Kích thước mô hình LSH có dòng khí – nước cùng chiều 24

Hình 3.6 Kích thước mô hình LSH có dòng khí – nước ngược chiều 25

Hình 3.7 Giá thể ống luồn điện PVC 26

Hình 3.8 Các thành phần chính trong mô hình LSH 28

Hình 3.9 Sơ đồ các bước tiến hành thí nghiệm 30

Hình 4.1 Nồng độ các chỉ tiêu theo dõi trước và sau xử lý qua hai bể LSH ở thời gian lưu 8 giờ 38

Hình 4.2 Nồng độ SS trước và sau lắng qua hai bể LSH ở thời gian lưu 8 giờ 39

Hình 4.3 Nồng độ các chỉ tiêu theo dõi trước và sau xử lý qua hai bể LSH ở thời gian lưu 7 giờ 45

Trang 10

Hình 4.4 Nồng độ SS trước và sau lắng qua hai bể LSH ở thời gian lưu 7 giờ 46

Trang 11

BOD Nhu cầu ô – xy sinh hóa

BTNMT Bộ Tài Nguyên và Môi Trường

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RBC Đĩa quay sinh học

Trang 12

2013, tổng sản lượng thủy sản ước đạt hơn 3,78 triệu tấn, tăng hơn 2,4% so với cùng

kỳ năm 2012, trong đó sản lượng khai thác tăng 2,06%, đạt hơn 1,7 triệu tấn, sản lượng nuôi trồng đạt gần 2,1 triệu tấn, tăng 2,73% so với cùng kỳ năm trước (Tổng Cục Thủy Sản, 2013)

Bên cạnh những kết quả đạt được về kinh tế – xã hội, ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết, một trong những mối quan tâm hàng đầu của các doanh nghiệp chế biến thủy sản hiện nay đó là vấn đề xử lý nước thải Nhìn chung, nước thải công nghiệp chế biến thủy sản bị ô nhiễm ở mức độ khá cao: COD dao động trong khoảng 1.0001.200 mg/L, BOD5 vào khoảng 600950 mg/L Hàm lượng ni – tơ hữu cơ trong nước thải cũng rất cao, từ 70110 mg/L rất dễ

gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn tiếp nhận nước thải (Lâm Minh Triết et al.,

2008)

Theo quy định của nhà nước các doanh nghiệp sản xuất phải xây dựng được một hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh và đạt quy chuẩn Việt Nam (QCVN) Do đó, các doanh nghiệp đã tiến hành xây dựng một hệ thống xử lý nước thải bao gồm các công đoạn xử lý như: cơ học, hóa học và sinh học Trong đó, sinh học được coi là công đoạn chính và quyết định đến hiệu suất xử lý chung của toàn hệ thống Hiện nay, ở Việt Nam có một số công nghệ xử lý nước thải đang được áp dụng đối với ngành chế biến thủy sản bao gồm công nghệ lọc yếm khí kết hợp hồ sinh học, công nghệ sinh học hiếu khí bùn hoạt tính lơ lửng hay kết hợp kỵ khí và hiếu khí; hay quá trình hóa lý (keo tụ/tạo bông hay tuyển nổi kết hợp keo tụ) kết hợp với quá trình sinh học hiếu khí

(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011) Tùy vào đặc tính của từng loại nước mà mỗi phương

pháp xử lý đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, không thể nào có duy nhất một phương pháp có thể áp dụng cho tất cả các loại nước thải Do đó, để lựa chọn một phương pháp cần phải có những hiểu biết chung về môi trường cũng như những kiến thức cơ bản về công nghệ xử lý của mỗi phương pháp và trên cơ sở đó mới có thể đưa

ra được giải pháp phù hợp Tuy nhiên, xuất phát từ yêu cầu của sự thân thiện, hài hòa với môi trường và những ưu điểm vượt trội, điều đầu tiên phải tính đến là sử dụng biện pháp sinh học.Với những ưu thế hơn hẳn so với các biện pháp xử lý khác song một trong những ứng dụng của phương pháp sinh học hiện nay rất ít được áp dụng là bể lọc

Trang 13

sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước Nhằm mục đích tận dụng những ưu điểm của công nghệ sinh trưởng bám dính trong bể hiếu khí để nâng cao hiệu quả xử lý, đề tài

“Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng bể lọc sinh học ngập nước” được

tiến hành nhằm giải quyết những vấn đề ô nhiễm từ nguồn nước thải của nhà máy, góp phần bảo vệ môi trường nước sạch và làm cơ sở cho việc đưa ra các đề xuất công nghệ

xử lý nước thải của các nhà máy chế biến thủy sản và cụ thể hơn là tìm ra các thông số thiết kế và vận hành thích hợp cho hai mô hình lọc sinh học có lớp vật liệu ngập trong nước

Đề tài nghiên cứu được tiến hành với một số công việc như: theo dõi diễn biến của quá trình tạo màng vi sinh, pH của hai mô hình lọc sinh học ngập nước; tiến trình vận hành

mô hình để xác định điều kiện tốt nhất và rút kinh nghiệm từ thí nghiệm định hướng; lấy mẫu đầu ra phân tích chỉ tiêu COD thông qua thí nghiệm định hướng để tiến hành thí nghiệm chính thức thông qua các chỉ tiêu: pH, SS, COD, BOD5, TKN, NH4+, NO3-,

TP khi mô hình đã vận hành ổn định

Trang 14

2.1.1 Khái niệm về nước thải chế biến thủy sản

Nước thải công nghiệp chế biến thủy sản là dung dịch thải từ nhà máy, cơ sở sử dụng các quy trình công nghệ sản xuất ra các sản phẩm thủy sản như: đông lạnh, đồ hộp, nước mắm, bột cá,…(QCVN 11:2008/BTNMT)

2.1.2 Thành phần và tính chất của nước thải chế biến thủy sản

Theo Nguyễn Thế Đồng et al (2011), mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải từ hoạt

động chế biến thủy sản thay đổi rất lớn phụ thuộc vào nguyên liệu thô (tôm, cá, mực, sò,…), sản phẩm, thay đổi theo mùa vụ, và thậm chí ngay trong ngày làm việc Thành phần nước thải thủy sản được trình bày trong bảng sau:

Bảng 2.1 Thành phần và tính chất của một số loại hình chế biến thủy sản

Chỉ tiêu Đơn vị

Nồng độ Tôm đông lạnh Cá da trơn

(cá tra - cá basa)

Thủy sản đông lạnh hỗn hợp

pH – 6,5 – 9 6,5 – 7 5,5 – 9

SS mg/L 100 – 300 500 – 1.200 50 – 194 COD mgO2/L 800 – 2.000 800 – 2.500 694 – 2.070 BOD5 mgO2/L 500 – 1.500 500 – 1.500 391 – 1.539 TKN mg/L 50 – 200 100 – 300 30 – 100

TP mg/L 10 – 120 50 – 100 3 – 50 Dầu, mỡ mg/L – 250 – 830 2,4 – 100

(Gốc Tổng cục Môi trường, 2009; trích dẫn từ Nguyễn Thế Đồng et al., 2011)

Trang 15

Theo Lâm Minh Triết et al (2008), thành phần và tính chất ô nhiễm đặc trưng của

nước thải thủy sản được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.2 Thành phần và tính chất nước thải thủy sản

( Lâm Minh Triết et al., 2008 )

2.1.3 Quy trình công nghệ chế biến thủy sản

Theo Nguyễn Thế Đồng et al (2011), quy trình công nghệ chế biến của từng nhà máy

đều khác nhau, tùy theo từng loại nguyên liệu, từng loại mặt hàng, yêu cầu về chất lượng sản phẩm và đặc tính của loại sản phẩm Ở tất cả các cơ sở sản xuất và chế biến thủy sản nhìn chung đều giống nhau về quy trình công nghệ sản xuất, tuy nhiên ở một

số công đoạn có thể khác nhau do tính đơn giản hay phức tạp tùy theo yêu cầu Dưới

đây là một số quy trình chế biến thủy sản đặc trưng:

Trang 16

Quy trình công nghệ chế biến Surimi (chả cá)

Hình 2.1 Quy trình công nghệ chế biến Surimi

(Nguyễn Thế Đồng et al., 2011)

Nước thải: máu, mỡ, SS…

Đầu, đuôi, vây,…

Trang 17

Quy trình công nghệ chế biến cá tra, cá basa đông lạnh

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ chế biến cá tra, cá basa đông lạnh

(Lương Hoàng Mãnh et al., 2009)

Nước thải (máu, mỡ cá,…), chất thải rắn

Nước thải: máu, mỡ cá,… Chất thải rắn: đầu, nội tạng,…

Cấp đông băng chuyền

Cân 2 (cân băng chuyền)

Trang 18

Quy trình chế biến bạch tuộc đông lạnh

Hình 2.3 Sơ đồ quy trình sản xuất bạch tuộc đông lạnh

(Lương Hoàng Mãnh et al., 2009)

Nước thải: máu, mỡ,…

Chất thải rắn: nội tạng,…

Nước thải: máu, mỡ,…

Nguyên liệu

Sơ chế Rửa 1

Rửa 2

Ngâm quay, tách tạp chất

Phân cỡ

Rửa 3 Bảo quản

Trang 19

2.2 ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

2.2.1 Tổng quan về phương pháp sinh học

Theo Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga (2002), xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình ô –

xy hóa sinh hóa

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể chia thành hai loại chính sau:

- Phương pháp xử lý hiếu khí: là phương pháp sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếu khí

Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp ô – xy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 – 400C

- Phương pháp xử lý yếm khí: là phương pháp sử dụng các vi sinh vật yếm khí

Theo đề tài nghiên cứu “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng bể lọc sinh

học ngập nước” được tiến hành chủ yếu bằng phương pháp sinh học hiếu khí theo

dạng tăng trưởng dính bám bằng màng sinh học Do đó, trong phần này sẽ tập trung chủ yếu vào phương pháp xử lý này

2.2.2 Phương pháp sinh học hiếu khí

a) Cơ sở lý thuyết

Theo Nguyễn Văn Phước (2007), nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ ô – xy hòa tan ở nhiệt độ, pH,… thích hợp

b) Các quá trình sinh học hiếu khí

Theo Lê Hoàng Việt (2003), quá trình hiếu khí gồm 2 giai đoạn chính: quá trình ô – xy hóa và quá trình tổng hợp

Quá trình ô – xy hóa (dị hóa):

(CHONS) + O2 + VK hiếu khí CO2 + NH4+ + sản phẩm khác + Q

Quá trình tổng hợp (đồng hóa):

(CHONS) + O2 + VK hiếu khí + Q C5H7O2N (tế bào VK mới)

Ghi chú: C5H7O2N là công thức hóa học thông dụng để đại diện cho tế bào vi khuẩn

Trang 20

Khi hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn nhu cầu của vi khuẩn, vi khuẩn sẽ trải qua quá trình hô hấp nội bào hay là tự ô – xy hóa sử dụng nguyên sinh chất của bản thân chúng làm nguyên liệu

C5H7O2N + 5O2 5CO2 + NH4+ + 2H2O + Q

Hình 2.4 Sơ đồ quá trình phân hủy hiếu khí

(Lê Hoàng Việt, 2003) Quá trình ni – trát hóa:

Theo Lê Hoàng Việt (2003), quá trình ni – trát hóa là quá trình ô – xy hóa sinh hóa ni –

tơ của các muối a – môn đầu tiên thành ni – trít và sau cùng thành ni – trát trong điều kiện thích ứng (có ô – xy và nhiệt độ trên 40C)

Vi khuẩn tham gia quá trình ni – trát hóa gồm có 2 nhóm:

 Vi khuẩn ni – trít: ô – xy hóa ammoniac thành ni – trít hoàn thành giai đoạn thứ nhất;

 Vi khuẩn ni – trát: ô – xy hóa ni – trít thành ni – trát, hoàn thành giai đoạn thứ hai Các phản ứng được biểu diễn thông qua các phương trình sau đây:

2NH4+ + 3O2 2NO2- + 4H+ + 2H2O

2NO2- + 2O2 2NO3

-Nitrosomonas Nitrobacter

Trang 21

Theo Nguyễn Văn Phước (2007), quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật hiếu khí có thể mô tả bằng sơ đồ sau:

(CHO)nNS + O2 CO2 + H2O + NH4+ + H2S + tế bào vi sinh vật +…H

Trong điều kiện hiếu khí, NH4+ và H2S cũng bị thủy phân nhờ quá trình ni – trát hóa, sunfat hóa bởi vi sinh vật tự dưỡng:

NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O + H

H2S + 2O2 SO42- + 2H+ + H

Hoạt động sống 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 các nguyên tố khoáng vi lượng kim loại

để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản Quá trình phân hủy: vi sinh vật ô –

xy hóa phân hủy các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành

H2O và CO2 hoặc tạo ra các chất khác

c) Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí

Theo Nguyễn Văn Phước (2007), trong điều kiện hiếu khí gồm có 2 quá trình:

- Quá trình sinh trưởng lơ lửng: bùn hoạt tính (làm thoáng khí, sục hay thổi khí và khuấy đảo) Theo Trịnh Xuân Lai (2009), đây là quá trình vi sinh vật phát triển và tăng trưởng trong các bông cặn bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng trong nước ở các bể xử lý sinh học

- Quá trình sinh trưởng dính bám: màng lọc sinh học Theo Trịnh Xuân Lai (2009), đây

là quá trình xử lý sinh học trong đó quần thể vi sinh vật hoạt động để chuyển hóa các chất hữu cơ và các thành phần khác trong nước thải thành khí và vỏ tế bào được dính bám vào một vài giá thể dạng tấm hoặc hạt có tính trơ như: hạt nhựa, sỏi, xỉ, sành,…đôi khi còn gọi là các màng vi sinh vật

2.2.3 Phương pháp sinh học yếm khí

Theo Lê Hoàng Việt (2003), trong điều kiện không có ô – xy, vi khuẩn yếm khí sẽ phân hủy chất hữu cơ như sau:

(CHONS) + VK yếm khí CO2 + CH4 + NH4+ + H2S + các chất khác + Q (CHONS) + VK yếm khí + Q C5H7O2N (tế bào VK mới)

2.3 BỂ LỌC SINH HỌC

2.3.1 Khái niệm bể lọc sinh học

Theo Nguyễn Thị Thanh Phượng et al (2010), hệ thống lọc sinh học được thiết lập đầu

tiên tại trại thực nghiệm Lawrence, bang Matsachusét, nước Mỹ năm 1891 Đến năm

1940, tại Mỹ đã có 60% hệ thống xử lý nước thải áp dụng công nghệ lọc sinh học Năm

Trang 22

1946, phương pháp lọc sinh học đã được triển khai phổ biến ở nhiều quốc gia, đặc biệt

là sau khi ra đời các loại vật liệu lọc polymer Công nghệ lọc sinh học tiếp tục được phát triển, ứng dụng rộng rãi và ngày càng được ưa chuộng trên thế giới

Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng sinh học trong đó các vi sinh vật sinh trưởng

cố định trên lớp màng bám của vật liệu lọc (môi trường lọc) Thường nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng đá, hoặc các vật liệu khác nhau, vì vậy người ta còn gọi hệ thống này là bể lọc nhỏ giọt Tuy nhiên, gọi như vậy không thật chính xác vì đây thực chất là một quá trình chiết sinh học hơn là một quá trình lọc Với

sự phát triển của vật liệu làm môi trường lọc, các vật liệu tổng hợp thay thế cho vật liệu lọc bằng đá thì thuật ngữ tháp sinh học được dùng rộng rãi hơn và tháp thường cao tới 6m chứ không phải là 1,8 m như bể lọc với vật liệu lọc làm bằng đá (Trịnh Lê Hùng, 2009)

2.3.2 Màng sinh học trong bể lọc sinh học

Theo Lương Đức Phẩm (2009), màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau, có hoạt tính ô – xy hóa các chất hữu cơ có trong nước khi tiếp xúc với màng Màng này dày từ 1 – 3 mm và hơn nữa Màu của màng thay đổi theo thành phần của nước thải từ màu vàng xám đến màu nâu tối Trong quá trình xử lý nước thải chảy qua phin lọc sinh học có thể cuốn theo các hạt của màng vỡ với kích thước 15 – 30m có màu sáng vàng hoặc nâu

Theo Trịnh Lê Hùng (2009), màng sinh học bao gồm các vi khuẩn, nấm và động vật bậc thấp được nạp vào hệ thống cùng với nước thải Mặc dù lớp màng này rất mỏng song cũng có hai lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt đệm và lớp hiếu khí ở ngoài Do đó, quá trình lọc sinh học thường được xem như là quá trình hiếu khí nhưng thực chất là hệ thống vi sinh vật hiếu – yếm khí

Màng sinh học được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, các vi sinh vật khác và cả động vật nguyên sinh Màng này được tạo thành chủ yếu là các vi khuẩn hiếu khí, ngoài các vi khuẩn hiếu khí màng còn có các vi khuẩn tùy nghi và kỵ khí Ở

ngoài cùng lớp màng là lớp hiếu khí, rất dễ thấy loại trực khuẩn Bacillus Lớp trung gian là các vi khuẩn tùy nghi như Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium,

Micrococcus và cả Bacillus Lớp sâu bên trong màng là kỵ khí, có vi khuẩn kỵ khí khử

lưu huỳnh và khử ni – trát Desulfovibrio Phần dưới cùng là lớp quần thể vi sinh vật

với sự có mặt của động vật nguyên sinh và một số sinh vật khác, các loài này ăn vi sinh vật và sử dụng một phần màng sinh học để làm thức ăn tạo thành các lỗ nhỏ của màng trên bề mặt chất mang (Lương Đức Phẩm, 2009)

Trang 23

Luận Văn Tốt Nghiệp

Theo Nguyễn Văn Phước (2007),

được trình bày theo cơ chế ở

Hình 2.6 Quá trình v

CBHD: Lê Hoàng Vi

1110851

uá trình hình thành màng sinh học trên bề mặt giá thể theo mặt cắt đư

Hình 2.5 Cấu tạo của lớp màng sinh học theo mặt cắ

Trang 24

2.3.3 Phân loại bể lọc sinh học

Theo Nguyễn Văn Phước (2007), bể lọc sinh học gồm 3 loại:

Bể lọc sinh học ngập nước: được sử dụng ở Pháp, Mỹ, Úc trong những năm 90 của thế

kỷ XX dùng để xử lý nước thải sinh hoạt và công nghệ thực phẩm Hoạt động theo chu kỳ: khí – nước cùng chiều hay ngược chiều, đi từ trên xuống hoặc từ dưới lên và tiếp xúc với lớp vật liệu lọc

Hình 2.7 Sơ đồ bể lọc sinh học ngập nước

(Lương Đức Phẩm, 2009)

Bể lọc sinh học nhỏ giọt: rất đa dạng, bao gồm các loại: dùng để xử lý nước thải triệt

để, thường có hình trụ hoặc hình chữ nhật Đặc điểm riêng của bể là kích thước hạt vật liệu lọc nhỏ hơn: 25 – 30 mm, tải trọng thủy lực 0,5 – 1 m3/m3 vật liệu lọc ngày Bể lọc sinh học nhỏ giọt rất đa dạng, bao gồm: lọc sinh học nhỏ giọt quay, bể lọc sinh học thô,…

Hình 2.8 Thiết bị lọc sinh học nhỏ giọt quay

(Nguyễn Văn Phước, 2007)

Trang 25

RBC (Rotaling Biological Contactor – Đĩa quay sinh học): RBC gồm hàng loạt đĩa

tròn, phẳng làm bằng polystyrene (PS) hoặc polyvinyl chloride (PVC) lắp trên một trục bằng thép có đường kính tới 3,5 m Các đĩa được đặt ngập một phần trong nước thải (40%) và quay từ từ với tốc độ 1 – 3 vòng/phút RBC được sử dụng nhiều để xử lý nước thải chế biến thủy sản

Hình 2.9 Đĩa quay sinh học

(Nguyễn Văn Phước, 2007)

2.3.4 Ưu và khuyết điểm của bể lọc sinh học

Theo Trịnh Lê Hùng (2009), bể lọc sinh học có một số ưu điểm như: đơn giản, tải lượng theo chất gây ô nhiễm thay đổi trong giới hạn rộng trong ngày Bên cạnh đó, là một số nhược điểm cần phải khắc phục như: hiệu suất quá trình phụ thuộc rõ rệt vào

nhiệt độ không khí

2.4 BỂ LỌC SINH HỌC NGẬP NƯỚC

2.4.1 Giới thiệu sơ lược về bể lọc sinh học ngập nước

Từ đầu những năm 1990 đến nay, các nhà khoa học trong lĩnh vực xử lý nước thải đã nghiên cứu và áp dụng thành công vào sản xuất công nghệ sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước Ở Pháp, Mỹ, Úc công nghệ này đã áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt và công nghệ thực phẩm công suất 40.000 m3/ngày đưa vào vận hành từ năm

1994 Ở Việt Nam Công ty Tư vấn Cấp thoát nước Số 2 – Bộ Xây Dựng bắt đầu nghiên cứu trên mô hình 1992 và áp dụng vào xử lý nước thải bệnh viện Đa khoa Khánh Hòa, Ninh Thuận, Long Xuyên năm 1995 (Trịnh Xuân Lai, 2009)

Trang 26

Theo Hoàng Văn Huệ (2004)

khoáng và ô – xy có khả năng xâm chi

dính bám được thực hiện nh

exopolymeres polymer do các vi khu

thực hiện ở một số điểm và t

khi toàn bộ bề mặt chất rắn đư

sinh ra và bao phủ lên lớp ban đ

các vi khuẩn Chất hữu cơ

CO2 và H2O Các phản ứng làm s

Hình 2.10 Diễn bi

Ô – xy và các thức ăn đồng th

của lớp màng sinh học cho đ

được với ô – xy và thức ăn tr

phân tầng với những lớp hi

CBHD: Lê Hoàng Vi

1110851

a bể lọc sinh học ngập nước

t liệu ngập trong nước hoạt động theo nguyên lý l

ng được gọi là Bioten, có cấu tạo gần giống v

u lọc thường được đóng thành khối và để ng

ấp được dẫn vào bể cùng chiều hoặc ngược chi

ối vật liệu lọc, các chất hữu cơ bị khử thành NHtrong lớp màng sinh vật, nước đi từ dưới lên, ch

n ra ngoài (Trần Đức Hạ, 2002)

(2004), phần lớn các vi sinh vật, các hợp chấnăng xâm chiếm bề mặt của một vật rắn (vậ

n nhờ một chất phụ trợ và keo động vật có nguexopolymeres polymer do các vi khuẩn sinh ra Việc xâm chiếm bề m

m và từ những điểm này màng sinh học bắt đầu nhân ra cho đ

n được bao phủ một lớp màng đơn bào Từ đó các

p ban đầu Trên bề mặt các lớp màng nhầy này ch trong nước thải thì được các vi khuẩn phân gi

ng làm sạch bằng màng sinh học được biểu diễ

n biến của quá trình xử lý bằng vi sinh dính bám(Hoàng Văn Huệ, 2004)

ng thời được nước thải vận chuyển và khuếch tán qua b

c cho đến khi các tế bào nằm ở phần sâu nhất không thtrực tiếp được nữa Sau một thời gian nhất đ

c chiều với nước thành NH4 sau đó bị

i lên, chảy vào máng

ất hữu cơ, muối

ật liệu lọc) Việc

t có nguồn gốc từ mặt lúc đầu được

u nhân ra cho đến

đó các lớp tế bào

y này chủ yếu chứa

n phân giải tạo thành

Trang 27

khuếch tán ô – xy còn lớp kỵ khí thì không Lớp màng kỵ khí không được tiếp xúc với

ô – xy sẽ bị phân hủy kỵ khí sinh ra H2S, ammoniac, axit hữu cơ,… Những sản phẩm này được các vi khuẩn hiếu khí ô – xy hóa để tạo thành H2SO4, HNO3, CO2, H2O

Khi chất nền không còn khuếch tán tới nữa, các vi sinh vật trong lớp hiếu khí sẽ bị chết

và tự tiêu đi Do đó xuất hiện các khoảng trống tế bào cho những sinh vật hiếu khí và

kỵ khí khác Khi chất nền thật sự cạn kiệt, việc tiêu hủy các tế bào còn lại làm cho lớp màng bị tách rời từng vùng ra khỏi bề mặt Bề mặt này lại sẵn sàng tiếp nhận các vi sinh vật mới Sự bong tróc của màng vi sinh vật được tạo ra và thúc đẩy bởi dòng nước chảy qua bề mặt Dù cho vật liệu lọc sử dụng là loại gì thì sinh trưởng dính bám của màng vi sinh đều hoạt động theo cùng một nguyên tắc như đã nói ở trên

2.4.3 Các quy trình màng lọc sinh học ngập nước

Bể lọc sinh học ngập nước hoạt động theo quy trình màng lọc sinh học dính bám gồm

có hai loại là màng lọc sinh học ngập nước có dòng khí – nước cùng chiều và màng lọc sinh học ngập nước có dòng khí – nước ngược chiều:

Bể lọc sinh học có dòng khí – nước cùng chiều:

Được áp dụng từ năm 1990, để cung cấp khí cho bể này người ta đặt một dàn ống đục

lỗ phía dưới đáy bể và nối với bơm nén khí để sục khí cho bể Phía trên bể có thể đậy kín do đó tránh được sự khuếch tán của các giọt nước li ti có chứa vi khuẩn vào môi trường, vì vậy hiện nay ở Việt Nam nó được áp dụng nhiều trong việc xử lý nước thải cho các bệnh viện (Lê Hoàng Việt, 2003)

Theo Pramanik et al (2012), bể lọc sinh học có dòng khí – nước cùng chiều có hệ

thống dòng chảy từ dưới lên cùng chiều với không khí và có thể điều chỉnh được lưu lượng dòng chảy đầu vào cao hơn so với dòng chảy hướng xuống Hơn nữa, nó có chu

kỳ vận hành dài hơn và có thể làm giảm mùi sinh ra khi không khí tiếp xúc với nước thải đã được xử lý ở đầu ra trên đỉnh bể Nước thải tiếp tục đi lên cùng chiều với không khí, đảm bảo cho các hoạt động phân phối nước và không khí được ổn định nhằm làm giảm sự tắc nghẽn không khí ở tất cả những vùng khác nhau trong bể

Trang 28

là một quy trình tiêu biể

chảy từ trên xuống, quy trình mày còn g

filter – BAF) Trước đây giá th

người ta thay than hoạt tính b

tạo của loại bể này giống như b

trên các lỗ thoát nước Loại b

loại bỏ BOD và ni – trát hóa nư

trình thiết kế cần lưu ý tải n

c có dòng khí – nước ngược chiều:

c có dòng khí – nước ngược chiều hay còn gọi là quy trình Biocarbone

ểu cho loại hình xử lý màng sinh học ngập nưtrình mày còn gọi là lọc sinh học sục khí (Biological aerated

c đây giá thể sử dụng cho loại bể này là than hoạ

t tính bằng các hạt đất sét nung có kích thước từ

ng như bể lọc nước ngoại trừ có bố trí thêm các đ

i bể này được dùng để loại bỏ BOD của nưhóa nước thải, và ni – trát hóa nước thải độc l

i nạp chất hữu cơ và tải nạp nước, tải nạp nư

*giờ Trong quá trình vận hành nên tiến hành r

ể tránh hiện tượng giảm áp do nghẹt hệ thố

Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

CBHD: Lê Hoàng Việt

a nước thải, kết hợp

c lập Trong quá

p nước thường được

n hành rửa ngược hệ ống (Metcalf &

n Võ Châu Ngân, 2014)

Trang 29

Hình 2.12 Bể lọc sinh học có dòng khí – nước ngược chiều

(Gốc Metcalf & Eddy, 2003; trích dẫn từ Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

2.4.4 Ưu và khuyết điểm của bể lọc sinh học ngập nước

Theo Lương Đức Phẩm (2009), bể lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước ít bị tróc màng sinh học bám quanh các vật liệu, kỹ thuật này được áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt đô thị đồng thời khử được hợp chất hữu cơ các – bon, ni – tơ, loại bỏ được chất rắn huyền phù Đối với nước sạch sinh hoạt phương pháp lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước rất thích hợp để ni – trát hóa và khử ni – trát

Kỹ thuật này được áp dụng dựa trên hoạt động của quần thể vi sinh vật tập trung ở màng sinh học có hoạt tính mạnh hơn ở bùn hoạt tính, bởi vì nó có những ưu điểm sau:

- Chiếm ít diện tích xây dựng vì không cần bể lắng trong

- Đơn giản, dễ dàng cho việc bao, che công trình, khử độc hại, đảm bảo mỹ quan

- Không cần phải rửa lọc, vì quần thể vi sinh vật được cố định trên giá đỡ cho phép chống lại sự thay đổi tải lượng của nước thải

- Dễ dàng, phù hợp với nước thải pha loãng

- Đưa vào hoạt động rất nhanh, ngay cả sau một thời gian dừng làm việc kéo dài hàng tháng

- Có cấu trúc modun và dễ dàng tự động hóa

Trang 30

Bên cạnh những ưu điểm trên thì bể lọc sinh học ngập nước cũng có nhược điểm cần phải khắc phục như:

- Làm tăng tổn thất tải lượng, giảm lượng nước thu hồi

- Tổn thất khí cấp cho quá trình, vì phải tăng lưu lượng khí không chỉ đáp ứng cho nhu cầu của vi sinh vật mà còn cho nhu cầu cơ thủy lực

- Phun khí mạnh tạo nên dòng chuyển động xoáy làm giảm khả năng giữ huyền phù

Trang 31

CHƯƠNG III

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN

Đề tài được tiến hành từ tháng 8/2014 đến tháng 12/2014 Các thí nghiệm về bể lọc sinh học ngập nước được tiến hành tại phòng thí nghiệm (PTN) Xử lý nước, mẫu đầu vào và đầu ra của hai mô hình được phân tích tại PTN Xử lý Nước thải, PTN Hóa Kỹ thuật Môi trường và PTN Chất thải rắn thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường – Khoa Môi trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại học Cần Thơ

3.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Nước thải được lấy từ hố thu nước tập trung của Công ty Cổ phần Thủy Sản Mekong với thời gian lấy mẫu vào lúc khoảng 6 giờ – 8 giờ hoặc 13 giờ - 15 giờ vì ở các thời điểm này nhà máy đang hoạt động ở công đoạn cắt tiết, ngâm và Fillet do đó lượng máu và chất hữu cơ được thải ra nhiều tạo điều kiện thích hợp cho qua trình xử lý sinh học ở các giai đoạn tiếp theo Vị trí lấy mẫu được trình bày ở hình 3.1

Hình 3.1 Vị trí lấy mẫu (hố thu nước tập trung của Công ty Cổ phần Thủy Sản

Mekong)

17/9/2014

Vị trí lấy mẫu

Trang 32

Theo Nguyễn Thế Đồng et al (2011), đối với các nhà máy chế biến cá da trơn, nước

thải thường có hàm lượng mỡ cao vì thế trong quy trình công nghệ thường có thêm bước tiền xử lý nhằm mục đích loại bỏ mỡ và ván mỡ trong nước thải trước khi đi vào công trình xử lý sinh học Dưới đây là một số sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chế biến thủy sản

Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CBTS áp dụng quá trình hóa lý kết hợp sinh

Trang 33

Hình 3.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải CBTS áp dụng công nghệ sinh học hiếu khí

với bùn hoạt tính lơ lửng

Nước thải Song chắn rác Ngăn thu gom Bể điều hòa

Tuần hoàn bùn

Trang 34

dạng hóa các loại hình xử lý sinh học cũng như hướng tới việc phổ biến áp dụng loại hình xử lý sinh học này trong các nhà máy chế biến thủy sản

3.4 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH ĐỀ TÀI

3.4.1 Tính toán và thiết kế mô hình bể lọc sinh học ngập nước

a Vật liệu chế tạo mô hình bể lọc sinh học ngập nước

Chọn vật liệu chế tạo 2 bể: sử dụng kính có bề dày 5 mm do có giá thành thấp và tiện lợi cho việc quan sát bể trong quá trình vận hành cũng như trong quá trình vệ sinh bể sau khi hoạt động xong Sử dụng van khóa nước bằng nhựa 21 mm, ống nước bằng nhựa 21 mm và một số dụng cụ phụ trợ khác như: van bi, ống nhựa trong,…

b Kích thước mô hình bể lọc sinh học ngập nước

Hai mô hình lọc sinh học có dòng khí – nước cùng chiều và khí – nước ngược chiều được thiết kế mới hoàn toàn và ứng dụng để xử lý nước thải thủy sản của Công ty Cổ phần Thủy Sản Mekong trên quy mô phòng thí nghiệm Do đó, mô hình sẽ được thiết

kế với kích thước vừa phải để thuận tiện cho công tác sửa chữa cũng như công tác vận hành và vệ sinh bể sau khi kết thúc thí nghiệm Mô hình của hai bể lọc sinh học được thiết kế với cùng một kích thước như sau:

Thể tích tổng cộng: V = 27 L

Chiều dài bằng chiều rộng: L = B = 0,15 m

Chiều sâu công tác: Hct = 1,15 m

Chiều cao mặt thoáng: Hmt = 0,05 m

= > Chiều cao tổng cộng: H = 1,2 m

= > Thể tích hoạt động: Vhđ = 0,15 0,15 1,15    26 L

Trang 35

Tạ Hoàng Hộ - 1110818

Bể LSH có dòng khí – nướ

được cung cấp từ dưới lên qua l

Kích thước mô hình được trình bày

Hình 3.5 Kích thư

CBHD: Lê Hoàng Vi

1110851

ớc cùng chiều hoạt động theo chu trình nước th

i lên qua lớp vật liệu lọc sau đó chảy tràn qua máng thu ra ngoài

c trình bày ở hình 3.5

Kích thước mô hình LSH có dòng khí – nước cùng chi

Trang 24

c thải và ô – xy

y tràn qua máng thu ra ngoài

cùng chiều

Trang 36

Kích thước mô hình LSH có dòng khí – nước ngược chi

Trang 25

c thải được cung

i lên và sau đó theo van xả chảy ra

c chiều

Trang 37

c Vật liệu lọc sử dụng cho bể lọc sinh học ngập nước

Giá thể được sử dụng trong quá trình thí nghiệm là ống luồn điện PVC (d = 16 mm) do loại vật liệu này khá phổ biến trên thị trường và giá thành tương đối thấp Ngoài ra,

theo Nguyễn Thị Thanh Phượng et al (2010) đã nghiên cứu loại giá thể này có đặc

điểm là rất nhẹ và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật như diện tích bề mặt riêng lớn tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ và phát triển của vi sinh vật, lưc cản không khí thấp, chỉ số chân không cao để tránh lắng đọng, độ bền cơ học lớn, hoạt tính sinh học cao và ổn định hóa học

