Luận văn Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I 3

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

CHƯƠNG 1 4

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC 4

THẢI BẰNG HỒ SINH HỌC 4

1.1. NGUYÊN TẮC XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỒ SINH HỌC 4

1.2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỒ SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Ở MỘT SỐ NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI 5

1.2.1. NƯỚC VÀ CÁC NGUỒN Ô NHIỄM NƯỚC THẢI 5

1.2.2.CÁC NGUỒN NƯỚC THẢI 7

1.2.3. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ HỒ SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI 10

1.3. NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG HỒ SINH HỌC Ở VIỆT NAM 15

1.4. VÀI NÉT VỀ TÌNH HÌNH MÔI TRƯỜNG NƯỚC Ở VIỆT NAM 17

CHƯƠNG 2 21

SỬ DỤNG BÈO TẤM, BÈO TÂY, HỆ THỐNG LỌC QUA HÀO ĐẤT TRONG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 21

2.1. SỬ DỤNG CÂY BÈO TẤM, BÈO TÂY TRONG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 21

2.1.1. SINH HỌC CÂY BÈO TẤM 22

2.1.2. SINH HỌC CÂY BÈO TÂY 22

2.2. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HỆ THỐNG LỌC QUA HÀO ĐẤT 23

2.3. SỰ PHÂN HUỶ CÁC CHẤT HỮU CƠ TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC 24

CHƯƠNG 3 28

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 28

3.1. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHUNG 28

3.1.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC 28

3.1.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HOÁ HỌC VÀ HOÁ LÝ 29

3.1.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC 30

3.2.CÁC QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ NỒNG ĐỘ HỢP CHẤT HỮU CƠ CAO 32

PHẦN II 34

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 34

CHƯƠNG 4 35

ĐỐI TƯỢNG PHÂN TÍCH 35

4.1. ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI HỒ THÀNH CÔNG 35

W 37

B-Bẩn RB-Rất bẩn: xếp loại theo chỉ tiêu của Lee & Wang 38

4.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI SÔNG LỪ 38

4.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI XƯỞNG BIA DU LỊCH 40

CHƯƠNG 5 42

PHƯƠNG PHÁP 42

5.1. THIẾT KẾ MÔ HÌNH 42

5.1.1. VẬT LIỆU 42

5.1.2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH 42

5.2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 44

PHẦN III 48

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48

6.1. KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC HỒ THÀNH CÔNG 48

6.1.1. XỬ LÝ ĐỢT 1 48

6.1.2.XỬ LÝ ĐỢT 2: 50

6.1.3. XỬ LÝ ĐỢT 3: 52

6.1.4.XỬ LÝ ĐỢT 4: 55

6.2. KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SÔNG LỪ 59

6.3. KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI XƯỞNG BIA DU LỊCH 70

 

 

