Nghiên cứu hiệu quả thu hồi khí biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn quy mô hộ gia đình tại tỉnh bình định

Nghiên cứu hiệu quả thu hồi khí biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn quy mô hộ gia đình tại tỉnh bình định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN oOo - TRƯƠNG THỊ HIỀN NHU LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ THU HỒI KHÍ BIOGAS TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ : 60.85.06 TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 18 THÁNG 11 NĂM 2011 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -oOo - Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Phước TS Trịnh Bảo Sơn Cán chấm nhận xét 1: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN Ngày tháng năm 2011 (Tài liệu tham khảo thư viện Viện Môi trường Tài Nguyên) ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc - oOo NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên : Trương Thị Hiền Nhu Ngày, tháng, năm sinh : 03/04/1979 Chun ngành : Cơng nghệ mơi trường Khóa : K20 Phái : Nữ Nơi sinh :Bình Định I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HIỆU THU HỒI BIOGAS TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Khảo sát tình hình sản xuất trạng ô nhiễm nước thải chế biến tinh bột sắn hộ sản xuất địa bàn xã Hoài hảo, Hồi Nhơn, Bình Định - Nghiên cứu hiệu thu hồi biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn túi nylon III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :12 tháng 05 năm 2011 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :12 tháng 11 năm 2011 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Nguyễn Văn Phước TS Trịnh Bảo Sơn VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT Cán phản biện Cán phản biện Đề cương Luận văn Cao học thông qua Hội Đồng Chuyên Ngành Ngày 24 tháng 03 năm 2011 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH PHỊNG CHUN MƠN CHỦ NHIỆM NGÀNH Lời Cảm Ơn Đầu tiên, xin cảm ơn đến tất Thầy Cô Viện Tài nguyên – Môi trường tận tình truyền đạt kiến thức khoa học kinh nghiệm cho em suốt trình học Em xin chân thành cảm ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Phước thầy Trịnh Bảo Sơn tận tình hướng dẫn suốt trình thực luận văn Và xin cảm ơn Cô Nguyễn Thị Thanh Phượng anh Nguyễn Việt Cường bỏ thời gian quý báu dẫn cho em Xin gửi lời cảm ơn đến Phịng quan trắc phân tích – Trung tâm Quan trắc mơi trường, hộ gia đình anh Hiếu – Gia đình chế biến tinh bột sắn Hịai Hảo, Hồi Nhơn, Bình Định giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm phân tích lấy nước thải thời gian qua Cuối xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp, quan gia đình hỗ trợ động viên tơi suốt q trình học thực luận văn Tác giả Trương Thị Hiền Nhu TĨM TẮT Khoai mì trồng phát triển tương lai đáp ứng nhu cầu lương thực lượng khuyến khích phát triển mạnh giới Ở Việt Nam trọng phát triển tỉnh thành, địa phương có mơi trường thổ nhưỡng phù hợp, mạnh nhân lực thương mại Tuy nhiên, nước thải sản xuất chế biến củ mì có mức độ ô nhiễm cao tiêu SS, COD, BOD5 mùi, chưa quan tâm xử lý nên ảnh hưởng đến môi trường Xử lý nước thải tinh bột khoai mì làng nghề Hồi Hảo đề xuất công nghệ sinh học kỵ khí kết hợp hiếu khí tận dụng hồ sinh học tự nhiên để khử COD kết hợp ni