BÁO CÁO KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC NÂNG CAO ĐỀ TÀI MÀNG VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ CHO MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.58 MB, 30 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM </b>



<b>BÁO CÁO KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC NÂNG CAO </b>

<b>ĐỀ TÀI: MÀNG VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ CHO MỤC ĐÍCH TÁI SỬ DỤNG </b>

<b> GVHD: TS. Trần Thị Kim Anh SVTH: </b>

Nguyễn Thị Tuyết Trinh 21150106

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2024

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

Lời đầu tiên, chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, đặc biệt là các thầy cô ngành Công nghệ Kỹ thuật môi trường đã tạo điều kiện cho chúng em hồn thành báo cáo mơn học quan trắc môi trường. Và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn Cô TS. Trần Thị Kim Anh đã nhiệt tình hướng dẫn chúng em hồn thành báo cáo này.

Trong quá trình học, tiếp thu cũng như là trong q trình làm báo cáo, khó tránh khỏi những sai sót, rất mong các cơ bỏ qua. Đồng thời do kiến thức chúng em còn hạn hẹp và kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên báo cáo này khơng thể khơng tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của cô để chúng em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn trong những báo cáo sau.

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>MỞ ĐẦU </b>

Hiện nay, tình trạng bất cân đối nguồn cung cấp nước ngọt và tác động tiêu cực lên môi trường đã trở thành một vấn đề nghiêm trọng trong đô thị. Bằng cách tận dụng nước thải đơ thị và tái sử dụng nó, chúng ta có thể giảm áp lực lên cung cấp nước ngọt và đảm bảo nguồn nước bền vững cho cả cộng đồng.

Ngoài ra, việc xử lý và tái sử dụng nước thải đơ thị cũng có tác động tích cực đến môi trường. Nước thải đô thị chứa nhiều chất ô nhiễm và chất thải hữu cơ, khi xả thải trực tiếp vào môi trường tự nhiên sẽ gây ô nhiễm và giảm chất lượng nước. Tuy nhiên, bằng cách áp dụng các phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và sử dụng màng để lọc và loại bỏ các chất ơ nhiễm, chúng ta có thể giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường và duy trì sự cân bằng sinh thái. Tái sử dụng nước thải đô thị là một giải pháp tiềm năng để tăng cường nguồn cung cấp nước. Nước thải sau khi qua q trình xử lý có thể được sử dụng lại cho các mục đích khơng u cầu nước ngọt, như tưới cây, làm mát hệ thống lạnh và điều hịa khơng khí, hoặc để tái tạo các hệ sinh thái tự nhiên. Bằng cách tái sử dụng nước thải, chúng ta có thể giảm sự phụ thuộc vào nguồn nước ngọt và giúp bảo vệ tài nguyên nước quý giá.

Có thể thấy q trình xử lý nước thải đòi hỏi một lượng lớn năng lượng để vận hành. Bằng cách áp dụng các công nghệ tiên tiến như sử dụng màng để loại bỏ chất ô nhiễm, chúng ta có thể giảm thiểu lượng năng lượng tiêu thụ và đóng góp vào việc bảo vệ mơi

<i>trường. Chính vì vậy mà chúng em đã chọn đề tài: “Màng và xử lý nước thải đơ thị cho mục đích tái sử dụng”. </i>

- Tình trạng hiện tại của hệ thống xử lý nước thải đô thị và khả năng tái sử dụng nước thải.

- Hiệu suất và hiệu quả của các hệ thống xử lý nước thải dựa trên cơng nghệ màng. - Chính sách và quy định liên quan đến việc tái sử dụng nước thải đô thị.

- Nghiên cứu và ứng dụng của các giải pháp xử lý và tái sử dụng nước thải. - Đề xuất chiến lược và hướng phát triển để tối ưu hóa việc tái sử dụng nước thải

và bảo vệ môi trường.

