Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học - PGS Nguyễn Văn Phước

Chia sẻ: Trần Văn Hoài Thương | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:325

Thêm vào BST

Báo xấu

387
lượt xem 77
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quan trọng cho tất cả các sinh vật trên trái đất. Nếu không có nước thì chắc chắn không có sự sống xuất hiện, thiếu nước thì cả nền văn minh hiện nay cũng không tồn tại được. Từ xưa, con người đã biết đến vai trò quan trọng của nước, các nhà khoa học cổ đại đã coi nước là thành phần cơ bản của vật chất và trong quá trình phát triển của xã hội loài người thì các nền văn minh lớn của nhân loại đều xuất hiện và phát...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học - PGS Nguyễn Văn Phước

M CL C CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NI M CƠ B N V NƯ C VÀ NƯ C TH I .......... 7 1.1 T NG QUAN V NƯ C VÀ NƯ C TH I..................................................... 7 1.2 THÀNH PH N LÝ HÓA H C C A NƯ C TH I .......................................... 9 1.2.1 Tính ch t v t lý ............................................................................................. 10 1.2.2 Tính ch t hóa h c .......................................................................................... 10 1.3 NGU N G C PHÁT SINH CÁC LO I NƯ C TH I ð C TRƯNG............ 12 1.4 CÁC THÔNG S ðÁNH GIÁ Ô NHI M VÀ YÊU C U C N THI T PH I X LÝ NƯ C TH I .................................................................................. 19 1.4.1. Các thông s ñánh giá ô nhi m..................................................................... 19 1.4.2 Yêu c u c n thi t ph i x lý nư c th i........................................................... 25 CHƯƠNG II: T NG QUAN V QUÁ TRÌNH SINH H C TRONG X LÝ NƯ C TH I ........................................................................................................ 26 2.1 PHÂN LO I CÁC QUÁ TRÌNH SINH H C.................................................. 26 2.1.1 Bi n ñ i sinh hóa........................................................................................... 27 2.1.2 Môi trư ng sinh hóa ...................................................................................... 28 2.1.3 Trình t ph n ng c a quá trình..................................................................... 29 2.2 CƠ S LÝ THUY T C A QUÁ TRÌNH ........................................................ 29 2.3 CÂN B NG HÓA H C VÀ ð NG H C C A QUÁ TRÌNH SINH H C .... 32 2.3.1 ð ng h c ph n ng lên men quá trình x lý nư c th i .................................. 32 2.3.2. ð ng h c chuy n hóa cơ ch t h u cơ trong quá trình x lý theo sinh kh i bùn và th i gian. .................................................................................................... 34 CHƯƠNG III: VI SINH V T TRONG H TH NG X LÝ NƯ C TH I .... 35 3.1 KHÁI NI M .................................................................................................... 35 3.2 SINH THÁI, SINH LÝ, PHÂN LO I VI SINH V T...................................... 35 3.2.1 Sinh thái, sinh lý vi sinh v t .......................................................................... 35 3.2.2 Phân lo i vi sinh v t ...................................................................................... 39 3.2.2.1 Vi khu n..................................................................................................... 46 3.2.2.2 Eukarya (Sinh v t nhân th c) ..................................................................... 50 3.2.2.3 Archaea (c khu n) .................................................................................... 55 3.3 S TĂNG TRƯ NG C A T BÀO VI SINH V T ....................................... 56 3.3.1 Nuôi c y tĩnh/ nuôi c y theo m . .................................................................. 56 3.3.2 Nuôi c y liên t c/ dòng liên t c. ................................................................... 58 3.4 ð NG H C C A QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯ NG ........................................ 59 3.4.1 Các ñ c trưng ñ ng h c c a quá trình sinh trư ng ......................................... 59 3.4.2 Các giai ño n phát tri n c a vi sinh v t trong quá trình sinh trư ng............... 60
3.4.2.1. Giai ño n ch m phát tri n (giai ño n c m ng): ........................................ 61 3.4.2.2. Giai ño n phát tri n theo hàm s mũ c a vi sinh v t: ................................. 61 3.4.2.3. Giai ño n phát tri n tuy n tính: ................................................................. 62 3.4.2.4. Giai ño n n ñ nh: ..................................................................................... 62 3.4.3 S ph thu c t c ñ phát tri n c a vi sinh v t vào n ng ñ cơ ch t: .............. 63 3.4.3.1 Phương trình Mono: ................................................................................... 63 3.4.3.2 Xác ñ nh KS và các thông s ñ ng h c theo phương pháp Lineweaver Burk:...................................................................................................................... 64 3.4.4 ð ng h c quá trình ch t c a vi sinh v t:........................................................ 65 3.5 CH TH VI SINH V T TRONG CÁC CÔNG TRÌNH X LÝ NƯ C TH I 66 3.5.1 Vi sinh v t lên men k khí ............................................................................. 66 3.5.2 Vi sinh v t lên men hi u khí .......................................................................... 67 3.5.2.1 Tác nhân sinh trư ng lơ l ng:..................................................................... 67 3.5.2.2 Tác nhân sinh trư ng bám dính: ................................................................. 69 3.5.3 Vi sinh v t trong các h n ñ nh .................................................................... 73 3.6 NG D NG.................................................................................................... 74 3.6.1 Th c ph m .................................................................................................... 74 3.6.2 Nông nghi p.................................................................................................. 75 3.6.3 Khai thác nguyên li u.................................................................................... 75 3.6.4 B o v môi trư ng......................................................................................... 75 CHƯƠNG IV: ð NG H C C A QUÁ TRÌNH SINH H C ............................ 77 4.1 MÔ HÌNH ð NG H C HÌNH TH C ............................................................ 77 4.1.1Ph n ng b c 1............................................................................................... 77 4.1.2Ph n ng b c 2............................................................................................... 78 4.1.3Ph n ng b c b t kỳ ....................................................................................... 78 4.2MÔ HÌNH D A TRÊN CƠ CH LÊN MEN XÚC TÁC ................................. 80 4.2.1 Phương trình ñ ng h c – phương trình Michaelis-Menten:........................... 80 4.2.2 Xác ñ nh các thông s ñ ng h c .................................................................... 82 4.3 MÔ HÌNH D A TRÊN CƠ CH LÊN MEN SINH KH I.............................. 86 4.3.1 Mô hình d a trên cơ ch lên men sinh kh i ................................................... 86 4.3.2 Phương pháp xác ñ nh các thông s c a mô hình........................................... 88 4.3.2.1 Phương pháp vi phân................................................................................. 88 4.3.2.2 Phương pháp tích phân ............................................................................... 89 4.4 PHƯƠNG TRÌNH MICHAELIS-MENTEN TRONG D NG TÍCH PHÂN: ... 93 CHƯƠNG V: CÔNG NGH SINH H C K KHÍ ............................................ 96 5.1 CƠ S LÝ THUY T....................................................................................... 96 5.2 CÁC CÔNG TRÌNH SINH H C K KHÍ ...................................................... 97
5.2.1 Các d ng b x lý k khí............................................................................... 97 5.2.2 Sinh h c k khí hai giai ño n: ....................................................................... 98 5.2.3 B k khí ki u ñ m bùn dòng ch y ngư c - UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor).......................................................................................... 99 5.2.4 B ph n ng khu y liên t c - CSTR (Continuously stirred tank reactor)...... 102 5.2.5 B ph n ng dòng ch y ñ u - PFR (plug flow reactor) ................................ 104 5.2.6 L c k khí bám dính c ñ nh - AFR (anaerobic filter reactor)...................... 104 5.2.7 B ph n ng k khí có ñ m giãn - FBR, EBR (fluidized and expanded bed reactor) ................................................................................................................ 105 5.3 MÔ T QUÁ TRÌNH .................................................................................... 106 5.4 Y U T NH HƯ NG ................................................................................ 108 5.5 THÔNG S THI T K ................................................................................. 109 5.6 THÔNG S V N HÀNH.............................................................................. 111 5.7 NG D NG ð C TRƯNG .......................................................................... 115 CHƯƠNG VI: CÔNG NGH SINH H C HI U KHÍ .................................... 116 6.1 CƠ S LÝ THUY T..................................................................................... 116 6.2 CÁC Y U T NH HƯ NG ....................................................................... 117 6.3 CÁC D NG CÔNG NGH SINH H C HI U KHÍ...................................... 119 6.3.1 Bùn ho t tính............................................................................................... 119 6.3.1.1 Khu y tr n hoàn toàn ............................................................................... 127 6.3.1.2 Dòng ch y nút (B bùn ho t tính c p khí gi m d n) ................................. 128 6.3.1.3 Th i khí nhi u b c (B bùn ho t tính n p nư c th i theo b c) .................. 129 6.3.1.4 Mương oxy hóa: ....................................................................................... 130 6.3.1.5 Thi t b khí nâng (Airlift reactor) ............................................................. 133 6.3.1.6 Tăng trư ng hi u khí c a sinh kh i trong các tháp kín A – B (Aerobic growth of biomass in packed towers) ................................................................... 137 6.3.1.7 B hi u khí gián ño n - SBR (Sequencing Batch Reactor)........................ 138 6.3.1.8 Unitank .................................................................................................... 140 6.3.2 L c sinh h c................................................................................................ 142 6.3.2.1 RBC (Roltating Biological Contactor - ðĩa quay sinh h c): ..................... 145 6.3.2.2 L c nh gi t: ............................................................................................ 146 6.3.2.3 L c sinh h c ng p nư c (ñ m c ñ nh, ñ m giãn n )................................ 148 6.4 THÔNG S TÍNH TOÁN.............................................................................. 149 6.4.1 Tính toán b Aerotank ................................................................................. 149 6.4.1.1 Aerotank năng su t cao v i s khoáng hóa bùn ho t tính tách bi t............ 149 6.4.1.2 T i ưu hóa công ngh b aerotank năng su t cao ...................................... 156 6.4.1.3 K t c u aerotank năng su t cao................................................................ 158
6.4.1.4 Aerotank s c khí kéo dài .......................................................................... 161 6.4.1.5 Ví d tính toán công ngh h th ng x lý ................................................ 163 6.4.2 Các thông s thi t k c th ......................................................................... 169 6.4.2.1 Quá trình phân h y hi u khí ..................................................................... 169 6.4.2.2 Các thông s thi t k cho b Aerotank:..................................................... 170 6.4.2.3 Các thông s thi t k mương oxy hóa....................................................... 171 6.4.2.4 Thi t k b l c sinh h c nh gi t .............................................................. 171 6.4.2.5 Thông s thi t k b l c sinh h c ng p nư c ........................................... 172 6.5 THÔNG S V N HÀNH.............................................................................. 174 6.5.1 V n hành h th ng x lý hi u khí ................................................................ 174 6.5.1.1 Các thông s ki m tra trong quá trình v n hành........................................ 175 6.5.1.2 Ki m soát quá trình x lý ........................................................................ 176 6.5.1.3 Quan sát v n hành .................................................................................... 177 6.5.1.4 Ng ng ho t ñ ng...................................................................................... 177 6.5.1.5 Gi i quy t s c ...................................................................................... 177 6.5.1.6 Nh ng s c thư ng g p .......................................................................... 178 6.5.2 V n hành h th ng l c sinh h c nh gi t ..................................................... 179 6.5.2.1 Theo dõi v n hành .................................................................................... 179 6.5.2.2 Ki m soát các quá trình th m u và ki m tra ............................................ 180 6.5.2.3 Các v n ñ thư ng g p trong quá trình v n hành và cách kh c ph c......... 180 6.5.3. V n hành h th ng bùn ho t tính: ............................................................... 183 6.5.3.1 Các thông s v n hành h th ng: .............................................................. 185 6.5.3.2 Ki m soát v n hành h th ng; .................................................................. 186 6.5.3.3 Các v n ñ có th x y ra khi v n hành và cách kh c ph c: ....................... 186 6.6 NG D NG.................................................................................................. 195 CHƯƠNG VII: H SINH H C........................................................................ 196 7.1 CƠ S LÝ THUY T..................................................................................... 196 7.2 CÁC D NG H SINH H C......................................................................... 196 7.2.1 H t nhiên, h nhân t o: ............................................................................ 197 7.2.1.1 H t nhiên .............................................................................................. 197 7.2.1.2 H nhân t o.............................................................................................. 197 7.2.2 H k khí: ................................................................................................... 198 7.2.3 H tùy ti n: ................................................................................................. 199 7.2.4 H hi u khí: ................................................................................................ 202 7.2.5 H sinh h c v i s tham gia c a th c v t nư c: .......................................... 203 7.3 VI SINH V T HI N DI N ........................................................................... 204 7.3.1 Vi khu n hi u khí: ....................................................................................... 205
7.3.2 Vi khu n k khí:.......................................................................................... 206 7.3.3 Các vi sinh v t quang h p: .......................................................................... 206 7.3.4 ð ng v t nguyên sinh và ñ ng v t không xương s ng:................................ 207 7.3.5 H th c v t: ................................................................................................ 207 7.4 THÔNG S THI T K ................................................................................. 207 7.4.1 Thi t k h k khí ....................................................................................... 208 7.4.2 Thi t k h tùy ti n ..................................................................................... 209 7.4.3 Thi t k h hi u khí..................................................................................... 213 7.4.4 Thi t k h th c v t nư c:........................................................................... 214 7.5 THÔNG S V N HÀNH.............................................................................. 215 7.6 NG D NG ð C TRƯNG .......................................................................... 216 CHƯƠNG VIII: CÔNG NGH SINH H C LAI H P ................................... 217 8.1. CƠ S LÝ THUY T.................................................................................... 217 8.2 CÁC D NG H TH NG SINH H C LAI H P........................................... 218 8.2.1 Công ngh k khí hai giai ño n (acid hóa + l c k khí) ............................... 218 8.2.2 UASB + l c k khí...................................................................................... 218 8.2.4 H th ng hybrid k khí tăng trư ng lơ l ng. ............................................... 221 8.2.5 Bùn ho t tính + l c màng ............................................................................ 224 8.2.6 Bùn ho t tính + l c sinh h c........................................................................ 226 8.3 ð NG H C C A QUÁ TRÌNH ................................................................... 228 8.4 THÔNG S TÍNH TOÁN.............................................................................. 228 8.5 CÁC NG D NG ð C TRƯNG ................................................................. 229 CHƯƠNG IX: X LÝ CÁC CH T DINH DƯ NG (N,P) B NG CÔNG NGH SINH H C............................................................................................. 230 9.1 CƠ S LÝ THUY T C A QUÁ TRÌNH ...................................................... 230 9.2 ð NG H C C A QUÁ TRÌNH ................................................................... 236 9.2.1 ð ng h c quá trình Nitrat hóa sinh h c ....................................................... 236 9.2.2 ð ng h c quá trình kh Nitrat sinh h c....................................................... 239 9.3 CÁC Y U T NH HƯ NG ....................................................................... 244 9.4 TÍNH TOÁN THI T K ................................................................................ 246 9.4.1 Nitrat hóa và kh nitrat k t h p................................................................... 246 9.4.2 Nitrat hóa và kh nitrat riêng bi t................................................................ 254 9.4.3 Kh P.......................................................................................................... 254 9.5 NG D NG ð C TRƯNG .......................................................................... 255 CHƯƠNG X: NG D NG CÔNG NGH SINH H C CHO X LÝ CÁC LO I NƯ C TH I ........................................................................................... 257 10.1 B N CH T C A QUÁ TRÌNH X LÝ ..................................................... 257
10.2 CƠ S L A CH N CÔNG NGH ............................................................. 257 10.3 CƠ S THI T K H TH NG X LÝ...................................................... 260 10.4 YÊU C U THI T K .................................................................................. 260 10.5 CÔNG NGH X LÝ SƠ B NƯ C TH I SINH HO T (CHO KHU DÂN CƯ) ............................................................................................................ 262 10.6 X LÝ NƯ C TH I CÓ TÍNH CH T NGUY H I................................... 263 10.6.1 X lý nư c th i d t nhu m ........................................................................ 263 10.6.2 X lý nư c th i thu c da ........................................................................... 266 10.6.3 X lý nư c th i ch bi n m cao su........................................................... 269 10.6.4 X lý nư c th i s n xu t thu c tr sâu....................................................... 271 10.6.5 X lý nư c th i ch bi n h t ñi u .............................................................. 273 10.7 CÔNG NGH X LÝ NƯ C TH I KHU CÔNG NGHI P ...................... 276 10.7.1 Khu công nghi p Biên Hòa 2..................................................................... 276 10.7.2 Khu công nghi p Vi t Nam - Singapore .................................................... 281 10.7.3 Khu ch xu t Linh Trung 1........................................................................ 284 10.7.4 Khu ch xu t Tân Thu n ........................................................................... 288 10.7.5 Khu công nghi p Tân T o ......................................................................... 291 10.7.6 Khu công nghi p Long Thành (ð ng Nai)................................................. 295 10.7.7 Khu công nghi p M Phư c (Bình Dương) ............................................... 301 10.7.8 Khu ch xu t và công nghi p Linh Trung III ............................................. 303 10.8 X LÝ NƯ C TH I CÁC NGÀNH CÔNG NGHI P ð C TRƯNG ........ 307 10.8.1 X lý nư c th i chăn nuôi heo................................................................... 307 10.8.2 X lý nư c th i tinh b t mì ....................................................................... 309 10.8.3 X lý nư c r rác ....................................................................................... 313 10.8.4 X lý nư c th i s n xu t DOP................................................................... 319 10.8.5 X lý nư c th i làng ngh s n xu t bún..................................................... 322 10.8.6 X lý nư c th i s n xu t bia nhà máy bia Vi t Nam .................................. 324
CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NI M CƠ B N V NƯ C VÀ NƯ C TH I 1.1 T NG QUAN V NƯ C VÀ NƯ C TH I Nư c là ngu n tài nguyên vô cùng quan tr ng cho t t c các sinh v t trên trái ñ t. N u không có nư c thì ch c ch n không có s s ng xu t hi n, thi u nư c thì c n n văn minh hi n nay cũng không t n t i ñư c. T xưa, con ngư i ñã bi t ñ n vai trò quan tr ng c a nư c; các nhà khoa h c c ñ i ñã coi nư c là thành ph n cơ b n c a v t ch t và trong quá trình phát tri n c a xã h i loài ngư i thì các n n văn minh l n c a nhân lo i ñ u xu t hi n và phát tri n trên lưu v c c a các con sông l n như: n n văn minh Lư ng Hà Tây Á n m lưu v c hai con sông l n là Tigre và Euphrate (thu c Irak hi n nay); n n văn minh Ai C p h lưu sông Nil; n n văn minh sông H ng n Ð ; n n văn minh Hoàng Hà Trung Qu c; n n văn minh sông H ng Vi t Nam ... Nư c ñóng vai trò quan tr ng trong nhi u quá trình di n ra trong t nhiên và trong cu c s ng c a con ngư i. T 3.000 năm trư c Công Nguyên, ngư i Ai C p ñã bi t dùng h th ng tư i nư c ñ tr ng tr t và ngày nay con ngư i ñã khám phá thêm nhi u kh năng c a nư c ñ m b o cho s phát tri n c a xã h i trong tương lai: nư c là ngu n cung c p th c ph m và nguyên li u công nghi p d i dào, nư c r t quan tr ng trong nông nghi p, công nghi p, trong sinh ho t, th thao, gi i trí và cho r t nhi u ho t ñ ng khác c a con ngư i. Ngoài ra nư c còn ñư c coi là m t khoáng s n ñ c bi t vì nó tàng tr m t ngu n năng lư ng l n và l i hòa tan nhi u v t ch t có th khai thác ph c v cho nhu c u nhi u m t c a con ngư i. Trong công nghi p, ngư i ta s d ng nư c làm nguyên li u và ngu n năng lư ng, làm dung môi, làm ch t t i nhi t và dùng ñ v n chuy n nguyên v t li u... Nư c bao ph 71% di n tích c a qu ñ t trong ñó có 97% là nư c m n, còn l i là nư c ng t. Nư c gi cho khí h u tương ñ i n ñ nh và pha loãng các y u t gây ô nhi m môi trư ng, nó còn là thành ph n c u t o chính y u trong cơ th sinh v t, chi m t 50%-97% tr ng lư ng c a cơ th , ch ng h n như ngư i nư c chi m 70% tr ng lư ng cơ th và S a bi n nư c chi m t i 97%. Trong 3% lư ng nư c ng t
có trên qu ñ t thì có kho ng hơn 3/4 lư ng nư c mà con ngư i không s d ng ñư c vì nó n m quá sâu trong lòng ñ t, b ñóng băng, d ng hơi trong khí quy n và d ng tuy t trên l c ñi ... ch có 0, 5% nư c ng t hi n di n trong sông, su i, ao, h mà con ngư i ñã và ñang s d ng. Tuy nhiên, n u ta tr ph n nư c b ô nhi m ra thì ch có kho ng 0,003% là nư c ng t s ch mà con ngư i có th s d ng ñư c và n u tính ra trung bình m i ngư i ñư c cung c p 879.000 lít nư c ng t ñ s d ng (Miller, 1988). [19] Hình 1.1 T l gi a các lo i nư c trên th gi i (Liêm, 1990) Nư c t nhiên là nư c mà ch t lư ng và s lư ng c a nó ñư c hình thành dư i nh hư ng c a các quá trình t nhiên không có s tác ñ ng c a con ngư i. Tùy theo ñ khoáng, nư c chia ra làm: nư c ng t (lư ng mu i < 1g/l), nư c l (10 - 50 g/l) và
nư c mu i (> 50 g/l). Nư c ng t chia làm: nư c khoáng ít (ñ n 200mg/l), khoáng trung bình (200 - 500mg/l), nư c khoáng cao (t 500 - 1000 mg/l). Nư c th i là nư c ñã dùng trong sinh ho t, s n xu t ho c ch y qua vùng ñ t ô nhi m. Ph thu c vào ñi u ki n hình thành, nư c th i ñư c chia thành nư c th i sinh ho t, nư c khí quy n và nư c th i công nghi p. [11] - Nư c th i sinh ho t: là nư c nhà t m, gi t, h bơi, nhà ăn, nhà v sinh, nư c r a sàn nhà... Chúng ch a kho ng 58% ch t h u cơ và 42% ch t khoáng. ð c ñi m cơ b n c a nư c th i sinh ho t là hàm lư ng cao các ch t h u cơ không b n sinh h c (như cacbonhydrat, protein, m ); ch t dinh dư ng (photphat, nitơ); vi trùng; ch t r n và mùi. - Nư c khí quy n: ñư c hình thành do mưa và ch y ra t ñ ng ru ng. Chúng b ô nhi m b i các ch t vô cơ và h u cơ khác nhau. Nư c trôi qua khu v c dân cư, khu s n xu t công nghi p, có th cu n theo ch t r n, d u m , hóa ch t, vi trùng... Còn nư c ch y ra t ñ ng ru ng mang theo ch t r n, thu c sát trùng, phân bón... - Nư c th i công nghi p: xu t hi n khi khai thác và ch bi n các nguyên li u h u cơ và vô cơ. Trong các quá trình công ngh các ngu n nư c th i là: a. Nư c hình thành do ph n ng hóa h c (chúng b ô nhi m b i các tác ch t và các s n ph m ph n ng) b. Nư c d ng m t do và liên k t trong nguyên li u và ch t ban ñ u, ñư c tách ra trong qua trình ch bi n. c. Nư c r a nguyên li u, s n ph m, thi t b . d. Dung d ch nư c cái. e. Nư c chi t, nư c h p th . f. Nư c làm ngu i. g. Các nư c khác như: nư c bơm chân không, t thi t b ngưng t hòa tr n, h th ng thu h i tro ư t, nư c r a bao bì, nhà xư ng, máy móc... 1.2 THÀNH PH N LÝ HÓA H C C A NƯ C TH I
Nư c th i ch a r t nhi u lo i h p ch t khác nhau, v i s lư ng và n ng ñ cũng thay ñ i r t khác nhau. Có th phân lo i tính ch t nư c th i như sau: [15] 1.2.1 Tính ch t v t lý Tính ch t v t lý c a nư c th i ñư c xác ñ nh d a trên các ch tiêu: màu s c, mùi, nhi t ñ và lưu lư ng (dòng ch y). - Màu: nư c th i m i có màu hơi nâu sáng, tuy nhiên nhìn chung màu nư c th i thư ng là màu xám có v n ñ c. Màu s c c a nư c th i s b thay ñ i ñáng k n u như nó b nhi m khu n, khi ñó nư c th i s có màu ñen t i. - Mùi: mùi có trong nư c th i sinh ho t là do có khí sinh ra t quá trình phân h y các h p ch t h u cơ hay do có m t s ch t ñư c ñưa thêm vào trong nư c th i. Nư c th i sinh ho t thông thư ng có mùi m c, nhưng n u nư c th i b nhi m khu n thì nó s chuy n sang mùi tr ng th i do s t o thành H2S trong nư c. - Nhi t ñ : nhi t ñ c a nư c th i thư ng cao hơn so v i nhi t ñ c a ngu n nư c s ch ban ñ u, b i vì có s gia nhi t vào nư c t các ñ dùng trong gia ñình và các máy móc thi t b công nghi p. Tuy nhiên, chính nh ng dòng nư c th m qua ñ t và lư ng nư c mưa ñ xu ng m i là nhân t làm thay ñ i m t cách ñáng k nhi t ñ c a nư c. - Lưu lư ng: th tích th c c a nư c th i cũng ñư c xem là m t trong nh ng ñ c tính v t lý c a nư c th i, có ñơn v là m3/ngư i.ngày. H u h t các thi t b x lý ñư c thi t k ñ x lý nư c th i có lưu lư ng 0,378 – 0,756 m3/ngư i.ngày. V n t c dòng ch y luôn thay ñ i trong ngày. 1.2.2 Tính ch t hóa h c Các thông s mô t tính ch t hóa h c thư ng là: s lư ng các ch t h u cơ, ch t vô cơ và ch t khí. ð ñơn gi n hơn, ta có th xác ñ nh tính ch t hóa h c c a nư c th i thông qua các thông s : ñ ki m, BOD, COD, các ch t khí hòa tan, các h p ch t Nito, pH, P, các ch t r n (h u cơ, vô cơ, huy n phù và không tan), và nư c.
- ð ki m: ñ c trưng cho kh năng trung hòa axit, thư ng là ñ ki m bicarbonate, carbonate, và hydroxide. ð ki m th c ch t là môi trư ng ñ m (ñ gi pH trung tính) c a nư c th i trong su t quá trình x lý sinh hóa. - Nhu c u oxy sinh hóa (BOD): dùng ñ xác ñ nh lư ng ch t b phân h y sinh hóa trong nư c th i, thư ng ñư c xác ñ nh sau 5 ngày nhi t ñ 20oC. BOD5 trong nư c th i sinh ho t thư ng n m trong kho ng 100 – 300mg/l. - Nhu c u oxy hóa h c (COD): dùng ñ xác ñ nh lư ng ch t b oxy hóa trong nư c th i. COD thư ng n m trong kho ng 200 – 500 mg/l. Tuy nhiên, trong nư c th i công nghi p, n ng ñ này có th gia tăng m t cách ñáng k . - Các ch t khí hòa tan: ñây là nh ng khí có th hòa tan ñư c trong nư c th i. Nư c th i công nghi p thư ng có n ng ñ oxy tương ñ i th p. - H p ch t ch a N: s lư ng và các lo i h p ch t ch a N s thay ñ i trong t ng d ng nư c th i khác nhau (nư c th i chưa x lý và nư c th i sau x lý dòng ra). N thư ng ñi kèm vòng tu n hoàn oxy hóa và n ng ñ c a nó s gi m d n. Ph n l n N chưa ñư c x lý trong nư c th i s chuy n sang d ng N h u cơ hay N-NH3. N ng ñ N trong nư c th i thư ng là 20 – 85 mg/l; trong ñó N h u cơ thư ng kho ng 8 – 35 mg/l, còn n ng ñ N-NH3 thư ng t 12 – 50 mg/l. - pH: ñây là cách ñ nhanh chóng phát hi n tính axit c a nư c th i. Giá tr pH dao ñ ng trong kho ng t 1 – 14. ð x lý nư c th i m t cách có hi u qu thì pH ch nên n m trong kho ng 6,5 – 9 (lý tư ng hơn là t 6,5 – 8). - Phospho: ñây là nhân t c n thi t cho ho t ñ ng sinh hóa, nhưng ch nên hi n di n v i m t lư ng t i thi u, ho c s ñư c lo i b sau quá trình x lý b c hai. S lư ng P dư th a có th gây r i dòng ch y và làm tăng trư ng quá m c các lo i t o. N ng ñ P thư ng trong kho ng 6 – 20 mg/l. Quá trình lo i b h p ch t photphat trong các ch t t y r a có nh hư ng quan tr ng ñ n kh i lư ng P trong nư c th i. - Các ch t r n: h u h t các ch t ô nhi m trong nư c th i có th ñư c xem là các ch t r n. M c ñích c a vi c x lý nư c th i là nh m lo i b các ch t r n ho c chuy n chúng sang d ng n ñ nh hơn và d x lý. Các ch t r n có th ñư c phân
lo i d a vào thành ph n hóa h c c a chúng (h u cơ hay vô cơ), ho c b i các ñ c tính v t lý (có th l ng ñ ng, n i trên m t nư c, hay d ng keo). N ng ñ t ng các ch t r n trong nư c th i thư ng dao ñ ng trong kho ng 350 – 1200 mg/l. + Các ch t r n h u cơ: bao g m C, H, O, N, và có th ñư c chuy n thành CO2 và H2O khi cháy nhi t ñ 550oC. + Các ch t r n vô cơ: thư ng không b nh hư ng b i s cháy. + Các ch t r n lơ l ng: lo i ch t r n này thư ng b gi l i b i các b l c ñ m v t li u xơ, và có th ñư c phân lo i nh hơn như: t ng các ch t răn lơ l ng (TSS), các ch t r n lơ l ng d bay hơi (VSS), và các ch t r n lơ l ng c ñ nh. Ngoài ra chúng còn ñư c phân lo i thành 3 thành ph n d a vào kh năng l ng ñ ng: các ch t r n có kh năng l ng ñ ng, các ch t r n n i trên m t và d ng keo. T ng hàm lư ng các ch t r n lơ l ng trong nư c th i thư ng t 100 – 350 mg/l. + Các ch t r n tan: lo i ch t r n này s ñi qua ñư c các b l c ñ m v t li u xơ, và cũng ñư c phân lo i thành: t ng hàm lư ng các ch t r n tan ñư c (TDS), các ch t r n tan d bay hơi, và các ch t r n tan c ñ nh. T ng hàm lư ng các ch t r n tan ñư c n m trong kho ng 250 – 850 mg/l. - Nư c: luôn là thành ph n c u t o chính c a nư c th i. Trong m t s trư ng h p, nư c có th chi m ñ n t 99,5% - 99,9% trong nư c th i (th m chí ngay c trong nư c th i ô nhi m n ng nh t thì hàm lư ng các ch t b n cũng ch chi m 0,5%; còn ñ i v i ngu n nư c th i ñư c xem là s ch nh t thì n ng ñ này là 0,1%). 1.3 NGU N G C PHÁT SINH CÁC LO I NƯ C TH I ð C TRƯNG ð xác ñ nh ngu n g c phát sinh các lo i nư c th i ñ c trưng, ta có th d a vào s li u th ng kê các k t qu phân tích nư c th i m t s cơ s s n xu t (trên ñ a bàn Tp.H Chí Minh) có hàm lư ng COD và BOD5 tương ñ i cao (b ng 1.1), và b ng k t qu ch t lư ng nư c th i s n xu t c a các xí nghi p, nhà máy ñi n hình (th y s n, ch bi n th c ph m, ñư ng, bánh k o, …). B ng 1.1: K t qu phân tích tính ch t nư c th i m t s cơ s s n xu t trên ñ a bàn Tp. H Chí Minh (2005)
Hàm lư ng các Qu n/ Ngành ngh Tính ch t TT Tên cơ s s n xu t ch t ô nhi m (mg/l) Huy n kinh doanh nư c th i COD BOD5 SS 1. Xí nghi p chăn nuôi Qu n Chăn nuôi Nư c v heo Phư c Long 9 heo sinh chu ng 1153 807 5988 tr i 2. Chi nhánh Cty CP Qu n Kem, Yaourt Nư c gi i 1558 1021 148 Sài Gòn Xanh 9 nhi t, r a 3. Công ty gi y Bình Th Gi y xeo NT s n xu t 660 356 577 Chi u ð c 4. Công ty Samsung Th Ti vi,t l nh, NT sinh 2333 725 347 ð c máy gi t ho t 5. Công ty D t – May Bình D t, may NT s n xu t 6350 2857 - – Thêu M Dung Tân 6. Công ty Phư ng Bình Gi t qu n áo C ng chung Hoàng Tân 1029 282 120 7. DNTN Thăng Long C D t nhu m C ng chung 436 165 5 Chi 8. HTX SX – TM T n C Cao su NT sau s n 2431 1327 13 Thành Chi xu t 9. Cty TNHH CBTP C nông s n C ng chung 1371 891 11 huynh ñ T Hùng Chi 10. DNTN nhu m Qu n D t, Nhu m NT s n xu t, Thành Công 8 v i v sinh thi t 2460 1220 15 b 11. Xí nghi p nư c Qu n Nư c tương, C ng chung 4646 2786 2070
ch m Nam Dương 8 tương t 12. Công ty TNHH Tân B ch tu c NT s n xu t 811 54 443 Nhan Lý Phú ñông l nh 13. Cty CP Th y s n s Tân Hàng ñông C ng chung 561 352 38 1 Seajoco Phú l nh 14. Công ty ch bi n g Gò G NT s n xu t 1029 183 960 ð c Thành V p 15. Bánh H Lâm Môn Qu n - C ng chung 1527 750 184 5 16. Công ty CP th c Qu n Mì, bún, C ng chung 6570 3150 144 ph m Bình Tây 6 cháo ăn li n 17. Cty TNHH SX TM Hóc Gi y xeo NT vào 2182 1200 1070 Gi y Thiên Trí Môn 18. Nhà máy thu c lá Qu n Thu c lá NT sinh 530 260 4390 SN (cơ s 2) 4 ho t 19. Cty CP Dư c ph m Qu n Thu c tây C ng chung và d ch v Y t 4 (d ng viên) 748 318 92 Khánh H i 20. Cty TNHH TM Qu n V i mùng NT s n xu t 1558 841 25 DV&XD T n Quang 12 Ngu n: Trư ng ð i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, 2005. B ng 1.2: ð c tính nư c th i ch bi n th y s n Nư c th i BOD5 COD D u/m TS SS Ngu n Ch bi n cá 3,32 - 0,348 - 1,42 Middleebrooks (th công) kg/t n kg/t n kg/t n , 1979 Ch bi n cá 11,9 - 2,48 - 8,92 Middleebrooks (b ng máy) kg/t n kg/t n kg/t n , 1979
Philê cá Tuy t 32- 1.063 550- 8,3- 79,9 1.290- - Gonzáles, Patagonia mg/l 1.250 mg/l 4.300 1983 mg/l mg/l Philê cá trích 3.428- - 857- 6.000 - - Sorensen, 10.000 mg/l 1974; mg/l Herborg, 1974 ðóng h p 6,8- 20 - 1,7- 13 kg/ - 3,8- 17 Middleebrooks cá ng kg/t n t n kg/t n , 1979 Nuôi cá 9,22 - 1,74 - 5,41 Middleebrooks Sác ñin kg/t n kg/t n kg/t n , 1979 Nuôi 4,8- 5,5 - 0,21- 0,3 - 0,7- Middleebrooks gh xanh kg/t n kg/t n 0,78 , 1979 kg/t n Nuôi nghêu 5,14 - 0,145 - 10,2 Middleebrooks (b ng máy) kg/t n kg/t n kg/t n , 1979 Nuôi nghêu 18,7 - 0,461 - 6,35 Middleebrooks (nuôi thư ng) kg/t n kg/t n kg/t n , 1979 Xí nghi p 2,96 - 0,56 - 0,92 Middleebrooks b t cá kg/t n kg/t n kg/t n , 1979 Nư c lưu 3.050- - 1.300 - 18,4 - - Nemerow, chuy n cá 67.200 17.200 64,9 1971 mg/l mg/l mg/l Nư c máu cá 23.500 - 93.000 0 - 1,92 % 2,4-6,3 - Parin và c ng (t các xí 34.000 mg/l % s , 1979; Civit nghi p b t cá) mg/l và c ng s , 1982 Nư c dính 13.000 - - 60 - 1.560 25 - 62 - Cuadros và
nh t (t các 76.000 mg/l mg/l Gonzáles, xí nghi p b t mg/l 1991 cá) Nư c ch 690 mg/l 2.000 - - 500 Phan Thu Nga, bi n cá h i mg/l mg/l ðH Bách khoa Tp. H Chí Minh, 1997. B ng 1.3: Thành ph n tính ch t nư c th i s n xu t Công ty VISSAN K t qu TCVN 5945 - STT Ch tiêu ðơn v NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6 1995 lo i B 1 pH 6,56 7,53 7,64 7,62 6,88 7,25 5,5-9 2 COD mg/l 640 2840 5760 3800 1200 3000 100 3 BOD5 mg/l 510 995 3695 3695 702 1100 50 4 SS mg/l 415 1980 565 575 810 720 100 5 N – t ng mg/l 98 180 549 549 314 348 60 6 P – t ng mg/l 2,13 22,6 3,19 3,13 7,2 27,15 6 Ngu n: Trư ng ð i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, 2005. Ghi chú: NT1 : Nư c th i lòng heo, NT2 : Nư c th i lòng bò, NT3 : Nư c th i huy t heo, NT4 : Nư c th i huy t bò, NT5 : Nư c th i công ño n c o lông heo, NT6 : Nư c th i c ng chung. B ng 1.4: Thành ph n tính ch t nư c th i s n xu t Công ty CBTS SEASPIMEX STT Ch tiêu ðơn v K t qu TCVN
5945 - NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 NT6 1995 lo i B 1 pH - 6,90 7,01 6,99 7,2 6,52 7,62 5,5-9 2 COD mg/l 1320 533 312 1287 3600 1250 100 3 BOD5 mg/l 1044 392 244 900 2870 1014 50 4 SS mg/l 172 56 148 275 385 153 100 5 N – t ng mg/l 244 20 81 84 204 128 60 6 P – t ng mg/l 31 12 17 22 53 17 6 Ngu n: Trư ng ð i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, 2005. Ghi chú: NT1 : Nư c th i phân xư ng ñông l nh, NT2 : Nư c th i phân xư ng s n xu t s n ph m khô, NT3 : Nư c th i phân xư ng s n xu t ñ h p, NT4 : Nư c th i t ng h p, NT5: Nư c th i ch bi n m c, b ch tu c, NT6: Nư c th i ch bi n tôm B ng 1.5 : Thành ph n tính ch t nư c th i s n xu t Nhà máy bia Sài Gòn K t qu TCVN 5945- STT Ch tiêu ðơn v NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 1995 lo i B 1 pH - 5,32 6,89 6,97 8,62 5,15 5,5-9 2 COD mg/l 321 8 278 4890 3024 100 3 BOD5 mg/l 209 5 215 3766 1972 50 4 SS mg/l 19 9 19 351 273 100 5 N – t ng mg/l 15 1 35,84 17 18,9 60 6 P – t ng mg/l 1 - 0,04 23 21 6 Ngu n: Trư ng ð i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, 2005.
Ghi chú: NT1 : Nư c th i phân xư ng cơ khí, phân xư ng thu h i CO2, NT2 : Nư c th i phân xư ng ñ ng l c, NT3 : Nư c gi i nhi t n i hơi, NT4 : Nư c th i phân xư ng n u, NT5 : Nư c th i t ng h p. B ng 1.6: Thành ph n tính ch t nư c th i s n xu t Công ty ðư ng Bình Dương Ch tiêu ðơn v N ng ñ pH - 10 – 11,5 COD mg/l 2.000 – 3.000 BOD5 mg/l 1.200 – 2.200 SS mg/l 30 – 400 Glucose mg/l 12 – 224 Ca2+ mg/l 5 – 48 N-NH3 mg/l 50 P-PO43- mg/l 11,4 D um mg/l 8 - 25 Ngu n: Trư ng ð i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, 2005. B ng 1.7: Thành ph n tính ch t nư c th i s n xu t Công ty ðư ng bánh k o Biên Hòa K t qu TCVN 5945- STT Ch tiêu ðơn v NT1 NT2 NT3 NT4 NT5 1995 lo i B 1 pH - 5,31 6,97 7,17 8,08 5,23 5,5 – 9 2 COD mg/l 5429 278 154 131 3870 100 3 BOD5 mg/l 4210 215 145 92 2620 50 4 SS mg/l 957 19 25 18 87 100 5 N – t ng mg/l 168 35,84 16,8 10,08 89,6 60 6 P – t ng mg/l 9,28 0,04 0,07 0,08 1,3 6 Ngu n: Trư ng ð i h c Bách Khoa Tp.H Chí Minh, 2005.
Ghi chú: NT1 : Nư c th i khu ñ p tr ng – s n xu t bánh k o, NT2 : Nư c gi i nhi t n i hơi, NT3 : Nư c v sinh phân xư ng k o, NT4 : Nư cth i sau x lý, NT5 : Nư c th i ñ u vào h th ng x lý (t i b l ng sơ b ). 1.4 CÁC THÔNG S ðÁNH GIÁ Ô NHI M VÀ YÊU C U C N THI T PH I X LÝ NƯ C TH I 1.4.1. Các thông s ñánh giá ô nhi m ðánh giá ch t lư ng nư c cũng như m c ñ ô nhi m nư c c n d a vào m t s thông s cơ b n, so sánh v i các ch tiêu cho phép v thành ph n hóa h c và sinh h c ñ i v i t ng lo i nư c s d ng cho các m c ñích khác nhau. Các thông s cơ b n ñ ñánh giá ch t lư ng nư c là: ñ pH, màu s c, ñ ñ c, hàm lư ng ch t r n, các ch t lơ l ng, các kim lo i n ng, oxy hòa tan, … và ñ c bi t là 2 ch s BOD, COD. Ngoài các ch s hóa h c trên cong ph i quan tâm ñ n các ch tiêu sinh h c, ñ c bi t là E.coli. [11] - Các ch tiêu dùng ñ ñánh giá ñ nh tính ñ nhi m b n v t lý: pH: ð pH t nó không gây ô nhi m nhưng ñóng vai trò là thông s ñ c trưng r t quan tr ng cho bi t m c ñ nhi m b n và xác ñ nh s c n thi t ph i ñi u ch nh trư c khi x lý nư c th i b ng bi n pháp sinh h c. S thay ñ i tr s pH làm thay ñ i các quá trình hòa tan ho c keo t , làm tăng, gi m v n t c c a các ph n ng hóa sinh x y ra trong nư c. Nhi t ñ : ph thu c vào nhi u y u t như th i ti t và b n ch t c a nư c th i. Mùi: d u hi u c a mùi r t quan tr ng trong vi c ñánh giá và ch p nh n h th ng nư c th i c a xí nghi p. Nư c có mùi là do các nguyên nhân: ch t h u cơ t c ng rãnh khu dân cư, xí nghi p ch bi n th c ph m, nư c th i công nghi p hóa ch t, ch bi n d u m , các s n ph m phân hu cây c , rong t o, ñ ng v t. M c dù tương ñ i vô h i (n u v i hàm lư ng nh ), nhưng mùi có th gây c m giác khó ch u, bu n nôn. Thông thư ng mùi có ñư c là mùi t ng h p c a nhi u lo i mùi khác nhau. Khi ñ nhi m b n ch t h u cơ không quá l n, quá trình phân h y hi u khí x y ra ch y u m nh m (khi nư c có ñ y ñ oxy) thì n ng ñ mùi thư ng th p. Ngư c l i, khi trong nư c không có oxy, các ch t h u cơ trung gian ñư c t o ra do quá trình phân
h y k khí như các axit chưa no d bay hơi, các bazơ nitơ, CH4, H2S, Mecaptan, Indol, Scatol … nên mùi ñư c t o ra r t m nh, n ng ñ ch t mùi l n và gây c m giác khó ch u. Màu: nư c t nhiên s ch thư ng không màu. Nư c t nhiên có th có màu vì các lý do: Các ch t h u cơ trong cây c b phân rã, Nư c có s t và mangan d ng keo ho c d ng hòa tan, Nư c có ch t th i công nghi p (crom, tannin, lingin ...). N u nư c có màu là d u hi u nư c ñã b ô nhi m. Màu c a nư c ñư c phân thành 2 d ng: màu th c do các ch t hòa tan ho c d ng h t keo, và màu bi u ki n là màu c a các ch t lơ l ng trong nư c t o nên. Màu không ch làm gi m giá tr c m quan c a nư c, nó còn cho bi t m c ñ ô nhi m, th m chí còn cho bi t m c ñ ñ c h i c a nư c. ð màu càng l n thì m c ñ ô nhi m càng cao. ð ñ c: ñ ñ c c a nư c do các h t lơ l ng, các ch t h u cơ phân h y ho c do gi i th y sinh gây ra. ð ñ c làm gi m kh năng truy n ánh sáng trong nư c, nh hư ng kh năng quang h p c a các vi sinh v t t dư ng trong nư c, gây gi m th m m và gi m ch t lư ng c a nư c s d ng. ð ñ c càng cao thì ñ nhi m b n càng l n. - Ch tiêu ñánh giá ñ nh lư ng tr ng thái ch t b n tan, không tan: Hàm lư ng ch t r n (TS, SS, VSS, DS). T ng ch t r n (TS): ñư c xác ñ nh b ng tr ng lư ng khô ph n còn l i sau khi cho bay hơi 1l m u nư c trên b p cách th y 103oC cho ñ n khi tr ng lư ng không ñ i. ðơn v tính b ng mg (ho c g/l). Ch t r n lơ l ng d ng huy n phù (SS): hàm lư ng các ch t r n huy n phù là tr ng lư ng khô c a ch t r n còn l i trên gi y l c s i th y tinh, khi l c 1l m u nư c qua ph u l c Gooch r i s y khô 103 – 105oC t i khi tr ng lư ng không ñ i. ðơn v tính b ng mg (ho c g/l). Ch t r n hòa tan (DS): là hi u s t ng ch t r n huy n phù: DS = TS – SS. ðơn v tính b ng mg (ho c g/l).