Luận Văn Nghiên cứu mô hình xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí

Chương 1. MỞ ĐẦU
Ứng dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải sinh hoạt là một trong những phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay ở các công trình xử lý nước thải. Đặc điểm của phương pháp sinh học là có thể loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của vi sinh vật. Các sinh vật này sống bám dính trong các bông bùn, sơ dừa, giá bám plactis lấy chất hữu cơ có trong nước thải làm chất dinh dưỡng.
Theo nhận định Lâm Minh Triết (2006) xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được xem là phương pháp có nhiều ưu điểm. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học còn phụ thuộc vào tải lượng nạp, tốc độ tiêu thụ chất hữu cơ và các dưỡng chất khác với hàm lượng cần thiết cho sự sống của vi sinh vật. Ngày nay có nhiều công trình sinh học như hồ sinh học, cánh đồng tưới, đất ngập nước nhưng bùn hoạt tính vẫn được xem là công trình thể hiện rõ quá trình loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của vi sinh vật. Công trình bùn hoạt tính hiếu khí được xem là công trình xử lý chính trong các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên để xây dựng hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt thì cần phải có nguồn kinh phí lớn mà không phải nơi nào cũng có thể đáp ứng được.
Mục đích đề tài “Nghiên cứu mô hình xử thải sinh hoạt bằng hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí” để xác định hiệu suất xử lý và hệ số phân hủy nội bào, hệ số sản lượng bùn qua các thời gian lưu nước 4 giờ, 6 giờ, 8 giờ. Kết quả nghiên cứu là giá trị thực nghiệm chọn thiết kế thể tích bể, lượng bùn hoàn lưu, cho bể bùn hoạt tính hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn. Hiện tượng quá tải lượng nạp chất ô nhiễm dẫn đến hiệu suất xử lý nước thải đầu ra không đạt Tiêu chuẩn hoặc kích thước lớn so với tải lượng nạp của nước thải dẫn đến chi phí xây dựng hệ thống xử lý cao. Qua đó cho thấy việc thực hiện đề tài nghiên cứu này là rất cần thiết.
1
Chương 2. TỔNG QUAN
2.1. Tổng quan về nước thải sinh hoạt
2.1.1. Khái niệm nước thải sinh hoạt
Ngày nay vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt không còn là vấn đề mới đối với toàn xã hội. Hiện trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt trở thành một vấn đề nóng đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm ra các phương pháp xử lý và tái sử dụng nước thải thích hợp, . Để bắt đầu nghiên cứu việc định nghĩa nước thải sinh hoạt là rất quan trọng. Hiện tại, có nhiều khái niệm khác nhau về nước thải sinh hoạt nhưng theo Lâm Minh Triết (2008), nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các công trình công cộng khác. Nước thải ở các đô thị được thoát qua hệ thống thoát nước và dẫn ra các sông. Để xác định lưu lượng nước thải cho một khu vực thì giá trị thường được ước lượng trên số dân của khu vực và theo Trần Đức Hạ (2006) thì lượng nước thải sinh hoạt vào khoảng 80% - 90% so với lưu lượng nước cấp.
2.1.2. Thành phần lý hóa học của nước thải
Nước thải chứa rất nhiều loại hợp chất rất khác nhau, với số lượng và nồng độ thay đổi cũng khác nhau. Có thể phân loại tính chất nước thải như sau:
Tính chất vật lý
Theo Nguyễn Văn Phước (2006) tính chất vật lý của nước thải dựa trên các chỉ tiêu như màu sắc, mùi, nhiệt độ, lưu lượng, Màu nước thải mới có màu hơi nâu sáng khi nhiễm khuẩn hoặc trong nước thải xảy ra các phản ứng dẫn đến nước thải biến đổi nên thường có màu đen. Bên cạnh màu sắc nước thải còn phát sinh mùi, mùi có trong nước thải sinh hoạt là do có khí sinh ra từ quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ hay có một số chất đưa thêm vào trong nước thải thường có mùi mốc, nếu nhiễm khuẩn thì nó sẽ chuyển sang mùi trứng thối do sự tạo thành H2S trong nước. Nhiệt độ của nguồn nước thải thường cao hơn nhiệt độ nguồn nước ban đầu, bởi vì có sự gia nhiệt vào nước từ các đồ dùng trong gia đình và máy móc. Ngoài ra dòng nước thấm qua đất và lượng nước mưa đổ xuống là nhân tố mới làm thay đổi nhiệt độ của nước thải. Ngoài các yếu tố trên lưu lượng cũng được xem là một trong những tính chất vật lý của nước thải.
Tính chất hóa học
Các thông số mô tả tính chất hóa học nước thải theo nhận định Nguyễn Văn Phước (2006) biểu hiện thông qua các thông số như pH, COD, các chất khí hòa tan, các hợp chất N, P, các chất rắn:
pH: Không gây ô nhiễm nhưng đóng vai trò là thông số đặc trưng quan trọng cho biết mức độ nhiễm bẩn và xác định sự cần thiết phải điều chỉnh trước khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi các quá trình hòa tan hoặc keo tụ, làm tăng, giảm vận tốc các phản ứng hóa sinh xảy ra trong nước. Để xử lý nước thải có hiệu quả thì pH chỉ nằm trong khoảng 6,5 – 9.
Nhu cầu oxi hóa học: COD là lượng oxi cần thiết cho quá trình oxi hóa hóa học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. Hàm lượng COD trong nước thải thường nằm trong khoảng 200 – 500 mg/L.
2
Hợp chất chứa N: Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn các hợp chất N. Phần lớn N trong nước thải sẽ chuyển sang dạng N hữu cơ hay N-NH3. Nồng độ N trong nước thải thường 20-85 mg/L. Trong đó N hữu cơ thường ở khoảng 8-35 mg/L, còn nồng độ N-NH3 thường từ 12 – 50 mg/L.
Photpho: Nhân tố cần thiết cho hoạt động sinh hóa, nhưng chỉ hiện diện với một số tối thiểu, hoặc loại bỏ sau quá trình xử lý bậc hai. Số lượng photpho dư thừa gây rối loạn dòng chảy và làm tăng trưởng quá mức các loại tảo. Nồng độ P thường trong khoảng 6 –20 mg/L.
Các chất rắn: Các chất ô nhiễm trong nước thải có thể được xem là chất rắn. Mục đích của việc xử lý nước thải là loại bỏ chất rắn hoặc chúng chuyển sang dạng ổn định hơn và dễ xử lý. Nồng độ tổng các chất rắn trong nước thải thường < 1200 mg/L.
2.2. Cơ sở lý thuyết quá trình sinh học hiếu khí
Theo Nguyễn Văn Phước (2006) nguyên tắc của phương pháp là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải có đầy đủ oxi hòa tan ở nhiệt độ, pH, các chất dinh dưỡng thích hợp. Hoạt động sống vi sinh vật hiếu khí bao gồm quá trình dinh dưỡng và quá trình phân hủy. Quá trình dinh dưỡng vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các nguyên tố khoáng vi lượng kim loại để xây dựng tế bào mới tăng sinh khối và sinh sản. Quá trình phân hủy vi sinh vật oxi hóa phân hủy các chất hữu cơ hòa tan hoặc ở dạng các hạt keo phân tán nhỏ thành nước và CO2 hoặc tạo ra các chất khí khác.