Mục lục Mục lục ....................................................................................................................................................................2 1. Đặt vấn đề .......................................................................................................................................................3 2. Cơ sở lý thuyết QTXLNT hiếu khí .........................................................................................................................3 3. Mục tiêu thí nghiệm............................................................................................................................................3 4. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm...................................................................................................................4 4.1. Vật liệu thí nghiệm .......................................................................................................................................4 4.2. Mô hình thí nghiệm......................................................................................................................................4 4.3. Phương pháp thí nghiệm..............................................................................................................................5 4.3.1. Phương pháp thí nghiệm theo mẻ ........................................................................................................5 4.3.2. Thí nghiệm liên tục với dòng vào tự pha...............................................................................................6 4.3.3. Thí nghiệm liên tục với nước sông Sét (đường Trần Đại Nghĩa kéo dài)...............................................6 4.4. Phương pháp phân tích................................................................................................................................6 4.4.1. Phân tích COD........................................................................................................................................6 4.4.2. Phân tích MLSS (và MLVSS) ...................................................................................................................7 4.4.3. Đo các chỉ số khác..................................................................................................................................7 5. Kết quả thí nghiệm và thảo luận .........................................................................................................................8 5.1. Thí nghiệm theo mẻ .....................................................................................................................................8 5.2. Thí nghiệm liên tục với nước thải tự pha...................................................................................................10 5.3. Thí nghiệm với nước thải sông Sét.............................................................................................................11 6. Kết luận..............................................................................................................................................................14 Báo cáo Thí nghiệm XLCT2 - Lê Văn Dương – 20150749- Lớp KTMT02 K60 3 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường ĐHBKHN - Tel: 0248681686 - Fax: 0248693551 1. Đặt vấn đề Nước thải từ sông Sét chủ yếu là thành phần nước thải sinh hoạt của các hộ dân sống gần khu vực sông, chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường, gây mùi và mất mỹ quan đô thị. Để giải quyết vấn đề đó phương pháp xử lý sinh học là một trong những phương pháp hữu hiệu để xử lý nguồn gây ô nhiễm 2. Cơ sở lý thuyết QTXLNT hiếu khí - Quy trình sinh học trong nước thải: + Chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan, dễ phân hủy sinh học nhờ hoạt động của vi khuẩn; + Hấp thụ và kết tụ cặn lơ lửng và chất keo vào bông bùn sinh học; + Chuyển hóa các chất dinh dưỡng như N, P. - Thuyết minh quy trình: Quá trình oxy hóa sinh học hiếu khí là quá trình được thực hiện bởi các vi sinh vật trong điều kiện cung cấp đủ oxy. Các hiện tượng xảy ra trong quá trình là: + Tổng hợp tế bào; + Duy trì hoạt động sống của tế bào; + Sinh trưởng, sinh sản, tích lũy chất dinh dưỡng, bài tiết sản phẩm. Cơ chế phản ứng được trình bày theo sơ đồ sau: Chất hữu cơ + O2 + NH3 => tế bào mới + CO2 + H2O Tế bào + O2 => CO2 + H2O + NH3 Tế bào mới( bùn hoặc sinh khối) cần được tách ra khỏi dòng sau khi xử lý, thường bằng bể lắng thứ cấp. Trong bài này, bùn được tách bằng quá trình lắng trọng lực trong các thời gian khác nhau. 3. Mục tiêu thí nghiệm - Làm quen với công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí, áp dụng kiến thức đã học để thực hành đối với thực tế xử lý nước thải ( nước thải Sông Sét) - Đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ và khả năng tách các chất lơ lửng qua các điều kiện vận hành khác nhau, từ gián đoạn đến liên tục với nước thải tự pha và cuối cùng là nước thải thực tế (sông Sét). - Xem xét đánh giá sự phát triển của bùn, vi sinh vật trong hệ thống. Báo cáo Thí nghiệm XLCT2 - Lê Văn Dương – 20150749- Lớp KTMT02 K60 4 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường ĐHBKHN - Tel: 0248681686 - Fax: 0248693551 4. Vật liệu và phương pháp thí nghiệm 4.1. Vật liệu thí nghiệm - Để đánh giá hiệu quả quá trình và so sánh điều kiện làm việc qua 3 tuần thí nghiệm điều kiện thí nghiệm được thay đổi như sau Bảng 1. Các thông số vận hành qua các tuần Tuần 1 (26/11/2019) 2 (3/12/2019) 3 (10/12/2019) Điều kiện Theo mẻ Liên tục Liên tục Lưu lượng (l/h) 0 7.5 7.5 Dinh dưỡng Tự pha Tự pha Nước sông Sét COD (mg/l) 1000 1000 - Tỉ lệ C/N/P 100/5/1 100/5/1 - Tuần hoàn bùn Không Có Có - Cách pha dung dịch COD: Chọn COD làm việc 1000mg/l (tỉ lệ C/N/P=100/5/1) + Tuần 1: Dung tích bể sục khí 30 lít => lượng COD cần cho vào 30000 mg đường, Tuy nhiên dung dịch đường chuẩn bị sẵn ban đầu có nồng độ 300g/l = 300000 mg/l Vậy thể tích dung dịch đường cần là: 30000 300000 = 0.1
Trang 1VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
BÁO CÁO Xử lý chất thải II
Phần hiếu khí Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Kiêm Thủy
Trang 24.3.1 Phương pháp thí nghiệm theo mẻ 5
4.3.2 Thí nghiệm liên tục với dòng vào tự pha 6
4.3.3 Thí nghiệm liên tục với nước sông Sét (đường Trần Đại Nghĩa kéo dài) 6
5.2 Thí nghiệm liên tục với nước thải tự pha 10
5.3 Thí nghiệm với nước thải sông Sét 11
6 Kết luận 14
Trang 31 Đặt vấn đề
Nước thải từ sông Sét chủ yếu là thành phần nước thải sinh hoạt của các hộ dân sống gần khu vực sông, chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trường, gây mùi và mất mỹ quan đô thị
Để giải quyết vấn đề đó phương pháp xử lý sinh học là một trong những phương pháp hữu hiệu để xử lý nguồn gây ô nhiễm
2 Cơ sở lý thuyết QTXLNT hiếu khí
- Quy trình sinh học trong nước thải:
+ Chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan, dễ phân hủy sinh học nhờ hoạt động của vi khuẩn; + Hấp thụ và kết tụ cặn lơ lửng và chất keo vào bông bùn sinh học;
+ Chuyển hóa các chất dinh dưỡng như N, P
- Thuyết minh quy trình:
Quá trình oxy hóa sinh học hiếu khí là quá trình được thực hiện bởi các vi sinh vật trong điều kiện cung cấp đủ oxy Các hiện tượng xảy ra trong quá trình là:
+ Tổng hợp tế bào;
+ Duy trì hoạt động sống của tế bào;
+ Sinh trưởng, sinh sản, tích lũy chất dinh dưỡng, bài tiết sản phẩm Cơ chế phản ứng được trình bày theo sơ đồ sau:
Chất hữu cơ + O2 + NH3 => tế bào mới + CO2 + H2O Tế bào + O2 => CO2 + H2O + NH3
Tế bào mới( bùn hoặc sinh khối) cần được tách ra khỏi dòng sau khi xử lý, thường bằng bể lắng thứ cấp Trong bài này, bùn được tách bằng quá trình lắng trọng lực trong các thời gian khác nhau
- Xem xét đánh giá sự phát triển của bùn, vi sinh vật trong hệ thống
Trang 44 Vật liệu và phương pháp thí nghiệm
- Cách pha dung dịch COD: Chọn COD làm việc 1000mg/l (tỉ lệ C/N/P=100/5/1)
