Luận án nghiên cứu ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng hệ MBBR - Trịnh Xuân Đức

Luận án nghiên cứu ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng hệ thiết bị vật liệu mang vi sinh chuyển động.

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án tiến sỹ

Năm xuất bản

Số trang

142

Thời gian đọc

22 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Thực trạng nguồn nước ngầm nhiễm amoni và nhu cầu xử lý
Số trang:
142 trang
Trường:
Học viện Khoa học và Công nghệ
Chuyên ngành:
Kỹ thuật Môi trường
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Thực trạng nguồn nước ngầm nhiễm amoni và nhu cầu xử lý

Nguồn nước ngầm tại Việt Nam đang đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng. Tại nhiều khu vực đô thị và nông thôn, nồng độ amoni trong nước ngầm vượt mức cho phép nhiều lần. Đồng bằng sông Hồng và lưu vực Hà Nội ghi nhận tình trạng ô nhiễm amoni cao nhất. Amoni không gây độc trực tiếp ở nồng độ thấp. Tuy nhiên, chất này dễ chuyển hóa thành nitrit và nitrat độc hại. Hiện trạng này đòi hỏi các giải pháp công nghệ hiệu quả để xử lý amoni trong nước ngầm. Công nghệ truyền thống như giàn mưa kết hợp lọc cát không thể xử lý triệt để amoni. Việc tìm kiếm công nghệ mới trở thành yêu cầu cấp thiết cho các nhà máy cấp nước hiện nay.

1.1. Nguồn gốc và tác hại của nước ngầm nhiễm amoni

Nước ngầm nhiễm amoni xuất phát từ hai nguồn chính: tự nhiên và nhân tạo. Quá trình phân hủy hữu cơ trong trầm tích phù sa giải phóng một lượng lớn ion amoni vào tầng chứa nước ngầm. Hoạt động xả thải sinh hoạt, phân bón nông nghiệp và rác thải công nghiệp cũng gây thẩm thấu ô nhiễm. Khi amoni tồn tại trong nước sinh hoạt, chất này gây ra nhiều hệ lụy nghiêm trọng. Amoni phản ứng với clo trong quá trình khử trùng, tạo ra hợp chất cloramin có hoạt tính diệt khuẩn kém. Hiện tượng này làm tăng chi phí hóa chất clo tại các nhà máy nước. Ngoài ra, amoni bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit và nitrat. Nitrit khi vào cơ thể gây hội chứng thiếu máu methemoglobin ở trẻ nhỏ. Nitrit kết hợp với axit amin tạo thành nitrosamine, một hợp chất có nguy cơ gây ung thư cao.

1.2. Giới hạn amoni theo quy chuẩn QCVN 01 1 2018 BYT amoni

Bộ Y tế đã ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt. Quy chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT amoni quy định ngưỡng giới hạn tối đa của amoni là 0,3 mg/L. Nồng độ amoni trong nước thô tại nhiều trạm cấp nước hiện dao động từ 5 đến 30 mg/L. Mức ô nhiễm này vượt quy chuẩn từ hàng chục đến hàng trăm lần. Các công nghệ lọc truyền thống chỉ giảm một phần nhỏ nồng độ amoni do thiếu sinh khối nitrat hóa. Để đạt tiêu chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT amoni, các trạm cấp nước cần ứng dụng công nghệ sinh học chuyên sâu. Việc kiểm soát hàm lượng amoni dưới ngưỡng quy định bảo đảm an toàn sức khỏe cộng đồng và ngăn ngừa hiện tượng tái nhiễm khuẩn trên mạng lưới đường ống cấp nước.

II. Nguyên lý công nghệ MBBR xử lý nước cấp nhiễm amoni

Công nghệ MBBR xử lý nước cấp là giải pháp sinh học tiên tiến dùng giá thể chuyển động. Công nghệ này kết hợp ưu điểm của quá trình bùn hoạt tính và màng sinh học cố định. Nước ngầm chứa amoni được dẫn qua bể hiếu khí chứa các giá thể di động. Vi sinh vật bám dính trên giá thể để thực hiện chuyển hóa chất ô nhiễm. Hệ thống sục khí liên tục giữ giá thể ở trạng thái lơ lửng và xáo trộn đều. MBBR mang lại hiệu quả xử lý cao và diện tích xây dựng nhỏ gọn. Đây là công nghệ tối ưu để xử lý amoni trong nước ngầm phục vụ cấp nước sinh hoạt an toàn.

2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể MBBR

Bể MBBR có cấu tạo gồm khoang phản ứng sinh học, hệ thống phân phối khí và lưới chắn giá thể. Không khí được cấp từ đáy bể qua hệ thống đĩa thổi khí thô hoặc đĩa phân phối bọt mịn. Dòng bọt khí tạo lực đẩy giúp giá thể vi sinh di chuyển liên tục trong toàn bộ dung tích bể. Nước ngầm đi từ đáy lên đỉnh hoặc qua các ngăn phản ứng liên hoàn. Lưới chắn được lắp tại cửa xả để giữ giá thể không bị cuốn trôi ra ngoài. Vi sinh vật tự dưỡng phát triển thành màng trên giá thể và hấp thụ amoni để chuyển hóa. Quá trình xáo trộn liên tục giúp tăng cường tiếp xúc giữa vi sinh, oxy hòa tan và cơ chất. Hệ thống vận hành ổn định mà không cần tuần hoàn bùn như các bể sinh học truyền thống.

2.2. Đặc tính kỹ thuật của giá thể vi sinh MBBR

Giá thể vi sinh MBBR đóng vai trò quyết định đến diện tích tiếp xúc sinh học trong bể phản ứng. Các loại giá thể thường làm từ nhựa HDPE, PP hoặc vật liệu tổng hợp DHY. Giá thể có khối lượng riêng xấp xỉ khối lượng riêng của nước, dao động từ 0,94 đến 0,98 g/cm³. Tỷ trọng này giúp giá thể dễ dàng chuyển động khi sục khí. Cấu trúc giá thể có nhiều rãnh và gờ bên trong nhằm tối đa hóa diện tích bề mặt hiệu dụng. Diện tích bề mặt riêng thường đạt từ 500 đến 1200 m²/m³. Lớp màng vi sinh sinh trưởng bên trong các khe rãnh được bảo vệ khỏi lực ma sát và va đập. Độ xốp lớn giúp dòng nước và oxy dễ dàng luân chuyển qua màng sinh học.

III. Cơ chế vi sinh và màng sinh học biofilm trong bể MBBR

Cơ chế làm sạch nước trong bể MBBR dựa trên hoạt động của màng sinh học biofilm. Quá trình bám dính của vi sinh vật lên bề mặt giá thể tạo nên hệ sinh thái phong phú. Màng biofilm chứa mật độ vi sinh vật cao gấp nhiều lần so với hệ vi sinh lơ lửng. Cấu trúc màng sinh học tạo ra các vùng nồng độ oxy khác nhau. Vùng ngoài màng tiếp xúc nhiều oxy xảy ra phản ứng hiếu khí. Vùng sâu bên trong màng có thể hình thành điều kiện thiếu khí. Nhờ đó, quá trình chuyển hóa amoni diễn ra liên tục và ổn định ngay cả khi điều kiện thủy lực biến động.

3.1. Quá trình nitrat hóa trong MBBR và cơ chế sinh học

Quá trình nitrat hóa trong MBBR là phản ứng sinh hóa tự dưỡng gồm hai bước liên tiếp. Ở bước đầu, ion amoni bị oxy hóa thành nitrit với sự tiêu thụ oxy hòa tan. Ở bước tiếp theo, nitrit tiếp tục bị oxy hóa thành nitrat. Phương trình tổng quát cho thấy mỗi gam amoni cần khoảng 4,57 gam oxy để oxy hóa hoàn toàn. Phản ứng nitrat hóa đồng thời sản sinh ion H+, làm giảm độ kiềm và pH của môi trường nước. Do đó, nguồn nước ngầm cần duy trì đủ độ kiềm bicacbonat để phản ứng diễn ra thuận lợi. Quá trình này khử triệt để amoni mà không sinh ra lượng bùn dư thừa như xử lý hữu cơ bằng vi khuẩn dị dưỡng.

3.2. Vai trò của vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas Nitrobacter

Quá trình nitrat hóa phụ thuộc hoàn toàn vào hai nhóm vi khuẩn tự dưỡng chuyên biệt. Nhóm thứ nhất gồm vi khuẩn Nitrosomonas đảm nhận nhiệm vụ chuyển hóa amoni thành nitrit. Nhóm thứ hai gồm vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa nitrit thành nitrat an toàn. Vi khuẩn nitrat hóa Nitrosomonas Nitrobacter có tốc độ sinh trưởng chậm và nhạy cảm với môi trường. Trong các bể truyền thống, các vi khuẩn này dễ bị rửa trôi ra khỏi hệ thống. Khi sử dụng giá thể, màng sinh học biofilm giữ chặt sinh khối vi khuẩn trên bề mặt. Điều này giúp tích lũy mật độ tế bào vi khuẩn nitrat hóa cực cao trong bể phản ứng. Nhờ vậy, hiệu suất oxy hóa amoni luôn duy trì ở mức tối đa.

IV. Các yếu tố vận hành bể MBBR xử lý amoni trong nước ngầm

Vận hành bể MBBR xử lý amoni trong nước ngầm yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các thông số công nghệ. Các yếu tố này quyết định trực tiếp đến tốc độ chuyển hóa sinh học và chất lượng nước đầu ra. Cần giám sát liên tục oxy hòa tan, thời gian lưu nước, nhiệt độ và độ kiềm. Sự cân bằng giữa các thông số giúp hệ vi sinh hoạt động ổn định và bền vững. Việc duy trì điều kiện tối ưu ngăn ngừa hiện tượng tích lũy chất trung gian độc hại như nitrit. Nắm vững các yếu tố vận hành giúp tối ưu hóa chi phí năng lượng và hóa chất xử lý nước cấp.

4.1. Tác động của nồng độ oxy hòa tan DO trong bể MBBR

Nồng độ oxy hòa tan DO trong bể MBBR là thông số quyết định tốc độ nitrat hóa. Vi khuẩn nitrat hóa cần lượng oxy lớn để oxy hóa amoni và duy trì hoạt tính. Nồng độ DO trong bể MBBR cần duy trì ổn định trong khoảng từ 3,0 đến 5,0 mg/L. Nếu DO giảm xuống dưới 2,0 mg/L, tốc độ nitrat hóa suy giảm mạnh. Tình trạng thiếu oxy sẽ ức chế vi khuẩn Nitrobacter, dẫn đến hiện tượng tích lũy nitrit trong nước sau xử lý. Ngược lại, nồng độ DO quá cao gây lãng phí năng lượng của máy thổi khí và tạo lực xé rách màng sinh học. Việc điều khiển lưu lượng khí cấp theo tải lượng amoni đầu vào là giải pháp vận hành kinh tế và hiệu quả.

4.2. Ảnh hưởng của thời gian lưu nước HRT xử lý amoni

Thời gian lưu nước HRT xử lý amoni quyết định thời gian tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và màng vi sinh. Thời gian lưu nước trong bể MBBR xử lý nước ngầm thường dao động từ 1,0 đến 2,5 giờ. Thời gian này ngắn hơn rất nhiều so với các công nghệ lọc sinh học truyền thống kéo dài từ 4 đến 8 giờ. HRT tối ưu phụ thuộc vào nồng độ amoni ban đầu và diện tích bề mặt giá thể trong bể. Khi HRT quá ngắn, amoni chưa kịp chuyển hóa hết, làm giảm hiệu suất xử lý của hệ thống. Khi HRT quá dài, thể tích công trình tăng lên làm phát sinh chi phí đầu tư xây dựng. Thiết kế HRT hợp lý giúp thu nhỏ quy mô công trình và nâng cao công suất trạm cấp nước.

4.3. Yếu tố nhiệt độ và độ kiềm ảnh hưởng đến nitrat hóa

Nhiệt độ và độ kiềm ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt tính của vi khuẩn tự dưỡng. Nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình nitrat hóa dao động từ 25°C đến 30°C. Nước ngầm tại Việt Nam có nhiệt độ ổn định quanh năm từ 22°C đến 26°C, rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Bên cạnh nhiệt độ, độ kiềm đóng vai trò là nguồn cacbon vô cơ cho vi khuẩn tổng hợp tế bào. Mỗi gam amoni bị nitrat hóa tiêu thụ khoảng 7,14 gam độ kiềm tính theo CaCO3. Nếu độ kiềm trong nước ngầm thấp, pH sẽ giảm xuống dưới 6,5, làm ngừng trệ quá trình nitrat hóa. Bổ sung vôi hoặc natri bicacbonat là biện pháp cần thiết khi xử lý nguồn nước có độ kiềm thấp.

V. Đánh giá hiệu quả xử lý amoni theo chuẩn QCVN 01 1 2018

Hiệu quả xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR đã được chứng minh qua nhiều nghiên cứu thực nghiệm và mô hình pilot. Công nghệ này cho thấy khả năng thích ứng cao với nguồn nước ngầm có nồng độ amoni biến động lớn. Việc ứng dụng MBBR giúp nước sau xử lý đạt chuẩn nước sạch sinh hoạt hiện hành. Kết quả nghiên cứu mở ra hướng đi mới cho việc nâng cấp các nhà máy nước ngầm tại Việt Nam. MBBR kết hợp các công đoạn xử lý truyền thống tạo nên dây chuyền hoàn chỉnh, kinh tế và an toàn cho người sử dụng.

5.1. Hiệu suất chuyển hóa amoni và chất lượng nước sau xử lý

Kết quả vận hành thực tế cho thấy hiệu suất chuyển hóa amoni của bể MBBR đạt từ 90% đến 98%. Nồng độ amoni đầu vào từ 10 đến 25 mg/L được xử lý triệt để xuống dưới 0,3 mg/L. Nồng độ nitrit trong nước sau xử lý duy trì ở mức rất thấp, dưới 0,05 mg/L. Nước đầu ra đáp ứng hoàn toàn chỉ tiêu theo quy chuẩn QCVN 01-1:2018/BYT amoni. Nồng độ nitrat tạo thành nằm trong giới hạn an toàn cho phép của nước sinh hoạt. Lượng clo cần dùng để khử trùng nước giảm đáng kể do không còn hiện tượng amoni tiêu hao clo tự do. Điều này ngăn ngừa sự hình thành các sản phẩm phụ khử trùng có hại như trihalomethane.

5.2. Giải pháp tích hợp công nghệ MBBR xử lý nước cấp hiện hữu

Công nghệ MBBR xử lý nước cấp có tính linh hoạt cao trong thi công và cải tạo trạm xử lý. Bể MBBR có thể lắp đặt bổ sung vào dây chuyền xử lý hiện hữu mà không cần mở rộng nhiều diện tích mặt bằng. Dây chuyền công nghệ đề xuất gồm: Làm thoáng khử sắt - Bể MBBR nitrat hóa amoni - Bể lắng/lọc cát - Khử trùng. Việc đặt bể MBBR sau giai đoạn làm thoáng giúp tận dụng oxy hòa tan và bảo vệ giá thể khỏi cặn sắt kết tủa lớn. Giải pháp tích hợp này nâng công suất và chất lượng nước mà không làm gián đoạn vận hành của nhà máy. Chi phí đầu tư và chi phí điện năng vận hành của hệ thống thấp hơn đáng kể so với công nghệ trao đổi ion hoặc màng lọc RO.

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỞ ĐẦU
1. SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
2. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.2. Nội dung nghiên cứu
3. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.1. Phương pháp phân tích tài liệu thứ cấp
4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
4.3. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
4.4. Phương pháp phân tích
4.5. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
5. CÁC ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN
5.1. Tính mới của luận án
5.2. Tính thực tiễn của luận án
5.3. Đóng góp khoa học của luận án
6. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG
6.1. Tổng quan về hiện trạng sử dụng nước ngầm và ô nhiễm amoni vùng Hà Nội
6.1.1. Địa chất thủy văn khu vực Hà Nội
6.1.2. Nguồn gốc amoni trong nước ngầm
6.1.3. Tác hại của amoni trong nước sinh hoạt
6.1.4. Hiện trạng sử dụng nước ngầm thành phố Hà Nội
6.1.5. Đặc trưng chất lượng nước ngầm và hiện trạng ô nhiễm amoni trong nước ngầm khu vực Hà Nội
6.2. Các phương pháp xử lý amoni
6.2.1. Xử lý amoni bằng chất oxy hoá
6.2.2. Xử lý amoni bằng kiềm hoá và làm thoáng
6.2.3. Xử lý amoni bằng trao đổi ion
6.2.4. Xử lý amoni bằng thực vật
6.2.5. Quá trình ANAMMOX (Anaerobic Ammonium Oxidation)
6.2.6. Quá trình SHARON (Single reactor High activity Ammonium Removal Over Nitrite)
6.2.7. Xử lý amoni bằng phương pháp sinh học truyền thống
6.3. Kỹ thuật màng vi sinh
6.3.1. Màng vi sinh
6.3.2. Các loại bể sinh học sử dụng kỹ thuật màng vi sinh
6.4. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và Quốc tế
6.4.1. Tình hình nghiên cứu tại Viêt Nam
6.4.2. Tình hình nghiên cứu trên Thế giới
6.5. So sánh hiệu quả xử lý của công nghệ MBBR
6.6. Kết luận chương 1
7. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
7.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
7.2. Quan trắc lấy mẫu và Phương pháp phân tích
7.2.1. Quan trắc lấy mẫu
7.2.2. Phương pháp phân tích
7.3. Phương pháp phân tích các số liệu động học
7.3.1. Phương pháp theo mẻ
7.3.2. Phương pháp liên tục khuấy trộn đều
7.3.3. Phương pháp hệ nối tiếp liên tục khuấy trộn đều
7.4. Xác định các thông số động học
7.5. Vật liệu mang vi sinh DHY
7.5.1. Khối lượng riêng thực, khối lượng riêng biểu kiến, độ xốp và thể tích xốp
7.5.2. Diện tích bề mặt
7.6. Nuôi cấy vi sinh lên vật liệu mang
7.7. Mô hình trong phòng thí nghiệm
7.7.1. Nguồn nước cấp cho thí nghiệm
7.7.2. Các yếu tố cần khảo sát
7.8. Mô hình pilot MBBR thực tế
7.8.1. Vị trí lắp đặt Pilot
7.8.2. Vận hành pilot và lấy mẫu pilot
7.9. Kết luận chương 2
8. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
8.1. Vật liệu mang vi sinh
8.2. Mô hình pilot trong phòng thí nghiệm
8.3. Xác định các thông số động học
8.4. Xác định phương trình tốc độ khử nitrat riêng (U) đồng thời trong hệ bể hiếu khí
8.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa và khử nitrat
8.6. Mô hình pilot thực tế
8.6.1. Tính toán và thiết kế pilot
8.6.2. Kết quả vận hành Pilot
8.7. Bộ công thức tính toán hệ thiết bị xử lý amoni nước ngầm sử dụng màng vi sinh chuyển động (MBBR)
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC BIỂU ĐỒ
DANH MỤC KÝ HIỆU/CHỮ VIẾT TẮT
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án nghiên cứu ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm trên hệ thiết bị sử dụng vật liệu mang vi sinh chuyển động

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (142 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- TRỊNH XUÂN ĐỨC NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN HỆ THIẾT BỊ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- TRỊNH XUÂN ĐỨC NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN HỆ THIẾT BỊ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 9 52 03 20 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Người hướng dẫn khoa học: 1. Trần Đức Hạ 2. Ngô Quốc Bưu Hà Nội – 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu thí nghiệm và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nào khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Trịnh Xuân Đức ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.

TS Trần Đức Hạ, PGS. TSKH Ngô Quốc Bưu đã luôn theo sát, tận tình hướng dẫn, đóng góp những ý kiến quý báu, định hướng nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Công nghệ Môi trường, trường Đại học Xây dựng và các thầy cô giáo trong hội đồng chấm luận án đã giúp đỡ, và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn bạn Nguyễn Thị Thanh Hòa, Nguyễn Văn Hoàng và tập thể kỹ sư Viện khoa học Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường (SIIEE) đã giúp đỡ trong quá trình thu thập số liệu hiện trạng, vận hành mô hình phòng thí nghiệm và pilot tại hiện trường.

Chân thành cảm ơn các bạn Nguyễn Thị Việt Hà, Trần Đức Khánh đã nhiệt tình cộng tác trong quá trình hoàn thiện báo cáo luận án. Xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo và đồng nghiệp Công ty Cổ phần Xây dựng và Môi trường Việt Nam (Vinse) đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình nghiên cứu học tập để hoàn thành luận án. Đặc biệt, tôi xin dành tất cả sự yêu thương và lời cảm ơn tới gia đình đã luôn ở bên cạnh động viên tinh thần và hết lòng giúp đỡ tôi hoàn thành nghiên cứu này. Cuối cùng, với tinh thần cầu thị tôi rất mong nhận được đóng góp ý kiến từ thầy cô và các bạn đồng nghiệp để tiếp tục hoàn thiện và ứng dụng công nghệ MBBR vào thực tiễn xử lý amoni trong nước ngầm.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả Trịnh Xuân Đức iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU. SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI. MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN. Mục tiêu nghiên cứu.

Nội dung nghiên cứu. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phương pháp phân tích tài liệu thứ cấp.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. Phương pháp phân tích. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu.

CÁC ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN. Tính mới của luận án. Tính thực tiễn của luận án. Đóng góp khoa học của luận án.

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ MÀNG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG. Tổng quan về hiện trạng sử dụng nước ngầm và ô nhiễm amoni vùng Hà Nội 7 1. Địa chất thủy văn khu vực Hà Nội. Nguồn gốc amoni trong nước ngầm.

Tác hại của amoni trong nước sinh hoạt. Hiện trạng sử dụng nước ngầm thành phố Hà Nội. Đặc trưng chất lượng nước ngầm và hiện trạng ô nhiễm amoni trong nước ngầm khu vực Hà Nội. Các phương pháp xử lý amoni.

Xử lý amoni bằng chất oxy hoá. Xử lý amoni bằng kiềm hoá và làm thoáng. Xử lý amoni bằng trao đổi ion. Xử lý amoni bằng thực vật.

Quá trình ANAMMOX (Anaerobic Ammonium Oxidation). Quá trình SHARON (Single reactor High activity Ammonium Removal Over Nitrite). Xử lý amoni bằng phương pháp sinh học truyền thống. Kỹ thuật màng vi sinh.

Màng vi sinh. Các loại bể sinh học sử dụng kỹ thuật màng vi sinh. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và Quốc tế. Tình hình nghiên cứu tại Viêt Nam .Tình hình nghiên cứu trên Thế giới.

So sánh hiệu quả xử lý của công nghệ MBBR. Kết luận chương 1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu.

Quan trắc lấy mẫu và Phương pháp phân tích. Quan trắc lấy mẫu. Phương pháp phân tích. Phương pháp phân tích các số liệu động học.

Phương pháp theo mẻ. Phương pháp liên tục khuấy trộn đều. Phương pháp hệ nối tiếp liên tục khuấy trộn đều. Xác định các thông số động học.

Vật liệu mang vi sinh DHY. Khối lượng riêng thực, khối lượng riêng biểu kiến, độ xốp và thể tích xốp. Diện tích bề mặt. Nuôi cấy vi sinh lên vật liệu mang.

Mô hình trong phòng thí nghiệm. Nguồn nước cấp cho thí nghiệm. Các yếu tố cần khảo sát. Mô hình pilot MBBR thực tế.

Vị trí lắp đặt Pilot. Vận hành pilot và lấy mẫu pilot. Kết luận chương 2. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

Vật liệu mang vi sinh. Mô hình pilot trong phòng thí nghiệm. Xác định các thông số động học. Xác định phương trình tốc độ khử nitrat riêng (U) đồng thời trong hệ bể hiếu khí.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa và khử nitrat. Mô hình pilot thực tế. Tính toán và thiết kế pilot. Kết quả vận hành Pilot.

Bộ công thức tính toán hệ thiết bị xử lý amoni nước ngầm sử dụng màng vi sinh chuyển động (MBBR). 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 124 CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.

129 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Mặt cắt địa chất thủy văn khu vực Hà Nội. Bản đồ phân bố amoni thành phố Hà Nội. Tương quan giữa clo dư và lượng clo cho vào nước để xử lý amoni.

Tương quan giữa ion amoni và khí amoniac tại các giá trị pH và nhiệt độ. Sự phụ thuộc của hiệu quả xử lý Amoni vào tỉ lê nước-không khí tại các nhiệt độ nước khác nhau. Quá trình ANAMMOX. Quá trình SHARON.

Chu trình hình thành và bong tróc của màng sinh học. Quần thể vi sinh dính bám trên vật liệu mang. Hệ xử lý bằng màng vi sinh chuyển động. Sơ đồ cơ chế hoạt động của màng sinh học trên giá thể chuyển động.

Cấu trúc xốp của polyuretan xốp. Vật liệu mang vi sinh BiOChip. Vật liệu mang vi sinh DHY (do VINSE sản xuất). Sơ đồ hệ thống lọc sinh học.

Bộ phận cấu thành đĩa quay sinh học. Sơ đồ cột lọc tầng tĩnh. Mô tả quá trình xử lý của bể MBBR. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước ô nhiễm Amoni do tác giả Lều Thọ Bách thực hiện.

Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước ngầm ô nhiêm Amoni do tác giả Nguyễn Văn Khôi, Cao Thế Hà thực hiện. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý amoni sử dụng giá thể dạng sợi Acrylic. Mô hình bể sinh học màng vi sinh chuyển động sử dụng trong nghiên cứu của J. Sơ đồ hệ thống MBBR trong phòng thí nghiệm được sử dụng trong nghiên cứu của Zafarzadeh, 2010.

Các sơ đồ nguyên lý xử lý amoni. Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo mẻ. Sơ đồ thí nghiệm liên tục 1 bình phản ứng. Sơ đồ thí nghiệm 2 bình phản ứng nối tiếp.

Sơ đồ thí nghiệm 3 bình phản ứng nối tiếp. Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm nhiễm sắt và amoni. Thiết kế chi tiết hệ thiết bị xử lý amoni (MBBR&DHK) .M vật liệu DHY. Vật liệu được nuôi cấy thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

Hình ảnh vật liệu mang và vi sinh dính bám trong vật liệu mang. Mặt trong và mặt ngoài lớp màng vi sinh. Dây chuyền công nghệ của thiết bị xử lý Amoni. Dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước Yên Xá.

Mặt bằng bể MBBR. 112 viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Hiện trạng công suất khai thác nước mặt và nước ngầm. Chất lượng nước trước và sau xử lý của các NMN ngầm do công ty nước sạch Hà Nội quản lý.

Chất lượng nước trước và sau xử lý của các NMN ngầm do công ty nước sạch Hà Đông và Sơn Tây quản lý. Tổng hợp Amoni trong nước ngầm Hà Nội theo năm từ 2010-2014 các nhà máy. Thông số động học đặc trưng của vi sinh vật tự dưỡng trong quá trình nitrat hóa. Sự phụ thuộc của μm vào nhiệt độ theo nhiều kết quả nghiên cứu.

Thành phần nguyên liệu sản xuất vật liệu mang DHY. Chất lượng nước thô trạm xử lý nước Yên Xá – Thanh trì. Chất lượng nước sau bể lọc tại trạm xử lý nước ngầm Yên Xá. Kết quả thí nghiệm đánh giá về vật liệu mang DHY.

Mật độ vi sinh trong bình nuôi theo thời gian. Ảnh hưởng của nồng độ N-NH4+ đầu vào lên tốc độ nitrat hóa. Tính toán tốc độ nitrat hóa theo nồng độ amoni đầu vào. Giá trị Chỉ số bán bão hòa (Ks) và tốc độ nitrat hóa.

Giá trị k, n và tốc độ nitrat hóa. Các tính toán các thông số từ biểu thức 2-27. Hằng số Ks và k tính toán thực nghiệm. Bảng tính toán số liệu theo công thức 2-25.

Kết quả thực nghiệm các thông số Y và kp. Đánh giá khả năng khử nitrat đồng thời trong hệ hiếu khí. Giá trị k và n từ thực nghiệm. Sự suy giảm nồng độ amoni theo thời gian.

Ảnh hưởng của mật độ vật liệu mang tới tốc độ nitrat hóa. Diễn biến xử lý amoni trong điều kiện các nồng độ oxy khác nhau. Ảnh hưởng của số lượng bình phản ứng lên tốc độ oxi hóa amoni. Khả năng khử nitrat đồng thời trong bể hiếu khí.

Ảnh hưởng của nồng độ N-NH4+ đầu vào tới hiệu suất khử nitrat. Suy giảm nồng độ N theo thời gian .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Trịnh Xuân Đức (2018). Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR [Luận án tiến sĩ, Học viện Khoa học và Công nghệ]. LuanAn.net. https://luanan.net/nang-luong-moi-truong/cong-nghe-moi-truong/luan-an-nghien-cuu-ung-dung-xu-ly-amoni-trong-nuoc-ngam-bang-cong-nghe-mbb

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án nghiên cứu ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng hệ thiết bị vật liệu mang vi sinh chuyển động.

Luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Học viện Khoa học và Công nghệ. Năm bảo vệ: 2018.

Luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" thuộc chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường. Danh mục: Công Nghệ Môi Trường.

Luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" có bao nhiêu trang?

Luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" có 142 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Ứng dụng xử lý amoni trong nước ngầm bằng công nghệ MBBR" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter