Thạc Sĩ Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc hiếu khí sử dụng giá thể sơ dừa kết hợp hồ

MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam đang chuyển mình hòa nhập vào nền kinh tế thế giới, do đó quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa không ngừng phát triển, và kết quả là kéo theo đô thị hóa. Dân số tăng nhanh nên các khu dân cư tập trung dần được quy hoạch và hình thành. Nước thải sinh hoạt là sản phẩm trong quá trình sinh hoạt của con người. Ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt đang là vấn đề bức xúc hiện nay. Bên cạnh đó vấn đề xử lý nước thải trước khi thải ra sông rạch chưa được áp dụng rộng rãi và hiệu quả. Hậu quả là nguồn nước mặt bị ô nhiễm và nguồn nước ngầm cũng dần ô nhiễm theo, tình trạng ngập nước trên các tuyến đường, nước thải chảy tràn lan qua hệ thống sông ngòi, kênh rạch ảnh hưởng đến cảnh quan môi trường và cuộc sống của chúng ta. Việc bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn nước để cung cấp cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất, đáp ứng nhu cầu hiện tại và thỏa mãn nhu cầu của tương lai.

Hiện nay, việc quản lý nước thải trong đó có nước thải sinh hoạt là một vấn đề cấp thiết của các nhà quản lý môi trường trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Vì vậy, cần có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện môi trường và Phát triển theo hướng bền vững.

Với mong muốn môi trường sống ngày càng được nâng cao, vần đề quản lý nước thải sinh hoạt ngày càng chặt chẽ hơn phù hợp với sự Phát triển tất yếu của Xã hội và cải thiện được nguồn nước đang bị suy thoái nên đề tài: “ Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp lọc hiếu khí sử dụng xơ dừa làm giá thể kết hợp hồ thủy sinh” được hình thành

1.2 Phạm vi nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: từ ngày 05/04/2010 đến ngày 28/06/2010.
Tìm hiểu thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt để từ đó đưa ra phương pháp xử lý hiệu quả nhất.
Nghiên cứu tính chất của giá thể xơ dừa và đặc tính của một số loại thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước thải.

1.3 Mục tiêu đề tài

Đồ án được thực hiện nhằm tìm hiểu mức độ xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sinh hoạt mà cụ thể là lấy chỉ số SS, COD là chỉ số khảo sát hiệu quả xử lý nước thải qua bể lọc hiếu khí sử dụng xơ dừa làm giá thể. Bên cạnh đó đồ án cũng khảo sát hiệu quả xử lý nước thải qua hồ thủy sinh thông qua các chỉ tiêu COD, N ­tổng­, P tổng­. Ngoài ra, đồ án còn khảo sát các chỉ số phụ pH, SS, coliform tổng làm cơ sở để điều chỉnh và vận hành mô hình xử lý theo cách tốt nhất.

1.4 Nội dung nghiên cứu

Đồ án bao gồm các nội dung nghiên cứu chính sau:

Ÿ Tìm hiểu về nguồn gốc, thành phần và đặc tính của nước thải sinh hoạt.
Ÿ Tìm hiểu tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt: phương pháp cơ học, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học.
Ÿ Tìm hiểu các thông tin khoa học về VSV trong xử lý nước thải theo công nghệ hiếu khí bao gồm: chủng loại VSV, quá trình sinh trưởng và phát triển, các điều kiện cần thiết cho sự Phát triển của chúng.
Ÿ Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước thải theo phương pháp sinh trưởng kết bám hiếu khí.
Ÿ Thu thập các thông tin liên quan đến xơ dừa và một số loại thực vật có các đặc tính phù hợp với kỷ thuật xử lý nước thải
Ÿ Xây dựng mô hình thí nghiệm: vật liệu, kích thước, chi tiết cấu tạo và sơ đồ hệ thống thí nghiệm.
Ÿ Các bước tiến hành thí nghiệm, ghi nhận các thông số khảo sát.
Ÿ Thống kê kết quả, tính toán hiệu suất xử lý và nhận xét khả năng xử lý qua bể lọc Sinh học và hồ thủy sinh.
Ÿ Kết luận và đưa ra quan điểm về đồ án.

1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp luận
Thành phần chính của nước thải sinh hoạt chứa một lượng lớn các chất hữu cơ dễ bị phân hủy (hydratcacbon, protein, chất béo), các chất vô cơ dinh dưỡng (phốtphat, nitơ), cùng với vi khuẩn (có thể cả VSV gây bệnh), trứng giun, sán.v.v Nếu không được xử lý trước khi thải bỏ thì khả năng gây ô nhiễm môi trường là rất lớn.

1.5.2 Phương pháp cụ thể

Đề tài đã sử dụng những phương pháp sau:

Ÿ Phương pháp thực tế: Thu thập, xử lý và tổng hợp các tài liệu cần thiết có liên quan đến đề tài.
Ÿ Phương pháp kế thừa: Trong quá trình thực hiện đã tham khảo các đề tài có liên quan đã thực hiện.
Ÿ Phương pháp khảo sát: tính chất, thành phần nước thải, đặc điểm lý, hoá, sinh của nước thải đầu vào.
Ÿ Phương pháp Xây dựng mô hình mô phỏng ở qui mô phòng thí nghiệm, vận hành mô hình để xử lý nước thải.
Ÿ Phương pháp phân tích: các thông số được phân tích theo phương pháp chuẩn (APHA, AWWA, TCVN 2000 và Standard Methods). Các thông số đo và phương

MỤC LỤC
Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
Lời cảm ơn
Mục lục
Danh mục chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ

Chương 1: MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài
1.2 Phạm vi nghiên cứu
1.3 Mục tiêu đề tài
1.4 Nội dung nghiên cứu
1.5 Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp luận
1.5.2 Phương pháp cụ thể
1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
1.6.1 Ý nghĩa khoa học
1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