động thực vật thủy sinh với chi phí đầu tư vận hành thấp nhất, phù hợp điều kiện sở sản xuất Kết nghiên cứu hiệu thu hồi biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn quy mơ hộ gia đình Bình Định cho thấy, hiệu xử lý cao: Nước thải sau qua túi biogas khử 92% ~ 97 % COD, từ nồng độ 5275 - 25400 mg/l với thời gian lưu nước từ – 24 ngày, COD giản xuống 100mg/l pH đầu đạt 6,77,3 hiệu thu hồi CH4 từ 0,23 - 0,27/kgCOD Với kết nghiên cứu nước thải tiếp tục xử lý hiếu khí để giảm tiếp COD với hiệu suất 80 – 90 % Cuối hồ sinh học để xử lý triệt để chất ô nhiễm cho nước đạt tiêu chuẩn B ABSTRACT Cassava is developing now and in the future to meet demand for food and energy, are being encouraged to thrive all the world In Vietnam, Cassava development focus for the provinces, local has environment suitable soil, has strengths in human resources and trade However, the wastewater produced by processing cassava tubers had high levels of contamination as the SS, COD, BOD and smell, but not interested in treatment, this cause affect on the environment Wastewater cassava treatment in villages as the Hoài Hảo proposed by combined anaerobic and aerobic biotechnology, utilize Habitat Lake for reducing COD and can combine farming aquatic animals and plants with lowest investment cost and operating conditions of the relevant production facilities Research results effectively recover biogas from waste water cassava treatment in villages as the Hoài Hảo in Binh Dinh showed that effective treatment is high: Wastewater biogashad after the last bag was reduced ~ 97% COD from 5275 - 25400 mg/l, day with hydraulic retention time (HRT) = - 24 day down to 1000mg/l Output reaches pH 6.7 to 7.3 and effective recovery of CH4 0,23 - 0.27m3/kgCOD With results such as the waste water treatment continues to aerobic the COD reduce to the performance is 80-90% Finally the Habitat Lake treatment for contamination for the Viet Nam Standard B MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU .xi DANH MỤC HÌNH xiii xvii MỞ ĐẦU 18 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 23 1.1.1 Cấu tạo, thành phần củ mì 23 1.1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bột mì 26 1.1.3 Các nguồn chất thải từ trình sản xuất bột mì .28 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng nước có liên quan đến đề tài 31 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng ngồi nước có liên quan đến đề tài 34 1.3.1 Công nghệ sản xuất .35 1.3.2 Thành phần tính chất nước thải 40 1.3.3 Xác định lưu lượng nước thải .42 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP, CƠ SỞ LỰA CHỌN MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44 2.1.1 Cơ sở lý thuyết 45 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy kị khí sinh metan 51 2.2.1 Khái niệm 53 2.2.2 Bản chất q trình phân hủy kỵ khí sinh biogas 53 2.2.3 Công nghệ túi biogas 54 2.3.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp nghiên cứu 60 2.3.2 Cơ sở lựa chọn mơ hình 60 2.3.3 Mục tiêu nước thải đầu 61 CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 62 3.1.1 Mơ hình tĩnh .62 3.1.2 Mơ hình động .63 3.2.1 Mô hình tĩnh .65 3.2.2 Mơ hình động .65 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 67 4.1.1 Mơ hình xác định CH4 67 67 67 67 67 68 68 69 69 69 69 4.1.2 Mơ hình động .75 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ .83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC .87 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT COD : Chemical oxygen demand (nhu cầu oxyhoas học) BOD : Biochemical oxygen demand (nhu cầu oxy sinh hóa) UASB : Up -flow anaerobic sludge blanket (Bể phân hủy bùn kị khí dòng chảy ngược) HRT : Hydraulic retention time (Thời gian lưu nước) SRT : Sludge retention time (Thời gian lưu bùn) VFA : Volatile fatty acid (axits béo bay hơi) ABR : Anaerobic Baffle Reactor (Bể phân hủy kỵ khí có vách ngăn) TS : Total solid (Tổng chất rắn) VS : Volatile solid (Chất rắn bay hơi) VSS : Volatile suspended solid (Chất rắn lơ lửng bay hơi) MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid CIAGAS: Covered In-Ground Anaerobic Reactor 68 Hình 4.5: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng độ 6720mg/l Hình 4.6: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 6720mg/l Nhận xét Ở dãy thí nghiệm nồng độ COD khoảng 6000mg/l, với hàm lượng bùn khác SS từ 6,3g/l đến 20,9g/l Kết khảo sát theo thời gian nồng độ cho thấy: - Hiệu khử COD lần thí nghiệm không ổn định thời gian kéo dài đến 14 ngày, nồng độ COD lại dao động 80 – 233mg/l Hàm lượng khí CH4 sinh lần thí nghiệm khơng ổn định lượng khí thu từ 229 – 261 ml 14 ngày tương đương 0,19 – 0,218m3CH4/kgCOD - Đến lần thí nghiệm thứ thời gian xử lý rút ngắn lại ổn định hiệu khử COD lẫn lượng khí metan sinh cụ thể nồng độ COD giảm xuống 79 – 169 vòng 11 ngày lượng khí sinh 239 – 281ml tương đương 0,196 – 0,23m3CH4/kgCOD - Tại kết thí nghiệm cuối nồng độ COD 6700mg/l ổn định hiệu khử COD 10 ngày xuống 72 – 152mg/l lượng khí metan sinh 0,204 – 0,236 m3CH4/kgCOD - Hiệu xử lý cao ổn định từ ngày đầu vi sinh vật thích nghi tốt giai đoạn thích nghi Tuy nhiên hiệu xử lý ổn định ngày cuối, lần thí nghiệm sau thời gian rút ngắn lại 69 - Bùn có khí sinh trồi lên mặt nước, nước sau xử lý có mùi hơi, lắng xuống lại đáy mơ hình tiến hành lắc thật nhẹ - Qua lượt thí nghiệm cho thấy hàm lượng bùn có ảnh hưởng tới trình xử lý Hàm lượng bùn nhiều trình xử lý nhanh Kết khảo sát nồng độ khoảng 12000mg/l Hình 4.7: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 13200mg/l Hình 4.8: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần độ 13200mg/l Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 11600mg/l Hình 4.10: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 11600mg/l 70 Hình 4.11: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 12120mg/l Hình 4.12: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 12120mg/l Nhận xét Ở dãy thí nghiệm nồng độ COD khoảng 12000mg/l, với hàm lượng bùn từ 6,3g/l, 10,4g/l, 13,6g/l, 16,2g/l, 18,7g/l, 20,8g/l Kết khảo sát theo thời gian nồng độ cho thấy: - Hiệu khử COD lần thí nghiệm không ổn định thời gian kéo dài đến 26 ngày, nồng độ COD lại dao động 55 – 426mg/l Hàm lượng khí CH4 sinh lần thí nghiệm khơng ổ định lượng khí thu từ 513 – 645 ml 26 ngày tương đương 0,194 – 0,244m3CH4/kgCOD - Đến lượt thí nghiệm thứ thời gian xử lý rút ngắn lại ổn định hiệu khử COD lẫn lượng khí metan sinh cụ thể nồng độ COD giảm xuống 32 – 139 với 24 ngày lượng khí sinh 564 – 623ml tương đương 0,243 -0,268m3CH4/kgCOD - Tại kết lượt thí nghiệm cuối ổn định hiệu khử COD 18 ngày xuống cịn 88 – 133mg/l Lượng khí metan sinh 0,24 – 0,27 m3CH4/kgCOD - Hiệu xử lý cao ổn định từ ngày đầu vi sinh vật thích nghi tốt giai đoạn thích nghi Tuy nhiên hiệu xử lý ổn định ngày cuối, lần thí nghiệm sau thời gian rút ngắn lại 71 - Hiện tượng bùn có khí sinh giống thí nghiệm trước trình phân hủy chất hữu mẫu có hàm lượng bùn nhiều hiệu xử lý nhanh q trình sinh khí diễm nhanh ngày đầu thí nghiệm sau giảm dần, mẫu có hàm lượng bùn thấp trình diễm ngày sau giảm dần ngày cuối thí nghiệm Kết khảo sát nồng độ khoảng 17000mg/l Hình 4.13: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 17800mg/l Hình 4.14: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 17800mg/l Hình 4.15: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 16200mg/l Hình 4.16: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 16200mg/l 72 Hình 4.17: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 17000mg/l Hình 4.18: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 17000mg/l Nhận xét Ở dãy thí nghiệm nồng độ COD khoảng 17000mg/l, với nồng độ bùn khác SS mẫu từ 6,4g/l, 10,7g/l, 13,2g/l, 17,4g/l, 19,2g/l, 21,2g/l Kết khảo sát theo thời gian nồng độ cho thấy: - Hiệu khử COD lần thí nghiệm khơng ổn định thời gian kéo dài đến 44 ngày, nồng độ COD lại dao động 88 – 330mg/l Hàm lượng khí CH4 sinh lần thí nghiệm khơng ổ định lượng khí thu từ 741 – 882 ml 14 ngày tương đương 0,208 – 0,247m3CH4/kgCOD - Đến lần thí nghiệm thứ thời gian xử lý rút ngắn lại ổn định hiệu khử COD lẫn lượng khí metan sinh cụ thể nồng độ COD giảm xuống 50 – 1100 với 30 ngày lượng khí sinh 0,193 – 0,244m3CH4/kgCOD - Tại kết thí nghiệm cuối mẫu có hàm lượng bùn thấp hiệu khử COD thấp thời gian dài nên lượt thí nghiệp thứ ba không đủ thời gian thực nên dừng khảo sát lượt Các mẫu lại xử lý ổn định hiệu khử COD 22 ngày xuống cịn 78 – 188mg/l lượng khí metan sinh 0,226 – 0,251 m3CH4/kgCOD - Hiệu xử lý cao không ổn định từ ngày đầu nồng độ nước thải cao vi sinh vật chưa thích ứng tốt Tuy nhiên hiệu xử lý ổn định ngày sau, lần thí nghiệm sau thời gian rút ngắn lại 73 - Trong ngày đầu nồng độ COD tăng dần lên nguyên nhân sau: • Diễn q trình hấp phụ chất nhiễm bề mặt tế bào VSV • Ở nồng độ chất ô nhiễm cao quá trình phân hủy và axit hóa chiếm ưu thế quá trình metan hóa Kết khảo sát nồng độ 25000mg/l (nước thải nguyên thủy) Hình 4.19: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần 1nồng 25500mg/l Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 25500mg/l Hình 4.21: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 25340mg/l Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 25340mg/l 74 Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 24200mg/l Hình 4.24: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 khảo sát lần nồng độ 24200mg/l Nhận xét Ở dãy thí nghiệm nồng độ COD nguyên thủy, với hàm lượng bùn từ 6,6g/l, 10,4g/l, 12,7g/l, 16,1g/l, 18,1g/l, 20,7g/l Kết khảo sát theo thời gian nồng độ cho thấy: - Hiệu khử COD lần thí nghiệm khơng ổn định thời gian kéo dài đến 50 ngày, nồng độ COD lại dao động 50 – 380mg/l Hàm lượng khí CH4 sinh lần thí nghiệm khơng ổ định lượng khí thu từ 1075 – 1271ml 50 ngày tương đương 0,21 – 0,249m3CH4/kgCOD - Đến lần thí nghiệm thứ thời gian xử lý rút ngắn lại ổn định hiệu khử COD lẫn lượng khí metan sinh cụ thể nồng độ COD giảm xuống 93 – 3070 vịng 34 ngày lượng khí sinh 956 – 1268ml tương đương 0,188 – 0,246m3CH4/kgCOD - Tại kết thí nghiệm cuối mẫu có hàm lượng bùn thấp hiệu khử COD thấp thời gian dài nên lượt thí nghiệp thứ ba không đủ thời gian thực nên dừng khảo sát lượt Các mẫu lại xử lý ổn định hiệu khử COD 30 ngày xuống cịn 90 – 211mg/l lượng khí metan sinh 0,22 – 0,25 m3CH4/kgCOD 75 4.1.2 Mô hình động Kết khảo sát nồng độ 5275mg/l Hình 4.25: Đồ thị biểu diễn biến thiên pH theo thời gian HTR days Hình 4.26: Đồ thị biểu diễn biến thiên NH4+ theo thời gian HTR days Hình 4.27: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR days Hình 4.28: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 theo thời gian HTR days Nhận xét - Hiệu COD cao khoảng 85 % - 92 % - pH tăng ổn định từ 1,43 – 1,97 đơn vị - Nồng độ NH4+ tăng từ 6,8 – 19,5 đơn vị, nồng độ nước thải dao động khoảng 30,2 – 41,2mg/l - Lượng khí metan sinh từ 0,19 – 0,231m 3/kgCOD lượng khí sinh tỷ lệ với nồng độ khử COD - Quan sát thấy bùn tạo thành bơng, có khí trồi lên mặt nước 76 - Hiệu xử lý cao ổn định từ ngày đầu vi sinh vật thích nghi tốt giai đoạn thích nghi Tuy nhiên hiệu xử lý ổn định ngày cuối - pH tăng ngun nhân sau Do q trình methane hóa tạo ion HCO3- từ phản ứng sau: • 4HCOO- + H+ + H2O → CH4 + 3HCO3- - 130 kJ • 4CH3OH → 3CH4 + HCO3- + H+ + H2O - 105 kJ • 4CH3NH3+ + 3H2O → 3CH4 + HCO3- + H+ + 4NH4+ - 75 kJ • CH3COO- + H2O → CH4 + HCO3- - 31 kJ pH tăng trình vi sinh vật sử dụng chất để tổng hợp tế bào, lấy H+ nước giải phóng bicarbonat - NH3 tăng, NH3 có tính bazơ làm cho pH tăng • Hàm lượng N_NH3 tăng vài ngày đầu trình phân huỷ chợp chất hữu chứa N protein, acid amin… đặc biệt CN- tạo • Theo nguyên lý Le Chacterlie lượng NH3 tồn nước với ion NH4+ trạng thái cân động Ion có tính kiềm nên pH nước thải tăng lên Đây nguyên nhân góp phần làm tăng pH Hàm lượng N-NH3 qua ngày sau giảm so với N-NH3 vào ngày đầu tương ứng với hiệu khử COD tăng dần Điều giải thích vi khuẩn thích nghi phát triển nên sử dụng NH3 để tổng hợp tế bào theo phương trình: 4CO2 + HCO3 + NH4 + H2O  C5H7O2N + 5O2 - • + N-NH3 biến động tăng đôi lúc biến động giảm Điều cho thấy hàm lượng N-NH3 sinh phân hủy kị khí hình thành N-NH phần N-NH3 vi khuẩn kị khí sử dụng để tổng hợp tế bào - Bùn có khí sinh trồi lên mặt nước, nước sau xử lý có mùi hơi, có bùn bị trơi ngồi không đáng kể - Thời gian lưu nước thông số quan trọng định hiệu trình phân hủy sinh học Ở nồng độ định, mơ hình hình thành nhóm vi khuẩn chuyên biệt có khả tiêu thụ nhóm chất đặc trưng Khi thay đổi 77 nồng độ thời gian lưu, có cân đối tương tác chủng vi sinh vật trước hình thành cân Khi nồng độ cao, tỉ lệ vi khuẩn axit vi khuẩn metan không cân đối ngăn cản q trình oxy hóa thành phần hữu diện hệ thống Kết khảo sát nồng độ 12300mg/l Hình 4.29: Đồ thị biểu diễn biến thiên pH theo thời gian HTR 12 days Hình 4.31: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR 12 days Hình 4.30: Đồ thị biểu diễn biến thiên NH4+ theo thời gian HTR 12 days Hình 4.32: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 theo thời gian HTR 12 days Nhận xét - Biến thiên COD: hiệu xử lý COD không ổn định vào ngày đầu, dao động khoảng từ 690mg/l – 1320mg/l - Ở ngày đầu vi sinh vật chưa thích nghi nồng độ cao nên nồng độ COD đầu cao, ngày sau nồng độ COD khoảng 400mg/l - Biến thiên pH: pH nước thải tăng khoảng 1,65 – 2,29 đơn vị, pH nước thải khoảng 6,78 – 7,42 78 - Biến thiên nồng độ NH3: so với nồng độ trước nồng độ NH tăng ổn định tăng khoảng 8,7 – 22,3 đơn vị, nước thải có nồng độ khoảng 41,1 – 54,7mg/l - Ở nồng độ có tượng sốc tải ngày đầu, hiệu xử lý cho kết không mong muốn - Nhưng ngày sau thích nghi với nồng độ nước thải cao nên hiệu xử lý tăng hẳn đạt 96%, lúc giai đoạn methane hóa bắt đầu chiếm ưu nồng độ hiệu thu hồi khí sinh lớn chiếm 0,22 – 0,27m3/kgCOD Kết khảo sát nồng độ 16800mg/l Hình 4.33: Đồ thị biểu diễn biến thiên pH theo thời gian HTR 17 days Hình 4.34: Đồ thị biểu diễn biến thiên NH4+ theo thời gian HTR 17 days Hình 4.35: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR 17 days Hình 4.36: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 theo thời gian HTR 17 days Nhận xét 79 - Hiệu xử lý COD cao hiệu suất thu hồi không cao so với nồng độ trước, ngày đầu hiệu xử lý chưa cao, đến ngày vi sinh vật bắt đầu thích nghi nồng độ cao nên hiệu xử lý tăng không nhiều COD đầu khoảng 500mg/l - pH nước thải vào dao động khoảng trung tính, pH nước thải dao động khoảng 6,89 – 7,47 - Nồng độ NH3 nước thải có tăng khơng nhiều so với nồng độ trước Nồng độ đầu từ 59,5 – 66,7mg/l nồng độ đầu vào 54,4mg/l - Hiệu thu hồi CH4 nồng độ tương đối ổn định không cao so với nồng độ trước chiếm 0,21 – 0,25m3/kgCOD Kết khảo sát nồng độ 25400mg/l Hình 4.37: Đồ thị biểu diễn biến thiên pH theo thời gian HTR 24 days Hình 4.38: Đồ thị biểu diễn biến thiên NH4+ theo thời gian HTR 24 days Hình 4.39: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR 24 days Hình 4.40: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH4 theo thời gian HTR 24 days Nhận xét 80 - Hiệu xử lý COD ngày đầu không cao hiệu, đến ngày vi sinh vật bắt đầu thích nghi nồng độ cao nên hiệu xử lý tăng không nhiều COD đầu 532mg/l - pH nước thải vào dao động khoảng trung tính, pH nước thải dao động khoảng 6,66 – 7,22 - Nồng độ NH3 nồng độ nước nguyên thủy tăng không nhiều so với nồng độ trước, NH3 đầu khoảng 27,4 – 33,8mg/l - Hiệu thu hồi CH4 nước thải nồng độ nguyên thủy chiếm 0,2 – 0,25m3/kgCOD - Tăng nồng độ hữu làm cân trình axit hóa methane hóa Điều giải thích chất dễ phân hủy đường tinh bột dạng hịa tan q trình axit hóa diễn nhanh nồng độ cao Vì mà nồng độ VFA tăng H tăng làm cho pH nước thải giảm Với nồng độ H2 cao ức chế chuyển hóa axit propionic axit butyric, áp suất H2 thích hợp < 10-4atm (theo McCarty and Smith, 1986), pH giảm làm ức chế vi khuẩn methane Vì nên hiệu xử lý COD giảm so với nồng độ trước 4.2 BÀN LUẬN So sánh hiệu xử lý COD hiệu suất thu hồi CH4 Cơ sở so sánh - Các mơ hình dùng thí nghiệm loại nước thải - Tính chất đầu vào thí nghiệm thay đổi khơng đáng kể - Điều kiện thí nghiệm khơng đổi (mơ hình yếu tố liên quan) - Các thông số đánh giá hiệu đo theo tiêu chuẩn chung Bảng 4.1: So sánh hiệu xử lý COD hiệu suất thu hồi CH4 theo thời gian Nồng độ COD (mg/l) đầu E% CH4 (m /kgCOD) HRT (ngày) SS (g/l) 6000 (mg/l) 414 93 0,23 14,7 12000 (mg/l) 470 96 0,27 12 13,6 Nồng độ 81 17000 (mg/l) 760 95 0,24 17 13,2 25000 (mg/l) 800 97 0,24 22 12,7 Như qua thí nghiệm lập lại mơ hình cho thấy hiệu xử lý tăng dần thời gian rút ngắn lại hiệu suất thu hồi khí sinh khơng chênh lệch nhiều mơ hình Đều chứng tỏ lượng bùn có ảnh hưởng đến trình phân hủy, lượng bùn nhiều tốc độ phân hủy chất nhanh, dẫn đến thời gian phân hủy rút ngắn Tuy nhiên hiệu xử lý Tại nồng độ 6000mg/l kết khảo sát COD diễn ổn định ngày đầu giảm dần theo ngày Đến nồng độ cao kết khảo sát COD tăng dần ngày đầu sau ổn định giảm dần ngày lý giải sau: Để thực q trình oxy hóa sinh hóa, chất hữu hòa tan, chất keo phân tán nhỏ NT cần di chuyển vào bên tế bào vi sinh vật Quá trình gồm giai đoạn: Di chuyển chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật khuếch tán đối lưu phân tử Di chuyển chất từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm khuếch tán chênh lệch nồng độ chất tế bào Q trình chuyển hóa chất tế bào vi sinh vật với sản sinh lượng trình tổng hợp chất tế bào với hấp thụ lượng Ba giai đoạn có quan hệ chặt chẽ với q trình đóng vai trị quan trọng XLNT Nồng độ chất xung quanh tế bào giảm dần Các phần thức ăn từ mơi trường bên ngồi ( NT) lại khuếch tán môi trường chậm q trình hấp thụ thơng qua màng tế bào nồng độ chất dinh dưỡng xung quanh tế bào thấp Đốivới sản phẩm tế bào tiết ngược lại lại cao so với nơi xa tế bào Mặc dù hấp thụ hấp phụ giai đoạn cần thiết việc tiêu thụ chất hữu vi sinh vật song khơng phải có ý nghĩa định việc XLNT Đóng vai trị chủ yếu định q trình diễn bên tế bào vi sinh vật (giai đoạn 3) Tại nồng độ khảo sát trình hấp phụ, acid hóa, metan hóa diễn cân hiệu thu hồi khí biogas cao kết cho thấy nồng độ COD 82 12000mg/l hàm lượng bùn 10 – 15g/l hiệu suất thu hồi khí CH 0,24 – 0,26m3/kgCOD Từ kết chạy mơ hình tĩnh ta rút thơng số vận hành cho mơ hình túi biogas sau: túi biogas chạy nước thải nguyên thủy hàm lượng bùn cho vào để làm mần vi sinh từ 12 – 15g/l, thời gian lưu nước 24 ngày hiệu khử COD đạt 97% Hiệu suất thu hồi khí CH4 từ 0,2 – 0,25m3/kgCOD, nước thải đầu COD dao động từ 500 – 1000mg/l nước thải tiếp tục qua cơng trình xử lý hữu sẵn có hộ để xử lý triệt để nồng độ ô nhiễm đạt theo quy chuẩn xả thải quy định Trong trường hợp không chọn hàm lượng bùn cao hàm lượng bùn cao thể tích bể lớn, cộng với mơ hình túi q trính xáo trộn diễm khơng hồn tồn hàm lượng bùn cao tạo điều kiện thuận lợi cho chất độc hại tích tụ bùn lớn ức chế vi khuẩn sinh khí metan Mặt khác W.J Oosterkamp 2008 xác định có nhiều phương án nâng cao khả thu hồi khí sinh học như: tăng nhiệt độ, tiền xử lý, thêm chất vi lượng, thêm vi khuẩn, enzymevà kể gia tăng thời gian lưu Nghiên cứu chứng minh tăng thời gian lưu nước lên lần (giảm nồng độ) lượng khí sinh học tăng 30-50% ... lựa chọn đề tài Nghiên cứu hiệu thu hồi biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn túi biogas cho sở chế biến tinh bột sắn quy mơ hộ gia đình có kết hợp chất thải chăn ni tỉnh Bình Định SỰ CẦN THIẾT... xuất tinh bột sắn sở chế biến tinh bột sắn địa bàn tỉnh Bình Định Phạm vi nghiên cứu: - Tập trung nghiên cứu nước thải sở sản xuất tinh bột sắn quy mơ hộ gia đình xã Hồi Hảo, huyện Hồi Nhơn, tỉnh. .. trạng ô nhiễm nước thải chế biến tinh bột sắn hộ sản xuất địa bàn xã Hoài hảo, Hồi Nhơn, Bình Định - Nghiên cứu hiệu thu hồi biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn túi nylon III NGÀY GIAO NHIỆM