Báo cáo chuyên đề mô hình lọc nhỏ giọt bằng xơ mướp (luffa cyllindrica)

Aerotank - Unitank - Trickling Filters MỤC LỤC CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 1.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý kết trình báo cáo CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát phương pháp xử lý hiếu khí 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 2.1.3 Các nhóm vi sinh vật tham gia vào trình xử lý hiếu khí 2.1.4 Q trình xử lý sinh học hiếu khí dính bám 2.1.5 Q trình xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng 2.1.6 Q trình bùn hoạt tính 2.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng 2.2 Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí 10 2.2.1 Hồ hiếu khí 10 2.2.2 Cánh đồng tưới 12 2.2.3 Bãi lọc trồng 14 2.2.4 Bể hiếu khí dạng mẻ - SBR (Sequencing Batch Reator) 16 2.2.5 Công nghệ MBBR 18 2.2.6 Đĩa quay sinh học (RBC - Rotating biological contactors) 18 2.2.7 Aerotank 19 2.2.8 Unitank 20 2.2.9 Lọc nhỏ giọt 21 2.3.10 Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước 28 CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 30 3.1 Nguyên liệu dụng cụ 30 Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters 3.2 Bố trí thí nghiệm 32 3.3 Phương pháp nghiên cứu phân tích 34 3.4 Kết nghiên cứu 35 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 4.1 Kết luận 40 4.2 Kiến nghị 40 Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Xử lý sinh học hiếu khí xem phương pháp xử lý nước thải hiệu ứng dụng cách rộng rãi Mặt khác, phương pháp xử lý sinh học hiếu khí có nhiều hệ thống hệ thống lại có chế, khả xử lý đặc điểm riêng biệt Tùy thuộc vào điều kiện, mục đích xử lý mà người ta áp dụng loại hệ thống khác cho hợp lý Nhìn chung, phương pháp xử lý sinh học hiếu khí q trình tương đối giản đơn, dựa ngun lý phân hủy chất bẩn có nước thơng qua loại vi sinh vật (VSV) hiếu khí người chủ ý điều tiết nhằm làm nước thải 1.2 Mục tiêu • Mục tiêu đề tài nghiên cứu đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt • Đề xuất xây dựng mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt • Tạo sở cho nghiên cứu liên quan 1.3 Nội dung nghiên cứu • Nội dung 1: Tổng hợp, biên hội tài liệu liên quan đến thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt công nghệ xử lý nước thải; Công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt, ứng dụng yếu tố ảnh hưởng nghiên cứu liên quan • Nội dung 2: Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt mơ hình lọc sinh học nhỏ giọt với vật liệu lọc xơ mướp 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu • Nghiên cứu tài liệu quan đến thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt công nghệ xử lý nước thải • Nghiên cứu công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt, ứng dụng yếu tố ảnh hưởng Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters • Thu thập tài liệu liên quan từ nguồn khác nhau: tạp chí khoa học, báo cáo nghiên cứu đăng tạp chí, sở liệu (sách, báo, internet, …) 1.4.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm • Lắp đặt mơ hình thí nghiệm phịng thí nghiệm Cơng nghệ Sinh học môi trường, khoa Môi trường Tài ngun; • Lấy mẫu phân tích, đánh giá hiệu xử lý 1.4.3 Phương pháp thống kê, xử lý kết trình báo cáo • Số liệu thống kê xử lý phần mềm Microsoft Office Excel • Sử dụng cơng cụ Microsoft Office Word để soạn thảo văn • Sử dụng phần mềm Autocad để lập vẽ thiết kế Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters CHƯƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát phương pháp xử lý hiếu khí 2.1.1 Giới thiệu Trong xử lý nước thải phân thành hai biện pháp chủ yếu biện pháp hóa lý biện pháp sinh học -Biện pháp hóa lý: thường áp dụng xử lý sơ nước thải có độ màu cao -Biện pháp sinh học: thường áp dụng để xử lí nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5 chẳng hạn nước thải sinh họat, nước thải nghành chế biến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy… với điều kiện nước thải không chứa chất độc với vi sinh vật Đối với phương pháp sinh học bao gồm xử lý hiếu khí xử lý yếm khí Phương pháp xử lý hiếu khí có Mỹ cách 50 năm, nhiên, việc ứng dụng hạn chế Lúc này, người ta sử dụng bể tự hoại Phương pháp xử lý sinh học hiếu khí sử dụng loại VSV hiếu khí để phân hủy chất hữu có dịng thải để từ làm nước cần xử lý Các loại VSV bao gồm: vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh vi khuẩn khác Những sinh vật phát triển mạnh hợp chất hữu phức tạp có chất thải sinh hoạt Phương pháp xử lý dịng thải có chứa hợp chất hữu phương pháp hiếu khí tối ưu so với phương pháp khác do: • Có khả xử lý chất thải tốt so với loại bể thơng thường • Giúp bảo vệ nguồn nước tự nhiên tốt • Cung cấp hệ thống xử lý thích hợp với nơi mà loại bể khác làm • Hệ thống nước có khả thi áp dụng hệ thống xử lý hiếu khí • Giảm tải cho hệ thống nước Nhưng phương pháp hiếu khí có nhược điểm: thể tích cơng trình lớn chiếm nhiều mặt Chi phí xây dựng cơng trình đầu tư thiết bị lớn Chi phí Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters vận hành cho lượng sục khí tương đối cao Khơng có khả thu hồi lượng Sau xử lý sinh lượng bùn dư cao lượng bùn ổn định đòi hỏi chi phí đầu tư để xử lý bùn 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động Nguyên tắc phương pháp sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu nước thải điều kiện oxy hịa tan nhiệt độ, pH… thích hợp Trong q trình xử lý hiếu khí chất bẩn phức tạp protein, tinh bột, chất béo bị phân hủy men ngoại bào cho chất đơn giản axit amin, axit béo, axit hữu cơ, đường đơn, … Quá trình phân hủy chất hữu VSV hiếu khí mơ tả sơ đồ: (CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4 + H2S + TB VSV + ∆𝐻 Trong điều kiện hiếu khí NH4+ H2S bị phân huỷ nhờ q trình Nitrat hóa, sunfat hóa vi sinh vật tự dưỡng: NH4+ + 2O2  O3- + 2H+H2O + ∆𝐻; H2S + 2O2  SO42- + 2H+ +∆𝐻 Quá trình phân hủy chất hữu nhờ VSV gọi q trình oxy hóa sinh hóa Hoạt động sống vi sinh vật hiếu khí bao gồm: -Quá trình dinh dưỡng: VSV sử dụng chất hữu cơ, chất dinh dưỡng nguyên tố khoáng vi lượng kim loại để xây dựng tế bào tăng sinh khối sinh sản -Quá trình phân huỷ: VSV phân huỷ chất hữu hoà tan dạng hạt keo phân tán nhỏ thành nước CO2 tạo chất khí khác So với phương pháp kỵ khí xử lý hiếu khí đạt hiệu xử lý cao triệt để hơn, không gây ô nhiễm thứ cấp phương pháp hố học, hố lý Cơ chế q trình xử lý hiếu khí gồm giai đoạn (Eckenfelder w.w Conon D.J, 1961): Giai đoạn 1: Oxy hóa tồn chất hữu có nước thải để đáp ứng nhu cầu lượng tế bào: CxHyOzN + (x+ y/4 + z/3 + ¾) O2 men  x CO2 + [(y-3)/2] H2O + NH3 Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trong bể bùn hoạt tính phần chất hữu vi khuẩn hiếu khí sử dụng để lấy lượng để tổng hợp chất hữu lại thành tế bào vi khuẩn Các nguyên sinh động vật Rotifer ăn vi khuẩn làm cho nước thải đầu mặt vi sinh Khi bể xử lý xây dựng đưa vào vận hành vi khuẩn có sẵn nước thải bắt đầu phát triển Để bể xử lý sớm hoạt động ổn định, cần bổ sung thêm vi khuẩn cách cho bùn vào chế phẩm sinh học EM Chu kỳ phát triển vi khuẩn bể xử lý bao gồm giai đoạn: pha lag, pha log, pha cân bằng, pha suy vong Trong trình vận hành, phải trì điều kiện pH, chất dinh dưỡng, nhiệt độ, khuấy trộn…) để vi khuẩn phát triển mức thuận lợi Giai đoạn (q trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào CxHyOzN + NH3 + O2 → xCO2 + C5H7NO2 Giai đoạn (quá trình dị hóa): Hơ hấp nội bào C5H7NO2 + 5O2 → xCO2 + H2O NH3 + O2 → O2 + HNO2 → HNO3 2.1.3 Các nhóm vi sinh vật tham gia vào q trình xử lý hiếu khí Q trình tăng trưởng vi sinh vật trải qua giai đoạn mơ tả đồ thị đây: Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters Các nhóm VSV tham gia vào q trình hiếu khí: vi sinh vật hơ hấp hiếu khí (Aerobacter, Nitrosomonas, Nitrobacter) hay tùy tiện (Micothrix, Thiothrix) phải đảm bảo yêu cầu sau: • Chuyển hóa nhanh hợp chất hữu cơ; • Có kích thước tương đối lớn (50 - 200μm); • Có khả tạo nha bào; • Khơng tạo khí độc Ngồi ra, ngun sinh động vật có vai trị như: • Bám vào bùn làm cho bùn dễ lắng hơn; • Ăn cặn lơ lửng góp phần làm nước; • Làm thị để đánh giá mức độ cấp khí cho bể 2.1.4 Q trình xử lý sinh học hiếu khí dính bám Năm 1869, ông E Frankland bắt đầu nghiên cứu trình lọc nước thải thô Luân Đôn cách cho hỗn hợp sỏi, than, đất bùn vào thiết bị thí nghiệm (các ống rỗng) Quy trình tương đối đơn giản, hiệu xử lý tốt thích hợp cho hộ gia đình khu dân cư nhỏ Trong trình xử lý, vi khuẩn sinh trưởng dính bám vào số bề mặt tự nhiên nhân tạo để thực việc làm 2.1.5 Quá trình xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng Là cơng nghệ tiêu chuẩn để xử lý chất ô nhiễm hữu có nước thải Phản ứng sinh học trình trao đổi chất VSV điều kiện hiếu khí, kỵ khí luân phiên hai loại để phân hủy sinh học chất hữu Mặt khác, phần sinh khối tạo tái sử dụng để trì nồng độ VSV thích hợp cho phản ứng sinh học Đơn vị xử lý sinh học hiếu khí lơ lửng có kèm theo hệ thống bùn hoạt tính Bùn hoạt tính hệ không đồng vi khuẩn, động vật nguyên sinh, nấm luân trùng Vi khuẩn có vai trị việc đồng hóa chất hữu nước thải động Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters vật nguyên sinh luân trùng hoạt động động vật ăn thịt, chúng loại bỏ vi khuẩn có hại có dịng thải đơn vị hiếu khí Sinh khối trộn với chất hữu để trình phân hủy sinh học diễn Từng cá thể VSV vón cục lại với thành cụm sinh học 2.1.6 Q trình bùn hoạt tính Q trình bùn hoạt tính sử dụng vi sinh vật để ăn chất nhiễm hữu nước thải, tạo dịng chất lượng cao Nguyên tắc giống trình phát triển vi sinh vật, chúng tạo thành hạt kết hợp lại với Những hạt lắng xuống đáy bể để lại phía dòng nước tương đối chất hữu chất rắn lơ lửng Quá trình sinh học xảy qua giai đoạn: Giai đoạn 1: Bùn hoạt tính hình thành phát triển Lúc này, chất chất dinh dưỡng phong phú, sinh khối bùn cịn Theo thời gian, q trình thích nghi VSV tăng, chúng thường sinh trưởng mạnh theo cấp số nhân, sinh khối bùn tăng mạnh Vì vậy, lượng oxy tiêu thụ tăng dần vào cuối giai đoạn cao Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu tăng dần Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định, hoạt lực enzim tốc độ phân hủy chất hữu đạt max, chất hữu bị phân hủy nhiều Tốc độ tiêu thụ oxy gần không thay đổi sau thời gian dài Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy có chiều hướng giảm dần sau lại tăng lên Tốc độ phân hủy chất bẩn hữu giảm dần trình Nitrat hóa Amoniac xảy Sau cùng, nhu cầu tiêu thụ oxy lại giảm trình làm việc bể xử lý kết thúc 2.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng Yếu tố nước thải: -Nồng độ bùn hoạt tính tức phụ thuộc vào số bùn Chỉ số bùn nhỏ nồng độ bùn cho vào cơng trình xử lý lớn ngược lại Trang Aerotank - Unitank - Trickling Filters -Nồng độ oxi, tiến hành trình cần phải cung cấp đầy đủ lượng oxy cách liên tục cho lượng oxy hòa tan nước khỏi bể lắng đợt II ≥ (mg/l) -Khác với trình xử lý kỵ khí, tải trọng hữu xử lý hiếu khí thường thấp nên nồng độ chất bẩn hữu nước thải qua Aerotank có BOD tồn phần phải ≤ 1000 (mg/l) cịn bể lọc sinh học BOD toàn phần nước thải ≤ 500 (mg/l) -Ngoài nước thải cần có đủ nguyên tố vi lượng, nguyên tố dinh dưỡng Thông thường nguyên tố vi lượng K, Na, Mg, Ca, Mn, Fe, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, S, Cl thường có đủ nước thải -Bùn hoạt tính có khả hấp thụ muối kim loại nặng Khi hoạt tính sinh học bùn giảm, bùn bị trương phồng khó lắng phát triển mãnh liệt vi khuẩn dạng sợi Vì nồng độ chất độc kim loại nặng nước thải phải nằm giới hạn cho phép (theo TC 5945 - TCVN, 1995) Yếu tố môi trường: -pH: yếu tố phát triển vi sinh vật Phần lớn vi sinh vật chịu pH > lúc phá hủy cân nguyên sinh chất tế bào làm cho vi sinh vật chết pH < thúc đẩy nấm phát triển Thông thường pH tối ưu cho phát triển vi sinh vật tốt khoảng 6,5 - 7,5 -Nhiệt độ: yếu tố quan trọng cho phát triển vi sinh vật Nhiệt độ không phải số mà phụ thuộc vào chất, pH, nồng độ men, nguồn gốc men Nước thải có nhiệt độ thích nghi với đa số vi sinh vật tối ưu từ 25oC - 37oC Ngồi ra, q trình xử lý hiếu khí cịn phụ thuộc vào nồng độ muối vô cơ, lượng chất lơ lửng chảy vào bể xử lý loài vi sinh vật cấu trúc chất bẩn hữu 2.2 Các dạng công nghệ sinh học hiếu khí 2.2.1 Hồ hiếu khí a Nguyên tắc hoạt động Trang 10 Aerotank - Unitank - Trickling Filters g Ưu nhược điểm lọc nhỏ giọt Ưu điểm: -Nước tuần hoàn liên tuc nên giảm tắt nghẽn áp lực lên cơng trình -Phù hợp với nơi có diện tích đất -Linh hoạt việc lựa chọn vật liệu -Thích hợp cho cộng đồng dân cư vừa nhỏ -Giảm nhanh BOD5 hịa tan có nước thải -Tiết kiệm lượng -Chi phí đầu tư thấp -Không yêu cầu chuyên môn kỹ cao để quản lý vận hành Nhược điểm: -Yêu cầu vốn xây dựng cao phương pháp khác -Xử lý chất dịng thải có nồng độ chất hữu thấp -Yêu cầu kiểm tra giám sát thường xuyên -Mùi hôi -Rất nhạy cảm với nhiệt độ 2.3.11 Lọc sinh học có lớp vật liệu ngập nước Cấu tạo tương tự với bể lọc sinh học có vật liệu không ngập nước khác lớp vật liệu lọc thiết kế ngập nước Trang 28 Aerotank - Unitank - Trickling Filters Nguyên lý hoạt động: Nước sau qua bể lắng đợt bơm lên máng phân phối, theo ống dẫn phân bố diện tích đáy bể Nước trộn với khơng khí chiều từ lên, qua lớp vật liệu lọc Tại xảy quá triǹ h khử BOD và chuyể n hóa NH4+ thành NO3- Nước thu vào máng chuyển sang bể lọc Muố n khử BOD, NO3- và P, nên lo ̣c từ bâ ̣c trở lên, ở bâ ̣c lo ̣c cuố i, dàn phân phố i khí đă ̣t vào giữa lớp vâ ̣t liê ̣u lo ̣c ở cao đô ̣ cho lớp vâ ̣t liê ̣u lo ̣c nằ m dưới dàn phân phố i khí có đủ thể tić h là vùng thiế u khí để khử NO3- và P Đô ̣ chênh mực nước giữa các bể lo ̣c làm viê ̣c nố i tiế p ∆H = 0.5 m Hình Cấu tạo bể lọc sinh học có vật liệu ngập nước Trang 29 Aerotank - Unitank - Trickling Filters CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 3.1 Nguyên liệu dụng cụ a Nguyên liệu: -Ngun liệu để làm mơ hình gồm: Gỗ, Mica có diện tích 6300 cm2, ống hứng nước (cuối mơ hình): Φ60, ống hứng nước (đầu mơ hình): Φ34, ống nhỏ giọt: Φ16, xơ mướp khô Hệ thống xử lý lọc nhỏ giọt cải biến cách thay vật liệu lọc truyền thống lõi mướp (Luffa cyllindrica) sau bóc vỏ phơi khơ Loại thường tìm thấy khắp nơi lãnh thổ Brazil đặc trưng cấu trúc xơ, bề mặt tiếp xúc lớn cho định hình màng sinh học, trọng lượng riêng nhỏ q trình thủy phân chậm (Theo Marcos R Vianna, Giberto C.B de Melo and Marcio R V Neto; Wasteawater treatment in trickling filters using Luffa Cyllindrica as biofilm supporting medium; Engineering and Architeture Faculty, FUMEC University, Brazil; Department of Sanitary and Environmantal Engineering, UFMG University, Brazil; 2012.) Hình Vật liệu lọc lõi mướp (Luffa cyllindrica) -Nước thải: Tiến hành thu mẫu nước thải 60l/1 lần thí nghiệm Nước thải thu vào lúc 8-10h sáng, đường ống dẫn nước thải khu trung tâm Vincom Phan Văn Trang 30 Aerotank - Unitank - Trickling Filters Trị, nằm đường Phan Văn Trị, phường 7, quận Gị Vấp, TP Hồ Chí Minh Đặc trưng nước thải Vincom Phan Văn Trị là: COD khoảng 480-489, SS khoảng 40-46.67 (do nhóm tự phân tích) -Hóa chất Bảng Danh mục hóa chất sử dụng STT Tên CTHH Kalidicromat K2Cr2O7 Acid Sunfuric H2SO4 Thủy ngân Sulfate HgSO4 dd FAS (Ferous Ammonium Sulfate) dd thị ferroin Fe(NH4)2(SO4) C36H24FeN62+ b Thiết bị: Bảng Danh mục thiết bị, dụng cụ sử dụng STT Tên Số lượng Tủ sấy 2 Cân Bơm hút chân không Giấy lọc Máy đo pH Ống đong Bộ phân tích COD Pipet Trang 31 Aerotank - Unitank - Trickling Filters Bóp cao su 10 Buret 11 Bình tam giác 12 Bình đựng hóa chất 3.2 Bố trí thí nghiệm a Mơ hình thí nghiệm Vị trí đặt mơ hình: Phịng Cơng nghệ Sinh học mơi trường, Khoa Môi trường Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM Thời gian chạy mơ hình: 20/3/2017 đến 28/4/2017 (38 ngày) Hình Mơ hình thực nghiệm Mơ hình máng nước làm từ vật liệu mica Máng nước có chiều cao, chiều dài, chiểu rộng 10cm, 70cm, 40cm Máng nước dựng nghiêng góc khoảng 850 giá đỡ làm từ gỗ có chiều cao 100cm Trang 32 Aerotank - Unitank - Trickling Filters Phía máng thu nước làm từ ống nước Φ36, phía hệ thống phân phối nước làm từ ống nước Φ 16 cách lớp vật liệu lọc 10 cm, ống phân phối nước đục khoảng 20 lỗ, lỗ có đường kính 2mm Bên máng nước bố trí lớp vật liệu lọc xơ mướp Lớp xơ mướp có chiều cao 4cm, chiều dài 60cm chiều rộng 40cm Tính tốn: Theo Marcos R Vianna, Giberto C.B de Melo and Marcio R V Neto; Wasteawater treatment in trickling filters using Luffa Cyllindrica as biofilm supporting medium; Engineering and Architeture Faculty, FUMEC University, Brazil; Department of Sanitary and Environmantal Engineering, UFMG University, Brazil; 2012: W=daily organic load=0.03059 kg BOD5,20/ngày; V=filter medium volume=0.0314 m3 Mô hình thực nghiệm: Thể tích chứa vật liệu lọc: V=0,04*0,6*0,4=0.0096 m3 Suy tải lượng BOD5 ngày là: 𝑊= 0.0096×0.03059 0.0314 = 0.0094 kg BOD5/ngày Dự đốn 𝐶𝐵𝑂𝐷5 = 170 mgO2/L (Dựa vào NCKH Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt rau muống (Impomea Aquatica) Mã số: CS-SV15-MT-03) Do nước thải chung cư Sunview tương đồng với nước thải Vincom Phan Văn Trị Ta có: W=Q*C Vậy 𝑄 = 𝑊 𝐶 = 0.0094 𝑘𝑔𝐵𝑂𝐷5/𝑛𝑔à𝑦 170𝑚𝑔𝑂2/𝐿 = 56 𝐿 Nguyên lý vận hành: Nước thải lấy từ Vincom Phan Văn Trị lúc 8-10h sáng, nước thải chứa can, tổng thể tích lấy 60 lít Nước thải đem đưa vào mơ hình với thể tích 56 lít Trong mơ hình, nước thải vào hình thành lớp màng sinh học lớp vật Trang 33 Aerotank - Unitank - Trickling Filters liệu lọc Nhờ vào lớp màng sinh học này, hệ vi sinh xử lý thành phần chất hữu nước thải làm cho nước thải b Quy trình tiến hành thí nghiệm Bước Mô tả -Phương pháp: Cố định lượng nước thải 56L, cho nước chảy tuần hồn qua mơ hình lọc sinh học nhỏ giọt với vật liệu lọc sơ mướp Sau ngày phải tiến hành thay nước thải để cung cấp đủ chất hữu cần thiết cho màng vi sinh phát triển -Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào -Phương pháp: Nước thải lấy đánh giá chất lượng nước (COD, SS, độ đục, mùi, ) -Khảo sát thời gian hình thành màng vi sinh -Đánh giá chất lượng nước sau xử lý qua mơ hình lọc sinh học nhỏ giọt -Phương pháp: Nước thải sau chạy tuần hồn qua mơ hình vịng 24h đem đánh giá chất lượng nước (các số COD, SS, ) sau xử lý để so sánh với nước thải trước xử lý 3.3 Phương pháp nghiên cứu phân tích Để thực nghiên cứu này, nhóm sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: • Phương pháp tổng hợp tài liệu • Phương pháp lấy mẫu nước thải • Thiết kế, lắp đặt mơ hình • Phương pháp thống kê xử lý số liệu (Excel) • Phương pháp phân tích mẫu: -Xác đinh ̣ pH bằ ng du ̣ng cu ̣ chuyên dùng -Xác đinh ̣ COD theo phương pháp đun hồn lưu kín (mẫu có COD > 50 mg/l) Trang 34 Aerotank - Unitank - Trickling Filters -Xác định BOD5 3.4 Kết nghiên cứu Mơ tả thí nghiệm: -Nước thải đầu vào: 56 lít -Sau 24 kiểm tra đánh giá chất lượng nước (kiểm tra COD, SS, độ đục, …) a Độ đục Hình Nước đầu vào qua xử lý (1 ngày, ngày) Từ hình cho thấy, độ đục nước thải sinh hoạt sau lọc qua xơ mướp chuyển từ nước đục sang nước (quan sát mắt thường) cách rõ rệt Vì vậy, khẳng định rằng, xơ mướp có khả giữ lại chất rắn lơ lửng có nước phần q trình lắng tác dụng trọng lưc hạt b Mùi Nước thải sinh hoạt sau 24h mùi nồng khó chịu trở nên khơng mùi tác dụng q trình lọc Nhóm kiểm chứng cách đưa cho số bạn lớp ngửi thử kết đảm bảo trùng khớp với kết luận Trang 35 Aerotank - Unitank - Trickling Filters c Nhu cầu oxy hóa học (COD) Nước thải lấy từ Vincom Phan Văn Trị lớp vật liệu lọc xơ mướp chưa bị phân hủy: Nồng độ COD (mgO2/l) Hiệu suất xử lý (%) Đầu vào 480 Sau ngày 80 83.33 Sau ngày 68 86 Biểu đồ 600 500 480 400 300 200 100 80 68 Ngày Ngày Đầu vào Nồng độ COD (mgO2/L) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất xử lý (%) Biểu đồ thể nồng độ COD hiệu suất xử lý nước thải bể lọc sinh học nhỏ giọt xơ mướp chưa bị phân hủy Từ biểu đồ cho thấy, hàm lượng COD nước thải đầu vào 480 mgO2/L đầu thời gian ngày, ngày 80 mgO2/L, 68 mgO2/L tương đương với hiệu suất 83.33 % 86% Qua kết khẳng định hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt xơ mướp cao (trên 80%) Theo biểu đồ cho thấy qua ngày, hiệu suất tăng lên không đáng kể (từ 83.33% lên 86%), lúc hàm lượng chất hữu nước thải gần khơng cịn (vì kết tính tốn tải lượng BOD5 ngày) Trang 36 Aerotank - Unitank - Trickling Filters Nước thải lấy từ Vincom Phan Văn Trị lớp vật liệu lọc xơ mướp bị phân hủy: Nồng độ COD (mgO2/l) Hiệu suất xử lý (%) Đầu vào 489 Sau ngày 112 77.1 Sau ngày 96 80.4 Biểu đồ 600 500 489 400 300 200 112 96 Ngày Ngày 100 Đầu vào Nồng độ COD (mgO2/L) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Hiệu suất xử lý (%) Biểu đồ thể nồng độ COD hiệu suất xử lý nước thải bể lọc sinh học nhỏ giọt xơ mướp bị phân hủy Từ biểu đồ cho thấy, hàm lượng COD nước thải đầu vào 489 mgO2/L đầu thời gian ngày, ngày 112 mgO2/L, 96 mgO2/L tương đương với hiệu suất 77.1 % 80.4 % Qua kết thấy hiệu xử lý khơng cao lúc vừa chạy mơ hình, 25 ngày xơ mướp bắt đầu bị phân hủy màng vi sinh dần bị không đủ chất dinh dưỡng Theo biểu đồ cho thấy qua ngày, hiệu suất tăng lên không đáng kể (từ 77.1% lên 80.4%), lúc hàm lượng chất hữu nước thải gần khơng cịn (vì kết tính tốn tải lượng BOD5 ngày) Trang 37 Aerotank - Unitank - Trickling Filters Khả xử lý xơ mướp so với vật liệu công nghiệp (sỏi đá): Theo Marcos R Vianna, Giberto C.B de Melo and Marcio R V Neto; Wasteawater treatment in trickling filters using Luffa Cyllindrica as biofilm supporting medium; Engineering and Architeture Faculty, FUMEC University, Brazil; Department of Sanitary and Environmantal Engineering, UFMG University, Brazil; 2012 Từ biểu đồ cho thấy, khả xử lý BOD lõi mướp cao so với sỏi đá d Tổng chất rắn lơ lửng (SS) Nước thải lấy từ Vincom Phan Văn Trị lớp vật liệu lọc xơ mướp chưa bị phân hủy: SS (mg/L) Hiệu suất (%) Đầu vào 46.67 Sau ngày 6.67 85.7% Từ số liệu cho thấy, hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải đầu vào 46.67 mg/L đầu sau lọc qua xơ mướp ngày 6.67 mg/L với hiệu suất xử lý 85.7% Qua kết khẳng định xơ mướp có khả giữ lại chất rắn lơ lửng nhờ hoạt động vi sinh vật thông qua màng sinh học hình thành xơ mướp Ngồi q trình lắng trọng lực hạt, hàm chất lửng lơ lửng có nước thải sinh hoạt giảm (hiệu suất 80%) Nước thải lấy từ Vincom Phan Văn Trị lớp vật liệu lọc xơ mướp bị phân hủy: Trang 38 Aerotank - Unitank - Trickling Filters SS (mg/L) Hiệu suất (%) Đầu vào 40 Sau ngày 10 75 Từ số liệu cho thấy, hàm lượng chất rắn lơ lửng nước thải đầu vào 40 mg/L đầu sau lọc qua xơ mướp ngày 10 mg/L với hiệu suất xử lý 75% Qua kết thấy hiệu xử lý khơng cao lúc vừa chạy mơ hình, 25 ngày xơ mướp bắt đầu bị phân hủy màng vi sinh dần bị không đủ chất dinh dưỡng, khả giữ lại chất rắn lơ lửng lớp vật liệu lọc Do đó, hàm lượng chất rắn lơ lửng giảm chủ yếu trình lắng hạt Thời gian phát triển phân hủy VSV tr ong giai đoạn chạy mơ hình: Trang 39 Aerotank - Unitank - Trickling Filters CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Mơ hình lọc sinh học nhỏ giọt với vật liêu lọc xơ mướp có khả xử lý hiệu hàm lượng COD nước thải sinh hoạt Khi màng vi sinh bắt đầu hình thành lớp vật liệu lọc, hiệu suất xử lý mô hình đạt khoảng 83% với thời gian lưu nước 24 (COD giảm từ 480 mg/l xuống 80mg/l) Đồng thời, nước thải sau xử lý qua mơ hình lọc sinh học nhỏ giọt vật liệu lọc xơ mướp độ đục giảm đáng kể, mùi hôi xử lý triệt để 4.2 Kiến nghị Lọc sinh học nhỏ giọt phương pháp xử lý mang lại hiệu xử lý nước thải sinh hoạt cao, giá thành rẻ độc hại Do cần ứng dụng mơ hình nhiều vào thực tế Qua mơ hình thí nghiêm cho thấy hiệu suất xử lý COD khoảng 83% Tuy nhiên, mơ hình chưa xử lý triệt để, cần nghiên cứu lắp đặt thêm hệ thống lọc cao áp để xử lý nước sau qua mơ hình lọc sinh học nhỏ giọt để xao hiệu xử lý Trong mơ hình thí nghiệm nhóm, vật liệu lọc chọn xơ mướp Đây loại vật liệu lọc từ thiên nhiên, khả xử lý tốt Tuy vậy, cịn hạn chế sau thời gian sử dụng lớp xơ mướp bị phân hủy, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước Vì vậy, mong nhà khoa học, cở quan chức đầu tư vốn để nghiên cứu thêm nhằm khắc phục điểm hạn chế để mang lại hiệu cao Trang 40 Aerotank - Unitank - Trickling Filters TÀI LIỆU THAM KHẢO Trickling Filters John R Buchanan, Ph.D., P E, Robert W Seabloom, M.S., P.E; Aerobic treatment of wastewater and aerobic treatment units; 2004 Wastewater Technology Fact Sheet Trickling Filters; United States Environmental Protection Agency; 2000 Marcos R Vianna, Giberto C.B de Melo and Marcio R V Neto; Wasteawater treatment in trickling filters using Luffa Cyllindrica as biofilm supporting medium; Engineering and Architeture Faculty, FUMEC University, Brazil; Department of Sanitary and Environmantal Engineering, UFMG University, Brazil; 2012 Margaret Leonard, Wendy Williamson; Biotrasformation of sewage in a trickling filter; 2009 Claudia Gallert and Josef Winter; Bacterial Metabolism in wastewater Treatment systems; 2005 Mayur Milan Kale and Indu Mehrotra; Rapid determination of biochemical oxygen demand; International journal of civil and environmental engineering; 2009 Home aerobic wastewater treatment: an alternative to septic systems; National small flows clearinghouse west Virginia University; 1996 Gabriel Bitton; Wastewater microbiology; Department of environmental egineering Sciences University of Florida, Gainesville, Florida Th.S Lê Anh Tuấn, Giáo trình xử lý nước thải, Trường Đại học Cần Thơ 10 PGS TS Nguyễn Văn Phước, Giáo trình xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM Trang 41 Aerotank - Unitank - Trickling Filters 11 Lâm Minh Triết, Xử lý nước thải đô thị công nghiệp, Tính tốn thiết kế cơng trình, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM 12 T.S Trịnh Xn Lai, Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng 13 PGS T.S Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, NXB Giáo dục 14 Trịnh Thị Thanh, Giáo trình cơng nghệ mơi trường, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004 Trang 42 ... cặn gây nên tắc nghẽn hệ thống lọc c Cấu tạo bể lọc nhỏ giọt Bể lọc sinh học nhỏ giọt đa dạng, gồm loại: lọc sinh học nhỏ giọt quay; biophin nhỏ giọt gồm nửa ống hình trụ bố trí ngang thành hàng... nước (cuối mơ hình) : Φ60, ống hứng nước (đầu mơ hình) : Φ34, ống nhỏ giọt: Φ16, xơ mướp khô Hệ thống xử lý lọc nhỏ giọt cải biến cách thay vật liệu lọc truyền thống lõi mướp (Luffa cyllindrica). .. cơng nghệ môi trường, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2004) Lọc nhỏ giọt lọc với vận tốc nhỏ từ 0,1-0.5 m/h b Vị trí lọc nhỏ giọt hệ thống nước thải Trong sơ đồ công nghệ, vị trí lọc nhỏ giọt thường