2.1 Nước thải sinh hoạt
2.1.1 Nguồn gốc
2.1.2 Thành phần tính chất nước thải
2.1.3 Tác hại đến môi trường
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt
2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học
2.2.1.1 Song chắn rác
2.2.1.2 Thiết bị nghiền rác
2.2.1.3 Bể lắng cát
2.2.1.4 Bể lắng
2.2.1.5 Bể tách dầu mỡ
2.2.1.6 Bể điều hòa
2.2.2 Phương pháp xử lý Hóa học
2.2.2.1 Keo tụ ( Đông tụ - Tủa bông)
2.2.2.2 Trung hòa
2.2.2.3 Hấp phụ
2.2.2.4 Tuyển nổi
2.2.2.5 Oxy hóa khử
2.2.2.6 Trao đổi ion
2.2.3 Phương pháp Sinh học
2.2.3.1 Công trình xử lý Sinh học trong điều kiện tự nhiên
a. Cánh đồng tưới và bãi lọc
b. Hồ Sinh học
2.2.3.2 Công trình xử lý Sinh học trong điều kiện nhân tạo
a. Bể lọc Sinh học
b. Bể Aeroten
c. Bể Sinh học theo mẻ SBR
d. Tổ hợp đĩa quay Sinh học (RBC)
e. Bể UASB
2.2.4 Phương pháp xử lý bùn cặn
2.2.4.1 Sân phơi bùn
2.2.4.2 Máy lọc cặn chân không
2.2.4.3 Máy lọc ép băng tải
2.2.4.4 Máy ép cặn chân không
2.2.5 Phương pháp khử trùng

Chương 3: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH Sinh học HIẾU KHÍ VÀ ĐẶC TÍNH THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
3.1 Tổng quan về quá trình Sinh học hiếu khí
3.1.1 Định nghĩa
3.1.2 Phân loại
3.1.3 Các quá trình Sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải
3.1.3.1. Sinh trưởng lơ lửng – bùn hoạt tính
3.1.3.2. Sinh trưởng bám dính – màng Sinh học
3.2 Tổng quan về quá trình lọc Sinh học
3.2.1 Định nghĩa
3.2.2 Phân loại
3.2.3 Cấu tạo và hoạt động của màng vi sinh vật
3.2.3.1 Cấu tạo màng vi sinh vật
3.2.3.2 Quá trình tiêu thụ cơ chất làm sạch nước
3.2.3.3 Quá trình sinh trưởng, Phát triển và suy thoái của màng VSV
3.2.4 Động học của quá trình lọc Sinh học hiếu khí
3.2.4.1 Động học phản ứng trong màng vi sinh vật
3.2.4.2 Phương trình động học thực nghiệm của Eckenfelder
3.3 Tổng quan về thực vật thủy sinh
3.3.1 Các loại thực vật thủy sinh chính
3.3.2 Quá trình chuyển hóa của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
3.3.3 Phương pháp ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
3.4 Vi sinh vật trong xử lý nước thải
3.4.1 Khái niệm
3.4.2 Vi sinh vật của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí
3.4.2.1 Vi khuẩn
3.4.2.2 Nấm men
3.4.2.3 Tảo
3.4.2.4 Một số nguyên sinh động vật (Protozoa)
3.4.3 Vi sinh vật của quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí
3.4.4 Các dạng trao đổi chất của vi sinh vật
3.4.5 Sự tăng trưởng của vi sinh vật
3.4.5.1. Sự tăng trưởng của vi sinh vật về số lượng
3.4.5.2. Sự tăng trưởng của vi sinh vật về khối lượng (sinh khối)
3.4.6 Các yếu tố ảnh hưởng

Chương 4 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

4.1 Giá thể làm từ xơ dừa
4.1.1 Đặc tính của giá thể
4.1.2 Quy trình tiến hành tạo giá thể từ xơ dừa
4.2 Đặc tính của thực vật thủy sinh (bèo Lục Bình)
4.3 Hệ thống mô hình xử lý
4.3.1 Mô hình lọc Sinh học
4.3.1.1 Mục đích
4.3.1.2 Cấu tạo của bể lọc Sinh học
4.3.1.3 Vận hành mô hình
a. Giai đoạn chuẩn bị
b. Vận hành mô hình thí nghiệm
c. Cách xác định các thông số động học
4.3.2 Mô hình hồ thủy sinh

Chương 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

5.1 Kết quả chạy mô hình lọc Sinh học sử dụng giá thể xơ dừa
5.1.1 Giai đoạn chạy thích nghi
5.1.2 Giai đoạn chạy xử lý
5.1.2.1 Tải trọng 24h
5.1.2.2 Tải trọng 12h
5.1.2.3 Tải trọng 8h
5.1.2.4 Tải trọng 6h
5.1.2.5 Tải trọng 4h
5.1.2.6 Tải trọng 2h
5.1.2.7 So sánh hiệu quả xử lý COD với các tải trọng khác nhau
5.1.3 Xác định các thông số động học
5.1.4 Ứng dụng các thông số thực nghiệm
5.2 Kết quả chạy mô hình hồ thủy sinh
5.2.1 Kết quả tổng hợp các chỉ tiêu nước thải đầu ra hồ thủy sinh
5.2.2 Giá trị pH qua các lần xử lý
5.2.3 Hiệu quả xử lý COD
5.2.4 Hiệu quả xử lý Nitơ tổng
5.2.5 Hiệu quả xử lý Phốtpho tổng
5.2.6 Giá trị SS qua các lần xử lý

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

6.1 Kết luận
6.2 Kiến nghị và đề xuất công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC