Nghiên cứu chế tạo mô hình xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học hiếu khícó vật liệu bám dính công suất 08lítngày

Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH TÓM TẮT MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ BÁM DÍNH 2.1 Cơ sở lý thuyết 10 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng 11 2.3 Định nghĩa phương pháp sinh học hiếu khí 11 2.4 Xử lý nước thải phương pháp sinh học sinh trưởng bám dính 12 2.4.1 Sinh trưởng bám dính 12 2.4.2 Các cơng trình hiếu khí xử lý nước thải dựa sở sinh trưởng bám dính vi sinh vật 13 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14 3.1 Chế tạo mơ hình 14 3.1.1 Cấu tạo mô hình 14 3.1.2 Hướng dẫn vận hành 15 3.1.3 Vận hành mơ hình 15 3.2 Khảo sát thông số vận hành đánh giá khả xử lý nước thải dệt nhuộm 19 3.2.1 Phân tích thơng số đầu vào nước thải dệt nhuộm 19 3.2.2 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải dệt nhuộm thí nghiệm lần 20 Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải công nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 3.2.3 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải dệt nhuộm thí nghiệm lần 22 3.2.4 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải dệt nhuộm thí nghiệm lần 24 3.2.5 3.3 rác Đánh giá vận hành mơ hình 26 Khảo sát thông số vận hành đánh giá khả xử lý với nước thải rỉ 26 3.3.1 Phân tích thơng số đầu vào nước thải rỉ rác 26 3.3.2 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải rỉ rác thí nghiệm 27 3.3.3 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải rỉ rác thí nghiệm 31 3.3.4 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải rỉ rác thí nghiệm 34 3.3.5 Đánh giá vận hành mơ hình 38 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC BẢN VẼ 42 Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxi sinh hóa COD Nhu cầu oxi hóa học HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải QCVN 14 : 2008/BTNMT Quy chuẩn nước thải sinh hoạt SS Chất rắn lơ lửng Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các thông số kỹ thuật bể sinh học hiếu khí bám dính 15 Bảng 3: Kết phân tích thơng số đầu vào mẫu nước thải 19 Bảng 4: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình 20 Bảng 5: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình 22 Bảng 6: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình 24 Bảng Kết phân tích thơng số đầu vào mẫu nước thải 26 Bảng 8: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình 27 Bảng 9: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình 31 Bảng 10: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình 34 Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cấu tạo bể sinh học hiếu khí bám dính 14 Hình 2: Bể sinh học hiếu khí bám dính 16 Hình 3: Tạo bọt khí sụt khí bỏ đường vào 16 Hình 4: Biochip bị xáo trộn bật máy thổi khí 17 Hình 5: Biochip ngày thứ 17 Hình 6: Biochip ngày thứ 17 Hình 7: Biochip ngày thứ 18 Hình 8: Nước thải sau xử lý bể bám dính 19 Hình 9: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải dệt nhuộm TN1 20 Hình 10: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm TN1 21 Hình 11: Biểu đồ hiệu xử lý chất rắn lơ lửng nước thải dệt nhuộm TN1 21 Hình 12: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải dệt nhuộm TN2 22 Hình 13: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm TN2 23 Hình 14: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải dệt nhuộm TN2 23 Hình 15: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải dệt nhuộm TN3 24 Hình 16: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm TN3 25 Hình 17: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải dệt nhuộm TN3 25 Hình 18: Biểu đồ hiệu suất xử lý nước thải dệt nhuộm thời gian lưu 10h sau TN 26 Hình 19: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải rỉ rác TN1 28 Hình 20: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải rỉ rác TN1 28 Hình 21: Biểu đồ hiệu xử lý Nitơ nước thải rỉ rác TN1 29 Hình 22: Biểu đồ hiệu xử lý Photpho nước thải rỉ rác TN1 30 Hình 23: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải rỉ rác TN1 30 Hình 24: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải rỉ rác TN2 31 Hình 25: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải rỉ rác TN2 32 Hình 26: Biểu đồ hiệu xử lý Nitơ nước thải rỉ rác TN2 33 Hình 27: Biểu đồ hiệu xử lý Photpho nước thải rỉ rác TN2 33 Hình 28: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải rỉ rác TN2 34 Hình 29: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải rỉ rác TN3 35 Hình 30: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải rỉ rác TN3 36 Hình 31: Biểu đồ hiệu xử lý Nitơ nước thải rỉ rác TN3 36 Hình 32: Biểu đồ hiệu xử lý Photpho nước thải rỉ rác TN3 37 Hình 33: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải rỉ rác TN3 38 Hình 34: Biểu đồ hiệu suất xử lý nước thải rỉ rác thời gian lưu 10h sau TN 38 Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 TÓM TẮT Trong báo cáo này, tác giả sử dụng mơ hình sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính để làm giảm thành phần ô nhiễm nước thải rỉ rác dệt nhuộm, kết thí nghiệm cho thấy mơ hình sinh học hiếu khí bám dính có khả xử lý tốt với hiệu suất xử lý nước thải rỉ rác sau: COD đạt 65,6%; độ màu đạt 60,6%; Nitơ đạt 61,7%; Photpho đạt 63,3%; SS đạt 84,3% Hiệu xử lý nước thải dệt nhuộm sau: COD đạt 60,0%; Độ màu đạt 56,9%; SS đạt 80,1% Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Trước vấn đề môi trường ngày xúc, việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho doanh nghiệp có hàm lượng nước nhiễm chất hữu vô cao vấn đề cấp thiết Một cơng trình đơn vị khơng thể thiếu hệ thống xử lý nước thải cơng trình xử lý sinh học Để thiết kế vận hành cơng trình đơn vị xử lý sinh học hệ thống xử lý nước thải cần phải am hiểu chế hoạt động vi sinh vật, qua mơ hình xử lý sinh học xác định thời gian lưu nước hiệu xử lý COD/BOD phù hợp với loại nước thải việc nghiên cứu, chế tạo mơ hình sinh học hiếu khí bám dính nghiên cứu cần thiết cho việc học tập sinh viên hoạt động nghiên cứu khoa học giảng viên khoa tài nguyên môi trường 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu chế tạo mơ hình sinh học hiếu khí bám dính phục vụ công tác giảng dạy nghiên cứu khoa học sinh viên giảng viên khoa Tài nguyên Môi trường trường Đại học Thủ Dầu Một 1.3 - Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: tạo mơ hình xử lý nước thải, chế tạo lắp đặt từ vật liệu thiết bị mua ngồi nước Phạm vi nghiên cứu: phịng thí nghiệm khoa Tài Nguyên Môi Trường trường Đại học Thủ Dầu Một, từ tháng 09/2015 đến tháng 01/2016 1.4 Phương pháp nghiên cứu Thu thập thông tin, số liệu - Điều tra thu thập thông tin nội nghiệp: Thu thập thơng tin tài liệu, nghiên cứu có liên quan thực trước quan nghiên cứu, quan quản lý chuyên ngành Phương pháp phân tích  Phương pháp phân tích COD: phương pháp đun hồi lưu trắc quang Nguyên tắc: Khi phân hủy mẫu, ion dicromat (Cr2O72-) oxy hóa chất hữu bị khử cromic (Cr3+) Cả hai dạng Cr hấp thụ ánh sáng vùng khả kiến Ở 400nm, ion Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải công nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 dicromat (màu vàng) hấp thụ mạnh, ion cromic (màu xanh) hấp thụ yếu Ngược lại, ion cromic hấp thụ mạnh vùng 600nm ion dicromat không hấp thụ Với mẫu có COD cao (100-900 mgO2/L) – Đo độ hấp thụ quang dung dịch sau phân hủy 600nm (đo Cr3+ gia tăng) Cách tiến hành: Lần lượt đong 2,5ml nước cất (mẫu trắng) nước mẫu vào ống nghiệm, thêm vào 1,5 ml dung dịch phân hủy K2CrO7, cận thận cho vào tiếp 3,5 ml dung dịch H2SO4 Đậy nắp ống nghiệm lắc nhẹ vài lần để trộn mẫu với thuốc thử Đặt ống nghiệm lên máy phá COD, phá mẫu 150oC Sau để nguội đo độ hấp thụ quang bước sóng 600nm Hiệu suất COD tính sau: M M' HM %   100 M Trong đó: HM% : hiệu suất COD M: COD ban đầu nước; M’: COD sau xử lý  Phương pháp phân tích độ màu: Hiệu suất xử lý màu xác định phương pháp đo độ hấp thụ quang phổ Máy UV – VIS quét miền phổ nước dệt nhuộm từ 190 đến 400nm Tại bước sóng mà dung dịch hấp thụ cực đại gọi bước sóng cực đại λmax thể giá trị mật độ quang cực đại Amax Sau xác định λmax, ta xác định mật độ quang trước (At) mật độ quang sau (As) xử lý, từ tính hiệu suất khử màu Bước sóng cực đại đo từ nước thải dệt nhuộm 318nm Hiệu suất khử màu tính theo cơng thức: Hmàu (A giảm) = 𝐀𝐭−𝐀𝐬 𝐀𝐭 100% Trong đó: At mật độ quang dung dịch trước xử lý As mật độ quang dung dịch sau xử lý  Phương pháp phân tích SS: máy đo SS cầm tay PTH 090 phịng thí nghiệm Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 Tổng hợp, xử lý phân tích số liệu - Xử lý kết điều tra sở thống kê tốn học - Phân tích thống kê, đánh giá kết - Tổng hợp, viết báo cáo thuyết minh Phương pháp thống kê, so sánh, đối chiếu số liệu : Dùng phương pháp toán học để tính tốn thực nghiệm dùng phương pháp tin học (phần mềm Excel) để biểu diễn đồ thị nhằm đánh giá hiệu việc ứng dụng chất keo tụ xử lý nước Trang Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ BÁM DÍNH 2.1 Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc phương pháp sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu nước thải có đầy đủ oxy hịa tan nhiệt độ, pH thích hợp Quá trình phân hủy chất hữu Vi sinh vật hiếu khí mơ tả sơ đồ[2]: (CHO)nNS + O2 ^ CO2 + H2O + NH4+ + H2S + Tế bào vi sinh vật+ Trong điều kiện hiếu khí NH4+ H2S bị phân huỷ nhờ q trình Nitrat hóa, sunphat hóa vi sinh vật tự dưỡng[2]: NH4+ + 2O2 ^ NO3- + 2H+ H2O + AH ; H2S + 2O2 ^ SO42- + 2H+ + AH Hoạt động sống vi sinh vật hiếu khí bao gồm q trình dinh dưỡng: Vi sinh vật 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: Vi sinh vật oxi hố phân huỷ chất hữu hồ tan dạng hạt keo phân tán nhỏ thành nước CO2 tạo chất khí khác So với phương pháp kỵ khí phương pháp hiếu khí có ưu điểm hiểu biết trình xử lý đầy đủ Hiệu xử lý cao triệt để hơn, không gây ô nhiễm thứ cấp phương pháp hoá học, hoá lý[3] 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 vận hành cho lượng sục khí tương đối cao Khơng có khả thu hồi lượng Không chịu thay đổi đột ngột tải trọng hữu nguyên liệu khan Sau xử lý sinh lượng bùn dư cao lượng bùn ổn định đòi hỏi chi phí đầu tư để xử lý bùn Xử lý với nước thải có tải trọng khơng cao phương pháp kỵ khí[3] Mơ tả q trình: Thực chất trình phân huỷ chất bẩn hữu phương pháp hiếu khí q trình lên men vi sinh vật điều kiện có oxi sản phẩm CO2, H2O, NO3- SO42- Cũng xử lý kỵ khí, xử lý hiếu khí chất bẩn phức tạp Protein, Tinh bột, Chất béo bị thuỷ phân men ngoại bào cho chất đơn giản Axit amin, Axit béo, Axit hữu cơ, đường đơn… Các chất đơn giản thấm qua màng tế bào bị phân huỷ tiếp tục chuyển hoá thành vật liệu xây dựng tế bào trình hô hấp nội bào cho sản phẩm cuối CO2 H2O Cơ chế trình xử lý hiếu khí gồm giai đoạn[12]: +Giai đoạn 1- Oxy hóa tồn chất hữu có nước thải để đáp ứng nhu cầu lượng tế bào Men CxHyOzN + (x + y/4 + z/3 + %) O2 ^ xCO2 + [(y-3)/2] H2O+ NH3 +Giai đoạn (Quá trình đồng hóa)- Tổng hợp để xây dựng tế bào Men CxHyOzN + NH3 + O2 ^ xCO2 + C5H7NO2 +Giai đoạn (Q trình dị hóa)- Hơ hấp nội bào Trang 10 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016  Hiệu xử lý COD % 64.3 1,400 64.1 65.1 70 COD (mg/l) 1,200 1,200 60 1,000 50 800 40 600 30 COD 431 428 419 400 % COD 20 200 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 19: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải rỉ rác TN1 Biểu đồ 19 thể hiệu xử lý COD mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau Bể sinh học hiếu khí bám dính hàm lượng COD sau thời gian lưu 8h 428 mg/l đạt hiệu suất 64,3%, COD sau thời gian lưu 9h 431 mg/l đạt hiệu suất 64,1% sau thời gian lưu 10h COD giảm 419 mg/l đạt hiệu suất 65,1% Ta có xử lý COD hiệu giảm đến 65,1%  Hiệu xử lý độ màu 900 810 Độ màu (Pt-Co) 800 60.2 60.0 60.6 % 70 60 700 50 600 500 400 324 322 319 300 40 Độ màu 30 % Độ màu 20 200 100 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 20: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải rỉ rác TN1 Trang 28 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 Biểu đồ 20 thể hiệu xử lý độ màu mô hình cơng nghệ sinh học hiếu khí với nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h cho hiệu xử lý độ màu giảm 322 mg/l đạt hiệu suất 60,2%, sau thời gian lưu 9h độ màu giảm cịn 324 mg/l đạt hiệu suất 60% sau 10h lưu độ màu giảm 319 mg/l đạt hiệu suất 60,6% Ta có xử lý độ màu hiệu giảm đến 60,6%  Hiệu xử lý Nitơ 900 856 59.3 800 59.1 60.4 % 70 60 Nitơ (mg/l) 700 50 600 40 500 350 348 400 339 300 30 Tổng N % Tổng N 20 200 100 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 21: Biểu đồ hiệu xử lý Nitơ nước thải rỉ rác TN1 Biểu đồ 21 thể hiệu xử lý Nitơ mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng Nitơ giảm 348 mg/l đạt hiệu suất 59,3%, sau thời gian lưu 9h Ntiơ giảm 350 mg/l, đạt hiệu suất 59,1% sau 10h lưu hàm lượng sau xử lý Nitơ giảm 339 mg/l đạt hiệu suất 60,4% Ta có xử lý Nitơ hiệu giảm đến 60,4%  Hiệu suất xử lý Photpho Trang 29 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 % 5.75 Photpho (mg/l) 70 62.3 61.2 60.0 60 50 40 Tổng P 30 % Tổng P 2.3 2.23 2.17 20 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 22: Biểu đồ hiệu xử lý Photpho nước thải rỉ rác TN1 Biểu đồ 22 thể hiệu xử lý Photpho mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng Photpho giảm cịn 2,3 mg/l đạt hiệu suất 60%, sau thời gian lưu 9h Photpho giảm cịn 2,23 mg/l đạt hiệu suất 61,2% sau 10h lưu Photpho giảm cịn 2,17 mg/l đạt hiệu suất 62,3% Ta có xử lý Photpho hiệu giảm đến 62,3%  Hiệu xử lý SS 250 81.0 80.5 81.9 210 80 200 SS (mg/l) % 90 70 60 150 50 40 100 30 41 50 40 38 SS % SS 20 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 23: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải rỉ rác TN1 Biểu đồ 23 thể hiệu xử lý SS mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng SS giảm cịn 41 mg/l Trang 30 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 đạt hiệu suất 80,5%, cịn sau thời gian lưu 9h SS giảm cịn 40 mg/l đạt hiệu suất 81% sau 10h lưu SS giảm cịn 38 mg/l đạt hiệu suất 81,9% Ta có xử lý SS hiệu giảm đến 81,9% 3.3.3 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải rỉ rác thí nghiệm Bảng 8: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình STT Thơng số Đơn vị Giá trị Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h 6,8 6,5 6,0 pH - COD mgO2/l 1.200 501 489 413 Độ màu Pt-Co 810 395 363 322 Tổng N mg/l 856 342 349 328 Tổng P mg/l 5,75 2,29 2,30 2,11 SS mg/l 210 46 41 33 (Nguồn:Kết phân tích PTN khoa Tài nguyên Môi trường, 19/10/2015-23/10/2015) Thành phần ô nhiễm nước thải giảm đáng kể đặc biệt thí nghiệm thời gian lưu ta có COD giảm cịn 419mg/l; Độ màu giảm 324Pt-Co; Nitơ giảm 339mg/l; Photpho giảm cịn 2,23mg/l; SS giảm cịn 38mg/l, từ cho thấy sở chứng minh công nghệ sinh học hiếu khí bám dính có hiệu xử lý cao  Hiệu xử lý COD 65.6 1,400 1,200 COD (mg/l) 1,200 % 70 59.3 58.3 60 1,000 50 800 40 COD 600 501 489 30 413 400 % COD 20 200 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 24: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải rỉ rác TN2 Trang 31 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 Biểu đồ 24 thể hiệu xử lý COD mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau Bể sinh học hiếu khí bám dính hàm lượng COD sau thời gian lưu 8h 501 mg/l đạt hiệu suất 58,3%, COD sau thời gian lưu 9h 489 mg/l đạt hiệu suất 59,3% sau thời gian lưu 10h COD giảm 413 mg/l đạt hiệu suất 65,6% Ta có xử lý COD hiệu giảm đến 65,6%  Hiệu xử lý độ màu 900 810 60.2 Độ màu (Pt-Co) 800 55.2 51.2 700 % 70 60 50 600 40 500 395 400 363 322 300 30 Độ màu % Độ màu 20 200 100 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 25: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải rỉ rác TN2 Biểu đồ 25 thể hiệu xử lý độ màu mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí với nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h cho hiệu xử lý độ màu giảm 395 mg/l đạt hiệu suất 51,2%, sau thời gian lưu 9h độ màu giảm cịn 363 mg/l đạt hiệu suất 55,2% sau 10h lưu độ màu giảm cịn 322 mg/l đạt hiệu suất 60,2% Ta có xử lý độ màu hiệu giảm đến 60,2% Trang 32 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016  Hiệu xử lý Nitơ 856 900 60.0 800 59.2 61.7 % 70 60 Nitơ (mg/l) 700 50 600 40 500 400 349 342 328 300 30 Tổng N % Tổng N 20 200 10 100 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 26: Biểu đồ hiệu xử lý Nitơ nước thải rỉ rác TN2 Biểu đồ 26 thể hiệu xử lý Nitơ mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng Nitơ giảm 342 mg/l đạt hiệu suất 60%, sau thời gian lưu 9h Ntiơ giảm 349 mg/l, đạt hiệu suất 59,2% sau 10h lưu hàm lượng sau xử lý Nitơ giảm cịn 328 mg/l đạt hiệu suất 61,7% Ta có xử lý Nitơ hiệu giảm đến 61,7%  Hiệu suất xử lý Photpho % Photpho (mg/l) 5.75 60.2 60.0 63.3 70 60 50 40 30 2.3 2.29 2.11 Tổng P % Tổng P 20 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 27: Biểu đồ hiệu xử lý Photpho nước thải rỉ rác TN2 Trang 33 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 Biểu đồ 27 thể hiệu xử lý Photpho mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau sau thời gian lưu 8h hàm lượng Photpho giảm cịn 2,29 mg/l đạt hiệu suất 60,2%, sau thời gian lưu 9h Photpho giảm cịn 2,3 mg/l đạt hiệu suất 60% sau 10h lưu Photpho giảm cịn 2,11 mg/l đạt hiệu suất 63,3% Ta có xử lý Photpho hiệu giảm đến 63,3%  Hiệu xử lý SS 250 210 80.5 78.1 84.3 80 200 SS (mg/l) % 90 70 60 150 50 40 100 30 46 50 41 SS % SS 20 33 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 28: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải rỉ rác TN2 Biểu đồ 28 thể hiệu xử lý SS mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng SS giảm cịn 46 mg/l đạt hiệu suất 78,1%, cịn sau thời gian lưu 9h SS giảm 41 mg/l đạt hiệu suất 80,5% sau 10h lưu SS giảm cịn 33 mg/l đạt hiệu suất 84,3% Ta có xử lý SS hiệu giảm đến 84,3% 3.3.4 Hiệu xử lý sinh học hiếu khí bám dính với nước thải rỉ rác thí nghiệm Bảng 9: Phân tích chất lượng nước thải sau xử lý mơ hình STT Thông số pH COD Độ màu Tổng N Tổng P SS Đơn vị mgO2/l Pt-Co mg/l mg/l mg/l Giá trị Đầu vào 1.200 810 856 5,75 210 Lưu 8h 5,9 430 334 362 2,41 47 Lưu 9h 6,0 427 327 355 2,37 40 Lưu 10h 5,9 417 320 342 2,23 35 (Nguồn:Kết phân tích PTN khoa Tài nguyên Môi trường, 19/10/2015-23/10/2015) Trang 34 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 Thành phần ô nhiễm nước thải giảm đáng kể đặc biệt thí nghiệm thời gian lưu ta có COD giảm cịn 419mg/l; Độ màu giảm 324Pt-Co; Nitơ giảm 339mg/l; Photpho giảm cịn 2,23mg/l; SS giảm cịn 38mg/l, từ cho thấy sở chứng minh công nghệ sinh học hiếu khí bám dính có hiệu xử lý cao  Hiệu xử lý COD 1,400 64.4 64.2 65.3 % 70 1,200 60 1,000 50 COD (mg/l) 1,200 800 40 600 30 430 427 417 400 200 COD % COD 20 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 29: Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải rỉ rác TN3 Biểu đồ 29 thể hiệu xử lý COD mơ hình sinh học hiếu khí bám dính xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau bể hiếu khí bám dính hàm lượng COD sau thời gian lưu 8h 430 mg/l đạt hiệu suất 64,3%, COD sau thời gian lưu 9h 427 mg/l đạt hiệu suất 64,4% sau thời gian lưu 10h COD giảm 417 mg/l đạt hiệu suất 65,3% Ta có xử lý COD hiệu giảm đến 65,3%  Hiệu xử lý độ màu Trang 35 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 900 810 Độ màu (Pt-Co) 800 59.6 58.8 60.5 % 70 60 700 50 600 40 500 400 334 327 320 300 30 Độ màu % Độ màu 20 200 100 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 30: Biểu đồ hiệu xử lý độ màu nước thải rỉ rác TN3 Biểu đồ 30 thể hiệu xử lý độ màu mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí bám dính với nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h cho hiệu xử lý độ màu giảm 334 mg/l đạt hiệu suất 58,8%, sau thời gian lưu 9h độ màu giảm cịn 327mg/l đạt hiệu suất 59,6% sau 10h lưu độ màu giảm 320 mg/l đạt hiệu suất 60,5% Ta có xử lý độ màu hiệu giảm đến 60,5%  Hiệu xử lý Nitơ 900 % 70 856 58.5 57.7 800 60.0 60 Nitơ (mg/l) 700 50 600 40 500 362 400 355 342 300 30 Tổng N % Tổng N 20 200 100 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 31: Biểu đồ hiệu xử lý Nitơ nước thải rỉ rác TN3 Biểu đồ 31 thể hiệu xử lý Nitơ mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng Nitơ giảm 362 Trang 36 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 mg/l đạt hiệu suất 57,7%, sau thời gian lưu 9h Ntiơ giảm 355 mg/l, đạt hiệu suất 58,5% sau 10h lưu hàm lượng sau xử lý Nitơ giảm 342 mg/l đạt hiệu suất 60% Ta có xử lý Nitơ hiệu giảm đến 60%  Hiệu suất xử lý Photpho Photpho (mg/l) 5.75 58.8 58.1 61.2 % 70 60 50 40 2.41 2.37 2.23 30 Tổng P % Tổng P 20 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 32: Biểu đồ hiệu xử lý Photpho nước thải rỉ rác TN3 Biểu đồ 32 thể hiệu xử lý Photpho mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí bám dính xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau sau thời gian lưu 8h hàm lượng Photpho giảm 2,41 mg/l đạt hiệu suất 58,1%, sau thời gian lưu 9h Photpho giảm cịn 2,37 mg/l đạt hiệu suất 58,8% sau 10h lưu Photpho giảm cịn 2,23 mg/l đạt hiệu suất 61,2% Ta có xử lý Photpho hiệu giảm đến 61,2%  Hiệu xử lý SS Trang 37 Nghiên cứu chế tạo mô hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 250 81.0 77.6 210 83.3 80 200 SS (mg/l) % 90 70 60 150 50 SS 40 100 % SS 30 47 50 40 35 20 10 0 Đầu vào Lưu 8h Lưu 9h Lưu 10h Giá trị Hình 33: Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải rỉ rác TN3 Biểu đồ 33 thể hiệu xử lý SS mơ hình cơng nghệ sinh học hiếu khí bám dính xử lý nước thải rỉ rác Kết cho thấy sau thời gian lưu 8h hàm lượng SS giảm cịn 47 mg/l đạt hiệu suất 77,6%, sau thời gian lưu 9h SS giảm cịn 40 mg/l đạt hiệu suất 81% sau 10h lưu SS giảm cịn 35 mg/l đạt hiệu suất 83,3% Ta có xử lý SS hiệu giảm đến 83,3% 3.3.5 Đánh giá vận hành mơ hình 90.0 83.3 81.9 80.0 70.0 65.1 65.3 60.6 60.5 60.4 60.0 62.3 61.2 H% 60.0 TN1 50.0 84.3 40.0 30.0 65.6 60.2 61.7 63.3 Độ màu Tổng N Tổng P TN2 TN3 20.0 10.0 0.0 COD SS Hình 34: Biểu đồ hiệu suất xử lý nước thải rỉ rác thời gian lưu 10h sau TN Từ biểu đồ 34 ta có hiệu suất xử lý COD cao đạt 65,6%; hiệu suất xử lý độ màu đạt 60,6%; hiệu suất xử lý Nitơ đạt 61,7%; hiệu suất xử lý Photpho đạt 63,3%; hiệu suất xử lý Trang 38 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 SS đạt 84,3% Với kết cho thấy bể sinh học hiếu khí bám dính có khả xử lý tốt loại nước thải khác Trang 39 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận Mơ hình sinh học hiếu khí bám dính vận hành với nhiều loại nước thải khác nhau, báo cáo tiến hành nghiên cứu với nước thải dệt nhuộm rỉ rác, kết cho hiệu suất xử lý tốt Sau thí nghiệm với nước thải rỉ rác cho hiệu xử lý COD cao đạt 65,6%; hiệu suất xử lý độ màu đạt 60,6%; hiệu suất xử lý Nitơ đạt 61,7%; hiệu suất xử lý Photpho đạt 63,3%; hiệu suất xử lý SS đạt 84,3% Sau thí nghiệm với nước thải dệt nhuộm cho hiệu xử lý COD cao đạt 60,0%; hiệu suất xử lý Độ màu đạt 56,9%; hiệu suất xử lý SS đạt 80,1% Kiến nghị Thời gian tồn giá thể Biochip nước thải thí nghiệm chưa lâu nên chưa biết áp dụng thực tế giá thể thay đổi Việc tìm hiểu cách thức làm cho Biochip xử lý lâu hơn, hiệu nghiên cứu hữu ích khác Mơ hình vận hành cịn thiếu quy trình cơng nghệ đảm bảo q trình vận hành mang lại hiệu suất xử lý cao ổn định như: thiết bị tự động điều khiển hóa chất ổn định, bồn than hoạt tính, mương khử trùng, q trình xử lý bùn cần thiết kế hồn chỉnh nâng cao hiệu suất xử lý cho toàn quy trình Trang 40 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu nước [1] Nguyễn Ngọc Dung (2010) Giáo trình Xử lý nước cấp NXB xây dựng Hà Nội [2] Phạm Anh Đức (2010) Giáo trình công nghệ môi trường, trường Đại học Tôn Đức Thắng [3] Đặng Hạ, ThS Đào Vĩnh Lộc, Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt công nghệ SWIM-BED, Trường Đại học Yersin Đà Lạt [4] TS Trịnh Xuân Lai, (2011) Xử lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, NXB Xây Dựng [5] Bùi Thị Tuyết Loan, (2013) Nghiên cứu phương pháp xử lý nước thải công nghiệp in, Luận văn tiến sĩ, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [6] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2009) Giáo Trình Cơng Nghệ Xử Lý Nước Thải, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [7] PGS.TS Lương Đức Phẩm, (2009) Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, NXB Giáo dục Việt Nam [8] PGS TS Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thanh Phượng, (2010) Giáo trình Kỹ thuật xử lý Chất thải công nghiệp, NXB Xây Dựng [9] Nguyễn Thị Thu Thủy, (2000) Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật Tài liệu nước [10] Almeida M.C., Butler D and Friedler E (2000) At source domestic wastewater quality Urban Water 1, 49–55 [11] Jia-Qian Jiang and Nigel J.D.Graham (2003) Development of optimal PolyAlumino-Iron Sulphate Coagulant, Jounal of Environmental Engineering, Vol 10, No 2, pp 21-26 [12] Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering, Treatment and Resuse, Fourth Edition, McGraw-Hill, New York, USA [13] Navarro P., J.Sarasa, D.Slerra, S.Esteban and J.L.Ovelleiro (2005) Degradation of wine industry wastewater by photocatalytic advanced oxidation, Water Science and Technology, Vol 51, No 1, pp 113-120 Trang 41 Nghiên cứu chế tạo mơ hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học 2016 PHỤ LỤC BẢN VẼ Trang 42 Nghiên cứu chế tạo mô hình xử lý nước thải cơng nghệ sinh học hiếu khí có vật liệu bám dính cơng suất 08lít/ngày