BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DLKTCN TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC KHOA: Môi trường & Công nghệ sinh học BỘ MÔN: Công nghệ sinh học NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỌ VÀ TÊN: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 NGÀNH: Công nghệ sinh học LỚP: 05DSH 1. Đầu đề Luận văn tốt nghiệp: - Nghiên cứu và đánh giá xử lí lọc sinh học bằng giá thể xơ dừa và day cước nhựa trong xử lý nước thải sinh hoạt 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu): a. Tổng quan về nước thải sinh hoạt b. Nghiên cứu chạy mô hình và kết quả nghiên cứu c. So sánh kết quả và kết luận 3. Ngày giao Luận văn tốt nghiệp: 01/04/2009 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/06/2009 5. Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn: 1/ Th.s Lâm Vónh Sơn 100% 2/ Nội dung và yêu cầu Luận văn tốt nghiệp đã được thông qua Bộ môn Ngày 25 tháng 6 năm 2009 Người hướng dẫn chính (ký và ghi rõ họ tên) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vò: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ Luận văn tốt nghiệp: Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 1 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của tất cả các thầy, cô trong khoa môi trường-công nghệ sinh học. Thầy, cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong những năm học trước để em có thêm kiến thức thực hiện đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các anh chò tại thí nghiệm đã tạo điều kiện cho em làm thí nghiệm tại đây. Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn thầy Lâm Vónh Sơn đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy, giúp đỡ, động viên em trong quá trình làm đồ án này. Cuối cùng, em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, những người luôn động viên, tạo điều kiện cho em học tập và thực hiện đồ án của mình. Vì thời gian làm đồ án tốt nghiệp có giới hạn nên trong đồ án này vẫn còn nhiều thiếu sót, rất mong sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn. Sinh viên thực hiện Võ Minh Mẫn Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 2 MỤC LỤC Lời cảm ơn Danh mục các bảng Danh mục các hình Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài 1 1.3. Mục đích yêu cầu của đề tài 2 1.4. Nội dung nghiên cứu 2 1.5. Phương pháp nghiên cứu 2 1.6. Phạm vi nghiên cứu 2 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2.1. Tổng quan vể nước thải sinh hoạt 3 2.1.1. Khái quát về hiện trạng nước thải sinh hoạt 3 2.1.2. Những ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến đời sống của con người 2.1.2.1. Đến môi trường tự nhiên 4 2.1.2.2. Đến môi trường nhân tạo 5 2.1.3. Đặc tính của nước thải sinh hoạt 5 2.1.3.1. Thành phần vật lí 5 2.1.3.2. Thành phần hóa học 6 2.2. Tổng quan về các phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt 6 2.2.1. Phương pháp cơ học 6 2.2.2. Phương pháp hóa lí 7 2.2.3. Phương pháp kết tủa – tạo bông 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 3 2.2.4. Phương pháp trung hòa 8 2.2.5. Phương pháp hấp thụ 9 2.2.6. Phương pháp oxi hóa khử 9 2.2.7. Phương pháp oxy hóa điện hóa 9 2.2.8. Phương pháp sinh học 11 2.2.8.1. Xử lí hiếu khí 11 a. Hệ thống bùn hoạt tính 11 b. Hồ sục khí 14 c. Sục khí 15 d. Phin lọc nhỏ giọt 19 e. Tổ hợp đóa quay sinh học 21 f. Lựa chọn phương pháp xử lí hiếu khí 22 2.2.9. Phương pháp khử trùng 25 2.3. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải 26 2.3.1. Vi khuẩn (Bacteria) 27 2,3.2. Virus và thực khuẩn thể 32 2.3.3. Vi nấm(Fungi) 32 2.3.4 Nấm men 33 2.3.5. Nấm mốc 34 2.3.6. Tảo (Algae) 34 2.3.7. Nguyên sinh động vật (Protozoa) 35 2.4. Lòch sử nghiên cứu và ứng dụng phương pháp sinh trưởng gắn kết trong xử lý nước thải 36 2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí với sinh trưởng gắn kết - 36 2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp kò khí với sinh trưởng gắn kết 38 2.4.3 Vật liệu làm giá thể 40 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 4 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3. Phương pháp nghiên cứu 45 3.1. Phương pháp luận 45 3.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình sinh học 45 3.1.2. Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám 47 3.1.3. Giá thể và mô hình nghiên cứu 48 3.1.3.1. Giá thể 48 3.1.3.2. Mô hình 48 3.1.3.3. Các thiết bò phụ trợ 49 a. Máy bơm khí 49 b. Thiết bò phân phối khí 49 3.2. Vận hành 49 3.3. Kết quả nghiên cứu 51 3.3.1. Giá thể sử dụng là xơ dừa 51 3.3.1.1. Tiến hành chạy thích nghi 51 3.3.1.2.Thực hiện quá trình tăng tải trọng ( chạy mô hình tónh) 52 3.3.1.3. Quá trình tăng tải trọng ( giai đoạn chạy mô hình động) 59 3.3.2. Giá thể cước nhựa 64 3.3.2.1. Kết quả giai đoạn thích nghi 64 3.3.2.2.Thực hiện quá trình tăng tải trọng ( chạy mô hình tónh) 65 3.3.2.3. Quá trình tăng tải trọng ( giai đoạn chạy mô hình động) 73 CHƯƠNG 4: SO SÁNH VÀ KẾT LUẬN 4.1. So sánh 78 4.1.1. So sánh kết quả quá trình chạy thích nghi giá thể 78 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 5 4.1.2. So sánh giai đoạn tăng tải trọng (chạy mô hình tónh) 79 4.1.2.1. Với thời gian lưu nước là 24h 79 4.1.2.2. Ứng với thời gian lưu nước là 12h 82 4.1.2.3. ứng với thời gian lưu nước là 6h 85 4.1.2.4. ng với thời gian lưu nước là 4h 88 4.1.2.5. ng với thời gian lưu nước là 2h 92 4.1.3. So sánh giai đoạn tăng tải trọng (chạy mô hình động) 95 4.1.3.1. ng với thời gian lưu nước là 24h 95 4.1.3.2. ng với thời gian lưu nước là 12h 98 4.1.3.3. ng với thời gian lưu nước là 6h 102 4.2. Kết luận 105 4.3. Kiến nghò 105 4.4. Đề xuất quy trình công nghệ 106 Tài liệu tham khảo Phụ lục Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 6 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Tải trọng chất bẩn theo đầu người 4 Bảng 22.: Ứùng dụng các công trình cơ học trong xử lí nước thải 7 Bảng 2.3: Ứùng dụng các quá trình hóa lí trong xử lí nước thải 10 Bảng 2.4: Các quá trình sinh học dùng trong xử lí nước thải 22 Bảng 2.5. Tính chất vật lí của một số vật liệu dùng cho lọc nhỏ giọt 41 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 7 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính đơn giản 11 Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính thông thường 12 Hình 2.3. Cấu tạo hồ hiếu khí (trên) và hồ phức tạp (dưới) 14 Hình 2.4. Khuếch tán bọt khí nhỏ và trung bình 16 Hình 2.5. Khuếch tán bọt khí lớn, thô 16 Hình 2.6. Phác họa hệ thống sục khí tónh 17 Hình 2.7. Hệ thống sục khí bằng tuabin 17 Hình 2.8. Sơ đồ sục khí bề mặt nổi 18 Hình 2.9. Phác họa sục khí bề mặt bằng chổi quay 18 Hình 2.10. Mặt cắt của màng sinh khối sinh trưởng liên kết 19 Hình 2.11. Vật liệu đỡ điển hình của phin lọc nhỏ giọt 20 Hình 2.12. Phác họa phin lọc nhỏ giọt 20 Hình 2.13. Sơ đồ tổ hợp đóa quay sinh học 21 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 8 Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Ngày nay, vấn đề môi trường đang rất được quan tâm, đặc biệt là vấn đề nước thải trong các quá trình sản xuất công nghiệp, trong quá trình sinh hoạt. Hầu hết nước thải từ các khu dân cư, nhà máy, xí nghiệp chế biến, sản xuất khi xả thải vào môi trường đều chưa đạt tiêu chuẩn cho phép (TCCP), đã dẫn đến chất lượng môi trường ngày càng bò suy thoái nghiêm trọng, đặc biệt là chất lượng môi trường nước. 1.2. Đối tượng nghiên cứu của đề tài Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là một phương pháp đang rất được ưa dùng vì chi phí cho công nghệ này rẻ hơn so với những công nghệ khác và ít gây tác hại phụ đến chất lượng nước sau khi xử lý. Trong đó, việc sử dụng những giá thể dính bám để vi sinh vật phát triển dẫn đến tăng khả năng tăng hiệu quả xử lý. Xơ dừa và cước nhựa là vật liệu có thể tìm thấy hoặc được mua một cách dễ dàng trên đất nước chúng ta. Chúng ta có thể tận dụng xơ trong lớp vỏ quả dừa để tạo thành một loại vật liệu có khả năng xử lý nước thải, trong đó loại nước thải chúng ta quan tâm là nước thải sinh hoạt. Với đặc tính tơi xốp, xơ dừa có khả năng làm giá thể cho vi sinh vật dính bám trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học hiếu khí. Việc ứng dụng này cũng chỉ mới được nghiên cứu gần đây nhưng nó đã mở ra cho chúng ta một hướng đi mới trong công nghệ xử lý nước thải. Tuy nhiên để sử dụng loại xơ dừa và cước nhựa làm giá thể dính bám đạt hiệu quả tốt nhất thì việc nghiên cứu so sánh hiệu quả sử dụng xơ dừa và cước Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 9 nhựa làm giá thể trong xử lý sinh học hiếu khí là rất cần thiết. Từ đó ta có thể tìm ra loại giá thể thích hợp nhất trong việc làm giá thể dính bám của công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt để chất lượng nước thải này đạt tiêu chuẩn cho phép. 1.3. Mục đích yêu cầu của đề tài Đánh giá so sánh khả năng xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học bám dính hiếu khí với giá thể là xơ dừa và dây cước nhựa được bó lại có đường kính d = 2,5 mm, chiều cao h = 15 mm. 1.4. Nội dung nghiên cứu Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sinh hoạt sau khi lấy từ chung cư Ngô Tất Tố, phường 25, quận Bình Thạnh. Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với nhiều chế độ thủy lực khác nhau để tìm ra khoảng nồng độ xử lý tối ưu nhất đối với từng loại giá thể nghiên cứu. Đưa ra các số liệu mà giá thể có khả năng xử lý đối với loại nước thải sinh hoạt. 1.5. Phương pháp nghiên cứu Xây dựng mô hình mô phỏng bể xử lý với kích thước nhỏ đặt trong phòng thí nghiệm. Vận hành mô hình mô phỏng với giá thể là xơ dừa và cước nhựa theo các chế độ tải trọng khác nhau. Kiểm nghiệm các đặc tính ô nhiễm của nước thải trước và sau xử lý để đánh giá hiệu quả xử lý. Các chỉ tiêu cần kiểm tra thường xuyên là COD, pH, SS 1.6. Phạm vi nghiên cứu Mô hình trong phòng thí nghiệm. Ứùng dụng đối với bể sinh học hiếu khí. p dụng cho loại nước thải sinh hoạt. [...].. .Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Chương 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2.1 Tổng quan vể nước thải sinh hoạt 2.1.1 Khái quát về hiện trạng nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh các nhân…chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các... phần sinh học: nấm men, nấm mốc, tảo, vi khuẩn… Hình 3.1 sơ đồ minh họa về thành phần vật lí và hóa học nước thải sinh hoạt 2.2 Tổng quan về các phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt: Các loại nước thải đều chứa tạp chất gay ô nhiễm rất khác nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến những loại chất khó tan hoặc tan được trong nước, xử lí nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước hoặc thải. .. sạch nước triệt để và chuan bò đổ vào nguồn 2.3 Các vi sinh vật tham gia vào quá trình xử lý nước thải mỗi loại nước thải thường có những vi sinh vật đặc trưng riêng, phụ thuộc chủ yếu vào thành phần vật chất có trong nước thải Phần lớn vi sinh đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa, chúng có tác dụng làm giảm chất hữu cơ trong nước thải, đồng thời giúp ổn đònh nồng độ chất hữu cơ trong. .. cho nước thải thực tế để đánh giá đúng tỷ lệ trao đổi Hình 2.9 Phác họa sục khí bề mặt bằng chổi quay d Phin lọc nhỏ giọt SVTH: Võ Minh Mẫn 25 MSSV: 105111041 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Phin lọc nhỏ giọt là một trong các quá trình sinh trưởng liên kết phổ biến nhất Trong hệ thống này, sinh khối không lơ lửng như trong quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính hoặc hồ sục khí mà hầu hết các vi sinh. .. bùn sinh học Tách các chất hữu cơ không được xử lí bằng các phương pháp hóa học thông Hấp thụ thường hoặc bằng phương pháp sinh học Nó cũng được dùng để tách kim loại nặng khử chlorine của nước thải trước khi xả vào nguồn Khử trùng: - Bằng Clo Phá hủy chọn lọc các vi sinh vật gây - Bằng ClO2 bệnh - Bằng BrCl2 SVTH: Võ Minh Mẫn 17 MSSV: 105111041 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn - Bằng Ozon - Bằng. .. hóa và làm giảm hiệu suất xử lý nước thải SVTH: Võ Minh Mẫn 33 MSSV: 105111041 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Trong nước thải có rất nhiều loại vi sinh vật khác nhau: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xoắn thể, xạ khuẩn, virus, thực khuẩn thể nhưng chủ yếu là vi khuẩn Đặc biệt nước thải sinh hoạt của các xí nghiệp chế biến thực phẩm, rất giàu các chất hữu cơ, vì vậy số lượng vi sinh vật trong nước. .. lượng nước thải thay đổi nhiều, nên thiết kế hệ thống với nhiều bể lắng và bể sục khí Số lượng bể phụ thuộc vào lượng nước thải Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính đơn giản SVTH: Võ Minh Mẫn 18 MSSV: 105111041 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Lượng tạp chất hữu cơ còn lại sau quá trình xử lý sơ bộ do lắng, lọc và tuyển nổi chảy vào bể phản ứng trong đó có chứa các vi sinh vật (bùn hoạt tính) và. .. hoàn nước thải sau bể lắng Sự cần thiết phải tuần hoàn phụ thuộc vào mức độ bẩn của nước thải và lượng oxy đến sinh khối Phải thực hiện tuần hoàn khi BOD5 của nước thải cần xử lý vượt quá mức 500mg/l Giống như các hệ thống xử lý sinh học khác, nhiệt độ thấp làm giảm khả năng phân hủy sinh học của phin lọc nhỏ giọt những vùng lạnh có thể phải che phủ kín các phin này Hiệu quả khử BOD5 phụ thuộc nhiều vào... tạp chất cơ học không tan ra khỏi nước thải bằng cách gạn lọc, lọc, lắng SVTH: Võ Minh Mẫn 13 MSSV: 105111041 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.s Lâm Vĩnh Sơn Các công trình xử lí trong phương pháp cơ học gồm có: song chắn rác, bể lắng cát, bể vớt dầu, mỡ, bể lắng, bể lọc, … và mỗi công trình đơn vò này đều có nhiệm vụ khác nhau và hỗ trợ nhau để loại bỏ các tạp chất cơ học tương ứng trong nước thải Bảng 2.2:... trình cơ học trong xử lí nước thải Các công trình ng dụng Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng Nghiền rác Bể điều hòa Lắng Lọc Màng lọc Vận chuyển khí Bay hơi và bay khí Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS Tách các cặn lắng và nén bùn Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau xử lí sinh học hoặc hóa học Tương tự như quá trình lọc, tách . HỌ VÀ TÊN: Võ Minh Mẫn MSSV: 105111041 NGÀNH: Công nghệ sinh học LỚP: 05DSH 1. Đầu đề Luận văn tốt nghiệp: - Nghiên cứu và đánh giá xử lí lọc sinh học bằng giá thể xơ dừa và day cước nhựa. nước thải, trong đó loại nước thải chúng ta quan tâm là nước thải sinh hoạt. Với đặc tính tơi xốp, xơ dừa có khả năng làm giá thể cho vi sinh vật dính bám trong quá trình xử lý nước thải sinh hoạt. 9 nhựa làm giá thể trong xử lý sinh học hiếu khí là rất cần thiết. Từ đó ta có thể tìm ra loại giá thể thích hợp nhất trong việc làm giá thể dính bám của công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt