1
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
(Học viên ký)
Phạm Đoàn Thanh Bình
2
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận được sự giúp đỡ, động viên của các
thầy cô giáo, các bạn bè và đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy (cô)
giáo trong khoa Kỹ thuật Môi Trường, các thầy (cô) và các cán bộ của khoa Sau đại
học trường Đại học Xây dựng đã giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đề tài nghiên
cứu này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy giáo hướng dẫn, PGS.TS Lều
Thọ Bách, Chủ nhiệm đề tài Khoa học và Công nghệ cấp Bộ: "Nghiên cứu thiết kế,
chế tạo thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ bằng trống quay sinh học ứng
dụng cho các đối tượng khu chung cư, cơ sở dịch vụ công cộng và xí nghiệp công
nghiệp” đã tạo điều kiện cho tôi tham gia đề tài, hướng dẫn tận tình, tỉ mỉ và có
nhiều góp ý quý báu cho tôi trong quá trình nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn tất cả các bạn trong lớp Cao học, các đồng nghiệp đã giúp đỡ
tôi hoàn thành công trình nghiên cứu của mình.
Do thời trình độ chuyên môn còn hạn chế nên đề tài này chắc chắn không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Tôi mong nhận được các ý kiến đóng góp để đề tài
nghiên cứu này được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa, xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, tháng 12 năm 2016
Học viên
Phạm Đoàn Thanh Bình
3
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................ii
MỤC LỤC...................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................vii
DANH MỤC BẢNG.................................................................................................viii
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................ix
DANH MỤC ĐỒ THỊ..................................................................................................x
MỞ ĐẦU......................................................................................................................1
1.
Lý do chọn đề tài......................................................................................1
2.
Mục đích thực hiện đề tài........................................................................1
3.
Đối tượng và phạm vị nghiên cứu...........................................................1
4.
Phương pháp nghiên cứu.........................................................................1
5.
Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài....................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC CÔNG
NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT................................................................3
1.1.
Nguồn gốc, đặc tính nước thải sinh hoạt của chung cư và hình thức
thu gom, xử lý...........................................................................................................3
1.1.1. Nguồn gốc, đặc tính của nước thải sinh hoạt của chung cư...........3
1.1.2. Thực trạng và các hình thức thu gom, xử lý nước thải hiện tại.....5
1.1.3. Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến hiện nay..........6
4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM XỬ LÝ HỖN HỢP
NƯỚC THẢI SINH HOẠT.........................................................................................9
2.1.
Cơ sở lý thuyết......................................................................................9
2.1.1. Công nghệ xử lý nước thải hiếu khí...............................................9
2.1.2. Công nghệ xử lý nước thải kỵ khí................................................10
2.1.3. Công nghệ trống quay sinh học....................................................10
2.1.4. Đề xuất công nghệ tích hợp..........................................................12
2.2.
Xây dựng mô hình thực nghiệm.........................................................12
2.2.1. Cấu tạo của mô hình.....................................................................12
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của mô hình................................................17
2.3.
Đối tượng nước thải............................................................................19
2.3.1. Nước thải phân bùn bể phốt..........................................................19
2.3.2. Bùn thải từ hệ thống cống rãnh.....................................................19
2.3.3. Bùn kỵ khí.....................................................................................19
2.4.
Quá trình nghiên cứu thực nghiệm.....................................................20
2.4.1. Giai đoạn 1: Giai đoạn chuẩn bị...................................................21
2.4.2. Giai đoạn 2: Giai đoạn vận hành tại PTN với HRT = 48 (h) và độ
ngập nước của trống quay là H/D = 1.00 (mức 1).............................................21
2.4.3. Giai đoạn 3: Giai đoạn vận hành tại PTN với HRT = 24 (h) và độ
ngập nước của trống quay là H/D = 1.00 (mức 1).............................................22
2.4.4. Giai đoạn 4: Giai đoạn vận hành tại PTN với HRT = 48 (h) và độ
ngập nước của trống quay là H/D = 0.95 (mức 2).............................................22
5
2.4.5. Giai đoạn 5: Giai đoạn vận hành tại PTN với HRT = 24 (h) với độ
ngập nước của trống quay là H/D = 0.95 (mức 2).............................................22
2.5.
