Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI------ ĐINH QUANG TRUNGNGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIÀU CHẤT HỮU CƠ TRÊN MƠ HÌNH THIẾT BỊ
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
- -
ĐINH QUANG TRUNG
NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ
XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU CHẤT HỮU CƠ TRÊN MÔ HÌNH THIẾT
BỊ XỬ LÝ KỴ KHÍ TỐC ĐỘ CAO EGSB (Expanded Granular Sudge Bed)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Người hướng dẫn khoa học PGS TS NGUYỄN NGỌC LÂN
HÀ NỘI - 2013
17080940667631a55c556-ceb6-41b2-85cb-860a1565c46d
17080940667634078f121-f90c-4c16-b360-b1e0a4a79bdf
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC……… 2
LỜI CAM ĐOAN 4
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT 4
DANH MỤC CÁC BẢNG 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 7
MỞ ĐẦU 8
1.1 Tổng quan về nước công nghiệp giầu chất hữu cơ của tại Việt Nam 11
1.1.1 Ngành sản xuất bia 11
1.1.2 Ngành sản xuất giấy và bột giấy 12
1.1.4 Ngành chế biến thủy sản 16
1.1.5 Ngành chế biến tinh bột sắn 17
1.2 Hiện trạng sử dụng và hiệu quả xử lí của công nghệ EGSB đang được triển khai trên Thế giới và một số loại hình công nghệ yếm khí xử lí nước thải giầu chất hữu cơ đang áp dụng ở Việt Nam 19
1.2.1 Hiện trạng sử dụng công nghệ EGSB trên thế giới 19
1.2.2 Một số loại hình công nghệ yếm khí xử lý nước thải giầu chất hữu cơ đang áp dụng tại Việt Nam 24
1.2.3 Phân tích so sánh công nghệ EGSB với các công nghệ khác 28
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG THIẾT BỊ XỬ LÝ YẾM KHÍ NƯỚC THẢI GIẦU CHẤT HỮU CƠ 31
2.1 Cơ chế và tác nhân 32
2.1.1 Cơ chế phân giải yếm khí 32
2.1.2 Tác nhân sinh học 37
2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lí yếm khí 38
2.2.1 Ảnh hưởng của pH 38
2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 39
2.2.3 Ảnh hưởng của thành phần cơ chất (tỷ lệ C/N) 39
2.2.4 Ảnh hưởng của các chất kìm hãm 40
2.2.5 Ảnh hưởng của thời gian lưu và tải lượng dòng vào thiết bị yếm khí 41
Trang 32.2.6 Ảnh hưởng của thế oxy hóa khử (hàm lượng H 2 ) trong giai đoạn tạo axetic. 41
CHƯƠNG 3 ĐỐI TƯỢNG, MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43
3.1 Đối tượng nghiên cứu 43
3.2 Mô hình thiết bị nghiên cứu 43
3.3 Phương pháp nghiên cứu 44
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 50
4.1 Tuyển chon, phân lập dạng vi sinh trong công nghệ EGSB 50
4.1.1 Nghiên cứu tuyển chọn, phân lập dạng vi sinh vật sử dụng trong công nghệ EGSB 50
4.1.2 Cơ chế tạo hạt và phương pháp đẩy nhanh quá trình tạo hạt của bùn 60
4.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý trong công nghệ EGSB 66
4.2.1 Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả hoạt động của thiết bị EGSB 66
4.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hoạt động của thiết bị EGSB 69
4.2.3 Nghiên cứu sự phụ thuộc của hiệu suất xử lý vào thời gian lưu thủy lực 71
4.2.4 Ảnh hưởng của COD dòng vào 72
4.2.5 Ảnh hưởng của N-NH 3 75
4.2.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng hồi lưu bùn 76
4.2.7 Ảnh hưởng của dầu mỡ 76
4.2.8 Ảnh hưởng của khả năng chịu sốc do thay đổi đột ngột tải lượng hữu cơ 77
KẾT LUẬN 78
Trang 5DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Trang 7
Hình 4.16
Trang 9chất hữu cơ trên mô hình thiết bị xử lý kỵ khí tốc độ cao EGSB (Expanded Granular Sudge Beg)”
- Phương pháp nghiên cứu
+ u trong và ngoài
+
Trang 10TCVN 5999: 1995 (ISO 5667- tháng 4/2013
6625:2000 và TCVN 6491:1999
Trang 11Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI GIẦU CHẤT HỮU CƠ VÀ
CÁC LOẠI HÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÍ HIỆN NAY 1.1 Tổng quan về nước công nghiệp giầu chất hữu cơ của tại Việt Nam
Trang 12Bảng 2.1 Đặc trưng nước thải sản xuất bia Các chất ô
nhiễm
Đơn vị tính
Mức hiện tại ở
V iệt N am (nước thải chưa xử lý)
Tiêu chuẩn nước thải sau xử lý
Bảng 1.2 Tải lượng các chất ô nhiễm trong nước sản xuất bia
Trang 17Bảng 1.5 Hàm lượng ô nhiễm trung bình của nước thải tại một số loại
h ình chế biến thủy sản Loại hình chế biến Chỉ tiêu đánh giá ô nhiễm
Trang 18Bảng 1.6 Chất lượng nước thải từ ngành chế biến tinh bột sắn
Stt Thông số Đơn vị Quy mô vừa và nhỏ Quy mô lớn
Trang 191.2 Hiện trạng sử dụng và hiệu quả xử l của công nghệ EGSB đang được triển í khai trên Thế giới và một số loại hình công nghệ yếm khí xử lí nước thải giầu chất hữu cơ đang áp dụng ở Việt Na m
1.2.1 Hiện trạng sử dụng công nghệ EGSB trên thế giới
Degremont, Envirochemie, GWE, Grontmij
-
Trang 241.2.2 Một số loại hình công nghệ yếm khí xử lý nước thải giầu chất hữu cơ đang
áp dụng tại Việt Nam
1.2.2.1 Thiết bị yếm khí tiếp xúc
Trang 25b) Ưu nhược điểm
1.2.2.2 Thiết bị yếm khí giả lỏng
a) Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Trang 31Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC DẠNG THIẾT BỊ XỬ LÝ YẾM
KHÍ NƯỚC THẢI GIẦU CHẤT HỮU CƠ
Trang 33) 4 8
Trang 34+ Sự lên men axít lactic
- Lên men axít lactic theo kiểu điển hình
Trang 35+ Sự lên men axít butyric: (cơ chế đơn giản)
+ Sự lên men etanol:
NADH 2 NAD
Trang 36c) Lên men tạo axít axetic
Trang 374 trung tính
a) Tác nhân sinh học của giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ
Trang 38Syntrophobacter wolfei và Syntrophobacter Buswellii opt = 33 ÷
Trang 40a) Các ion kim loại và kim loại nặng
Trang 42trình 2
Trang 43Chương 3 ĐỐI TƯỢNG, MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
lí biogas[3]
Bảng 3.1 Đặc trưng nước thải chế biến tinh bột sắn
Trang 473.3.1.5 Định lượng photpho tổng
Trang 49qCOD = ( ) 1 2
r hd
r hd
V
COD Q V COD Q
c) Hiệu suất thu biogas
biogas =
)(
1000
2
r hd v
biogas
COD COD
V COD Q
Trang 50Chương 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1 Tuyển chon, phân lập dạng vi sinh trong công nghệ EGSB
4.1.1 Nghiên cứu tuyển chọn, phân lập dạng vi sinh vật sử dụng trong công
4.1.1 2 Môi trường nuôi cấy
Trang 51Genetic Analyzer, lò v
4.1.1 4 Phương pháp nghiên cứu
a) Làm giàu và phân lập vi sinh vật sinh metan
- Làm giàu vi sinh vật
kín b
Trang 52- Kiểm tra hình thái tế bào vi khuẩn
* Phương pháp nhuộ m Gram c i ti ả ến như sau :
Trang 538, EDTA 10 c
Trang 54- PCR nhân bản đoạn gen mã hóa cho ARN ribosome 16S
trên gel agarose 1%
- Gắn sản phẩm PCR vào vector p - GEM T
Trang 55s n ph m PCR vào vector p-GEM T g n phm T4- ADN
Trang 56- Đọc trình tự đoạn gen mã hóa cho ARN ribosome 16S
Trang 574.1.1 5 Kết quả nghiên cứu
Trang 58- acid acetic và acid lactic, không sinh CO2
(Gồm các chủng như Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei , Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus GG)
Trang 60-
4.1.2 1 Cơ chế tạo hạt của bùn
methanogen acetogen -
Trang 61ly;
Trang 664.2 Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý trong công nghệ EGSB
Trang 670 20 40 60 80 100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Hieu xuat xu ly COD, %
Hieu qua khi hoa, m 3 biogas/ kgCOD
Trang 68Hình 4.10
Hình 4.11
Trang 70- (Mesophyl) ph opt = 35÷370C:
Methanococus, Methanobacterium, Methanoosarcina
Bảng 4.1 Vi khuẩn metan hóa và điều kiện môi trường
Tên vi khuẩn Nhiệt độ
( 0 C) Cơ chất bị chuyển hóa
4.2.2.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ
Trang 72
0 1 2 3 4 5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
Trang 73khác
Trang 79TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
(2003), Báo cáo khoa học: Đặc điểm sinh học của một số chủng Bacillus và
Lactobacillus có khả năng ứng dụng để xử lý môi trường nuôi tôm, cá,
6 Tôn TỨng dụng hệ thống xử lý kỵ khí tốc độ cao (EGSB) trong
xử lý nước thải dệt nhuộm
Sử dụng chất xúc tác để đẩy nhanh quá trình xử lý kỵ khí
của nước thải dệt nhuộm
Mô hình xử lý kỵ khí tốc độ cao ứng dụng của nó trong
xử lý nước thải
thải dệt nhuộm”
nước thải dệt nhuộm”
Bài giảng môn học hóa sinh và vi sinh
trong công nghệ môi trường,
Trang 80Tiếng Anh
14 Production of hemicelllose and cellulose degrading enzymes
189-201
15
UASB reactor, EJEAFChe ISSN: 1579-4377, pp 1086-1088
16
Environmental Science Published, Beijing
17 Gaojie Li, Zhenjia Zhang (8/2010), Anaerobic Biological Treatment of Alginate
Production Wastewaters in a Pilot- Scale Expended Granular Sludge Bed Reactor Under Moderate to Low Temperatures, pp 725-731
18 Haugland R A., Schelemm D J., Lyons R P III, Sferra P R., Chakrabarty A
-dichlorophenoxyacetic acid and 2,4,5- trichlorophenoxyacetic acid by pure
20 Jules B.van Lier (2008), "High-rate anaerobic wastewater treatment: diversifying from end-of-the pipe treatment to resource-oriented conversion
techniques", Water Science & Technology
Netherlands
22 Kato, M T., Field, J A., Versteeg, P., and Lettinga, G (1994), Biotechnol,
23 Kaijun Wang, Sheng-Shung Cheng, Yu-You Li, Herbert H P Fang, Applications
of Anaerobic Biotechnology in Asia, Hong Kong
pp 1105-1118
Trang 81Conference Egypt 1-3 April 2003
27 N.Boon, M.
L.De Schamphelaire and W.Verstraete
28 performance of a UASB reactor and an anaerobic packed-bed reactor when
29
31 State environmental protection administration of China (2004), Water and
wastewater monitoring and analytical methods, Beijing: China Environmental