NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN HỆ THIẾT BỊ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG

I. GIỚI THIỆU VỀ 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

Thu thập số liệu và khảo sát hiện trạng khai thác, dây chuyền công nghệ xử lý của các nhà máy nước (NMN) trong vùng Hà Nội để đánh giá tổng quan về chất lượng nước ngầm, về ô nhiễm amoni và các yếu tố ảnh hưởng như: pH, nhiệt độ, độ kiềm, chất hữu cơ, phốt pho và đánh giá hiệu quả xử lý amoni của các dây chuyền hiện nay. Nghiên cứu tổng quan các phương pháp xử lý amoni trong nước và thế giới phân tích ưu nhược điểm và đưa ra các vấn đề còn tồn tại. Nghiên cứu tổng quan về xử lý amoni bằng phương pháp vi sinh để hiểu được cơ chế xử lý, các loại vi sinh vật, yếu tố ảnh hưởng và các mô hình động học phản ứng làm cơ sở lựa chọn mô hình thí nghiệm, phân tích đánh giá các kết quả thu được trên mô hình thí nghiệm và mô hình thử nghiệm hiện trường.

Thu thập các số liệu về hàm lượng amoni có trong nước ngầm. Đánh giá về chất lượng nước sau xử lý cho chỉ tiêu amoni, nitrit, nitrat. Tình hình nghiên cứu kỹ thuật mang vi sinh chuyển động (MBBR) xử lý

amoni trong nước và trên thế giới.

II. MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ……………………………………………………….. 1

SỰ CẦN THIẾT NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI …….. 1

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN … 3

2.1. Mục tiêu nghiên cứu ……………………………………………… 3

2.2. Nội dung nghiên cứu …………………………………………….. 3

PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN … 4

3.1. Phạm vi ………………………………………………………………… 4

3.2. Đối tượng …………………………………………………………….. 4

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ………………………. 4

4.1. Phương pháp phân tích tài liệu thứ cấp ………………… 4

4.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm ………………… 4

4.3. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ………………………. 5

4.4. Phương pháp phân tích ………………………………………… 5

4.5. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu …………………. 5

CÁC ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN ÁN ……………………. 6

5.1. Tính mới của luận án ……………………………………………. 6

5.2. Tính thực tiễn của luận án …………………………………….. 6

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 … 7

1.1. Tổng quan về hiện trạng sử dụng nước ngầm và ô

nhiễm amoni vùng Hà Nội…………………………………………….. 7

1.1.1. Địa chất thủy văn khu vực Hà Nội ………………………. 7

1.1.2. Nguồn gốc amoni trong nước ngầm …………………… 7

1.1.3. Tác hại của amoni trong nước sinh hoạt ……………… 8

1.1.4. Hiện trạng sử dụng nước ngầm thành phố Hà Nội … 10

1.1.5. Đặc trưng chất lượng nước ngầm và hiện trạng ô nhiễm

amoni trong nước ngầm khu vực Hà Nội ……………………… 13

1.2. Các phương pháp xử lý amoni ……………………………….. 15

1.2.1. Xử lý amoni bằng chất oxy hoá …………………………… 15

1.2.2. Xử lý amoni bằng kiềm hoá và làm thoáng ………….. 17

1.2.3. Xử lý amoni bằng trao đổi ion …………………………….. 18

1.2.4. Xử lý amoni bằng thực vật …………………………………. 18

1.2.5. Quá trình ANAMMOX (Anaerobic Ammonium Oxidation) … 19

1.2.6. Quá trình SHARON (Single reactor High activity Ammonium

Removal Over Nitrite) …………………………………………………… 20

1.2.7. Xử lý amoni bằng phương pháp sinh học truyền thống … 20

1.3. Kỹ thuật màng vi sinh ………………………………………………. 33

1.3.1. Màng vi sinh ……………………………………………………….. 33

1.3.2. Các loại bể sinh học sử dụng kỹ thuật màng vi sinh … 37

1.4. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam và Quốc tế ………….. 43

1.4.1. Tình hình nghiên cứu tại Viêt Nam ……………………….. 43

1.4.2.Tình hình nghiên cứu trên Thế giới ………………………… 45

1.4.3. So sánh hiệu quả xử lý của công nghệ MBBR ………… 47

1.5. Kết luận chương 1 …………………………………………………… 50

CHƯƠNG 2.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU … 51

2.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu …………………………….. 51

2.2. Quan trắc lấy mẫu và Phương pháp phân tích …………… 51

2.2.1. Quan trắc lấy mẫu ………………………………………………… 51

2.2.2. Phương pháp phân tích ………………………………………… 52

2.3. Phương pháp phân tích các số liệu động học ……………. 53

2.3.1. Phương pháp theo mẻ …………………………………………… 53

2.3.2. Phương pháp liên tục khuấy trộn đều ……………………… 54

2.3.3. Phương pháp hệ nối tiếp liên tục khuấy trộn đều …….. 55

2.3.4. Xác định các thông số động học ……………………………. 57

2.4. Vật liệu mang vi sinh DHY …………………………………………. 62

2.4.1. Khối lượng riêng thực, khối lượng riêng biểu kiến, độ xốp và thể tích xốp … 63

2.4.2. Diện tích bề mặt …………………………………………………… 64

2.4.3. Nuôi cấy vi sinh lên vật liệu mang …………………………. 65

2.5. Mô hình trong phòng thí nghiệm ……………………………….. 66

2.5.1. Nguồn nước cấp cho thí nghiệm ……………………………. 66

2.5.2. Sơ đồ thí nghiệm ………………………………………………….. 67

2.5.3. Các yếu tố cần khảo sát ………………………………………… 69

2.6. Mô hình pilot MBBR thực tế ………………………………………. 71

2.6.1. Vị trí lắp đặt Pilot ………………………………………………….. 71

2.6.2. Vận hành pilot và lấy mẫu pilot ……………………………… 73

2.7. Kết luận chương 2 ……………………………………………………. 74

CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ………………………………… 76

3.1. Vật liệu mang vi sinh ………………………………………………… 76

3.2. Mô hình pilot trong phòng thí nghiệm ……………………….. 79

3.2.1. Tốc độ nitrat hóa …………………………………………………. 79

3.2.2. Xác định các thông số động học …………………………… 87

3.2.3. Xác định phương trình tốc độ khử nitrat riêng (U) đồng

thời trong hệ bể hiếu khí ………………………………………………… 93

3.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa và khử nitrat … 96

3.3. Mô hình pilot thực tế ………………………………………………… 108

3.3.1. Tính toán và thiết kế pilot …………………………………….. 108

3.3.2. Kết quả vận hành Pilot …………………………………………. 113

3.4. Bộ công thức tính toán hệ thiết bị xử lý amoni nước ngầm

sử dụng màng vi sinh chuyển động (MBBR) ……………………. 118

Công nghệ Môi trường

NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC NGẦM TRÊN HỆ THIẾT BỊ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG – TRỊNH XUÂN ĐỨC