Trình tự vận hành mô hình.................................................................23
2.6.
Ghi chép số liệu..................................................................................23
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..................................................................26
3.1.
Giai đoạn 2..........................................................................................26
3.1.1. Thông số vận hành........................................................................26
3.1.2. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu COD................................................26
3.1.3. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu Nitơ.................................................29
3.1.4. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu PO43-................................................31
3.1.5. Thông số oxy hòa tan (DO)..........................................................32
3.1.6. Thông số pH..................................................................................34
3.2.
Giai đoạn 3..........................................................................................35
3.2.1. Thông số vận hành........................................................................35
3.2.2. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu COD................................................36
3.2.3. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu Nitơ.................................................38
3.2.4. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu PO43-................................................39
3.2.5. Thông số oxy hòa tan (DO)..........................................................41
3.2.6. Thông số pH..................................................................................42
3.3.
Giai đoạn 4..........................................................................................43
3.3.1. Thông số vận hành........................................................................43
3.3.2. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu COD................................................44
3.3.3. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu Nitơ.................................................46
6
3.3.4. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu PO43-................................................48
3.3.5. Thông số oxy hòa tan (DO)..........................................................50
3.3.6. Thông số pH..................................................................................51
3.4.
Giai đoạn 5:........................................................................................53
3.4.1. Thông số vận hành........................................................................53
3.4.2. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu COD................................................53
3.4.3. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu Nitơ.................................................56
3.4.4. Hiệu quả xử lý theo chỉ tiêu PO43-................................................58
3.4.5. Thông số oxy hòa tan (DO)..........................................................60
3.4.6. Thông số pH..................................................................................61
3.5.
Xác định các thông số vận hành.........................................................62
3.6.
Xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật................................................64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................68
PHỤ LỤC...................................................................................................................70
7
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
BOD
COD
DO
MLSS
XLNT
TCVN
QCVN
A20
OD
SBR
AS/ASP/CAS
RBC
HRT
KHKT
Nguyên gốc
Nhu cầu oxi sinh học
Nhu cầu oxi hóa học
Oxi hòa tan
Nồng độ chất lơ lửng
Xử lý nước thải
Tiêu chuẩn Việt Nam
Quy chuẩn Việt Nam
Yếm khí – Thiếu khí – Hiếu khí
Kênh (mương) oxy hóa
Bể phản ứng sinh học hoạt động theo mẻ
Quá trình xử lý nước thải truyền thống
Trống quay sinh học
Thời gian lưu nước
Khoa học kỹ thuật
DANH MỤC BẢN
8
Bảng 1.1. Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt ở Hà Nội.................................16
Bảng 1.2. Lượng chất bẩn một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước. 16
Bảng 2.1. Tên và đặc tính các thiết bị thí nghiệm.....................................................29
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu phân tích mẫu........................................................................36
9
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt..................................................................15
Hình 2.1. Sơ đồ trống quay sinh học điển hình.........................................................23
Hình 2.2. Cấu tạo mô hình trống quay.......................................................................25
Hình 2.3. Cấu tạo mô hình trống quay.......................................................................26
Hình 2.4. Phần trống quay..........................................................................................28
Hình 2.5. Sơ đồ lắp đặt thiết bị của toàn bộ hệ thống................................................29
Hình 2.6. Lấy bùn kỵ khí trong bể kỵ khí tại trạm xử lý nước thải Kim Liên – Hà
Nội...............................................................................................................................32
Hình 2.7. Máy UV-VIS double beam spectrophotometer.........................................36
Hình 2.8. Máy bơm định lượng ProMinent, Đức......................................................37
Hình 2.8. Máy bơm cấp khí, Trung Quốc..................................................................37
10
DANH MỤC ĐỒ THỊ
Biểu đồ 3.1. Chỉ tiêu COD trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 2 (từ
06/01/2016 đến 10/03/2016)......................................................................................39
Biểu đồ 3.2. Chỉ tiêu Nitơ trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 2 (từ
06/01/2016 đến 10/03/2016)......................................................................................41
Biểu đồ 3.4. Thông số oxy hòa tan (DO) trong quá trình vận hành mô hình trong
giai đoạn 2 (từ 06/01/2016 đến 10/03/2016)..............................................................44
Biểu đồ 3.5. Thông số pH trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 2 (từ
06/01/2016 đến 10/03/2016)......................................................................................46
Biểu đồ 3.6. Chỉ tiêu COD trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 3 (từ
11/03/2016 đến 04/04/2016).......................................................................................48
Biểu đồ 3.7. Chỉ tiêu Nitơ trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 3 (từ
11/03/2016 đến 04/04/2016).......................................................................................50
Biểu đồ 3.8. Chỉ tiêu PO 43- trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 3 (từ
11/03/2016 đến 04/04/2016).......................................................................................51
Biểu đồ 3.9. Chỉ tiêu oxy hòa tan trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn
3 (từ 11/03/2016 đến 04/04/2016)..............................................................................53
Biểu đồ 3.10. Chỉ tiêu pH trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 3 (từ
11/03/2016 đến 04/04/2016).......................................................................................54
Biểu đồ 3.11. Chỉ tiêu COD trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 4 (từ
15/04/2016 đến 29/04/2016)......................................................................................56
Biểu đồ 3.12. Chỉ tiêu Nitơ trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 4 ( từ
15/04/2016 đến 29/04/2016)......................................................................................58
11
Biểu đồ 3.13. Chỉ tiêu PO43- trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 4
(15/04/2016 đến 29/04/2016).....................................................................................60
Biểu đồ 3.14. Chỉ tiêu DO trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 4 (từ
15/04/2016 đến 29/04/2016)......................................................................................62
Biểu đồ 3.15. Chỉ tiêu DO trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 4 (từ
15/04/2016 đến 29/04/2016)......................................................................................63
Biểu đồ 3.16. Chỉ tiêu COD trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 5
(10/05/2016 - 18/05/2016)..........................................................................................66
Biểu đồ 3.17. Chỉ tiêu Nitơ trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 5
(10/05/2016 - 18/05/2016)..........................................................................................68
Biểu đồ 3.18. Chỉ tiêu PO43- trong quá trình vận hành mô hình trong giai đoạn 5
(10/05/2016 - 18/05/2016)..........................................................................................70
Biểu đồ 3.19. Thông số oxy hòa tan (DO) trong quá trình vận hành mô hình trong
giai đoạn 5 (10/05/2016 - 18/05/2016)......................................................................72
Biểu đồ 3.20. Thông số oxy hòa tan (DO) trong quá trình vận hành mô hình trong
giai đoạn 5 (10/05/2016 - 18/05/2016)......................................................................73
Biểu đồ 3.21. Biểu đồ % hiệu suất xử lý trung bình của các giai đoạn.....................75
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hiện nay nước thải từ các hộ gia đình, khu chung cư chủ yếu được xả vào hệ
thống thoát nước hoặc các sông hồ trong thành phố, do vậy nước thải không được
xử lý ngay lập tức gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng về môi trường. Để giải quyết
vấn đề này hiện nay có 2 phương thức chủ yếu là: xử lý nước thải tập trung và xử lý
nước thải phân tán. Phương thức xử lý nươc thải tập trung có đặc điểm: vốn đầu tư
cho các trạm xử lý tập trung của thành phố là rất lớn, cách thức vận hành phức tạp,
chi phí vận hành lớn . Chính vì vậy cần nghiên cứu một công nghệ xử lý nước thải
sinh hoạt phân tán tại chỗ với vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp, dễ sử dụng, hiệu
quả xử lý đạt tiêu chuẩn.
2. Mục đích thực hiện đề tài
Xây dựng 1 mô hình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt công suất nhỏ ứng
dụng cho các đối tượng khu chung cư và cơ sở dịch vụ công cộng nhằm giải quyết
vấn đề ô nhiễm môi trường nước.
3. Đối tượng và phạm vị nghiên cứu
Nước thải sinh hoạt từ chung cư.
4. Phương pháp nghiên cứu
Thu thập kế thừa các nghiên cứu từ trước: Tham khảo các kiết quả nghiên cứu
về các dạng hệ thống xử lý nước thải phân tán, các tài liệu thiết kế các công trình xử
lý nước thải tại chỗ công suất nhỏ như bể Bastaf, Jokasho, hệ thống bùn hoạt tính,
đĩa/trống quay sinh học… qua đó phân tích ưu nhược điểm của từng loại hệ thống
làm cơ sở đề xuất công nghệ và giải pháp thiết kế phù hợp.
Nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế và chế tạo mô hình thực nghiệm thiết bị xử lý
nước thải sinh hoạt phục vụ công tác nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Vận hành mô hình bằng nước thải sinh hoạt.
2
Lấy mẫu phân tích chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra.
Xử lý số liệu mô phỏng kết quả nghiên cứu dưới dạng bảng biểu, biểu đồ.
5. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
Hiện nay nước thải từ các hộ gia đình, khu chung cư đang phần lớn không
được xử lý mà xả thải trực tiếp vào mạng lưới thoát nước hoặc các sông ở trong đô
thị. Đây là 1 nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng cho các sông hồ trong thành phố.
Trong điều kiện hạn chế về diện tích sử dụng đất tại các đô thị, đồng thời khả năng
xử lý nước thải của các bể tự hoại còn hạn chế, thì phát triển các hệ thống xử lý
nước thải nhỏ gọn, dễ lắp đặt, tiêu thụ ít năng lượng, khả năng xử lý được nước thải
đạt tiêu chuẩn thì việc nghiên cứu phát triển một mô hình xử lý nước thải sinh hoạt
chi phi thấp cho các chung cư, công trình công cộng là rất cần thiết. Ngoài ra hiện
nay trong các tòa nhà chung cư, công trình công cộng luôn tồn tại 2 hệ thống thu
gom nước thải (hệ thống thu gom nước thải đen và hệ thống thu gom nước thải
xám), nghiên cứu này cũng hướng đến giải pháp có thể hợp nhất 2 hệ thống thu
gom này làm 1 nhằm tiết kiệm chi phí xây dựng, tối ưu hóa giải pháp thiết kế, bố trí
các đường ống kỹ thuật trong các công trình.
3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ
CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT
a.1.
Nguồn gốc, đặc tính nước thải sinh hoạt của chung cư và hình thức
thu gom, xử lý
a.1.1. Nguồn gốc, đặc tính của nước thải sinh hoạt của chung cư
Nước thải từ các khu chung cư chủ yếu phát sinh từ các nguồn thải như: tắm
giặt, nấu nướng, rửa nhà, nước thải nhà vệ sinh… (hình 1.1)
Nước thải sinh hoạt
Toilet
- Phân.
- Nước tiểu.
- Giấy vệ
sinh.
- Nước xả
Bếp
- Nước tẩy
rửa.
- Dầu mỡ.
- Thực phẩm
thừa.
- Nước rửa.
Phòng tắm
- Xà phòng.
- Hóa chất tẩy
rửa.
- Nước xả.
Khác
- Nước giặt.
- Lau nhà.
...
Hình 1.1. Nguồn gốc nước thải sinh hoạt
Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinh hoạt là
BOD5, COD, Nitơ và photpho. Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọng trong nước thải
sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi sinh vật có trong phân.
Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhóm chính là virus, vi khuẩn, nguyên
sinh bào và giun sán. Thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm cơ bản có thể tham
khảo theo bảng 1.1:
4
Bảng 1.1. Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt ở Hà Nội
Chỉ tiêu chất lượng nước
Hàm lượng (mg/l)
Trung bình (mg/l)
BOD5 (mg/l)
50-150
100
COD (mg/l)
120-250
200
TSS (mg/l)
30-120
65
NH4-N (mg N/l)
4-25
18
TKN (mg N/l)
5-40
25
T-P (mg/l)
2-10
4
Dầu mỡ (mg/l)
<30
-
Độ kiềm (mg CaCO3/l)
>100
-
pH
6-9
(Nguồn Jica, 2010)
Theo tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 7957:2008 về lượng chất bẩn tính cho
một người dân đô thị xả vào hệ thống thoát nước như bảng 1.2:
Bảng 1.2. Lượng chất bẩn một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát
nước
Các chất
Giá trị, g/ng.ngày
Chất lơ lửng (SS)
60-65
BOD5 của nước thải chưa lắng
65
BOD5 của nước thải đã lắng
30-35
Nitơ amon (N-NH4)
7
Phốt phát (P2O5)
1.7
Clorua (Cl-)
10
Chất hoạt động bề mặt
2-2.5
a.1.2. Thực trạng và các hình thức thu gom, xử lý nước thải hiện tại
Hiện nay phương thức xử lý nước thải tập trung và phân tán đều đang được áp
dụng ở Việt Nam. Ở đô thị, công trình xử lý nước thải tại chỗ áp dụng trong các
khách sạn lớn, các bệnh viện, tòa nhà văn phòng, chung cư mới xây. Nước thải được
xử lý đạt loại B trước khi xả vào mạng lưới thoát nước thành phố. Tuy nhiên, các
5
công trình xử lý tại chỗ thường sớm bị hư hỏng do không được quan tâm vận hành,
bảo dưỡng cẩn thận. Trong khi đó, bể tự hoại vẫn là công trình xử lý tại chỗ được sử
dụng phổ biến trong các tòa nhà cũ, chung cư và các trung tâm thương mại nhỏ.
Việc xem bể tự hoại như là một công trình xử lý nước thải sơ bộ cũng là một vấn
đề, do mức độ xử lý nước thải và phân bùn của bể tự hoại còn thấp. Mặt khác hầu
hết các nơi quản lý bể tự hoại chưa tốt, cần phải thường hút bùn thường xuyên
nhưng mọi người chỉ thực hiện khi bể bị tràn. Dẫn đến nhiều bể tự hoại hoạt động
trong tình trạng bị quá tải, không xử lý hay xử lý kém hiệu quả nước thải trước khi
xả vào hệ thống thoát nước thành phố. Nước thải chưa được xử lý tốt trong bể tự
hoại có thể chứa các chất rắn khi xả vào mạng lưới thoát nước chung vốn đã xuống
cấp làm tắc nghẽn dòng chảy hoặc phát sinh mùi. Ngoài ra ở Việt Nam do còn thiếu
các trạm xử lý nước thải tập trung, nên nước thải từ các khu đô thị, chung cư… vẫn
đang xả trực tiếp ra sông/hồ. nên hình thức xử lý nước thải phân tán đang được
khuyến cáo sử dụng để hạn chế gây ô nhiễm các sông hồ trong các đô thị.
Trong các khu chung cư hầu hết xây dựng 2 hệ thống thu gom nước thải riêng
biệt: 1 hệ thống thu gom nước thải xám và 1 hệ thống thu gom nước thải đen. Nước
thải xám được thu gom sau đó dẫn ra hố ga thoát nước thải rồi đi vào hệ thống thoát
nước thải của thành phố. Nước thải đen được thu gom tập trung tại bể tự hoại, nước
thải sau bể tự hoại mới được dẫn ra hố ga thoát nước thải rồi đi vào hệ thống thoát
nước của thành phố. Nước thải từ công trình sau khi được thu gom sẽ theo mạng
lưới thoát nước thải về trạm xử lý nước thải tập trung của thành phố.
Hình thức này có các nhược điểm là:
-
Phải xây dựng 2 hệ thống thu gom nước thải trong công trình làm tăng chi
phí xây dựng ban đầu và gây khó khăn cho việc bố trí kiến trúc và các
-
đường ống kỹ thuật bên trong công trình.
Nước thải chưa được xử lý hiệu quả xả vào hệ thống thoát nước của thành
-
phố gây ra nhiều nguy cơ tiềm ẩn về ô nhiễm môi trường.
Cần nhiều chi phí để đầu tư xây dựng một trạm xử lý nước thải tập trung
của thành phố với công suất lớn.
6
a.1.3. Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến hiện nay.
Hiện nay có nhiều loại hình công nghệ sinh học đang được ứng dụng trong xử
lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp quy mô nhỏ tại Việt Nam. Các loại hình công
nghệ này có thể phân thành một số nhóm chính như sau:
Công nghệ bùn hoạt tính: đây là công nghệ truyền thống có hiệu quả cao và
đã được ứng dụng từ lâu nay. Bản chất của công nghệ là sử dụng các vi khuẩn hiếu
khí tập trung dưới dạng bùn hoạt tính để oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ trong
nước thải. Các vi khuẩn (bùn hoạt tính) được nuôi cấy trong các công trình xử lý
nước thải như bể aeroten, mương oxy hóa sinh học. Bùn hoạt tính tồn tại trong các
công trình dưới dạng hỗn hợp bùn lơ lửng bằng các biện pháp sục khí hoặc khuấy
trộn đều. Công nghệ này đòi hỏi công trình có kích thước đủ lớn để đảm bảo thời
gian lưu nước và lưu bùn thích hợp. Mặt khác để duy trì nồng độ bùn thích ứng
trong bể aeroten, cần có thêm bể lắng và hệ thống tuần hoàn bùn từ bể lắng về bể
aeroten. Đây cũng là các yếu tố làm cho công nghệ có chi phí đầu tư ban đầu và chi
phí vận hành cao.
Công nghệ màng sinh học: quá trình xử lý được thực hiện trên cơ sở các
màng sinh vật là tập hợp các vi khuẩn hiếu khí được hình thành trên bề mặt các vật
liệu lọc hoặc các đĩa/trống quay. Các màng sinh vật này có tác dụng hấp thụ và phân
hủy các chất hữu cơ trong nước thải khi nước thải được lọc qua các lớp vật liệu.
Việc làm thoáng được thực hiện bằng quạt gió cưỡng bức hoặc làm thoáng tự nhiên.
Công nghệ này được áp dụng trong các công trình bể lọc sinh học cao tải, bể lọc
sinh học nhỏ giọt, hệ thống đĩa/trống quay sinh học. Đây cũng là công nghệ mang
tính truyền thống đã được phát triển từ lâu. Mặc dù hiệu quả xử lý đáp ứng được
nhu cầu cần thiết nhưng vẫn tồn tại các nhược điểm như chi phí đầu tư ban đầu cho
công trình cao, hiệu suất xử lý bị ảnh hưởng bởi yếu tố khí hậu do công trình
thường được bố trí hở, gây mùi…
Công nghệ xử lý kỵ khí: dựa trên khả năng phân hủy các chất hữu cơ có nồng
độ cao của các vi khuẩn kỵ khí. Công nghệ này thường được áp dụng để xử lý nước
7
thải công nghiệp có nồng độ chất hữu cơ cao. Công nghệ được áp dụng trong các
loại công trình như bể tự hoại, bể lọc kỵ khí, bể UASB, ESBR. Công nghệ này có
ưu điểm là vừa xử lý được các chất hữu cơ trong nước thải, đồng thời tận thu được
sản phẩm mới là khí sinh học có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng mới.
Tuy nhiên để các công trình đạt được hiệu quả xử lý ổn định, việc tạo ra loại bùn kỵ
khí dạng hạt bùn tự nhiên có khả năng lưu tốt trong công trình không phải là việc
làm đơn giản.
Công nghệ màng lọc: đây là công nghệ mới và hiện đại, quá trình xử lý được
thực hiện bằng bùn hoạt tính có nồng độ cao nuôi cấy trong điều kiện hiếu khí trong
bể làm thoáng. Nước sau xử lý được tách bởi hệ thống màng lọc có kích thước nhỏ
hơn kích thước của các loại vi khuẩn. Công nghệ này ưu việt hơn công nghệ bùn
hoạt tính truyền thống do không cần xây dựng bể lắng, chất lượng nước sau xử lý
đảm bảo đạt yêu cầu. Tuy nhiên giá thành đầu tư ban đầu cho hệ thống màng lọc
lớn, các chi phí rửa lọc, bơm hút nước lọc… cũng làm tăng chi phi vận hành.
Công nghệ AO: AO là công nghệ xử lý nước thải sinh học hiện đang được
triển khai nhiều tại Việt Nam. Công nghệ AO có khả năng xử lý đồng thời cả BOD
lẫn Nitơ tuy nhiên để đảm bảo xử lý triệt để được Nitơ cần có hệ thống bơm tuần
hoàn công suất lớn gấp 3 lần công suất xử lý của trạm. Chính vì vậy các vấn đề về
tiêu thụ điện năng, trình độ vận hành cao cũng vẫn còn là vấn đề phải xem xét.
Theo “Báo cáo đánh giá hoạt động quản lý nước thải đô thị Việt Nam” của
Ngân hàng thế giới (12/2013), tính đến tháng 9 năm 2013 Việt Nam hiện có 17 nhà
máy xử lý nước thải đang vận hành và 32 trạm đang xây mới. Các công nghệ xử lý
nước thải được áp dụng trong các nhà máy xử lý nước thải rất khác nhau. Trong đó
có một số công nghệ như: Công nghệ bùn hoạt tính, sử dụng phương pháp bùn hoạt
tính truyền thống (CAS) áp dụng tại: Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng Hòa;
công nghệ Yếm khí – Thiếu khí – Hiếu khí (A20) áp dụng tại: Nhà máy xử lý nước
thải Kim Liên, Trúc Bạch, Bắc Thăng Long; công nghệ bể phản ứng sinh học hoạt
động theo mẻ (SBR) áp dụng tại: Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở, Bãi Cháy, Hà
8
Khánh; công nghệ kênh oxi hóa (OD) áp dụng tại : Nhà máy xử lý nước thải Bắc
Giang. Các phương pháp này đảm bảo xử lý nước thải đạt chất lượng cao và thường
được thiết kế để xử lý nước thải đầu vào có nồng độ BOD cao hơn nhiều so với
nồng độ thực tế nhà máy đang tiếp nhận. Vì vậy, tám nhà máy xử lý nước thải có
khả năng xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn thải hiện hành. Nồng độ BOD trung bình
trong nước thải sau xử lý của tám nhà máy tiếp nhận nước từ hệ thống thoát nước
chung giao động từ 3-23 mg/l, thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn 50mg/l cho loại
“B”. Với nồng độ chất ô nhiễm thấp như vậy, thực ra có thể xử lý đạt tiêu chuẩn
nước thải đầu ra bằng cách phân kỳ xây dựng nhà máy xử lý hoặc lựa chọn công
nghệ xử lý thấp hơn, nhờ đó có thể tiết kiệm chi phí đầu tư cơ bản.
Công nghệ xử lý nước thải bằng chuỗi hồ sinh học cũng đang được áp dụng ở
một số nơi tại Việt Nam (nhà máy xử lý nước thải Buôn Ma Thuật).
9
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI VÀ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THỰC
NGHIỆM XỬ LÝ HỖN HỢP NƯỚC THẢI SINH HOẠT
b.
b.1.
Cơ sở lý thuyết
b.1.1. Công nghệ xử lý nước thải hiếu khí
Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều
kiện cung cấp oxy liên tục. Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi
là quá trình oxy hoá sinh hoá.Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu
khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý
nhân tạo, người ta tạo điều hiện tối ưu cho quá trình oxy hoá sinh hoá nên quá trình
xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Tuỳ theo trạng thái tồn tại của vi sinh
vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:
-
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu
được sử dụng khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính,
hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân
huỷ hiếu khí. Trong số những quá trình này, quá trình bùn hoạt tính hiếu
-
khí (Aerotank) là quá trình phổ biến nhất.
Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá
trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học,
bể phản ứng nitrate hoá với màng cố định.
Một số công nghệ xử lý nước thải hiếu khí phổ biến là:
-
Công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank)
-
Công nghệ xử lý sinh học dạng mẻ (SBR)
Công nghệ sinh học tăng trưởng dính bám
Công nghệ lọc sinh học (Trickling Filter)
- Xem thêm -