ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI I.1 Lý hình thành đề tài: Lên men sinh metan hình thức biến đổi sinh khối thành lượng biết từ lâu Về chất trình lên men kỵ khí dạng nguyên liệu khác nhau: phế thải nông nghiệp, phế thải nhà máy thực phẩm, nhà máy đường, nước thải sinh hoạt thành phố cụm dân cư thành lượng tái sinh CH CO2 Quá trình lên men tạo CH4 thực quần thể nhiều loài vi sinh vật khác điều kiện kỵ khí Theo tính toán tận dụng hết nguồn phế thải trái đất hang năm tạo khoảng 200 tỉ m3 khối khí sinh học, tương đương khoảng 150 - 200 triệu nhiên liệu khoảng 20 triệu bã nguồn phân bón hữu chất lượng cao Việt Nam nước có mật độ dân số cao Dân số chủ yếu sản xuất nông nghiệp Trong năm gần công công nghiệp hóa, đại hóa xem chìa khóa để phát triển đất nước Do đó, hàng loạt khu công nghiệp, khu chế xuất sở sản xuất hình thành Từ vấn đề ô nhiểm môi trường phát sinh ngày nóng bỏng Trong trình sản xuất nông nghiệp sản phẩm thu tạo lượng chất thải nước thải lớn Phần lớn lượng nước thải chưa xử lý Đặc biệt nước thải chăn nuôi có chứa hàm lượng chất hữu cao, xử lý phương pháp sinh học kỵ khí để thu hồi khí sinh học tạo lượng biogas phân hữu để bón cho trồng Ngược lại nước thải loại không xử lý triệt để dể dàng gây mùi hôi thối, khó chịu, ô nhiễm môi trường xung quanh Mặt khác phát triển công nghiệp hóa, đại hóa phát sinh nhiều loại nước thải có hàm lượng chất hữu cao, nước thải từ nhà máy sản suất chế biến thực phẩm Các loại nước thải xử lý đạt hiệu phương pháp sinh học hiếu khí, hay phương pháp học, hóa học hóa lý đặc trưng ô nhiểm chất hữu nồng độ cao chúng Để giải khó khăn phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện kỵ khí lựa chọn phù hợp, xét chi phí đầu tư chi phí vận hành SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Tuy nhiên, thực tế phương pháp áp dụng số hệ thống xử lý nước thải chất thải có hàm lượng chất hữu cao, tài liệu lý thuyết phương pháp hạn chế, chưa nghiên cứu nhiều, tài liệu rời rạc chưa xếp lại thành hệ thống có tính logic chặt chẽ Do đó, đề tài “bước đầu xây dựng sở tài liệu lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí” hình thành với mong muốn bổ sung hoàn chỉnh sở lý thuyết có liên quan trình phân hủy kỵ khí nước thải sinh hoạt công nghiệp I.2 Mục tiêu, nội dung phương pháp nghiên cứu: I.2.1 Mục tiêu nghiên cứu: Xây dựng bổ sung, biên hội, xếp, lựa chọn tài liệu làm sở lý thuyết cho phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí I.2.2 Nội dung nghiên cứu:  Tổng quan nước thải phương pháp xử lý nước thải  Tổng quan trình sinh học xử lý nước thải  Xử lý nước thải vi sinh vật điều kiện kỵ khí: hóa sinh học trình, vi sinh vật học trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí, yếu tố ảnh hưởng đến trình,… I.2.3 Phương pháp nghiên cứu:  Do đề tài hình thành cở sở lý thuyết mà không tiến hành thí nghiệm hay tiến hành làm thực nghiệm nên phương pháp nghiên cứu chủ yếu phương phương pháp hồi cứu:  Trong trình thực đề tài, tiến hành thu thập, sưu tầm thông tin, tài liệu, số liệu, có liên quan đến nội dung nghiên cứu từ tạp chí, sách báo, giáo trình, internet,…từ kiến thức lựa chọn tổng hợp lại làm sở cho trình thực đề tài I.2.4 Giới hạn đề tài: Thời gian nghiên cứu: 12 tuần SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI II.1 Tổng quan nước thải: II.1.1 Khái niệm: Nước thải nước qua sử dụng sinh hoạt, sản xuất nước chảy tràn qua vùng ô nhiễm tùy vào điều kiện hình thành, nước thải chia thành nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp nước thải nước mưa chảy tràn Như nước bị ô nhiễm có nguồn gốc từ tự nhiên người gây ra:  Nguồn gốc tự nhiên: mưa, lũ lụt, gió bão,…các tác nhân đưa vào nguồn nước chất thải bẫn, vi sinh vật có hại, kể xác chết chúng  Nguồn gốc người: chất thải độc hại chủ yếu dạng lỏng hoạt động người gây như: nước thải sau dùng sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, bệnh viện,… II.1.2 Phân loại nước thải: II.1.2.1 Nước thải sinh hoạt: Là nước thải sau người sử dụng vào mục đích tắm, giặt, nhà vệ sinh, nước rửa, hồ bơi…Chúng chứa khoảng 52% chất hữu 48% chất khoáng Ngoài ra, nước thải sinh hoạt chứa nhiều loài sinh vật gây bệnh độc tố chúng Phần lớn virut, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lỵ, vi khuẩn gây bệnh thương hàn Đặc điểm nước thải sinh hoạt hàm lượng chất hữu cao không bền sinh học Nước thải sinh hoạt phát sinh từ hộ dân cư, có lưu lượng nhỏ bố trí địa bàn rộng lớn, khó thu gom triệt để xếp vào nguồn phát tán Chất hữu chứa nước thải sinh hoạt bao gồm hợp chất protein (40 – 50%); hydratcacbon (40 – 50%); chất béo (5 – 10%) Ở khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém, nước thải sinh hoạt không xử lý nguồn gây ô nhiễm môi trường trầm trọng Lượng nước thải sinh hoạt dao động phạm vi lớn, tùy thuộc vào mức sống thói quen người dân, ước tính 80% lượng nước cấp Nước thải sinh hoạt có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, vượt yêu cầu cho xử lý sinh học SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Một tính chất đặc trưng nước thải sinh hoạt tất hợp chất hữu phân hủy sinh học khoảng 20 – 40% BOD thoát khỏi trình xử lý sinh học với bùn lắng Bảng 2.1: Tải lượng ô nhiễm từ nước thải sinh hoạt Chỉ tiêu ô nhiễm Hệ số tải lượng Tải lượng ô nhiễm (g/người.ngày) (kg/ngày) Chất rắn lơ lửng 70 – 145 89 – 184,5 Amoni (N-NH4) 2,4 – 4,8 3,1 – 6,2 BOD5 nước lắng 45 – 54 57,2 – 68,7 Nitơ tổng – 12 7,6 – 15,2 Tổng photpho 0,8 – 4,0 1,02 – 5,1 COD 72 – 102 91,6 – 127,7 Dầu mỡ 10 – 30 12,7 – 38,1 Nguồn: Rapid Environmental Assessment WHO – 1992 SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bảng 2.2: Thành phần trung bình nước thải sinh hoạt Mức độ ô nhiễm STT Các chất có nước thải (mg/l) Nặng Trung bình Nhẹ 1.000 500 200 Tổng chất rắn Chất rắn hòa tan 700 350 120 Chất rắn không hòa tan 300 150 Tổng chất rắn lơ lửng 600 350 120 Chất rắn lắng 12 Oxy hòa tan 0 Ni tơ tổng 85 50 25 Ni tơ hữu 35 20 10 N-NH3 50 30 15 10 N-NO2 0,1 0,05 11 N-NO3 0,4 0,2 0,1 12 Clorua 175 100 15 13 Độ kiềm (mg CaCO3) 200 100 50 14 Chất béo 40 20 15 Tổng photpho - - Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh hoc - 2007 II.1.2.2 Nước thải công nghiệp: Là nước thải sau trình sản xuất, phụ thuộc vào loại hình công nghiệp xuất khai thác chế biến nguyên liệu hữu vô Nước thải công nghiệp thường có lưu lượng lớn nồng độ chất ô nhiễm cao có mức độ khác tùy thuộc vào loại hình công nghiệp công nghệ lựa chọn Nhìn chung, nước thải nhà máy thực phẩm chứa đầy đủ chất dinh dưỡng thích hợp cho xử lý sinh học Còn nước thải nhà máy hóa chất lại chứa nhiều chất không thích hợp cho phương pháp sinh học SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bảng 2.3: Nồng độ chất ô nhiễm nước thải số ngành công nghiệp Ngành công nghiệp Nhà máy luyện thép Xi mạ Nhựa dẻo Hồ thải từ công đoạn dán gỗ Phân bón Giết mổ gia xúc Bột giấy giấy Thuộc da Các chất ô nhiễm Nồng độ (mg/l) NH3-N 200 N hữu 100 Phenol 2.000 Cr+6 – 550 COD 23.000 TOD 8.800 COD 2.000 Phenol 200 – 2.000 P-PO4 – 15 BOD5 4.500 Chất rắn lơ lửng 10.000 BOD5 400 – 2.500 Chất rắn lơ lửng 400 – 1.000 BOD5 100 – 350 Chất rắn lơ lửng 75 – 300 BOD5 700 – 7.000 Chất rắn lơ lửng 4.000 – 20.000 Nguồn: Nguyễn Văn Phước - xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương pháp sinh học - 2007 II.2 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải: Các loại nước thải chứa tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất khác nhau: từ loại chất rắn không tan, đến loại chất khó tan hợp chất tan nước Xử lý nước thải loại bỏ tạp chất đó, làm lại nước đưa nước đổ vào nguồn đưa tái sử dụng Để đạt mục đích thường dựa vào đặc điểm loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Thông thường có phương pháp xử lý nước thải sau:  Xử lý phương pháp học  Xử lý phương pháp hóa lý hóa học  Xử lý phương pháp sinh học  Xử lý phương pháp tổng hợp II.2.1 Xử lý nước thải phương pháp học: Trong nước thải thường có loại tạp chất cỡ khác theo, rơm cỏ, gỗ mẩu, bao bì chất dẻo, giấy, giẻ, dầu mỡ nổi, cát sổi, vụn gạch ngói,…Ngoài có loại hạt lơ lửng dạng huyền phù khó lắng Tùy theo kích cỡ, hạt huyền phù chia thành hạt chất rắn lơ lửng lắng được, hạt chất rắn keo khử đông tụ Các loại tạp chất dùng phương pháp xử lý học thích hợp (trừ hạt dạng chất rắn keo) Phương pháp dùng để tách chất không hòa tan phần chất dạng keo khỏi nước thải Sau số công trình xử lý nước thải phương pháp học phổ biến II.2.1.1 Song chắn rác: Có chức giữ lại rác thô, giẻ, giấy, rác,vỏ hợp, mẩu đất đá, gỗ,… nhằm đảm bảo cho máy bơm, công trình thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Tùy vào kích thước mà ta phân loại song chắn rác thô, trung bình, hay song chắn rác tinh Song chắn rác làm sắt tròn vuông (sắt tròn có đường kính từ – 10mm), hai cách khoảng 60 – 100mm để chắn vật liệu thô 10 – 20mm để chắn vật liệu nhỏ hơn, đặt nghiêng theo dòng chảy góc 60 – 75o Vận tốc dòng chảy thường lấy từ 0,8 – 1m/s để tránh lắng cát II.2.1.2 Lưới lọc: Sau chắn rác, để loại bỏ tạp chất có kích thước nhỏ hơn, mịn ta đặt thêm lưới lọc Các vật thải giữ lại mặt lọc, phải cào lấy khỏi làm tắt dòng chảy Người ta thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ vào hay từ SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Trước chắn rác có lắp thêm máy nghiền để nghiền nhỏ tạp chất II.2.1.3 Thiết bị nghiền rác: Dùng để cắt nghiền rác thành hạt, mảnh nhỏ để trành làm tắc ống không gây hại cho bơm Tuy nhiên thực tế việc dùng máy nghiền rác thay cho xong chắn rác gặp nhiều khó khăn cho công trình xử lý lượng cặn tăng lên gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí thiết bị làm thoáng khí bể ( đĩa, lỗ phân phối khí tuabin…) II.2.1.4 Bể lắng cát: Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải cho chảy qua bể lắng Bể lắng loại bể, hố, giếng,…cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác : theo tiếp tuyến, theo dòng chảy ngang, theo dòng từ xuống tỏa chung quanh,…Nước qua bể lắng tác dụng trọng lực cát nặng lắng xuống đáy kéo theo phần chất đông tụ Cát lắng đáy bể thường chất hữu Sau lấy khỏi bể lắng cát, sỏi loại bỏ II.2.1.5 Tách dầu mỡ: Nước thải số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, lò mổ, xí nghiệp ép dầu,…thường có lẫn dầu mỡ Các chất thường nhẹ nước lên mặt nước Nước thải sau xử lý lẫn dầu mỡ phép cho chảy vào thủy vực Hơn nữa, nước thải có lẫn dầu mỡ vào xử lý sinh học làm bít lỗ hổng vật liệu lọc, pin lọc sinh học làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính aeroten… Ngoài cách làm gạt đơn giản sợi quét mặt nước, người ta chế tạo thiết bị tách dầu, mỡ đặt trước dây chuyền công nghệ xử lý nước thải II.2.1.6 Lọc học: Lọc dùng xử lý nước thải để tách tạp chất phân tán nhỏ khỏi nước mà bể lắng không lắng Trong loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vật liệu lọc dạng loại hạt Vật liệu lọc dạng làm thép có đục lỗ lưới thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau,…và loại vải khác (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền dẻo học, không bị trương nở bị phá hủy điều kiện lọc SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Xuất phát từ hạn chế kết cấu thông thường đòi hỏi phải pha loãng chất nguyên thủy để đạt hàm lượng chất rắn – 15% (kết cấu ướt), kết cấu hệ thống phân hủy chất thải với hàm lượng chất rắn cao 20 – 40% (kết cấu khô) đời Kết cấu khô cho phép đơn giản khâu tách loại hợp phần vô cơ, thể tích bể phân hủy nhỏ hơn, tốc độ nạp chất cao hơn, lượng cần thiết để gia nhiệt mứa độ nhạy cảm với chất ức chế, mức độ phân hủy chất thải sản lượng khí sinh học tương đương kết cấu ướt Nhưng kết cấu đời hỏi mức độ đầu tư cao cho phận khuấy đảo IV.7 Động học trình phân hủy chất hữu nước thải điều kiện kỵ khí: IV.7.1 Quá trình tăng trưởng tế bào vi sinh vật: Việc mô tả trình động học phân hủy kỵ khí chất hữu theo phương thức toán học khó tính chất phức tạp chất thành phần vi sinh vật, biến động chúng theo điều kiện môi trường Tuy nhiên, thực tiễn, động học trình miêu tả mo hình động học Monod Biểu thức toán học mô tả tốc độ tăng trưởng vi sinh vật theo mô hình Monod biểu diễn sau: S µ = µmax K +S S đó:  µ: tốc độ tăng trưởng riêng (ngay-1)  µmax: tốc độ tăng trưởng lớn (ngày-1)  S: nồng độ chất (g/l)  KS: hệ số lực (nồng độ chất µ = 1/2µmax) Mô hình động học Monod giúp mô tả xác tốc độ sinh metan mối liên hệ tốc độ tăng trưởng vi sinh vật với hoạt tính bùn Vì phương trình không tính đến tốc độ tự phận hủy (chết) vi sinh vật, cần kết hợp với công thức sau: µn = µ - b SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI đó:  µn: tốc độ tăng trưởng cuối (ngày-1)  b: tốc độ tự phân hủy (ngày-1) Thay vào phương trình ta được: µn = µmax S -b KS +S Phương trình phối hợp với phương trình có độ hoạt tính lớn µmax tích số tốc độ phân hủy chất đặc trưng với hệ số tăng trưởng vi sinh vật µmax = rx,max.Y đó:  Y: hệ số tăng trưởng vi sinh vật (gVSStạo thành/gCODloại bỏ)  rx.max: tốc độ phân hủy chất đặc trưng (gCODloại bỏ/gVSS.ngày) Thế vào phương trình ta có kết sau: rx.max.S µ = Y K +S - b S Những mối liên hệ áp dụng cho hệ thống lên men hỗn hợp, có lưu bùn hay tuần hoàn bùn IV.7.2 Năng suất tạo sinh khối: Sự phân hủy hợp chất hữu điều kiện kỵ khí có liên quan trực tiếp đến trình tạo khí metan Sản lượng khí sinh học dự báo từ phương trình sau: CxHyOz + (x – y/2 – z/4)H2O →(x/2 – y/8 – z/4)CO2 + (x/2 – y/8 – z/4)CH4 Sản lượng thực tế khí sinh học nhỏ sản lượng tính toán theo phương trình, có phần chất dễ bị phân hủy sinh học chí có số chất ngăn cản trình phân hủy bể IV.8 Các dạng công trình xử lý nước thải điều kiện kỵ khí: IV.8.1 Các dạng bể kỵ khí IV.8.1.1 Bể tự hoại: Được xây dựng cấu kiện bê tong đúc sẵn, gạch đá,…một ngăn hay nhiều ngăn với hai chức năng: lắng lên men cặn lắng, thường dùng cho hộ gia đình Bể tự hoại sử dụng xử lý cặn bùn hệ thống sử lý nước thải chế biến thủy sản, với thời gian lưu bùn từ – tháng, bùn nâng nhiệt đến 35oC SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI đáy bể có van tháo cặn Quá trình phân hủy bùn cặn tăng cường bùn khuấy trộn IV.8.1.2 Bể lắng hai vỏ: Được xây gạch bê tong cốt thép hình tròn hay chữ nhật, có đáy hình nón hay hình chop cựt để chứa phân hủy bùn cặn bể lắng hai vỏ có chức tương tự bể tự hoại, có công suất lớn Phía bể máng lắng đóng vai trò bể lắng ngang Nước chuyển động chậm qua máng lắng Bùn lắng theo khe trượt xuống ngăn lên men, phân hủy ổn định bùn cặn Bể lắng hai vỏ xử dụng cho công trình xử lý nước thải sinh hoạt có công suất nhỏ trung bình (Q20 – 10 70-95 UASB – 20 >100 0,25 – 80-95 0,5 năm Lọc kỵ khí – 15 >50 1,5 – 70-90 Ky khí đệm giản 10 – 40 >100 1/24 – 60-85 nở SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Phân hủy kỵ khí tải trọng thấp cao dùng để tiền xử lý nước thải công nghiệp xử lý nước thải sinh hoạt thông số thiết kế cho mô hình phân hủy ky khí tải trọng thấp (khuấy trộn không liên tục) tải trọng cao (có khuấy trộn bể) trình bày bảng 5.2 Bảng 4.7: Thông số thiết kế cho mô hình phân hủy kỵ khí Thông số Tải trọng thấp Tải trọng cao 30 – 60 10 – 20 0,0025 – 0,005 0,009 – 0,025 Bùn ban đầu 0,566 – 0,849 0,4245 – 0,566 Bùn ban đầu bùn từ thiết bị lọc 1,132 – 1,416 0,166 – 0,208 Bùn thứ cấp bùn dư 1,132 – 1,698 0,166 – 1,132 Thời gian phân hủy, ngày Chất rắn hữu đầu vào, kg VSS/m3.ngày Tiêu chuẩn thể tích, m3/ngày Nguồn: Tom D.Reynolds – Texas A & M University  Thiết kế bể phản ứng UASB: Thông thường, bể phản ứng kỵ khí thiết kế với tải trọng lớn so với yêu cầu thực tế, trình hoạt động an toàn Tùy vào mức độ axit hóa, thành phần chất rắn lơ lửng chất độc có nước thải, tải trọng thiết kế tahi đổi theo Phương pháp chung để thiết kế tải trọng trường hợp ước tính sản lượng bùn tổng Đối với nguồn nước thải phức tạp có chứa lượng lớn chất rắn lơ lửng, tiêu chuẩn thiết kế dựa vào yêu cầu loại bỏ chất rắn lơ lửng SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Bảng 4.8: Tải trọng thiết kế bể UASB nhiệt độ khác Nhiệt độ, oC Tải trọng thiết kế, kg COD/(m3.ngày) 10 1–3 15 3–7 20 – 15 30 15 – 20 40 20 – 30 Nguồn: Instruction manual for the understanding and use of anaerobic wastewater treatment method Bảng 4.9: Các thông số thiết kế bể UASB loại nước thải khác Nước thải COD vào Thời gian Tải trọng Hiệu khử (mg/l) lưu nước (h) (kgCOD/m3.ngày) COD (%) 500-800 – 10 – 10 70 – 75 20.000 – 10 14 – 15 60 4.500-7.000 – 10 8–9 75 – 80 Chế biến sữa 3.000-3.400 – 10 12 80 Xí nghiệp hóa 18.000 – 10 7–9 90 8.300 – 10 18 55 Giấy loại 7.700 – 10 12 80 Chế biến thủy 2.300-3.000 – 10 – 10 75 – 80 Nước thải sinh hoạt Nước thải nhà máy rượu cồn Chế biến tinh bột chất tổng hợp Chế biến rau sản Nguồn: Trịnh Xuân Lai, tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Có nhiều giá trị thiết kế khác thiết bị phân loại khí – bùn, vài giá trị có sẵn Chiều cao bể phản ứng: giá trị giới hạn tốc độ dòng chảy ngược tối đa bùn, thông thường tốc độ khoảng 1m/h tối đa Đối với bùn dạng hột, tốc độ đạt đến 5m/h Trong bể FBR vận tốc dòng chảy ngược vào khoảng 15m/h Lượng bùn hạt ban đầu: 20 – 30 g/l Tải trọng khởi động: 0,5 kg COD/(m3.ngày) Thời gian lưu nước: 0,2 – ngày Tải trọng hữu – 25 kg COD/(m3.ngày) CODvào: lên 20.000 mg/l pH thích hợp cho trình phân hủy kỵ khí dao động khoảng 6,6 – 7,6 Do cần cung cấp đủ độ kiềm (1.000 – 2.000mg/l) Bảng 4.10: Một số thông số cần thiết cho tình toán thiết kế bể metan Thông số Bể tốc độ chuẩn Bể tốc độ cao Thời gian lưu chất rắn (ngày) 30 – 90 10 – 20 Tải lượng chất rắn bay 0,5 – 1,6 1,6 – 6,4 Nồng độ chất rắn tiêu hủy (%) 4–6 4–6 Hiệu suất giảm chất rắn bay (%) 35 – 50 45 – 55 Năng suất khí (m3/kg VSS nạp vào 0,5 – 0,55 0,6 – 0,65 65 65 (kg/m3.ngày) bể) Hàm lượng CH4 (%) Nguồn: Lương Đức Phẩm, công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học IV.10 Một số vấn đề cần lưu ý vận hành hệ thống xử lý nước thải điều kiện kỵ khí  Kiểm tra bể UASB:  Kiểm tra thiết bị phân tách bùn – khí có lắp đặt hay không  Kiểm tra van khóa nước có lắp đặt hay không SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI  Kiểm tra điểm thử mẫu có đủ hay không Thông thường số lượng mẫu thử khoảng – điểm dọc theo chiều cao bể  Chuẩn bị thí nghiệm theo mẻ: vận hành hệ thống hoạt động quan trọng nhằm xác định hoạt động vi khuẩn metan bùn hoạt tính  Kiểm tra nước thải: Kiểm tra nồng độ hợp chất hữu nước thải: nồng độ COD < 100mg/l có vấn đề, hệ thống UASB xử lý nguồn nước thải Khi nồng độ COD > 50.000mg/l pha loãng nước thải tuần hoàn dòng thải Kiểm tra khả phân hủy sinh học nước thải: xác định biết lượng COD bể phản ứng metan sinh suốt trình phản ứng (khoảng 40 ngày) Kiểm tra xem nước thải có tính đệm hay không: kiểm tra khả làm môi trường đệm nước thải cách thêm vào 1g/l hay 40% COD nước thải COD nước thải nhỏ 2,5g/l Khi pH nước thải mức 6,5 cao hơn, nước thải đủ tốt để làm lớp đệm Kiểm tra lượng dinh dưỡng nước thải có đủ dể trì sinh trưởng vi khuẩn hay không Nhu cầu dinh dưỡng cho vi khuẩn thấp Nồng độ tối thiểu cần thiết chất dinh dưỡng (N, P, S) theo tỷ lệ sau: (COD/Y): N: P: S = (50/Y): 5:1: Các vi khuẩn metan có liên quan mật thiết đến nồng độ kim loại nặng nước thải (Fe, Ni, Co) Y (hệ số sinh khối) Kiểm tra xem nước thải có chứa nồng độ cao chất rắn lơ lửng không Trong trường hợp nước thải chứa chất rắn lơ lửng với nồng độ cao, hoạt động bể UASB thích nghi Khi nồng độ lên đến 3.000mg/l chất rắn lơ lửng khả phản ứng sinh học, chúng giữ lại bể phản ứng theo dòng chảy tùy vào kích thước hạt bùn, hạt bùn có kích thước chúng tích lũy bể phản ứng Kiểm tra xem nước thải có chứa độc chất hay không (Kjehldal-N, NH3-N, SO4,…) Bể UASB không thích hợp để xử lý nước thải nồng độ chất đạt đến giá trị giới hạn, ảnh hưởng không tốt vận hành hệ thống (nồng độ NH 3N = 2.000mg/l, SO4 > 500mg/l, tỷ lệ COD/SO4 15,000mg/l,…) SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Kiểm tra nhiệt độ nước thải: nhiệt độ nước thải thấp 20oC cần phải gia nhiệt cho hệ thống, nhiệt độ cao 60oC khởi động hệ thống cần phải cẩn thận Nhiệt độ thích hợp để vận hành hệ thống từ 20 – 42oC  Hướng dẫn ứng dụng khả tuần hoàn: Nếu COD nước thải không đạt đến kg COD/m3, việc tuần hoàn không cần thiết, trừ nồng độ sunfit đạt đến 200mg/l Trong trường hợp này, việc tuần hoàn chọn để làm giảm nồng độ sunfit dòng vào xuống 100mg/l Khi nồng độ COD nước thải thai đổi từ – 20 kg COD/m3, bắt đầu vận hành nên pha loãng nồng độ COD xuống kg COD/m3 Với nồng độ nước thải cao, lên đến 20 kg COD/m3 thiết phải pha loãng nước thải Tuy nhiên, nồng độ nước thải cao thường kèm theo độ mặn cao, dẫn đến tốc độ tạo sản phẩm metan thấp Vì vậy, trình tăng trưởng thu tốt nước thải pha loãng Tốt pha loãng đến nống độ kg COD/m3, điều không thể, 20 kg COD/m3 nồng độ tối đa Cần trì nồng độ axit béo dễ bay (VFA) nước thải mức meq/l  Khởi động bể phản ứng UASB: Bước để khởi động hệ thống quan trọng Khi chất ban đầu tốt, vận hành bể phải cẩn thận Khi vận tốc dòng chảy ngược lớn, vi khuẩn bị đẩy khỏi bể phản ứng việc khởi động phải bắt đầu lại Để khởi động hệ thống hiệu quả, tải trọng chất vào khoảng kg COD/(m3.ngày), với thời gian lưu nước tối thiểu 24 Tiếp theo cần kiểm tra thông số Nồng độ nước thải bao nhiêu: nồng độ nước thải < 5.000 mg COD/l vấn đề gì, ngoại trừ nước thải có chứa chất độc với nồng độ cao Khi nồng độ nước thải cao 5.000 mg COD/l, nên pha loãng tuần hoàn nước thải vận hành  Kiểm tra hoạt tính metan bùn ban đầu: Bắt đầu vận hành bể phản ứng cách cung cấp tải lượng vào đến thể tích bể, với nồng độ tối thiểu 0,2 kg COD/(m3.ngày) thời gian lưu nước tối thiểu 24 (trước bể phản ứng vận hảnh hoàn hảo) SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI Sau chờ ngày đầu tiên, kiểm tra xem lượng khí thoát có đạt 0,1m3/ngày không Nếu không đạt giá trị này, tốt nên dừng cung cấp dòng vào chờ đến sản lượng khí tạo gia tăng ngày kế tiếp, sau lại tiếp tục cung cấp nước thải Kiểm tra lượng VFA thấp meq/l không Nếu không, dừng cung cấp dòng vào chờ khoảng tuần Giá trị VFA thấp hệ thống khởi động giúp cho vận hành hệ thống sau tốt Sauk hi cung cấp lại dòng thải, nên kiểm tra lại nồng độ VFA ngày lần đạt đến giá trị meq/l lại dừng cung cấp nước thải chờ cho giá trì giảm xuống duới meq/l Một trì tải trọng liên tục mức 0,2 kg COD/(m3.ngày), pha trình khởi động hoàn thành Bấy gia tăng tải trọng hữu mức cao Kiểm tra nước thải có pha loãng không, khộng gia tăng thể tích tải trọng hữu Sau chờ ngày, kiểm tra nồng độ VFA có quay lại meq/l không Trong trường hợp VFA dòng thấp, lại tăng tải trọng thể tích hữu cơ, đồng thời giảm tác nhân pha loãng gia tăng tốc độ dòng vào Khi nồng độ VFA gia tăng đến giá trị meq/l, giữ ổn định ý kiểm soát pH bể Hoạt động bể phản ứng không tốt môi trường có tính axit Khi nồng độ VFA lên đến 15 meq/l, kiểm tra pH không giảm xuống 6,5, cần phải them NaOH, Ca(OH)2 hay NaHCO3, đồng thời quay lại bước đầu giảm tải trọng xuống 30% SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S VÕ HỒNG THI V.1 Kết luận: Xử lý nước hải phương pháp sinh học kỵ khí phương pháp xử lý hiệu loại nước thải có nhiễm chất hữu cao mà phương pháp sinh học hiếu khí thường không áp dụng Đồng thời phương pháp giúp thu hồi sản phẩm có ích khí sinh học sử dụng nguồn lượng nguồn phân bón hữu chất lượng cao Trong 12 tuần thực đồ án, vấn đề tìm hiểu trình bày đồ án bao gồm:  Các biến đổi hóa sinh học giai đoạn trình phân hủy chất hữu điều kiện kỵ khí  Các vi sinh vật chiếm ưu theo giai đoạn phân hủy khác theo hệ thống logic Trong giai đoạn có nhiều nhóm vi sinh vật khác tham gia vào trình phân hủy  Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy chất hữu vi sinh vật điều kiện kỵ khí ↔ Việc hiểu biết rõ đặc điểm giúp cho công tác thiết kế vận hành công trình xử lý nước thải phương pháp sinh học kỵ khí dễ dàng hiệu V.2 Kiến nghị: Do công trình nghiên cứu phương pháp phân hủy kỵ khí chất hữu hạn chế, đồng thời tài liệu đề cập nhiều đến vi sinh vật xử lý hợp chất hữu dễ phân hủy Đó khó khăn nay, nước thải có xuất chất hữu khó phân hủy Do cần có nhiều nghiên cứu sâu để tìm vi sinh vật có khả phân giải chất hữu loại Khi đó, tài liệu thiếu trình bổ xung đầy đủ hơn, cho ta nhìn rõ nét phương pháp xử lý nước thải vi sinh vật kỵ khí SVTH : TRẦN PHÚ ĐIỀN 66