doc86 trang | Chia sẻ: huong.duong | Ngày: 05/09/2015 | Lượt xem: 1893 | Lượt tải: 19download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Luận văn Sử dụng hệ thống hồ sinh học kết hợp với hệ thống lọc qua hào đất để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
èo tây cũng là loại cây dễ tính phàm ăn, bất cứ ao hồ nào cũng sống được. Bèo sinh sản bằng con đường vô tính là chủ yếu và có thể sinh trưởng ở nhiệt độ 10-40oC, nhưng mạnh nhất ở nhiệt độ 20-23oC. Vì vậy, với khí hậu thích hợp như nước ta bèo sống quanh năm. Ở nước ta, bèo tây được sử dụng với nhiều công dụng khác nhau: bèo được sử dụng làm phân xanh bón ruộng, làm chất độn ủ phân chuồng và đặc biệt làm thức ăn hoặc nấu chín cho lợn ăn, làm thức ăn cho cá. Ở Trung Quốc, bèo tây được ủ lên men làm thức ăn nuôi cá. Ở Nhật Bản, người ta còn dùng làm giấy và ép thành một thứ bìa nhẹ và cứng. Ngoài ra, bèo tây còn được dùng làm thuốc, có tác dụng chữa sưng tấy hoặc viêm đau. Gần đây, người ta phát hiện thêm ở bèo còn có hai lợi ích khác: - Cung cấp năng lượng: Dùng vi khuẩn cho bèo lên men: 1kg bèo sẽ cho 0,3m3 khí mêtan, bã bèo sau khi lên men có thể dùng làm phân bón. -Bèo làm sạch nguồn nước: Bèo làm sạch nguồn nước ở những nơi chúng mọc, có khả năng làm giảm bớt ô nhiễm môi trường. Chỉ cần 1/3 ha bèo mỗi ngày đủ để lọc trong 2225 tấn nước bị ô nhiễm các chất thải sinh học và các hoá chất. Nó còn loại được các kim loại nặng. 2.2. GIỚI THIỆU MÔ HÌNH HỆ THỐNG LỌC QUA HÀO ĐẤT Hào đất là hào tự tạo dùng để lọc nước (cho nước thải chảy qua). Trong phạm vi luận văn này, hào được làm bằng gỗ bên trong lót nilông để tránh bị rò gỉ nước ra ngoài. Chiều dài của hào đất khoảng 1m2, chiều ngang khoảng 60cm. Bên trong hào đất có 5 ngăn: đá dăm-sỏi nhỏ-cát pha đất-sỏi nhỏ-đá dăm. Hai đầu của hào đất đều có đường ống đưa nước vào và đường ống dẫn nước ra. Đầu tiên, nước thải đã qua xử lý bằng hồ sinh học được đưa vào hệ thống bằng ống dẫn nhựa qua lớp đá đầu tiên, tiếp đến là lớp sỏi rồi đi vào lớp giữa là lớp đất pha cát , tiếp theo là đi qua lớp sỏi và cuối cùng là đi qua lớp đá sau đó nước đi ra bằng đường ống dẫn là nước sạch được xử lý. Hệ thống lọc qua hào đất có tác dụng làm trong nước, loại bỏ các vi khuẩn. Các chất hữu cơ và vô cơ được loại bỏ nhưng không đáng kể, chủ yếu là loại vi khuẩn và làm trong nước. Nước thải được đưa vào hệ thống hào đất, nó lần lượt đi và thấm qua các lớp vật liệu, khi đó vi khuẩn và các cặn lơ lửng đựoc giữ lại và làm trong nước. 2.3. SỰ PHÂN HUỶ CÁC CHẤT HỮU CƠ TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ SINH HỌC Trong nước, đặc biệt là nước thải, hoạt động của vi sinh vật rất mạnh mẽ. Các vi sinh vật ở đây chủ yếu là vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh. Chúng phân huỷ các chất hữu cơ hoà tan vào nước ở điều kiện hiếu khí và kỵ khí để có các hợp chất xây dựng tế bào, tăng sinh khối và một số sản phẩm khác cùng với năng lượng được giải phóng. *Hoạt động của vi sinh vật hiếu khí: Khi xả nước thải giầu chất hữu cơ vào ao, hồ chứa, vi sinh vật sẽ phát triển rất nhanh. Tốc độ phát triển nhanh của chúng làm giảm nồng độ oxy hoà tan vì oxy cần cho các phản ứng phân huỷ các chất hữu cơ của các vi sinh vật hiếu khí dị dưỡng. Kết quả là các chất dinh dưỡng trong nước giảm dần. Trong quá trình hoạt động sống của vi sinh vật, thực vật phù du hạ đẳng-vi tảo và tảo, các thực vật nổi, các động vật nguyên sinh... sẽ làm giảm đi các chất dinh dưỡng, các chất khoáng, kể cả kim loại độc và do vậy nước sẽ dần dần được làm sạch. Đó chính là quá trình tự làm sạch của ao, hồ và sông. Ở đây, ta thấy vi khuẩn đóng vai trò chính trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ; chúng có khả năng phân huỷ bất kỳ loại chất hữu cơ nào có trong thiên nhiên; chúng là nguồn thức ăn cho các sinh vật ở mức dinh dưỡng bậc cao tiếp theo. Qúa trình phân huỷ chất hữu cơ trong nước ao hồ dựa trên quan hệ cộng sinh của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nước, trong đó vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu. Phần không tan của các chất hữu cơ và vô cơ có trong nước thải sẽ lắng xuống đáy ao hồ tạo thành bùn, phần hoà tan sẽ được hoà loãng trong khối nước. Từ mặt thoáng tới đáy hồ ta có thể chia thành các khu vực hoạt động của các vi sinh vật nước như sau: phần gần tiếp giáp với mặt thoáng sâu xuống khoảng non nửa của ao hồ là vùng hiếu khí, phần tiếp theo là vùng kỵ khí tuỳ tiện và cuối cùng là phần đáy là vùng kỵ khí. Ở vùng hiếu khí, oxy phân tử không khí luôn luôn có chiều hướng khuếch tán vào nước, hơn nữa còn có gió tạo sóng làm cho oxy dễ hoà tan hơn. Ở vùng này ban ngày dưới ánh sáng mặt trời tảo, các loài thực vật nước và các loài vi sinh vật tự dưỡng sử dụng CO2 (Một phần có trong nước và một phần do khuếch tán từ không khí vào nước), các ion sulphat, phosphat cùng với các chất vô cơ và nước tổng hợp tạo thành các vật chất tế bào phục vụ cho sinh trưởng tăng sinh khối, đồng thời thải oxy vào nước làm cho nước tăng lượng oxy hoà tan. Các vi sinh vật hiếu khí trước hết là vi khuẩn, sử dụng nguồn oxy hoà tan ở trong nước kể cả phần do tảo và thực vật nước sinh ra để phân giải các chất hữu cơ có ở trong nước. Ở vùng hiếu khí và kỵ khí tuỳ tiện với khu hệ vi sinh rất phong phú hoạt động của chúng rất mạnh. Chúng ta thấy có các giống vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium... các vi khuẩn này phân giải các chất hữu cơ ở mức độ khác nhau tạo thành các hợp chất trung gian có thể một số hợp chất này được chúng đồng hoá để xây dựng tế bào mới, phục vụ cho sinh truởng và tăng sinh khối. Ở vùng này các vi sinh vật nitrat hoá sẽ oxy hoá amôn thành nitrit rồi thành nitrat trong điều kiện hiếu khí (Oxic). Các vi sinh vật khác, như Pseudomonas denitritficans, Bacillus licheniformis, Thiobacillus denitritficans sẽ khử nitrat thành nitơ phân tử (N2) và thải vào không khí trong điều kiện thiếu khí (Anoxic). Các hoạt động của vi khuẩn hiếu khí cho CO2 là một sản phẩm cuối cùng vào nước. Nguồn CO2 này bổ xung cho tảo, thực vật nước và vi sinh vật tự dưỡng phát triển. Sự tuần hoàn của nitơ trong tự nhiên nhờ hoạt động của các vi sinh vật được biểu diễn bằng sơ đồ dưới đây: Các hợp chất hữu cơ chứa Nitơ Amôn hoá Đồng hoá NH4 Cố định N2 NH2OH N2 Nitrat hoá N2O (NOH) Phản Nitrat hoá NO NO2- Nitrat Phản Nitrat hoá hoá NO3- Quá trình nitrat hoá chủ yếu được thực hiện nhờ các loại vi khuẩn tự dưỡng bắt buộc thuộc họ Nitro bacteriaceae. Điển hình của các vi khuẩn thuộc họ Nitro bacteriaceae là Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrobacter. Các vi khuẩn này có tế bào hình gậy, hình cầu, hình elip, hình xoắn, không sinh bào tử. Các vi khuẩn nitrat hoá có thể phát triển được ở pH từ 5,5-9,0, pH tối ưu là 7,5. Quá trình nitrat hoá lại bị ức chế bởi nồng độ NH4 cao do NH4 phân ly thành NH3 và H+. Ngoài các vi khuẩn tự dưỡng ra, quá trình nitrat hoá còn được thực hiện bởi một nhóm vi khuẩn dị duỡng có khả năng oxy hoá NH4 và các hợp chất hữu cơ thành NO2 và NO3 như Methylococcus capsulata. *Hoạt động của vi sinh vật kỵ khí: Dưới đáy ao hồ là vùng lắng cặn và bùn. Vùng này xảy ra qúa trình phân huỷ các chất hữu cơ ở điều kiện không có oxy nhờ tập thể các vi sinh vật sống thích nghi ở điều kiện này -các vi sinh vật kỵ khí trước tiên là các axit hữu cơ, các dạng alcol và cuối cùng là NH3, H2S, CH4. Một trong những