mô hình thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu xử lý nước thải

trình bày mô hình thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu xử lý nước thải

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Do thời gian có hạn nên trong đề tài luận văn này, nên chỉ tập trung nghiên cứu một công đoạn trong quy trình công nghệ xử lý đã đề xuất là quá trình lọc sinh học hiếu khí ngập nước với giá thể là xơ dừa

4.1 GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ:

Trong thập kỷ cuối của thế kỷ XX loại lọc có lớp vật liệu ngập trong nước đã được sử dụng ở Pháp, Mỹ, Úùc với công suất 40.000 m3/ngày để xử lý nước thải đô thị và nước thải công nghiệp thực phẩm

Trong quá trình làm việc, lọc có thể khử được BOD và chuyển hóa NH4+ thành

NO3-, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng Để khử tiếp tục BOD và NO3-, P người ta thường đặt 2 lọc nối tiếp Lọc thứ hai thường được lắp đặt giàn phân phối khí

ở giữa lớp vật liệu lọc, với độ cao sao cho lớp vật liệu lọc nằm bên dưới là vùng thiếu khí (anoxic) để khử NO3- và P Ởû lọc này nước và không khí cùng chiều đi từ dưới lên và cho hiệu quả xử lý cao

Độ chênh mực nước giữa các bể lọc nối tiếp là H=0,5m

Khi lọc bị giảm tốc độ thủy lực, có thể gây tắc nghẽn do tổn thất bên trong lớp lọc, cần rửa lọc 3 lần, mỗi lần từ khoảng 30 – 40 giây bằng nước sạch với lưu lượng 12 – 14 l/s.m2

Quy trình xử lý nước thải với hỗn hợp gió – nước cùng chiều từ dưới lên trên cho hiệu quả xử lý cao, tổn thất ít Trên hợp nước đi lên theo chiều từ trên xuống và gió đi từ dưới lên trên sẽ gây tổn thất thủy lực qua lớp lọc cao, hiệu quả xử lý thấp hơn gió-nước đi cùng chiều

Lọc sinh học với vật liệu nổi ít bị tróc màng sinh học bám quanh các vật liệu, mặc dù tốc độ thông gió lớn, hàm lượng cặn lơ lửng có ở trong nước bra khỏi lọc đều nhỏ hơn 20 mg/l Do đó có thể không cần bố trí bể lắng 2 sau bể xử lý sau bể hiếu khí

4.2 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM:

4.2.1 Cấu tạo:

Mô hình lọc sinh học hiếu khí thể tích 15 lít, đường kính 26 cm, dưới đáy có van xả bùn, trên đỉnh có ống dẫn nước xuống đáy bể, lượng xơ dừa được thử nghiệm với lượng xơ dừa tối ưu là 380g ( lượng này được sử dụng dựa vào luận văn nghiên cứu lượng xơ dừa tối ưu cho công nghệ xử lý hiếu khí để xử lý xơ dừa), khối lượng riêng bằng 34,6 kg/m3, thể tích xơ dừa chiếm chỗ 11 lít, chiều cao tầng lọc 21 cm khí được cấp liên tục nhờ 2 máy thổi khí công suất 5,6 W và được khuếch tán vào nước nhờ hệ thống đá bọt gồm 8 cục phân bố đều trên toàn diện tích mặt cắt bể

Ngoài ra còn mô hình lọc sinh học kỵ khí được dùng để xử lý một phần các cơ chất khó phân hủy trước khi qua giai đoạn hiếu khí

4.2.2 Nguyên tắc hoạt động:

Lấy nước thải sau giai đoạn kỵ khí ra đạt yêu cầu mong muốn, dùng bơm định lượng để điều chỉnh lưu lượng vào mô hình hiếu khí theo lưu lượng mong muốn Nước được dẫn từ trên xuống đáy mô hình nhờ một đường ống dẫn, sau đó nước sẽ đi từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc, và đi ra ngoài

4.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

4.3.1 Mục tiêu nghiên cứu:

a Mô hình động:

 Đánh giá hiệu quả xử lý COD theo từng tải trọng

 Xác định chiều hướng biến đổi của thông số COD

b Mô hình động:

 Xác định thông số động học của quá trình

 Đánh giá hiệu quả xử lý COD và sự thay đổi pH theo thời gian

 Xác định thời gian lưu nước tối ưu

4.3.2 Các bước cơ bản của quá trình nghiên cứu:

 Chế tạo mô hình thực nghiệm

 Thu thập số liệu về sự thay đổi pH và COD theo thời gian

 Dựa vào số liệu trên mô hình tĩnh kiểm chứng trên mô hình động

 Dùng chương trình Excel để trình bày kết quả và dựa vào đó đưa ra nhận xét về

ô hình nghiên cứu, bên cạnh đó dựa vào lý thuyết giải thích kết quả tìm được

 Từ nhận xétvà giải thích kết quả tìm được, đưa ra kết luận chung cho mô hình xử lý

4.3.3 Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm:

4.3.3.1 Mô hình tĩnh:

a Giai đoạn khởi động:

Nhằm tạo lớp màng vi sinh vật dính bám trên bề mặt vật liệu lọc để xử lý nước thải Vận hành khởi động mô hình với tải COD đầu vào khoảng 300 mg/l Thời gian của quá trình khởi động khoảng 4 ngày Trong quá trình khởi động tiến hành phân tích chỉ tiêu pH, COD của các công trình Kết thúc giai đoạn khởi động khi hiệu suất hệ thống trở nên ổn định và tiến hành xác định khả năng xử lý của mô hình theo thời gian lưu nước

Nước cho vào mô hình hiếu khí được lấy ra từ mô hình kỵ khí, sau đó được pha ra đến nồng độ cần đạt được Mỗi lần thay nước thì rút hết nước trong bể bằng van xả ở đáy, và cho nước mới đã pha theo nồng độ mong muốn vào với thể tích là 12 lít như ban đầu

Mẫu nước lấy đem phân tích được lấy ở van xả trên cùng Đo các chỉ tiêu pH, COD, thỉnh thoảng đo SS

b Giai đoạn ổn định:

Nước đầu vào của mô hình tĩnh được lấy từ nước ra mô hình kỵ khí và pha ra các tải 500, 700, 900, 1100, 1500 mg COD/l Theo dõi các chỉ tiêu pH, COD cho từng tải, thỉnh thoảng đo SS,PO43-, NO3- Các chỉ tiêu được xác định dực theo giáo trình thí

nghiệm hóa kỹ thuật môi trường, trường ĐH Bách Khoa thành phố HCM vốn được dịch từ sách “Standard Methods for water and wastewater examination-1995”

4.3.3.2 Mô hình động:

Nước đầu ra mô hình kỵ khí được pha ra tải 700mgCOD/l, và cho chạy mô hình động Đo các chỉ tiêu pH, COD, khi thấy hiệu quả xử lý ổn định, theo dõi mô hình động ứng với các lưu lượng khác nhau Sau đó nâng tải lên 900, 1100, 1500 mgCOD/l và cũng ứng với các lưu lượng khác nhau Trong suốt quá trình thường xuyên theo dõi các chỉ tiêu pH, COD ứng với từng tải và từng lưu lượng khác nhau, bên cạnh cũng theo dõi các chỉ tiêu SS, nitơ photpho, và xem vi sinh vật để điều chỉnh mô hình khi gặp sự cố