Nghiên cứu khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính trong bể Aerotank

ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -1- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn Đề Tài: Nghiên cứu khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính trong bể Aerotank Giáo viên hƣớng dẫn: Phạm Phú Song Toàn Sinh viên thực hiện: Vƣơng Ngọc Tuấn Lớp: 08MT ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -2- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………….7 Mục tiêu đề tài 8 Nhiệm vụ 8 Ý nghĩa thực tế và các vấn đề liên quan 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.1 Giới thiệu chất hoạt động bề mặt……………………………………………9 1.1.1 Định nghĩa 9 1.1.2 Đặc điểm 9 1.2 Sơ lƣợc về lịch sử chất hoạt động bề mặt 10 1.3 Phân loại chất hoạt động bề mặt 10 1.3.1 CHĐBM Anionic 10 1.3.2 CHĐBM Cationic 11 1.3.3 CHĐBM Non-ionic 12 1.3.4 CHĐBM Amphoteric 12 1.3.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất của chất hoạt động bề mặt 15 1.3.6 Ứng dụng 16 1.4 Tính chất cơ bản của chất hoạt động bề mặt 16 1.4.1 Tính thầm ƣớt 16 1.4.2 Khả năng tạo bọt 17 1.4.3 Khả năng hòa tan 17 1.4.4 Khả năng hoạt động bề mặt 17 1.4.5 Khả năng nhũ hóa 18 1.4.6 Điểm Kraft – điểm đục 18 1.4.7 HLB (tính ƣa nƣớc – tính ƣa dầu – cân bằng) 18 1.5 Ảnh hƣởng của chất hoạt động bề mặt tới sức khoẻ và môi trƣờng 18 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -3- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn 1.5.1 SLES 19 1.5.2 LAS 19 1.5.3 ALS 20 1.5.4 Xà Phòng 20 1.6 Các phƣơng pháp xử lý chất hoạt động bề mặt 21 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÙN HOẠT TÍNH 2.1 Bùn hoạt tính 22 2.2 Các sinh vật trong bùn hoạt tính 22 2.3 Cách hình thành bùn hoạt tính 22 2.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính 23 2.5 Hoạt động của vi sinh vật trong nƣớc thải 23 2.6 Động học sinh trƣởng của vi sinh vật 24 2.7 Các thông số cần quan tâm trong quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính 25 CHƢƠNG 3: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Nội dung nghiên cứu 26 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 26 3.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu 26 3.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 26 3.2.3 Mô hình thí nghiệm 27 3.2.4 Tiến trình thí nghiệm 27 3.2.4.1 Xây dựng đƣờng chuẩn 27 3.2.4.2 Cách tiến hành 28 3.2.5 Các thí nghiệm 29 3.3 Phƣơng pháp phân tích 29 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -4- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Xác định hàm lƣợng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm Omo, Surf ,Nƣớc rửa chén Mỹ Hảo 30 4.2 Thí nghiệm 31 4.2.1 Thí nghiệm với mẫu nƣớc thải sinh hoạt 31 4.2.2 Thí nghiệm với mẫu nƣớc thải công nghiệp 32 4.3 Kết quả sau xử lý bằng bùn hoạt tính 33 4.3.1 Nƣớc thải sinh hoạt 33 4.3.2 Nƣớc thải công nghiệp 33 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 35 Kiến nghị 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC Phụ lục 1 37 Phụ lục 2 38 Phụ lục 3 39 Phụ lục 4 40 Phụ lục 5 41 Phụ lục 6 42 ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -5- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn DANH MỤC ĐỒ THỊ Bảng 4.1: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS có trong Omo, Surf, Nƣớc rửa chén Mỹ Hảo Bảng 4.2: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc xử lý của nguồn nƣớc thải sinh hoạt so với tiêu chuẩn. Bảng 4.3: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc xử lý của các nguồn nƣớc thải công nghiệp so với tiêu chuẩn. Bảng 4.4: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS sau xử lý của các nguồn nƣớc thải sinh hoạt so với tiêu chuẩn. Bảng 4.5: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS sau xử lý của các nguồn nƣớc thải công nghiệp so với tiêu chuẩn. Bảng 4.6: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc và sau xử lý của các nguồn nƣớc thải sinh hoạt Bảng 4.7: Biểu đồ thể hiện hàm lƣợng LAS trƣớc và sau xử lý của các nguồn nƣớc thải công nghiệp ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -6- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Động học sinh trƣởng của vi sinh vật Hình 2: Biểu đồ đƣờng chuẩn của LAS Hình 3: Mô hình xử lý trong phòng thí nghiệm ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -7- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHĐBM : Chất hoạt động bề mặt VSV : Vi sinh vật LAS : Lauryl Alkyl Sulfonate SLES : Sodium lauryl ether sulfate hay Sodium Lauryl Sulfate. ABS : Ankyl Benzen Sulfonate. SLS : Sodium lauryl sufate ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -8- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn LỜI MỞ ĐẦU Ở cuộc sống hiện đại, nhu cầu về các chất tẩy rửa ngày càng đƣợc quan tâm và trở thành một nhu cầu không thể thiếu đƣợc đối với con ngƣời. Ở bất kì đâu ,bất kì ai cũng đều sử dụng những sản phẩm nhƣ kem đánh răng, sữa tắm, xà phòng tắm ,xà phòng giặt…Tất cả đã hình thành nên ngành công nghiệp sản xuất các chất tẩy rửa. Nghành công nghiệp này đặt trên việc sử dụng và phát triển các chất hoạt động bề mặt và phụ gia cho các chất hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt không những đƣợc ứng dụng nhiều trong lĩnh vực tẩy rửa mà còn nhiều ứng dụng khác: - Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm cho vải sợi, chất trợ nhuộm - Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp - Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt - Trong ngành in: Chất trợ ngấm và phân tán mực in - Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật - Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đƣờng, tăng cƣờng độ đóng rắn của bê tông - Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan - Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản . Vấn đề đặt ra ở đây là với việc sử dụng chất hoạt động bề mặt rất nhiều nhƣng liệu quá trình xử lý chất hoạt động bề mặt tại các trạm xử lý nƣớc thải là có hoàn toàn và triệt để hay không. Vì vậy tôi thực hiện đề tài “nghiên cứu khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính” với mục đích nghiên cứu khả năng xử lý chất họat động bề mặt Anion của hệ bùn hoạt tính trong bể Aerotank và các thông số tối ƣu vận hành bể aerotank để xử lý chất hoạt động bề mặt đạt hiệu quả nhất. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -9- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn Mục tiêu đề tài - Sử dụng bùn hoạt tính để xử lý chất hoạt động bề mặt. Nhiệm vụ nghiên cứu - Thu thập số liệu và tài liệu liên quan đến đề tài. - Xây dựng mô hình thực nghiệm để xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính. - Vận hành các mô hình thực nghiệm, đƣa ra đƣa mô hình xử lí đạt yêu cầu. - Thành phần ,đặc điểm của bùn hoạt tính. - Một số chất hoạt động bề mặt thƣờng xuất hiện trong nƣớc thải. - Ảnh hƣởng của các các chất hoạt động bề mặt trong nƣớc thải đến môi trƣờng và cuộc sống con ngƣời. - Khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính trong bể Aerotank. - Tính khả thi của đề tài. Ý nghĩa đề tài và các vấn đề liên quan. - Có thể ứng dụng trong các trạm xử lý nƣớc thải của các khu công nghiệp ,các xí nghiệp sản xuất. ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -10- SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 1.1 Giới thiệu sơ lƣợc về chất hoạt động bề mặt 1.1.1 Định nghĩa: - Chất hoạt động bề mặt - CHĐBM (Surfactant, Surface active agent) là chất khi cho vào dung môi có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng. CHĐBM có cấu tạo gồm đầu ƣa nƣớc và một đầu kỵ nƣớc và tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào 2 phần này: + Đầu kỵ nƣớc phải đủ dài, mạch Cacbon từ 8-21, ankyl thuộc mạch ankal, ankle mạch thẳng hay có gắn vòng clo hay benzene… + Đầu ƣa nƣớc phải là nhóm phân cực mạnh nhƣ Cacboxyl (COO-), Hydroxyl(-OH), Amin (-NH 2 ), Sulfat (-OSO 3 )… VD : cơ chế tẩy rửa vết bẩn có chất béo: 1.1.2 Đặc điểm: CHĐBM đƣợc dùng để làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng .Nếu cho nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt động bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa chất hoạt động bề mặt vào trong một chất lỏng thì các Dầu mỡ Dầu mỡ Dung dịch chất tẩy rửa Sợi Sợi Nƣớc Hình 2: CƠ CHẾ TẨY RỬA CÁC VẾT DẦU MỠ [...]... thành công mô hình xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính, khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính đạt hiệu suất lớn và đạt tiêu chuẩn cho phép, cụ thể nhƣ sau: * Hiệu suất xử lý chất hoạt động bề mặt có trong nƣớc thải sinh hoạt đạt từ 78.2%83.68% * Hiệu suất xử lý chất hoạt động bề mặt có trong nƣớc thải công nghiệp đạt từ 89.7%90.04% - Chất lƣợng nƣớc sau xử lý quy chuẩn kỹ thuật... tiêu chảy, nôn bửa,… Viêm đƣờng hô hấp cấp tính 1.6 Các phƣơng pháp xử lý chất hoạt động bề mặt - Để giảm những tác động của chất hoạt động bề mặt anion đến cơ thể của ngƣời sử dụng ngƣời ta cho thêm vào thành phần của chúng những chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính Khi đó sẽ ngăn cản sự hấp thụ của các chất này trên da - Để giảm bớt những chất hoạt động bề mặt cation thì ngƣời ta dùng các cation dạng... về chất lƣợng nƣớc mặt QCVN08:2008/BTNMT Kiến nghị: 1 Kết quả nghiên cứu của đề tài đƣợc sử dụng để xử lý chất hoạt động bề mặt ở những nơi có hàm lƣợng chất hoạt động bề mặt cao và áp dụng vào thực tế tại nhà máy dệt Phong Phú, trạm xử lý nƣớc thải tập trung KCN Hòa Khánh 2 Hƣớng phát triển của đề tài là tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh các thông số vận hành tối ƣu của bể Aerotank để xử lý chất hoạt động. .. đến tính chất của chất hoạt động bề mặt 1.3.5.1 Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao, độ hòa tan của các chất hoạt động bề mặt càng tốt, độ nhớt của các chất bẩn dạng lỏng càng giảm, độ hòa tan của chất bẩn càng lớn, phản ứng trung hòa chất bẩn có tính axit và phản ứng xà phòng hóa chất béo xảy ra càng dễ dàng, làm tăng hiệu suất giặt tẩy Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng làm giảm hoạt tính của một số chất hoạt động. .. hoạt động bề mặt dễ hòa tan, giảm độ bền của hệ nhũ Một số loại vải không thể chịu đƣợc nhiệt độ dung dịch cao Đối với các chất hoạt động bề mặt NI, sự hấp phụ tăng theo nhiệt độ và sau điểm đục, sức căng bề mặt và giao diện của các chất NI có thay đổi 1.3.5.2 Loại phân tử: Sức căng bề mặt hay giao diện phụ thuộc vào loại phân tử cấu thành nên chất hoạt động bề mặt Đối với chất hoạt động bề mặt Anion,... cho bùn hoạt tính khó lắng, trôi theo nƣớc ra khỏi bể lắng + Nếu thiếu P sẽ tạo điều kiện cho vi sinh vật sinh ra dạng sợi làm quá trình lắng chậm và giảm hiệu suất oxi hóa các chất hƣu cơ của bùn hoạt tính - Nồng độ oxi hòa tan trong nƣớc hay là điều kiện hiếu khí - Nồng độ và tuổi của bùn hoạt tính - Các chất gây độc cho vi sinh vật nƣớc hay trong bùn hoạt tính - Nhiệt độ 2.5 Hoạt động của vsv trong. .. cho môi trƣờng, và giảm khả năng gây dị ứng khi xử dụng - Xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -23- CHUƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BÙN HOẠT TÍNH 2.1 Bùn hoạt tính Trong nƣớc thải, sau một thời gian làm quen, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trƣởng, sinh sản và phát triển Nƣớc thải bao giờ cũng có các hạt chất rắn lơ lửng khó lắng... sức căng bề mặt của hai hƣớng dầu – nƣớc sau đó, làm cho hệ nhũ tƣơng dễ dàng ổn định 1.4.6 Điểm Kraft – điểm đục: - Khả năng hòa tan của các chất hoạt động bề mặt anion tăng lên theo nhiệt độ Khả năng hòa tan này tăng trƣởng đột ngột khi tác nhân bề mặt hòa tan đủ để tạo thành Micell Điểm Kraft là điểm mà tại nhiệt độ đó các Micell có thể hòa tan đƣợc - Độ tan của các chất hoạt động bề mặt NI phụ thuộc... không ổn định - Chất lỏng nguyên chất không có khả năng tạo bọt - Hiện tƣợng tạo bọt làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tằng lên - Khả năng tạo bọt và độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo của chính chất đó, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch, độ pH và hàm lƣợng ion Ca2+ Mg2+ trong dung dịch chất tẩy rửa 1.4.3 Khả năng hòa tan: Tình hòa tan phụ thuộc vào các yếu tố: - Bản chất và vị trí của nhóm ƣa nƣớc... các chất bẩn hữu cơ - Nồng độ giới hạn cho phép của các chất độc SVTH: Vƣơng Ngọc Tuấn-Lớp:08MT GVHD: Phạm Phú Song Toàn ĐỒ ÁN TỔNG HỢP -27- CHƢƠNG 3: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Chất hoạt động bề mặt 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu: + Phƣơng pháp lập mô hình + Phƣơng pháp vận hành + Phƣơng pháp lấy mẫu + Phƣơng pháp phân tích + Phƣơng pháp tính . đề tài nghiên cứu khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt của bùn hoạt tính với mục đích nghiên cứu khả năng xử lý chất họat động bề mặt Anion của hệ bùn hoạt tính trong bể Aerotank và các thông. dụng 16 1.4 Tính chất cơ bản của chất hoạt động bề mặt 16 1.4.1 Tính thầm ƣớt 16 1.4.2 Khả năng tạo bọt 17 1.4.3 Khả năng hòa tan 17 1.4.4 Khả năng hoạt động bề mặt 17 1.4.5 Khả năng nhũ hóa. ngƣời. - Khả năng xử lý chất hoạt động bề mặt bằng bùn hoạt tính trong bể Aerotank. - Tính khả thi của đề tài. Ý nghĩa đề tài và các vấn đề liên quan. - Có thể ứng dụng trong các trạm xử lý nƣớc