Khóa luận Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh
LỜI MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nước là chất không thể thiếu đối với sự sống trên trái đất. Cùng với sự phát triển của nền văn minh nhân loại qua quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa loài người đang đứng trước hiểm họa của vấn đề ô nhiễm môi trường. Trong đó ô nhiễm nguồn nước là một trong những vấn đề nóng bỏng nhất. Để tiến tới một xã hội phát triển bền vững, nhiều tổ chức quốc tế và hầu hết các quốc gia trên thế giới đều có những chương trình và hành động cụ thể nhằm bảo vệ môi trường sinh thái của nước mình cũng như môi trường toàn cầu. Trong xu thế đó ở nước ta đã ban hành luật bảo vệ môi trường và các quy luật cũng như triển khai nhiều chương trình hành động cụ thể để bảo vệ môi trường. Để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, đảm bảo phát triển bền vững thì ngoài việc áp dụng các biện pháp nhằm giảm thiểu tại nguồn sử dụng tiết kiệm và hiệu quả tài nguyên thiên nhiên thì giải pháp xử lý cuối đường ống luôn đóng vai trò quan trọng trong nhiệm vụ bảo vệ môi trường nói chung và bảo vệ nguồn nước nói riêng. Chính vì lẽ đó nhiều nhà khoa học, công nghệ đã được tập trung vào nghiên cứu và đưa ra các giải pháp nhằm giảm thiểu các tác động xấu tới môi trường do các hoạt động của đời sống và sản xuất gây nên. Một trong những xu hướng nghiên cứu thu hút nhiều sự quan tâm của giới khoa học đó là xử lý nước thải. Nước thải được tạo ra từ nhiều loại hoạt động khác nhau của xã hội và vì vậy chúng có tính chất rất khác nhau tùy thuộc vào nguồn thải. Nhưng có một điểm chung là khả năng gây ô nhiễm nguồn nước đe dọa trực tiếp tới con người cũng như môi trường sinh thái. Để giải quyết những vấn đề nêu trên đã có nhiều biện pháp. Trong đó có: Áp dụng công nghệ mới không có hoặc có ít nước thải. Loại trừ hoặc giảm phế thải công nghiệp vào nước thải sản xuất. Áp dụng hệ thống tuần hoàn, tái sử dụng nước sản xuất. Xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn. Tùùy thuộc vào từng loại nước thải và dựa trên những yêu cầu nhất định mà người ta lựa chọn sử dụng một phương pháp nào đó hoặc kết hợp nhiều phương pháp với nhau. Mỗi phương pháp xử lý nước thải đều có những ưu việt và hạn chế. Không thể nào có duy nhất một phương pháp duy nhất cho tất cả các loại nước thải. Để lựa chọn một phương pháp cần phải có những hiểu biết chung về môi trường và những kiến thức về các nguyên lý cơ bản cũng như công nghệ của phương pháp đó. Trên cơ sở đó mới có thể đưa ra giải pháp thích hợp. Tuy nhiên, xuất phát từ yêu cầu của sự phát triển thiên thiện, hài hòa với môi trường và những ưu điểm vượt trội của phương pháp sinh học, điều đầu tiên phải tính đến là sử dụng phương pháp sinh học. Nhiều nơi thế giới như hệ thống xử lý bằng hoạt tính, hệ thống xử lý kỵ khí kiểu UASB; các kiểu dạng khác nhau của lọc sinh học kỵ khí và hiếu khí; hệ thống xử lý kết hợp kỵ khí/ hiếu khí; hệ thống kết hợp xử lý bằng bùn hoạt tính với thực vật thủy sinh, hệ thống sử dụng tảo xử lý nước thải thu sinh khối. Tuy nhiên, những hệ thống này được nghiên cứu và đưa vào thực tế ứng dụng cho các cơ sở xử lý quy mô lớn với cơ sở hạ tầng tốt, công việc thu gom nước thải thực hiện dễ dàng. Với những nước đang phát triển như Việt Nam thì việc xây dựng hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt về các cơ sở xử lý tập trung quy mô lớn là rất tốn kém và có thể nói khó có thể thực hiện trong tương lai gần. Thêm vào đó nước thải sinh hoạt của cộng đồng dân cư nhỏ thì việc thu gom lại càng trở nên khó khăn hơn do khoảng cách lớn từ nguồn thải tới trạm xử lý. Đối với các cơ sở công nghệ quy mô nhỏ, cơ sở sản xuất tại các làng nghề đặc biệt là cơ sở sản xuất thực phẩm quy mô nhỏ đang tạo ra sức ép rất lớn đối với môi trường do nước sản xuất gây ra. Một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng này là do trình độ công nghệ của những cơ sở này thấp, thiết bị lạc hậu, chắp vá nên lượng nước thải ra trên một đơn vị sản phẩm lớn. Trong phạm vi của bài tiểu luận tốt nghiệp “ nghiên cứu công nghệ lọc sinh học với vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh” . Tôi tiến hành nghiên cứu nhằm đưa ra mô hình xử lý nước thải ứng dụng lọc sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải thực phẩm. 1.2 Mục đích Để bảo vệ môi trường cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng tới đời sống và sức khoẻ của con người. Trong đó, môi trường nước đang bị ô nhiễm nặng. Nhằm nâng cao đời sống cho người dân đòi hỏi nước phải sạch sẽ đảm bảo yêu cầu y tế. Do đó, việc xử lý nước thải là rất cần thiết đối với các nước cũng như Việt Nam. Công nghệ lọc sinh học có lớp vật liệu lọc ngập trong nước nhằm loại bỏ các chất hữu cơ gây ô nhiễm nguồn nước trong nước thải mang lại nguồn nước sạch nhằm bảo vệ môi trường và con người. 1.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện qua việc tìm hiểu các phương pháp xử lý nước thải trong công nghệ xử lý nước thải. Các phương pháp xử lý nước thải sử dụng phổ biến hiện nay đặc biệt là phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Nghiên cứu quá trình lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp vi sinh ứng dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải thực phẩm mang lại hiệu quả cao Bài khoá luận bao gồm các chương sau: Chương I: Mở đầu Chương II: Tổng quan về xử lý nước thải Chương III: Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học ngập nước trong xử lý nước thải. Chương IV: Kết quả thực nghiệm và thảo luận Chương V: Kết luận và kiến nghị 1.4 Phương pháp nghiên cứu Đề tài được nghiên cứu bằng các phương pháp sau đây: Phương pháp luận: Nghiên cứu tư liệu đọc và thu thập số liệu về tình hình nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Các hệ thống xử lý nước thải được sử dụng vào xử lý nước. Phương pháp phân tích thực nghiệm tại phòng thí nghiệm. Phương pháp so sánh: Phương pháp này nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải đầu vào và ra theo tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN 5945 : 1995) Phương pháp phân tích và tổng hợp. 1.5 Phạm vi nghiên cứu Mỗi loại nước thải đều có đặc tính riêng khác nhau, do đó cũng có những phương pháp xử lý khác nhau. Do thời gian thực hiện khoá luận tương đối ngắn nên tôi mới chỉ thực hiện mô hình thực nghiệm tại phòng thí nghiệm của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM mà thôi. Công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh ứng dụng cho nước thải sinh hoạt và thực phẩm
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Khóa luận Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học có vật liệu ngập trong nước trong công nghệ xử lý nước thải bằng màng vi sinh, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
trong maøng sinh hoïc seõ oxy hoaù caùc chaát höõu cô, söû duïng chuùng laøm nguoàn dinh döôõng vaø naêng löôïng. Nhö vaäy, chaát höõu cô ñöôïc taùch ra khoûi nöôùc, coøn khoái löôïng cuûa maøng sinh hoïc taõng leân. Maøng vi sinh cheát ñöôïc cuoán troâi theo nöôùc, coøn khoái löôïng cuûa maøng sinh hoïc seõ taêng leân. Maøng vi sinh cheát ñöôïc cuoán troâi theo nöôùc vaø ñöa ra khoûi thieát bò loïc sinh hoïc.
Vaät lieäu ñeäm laø lôùp vaät lieäu coù ñoä xoáp cao, khoái löôïng rieâng nhoû vaø beà maët rieâng phaàn lôùn nhö soûi, ñaù, oáng nhöïa, sôïi nhöïa, xô döøa… Maøng sinh hoïc ñoùng vai troø töông töï nhö buøn hoaït tính. Noù haáp thuï vaø phaân huyû caùc chaát höõu cô trong nöôùc thaûi. Cöôøng ñoä oxy hoaù trong thieát bò loïc sinh hoïc thaáp hôn trong aeroten. Phaàn lôùn caùc vi sinh vaät coù khaû naêng xaâm chieám beà maët vaät raén nhôø polimer ngoaïi baøo, taïo thaønh moät lôùp maøng nhaày. Vieäc phaân huyû chaát höõu cô ngay treân beà maët vaø ôû trong lôùp maøng nhaày naøy. Quaù trình dieãn ra raát phöùc taïp. Ban ñaàu, oxy vaø thöùc aên ñöôïc vaän chuyeån tôùi beà maët lôùp maøng. Khi naøy, beà maët lôùp maøng coøn töông ñoái nhoû, oxy coù khaû naêng xuyeân thaáu vaøo trong teá baøo. Theo thôøi gian, beà daøy lôùp maøng naøy taêng leân, daãn tôùi vieäc beân trong lôùp maøng naøy hình thaønh moät lôùp kî khí naèm beân döôùi lôùp hieáu khí. Khi chaát höõu cô khoâng coøn, caùc teá boaø bò phaân huyû troùc thaønh töøng maûng cuoán theo doøng nöôùc. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu quaû xöû lyù trong thieát bò loïc sinh hoïc laø baån chaát cuûa chaát höõu cô oâ nhieãm, vaän toác oxy hoaù, cöôøng ñoä thoâng khí, tieát dieän sinh hoïc, thaønh phaàn vi sinh, dieän tích vaø chieàu cao thieát bò, ñaëc tính vaät lieäu ñeäm ( kích thöôùc, ñoä xoáp vaø beà maët rieâng phaàn), tính chaát vaät lyù cuûa nöôùc thaûi, nhieät ñoä cuûa quaù trình, taûi troïng thuyû löïc, cöôøng ñoä tuaàn hoaøn, söï phaân phoái nöôùc thaûi.
Beå loïc sinh hoïc laø thieát bò xöû lyù nöôùc thaûi döïa treân nguyeân taéc loïc vôùi söï tham gia cuûa vi sinh vaät. Thieát bò naøy laøm baèng beâtoâng coù daùng hình troøn hay hình chöõ nhaät, coù 2 ñaùy. Ñaùy treân goïi laø ñaùy daãn löu ñöôïc caáu taïo baèng beâtoâng coát theùp coù loã thuûng vôùi toång dieän tích loã thuûng nhoû hôn 5- 6% dieän tích cuûa ñaùy. Ñaùy döôùi ñöôïc xaây kín, coù ñoä doác nhaát ñònh ñeå nöôùc deã daøng chaûy veà moät phía vaø thoâng vôùi beå laéng thöù caáp, laø nôi chöùa nöôùc thaûi sau khi ñaõ xöû lyù xong ñoå ra. Ôû beå naøy ñöôïc löu laïi moät thôøi gian ngaén ñeå ñöôïc laéng caën tröôùc khi ñoå ra ngoaøi hoaø vaøo heä thoáng thoaùt cuûa cô sôû. Chieàu cao cuûa heä thoáng beå loïc hay cuûa moät nguyeân lieäu seõ phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn cuûa nöôùc thaûi cuõng nhö khaû naêng oxy hoaù cuûa maøng sinh vaät. Löu löôïng doøng chaûy cuûa nöôùc thaûi phuï thuoäc vaøo khaû naêng oxy hoaù cuûa maøng vi sinh vaät.
Ñeå taïo ñieàu kieän hieáu khí cho quaù trình xöû lyù, töø phía döôùi cuûa ñaùy daãn löu ngöôøi ta cho khoâng khí ñi leân qua lôùp vaät lieäu loïc hoaëc taám maïng, thoâng khí töï nhieân hay thoåi khí baèng quaït. Vaät lieäu duøng trong beå loïc laø caùc loaïi ñaù cuoäi, ñaù daêm vaø xæ than ñaù( theo phöông phaùp coå ñieån). Hieän nay ñeå taêng dieän tích tieáp xuùc giöõa vi sinh vaät vaø nöôùc thaûi ñoàng thôøi traùnh tình traïng taéc ngheõn doøng chaûy trong thieát bò loïc sinh hoïc ngöôøi ta thay vaät lieäu loïc baèng nhöõng taám mang laøm baèng vaät lieäu nheï, xoáp coù caáu taïo daïng oáng hoaëc daïng mieáng, chuùng ñöôïc thieát keá sao cho coù nhieàu neáp gaáp khuùc ñeå taêng dieän tích beà maët.
Nöôùc thaûi coù chöùa vi sinh vaät tham gia xöû lyù ñöôïc töôùi töø treân xuoáng lôùp vaät lieäu loïc hay taám mang theo nguyeân taéc cheânh leäch theá naêng. Khi doøng nöôùc thaûi chaûy qua vaät lieäu loïc hay taám mang vi sinh vaät seõ phaùt trieån laøm cho maøng sinh vaät baùm vaøo khaép beà maët cuûa nguyeân lieäu loïc, taám mang. Nhö vaäy nöôùc thaûi theo doøng chaûy töø treân xuoáng seõ tieáp xuùc vôùi maøng sinh vaät.
Khi ñoù seõ xaûy ra quaù trình oxy hoaù caùc chaát baån coù trong nöôùc thaûi ñeå cuoái cuøng khi ñeán beå laéng thöù caáp nöôùc thaûi seõ co ùchæ soá BOD5 giaûm ñi raát nhieàu so vôùi nöôùc thaûi chöa xöû lyù.
Trong quaù trình vaän haønh cuûa beå loïc sinh hoïc, söï sinh tröôûng vaø cheát cuûa maøng sinh hoïc xaûy ra khoâng ngöøng. Khi maøng sinh vaät bò cheát seõ bò taùch ra khoûi nôi baùm vaø bò cuoán theo doøng nöôùc chaûy ra khoûi beå loïc, cuoái cuøng seõ ñöôïc laéng ñoïng ôû beå laéng thöù caáp cuøng vôùi caën buøn.
Hieäu quaû cuûa heä thoáng beå loïc sinh hoïc raát cao coù theå giaûm 90% chæ soá BOD5 cuûa nöôùc thaûi.
Hình 3.1 : Caáu taïo cuûa maøng loïc sinh hoïc
3.1.2 Phaân loaïi loïc sinh hoïc
Döïa vaøo nguyeân taéc hoaït ñoäng, quaù trình loïc sinh hoïc chia laøm 3 loaïi:
Loïc sinh hoïc ngaäp nöôùc( submerged filter); vaät lieäu loïc ñaët ngaäp chìm trong nöôùc. Ñöôïc chia thaønh nhieàu loaïi döïa treân caùch hoaït ñoäng cuûa giaù theå: neàn coá ñònh( fixed bed), neàn môû roäng( expanded bed) vaø neàn giaù loûng( fluiñize bed).
Thieát bò sinh hoïc tieáp xuùc quay( Rotating Contactor): Ñóa quay sinh hoïc söû duïng moät löôïng lôùn caùc ñóa quay moät phaàn hay hoaøn toaøn trong nöôùc. Nöôùc thaûi ñöôïc laøm saïch baèng heä thoáng maøng loïc chính laø caùc vi sinh vaät taïo thaønh xung quanh maët ñóa maø RBC laø moät ví duï cho tröôøng hôïp naøy.
Hình 3.2: Ñóa quay sinh hoïc
Thieát bò loïc sinh hoïc nhoû gioït( trickling filter); Nöôùc ñöôïc chaûy töø treân xuoáng qua toaøn vaät lieäu loïc. Loïc sinh hoïc nhoû gioït goàm moät beå troøn hay hình chöõ nhaät coù chöùa vaät lieäu loïc( ñaù, oáng nöïa, nhöïa mieáng). Nöôùc thaûi ñöôïc töôùi lieân tuïc hay giaùn ñoaïn töø moät oáng phaân phoái thích hôïp ñaët beân treân beå. Khi nöôùc thaûi tieáp xuùc vôùi lôùp maøng vi sinh treân beà maët giaù theå cuõng laø luùc chaát höõu cô ñöôïc tieâu thuï. Vaø nhö theá nöôùc thaûi ñöôïc laøm saïch.
Hình 3.3: Loïc sinh hoïc nhoû gioït
3.2 Loïc sinh hoïc bôûi lôùp vaät lieäu loïc ngaäp trong nöôùc.
3.2.1 Caáu taïo vaø quy trình vaän haønh
Ñöôïc söû duïng ôû Phaùp, Myõ, UÙc trong nhöõng naêm 90 cuûa theá kyû XX, duøng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït vaø coâng ngheä thöïc phaåm. Hieän nay treân theá giôùi ñaõ coù nhieàu loaïi beå loïc vôùi vaät lieäu ngaäp trong nöôùc ñöôïc söû duïng. Vaät lieäu loïc thöôøng laø caùc vaät lieäu nheï, deã noåi.
Ôû Vieät Nam aùp duïng thaønh coâng loaïi beå loïc vaät lieäu loïc noåi ñeå xöû lyù nöôùc caáp ñeán quy moâ 10000m3/ ngaøy. Vôùi nöôùc thaûi loaïi beå naøy ñaõ aùp duïng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi cuûa moät soá beänh vieän.
Caáu taïo:
-
Hình 3.4: Caáu taïo beå loïc sinh hoïc coù vaät lieäu ngaäp nöôùc
1: Maùng phaân phoái nöôùc thaûi sau khi qua laéng 1
2: Giaøn oáng khoan loã phaân phoái vaøo vaø thu nöôùc xaû röûa
3: OÁng xaû nöôùc röûa loïc
4: Maùng thu nöôùc loïc
5: OÁng daãn nöôùc ñaõ loïc sang beå loïc ñôït 2 hoaëc vaøo beå tieáp xuùc khöû truøng nöôùc thaûi.
6: OÁng daãn vaø giaøn oáng phaân phoái khí
7: Hoäp ngaên nöôùc trôû laïi maùng gioù
8: OÁng daãn gioù töø maùy neùn tôùi
9:Haït vaät lieäu noåi polystyrol( haït moùp) ñöôøng kính 2- 5 mm, dieän tíh beà maët 700- 800 m2/ m3 vaät lieäu loïc.
10: Löôùi chaén inox, maét löôùi 1,5x 1,5 mm
11: Khoang troáng ñeå lôùp vaät lieäu loïc giaõn nôû,khi röûa thöôøng laáy baèng 1/ 2 chieàu daøy lôùp loïc.
12: Chieàu cao lôùp nöôùc ñeå röûa loïc thöôøng laáy töø 1,2- 2,4 m
Nöôùc sau khi qua beå laéng 1 ñöôïc bôm leân maùng phaân phoái(1) theo oáng daãn (2) phaân phoái ñeàu treân dieän tích ñaùy beå, nöôùc ñöôïc troän ñeàu vôùi khoâng khí caáp töø ngoaøi vaøo qua giaøn oáng phaân phoái (6). Hoãn hôïp khí- nöôùc thaûi ñi cuøng chieàu töø döôùi leân qua lôùp vaät lieäu loïc. Trong lôùp vaät lieäu loïc xaûy ra quaù trình khöû BOD vaø chuyeån hoaù NH4+ thaønh NO3-, lôùp vaät lieäu loïc coù khaû naêng giöõ laïi caën lô löûng. Nöôùc trong ñöôïc thu vaøo maùng (4) theo oáng (5) ñi ra ngoaøi.
Neáu muoán khöû BOD, Nito vaø P thì neân söû duïng loaïi beå loïc sinh hoïc coù töø hai lôùp trôû leân. Ôû baäc loïc cuoái, giaøn phaân phoái khí ñaët ôû giöõa lôùp vaät lieäu loïc sao cho lôùp vaät lieäu loïc naèm döôùi daøn oáng phaân phoái khí coù ñuû theå tích vuøng kî khí ñeå khöû No3- vaø P. ñoä cheânh möïc nöôùc giöõa caùc beå loïc sinh hoïc laøm vieäc noái tieáp khoaûng 0,5 m.
Khi toån thaát trong lôùp vaät lieäu loïc ñeán 0,5 m thì xaû beå loïc baèng caùch ñoùng van nöôùc, van caáp khí vaø ñoùng môû van xaû röûa 3 laàn, moãi laàn töø 30- 40s. cuôøng ñoä röûa loïc 12- 14 l/ sm2. ñoä giaõn nôû cuûa vaät lieäu baèng 40%. Quy trình gioù, nöôùc cuøng chieàu vaø ñi töø döôùi leân cho hieäu quaû xöû lyù cao, toån thaát ít. Khaùc vôùi quy trình gioù nöôùc ngöôïc chieàu, nöôùc thaûi di töø treân xuoáng, gioù ñi töø döôùi leân, toån thaát thuyû löïc qua lôùp loïc taêng cao, hieäu quaû xöû lyù khoâng toát hôn quy trình cuøng chieàu. Ñieàu naøy coù theå giaûi thích laø khi nöôùc vaø khí chuyeån ñoäng cuøng chieàu thì coù ñieàu kieän ñeå chaát baån chöùa trong nöôùc thaûi tieáp xuùc nhieàu hôn vôùi khí.
Hình 3.5 : sô ñoà chi tieát beå loïc sinh hoïc
3.2.2 Tính chaát cuûa vaät lieäu loïc noåi
Vaät lieäu loïc noåi thoâng thöôøng goïi laø Polystyrol, ôû Vieät nam goïi laø “ xoáp”
Caùc tính chaát lyù hoaù cuûa haït vaät lieäu phuï thuoäc vaøo tính chaát nguyeân lieäu vaø phöông phaùp saûn xuaát caùc haït. Caùc haït vaät lieäu noåi goàm caùc lôùp côû sôû polymer taïo neân caùc vaùch töôøng kín coù hình daïng khaùc nhau chöùa nay khí, theå tích caùc loã kín bean trong vaøo khoaûng 96- 98%.
Caùc haït Polystyrol coù ñoä beàn hoaù hoïc cao, loaïi nhaõn hieäu PSV vaø PSV- S coøn beàn vöõng döôùi taùc duïng cuûa axit maïnh( tröø axit nitric) vaø moâi tröôøng khoaùng xaâm thöïc. Caùc haït coù ñoä beàn cao trong nöôùc bieån vaø chæ bò phaù huyû döôùi taùc duïng cuûa estehydrocacbua thôm. Vì vaäy, caùc haït noåi cho pheùp öùng duïng ñeå loïc sinh hoïc nöôùc thaûi cuûa ña soá caùc ngaønh coâng nghieäp khaùc nhau thaäm chí caû nöôùc thaûi chöùa daàu.
H3.6:hạt lọc nổi PS H3.7:vaät lieäu ñeäm cho vsv dính baùm
Caùc haït vaät lieäu noåi coù theå taêng ñoä baøo moøn khi xöû lyù loaïi nöôùc thaûi coâng nghieäp coù chöùa caùc vaåy loài nhoïn nhö oxit trong nöôùc thaûi xí nghieäp luyeän kim. Khi loïc nöôùc laàn ñaàu vaø khoâng ñuû thôøi gian röûa loïc baèng nöôùc noùng thì caùc haït vaät lieäu noåi bò vaûy daàu laøm giaûm hieäu suaát loïc. Ñoä tröông nôû cuûa cuûa caùc haït vaät lieäu noåi khoâng quaù 2- 3%.
Caùc haït vaät lieäu noåi khoâng bò muïc naùt, coù ñoä beàn cao döôùi taùc duïng cuûa caùc loaïi naám vaø caùc vi sinh vaät. Coù theå aùp duïng toát ôû ñieàu kieän nhieät ñôùi. Vaät lieäu noåi chæ bò phuû moät lôùp phuø du trong ñieàu kieän ngöøng loïc laâu ngaøy ôû ngoaøi trôøi naéng.
Tính chaát ñoäc haïi cuûa haït vaät lieäu noåi ñöôïc xaùc ñònh bôûi soá löôïng chaát hoaù deûo styrol dö thöøa. Söï chuyeån hoaù caùc styrol taêng tyû leä vôùi vieäc taêng nhieät ñoä vaø soá löôïng haït trong theå tích nöôùc. Noàng ñoä styrol trong nöôùc ñaõ loïc laø coù haïn, ñieàu ñoù döôïc giaû thích bôûi ñoä hoaø tan thaáp cuûa styrol trong nöôùc vaø haøm löôïng haïn cheá cuûa chaát hoaù deûo khi polymer ôû daïng polystyrol. Nhìn chung polystyrol khoâng coù ñoäc haïi khi duøng ñeå xöû lyù nöôùc thaûi.
2.2.3 Vi sinh vaät trong xöû lyù baèng loïc sinh hoïc.
Khi nöôùc thaûi chaûy qua, treân beà maët caùc haït vaät lieäu loïc seõ hình thaønh, phaùt trieån caùc vi sinh vaät vaø sinh vaät goïi laø taïo maøng sinh vaät. Beå loïc sinh vaät laø coâng trình laøm saïch hieáu khí vaø ña soá caùc loaøi vi sinh vaät ñeàu caàn thieát oxy. Maëc daàu laø coâng trình laøm saïch hieáu khí, nhöng beå loïc sinh vaät phaûi ñöôïc coi laø heä tuyø tieän. Vì khi baét ñaàu thì vi sinh vaät goàm heä hieáu khí nhöng khi maøng sinh vaät ñaõ hình thaønh thì seõ taïo ra lôùp yeám khí naèm giöõa beà maët haït vaät lieäu vaø lôùp hieáu khí hoaït tính ôû maët ngoaøi maøng sinh vaät.
Nhöõng quaàn theå sinh vaät, vi sinh vaät cuûa maøng naøy seõ haáp thuï töø nöôùc thaûi nhöõng chaát dinh döôõng caàn thieát vaø söû duïng nhöõng chaát ñoù trong quaù trình trao ñoåi kieán taïo vaø naêng löôïng. Ôû phaàn treân cuûa lôùp vaät lieäu, noàng ñoä caùc chaát dinh döôõng cao hôn haøng chuïc laàn so vôùi noàng ñoä cuûa nöôùc khi qua lôùp vaät lieäu döôùi. Keát quaû laø ôû caùc lôùp vaät lieäu phía treân, maøng sinh vaät phaùt trieån maïnh hôn vaø caùc
chaát höõu cô cuõng bò oxy hoaù maïnh hôn, do ñoù tieâu thuï cuõng maïnh hôn. Vai troø chuû ñaïo trong quaàn theå sinh vaät ôû lôùp vaät lieäu phía treân laø nhöõng vi sinh vaät dinh döôõng bôûi caùc chaát höõu cô tan: vi khuaån, naám vaø moät soá xaï khuaån khoâng maøu.
Trong beå loïc, vai troø chính laø nhöõng vi khuaån hieáu khí, tuyø tieän vaø yeám khí. Ôû maët ngoaøi cuûa maøng laø lôùp hieáu khí, raát deã thaáy lôïi tröïc khuaån taïo nha baøo Bacillus. Ôû lôùp yeám khí trung gian cuûa maøng( töùc laø lôùp giöõa haït vaät lieäu vaø lôùp hieáu khí maët ngoaøi) goàm chuû yeáu vi khuaån yeám khí Desulfvibrio. Ôû ñoù hoaøn toaøn khoâng coù oxy, phaàn lôùn vi khuaån trong beå laø loaïi tuyø tieän- soáng trong ñieàu kieän coù oxy hoaø tan hoaëc thieáu oxy cuõng ñöôïc. Nhöõng vi khuaån tuyø tieän goàm: nhieàu loaïi nhö Pseudomonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Mcrococcus- laø nhöõng gioáng thuoäc hoï Enterobacteriaceae.
Naám: cuõng coù trong beå loïc, chuùng laø loaïi hieáu khí neân chæ soáng ôû vuøng coù oxy hoaø tan. Naám caïnh tranh vôùi vi khuaån ñeå laáy thöùc aên, nhöng khoâng noåi so vôùi vi khuaån. Do ñoù ôû ñieàu kieän moâi tröôøng bình thöôøng thì söï phaùt trieån cuûa naám cuõng bò haïn cheá. Vôùi nöôùc thaûi coâng nghieäp, ñaëc bieät laø vôùi pH thaáp thì naám vaø moät soá loaøi vi khuaån daïng chæ phaùt trieån maïnh. Nhöng ñoù laø ñieàu khoâng mong muoán.
Taûo: treân beà maët beå loïc thöôøng phaùt trieån taûo. Taûo khoâng ñoùng vai troø nhieàu cho quaù trình phaân huyû chaát höõu cô vì chuùng soáng chuû yeáu nhôø caùc ion voâ cô trong nöôùc thaûi. Aùnh saùng m,aët trôøi cuõng caàn cho quaù trình naêng löôïng cuûa taûo thì bò haïn cheá, neân ôû beå loïc, taûo khoâng phaùt trieån ñöôïc nhieàu, maø chuû yeáu toàn taïi ôû lôùp beà maët cuûa beå maø thoâi. Tuy nhieân chuùng cuõng phaùt trieån vaø coù khi phuû daày treân beà maët ñoù, nhöng roài laïi bò nöôùc xoái ñi xuoáng lôùp döôùi.
Ñoäng vaät nguyeân sinh vaø ñoäng vaät khoâng xöông: cuõng coù trong beå loïc. Ôû caùc lôùp vaät lieäu phía treân coù caùc loaïi beàn vöõng chòu ñöôïc vôùi traïng thaùi oxy. Ñoù laø caù loaøi Paramecium, Putrium, P. Caudatum, Colpidium Colpoda,… Noùi chung Protozoa coù ñuû loaøi töø Phytomastigophora ñeán Suctoria. Phytomastigophora toàn taïi ôû caùc lôùp phía treân khi chaát dinh döôõng ñuû cao vaø cho pheùp chuùng caïnh tranh ñöôïc vôùi vi khuaån. Ciliata coù theå thaáy ôû moïi nôi ôû caùc vuøng hieáu khí. Loaøi Ciliata coù tieân mao, chaân thì soáng ôû nhöõng lôùp döôùi beå. Ôû caùc boä loïc, Protozoa raát ña daïng, thaäm chí trong moät beå chuùng raát deã bieán ñoåi tuyø thuoäc söï bieán ñoåi thöùc aên vaø ñieàu kieän moâi tröôøng.
Ngoaøi ra coøn coù caùc loaøi ñoäng vaät baäc cao: Doøi, boï vaø caùc loaïi coân truøng, giun saùn nhö: Podura, Psychoda… Nhöõng loaøi naøy aên vi sinh vaät, ñoäng vaät haï ñaúng vaø soáng ôû caùc vuøng hieáu khí.
Nhìn chung ôû maët treân cuøng cuûa beå loïc coù sinh khoái nhieàu nhaát vaø maøng loïc cuõng daøy nhaát, vuøng giöõa ít hôn vaø vuøng döôùi ít hôn nöõa. Maøng vi sinh vaät seõ taêng daàn leân vaø daøy theâm, caùc teá baøo beân trong maøng ít tieáp xuùc vôùi cô chaát vaø ít nhaän ñöôïc oxy phaûi chuyeån sang phaân huyû kî khí. Saûn phaåm cuûa bieán ñoåi kî khí laø caùc axit höõu cô vaø caùc alcol…Caùc chaát naøy tan ra chöa kòp khuyeách taùn ra ngoaøi ñaõ bò caùc vi sinh vaät khaùc söû duïng vaø nöôùc loïc qua beå khoâng aûnh höôûng gì lôùn.
Vôùi ñaëc ñieåm nhö vaäy, maøng sinh hoïc coù theå oxy hoaù ñöôïc taát caû caùc chaát höõu cô deã phaân huyû trong nöôùc thaûi. Maøng naøy daàn daàn bòt caùc khe giöõa caùc haït vaät lieäu loïc, phin loïc giöõ laïi taïp chaát, caùc thaønh phaàn sinh hoïc coù trong nöôùc laøm cho vaän toác nöôùc qua loïc chaäm daàn vaø phin laøm vieäc coù hieäu quaû hôn. Noù haáp phuï giöõ laïi caùc vi khuaån cuõng nhö hoaù hoïc. Noù oxy hoaù caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc vaø nöôùc ñaõ ñöôïc daàn laøm saïch. Neáu lôùp maøng quaù daøy ta coù theå duøng nöôùc röûa, suïc nöôùc ñeå loaïi boû maøng vaø phin seõ chaûy nhanh hôn, hieäu quaû xöû lyù giaûm nhöng daàn daàn ñöôïc hoài phuïc. Vaän toác loïc toát nhaát laø 11000m3/ 0,4 ha.ngaøy.
Baûng 3.1 Moät soá gioáng chính trong quaàn theå vi khuaån
Vi khuaån
Chöùc naêng
P.Seudomonas
Arthrobacter
Bacillus
Cytophaga
Zooglea
Acinetobacter
Nitrosomonas
Nitobacter
Sphaerotilus
Alcaligenes
Flavobacterium
Nitrococcus Denitrificans
Thiobacillus Denitrificans
Acinetobacter
Hyphomicrobium
Desulfovibrio
Phaân huyû cacbohydrat, protein, caùc hôïp chaát höõu cô khaùc, phaûn nitrat hoaù.
Phaân huyû cacbohydrat, protein, caùc hôïp chaát höõu cô khaùc, phaûn nitrat hoaù.
Phaân huyû cacbohydrat, protein, caùc hôïp chaát höõu cô khaùc, phaûn nitrat hoaù.
Phaân huyû polymer
Taïo thaønh chất nhaày, hình thaønh chaát keo tuï.
Tích luyõ Polyphosphat, phaûn nitrat
Nitrit hóa
Nitrat hoaù
Sinh nhieàu tieân mao phaân huyû chaát höõu cô
Phaân huyû protein, phaûn nitrat hoaù
Phaân huyû protein, phaûn nitrat hoaù
Phaûn nitrat hoaù
Phaûn nitrat hoaù
Phaûn nitrat hoaù
Phaûn nitrat hoaù
Khöû sunphat, khöû nitrat
( Nguoàn: PGS: Nguyeãn Vaên Phöôùc)
Caáu taïo vaø hoaït ñoäng cuûa maøng vi sinh vaät
Caáu taïo maøng vi sinh:
Maøng vi sinh vaät bao goàm moät toå hôïp vi sinh vaät vaø moät soá daïng vaät chaát khaùc lieân keát trong ma traän caáu taïo bôûi caùc polymer ngoaïi baøo( gelatin) do vi sinh vaät( goàm caû vi khuaån vaø protozoa) tieát ra trong quaù trình trao ñoåi chaát vaø phaân huyû teá baøo. Thaønh phaàn chuû yeáu cuûa polymer ngoaïi baøo laø polysaccharide vaø protein.
Maøng vi sinh vaät coù caáu truùc phöùc taïp veà vaät lyù vaø vi sinh. Caáu truùc cô baûn cuûa moät maøng vi sinh vaät goàm:
Vaät lieäu ñeäm ( ñaù, soûi, chaát deûo, than…vôùi kích thöôùc vaø hình daïng khaùc nhau) coù beà maët raén laøm moâi tröôøng dính baùm cho vi sinh vaät. Lôùp maøng vi sinh vaät phaùt trieån dính baùm treân beà maët vaät lieäu ñeäm. Lôùp maøng vi sinh vaät chia thaønh 2 lôùp: lôùp maøng neàn vaø lôùp maøng beà maët.
Haàu hết caùc moâ hình tính toaùn veà heä thoáng maøng vi sinh vaät khoâng quan taâm ñuùng tôùi vai troø cuûa lôùp maøng beà maët, vaø haàu nhö chæ chuù yù tôùi lôùp maøng neàn.
Nhôø söï phaùt trieån cuûa caùc coâng cuï môùi nhaèm nghieân cöùu maøng vi sinh, nhöõng hình aûnh môùi veà caáu truùc noäi taïi cuûa lôùp maøng neàn daàn daàn ñöôïc ñöa ra. Phaùt hieän môùi cho thaáy maøng vi sinh vaät laø moät caáu truùc khoâng ñoàng nhaát bao goàm nhöõng cuïm teá baøo rôøi raïc baùm dính vôùi nhau treân beà maët ñeäm, beân trong ma traän polymer ngoaïi baøo, toàn taïi nhöõng khoaûng troáng giöõa nhöõng cuïm teá baøo theo chieàu ngang vaø chieàu ñöùng. Nhöõng khoaûng troáng naøy ñoùng vai troø nhö nhöõng loã roãng theo chieàu ñöùng vaø nhö nhöõng keânh vaän chuyeån theo chieàu ngang. Keát quaû laø söï phaân boá sinh khoái trong maøng vi sinh vaät khoâng ñoàng nhaát. Vaø quan troïng hôn laø söï vaän chuyeån cô chaát töø chaát loûng ngoaøi vaøo maøng vaø giöõa caùc vuøng beân trong maøng khoâng bò chi phoái bôûi söï khueách taùn ñôn thuaàn nhö nhöõng hoaï thuyeát veà maøng vi sinh tröôùc ñoù. Chaát loûng coù theå löu chuyeån qua nhöõng loã roãng bôûi quaù trình thaåm thaáu vaø khueách taùn. Nhôø 2 quaù trình ñoù, vaät chaát ñöôïc ñem tôùi “ cuïm sinh khoái vi sinh vaät” vaø quaù trình khuyeách taùn coù theå xaûy ra theo moïi höôùng trong ñoù. Do ñoù, heä soá khueách taùn hieäu quaû moâ taû quaù trình vaän chuyeån cô chaát, chaát nhaän ñieän töû ( chaát 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.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
NOI DUNG BAO CAO.doc
