PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Sau hơn 25 năm thực hiện công cuộc đổi mới, cơ cấu nền kinh tế Việt Nam đã cơ bản đƣợc chuyển đổi theo hƣớng công nghiệp h a, hiện đại h a Kéo theo là sự phát triển trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và sự ra đời của hàng loạt khu công nghiệp và khu chế xuất M t trái của tiến trình phát triển kinh tế đã tạo ra nhiều hệ quả tiêu cực ảnh hƣởng đến đời sống xã hội của ngƣời dân, gây ô nhiễm môi trƣờng, đ c biệt nghiêm trọng là dòng chất thải phát sinh hằng ngày Tổng lƣợng nƣớc thải tại các khu công nghiệp đang hoạt động tại thành phố Hồ Chí Minh ƣớc tính lên tới hơn 1 triệu m3/ngày, chỉ c khoảng 60-75% khu chế xuất, khu công nghiệp c trạm xử lý nƣớc thải tập trung, trong đ lại hơn 50% lƣợng nƣớc thải xử lý chƣa đạt yêu cầu thải ra môi trƣờng nƣớc m t của sông Sài Gòn và sông Đồng Nai Nƣớc thải khu công nghiệp phần lớn chứa nhiều thành phần nguy hại, nếu không đƣợc xử lý thì sẽ gây hại đến sản xuất nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và đe dọa sức khỏe của ngƣời dân Nƣớc thải chứa chất hữu cơ vƣợt quá giới hạn cho phép sẽ gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng, làm giảm lƣợng ôxy hòa tan khiến các loài thủy sinh chết hàng loạt Các loại dầu mỡ, kim loại n ng, h a chất trong nƣớc c ng sẽ đi vào chu i thức ăn và cuối c ng quay lại gây ảnh hƣởng tới sức khỏe con ngƣời [1] Trong những năm đầu của thời kỳ mở cửa, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng và vệ sinh nguồn nƣớc không đƣợc quan tâm khắc phục do sự lấn át của quan niệm ƣu tiên cho sự phát triển kinh tế đồng thời tồn tại các hạn chế về m t khoa học công nghệ Trong giai đoạn hiện tại, với tốc độ gia tăng dân số đang b ng nổ thì nhu cầu đƣợc sử dụng nƣớc sạch ngày càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết Để giải quyết vấn đề ô nhiễm nhƣ hiện nay thì các khu công nghiệp đã đƣa vào vận hành hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung bằng biện pháp sinh học, trong đ hay áp dụng công nghệ SBR vì mang lại sự linh động cao, c thể đáp ứng sự biến động về thành phần và lƣu lƣợng của dòng nƣớc thải Công nghệ xử lý nƣớc bằng bể sinh học hiếu khí dạng mẻ (Sequencing Batch Reactor – SBR), là một dạng quá trình bùn hoạt tính cải tiến đã đƣợc ứng dụng rộng rãi đối với nƣớc thải sinh hoạt và cả nƣớc thải công nghiệp Công nghệ này c cấu tạo đơn Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Trần Khương Duy 2 giản, c khả năng xử lý COD, SS, thành phần dinh dƣỡng Nitơ và Phospho ở tải trọng ô nhiễm cao Ở Tp Hồ Chí Minh, công nghệ SBR đã đƣợc áp dụng trong các khu công nghiệp nhƣ khu công nghiệp Tân Bình, khu công nghiệp Vĩnh Lộc, khu công nghiệp Sóng Thần… Hiện nay việc thắt ch t tiêu chu n xả thải ở các khu công nghiệp là một động lực lớn cho việc nghiên cứu phát huy các ƣu điểm vốn có của công nghệ SBR, khắc phục các khuyết điểm và cải tiến nâng cấp các hệ thống sử dụng công nghệ SBR nhƣ c thể dùng các giá thể theo kiểu: moving-bed, swim-bed và fix-bed. Trong vài năm gần đây, tại nhiều nơi trên thế giới, các nhà khoa học đang nghiên cứu khả năng tăng cƣờng hiệu quả xử lý của công nghệ SBR thông thƣờng bằng cách cho sử dụng kết hợp các loại giá thể sinh học theo kiểu chuyển động tầng sôi (moving bed) Theo các số liệu khảo sát trên mô hình và thực nghiệm cho thấy công nghệ SBR truyền thống vẫn còn hạn chế ở hiệu quả xử lý, kiểm soát vận hành, khả năng chịu sốc tải, mức độ ổn định… nên cải tiến bằng cách bổ sung thêm giá thể nhƣ kiểu mô hình MB – SBR (Moving Bed - Sequencing Batch Reactor) chính là sự kết hợp giá thể di động của MBBR vào công nghệ truyền thống SBR sẽ tạo ra kết quả xử lý tốt hơn Một số kết quả nghiên cứu khác của Suntud Sirianuntapiboon, 2005 [2] và Kwannate Sombatsompop, 2011 [3] cho thấy tiềm năng xử lý cao hơn của MB – SBR khi so với SBR truyền thống Công nghệ SBR cải tiến này c thể đáp ứng các tiêu chí xả thải ngày càng khắt khe và g p phần đề xuất một công nghệ xử lý nƣớc thải khu công nghiệp tập trung với thiết kế và lắp đ t đơn giản, dễ vận hành, hiệu quả xử lý tốt, chi phí đầu tƣ và vận hành thấp Các loại giá thể đƣợc sử dụng để cải thiện hiệu quả của SBR thông thƣờng c thể là những vòng sứ, đá bọt, polyurethane, polystyren… rất ph hợp để tạo môi trƣờng dính bám cho màng sinh học phát triển Việc lựa chọn loại giá thể ph hợp cho các bể SBR phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ giá thành, tính sẵn c , khả năng tái sử dụng nhiều lần, tính tƣơng thích với các chủng vi sinh vật… Tại Việt Nam hiện nay, c thể n i giá thể sinh học loại K1 của hãng Anox Kaldnes là c thể đáp ứng tốt nhất các điều kiện n i trên, đây là loại giá thể c thể đáp ứng về tính kinh tế và tính kỹ thuật của công trình Giá thể K1 c tác dụng tốt đối với sự phát triển sinh khối của Biofilm, đã đƣợc nhà sản xuất kiểm chứng c ng nhƣ c nhiều ứng dụng thực tiễn trên khắp thế giới nhƣ Pháp, Thổ Nhĩ Kỳ, Iran, Thái Lan, Hàn Quốc … Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Trần Khương Duy 3 Đề tài: “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải công nghiệp tập trung sử dụng công nghệ SBR kết hợp giá thể di động K1 so với công nghệ SBR truyền thống” sẽ kế thừa thành quả của công nghệ c và kết hợp ƣu điểm của cả hai công nghệ nhƣ độ linh hoạt và ổn định cao c ng với tiềm năng nâng cao đƣợc cả tải trọng và hiệu quả xử lý để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao trên các khía cạnh kỹ thuật trong việc xử lý chất hữu cơ (COD) và các thành phần dinh dƣỡng (N, P) c trong nƣớc thải tập trung khu công nghiệp ở các chu kỳ hoạt động khác nhau Trên nền tảng đ sẽ tìm ra phƣơng thức cải tiến trong vận hành các bể xử lý nƣớc thải tập trung nhằm mục đích cải tiến quy trình xử lý, cải thiện chất lƣợng nƣớc thải đầu ra của nƣớc thải công nghiệp đáp ứng quy chu n kỹ thuật quốc gia về môi trƣờng đối với nƣớc thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT - cột A đồng thời tiến tới yêu cầu xử lý sạch hơn nhằm giảm thiểu nhu cầu khai thác nƣớc m t, nƣớc ngầm cho các mục đích dân dụng 1. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu đƣợc thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải khu công nghiệp bằng mô hình SBR c sự kết hợp của giá thể chuyển động tầng sôi trên quy mô phòng thí nghiệm thông qua 2 vấn đề: - Đánh giá hiệu suất xử lý chất hữu cơ COD trong nƣớc thải khu công nghiệp qua mô hình thí nghiệm; - Đánh giá khả năng tăng cƣờng xử lý các chất dinh dƣỡng N, P thông qua mô hình thí nghiệm.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU iới thiệu t ng qu n hiện trạng nước thải khu công nghiệp v công nghệ giá thể tầng sôi moving-bed - Giới thiệu tổng quan về nƣớc thải KCN và hiện trạng xử lý nƣớc thải KCN tại thành phố Hồ Chí Minh; - Trình bày cơ sở lý thuyết của các quá trình sinh học; - Giới thiệu sơ lƣợc về công nghệ SBR - Xu hƣớng ứng dụng kết hợp giá thể vào kỹ thuật truyền thống trong xử lý nƣớc thải; - Giới thiệu các loại giá thể tầng sôi có thể áp dụng với bể SBR ; Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Trần Khương Duy 4 - Tổng hợp một số nghiên cứu trong và ngoài nƣớc c liên quan đến đề tài Thiết kế mô h nh nghi n c u quy mô ph ng th nghiệm - Lập kế hoạch và sơ đồ nghiên cứu; - Chế tạo mô hình ở quy mô phòng thí nghiệm; - Tổng hợp và thu thập các vật liệu phục vụ nghiên cứu: nƣớc thải, b n kị khí, b n hiếu khí và giá thể; - Tiến hành lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu của mẫu nƣớc thải, mẫu b n ban đầu trƣớc khi khởi động mô hình ận h nh mô h nh theo các tải tr ng khác nh u - Chạy thích nghi mô hình thí nghiệm với tải trọng hữu cơ 0 64; 0 96 và 1 28 kgCOD/m3 ngày ; - Vận hành mô hình ở HRT của bể xử lý giảm dần từ 12 giờ; 8 giờ và 6 giờ tƣơng ứng với các tải trọng hữu cơ tăng dần từ 0 64 đến 1 28 kgCOD/m3 ngày; - Lấy mẫu theo trình tự kế hoạch đề ra và phân tích các chỉ tiêu: pH, COD, SS, NH4+-N, NO3--N, NO2--N, TN, TP, MLSS. - Khảo sát sự sinh trƣởng của sinh khối ở cả hai bể cùng với hiệu quả xử lý nƣớc thải đầu ra khi thay đổi tải trọng hữu cơ Tr nh y kết quả - Dựa trên kết quả phân tích, tiến hành tính toán, xử lý số liệu và dựng đồ thị thể hiện kết quả bằng phần mềm Excel; - Trình bày và thảo luận các kết quả thông qua đồ thị 1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a. Đối tƣợng nghiên cứu - Nƣớc thải của nhà máy xử lý nƣớc thải tập trung khu Công nghiệp Tân Bình.
- Mô hình MB-SBR có giá thể K1 và mô hình SBR truyền thống hoạt động cùng một chu kỳ và tải trọng hữu cơ - Các đ c tính của giá thể di động K1 ảnh hƣởng đến hiệu quả xử lý của mô hình MBSBR. Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ Trần Khương Duy 5 b. Phạm vi nghiên cứu và giới hạn của đề tài - Nghiên cứu thực hiện với quy mô phòng thí nghiệm. - Mô hình đƣợc đ t tại khuôn viên trạm bơm Bến Phú Lâm (quận 6) trực thuộc công ty TNHH MTV Thoát nƣớc Đô thị Tp.
Hồ Chí Minh có nhiệt độ không khí trung bình từ 30oC-33oC - Các chỉ tiêu h a lý đ c trƣng cho nƣớc thải đầu vào, đầu ra đƣợc thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Công nghệ Môi trƣờng trực thuộc Viện Môi trƣờng và Tài Nguyên Tp. Hồ Chí Minh. - Thông số đƣợc phân tích và đánh giá hiệu quả của mô hình: pH, DO, COD, SS, NH4+-N, NO3--N, NO2--N, TN, TP, MLSS, độ màu, độ đục.