Khoá luận tốt nghiệp Nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ COD T – N đến hiệu suất sử lý T- N trên SBAR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOA HÓA HỌC PHAN THỊ VUI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LÊ• COD:T-N ĐẾN HIẼU SUẤT x LÝ • COD TRÊN SBAR KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: H óa Công nghệ - M ôi trường Người hướng dẫn khoa học TS PHAN ĐÕ HÙNG KS ĐINH VĂN VIỆN HÀ NÔ I-2016 LỜI CẢM ƠN Đe hoàn thành tốt khỏa luận tốt nghiệp, nỗ lực không ngừng thân, em xin bày tỏ lòng biết on chân thảnh sâu sắc tới thầy cô khoa Hóa học, trường sư phạm Hà Nội 2, quan tâm truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian theo học trường Em xin gửi lời cảm om chân thành sâu sắc tới TS Phan Đỗ Hùng, KS Đỉnh Văn Viện, người trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em ừong suốt thời gian thực khóa luận Cuối em xin dành lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè người quan tâm động viên đồng thời chỗ dựa tinh thần giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao ừong suốt thời gian học tập trình thực khóa luận tốt nghiệp vừa qua Mặc dù cố gắng suốt trình thực khóa luận tốt nghiệp, song không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận lời góp ý quý báu quý thầy, cô để khóa luận tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2016 Sinh viên Phan Thị Vui DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ làm việc bể Aerotank truyền thống Hình 1.2 Be Aerotank thực tế Hình 1.3 Sơ đồ hoạt động bể SBR Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải mương oxy hóa Hình 1.5 Phương pháp mương oxi hóa thực tế Hình 2.1 Sơ đồ hệ thiết bị thí nghiệm Hình 3.1 Đồ thị ảnh hưởng tỉ lệ COD:T-N đến hiệu suất xử lý COD Hình 3.2 Đồ thị tốc độ xử lý COD chế độ làm việc Hình 3.3 Đồ thị giá trị pH bể phản ứng DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Chất lượng nước thải điều tra trại chăn nuôi tập trung Bảng 1.2 Định tính nước thải số nhà máy bia Bảng 1.3 Mức độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt tính theo khối lượng khô đàu người ngày điểm xả C(x) cống rãnh C(R) Bảng 1.4 Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt Bảng 2.1 Thành phần nước thải đầu vào Bảng 3.1 Tổng hợp ảnh hưởng tỉ lệ COD:T-N đến hiệu suất xử lý COD Bảng 3.2 Tổng hợp số kết nghiên cứu DANH MỤC TỪ VIÉT TẮT Ký Tiếng Anh hỉêu Tiếng Việt • BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan pH Hydrogen ion concentration số đo độ hoạt động ion hiđrô (H+) dung dịch QCVN SBAR SBR Quy chuẩn Việt Nam Sequencing Batch Airlift Công nghệ phản ứng sinh học Reactor khí nâng theo mẻ Secquencing Batch Reactor Công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ ss Suspended Solids Cặn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam T-N Tổng nitơ TOC Tổng cacbon toàn phần XLNT Xử lý nước thải VK Vi khuẩn vsv Vi sinh vật MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải .3 1.1.1 Nước thải 1.1.2 Một sổ thông sổ đánh giá chất lượng nước 1.1.3 Nước thải giàu chất hữu dinh dưỡng 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải .12 1.2.1 Các phưomg pháp xử lỷ nước thải .12 1.2.2 Cơ sở lỷ thuyết xử ỉỷ chất hữu phương pháp sinh học 14 1.3 Một số phương pháp sinh học xử lý nước thải 16 1.3.1 Be Aerotank 16 1.3.2 Phương pháp SBR 18 1.3.3 Phương phấp mương oxi hóa 20 1.4 Giói thiệu thiết bị sinh học kiểu khí nâng hoạt động theo mẻ(Sequencing Batch Airlift Reactor - SBAR) 22 1.5 Tình hình nghiên cứu nước 23 1.5.1 Nghiên cứu nước 23 1.5.2 Nghiên cứu nước 25 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .26 2.1 Đối tượng nghiên cứu 26 2.1.1 Nước thải tổng hợp 26 2.1.2 Mô hình hệ thiết b ị 26 2.2 Nội dung nghiên cứu .28 2.3 Phương pháp nghiên cứu 28 2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu 28 2.3.2 Phương pháp phân tích .29 2.3.3 Phương pháp tính toán 31 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN cứu 32 3.1 Anh hưởng tỉ lệ COD: T-N đến hiệu suất xử lý COD 32 3.1.1 Ảnh hưởng tỉ lệ COD: T-N đến hiệu suất xử lỷ COD 32 3.1.2 Tốc độ xử ỉỷ COD hệ 33 3.1.3 Giá trị p H bể phản ứng .34 3.2 So sánh kết nghiên cứu 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NG HỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ L Ụ C 39 MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cho tất sinh vật trái đất Nếu nước chắn sống xuất hiện, thiếu nước văn minh cíăng không tồn Từ xưa, người biết đến vai trò quan trọng nước; nhà khoa học cổ đại coi nước thành phần vật chất trình phát triển xã hội loài người văn minh lớn nhân loại xuất phát triển ừên lưu vực sông lớn như: sông Hoàng Hà, sông Nil, sông Hằng, Tuy nhiên, với phát triển kinh tế trình công nghiệp hóa, đại hóa, năm gần đây, tình trạng ô nhiễm nước nghiêm ừọng diễn nhiều nơi khắp nước Hàng ngày lượng lớn nước thải chưa qua xử lý xả trực tiếp gián tiếp môi trường làm thay đổi tính chất thành phần nước ban đầu, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường nước Các chất thải phát thải môi trường gây mùi hôi thối, khó chịu, làm chậm trình chuyển hóa hòa tan oxi vào nước, dinh dưỡng hóa nước mặt, làm cản trở trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật Chính mà càn xử lý nước thải nguồn để giảm thiểu tác hại nước thải đến môi trường sức khỏe người Hiện nay, xử lý nước thải với đặc tính giàu chất hữu nitơ biện pháp sinh học coi phương pháp thân thiện với môi trường, nghiên cứu ứng dụng nhiều nước ừên giới Đây công nghệ xử lý nước thải dựa hoạt động vi sinh vật để phân hủy hợp chất hữu nitơ có ữong nước thải mang lại hiệu cao, chi phí hợp lý, dễ dàng vận hành Quá trình phát triển vi sinh vật xảy điều kiện có chuyển hóa lượng tế bào vi sinh vật nhờ trình sinh học Khóa luận tốt nghiệp Phan Thị Vui - K38A Xuất phát từ thức tiễn đó, với mục đích nghiên cứu khả ứng dụng phương pháp xử lý sinh học để xử lý chất hữu họp chất nitơ ừong phương pháp sinh học nghiên cứu ứng dụng phương pháp xử lý nước thải công nghệ khí nâng hoạt động theo mẻ SBAR - Sequencing Batch Airlift Reactor Đe hiểu rõ khả ứng dụng chế độ vận hành công nghệ SBAR thực tiễn xử lý nước thải, bảo vệ môi trường em chọn thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng tì lệ COD:T-N đến hiệu suất xử lý COD SBAR” Khóa luận tốt nghiệp Phan Thị Vui - K38A CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải 1.1.1 Nước thải • Khái niệm Nước thải chất lỏng thải sau trình sử dụng người bị thay đổi tính chất ban đàu chúng • Phân loại Thông thường nước thải phân loại theo nguồn gốc phát sinh chúng Đó sở cho việc lựa chọn biện pháp công nghệ xử lý Theo cách phân loại này, có loại nước thải đây: - Nước thải sinh hoạt: nước thải từ khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học sở tương tự khác - Nước thải công nghiệp: nước thải từ nhà máy hoạt động, có nước thải sinh hoạt ừong nước thải công nghiệp chủ yếu - Nước thấm qua: nước mưa thấm vào hệ thống cống nhiều cách khác qua khớp nối, ống có khuyết tật thành hố ga hay hố người - Nước thải tự nhiên: nước mưa xem nước thải tự nhiên Ở thành phố đại nước thải tự nhiên thu gom theo hệ thống thoát riêng - Nước thải đô thị: thuật ngữ dùng chung chất lỏng hệ thống cống thoát thành phố Nước thải đô thị bao gồm tất nước thải kể [4] 1.1.2 Một số thông số đánh giá chất lượng nước Đối với nước thải sinh hoạt: QCVN 14-2008/BTNMT Đối với nước thải công nghiệp: QCVN 40-2011/BTNMT Khóa luận tốt nghiệp Phan Thị Vui - K38A - Đọc chi tiết tài liệu chọn lọc, ghi chép nội dung liên quan, đưa quan điểm, ý kiến cá nhân - Viết tổng quan tài liệu - Kiểm tra lại nội dung, sửa chữa hoàn thành 2.3.2 Phương pháp phân tích • Phân tích COD COD xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6491: 1999) phương pháp Kalibicromat, phản ứng thực thiết bị phản ứng Thermoreactor TR 320 (Merck, Đức) - Nguyên tắc: Khi thêm lượng dư Kali đicromat vào mẫu nước, họp chất hữu oxi hóa, sản phẩm tạo thành họp chất hữu đơn giản ion C^Oy2 Lượng ion đicromat dư chuẩn độ dung dịch muối Morh thuốc thử feroin, dung dịch từ từ chuyển từ màu xanh sang màu đỏ thẫm - Tính toán kết C O D = VT v Vm * * C Mũrth* 0 Trong đó: Vt : Thể tích muối Morth tiêu tốn chuẩn mẫu trắng(mg/l) Vm : Thể tích muối Morth tiêu tốn chuẩn mẫu phân tích (mg/1) V : Thể tích mẫu (ml) CMorth : Nồng độ đương lượng muối Morth : Khối lượng mol Vi phân tử Oxi (mg/1) 1000 : Đơn vị đổi lít sang mililit Khóa luận tốt nghiệp 29 Phan Thị Vui - K38A • Phân tích tiêu amoni Amoni xác đinh theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6179-1:1996) so màu máy u v - 2450 (Shimazu, Nhật Bản) bước sóng 655 nm - Nguyên tắc: Đo quang phổ bước sóng khoảng 655 nm họp chất màu xanh tạo phản ứng amoni với salixylat ion hypoclorit có tham gia natri nitrosopentaxyano sắt (III) taxyano sắt (III) (natri nitroprusiat) Các ion hypoclorit tạo situ cốc thuỷ phân kiềm N, N/ dicloro- 1,3,5- triazin 2,4,6 (1H,3H,5H) trion, muối natri (natri diclorosoxyanurat) Phản ứng cioramin với natri salixylat xảy độ pH 12,6 có tham gia natri nitroprusiat Bất kỳ chất cloramin có mặt mẫu thử xác định Natri xiừat có thuốc thử để cản nhiễu cation, đặc biệt canxi magiê • Phân tích tiêu niừat Nitrat xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6180: 1996) so màu máy u v - 2450 (Shimazu, Nhật Bản) bước sóng 410 nm - Nguyên tắc: Đo phổ họp chất màu vàng hình thành phản ứng axit sunfosalixylic (được hình thảnh việc thêm natri salixylat axit sunfuric vào mẫu) với niừat xử lý với kiềm Đinatri đihidro etylenđinitrilotetraaxetat (EDTANa) thêm vào với kiềm để tránh kết tủa muối canxi magie Natri nitrua thêm vào để khắc phục nhiễu nitrit • Phân tích tiêu nitrit Nitrit xác định theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6178 - 1996), so màu máy u v - 2450 (Shimazu, Nhật Bản) bước sóng 540 nm - Nguyên tắc: Phản ứng nitrit ừong mẫu thử với thuốc thử -aminobenzen sufonamid với có mặt axit octhophosphoric pH = 1,9 để tạo muối diazo, mà muối tạo thuốc nhuộm màu hồng với Khóa luận tốt nghiệp 30 Phan Thị Vui - K38A N-(l naphtyl)- 1.2 diamonietan dihidroclorua (được thêm vào bằngthuốc thử - aminobenzen sufonamid Đo độ hấp thụ 540 nm 2.3.3 Phương pháp tính toán - Tính tải lượng: L = C cod (mg/1) * Qvào(L/h) * 24 / (V * 1000) Trong đó: L: Tải lượng COD (kg/m3/ngày) C cod: Nồng độ COD vào (mg/1) Q và0: Lưu lượng nước thải bom vào (1/h) V: Thể tích nước bể phản ứng (1/h) - Tính hiệu suất xử lý: COD, NIỈ4+, T - N: H = (Cvào - C )* 0 /C v o - Tính thời gian lưu: T = V / Qvào - Tính tỷ lệ C / N Khóa luận tốt nghiệp = C cod vào/ Cx-Nvào 31 Phan Thị Vui - K38A CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u 3.1 Ảnh hưởng tỉ lệ COD: T-N đến hiệu suất xử lý COD 3.1.1 Ảnh hưởng tì lệ COD: T-N đến hiệu suất x lý COD Anh hưởng tỉ lệ COD: T-N đến hiệu suất xử lý COD hệ thể qua bảng 3.1 hình 3.1: _7 _ _ r r Bảng 3.1 Tông hợp ảnh hưởng tỉ lệ COD T-N đên hiệu suât xử lý Tỉ lệ COD : T-N Hiệu suất xử lý COD % 5:1 96,6 ± 1,43 4: 95,9 ± 1,24 3:1 94,6 ± 1,08 ■ COD vào A COD ♦ Hiện suất xử lý 1,800 1,600 i Ẵ 1*400 1,200 g 1.000 800 ữjj ố00 ỉ 400 200 0 20 40 60 T hài gian, ngàv Hình 3.1 Đồ thị ảnh hưởng tỉ lệ COD :T-N đến hiệu suất xử lý COD • Nhận xét: Với chế độ vận hành khác nhau, COD đầu vào dao động khoảng từ 900 - 1500mg/l, nhiên COD đầu dao động ổn định hon, thường 100mg/l Ở chế độ hiệu suất xử lý đạt 90%, cụ thể: Khóa luận tốt nghiệp 32 Phan Thị Vui - K38A - Chế độ (tỉ lệ COD:T-N = 5:1) hiệu suất xử lý COD: 96,6 ± 1,43% - Chế độ (tí lệ COD:T-N = 4:1) hiệu suất xử lý COD: 95,9 ± 1,24% - Chế độ (tí lệ COD:T-N = 3:1) hiệu suất xử lý COD: 94,6 ± 1,08% > Như vậy, tỉ lệ COD: T-N không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất xử lý COD, thiết bị hoạt động lương đổi ồn định hiệu suất xử lý COD chế độ tương đương cao, chế độ cao Điều cho thấy trình hiếu khỉ chế độ đạt hiệu cao, có khả xử lý phần hữu dư sau giai đoạn thiếu khí 3.1.2 Tốc độ x lý COD hệ ■ Tôc độ xử lý 1.2 ỉ*- rh õc Ễf 1.0 S 'Et ã 'V '% CJ k