sản phẩm cuối cùng của quá trình là khí mêtan. Trong điều kiện kỵ khí khó phân giải được Lignin, vì trong điều kiện này nó khá bền vững và nó chỉ bị phân huỷ ở điều kiện hiếu khí mạnh mẽ. Phân huỷ các chất hữu cơ ở điều kiện kỵ khí là rất chậm và khó tác động được vào các yếu tố của quá trình để tăng tốc độ phân huỷ. CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1. HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHUNG Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm các phương pháp (cơ học), hoá học và sinh học. Có thể chia ra làm ba bậc xử lý nước thải: - Xử lý bậc 1: Thông thường là các công trình xử lý lý học (cơ học) như: song chắn rác, bể lắng. Các công trình nhằm mục đích tách các chất không tan trong nước thải. Xử lý bậc 1 nhiều khi mang mục đích xử lý các chất ô nhiễm, tạo điều kiện phù hợp để đưa tiếp vào hệ thống xử lý tiếp theo. Ví dụ: Xử lý dầu mỡ, trung hoà nước thải... để tạo điều kiện cho biện pháp xử lý sinh học tiếp theo. Trong trường hợp này xử lý bậc 1 có thể là các biện pháp lý hoá. - Xử lý bậc 2: Xử lý bậc 2 là các công trình xử lý sinh học dùng để oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ còn lại dạng tan, keo, và không tan. - Xử lý bậc 3: Thường thực hiện theo yêu cầu xử lý chất lượng cao hơn. Đó là trường hợp phải áp dụng các biện pháp như triệt khuẩn, khử tiếp các chất bẩn còn lại như nitrat, phosphat, sunfat,... 3.1.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC Phương pháp này thường là giai đoạn xử lý bậc một ít khi là giai đoạn kết thúc quá trình xử lý nước thải. Các chất được loại bỏ có thể ở dạng vô cơ hay hữu cơ. Các phương pháp cơ học thường dùng là: - Lọc qua lưới - Lắng - Lọc cát - Xyclon thuỷ lực - Quay ly tâm 3.1.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HOÁ HỌC VÀ HOÁ LÝ a/ Phương pháp hoá học Cơ sở của phương pháp hoá học là các phản ứng hoá học diễn ra giữa các chất bẩn với hoá chất cho thêm vào. Các phương pháp hoá học là: phương pháp oxy hoá, trung hoà và keo tụ. Thông thường đi đôi với trung hoà có kèm theo quá trình keo tụ và nhiều hiện tượng vật lý khác. Ngoài các phương pháp ozon hoá và phương pháp điện hoá học cũng thuộc phương pháp hoá học. Thực chất của phương pháp hoá học là nhờ các quá trình oxy hoá khử mà các chất bẩn độc hại được biến thành các chất không độc, một phần ở dạng lắng cặn, phần khác ở dạng khí dễ bay hơi. b/ Phương pháp hoá lý Các phương pháp hoá lý để xử lý nước thải đều dựa trên cơ sở ứng dụng các quá trình: - Keo tụ: là làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất bẩn ở dạng lơ lửng và kết chúng thành những bông có kích thước lớn hơn. - Hấp phụ: là tách các chất bẩn và khí hoà tan khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn. - Trích ly: là tách các chất bẩn hoà tan khỏi nước thải bằng dung môi, dung môi này không tan trong nước và độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi phải cao hơn trong nước. - Chưng bay hơi: chưng nước thải để các chất độc hại hoà tan trong đó bay theo hơi nước. - Tuyển nổi: là loại các tạp chất bẩn khỏi nước bằng cách dùng tác nhân tuyển nổi để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên mặt nước, sau đó loại khỏi nước thải. - Trao đổi ion: là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao đổi ion. - Tinh thể hoá: là loại các chất bẩn khỏi nước ở trạng thái tinh thể. - Đializ- màng bán thấm: dùng màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua (tách các chất tan khỏi các hạt keo). 3.1.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SINH HỌC 3.1.3.1. Giới thiệu một số biện pháp sinh học xử lý nước thải - Phương pháp xử lý hiếu khí, bao gồm các phương pháp bùn hoạt tính, ao hồ ổn định... - Phương pháp xử lý kỵ khí bao gồm phương pháp lên men axit, lên men mêtan, ao yếm khí, hệ xử lý UASB (Up- flow anaerobic sludge bed). - Phương pháp thiếu khí, chủ yếu dùng để phân giải nitrat. 3.1.3.2. Một số đặc điểm của phương pháp sinh học Phương pháp sinh học thường dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và chất hữu cơ hoà tan (đôi khi cả vô cơ) khỏi nước thải. Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào hoạt động của vi sinh vật có khả năng phân huỷ, bẻ gẫy các đại phân tử hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn, đồng thời chúng cũng sử dụng các chất có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ, phospho, kali... bởi vậy, sản phẩm thu nhận từ phương pháp sinh học có thể sử dụng làm phân bón hữu cơ. Cả 2 nhóm vi sinh vật: tự dưỡng và dị dưỡng cùng được sử dụng để xử lý nước thải. Tuy vậy, trong nhóm vi sinh vật dị dưỡng có 3 nhóm nhỏ: hiếu khí, kỵ khí và kỵ khí không bắt buộc cùng tham gia vào quá trình phân huỷ các chất. Nhóm hiếu khí cần oxy hoà tan để phân huỷ các chất hữu cơ, ngược lại nhóm kỵ khí có khả năng oxy hoá có trong các hợp chất như nitrat, sunfat. Còn nhóm kỵ khí không bắt buộc có thể phát triển trong điều kiện có và không có oxy hoà tan. Mục đích làm sạch nước thải là tách các hợp chất hữu cơ và vô cơ để nồng độ của chúng không vượt quá mức cho phép. Phụ thuộc vào tính chất nhiễm bẩm và nồng độ của chúng có thể sử dụng các biện pháp làm sạch nước thải khác nhau. Nhưng phổ biến nhất là phương pháp cơ học (lắng, lọc), cơ lý (kết lắng, trung hoà, để lắng), lý hoá (trao đổi ion, hấp phụ), trao đổi nhiệt và sinh hoá học. Mỗi phương pháp có các ưu và nhược điểm riêng, tuỳ phạm vi ứng dụng mà có thể sử dụng một vài phương pháp sẽ cho phép loại bỏ hoàn được các chất nhiễm bẩn. Biện pháp sinh học làm sạch nước thải là quá trình công nghệ được sử dụng rộng rãi nhất trong nhiều lĩnh vực công nghiệp có lượng lớn nhiễm bẩn song với nồng độ các chất thấp. Làm sạch nước thải bằng biện pháp sinh học là dùng các loại vi sinh vật sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải làm nguồn năng lượng . Chúng phân huỷ các chất thành CO2, nước và muối khoáng và một số chất thành NO3 và NO2. Biện pháp sinh học có một số ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: - Có thể xử lý nước thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ rộng. - Hệ thống có thể tự điều chỉnh phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độ các chất nhiễm bẩn. - Thiết kế các trang thiết bị đơn giản. - Chi phí cho phần thực nghiệm không cao. Nhược điểm: - Đầu tư cơ bản cho việc xây dựng các thiết bị của hệ thống làm sạch cao. - Phải có chế độ công nghệ làm sạch hoàn chỉnh. - Một vài chất hữu cơ có độc tính ảnh hưởng đến quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính làm giảm hiệu suất làm sạch. - Cần làm loãng các nguồn nước có nồng độ các chất hữu cơ cao do vậy làm tăng lược nước thải. Tuy còn có nhược điểm song phương pháp làm sạch bằng biện pháp sinh học vẫn là phương pháp phổ biến và được áp dụng rộng rãi nhất. Phụ thuộc vào điệu kiện sống của vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí người ta chia các phương pháp xử lý nước thải bằng các biện pháp sinh học theo 2 nguyên tắc này. 3.2.CÁC QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ NỒNG ĐỘ HỢP CHẤT HỮU CƠ CAO Nước thải sinh hoạt, nước thải của công nghiệp thực phẩm là những loại nước thải có nồng độ hợp chất hữu cơ cao, chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán gây ô nhiễm môi trường nặng nề và có tác động đến sức khỏe con người và động vật. Trong hai loại nước thải này có chứa các thành phần dinh dưỡng cho cây trồng như: đạm, lân, kali... nó còn gây mùi thối rất khó chịu do sự phân huỷ yếm khí chất thải hữu cơ có trong nước thải, ví dụ như là ở công nghệ sản xuất bia. Hàm lượng của chúng phụ thuộc vào tiêu chuẩn thải nước, việc xử lý nước thải loại này là rất cần thiết. Để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao thì người ta thường xử lý bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước. Việc xử lý nước thải thực hiện trên các công trình: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học... “Vì hồ sinh học là hồ chứa không lớn lằm dùng để xử lý nước thải bằng sinh học và chủ yếu dựa vào quá trình tự làm sạch của hồ”. Trong số những công trình xử lý trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học được áp dụng rộng rãi hơn cả. Căn cứ theo đặc tính tồn tại và tuần hoàn của các vi sinh và sau đó là cơ chế xử lý mà người ta phân biệt 3 loại hồ: Hồ kỵ khí, hồ hiếu kỵ khí (hồ Facultative) và hồ hiếu khí. Trong đó hồ kỵ khí thường dùng để xử lý nước thải công nghiệp có độ nhiễm bẩn lớn. Còn hồ hiếu kỵ khí thường dùng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao (nước thải sinh hoạt, nước thải công nghệ thực phẩm). Hồ hiếu kỵ khí là loại hồ thường gặp trong điều kiện tự nhiên. Phần lớn các ao hồ của chúng ta là những hồ hiếu kỵ khí. Hiện nay, nó được sử dụng rộng rãi nhất trong các hồ sinh học. Trong hồ xảy ra 2 quá trình song song: quá trình oxy hoá hiếu khí chất nhiễm bẩn hữu cơ và quá trình phân huỷ Mêtan cặn lắng. Đặc điểm của loài hồ này xét theo chiều sâu của nó có thể chia ra 3 vùng:lớp trên là vùng hiếu khí, lớp giữa là vùng trung gian, còn lớp dười là vùng kỵ khí. Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hoá chất hữu cơ trong hồ chủ yếu nhờ quang hợp của rong tảo dưới tác dụng của bức xạ mặt trời và khuếch tán qua mặt nước dước tác dụng của sóng gió. Hàm lượng oxy hoà tan ban ngày nhiều hơn ban đêm. Hồ hiếu khí cũng hay được áp dụng, người ta phân biệt loại hồ này làm hai nhóm: Hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo. Nhưng hồ làm thoáng tự nhiên hay được áp dụng hơn. Hồ làm thoáng tự nhiên: oxy cung cấp cho quá trình oxy hoá chủ yếu là do sự khuếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước (bèo tây, bèo tấm...). PHẦN II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHƯƠNG 4 ĐỐI TƯỢNG PHÂN TÍCH Trong luận văn này chúng tôi phân tích và xử lý nước thải của ba đối tượng đó là: hồ Thành Công, sông Lừ xưởng bia Du Lịch 4.1. ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THẢI HỒ THÀNH CÔNG Hồ Thành Công nằm trong quần thể Thành phố Hà Nội mang những nét đặc sắc của hệ sinh thái đô thị và do vậy chịu những ảnh hưởng của điệu kiện tự nhiên của Thành phố. Hồ Thành Công là hồ nhân tạo do con người đào đắp để tạo cảnh quan và điều hoà khí hậu cho vùng lân cận. Hồ Thành Công nằm trong thành phố nên khi môi trường thành phố bị ô nhiễm thì nước hồ cũng không tránh khỏi sự ô nhiễm này. Hồ Thành Công có diện tích 6,8 ha nay chỉ còn 6,5 ha và có độ sâu trung bình 3-4m. Hồ nằm trong địa phận phường Thành Công chịu sự quản lý của quận ba đình. Hai mặt hồ tiếp giáp với khu dân cư và khu tập thể Thành Công, một mặt được phân cắt với khu tập thể Nam Thành Công bằng đường Huỳnh Thúc Kháng, mặt còn lại hướng ra phía đường Láng Hạ. Tuy hồ Thành Công là một hồ nhỏ nhưng các yếu tố của điều kiện tự nhiên vẫn tác động vào các thành phần trong nước hồ. Hồ cũng thu nhận được lượng bức xạ từ mặt trời lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang hợp của thực vật trong hồ. Nhưng khi thực vật phát triển quá mức và chết đi thì lại là chất gây ô nhiễm chính cho nước hồ. Về mùa