MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của để tài Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa tại TPHCM đã gia tăng mạnh mẽ và đang có xu hướng tiếp tục tăng mạnh trong những năm tới. Các khu công nghiệp (KCN) đang là địa chỉ hấp dẫn đối với các nhà đầu tư trong và ngoài nước, đóng vai trò quan trọng trong việc thu hút đầu tư, tạo nguồn vốn quan trọng cho đầu tư phát triển kinh tế - xã hội của đất nước, đa dạng hoá nguồn vốn đầu tư phát triển kết cấu hạ tầng. Tuy nhiên, bên cạnh các lợi ích to lớn mà các KCN tạo ra thì các KCN này cũng gây ra không ít các tác động tiêu cực đối với môi trường và hệ sinh thái. Trong thời gian vừa qua các hệ thống xử lý nước thải của KCN không đạt hiệu quả, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nước ảnh hưởng đến khu vực xung quanh.
Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải công nghiệp. Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý. Thường thì một hệ thống xử lý được đánh giá bởi hiệu quả của việc xử lý như khả năng loại bỏ BOD, Nitơ hay photpho., khả năng áp dụng của chúng cũng như giá thành của hệ thống và quá trình vận hành, bảo dưỡng thiết bị. Nghiên cứu công nghệ Upflow Multi-layer Bioreactor (UMBR) để xử lý nước thải khu công nghiệp, là công nghệ kết hợp ba quá trình kị khí, thiếu khí, vùng nén bùn trong một đơn vị xử lý nước thải.
Đây chính là điểm khác với hệ thống xử ký bùn hoạt tính kinh điển, thường tách rời ba quá trình nên tốc độ và hiệu quả xử lý thấp. Với sự kết hợp này sẽ đơn giản hoá hệ thống xử lý, tiết kiệm vật liệu, năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống, đồng thời hệ thống có thể xử lý nước thải với tải lượng hữu cơ cao. Vì những lý do thiết yếu đó, đề tài “ nghiên cứu bể sinh học nhiều lớp chảy ngược xử lý nước thải khu công nghiệp” được tiến hành.2 Mục đích nghiên cứu 9 Nghiên cứu ảnh hưởng của lưu lượng tuần hoàn nội bộ (IR) đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ, nitơ và photpho. 9 Xác định tải trọng COD thích hợp của quá trình UMBR cho nước thải công nghiệp 9 Nghiên cứu khả năng ứng dụng mô hình bể sinh học UMBR đối với xử lý nước thải khu công nghiệp.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là nước thải từ Khu công nghiệp Lê Minh Xuân, Huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh, đã qua quá trình keo tụ - tạo bông – lắng của trạm xử lý nước thải tập trung.4 Nội dung nghiên cứu 9 Nghiên cứu quá trình khử carbon (COD, BOD), nitrate hoá, khử nitrate, quá trình khử photpho đối với nước thải khu công nghiệp.
9 Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải khu công nghiệp giữa công nghệ UMBR và công nghệ bùn hoạt tính thông thường. 9 Chọn thông số tối ưu cho việc thiết kế và vận hành mô hình khi ứng dụng công nghệ UMBR vào thực tế.5 Phương pháp nghiên cứu Để thực hiện các nội dung nghiên cứu nêu trên, đã thực hiện các phương pháp nghiên cứu sau đây: 9 Điều tra khảo sát, thu thập thông tin hiện trạng ngành nghề sản xuất của khu công nghiệp Lê Minh Xuân. 9 Tổng quan tài liệu đã nghiên cứu, ứng dụng thực tế trong và ngoài nước về công nghệ xử lý UMBR trong các loại nước thải, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý nitrat hóa và khử nitrat trong nước thải. 9 Phương pháp phân tích hóa học, sinh học các thông số môi trường của nước thải trong phòng thí nghiệm.
2 9 Tính toán và xử lý số liệu phân tích bằng các công thức toán học và phần mềm Excel.1 Tính mới của đề tài Hiện nay, công nghệ upflow multi-layer bioreactor (UMBR), kết hợp các khả năng xử lý COD, BOD, Nitơ và Photpho cùng một lúc trong một hệ thống với hiệu quả cao đối với nước thải công nghiệp là công trình đầu tiên được thực hiện ở Việt Nam.2 Ý nghĩa khoa học Về khoa học, kết quả nghiên cứu này là cơ sở lý thuyết đánh giá khả năng xử lý các chất hữu cơ, nito và photpho trong nước thải công nghiệp, làm tiền đề nghiên cứu cho các loại nước thải khác. Mô hình UMBR là công nghệ cải tiến của quá trình bùn hoạt tính trong đó kết hợp 3 quá trình kị khí, thiếu khí, vùng nén bùn trong một đơn vị xử lý nước thải. Đây chính là điểm khác với hệ thống xử ký bùn hoạt tính kinh điển, thường tách rời ba quá trình nên tốc độ và hiệu quả xử lý thấp. Đề tài nghiên cứu áp dụng cho xử lý nước thải chứa chất hữu cơ và chất dinh dưỡng dựa trên nghiên cứu thực nghiệm có cơ sở khoa học và thực tế.
Toàn bộ kết quả nghiên cứu của luận văn được thu thập từ quá trình nghiên cứu thực nghiệm cụ thể, có căn cứ khoa học rõ ràng. Các số liệu thu thập thông qua quá trình thực nghiệm được xử lý bằng các phương pháp thống kê toán học trên phần mềm Excel nên đảm bảo tính khoa học của đề tài.3 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của đề tài cũng là cơ sở để triển khai ứng dụng công nghệ upflow multi-layer bioreactor (UMBR) trong xử lý nước thải công nghiệp với chi phí đầu tư cơ bản và vận hành cạnh tranh hơn so với phương pháp xử lý bùn hoạt tính thông thường. Hơn nữa, kết quả đề tài cũng làm tiền đề áp dụng cho các loại nước thải có nồng độ Nito cao từ một số lĩnh vực như: Nước thải sinh hoạt, nước 3 thải y tế, nước thải từ lò mổ, nước thải chăn nuôi heo, nhà máy chế biến cafe, thực phẩm và một số ngành nghề khác… Việc nghiên cứu mô hình UMBR ứng dụng kết hợp ba quá trình sinh học: kị khí, thiếu khí, hiếu khí trong một đơn vị xử lý nước thải nhằm đơn giản hóa hệ thống mà vẫn mang lại hiệu quả xử lý cao. Vì vậy việc ứng dụng công nghệ UMBR cho xử lý nước thải khu công nghiệp mang tính thực tiễn cao.
4 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 2. Giới thiệu chung về nước thải công nghiệp 2. Nguồn gốc nước thải công nghiệp Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như nước thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên. Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại của công nghệ, tuổi thọ thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức của cán bộ công nhân viên.
Loại nước thải này có thể bị ô nhiễm do các tạp chất có nguồn gốc vô cơ hoặc hữu cơ. Thành phần của chúng có thể có chứa các dạng vi sinh vật (đặc biệt là nước thải của các nhà máy giết mổ, nhà máy sữa, bia, dược phẩm), cũng như các chất độc hại. Nước thải công nghiệp không được xử lý thích đáng sẽ là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Thành phần và tác hại của nước thải công nghiệp ¾ BOD, COD: gây thiếu hụt oxy của nguồn tiếp nhận, tạo môi trường yếm khí làm cho nước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.
¾ Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh truyền nhiễm lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn. ¾ Các dưỡng chất N và P: nồng độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật. ¾ Màu: gây mất mỹ quan. ¾ Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt.
5 ¾ Kim loại nặng: gây ức chế các quá trình xử lý sinh học và có khả năng gây ung thư cao.1 Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải công nghiệp Phương pháp Nội dung xử lý Các phương pháp cơ học thường được sử dụng gồm: lắng, trộn, tuyển nổi… Phương pháp xử lý cơ học được sử dụng dựa vào các lực vật lý như lực trọng trường, lực ly tâm…để tách Phương pháp các chất không hòa tan, các hạt lơ lửng có kích thước đáng kể cơ học ra khỏi nước thải. Ưu điểm: phương pháp tương đối đơn giản, mức chi phí thấp, hiệu quả trong việc xử lý chất lơ lửng. Các phương pháp hóa học gồm có: oxy hóa khử, tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại. Cơ sở của phương pháp này là dựa vào các phản ứng hóa học giữa các chất ô Phương pháp nhiễm và hóa chất thêm vào.
hóa học Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao, thường được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải khép kín. Nhược điểm: chi phí vận hành cao, không thích hợp cho các hệ thống xử lý nước thải có quy mô lớn. Các phương pháp hóa lý bao gồm: keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, hấp phụ…Bản chất của phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để đưa chất phản ứng nào đó vào Phương pháp nước thải nhằm gây tác động đến các chất ô nhiễm, biến đổi hóa lý hóa học để tạo thành các chất dễ xử lý và không gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý hóa lý có thể kết hợp với các phương pháp cơ học, hóa học, sinh học.
Bản chất của phương pháp sinh học trong quá trình xử lý Phương pháp nước thải là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân hủy các chất hữu cơ và các thành phần sinh học ô nhiễm có trong nước thải. Ưu điểm: rẻ tiền, sản phẩm phụ có thể tận dụng làm phân bón (bùn hoạt tính) hoặc tái sinh năng lượng (khí metan).2 Giới thiệu khu công nghiệp Lê Minh Xuân. Khu công nghiệp Lê Minh Xuân (KCN LMX) được thành lập vào cuối năm 1996 và đầu 1997, với mục tiêu tiếp nhận những doanh nghiệp sản xuất công nghiệp xen kẽ trong khu dân cư gây nhiễm môi trường ở thành phố. KCN LMX đã thu hút nhiều nhà đầu tư trong và ngoài nước trong đó có rất nhiều các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp ô nhiễm, các doanh nghiệp vừa và nhỏ.
Do vậy, KCN LMX được biết đến như một KCN tập trung các ngành nghề ô nhiễm cao như dệt nhuộm, xi mạ, hóa chất, .