Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn về nghiên cứu mô hình thực nghiệm xử lý nước thải bằng phương pháp lọc sinh học
THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Nghiên cứu mơ hình thực nghiệm xử lý nƣớc thải sinh hoạt phƣơng pháp lọc sinh học (TL; 5) PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN TỔNG QUAN 2.I Sơ lƣợc tình trạng nhiễm ảnh hƣởng nƣớc thải môi trƣờng xung quanh sức khỏe ngƣời 2.II Phân loại nƣớc thải nguồn gốc gây ô nhiễm 2.II.1 Phân loại nƣớc thải 2.II.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm 2.II.2.1 Nƣớc thải sinh hoạt 2.II.2.2 Nƣớc thải công nghiệp 2.II.2.3 Nƣớc thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp 2.II.2.4 Sự ô nhiễm nƣớc từ bãi rác chất thải rắn 2.II.2.5 Nƣớc thải từ bệnh viện 2.III Tổng quan phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằ đƣờng sinh học 2.III.1 Điều kiện nƣớc thải xử lý sinh học 2.III.2 Ngun lý q trình ơxy hố sinh học 2.III.3 Tác nhân sinh học trình xử lý 2.III.4 Các phƣơng pháp sinh học xử lý nƣớc thải hình thức xử lý nƣớc thải 2.III.4.1 Các phƣơng pháp sinh học xử lý nƣớc thải 2.III.4.2 Các hình thức xử lý sinh học nƣớc thải CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Mục đích đề tài II Đối tƣợng nghiên cứu II 2.1 Nƣớc thải II 2.2 Mơ hình II.I.2.1 Ngun lý hoạt động mơ hình ( hệ thống ) THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN II.3 Phƣơng pháp nghiên cứu II.3.1 Phƣơng pháp xác định số lƣợng sinh vật CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN III.1 Chất lƣợng nƣớc thải trƣớc xử lý III.2 Kết phân tích tiêu đầu mơ hình III 2.1 Chỉ tiêu vi sinh vật KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Nước tài sản chung nhân loại, bốn nhân tố tạo nên mơi trường, có vai trò quan trọng việc đảm bảo sống người sinh vật Khơng có nước sống muôn loại hành tinh tồn Con người khai thác từ nguồn tự nhiên sử dụng cho nhiều mục đích khác phục vụ ăn uống sinh hoạt người, nước dùng cho mục dích hoạt động nông nghiệp, cho sản xuất công nghiệp, cho hoạt động giao thơng, cho nhiều hình thức dịch vụ Nước sử dụng cho mục đích lại thải lại vào nguồn nước nơi mà người khai thác cho mục đích sử dụng Tất hoạt động thiếu quản lý hay hiểu biết dẫn đến tình trạng nhiễm nguồn nước nhiều lúc, nhiều nơi trở nên trầm trọng Nước có vai trị quan trọng sống nước vô tận Khoảng 97% khối lượng nước bề mặt trái đất nước mặn có phần nhỏ nguồn nước ngọt, người khai thác phần nhỏ lượng nước phục vụ cho nhu cầu Nguồn nước vốn hạn chế nhu cầu ngày tăng người mà nhiều khu vực kể nước mặt lẫn nước ngầm bị THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN nhiễm nghiêm trọn: nước thải khơng xử lý từ nhà máy, xí nghiệp, từ loại dịch vụ từ khu vực đô thị thải vào nguồn nước nhận Đã có nhiều ví dụ nhiễm nước số khu vực giới, đặc biệt đô thị khu công nghiệp lớn Ở Việt Nam bảo vệ tài nguyên nước bị cạn kiệt tránh ô nhiễm gây ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng vấn đề xã hội quan tâm nhiều Đã có nhiều sách áp dụng nhằm bảo vệ nguồn nước, ngăn chặn hành vi gây ô nhiễm nguồn nước Nhiều công nghệ nghiên cứu áp dụng nhằm làm lại nước thải sinh hoạt hay sản xuất đê tái sử dụng lại cho múc đích khác Để góp phần nghiên cứu giải pháp cơng nghệ nhằm làm nước ô nhiễm sở tái sử dụng nước, bảo vệ nguồn nước nhận, bảo vệ chất lượng nước thuỷ vực gần khu vực dân cư, lựa chọn đề tài nghiên cứu mơ hình thực nghiệm có tên là: “Nghiên cứu mơ hình thực nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp lọc sinh học” Mục tiêu đề tài nghiên cứu là: - Tìm hiểu số trình lọc sinh học - Tìm hiểu nghiên cứu sử dụng mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt theo phương pháp Nhật (Natural circulation system- NCS) áp dụng điều kiện Việt Nam: - Nguồn gốc hệ thống NCS - Nguyên lý, cấu tạo chức phận hệ thống - Kết thực nghiệm - Đề xuất hướng nghiên cứu tương lai THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN PHẦN TỔNG QUAN 2.I Sơ lƣợc tình trạng nhiễm ảnh hƣởng nƣớc thải môi trƣờng xung quanh sức khỏe ngƣời Nước nhân tố thiếu hoạt động tất hệ sinh thái bao gồm ngươì Chất lượng nước yếu tố định việc sử dụng nước cho mục đích Nếu chất lượng nước so với yêu cầu sử dụng tức nước bị nhiễm Vì người ta xây dựng loại tiêu chuẩn để quy định chất lượng nước cho mục đích sử dụng khác nhau, thí dụ nước dùng cho uống, nước dùng cho sinh hoạt, nước dùng cho nước cấp, nước nông nghiệp, cơng nghiệp Nói chung người ta sử dụng thơng số tính chất vật lý, hốhọc sinh học để biểu tính chất nước, thí dụ: chất lượng vật lý: độ trong, độ đục, độ màu chất lượng hố học: pH, oxy hồ tan (DO), BOD (nhu cầu oxy sinh hoá), COD (nhu cầu oxy hoá học), kim loại chất lượng sinh học: số lương khuẩn loại Khi nước chịu tác động chất bẩn từ hoạt động tự nhiên hay nhân tạo, chất lượng nước xấu đị so với yêu cầu hay so với tiêu chuẩn quy định, nước trở thành bị nhiễm Nước nhiễm nước có tiêu lệch với tiêu chuẩn, thí dụ: pH vượt giới hạn 6-8,5 BOD5 lớn mg/L hàm lượng dầu vượt lượng Coliorm vượt q nước khơng đủ tiêu chuẩn để làm nước cấp cho sinh hoạt Trong nhiều thập kỷ gần đây, thiếu hiểu biết thiếu biện pháp quản lý nhiều nơi giới Việt nam số nguồn nước, bao THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN gồm nước mặt nước ngầm bị ô nhiễm nhiều chất ô nhiễm khác từ nguồn ô nhiễm khác Chúng ta biết rắng 3/4 bề mặt trái đất nước (khoảng 1,4 tỷ km3) có phần nhỏ nước bao gồm nước mặt (sơng, ngịi , hồ , ao ) nước ngầm chứa tầng địa Con người khai thác nước phục vụ cho nhu cầu Theo số liệu thống kê 73% lượng nước dùng cho sản xuất nông nghiệp, 21% dùng cho sản xuất công nghiệp 6% dùng cho sinh hoạt người Lượng nước vốn chịu ô nhiễm nghiêm trọng hoạt động người gây dẫn đến kết làm ảnh hưởng đến chất lượng nước Thay đổi giá trị pH nước ô nhiễm H2SO4 , HN03, NaOH,…, pH thay đổi có nghĩa chất lượng nước bị thay đổi Tăng hàm lượng ion kim loại nặng nước tự nhiên, trước hết là: Pb, Cu, Zn PO42- , NO3- , NO2- Tăng hàm lượng muối nước bề mặt nước ngầm chúng vào mơi trường nước nước thải, từ khí thải từ chất thải rắn Tăng hàm lượng hợp chất hữu cơ, đặc biệt chất khó bị huỷ đường sinh học ( chất hoạt động bề mặt dạng DBSA, chất loại POP hay PAH ) Giảm nồng độ oxy hoà tan nước làm giảm lượng oxy nước dùng cho hoạt động thuỷ sinh Giảm độ nước dấn đến ngăn cản truyền ánh sáng vào nước, dẫn đến làm giảm phản ứng quang hợp thực vật nước Nước thải bị ô nhiễm thải vào môi trường làm thay đổi đặc tính nước tự nhiên đẫn đến ảnh hưởng tới đời sống loài sinh vật có người Việc bảo vệ không tốt tài nguyên nước nguyên nhân dẫn đến hàng năm khoảng 2/3 dân số giới không cấp nước có 4,6 triệu trẻ em tuổi bị chết bệnh tật nước sinh hoạt khơng THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Nước thải sinh hoạt có chứa nhiều hợp chất hữu dễ hay khó phân huỷ hệ vi sinh vật đa dạng có tất vi sinh vật hiếu khí, yếm khí, virút gây bệnh, vi sinh vật gây bệnh đặc biệt bệnh truyền nhiễm , tiêu hoá (tả , lỵ ) Theo tổ chức Y tế giới (WHO) nước phát triển có tới 60% dân số thiếu nước để sử dụng 80% bệnh tật có liên quan đến nguồn nước bị nhiễm bẩn Trên giới, ngày có 25.000 người, năm có 25 triệu trẻ em bị chết phải dùng nước bẩn Nguyên nhân bệnh tả bệnh phổ biến nguồn nước bị nhiễm bẩn Thương hàn bệnh lan truyền qua đường uống 2.II Phân loại nƣớc thải nguồn gốc gây ô nhiễm 2.II.1 Phân loại nƣớc thải Nước thải nước sau sử dụng thải vào nguồn tiếp nhận nước thải Một cách phân loại nước thải phân loại nước thải theo nguồn gốc phát sinh chúng, sở việc lựa chọn biện pháp để quản lý công nghệ xử lý thích hợp Theo cách phân loại này, có loại nước thải sau : Nước thải sinh hoạt: Là nước thải thải từ khu dân cư, khu hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học sở tương tự khác Nước thải công nghiệp va dịch vụ: Là nước thải thải từ q trình cơng nghệ hay dịch vụ có sử dụng nước thành phần nước thải phụ thuộc vào công nghệ hay dịch vụ Nước thải sản xuất nông nghiệp : Thường nước tưới tiêu trồng trọt hay nước khu vực nuôi trồng : Chất hưũ cơ, phân hoá học, thuốc trừ sâu Nước thải bệnh viện : Số lượng vi sinh vật lớn đa dạng, nhiều vi sinh vật gây bệnh đặc biệt bệnh truyền nhiễm hoá chất độc hại, nguy hiểm có phóng xạ THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Nước từ hoạt động thương mại chợ chứa nhiều chất hữu rác Nước mưa nhiễm bẩn: Độ ô nhiễm nước mưa phụ thuộc vào môi trường không khí, bề mặt ku vực có nước chảy tràn 2.II.2 Nguồn gốc gây ô nhiễm 2.II.2.1 Nƣớc thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt đô thị đông dân nơi có nguồn nước thải lớn Nước thải từ hộ gia đình với bể tự hoại nhà cầu chưa đạt tiêu chuẩn vệ sinh, nước thải chứa thức ăn thực phẩm ôi thiu làm ô nhiễm nguồn nước Hiện nay, Hà Nội thành phố có mật độ dân số cao, hệ thống sở hạ tầng nghèo nàn, đa số đời sống nhân dân nghèo, chỗ chật chội, cơng trình phụ khơng hợp vệ sinh, nước thải thải vào hệ thống cống không mở rộng sửa chữa nên dẫn đến việc ô nhiễm trầm trọng nước hệ thống cống nước thải Và đặc biệt nghiêm trọng gặp tình trạng ngập lụt mưa lũ: nước thải thành phố ô nhiễm vi khuẩn, vi trùng, vi rút gây bệnh cho người từ cống rãnh lan rông khắp địa bàn thành phố gây nhiều vấn đề vệ sinh môi trường cảnh quan 2.II.2.2 Nƣớc thải công nghiệp Trong nước thải cơng nghiệp phụ thuộc loại hình cơng nghiệp có chất độc hại kim loại nặng, chất hữu cơ, vô cao Hàm lượng BOD, COD cao làm giảm lượng oxy hoà tan nước dẫn đến làm ảnh hưởng đến hệ sinh thái thuỷ vực Một số nhà máy xí nghiệp có hệ thống xử lý nước thải trang thiết bị cơng nghệ cũ kỹ khơng có tiền bảo trì , nước thải sau xử lý cịn cịn nhiều thơng số chưa đạt tiêu chuẩn cho phép Các chất hợp chất hữu nước thải cơng nghiệp đa dạng, thí dụ chất tẩy rửa tổng hợp, glixerin dầu thực vật từ xí nghiệp sản xuất bột giặt, nước thải từ nhà máy chế biến lương thực – thực phẩm nhà máy bia, rượu bao gồm nhiều hợp chất hữu có nguồn gốc động thực vật, phân huỷ môi trường tự nhiên, dễ thối rữa gây nhiễm THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN mùi màu, có đặc trưng trị số BOD cao Các nhà máy xí nghiệp dệt nhuộm thải mơi trường ngồi xơ sợi, xút axit, cịn có nhiều hợp chất màu, chất trợ nhuộm, chất tảy hợp chất khó phân huỷ độc với mơi trường thuỷ sinh Nước thải ngành dệt nhuộm có đặc trưng giá trị COD cao Công nghiệp giấy bột giấy thải nước thải có chứa nhiều chất xơ sợi từ tre gỗ nứa, hợp chất dạng lignin khó phân huỷ, chất hữu khác độc cho môi trường, biểu qua giá trị BOD , COD cao 2.II.2.3 Nƣớc thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp Nước từ cánh đồng, vườn hoa mang theo lượng lớn chất bảo vệ thực vật Các loại phân bón hóa học hay phân động vật bón cho đồng rộng theo nước mưa chảy tràn gây ô nhiễm nguồn nước, thí dụ làm giàu amoni phospho nước thải nên gây tình trạng phì dưỡng (nồng độ nitơ photpho cao, làm phát triển mạnh loại tảo nước) cho ao, hồ Đặc biệt thuốc trừ sâu, diệt cỏ chứa chất hữu kim loại có độc tính cao người động vật Trong nước thải từ hoạt đọng nông nghiệp cịn có nước thải từ chuồng trại chăn ni chứa nhiều phân động vật gây ô nhiễm hữu ô hiễm mùi màu cho nguồn nước nhận Việt nam ô nhiễm trầm trọng lượng phân bón, thuốc trừ sâu sử dụng với lượng lớn để đạt suất trồng cao 2.II.2.4 Sự ô nhiễm nƣớc từ bãi rác chất thải rắn Khi mưa, nước mưa trôi chất thải rắn bãi rác vào nguồn nước mặt đồng thời chất bẩn bị ngấm xuống nước ngầm gây ô nhiễm ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt nước ngầm Hiện Việt nam bãi rác chưa thiết kế tiêu chuẩn nên nước rác từ nơi đổ rác không thu gom xử lý, dẫn đến việc nước rác làm ô nhiễm nguồn nước đất Nước rác chứa nhiều chất ô nhiễm hữu vơ có độc tính cao cho người hệ sinh thải nguồn nước nhận Tính trung bình ngày người thải 0,5 kg chất thải rắn từ lượng rác chưa đưa đến bãi rác tồn đọng đường phố góp phần đáng kể cho nhiễm mơi THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN trường Các rác thải độc hại nhà máy hay bệnh viện không phân loại xử lý nguồn ô nhiễm nguy hiểm 2.II.2.5 Nƣớc thải từ bệnh viện Nước thải từ bệnh viện nước thải chứa nhiều hố chất, bệnh phẩm vi trùng khơng qua xử lý mà thải cống rãnh chung nguồn ô nhiễm nguy hiểm độc hại không cho nguồn nước nhận mà cho người động thực vật Tại Việt nam nhiều nguyên nhân có ngun nhân kinh phí hạn hẹp nên bệnh viện lắp đặt hệ thống xử lý nước thải, cá biệt có trạm xử lý lại bị hạn chế kinh phí để trì hoạt động sửa chữa Do nước thải bệnh viện nguồn ô nhiễm đáng kể 2.III Tổng quan phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằ đƣờng sinh học Về nguyên tắc Phương pháp xử lý sinh học dựa sở sử dụng trình hoạt động sống vi sinh vật để phân huỷ chất ô nhiễm nước thải Quá trình hoạt động sống vi sinh tự nhiên q trình trao đổi chất để trì sống vi sinh tự nhiên Trong trao đổi chất vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ, số khoáng chất nước số trường hợp với nguồn ơxy khơng khí thải làm nguồn dinh dưỡng để chuyển hoá thành lượng kết phản ứng sinh hố khí thải CO2, nước tạo vi sinh vật mới, làm tăng sinh khối quần thể vi sinh vật Quá trình thực chất trình oxyhoá sinh học Đồng thời, lượng chất hữu bị tiêu thụ cho trình trao đổi chất nên nồng độ chất hữu giảm kết nước thải làm vi sinh vật 2.III.1 Điều kiện nƣớc thải xử lý sinh học Để cho q trình chuyển hố vi sinh xẩy đươc vi sinh vật phải tồn đươc môi trường xử lý Muốn nước thải xử lý sinh học phải thoả mãn điều kiện sau: THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN - Nước thải khơng có chất độc với vi sinh vật kim loại nặng, dẫn xuất phenol cyanua, chất thuộc loại thuốc trừ sâu diệt cỏ, nước thải khơng có hàm lượng axit hay kiềm cao quá, không chứa dầu mỡ - Trong nước thải hàm lượng chất hữu dễ phân huỷ so với chất hữu chung phải đủ lớn, điều thể qua tỷ lệ giá trị hàm lượng BOD / COD 0,5 2.III.2 Ngun lý q trình ơxy hố sinh học Cơ chế q trình Q trình ơxy hố sinh hố chất hữu mơi trường nước thải q trình phân huỷ chất hữu vi sinh vật Qúa trình gồm ba giai đoạn, diễn với tốc độ khác có quan hệ chặt chẽ với -Giai đoạn khuyếch tán chất hữu từ nước thải tới bề mặt tế bào vi sinh vật Tốc độ giai đoạn quy luật khuyếch tán trạng thái thuỷ động môi trường định -Giai đoạn chuyển chất hữu qua màng bán thấm tế bào chênh lệch bên bên tế bào -Giai đoạn chuyển hoá sinh hoá chất tế bào vi sinh vật, để tạo lượng, tổng hợp tế bào tạo chất 2.III.3 Tác nhân sinh học trình xử lý Vai trị chủ yếu q trình xử lý sinh học vi sinh vật Hệ vi sinh vật nước nói chung nước thải nói riêng đa dạng phong phú, phụ thuộc vào chất nước nước thải điều kiện mơi trường Thường nước thải có chứa nhiều lồi: vi khuẩn, nguyên sinh động vật, protoza Vi sinh vật tham gia vào trình xử lý nước thải sử dụng chủ yếu hai dạng: bùn hoạt tính màng màng sinh học THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Chiều cao lớp vật lọc bể lọc khoảng 1,2 m Tải trọng nước thải bể thấp 0,5 1,5 m3 nước / m3 Hiệu suất xử lý nước thải theo BOD > 90% c Tháp lọc sinh học : Nước thải tưới lên mặt bể nhờ hệ thống phân phối Cấp khí cưỡng hệ thống thơng gió từ đáy tháp Lượng khí cấp khoảng 12 m3 / m3 nước thải - Vật liệu lọc thường loại cuội , đá có đường kính 40 70mm Có tải trọng thuỷ lực cao : 10 20 m3 nước / m3 mặt bể lọc c Đĩa lọc sinh học : Vật liệu lọc gồm nhựa lớn lắp trục thành lớp bề mặt đĩa có lớp màng sinh vật dày từ mm Khi đĩa quay đảm bảo cung cấp oxy tiếp xúc với nước thải Quá trình trao đổi chất diễn bề mặt đĩa Sinh khối dư thừa sau trao đổi chất tách bể lắng Tải trọng thuỷ lực:10m3 nước thải/m3vật liệu lọc / ngày Tiêu hao lượng thấp (do thiết bị khí đơn giản) Trên giới phương pháp làm nước thải sinh học sử dụng rộng rãi Dựa nguyên lý phương pháp làm sinh học, với tác nhân oxy hố sinh học vi sinh vật có bùn hoạt tính màng sinh vật ,có nhiều loại cơng trình thiết bị xử lý đưa nhằm nâng cao hiệu suất làm sạch, rút ngắn thời gian làm @ Phin lọc sinh học nhúng chìm Phương pháp doV.D.Mtredlisvili,V.B.Trantribadze K.V.Trkuaselidze Phin lọc sinh học nhúng chìm hoạt động theo nguyên lý làm việc đĩa sinh học.Các tác giả tìm cách nâng cao hiệu sử dụng thiết bị cách phun nước thải lên đĩa, đồng thời lắp thêm túi gió gốm có THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN thành mỏng phẳng, lắp phía rìa mép đĩa hai đĩa Số lượng túi gió nhiều Khi trục quay, đĩa quay theo chiều kim đồng hồ nước tiễp xúc với oxy oxy hoá nước thải diễn Thiết bị đảm bảo cung cấp oxy cho trình làm việc đẩy mạnh tốc độ oxy hố nước thải @ Phin lọc sinh học kiểu tang trống Phương pháp A.Kondrattrev,I.Kraxnoborovko,A.Parianov Phin lọc kiểu tang trống cấu tạo gồm tang trống lắp nghiêng góc 450-600 theo trục ngang, đặt thùng Tác nhân làm màng sinh học Màng sinh học phát triển bề mặt bên bên khe hở ống, chất tải rỗng xốp,phía bên tang trống.Màng thực trao đổi chất với chất bẩn nước thải,đến độ dày màng sinh học rơi xuống làm tăng tốc độ phát triển cho phần màng cịn bám lại Vì phin lọc tang trống nâng cao hiệu làm nước thải có lắng đọng chất lơ lửng màng sinh học dư thừa CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1 Mục đích đề tài Có nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt loại nước có chứa nhiều chất hữu dễ phân huỷ Một phương pháp lọc sinh học Lọc sinh học có nhiều dạng cải biên khác Một cải biên lọc sinh học theo nguyên lý tuần hoàn tự nhiên tác giả Nhật Bản Mục đích đề tài kiểm chứng phương pháp Xử lý nước thải phương pháp lọc sinh học theo phương pháp tuần hoàn tự nhiên Nhât xem khả áp dụng Việt nam II Đối tƣợng nghiên cứu II 2.1 Nƣớc thải THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Nước thải lấy mương trước cổng Viện hoá học công nghiệp ( Cầu Diễn – Từ Liêm – Hà Nội ) có nguồn gốc từ khu dân cư tập thể Viện hoá Nước thải có phần nước thải mang đặc trưng nước thải công nghiệp hoạt động sản xuất nhỏ khu vực lẫn vào II 2.2 Mơ hình Như nói phương pháp xuất phát năm gần từ Trường Nông nghiệp thuộc Đại học Tơng hợp Tokyo, Nhật Mơ hình Nhật gọi hệ thống Shimato – gawa Ở họ ứng dụng phương pháp thành công để xử lý nước sông hồ Hiện nay, chúng tơi tiến hành nghiên cứu mơ hình phịng thí nghiệm với vật liệu hỗn hợp: số mang từ Nhật số thay vật liệu Việt Nam II.I.2.1 Nguyên lý hoạt động mơ hình ( hệ thống ) Mơ hình chất mơ hình lọc sinh học các tầng lọc tĩnh hoạt động xử lý nước thải dựa vào khả phân huỷ hợp chất hữu chủng vi sinh vật hiếu khí yếm khí nước thải Hệ vi sinh vật hỗn hợp hiếu khí yếm khí tăng trưởng sinh khối bề mặt môi trường sống (vật liệu) sử dụng làm vật liệu lọc bể hệ thống Vào Ra 45 cm cm 16 cm Hệ thống bể lọc theo mơ hình gồm dãy bể có chức hoạt động khác thể hình vẽ sau đây: THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Hình Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Nước thải Nước vào L S P L L L S S P L S L1 P L2 Thùng1 D W P B C sục khí sục khí A C H Thùng2 Thùng Thùng4 Thùng Như chúng tơi nói hệ thống bắt nguồn từ Nhật số vật liệu đem thử nghiệm Việt Nam lại số thay vật liệu Các chữ viết tắt cột thể loại vật liệu lọc khác sau: PL1 – ống nhựa PL2 – Quả bóng nhựa BC – Than hoạt tính có thấm chitosan (Vật liệu chúng tơi sử dụng vật liệu Nhật) CH – Than hoa ( than củi ) LS - Đá vôi qua xử lý DW – Gỗ mục PA - Đất mang tính axít Vật liệu vật liệu khai thác Việt Nam Mục đích sử dụng mơ hình khn khổ luận án nghiên cứu tìm điều kiện thích hợp điều kiện nước thải sinh hoạt điều kiện khí hậu Việt Nam Và sở ứng dụng để xử lý nước sông hồ Việt Nam Các chức bể khác hệ thống bao gồm: THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Bể : Bể bể lắng tiến hành điều kiện yếm khí ( khơng sục khí ) Khi bể xẩy trình kết tủa ion kim loại nặng Chúng giữ lại bề mặt dạng sunphua kim loại nước thải sinh hoạt có nhiều hợp chất chứa (S ) Tại bể khả oxy hố khử thấp lượng oxy hồ tan thấp Trong bể vi sinh vật yếm khí tồn sống bề mặt cầu nhựa để tạo khí sulphua dùng để kết tủa kim loại Bể : Bể có chức khử Nitơ dựa nguyên lý sử dụng vật liệu nghèo (đói) nitơ chúng hút hay tiêu thụ nitơ có nước thải Vật liệu để khử nitơ vật liệu dạng gỗ hay cành vùi đất thời gian định trở thành vật liệu thiếu nitơ Bể : Bể có chức xử lý chất hữu BOD, COD thông qua hoạt động vi sinh vật bám phát triển giá thể nhân tạo gọi than sinh học “ Bio – charcoal” than hoạt tính có thấm hoạt chất tăng cường hoạt động sinh học vi sinh, trường hợp chitosan Chitosan loại polime có nguồn gốc tự nhiên rẻ tiền, dễ chế biến Chitosan sản phẩm axetyl hoá chitin – loại chât tách từ vỏ loài động vật giáp xác cua, tôm Than hoạt tính tẩm chitosan sử dụng bể nhằm tạo môi trường sống cho quần thể vi sinh vật ưa ăn chất hữu có nước thải (BOD COD) sống chitosan với hình thái hang ổ lỗ xốp khác bề mặt than, chúng nhân lên nhiều lần kết thúc đẩy trình phân huỷ hợp chất hữu Nước thải qua cột có nồng độ BOD, COD giảm đáng kể Bể : Bể sử dụng đất axít nặn thành viên nhỏ sấy khô để giảm nồng độ ion phốt pho, thường phốt tồn dạng PO43- Bể có chức xử lý phospho Bể 5: Bể sử dụng than hoạt tính để vi xử lý mầu mùi nước thải xử lý bể phía Vật liệu thiết bị - Vật liệu : THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Quả bóng nhựa Ống nhựa dài Gỗ mục Đá vôi qua xử lý Than sinh học ( Bio- charcoal ) Than Đất axít -Thiết bị : Máy bơm nước Máy nén khí Các thùng nhựa có dung tích khoảng 10 lít II.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Vì mục tiêu đề tài đánh giá khả áp dụng mơ hình điều kiên nước thải khí hậu Việt nam nên đề tài tiến hành xem xét hai loại thông số sau đây: phát triển quần thể vi sinh vật thông qua đếm số lượng vi sinh vật thay đổi chất lượng nước thải thơng qua phân tích COD,BOD số thơng số khác II.3.1 Phƣơng pháp xác định số lƣợng sinh vật @ Nguyên lý : Mẫu xác định phịng thí nghiệm cách đếm số khuẩn lạc môi trường thạch đĩa MPN (The Most Probable Number) @ Dụng cụ hoá chất : Đĩa petri, Micopipet, ống nghiệm, que gạt, nước cất phải tiệt trùng 1210 C 15 phút Đèn cồn cồn 960 C Môi trường nuôi cấy Pepton 5g Dịch nấm men 2,5 g Glucose 1g THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Agar Nước cất 15g 1lít Tất trộn sau chỉnh PH = 0,2 ( tốt PH= ) sau tiệt trùng 1210 C 15 phút @ Trình tự tiến hành : Q trình ni cấy khuẩn lạc phải thực buồng cấy vô trùng Mẫu pha lỗng nước cất vơ trùng tuỳ theo độ pha loãng 10 -1 , 10-2 , 10-3 dùng pipet vơ trùng lấy ml dung dịch pha lỗng nồng độ thích hợp nhỏ lên mặt hộp petri sau đổ mơi trường thạch lên (đổ 1/3 chiều cao đĩa) trì mơi trường 44 46 o C Thời gian đổ đĩa mẫu mẫu cuối không 20 phút , để mặt thạch se lại lật ngược đĩa dùng băng dính dán xung quanh nắp hộp đem nuôi tủ ấm 37 0C 48 Số lượng khuẩn lạc mẫu nghiên cứu đếm tính theo cơng thức : N = a 100 n N - Số khuẩn lạc có 100 ml mẫu phân tích có khả tạo thành MPN môi trường phân lập n - Độ pha loãng mẫu a - Số MPN đếm bề mặt đĩa thạch Chọn nồng độ pha loãng mẫu cho tổng số vi sinh vật đĩa nằm khoảng 30 300 vi sinh vật II.4.1 Các tiêu phân tích PH Nhiệt độ Cặn lơ lửng Hàm lượng ơxi hồ tan Nhu cầu ơxi sinh hố Nhu cầu ơxi hố học THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN II 4.2 Phương pháp xác định Hàm lượng ơxi hồ tan (DO): Đo máy đo TOA Phương pháp xác định vi sinh vật: Theo phương pháp MPN (The most probable number) Phương pháp xác định COD: Phương pháp Kalibicromat (K2Cr2O7) Phương pháp xác định BOD5: Theo TCVN 5945 - 1995 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN III.1 Chất lƣợng nƣớc thải trƣớc xử lý Nước thải mương trước cổng viện hoá nước thải sinh hoạt từ khu dân cư tập thể cán công nhân viên Viện hoá (Cầu Diễn Từ Liêm Hà Nội) có phần lẫn với nước thải mang đặc trưng nước thải công nghiệp hoạt động sản xuất nhỏ lẫn vào Chúng nghiên cứu chạy mơ hình vịng ba tháng từ tháng đến cuối tháng năm 2001 Chúng thường lấy mẫu vào buổi sáng lấy can nhựa 20lít ngày lấy lần, sau đưa phịng thí nghiệm Trung tâm bảo vệ mơi trường an tồn hố chất – Viện hố học cơng nghiệp Vì mơ hình thực nghiệm chúng tơi triển khai nghiên cứu phịng thí nghiệm hạn chế thời gian kinh phí nên luận văn tập chung phân tích đánh giá tiêu đặc trưng nước thải Kết khảo sát thành phần nước thải trước xử lý biểu bảng Số Thông số Đơn vị Giá trị Mầu Đen Mùi Thối Nhiệt độ PH SS TT C 21-25 7-8 mg/l 520 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN DO mg/l 1,2-2,0 BOD5 mg/l 46,7-92 COD mg/l 280-370 Tổng vi khuẩn MPN/100ml 2,6.1063,3.106 Từ bảng ta thấy nước thải có hàm lượng BOD = 92mg/l, COD = 370mg/l SS = 520mg/l, DO = 1,2-2,0mg/l vượt tiêu chuẩn Việt Nam cho phép đối vơi nước thải loại B (BOD5 =50mg/l, COD = 100mg/l, SS = 100mg/l) Chất lượng nước ảnh hưởng đến trình tự làm nước III.2 Kết phân tích tiêu đầu mơ hình Chúng tơi tiến hành chuẩn bị vật liệu chạy mơ hình tuần để mơ hình ổn định với thời gian lưu nước 12 với lưu lượng nước 8ml/1phút (11,52ml/1ngày) Sau tiến hành phân tích chất lượng nước đầu Đơn vị thời gian để chạy mơ hình tuần vật liệu lọc mơ hình thời gian đầu chưa ổn định dẫn tới nồng độ BOD, COD nước hoạt động không ổn định Sự thay đổi nồng độ chất gây ô nhiễm 3-4 ngày không rõ ràng III 2.1 Chỉ tiêu vi sinh vật Thường nước thải sinh hoạt số lượng vi sinh vật phong phú đa dạng điều kiện làm luận văn có hạn nên chúng tơi tiến hành phân tích tổng vi khuẩn trước sau xử lý Kết tổng vi khuẩn thể bảng Bảng 2: Số lượng tổng vi khuẩn đầu đầu vào (tế bào/100ml) Tuần thứ Đầu vào Đầu 2.600.000 580.000 4.130.000 620.000 3.350.000 410.000 2.400.000 440.000 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN Qua bảng cho ta thấy tổng vi khuẩn theo thời gian tăng dần đầu số lượng vi sinh vật giảm nhiều so với đầu vào, hiệu suất đạt 70% Số liệu cho thấy vật liệu đưa vào bể với nhiều cấu trúc sốp rỗng giá thể tốt cho vi sinh vật phát triển Các vi sinh vật lưu lại vật liệu làm nhiệm vụ thúc đẩy trình phân giải chất hữu Mặt khác vi sinh vật tránh tiêu diệt sinh vật thuộc nhóm Prôtzoae Kết PH thể bảng Bảng 3: Kết PH đầu vào đầu Tuần thứ Đầu vào Đầu 7,75 7,5 8,1 7,55 7,9 7,5 8,1 Từ bảng cho ta thấy PH trước xử lý không thay đổi nhiều so với sau trình xử lý ln trì mơi trường trung tính kiềm Trong môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển đẩy mạnh q trình phân giải chất hữu Kết DO biểu bảng Bảng 4: Kết DO đầu vào đầu (mg/l) Tuần thứ Đầu vào Đầu 1,8 4,3 2,0 5,5 1,2 5,3 1,5 5,2 Qua bảng ta thấy hàm lượng ơxi hồ tan trước xử lý thấp ảnh hưởng đến trình tự làm nước q trình sinh trưởng phát triển THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN vi sinh vật Sau q trình xử lý hàm lượng ơxi hồ tan (DO) tăng lên rõ rệt vi sinh vật phát triển kết nước làm Kết phân tích hàm lượng BOD5, COD thể bảng 5,6 Bảng Kết phân tích BOD5 đầu vào đầu (mg/l) Tuần thứ Đầu vào Đầu 314,5 169,8 280 152,8 370 84,67 360 80,3 Bảng 6: Kết BOD5 đầu vào đầu [mg/l] Tuần thứ Đầu vào Đầu 62,9 33,9 46,7 25,5 92 21,2 90 20,1 Từ bảng 5,6 cho ta thấy sau trình xử lý mơ hình thực nghiệm hàm lượng BOD5, COD giảm rõ rệt sau tuần thứ 1,2 mức cao, sau tuần 3,4 hàm lượng BOD5, COD giảm rõ với hiệu suất đạt > 70% Các kết thực nghiệm cho thấy vật liệu lọc mơ hình xử lý tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, kết qủa hoạt động sống phân giải vi sinh vật khiến cho hàm lượng chất hữu giảm giảm thiểu ô nhiễm môi trường Màu nước đầu khơng cịn mùi thối Từ kết bảng 2, 3, 4, 5, 6, cho ta thấy vật liệu lọc tron mô hình thực nghiệm giá thể tốt tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển Kết hoạt động sống phântiải cảu vi sinh vật hàm lượng chất hữu giảm, nước làm không gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Từ kết thực nghiệm mơ hình xử lý cho phép tới kết luận sau: Nước thải thí nghiệm nước thải sinh hoạt phần nhỏ nước thải công nghiệp hoạt động sản xuất nhỏ lẫn vào nên tiêu ô nhiễm BOD5 = 92mg/l, COD = 370mg/l, tổng vi khuẩn 3.350.000 so với tiêu chuẩn cho phép nước thải loại B cao cần xử lý trứơc thải dòng lớn Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học kết hợp yếm khí – hiếu khí mang lại kết tốt BOD5, COD hai tuần đầu giảm 40% hai tuần giảm 70%, riêng với vi sinh vật luôn giảm 70% Vật liệu dùng bể xử lý dạng giá thể thích hợp cho vi sinh vật bám phát triển thúc đẩy trình phân giải chất hữu Thời gian xử lý nước thải sau 7, 14, 21, 24 ngày hiệu xử lý cao ĐỀ NGHỊ Vì thời gian để hồn thành viết có hạn nên mơ hình thực nghiệm cần tiếp tục nghiên cứu: - Tìm thay vật liệu Nhật vật liệu Việt Nam - Đảo vị trí bể xuống bể lên Nghiên cứu vị trí đặt bể sau so sánh với kết mơ hình mà chúng tơi nghiên cứu Từ đưa mơ hình xử lý áp dụng vào thực tế Việt Nam THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN TÀI LIỆU THAM KHẢO A Bằng tiếng việt Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 1999 Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Hiếu Nhuệ, 1992 Thoạt nước xử lý nước thải công nghiệp (Tập I, II) Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Hiếu Nhuệ, 1990 Xử lý nước thải phương pháp sinh học trường ĐHXD Trần Hiếu Nhuệ, Lâm Minh Triết, 1978 Xử lý nước thải, Trường ĐHXD B Bằng tiếng Anh Allison, L.E 1947 Effects of microoroganisms on the permeability of soil under prolonged submergence Soilsci, 63, 439 – 450 Burton Franklinl, 1991 Wastewater engineering: Treatment, Disposal and Reuse Metcalf & Eddy C.E.F.G.R.E International training centre for water resources management – France, 1989 Sewage treatment plants managment and maintenance Page: 116-127 E Ckenfelder, W.W, 1980 Frinciples of water quality management C.B.I Publishing Co Eckenfelder, W.W, Jr and Connor, D.J, 1961 Biological Waste Treatment Pergamon Press Ltd 10 Allison, L.E, 1947 Effects of microorganisms on the permeability of soil under prolonged submergence Soil Sci, 63, 439-450 11 Hattori, T.1973 Microbial Life in the Soil, Marcel Dekker Inc, NewYork 12 Hattori, T 1988: aggregates as mirohabitats ò microoganisms Rep Inst Agric Res Tơhku Univ, 37, 69-74 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 13 Hattori, 1992 Distribution and novement of protozoa within and among soi aggregates Bull Jpn Soc, Micrbial Ecol .,7, 69-74 14 Matsumoto, S 1977: Saline Soils in Khuzistan, Iran Kagaku to Seibutsu, 15, 243-250 (in Jâpnese) 15 Matsumoto, S.1993:Life Sciences created by microporous gasses – The mechanism of survivals of soil microorganisms and its application, proc 19th Forum on Forum on Functional Materials and Their Utilization, P 1-8 (in Janpanese) 16 Matsumoto, S 1997: The Conception and Execution of Improved Rivẻ Water Quality Using a Newly Developed Purification Methods: The Shimamto – Gawa Suytem, UNEP-IETC Newsletter, Insight, P.3-6 PHỤ LỤC Bảng Nƣớc thải công nghiệp Giá trị giới hạn thông số nộng độ nhiễm TCVN - 5945 - 1995 STT Thông số Nhiệt độ pH BOD5 (200C) COD Chất lơ lửng Cadmi Chì Clo dư Dầu mỡ khoáng 10 Dầu động thực vật 11 Phốt hữu 12 Sắt 13 Tetracloetylen 14 Thiếc 15 Thuỷ ngân Đơn vị C mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Giá trị giới hạn A B C 40 40 40 6-9 5,5 - 5-9 20 50 100 50 100 100 50 100 100 0,01 0,02 0,5 0,1 0,5 1 2 KPHĐ 5 10 30 0,2 0,5 1 10 0,02 0,1 0,1 0,2 0,005 0,005 0,01 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN 16 Tổng Nitơ 17 Tricloetylen 18 Amoniac (tính theo N) 19 Florua 20 Phenol 21 Sulfua 22 Xianua 23 Coliform mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l MPN/100ml 30 0,05 0,1 0,001 0,2 0,05 500 60 0,3 0,05 0,5 0,1 10000 Bảng Kết qủa tiêu nƣớc thải Nhật (vật liệu Nhật) Đầu vào Đầu BOD 43 3,5 COD 25 4,7 Tổng Nitơ 1,8 0,77 Tổng Phốt 0,77 0,19 Chất tẩy rửa 0,660 0,057 180.000 12.000 Tổng vi khuẩn 60 0,3 10 1 0,2 ... ? ?Nghiên cứu mơ hình thực nghiệm xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp lọc sinh học? ?? Mục tiêu đề tài nghiên cứu là: - Tìm hiểu số trình lọc sinh học - Tìm hiểu nghiên cứu sử dụng mơ hình xử lý. .. thống lọc sinh học a Nguyên lý : Phương pháp lọc sinh học trình lọc nước thải qua môt hệ thống vật liệu lọc mà xẩy phản ứng sinh hố (oxy hố sinh học chất hữu cơ) q trình lọc thực bể lọc sinh học: ... Với nhiều cơng trình xử lý nước thải khác ta thấy xử lý nước thải phương pháp sinh học có hiệu xử lý cao thời gian xử lý kéo dài Tuy nhiên đặc trưng quan trọng xử lý sinh học q trình khơng gây