ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ LAN Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG MÀNG SINH HỌC TRÊN MỘT SỐ VẬT LIỆU TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường Lớp : K42B – KHMT Khóa học : 2010 - 2014 Giảng viên hướng dẫn : TS Dư Ngọc Thành Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt chương trình đào tạo nhà trường với phương châm học đôi với hành, sinh viên trường cần chuẩn bị cho lượng kiến thức cần thiết, chuyên môn vững vàng Thời gian thực tập tốt nghiệp phần quan trọng thiếu chương trình đào tạo sinh viên Đại học nói chung sinh viên Đại học Nông lâm nói riêng Đây khoảng thời gian cần thiết để sinh viên củng cố lại kiến thức lý thuyết học cách có hệ thống nâng cao khả vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, xây dựng phong cách làm việc kỹ sư Với lòng biết ơn vô hạn, em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo Khoa Môi Trường truyền cho em kiến thức quý báu suốt trình học tập rèn luyện trường, giúp em hoàn thiện lực công tác nhằm đáp ứng yêu cầu người cán Khoa học trường Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Dư Ngọc Thành tận tình bảo, hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy Cô giáo thuộc môn Khoa học công nghệ môi trường tạo điều kiện cho em suốt trình thực tập Do thời gian trình độ học vấn thân nhiều hạn chế, bước đầu làm quen với thực tế công việc nên khóa luận em không tránh thiếu sót Em mong nhận góp ý chân thành thầy cô giáo bạn để Khóa luận em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 20 tháng năm 2014 Sinh viên Nguyễn Thị Lan DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học CV Coefficient of variation Hệ số biến động DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan LSD Least significant difference Sai khác nhỏ QCVN Qui chuẩn Việt Nam TSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng T-N Tổng đạm T-P Tổng lân TNMT Tài nguyên – Môi trường MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Ý nghĩa đề tài Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học 2.1.1 Một số khái niệm 2.1.2 Tổng quan nước thải sinh hoạt .5 2.1.3 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 13 2.1.4 Tổng quan bể lọc sinh học 24 2.2 Tình hình nghiên cứu nước 34 2.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 34 2.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 35 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 36 3.2 Địa điểm thời gian tiến hành .36 3.3 Nội dung nghiên cứu tiêu theo dõi .36 3.4 Phương pháp nghiên cứu .36 3.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp 36 3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp .37 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41 4.1 Điều kiện thời tiết khí hậu vùng nghiên cứu 41 4.2 Đặc trưng nước thải sinh hoạt nghiên cứu 42 4.2.1 Đánh giá tiêu hóa học nước thải đầu vào 43 4.2.2 Đánh giá tiêu lý học nước thải đầu vào 43 4.3 Khả xử lý nước thải vật liệu lọc .44 4.3.1 Khả xử lý BOD5 công thức vật liệu lọc 45 4.3.2 Khả xử lý COD công thức vật liệu lọc 46 4.4 Xác định tải trọng thủy lực tối ưu ứng dụng vào công thức vật liệu lọc sử dụng 53 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 58 Kết luận .58 Đề nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO .60 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt (mg/l) Bảng 2.2 Một số loại vi khuẩn có bùn hoạt tính khả phân hủy 21 Bảng 2.3 Hằng số k số nước thải 27 Bảng 2.4 Phân biệt tải trọng bể lọc sinh học nhỏ giọt 32 Bảng 3.1 Các loại vật liệu lọc 37 Bảng 3.2 Các công thức thí nghiệm 38 Bảng 3.3 Bảng công thức tải trọng thủy lực 38 Bảng 4.1: Kết phân tích tiêu hóa học nước thải đầu vào 43 Bảng 4.2: Kết phân tích tiêu lý học nước thải đầu vào 44 Bảng 4.3 Hiệu suất xử lý BOD5 công thức 45 Bảng 4.4 Khả xử lý COD công thức 46 Bảng 4.5 Khả xử lý Đạm tổng số công thức 48 Bảng 4.6 Khả xử lý Lân tổng số công thức 49 Bảng 4.7 Khả xử lý SS công thức 50 Bảng 4.8 Kết xác định màu sắc, mùi vị sau xử lý công thức 51 Bảng 4.9 Kết xác định EC pH sau xử lý công thức 52 Bảng 4.10 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 53 Bảng 4.11 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 54 Bảng 4.12 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt mô hình 55 Bảng 4.13 Kết xác định số tiêu vật lý sau xử lý công thức tải trọng khác 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí 18 Hình 2.2 Sơ đồ xử lý nước thải kỹ thuật bùn hoạt tính có sục khí 20 Hình 2.3 Quá trình hoạt động màng sinh học 23 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Phát triển bền vững kinh tế - xã hội - môi trường mục tiêu hướng tới hầu hết quốc gia Với phát triển kinh tế mạnh mẽ năm qua nguồn phát sinh gây ô nhiễm môi trường ngày lớn Việt Nam chưa có biện pháp bảo vệ môi trường đắn, gây sức ép lớn môi trường Tình trạng ô nhiễm không khí, nước mặt, nước ngầm thành phố lớn, khu công nghiệp ngày trầm trọng, gây tác động xấu đến cảnh quan môi trường sức khỏe người Khi số dân tăng nhanh kèm theo lượng nước thải sinh hoạt ngày tăng lên mối đe dọa nghiêm trọng môi trường Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng chất hữu nhiều như: COD, BOD5, TSS …Nhiều vi sinh vật gây bệnh, nước thải chứa nhiều dầu mỡ chất tẩy rửa… Đặc biệt nước thải sinh hoạt có nhiều nguyên tố dinh dưỡng đa lượng amoni, phốt Nếu nồng độ nước cao dẫn đến tượng phú dưỡng hóa Nếu biện pháp hữu hiệu để xử lý gây ô nhiễm nguồn nước mặt, theo thời gian ảnh hưởng nguồn nước ngầm Điều gây ảnh hưởng vô nghiêm trọng đến ô nhiễm môi trường sức khỏe cộng đồng Do đó, để đảm bảo phát triển kinh tế đôi với bảo vệ môi trường phương pháp xử lý nước thải nghiên cứu phát triển Hiện Việt Nam hầu hết khu đô thị, khu dân cư làng, xã… Một số điểm du lịch nhà hàng xây dựng phục vụ nhu cầu người, nói nguồn nước thải sinh hoạt sinh chưa xử lý cách triệt để vài nơi đô thị, làng xã có hệ thống xử lý tập trung nhiều khó khăn vốn đầu tư cao, đặc biệt vấn đề vận hành chi phí xử lý cao, dẫn đến nước thải không đạt tiêu chuẩn môi trường Do việc nghiên cứu công trình xử lý nước thải sinh hoạt phân tán việc làm cấp thiết Với đặc thù nước phát triển nước ta hiên việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ phù hợp, đơn giản với giá thành thấp hướng giải hợp lý khả thi Màng sinh học ( Memberance Bio Reactor) xu hướng công nghệ phát triển ứng dụng Màng sinh học hệ thống xử lý vi sinh nước thải công nghệ lọc màng, chúng đạt hiệu cao, chi phí thấp, ổn định Hiện việc tìm kiếm những loại vật liệu lọc phù hợp để sử dụng công nghệ màng lọc sinh học cần thiết Xuất phát từ lý trên, em xin đề xuất đề tài: “Nghiên cứu khả xử lý nước thải sinh hoạt màng sinh học số vật liệu Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên“ Để tìm kiếm vật liệu có sẵn thích hợp để sử dụng công nghệ màng sinh học phù hợp với xử lý nước thải sinh hoạt 1.2 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bể lọc sinh học, xác định khả xử lý nước thải công thức vật liệu lọc sử dụng bể lọc sinh học Từ đề xuất, lựa chọn loại vật liệu lọc thích hợp sử dụng bể lọc sinh học lựa chọn tải trọng tối ưu với vật liệu phù hợp - Nâng cao hiệu xử lý nước thải công nghệ rẻ tiền, phù hợp với điều kiện Việt Nam 1.3 Mục đích đề tài - Lựa chọn vật liệu lọc thích hợp để sử dụng mô hình bể lọc sinh học - Lựa chọn tải trọng thủy lực tối ưu vật liệu lọc tối ưu - Nước thải sinh hoạt sau xử lý đạt (QCVN 14: 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt) 1.4 Ý nghĩa đề tài 1.4.1 Ý nghĩa học tập nghiên cứu khoa học - Vận dụng phát huy kiến thức học tập vào nghiên cứu - Nâng cao kiến thức, kĩ rút kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác nghiên cứu sau - Nâng cao khả tự học tập, nghiên cứu tìm tài liệu - Bổ sung tư liệu cho học tập 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn sản xuất - Xác định khả xử lý nước thải sinh hoạt loại vật liệu lọc - Lựa chọn công thức vật liệu lọc có sẵn địa phương rẻ tiền, dễ kiếm để sử dụng công nghệ xử lý nước thải - Xử lý nước thải sinh hoạt, bảo vệ môi trường 48 4.3.3 Khả xử lý đạm tổng số công thức vật liệu lọc Bảng 4.5 Khả xử lý Đạm tổng số công thức Công thức Đơn vị Ban mg/l đầu VL1 mg/l (ĐC) VL2 mg/l VL3 mg/l VL4 mg/l CV(%) LSD05 Hàm lượng đo sau Hiệu Hiệu suất suất Giờ Giờ (%) (%) Giờ 157,3 157,3 QCVN Hiệu 14-2008, suất cột B (%) 157,3 153,5 2,4 148,9 5,3 148,9 84,4 82,7 75,7 46,3 47,4 51,9 81,0 74,9 72,5 48,5 52,4 53,9 82,4 47,6 74,4 52,7 72,0 54,2 0,7 1,9 0,7 2,0 0,7 1,9 5,3 - (Nguồn: Kết thí nghiệm) Qua bảng 4.5 ta thấy sau xử lý công thức vật liệu lọc hàm lượng T - N giảm đáng kể So với công thức đối chứng ta thấy hiệu xử lý công thức vật liệu lọc cao nhiều, cụ thể: Ở công thức đối chứng sau hàm lượng T - N giảm xuống 153,3 mg/l tương đương với hiệu suất 2,4%; công thức vật liệu lọc hàm lượng T - N giảm xuống từ 75,7 mg/l – 84,4 mg/l, tương đương với hiệu suất từ 51,9% - 46,3% Hàm lượng T - N sau xử lý giảm mạnh có khác biệt rõ rệt công thức đối chứng công thức vật liệu lọc Nếu công thức đối chứng hàm lượng T - N giảm xuống 148,9 mg/l, hiệu suất đạt 5,3% công thức vật liệu lọc hàm lượng T - N giảm tới 72,5 mg/l – 81,0 mg/l, hiệu suất từ 53,9% - 48,5% Đến hiệu suất xử lý T - N tăng nhẹ Như sau – xử lý hiệu công thức vật liệu tốt nhiều so với thời gian có thời gian lưu nước lâu hơn, hiệu suất xử lý T - N cao công thức (VL4) 49 4.3.4 Khả xử lý lân tổng số công thức vật liệu lọc Bảng 4.6 Khả xử lý Lân tổng số công thức Hàm lượng đo sau QCVN Hiệu 14-2008, suất cột B (%) Công thức Đơn vị Ban đầu mg/l 9,1 VL1 (ĐC) mg/l 8,9 2,5 8,7 4,6 8,7 4,6 VL2 mg/l 5,6 38,8 4,8 47,2 5,5 39,6 VL3 mg/l 5,3 41,2 4,6 49,6 4,6 49,8 VL4 mg/l 5,2 42,4 4,6 51,0 4,4 52,0 Hiệu suất (%) Giờ Hiệu suất (%) Giờ 9,1 Giờ 9,1 CV(%) 5,2 5,7 5,6 LSD05 0,9 0,9 0,9 - (Nguồn: Kết thí nghiệm) Qua bảng 4.6 ta thấy sau xử lý công thức vật liệu lọc hàm lượng T - P giảm đáng kể, hiệu xử lý công thức vật liệu lọc cao so với công thức đối chứng, cụ thể: - Ở công thức đối chứng sau hàm lượng T - P giảm xuống 8,3 mg/l tương đương với hiệu suất 2,5% - Ở công thức vật liệu lọc hàm lượng T - P giảm xuống từ 5,2 mg/l – 5,6 mg/l tương đương với hiệu suất từ 42,4% - 38,8% Cũng qua bảng 4.7 ta thấy sau xử lý hiệu xử lý công thức cao so với sau xử lý Đến hiệu suất xử lý T - P không tăng, đạt hiệu suất từ 4,6% đến 52,0% Ta thấy hàm lượng T - P giảm liên tục theo thời gian xử lý nguyên nhân vi sinh vật giai đoạn phát triển cần phốt cho xây dựng tế bào 50 Như sau – xử lý hiệu công thức vật liệu tốt so với thời gian có thời gian lưu nước lâu hơn, hiệu suất xử lý T - P cao công thức (VL4) 4.3.5 Khả xử lý SS công thức vật liệu lọc Bảng 4.7 Khả xử lý SS công thức Hàm lượng đo sau Hiệu Hiệu suất suất Giờ Giờ (%) (%) QCVN Hiệu 14-2008, suất cột B (%) Công thức Đơn vị Giờ Ban đầu mg/l 132 VL1 (ĐC) mg/l 111,9 15,2 101,0 23,5 101,0 23,5 VL2 mg/l 38,7 70,7 31,4 76,2 28,9 78,1 VL3 mg/l 34,3 74,0 25,6 80,6 24,3 81,6 VL4 mg/l 28,4 78,5 16,4 87,6 16,0 87,9 132 132 CV(%) 3,2 1,0 0,9 LSD05 4,8 1,2 1,1 100 (Nguồn: Kết thí nghiệm) Qua bảng 4.7 ta thấy: + Sau xử lý công thức vật liệu lọc hàm lượng SS giảm đáng kể Ở công thức đối chứng sau hàm lượng SS giảm xuống 111,9 mg/l, tương đương với hiệu suất 15,2% công thức vật liệu lọc hàm lượng SS giảm xuống từ 28,4 mg/l - 38,7 mg/l tương đương với hiệu suất từ 78,5% - 70,7% + Sau