Nghiên cứu áp dụng hệ thống hybrid sử dụng màng lọc MBR xử lý nước thải sinh hoạt tại đà nẵng

3













các hoạt động như dịch vụ, công cộng, trường học, nhà ăn .cũng tạo
nên các loại nước thải có thành phần tính chất tương tự như nước
thải sinh hoạt
[3]
.
1.1.1. S hình thành

Hình 1.1: Ngun gc thi sinh hot
[3]

1.1.2. Thành phn và tính chc thi sinh hot
1.1.3. Tác nhân gây ô nhim
Tác hại đến môi trường của nước thải do các thành phần ô nhiễm
tồn tại trong nước thải gây ra: COD, BOD, Hàm lượng chất rắn, Nitơ
(N), Phốt pho (P) , Kali (K) và các chất khoáng khác,Vi sinh vật gây
bệnh, Màu, Độ đục, Dầu mỡ, Mùi.
1.2. CÔNG NGH MBR (MEMBRANE-BIO-REACTOR)
1.2.1. Gii thiu
MBR được hiểu là bể hoặc thiết bị sinh học XLNT trong đó áp
dụng kĩ thuật bùn hoạt tính phân tán có kết hợp với màng lọc tách vi
sinh tạo thành quá trình xử lý lai hợp.
Ở công nghệ xử lý hiếu khí truyền thống ở nước ta, nước thải sau
xử lý sơ bộ (tách lắng cặn, tách rác .) được đưa vào bể hiếu khí
(aeroten) sau đó qua bể lắng. Nước sạch ra sau khi lắng, còn bùn vi
Nguồn gốc hình
thành NTSH





-

Nước thải
phân
Nước tiểu
Nước tắm,
giặt, rửa
Nước thải
nhà bếp
Các loại
NT khác
4
sinh sẽ được hồi lưu lại trong bể hiếu khí. Để đạt tiêu chuẩn cao hơn
thì nước ra sau lắng được lọc cát và khử trùng.
- Công nghệ XLNT truyền thống



Hình 1.3: Công ngh x c thi truyn thng

- Công nghệ XLNT lai hợp sử dụng màng lọc MBR





Hình 1.4: Công ngh x c thi lai hp MBR
Với công nghệ lai hợp MBR hiếu khí thì không cần bể lắng, bể
lọc cát và khử trùng. Cấu tạo của một hệ thống MBR bao gồm: bể
phản ứng sinh học hiếu khí và khối màng lọc. Ở trong đề tài này chỉ
nghiên cứu bể phản ứng sinh học hiếu khí.





 nguyên lý b MBR hit ngp

5




Hình 1.6: B MBR và các tt thành khi (minh ha)
Các vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất là các vật liệu cao phân tử
như:Polyvinylidene difluoride (PVDF),Polyethhylsulphone (PES),
Polyetylene (PE),Polypropylene (PP)
[7]
.

1.2.2. Phân loi màng lc
a. Theo kích thước lỗ lọc, màng lọc
- Màng vi lc (Micro Filtation -MF)
- Màng siêu lc (Ultra Filtration -UF)
- Màng lc nano (Nano Filtration- NF)
- Thm thc (Reverse Osmosis- RO)
b. Phân loại theo vật liệu chế tạo
Có hai loại vật liệu màng đó là các hợp chất hữu cơ cao phân tử -
polyme và vô cơ - ceramic.





Hình 1.11: Phóng to b mt ca (a) màng polymer, (b) màng
ceramic
[7]

c. Phân loại dựa vào cách thức lọc
6
- Lc vuông góc
- Lc xuôi dòng
1.2.3. Các yu t n hong ca màng lc
a. Áp suất qua màng, thông lượng và khả năng chịu tải
b. Lưu biến học và đặc tính nhớt của bùn
c. Hiện tượng nghẹt màng
1.2.4. B x lý sinh hc MBR
a. Quá trình sinh học hiếu khí
b. Ảnh hưởng của các yếu tố lên tốc độ oxy hóa sinh hóa
- ng ca khuy trn
- ng ca nhi
- ng ca kim loi nng
- Hp th và nhu cu oxy
- Các yu t ng
c. Vận hành và thiết kế bể MBR
Trong quá trình vận hành bể MBR có thể vận hành dòng chảy bên
trong (đặt bên ngoài) hoặc nhúng chìm trong bể sinh học. MBR có
thể được vận hành thời gian lưu bùn SRT rất lâu (5-50 ngày) với
MLSS cao và tỷ số F/M thấp
[13]
.
MBR có khả năng nitrat hóa cao hơn
quá trình bùn hoạt tính thông thường, vì thời gian cho vi khuẩn nitrat
hóa lâu hơn (SRT dài, F/M thấp) và kích thước bông bùn nhỏ hơn.
Bông bùn nhỏ hơn cho phép quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng
và oxy vào trong nhiều hơn.
7
Hình 1.16: MBR (a)MBR nhúng chìm; (b)t ngoài
d. Điều kiện vận hành
- Tải trọng hữu cơ (OLR) và thời gian lưu nước (HRT)
- Thời gian lưu bùn (SRT)
- Vận tốc dòng chảy xuôi dòng
- Chế độ sục khí
- Bo trì màng
1.3.  M VÀ HN CH CA CÔNG NGH MBR VÀ
CÔNG NGH TRUYN THNG
Công nghệ MBR so với công nghệ truyền thống có nhiều ưu điểm
nhưng cũng có những mặt hạn chế.

- Kích thước lỗ màng là 0,1 – 10 µm, màng MBR có thể tách
các chất rắn lơ lửng, hạt keo, vi khuẩn, một số virus và các
phân tử hữu cơ kích thước lớn.
- Không cần phải xây thêm bể lắng bùn sinh học và bể khử
trùng phía sau, dẫn đến giảm được chi phí xây dựng và thiết
bị, giảm chi phí vận hành và giảm được diện tích xây dựng.
- Độc lập đối với yêu cầu về thời gian lưu bùn và lưu nước.
8
- Thời gian lưu nước ngắn, nồng độ vi sinh cao so vì thế giảm
diện tích bể nhưng vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý.
- Rất hiệu quả đối với các khu vực khách sạn, các cao ốc văn
phòng và các công trình cải tạo nâng cấp không có diện tích
đất dự trữ, các hệ thống xử lý cần nâng cao công suất.
- Nồng độ vi sinh trong bể cao và thời gian lưu bùn dài nên khối
lượng bùn dư sinh ra ít, vì vậy giảm chi phí xử lý, thải bỏ bùn.
Ngoài ra, do nồng độ bùn trong bể cao làm giảm khả năng nổi
của bùn, tăng hiệu quả của bùn hoạt tính.
- Chất lượng nước sau xử lý ổn định, đảm bảo tốt.
- Nước sau xử lý màng MBR có lượng SS, BOD
5

và COD,
coliform thấp, do đó, nước thải có thể được sử dụng cho các
mục đích khác nhau như tưới cây, rửa đường và nhiều ứng
dụng khác.
- Quá trình vận hành tự động hóa hơn so với quá trình thông
thường. MBR có thể điều chỉnh hoàn toàn tự động trong quá
trình vận hành, không cần phải đo chỉ số thể tích bùn SVI
hằng ngày (đây là chỉ số rất quan trọng đối với quá trình
thông thường).

- Quá trình lọc màng đòi hỏi quá trình tiền xử lý (tách rác, chất
cặn kích thước lớn .) phải thật triệt để nhằm bảo vệ và tăng
tuổi thọ của màng.
- Màng được chế tạo rất bền tuy nhiên vẫn có thể bị rách, đứt
khi đó chất lượng nước đầu ra sẽ bị ảnh hưởng rất nhiều.
- Giá thành đầu tư ban đầu còn tương đối cao, đặc biệt là giá của
màng lọc trong hệ thống và chi phí duy trì cho màng vận hành
tốt, làm sạch bề mặt màng.
9
- Việc rửa màng cũng phải định kỳ và có kế hoạch để không ảnh
hưởng đến quá trình xử lý.
- Quá trình vận hành tự động hóa do đó yêu cầu người vận hành
phải có kiến thức cơ bản.
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CU NG DNG MBR TRONG
C VÀ TRÊN TH GII
1.4.1. Tình hình nghiên cu ng dng trên th gii
1.4.2. Tình hình nghiên cu ng dc


2.1. NG NGHIÊN CU
Đối tượng nghiên cứu là nước thải sinh hoạt dịch vụ tại Đà Nẵng.
Nước thải nghiên cứu được lấy từ các địa điểm trong thành phố Đà
Nẵng bao gồm: tại các nhà hàng ven biển, resort khách sạn, bệnh
viện tại thành phố Đà Nẵng. Màng lọc MBR được nghiên cứu là loại
màng vi lọc MF (Microfiltation) có kích thước lỗ 0,01-0,2 μm, đây là
loại màng phổ biến dùng cho xử lý nước thải sinh hoạt.
Đặc điểm của đối tượng nghiên cứu nước thải sinh hoạt dịch vụ
khá rộng nên trong đồ án chỉ nghiên cứu trên các đối tượng điển
hình, có tính chất thành phần tương tự đối tượng nghiên cứu.
2.2. NI DUNG NGHIÊN CU
2.2.1. Khn hình
Xác định các thông số chính của đối tượng điển hình nghiên cứu,
các đặc điểm như lưu lượng, nguồn gốc, thành phần ô nhiễm (COD,
BOD, SS, pH, Nitơ, Phốt pho, Coliform .). Đối tượng điển hình tại
Đà Nẵng: Nhà hàng Ngọc Sương Đường Phạm Văn Đồng, Q. Sơn
Trà. Bệnh Viện Mắt Đường Phan Đăng Lưu, Q.Hải Châu. Khách sạn
10
Life resort Đường Trường Sa, Q. Ngũ Hành Sơn. Nước thải Trạm
XLNT Phú Lộc Q. Thanh Khê.
2.2.2. Thit lp mô hình mô phng quá trình hong
a. Thiết lập mô hình
Bể MBR bằng kính kích thước (20cmx40cmx40cm) .Hệ thống
sục khí. 2 Bơm định lượng.Tử điều khiển tự động. 2 Bình chứa nước.
Đồng hồ đo áp suất âm. Mô hình bể sinh thái nuôi cá cảnh.






 nguyên lý mô hình thc nghim
Bng 2.2: Thông s k thut ca màng dùng trong thí nghim
Thông s Chi tit
Cấu tạo Sợi rỗng
Vật liệu chế tạo Polypropylene
Đường kính bó mao dẫn 450 µm
Đường kính khe mao dẫn 0,01 – 0,2 µm
Độ dày mao dẫn 0,2 µm
Độ xốp 40 - 50%
Chịu lực kéo dãn 120 MPa
Cường độ lọc thiết kế 6 - 9 L/m
2
/h
11
Diện tích vùng lọc 8 m
2
/tấm màng
Áp lực vận hành -10 đến -30 kPa
Áp lực vận hành tối đa - 800 kPa
Công suất 1 – 1,2 m
3
/ngày
b. Vận hành mô hình
Bể MBR được cấp khí liên tục nhằm duy trì lượng ôxy hòa tan 4-
6mg/l. Chu kỳ thời gian bơm hút nước ra: bơm 8 phút, nghỉ 2 phút.
Lưu lượng đầu vào và đầu ra được điều chỉnh bằng bơm định lượng
tùy theo chế độ do người vận hành. Màng lọc được đặt ngập trong bể
MBR. Nước thải sau lọc được bơm sang bể sinh cảnh nuôi cá và
chảy ra ngoài.
c. Dụng cụ thí nghiệm
d. Bùn hoạt tính
2.2.3. Các thc nghim
Xác định được các thông số ổn định cho công nghệ xử lý nước
thải sinh hoạt bằng màng lọc MBR. Các thông số chính đó là HRT,
tỷ lệ F/M nhằm duy trì lượng bùn và khả năng xử lý trong bể, khả
năng chịu sốc tải khi nguồn thải thay đổi và khi nước bị nhiễm mặn
(áp dụng cho xử lý nước ở các hải đảo nhằm tái sử dụng nước). Do
vậy trong đề tài tiến hành thực hiện các thực nghiệm sau:
a. Thực nghiệm 1
Thc nghim vc thn hành vi nng
 c thu vào trung bình COD
Cr
nh HRT.
b. Thực nghiệm 2
Da trên hiu sut x lý vi th   u qu ca thc
nghim1.Vn hành vi th
hq
. T l n t 0,1 -
          n n
c thu vào. nh F/M
hq
.
12
c. Thực nghiệm 3
Da trên thc nghim 1,2 vi th
hq
và F/M
hq
.Chy mô
hình vi các loc thi sinh hot  các ngun khác (bnh vin,
nhà hàng, khách sc th - u vào trm x lý
Phú Lng). Chy mô hình mi loc thi trong 3 ngày.
d. Thực nghiệm 4
Chạy mô hình với tải lượng nước thải thay đổi lớn trong ngày
Điều chỉnh nồng độ đầu vào CODCr = 250-700 mg/lít. Lượng
bùn ban đầu MLSS = 3g/l. Tổng thời gian thực hiện liên tục trong 8
ngày. Kiểm tra các thông số chất lượng đầu ra.
Chạy mô hình với chất lượng nước bị nhiễm mặn.
Đo nồng độ muối trong nước biển. Thêm nước biển trong nước
thải đầu vào. Đo độ mặn trong bể MBR, không cho nước thải vào bể
MBR đo độ mặn nước đầu ra sau đó 10 phút. Xác định hiệu quả khử
mặn khi qua bể.
2.3. U
2.3.1. Mô hình
2.3.2. Phân tích
2.3.3. X lý s liu
2.3.4. 


3.1. KT QU NGHIÊN CU
3.1.1. n
hình

Xem chi tiết: Nghiên cứu áp dụng hệ thống hybrid sử dụng màng lọc MBR xử lý nước thải sinh hoạt tại đà nẵng