Luận văn Đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm sanjiban microactive trong xử lý nước rỉ rác dựa trên mô hình aerotank hoạt động gián đoạn từng mẻ- Sequencing batch reactor (sbr)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA CHẾ PHẨM SANJIBAN MICROACTIVE TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC DỰA TRÊN MÔ HÌNH AEROTANK HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN TỪNG MẺ- SEQUENCING BATCH REACTOR (SBR) Ngành học: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Niên khóa : 2001 – 2005 Sinh viên thực hiện : HUỲNH THỊ MỸ PHI Thành phố Hồ Chí Minh -2005 - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA CHẾ PHẨM SANJIBAN MICROACTIVE TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC DỰA TRÊN MÔ HÌNH AEROTANK HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN TỪNG MẺ- SEQUENCING BATCH REACTOR (SBR) Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. BÙI XUÂN AN HUỲNH THỊ MỸ PHI Thành phố Hồ Chí Minh -2005 - iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Cha mẹ, người sinh ra tôi, đã cho tôi tình thương bao la, nuôi tôi lớn và dạy dỗ tôi thành người. Anh chị tôi, họ đã cho tôi niềm tin, luôn hỗ trợ và tạo mọi điều kiện cho tôi trong cuộc sống. Những người thân yêu luôn bên cạnh tôi chia sẻ nỗi niềm cũng như giúp đỡ trong những khó khăn trong cuộc sống hằng ngày. Tôi xin chân thành cảm tạ: Ban Giám Hiệu trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả thầy cô đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong suốt thời gian học tại trường. TS. Bùi Xuân An đã định hướng, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp. Thầy Lê Tấn Thanh Lâm, đã truyền đạt những kiến thức trong quá trình làm thực tập tốt nghiệp. Ban chủ nhiệm khoa Môi trường, Ban Giám đốc Trung tâm Công Nghệ và Quản lý Tài Nguyên và Môi Trường, Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện cho tôi làm thực tập tốt nghiệp. Các anh chị trong Trung tâm Công Nghệ và Quản Lý Tài Nguyên và Môi Trường đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian làm thực tập. Các bạn bè thân thương lớp CNSH K27 đã chia sẻ những niềm vui, nỗi buồn trong thời gian học Đại học, cũng như tận tình giúp đỡ và hỗ trợ trong quá trình làm thực tập tốt nghiệp. iv TÓM TẮT HUỲNH THỊ MỸ PHI, Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh, tháng 8/2005, “ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CỦA CHẾ PHẨM SANJIBAN MICROACTIVE TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC DỰA TRÊN MÔ HÌNH AEROTEN HOẠT ĐỘNG GIÁN ĐOẠN TỪNG MẺ- SBR”. Giáo viên hướng dẫn: TS. BÙI XUÂN AN Mục đích: đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm Sanjiban MicroActive đối với nước rỉ rác dựa trên mô hình Aeroten hoạt động gián đoạn từng mẻ- Sequencing Batch Reactor (SBR). Đề tài được tiến hành trong 4 tháng, từ tháng 4 đến tháng 7 năm 2005. Phương pháp thí nghiệm: mô hình thí nghiệm là mô hình SBR chạy cùng lúc 4 nghiệm thức với các hàm lượng chế phẩm bổ sung khác nhau Đối chứng: 0 ml Nghiệm thức 1: 20 ml Nghiệm thức 2: 100 ml Nghiệm thức 3: 200 ml Mô hình thí nghiệm được tiến hành trong 4 thời gian khác nhau và bùn có tính chất khác nhau ở các đợt thí nghiệm. Kết quả đạt được trong quá trình chạy mô hình: Không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức có và không có bổ sung chế phẩm, cũng như các nghiệm thức có nồng độ Sanjiban bổ sung khác nhau. Thời lượng sục khí sau khi bổ sung chế phẩm vào thiết bị xử lý tối ưu là 70 giờ đối với BOD và 22 giờ đối với COD. Mô hình tối ưu khi hàm lượng bùn hoạt tính hoàn toàn ổn định. Chất lượng nước thải sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn thải ra ngoài môi trường tiếp nhận. v MỤC LỤC ................................................................................................................................ Trang Lời cảm ơn .................................................................................................................... iii Tóm tắt ............................................................................................................................ v Mục lục .......................................................................................................................... vi Danh sách các bảng ....................................................................................................... ix Danh sách các hình ......................................................................................................... x Danh sách các chữ viết tắt ............................................................................................. xi Phần I. Giới thiệu ......................................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1 1.2. Mục đích, mục tiêu .................................................................................................. 1 1.3. hạn chế của đề tài .................................................................................................... 1 1.4. Yêu cầu .................................................................................................................... 2 Phần II. Tổng quan tài liệu ......................................................................................... 3 2.1. Tổng quan về thành phần và tính chất nước rỉ rác .................................................. 3 2.1.1. Đặc tính nước rác ................................................................................................. 3 2.1.2. Quá trình hình thành nước rác .............................................................................. 3 2.1.3. Thành phần và tính chất nước rác ........................................................................ 4 2.1.4. Tác động của nước rác .......................................................................................... 6 2.1.4.1. Tác động của chất hữu cơ .................................................................................. 6 2.1.4.2. Tác động của các chất lơ lửng ........................................................................... 7 2.1.4.3. Tác động lên môi trường đất ............................................................................. 7 2.2. Tổng quan về các quá trình xử lý nước ................................................................... 7 2.2.1. Các phương pháp xử lý nước .............................................................................. 7 2.2.1.1. Xử lý sơ bộ để không thải, tuần hoàn nước rác ................................................. 7 2.2.1.2. Xử lý sơ bộ để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị ............................................ 8 2.2.1.3. Xử lý để xả ra nguồn tiếp nhận ......................................................................... 8 2.2.2. Nguyên tắc chung về xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ................... 10 2.2.3. Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí11 2.2.3.1. Nguyên tắc ....................................................................................................... 11 2.2.3.2. Phương pháp xử lý bằng bùn hoạt tính ............................................................ 14 vi 2.2.3.3. Phân loại các loại hệ thống xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính theo thủy động học trong hệ thống ........................................................................................................ 15 2.2.4. Aeroten hoạt động gián đoạn tứng mẻ - Sequencing Batch Reactor (SBR) ...... 15 2.2.4.1. Nguyên tắc hoạt động ...................................................................................... 15 2.2.4.2. Các giai đoạn trong một bể .............................................................................. 15 2.3. Tổng quan về ứng dụng của chế phẩm Sanjiban, sản phẩm của công nghệ sinh học trong xử lý nước rác ..................................................................................................... 17 2.3.1. Sự phát triển cần thiết của các biện pháp sinh học trong xử lý nước rác. .......... 17 2.3.2. Các đặc tính và ứng dụng của Sanjiban MicroActive trong xử lý môi trường .. 17 2.3.3. Các loại sản phẩm dùng trong xử lý nước thải ................................................... 18 2.3.4. Sản phẩm Sanjiban MicroActive 8000 Chem Bio- Treat................................... 18 2.3.4.1. Giới thiệu ......................................................................................................... 18 2.3.4.2. MicroActive - 8000 hoạt động kiểu xử lý sinh hóa ......................................... 18 2.3.4.3. Đặc tính sản phẩm ........................................................................................... 19 Phần III. Phƣơng pháp và vật liệu thí nghiệm ........................................................ 20 3.1 .Thời gian và địa điểm ............................................................................................ 20 3.2 . Vật liệu thí nghiệm ................................................................................................ 20 3.3 .Mô hình nghiên cứu ............................................................................................... 21 3.3.1. Mô hình khuyến cáo của nhà sản xuất chế phẩm ............................................... 21 3.3.2. Mô hình thí nghiêm ............................................................................................ 22 3.3.3. Các yêu cầu trong quá trình chạy mô hình ......................................................... 22 3.4 .Phương pháp thí nghiệm ........................................................................................ 23 3.4.1. Thí nghiệm với bùn hoạt tính chưa ổn định ....................................................... 23 3.4.1.1. Vật liệu ............................................................................................................ 23 3.4.1.2. Phương pháp .................................................................................................... 23 3.4.1.3. Các mô hình ..................................................................................................... 23 3.4.2. Thí nghiệm với bùn hoạt tính ổn định ................................................................ 24 3.4.2.1. Vật liệu ............................................................................................................ 24 3.4.2.2. Phương pháp .................................................................................................... 24 3.4.2.3. Các mô hình ..................................................................................................... 25 3.5. Phương pháp phân tích mẫu .................................................................................. 25 3.6. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................... 26 vii Phần IV. Kết quả và thảo luận .................................................................................. 27 4.1 . Kết quả các đợt thí nghiệm ................................................................................... 27 4.1.1. Mô hình với bùn hoạt tính chưa ổn định ............................................................ 27 4.1.1.1. Mô hình A ........................................................................................................ 27 4.1.1.2. Mô hình B ........................................................................................................ 28 4.1.1.3. Thảo luận chung với mô hình chạy bùn chưa ổn định .................................... 29 4.1.2. Mô hình với bùn hoạt tính ổn đinh ..................................................................... 30 4.1.2.1. Mô hình C ........................................................................................................ 30 4.1.2.2. Mô hình D ........................................................................................................ 31 4.1.2.3. Thảo luận về mô hình với bùn hoạt tính ổn định ............................................ 33 4.2 .Nhận xét chung về các kết quả thu được từ các đợt thí nghiệm ............................ 34 4.2.1. Hàm lượng COD, BOD đầu vào ........................................................................ 34 4.2.2. Hàm lượng chế phẩm bổ sung ............................................................................ 34 4.2.3. Thời lượng sục khí sau khi cho chế phẩm vào mô hình xử lý. .......................... 34 Phần V. Thảo luận và đề nghị ................................................................................... 35 Phần VI. Tài liệu tham khảo ..................................................................................... 36 Phụ lục ........................................................................................................................ 37 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Thành phần và tính chất nước rác điển hình ................................................ 6 Bảng 2.2. Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải ..................... 9 Bảng 3.1. Hàm lượng chế phẩm bổ sung cho các nghiệm thức tương ứng ................. 24 Bảng 3.2. Hàm lượng chế phẩm bổ sung cho các nghiệm thức tương ứng ................. 25 Bảng 4.1. Kết quả mô hình thí nghiệm A ..................................................................... 27 Bảng 4.2. Kết quả mô hình thí nghiệm B ..................................................................... 28 Bảng 4.3. Kết quả mô hình thí nghiệm C ..................................................................... 30 Bảng 4.4. Kết quả mô hình thí nghiệm D .................................................................... 31 ix DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Mô hình cân bằng lưu lượng .......................................................................... 3 Hình 2.2. Sơ đồ chuyển hoá vất chất hữu cơ trong tự nhiên ........................................ 11 Hình 2.3. Sơ đồ tổng quát chuyển hóa chất bẩn trong công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí ........................................................... 12 Hình 2.4. Sơ đồ cân bằng BOD trong hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí .................................................................................................................. 13 Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính ................... 14 Hình 2.6. Các giai đoạn hoạt động của Aeroten gián đoạn .......................................... 16 Hình 3.1. Mô hình khuyến cáo được dùng với chế phẩm Sanjiban ............................. 21 Hình 3.2. Mô hình dùng cho thí nghiệm ...................................................................... 22 Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý nước thải ở mô hình B ............................... 28 Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý nước thải ở mô hình C ............................... 30 Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý nước thải ở mô hình D sau 22 giờ ............. 32 Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý nước thải ở mô hình D sau 70 giờ ............. 32 x DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT BOD: Biochemical Oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hóa COD: Chemical Oxygen Demand- nhu cầu oxy hóa học SBR: Sequencing Batch Reactor- bể sục khí hoạt động từng mẻ EM: effective microorganism, vi sinh vật hữu hiệu PV: Sanjiban culture concentrate microbial probiotic- chế phẩm sinh học vi sinh được cô đặc, dạng lỏng, được thu nhận từ quá trình lên men. Sanjiban MicroActive là chế phẩm sinh học dạng lỏng, được chiết xuất từ quá trình lên men vi sinh phức tạp. 1 PHẦN I. GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Cùng với sự gia tăng dân số trên thế giới hiện nay, rác thải sinh hoạt ngày càng gia tăng, gây ra ô nhiễm trầm trọng đến các môi trường sống. Do đó, xử lý rác thải là việc cần làm nhất hiện nay. Tuy nhiên, song song với vấn đề xử lý rác là vấn đề xử lý nước rò rỉ từ bãi rác hay còn được gọi là nước rỉ rác. Hiện nay, lượng nước rác rỉ ra hằng ngày tại các bãi chôn lấp rất lớn khoảng 1.000 m 3, chưa kể đến lượng nước rác còn tồn đọng trong nhiều năm qua tại các bãi vẫn chưa được xử lý. Với lượng nước rỉ rác lớn như vậy đã gây khó khăn cho việc xử lý cũng như gây ô nhiễm môi trường xung quanh khu vực bãi chôn lấp, đặc biệt là gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Do vậy, vấn đề xử lý nước rỉ rác đang là vấn đề cần được quan tâm nhất. Từ nhiều năm nay, một số công nghệ xử lý nước thải đã được dùng trong xử lý nước rỉ rác nhưng kết quả sau xử lý vẫn chưa đạt theo mong muốn. Để đáp ứng phần nào trong xử lý nước rỉ rác, công nghệ sinh học phát triển đã góp phần đưa ra thị trường những sản phẩm mang tính chất sinh học (probiotic), những chế phẩm có khả năng xử lý môi trường. Các loại chế phẩm này cũng đang được ứng dụng khá nhiều như: EM, Zymplex… để có thể nâng cao hiệu quả xử lý và đạt được kết quả theo mong muốn. Sanjiban là một sản phẩm mới của Trans Asia International- Ấn Độ, có những khả năng xử lý nước rỉ rác [9]. Để đánh giá được hiệu quả xử lý của chế phẩm, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu: “Đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm Sanjiban MicroActive trong xử lý nước rỉ rác dựa trên mô hình Aerotank hoạt động gián đoạn từng mẻ- Sequencing Batch Reactor (SBR).” 1.2. Mục đích Đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm Sanjiban MicroActive trong xử lý nước rỉ rác trên mô hình Aerotank hoạt động gián đoạn từng mẻ- SBR. 2 1.3. Hạn chế của đề tài Quy trình công nghệ xử lý nước rác phải là sự kết hợp các công nghệ xử lý khác nhau: xử lý hóa học, xử lý hóa lý, xử lý sinh học. Do thời gian thực hiện có hạn và mục đích chính của đề tài là đánh giá hiệu quả xử lý của chế phẩm nên đề tài chỉ nêu ra một khâu nhỏ trong công nghệ xử lý nước rác và không đi sâu nghiên cứu hết các quy trình xử lý nước rác hiện nay. 1.4. Yêu cầu Xác định hàm lượng chế phẩm tối ưu Kiểm tra sự ổn định của mô hình xử lý Xác định hiệu quả xử lý thông qua các chỉ tiêu của nước thải:  COD  BOD  pH 3 PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác 2.1.1 Đặc tính của nƣớc rác Nước rỉ rác là nước rò rỉ từ bãi rác, có mùi hôi nồng nặc, màu đen đậm. Các kết quả phân tích trước đây cho thấy nước rỉ rác bị ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh, chất rắn lơ lửng, nitơ và phospho rất nặng, môi trường nước có dấu hiệu chứa kim loại nặng nhưng chưa ở mức ô nhiễm. Nước rác là nước bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm ở dạng hòa tan hoặc lơ lửng từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chôn lấp. Nước rác được hình thành khi độ ẩm của nước rác vượt quá độ giữ nước (độ giữ nước của chất thải rắn là lượng nước lớn nhất được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm, hướng xuống dưới tác dụng của của trọng lực) [6]. 2.1.2 Quá trình hình thành nƣớc rác Nước rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp. Nó có thể thấm vào rác theo một số con đường sau (hình 2.1): Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp. Nước rò rỉ thoát ra ngoài Ống thoát nước rò rỉ Nước chảy tràn bề mặt Rãnh thoát nước Lượng nước trong rác và lớp đất phủ bề mặt Nước mưa Nước chảy tràn bề mặt Bốc hơi Nước mạch ngầm thấm vào Hình 2.1. Mô hình cân bằng lưu lượng nước cho 1 bãi rác 4 Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác. Nguồn nước mặt thấm vào qua các cạnh của ô rác. Nước từ các khu vực khác chảy qua, có thể thấm xuống ô chôn rác. Nước mưa thấm trên bề mặt khu vực chôn lấp Lượng nước có sẵn trong bãi rác là nhỏ nhất so với các nguồn khác. Nước từ những khu vực khác chảy qua bãi chôn lấp cần phải thu gom bằng hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước không chỉ bảo vệ những khu vự