Báo cáo thực hành kỹ thuật xử lý nước thải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI    Giảng viên : Th.S NGUYỄN TRUNG DŨNG Nhóm : V3 Sinh viên thực : TP Hồ Chí Minh, 2017 BÀI 1: KHẢO SÁT HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÙNG BÙN HOẠT TÍNH Cơ sở lý thuyết Nguyên tắc phương pháp hiếu khí 1.1 Nguyên tắc Các phương pháp hiếu khí dựa nguyên tác vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu điều kiện có oxy hòa tan: a) Chất hữu + O2→ H2O + CO2 + NH3 +… Ở điều kiện hiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan tối thiểu 1.5 – 2.0 mg/l), NH 4+ bị loại nhờ q trình nitrat hóa vi sinh vật tự dưỡng NH4+ + 2O2→ NO3- + 2H+ + H2O + Năng lượng b) Cơ chế trình phân hủy chất tế bào Cơ chê q trình phân hủy chất tế bào tóm tắt sau: - Các chất hữu bị oxy hóa hydrat cacbon số chất hữu khác Men vi sinh vật tách hydro khỏi móc xích đem phối hợp với oxy khơng khí để tạo thành nước Nhờ có hydro khỏi móc xích oxy nước, phản ứng oxy hóa khử nguyên tử cacbon diễn Đường, rượu axit hữu axit hữu khác sản phẩm đặc trưng q trình oxy hóa vi sinh vật hiếu khí Các chất phân hủy hoàn toàn tạo thành CO2 H2O Thực tất chất bị giử lại tế bào khuẩn (chỉ phần) bị oxy hóa hồn tồn thành CO2 H2O Phần lại bị đồng hóa sử dụng để tổng hợp chất tế bào,tức để sinh khối vi sinh vật tăng lên - - c) Sự sinh trưởng phát triển vi sinh vật - Sự sinh trưởng vi sinh vật tăng sinh khối hấp thụ, đồng hóa chất dinh dưỡng Theo nghĩa rộng, sinh trưởng hay tăng sing khối tăng trọng lượng, kích thước số lượng tế bào Như vậy, hiệu dinh dưỡng( đồng thời giảm BOD) trình tổng hợp phận thể - tế bào s tăng sinh khối- sức sinh trưởng Các q trình diễn khơng đồng theo thời gian không gian tế bào vi sinh vật - d) - Sự chuyển hóa chất hữu (hay giảm BOD) Thường tốc độ chuyển hóa nhanh 10-15 phút đầu Trong thời gian lượng chất hữu chuyển hóa gr bùn biểu thị phương trình sau: dL/dS=KiL Sau tích phân ta : Lri/Li=1-eKiS Trong : - Ki : số tốc độ chuyển hóa ban đầu, 1/thời gian S : lượng bùn hoạt tính ban đầu Lri : lượng chất hữu (BOD) chuyển hóa thời gian Li : lượng chất hữu nước thải e) Các điều kiện, yêu cầu yếu tố mơi trường ành hưởng đến q trình xử lý Điều kiện phải đảm bảo cung cấp lượng oxy cách liên tục cho lượng oxy hòa tan nước khỏi bể lắng đợt không nhỏ 2mg/l Nồng độ cho phép chất bẩn hửu cơ: có nhiều chất bẩn nước thải sản xuất mức độ định phá hủy chế độ hoạt động – sống bình thường vi sinh vật Các chất độc hại thường có tác dụng làm hủy hại thành phần cấu tạo tế bào Lượng nguyên tố dinh dưỡng cần thiết để trình sinh hóa diễn bình thường cần nằm giới hạn cho phép (các hợp chất chứa nit, photpho) BODtf : N:P = 100:5:1 Nồng độ giới hạn cho phép chất độc phải nằm giới hạn cho phép muối kim loại nặng Giá trị pH ảnh hưởng lớn đến trình tạo men tế bào trình hấp thụ chất dinh dưỡng tế bào Đối với đa số vi sinh vật khoảng giá trị pH tối ưu 6.5 – 8.5 Nồng độ muối vô nước thải không vượt 10g/l Nhiệt độ nước thải ảnh hưởng lớn đến trình tạo men tế bào trình hấp thụ chất dinh dưỡng vào tế bào - - - - - Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến chức hoạt động vi sinh vật Đối với đa số vi sinh vật , nhiệt độ nước thải cơng trình xử lý nằm khoảng 6-370C f) Cấu trúc chất bẩn bùn hoạt tính Khi nghiên cứu khả oxy hóa sinh hóa chất hữu có cấu trúc khác nhau, nhiều tác giả đến kết luận: - Những hợp chất với trọng lượng phân tử lớn, cấu trúc nhiều mạch nhánh bên chất khơng bị oxy hóa sinh hóa - Các chất khơng bị oxy hóa sinh hóa chất mà men (enzym) vi sinh vật khó thâm nhập chất khó thẩm thấu khuếch tán qua màng tế bào - Đối với chất có nguyên tử cacbon trung tâm , dù liên kết H-C mức độ ảnh hưởng cấu trúc nhánh phân tử trình oxy hóa sinh hóa giảm - Trong liên kết H-C thay nguyên tử hydro nhóm ankyl aryl khó bị oxy hóa sinh hóa đơn g) Những đặc tính vi sinh vật - Bùn hoạt tính bơng màu vàng nâu, dễ lắng, có kích thước từ 3-150 micromet Những bơng bùn có vi sinh vật sống chất rắn (40%) Những vi sinh vật sống vi sinh vật (vi khuẩn), động vật hạ đẳng, dòi giun, nấm men, nấm móc vi sinh vật khác - Các lồi vi sinh lại phân chia thành nhóm – xép theo chế độ hấp thụ chất dinh dưỡng nước thải h) Quá trình xử lý bùn hoạt tính với vật liệu tiếp xúc - Quá trình xử lý nước thải bùn hoạt tính bao gồm giai đoạn: +) Giai đoạn khuếch tán chuyển chất từ dịch thể (nước thải) tới bề mặt tế bào vi sinh vật - +) Hấp phụ: khuếch tán hấp phụ chất bẩn từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm +) Quá trình chuyển hóa chất khuếch tán hấp phụ tế bào vi sinh vật sinh lượng tổng hợp chất tế bào CÁC BƯỚC LÀM THÍ NGHIỆM BÙN HOẠT TÍNH Bước 1: Xác định pH Bước 2: Xác định SS Các tải trọng 24h, 12h, 6h, 4h, 2h Chạy động không làm tải trọng 2h - Giấy lọc đem sấy 30 phút 1050C, hút ẩm 15 phút, sau cân, xác định m0 Lấy 10ml nước thải sục khí đem lọc qua giấy lọc (m0) Mỗi mẫu làm mẫu giấy lọc Đem sấy khô 1050C, 30 phút đem hút ẩm 15 phút Sau đem cân, xác định m1 SS= (m1-m0).105 (g/10ml –mg/l) Bước 3: Xác định COD Các tải trọng 24h, 12h, 6h, 4h, 2h Chạy động không làm tải trọng 2h - - Lọc mẫu trước tiến hành đo COD Lấy 2,5ml mẫu + 1,5ml K2Cr2O7 + 3,5ml H2SO4 Reagent vào ống nghiệm, đậy nút, lắc kỹ (cẩn thận phản ứng phát nhiệt) (Làm mẫu rỗng với nước cất) Mỗi mẫu làm ba ống COD Đem ống nghiệm gia nhiệt 1500C Để nguội, thêm giọt Feroin, tráng ống COD nước cất định phân FAS 0,1M Kết thúc mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ COD(mg/l)=[(A-B)*N*8000]/2,5 A: Thể tích FAS dùng mấu rỗng B: Thể tích FAS dùng mấu thật N: Nồng độ dùng cho FAS Kết thí nghiệm • Quá trình chạy tĩnh  Tải trọng 24h: Thời gian Ngày (giờ) 24 24 24 24 24 24 Tải trọng COD vào (kgCOD/m ngđ ) (mg/l) 0,10 101,6 0,10 101,6 0,10 101,6 0,10 101,6 0,10 101,6 0,10 101,6 COD (mg/l) 101,6 74,88 Hiệu suất % MLSS 538,75 26,30 133,3 64 37,01 280 64 37,01 2000 41,6 59,05 2000 28,8 71,65 90  Tải trọng 12h: Ngà y Thời gian (giờ) 16 0,5 16 16 16 16 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Tải trọng (kgCOD/m ngđ ) 0,5 0,5 16 0,5 COD vào (mg/l) 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 250 COD (mg/l) 250 183,2 Hiệu suất % 26,72 MLSS 126,7 11,5 167,2 33,12 433,3 144,8 42,08 510 112 55,2 330 93,76 62,50 1630 89,28 64,29 1733 60 76 1500 51,84 79,26 4500 51,52 79,39 866 41,6 83,36 3700 25,6 89,76 3200 Tải trọng 6h: Ngày Thời gian (giờ) 14 Tải trọng (kgCOD/m ngđ ) 0,96 0,96 COD vào (mg/l) 240,64 240,64 COD (mg/l) 240,64 230 Hiệu suất % 4,42 MLSS 95 18 14 14 14 14 14  Ngày Thời gian (giờ) 16 12 16 12 240,64 193 19,80 131 0,96 240,64 166,4 30,85 173,7 0,96 240,64 133,44 44,55 1833 0,92 240,64 85,3 64,56 1750 0,96 240,64 80 66,76 2600 0,96 240,64 64 73,40 2000 0,96 240,64 48,94 79,66 1400 0,96 240,64 42,7 82,26 4100 0,96 240,64 35,2 85,37 1300 0,96 240,64 35,2 85,37 1300 Tải trọng (kgCOD/m ngđ ) 1,92 1,92 COD vào (mg/l) 320 320 COD (mg/l) 320 320 Hiệu suất % 0 MLSS 28 11,5 1,92 320 234,7 26,66 1,92 320 83,2 74 426,7 1,92 320 83,2 74 200 1,92 320 80 75 310,7 1,92 320 80 75 1867 1,92 320 80 75 3200 1,92 320 80 75 3200 Tải trọng 4h: 12 0,96 16 12 16 12 16 12 16  Thời gian (giờ) 12 1,92 320 70,72 77,9 2400 1,92 320 70,72 77,9 1400 1,92 320 69,3 78,34 1000 1,92 320 54,4 83 699 1,92 320 42,7 86,66 1266 1,92 320 41,6 87 3900 1,92 320 41,6 87 4500 1,92 320 41,28 87,10 3900 1,92 320 15 95,31 4500 Bảng số liệu mơ hình tĩnh với thời gian lưu nước tăng dần: Tải trọng COD (kgCOD/m ngđ vào ) (mg/l) 320 1,92 0,96 240,64 COD 35,2 95,31 85,37 0,5 25,6 89,76 3200 28,8 71,65 90 250 0,10 24 •  Ngày 101,6 (mg/l) 15 Hiệu % suất MLS S 4500 1300 Quá trình chạy động Tải trọng 24h: Thời gian Tải trọng COD (kgCOD/m ngđ vào COD Hiệu suất MLSS (giờ) ) 24 24 24 24 24 24  Ngày Thời gian (giờ) 16 16 16 16 16 (mg/l) 96 % 510,25 0,096 96 117 21,88 466,67 0,096 96 117 21,88 590 0,096 96 104 8,33 2200 0,096 96 103,68 3610 0,096 96 102 6,25 340 Tải trọng (kgCOD/m ngđ ) 0,52 0,52 COD vào (mg/l) 260 260 COD (mg/l) 260 195,2 Hiệu suất % 24,92 MLSS 607,95 6,5 0,52 260 176 32,31 433,3 0,52 260 148 43,08 400 0,52 260 126,88 51,20 830 0,52 260 121,6 53,23 1910 0,52 260 109,12 58,03 1866,6 0,52 260 92,8 64,31 1700 0,52 260 66,54 74,41 4900 0,52 260 34,56 86,71 1238 0,52 260 33,28 87,20 1766 0,52 260 15,04 94,22 1900 Tải trọng 12h: 0,096 (mg/l) 96 16  Ngày Tải trọng 6h: Thời gian (giờ) 14 14 14 14 14 14  Ngày COD vào (mg/l) 261,12 261,12 COD (mg/l) 261,12 192 Hiệu suất % 26,47 MLSS 47 14 1,04 261,12 160 38,73 445,7 1,04 261,12 152 41,79 222 1,04 261,12 138,56 46,94 2033 1,04 261,12 138,56 46,94 1950 1,04 261,12 124,8 52,21 2300 1,04 261,12 106,7 59,14 2167 1,04 261,12 106 59,41 2200 1,04 261,12 99,36 61,95 2200 1,04 261,12 80 69,36 2200 1,04 261,12 16 93,87 2200 Tải trọng (kgCOD/m ngđ ) 3,40 3,40 COD vào (mg/l) 567 567 COD (mg/l) 567 567 Hiệu suất % 0 MLSS 9,5 13 3,40 567 117,3 79,31 3,40 567 117 79,37 460 3,40 567 99,84 82,39 166,7 Tải trọng 4h: Thời gian (giờ) 12 Tải trọng (kgCOD/m ngđ ) 1,04 1,04 16 12  Chỉnh lưu lượng van cho Q = 3lit/phút (3LPM)  Sau đến phút lấy mẫu nước van 9, cách quãng phút lần, mẫu M1, M2, M3  Xác định: sắt (II) sắt tổng VAN LẤY NƯỚC SAU CỘT ÁP HÌNH: CỘT ÁP Kết quả: Trước Sau giàn giàn M31 M32 M33 mưa mưa (5p) (8p) (11p) (M1) M2 0.081 0.067 0.045 0.065 0.05 0.037 Fe tổng 0.531 Fe (II) 0.416 0.28 0.23 Ta có phương đường chuẩn y= 0,0136x – 0.0108 R2 = 0,9941 Thay độ hấp thu mẫu vào y → Nồng độ x (mg/ml) Vd: Fe tổng trước giàn mưa: thay y= 0,531 vào phương trình đường chuẩn tìm x → 0,531= 0,0136x -0.0108 → x= 39,91 Làm tương tự với số liệu lại ta bảng sau: Fe( t ổng) Fe(2) Trướ c giàn mưa (M1) 39,9 31,3 Sau giàn mưa (M2) M31 M32 M33 21,6 6,75 5,72 4,1 17,7 5,57 4,47 3.5 Hiệu khử Fe tổng trình: E = * 100 (%) Vd: Tính % Fe tổng M2: E = * 100 (%)= 40.76% Làm tương tự cho số liệu lại ta bảng sau: Trướ c giàn mưa (M1) Fe( t ổng) Fe(2) Sau giàn mưa (M2) M31 M32 M33 45.8 43,3 83,0 82,2 85,6 85,7 89,7 Bài 5: THÍ NGHIỆM LẮNG BƠNG CẶN 1.1 Mục đích 88,8 Để thiết kế bể lắng cần phải tìm vận tốc lắng thời gian lắng hạt cặn dòng nước Với dạng lắng cặn mô tả đầy đủ trình lắng mà cần xác định thực nghiệm Đây mục đích mơ hình này, kết cho ta vận tốc lắng hạt cặn, thời gian lưu nước hiệu xử lý 1.2 Cơ sở lý thuyết Lắng trình tách khỏi nước cặn lơ lửng bơng cặn hình thành giai đoạn keo tụ tạo 1.3 Tiến hành  Chuẩn bị trước 80 mẫu giấy lọc, đánh số từ – 80, trước vào thực hành tiến hành sấy giấy lọc 105 0C vòng 30 phút, sau lấy cho vào bình hút ẩm để hút ẩm vòng 15 phút, tiến hành cân giấy lọc, ghi    nhận kết : m0 (g) Lấy 45 lít nước máy cho vào xơ nhựa Cho thêm vào thùng : 0,1439g bột màu + 8,85g NaOH (B-03) + 63,9795g Al2(SO4)3.18H2O Khuấy mẫu nước Lắp đặt hệ thống bơm, bơm mẫu nước xô lên mơ hình - Tiến hành lấy mẫu (1 phút) cốc thuỷ tinh (khoảng 50ml) 10 van - Lọc qua giấy lọc - Đem giấy lọc sấy 1050C 30p - Lấy giấy lọc cho vào bình hút ẩm khoảng 15-20p, sau đo kết SS mẫu Tiếp tục tương tự cho thời gian khác 1.4 Kết Quan sát chiều cao cột nước sau cho nước vào chiều cao lớp lắng sau thời gian lấy mẫu: Thời gian lắng (phút) Độ cao mực nước(m) Độ cao cặn (m) 1 5 94 93 39 90 73 89 76 88 19 87 45 32 Tại thời điểm phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.545 0.574 0.029 1,7 0.560 0.588 0.028 1,5 0.537 0.599 0.062 1,3 0.540 0.559 0.019 1,1 0.545 0.561 0.016 0,9 0.540 0.567 0.027 0,7 0.540 0.556 0.016 0,5 0.543 0.561 0.018 0,3 0.552 0.588 0.036 0,1 0.559 0.572 0.013 Tại thời điểm phút m0 m1 86 Bảng kết đo SS Độ cao SS = m1 – 25 m0 1,9 0.551 0.576 0.025 1,7 0.549 0.572 0.023 1,5 0.563 0.575 0.012 1,3 0.558 0.568 0.01 1,1 0.551 0.561 0.01 0,9 0.546 0.567 0.021 0,7 0.544 0.557 0.013 0,5 0.552 0.564 0.012 0,3 0.548 0.569 0.021 0,1 0.553 0.562 0.009 Tại thời điểm 15 phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.547 0.564 0.017 1,7 0.548 0.559 0.011 1,5 0.547 0.598 0.051 1,3 0.551 0.556 0.005 1,1 0.544 0.558 0.014 0,9 0.552 0.564 0.012 0,7 0.556 0.571 0.015 0,5 0.560 0.566 0.006 0,3 0.551 0.558 0.007 0,1 0.561 0.562 0.001 Tại thời điểm 20 phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.552 0.572 0.020 1,7 0.552 0.564 0.012 1,5 0.551 0.564 0.013 1,3 0.559 0.571 0.012 1,1 0.557 0.567 0.01 0,9 0.554 0.563 0.009 0,7 0.556 0.566 0.01 0,5 0.550 0.559 0.009 0,3 0.562 0.571 0.009 0,1 0.554 0.564 0.01 Tại thời điểm 30 phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.546 0.566 0.02 1,7 0.558 0.570 0.012 1,5 0.563 0.573 0.01 1,3 0.563 0.573 0.01 1,1 0.553 0.563 0.01 0,9 0.556 0.564 0.008 0,7 0.546 0.557 0.011 0,5 0.554 0.561 0.007 0,3 0.569 0.577 0.008 0,1 0.571 0.575 0.004 Tại thời điểm 40 phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.551 0.578 0.027 1,7 0.553 0.568 0.015 1,5 0.545 0.589 0.044 1,3 0.542 0.550 0.008 1,1 0.560 0.567 0.007 0,9 0.559 0.582 0.023 0,7 0.566 0.571 0.005 0,5 0.553 0.570 0.017 0,3 0.555 0.568 0.013 0,1 0.555 0.565 0.01 Tại thời điểm 60 phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.569 0.588 0.019 1,7 0.553 0.566 0.013 1,5 0.547 0.555 0.008 1,3 0.626 0.632 0.006 1,1 0.622 0.627 0.005 0,9 0.614 0.620 0.006 0,7 0.617 0.623 0.006 0,5 0.628 0.631 0.003 0,3 0.625 0.628 0.003 0,1 0.616 0.623 0.007 Tại thời điểm 90 phút Độ cao m0 m1 SS = m1 – m0 1,9 0.623 0.638 0.015 1,7 0.617 0.629 0.012 1,5 0.615 0.621 0.006 1,3 0.615 0.620 0.005 1,1 0.619 0.625 0.006 0,9 0.618 0.624 0.006 0,7 0.616 0.627 0.011 0,5 0.604 0.620 0.016 0,3 0.627 0.632 0.005 0,1 0.620 0.624 0.004 Lập bảng kết đo SS Đ C0 ộ c a o ( m ) , , , , , , , ( m g/l ) (p hú t) 0 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 4 0 0 04 0 0 0 0 0 0 02 0 0 0 0 0 0 02 02 0 0 0 0 0 0 01 02 0 0 0 0 0 0 0 02 02 06 01 01 0 03 0 , , , 01 03 01 02 0 0 0 0 0 0 04 0 0 0 0 0 0 03 0 0 0 0 0 0 Lập bảng hiệu sau lắng tính %(R) Độ cao (m) 1,9 13 3 1,7 17 5 5 1,5 80 8 1,3 47 7 1,1 37 3 6 22 7 0,9 0,7 18 3 6 0,5 33 6 0,3 41 7 0,1 30 6 ... loài vi sinh lại phân chia thành nhóm – xép theo chế độ hấp thụ chất dinh dưỡng nước thải h) Q trình xử lý bùn hoạt tính với vật liệu tiếp xúc - Quá trình xử lý nước thải bùn hoạt tính bao gồm... HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ Mục đích - Tìm hiểu trình lọc sinh học hiếu khí, khả áp dụng cách thức vận hành xử lí nước thải - Nghiên cứu xác định hiệu xử lí mơ... trình lọc sinh học Là trình xử lý nước thải phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật khơng di động dính bám bề mặt vật liệu rắng để tiếp xúc thường xuyên hay di động nước thải Ở sở lí luận khác,