Tương tự với hàm lượng dinh dưỡng ban đầu N (30mg/l) và P (6mg/l) ta cần một thể tích
50ml đối với từng chất để đảm bảo tỉ lệ C/N/P đúng theo điều kiện đã chọn
+ Tuần 2:
Dinh dưỡng được pha vào bình chứa lớn có thể tích nước 50 lít trước khi được cho vào bể sục
khí, vì vậy để COD = 1000 mg/l lượng dung dịch đường thêm vào V = 170 ml và lương N,P cho vào là V = 85 ml
+ Tuần 3: Lấy nước từ sông Sét 4.2 Mô hình thí nghiệm
- Sơ đồ hệ thống:
Trang 5Hình 1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải hiếu khí
(1) Vị trí lấy mẫu bể sục khí (2) Vị trí lấy mẫu bể lắng
(3) Vị trí lấy mẫu dung dịch dinh dưỡng đầu vào (tuần2)
- Mô tả thiết bị hệ thống:
Hệ thống gồm thiết bị chính là bể sục khí hình trụ với thể tích 30l có trang bị hệ thống sục khí các van xả và van lấy nước đầu ra ở bể sục khí không khí được cấp vào đáy bể sục và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ được xảy ra Nước thải đầu ra được chảy sang bể lắng hình trụ có đáy hình nón với thể tích 60 lít ở đây xảy ra quá trình lắng của nước thải sau khi sục khí, nước thải sau lắng được chảy tràn ra ngoài bằng van xả, lượng bùn cặn được tuần hoàn lại qua đường ống ở trung tâm bể lắng Bên cạnh đó còn có một thùng chứa nước thải đầu vào cho nước thải vào bể sục với thể tích lớn và hệ thống bảng điều khiển thiết bị
4.3 Phương pháp thí nghiệm
4.3.1 Phương pháp thí nghiệm theo mẻ
Chuẩn bị: bể sục khí theo mẻ, thể tích nước + bùn khoảng 30lít, dung dịch dinh dưỡng tự pha với COD = 1000 mg/l, (cách pha như trên, tỉ lệ C/N/P = 100/5/1) đổ dung dịch dinh dưỡng vào bể sục khí và chạy thiết bị cho sục khí vào bể
Tiến hành lấy mẫu phân tích: COD, SVI, MLSS, MLVSS, DO, pH tại các mốc thới gian t lần lượt là: 0, 15, 30, 60, 90, 120, 180, 240 phút Bắt đầu tính thời gian từ lúc bắt đầu cho dinh dưỡng vào bể sục (t = 0 lúc 7h00)
Trang 64.3.2 Thí nghiệm liên tục với dòng vào tự pha
Chuẩn bị bể sục, bể lắng và bể chứa dinh dưỡng đầu vào Dinh dưỡng tự pha với COD = 1000 mg/l, (cách pha như trên, tỉ lệ C/N/P = 100/5/1)
Điều chỉnh lưu lượng dung dịch dinh dưỡng cấp cho bể sục khí sao cho gần giá trị 7.5l/phút (đảm bảo thời gian lưu của nước thải tự pha là 4h)
Lượng bùn lắng ở bể lắng được tuần hoàn quay lại bể lắng bằng cách bật bơm sục khí qua ống trung tâm của bể lắng sao cho lượng bùn được tuần hoàn gần như hoàn toàn Phần nước sau lăng được hứng vào xô
Tiến hành lấy mẫu phân tích: COD dung dịch đầu vào tại t = 0 và các mẫu COD trong bể, COD bể lắng, Chỉ số SVI, MLSS, pH, DO Tại các thời gian t là: 0, 60, 120, 180, 240 phút kể từ khi cho dung dịch dinh dưỡng đầu vào
4.3.3 Thí nghiệm liên tục với nước sông Sét (đường Trần Đại Nghĩa kéo dài)
Chuẩn bị bể sục, bể lắng và thùng chứa nước thải từ sông Sét Nước thải lấy từ sông Sét được cho vào 2 can 20 lít
Điều chỉnh lưu lượng sao cho nước thải thực tế sông Sét vào bể sục khí gần giá trị 7.5l/phút (đảm bảo thời gian lưu của nước thải tự pha là 4h)
Lượng bùn lắng ở bể lắng được tuần hoàn quay lại bể lắng bằng cách bật bơm sục khí qua ống trung tâm của bể lắng sao cho lượng bùn được tuần hoàn gần như hoàn toàn Phần nước sau lăng được hứng vào xô
Tiến hành lấy mẫu phân tích: COD dung dịch đầu vào tại t = 0 và các mẫu COD trong bể, COD bể lắng, Chỉ số SVI, MLSS, pH, DO Tại các thời gian t là: 0, 60, 120, 180, 240 phút kể từ khi cho dung dịch dinh dưỡng đầu vào
Trang 7- Đưa lên bếp nung ở nhiệt độ 150 ℃ trong thời gian 2h;
- Lấy ống nghiệm ra và để nguội (có thể ngâm các ống nghiệm trong nước mát) đến nhiệt độ phòng;
- Chuyển mẫu qua bình tam giác + thêm chỉ thị Feroin;
- Chuẩn độ bằng dung dịch FAS 0.025N đến dung dịch đổi màu sàng màu đỏ gạch, ghi thể tích FAS tiêu tốn
COD mẫu được tính bằng:
𝐶𝑂𝐷 = (𝑉1−𝑉2)×8000×𝐶0×𝑓
Trong đó V1 là thể tích FAS tốn cho mẫu trắng, ml;
V2 là thể tích FAS tiêu tốn cho mẫu phân tích, ml; C0 là nồng độ FAS (C0 = 0.025N);
- Lọc lấy phần rắn bằng giấy lọc 0.45µm có sử dụng máy hút chân không tăng tốc độ lọc; - Đem sấy khô ở 105℃ đến khối lượng không đổi (Đối với MLVSS đem nung ở nhiệt độ 550℃ trong thời gian 15phút);
- Cân khối lượng giấy lọc chứa mẫu đã sấy; - Hàm lượng MLSS được tính như sau
𝑀𝐿𝑆𝑆 = 𝑚2−𝑚1
𝑉 , mg/l trong đó m1 khối lượng giấy lọc, mg ;
m2 khối lượng giấy lọc có mẫu phân tích đã sấy, mg; V là thể tích mẫu lọc, ml
Trang 8trong đó SVI là chỉ số thế tích lắng của bùn 𝑚𝑙𝑔𝑀𝐿𝑆𝑆; Vl thể tích bùn lắng trong 30 phút, ml/l; MLSS hàm lượng bùn hoạt tính, mg/l - pH, DO đo bằng thiết bị đo chuyên dụng
5 Kết quả thí nghiệm và thảo luận
5.1 Thí nghiệm theo mẻ
• Điều kiện vận hành (DO, nhiệt độ, pH)
Biểu đồ 1 Biến động DO tuần 1
➢ Nhận xét:
Giá trị DO nằm trong khoảng 4.8-5.2 mg/l đảm bảo quá trình diễn ra trong bể là quá trình hiếu khí Giá trị DO không biến động nhiều chứng tỏ quá trình cấp khí vào bể được ổn định, lượng oxy cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ là đủ để hiệu suất đảm bảo
• Biến động COD và sự tăng trưởng của bùn
Biểu đồ 2 Biến động COD và MLSS tuần 1
Trang 9➢ Nhận xét:
COD theo thời gian giảm, chứng tỏ hiệu quả xử lý của vi sinh vật hiếu khí
Tuy nhiên 30 phút đầu gần như không thay đổi nhiều có thể do nguyên nhân lượng bùn hoạt tính từ nhóm thí nghiệm hôm trước với điều kiện vận hành khác và dinh dưỡng khác nên cần thời gian cho sinh vật thích nghi và phát triển để tăng hiệu suất loại bỏ COD
MLSS có xu hướng tăng do sự phát triển của vi sinh vật (VSV), khi tiêu thụ lương chất hữu cơ trong môi trường làm tăng sinh khối
• SVI
Biểu đồ 3 Biến động SVI tuần 1
Chỉ số lắng của bùn có xu hướng giảm nhẹ tuy nhiên ổn định quanh giá trị 100 (l/g)
• Tỉ số F/M
Biểu đồ 4 Biến động COD/MLSS (F/M)
Thời gian (phút) Biến động SVI tuần 1
Trang 105.2 Thí nghiệm liên tục với nước thải tự pha • Hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ
Biểu đồ 5 Biến động COD bể sục và bể lắng tuần 2
COD bể lắng tăng nhẹ do ban đầu không phải tiếp nhận lượng chất hữu cơ từ bể sục khí sang, sau đó tăng nhẹ do lượng dư sau quá trình tự phân hủy của chất hữu cơ bên bể lắng
• Hàm lượng DO trong bể lắng:
Trang 11➢ Nhận xét:
DO ở bể lắng biến động ở giá trị thấp (<2) chứng tỏ ở đây cũng xảy ra quá trình ôxy hóa chất hữu cơ còn lại sau khi quá trình sục xảy ra Bên cạnh đó còn xảy ra quá trình sử dụng oxy của Nitrat, làm giảm một phần lượng N,P trong nước thải của vi sinh vật thiếu khí
• Chỉ số lắng của bùn SVI, biến động MLSS
5.3 Thí nghiệm với nước thải sông Sét • Hiệu suất xử lý COD
Thời gian (phút) Biến động chỉ số SVI
Trang 13➢ Nhận xét: Nhìn chung MLSS trong bể tăng, do sự phát triển của vi sinh vật, Chứng minh
hoàn toàn có thể sử dụng phương pháp sinh học hiếu khí để nâng cao chất lương nước sông bằng cách loại bỏ các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy
Thời gian (phút) Biến động SVI
Trang 14- Qua 3 bài thí nghiệm cho thấy sự khác nhau của các chỉ tiêu vận hành khi thay đổi các điều kiện:
+ Bài 1: cho thấy đường cong sử dụng chất hữu cơ và sự phát triển của vi sinh vật là đối lập nhau, bên canh đó cũng cho thấy độ trễ (sự tích nghi giai đoạn đầu của VSV) khi cho dinh dưỡng mới
+ Bài 2: cho thấy biến động COD, MLSS khi cho dinh dưỡng liên tục với lưu lượng nhất định, ở đây quá trình tích nghi của vi sinh vật xảy ra nhanh hơn bằng chứng là độ dốc của đường cong COD theo thời gian Bên cạnh đó cũng chỉ ra tác dụng của bể lắng, vừa có tác dụng lắng tuần hoàn một phần bùn mà còn có khả năng loại bỏ một phần chất hữu cơ (COD giảm so với COD bể sục khí) ở trạng thái thiếu khí (DO<1)
+ Bài 3: hiệu quả xử lý của hệ thống khi áp dụng đối vơi nước thải thực tế không được kiểm soát thành phần và nồng độ chất so với khi sử dụng nước thải tự pha và được kiểm soát Cho thấy các vấn đề cần khắc phục, quan tâm khi áp dụng các phương các phương pháp hiếu khí cho các loại nước thải khác nhau
- Qua các buổi thí nghiệm cũng cho em hiểu biết hơn về phương pháp, cách vận hành và cách xử lý sự cố về các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí