Tên luận án:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KẾT HỢP BÙN BỂ TỰ HOẠI VỚI BÙN CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỊ KHÍ (LÊN MEN ẤM)
Ngành:
Công nghệ môi trường nước và nước thải
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này giải quyết thách thức về quản lý bùn thải phát sinh ngày càng tăng từ các trạm xử lý nước thải (XLNT) đô thị và bùn bể tự hoại (FS) tại Việt Nam, đặc biệt là ở Hà Nội. Hiện tại, lượng bùn này rất lớn (từ 50.000 m³ đến 218.490 m³ bùn bể tự hoại mỗi năm) nhưng chỉ một phần nhỏ được thu gom và xử lý, chủ yếu vẫn là chôn lấp, gây ô nhiễm môi trường và lây lan mầm bệnh. Bùn bể tự hoại có độ ẩm và hàm lượng chất hữu cơ, ni tơ, phot pho cao, cùng với các vi sinh vật gây bệnh, trong khi bùn trạm XLNT đô thị cũng chứa chất hữu cơ nhưng thường nghèo hơn về các thành phần này.
Nghiên cứu đề xuất phương pháp xử lý kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị bằng phương pháp sinh học kị khí (lên men ấm ở 35°C). Mục tiêu là xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu để loại bỏ chất hữu cơ (COD, VS) và thu được lượng khí mê tan (CH4) cao nhất, từ đó đề xuất công nghệ xử lý bùn phù hợp cho khu vực trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng.
Kết quả thực nghiệm cho thấy xử lý kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm XLNT đô thị bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm (35°C) có khả năng sinh khí CH4, hiệu suất loại bỏ VS và COD cao hơn so với khi chỉ xử lý riêng biệt bùn của trạm XLNT đô thị. Tỷ lệ phối trộn FS:WAS = 1:1 (theo khối lượng VS) cho hiệu suất loại bỏ COD và VS cao nhất (tương ứng là 43,40% và 42,55%), đồng thời đạt thể tích khí CH4 cao nhất là 294,8 NmL/gVSbùn vào.
Công nghệ đề xuất có thể tạo ra 302.412,2 kWh/ngày điện năng và nhiệt năng từ thu hồi khí sinh học, đảm bảo nhu cầu năng lượng cho trạm xử lý bùn tập trung và cung cấp năng lượng cho các trạm XLNT đô thị trong khu vực nghiên cứu với tổng công suất 590.100 m³/ngày, đạt tỷ lệ thu hồi năng lượng từ 45,0% - 79,2%. Phương pháp này được đánh giá là khả thi, cho phép xử lý các loại chất thải, thu hồi tài nguyên, tận dụng các công trình XLNT hiện có và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm tài nguyên đất, đồng thời tạo ra nguồn năng lượng tái tạo và vật liệu tái chế.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của luận án
- 2. Mục đích nghiên cứu
- 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- 4. Phương pháp nghiên cứu
- 5. Cơ sở khoa học
- 6. Nội dung nghiên cứu của luận án
- 7. Những đóng góp mới của luận án
- 8. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án
- 9. Cấu trúc của luận án
-
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỢNG BÙN, THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN BỂ TỰ HOẠI, BÙN CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
- 1.1. Tổng quan về lượng bùn, thành phần, tính chất và các phương pháp xử lý bùn của trạm XLNT đô thị
- 1.1.1. Lượng bùn của trạm xử lý nước thải đô thị
- 1.1.2. Thành phần, tính chất bùn của trạm XLNT đô thị
- 1.1.3. Các phương pháp xử lý bùn của trạm XLNT đô thị trên thế giới và ở Việt Nam
- 1.2. Tổng quan về lượng bùn, thành phần, tính chất và các phương pháp xử lý bùn bể tự hoại
- 1.2.1. Lượng bùn bể tự hoại
- 1.2.2. Thành phần, tính chất bùn bể tự hoại
- 1.2.3. Các phương pháp xử lý bùn bể tự hoại trên thế giới và ở Việt Nam
- 1.3. Tổng quan các nghiên cứu xử lý kị khí kết hợp bùn của trạm XLNT và bùn bể tự hoại
-
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY KỊ KHÍ, THU KHÍ SINH HỌC
- 2.1. Các quá trình chuyển hóa chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học trong điều kiện kị khí
- 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí
- 2.2.1. Nhiệt độ
- 2.2.2. Thời gian lưu thủy lực và thời gian lưu bùn
- 2.2.3. pH
- 2.2.4. Thành phần của nguyên liệu nạp vào bể phản ứng
- 2.2.5. Khuấy trộn
- 2.2.6. Một số các yếu tố khác
- 2.3. Các bể phân hủy kị khí bùn
- 2.4. Phương pháp đánh giá tiềm năng sinh khí (BMP) cho công nghệ phân hủy kị khí
- 2.5. Nhu cầu năng lượng cho xử lý bùn
- 2.6. Cân bằng năng lượng cho hệ phân hủy kị khí xử lý bùn thải từ trạm XLNT
-
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHÂN HỦY KỊ KHÍ BÙN BỂ TỰ HOẠI VÀ BÙN CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ
- 3.1. Mục đích thí nghiệm
- 3.2. Mô tả thí nghiệm
- 3.2.1 Dụng cụ, thiết bị lắp đặt thí nghiệm BMP
- 3.2.2. Nguyên liệu thí nghiệm
- 3.2.3. Các chỉ tiêu, phương pháp phân tích và đánh giá trong thí nghiệm
- 3.2.4. Thực hiện thí nghiệm
- 3.3. Kết quả thí nghiệm và thảo luận
- 3.3.1. Thí nghiệm BMP1
- 3.3.2. Thí nghiệm BMP2
-
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN BỂ TỰ HOẠI VÀ BÙN CỦA CÁC TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU VỰC ĐÔ THỊ TRUNG TÂM HÀ NỘI CŨ PHÍA NAM SÔNG HỒNG
- 4.1. Xác định nội dung tính toán, lựa chọn và đề xuất công nghệ xử lý bùn khu vực đô thị trung tâm Hà Nội
- 4.2. Các trạm XLNT đô thị trong khu vực tính toán
- 4.3. Lượng bùn thải của các trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại trong khu vực tính toán
- 4.3.1. Lượng bùn thải phát sinh tại các trạm XLNT đô thị
- 4.3.2. Lượng bùn bể tự hoại phát sinh trong khu vực tính toán
- 4.4. Các giải pháp xử lý bùn cho khu vực tính toán
- 4.5. Tính toán các phương án xử lý bùn trạm XLNT cho khu vực tính toán
- 4.6. Nhận xét kết quả tính toán và đề xuất công nghệ xử lý bùn
-
KẾT LUẬN
-
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN