Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh

CAÙC KYÙ TÖÏ VIEÁT TAÉT Beå UASB : Beå loïc kî khí coù lôùp caën lô löûng BOD5 : Biologycal Oxygen Demand- Nhu caàu oxy sinh hoaù trong 5 ngaøy( mgO2/l H2O) COD : Chemical Oxygen Demand- Nhu caàu oxy hoaù hoïc (mg O2/l H2O) DO : Dissolved Oxygen- Löôïng oxy hoaø tan MLSS : Noàng ñoä buøn hoaït tính lô löûng SS : Haøm löôïng chaát raén lô löûng SVI : Sludge Volume Index- Chæ soá theå tích buøn TCVN : Tieâu chuaån Vieät Nam Tp. HCM : Thaønh phoá Hoà Chí Minh DANH MUÏC CAÙC BAÛNG Bảng 2.1 : Noàng ñoä caùc ioân höõu cô vaø voâ cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït. 6 Bảng 2.2 : Thaønh phaàn trung bình cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït 7 Baûng 2.3 : Löu löôïng nöôùc thaûi ôû moät soá nhaø maùy ñieån hình 8 Baûng 2.4:Thaønh phaàn hoaù hoïc trung bình cuûa moät soá nöôùc thaûi coâng nghieäp.9 Baûng2.5 : thaønh phaàn tính chaát nöôùc thaûi saûn xuaát coâng ty VISSAN 10 Baûng 2.6 : keát quaû phaân tích tính chaát nöôùc thaûi ôû moät soá cô sôû saûn xuaát treân ñòa baøn Tp.HCM (2005) 11 Baûng 2.7 : ÖÙng duïng caùc coâng trình cô hoïc trong xöû lyù nöôùc thaûi 19 Baûng 2.8 : Heä thoáng caùc phöông phaùp vaø coâng trình xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi theo nguyeân lyù oxy hoaù. 27 Baûng 2.9: Phaïm vi öùng duïng caùc phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi 28 Bảng 2.10: Noàng ñoä caùc chaát dinh döôõng cho vi sinh vaät ñeå xöû lyù nöôùc thaûi ( theo M. X. Moxitrep 1982) 30 Baûng 3.1 Moät soá gioáng chính trong quaàn theå vi khuaån 54 DANH MUÏC CAÙC HÌNH AÛNH Hình 2.1: Ñöôøng cong sinh tröôûng cuûa sinh vaät 13 Hình2.2: Saøng chaén raùc thoâ 16 Hình 2.3: Saøng chaén raùc tinh 16 Hình 2.4: Sô ñoà caùnh ñoàng töôùi 20 Hình 2.5: Hoà sinh hoïc 20 Hình 2.6: Moät soá loaïi vi khuaån trong nöôùc thaûi 38 Hình 2.7: Hình daïng cuûa virus 40 Hình 2.8: Moät soá nguyeân sinh ñoäng vaät 42 Hình 3.1: Caáu taïo cuûa maøng loïc sinh hoïc 46 Hình 3.2: Ñóa quay sinh hoïc 47 Hình 3.3: Loïc sinh hoïc nhoû gioït 48 Hình 3.4: Caáu taïo beå loïc sinh hoïc coù vaät lieäu ngaäp nöôùc 49 Hình 3.5 : Sô ñoà chi tieát beå loïc sinh hoïc 40 Hình 3.6: Hạt lọc nổi PS 51 Hình 3.7: Vaät lieäu ñeäm cho vi sinh vaät dính baùm 51 Hình 3.8 : Vi khuaån nitrosomonas vaø nitrobacter 59 DANH MUÏC CAÙC ÑOÀ THÒ Ñoà thò 4.1: Bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD theo thôøi gian trong giai ñoaïn thích nghi 71 Ñoà thò 4.2: Bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 24h 72 Ñoà thò 4.3: Bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 12h 73 Ñoà thò 4.4: Bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 6h 74 Ñoà thò 4.5: Bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 4h 75 Ñoà thò 4.6: : Bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 2h 76 Ñoà thò 4.7: Ñoà thò Ln (CODra/CODvao) theo H ôû taûi troïng theå tích 1.244 m3/m2.ngaøy 77 Ñoà thò 4.8: Ñoà thò Ln (CODra/CODvao) theo H ôû taûi troïng theå tích 2,488 m3/m2.ngaøy 78 Đồ thị 4.9: Ñoà thò Ln (CODra/CODvao) theo H ôû taûi troïng theå tích 4,976 m3/m2.ngaøy 79 Đồ thị 4.10: Bieåu dieãn moái lieân heä Ln(s) vaø Ln(QL) 80 MUÏC LUÏC NHIEÄM VUÏ KHOÙA LUAÄN TOÁT NGHIIEÄP NHAÄN XEÙT CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN LÔØI CAÛM ÔN CAÙC KYÙ TÖÏ VIEÁT TAÉT DANH MUÏC CAÙC BAÛNG DANH MUÏC CAÙC HÌNH AÛNH DANH MUÏC CAÙC ÑOÀ THÒ CHÖÔNG I MÔÛ ÑAÀU trang Ñaët vaán ñeà 1 Muïc ñích 3 Ñoái töôïng nghieân cöùu 3 Phöông phaùp nghieân cöùu 4 Phaïm vi nghieân cöùu 4 CHÖÔNG II TOÅNG QUAN VEÀ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI 2.1 Nöôùc saïch laø gì? 5 2.2 Nöôùc thaûi laø gì? 5 2.2.1 Nöôùc möa 5 2.2.2. Nöôùc thaûi sinh hoaït 5 2.2..3 Nöôùc thaûi coâng nghieäp 8 2.3 Söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät 13 2.4 Caùc phöông phaùp xö ûlyù nöôùc thaûi 15 2.4.1 Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp cô hoïc 15 2.4.1.1 Thieát bò chaén raùc 15 2.4.1.2 Thieát bò nghieàn raùc 16 2.4.1.3 Beå ñieàu hoaø 16 2.4.1.4 Beå laéng caùt 17 2.4.1.5 Beå laéng 17 2.4.1.6 Loïc 18 2.4.1.7 Tuyeån noåi, vôùt daàu môõ 18 2.4.2 Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoaù hoïc 18 2.4.2.1 Phöông phaùp Ozon hoaù cuõng thuoäc loaïi phöông phaùp hoaù 19 hoïc 20 2.4.2.2 Phöông phaùp trung hoaø 20 2.4.2.3 Phöông phaùp oxy hoaù- khöû 20 2.4.2.4 Khöû truøng nöôùc thaûi 21 2.4.2.5 Phöông phaùp Chlor hoaù 21 2.4.2.6 Phöông phaùp Chlor hoaù nöôùc thaûi baèng Clorua voâi 21 2.4.3 Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoaù lyù 22 2.4.3.1 Phöông phaùp keo tuï 22 2.4.3.2 Phöông phaùp tuyeån noåi 22 2.4.3.3 Phöông phaùp haáp phuï 23 2.4.3.4 Phöông phaùp trao ñoåi ion 23 2.4.3.5 Caùc quaù trình taùch baèng maøng 24 2.4.3.6 Phöông phaùp ñieän hoaù 25 2.4.3.7 Phöông phaùp trích ly 25 2.4.4 Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc 26 2.4.4.1 Coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi trong ñieàu kieän töï nhieân 28 2.4.4.1.1 Caùnh ñoàng töôùi coâng coäng vaø baõi loïc 28 2.4.4.1.2 Caùnh ñoàng töôùi noâng nghieäp 29 2.4.4.1.3 Hoà sinh hoïc 30 2.4.4.2 Xöû lyù sinh hoïc trong ñieàu kieän nhaân taïo 31 2.4.4.2.1 Beå Aeroten 31 2.4.4.2.2 Beå loïc sinh hoïc- Bioâphin 33 2.4.4.2.3 Ñóa quay sinh hoïc 33 2.4.4.2.4 Beå loïc kî khí coù lôùp caën lô löûng( UASB) 33 2.4.4.2.5 Beå khí sinh hoïc: 34 2.4.4.3 Vi sinh hoïc trong nöôùc thaûi coâng nghieäp 35 2.4.4.3.1 Vi khuaån 37 2.4.4.3.2 Virut 39 2.4.4.3.3 Naám men 40 2.4.4.3.4 Taûo ñôn baøo 41 2.4.4.3.5 Nguyeân sinh ñoäng vaät 41 2.4.4.3.6 Caùc sinh vaät khaùc 43 CHÖÔNG III NGHIEÂN CÖÙU COÂNG NGHEÄ LOÏC SINH HOÏC NGAÄP NÖÔÙC TRONG XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI 3.1 Toång quan veà beå loïc sinh hoïc 44 3.1.1 Ñònh nghóa beå loïc sinh hoïc 44 3.1.2 Phaân loaïi loïc sinh hoïc 47 3.2 Loïc sinh hoïc bôûi lôùp vaät lieäu loïc ngaäp trong nöôùc. 48 3.2.1 Caáu taïo vaø quy trình vaän haønh 48 3.2.2 Tính chaát cuûa vaät lieäu loïc noåi 50 3.2.3 Vi sinh vaät trong xöû lyù 52 3.2.4 Caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa maøng vi sinh vaät 55 3.2.4.1 Caáu taïo maøng vi sinh 55 3.2.4.2 Quaù trình tieâu thuï cô chaát vaø laøm saïch nöôùc thaûi 56 3.2.4.2.1 Quaù trình tieâu thuï cô chaát dieãn ra nhö sau 56 3.2.4.2.2 Quaù trình nitrat hoùa 57 3.2.4.2.3 Quaù trình khöû nitrat 59 3.2.4.2.4 Quaù trình khöû phostpho 59 3.2.5 Quaù trình sinh tröôûng, phaùt trieån vaø suy thoaùi cuûa maøng vi sinh vaät 60 3.2.6 Taéc maøng vaø caùc bieän phaùp khaéc phuïc 60 3.2.6.1 Hieän töôïng taéc maøng 60 3.2.6.2 Caùch khaéc phuïc 61 3.2.7 Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm 63 3.2.7.1 Öu ñieåm 63 3.2.7.2 Nhöôïc ñieåm 63 3.2.8 Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi xöû lyù 63 3.3 Moâ hình thí nghieäm 64 3.3.1 Chuaån bò 65 3.3.2 Caùc böôùc tieán haønh 65 3.3.2.1 TN1: xaùc ñònh caùc thoâng soá buøn 65 3.3.2.2 TN2: chaïy giai ñoaïn thích nghi 66 3.3.2.3 TN3: giai ñoaïn chaïy tónh 66 3.3.2.4 TN4: giai ñoaïn chaïy ñoäng 67 3.4: Coâng thöùc tính thoâng soá ñoäng hoïc 67 CHÖÔNG IV KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN 4.1 Xaùc ñònh thoâng soá ñaàu vaøo cuûa buøn 70 4.2 Giai ñoaïn thích nghi 70 4.3 Giai ñoaïn chaïy tónh 71 4.3.1 Taûi troïng 24 giôø 71 4.3.2 Taûi troïng 12 giôø 72 4.3.3 Tải trọng 6 giờ 73 4.3.4 Taûi troïng 4 giôø 74 4.3.5 Taûi troïng 2 giôø: 76 4.4 Giai ñoaïn chaïy ñoäng: 77 4.4.1 Taûi troïng 24 giôø vôùi löu löôïng28 lít/ngaøy 77 4.4.2 Taûi troïng 12 giôø vôùi löu löôïng 56 lít/ngaøy 78 4.4.3 Taûi troïng 6 giôø vôùi löu löôïng 112 lít/ ngaøy 79 CHÖÔNG V: KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ 5.1 Keát luaän 5.2 Kieán nghò PHUÏ LUÏC PHUÏ LUÏC 1: Baûng tieâu chuaån nöôùc thaûi Vieät Nam 5945:2005 PHUÏ LUÏC 2: Hình aûnh moät soá vaät lieäu loïc TAØI LIEÄU THAM KHAÛO LÔØI CAÛM ÔN Ñeå hoaøn thaønh ñöôïc ñeà taøi toát nghieäp naøy, ngoaøi söï noã löïc raát lôùn cuûa baûn thaân sinh vieân thì söï taän tình höôùng daãn vaø söï giuùp ñôõ cuûa thaày coâ, baïn beø vaø gia ñình heát söùc quan troïng. Ñaàu tieân, em xin chaân thaønh caûm ôn thaày Laâm Vónh Sôn ñaõ tröïc tieáp höôùng daãn vaø taïo ñieàu kieän thuaän lôïi ñeå em hoaøn thaønh ñeà taøi toát nghieäp. Trong quaù trình thöïc hieän khoaù luaän, em ñaõ ñöôïc thaày coâ trong khoa Moâi Tröôøng vaø Coâng Ngheä Sinh Hoïc giuùp ñôõ raát nhieàu. Em xin baøy toû loøng bieát ôn saâu saéc ñeán caùc thaày coâ – nhöõng ngöôøi ñaõ heát loøng truyeàn ñaït kieán thöùc quyù baùu cho em coù ñöôïc ngaøy hoâm nay. Em cuõng caûm ôn söï chia seû cuûa caùc baïn cuøng khoaù vaø caùc anh chò lôùp treân. Chính nhôø söï höôùng daãn taän tình cuûa thaày coâ vaø caùc baïn em ñaõ vöôït qua nhöõng khoù khaên trong thôøi gian qua. Hôn nöõa trong quaù trình thöïc hieän khoaù luaän em ñaõ hoïc hoûi ñöôïc raát nhieàu kinh nghieäm quyù baùu. Em xin chaân thaønh caûm ôn ! SVTH : Phaïm Thò Huyeàn BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KYÕ THUAÄT COÂNG NGHEÄ TP.HCM KHOA MOÂI TRÖÔØNG VAØ COÂNG NGHEÄ SINH HOÏC KHOAÙ LUAÄN TOÁT NGHIEÄP NGHIEÂN CÖÙU COÂNG NGHEÄ LOÏC SINH HOÏC COÙ LÔÙP VAÄT LIEÄU NGAÄP TRONG NÖÔÙC TRONG COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI BAÈNG MAØNG VI SINH GVHD : Ths. Laâm Vónh Sôn SVTH : Phaïm Thò Huyeàn MSSV : 207111020 TP.HCM, thaùng 8 naêm 2010 CHÖÔNG I MÔ ÛÑAÀU 1.1 Ñaët vaán ñeà Nước laø chất khoâng thể thiếu ñối với sự sống treân traùi ñất. Cuøng với sự phaùt triển của nền văn minh nhaân loại qua quaù trình coâng nghiệp hoùa vaø ñoâ thị hoùa loaøi người ñang ñứng trước hiểm họa của vấn ñề oâ nhiễm moâi trường. Trong ñoù oâ nhiễm nguồn nước laø một trong những vấn ñề noùng bỏng nhất. Để tiến tới một xaõ hội phaùt triển bền vững, nhiều tổ chức quốc tế vaø hầu hết caùc quốc gia treân thế giới ñều coù những chương trình vaø haønh ñộng cụ thể nhằm bảo vệ moâi trường sinh thaùi của nước mình cũng như moâi trường toaøn cầu. Trong xu thế ñoù ở nước ta ñaõ ban haønh luật bảo vệ moâi trường vaø caùc quy luật cũng như triển khai nhiều chương trình haønh ñộng cụ thể ñể bảo vệ moâi trường. Để giảm thiểu taùc ñộng xấu ñến moâi trường, ñảm bảo phaùt triển bền vững thì ngoaøi việc aùp dụng caùc biện phaùp nhằm giảm thiểu tại nguồn sử dụng tiết kiệm vaø hiệu quả taøi nguyeân thieân nhieân thì giải phaùp xử lyù cuối ñường ống luoân ñoùng vai troø quan trọng trong nhiệm vụ bảo vệ moâi trường noùi chung vaø bảo vệ nguồn nước noùi rieâng. Chính vì lẽ ñoù nhiều nhaø khoa học, coâng nghệ ñaõ ñược tập trung vaøo nghieân cứu vaø ñưa ra caùc giải phaùp nhằm giảm thiểu caùc taùc ñộng xấu tới moâi trường do caùc hoạt ñộng của ñời sống vaø sản xuất gaây neân. Một trong những xu hướng nghieân cứu thu huùt nhiều sự quan taâm của giới khoa học ñoù laø xử lyù nước thải. Nước thải ñược tạo ra từ nhiều loại hoạt ñộng khaùc nhau của xaõ hội vaø vì vậy chuùng coù tính chất rất khaùc nhau tuøy thuộc vaøo nguồn thải. Nhưng coù một ñiểm chung laø khả năng gaây oâ nhiễm nguồn nước ñe dọa trực tiếp tới con người cũng như moâi trường sinh thaùi. Để giải quyết những vấn ñề neâu treân ñaõ coù nhiều biện phaùp. Trong ñoù coù: Aùp dụng coâng nghệ mới khoâng coù hoặc coù ít nước thải. Loại trừ hoặc giảm phế thải coâng nghiệp vaøo nước thải sản xuất. Aùp dụng hệ thống tuần hoaøn, taùi sử dụng nước sản xuất. Xử lyù nước thải ñạt tieâu chuẩn. Tùuøy thuộc vaøo từng loại nước thải vaø dựa treân những yeâu cầu nhất ñịnh maø người ta lựa chọn sử dụng một phương phaùp naøo ñoù hoặc kết hợp nhiều phương phaùp với nhau. Mỗi phương phaùp xử lyù nước thải ñều coù những ưu việt vaø hạn chế. Khoâng thể naøo coù duy nhất một phương phaùp duy nhất cho tất cả caùc loại nước thải. Để lựa chọn một phương phaùp cần phải coù những hiểu biết chung về moâi trường vaø những kiến thức về caùc nguyeân lyù cơ bản cũng như coâng nghệ của phương phaùp ñoù. Treân cơ sở ñoù mới coù thể ñưa ra giải phaùp thích hợp. Tuy nhieân, xuất phaùt từ yeâu cầu của sự phaùt triển thieân thiện, haøi hoøa với moâi trường vaø những ưu ñiểm vượt trội của phương phaùp sinh học, ñiều ñầu tieân phải tính ñến laø sử dụng phương phaùp sinh học. Nhiều nơi thế giới như hệ thống xử lyù bằng hoạt tính, hệ thống xử lyù kỵ khí kiểu UASB; caùc kiểu dạng khaùc nhau của lọc sinh học kỵ khí vaø hiếu khí; hệ thống xử lyù kết hợp kỵ khí/ hiếu khí; hệ thống kết hợp xử lyù bằng buøn hoạt tính với thực vật thủy sinh, hệ thống sử dụng tảo xử lyù nước thải thu sinh khối. Tuy nhieân, những hệ thống naøy ñược nghieân cứu vaø ñưa vaøo thực tế ứng dụng cho caùc cơ sở xử lyù quy moâ lớn với cơ sở hạ tầng tốt, coâng việc thu gom nước thải thực hiện dễ daøng. Với những nước ñang phaùt triển như Việt Nam thì việc xaây dựng hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt về caùc cơ sở xử lyù tập trung quy moâ lớn laø rất tốn keùm vaø coù thể noùi khoù coù thể thực hiện trong tương lai gần. Theâm vaøo ñoù nước thải sinh hoạt của cộng ñồng daân cư nhỏ thì việc thu gom lại caøng trở neân khoù khăn hơn do khoảng caùch lớn từ nguồn thải tới traïm xử lyù. Đối với caùc cơ sở coâng nghệ quy moâ nhỏ, cơ sở sản xuất tại caùc laøng nghề ñặc biệt laø cơ sở sản xuất thực phẩm quy moâ nhỏ ñang tạo ra sức eùp rất lớn ñối với moâi trường do nước sản xuất gaây ra. Một trong những nguyeân nhaân gaây ra tình trạng naøy laø do trình ñộ coâng nghệ của những cơ sở naøy thấp, thiết bị lạc hậu, chắp vaù neân lượng nước thải ra treân một ñơn vò sản phẩm lớn. Trong phạm vi của baøi tiểu luận tốt nghiệp “ nghieân cứu coâng nghệ lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước trong coâng nghệ xử lyù nước thải bằng maøng vi sinh” . Toâi tiến haønh nghieân cứu nhằm ñưa ra moâ hình xử lyù nước thải ứng dụng lọc sinh học ñể xử lyù nước thải sinh hoạt vaø nước thải thực phẩm. 1.2 Muïc ñích Ñeå baûo veä moâi tröôøng cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa caùc ngaønh coâng nghieäp laøm cho moâi tröôøng ngaøy caøng bò oâ nhieãm nghieâm troïng aûnh höôûng tôùi ñôøi soáng vaø söùc khoeû cuûa con ngöôøi. Trong ñoù, moâi tröôøng nöôùc ñang bò oâ nhieãm naëng. Nhaèm naâng cao ñôøi soáng cho ngöôøi daân ñoøi hoûi nöôùc phaûi saïch seõ ñaûm baûo yeâu caàu y teá. Do ñoù, vieäc xöû lyù nöôùc thaûi laø raát caàn thieát ñoái vôùi caùc nöôùc cuõng nhö Vieät Nam. Coâng ngheä loïc sinh hoïc coù lôùp vaät lieäu loïc ngaäp trong nöôùc nhaèm loaïi boû caùc chaát höõu cô gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc trong nöôùc thaûi mang laïi nguoàn nöôùc saïch nhaèm baûo veä moâi tröôøng vaø con ngöôøi. 1.3 Noäi dung nghieân cöùu Noäi dung nghieân cöùu cuûa ñeà taøi ñöôïc thöïc hieän qua vieäc tìm hieåu caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi. Caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi söû duïng phoå bieán hieän nay ñaëc bieät laø phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc Nghieân cöùu quaù trình loïc sinh hoïc coù vaät lieäu ngaäp trong nöôùc trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng bieän phaùp vi sinh öùng duïng cho xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït vaø nöôùc thaûi thöïc phaåm mang laïi hieäu quaû cao Baøi khoaù luaän bao goàm caùc chöông sau: Chöông I: Môû ñaàu Chöông II: Toång quan veà xöû lyù nöôùc thaûi Chöông III: Nghieân cöùu coâng ngheä loïc sinh hoïc ngaäp nöôùc trong xöû lyù nöôùc thaûi. Chöông IV: Keát quaû thöïc nghieäm vaø thaûo luaän Chöông V: Keát luaän vaø kieán nghò 1.4 Phöông phaùp nghieân cöùu Ñeà taøi ñöôïc nghieân cöùu baèng caùc phöông phaùp sau ñaây: Phöông phaùp luaän: Nghieân cöùu tö lieäu ñoïc vaø thu thaäp soá lieäu veà tình hình nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng nghieäp. Caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi ñöôïc söû duïng vaøo xöû lyù nöôùc. Phöông phaùp phaân tích thöïc nghieäm taïi phoøng thí nghieäm. Phöông phaùp so saùnh: Phöông phaùp naøy nhaèm ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù nöôùc thaûi ñaàu vaøo vaø ra theo tieâu chuaån Vieät Nam ( TCVN 5945 : 1995) Phöông phaùp phaân tích vaø toång hôïp. 1.5 Phaïm vi nghieân cöùu Moãi loaïi nöôùc thaûi ñeàu coù ñaëc tính rieâng khaùc nhau, do ñoù cuõng coù nhöõng phöông phaùp xöû lyù khaùc nhau. Do thôøi gian thöïc hieän khoaù luaän töông ñoái ngaén neân toâi môùi chæ thöïc hieän moâ hình thöïc nghieäm taïi phoøng thí nghieäm cuûa tröôøng Ñaïi Hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Tp.HCM maø thoâi. Coâng ngheä loïc sinh hoïc coù vaät lieäu ngaäp trong nöôùc trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi baèng maøng vi sinh öùng duïng cho nöôùc thaûi sinh hoaït vaø thöïc phaåm Chương II TOÅNG QUAN VEÀ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI Khaùi nieäm nöôùc caáp. Nöôùc saïch laø nöôùc khoâng chöùa caùc taùc nhaân gaây beänh, caùc ñoäc toá hoaø tan coù ñoä ñuïc, maøu, muøi vaø vò khoù chòu. 2.2 Khaùi nieäm nöôùc thaûi. Nöôùc thaûi laø nöôùc ñaõ qua söû duïng, laøm bieán ñoåi tính chaát lyù hoïc, hoaù hoïc vaø sinh hoïc. Tuyø theo phöông phaùp söû duïng vaøtuyø theo nguoàn goác maø nöôùc thaûi coù nhöõng tính chaát lyù hoïc, hoaù hoïc vaø sinh hoïc raát khaùc nhau. Nhìn chung, nöôùc thaûi laø nhöõng loaïi nöôùc thöôøng chöùa caùc hôïp chaát hoaù hoïc cao hôn nöôùc töï nhieân, coù söï bieán ñoåi maøu saéc veà baûn chaát vaät lyù vaø khu heä sinh vaät trong ñoù.s Nöôùc möa Ñaây laø loaïi nöôùc thaûi sau khi möa chaûy traøn treân maët ñaát vaø loâi keùo caùc chaát caën baõ, daàu môõ…khi ñi vaøo heä thoáng thoaùt nöôùc. Nhöõng nôi coù maïng löôùi coáng thoaùt rieâng bieät: maïng löôùi coáng thoaùt nöôùc möa. Nöôùc thaûi ñi veà nhaø maùy xöû lyù goàm: Nöôùc sinh hoaït, nöôùc coâng nghieäp vaø nöôùc ngaàm thaâm nhaäp, neáu sau nhöõng traän möa lôùn khoâng coù hieän töôïng ngaäp uùng cuïc boä, neáu coù nöôùc möa coù theå chaûy traøn qua naép nay caùc hoá ga chaûy vaøo heä thoáng thoaùt nöôùc thaûi. Löôïng nöôùc thaâm nhaäp do thaám töø nöôùc ngaàm vaø nöôùc möa coù theå leân ñeán 470 m3/ ha.ngaøy. Nôi coù maïng coáng chung vöøa thoaùt nöôùc thaûi vöøa thoaùt nöôùc möa. Ñaây laø tröôøng hôïp haàu heát caùc thò traán, thò xaõ, thaønh phoá cuûa nöôùc ta. Löôïng nöôùc chaûy veà nhaø maùy goàm nöôùc thaûi sinh hoaït, nöôùc thaûi coâng nghieäp, nöôùc ngaàm xaâm nhaäp vaø moät phaàn nöôùc möa. Nöôùc thaûi sinh hoaït Nöôùc thaûi sinh hoaït laø nöôùc ñöôïc thaûi boû sau khi söû duïng cho caùc muïc ñích sinh hoaït cuûa coäng ñoàng nhö taém goäi, giaët giuõ, taåy röûa…chuùng ñaõ ñöôïc thaûi ra töø caùc caên hoä, cô quan, tröôøng hoïc… Löôïng nöôùc thaûi sinh hoaït cuûa khu daân cö phuï thuoäc vaøo muøa, thaùng trong naêm, giôø trong ngaøy. Caùc loaïi nöôùc thaûi sinh hoaït chöùa nhieàu taïp chaát voâ cô, höõu cô deã phaân huyû vaø nhieàu loaïi vi khuaån gaây beänh. Ñaëc tính cuûa nöôùc sinh hoaït töông ñoái oån ñònh. Taäp quaùn sinh hoaït cuûa daân ôû moãi ñòa phöông aûnh höôûng tôùi thaønh phaàn tính chaát, khoái löôïng nước thaûi vaø cheá ñoä thaûi nöôùc. Caùc yeáu toá chuû yeáu aûnh höôûng tôùi thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi sinh hoaït laø: thaønh phaàn tính chaát hoaù lyù cuûa nöôùc caáp, tieâu chuaån thaûi nöôùc, caùc loaïi thöùc aên, thaønh phaàn cheá ñoä aên uoáng sinh hoaït, möùc soáng vaø neàn vaên minh xaõ hoäi, khí haäu töøng nôi. Thaønh phaàn, tính chaát cuûa nöôùc thải sinh hoaït Nöôùc thaûi sinh hoaït chöùa nhieàu caùc chaát höõu cô, voâ cô. Noàng ñoä caùc ioân voâ cô trong nöôùc thaûi coù theå bieán ñoäng töø 300- 3000 mg/l, trung binh 500 mg/l. Theo Mackinney Ross E, tyû leä veà troïng löôïng caùc ioân voâ cô trong nöôùc thaûi nhö sau: Bảng 2.1: Noàng ñoä caùc ioân höõu cô va øvoâ cô trong nöôùc thaûi sinh hoaït. Ioân voâ cô % Ioân höõu cô % Natri 25 Saét < 1 Kali 2 Bicacbonat 40 Amon 4 Sulfat 10 Canxi 5 Clorua 10 Magie 1 Phosphat 1 ( nguoàn: GTZ (1989) wastewater technology springer verlag berlin Heidelberg) Caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi coù theå chia thaønh 3 nhoùm chính: Protein, hydrocacbon vaø chaát beùo. Trong 300 mg/l chaát höõu cô thì 40- 50% laø protein, 40- 50% laø hydrocacbon vaø5- 10% laø chaát beùo. Protein laø phöùc hôïp caùc axit amin laø nguoàn dinh döôõng chính cuûa caùc vi sinh vaät. Hydrocacbon coù theå chia thaønh 2 nhoùm chính laø tinh boät- ñöôøng vaø xenluloza. Tinh boät vaø ñöôøng raát deã bò phaân huyû bôûi vi sinh vaät coøn xenluloza bò phaân huyû chaäm hôn nhieàu. Chaát beùo ít tan vaø sinh vaät phaân giaûi vôùi toác ñoä raát chaäm. Trong nöôùc thaûi khoaûng 20- 40% löôïng chaát höõu cô khoâng bò phaân huyû bôûi vi sinh vaät. Bảng 2.2: Thaønh phaàn trung bình cuûa nöôùc thaûi sinh hoaït. Caùc chaát coù trong nöôùc thaûi( mg/l) Möùc ñoä oâ nhieãm Cao Trung bình Thaáp - Toång chaát raén - Chaát raén hoaø tan - Chaát raén khoâng hoaø tan - Toång chaát raén lô löûng - Chaát raén laéng - BOD5 - DO - Toång nitô - Nitô höõu cô - Nitô ammoniac - NO2 - NO3 - Clorua - Ñoä kieàm - Chaát beùo - Toång photpho 1000 700 300 60012 300 0 85 35 50 0,1 0,4 175 200 40 - 500 350 150 350 8 200 0 50 20 30 0,05 0,2 100 100 20 8 200 120 80 120 4 100 0 25 10 15 0 0,1 15 50 0 - ( Nguoàn: Mackenzio L. Davis, Susan J. MActen, Principles of Environmental Engineering and Science) Nöôùc thaûi sinh hoaït coù thaønh phaàn vôùi caùc giaù trò ñieån hình nhö sau: COD= 500 mg/l, BOD5= 250 mg/l, SS- 220 mg/l, photpho= 8 mg/l, nitô NH3 vaø nitô höõu cô= 40 mg/l, pH= 6.8, TS= 720 mg/l. Nhö vaäy, nöôùc thaûi sinh hoaït coù haøm löôïng caùc chaát dinh döôõng khaù cao, ñoâi khi vöôït caû yeâu caàu cho quaù trình xöû lyù sinh hoïc. Thoâng thöôøng caùc quaù trình xöû lyù sinh hoïc caàn caùc chaát dinh döôõng theo tyû leä; BOD: N: P= 100: 5: 1 Nöôùc thaûi coâng nghieäp Tuyø thuoäc vaøo loaïi hình saûn xuaát coâng nghieäp, nöôùc ñöôïc cung caáp söû duïng vaøo nhöõng muïc ñích sau: Nöôùc duøng cho xöû lyù nguyeân lieäu Nöôùc duøng cho veä sinh maùy moùc, phaân xöôûng Nöôùc duøng cho quaù trình saûn xuaát( cho quaù trình coâng ngheä) Nöôùc duøng laøm nguoäi maùy moùc thieát bò. Tuyø theo tính chaát coâng ngheä maø löôïng nöôùc cung caáp vaø nöôùc thaûi khaùc nhau. Baûng 2.3: Löu löôïng nöôùc thaûi ôû moät soá nhaø maùy ñieån hình STT Ngaønh coâng nghieäp Löôïng nöôùc cho Löu löôïng nöôùc thaûi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Saûn xuaát bia Tinh cheá ñöôøng Saûn xuaát bô, söõa Xaø boâng, nöôùc taåy röûa Nhaø maùy ñoà hoäp, rau quaû Nhaø maùy giaáy traéng Giaáy khoâng traéng Nhaø maùy sôïi nhaân taïo Xí nghieäp sôïi taåy traéng Sôïi boâng Döôïc Hoaù chaát Xi maêng 1 lít bia 1 taán cuû caûi ñöôøng 1 taán söõa - 1 taán saûn phaåm 1 taán 1 taán 1 taán 1 taán - - - - 5,65 lít 10- 20 m3 5- 6 lít - 4,5 - - 100 m3 1000-4000 - - - - ( nguoàn: GTZ (1989) wastewater technology springer verlag berlin Heidelberg) Nhöõng soá lieäu ñöôïc trình baøy ôû baûng treân chæ coù yù nghóa töông ñoái vì löôïng nöôùc caáp vaø nöôc thaûi coøn phuï thuoäc vaøo trình ñoä kyõ thuaät, trình ñoä quaûn lyù vaø loaïi maùy moùc. Ngay caû trong cuøng moät loaïi hình coâng nghieäp, saûn xuaát ra moät loaïi saûn phaåm, cuøng moät coâng suaát nhöng löôïng nöôùc thaûi cuõng raát khaùc nhau. Trong nhöõng nhaø maùy, neáu nöôùc khoâng ñöôïc taùi söû duïng thì löôïng nöôùc thaûi coâng nghieäp chieám khoaûng 85- 95% löôïng nöôùc caáp cho nhaø maùy. Thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi coâng nghieäp So vôùi nöôùc thaûi sinh hoaït, nöôùc thaûi coâng nghieäp coù thaønh phaàn vaø tính chaát phöùc taïp hôn raát nhieàu. Thaønh phaàn hoaù hoïc vaø tính chaát nöôùc thaûi coâng nghieäp phuï thuoäc raát nhieàu vaøo töøng loaïi hình saûn xuaát cuûa nhaø maùy. Baûng 2.4:Thaønh phaàn hoaù hoïc trung bình cuûa moät soá nöôùc thaûi coâng nghieäp. STT Caùc thaønh phaàn hoaù hoïc Cheá bieán söõa Saûn xuaát thòt hoäp Deät sôïi toång hôïp Saûn xuaát clorophenol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 BOD5 mg/l COD mg/ l Toång chaát raén mg/ l Chaát raén lô löûng mg/ Nitô toång soá mg/ l Photpho mg/ l pH Daàu môõ mg/ l Clorua mg/ l Phenol 1000 1900 1600 300 50 12 7 - - - 1400 2100 3300 1000150 16 7 500 - - 1500 3300 8000 2000 30 0 5 - - - 4300 5400 5300 1200 0 0 7 - 27000 140 ( nguoàn: M.J.Hammer(1977) water and water technology, John Wiley and Sons Ins), Nöôùc thaûi cuûa caùc nhaø maùy thöïc phaåm chöùa ñaày ñuû caùc chaát dinh döôõng thích hôïp cho xöû lyù sinh hoïc. Coøn caùc nöôùc thaûi cuûa caùc nhaø maùy hoaù chaát laïi chöùa raát nhieàu caùc chaát khoâng thích hôïp cho phöông phaùp sinh hoïc. Trong nhieàu loaïi nöôùc thaûi nhaø maùy hoaù chaát coøn chöùa nhöõng chaát ñoäc haïi ( kim loaïi naëng chaúng haïn). Do ñoù, vieäc xöû lyù caùc loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp thöôøng phaûi coù nhöõng phöông phaùp rieâng töông öùng. Baûng2.5 : thaønh phaàn tính chaát nöôùc thaûi saûn xuaát coâng ty VISSAN STT Chæ tieâu Ñôn vò Keát quaû TCVN 5945: 1995 loaïi B NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6 1 pH 6,56 7,53 7,64 7,62 6,88 7,25 5,5– 9 2 COD mg/l 640 2840 5760 3800 1200 3000 100 3 BOD5 mg/l 510 995 3695 3695 702 1100 50 4 SS mg/l 415 1980 565 575 810 720 100 5 N-toång mg/l 98 180 549 549 314 348 60 6 P-toång mg/l 2,13 22,6 3,19 3,13 7,2 27,15 6 ( nguoàn: ñaïi hoïc baùch khoa Tp.HCM) Ghi chuù: NT1: Nöôùc thaûi loøng heo, NT2: nöôùc thaûi loøng boø, NT3: Nöôùc thaûi huyeát heo, NT4: nöôùc thaûi huyeát boø, NT5: nöôùc thaûi coâng ñôïn caïo loâng heo, NT6: Nöôùc thaûi coáng chung. Baûng 2.6 : keát quaû phaân tích tính chaát nöôùc thaûi ôû moät soá cô sôû saûn xuaát treân ñòa baøn Tp.HCM (2005) STT Teân cô sôû saûn xuaát Quaän/ huyeän Ngaønh ngheà kinh doanh Tính chaát nöôùc thaûi Haøm löôïng caùc chaát oâ nhieãm (ng/l) COD BOD5 SS 1 Xí nghieäp chaên nuoâi heo Phöôùc Long Quaän 9 Chaên nuoâi heo Nöôùc röûa chuoàng traïi 1153 807 5988 2 Chi nhaùnh Cty Saøi Goøn Xanh Quaän 9 Kem, Yahourt Nöôùc giaûi nhieät, röûa 1158 1021 148 3 Coâng ty giaáy Bình Chieåu Thuû Ñöùc Giaáy xe Nöôùc thaûi saûn xuaát 660 356 577 4 Coâng ty Samsung Thuû Ñöùc Tivi, tuû laïnh, maùy giaët Nöôùc thaûi sinh hoaït 2333 725 347 5 Coâng ty deät-may-thueâ Myõ Dung Bình Taân Deät, may Nöôùc thaûi saûn xuaát 6350 2857 - 6 Coâng ty Phöôïng Hoaøng Bình taân Giaët quaàn aùo Coáng chung 1029 282 120 7 DNTN Thaêng Long Cuû Chi Deät nhuoäm Coáng chung 436 165 5 8 HTX-SX-TM Taán Thaønh Cuû Chi Cao su NT sau saûn xuaát 2431 1327 13 9 Coâng ty TNHH CBTP huynh ñeä Teà Huøng Cuû Chi Noâng saûn Coáng chung 1371 891 11 10 DNTN nhuoäm Thaønh Coâng Quaän 8 Deät, nhuoäm vaûi NT saûn xuaát, röûa thieát bò 2460 1220 15 11 XN nöôùc chaám Nam Döông Quaän 8 Nöôùc töông, töông ôùt Coáng chung 4646 2786 2070 12 Coâng ty TNHH Nhan Lyù Taân Phuù Baïch tuoäc ñoâng laïnh NT saûn xuaát 811 54 443 13 Coâng ty coå phaàn thuyû saûn soá 1 seajoco Taân Phuù Haøng ñoâng laïnh Coáng chung 561 352 38 14 Coâng ty cheá bieán goã Ñöùc Thaønh Goø Vaáp Goã NT saûn xuaát 1029 183 960 15 Baùnh Hyû Laâm Moân Quaän 5 - Coáng chung 1527 750 148 16 Coâng ty CPTP Bình Taây Quaän 6 Mì, buùn, chaùo aên lieàn Coáng chung 6570 3150 144 17 Coâng ty TNHH SX TM Giaáy Thieân Trí Hoc Moân Giaáy xeo NT vaøo 2182 1200 1070 18 Nhaø maùy thuoác laù SG (cô sôû 2) Quaän 4 Thuoác laù NT sinh hoaït 530 260 4390 19 Coâng ty CP döôïc phaåm vaø dòch vuï y teá Khaùnh Hoäi Quaän 4 Thuoác taây daïng vieân Coáng chung 748 318 92 20 Coâng ty TNHH TM DV vaø XD Taán Quang Quaän 12 Vaûi muøng NT saûn xuaát 1558 841 25 ( Nguồn: Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM) Söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät trong nöôùc thaûi Hình 2.1: Ñöôøng cong sinh tröôûng cuûa sinh vaät. Vuøng 1: Giai ñoaïn thích nghi/ pha lag Pha lag baét ñaàu töø luùc nuoâi caáy ñeán khi vi sinh vaät baét ñaàu sinh tröôûng. Trong pha naøy noàng ñoä buøn X= X0 (X0 laø sinh khoái ôû thôøi ñieåm t= 0 giaây). Toác ñoä sinh tröôûng: rg= dX/ dt= 0. Gaàn cuoái giai ñoaïn naøy teá baøo vi sinh vaät môùi baét ñaàu sinh tröôûng töùc taêng veà kích thöôùc, theå tích vaø troïng löôïng do taïo ra nhö protein. Axit nucleic, men proteinaza, amilaza nhöng chöa taêng veà soá löôïng. Vuøng 2: Giai ñoaïn sinh saûn theo caùch nhaân ñoâi teá baøo ( theo caáp soá nhaân)/ pha soá muõ (pha log). Trong pha log chaát dinh döôõng ñaùp öùng ñaày ñuû cho vi sinh vaät sinh tröôûng vaø phaùt trieån theo luyõ thöøa. Sinh tröôûng vaø sinh saûn ñaït möùc ñoä cao nhaát. Sinh khoái vaø khoái löôïng teá baøo taêng theo phöông trình: N= N0 x 2n ( n laø soá laàn phaân chia teá baøo cuûa N0 teá baøo ban ñaàu). Toác ñoä sinh tröôûng taêng tyûleä thuaän vôùi X ( töø ñoù coù ñöôøng cong haøm muõ) theo phöông trình: Trong ñoù rg laø toác ñoä sinh tröôûng vi sinh vaät (mg/l.s); X laø noàng ñoä sinh khoái/ noàng ñoä buøn (mg/l); laø haèng soá toác ñoä sinh tröôûng hay toác ñoä sinh tröôûng rieâng vi sinh vaät (l/s). ñöôøng cong cho thaáy sinh khoái cuûa buøn coù xu höôùng taêng theo caáp soá nhaân ( ñoaïn a- b) thuoäc pha tieàm phaùt vaø pha sinh tröôûng logarit. Trong pha sinh tröôûng logarit toác ñoä phaân ñoâi teá baøo trong buøn seõ ñieàu hoaø ñaït giaù trò toái ña. Phaàn giöõa cuûa ñöôøng cong ( e- f) toác ñoä sinh tröôûng gaàn nhö tuyeán tính vôùi noàng ñoä sinh khoái töông öùng vôùi noàng ñoä chaát dinh döôõng dö thöøa. Vuøng 3: Giai ñoaïn sinh tröôûng chaäm daàn Trong giai ñoaïn naøy ( f-c) chaát dinh döôõng trong moâi tröôøng seõ giaûm suùt vaø baét ñaàu caïn kieät cuøng vôùi söï bieán maát cuûa moät hay vaøi thaønh phaàn caàn thieát cho söï sinh tröôûng hoaëc do moâi tröôøng tích tuï saûn phaåm öùc cheá vi sinh vaät ñöôïc sinh ra trong quaù trình chuyeån hoaù chaát trong teá baøo ôû pha log. Söï sinh saûn cuûa vi sinh vaät daàn ñaït tôùi tieäm caän tuyø thuoäc vaøo söï giaûm noàng ñoä chaát dinh döôõng. X tieáp tuïc taêng nhöng toác ñoä sinh tröôûng giaûm daàn daàn khi chuyeån daàn daàn töø pha sinh tröôûng sang pha oån ñònh vaø ñaït möùc caân baèng ôû cuoái pha. Vuøng 4: Giai ñoaïn sinh tröôûng oån ñònh/ pha oån ñònh Chaát dinh döôõng trong pha naøy coù noàng ñoä thaáp, nhieàu saûn phaåm cuûa quaù trình trao ñoåi chaát ñöôïc tích luyõ. X ñaït toái ña, soá löôïng teá baøo ñaït caân baèng. Söï sinh tröôûng döøng laïi, cöôøng ñoä trao ñoåi chaát giaûm ñi roõ reät ( c- d). Vuøng 5: Giai ñoaïn suy taøn/ pha suy vong. Phaàn ñöôøng cong ( d- g) bieåu thò söï giaûm sinh khoái buøn bôûi quaù trình oxy hoaù dieãn ra. Trong pha naøy soá löôïng teá baøo coù khaû naêng soáng giaûm theo luyõ thöøa, caùc teá baøo bò cheát vaø tyû leä cheát cöù taêng daàn leân maø nguyeân nhaân laø chaát dinh döôõng ñaõ quaù ngheøo hoaëc ñaõ heát, söï tích luyõ saûn phaåm trao ñoåi chaát coù taùc ñoäng öùc cheá vaø ñoâi khi tieâu dieät caû vi sinh vaät. Caùc tính chaát lyù, hoaù moâi tröôøng thay ñoåi khoâng coù lôïi cho teá baøo, caùc teá baøo “ bò giaø vaø bò cheát” moät caùch töï nhieân. Caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp cô hoïc Phöông phaùp naøy ñöôïc söû duïng ñeå taùch caùc taïp chaát khoâng hoøa tan vaø moät phaàn caùc chaát ôû daïng k._.eo ra khoûi nöôùc thaûi. Caùc coâng trình xöû lyù cô hoïc bao goàm: 2.4.1.1 Thieát bò chaén raùc Thieát bò chaén raùc coù theå laø song chaén raùc hoaëc löôùi chaén raùc, coù chöùc naêng chaén giöõ nhöõng raùc baån thoâ( giaáy, rau, coû, raùc..), nhaèm ñaûm baûo cho maùy bôm, caùc coâng trình vaø thieát bò xöû lyù nöôùc thaûi hoaït ñoäng oån ñònh. Song vaø löôùi chaén raùc ñöôïc caáu taïo baèng caùc thanh song song, caùc taám löôùi ñan baèng theùp hoaëc taám theùp coù ñuïc loã… tuøy theo kích côõ caùc maét löôùi hay khoaûng caùch giöõa caùc thanh maø ngöôøi ta phaân bieät loaïi chaén raùc thoâ, trung bình hay raùc tinh. Theo caùch thöùc laøm saïch thieát bò chaén raùc ta coù theå chia laøm 2 loaïi: loaïi laøm saïch baèng tay, loaïi laøm saïch baèng maùy. Hình2.2:saøng chaén raùc thoâ Hình 2.3: saøng chaén raùc tinh 2.4.1.2 Thieát bò nghieàn raùc Laø thieát bò coù nhieäm vuï caét vaø nghieàn vuïn raùc thaønh caùc haït, caùc maûnh nhoû lô löûng trong nöôùc thaûi ñeå khoâng laøm taéc oáng, khoâng gaây haïi cho bôm. Trong thöïc teá cho thaáy vieäc söû duïng thieát bò nghieàn raùc thay cho thieát bò chaén raùc ñaõ gaây nhieàu khoù khaên cho caùc coâng ñoaïn xöû lyù tieáp theo do löôïng caën taêng leân laøm taéc ngheõn heä thoáng phaân phoái khí vaø caùc thieát bò laøm thoaùng trong caùc beå( ñóa, loã phaân phoái khí vaø dính baùm vaøo caùc tuabin…)Do vaäy phaûi caân nhaéc tröôùc khi duøng. 2.4.1.3 Beå ñieàu hoøa Laø ñôn vò duøng ñeå khaéc phuïc caùc vaán ñeà sinh ra do söï bieán ñoäng veà löu löôïng vaø taûi löôïng doøng vaøo, ñaûm baûo hieäu quaû cuûa coâng trình xöû lyù sau, ñaûm baûo ñaàu ra sau xöû lyù, giaûm chi phí vaø kích thöôùc cuûa caùc thieát bò sau naøy. Coù 2 loaïi beå ñieàu hoøa: Beå ñieàu hoøa löu löôïng Beå ñieàu hoøa löu löôïng vaø chaát löôïng. Caùc phöông aùn boá trí beå ñieàu hoøa coù theå laø beå ñieàu hoøa treân doøng thaûi hay ngoaøi doøng thaûi xöû lyù. Phöông aùn ñieàu hoøa treân doøng thaûi coù theå laøm giaûm ñaùng keå dao ñoäng thaønh phaàn nöôùc thaûi ñi vaøo caùc coâng ñoaïn phía sau, coøn phöông aùn ñieàu hoøa ngoaøi doøng thaûi chæ giaûm ñöôïc moät phaàn nhoû soá dao ñoäng ñoù. Vò trí toát nhaát ñeå boá trí beå ñieàu hoøa caàn ñöôïc xaùc ñònh cuï theå cho töøng heä thoáng xöû lyù, vaø phuï thuoäc vaøo loaïi xöû lyù, ñaëc tính cuûa heä thoáng thu gom cuõng nhö ñaëc tính cuûa nöôùc thaûi. 2.4.1.4 Beå laéng caùt Nhieäm vuï cuûa beå laéng caùt laø loaïi boû caën thoâ, naëng nhö: caùt, soûi, maûnh thuûy tinh, maûnh kim loaïi, tro, than vuïn… nhaèm baûo veä caùc thieát bò cô khí deã bò maøi moøn, giaûm caân naëng ôû caùc coâng ñoaïn xöû lyù sau. Beå laéng caùt goàm nhöõng loaïi sau: Beå laéng caùt ngang: Coù doøng nöôùc chuyeån ñoäng thaúng doïc theo chieàu daøi cuûa beå. Beå coù tieát dieän hình chöõ nhaät, thöôøng coù hoá thu ñaët ôû ñaàu beå. Beå laéng caùt ñöùng: Doøng nöôùc chaûy töø döôùi leân treân theo thaân beå. Nöôùc ñöôïc daãn theo oáng tieáp tuyeán vôùi phaàn döôùi hình truï vaøo beå. Cheá ñoä doøng chaûy khaù phöùc taïp, nöôùc vöøa chuyeån ñoäng voøng, vöøa xoaén theo truïc, vöøa tònh tieán ñi leân, trong khi ñoù caùc haït caùt doàn veà trung taâm vaø rôi xuoáng ñaùy.Beå laéng caùt tieáp tuyeán: Laø loaïi beå coù thieát dieän hình troøn, nöôùc thaûi ñöôïc daãn vaøo theo chieàu töø thaønh beå vaø ñöôïc thu vaøo maùng taäp trung roài daãn ra ngoaøi. Beå laéng caùt laøm thoaùng: Ñeå traùnh löôïng chaát höõu cô laãn trong caùt vaø taêng hieäu quaû xöû lyù, ngöôøi ta laép vaøo beå laéng caùt thoâng thöôøng moät daøn thieát bò phun khí. Daøn naøy ñöôïc ñaët saùt thaønh beân trong beå taïo thaønh moät voøng xoaén oác queùt ñaùy beå vôùi moät toác ñoä ñuû ñeå traùnh hieän töôïng laéng caùc chaát höõu cô, chæ coù caùt vaø caùc phaân töû naëng coù theå laéng. 2.4.1.5 Beå laéng Laéng laø phöông phaùp ñôn giaûn nhaát ñeå taùch caùc chaát baån khoâng hoøa tan ra khoûi nöôùc thaûi. Döïa vaøo chöùc naêng vaø vò trí coù theå chia beå löùng thaønh caùc loaïi: Beå laéng ñôït 1: Ñöôïc ñaët tröôùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc, duøng ñeå taùch caùc chaát raén, chaát baån lô löûng khoâng hoøa tan. Beå laéng ñôït 2: Ñöôïc ñaët sau coâng trình xöû lyù sinh hoïc duøng ñeå laéng caën vi sinh, buøn laøm trong nöôùc thaûi tröôùc khi thaûi ra nguoàn tieáp nhaän. Caên cöù vaøo chieàu doøng chaûy cuûa nöôùc trong beå, beå laéng cuõng ñöôïc chia thaønh caùc loaïi gioáng nhö beå laéng caùt ôû treân: Beå laéng ngang, beå laéng ñöùng, beå laéng tieáp tuyeán. 2.4.1.6 Loïc Loïc ñöôïc öùng duïng ñeå taùch caùc taïp chaát phaân taùn coù kích thöôùc nhoû khoûi nöôùc thaûi maø caùc beå laéng khoâng loaïi boû chuùng ñöôïc. Ngöôøi ta tieán haønh quaù trình loïc nhoøe caùc vaät lieäu loïc, vaùch ngaên xoáp, cho pheùp chaát loûng ñi qua vaø giöõ caùc taïp chaát laïi. Vaät lieäu loïc ñöôïc söû duïng thöôøng laø caùt thaïch anh, than coác hoaëc soûi, thaäm chí caû than naâu, than buøn hoaëc than goã. Vieäc löïa chon vaät lieäu loïc tuøy thuoäc vaøo caùc loaïi nöôùc thaûi vaø ñieàu kieän ñòa phöông. Coù nhieàu daïng loïc: loïc chaân khoâng, loïc aùp löïc, loïc nhanh, loïc chaûy ngöôïc, loïc chaûy xuoâi… 2.4.1.7 Tuyeån noåi, vôùt daàu môõ Phöông phaùp tuyeån noåi thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå taùch caùc taïp chaát( ôû daïng haït raén hoaëc loûng) phaân taùn khoâng tan, töï laéng keùm ra khoûi pha loûng. Trong moät soá tröôøng hôïp quaù trình naøy cuõng ñöôïc duøng ñeå taùch caùc chaát hoøa tan nhö caùc chaát hoaït ñoäng beà maët. Quaù trình nhö vaäy ñöôïc goïi laø quaù trình taùch hay laøm ñaëc boït. Trong xöû lyù nöôùc thaûi veà nguyeân taéc tuyeån noåi thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå khöû caùc chaát lô löûng vaø laøm ñaëc buøn sinh hoïc. Quaù trình tuyeån noåi ñöôïc thöïc hieän baèng caùch suïc caùc boït khí nhoû( thöôøng laø khoâng khí) vaøo trong pha loûng. Caùc khí ñoù keát dính vôùi caùc haït vaø khi löïc noåi taäp hôïp caùc boùng khí vaø haït ñuû lôùn seõ keùo theo caùc haït cuøng noåi leân beà maët, sau ñoù chuùng taäp hôïp laïi vôùi nhau thaønh caùc lôùp boït chöùa haøm löôïng caùc haït cao hôn trong chaát loûng ban ñaàu. Baûng 2.7: ÖÙng duïng caùc coâng trình cô hoïc trong xöû lyù nöôùc thaûi Caùc coâng trình ÖÙng duïng Löôùi chaén raùc Taùch caùc chaát raén thoâ vaø coù theå laéng. Nghieàn raùc Nghieàn caùc chaát raén thoâ ñeán kích thöôùc nhoû hôn ñoàng nhaát Beå ñieàu hoøa Ñieàu hoøa löu löôïng vaø taûi troïng BOD vaø SS Laéng Taùch caùc caën laéng vaø neùn buøn Loïc Taùch caùc haït caën lô löûng coøn laïi sau xöû lyù sinh hoïc vaø hoùa hoïc Maøng loïc Töông töï nhö quaù trình loïc, taùch taûo töø nöôùc thaûi sau hoà oån ñònh Vaän chuyeån khí Boå sung vaø taùch khí Bay hôi vaø bay khí Bay hôi caùc hôïp chaát höõu cô bay hôi töø nöôùc thaûi Hieäu quaû cuûa phöông phaùp xöû lyù cô hoïc: Coù theå loaïi boû ñöôïc ñeán 60% taïp chaát khoâng hoaø tan coù trong nöôùc thaûi vaø giaûm BOD ñeán 30%. Ñeå taêng hieäu suaát coâng taùc cuûa caùc coâng trình xöû lyù cô hoïc coù theå duøng bieän phaùp laøm thoaùng sô boä, thoaùng gioù ñoâng tuï sinh hoïc, hieäu quaû xöû lyù coù theå ñaït tôùi 75% theo haøm löôïng chaát lô löûng vaø 40- 50% theo BOD. Trong soá caùc coâng trình xöû lyù cô hoïc coù theå keå ñeán beå töï hoaïi, beå laéng hai voû, beå laéng trong coù ngaên phaân huyû laø nhöõng coâng trình vöøa ñeå laéng vöøa ñeå phaân huyû caën laéng. Xöû lyù baèng phöông phaùp hoaù hoïc Phöông phaùp naøy duøng ñeå thu hoài caùc chaát quyù hoaëc ñeå khöû caùc chaát ñoäc hoaëc caùc chaát aûnh höôûng xaáu ñoái vôùi giai ñoaïn laøm saïch sinh hoaù sau naøy. Cô sôû cuûa phöông phaùp hoaù hoïc laø caùc phaûn öùng hoaù hoïc, caùc quaù trình lyù hoaù dieãn ra giöõa chaát baån vôùi hoaù chaát cho theâm vaøo, nhöõng phaûn öùng dieãn ra coù theå laø phaûn öùng oxy hoaù khöû, caùc phaûn öùng taïo chaát ñoäc haïi, caùc phaûn öùng taïo chaát keát tuûa hoaëc caùc phaûn öùng phaân huyû chaát ñoäc haïi. Caùc phöông phaùp hoaù hoïc laø oxy hoaù, trung hoaø vaø keo tuï. Thoâng thöôøng ñi ñoâi vôùi trung hoaø coù keøm theo quaù trình keo tuï vaø nhöõng hieän töôïng vaät lyù khaùc. Phöông phaùp Ozon hoaù cuõng thuoäc loaïi phöông phaùp hoaù hoïc. Ñoù laø phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi coù chöùa caùc chaát baån höõu cô daïng hoaø tan vaø keo baèng Ozon. Ñaëc tính cuûa Ozon laø khaû naêng oxy hoaù raát cao, deã daøng nhöôøng oxy nguyeân töû hoaït tính cho caùc taïp chaát höõu cô. Phöông phaùp trung hoaø: Nöôùc thaûi chöùa caùc axít voâ cô hoaëc kieàm caàn ñöôïc trung hoaø ñöa pH veà khoaûng 6.5 ñeán 8.5 tröôùc khi thaûi vaøo nguoàn nöôùc hoaëc söû duïng cho coâng ngheä xöû lyù tieáp theo. Trung hoaø nöôùc thaûi coù theå thöïc hieän baèng nhieàu caùch khaùc nhau: Troän laãn nöôùc thaûi axít vôùi nöôùc thaûi kieàm Boå sung caùc taùc nhaân hoaù hoïc Loïc nöôùc axít qua vaät lieäu coù taùc duïng trung hoaø Haáp thuï khí axít baèng nöôùc kieàm hoaëc haáp thuï ammoniac baèng nöôùc axít. Vieäc löïa choïn phöông phaùp trung hoaø laø tuyø thuoäc vaøo theå tích vaø noàng ñoä nöôùc thaûi, cheá ñoä thaûi nöôùc thaûi, khaû naêng saün coù vaø giaù thaønh cuûa caùc taùc nhaân naøy phuï thuoäc vaøo noàng ñoä vaø thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi cuõng nhö loaïi laø löôïng caùc taùc nhaân söû duïng cho quaù trình. Phöông phaùp oxy hoaù- khöû Muïc ñích cuûa phöông phaùp naøy laø chuyeån caùc chaát oâ nhieãm ñoäc haïi trong nöôùc thaûi thaønh caùc chaát ít ñoäc hôn vaø ñöôïc loaïi ra khoûi nöôùc thaûi. Quaù trình naøy tieâu toán moät löôïng lôùn caùc taùc nhaân hoaù hoïc, do ñoù quaù trình oxy hoaù hoaù hoïc chæ ñöôïc duøng trong nhöõng tröôøng hôïp khi caùc taïp chaát gaây oâ nhieãm baån trong nöôùc thaûi khoâng theå taùch baèng nhöõng phöông phaùp khaùc. Thöôøng söû duïng caùc chaát oxy hoaù nhö: Clo khí vaø loûng, nöôùc Javen NaOCl, Kalipermangnat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO2), H2O2, Ozon… Khöû truøng nöôùc thaûi Sau khi xöû lyù sinh hoïc, phaàn lôùn vi khuaån trong nöôùc thaûi bò tieâu dieät. Khi xöû lyù trong caùc coâng trình sinh hoïc nhaân taïo( Aerophin vaø Aerotank) soá löôïng vi khuaån giaûm xuoáng coøn 5%, trong hoà sinh vaät hoaëc caùnh ñoàng loïc coøn 1- 2%. Nhöng ñeå tieâu dieät toaøn boä vi khuaån gaây beänh, nöôùc thaûi caàn phaûi khöû truøng Chlor hoaù, Ozon hoaù, ñieän phaân, tia cöïc tím… Phöông phaùp Chlor hoaù: Chlor cho vaøo nöôùc thaûi döôùi daïng hôi hoaëc Clorua voâi. Löôïng Chlor hoaït tính caàn thieát cho moät ñôn vò theå tích nöôùc thaûi laø 10g/m3 ñoái vôùi nöôùc thaûi sau xöû lyù cô hoïc, 5 g/m3 sau xöû lyù sinh hoïc hoaøn toaøn. Chlor phaûi ñöôïc troän ñeàu vôùi nöôùc vaø ñeå ñaûm baûo hieäu quaû khöû truøng, thôøi gian tieáp xuùc giöõa nöôùc vaø hoaù chaát laø 30 phuùt tröôùc khi thaûi nöôùc ra nguoàn. Heä thoáng Chlor hoaù nöôùc thaûi Chlor hôi bao goàm thieát bò Chlorator, maùng troän vaø beå tieáp xuùc. Chlorator phuïc vuï cho muïc ñích chuyeån hoaù Clor hôi thaønh dung dòch Chlor tröôùc khi hoøa troän vôùi nöôùc thaûi vaø ñöôïc chia thaønh 2 nhoùm: nhoùm chaân khoâng vaø nhoùm aùp löïc. Clor hôi ñöôïc vaän chuyeån veà traïm xöû lyù nöôùc thaûi döôùi daïng hôi neùn trong banlon chòu aùp. Trong traïm xöû lyù caàn phaûi coù kho caát giöõ caùc balon naøy. Phöông phaùp duøng Chlor hôi ít ñöôïc dung phoå bieán. Phöông phaùp Chlor hoaù nöôùc thaûi baèng Clorua voâi: Aùp duïng cho traïm xöû lyù nöôùc thaûi coù coâng suaát döôùi 1000m3/ngñ. Caùc coâng trình vaø thieát bò duøng trong daây chuyeàn naøy laø caùc thuøng hoaø troän, chuaån bò dung dòch Clorua voâi, thieát bò ñònh löôïng maùng troän vaø beå tieáp xuùc. Vôùi Clorua voâi ñöôïc hoaø troän sô boä taïi thuøng hoaø troän cho ñeán dung dòch 10- 15% sau ñoù chuyeån qua thuøng dung dòch. Bôm ñònh löôïng seõ ñöa dung dòch Clorua voâi vôùi lieàu löôïng nhaát ñònh ñi hoaø troän vaøo nöôùc thaûi. Trong caùc thuøng troän dung dòch, Clorua voâi ñöôïc khuaáy troän vôùi nöôùc caáp baèng caùc caùnh khuaáy gaén vôùi truïc ñoäng cô ñieän. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp hoaù lyù 2.4.3.1 Phöông phaùp keo tuï Keo tuï laø quaù trình keát hôïp caùc haït lô löûng khi cho caùc chaát cao phaân töû vaøo nöôùc. Khaùc vôùi quaù trình ñoâng tuï, khi keo tuï thì söï keát hôïp dieãn ra khoâng chæ do tieáp xuùc tröïc tieáp maø coøn do töông taùc laãn nhau giöõa caùc phaân töû chaát keo tuï bò haáp phuï treân caùc haït lô löûng. Söï keo tuï ñöôïc tieán haønh nhaèm thuùc ñaåy quaù trình taïo boâng hydroxyt nhoâm vaø saét vôùi muïc ñích taêng vaän toác laéng cuûa chuùng. Vieäc söû duïng chaát keo tuï cho pheùp giaûm chaát ñoâng tuï, giaûm thôøi gian ñoâng tuï vaø taêng vaän toác laéng. Cô cheá laøm vieäc cuûa chaát keo tuï döïa treân caùc hieän töôïng sau: haáp phuï phaân töû chaát keo treân beà maët haït keo, taïo thaønh maïng löôùi phaân töû chaát keo tuï. Söï dính laïi caùc haït keo do löïc nay Vanderwall. Döôùi taùc ñoäng cuûa caùc chaát keo tuï giöõa caùc haït keo taïo thaønh caáu truùc 3 chieàu, coù khaû naêng taùch nhanh vaø hoaøn toaøn ra khoûi nöôùc. Chaát keo tuï thöôøng duøng coù theå laø caùc hôïp chaát töï nhieân vaø toång hôïp, chaát keo tuï töï nhieân nhö tinh boät, este, xenlulozô, dectrin ( C6H10O5)n vaø dioxyt silic hoaït tính ( xSiO2.yH2O). Phöông phaùp tuyeån noåi Phöông phaùp tuyeån noåi thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå taùch caùc taïp chaát ( ôû daïng raén hoaëc loûng) phaân taùn khoâng tan, töï laéng keùm ra khoûi pha loûng. Trong xöû lyù nöôùc thaûi, tuyeån noåi thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå khöû caùc chaát lô löûng vaø laøm ñaëc buøn sinh hoïc. Öu ñieåm cô baûn cuûa phöông phaùp naøy so vôùi phöông phaùp laéng laø coù theå khöû ñöôïc hoaøn toaøn caùc haït nhoû vaø nheï, laéng chaäm trong moät thôøi gian ngaén. Khi caùc haït ñaõ noåi leân beà maët, chuùng ta coù theå thu gom baèng boä phaän vôùt boït. Quaù trình tuyeån noåi ñöôïc thöïc hieän baèng caùch suïc caùc boït khí nhoû ( thöôøng laø khoâng khí) vaøo trong pha loûng. Caùc khí ñoù keát dính vôùi caùc haït vaø khi löïc noåi cuûa taäp hôïp caùc boùng khí vaø haït ñuû lôùn seõ keùo theo haït cuøng noåi leân beà maët, sau ñoù chuùng taäp hôïp laïi vôùi nhau thaønh caùc lôùp boït chöùa haøm löôïng caùc haït cao hôn trong chaát loûng ban ñaàu. Phöông phaùp haáp phuï Phöông phaùp haáp phuï ñöôïc duøng roäng raõi ñeå laøm saïch trieät ñeå nöôùc thaûi khoûi caùc chaát höõu cô hoaø tan sau khi xöû lyù sinh hoïc cuõng nhö xöû lyù cuïc boä khi nöôùc thaûi coù chöùa moät haøm löôïng raát nhoû caùc chaát ñoù. Nhöõng chaát naøy khoâng phaân huyû baèng con ñöôøng sinh hoïc vaø thöôøng coù ñoäc tính cao. Neáu caùc chaát caàn khöû bò haáp phuï toát vaø chi phí rieâng cho löôïng chaát haáp phuï khoâng lôùn thì vieäc öùng duïng phöông phaùp naøy laø hôïp lyù hôn caû. Caùc chaát haáp phuï thöôøng ñöôïc söû duïng nhö: than hoaït tính, caùc chaát toång hôïp vaø chaát thaûi cuûa vaøi ngaønh saûn xuaát ñöôïc duøng laøm chaát haáp phuï ( tro, ræ, maït cöa…). Chaát haáp phuï voâ cô nhö ñaát seùt, silicagen, keo nhoâm vaø caùc chaát hydroxit kim loaïi ít ñöôïc söû duïng vì naêng löôïng töông taùc cuûa chuùng vôùi caùc phaân töû nöôùc lôùn. Chaát haáp phuï phoå bieán nhaát laø than hoaït tính, nhöng chuùng caàn coù caùc tính chaát xaùc ñònh nhö: töông taùc yeáu vôùi caùc phaân töû nöôùc vaø maïnh vôùi caùc chaát höõu cô, coù loã xoáp thoâ ñeå coù theå haáp phuï caùc phaân töû höõu cô lôùn vaø phöùc taïp, coù khaû naêng phuïc hoài. Ngoaøi ra, than phaûi beàn vôùi nöôùc vaø thaám nöôùc nhanh. Quan troïng laø than phaûi coù hoaït tính xuùc taùc thaáp ñoái vôùi phaûn öùng oxy hoaù bôûi vì moät soá chaát höõu cô trong nöôùc thaûi coù khaû naêng bò oxy hoaù vaø bò nhöïa hoaù. Caùc chaát hoaù nhöïa bít kín loã xoáp cuûa than vaø caûn trôû vieäc taùi sinh noù ôû nhieät ñoä thaáp. Phöông phaùp trao ñoåi ion Trao ñoåi ion laø moät quaù trình trong ñoù caùc ion treân beà maët cuûa chaát raén trao ñoåi vôùi ion coù cuøng ñieän tích trong dung dòch khi tieáp xuùc vôùi nhau. Caùc chaát naøy goïi laø caùc ionit ( chaát trao ñoåi ion), chuùng hoaøn toaøn khoâng tan trong nöôùc. Caùc chaát coù khaû naêng huùt caùc ion döông töø dung dòch ñieän ly goïi laø cationit, nhöõng chaát naøy mang tính axit. Caùc chaát coù khaû naêng huùt caùcion aâm goïi laø anionit vaø chuùng mang tính kieàm. Neáu nhö caùc ionit naøo ñoù trao ñoåi caû cation vaø anion goïi laø caùc ionit löôõng tính. Phöông phaùp trao ñoåi ion thöôøng ñöôïc öùng duïng ñeå loaïi ra khoûi nöôùc caùc kim loaïi nhö Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn…. Caùc hôïp chaát cuûa Asen, photpho, Cyanua vaø caùc chaát phoùng xaï. Caùc chaát trao ñoåi ion laø caùc chaát voâ cô hoaëc höõu cô coù nguoàn goác töï nhieân hay toång hôïp nhaân taïo. Caùc chaát trao ñoåi ion voâ cô töï nhieân goàm coù caùc zeolit, kim loaïi khoaùng chaát, ñaát seùt, fenspat, chaát mica khaùc nhau… voâ cô toång hôïp goàm silicangen, pecmutit ( chaát laøm meàm nöôùc), caùc oxy khoù tan vaø hydroxyt cuûa moät soá kim loaïi nhö nhoâm, croâm, ziriconi… caùc chaát trao ñoåi ion höõu cô coù nguoàn goác töï nhieân goàm axit humic vaø than ñaù chuùng mang tính axít, caùc chaát coù nguoàn goác toång hôïp laø caùc nhöïa coù beà maët rieâng lôùn laø nhöõng hôïp nhaát cao phaân töû. Caùc quaù trình taùch baèng maøng Maøng ñöôïc ñònh nghóa laø moät pha ñoùng vai troø ngaên caùch giöõa caùc pha khaùc nhau. Vieäc öùng duïng maøng ñeå taùch caùc chaát phuï thuoäc vaøo ñoä thaám cuûa caùc hôïp chaát ñoù qua maøng. Ngöôøi ta thöôøng duøng caùc kyõ thuaät nhö: ñieän thaåm tích, thaåm thaáu ngöôïc, sieâu loïc vaø caùc quaù trình töông tuï khaùc. Thaåm thaáu ngöôïc vaø sieâu loïc laø quaù trình loïc dung dòch qua maøng baùn thaåm thaáu, döôùi aùp suaát cao hôn aùp suaát thaám loïc. Maøng loïc cho caùc phaân töû dung moâi ñi qua vaø giöõ laïi caùc chaát hoaø tan. Söï khaùc bieät giöõa hai quaù trình laø ôû choã sieâu loïc thöôøng ñöôc söû duïng ñeå taùch dung dòch coù khoái löôïng phaân töû treân 500 vaø coù aùp suaát thaåm thaáu nhoû ( ví duï nhö vi khuaån, tinh boät, protein, ñaát seùt…). Coøn thaåm thaáu ngöôïc thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå khöû caùc vaät lieäu coù khoái löôïng phaân töû thaáp vaø coù aùp suaát cao. Phöông phaùp ñieän hoaù Muïc ñích cuûa phöông phaùp naøy laø xöû lyù caùc taïp chaát tan vaø phaân taùn trong nöôùc thaûi, coù theå aùp duïng trong quaù trình oxy hoaù döông cöïc, khöû aâm cöïc, ñoâng tuï ñieän vaø ñieän thaåm tích. Taát caû caùc quaù trình naøy ñeàu xaûy ra treân caùc ñieän cöïc khi cho doøng ñieän 1 chieàu ñi qua nöôùc thaûi. Caùc phöqông phaùp ñieän hoaù giuùp thu hoài caùc saûn phaåm coù giaù trò töø nöôùc thaûi vôùi sô ñoà coâng ngheä töông ñoái ñôn giaûn, deã töï ñoäng hoaù vaø khoâng söû duïng taùc nhaân hoaù hoïc. Nhöôïc ñieåm lôùn cuûa phöông phaùp naøy laø tieâu hao ñieän naêng lôùn. Vieäc laøm saïch nöôùc thaûi baèng phöông phaùp ñieän hoaù coù theå tieán haønh giaùn ñoaïn hoaëc lieân tuïc. Hieäu suaát cuûa phöông phaùp ñieân hoaù ñöôïc ñaùnh giaù baèng moät loaït caùc yeáu toá nhö maät ñoä doøng ñieän, ñieän aùp, heä soá söû duïng höõu ích ñieän aùp, hieäu suaát theo doøng, hieäu suaát theo naêng löôïng. Phöông phaùp trích ly Trích ly pha loûng ñöôïc öùng duïng ñeå laøm saïch nöôùc thaûi chöùa phenol, daàu, axit höõu cô, caùc ion kim loaïi… phöông phaùp naøy ñöôïc öùng duïng khi noàng ñoä caùc chaát thaûi lôùn hôn 3- 4 g/l, vì khi ñoù giaù trò chaát thu hoài môùi buø ñaép chi phí cho quaù trình. Laøm saïch nöôùc thaûi baèng phöông phaùp trích ly bao goàm 3 giai ñoaïn: Giai ñoaïn thöù nhaát: Troän maïnh nöôùc thaûi vôùi chaát trích ly ( dung moâi höõu cô) trong ñieàu kieän beà maët tieáp xuùc phaùt trieån giöõa caùc chaát loûng hình thaønh 2 pha loûng. Moät pha laø chaát trích vôùi vôùi chaát ñöôïc trích, coøn pha khaùc laø nöôùc thaûi vaø chaát trích. Giai ñoaïn thöù hai: Phaân rieâng hai pha loûng noùi treân. Giai ñoaïn thöù ba: Taùi sinh chaát trích ly. Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc Trong nhieàu bieän phaùp xöû lyù nöôùc thaûi thì bieän phaùp sinh hoïc ñöôïc quan taâm nhieàu nhaát vaø cuõng cho hieäu quaû cao nhaát. So vôùibieän phaùp vaät lyù, hoaù hoïc, bieän phaùp sinh hoïc chieám vai troø quan troïng veà quy moâ cuõng nhö giaù thaønh ñaàu tö do chi phí cho 1 ñôn vò khoái löôïng chaát khöû laø ít nhaát. Ñaëc bieät xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc seõ khoâng gaây oâ nhieãm, taùi oâ nhieãm moâi tröôøng, moät nhöôïc ñieåm maø phöông phaùp hoaù hoïc hay maéc phaûi. Bieän phaùp sinh hoïc laø söû duïng ñaëc ñieåm raát quyù cuûa vi sinh vaät, ñaëc ñieåm naøy ñaõ thu huùt vaø thuyeát phuïc caùc nhaø khoa hoïc, caùc nhaø ñaàu tö vaø caùc nhaø saûn xuaát. Khaû naêng ñoàng hoaù ñöôïc nhieàu nguoàn cô chaát khaùc nhau cuûa vi sinh vaät töø tinh boät, xenlulozo, caû caùc nguoàn daàu môõ vaø daãn xuaát cuûa noù ñeán caùc hôïp chaát cao phaân töû nhö protein, lipit, caùc kim loaïi naëng nhö chì, thuyû ngaân, asen. Thöïc chaát cuûa phöông phaùp sinh hoïc laø nhôø hoaït ñoäng soáng cuûa vi sinh vaät ( söû duïng nguoàn dinh döôõng vaø naêng löôïng) ñeå bieán ñoåi caùc hôïp chaát höõu cô cao phaân töû trong nöôùc thaûi thaønh hôïp chaát ñôn giaûn hôn. Trong quaù trình dinh döôõng naøy vi sinh vaät seõ nhaän ñöôïc caùc chaát laøm nguyeân lieäu ñeå xaây doing cô theå do vaây sinh khoái vi sinh vaät taêng leân. Phöông phaùp sinh hoïc coù theå laøm saïch hoaøn toaøn caùc loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp chöùa caùc loaïi chaát baån hoaø tan hoaëc phaân taùn thoâ ra khoûi nöôùc thaûi. Ñoái vôùi nöôùc thaûi coù chöùa caùc taïp chaát voâ cô thì phöông phaùp naøy duøng ñeå khöû muoái sunfat, muoái amon, muoái nitrat, töùc laø nhieàu chaát chöa bò oxy hoaù hoaøn toaøn. Baûng 2.8: Heä thoáng caùc phöông phaùp vaø coâng trình xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi theo nguyeân lyù oxy hoaù. Phöông phaùp oxy hoaù Nguyeân taéc xöû lyù nöôùc thaûi Caùc loaïi coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi Hoâ haáp hieáu khí( moâi tröôøng coù ñuû oxy töï do) Haáp thuï vaø oxy hoaù chaát höõu cô trong caùc boâng buøn hoaït tính( vi sinh vaät sinh tröôûng lô löûng) Caùc aroten truyeàn thoáng Aroten thoåi khí theo baäc Aroten troän Keânh oxy hoaù tuaàn hoaøn Aroten keát hôïp nitrat hoaù vaø khöû nitrat Haáp thuï vaø oxy hoaù chaát höõu cô treân maøng sinh vaät( vi sinh vaät sinh tröôûng baùm dính) Beå loïc sinh hoïc Ñóa loïc sinh hoïc Coâng trình thoåi khí tieáp xuùc Hoâ haáp hieáu khí vaø hoâ haáp kò khí( moâi tröôøng coù hoaëc khoâng coù oxy töï do) Quaù trình chuyeån hoaù chaát höõu cô nhôø heä vi khuaån vaø taûo Hoà vi sinh vaät hieáu khí Hoà sinh vaät tuyø tieän Hoà sinh vaät kò khí Quaù trình chuyeån hoaù chaát baån trong ñaát öôùt Baõi loïc ngaàm Caùnh ñoàng loïc Hoâ haáp kò khí vaø leân men( moâi tröôøng khoâng coù oxy töï do) Quaù trình hoâ haáp vaø leân men kò khí Beå metan Beå loïc kò khí Quaù trình loïc ngöôïc qua taàng buøn kò khí Beå UASB ( Nguoàn: Traàn Ñöùc Haï 2006) Vieäc löïa choïn caùc phöông phaùp vaø coâng trình xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi thöôøng döïa vaøo noàng ñoä vaø traïng thaùi caùc chaát höõu cô deã bò oxy hoaù sinh hoaù trong nöôùc thaûi. Phaïm vi öùng duïng caùc phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi ñöôïc neâu ôû baûng 2.9. Baûng 2.9: Phaïm vi öùng duïng caùc phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc nöôùc thaûi Haøm löôïng BOD cuûa nöôùc thaûi Chaát höõu cô khoâng hoaø tan Chaát höõu cô daïng keo Chaát höõu cô daïng hoaø tan Cao(BOD5>500mg/l) Xöû lyù sinh hoïc kî khí Trung bình( BOD5= 300- 500mg/l) Xöû lyù sinh hoïc baèng buøn hoaït tính Thaáp(BOD5<300mg/l) Xöû lyù sinh hoïc baèng buøn hoaït tính Xöû lyù sinh hoïc baèng maøng vi sinh vaät ( Nguoàn: Traàn Ñöùc Haï 2006) Coâng trình xöû lyù nöôùc thaûi trong ñieàu kieän töï nhieân 2.4.4.1.1 Caùnh ñoàng töôùi coâng coäng vaø baõi loïc Trong nöôùc thaûi sinh hoïc chöùa moät haøm löôïng N,P,K khaù ñaùng keå. Nhö vaäy, Nöôùc thaûi laø moät nguoàn phaân boùn toát coù löôïng N thích hôïp vôùi söï phaùt trieån cuûa thöïc vaät. Tyû leä caùc nguyeân toá dinh döôõng trong nöôùc thaûi thöôøng laø 5: 1: 2= N: P:K Nöôùc thaûi coâng nghieäp cuõng coù theå söû duïng neáu loaïi boû caùc chaát ñoäc haïi. Ñeå söû duïng nöôùc thaûi laøm phaân boùn, ñoàng thôøi giaûi quyeát xöû lyù nöôùc thaûi trong ñieàu kieän töï nhieân thöôøng duøng caùnh ñoàng töôùi coâng coäng vaø caùnh ñoàng loïc. Nguyeân taêùc hoaït ñoäng: Vieäc xöû lyù baèng caùnh ñoàng töôùi, caùnh ñoàng loïc döïa treân khaû naêng giöõ caën nöôùc ôû treân maët ñaát, nöôùc thaám qua ñaát khi ñi qua loïc, nhôø coù oxy trong caùc loã hoång vaø mao quaûn cuûa lôùp ñaát maët, caùc vi sinh vaät hieáu khí hoaït ñoäng phaân huyû caùc chaát höõu cô nhieãm baån. Caùng saâu xuoáng, löôïng oxy caøng ít quaù trình oxy hoaù caùc chaát höõu cô caøng giaûm daàn. Cuoái cuøng ñeán ñoä saâu ôû ñoù chæ xaûy ra quaù trình khöû nitrat. Caùnh ñoàng töôùi vaø baõi loïc thöôøng ñöôïc xaây döïng ôû nhöõng nôi coù möïc nöôùc nguoàn thaáp hôn 1,5m so vôùi maët ñaát. Hình 2.4: Sô ñoà caùnh ñoàng töôùi. 2.4.4.1.2 Caùnh ñoàng töôùi noâng nghieäp Töø laâu ngöôøi ta cuõng ñaõ nghó ñeán vieäc söû duïng nöôùc thaûi nhö nguoàn phaân boùn ñeå töôùi leân caùc caùnh ñoàng noâng nghieäp ôû nhöõng vuøng ngoaïi oâ. Theo cheá ñoä nöôùc töôùi ngöôøi ta chia ra laøm 2 loaïi: Thu nhaän nöôùc thaûi quanh naêm Thu nöôùc thaûi theo muøa Khi thu hoaïch, gieo haït hoaëc vaøo muøa möa ngöôøi ta laïi löu giöõ nöôùc thaûi trong caùc ñaàm hoà( hoà nuoâi caù, hoà sinh hoïc, hoà ñieàu hoaø….) hoaëc xaû ra caùnh ñoàng coû, caùnh ñoàng troàng caây öa nöôùc hay vaøo vuøng döï tröõ. Choïn loaïi caùnh ñoàng naøo laø tuyø thuoäc vaøo ñaëc ñieåm thoaùt nöôùc cuûa vuøng vaø loaïi caây troàng hieän coù. Tröôùc khi ñöa vaøo caùnh ñoàng, nöôùc thaûi phaûi ñöôïc xöû lyù sô boä qua song chaén raùc, beå laéng caùt hoaëc beå laéng. Tieâu chuaån töôùi laáy thaáp hôn caùnh ñoàng coâng coäng vaø coù yù kieán chuyeân gia noâng nghieäp. Hoà sinh hoïc Caáu taïo: Hoà sinh vaät laø caùc ao hoà coù nguoàn goác töï nhieân hoaëc nhaân taïo, coøn goïi laø hoà oxy hoaù, hoà oån ñònh nöôùc thaûi… Trong hoà sinh vaät dieãn ra quaù trình oxy hoaù sinh hoaù caùc chaát höõu cô nhôø caùc loaøi vi khuaån, taûo vaø caùc loaïi thuyû sinh vaät khaùc. Hình 2.5: hoà sinh hoïc Nguyeân taéc hoaït ñoäng: Vi sinh vaät söû duïng oxy sinh ra töø reâu taûo trong quaù trình quang hôïp cuõng nhö oxy hoaù töø khoâng khí ñeå oxy hoaù caùc chaát höõu cô, rong taûo laïi tieâu thuï CO2, photphat vaø nitrat amon sinh ra töø söï phaân huyû, oxy hoaù caùc chaát höõu cô bôûi vi sinh vaät. Ñeå hoà hoaït ñoäng bình thöôøng caàn phaûi giöõ giaù trò pH toái öu. Nhieät ñoä khoâng ñöôïc thaáp hôn 6oC. Theo quaù trình sinh hoaù ngöôøi ta chia hoà sinh vaät ra caùc loaïi; hoà hieáu khí, hoà kî khí vaø hoà tuyø tieän. Hoà kî khí Duøng ñeå laéng vaø phaân huyû caën laéng baèng phöông phaùp sinh hoïc töï nhieân döïa treân söï phaân giaûi cuûa vi sinh vaät kî khí. Chuyeân duøng xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp nhieãm baån. Khoaûng caùch veä sinh( caùch xí nghieäp thöïc phaåm): 1,5- 2 km Chieàu saâu: h= 2,4- 3,6 m Hoà kî hieáu khí: Trong hoà xaûy ra 2 quaù trình song song: Oxy hoaù hieáu khí, Phaân huyû metan caën laéng Coù 3 lôùp: Hieáu khí, trung gian vaø kî khí Nguoàn oxy caáp chuû yeáu laø do quaù trình quang hôïp rong taûo. Quaù trình kî khí ôû ñaây phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä. Chieàu saâu cuûa hoà kî hieáu khí laø 0,9- 1,5 m Hoà hieáu khí: Oxy hoaù caùc chaát höõu cô nhôø vi sinh vaät hieáu khí. Coù 2 loaïi: Hoà laøm thoaùng töï nhieân: caáp oxy chuû yeáu do khuyeách taùn khoâng khí qua maët nöôùc vaø quang hôïp cuûa caùc thöïc vaät. Hoà laøm thoaùng nhaân taïo: caáp oxy baèng khí neùn, maùy khuaáy… Xöû lyù sinh hoïc trong ñieàu kieän nhaân taïo Yeáu toá moâi tröôøng aûnh höôûng ñeán quaù trình xöû lyù Ñeå taïo ñieàu kieän cho quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc trong ñieàu kieän hieáu khí caàn ñieàu chænh caùc yeáu toá moâi tröôøng sau: O2: Trong caùc coâng trình xöû lyù hieáu khí, O2 laø thaønh phaàn cöïc kyø quan troïng cuûa moâi tröôøng, vì vaäy caàn ñaûm baûo ñuû O2 lieân tuïc trong suoát quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi vaø haøm löôïng O2 hoaø tan trong nöôùc ra khoûi beå laéng ñôït II khoâng nhoû hôn 2mg/l. Noàng ñoä caùc chaát baån höõu cô phaûi thaáp hôn ngöôõng cho pheùp. Neáu noàng ñoä caùc chaát baån vöôït quaù ngöôõng cho pheùp seõ aûnh höôûng xaáu ñeán hoaït ñoäng soáng cuûa vi sinh vaät. Vì vaäy khi ñöa nöôùc thaûi vaøo vaøo caùc coâng trình xöû lyù caàn kieåm tra caùc chæ soá BOD, COD cuûa nöôùc thaûi. Neáu chæ soá BOD tp vöôït qua giôùi haïn cho pheùp thì caàn laáy nöôùc thaûi ít hoaëc khoâng bò oâ nhieãm ñeå pha loaõng. Bảng 2.10: Noàng ñoä caùc chaát dinh döôõng cho vi sinh vaät ñeå xöû lyù nöôùc thaûi ( theo M. X. Moxitrep 1982) BODtp cuûa nöôùc thaûi( mg/l) Noàng ñoä nitrogen trong muoái amon(mg/l) Noâng ñoä photpho trong P2O5( mg/l) < 500 15 3 500- 1000 25 8 Ngoaøi nguoàn nitô vaø photpho coù nhu caàu nhö ñaõ neâu ôû baûng treân caùc nguyeân toá dinh döôõng khoaùng khaùc nhö K, Ca, S…thöôøng ñaõ coù trong nöôùc thaûi, do ñoù khoâng caàn boå sung. Neáu thieáu nitô ngoaøi vieäc khoâng xuùc tieán nhanh quaù trình oxy hoaù maø coøn laøm cho buøn hoaït tính khoù laéng vaø deã theo nöôùc thaûi ra khoûi beå laéng. Ñeå xaùc ñònh sô boä löôïng caùc chaát dinh döôõng caàn thieát ñoái vôùi nhieàu loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp, coù theû choïn tyû leä sau: BODtp: N: P= 100: 5: 1 Ngoaøi ra coøn coù caùc yeáu toá khaùc cuûa moâi tröôøng xöû lyù nhö pH, nhieät ñoä cuõng aûnh höôûng ñaùng keå ñeán hoaït ñoäng soáng cuûa vi sinh vaät trong caùc thieát bò xöû lyù. Thöïc teá cho thaáy pH toái öu trong beå xöû lyù hieáu khí laø 6,5- 8,6; nhieät ñoä 6- 37oC. Beå Aeroten: ÔÛ traïm xöû lyù nöôùc thaûi, ngöôøi ta thöôøng xaây döïng caùc beå Aeroten baèng beâtoâng coát theùp theo hình khoái chöõ nhaät hay hình truï. Trong ñoù hình khoái chöõ nhaät ñöôïc söû duïng roäng raõi hôn. Vi sinh vaät trong beå hieáu khí taïo thaønh buøn hoaït tính seõ phaân huyû caùc chaát höõu cô vaø laøm saïch nöôùc. Buøn hoaït tính moät phaàn ñöôïc hoài löu duøng laøm taùc nhaân phaân giaûi cho caùc ñôït sau, phaàn coøn laïi ñöôïc xöû lyù roài duøng laøm phaân boùn ch._.t oxy hoaù)… giöõa pha loûng vaø maøng vi sinh vaät thay ñoåi theo chieàu saâu cuûa maøng, vaø quan ñieåm cho raèng chæ toàn taïi moät heä soá khueách taùn hieäu quaû laø khoâng hôïp lyù. Phaân tích theo chuûng loaïi vi sinh vaät, lôùp maøng vi sinh vaät coøn coù theå chia laøm 2 lôùp ( chæ ñuùng trong tröôøng hôïp maøng vi sinh hieáu khí): Lôùp maøng kî khí beân trong vaø lôùp maøng hieáu khí beân ngoaøi. Trong maøng vi sinh luoân toàn taïi ñoàng thôøi vi sinh vaät hieáu khí vaø vi sinh vaät kî khí. Vì chieàu saâu cuûa lôùp maøng lôùn hôn nhieàu so vôùi kích thöôùc vi sinh vaät, oxy hoaø tan trong nöôùc chæ khuyeách taùn laïi gaàn beà maët maøng laøm cho maøng phía ngoaøi trôû thaønh lôùp hieáu khí, beân trong haàu nhö khoâng tieáp xuùc ñöôïc vôùi oxy neân trôû thaønh lôùp maøng kî khí. Quaù trình tieâu thuï cô chaát vaø laøm saïch nöôùc thaûi Lôùp maøng vi sinh vaät phaùt trieån treân beà maët ñeäm tieâu thuï cô chaát nhö chaát höõu cô, oxy, nguyeân toá veát ( caùc chaát vi löôïng)…caàn thieát cho hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät töø nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi maøng. 3.2.4.2.1 Quaù trình tieâu thuï cô chaát dieãn ra nhö sau: Ñaàu tieân, cô chaát töø chaát loûng tieáp xuùc vôùi beà maët maøng vaø tieáp ñoù vaän chuyeån vaøo maøng vi sinh theo cô cheá khueách taùn phaân töû. Trong maøng vi sinh vaät dieãn ra quaù trình tieâu thuï cô chaát vaø tieâu thuï cô chaát cuûa vi sinh vaät trong maøng. Ñoái vôùi nhöõng daïng cô chaát ôû theå raén, lô löûng, hoaëc coù phaân töû khoái lôùn chuùng seõ bò phaân huyû thaønh nhöõng phaân töû coù kích thöôùc nhoû hôn taïi beà maët maøng vaø sau ñoù môùi tieáp tuïc vaân chuyeån vaøo beân trong maøng vi sinh vaät. Saûn phaåm cuoái cuûa quaù trình trao ñoåi ñöôïc vaän chuyeån ra khoûi maøng vaøo trong chaát loûng. Quaù trình tieâu thuï cô chaát ñöôïc moâ taû theo coâng thöùc sau: Maøng hieáu khí: Chaát höõu cô + O2 + nguyeân toá veát à sinh khoái vi khuaån + saûn phaåm cuoái Maøng kî khí: Chaát höõu cô + nguyeân toá veát à sinh khoái cuûa vi khuaån + saûn phaåm cuoái Khi baát kyø moät thaønh phaàn naøo caàn thieát cho vi sinh vaät bò thieáu, nhöõng phaûn öùng sinh hoaù seõ xaûy ra khoâng ñoàng ñeàu. Neáu nhö moät trong nhöõng cô chaát bò heát ôû moät chieàu saâu naøo ñaáy cuûa maøng vi sinh vaät , thì taïi ñoù nhöõng phaûn öùng sinh hoïc seõ khoâng xaûy ra, cô chaát ñoù ñöôïc goïi laø cô chaát giôùi haïn cuûa quaù trình ( limited- subtract), ñoàng thôøi chieàu saâu hieäu quaû cuûa maøng cuõng ñöôïc xaùc ñònh ôû vò trí ñoù. Caùc nguyeân toá veát nhö nitrogen, phosphate vaø kim loaïi vi löôïng neáu khoâng coù ñuû trong nöôùc thaûi theo tyû leä cuûa phaûn öùng sinh hoïc thì seõ trôû thaønh yeáu toá giôùi haïn cuûa phaûn öùng. Töông töï chaát höõu cô hoaëc oxy cuõng coù theå trôû thaønh yeáu toá giôùi haïn trong maøng kî khí. Thoâng thöôøng, neáu noàng ñoä oxy hoaø tan trong nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi maøng thaáp hôn noàng ñoä chaát höõu cô, oxy hoaø tan luùc naøy seõ trôû thaønh yeáu toá giôùi haïn. Do ñoù, ngay trong tröôøng hôïp maøng hieáu khí, khu vöïc naøo thieáu oxy seõ trôû thaønh khu vöïc thieáu khí ( anoxic) hoaëc khu vöïc kî khí ( anaerobic). Lôùp maøng kî khí khoâng ñoùng vai troø tröïc tieáp trong quaù trình xöû yù nöôùc thaûi. Tuy nhieân trong lôùp maøng kî khí coù theå dieãn ra caùc quaù trình hoaù loûng, leân men axit chaát höõu cô daïng raén, oxy hoaù chaát höõu cô vaø hình thaønh sulfide bôûi söï khöû sulfate hoaëc khöû nitrate, nitrite taïo ra töø lôùp maøng hieáu khí. Vì vaäy söï toàn taïi ñoàng thôøi hoaït ñoäng cuûa hai lôùp maøng treân laø moät yeáu toá raát quan troïng trong quaù trình maøng vi sinh vaät. 3.2.4.2.2 Quaù trình nitrat hoùa Quaù trình nitra hoùa laø quaù trình oxy hoùa nitô hoùa caùc muoái amon ñaàu tieân thaønh nitrit vaø sau ñoù thaønh nitrat trong ñieàu kieän thích öùng ( coù oxy vaø nhieät ñoä treân 4oC). Vi khuaån tham gia quaù trình nitrat hoùa goàm coù 2 nhoùm: Vi khuaån nitrit: oxy hoùa amoniac thaønh nitrit hoaøn thaønh giai ñoaïn thöù nhaát. Vi khuaån nitrat: oxy hoùa nitrit thaønh nitrat, hoaøn thaønh giai ñoaïn thöù hai. Caùc phaûn öùng ñöôïc bieåu dieãn qua caùc phöông trình sau: 2NH3 + 3O3 ® 2NHO3 + 2H2O 2HNO3 + O2 ® 2NHO3 (NH4)2CO3 + 3O2 = 2HNO2 + CO2 + 3H2O 2HNO2 + O2 = 2HNO3 Toác ñoä cuûa giai ñoaïn thöù nhaát xaûy ra nhanh gaáp 3 laàn so vôùi giai ñoan thöù hai. Baèng thöïc nghieäm ngöôøi ta ñaõ chöùng minh raèng löôïng oxy tieâu hao ñeå oxy hoùa 1mg nitô cuûa muoái amon ôû giai ñoaïn taïo nitrit laø 343 mgO2, coøn ôû giai ñoaïn taïo nitrat laø 4,5 mgO2. Söï coù maët cuûa nitrat trong nöôùc thaûi phaûn aùnh möùc ñoä khoaùng hoùa hoaøn thaønh caùc chaát baån höõu cô. Quaù trình nitrat hoùa coù moät yù nghóa quan troïng trong kyõ thuaät xöû lyù nöôùc thaûi. Tröôùc tieân noù phaûn aùnh möùc ñoä khoaùng hoùa caùc chaát höõu cô nhö ñaõ trình baøy ôû treân. Nhöng quan troïng hôn laø quaù trình nitrat hoùa tích luõy ñöôïc moät löôïng oxy döï tröõ coù theå duøng ñeå oxy hoùa caùc chaát höõu cô khoâng chöùa nito khi löôïng oxy töï do ( löôïng oxy hoøa tan) ñaõ tieâu hao hoaøn toaøn cho quaù trình ñoù. Hình 3.6 : vi khuaån nitrosomonas vaø nitrobacter 3.2.4.2.3 Quaù trình khöû nitrat Quaù trình khöû nitrat laø quaù trình taùch oxy khoûi nitritt, nitrat döôùi taùc duïng cuûa caùc vi khuaån yeám khí ( vi khuaån khöû nitrat). Oxy ñöôïc taùch ra töø nitrit vaø nitrat ñöôïc duøng laïi ñeå oxy hoùa caùc chaát höõu cô. Löôïng oxy ñöôïc giaûi phoùng trong quaù trình khöû nitrit N2O3 laø 2,85 mg/1mg nitô. Söï chuyeån hoaù nitô ôû daïng nitrat thaønh daïng deã khöû coù theå qua nhieàu con ñöôøng vôùi nhieàu loaøi vi khuaån. . Trong soá ñoù coù: Achromobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus, Pseudomonas, Spirillum. Nhöõng vi khuaån naøy laø loaïi dò döôõng coù khaû naêng khaùc nhau trong vieäc khöû nitrat theo quaù trình hai böôùc: 1) chuyeån hoaù nitrat thaønh nitrit; 2) taïo nitô oxit, dinoto oxit vaø khí nitô, caùc phaûn öùng khöû nitrat dieãn ra nhö sau: NO3 à NO2 à NO à N2O à N2. Nitô ñöôïc taùch ra ôû daïng khí seõ bay vaøo khí quyeån. 3.2.4.2.4 Quaù trình khöû phostpho Söï phaân giaûi hôïp chaát chöùa phostpho coù lieân quan nhieàu ñeán khaû naêng taïo axit höõu cô cuûa caùc gioáng vi sinh vaät, trong ñoù coù söï hình thaønh axit; cacbonic, HNO3, H2SO4… Ca2(PO4)2 + 4H2SO4 = CaH2SO4.2H2O + 2Ca(HCO3)2 Ca2(PO4)2 + 4HNO3 = Ca(H2SO4)2 + 2Ca(HNO3)2 Quaù trình sinh tröôûng, phaùt trieån vaø suy thoaùi cuûa maøng vi sinh vaät: Quaù trình vi sinh vaät phaùt trieån dính baùm treân beà maët ñeäm chia thaønh 3 giai ñoaïn: Giai ñoaïn thöù nhaát: coù daïng logarithm, khi maøng vi sinh vaät coøn moûng vaø chöa bao phuû heát beà maët raén. Trong tröôøng hôïp naøy, taát caû caùc vi sinh vaät phaùt trieån nhö nhau, cuøng ñieàu kieän, söï phaùt trieån gioáng nhö quaù trình sinh vaät lô löûng. Giai ñoaïn thöù hai: ñoä daøy maøng trôû neân lôùn hôn ñoä daøy hieäu quaû. Trong giai ñoaïn naøy, toác ñoä phaùt trieån laø haèng soá, bôûi vì ñoä daøy lôùp maøng hieäu quaû khoâng thay ñoåi baát chaáp söï thay ñoåi cuûa toaøn boä lôùp maøng. Toång soá vi sinh vaät ñag phaùt trieån cuõng khoâng thay ñoåi trong suoát quaù trình. Löôïng tieâu thuï cô chaát chæ duøng ñeå duy trì söï trao ñoåi chaát cuûa vi sinh, khoâng nhaèm vaøo muïc ñích taêng sinh khoái. Löu yù: löôïng cô chaát ñöa vaøo quaù trình phaûi ñuû cho quaù trình trao ñoåi chaát, neáu khoâng seõ coù söï giaûm sinh khoái vaø lôùp maøng seõ moûng daàn nhaèm ñaït tôùi caân baèng môùi giöõa cô chaát vaø sinh khoái. Giai ñoaïn thöù ba: beà daøy lôùp maøng trôû neân khaù oån ñònh. Khi ñoù toác ñoä phaùt trieån maøng caân baèng vôùi toác ñoä suy giaûm bôûi söï phaân huyû noäi baøo, phaân huyû theo daây chuyeàn thöïc phaåm, hoaëc bò röûa troâi theo löïc caét cuûa doøng chaûy. Taéc maøng vaø caùc bieän phaùp khaéc phuïc Hieän töôïng taéc maøng Nhieãm baån maøng thöôøng ñöôïc goïi laø taéc maøng gaây neân söï tieâu hao naêng löôïng lôùn, taàn soá röûa maøng cao hôn, giaûm thôøi gian höõu duïng ( thôøi gian soáng) cuûa maøng. Theo IUPAC, taéc maøng ñöôïc ñònh nghóa laø quaù trình laøm giaûm hieäu suaát cuûa maøng gaây neân bôûi söï laéng ñoïng cuûa caùc chaát raén hoaø tan hoaëc lô löûng treân beà maët, treân loã xoáp hoaëc trong loã xoáp cuûa maøng. Maøng luoân coù ñoä caûn nhaát ñònh. Khi loïc nöôùc saïch, maøng chæ coù ñoä caûn maøng Rm.Khi nöôùc coù möùc haït chaát raén lô löûng nhaát ñònh caùc haït naøy laéng ñoïng treân beà maët maøng taïo thaønh lôùp baùnh loïc vaø chuùng taïo neân ñoä caûn baùnh loïc ( haït) Rbl. Khi caùc haït laøm taéc ngheõn loã xoáp cuûa maøng chuùng taïo neân ñoä caûn laáp loã Rll. Ôû ñaây taùc ñoäng chuû yeáu laø söï keát tuûa cuûa caùc chaát raén hoaø tan neân coøn goïi laø ñoùng caën. Theâm vaøo ñoù vaät chaát bò haáp phuï treân hoaëc trong maøng cuõng gaây neân ñoä caûn ñöôïc goïi laø ñoä caûn haáp phuï Rhp- phaàn lôùn gaây neân bôûi caùc vi khuaån do vaäy coøn ñöôïc goïi laø taéc sinh hoïc. Ñeå quaù trình duy trì ñöôïc hieäu suaát loïc coá ñònh aùp suaát vaän haønh can phaûi taêng daàn trong quaù trình vaø ñeán aùp suaát nhaát ñònh thì quaù trình khoâng coøn tính kinh teá, maët khaùc söùc chòu ñöïng cuûa maøng cuõng coù haïn. Söï taéc maøng trong coâng ngheä maøng laø khoâng theå traùnh khoûi, moïi coá gaéng chæ laø ñeå toái thieåu hoaù noù baèng caùch löïa choïn coâng ngheä thích hôïp vôùi nguoàn nöôùc can xöû lyù, toái öu hoaù heä thoáng vaø cheá ñoä röûa maøng. Nhöõng nhaân toá chæ thò söï giaûm coâng suaát maøng laø: Toác ñoä doøng saûn phaåm thaáp. Chaâùt löôïng saûn phaåm keùm. Suït giaûm aùp suaát. Caàn phaûi röûa maøng thöôøng xuyeân. Caùch khaéc phuïc Taêng cöôøng khaû naêng khaùng taéc cuûa maøng: Maøng ñöôïc bieán tính xöû lyù vôùi chaát hoaït ñoäng beà maët hay ñöôïc phuû moat lôùp khoaùng protein, coù theå caûi thieän ñöôïc khaû naêng khaùng taéc. Nhôø ñoù tính chaát beà maët cuûa maøng bieán ñoåi laøm giaûm söï haáp phuï cuûa vi khuaån hoaëc caùc chaát mang ñieän tích. Caùc phöông phaùp röûa maøng: Coù nhieàu phöông phaùp röûa maøng nhö xoái nöôùc xuoâi, xoái nöôùc ngöôïc vaø thoâi khí. ÔÛ phöông phaùp xoái nuôùc xuoâi: maøng ñöôïc xoái baèng nöôùc naïp hoaëc nöôùc thaám xuoâi theo beà maët maøng vôùi toác ñoä lôùn hôn toác ñoä trong quaù trình loïc. Nhôø toác ñoä vaø chuyeån ñoäng hoãn loaïn cuûa doøng nöôùc caùc phaân töû haáp phuï treân maøng bò cuoán ñi. Tuy nhieân, phöông phaùp naøy khoâng loaïi boû ñöôïc nhöõng phaân töû haáp phuï trong loã xoáp. Khi xoái xuoâi ñöôïc aùp duïng caûn trôû lieân quan ñeán cô caáu loïc chaën ñöôïc loaïi boû. Ñoàng thôøi hoaït ñoäng theo cô cheá loïc tröôït khoâng taïo ra dòch loïc. Muïc ñích cuûa xoái xuoâi laø loïai boû lôùp nhieãm taïp treân beà maët maøng nhôø chuyeån ñoäng hoãn loaïn, trong ñoù caàn ñeán gradien aùp suaát thuyû löïc lôùn. Phöông phaùp xoái nöôùc ngöôïc laø taïo doøng chaûy nöôùc vôùi quaù trình loïc. Dòch thaám ñöôïc cho chaûy ngöôïc laïi vôùi aùp suaát gaáp 2- 2,5 laàn aùp suaát vaän haønh laøm cho loã xoáp ñöôïc saïch. Phöông phaùp naøy laøm giaûm löôïng saûn phaåm loïc, do vaäy thôøi gian röûa caàn khoáng cheá sao cho ngaén nhaát coù theå. Phöông phaùp thoåi hay coøn goïi thoåi khí treân nöôùc laø bieán theå cuûa phöông phaùp xoái nöôùc xuoâi. Trong ñoù, khoâng khí ñöôïc ñöa theâm baøo ñöôøng xoái nöôùc trong khi duy trì toác ñoä nöôùc, taïo neân nhöõng boït khí nhôø vaäy söï hoãn loaïn cuûa doøng chaûy taêng leân, taêng khaû naêng bò cuoán ñi cuûa caùc phaàn töû haáp phuï. Nhieãm baån treân beà maët maøng caàn phaûi loaïi boû sao cho hieäu quaû nhaát trong quaù trình xoái nöôùc ngöôïc. Öu theá cuûa thoåi khí hôn xoái nöôùc xuoâi laø chæ caàn duøng coâng suaát bôm thaáp hôn trong quaù trình röûa maøng. Röûa maøng baèng hoaù chaát: khi caùc phöông phaùp treân khoâng ñuû ñeå laøm saïch maøng, töùc khoâng ñuû ñeå phuïc hoài toác ñoä loïc ôû möùc coù theå chaáp nhaän, caàn phaûi tieán haønh röûa maøng baèng hoaù chaát. Maøng tröôùc heat ñöôïc ngaâm vôùi dung dòch axit clohydro, axit nitric hoaëc caùc chaát khöû truøng nhö peroxit hydro, tieáp ñoù aùp duïng phöông phaùp xoái nöôùc xuoâi hoaëc ngöôïc ñeå loaïi boû chaát baån. Sau nhieàu laàn röûa maøng ñònh kyø khaû naêng thaám cuûa maøng khoâng trôû laïi ñöôïc giaù trò ban ñaàu do caùc chaát laéng ñoïng treân beà maët maøng khoâng theå loaïi boû ñöôïc laøm giaûm vónh vieãn toác ñoä thaám, ñoù laø thôøi ñieåm phaûi thay maøng. Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm Öu ñieåm Cuøng moät luùc coù theå khöû BOD vaø chuyeån NH4 à NO3 Lôùp vaät lieäu coù theå giöõ ñöôïc vaät lieäu caën lô löûng. Chieám dieän tích ít ( vì coù theå khoâng caàn beå laéng trong) Ñôn giaûn, deã vaän haønh Deã daøng vôùi nöôùc thaûi pha loaõng Ñöa vaøo hoaït ñoäng nhanh Ít muøi Nhöôïc ñieåm Laøm toån thaát taûi löôïng, giaûm löôïng nöôùc thu hoài Toån thaát khí caáp cho quaù trình Phun khí maïnh taïo neân doøng chuyeån ñoäng xoaùy laøm giaûm khaû naêng giöõ huyeàn phuø. 3.2.8 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán xöû lyù Nồng độ oxy: ảnh hưởng mạnh mẽ tới quaù trình. Cần phải cung cấp oxy một caùch đầy đủ vaø lieân tục sao cho lượng oxy hoaø tan trong nước ra khỏi bể lắng > 2mg/l. Tải trong chất hữu cơ thường tấp hơn so với xử lí kị khí, thường BOD toaøn phần < 1000 mg/l( đối với bể aerotank), coøn bể lọc sinh học thì < 500 mg/l Caùc nguyeân tố vi lượng vaø dinh dưỡng cũng raát cần thiết neân phải bổ sung thích hợp. Caùc nguyeân tố như K,Ca, Mg, Fe, Cu, Zn, S, CI…Tùy theo nước thải maø coù yeâu cầu về dinh dưỡng khaùc nhau. Thoâng thường cần duy trì caùc nguyeân tố dinh dưỡng theo tỷ lệ: BOD toaøn phần: N: P = 100: 5: 1 hay COD: N: P = 150: 5: 1. Nếu thời gian xử lí laø 20 ngaøy ñeâm thì giữ ở tỷ lệ BOD toaøn phần: N: P = 200: 5: 1. PH cũng laø yếu tố quan troïng cho vi sinh vật phaùt triển vaø hoạt động, pH tối ưu cho vi sinh vật phaùt triển 6,5 – 8,5.PH 9 sẽ phaù hủy caân bằng nguyeân sinh chất tế baøo, vi sinh vật sẽ chết. Nhiệt độ mỗi loaøi men coù nhiệt độ thích hợp khaùc nhau. Nước thải coù nhiệt độ thích nghi với đa số vi sinh vật tối ưu từ 250C – 370C hoặc 20 – 400C thấp nhất vaøo muøa ñoâng 120C. Ngoaøi ra quaù trình xử lí hiếu khí coøn phụ thuộc vaøo nồng độ muối vô cơ, lượng chất lơ lửng, caùc loại vi sinh vật vaø caáu truùc caùc chất bẩn hữu cơ. Vị trí đặt bể Sau bể lắng 1 vaø trước bể lắng 2 Nước sau khi lọc coù thể chưa đạt yeâu cầu coù thể cho nöôùc tuần hoaøn để tăng hiệu quả xử lyù. Moâ hình thí nghieäm Moâ hình baèng taám kính coù kích thöôùc töông öùng D*R*C= 0,15*0,15*0,8, coù theå tích höõu ích laø 14,5 lít ñaõ tröø theå tích khoái vaät lieäu ( giaù theå dính baùm cho vi sinh vaät taïo maøng). Treân moâ hình coù boá trí 4 ñieåm ñeå laáy maãu theo ñoä cao töø ñaùy leân laø 0,12m – 0,325m – 0,53m – 0,735m, van coù ñoä cao cuoái cuøng cuõng laø van chaûy traøn. Ngoaøi ra coøn coù 1 van ôû ñaùy beå laø van xaû caën. 3.3.1 Chuaån bò: Xaây döïng moâ hình vôùi caùc thoâng soá nhö treân. Döôùi ñaùy beå ñaët heä thoáng suïc khí baèng ñaù boït. Giaù theå nghieân cöùu laø nhöõng voøng nhöïa coù ñöôøng kính laø d= 21 mm, coa chieàu cao 25 mm ñöôïc caét ra töø oáng nhöïa PVC. Giaù theå cho vaøo moâ hình vôùi chieàu cao 2/3 chieàu cao cuûa beå, töông öùng theá tích chieám choã khoaûng 9 lít. Laáy maãu nöôùc thaûi thöïc phaåm. Laáy buøn ñöôïc laáy töø beå SBR cuûa traïm xöû lyù nöôùc thaûi. 3.3.2 Caùc böôùc tieán haønh 3.3.2.1 TN1: xaùc ñònh caùc thoâng soá buøn: Laáy coác 100ml ñem saáy khoâ ôû 105oC trong 2h, sau ñoù ñem caân ñöôïc khoái löôïng m0 Laáy theå tích V1=10ml (buøn), saáy ôû 105oC trong 2h, sau ñoù ñem caân ñöôïc khoái löôïng m1 3.3.2.2 TN2: chaïy giai ñoaïn thích nghi: Noàng ñoä buøn xaùc ñònh: Cb = = Buøn hoaït tính ñöôïc laáy taïi beå vi sinh hieáu khí cuûa traïm xöû lyù nöôùc thaûi khu coâng nghieäp soùng thaàn II. Buøn nuoâi caáy ban ñaàu cho vaøo moâ hình vôùi haøm löôïng SS vaøo khoaûng 2000- 3000. Theå tích beå chöùa laø V= 14 ( lít). Muoán haøm löôïng buøn trong nöôùc thaûi laø 2500 mg/ l(C) thì theå tích buøn caàn laáy laø: Ño COD nöôùc thaûi ñaàu vaøo= a mg/l Chon thôøi gian chaïy 1 ngaøy à taûi löôïng COD: a.10-3 kg/m3.ngñ Keát quaû vaø veõ ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD theo thôøi gian ñoái vôùi thí nghieäm thích nghi. 3.3.2.3 TN3 : giai ñoaïn chaïy tónh: Cuoái giai ñoaïn thích nghi, xaùc ñònh caùc thhoâng soá COD sau 24h, MLSS, pH. Ñaùnh daáu möùc buøn laéng sau 30 phuùt (möùc buøn laéng naøy öùng vôùi SS khoaûng 2000mg/l) xaùc ñònh khaû naêng laéng cuûa buøn baèng chæ tieâu SVI. Caùch xaùc ñònh SVI: Laáy 1l maãu ñöôïc laáy töø beå phaûn öùng (sau khi thích nghi buøn). Khaû naêng laéng cuûa buøn ñöôïc ño baèng caùch ñoå hoãn hôïp ñeán vaïch 1l, ñeå laéng trong 30 phuùt sau ñoù ñöôïc theå tích bò chieám bôûi buøn laéng SS ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch loïc, saáy khoâ vaø caân troïng löôïng SVI laø theå tích baèng ml bò chieám giöõ bôûi 1g buøn hoaït tính sau khi ñeå laéng 30 phuùt hoãn hôïp trong beå phaûn öùng. Ñöôïc tính: SVI = ( mg/l) Chaïy taûi troïng tónh öùng vôùi thôøi gian löu nöôùc 24h, 12h, 6h, 4h, 2h. Laäp baûng soá lieäu, veõ ñoà thò quan heä thôøi gian vaø hieäu quaû xöû lyù COD, COD vaøo vaø ra. 3.3.2.4 TN4: giai ñoaïn chaïy ñoäng Chaïy taûi troïng ñoäng öùng vôùi thôøi gian löu nöôùc (24h) vôùi löu löôïng 28 lít/ ngaøy. laäp baûng soá lieäu, veõ ñoà thò quan heä thôøi gian vaø hieäu quaû xöû lyù COD, COD vaøo vaø ra. Chaïy taûi troïng ñoäng öùng vôùi thôøi gian löu nöôùc ( 12h) vôùi löu löôïng 56 lít/ngaøy, laäp baûng soá lieäu, veõ ñoà thò quan heä thôøi gian vaø hieäu quaû xöû lyù COD, COD vaøo vaø ra. Chaïy taûi troïng ñoäng öùng vôùi thôøi gian löu nöôùc (6h) vôùi löu löôïng 112 lít/ngaøy,laäp baûng soá lieäu, veõ ñoà thò quan heä thôøi gian vaø hieäu quaû xöû lyù COD, COD vaøo vaø ra Coâng thöùc tính thoâng soá ñoäng hoïc Hieäu quaû loïc: K = (3.1) F: chuaån soá : F = H.B0,6 KT/q0,4 Trong ñoù KT = 0,2 x 1,047 T –20 H: chieàu cao lôùp vaät lieäu loïc B: löu löôïng ñôn vò cuûa KK: 8 –12 (m3KK / 1 m3 nöôùc thaûi) q: taûi troïng thuyû löïc (20-80 m3/m2.ng). phuï thuoäc vaøo ñôn vò khoâng khí, vaøo F Theå tích beå loïc sinh hoïc: W = (3.2) So: Noàng ñoä BOD5 ñaàu vaøo beå loïc sinh hoïc S: Noàng ñoä BOD5 ñaàu ra beåloïc sinh hoc Toác ñoä taêng tröôûng : (3.3) Trong ñoù: X – noàng ñoä vi khuaån (hoaït ñoäng) - heä soá phaùt trieån vi sinh, t-1- Cô chaát sinh tröôûng giôùi haïn: Aûnh höôûng cuûa caùc chaát dinh döôõng hoaëc cô chaát giôùi haïn ñeán sinh tröôûng cuûa vi sinh vaät trong nuoâi caáy lieân tuïc coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc cuûa Monod ñeà xuaát trong caùc naêm 1942 vaø 1949 döïa treân phöông trình cô baûn veà ñoäng hoïc enzym cuûa Michaelis- Menten: (3.4) Trong ñoù - toác ñoä sinh tröôûng rieâng (t-1 - toác ñoä sinh tröôûng rieâng cöïc ñaïi S- noàng ñoä cô chaát sinh tröôûng giôùi haïn trong dung dòch (khoái löôïng/ñôn vò theå tích) ks –haèng soá töông öùng vôùi ½ toác ñoä cöïc ñaïi( g/m3, mg/l) Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä: KT= (3.5) Trong ñoù: KT laø giaù trò cuûa bieán taïi nhieät ñoä K20 laø giaù trò cuûabieán taïi 20oC laø haèng soá thöïc nghieäm ôû moãi nhieät ñoä Taûi troïng theå tích: (3.6) Trong ñoù: Q laø löu löôïng nöôùc thaûi (m3/ngaøy) A laø dieän tích beå loïc( m2) Phöông trình thöïc nghieäm : (3.7) Trong ñoù:S0 – noàng ñoä cô chaát ban ñaàu S – noàng ñoä cô chaát ñaàu ra K - haèng soá xöû lyù töông öùng vôùi chieàu cao H cuûa beå n - haèng soá thöïc nghieäm ( n = -a) H – chieàu cao lôùp vaät lieäu loïc QL – taûi troïng theå tích CHÖÔNG IV KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN 4.1 Xaùc ñònh thoâng soá ñaàu vaøo cuûa buøn: Laáy coác 100ml ñem saáy khoâ ôû 105oC trong 2h, sau ñoù caân ñöôïc khoái löôïng: m0= 47,1059(g) Laáy theå tích V1= 10ml ( buøn), saáy ôû 105oC trong 2h, sau ñoù caân ñöôïc khoái löôïng: m1= 46,8907 ( g) Noàng ñoä buøn xaùc ñònh Cb = = mg/l Buøn hoaït tính ñöôïc laáy taïi beå vi sinh hieáu khí cuûa traïm xöû lyù nöôùc thaûi khu coâng nghieäp soùng thaàn II. Buøn nuoâi caáy ban ñaàu cho vaøo moâ hình vôùi haøm löôïng SS vaøo khoaûng 2000- 3000. Theå tích beå chöùa laø V= 14 ( lít). Muoán haøm löôïng buøn trong nöôùc thaûi laø 2500 mg/ l(C) thì theå tích buøn caàn laáy laø: C b-HT = = ~ 2 lít 4.2 Giai ñoaïn thích nghi Ngaøy Thôøi gian(h) Taûi troïng (kgCOD/m3.ngñ) COD vaøo (mg/l) COD sau xöû lyù (mg/l) Hieäu suaát % pH MLSS (mg/l) 1 24 0,3 300 300 0 5.0 2950 2 24 0,3 300 250 16.67 5.0 2870 3 24 0,3 300 95 68.33 5.0 2685 4 24 0,3 300 110 63.33 5.0 3035 Chæ soá COD (mg/l) Thôøi gian (ngaøy) Ñoà thò 4.1: bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD theo thôøi gian trong giai ñoaïn thích nghi Nhaän xeùt: qua baûng soá lieäu vaø ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD ta thaáy COD sau xöû lyù ñaõ giaûm ñi raát ñaùng keå cao nhaát laø gaàn 69 %. Tuy nhieân giai ñoaïn thíh nghi cuõng khoâng neân ñe thôøi gian quaù laâu maø phaûi taêng taûi troïng taïo ñieàu kieän cho vi sinh vaät phaùt trieån maïnh . 4.3 Giai ñoaïn chaïy tónh Taûi troïng 24 giôø: Ngaøy Thôøi gian (h) Taûi troïng (kgCOD/m3.ngñ) CODvaøo (mg/l) CODsau xöû lyù (mg/l) Hieäu suaát % MLSS (mg/l) pH M1 M2 M3 M1 M2 M3 1 24 0,3 300 250 270 240 16,67 10 20 2925 5.0 2 24 0,3 300 230 215 220 23,33 28,33 26,67 3024 5.5 3 24 0,3 300 96 110 105 68 63,33 65 3058 6.5 Chæ soá COD (mg/l) Thôøi gian (ngaøy) Ñoà thò 4.2: bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 24h Nhaän xeùt: ta thaáy hieäu suaát xöû lyù cuûa moâ hình khaù cao 68% ñaëc bieät laø nöôùc laáy töø vò trí M1 vì nay laø vò trí thích hôïp nhaát cho vi sinh vaät hieáu khí hoaït ñoäng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi neân coù hieäu quaû cao nhaát. Taûi troïng 12 giôø Thôøi gian (h) Taûi troïng (kgCOD/m3.ngñ) COD vaøo (mg/l) COD sau xöû lyù (mg/l) Hieäu suaát % MLSS (mg/l) pH M1 M2 M3 M1 M2 M3 N1.12 0,6 300 275 300 296 8,33 0 1,33 2768 5.0 N1.12 0,6 300 254 235 225 15,33 21,67 25 3012 5.0 N2.12 0,6 300 190 208 184 36,67 30,67 38,67 2957 5.5 N2.12 0,6 300 180 212 165 40 29,33 45 2564 6.0 N3.12 0,6 300 120 136 180 60 54,67 40 2987 6.5 N3.12 0,6 300 86 120 55 71,33 60 81,67 3125 6.5 Chæ soá COD (mg/l) Thôøi gian (sau 12h) Ñoà thò 4.3: bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 12h Nhaän xeùt: Hieäu quaû xöû lyù nöôùc thaûi vôùi thôøi gian löu nöôùc 12h coù hieäu quaû cao hôn ñaëc bieät trong ngaøy 12h ñaàu hieäu quaû xöû lyù thaáp hôn 12h sau. Nguyeân nhaân laø do 12h sau thì vi sinh vaät ñaõ thích nghi ñöôïc vôùi ñieàu kieän do ñaõ söû lyù ôû 12h ñaàu roài vaø soá löôïng cuûa vi sinh vaät cuõng seõ nhieàu hôn. 4.3.3 Tải trọng 6 giờ Ngaøy Thôì gian Taûi troïng (kgCOD/m3.ngñ) COD vaøo (mg/l) CODsau xöû lyù (mg/l) Hieäu suaát % MLSS (mg/l) pH M1 M2 M3 M1 M2 M3 1 6 1,2 300 296 320 295 1,33 -6,67 1,67 2689 5.0 6 1,2 300 258 270 285 14 10 5 2396 6.0 2 6 1,2 300 195 205 185 35 31,67 38,33 3284 6.5 6 1,2 300 150 156 145 50 48 51,67 2985 6.5 3 6 1,2 300 124 98 87 58,67 67,33 71 2857 7.0 6 1,2 300 88 92 83 70,67 69,33 72,33 3197 7.0 Ñoà thò 4.4: bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 6h Nhaän xeùt: caøng taêng taûi troïng leân thì hieäu quaû xöû lyù caøng cao hôn. Hieäu quaû xöû lyù COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 6h laø 70 %. 4.3.4 Taûi troïng 4 giôø: Ngaøy Thôøi gian Taûi troïng (kgCOD/m3.ngñ) COD vaøo (mg/l CODsau xöû lyù(mg/l) Hieäu suaát% MLSS (mg/l) pH M1 M2 M3 M1 M2 M3 1 4 1,8 300 292 300 280 2,67 0 6,67 2498 5.0 4 1,8 300 300 300 256 0 0 14,67 2306 5.0 4 1,8 300 268 275 280 10,67 8,33 6,67 2580 5.0 2 4 1,8 300 245 258 230 18,33 14 23,33 28,59 5.5 4 1,8 300 190 210 205 36,67 30 31,67 2838 5.5 4 1,8 300 160 175 145 46,67 41,67 51,67 2978 6.0 3 4 1,8 300 130 145 125 56,67 51,67 58,33 3014 7.0 4 1,8 300 96 120 116 68 60 61,33 2986 7.5 4 1,8 300 75 94 86 75 68,67 71,33 3130 7.5 Chæ soá COD (mg/l) Thôøi gian (sau 4h) Ñoà thò 4.5: bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 4h Nhaän xeùt: cuõng gioáng nhö caùc ñoà thò ôû treân hieäu quaû xöû lyù caøng cao hôn trong khi thôøi gian löu nöôùc caøng giaûm ñi. Hieäu quaû xöû lyù vôùi thöoøi gian löu nöôc 4h leân ñeán 75%. Taûi troïng 2 giôø: Ngaøy Thôøi gian Taûi troïng (kgCOD/m3.ngñ) COD vaøo (mg/l) CODsau xöû lyù(mg/l) Hieäu suaát% MLSS (mg/l pH M1 M2 M3 M1 M2 M3 1 2 3,6 300 300 300 295 0 0 1,67 2300 6.5 2 3,6 300 290 300 280 3,33 0 6,67 2305 5.5 2 3,6 300 270 320 260 10 -6,67 13,33 2400 5.5 2 3,6 300 260 275 245 13,33 8,33 18,33 2567 6.0 2 2 3,6 300 220 235 190 26,67 21,67 36,67 2600 6.0 2 3,6 300 180 148 175 40 50,67 41,67 2346 6.5 2 3,6 300 160 130 126 46,67 56,67 58 3020 6.5 2 3,6 300 120 115 126 60 61,67 58 3054 6.5 3 2 3,6 300 96 96 115 68 68 61,67 2986 6.5 2 3,6 300 85 85 95 71,67 71,67 68,33 3238 7.4 2 3,6 300 76 44 56 74,67 85,33 81,33 3146 7.4 Chæ soá COD (mg/l) Thôøi gian (2h) Ñoà thò 4.6: bieåu dieãn hieäu quaû khöû COD vôùi thôøi gian löu nöôùc 2h Nhaän xeùt: Thôøi gian löu nöôùc 2h hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc möùc hieäu suaát xöû lyù cao nhaát laïi laø ôû ñoaïn M2. Ngaøy thöù nhaát hieäu quaû xöû lyù khoâng ñöôïc cao nhöng qua ngaøy thöù 2 vaø thöù 3 thì hieäu quaû xöû lyù taêng leân raát cao do luùc naøy soá löôïng vi sinh vaät ñaõ taêng leân raát laø nhieàu, ñöôïc cung caáp nay ñuû caùc ñieàu kieän ñeå cho vi sinh vaät hoaït ñoäng toát. Giai ñoaïn chaïy ñoäng: Taûi troïng 12giôø vôùi löu löôïng 28 lít/ngaøy Chieàu cao CODvaøo(mg/l) CODra(mg/l) Ln(CODra/CODvaøo) M1: 0,12m 300 285 -0,051 M2: 0,325m 196 -0,426 M3: 0,53m 85 -1,261 Ñoà thò 4.7: Ñoà thò Ln(CODra/CODvaøo) theo H ôû taûi troïng theå tích 1,244 m3/m2.ngaøy Tính QL = m3/ m2 .ngaøy Taûi troïng 6 giôø vôùi löu löôïng 56 lít/ngaøy Chieàu cao CODvaøo(mg/l CODra(mg/l) Ln(CODra/CODvaøo) M1: 0,12m 300 285 -0,051 M2: 0,325m 196 -0,426 M3: 0,53m 140 -0,762 Ñoà thò 4.8: Ñoà thò Ln(CODra/CODvaøo) theo H ôû taûi troïng theå tích 2,488 m3/m2.ngaøy Tính QL = m3/ m2 .ngaøy Tính toaùn caùc thoâng soá n vaø K Tính toaùn caùc thoâng soá n vaø K döïa vaøo QL vaø heä soá s ñaõ xaùc ñònh ñöôïc ôû phaàn treân. Baûng Keát quaû moái lieân heä giöõa taûi troïng theå tích QL vaø heä soá goùc s STT QL Ln(QL) s Ln(s) 1 1,244 0,218 2,951 1,082 2 2,488 0,911 1,734 0,550 Ñoà thò 4.10: Ñoà thò bieåu dieãn moái lieân heä Ln(s) vaø Ln(QL) Suy ra giaù trò n vaø K n = 0,7677 K =2,68 Vaäy phöông trình thöïc nghieäm caàn tìm laø: Chương V KEÁT LUAÄN VAØ KIEÁN NGHÒ Keát luaän Trong thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi toát nghieäp “ Nghieân cöùu coâng ngheä loïc sinh hoïc coù lôùp vaät lieäu ngaäp trong nöôùc trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi”. Thôøi gian töông ñoái ngaén neân toâi môùi chæ tìm hieåu nghieân cöùu ñöôïc caùc phaàn nhö sau: Chöông I: Neâu leân tính caáp thieát phaûi nghieân cöùu ñeà taøi. Chöông II: Tìm hieåu thu thaäp soá lieäu veà caùc chaát gaây oâ nhieãm coù trong nöôùc thaûi, löôïng nöôùc thaûi do caùc nhaø maùy thaûi ra vaø caùc phöông phaùp xöû lyù ñang ñöôïc söû duïng hieän nay. Chöông III: Toâi neâu leân moät coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi mang laïi hieäu quaû cao, giaù thaønh thaáp ñang ñöôïc raát nhieàu nhaø khoa hoïc vaø caùc coâng ty chuù yù. Chöông IV: Toâi tieán haønh thöïc nghieäm chaïy moâ hình coâng ngheä taïi phoøng thí nghieäm cuûa tröôøng ñöôïc nhöõng keát quaû khaù khaû quan. Tuy nhieân vì thôøi gian ngaén neân chöa theå tìm hieåu ñöôïc heát ñöôïc nhöõng öu ñieåm cuûa coâng ngheä. Chöông V: Toâi neâu ra moät soá keát luaän ruùt ra trong quaù trình laøm khoaù luaän toát nghieäp vaø moät soá kieán nghò veà nhöõng maët maø toâi chöa tìm hieåu roõ ñöôïc. 5.2 Kieán nghò Do thôøi gian thöïc hieän khoaù luaän thöïc nghieäm töông ñoái ngaén neân caùc thoâng soá tính toaùn coøn ít keát quaû xöû lyù chöa phaùt huy ñöôïc heát öu ñieåm cuûa moâ hình. Do ñoù, toâi coù moät soá ñeà nghò nhö sau: Loïc sinh hoïc coù vaät lieäu ngaäp trong nöôùc laø phöông phaùp xöû lyù mang laïi hieäu quaû xöû lyù nöôùc thaûi cao, giaù thaønh reû vaø ít ñoäc haïi. Do ñoù chuùng ta caàn öùng duïng moâ hình naøy nhieàu vaøo trong thöïc teá nhaèm xöû lyù toát nguoàn nöôùc oâ nhieãm hieän nay maø nhieàu phöông phaùp khoâng theå xöû lyù toát ñöôïc. Qua moâ hình thí nghieäm cho thaáy khaû naêng khöû COD cuûa beå loïc sinh hoïc chöa ñöôïc ñaït möùc trieät ñeå. Vì vaäy, mong caùc nhaø khoa hoïc, caùc cô quan chöùc naêng ñaàu tö voán ñeå vaø coâng söùc vaøo ñeå nghieân cöùu theâm nhaèm mang laïi hieäu quaû xöû lyù cao hôn nöõa. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Baïch Phöông Lan - ThS , Vi sinh öùng duïng, Ñaïi hoïc Ñaø Laït. Laâm Vónh Sôn - ThS, Baøi giaûng kyõ thuaät xöû lyù nöôùc thaûi, Ñaïi hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP.HCM Nguyeãn Ñöùc Löôïng, Nguyeãn Thò Thuyø Döông ( ), Coâng ngheä sinh hoïc moâi tröôøng, Ñaïi hoïc Baùch Khoa. Nguyeãn Vaên Phöôùc - PGS, Xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc, 2002. Traàn Ñöùc Haï, Xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït quy moâ vöøa vaø nhoû, Nxb khoa hoïc vaø kyõ thuaät, 2002. Traàn Hieáu Nhueä, Thoaùt nöôùc vaø xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp, Nhaø xuaát baûn khoa hoïc kyõ thuaät, Haø Noäi, 1978. Traàn Hieáu Nhueä- GS, Traàn Ñöùc Haï- PTS, Quaù trình vi sinh vaät trong coâng trình caáp thoaùt nöôùc, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc kyõ thuaät. Traàn Vaên Nhaân, Ngoâ Thò Nga, Giaùo trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi, Nxb khoa hoïc kyõ thuaät, 1999. Mackenzio L. Davis, Susan J. MActen, Principles of Environmental Engineering and Science. M.J.Hammer(1977) Water and Water Technology, John Wiley and Sons Ins. GTZ (1989) Wastewater Technology Springer Verlag Berlin Heidelberg. ._.