<b>3. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu </b>

- Đối tượng là các cơng nghệ và quy trình liên quan đến xử lý và tái sử dụng nước

<i>thải, bao gồm cả các loại màng và hệ thống xử lý khác nhau. </i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

- Phương pháp nghiên cứu được sử dụng các kỹ thuật phân tích để đánh giá hiệu suất và hiệu quả của các hệ thống xử lý nước thải, cũng như khả năng tái sử dụng nước thải. Điều này có thể bao gồm phân tích số liệu thống kê và so sánh kết quả

<i>giữa các hệ thống khác nhau </i>

- Chương 1: Tổng quan về nước thải đô thị - Chương 2: Công nghệ xử lý nước thải đô thị - Chương 3: Công nghệ màng MBR

- Chương 4: Kết luận

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH </b>

Hình 1: Mơ tả nước thải đơ thị ... 1

Hình 2: Mô tả công nghệ thông thường (CAS) và MBR ... 4

Hình 3: Sơ đồ cơng nghệ SBR ... 6

Hình 4: Sơ đồ cơng nghệ MBBR ... 6

Hình 5: Màng sợi rỗng ... 9

Hình 6: Mạng tấm phẳng ... 9

Hình 7: Lắp đặt bơm CIP rửa từ hóa chất pha sẵn ... 13

Hình 8: Lắp đặt bơm CIP rửa từ nguồn hóa chất châm từ bơm định lượng ... 14

Hình 14a,b: Trạm xử lý nước thải công nghiệp Bắc Giang ... 20

Hình 15: Sơ đồ cơng nghệ xử lý Khách sạn Caravell - Quận 1 - TP.HCM ... 21

Hình 16: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải Cơng trình ASIAN PLAZA ... 21

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>DANH MỤC BẢNG </b>

Bảng 1: Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính tốn giá trị tối đa cho phép trong

nước thải sinh hoạt ... 2

Bảng 2: Thông số nước thải đầu vào và đầu ra theo QCVN14-2008/BTNMT ... 4

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>MỤC LỤC </b>

NỘI DUNG... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ... 1

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƠ THỊ ... 4

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

<b>NỘI DUNG </b>

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN</b>

- Nước thải đô thị là thuật ngữ để chỉ tất cả những nguồn nước thải được phát sinh trong đô thị. Đây được coi là chất độc hại cần được xử lý để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và bảo vệ mơi trường.

- Nước thải đô thị bao gồm 4 thành phần chính: nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất, nước thải tự nhiên và nước thải thấm qua.

• Nước thải sinh hoạt (chiếm khoảng 50 – 60%): là loại nước thải được hình thành từ các hoạt động sinh hoạt của dân cư, khu thương mại, trường học,… Cụ thể từ hoạt động tắm rửa, vệ sinh, ăn uống,… Nguồn nước này thường có chứa rất nhiều những tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là chất hữu cơ cịn 48% là chất vơ cơ cùng các vi khuẩn gây bệnh.

• Nước thải sản xuất (khoảng 30 -36%): hay người ta còn gọi là nước thải công nghiệp, phát sinh từ các nhà máy hoặc xí nghiệp sản xuất. Nó có thành phần chính là các chất hữu cơ, vô cơ, chất dầu mỡ, hợp chất lơ lửng và kim loại nặng,…

• Nước thải thấm qua (khoảng 10 -14%): có nguồn gốc từ nước mưa thấm vào trong hệ thống cống rãnh bằng nhiều cách khác nhau như thông qua các khớp nối hay các ống hoặc thành của hố gas,…

• Nước thải tự nhiên: Là nguồn nước thải từ các ao hồ, sông suối, kênh rạch trong đô thị bị ô nhiễm do tác động của con người, và các hoạt động xả thải không

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

theo quy định. Nguồn nước thải này đóng góp một phần nhỏ khoảng < 10% sản lượng của nước thải đô thị.

<b>❖ Áp dụng theo QCVN14:2008/BTNMT </b>

Giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính tốn giá trị tối đa cho phép C<small>max </small>trong nước thải sinh hoạt khi thải ra các nguồn nước tiếp nhận nước thải được quy định tại Bảng 1.

- Cột B quy định giá trị C của các thơng số ơ nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ).

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<b>1.2. Thực trạng nước thải đô thị tại Việt Nam </b>

Theo ông Vũ Ngọc Anh, Vụ trưởng Vụ khoa học Công nghệ và Mơi trường (Bộ Xây dựng) cho biết: “Tính đến năm 2019, cả nước mới chỉ có 43 hệ thống nhà máy xử lý nước thải đô thị. Với tổng công suất thiết kế trên 926.000 m3/ngày đêm. Tỷ lệ nước thải được thu gom và xử lý đạt ở mức rất thấp. Khoảng 13%”. Nước thải ô nhiễm là một trong những nguyên nhân gây ra nhiều bệnh tật, giảm chất lượng cuộc sống. Và đe dọa trực tiếp đến tính mạng con người. Cần có những biện pháp hiệu quả để xử lý nguồn ô nhiễm để hoạt động lao động, sinh sống và phát triển được diễn ra an toàn.

- Đặc điểm tính chất của nước thải đơ thị phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu cũng như các đặc trưng riêng của thành phố như số lượng nhà máy hoạt động, số lượng dân cư sinh sống,…

- Tính chất cùng lưu lượng thường sẽ có sự thay đổi theo mùa cùng như có sự khác biệt giữa các ngày đi làm và các ngày nghỉ.

- Do lượng cát có trong loại nước thải này nhiều nên thông thường sẽ cần thêm bể lắng cát riêng

- Với khối lượng xử lý lớn nên lượng bùn thải ra nhiều, đòi hỏi có một hệ thống về xử lý bùn riêng

- Là nguồn thải hỗn hợp của các nguồn thải khác nhau như nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp… nên thành phần ô nhiễm của loại nước này khá phức tạp, gây khó khăn trong xử lý.<sup>1</sup>

<small>1Hệ thống xử lý nước thải đô thị chuyên nghiệp số 1 Việt Nam. (n.d.). Công Ty TNHH Công Nghệ Kỹ Thuật Mơi Trường </small>

<small>Sài Gịn. class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

<b>CHƯƠNG 2: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

b. So sánh MBR và CAS (Aerotank)

Ưu điểm

• Khơng tốn kém nhiều diện tích xây dựng vì khơng cần q trình lắng thứ cấp, lọc và khử trùng, hệ thống chiếm diện tích nhỏ

• Chất lượng nước đầu ra đảm bảo đạt TC xả thải cao, Chỉ cần tăng nồng độ bùn, diện tích màng lọc để tăng cơng suất xử lý.

• MBR có độ đàn hồi cao, chịu được lực kéo giãn tốt

• Xử lý SS, vi khuẩn tốt, tuy nhiên dễ bị nghẹt màng

• Ứng dụng được cho nhiều loại hình nước thải khác nhau từ tòa nhà, chung cư, bệnh viện đến nhà hàng, khách sạn,…

• MBR vận hành đơn giản, ít xảy ra sự cố

• Khối lượng bùn WAS ít hơn MBBR

• Khơng gây ra nghẹt màng, không cần vệ sinh thường xuyên

Nhược điểm

• Khơng xử lý được TN

• Cần bảo trì, cứ khoảng 6 – 12 tháng phải làm sạch 1 lần. Nếu nước thải có nồng độ ơ nhiễm càng cao, khoảng cách giữa các lần vệ sinh càng ngắn

• có thể tồn tại đến 36 giờ mà khơng cần điện

• Hồn tồn tự động có thể duy trì MLSS rất cao (lên đến 15000 mg/l)

• Yêu cầu một nhà điều hành để vận hành nhà máy không thể hoạt động trên MLSS tương đương hơn 6000 mg/l

• Tùy chất lượng giá thể (MBBR) mà khả năng bám dính của vi sinh vật khác nhau

• Loại bỏ TSS khơng bằng MBR • Tốn chi phí xây dựng bể (Bể lớn

hơn, xây bể lắng, lọc, khử trùng) • Chất lượng nước đầu ra không cao • Chỉ có thể tồn tại đến 12 giờ mà

không cần điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

2.1.2. Một số công nghệ khác

<small>Hình 4: Sơ đồ cơng nghệ MBBR </small>• So sánh MBR, MBBR và SBR

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<small>chất lượng nước đầu ra tốt nhất. không yêu cầu bất kỳ xử lý thứ ba nào đối với việc sử dụng nước thứ cấp </small>

<small>chất lượng nước đầu ra tệ hơn. yêu cầu xử lý thứ ba mà không thiếu khi sử dụng thứ cấp </small>

<small>chất lượng nước đầu ra trung bình. yêu cầu xử lý thứ ba nào đối với việc sử dụng nước thứ cấp </small>

<small>có thể tồn tại đến 36 giờ mà khơng cần điện </small>

<small>chỉ có thể tồn tại đến 12 giờ mà khơng cần điện </small>

<small>có thể tồn tại đến 36 giờ mà không cần điện </small>

- Kích thước lỗ lọc nhỏ chỉ từ 0,01 – 0,2 micromet giúp loại bỏ hoàn toàn các loại vi khuẩn, virus gây bệnh

- Lượng bùn sinh ra không cao

- Có thể tái sử dụng nước sau màng để tưới cây hay rửa đường • Nhược điểm:

- Màng MBR thường hay xảy ra tình trạng bị nghẽn, tắc

- Bể MBR phải sử dụng đến hóa chất để làm sạch màng MBR theo định kỳ từ 6 – 12 tháng

- Kinh phí đầu tư ban đầu

- Tốn năng lượng và điện áp cao (hệ thống ép áp đẩy nước qua màng lọc<small>2</small>)

<small>2CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC MBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI. (n.d.). hanhtrinhxanh.com.vn. Retrieved April 4, 2024, from </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Bể sinh học màng MBR có thể phù hợp để xử lý rất nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, nước thải nhà máy, nước rỉ rác, nước thải thủy hải sản,…

❖ Cơ chế xử lý qua màng

- Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ màng cũng tương tự như bể hiếu khí aerotank, nhưng thay vì cơng nghệ truyền thống tách bùn bằng cơng nghệ lắng thì cơng nghệ này tách bùn bằng màng

- Vi sinh vật, chất ô nhiễm, bùn hoàn toàn bị giữ lại tại bề mặt màng. Đồng thời chỉ có nước sạch mới qua được màng. Phần nước trong được bơm hút ra ngoài, phần bùn nằm lại trong bể và định kỳ tháo về bể chứa bùn.

- Vì kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể, mật độ vi sinh cao và hiệu suất xử lý tăng. Nước sạch sẽ bơm hút sang bể chứa và thoát ra ngồi mà khơng cần qua bể lắng, lọc và khử trùng. Hệ thống có sục khí để cung cấp oxy cho vi sinh vật và giữ bùn ở trạng thái lơ lửng, tránh bị nghẹt màng. Thường trên màng, sẽ có hệ thống ống đục lỗ để phân phối khí. Sự tắc nghẽn của lỗ khuếch tán khí dưới đáy màng gây ra sự khuếch tán khí khơng đều, gây hỏng màng.

3.1.2. Hình dạng cấu tạo mạng

- Màng MBR có hai dạng cơ bản phổ biến là màng sợi rỗng (Hollow fiber membrane) và màng tấm phẳng (Flat sheet membrane). Về tính năng xử lý và nguyên tắc lọc thì 02 loại màng trên cơ bản giống nhau:

• Vật liệu sản xuất màng MBR thường là các loại nhựa polymer: PVDF, CPVC, PES…

• Sục khí liên tục để cọ rửa, chống bám bẩn

• Vệ sinh bằng hóa chất như: nước Javel, acid lỗng… • Vận hành khá dễ dàng, thiết lập tự động

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

• Module màng MBR bao gồm những tấm màng MBR được xếp song song với nhau và được gia cố bằng khung inox tùy thuộc vào công suất của đầu ra loại nước thải cụ thể cần được xử lý

a. Màng sợi rỗng

<small>Hình 5: Màng sợi rỗng </small>b. Màng tấm phẳng

<small>Hình 6: Mạng tấm phẳng </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

<b>3.2. So sánh mạng sợi rỗng và tấm phẳng </b>

Định nghĩa

Màng sợi rỗng có thiết kế các dạng ống được cố định 1 đầu hoặc 2 đầu

Màng tấm phẳng có thiết kế dạng tấm, phổ biến với 1 – 2 cổng thoát nước sạch

Vật liệu <sup>Sản xuất bằng vật liệu PVDF </sup>có khả năng chống oxy hóa

Sản xuất bằng vật liệu PVDF có khả năng chống oxy hóa

Kích thước lỗ màng

Kích thước lỗ màng từ 0.03 - 0.4 µm với tác dụng hút nước

Kích thước lỗ màng đồng nhất là 0,2 µm với hiệu quả hút nước cao nhất và giảm thiểu tắc nghẽn màng

Dịng chảy

Nước sạch thẩm thấu từ phía ngồi vào bên trong các sợi, sau đó nước bên trong các sợi chạy về một đầu nơi có đặt ống thốt hợp lưu

Nước thẩm thấu từ bên ngồi 2 mặt của tấm màng vào bên trong tấm màng, sau đó được đồn về cổng thốt nước rồi chạy về ống hợp lưu

Ưu điểm

Tính thấm hút cao, khả năng kháng hóa chất tốt, độ bền cơ học cao, quá trình vận hành và bão trì dễ dàng

Hoạt động ổn định, không bị đứt gãy màng, hút nước đều trên bề mặt, tuổi thọ sử dụng cao, giảm thiểu tắc nghẽn, dễ vệ sinh, chất lượng nước sau xử lý tốt hơn màng rỗng

Nhược điểm

Dễ tắc nghẽn, ơ nhiễm và phân cực nồng độ có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tách màng, độ sụt áp lớn, chi phí tiền xử lý của nguyên liệu thơ cao

Tổn thất áp suất lớn, u cầu khí cao (tỷ lệ khí: nước là 30:1, trong khi đối với màng sợi rỗng là 3:1 ~ 5:1)

<small>Bảng 5: So sánh mạng sợi rỗng và màng tấm phẳng3</small>

<small>3 CÔNG NGHỆ MÀNG LỌC MBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI. (n.d.-b). hanhtrinhxanh.com.vn. </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

<b>3.3. Sự cố phát sinh hệ thống lọc màng </b>

Nguyên nhân • Các van điện, van nhựa hỏng hoặc đang đóng. • Bùn bẩn bám vào màng

điện, van nhựa có liên quan, mở van (nếu van đang đóng).

• Điều chỉnh lưu lượng bơm hợp lý (≤20 𝑚<small>3</small>/h). Theo dõi lưu lượng nước thải thường xuyên để điều chỉnh tần số ở mức thích hợp sao cho bơm lọc chạy đều.

• Khi áp suất lọc tăng đến 0.3 kg/ m<small>2</small> hoặc hơn, nên tiến hành rửa định kỳ

• Kiểm tra tất cả các van, vặn chặt lại nếu bị hở.

• Bật bơm rửa để mồi nước. Quy trình mồi nước như sau:

2) Vận hành, bảo trì: xem xét tới vấn đề Màng có bị ngẹt hay không. Nếu Màng hay ngẹt => cần Bảo Trì Thường Xuyên bằng cách đem Màng PURON MBR ra khỏi bể để làm vệ sinh. Việc đem Màng ra ngoài sẽ ảnh hưởng tới việc vận hành liên tục của hệ thống, tốn nhiều nhân công cho việc rửa Màng. Ảnh hưởng tới uy tín của nhà thầu với chủ đầu tư.

3) Các Màng MBR dạng cố định 2 đầu: thường bị đứt gẫy các sợi Màng sau một thời gian sử dụng, làm giảm lưu lượng thấm hút qua Màng. Đồng thời rất dễ Nghẹt Bùn => vận hành kém hiệu quả. Hệ thống sẽ bị giảm lưu lượng nước thấm qua Màng sau một

</div>