Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt hiệu quả bằng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

2. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG BỂ LỌC VẬT LIỆU LỌC NỔI TỰ RỬA

2.1. Các công nghệ xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh học

2.2. Công nghệ xử lý kết hợp cả nitơ và phốt pho bằng phương pháp sinh học

2.3. Công nghệ xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học

2.4. Bể lọc vật liệu lọc nổi trong công nghệ xử lý nước thải

2.4.1. Bể lọc vật liệu lọc nổi không tự rửa

2.4.2. Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa

2.4.3. Vật liệu lọc nổi cho bể lọc

2.4.3.1. Vật liệu lọc nổi polystyrene

2.4.3.2. Vật liệu nổi dùng trong bể phản ứng sinh học ngập nước MBBR

2.5. Tổng quan các nghiên cứu, ứng dụng, sáng chế liên quan đến bể lọc vật liệu lọc nổi xử lý triệt để nước thải sinh hoạt

2.5.1. Các nghiên cứu có liên quan

2.5.2. Các ứng dụng trên thực tế bể lọc vật liệu lọc nổi cho xử lý triệt để nước thải sinh hoạt

2.5.3. Các vấn đề trọng tâm cần giải quyết trong luận án

3. CƠ SỞ KHOA HỌC CHO XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ NƯỚC THẢI SINH HOẠT SAU XỬ LÝ SINH HỌC BẬC 2 BẰNG BỂ LỌC VẬT LIỆU LỌC NỔI

3.1. Thành phần của nước thải sinh hoạt

3.2. Các tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam và thế giới

3.3. Lựa chọn vật liệu lọc nổi để xử lý triệt để nước thải sinh hoạt

3.4. Cơ sở lý thuyết về quá trình xử lý chất lơ lửng SS của bể lọc

3.4.1. Quy luật của quá trình lọc SS qua lớp vật liệu lọc

3.4.2. Phương trình vi phân của quá trình lọc SS qua lớp vật liệu lọc dạng hạt

3.4.3. Phương pháp xác định thông số lọc và xác định thời gian bảo bệ

3.5. Cơ sở lý thuyết về quá trình xử lý sinh học qua bể phản ứng sinh học

3.5.1. Loại bỏ các hợp chất hữu cơ các bon

3.5.2. Quá trình nitrat hóa

3.5.3. Quá trình khử nitrat

3.5.4. Quá trình ôxy hóa yếm khí nitơ (Anammox)

3.5.5. Xác định các thông số động học của quá trình xử lý sinh học

4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUÁ TRÌNH XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ NƯỚC THẢI SINH HOẠT SAU XỬ LÝ SINH HỌC BẬC 2 BẰNG BỂ LỌC VẬT LIỆU LỌC NỔI TỰ RỬA

4.1. Xây dựng mô hình nghiên cứu

4.2. Yêu cầu của mô hình thực nghiệm

4.3. Những yếu tố ảnh hưởng và kiểm soát các yếu tố ảnh hưởng

4.4. Thiết lập mô hình thí nghiệm

4.5. Địa điểm đặt mô hình thí nghiệm và phân tích kết quả. Thời gian thực hiện thí nghiệm. Trình tự triển khai và mục đích các nghiên cứu thực nghiệm

4.6. Nghiên cứu quá trình xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi với lớp VLL polystyrene

4.6.1. Xác định cường độ rửa lọc

4.6.2. Kết quả nghiên cứu quá trình xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi với lớp VLL polystyrene

4.6.2.1. Kết quả thí nghiệm với v = 5 m/h

4.6.2.2. Kết quả thí nghiệm với v = 7,5 m/h

4.6.2.3. Kết quả thí nghiệm với v = 10 m/h

4.6.2.4. Kết quả thí nghiệm với v = 12,5 m/h

4.6.2.5. Kết quả thí nghiệm xác định cường độ rửa lọc

4.6.3. Bàn luận nghiên cứu quá trình xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi với lớp VLL polystyrene

4.6.3.1. Bàn luận với v = 5m/h

4.6.3.2. Bàn luận với v = 7,5 m/h

4.6.3.3. Bàn luận với v = 10 m/h

4.6.3.4. Bàn luận với v = 12,5 m/h

4.7. Xác định thông số công nghệ quá trình lọc chất lơ lửng SS

4.7.1. Xác định thông số lọc a, b, Tbv với vận tốc lọc v = 7,5 m/h

4.7.2. Xác định thông số lọc a, b, Tbv với vận tốc lọc v = 5 m/h

4.7.3. Xác định thông số lọc a, b, Tbv với vận tốc lọc v = 10 m/h

4.8. Xác định thông số động học của quá trình loại bỏ chất hữu cơ hòa tan (BOD, COD), các chất vô cơ hòa tan (Amoni, tổng Nitơ)

4.8.1. Xác định thông số động học của quá trình xử lý COD

4.8.2. Xác định thông số động học của quá trình xử lý BOD5

4.8.3. Xác định thông số động học của quá trình xử lý NH4+

4.8.4. Xác định thông số động học của quá trình xử lý tổng Nitơ

4.9. Xây dựng phương pháp tính bể lọc vật liệu lọc nổi để xử lý triệt để nước thải sinh hoạt

4.9.1. Mục tiêu và cách tiếp cận xây dựng tính toán

4.9.2. Xây dựng cơ sở tính toán thiết kế bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa để xử lý triệt để nước thải sinh hoạt

4.10. Ứng dụng thực tế bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa xử lý triệt để nước thải sinh hoạt cho Trạm xử lý nước thải sinh hoạt 150m3/ngđ

4.10.1. Vị trí, quy mô, tính chất trạm xử lý nước thải ứng dụng

4.10.2. Trạm xử lý nước thải ứng dụng

4.10.3. Đánh giá kinh tế kỹ thuật cụm xử lý triệt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

CÁC BÀI BÁO KHOA HỌC

ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang là vấn đề cấp thiết trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Nghiên cứu tập trung vào việc xử lý triệt để các chất ô nhiễm như chất lơ lửng (SS), chất hữu cơ (BOD, COD), và chất dinh dưỡng (N, P). Các công nghệ hiện đại như bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa được đề xuất như một giải pháp hiệu quả. Hệ thống xử lý nước thải này không chỉ đơn giản trong thiết kế mà còn tối ưu hóa quá trình vận hành, giảm thiểu chi phí bảo trì.

1.1. Bể lọc nước thải

Bể lọc nước thải sử dụng vật liệu lọc nổi là một trong những công nghệ tiên tiến. Vật liệu lọc nổi như polystyrene có khả năng giữ cặn cao và tốc độ gia tăng tổn thất thấp. Công nghệ tự rửa giúp bể lọc hoạt động liên tục mà không cần can thiệp thủ công, đảm bảo hiệu quả xử lý cao và ổn định.

1.2. Hiệu quả xử lý nước thải

Hiệu quả xử lý nước thải của bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa được đánh giá qua khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hệ thống này có thể xử lý triệt để nước thải sinh hoạt, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải khắt khe. Công nghệ lọc nước này còn có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các trạm xử lý nước thải đô thị và công nghiệp.

II. Vật liệu lọc nổi và ứng dụng

Vật liệu lọc nổi là yếu tố then chốt trong công nghệ xử lý nước thải. Các vật liệu như polystyrene và polyethylene được ưu tiên sử dụng nhờ tính nhẹ, bền và khả năng giữ cặn cao. Bể lọc tự rửa sử dụng vật liệu lọc nổi không chỉ đơn giản hóa quá trình vận hành mà còn giảm thiểu chi phí bảo trì. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, vật liệu lọc nổi có thể tăng cường quá trình xử lý sinh học, giúp loại bỏ hiệu quả các chất hữu cơ và dinh dưỡng.

2.1. Vật liệu lọc nổi polystyrene

Vật liệu lọc nổi polystyrene được đánh giá cao nhờ khả năng giữ cặn và tốc độ gia tăng tổn thất thấp. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, vật liệu này có thể xử lý hiệu quả nước thải sinh hoạt với vận tốc lọc cao. Công nghệ tự rửa giúp duy trì hiệu suất lọc ổn định, giảm thiểu thời gian bảo trì và chi phí vận hành.

2.2. Ứng dụng thực tế

Ứng dụng thực tế của bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa đã được triển khai tại các trạm xử lý nước thải quy mô nhỏ và vừa. Kết quả cho thấy, hệ thống này không chỉ đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải mà còn có khả năng tái sử dụng nước thải cho các mục đích khác. Công nghệ xử lý nước thải này hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp tối ưu trong tương lai.

III. Cơ sở khoa học và thực nghiệm

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học vững chắc, bao gồm các quy luật lọc và phương trình vi phân mô tả quá trình xử lý chất lơ lửng. Thực nghiệm được tiến hành với các mô hình bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa, đánh giá hiệu quả xử lý ở các vận tốc lọc khác nhau. Kết quả cho thấy, hệ thống này có thể xử lý triệt để nước thải sinh hoạt, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải khắt khe.

3.1. Quy luật lọc và phương trình vi phân

Quy luật lọc và phương trình vi phân được sử dụng để mô tả quá trình xử lý chất lơ lửng trong bể lọc. Nghiên cứu chỉ ra rằng, hiệu quả lọc phụ thuộc vào chiều dày lớp vật liệu lọc và thời gian lọc. Công nghệ tự rửa giúp duy trì hiệu suất lọc ổn định, giảm thiểu thời gian bảo trì và chi phí vận hành.

3.2. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy, bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa có thể xử lý hiệu quả nước thải sinh hoạt ở các vận tốc lọc khác nhau. Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm như SS, COD, và BOD đạt mức cao, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải khắt khe. Công nghệ xử lý nước thải này hứa hẹn sẽ trở thành giải pháp tối ưu trong tương lai.

Nghiên cứu công nghệ xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa