Khoá luận tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý photpho trong nước thải sinh hoạt bằng hệ thống lọc sinh học thiếu khi - hiếu khí cải tiến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM HÀ NỘI KHOẢ HÓA HỘC ===SOC3 cas=== ĐẶNG THỊ THỊNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHOTPHO TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG HÊ• THỐNG LOC SINH HOC • • THIẾU KHÍ - HIẾU KHÍ CẢI TIẾN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: H óa công nghệ m ôi trường NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Ths LẼ CAO KHẢI HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện chương trình Đại học thực tốt báo cáo khóa luận tốt nghiệp, em nhận giúp đỡ, hướng dẫn nhiệt tình quý Thày, Cô trường Đại học Sư Phạm Hà Nội Thày, Cô Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo ThS Lê Cao Khải người tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ tạo điều kiện cho em suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Nhân em xin cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường Thầy, Cô Khoa Hóa Học tạo điều kiện tốt để em học tập hoàn thiện tốt kiến thức năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn Thầy Cô, anh chị phụ trách phòng thí nghiệm công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường Viện Công Nghệ Môi Trường -Viện Hàn Lâm Khoa Học Công nghệ Việt Nam nhiệt tình giúp đỡ sở vật chất bảo em trình tiến hành làm thí nghiệm Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn trao đổi góp ý kiến thẳng thắn bạn học khóa giúp đỡ em nhiều trình hoàn thành báo cáo khóa luận tốt nghiệp Hà nội, Ngày tháng năm 2016 Sinh viên Đặng Thị Thịnh DANH MỤC HÌNH Hình Quá trình xử lý photpho AO Hình Sơ đồ phostrip tách loại photpho Hình Sơ đồ xử lý nitơ, photpho: a) AAO; b) Bardenpho năm giai đoạn; c) Quá trình UCT; d) trình VIP Hình Đường chuẩn photpho Hình Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm Hình Anh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất xử lý p toàn hệ Hình Anh hưởng chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý p toàn hệ Hình Anh hưởng tải lượng tói hiệu suất xử lý p toàn hệ DANH MỤC BẢNG Bảng Yêu cầu nước thải sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT Bảng Thông số động học vi sinh vật tích lũy photpho, 20°c Bảng Ảnh hưởng chất chất lên hiệu xử lý photpho Bảng Đặc trưng nước thải sinh hoạt nghiên cứu Bảng Ảnh hưởng ion silic đến kết phân tích Bảng Dung tích hữu ích ngăn ừong thiết bị thí nghiệm Bảng Các chế độ vận hành DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AO (Anoxic - Oxic) Thiếu khí - hiếu khí AAO (Anaerobic - Anoxic - Oxic) Yếm khí - thiếu khí - hiếu khí HK Hiếu khí YK Yếm khí TK Thiếu khí VFA Axit béo dễ bay FAO Sinh vật tích lũy photpho BOD ( Biological Oxyzen Demand) Nhu cầu oxi hóa sinh học COD ( Chemical Oxyzen Demand) Nhu cầu oxi hóa hóa học MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải sinh hoạt 1.1.1 khái niệm nước thải sinh hoạt 1.1.2 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt 1.1.3 Tác hại nước thải sinh hoạt đến môi trường 1.1.4 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 1.2 Tổng quan photpho .6 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Vai trò photpho 1.2.3 Thực trạng, nguyên nhân ô nhiễm photpho n ay 1.2.4 Ảnh hưởng photpho tổng 1.3 Tổng quan công nghệ xử lý photpho nước thải sinh hoạt 1.3.1.Nguyên tắc xử lý hợp chất photpho 1.3.2 Tách loại photpho công nghệ xử lý nước thải 14 1.4 Công nghệ xử lý nước thải A O 29 1.4.1 Quá trình Anoxic (xử lý sinh học thiếu khí) 30 1.4.2 Quá trình Oxic (xử lý sinh học hiếu khí) 31 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH NGHIÊN CÚƯ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tượng nghiên cứu 32 2.2 Mục đích nghiên cứu 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 32 2.4 Phương pháp nghiên cứu 33 2.4.1 Phương pháp tài liệu kế thừa 33 2.4.2 Phương pháp thu thập xử lý số liệu 33 2.4.2.1 Phương pháp thu thập số liệu 33 2A.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 33 2.4.3 Phương pháp phân tích định lượng photpho phương pháp oxy hóa ướt K2S2O8 33 2.4.3.1 Nguyên tắc 33 2.4.3.2 Yếu tố ảnh hưởng 34 2.4.3.3 Dụng cụ thiết b ị 35 2.4.3.4.Hóachất 36 2.4.3.5 Quy trình phân tích 37 2.4.4 Phương pháp thực nghiệm .38 2.4.4.1 Hệ thiết bị thí nghiệm 39 2.4.4.2 Các chế độ thí nghiệm quy trình vận hành 40 CHƯƠNG 3:_KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu xử lý photpho 41 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý photpho 41 3.3 Ảnh hưởng tải lượng đến hiệu xử lý photpho 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội LỜI MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên vô quý giá, nước cần thiết cho sống phát triển động thực vật người nói đâu có nước có sống Nước tự nhiên bao gồm toàn nước từ đại dưomg, biển vịnh sông hồ, ao suối nước chiếm tỷ lệ nhỏ khoảng ,6 % tổng lượng nước Nước sử dụng cho nhiều mục đích khác như: sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, sản xuất công nghiệp dịch vụ Sau sử dụng nước trở thành nước thải bị ô nhiễm mức độ khác Ngày nay, vói phát triển mạnh mẽ công nghiệp hóa đại hóa bùng nổ dân số nhu cầu nước trở nên cấp thiết đôi với lượng nước thải ngày nhiều Tuy nhiên, nước thải gây ô nhiễm môi trường trầm ữọng, vấn đề ô nhiễm nước quan tâm, mối lo ngại nhiều quốc gia có Vệt Nam Ở việt Nam, khu đô thị nước thải sinh hoạt thải hệ thống thu gom nước đưa khu xử lý tập trung để xử lý Tuy nhiên, nguồn nước thải sinh hoạt chưa xử lý cách triệt để nước thải sinh hoạt có thành phần phức tạp, chi phí xử lý cao, khu xử lý có hiệu suất xử lý thấp chưa đáp ứng yêu càu xử lý Còn nông thôn, nước sau sử dụng lại thải bỏ trực tiếp ao hồ sông ngòi dẫn tói tình trạng ô nhiễm nguồn nước gây mùi khó chịu làm cảnh quan ảnh hưởng nghiêm trọng tới người động thực vật khác Các thành phần ô nhiễm đặc trưng thường thấy nước thải sinh hoạt COD, nito, photpho Ngoài ra, nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng N p lớn, không loại bỏ làm cho nguồn tiếp nhận nước thải bị phú dưỡng Trong môi trường phú dưỡng, điều kiện sống (pH, oxy hòa tan) biến động liên tục mạnh tác nhân khó khăn, chí môi trường sống đối thủy động vật Đặng Thị Thịnh Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Từ thực trạng đó, có nhiều biện pháp đưa để xử lý nước thải sinh hoạt Trong đó, biện pháp xử lý nước thải sinh hoạt biện pháp sinh học có sử dụng vi sinh vật điều kiện thiếu khí hiếu khí ý nghiên cứu áp dụng Nhận thấy biện pháp có nhiều ưu điểm như: có giá thành vận hành rẻ, thích họp cho loại nước thải có độ ô nhiễm cao, phù hợp với điều kiện ấm nóng Việt Nam, khóa luận này, thực đề tài: “Nghiên cứu xử lý photpho nước thải sinh hoat thống loc sinh hoc thiếu - hiếu khí cải tiến” Đặng Thị Thịnh Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tồng quan nước thải sinh hoạt 1.1.1 khái niệm nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt nước thải bỏ sau sử dụng cho mục đích sinh hoạt cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân Chúng thường thải từ hộ, quan, phòng thí nghiệm, trường học Lượng nước thải sinh hoạt khu dân cư phụ thuộc vào lượng dân số khu vực Các trung tâm đô thị thường có lượng nước thải sinh hoạt cao so với nông thôn Nước thải sinh hoạt đô thị thải hệ thống thoát nước nông thôn không xử lý mà đổ trực tiếp hệ thống kênh rạch xả thẳng vào ao, hồ, sông, ngòi tiêu thoát tự nhiên 1.1.2 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt Thành phần nước thải sinh hoạt gồm loại chính: nước đen nước xám • Nước đen nước thải từ nhà vệ sinh chứa phàn lớn chất ô nhiễm, chủ yếu là: chất hữu cơ, vi sinh vật gây bệnh cặn lơ lửng • Nước xám nước thải phát sinh từ trình tắm rửa, cạn bã từ nhà bếp, chất rửa trôi, kể chất thải từ nấu nướng với thành phần chất ô nhiễm không đáng kể 1.1.3 Tác hại nước thải sinh hoạt đến môi trường Các thành phần ô nhiễm thường thấy nước thải sinh hoạt BOD, COD, nitơ phôtpho Nước thải sinh hoạt chứa nhiều họp chất hữu dễ bị phân hủy sinh học, chất hữu khó phân hủy, có thành phần vô cơ, vi sinh vật vi trùng gây bệnh nguy hiểm Chất hữu Đặng Thị Thịnh Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 1.4.2 Quá trình Oxw (xử lý sinh học hiếu khí) Đây bể xử lý sử dụng chủng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy chất thải Trong bể này, vi sinh vật (còn gọi bùn hoạt tính) tồn dạng lơ lửng hấp thụ oxy chất hữu (chất ô nhiễm) sử dụng chất dinh dưỡng nitơ photpho để tổng họp tế bào mới, CO2, H2O giải phóng lượng Ngoài trình tổng họp tế bào mới, tồn phản ứng phân hủy nội sinh (các tế bào vi sinh vật già tự phân hủy) làm giảm số lượng bùn hoạt tính Tuy nhiên trình tổng họp tế bào chiếm ưu bể trì điều kiện tối ưu số lượng tế bào tạo thành nhiều tế bào bị phân hủy tạo thành bùn dư cần phải thải bỏ định kỳ + Các phản ứng xảy bể Aerotank (bể xử lý sinh học hiếu khí) như: + Quá trình Oxy hóa phân hủy chất hữu cơ: Chất hữu + O2 —>CO2 + H2O + lượng + Quá trình tổng họp tế bào mới: Chất hữu + O2 + NH3 —> Te bào vi sinh vật + CO2 + H2O + lượng + Quá trình phân hủy nội sinh: C5H7O2N + O2 —>CO2 + H20 + NH3 + lượng Nồng độ bùn hoạt tính trì bể Aeroten: 3500 mg/1, tỷ lệ tuần hoàn bùn 100% Hệ vi sinh vật ừong bể Oxic nuôi cấy chế phẩm men vi sinh từ bùn hoạt tính Thời gian nuôi cấy hệ vi sinh vật hiếu khí từ 45 đến 60 ngày Oxy cấp vào bể máy thổi khí đặt cạn máy sục khí đặt chìm Đặng Thị Thịnh 31 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, MỤC