Hình 3.7 Giá thể ống luồn điện PVC

Trang 38

Đoạn giá thể của ống luồn điện PVC được cắt nhỏ ra có chiều dài là 2,5 cm, các đặc điểm của giá thể này được thể hiện qua các thông số kỹ thuật và được trình bày ở bảng 3.1 sau

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của giá thể ống luồn điện PVC

Vật liệu Polyvinyl Chloride (PVC)

Chiều dài đoạn giá thể (cm) 2,5

Tổng diện tích bề mặt (m2) 7,95

Phần trăm giá thể so với với lồng

Ghi chú: (*) Xem chi tiết phần phụ lục C.1

(**) Xem chi tiết phần phụ lục C.2

Ngoài mô hình chính dùng để thí nghiệm là bể lọc sinh học thì mô hình hoàn chỉnh còn bao gồm các bộ phận khác như:

- Các ống dẫn nước thải đầu vào, đầu ra, ống phân phối nước Bố trí giá thể PVC bên trong bể với chiều dài L = 0,7 m, có đường kính d = 16 mm và được cắt thành từng đoạn nhỏ có chiều dài L = 25 mm

- Thiết bị sục khí gồm 1 máy thổi khí có P = 120 W sử dụng chung cho cả 2 bể và hệ thống phân phối khí có dạng ống xương cá gồm 6 ống phân phối khí mỗi đầu gắn với một ống nhựa trong có kích thước: L = 1,34 m và d = 12 mm Cùng với 2 bình mariốt được gắn với các ống nước để dẫn nước nước thải vào 2 bể

Trang 39

Các thành phần chính của mô hình lọc sinh học hoàn chỉnh được trình bày ở hình 3.8

Hình 3.8 Các thành phần chính trong mô hình LSH 3.4.2 Các bước tiến hành thí nghiệm

a Giai đoạn tạo màng sinh học

Nước thải được đưa vào mô hình và vận hành với hệ thống được bố trí như hình 3.8 hoạt động liên tục 24/24 giờ Để thúc đẩy quá trình phát triển màng vi sinh vật, trong giai đoạn này mô hình được vận hành liên tục bằng việc cung cấp nước thải đầy đủ dưỡng chất trong khoảng 2 – 3 tuần Sau khoảng thời gian này, tùy theo thành phần của nước thải mà trên lớp vật liệu lọc xuất hiện một lớp màng sinh học có màu thay đổi từ vàng xám đến nâu tối (Lương Đức Phẩm, 2009) ta bắt đầu tiến hành đánh giá mức độ phát triển ổn định của lớp màng sinh học bằng cách theo dõi sự biến động của chỉ tiêu COD trong một số ngày tiếp theo Nếu kết quả phân tích nồng độ COD đầu ra của hai

mô hình lọc sinh học trong vài ngày liên tiếp cho thấy quá trình loại bỏ COD vẫn chưa

ổn định thì tiếp tục vận hành song song quá trình nuôi màng sinh học và quá trình theo

Trang 40

NH4+, NO3-, TP

b Quy trình thí nghiệm

Từ kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tú Vi (2013), vận hành bể lọc sinh học ngập nước

xử lý nước thải căn tin với thời gian lưu cần thiết là 5,5 giờ (CODđv = 717,1 mg/L, hiệu suất đạt 71,6%) cho ra nước thải đạt loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT Theo Phạm Ngọc Linh và Nguyễn Y Mơ (2010), cũng đã kết luận rằng bể lọc sinh học ngập nước

xử lý nước thải giết mổ vận hành với thời gian lưu cần thiết là 5 giờ 30 phút (CODđv = 677,2 mg/L, hiệu suất đạt 93,6%) cho ra nước thải đạt loại A theo QCVN 40:2011/BTNMT Mặc khác, do nước thải chế biến thủy sản có nồng độ chất hữu cơ cao hơn nước thải căn tin và nước thải giết mổ (nồng độ COD 1.000  1.200 theo Lâm

Minh Triết et al., 2008) do đó khả năng để cho hai mô hình lọc sinh học xử lý nước

thải đầu ra đạt loại A đối với các chỉ tiêu theo dõi như: pH, SS, COD, BOD5, TKN,

NH4+, NO3-, TP thì cần vận hành với thời gian lưu dài hơn và chúng tôi chọn mốc thời gian là 8 giờ Tiến hành thí nghiệm định hướng với thời gian lưu là 8 giờ thông qua việc phân tích chỉ tiêu COD, nếu nồng độ COD đầu ra đạt loại A theo QCVN 11:2008/BTNMT thì tiến hành giảm thời gian lưu và không đạt loại A theo QCVN 11:2008/BTNMT thì tiến hành tăng thời gian lưu đến khi xác định được thời gian lưu ngắn nhất xử lý nước thải đầu ra đạt loại A theo QCVN 11:2008/BTNMT Sau đó tiến hành thí nghiệm chính thức đánh giá hiệu quả xử lý nước thải thủy sản của hai mô hình lọc sinh học Sơ đồ bố trí các bước tiến hành thí nghiệm được trình bày ở hình 3.9

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	4,56 MB