Luận án tiến sĩ về công nghệ xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa

• Tác giả: Ncs. Phạm Văn Dương
• Người hướng dẫn: Pgs. Trần Thanh Sơn
• Trường học: Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng
• Đề tài: Nghiên cứu công nghệ xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• 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 = 10m/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
• 4.10. 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
• 4.11. 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
• 4.11.1. Vị trí, quy mô, tính chất trạm xử lý nước thải ứng dụng
• 4.11.2. Trạm xử lý nước thải ứng dụng
• 4.11.3. 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. Giới thiệu về công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang trở thành một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Xử lý nước thải không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn đảm bảo sức khỏe cộng đồng. Trong đó, công nghệ xử lý nước thải bằng bể lọc tự rửa là một trong những giải pháp hiệu quả. Bể lọc này sử dụng vật liệu lọc nổi, giúp tăng cường khả năng xử lý và giảm thiểu chi phí vận hành. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ bể lọc có thể nâng cao hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm như BOD, COD và các chất dinh dưỡng như Nitơ và Phốt pho.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Nước thải sinh hoạt đô thị chứa nhiều chất ô nhiễm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Các tiêu chuẩn xả thải ngày càng khắt khe hơn, yêu cầu các công nghệ xử lý phải được cải tiến. Việc nghiên cứu công nghệ xử lý triệt để nước thải sinh hoạt bằng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa không chỉ đáp ứng yêu cầu về chất lượng nước thải mà còn góp phần vào việc tái sử dụng nước. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh nguồn nước ngày càng khan hiếm.

II. Tổng quan về bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa

Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa là một công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải. Bể lọc này hoạt động dựa trên nguyên lý tự rửa, giúp giảm thiểu chi phí bảo trì và nâng cao hiệu quả xử lý. Vật liệu lọc nổi như polystyrene có khối lượng nhẹ, giúp dễ dàng trong việc lắp đặt và vận hành. Nghiên cứu cho thấy, bể lọc vật liệu lọc nổi có khả năng loại bỏ hiệu quả các chất lơ lửng và chất hữu cơ trong nước thải. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

2.1. Nguyên lý hoạt động của bể lọc

Nguyên lý hoạt động của bể lọc tự rửa dựa trên sự kết hợp giữa quá trình lọc cơ học và xử lý sinh học. Khi nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, các chất lơ lửng sẽ bị giữ lại, trong khi vi sinh vật bám trên bề mặt vật liệu sẽ xử lý các chất hữu cơ. Quá trình này không chỉ giúp loại bỏ các chất ô nhiễm mà còn tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Điều này làm tăng hiệu quả xử lý và giảm thiểu thời gian lưu nước trong bể.

III. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ

Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng bể lọc tự rửa đã được áp dụng thành công tại nhiều trạm xử lý nước thải. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi giúp nâng cao hiệu quả xử lý, giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì. Hệ thống này có thể được áp dụng cho các trạm xử lý nước thải có quy mô khác nhau, từ nhỏ đến lớn. Đặc biệt, trong bối cảnh Việt Nam, việc áp dụng công nghệ này sẽ góp phần quan trọng vào việc cải thiện chất lượng nước thải và bảo vệ môi trường.

3.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật

Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của bể lọc tự rửa cho thấy, chi phí đầu tư ban đầu có thể cao hơn so với các công nghệ truyền thống, nhưng chi phí vận hành và bảo trì lại thấp hơn. Điều này giúp giảm tổng chi phí trong dài hạn. Hơn nữa, khả năng xử lý triệt để các chất ô nhiễm giúp đảm bảo tiêu chuẩn xả thải, từ đó nâng cao chất lượng môi trường sống cho cộng đồng.