ĐÍCH NGHIÊN c ứ u VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Nước thải sinh hoạt Đặc trưng nước thải sinh hoạt ữong nghiên cứu thể bảng Bảng Đặc trưng nước thải sinh hoạt nghiên cứu STT Thông số Đơn vị Giá trị pH - -7 ,5 COD mg/1 200 - 350 N- NH4+ mg/1 -6 4 N- N 3- mg/1 TổngN mg/1 -6 Tổng p mg/1 6-11 ss mg/1 300 - 550 2.2 Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ Anoxic - Oxic ữong xử lý nước thải sinh hoạt - Đánh giá khả xử lý photpho phưomg pháp sinh học thiếu khí - hiếu khí - Đánh giá tính ổn định hệ thống xử lý 2.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cưu ảnh hưởng tổng photpho đầu vào, đầu đến hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt hệ thống AO cải tiến Đặng Thị Thịnh 32 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội - Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hoạt động đến hiệu suất xử lý tổng photpho nước thải sinh hoạt hệ thống AO cải tiến 2.4 Phương pháp nghiên cứu 2.4.1 Phương pháp tài liệu kế thừa Phương pháp sử dụng nhằm xác định, phân tích, đánh giá điều kiện tự nhiên, môi trường thu thập, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác có liên quan đến nguồn nước thải sinh hoạt định hướng việc ứng dụng công nghệ xử lý 2.4.2 Phương pháp thu thập xử lý số liệu 2.4.2.1 Phương pháp thu thập số liệu Tiến hành theo dõi hàng ngày ghi lại số liệu trình làm việc: - Lấy mẫu nước thải đầu vào, đầu - Ghi thông số thiết bị: pH, nhiệt độ phòng - Đo điều chỉnh lưu lượng bơm đầu vào - Thường xuyên quan sát ghi lại biến đổi diễn hệ thiết bị thí nghiệm - Phân tích tổng photpho 2.4.2.2 Phương pháp xử lý số liệu - Số liệu phân tích thu được xử lý phần mềm Excel sau xuất biểu đồ, đồ thị minh họa đối chiếu với QCVN để đánh giá 2.4.3 Phương pháp phân tích định lượng photpho phương pháp oxy hóa ướt K2 S2 O8 2.4.3.1 Nguyên tắc Các họp chất p hữu tất dạng photphat chuyển thành dạng ortophotphat (M3 PO4) Đe giải phóng p, người ta sử dụng phương pháp oxy hóa ướt Đặng Thị Thịnh 33 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ở giới thiệu phương pháp oxy hóa ướt K2S2O8 Amoni molypdat kali antimonyl tatrat phản ứng với octo photphat môi trường axit tạo thành axit dị đa photpho molypdic Axit dị đa bị khử thành xanh molypden (phức bền) axit ascorbic Đo mật độ quang dung dịch 880 nm xác định nồng độ p Phụ thuộc vào việc xử lý mẫu nước cần phân tích mà kết xác định p phân thành: + Photpho phản ứng (photpho hoạt động): bao gồm ortophotphat, photphat ngưng tụ khác pyro tripoly hecxa, meta photphat, số hợp chất photphat hữu + Photpho thủy phân axit: bao gồm polyphotphat phản ứng tạo sản phẩm xanh molypden Các dạng photpho bị chuyển thành photpho phản ứng, sau đun sôi axit thời gian + Photpho tổng: Gồm tất dạng hợp chất chứa photpho nước dạng tan hay hạt chất rắn Đổ xác định p tổng, càn phân hủy mẫu nước ừong phương pháp sau: • Phân hủy hỗn hợp HNO3 - HCIO4 • Phân hủy hỗn hợp H2 SO4 - HNO3 • Phân hủy pesuníat 2.43.2 Yểu tố ảnh hưởng - Nhiệt độ: Nói chung phương pháp không bị ảnh hưởng yếu tố bên Sự thay đổi nhiệt độ + 10°c không ảnh hưởng đến kết - Silic: Silic (Si) nồng độ tới 5mg/l không