mưa, hồ là nơi chứa một lượng nước lớn do mưa, nước mưa chảy tràn vào mang theo nhiều chất gây ô nhiễm. Khi mùa khô đến thì lượng nước đưa vào hồ chủ yếu là nước thải không có nước mưa pha loãng nên nồng độ các chất bẩn trong hồ càng đậm đặc. Vào mùa này, hồ thường bị nhiễm bẩn nặng hơn so với mùa mưa. Ngoài con mương Kiep thành công, hồ Thành Công cũng là điểm thu nước thải sinh hoạt và xử lý nước thải của cả phường Thành Công và khu lân cận. Đây là chức năng quan trọng của hồ vì nước thải vào hồ chủ yếu là nước thải sinh hoạt , một phần nhỏ là nước thải công nghiệp. Đặc điểm của nước thải sinh hoạt là có nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học, chất dinh dưỡng (nitơ, phosphat, có mùi do nhiều nguyên nhân). Quá trình phân giải chất hữu cơ trong hồ của vi sinh vật chủ yếu là quá trình phân giải hiếu khí. Tuy nhiên do lượng chất hữu cơ đưa vào hồ cần oxy để cung cấp cho quá trình phân giải lớn nên hiện tượng thiếu dưỡng khí trong hồ thường xuyên xảy ra. Đặc biệt vào mùa hè, cá chết và cá nổi đầu thường xuyên vào buổi sáng, hàm lượng oxy hoà tan trong nước có lúc giảm tới chỉ còn nhỏ hơn 2 mg/l. Theo Nguyễn Kim Chi (1995), các hồ trong điạ bàn Hà Nội nói chung, hồ Thành Công nói riêng đã bị ô nhiễm. Phần quanh hồ Thành Công vào mùa mưa đều bị ngập úng do hệ thống thoát nước trong khu vực không đủ khả năng tiêu nước. Hệ thống cống ngầm trong khu vực Thành Công, tuy mới xây dựng nhưng nhỏ và mật độ cống thưa nên khả năng tiêu thoát nước chậm, dẫn tới tình trạng ngập úng cục bộ. Theo đánh giá của tài liệu này, nhiệt độ của hồ Thành Công nói riêng và hệ thống hồ trong thành phố nói chung dao động từ 20-28oc. pH của hồ Thành Công khoảng 5,4-10 có lúc hồ Thành Công có chỉ số pH xuống thấp nhất là 5,6. Hàm lượng chất hữu cơ dễ phân huỷ trong hồ Thành Công khá cao dẫn đến nhu cầu oxy sinh học (BOD) cần cung cấp cho hồ cũng phải tăng lên. Các chất bẩn hữu cơ là nguyên nhân gây suy thoái nguồn nước, sự suy thoái này được quan sát dưới dạng BOD là một đặc trưng rất quan trọng. Nhu cầu BOD của hồ Thành Công là 12mg/l. Bảng 2: Chất lượng nước hồ Thành Công Năm 1991 Năm 1994 Giữa hồ Phân loại Gần cống thải Phân loại Gần cống thải Phân loại S TT Chỉ tiêu Mặt đáy L & W * Mặt đáy L & W * Mưa Khô L & W * 1 t0C (0C) 24,5 24,5 8,75 7,46 >G2 2 pH 7 8 3 Mầu nước Xanh 4 Độ trong 47,0 57,0 5 NH4+ (mg/l) 7,960 RB >G2 4,660 RB >G2 0,9 HB <G2 6 NO3- (mg/l) 6,3 HB >G1 6,917 HB <G2 4,5 S <G1 7 NO2- (mg/l) 2,626 B 3,150 B 8 PO4- (mg/l) 2,210 >G2 3,580 >G2 0,32 <G1 9 BOD5 (mg/l) 12 B >G2 10 COD(mg/l) <G2 536 48 11 SS (mg/l) 25 60 B <G2 33 Ghi chú: S - Sạch B- Hơi bẩn G1: Giới hạn tối thiểu G2: Giới hạn tối đa B-Bẩn RB-Rất bẩn: xếp loại theo chỉ tiêu của Lee & Wang G2: Giới hạn tối đa: Xếp loại theo *- “Một số chỉ tiêu tạm thời về môi trường ban hành 1993”. Độ đục của nước hồ Thành Công rất cao, hàm lượng chất lơ lửng từ 25-60mg/l (bảng 2). Do hàm lượng chất hữu cơ cao nên nhu cầu oxy hoá học của hồ cũng ở mức rất cao là 536 mg/l. Điều này cho thấy hàm lượng chất hữu cơ cao là nguồn gây ô nhiễm cho hồ. Trong báo cáo Nguyễn Kim Chi đã thống kê và phân loại nước thuỷ vực, hồ trong thành phố bằng các chỉ tiêu thuỷ lý, thuỷ hoá, thuỷ sinh. Từ đó đưa ra kết luận như sau: “Theo kết quả phân tích chất lượng nước các hồ Hà Nội năm 1991 và 1994, thấy năm 1994 chất lượng nước các hồ giảm hẳn. Phần lớn các hồ đều ô nhiễm chất hữu cơ, thể hiện qua giá trị BOD, NH4+, NO3-, NO2- và PO4-3 vượt quá chỉ tiêu cho phép hàng chục lần. Hàm lượng chất dinh dưỡng các hồ đều thuộc chế độ giàu dinh dưỡng” về tình trạng nước các hồ trong thành phố, trong đó có nước hồ Thành Công. 4.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI SÔNG LỪ Hà Nội có 4 tuyến kênh chính thường gọi là sông thoát nước, đó là: Sông Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét và sông Kim Ngưu với tổng chiều dài 41,7 km. Các sông này đều bắt nguồn từ nội thành, tiếp nhận nước thải sinh hoạt và công nghiệp từ các cống, chảy xuống phía Nam thành phố, tụ hội ở Thanh Liệt (Thanh Trì) rồi đổ ra sông Nhuệ tại Cầu Bươu. Các sông này đều được nạo vét năm 1985, hàng năm tiêu thoát từ 120-130 triệu m3 nước thải thành phố Hà Nội. Nhưng hiện nay công việc đó đang ngừng trệ, nhiều đoạn sông đã bị san lấp, lấn chiếm, cỏ và bèo mọc nhiều cộng với việc quản lý chưa tốt nên khả năng tiêu thoát giảm, khi mưa to thường bị ngập úng. Các sông có hiện tượng co thắt dòng chảy do cầu, đường giao thông cắt ngang. Sông ở Hà Nội có thuỷ theo hai mùa rõ rệt, mùa lũ thường kéo dài 5 tháng từ tháng 6 đến tháng 10, cao nhất vào tháng 8. Nitơ cùng với Phospho và Cacbon là các thành phần dinh dưỡng chủ yếu ảnh hưởng đến sản xuất sơ cấp trong thuỷ vực nước, đặc biệt là tảo và các thực vật nước khác. Nitơ trong nước dưới một số dạng như: Nitơ hữu cơ, NH4, NO2 và NO3. Hàm lượng Nitơ vô cơ cao trong nguồn nước sông sẽ gây nguy hại cho các sinh vật thuỷ sinh và nguy hiểm hơn là tới sức khoẻ con người khi nguồn nước này được sử dụng trực tiếp cho ăn uống và sinh hoạt. Trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp chảy vào sông chứa nhiều hợp chất nitơ hữu cơ. Các chất này phân huỷ theo phản các ứng thuỷ phân thành amonia. Sau đó trong nguồn nước xảy ra quá trình nitrat hoá, chuyển NH4 thành NO3, được thực hiện bởi các vi sinh vật tự dưỡng như Nitrosomonas, Nitrobacter. Quá trình này đi kèm với việc tiêu thụ một lượng lớn oxy hoà tan, và vì thế quá trình này tác động đến cân bằng oxy sinh học của sông. Đặc điểm chất lượng nước sông: Các kết quả đo cho thấy một số chỉ số nước tại các sông thuộc khu vực nghiên cứu không có thay đổi bất thường [6]. Số TT Chỉ tiêu Nồng độ dao động Đơn vị 1 Nhiệt độ 18,3- 29,2 0C 2 pH 6,20- 8,15 3 NH4 0,011- 0,615 mg/l 4 NO2 0,001- 0,170 mg/l 5 NO3 0,021- 2,340 mg/l 6 BOD5 0,21- 4,31 mg/l 7 COD 2,20- 21,14 mg/l Sông Lừ là một trong những phụ cận của sông Tô Lịch, bắt nguồn từ cống Trịnh Hoài Đức chảy qua hồ Đống Đa, Trung Tự (Nam Đồng) hợp lưu với sông Tô Lịch phía trước cầu Dậu, cách điểm hợp lưu của sông Tô Lịch với sông Nhuệ khoảng 2,8km. Cao độ đáy sông từ 1-3m, cao độ hai bờ sông 5-6m, có khoảng 6 cầu lớn bắc qua sông. 4.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA NƯỚC THẢI XƯỞNG BIA DU LỊCH Trong thời gian gần đây ngành công nghiệp thực phẩm phát triển đến mức độ lạm dụng. Chính sự phát triển không quy hoạch này cùng với sự cạnh tranh không gay gắt về giá cả dẫn đến hầu hết các xí nghiệp thực phẩm không có công nghệ xử lý chất thải gây ô nhiễm hữu cơ khá nặng nề làm ảnh hưởng đến con người và sinh vật. Đặc trưng của nước thải công nghiệp thực phẩm là gây mùi hôi thối rất khó chịu do sự phân huỷ yếm khí chất thải hữu cơ có trong nước thải, đặc biệt là ở công nghệ sản xuất bia. Nước thải nhà máy bia có hàm lượng các chất hữu cơ cao ở trạng thái hoà tan và trạng thái lơ lửng. Trong đó chủ yếu là hydratcacbon, protein và các chất hữu cơ khác là các chất có khả năng dễ phân huỷ. Do sự phân huỷ yếm khí của các chất hữu cơ, nước có mùi thối khó chịu. Nước thải nhà máy bia có chỉ tiêu về nhu cầu oxy hoá học (COD), nhu cầu oxy sinh hoá (BOD), lượng chất rắn huyền phù (SS) cao hơn so với chỉ tiêu đề ra, không chứa các nhân tố độc. Nguồn phát sinh nước thải trong quá trình sản xuất là từ các công đoạn: - Nước rửa nguyên vật l

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docLV2155.doc