giờ, hàm lượng SS giảm xuống rõ rệt: Ở công thức đối chứng sau hàm lượng SS giảm xuống 101,0 mg/l Ở công thức vật liệu lọc hàm lượng SS giảm từ 16,4 mg/l - 31,4 mg/l Hiệu xuất xử lý công thức lọc lên tới 87,6% (ở công thức vật liệu 4) 51 + Sau hiệu xử lý SS tăng không đáng kể Như sau – xử lý hiệu công thức vật liệu tốt nhiều so với thời gian có thời gian lưu nước lâu hơn, hiệu suất xử lý SS cao công thức (VL4) Sau thời gian xử lý SS tất công thức đáp ứng tiêu chuẩn theo QCVN 14 - 2008/BTNMT Khi qua màng sinh học lượng chất rắn lơ lửng nước thải giảm nhanh Nước thải sau xử lý đạt tiêu chẩn xả thải theo QCVN 14 – 2008/BTNMT Nếu xử lý triệt để khoảng lượng chất rắn lơ lửng thấp Các chất lơ lửng nước thải chủ yếu chất keo, phân tán nhỏ, bụi cát dễ lắng nước thải chúng bị chất hấp phụ tạo thành chất lơ lửng khó lắng Qua xử lý màng sinh học hạt lơ lửng qua màng vi sinh vật tiếp nhận chất giải phóng hạt bụi, cát Vì chúng lắng dễ dàng 4.3.6 Kết phân tích số tiêu vật lý sau xử lý công thức vật liệu lọc Bảng 4.8 Kết xác định màu sắc, mùi vị sau xử lý công thức Công thức Ban đầu VL1 VL2 VL3 VL4 QCVN 142008, cột B Màu sắc Sau Sau Xám đen Xanh đen Xám đen Xanh đen Màu đục Trong nhẹ Màu đục Trong nhẹ Màu đục Trong nhẹ Mùi Sau Có mùi hôi Có mùi hôi Hôi nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ Sau Có mùi hôi Hôi nhẹ Không có mùi Không có mùi Không có mùi Không có mùi (Nguồn: Kết thí nghiệm) 52 Từ bảng 4.8 cho thấy, sau xử lý, hiệu lọc công thức tốt công thức đối chứng, nhiên thấp, chưa đáp ứng yêu cầu nước thải Còn sau xử lý, toàn mùi màu sắc ban đầu hết, công thức đối chứng gần thay đổi so với ban đầu Vậy hiệu xử lý số tiêu vật lý công thức vật liệu lọc cao, nước thải đầu đáp ứng tiêu chuẩn theo QCVN 14 - 2008/BTNMT Bảng 4.9 Kết xác định EC pH sau xử lý công thức Công thức Ban đầu EC(mS/m) Sau Sau 4510 pH Sau Sau 7,3 VL1(ĐC) 4487 4432 7,4 7,4 VL2 3523 3217 7,5 7,6 VL3 3198 2953 7,6 7,7 VL4 2874 2746 7,7 7,8 QCVN 14-2008 5-9 CV(%) 5,1 5,4 5,9 4,5 LSD05 8,59 8,68 4,4 4,3 (Nguồn: Kết thí nghiệm) - Chỉ tiêu pH: Trong trình xử lý hiếu khí pH tăng lên chút điều kiện hiếu khí axit hữu bị oxi hóa oxi làm giảm độ axit nước Tuy nhiên giá trị pH nằm khoảng pH từ - pH thuận lợi cho trình xử lý hiếu khí - Chỉ tiêu EC: giảm cách đáng kể, chứng tỏ lượng chất hữu vô giảm nhiều chứa anion cation nhân tố dẫn điện tốt nước 53 * Như qua trình phân tích, nghiên cứu ta thấy hàm lượng chất ô nhiễm giảm đáng kể sau trình xử lý, số tiêu đáp ứng tiêu chuẩn thải theo QCVN 14 - 2008/BTNMT Trong công thức có khả xử lý chất thải tốt công thức vật liệu 4: Xỉ lò 4.4 Xác định tải trọng thủy lực tối ưu ứng dụng vào công thức vật liệu lọc sử dụng Sử dụng vật liệu tối ưu lựa chọn từ thí nghiệm công thức vật liệu 4: Xỉ lò Tiến hành thí nghiệm với tải trọng thủy lực thay đổi mức: 5lít/30 phút, 10lít/30phút, 15lít/30 phút tương đương với công thức TR1, TR2, TR3 Sau bố trí ,thí nghiệm, chạy song song mức tải trọng thủy lực lít/30 phút, 10 lít/30 phút, 15 lít/30 phút tương ứng với công thức TR1, TR2, TR3, liên tục tháng, tháng lấy mẫu phân tích lần, kết thí nghiệm trình bày bảng sau: * Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực lít/30 phút, kết sau: Bảng 4.10 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt mô hình Chỉ tiêu Ban đầu (mg/l) BOD COD T-N T-P 338,0 680,6 157,3 9,1 Hàm lượng sau xử lý ngày mg/l H% mg/l H% mg/l H% 152,1 55 89,6 73,5 34,1 311,0 54,3 242,3 64,4 140,2 73,0 53,6 42,6 72,9 11,9 4,75 47,8 2,9 67,6 1,0 (Nguồn: Kết phân tích) 89,9 79,4 92,4 89,0 QCVN 14:2008, cột B,BTNMT 50 - Qua bảng 4.10 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu giảm lại ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp xỉ lò hệ vi sinh 54 vật màng sinh học phân hủy khoảng 47,8%- 55% Đến ngày, hiệu suất xử lý đạt cao (90,4%) - Hiệu suất xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày< ngày với hiệu xử lý tăng dần qua thời gian Như qua trình chạy thử mô hình, nhận thấy nước thải sinh hoạt qua thời gian ngày xử lý bể lọc sinh học đạt loại B QCVN 08:2008/BTNMT.Vì kết luận thời gian lưu nước lâu hiệu suất xử lý cao * Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 10 lít/30 phút, kết sau: Bảng 4.11 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt mô hình Ban Chỉ đầu tiêu Hàm lượng sau xử lý ngày QCVN 14:2008, H cột B, % BTNMT 90 50 (mg/l) mg/l H% mg/l H% mg/l BOD 338,0 158,0 53 86,5 74,4 33,8 COD 680,6 324,6 52,3 236,8 65,2 123,8 81,8 - T-N 157,3 76,6 51,3 45,5 71,1 15,4 90,5 - T-P 9,1 4,8 47,3 3,4 62,6 1,3 85,4 - (Nguồn: Kết phân tích) Qua bảng 4.11 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu giảm lại ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp xỉ lò hệ vi sinh vật màng sinh học bao quanh lớp vật liệu xỉ lò phân hủy khoảng 47,3- 53% - Hiệu suất xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày< ngày 55 - Hiệu suất xử lý TR1 cao TR2, tốc độ xử lý TR1 so với TR2 diễn biến sau : + ngày: Hiệu suất xử lý TR1 từ 47,8 %- 55 %, TR2 từ 47,3- 53% Vậy giai đoạn ngày đầu, TR1 xử lý nước thải tốt TR2 + ngày ngày: Hiệu suất xử lý TR1 từ 64,4%- 92,4%, TR2 từ 62,6 – 90,5% Vậy giai đoạn sau, TR1 xử lý nước thải tốt TR2 - Hiệu suất xử lý TR1 tốt TR2 nước đầu hai công thức tải trọng đạt QCVN 14:2008, cột B, BTNMT * Chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực 15 lít/30 phút, kết sau: Bảng 4.12 Hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt mô hình Ban Chỉ đầu tiêu Hàm lượng sau xử lý ngày QCVN 14:2008, cột B, (mg/l) mg/l H% mg/l H% mg/l H% BOD 338,0 179,8 46,8 65,6 80,6 33,1 90,2 COD 680,6 396,8 41,7 206,2 69,7 113,6 83,3 - T-N 157,3 99,7 36,6 37,7 76 11,6 92,4 - T-P 9,1 4,8 47,2 2,2 76,1 1,2 87,2 - BTNMT 50 (Nguồn: Kết phân tích) Qua bảng 4.12 cho thấy: Chất hữu có khả phân hủy sinh học giảm nhanh ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu giảm lại ngày sau Chất hữu giữ lại qua lớp xỉ lò hệ vi sinh vật màng sinh học bao quanh vật liệu xỉ lò phân hủy khoảng 36,6%– 47,2% - Hiệu suất xử lý sau ngày, ngày ngày khác nhau, xếp theo thứ tự tăng dần: ngày < ngày< ngày - Hiệu suất xử lý TR1 cao TR2 cao TR3, tốc độ xử lý TR1 so với TR2 so với TR3 diễn biến sau : 56 + ngày: Hiệu suất xử lý TR1 từ 47,8%- 55%, TR2 từ 47,3- 53%, TR3 từ 36,6%-47,2% Vậy giai đoạn ngày đầu, TR2 xử lý nước thải tốt TR3, tốt TR1 + ngày ngày: Hiệu suất xử lý TR1 từ 64,4 – 92,4%, TR2 từ 62,6 – 90,5%, TR3 từ 76%- 90,2% Vậy giai đoạn sau, TR1 xử lý nước thải tốt TR2 TR3 - Hiệu suất xử lý TR1 tốt TR2 thấp TR3, lưu lượng dòng vào ít, tốc độ dòng chảy nhỏ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật màng sinh học Tuy nhiên xét công suất xử lý TR3 tải trọng tối ưu khoảng thời gian 30 phút xử lý lượng nước lớn mà đảm bảo quy chuẩn Bảng 4.13 Kết xác định số tiêu vật lý sau xử lý công thức tải trọng khác Tải trọng Màu sắc Mùi TR1 Trong nhẹ Không có mùi TR2 Trong nhẹ Không có mùi TR3 Trong nhẹ Không có mùi - Vậy hiệu xử lý số tiêu vật lý nước sinh hoạt với tải trọng thủy lực khác xếp theo thứ tự sau: TR1 cao TR2 cao TR3 * Như qua trình phân tích, nghiên cứu ta thấy: + Công thức tải trọng thủy lực có khả xử lý chất thải đạt hiệu suất tốt TR1: lít/30phút, thí nghiệm mô hình có công thức vật liệu lọc là: VL4 = Xỉ lò + Công thức tải trọng thủy lực có khả xử lý chất thải đạt hiệu cao 15 lít/30phút, thí nghiệm mô hình có công thức vật liệu lọc là: VL4 = Xỉ lò + Nước sau xử lý tải trọng thủy lực đạt TCVN hành 57 Qua trình phân tích nghiên cứu ta rút số ưu, nhược điểm phương pháp bể lọc sinh học xử lý nước thải sinh hoạt * Ưu điểm - Xử lý nước thải sinh hoạt bể lọc sinh học có chi phí thấp, dễ áp dụng, sử dụng thời gian dài - Về chi phí, chủ yếu chi phí cột lọc khoảng 320.000 đồng ( ống nhựa tiền phong Ø = 200, có giá 160.000 đồng, chi phí hệ thống ống dẫn, van khóa… khoảng 100.000 đồng Ngoài ra, ta tận dựng loại vật liệu lọc có sẵn sỏi, đá, xỉ lò… Như vậy, tổng chi phí cho mô hình hệ thống bể lọc sinh học cho hộ gia đình dao động 500.000 đồng Và tương tự ta tính toán áp dụng cho khu KTX K trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên, với dãy nhà KTX khoảng 400 sinh viên chi phí 20.000.000 đồng Trường hợp tận dụng vật dụng hộ gia đình xô nhựa dung tích lớn, thùng phuy….để làm cột lọc giảm bớt chi phí - Qua ta thấy, với quy mô áp dụng không khu KTX đông sinh viên mà áp dụng cho hộ gia đình có nhu cầu xử lý nước thải sinh hoạt - Hệ thống vận hành đơn giản, dễ lắp đặt, thiết bị nhỏ gọn Vì thế, không gian cần thiết cho hệ thống tương đối nhỏ, dẫn đến giảm chi phí đầu tư - Phương pháp xử lý không độc hại, an toàn cho sức khỏe người, thân thiện với môi trường So với phương pháp khác phương pháp oxy hóa – cộng kết tủa, phương pháp lắng… phương pháp bể lọc sinh học không sử dụng hóa chất khí clo, hypochloride, ozon, permanganate… * Nhược điểm - Hệ thống có quy mô nhỏ nên xử lý với khối lượng nước bị ô nhiễm định - Sau thời gian sử dụng cần thay rửa lớp vật liệu lọc 58 Phần KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận - Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt khu kí túc xá K – Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên cho thấy: Kết phân tích mẫu nước thải có mức độ ô nhiễm cao so với tiêu chuẩn cho phép theo quy định quy chuẩn Việt Nam (QCVN 14-2008/BTNMT) Cụ thể: + BOD5 338,0 mg/l TCCP 50 mg/l, vượt TCCP 6,8 lần + Các tiêu COD, Tổng N, Tổng P, SS, EC cao: COD 680,6 mg/l; tổng N 86,4 mg/l; tổng P 5,7 mg/l; SS 132 mg/l; EC 4510 mS/m + Nước thải có màu xám đen có mùi hôi thối Vì vậy, nước thải sinh hoạt khu vực không đủ tiêu chuẩn xả thải môi trường cần tiến hành xử lý - Sau cho nước thải sinh hoạt khu kí túc xá K xử lý qua công thức vật liệu lọc, kết cho thấy hàm lượng chất ô nhiễm giảm đáng kể so với ban đầu chưa có vật liệu lọc xử lý Nghiên cứu cho thấy công thức có khả xử lý nước thải tốt công thức vật liệu (VL4 = Xỉ lò) Kết xử lý Xỉ lò: + BOD5 49,0 mg/l đạt hiệu suất 85,5% + COD 189,2 mg/l đạt hiệu suất 72,2% + Tổng N 72,0 mg/l đạt hiệu suất 54,2% + Tổng P 4,4 mg/l đạt hiệu suất 52% + SS 16 mg/l đạt hiệu suất 87,9% + Nước thải sau xử lý có màu nhẹ không mùi hôi 59 - Sau xây dựng mô hình với công thức vật liệu tiến hành cho chạy mô hình với tải trọng thủy lực thay đổi mức : lít/30 phút, 10 lít/30 phút, 15 lít/30 phút , kết cho thấy TR xử lý nước đạt QCMT 14 :2008/BTNMT, cột B, khả lọc mô hình có TR-15 lít/30 phút đạt hiệu cao Đề nghị - Đề nghị hướng dẫn cho khu KTX lắp đặt, cách sử dụng vật liệu cách hợp lý để sử dụng mô hình bể lọc sinh học nhằm mang lại hiệu xử lý cao - Tiếp tục thử nghiệm phân tích thêm số tiêu ô nhiễm khác có nước thải sinh hoạt coliform … để đánh giá toàn diện khả lọc vật liệu lọc đó, đồng thời tiếp tục thử nghiệm khả lọc số chất liệu khác - Cần nghiên cứu thêm hiệu xử lý mức tải trọng thủy lực tải trọng cao để tìm công thức tối ưu nhằm xử lý lưu lượng lớn tiết kiệm thời gian 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nước, Nxb Thanh niên, Hà Nội Hoàng Kim Cơ (chủ biên), Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức Hồng (2001), Kỹ thuật môi trường, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Đức Hạ (2000), Xử lý nước thải sinh hoạt quy mô vừa nhỏ, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội TS.Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, Nxb Xây Dựng, Hà Nội Biền Văn Minh, Kiều Hữu Ảnh, Phạm Ngọc Lan, Đỗ Bích Thùy (2000), Vi sinh vật học Công nghiệp, Nxb Hà Nội, Hà Nội Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Trần Hiếu Nhuệ (1990), Xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nxb Đại học Xây Dựng, Hà Nội Lương Đức Phẩm (2000), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nxb Giáo dục, Hà Nội 10 Lương Đức Phẩm (2000), Công nghệ vi sinh vật, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 11 PGS.TS Nguyễn Văn Phước (1999), Giáo Trình Xử Lý Nước Thải Sinh Hoạt Và Công Nghiệp Bằng Phương Pháp Sinh Học, Nxb Xây dựng, Hà Nội 61 12 Lê Xuân Phương (2005), Vi sinh – trình sinh học công nghệ môi trường, Nxb Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng 13 Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2010), Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, CEFINEA - Viện môi trường tài nguyên, TP Hồ Chí Minh 14 Lê Quốc Tuấn (2002), Bài giảng Vi sinh môi trường, Nxb Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh 15 TS Lê Quốc Tuấn (2003), Bài giảng Xử lý sinh học chất thải, Nxb Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh II Tiếng Anh 16 Flemming, H C, Wingeder, J (2001), Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs), Water Science and Technology, Vol 43, No 6, pp1-8 17 Ford, D.L., et al (1980) Comprehensive Analysis of Nitrification of Chemical Processing Wastewater J Water Pollut Control Fed., 52, 2726: 18 Grady, C.P.L, Jr., and H.C Lim,(1980), Biological Waste Water Treatment, Marcel Dekker, New York 19 Metcalf, Eddy (2003), Technical wastewater treatment and reuse, McGraw Hill, New York 20 Metcalf, Eddy (1991), Wastewater Engineering Treatment Disposal Reuse, McGraw Hill, New York 21 Standard Methods for the examination of water and wastewater (1995), 485 22 Winter, J, (1994), Enviromental Processes I - Wastewater Treatment, Biotechnology, Vol 11a, Wiley-VCH PHỤ LỤC Bảng - Giá trị thông số ô nhiễm l àm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt STT Thông số pH BOD5 (200C) Đơn vị Giá trị A B 5-9 5–9 mg/l 30 50 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 50 100 Tổng chất rắn hòa tan mg/l 500 1000 Sunfua (tính theo H2S) mg/l 1.0 4.0 Amoni (tính theo N) mg/l 10 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/l 30 50 Dầu mỡ động, thực vật mg/l 10 20 Tổng chất hoạt động bề mặt mg/l 10 10 Phosphat (PO43-) (tính theo P) mg/l 10 11 Tổng Coliforms MPN/100 ml 3000 5000 Trong đó: - Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp n ước sinh hoạt (có ch ất lượng nước tương đương cột A1 A2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt) - Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm làm sở tính toán giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt thải vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có ch ất lượng nước tương đương cột B1 B2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt v ùng nước biển ven bờ) [...]... thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị 2.1.2.2 Khái niệm 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 cá nhân, - Thông thường nước thải sinh hoạt của hộ gia đình được chia làm 2 loại chính: nước đen và nước xám + Nước. .. • Sinh trưởng dính bám - màng sinh học Trong dòng nước thải có các vật rắn làm giá đỡ (giá mang) để các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) sẽ dính bám trên bề mặt Trong số các vi sinh vật dính bám có những loài có khả năng sinh ra polysacarit có tính chất như các chất dẻo (gọi là polyme sinh học) , tạo thành màng – màng sinh học Như vậy, màng sinh học là tập hợp các loài vi sinh vật khác nhau, có hoạt. .. nước, cũng có thể cùng chiều dòng dịch chuyển của nước Nước thải đưa vào hệ thống lọc sinh học cần được xử lý sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe của vật liệu lọc 25 2.1.4.3 Nguyên lý của phương pháp lọc sinh học Nguyên lí của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng sinh học, oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước Vi sinh vật cố định dính bám và phát triển trên. .. vi sinh vật và sử dụng một phần màng sinh học để làm thức ăn tạo thành các lỗ nhỏ của màng trên các chất mang Quần thể vi sinh vật trên màng sinh học có tác dụng như bùn hoạt tính Khác với quần thể vi sinh vật ở bùn hoạt tính, thành phần và số lượng các loài ở màng sinh học tương đối đồng nhất Mỗi màng lọc có một quần thể cho riêng mình Sự khác nhau không chỉ ở số lượng và cả chất lượng Khi nước thải. .. và nước thải không có độc tính Thức ăn của những động vật nguyên sinh trong nước thải là các vụn hữu cơ hay tảo và vi khuẩn • Hệ vi sinh vật trong nước thải Vi sinh vật là những sinh vật nhỏ bé, đơn bào hay sống tập trung, tồn tại với số lượng rất lớn trong tự nhiên Trong nước thải, vi sinh vật xâm nhập vào thông qua nhiều con đường khác nhau: từ phân, nước tiểu, rác thải sinh hoạt, 8 nước thải hộ... chất béo,… cùng một số chất vô cơ như H2S, các Sulfit, Amoniac,… có thể đưa vào xử lý theo các phương pháp sinh học Phương pháp xử lý sinh học nước thải dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải Do vậy, điều kiện đầu tiên và vô cùng quan trọng là nước thải phải là môi trường sống của quần thể vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Muốn đảm bảo... môi trường, sinh vật và con người Ngoài các chất hữu cơ và vô cơ, trong nước thải sinh hoạt còn chứa lượng lớn các loài vi sinh vật, động vật nguyên sinh Thành phần chủ yếu là vi 7 khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo và nguyên sinh động vật Trong đó vi khuẩn là chiếm nhiều nhất cả về thành phần và số lượng Vi sinh vật trong nước thải sinh hoạt cũng được chia làm hai loại: vi sinh vật tự dưỡng và vi sinh vật. .. Trong nước thải rất giàu Nitơ và Phospho, vì vậy nước thải là môi trường thích hợp cho tảo tăng sinh khối Mặt khác, việc tăng nhanh sinh khối tảo cũng là nguồn gây ô nhiễm thứ cấp của nước thải khi tảo chết • Động vật nguyên sinh Động vật nguyên sinh thuộc nhóm sinh vật sống trôi nổi trong nước và là một dạng chỉ thị cho nước, vì nếu có sự xuất hiện của chúng thì chứng tỏ nước được xử lý hiệu quả và nước. .. vi sinh vật dị dưỡng phải nhờ vào chất hữu cơ có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và tăng sinh khối Đây là cơ sở cho giải pháp công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học (Lê Văn Cát,1999) [1] b Thành phần sinh học của nước thải sinh hoạt Trong nước thải có nhiều chất hữu cơ nên có nhiều vi sinh. .. và đặc tính của nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt có chứa nhiều các tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là chất hữu cơ, 48% là chất vô cơ và một số lớn các chủng loại vi sinh vật (Trần Hiếu Nhuệ, 1990) [8] a Thành phần các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt Thành phần các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt được phân làm hai loại theo khả năng phân hủy của vi sinh vật: • Các chất ... nước thải sinh hoạt - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu khả xử lý nước thải sinh hoạt khu KTX K - trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 3.2 Địa điểm thời gian tiến hành - Địa điểm nghiên cứu: Trường Đại. .. vật liệu lọc phù hợp để sử dụng công nghệ màng lọc sinh học cần thiết Xuất phát từ lý trên, em xin đề xuất đề tài: Nghiên cứu khả xử lý nước thải sinh hoạt màng sinh học số vật liệu Trường Đại. .. trưng nước thải sinh hoạt nghiên cứu + Đánh giá tiêu vật lý nước thải đầu vào + Đánh giá tiêu hóa học nước thải đầu vào - Xác định khả xử lý nước thải công thức vật liệu lọc + Đánh giá xử lý số