gây cản trở Nhưng nồng độ cao làm tăng độ hấp thụ Sau thòi gian phản ứng 30 giá trị đo bảng Đặng Thị Thịnh 34 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Bảng Ảnh hưởng ion silic đến kết phân tích Nồng độ silỉc, tính theo SI Nồng độ phosphat tương đương, tính theo p (mg/1) (mg/1) 10 0.003 25 0.015 50 0.025 - Asenat: Asenat tạo nên màu tương tự màu đo octophosphat tạo Cản trở loại trừ cách khử asenat thành asenic với natri thiosulfat - Hydro sulfua: Hydro sulfua với nồng độ s tới 2mg/l không gây cản trở Nồng độ cao hom làm giảm đến mức chấp nhận cách cho khí nitơ qua mẫu axit hóa - Flo: Flo với nồng độ tới 70mg/l không gây cản trở Nồng độ cao hom 200mg/l kìm hãm hoàn toàn tạo màu - Các kim loại chuyển tiếp • Sắt có ảnh hưởng tới độ màu, với nồng độ 10mg/l Fe ảnh hưởng nồng độ 10mg/l vanadi • Crom(III) crom(VI) vói nồng độ tói 10mg không gây cản trở, nồng độ khoảng 50mg/l làm tăng độ hấp thụ lên khoảng 5% • Đồng với nồng độ tới 10mg/l không gây cản trở - Nitrit: Nếu nồng độ nitrit 3,29mg/l gây nhạt màu Lượng nhỏ axit sulfamic dư có ảnh hưởng phân hủy nitrit; 100mg axit đủ để xử lý vói nitrit nồng độ 32,9mg/l 2.4.3.3 Dụng cụ thiết bị Dụng cụ: + Thiết b ị đun nóng, b ề mặt nung nóng 30cm X 50cm l thích hợp Đặng Thị Thịnh 35 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội + Nồi hấp áp lực nồi áp suất 1,1 - 1,4 kPacm3 Máy đo màu: + Máy quang phổ (spectrophometer), sử dụng bước sóng 880 nm 700 nm, độ nhạy Cuvet có bề dày cm + Máy hấp phụ kế (Absorptionmeter) + Dụng cụ thủy tinh Dụng cụ thủy tinh, bao gồm chai lấy mẫu, không sử dụng cho mục đích khác phải điền đầy đủ axit sunfuric 4,5M Nếu cần thiết, dụng cụ thủy tinh phải rửa axit cromic (hỗn hợp cân axit nitric axit clohydric axit suníuric) Các họp chất tẩy rửa chứa p không sử dụng 2.43.4 Hóa chất - Dung dịch H2 SO4 2M: Dùng 500ml + 5ml nước cất vào cốc 2L Thêm cẩn thận 1lOml + 2ml H2 SO4 98% vừa khuấy vừa làm nguội Pha loãng với nước bình định mức lOOOml trộn - Dung dịch H2 SO4 2,5M: Dùng 500ml + 5ml nước cất vào cốc 2L Thêm cẩn thận 140ml + 5ml H2 SO4 98% vừa khuấy vừa làm nguội Pha loãng với nước bình định mức lOOOml trộn - Dung dịch NaOH 2M: Hòa tan 80 g + g natri hydroxyt dạng hạt ừong nước, làm lạnh pha loãng với nước tới 1L - Kali peroxidisunfat (K2S2O8): Dạng rắn dùng để phá mẫu - Tác nhân khử: Trộn cẩn thận theo thứ tự sau: 250 ml dung dịch H2 SO4 2,5M, 75 ml dung dịch amoni molypdat 150ml dung dịch nước cất Thêm vào 25ml dung dịch kali antimonyl tatrat lắc kỹ Dung dịch phải bảo quản tủ lạnh bền vững vài tuần Trước sử dụng cho phân tích mẫu, rót lượng định mức vào bình tam giác thêm Đặng Thị Thịnh 36 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội axit ascorbic với tỷ lệ l,76g/100ml dung dịch tác nhân khử Chú ý sau thêm axit ascorbic dung dịch tác nhân khử không bền phải sử dụng - Axit ascorbic: Dạng rắn 2.43.5 Quy trình phân tích Lấy mẫu chuẩn bị mẫu - Lấy mẫu trực tiếp, dùng chai nhựa lấy khoảng 250ml - 300ml mẫu thùng nước thải đầu vào đầu hệ thí nghiệm Kí hiệu mẫu, ghi rõ tên mẫu, ngày tháng lấy mẫu - Lưu ý trước lấy mẫu phải gạt bỏ váng mặt, phải lấy mẫu nước trạng thái lắng Mẩu sau lấy xong phải sử dụng ngay, không sử dụng phải cất vào tủ lạnh, không lưu mẫu lâu để tránh ảnh hưởng đến kết phân tích Cách tiến hành Bước 1: Phá mẫu - Chỉnh pH mẫu từ - - Trước lấy mẫu phải lắc lọ mẫu để đảm bảo mẫu lọ đồng lấy phàn phân tích - Lấy 50ml mẫu + 1.5g K2S2O8 + 0.5ml H2SO4 4M lml H2SO4 2M vào bình chuyên dụng phá mẫu photpho - Đun mẫu nồi hấp T° = 120°c tíong 100 phút - Mau trắng làm tưomg tự mẫu phân tích => Mẩu đun xong dạng Bước 2: Điều chỉnh pH sau phá mẫu - Để mẫu nguội nhiệt độ phòng - Chỉnh pH mẫu từ - 10 NaOH 2M H2SO4 2M Sau lọc mẫu - Lấy 20ml mẫu lọc + 4ml dung dịch oxi hóa để tối đa 10 phút Đặng Thị Thịnh 37 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội - Đem so màu bước sóng 772nm => Chú ý: dung dịch oxi hóa gồm: lOOml dung dịch tác nhân khử + 1.76g axit ascobic - Mau trắng làm tương tự mẫu phân tích Bước 3: Tính toán kết + Dựng phương trình đường chuẩn: vẽ đồ thị hấp thụ (theo trục y) hàm lượng photpho theo (theo trục x), (mg/1), dãy dung dịch hiệu chuẩn Abs c 0 0.029 0.1 0.064 0.2 0.142 0.4 0.29 0.8 0.367 Hình Đường chuẩn photpho + Tính kết quả: Từ Abs mẫu môi trường đo được, tính Cđo Cđo = 2.6944*Abs + 0.0161 (mg/1) Cmlu = Cđo* f f: hệ số pha loãng 2.4.4 Phương pháp thực nghiệm Thí nghiệm xử lý photpho nước thải với trình sinh trưởng bám dính thực hệ thống thiết bị thí nghiệm sử dụng vật liệu mang nhựa gấp nếp hình Đặng Thị Thịnh 38 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hệ thống khởi động phương pháp cấp nước thải liên tục cho hệ thống Nguồn vi sinh vật dùng để cấy vào hệ bùn từ hệ thiết bị thí nghiệm xử lý photpho phòng thí nghiệm 2.4.4.1 Hệ thiết bị thí nghiệm Thí nghiệm thực hệ thiết bị (hình 5) Bể thí nghiệm AO cải tiến làm mica suốt có dung tích hữu ích ngăn bảng Bảng Dung tích hữu ích ngăn thiết bị thí nghiệm Ngăn (Thiết bị) Dung tích (L) Ngăn (Thiết bị) 120,0 Thiếu khí Thùng chứa nước thải Thùng chứa nước thải 25,0 240,0 Hiếu khí Lắng + Khử trùng Hình Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm Đặng Thị Thịnh Dung tích (L) 39 3,6 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2A.4.2 Các chế độ thí nghiệm quy trình vận hành Nước thải chứa thùng chứa v=120 lít Nước thải cấp liên tục vào ngăn điều hòa, qua ngăn thiếu khí, hiếu khí kết họp ngăn lắng Ở ngăn hiếu khí đáy có phận cấp khí làm tăng lượng oxy nước thải tạo dòng tuần hoàn sang ngăn thiếu khí đồng thòi kéo tuần hoàn bùn ngăn lắng Nước thải sau qua ngăn lắng chảy tràn vào thiết bị chứa Bùn ngăn lắng sục khí tự động kéo ngược trở lại sang ngăn hiếu khí sang ngăn thiếu khí Các thông số pH, DO (lượng oxy hòa tan ừong nước) hiển thị bảng điều khiển lưu máy tính Các chế độ thí nghiệm thực bảng Bảng Các chế độ vận hành Thông số vận hành Chế độ Lưu lượng (L/h) Chế đô• suc • khí Chế đô (CĐ1) 1,0 Sục 15 phút, dừng 45 phút 15: 45 Chế độ (CĐ2) Chế độ (CĐ3) Chế độ (CĐ4) Chế độ (CĐ5) Chế độ (CĐ6) Đặng Thị Thịnh 1,0 1,0 1,0 1,5 2,0 Sục 15 phút, dừng 45 phút 15:45 Sục 20 phút, dừng 40 phút 20: 40 Sục 30 phút, dừng 30 phút 30: 30 Sục 30 phút, dừng 30 phút 30:30 Sục 30 phút, dừng 30 phút 30: 30 40 Ghi < 15°c Mùa đông, xuân >15°c Mùa hè Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu xử lý photpho Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất xử lý TP toàn hệ thể hình Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất xử lý TP toàn hệ Kết hình cho thấy CĐ1 (T < 15°c, mùa đông), hiệu suất xử lý TP toàn hệ 19,93 + 1,55% Khi chuyển sang CĐ2 (T > 20°c, mùa hè), hiệu suất xử lý TP toàn hệ 27,0 + 2,70% Như tăng nhiệt độ hiệu suất xử lý TP hệ tăng Điều giải thích nhiệt độ tăng hệ vi sinh vật xử lý photpho hoạt động tốt dẫn đến hiệu suất xử lý TP hệ tăng 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý photpho Ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý TP toàn hệ thể hình Đặng Thị Thịnh 41 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Hình Ảnh hưởng chế đô suc khí đến hỉêu suất xử lý p toàn Kết hình cho thấy: Ở CĐ2 (sục khí 15 phút/dừng 45 phút) hiệu suất xử lý TP toàn hệ đạt 27,3 ± 1,2% Khi chuyển sang CĐ3 (sục khí 20 phúưdừng 40 phút) hiệu suất xử lý TP toàn hệ tăng lên 29,28 ± 0,97% Khi chuyển sang CĐ4 (sục khí 30 phúưdừng 30 phút) hiệu suất xử lý TP toàn hệ tiếp tục tăng lên 31,86 + 0,86% Kết thực nghiệm chứng tỏ chế độ sục khí ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý TP hệ Điều giải thích sục khí vi sinh vật hiếu khí hấp thu photpho, dừng sục khí (thiếu khí) vi sinh vật hiếu khí gần không hấp thu photpho chí dừng lâu gần yếm khí có tượng vi sinh vật yếm khí giải phóng photpho Cho nên dừng sục khí lâu không tạo điều kiện cho vi sinh vật hấp thu photpho chí giải phóng photpho Như dừng sục khí lâu hiệu suất xử lý TP giảm hay thời gian sục khí tăng hiệu suất xử lý TP tăng 3.3 Ảnh hưởng tải lượng đến hiệu xử lý photpho Ảnh hưởng tải lượng đến hiệu suất xử lý TP toàn hệ thể hình Đặng Thị Thịnh 42 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội ♦ Tải lượ ng —A - HSXLTP 0.020 0.018 0.016 0.014 ^ /« § 0 |f § 0.008 0.006 0.004 g 0.012 0.002 0.000 10 20 30 40 Thòi gian (ngày) Hình Ảnh hưởng tải lượng đến hiệu suất xử lý TP toàn hệ Kết hình cho thấy: Ở CĐ4 (tải lượng trung bình 0,0079 + 0,00027 Kg/m3/ngày, sục khí 30 phúưdừng 30 phút) hiệu suất xử lý TP toàn hệ 31,86 + 0,86% Khi chuyển sang CĐ5 (tải lượng trung bình 0,0113 + 0,00059 Kg/m3/ngày, sục khí 30 phúưdừng 30 phút) hiệu suất xử lý TP toàn hệ giảm 24,85 + 2,15% Khi chuyển sang CĐ6 (tải lượng trung bình 0,0151 + 0,00062 Kg/m3/ngày, sục khí 30 phúưdừng 30 phút) hiệu suất xử lý TP toàn hệ tiếp tục giảm 21,2 + 2,47% Kết thực nghiệm chứng tỏ thay đổi tải lượng hệ ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý TP hệ Điều giải thích tải lượng tăng nghĩa tăng nồng độ chất ô nhiễm hiệu xử lý hệ vi sinh không tăng nên hiệu suất xử lý photpho toàn hệ giảm Như vậy, tải lượng hệ tăng hiệu suất xử lý photpho toàn hệ giảm Đặng Thị Thịnh 43 Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Nghiên cứu xử lý TP hệ AO cải tiến thu kết sau: - Khi tăng nhiệt độ hiệu suất xử lý TP hệ tăng CĐl(lưu lượng L/h, thời gian sục/dừng 15/45 phút, T°< 15°C) hiệu suất xử lý TP toàn hệ 19,93 ± 1,55%, CĐ2 (lưu lượng L/h, thời gian sục/dừng 15/45 phút, T°> 20°C) hiệu suất xử lý TP toàn hệ 27,3 + 1,2% - Khi chuyển chế độ sục khí gián đoạn (tăng thòi gian sục khí) hiệu suất xử lý TP toàn hệ tăng, từ 27,3 ± 1,2% CĐ2 (lưu lượng L/h, thòi gian sục/dừng 15/45 phút, T°> 20°C) lên 29,28 ± 0,97% CĐ3 (lưu lượng L/h, thòi gian sục/dừng 20/40 phút), tăng lên 31,86 + 0,86% CĐ4 (lưu lượng L/h, thời gian sục/dừng 30/30 phút) Và ngược lại, thời gian dừng sục khí lâu hiệu suất xử lý tổng photpho giảm - Khi tải lượng hệ tăng lên hiệu suất xử lý tổng photpho toàn hệ giảm từ 31,86 + 0,86% CĐ4 (lưu lượng L/h, thời gian sục/dừng 30/30 phút) xuống 24,85 + 2,15% CĐ5 (lưu lượng 1,5 L/h, thời gian sục/dừng 30/30 phút)và tiếp tục giảm xuống 21,2 ± 2,47% CĐ6 (lưu lượng L/h, thời gian sục/dừng 30/30 phút) KHUYẾN NGHỊ Trên nghiên cứu số chế độ vận hành ữên hệ AO cải tiến, để hiệu suất xử lý COD, TN TP đạt yêu cầu mong muốn nhiệt độ khác cần phải có nghiên cứu thay đổi DO có nhiều chế độ gián đoạn trình sục khí khoảng khác để tăng hiệu suất khử N, p đồng thời tiết kiệm lượng Do thời gian điều kiện nghiên cứu có hạn, đề tài mói dừng lại đánh giá ban đầu Chính vậy, cần có nghiên cứu lĩnh vực để tăng hiệu xử lý photpho Đặng Thị Thịnh 44 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Khắc Uẩn, Đặng Kim Chi (2008), Tình trạng khan photpho cần thiết việc tái sử dụng nguồn thải chứa photpho, Hà Nội Đặng Kim Chi (2005), Đề tài KC 08-09: Nghiên cứu sở khoa học thực tiễn cho việc xây dựng sách biện pháp giải vấn đề ô nhiễm môi trường làng nghề Việt Nam, Đại học Bách khoa Hà Nội Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ, Photpho, Nhà xuất Khoa học Tự nhiên công nghệ, Hà Nội Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Xử lý nước thải tinh bột sắn băng phương pháp sinh học kỵ khí điều kiện khí hậu Việt Nam, Đại học Xây dựng Hà Nội Ngô Thị Quỳnh Nhi (2011), Phân tích, đánh giá hàm lượng photpho dễ tiêu đất khả hấp thụ photpho số loại đất trồng rau địa bàn thành phố Đà Nằng phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS, khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học Lê Văn Khoa đồng nghiệp (1996), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, NXB Giáo dục Tiếng Anh Lixiang Liu, Beiping Zhang, Xiaohui Wu, Gang Yan and Xiejuan Lu (2008) Simultaneous Removal of Nitrogen and Phosphorous from Municipal Wastewater Using Continuous-Flow Integrated Biological Reactor Journal of environmental engineering © asce: March 2008, pp 169-176 Yong Qiu, Han-chang Shi, and Miao He Nitrogen and Phosphorous Removal in Municipal Wastewater Treatment Plants in China: A Review, International Journal of Chemical Engineering Volume 2010, Đặng Thị Thịnh 45 ... AO (Anoxic - Oxic) Thiếu khí - hiếu khí AAO (Anaerobic - Anoxic - Oxic) Yếm khí - thiếu khí - hiếu khí HK Hiếu khí YK Yếm khí TK Thiếu khí VFA Axit béo dễ bay FAO Sinh vật tích lũy photpho BOD... việt Nam, khu đô thị nước thải sinh hoạt thải hệ thống thu gom nước đưa khu xử lý tập trung để xử lý Tuy nhiên, nguồn nước thải sinh hoạt chưa xử lý cách triệt để nước thải sinh hoạt có thành phần... Việt Nam, khóa luận này, thực đề tài: Nghiên cứu xử lý photpho nước thải sinh hoat thống loc sinh hoc thiếu - hiếu khí cải tiến Đặng Thị Thịnh Khóa luận tôt nghiệp Trường Đại học Sư phạm Hà