Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải thủy sản bằng công nghệ MBBR (moving bed biofilm reactor) sử dụng giá thể trên cơ sở PVA gel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LƯU TRỌNG THÔNG “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN CƠ SỞ PVA GEL’’ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Đà Nẵng-Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LƯU TRỌNG THÔNG “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN CƠ SỞ PVA GEL’’ Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Thế Anh Đà Nẵng-Năm 2022 LỜI CẢM ƠN Với hai năm giảng đường cao học, dạy tận tình quý thầy cô, nhận kiến thức quý báu luận văn kết sau chặng đường dài học tập trường Đề tài thực năm 2022 Phịng thí nghiệm Polymer, trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc gửi đến thầy TS Phan Thế Anh – người tận tình quan tâm, hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để đề tài hồn thành Tiếp đến, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tơi đến PGS.TS Đồn Thị Thu Loan giáo viên chủ nhiệm lớp với quan tâm thầy Nguyễn Kim Sơn tạo điều kiện trình thực hành thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, Ban chủ nhiệm khoa Hóa thầy cô khoa, trường tạo điều kiện thuận lợi để nghiên cứu Bên cạnh đó, tơi xin tỏ lịng biết ơn đến thầy khu Thí nghiệm Hóa nhiệt tình bảo, dạy dỗ tơi suốt q trình thực đề tài Hơn nữa, xin cảm ơn đến anh chị cao học, anh chị khóa bạn bè khoa quan tâm, giúp đỡ động viên ý kiến đóng góp, thảo luận suốt thời gian thực đề tài Tơi xin dành tình cảm đặc biệt đến gia đình, người thân người bạn tơi Những người luôn mong mỏi, động viên, cổ vũ tinh thần tiếp sức cho thêm nghị lực suốt trình thực đề tài Mặc dù cố gắng hạn chế thời gian, kinh nghiệm kiến thức, trình độ nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Mặc dù giúp đỡ nhiều người, với lượng kiến thức hạn chế nên chắn luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp chân thành Thầy Cô, anh chị bạn để luận văn tốt để nâng cao kiến thức Tơi mong nhận thơng cảm góp ý q thầy để đề tài có hướng tiến vươn xa Tơi xin chân thành cảm ơn THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Cuối cùng, xin cảm ơn tài trợ Vingroup “Lưu Trọng Thơng tài trợ Tập đồn Vingroup – Cơng ty CP hỗ trợ chương trình học bổng đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ nước Quỹ Đổi sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn (VinBigdata), mã số VINIF.2020.ThS.76” Đà Nẵng, ngày 28 tháng 05 năm 2022 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu Luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng công bố công trình khác Tác giả Lưu Trọng Thơng THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.3 Tính cấp thiết đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa thực tiễn khoa học đề tài 1.5.1 Ý nghĩa thực tiễn 1.5.2 Ý nghĩa khoa học 1.6 Nội dung nghiên cứu 1.6.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6.2 Nguyên liệu 1.6.3 Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 1.6.4 Phương pháp nghiên cứu 1.6.5 Nội dung nghiên cứu 1.7 Bố cục luận văn thạc sĩ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan nước thải thủy sản công nghệ xử lý 1.1.1 Nước thải thủy sản 1.1.2 Các công nghệ xử lý nước thải thủy sản 1.1.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 10 1.2 Tổng quan vật liệu làm giá thể 16 1.2.1 PVA gel 20 1.2.2 Xốp polyurethane (PU) 23 1.3 Tổng quan công nghệ xử lý nước thải MBBR 25 1.3.1 Giới thiệu công nghệ MBBR 25 1.3.2 Ưu điểm công nghệ MBBR 25 1.3.3 Phạm vi áp dụng 26 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 27 2.1 Nguyên liệu thiết bị dụng cụ 27 2.2 Tổng hợp vật liệu 27 2.2.1 Thủy phân PVA 27 2.2.2 Biến tính xốp PU PVA gel (PU-PVA) 28 2.2.3 Vật liệu PVA gel 28 2.3 Các phương pháp xác định đặc trưng vật liệu 28 2.3.1 Xác định hàm lượng nước vật liệu gel 28 2.3.2 Xác định lượng PVA bám xốp PU 28 2.3.3 Xác định khối lượng riêng vật liệu gel 29 2.3.4 Xác định kích thước phân bố lỗ xốp 29 2.3.5 Xác định diện tích bề mặt riêng theo BET 29 2.4 Xác định hiệu xử lý nước thải 30 2.4.1 Mơ hình thí nghiệm 30 2.4.2 Vật liệu giá thể 31 2.4.3 Nước thải đầu vào 32 2.4.4 Nội dung thí nghiệm 32 2.4.5 Phương pháp phân tích tiêu nước thải 34 2.5 Các tiêu phân tích 34 2.5.1 Đo pH 34 2.5.2 Đo số thể tích bùn (SVI) 35 2.5.3 Đo hàm lượng chất rắn lơ lững chất lỏng (MLSS) 35 2.5.4 Thực nghiệm COD 35 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 37 3.1 Đặc trưng vật liệu làm giá thể 37 3.2 Hiệu xử lý nước thải 42 3.2.1 Chất lượng nước thải đầu vào 42 3.2.2 Q trình tạo màng sinh học giai đoạn thích nghi 43 3.2.3 Điều kiện vận hành mơ hình thí nghiệm 45 3.2.4 Hiệu xử lý chất hữu 47 3.2.5 Hiệu xử lý chất dinh dưỡng 48 THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội 3.2.6 Hiệu mơ hình có sử dụng giá thể PU-PVA gel 50 KẾT LUẬN 51 KIẾN NGHỊ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 Commented [p1]: Các đề mục a, b, c, d …em khơng thể phần Mục lục THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN CƠ SỞ PVA GEL Học viên: Lưu Trọng Thơng Chun ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 8520301 Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Khóa: 40 Tóm tắt - Các vật liệu giá thể sở PVA gel bao gồm: PVA gel xốp PU thương mại biến tính PVA gel (PU-PVA gel) chế tạo đánh giá đặc trưng cần thiết loại vật liệu làm giá thể Các vật liệu sở PVA gel có kích thước lỗ xốp thích hợp để làm giá thể sinh học xử lý nước thải, có khả cho vi sinh vật bám dính phát triển có khối lượng riêng khơng q khác biệt so với nước thuận lợi cho q trình đối lưu mơ hình Hiệu xử lý chất hữu chất dinh dưỡng loại vật liệu giá thể sở PVA gel khảo sát so sánh với mẫu đối chứng Kết thể loại vật liệu sở PVA gel có khả tăng hiệu suất cho mơ hình xử lý nước thải Khi bổ sung khoảng 10% thể tích vật liệu PU-PVA gel tăng hiệu suất xử lý mơ hình 1,5 lần Do nước thải tạo từ cá nục xay mịn có hàm lượng N-T P-T không cao hạn chế số lượng tiêu xác định (chỉ tập trung tiêu chủ yếu COD, N-T P-T) nên hiệu xử lý chất dinh dưỡng vật liệu giá thể chưa thể rõ thiếu thơng tin để giải thích kết thu Trong nghiên cứu ý đến hiệu xử lý Nitơ, Phốt-pho loại vật liệu Từ khóa - PVA gel; xốp PU; PU-PVA gel; cá nục; xử lý nước thải Abstract - The PVA gel-based materials gel include: PVA gel and commercial PU foam denatured by PVA gel (PU-PVA gel) which has been fabricated and evaluated the necessary characteristics of the material type as the body price The materials based on PVA gel have a porous hole size suitable for making biomechanical prices in wastewater treatment, capable for adhesion microorganisms to grow and have their own mass not too different from the water favorable to convection processes in the model The organic and nutrient treatment effects of price materials based on PVA gels have also been tested and compared with control samples The results show that the materials based on PVA gel can increase the performance for the wastewater treatment model When supplemented with about 10% of the volume of PU-PVA gel material can increase the processing efficiency of the model by more than 1.5 times Because the wastewater produced from finely ground fish has a low content of N-T and P-T and due to limitations on the number of identified indicators (concentrated only subpoints mainly COD, N-T and P-T), the nutrient treatment efficiency of the price material is not clearly shown and the lack of information to explain the results obtained In further studies will pay attention to the nitrogen and phosphorus processing efficiency of this material Key words - PVA gel; PU foam; PU-PVA gel; guillotine fish; wastewater treatment THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Từ viết tắt MLSS SVI UASB MBBR PU PVA SEM TSS COD BOD T-N T-P CBTS DP DO MPN HRT XLNT QCVN Diễn giải Mixed Liquor Suspended Solids - Hỗn hợp chất rắn lơ lửng Sludge Volume Index - Chỉ số thể tích bùn Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược Moving Bed Biofilm Reactor – Giá thể màng sinh học di động Polyurethane Polyvinyl Alcohol Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét Turbidity & Suspended Solids -Tổng chất rắn lơ lửng Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa Total Nitrogen – Tổng Nitơ Total Phosphorus – Tổng phốt-pho Chế biến thủy sản Degree of Polymerizaion - Độ trùng hợp trung bình Dissolved Oxygen – Oxy hịa tan Most Probable Number - Đơn vị sử dụng xác định vi sinh Thời gian lưu nước Xử lý nước thải Quy chuẩn Việt Nam THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội Commented [p2]: Một số từ chưa thể MLSS, SVI UASB, MBBR, PU, PVA… THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội ... ? ?Nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý chất hữu nước thải thủy sản công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) sử dụng giá thể sở PVA Gel? ?? 1.4 Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá hiệu xử lý chất hữu chất dinh... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LƯU TRỌNG THÔNG “NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM REACTOR) SỬ DỤNG GIÁ THỂ TRÊN... khơng thể phần Mục lục THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Lưu hành nội NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƯỚC THẢI THỦY SẢN BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM