NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ KIM LOẠI ĐẾN HIỆU SUẤT XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU HỮU CƠ BẰNG HỆ YẾM KHÍ CAO TẢI

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kim loại đến hiệu suất xử lý nước thải giàu hữu cơ bằng hệ yếm khí cao tải nhằm đánh giá chính xác ảnh hưởng của các kim loại phổ biến trong nước thải (Ca2+, Mg2+, Cu2+) đến chất lượng nước và khí biogas sinh ra trong hệ UASB. Kết quả cho thấy chất lượng nước và khí biogas sinh ra có liên quan đến nồng độ và bản chất kim loại có trong nước thải, nồng độ Ca2+ nên ở 300 mgL và Mg2+ từ 101000 mgL để thuận lợi cho quá trình yếm khí. Riêng Cu2+ không nên có mặt trong nước thải ngay cả nồng độ thấp (0,5 mgL)

MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan nước thải giàu hữu 1.1.1 Nguồn thải đặc điểm nước thải giàu hữu 1.1.2 Kim loại nước thải giàu hữu 1.1.3 Tác động nước thải giàu hữu đến môi trường 1.2 Tổng quan công nghệ UASB 10 1.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ UASB 11 1.2.2 Ảnh hưởng yếu tố đến hệ UASB 13 1.3 Ảnh hưởng kim loại đến hiệu suất xử lý nước thải giàu hữu hệ UASB 17 1.3.1 Ảnh hưởng Ca2+ 18 1.3.2 Ảnh hưởng Mg2+ 19 1.3.3 Ảnh hưởng Cu2+ 19 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .22 2.1 Đối tượng nghiên cứu 22 2.2 Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm 23 2.2.2 Phương pháp phân tích .27 2.2.3 Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu đánh giá .28 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .29 3.1 Kết khảo sát hiệu suất xử lý sau trình khởi động hệ UASB 29 3.2 Ảnh hưởng Ca2+ 31 3.2.1 Ảnh hưởng Ca2+ đến hiệu suất xử lý COD 32 3.2.2 Ảnh hưởng Ca2+ đến sản lượng chất lượng khí biogas 33 3.3 Ảnh hưởng Cu2+ 38 3.3.1 Ảnh hưởng Cu2+ đến hiệu suất xử lý COD 38 3.3.2 Ảnh hưởng Cu2+ đến sản lượng chất lượng khí 40 3.4 Ảnh hưởng Mg2+ .43 3.4.1 Ảnh hưởng Mg2+ đến hiệu suất xử lý COD 44 3.4.2 Ảnh hưởng Mg2+ đến sản lượng chất lượng khí .45 3.5 Đánh giá chung ảnh hưởng Ca2+, Mg2+, Cu2+ .49 KẾT LUẬN 51 KIẾN NGHỊ 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .54 PHỤ LỤC 58 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AF Lọc yếm khí Anaerobic filter AFB Hệ yếm khí lớp bùn động Anaerobic fluidized bed AP Ao hồ yếm khí Anaerobic pond BOD Nhu cầu oxy sinh học Biochemical (or Biological) oxygen demand COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical oxygen demand DFSFF Hệ thống màng lọc cố định dòng Downflow stationery fixed film xuôi EGSB Hệ thống xử lý với lớp bùn hạt mở Expanded granular sludge bed rộng FAS Fe(NH4)2(SO4)2 Ferrous ammonium sulfate HRT Thời gian lưu nước Hydraulic retention time OLR Tải trọng hữu Organic loading rate QCVN Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia SS Chất rắn lơ lửng Suspended solid UASB Hệ bùn yếm khí dòng chảy ngược Upflow anaerobic sludge blanket DANH MỤC BẢN Bảng Đặc điểm nước thải giàu hữu số ngành sản xuất Bảng Quy trình sản xuất chất thải ngành tinh bột sắn [6] Bảng Quy trình sản xuất chất thải ngành mía đường [4] .5 Bảng Công đoạn sản xuất chất thải ngành chế biến thủy hải sản [13] Bảng Đặc điểm nước rỉ rác số bãi chôn lấp [40] Bảng Lượng alkalinity dạng CaCO3 (mg/L) tối thiểu cần có để trì pH ~ theo nhiệt độ % khí CO2 sinh hệ yếm khí [23] 15 Bảng Thành phần hóa chất chuẩn bị nước thải nhân tạo cho 10 lít mẫu nước [30] .22 Bảng Chỉ tiêu phương pháp phân tích 27 Bảng Sự thay đổi thông số trước sau có Ca 2+ 36 Bảng 10 Sự thay đổi thông số trước sau có Cu 2+ .43 Bảng 11 Sự thay đổi thông số trước sau có Mg2+ .47 Bảng 12 Đánh giá ảnh hưởng Ca2+, Mg2+, Cu2+ 49 DANH MỤC HÌNH Hình Số lượng nhà máy xử lý nước thải theo phương pháp yếm khí giới [21] 10 Hình Cấu tạo hệ UASB đặc trưng 11 Hình Các pha diễn q trình phân hủy yếm khí 12 Hình Biểu đồ quan hệ nhiệt độ tốc độ phân hủy yếm khí 14 Hình Nồng độ Cu có nước thải theo thời gian mức nồng độ ban đầu từ 10 – 1000 mg/L [27] 20 Hình Hai hệ UASB quy mơ phòng thí nghiệm sơ đồ 25 Hình Đồ thị thể khả xử lý COD theo tải trọng hữu 29 Hình Giá trị COD đầu theo tải trọng hữu 30 Hình Kích thước hạt bùn hệ UASB nghiên cứu 31 Hình 10 Ảnh hưởng Ca2+ đến hiệu suất xử lý COD 32 Hình 11 Ảnh hưởng Ca2+đến sản lượng khí 33 Hình 12 Ảnh hưởng Ca2+ đến chất lượng khí .35 Hình 13 Ảnh hưởng Cu2+ đến hiệu suất xử lý COD 39 Hình 14 Ảnh hưởng Cu2+ đến sản lượng khí .40 Hình 15 Ảnh hưởng Cu2+ đến chất lượng khí .41 Hình 16 Ảnh hưởng Mg2+ đến hiệu suất xử lý COD 44 Hình 17 Ảnh hưởng Mg2+ đến sản lượng khí 45 Hình 18 Ảnh hưởng Mg2+ đến chất lượng khí 46 MỞ ĐẦU Thời kỳ cơng nghiệp hóa – đại hóa kéo theo phát triển mạnh mẽ ngành nghề giúp tình hình kinh tế đất nước cải thiện rõ rệt Tuy nhiên, để có phát triển bền vững nhiệm vụ bảo vệ môi trường thiếu Một vấn đề môi trường đáng quan tâm nước thải, đặc biệt nước thải giàu hữu Vấn đề ô nhiễm môi trường nước thải giàu hữu quan tâm tải lượng phát thải lớn vấn đề cạn kiệt oxy nước khiến không làm chết sinh vật, cân sinh thái, cảnh quan mà tạo mùi thối khó chịu Với đặc thù đất nước nơng nghiệp, Việt Nam có nhiều ngành nghề phát sinh nước thải giàu hữu sản xuất mía đường, tinh bột sắn, tinh bột dong riềng, bún, bánh đa, bia, thịt hộp, chế biến thủy hải sản,… Trong số phương pháp xử lý nước thải giàu hữu cơ, phổ biến phương pháp sinh học yếm khí Trong bối cảnh nguồn lượng ngày cạn kiệt, phương pháp xử lý yếm khí ưu tiên nhờ khả sinh khí metan (CH4) tạo lượng Ở nhiệt độ 35oC, g COD xử lý phương pháp yếm khí sinh 0,4 lít CH [23], đốt hồn tồn m3 khí CH4 cho khoảng 5.500 – 6.000 kcal Công nghệ xử lý yếm khí có từ kỷ 20, hiệu suất xử lý thấp, thời gian xử lý dài Cho tới năm 1970, hệ UASB đời xem bước ngoặt thành công công nghệ xử lý yếm khí với khả chịu tải lớn, hiệu suất xử lý cao thời gian ngắn [19] Cho đến công nghệ xử lý nước thải giàu hữu nhiều nhà khoa học giới Việt Nam quan tâm, nghiên cứu theo nhiều hướng khác Trong có nhiều nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng yếu tố kim loại có nước thải đến hoạt động hệ UASB Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng kim loại đến hình thành hạt bùn hiệu suất xử lý nước thông qua tiêu COD, mà chưa xem xét đến chất lượng khí biogas sinh Khí biogas có chất lượng tốt % CH lớn, CO2 H2S nhỏ Nhược điểm lớn khiến cản trở việc sử dụng khí biogas gây H 2S có mùi thối, ảnh hưởng đến mắt hô hấp ăn mòn vật liệu Trong loại nước thải giàu hữu cơ, ion Ca 2+ Mg2+ kim loại phổ biến nhất, thường xuất với nồng độ đa lượng phát sinh từ hoạt động sản xuất điều chỉnh pH (tẩy màu, trung hòa, rửa thiết bị, rò rỉ, nước sử dụng có độ cứng cao,…) Bên cạnh đó, Cu 2+ ion xuất phổ biến, dù xuất nồng độ thấp với tính chất kim loại nặng có khả tích tụ, dễ gây ảnh hưởng đến vi sinh vật bùn Do vậy, việc đánh giá ảnh hưởng kim loại phổ biến nước thải giàu hữu cần thiết Để đóng góp vào hướng nghiên cứu cơng nghệ xử lý yếm khí - UASB góp phần tiết kiệm tài nguyên bảo vệ môi trường, luận văn thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số kim loại đến hiệu suất xử lý nước thải giàu hữu hệ yếm khí cao tải” nhằm đánh giá xác ảnh hưởng kim loại phổ biến nước thải (Ca 2+, Mg2+, Cu2+) đến chất lượng nước khí biogas sinh hệ UASB Nội dung nghiên cứu bao gồm: Đánh giá khả chịu tải hệ UASB quy mơ phòng thí nghiệm; Đánh giá ảnh hưởng Ca2+ đến hiệu suất xử lý COD, sản lượng chất lượng khí sinh ra; Đánh giá ảnh hưởng Cu2+ đến hiệu suất xử lý COD, sản lượng chất lượng khí sinh ra; Đánh giá ảnh hưởng Mg2+ đến hiệu suất xử lý COD, sản lượng chất lượng khí sinh Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nước thải giàu hữu 1.1.1 Nguồn thải đặc điểm nước thải giàu hữu Nước thải giàu hữu thấy nhiều ngành nghề khác như: mía đường, bia, tinh bột sắn, tinh bột dong riềng, sữa, thịt hộp, chế biến thủy hải sản, Nhiều sở sản xuất có quy mô nhỏ, phân bố không tập trung, hầu hết trang thiết bị, máy móc, dây chuyền cơng nghệ sản xuất nhà máy cũ, lạc hậu, trình độ sản xuất thấp, dẫn tới lượng phát thải lớn phân tán Mức độ nhiễm có khác ngành nghề phát thải Nhìn chung, giá trị COD nước thải giàu hữu ngành thường khoảng 2000 mg/L (cao gấp 13 lần QCVN 40:2011/BTNMT cột B), có lên tới 100 lần nước thải tinh bột sắn, thể Bảng Bảng Đặc điểm nước thải giàu hữu số ngành sản xuất Thông số Đơn vị Mía đường [4] Tinh bột sắn [6] Bia [5] COD mg/L 1000 4340 1300017800 990 -2200 2300 BOD5 mg/L 350 2750 740011000 550-1400 900 Tổng N mg/L 15 - 40 170 30 Tổng P mg/L >70 30 SS mg/L 300-800 pH Lượng thải m3/d Chế biến thịt [41] Chế biển thủy sản [2] 2200 24009600 10001655 1150 1430 15007400 900 14 70 38 - 40 22-25 10,8 27 16 10 1200 2600 500-600 408 625 501 - 1028 5,5-7,4 4,0 5,6 6-8 4,6 5,3 9,3 5,3-8,9 6,2-7 58.684 71.232 52.740 - - 1.124 - 517.808 Rượu [38] Mì ăn liền [38] 1050 2100 Sữa [10] Ghi chú: Dấu “ – “ khơng có thơng tin Chế biến thủy hải sản, tinh bột sắn, mía đường, bia ngành phát sinh lượng nước thải lớn Việt Nam (52.740 – 517.808 m 3/ngày) Nguồn thải chủ yếu từ hoạt động rửa nguyên liệu, rửa thiết bị - máy móc, rò rỉ sản phẩm… Chi tiết nguồn phát sinh lưu lượng nước thải số ngành trình bày phần 1.1.1.1 Ngành sản xuất tinh bột sắn Lượng nước thải phát sinh nhà máy sản xuất tinh bột sắn Việt Nam từ 20 – 30 m3/Tấn sản phẩm Trong đó, lực sản xuất tinh bột sắn Việt Nam đạt 800.000 – 1.200.000 tấn/năm [6], vậy, ước tính nước thải phát sinh năm ngành khoảng 16 triệu – 36 triệu m 3/năm, tức khoảng 43.835 – 98.630 m3/ngày, COD trung bình 10.000 mg/L Quy trình sản xuất tinh bột sắn chất thải thể Bảng Bảng Quy trình sản xuất chất thải ngành tinh bột sắn [6] ST T Công đoạn sản xuất Nguyên liệu tươi Rửa làm Băm mài củ Ly tâm tách bã Thu hồi tinh bột thô Thu hồi tinh bột tinh Hồn thiện (làm tơi, sấy khơ, đóng gói) Chất thải Vỏ, đất cát, nước thải Đầu củ, xơ rắn Nước thải, bã thải rắn Nước thải Nước thải Nhiệt thải Vật liệu bao gói hỏng Nguồn nước thải hữu thấy cơng đoạn: - Bóc vỏ, mài củ, ép bã: chứa hàm lượng lớn xyanua, alcaloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường tinh bột Đây nguồn gây nhiễm nước thải, thường dao động khoảng 20 - 25m 3/ nguyên liệu, có COD mức cao (>10.000 mg/L) - Lắng trích ly: chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, lignin xyanua, có COD cao (>10.000 mg/L), pH thấp - Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, SS, BOD, COD mức trung bình 200 – 400 mg/L - Nước thải sinh hoạt (bao gồm nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa chất cặn bã, SS, BOD, COD, chất dinh dưỡng (N, P) vi sinh vật… COD khoảng 200 mg/L 1.1.1.2 Ngành sản xuất mía đường Sản lượng đường nước năm 2013 đạt 1,53 triệu [14], đó, lượng nước thải trung bình sản xuất sản phẩm 14 m 3, vậy, lượng nước thải phát sinh từ ngành mía đường nước lên tới 58.684 m 3/ngày, COD trung bình 2400 mg/L [9] Quy trình sản xuất mía đường chất thải thể Bảng Bảng Quy trình sản xuất chất thải ngành mía đường [4] ST T 10 Công đoạn Chất thải Mía Ép mía Trung hòa Lắng Lọc Cô đặc Nấu đường, kết tinh Ly tâm Sấy Đường thành phẩm Bã mía, nước rửa Nước ngưng Cặn Bã bùn Nước làm mát Nước làm mát Rỉ đường Nước ngưng Nguồn ô nhiễm phát sinh ngành sản xuất mía đường chia thành dòng sau [7]: Mg2+ có lợi q trình phân hủy yếm khí, nhờ sản lượng khí thu tăng Tuy nhiên, hoạt động vi sinh vật giai đoạn (giai đoạn metan hóa) tăng chậm so với giai đoạn trước, khiến CO2 sinh nhiều khơng kịp chuyển hóa thành CH4, % CH4 giảm % CO2 tăng Nồng độ Mg2+ tối ưu 100 1000 mg/L phù hợp với nghiên cứu trước Nghiên cứu Hulshoff (1983), Mahoney (1987) Alibhai (1986) tổng hợp báo cáo của Schmidt (1993) [28] thực so sánh ảnh hưởng Mg2+ mức nồng độ 0,4 4,1 mM (tương ứng với 9,6 98,4 mg/L), nhận thấy nồng độ Mg 2+ = 98,4 mg/L thúc đẩy khả lắng phân hủy yếm khí bùn nồng độ Mg 2+ = 9,6 mg/L Hai mức nồng độ 9,6 98,4 mg/L xấp xỉ với 10 100 mg/L nghiên cứu luận văn cho kết tương tự (hiệu suất xử lý khả sinh khí 100 mg/L tốt 10 mg/L (Bảng 11)) Tại mức nồng độ cao hơn, kết thu phù hợp với nghiên cứu Schmidt Ahring [28] Các tác giả thực nghiên cứu ảnh hưởng Mg2+ mức nồng độ cao hơn, 0,5; 10; 30; 100 mM (tương đương với 12, 240, 720, 2400 mg/L) Tại nồng độ 2400 mgMg2+/L, Schmidt Ahring nhận thấy xuất kết nhiều tủa vô hạt bùn đơn lẻ nhỏ thoát khỏi hệ, nồng độ 240 720 mgMg2+/L tượng bùn khơng đáng kể, chứng tỏ khả lắng tạo hạt tốt, nhờ hiệu suất tốt Quan sát nước thải đầu nghiên cứu luận văn nồng độ Mg 2+ = 2400 mg/L thấy tượng bùn đơn lẻ thoát tương tự, điều khiến cho hiệu suất xử lý COD giảm 48 3.5 Đánh giá chung ảnh hưởng Ca2+, Mg2+, Cu2+ Ảnh hưởng kim loại Ca2+, Mg2+, Cu2+ tóm tắt Bảng 12 Bảng 12 Đánh giá ảnh hưởng Ca2+, Mg2+, Cu2+ Ca2+ 50; 200; 300; 400 Mg2+ 10; 100; 1000; 2400 Cu2+ 0,5; 1; 2,5; mg/L mg/L mg/L 100; 1000 mg/L Khơng có lợi bất lợi ảnh nghiên cứu - Tăng hiệu suất xử lý kỳ nồng độ nghiên hưởng - Tăng hiệu suất xử lý - Tăng sản lượng khí cứu - Tăng sản lượng khí - Giảm chất lượng khí Nồng độ nghiên cứu Nồng độ có Có lợi nồng độ - Tăng chất lượng khí Nồng độ có 300 mg/L lợi Nồng độ Khơng có bất lợi 100 mg/L Khơng có 2400 mgMg2+/L Gây bất lợi gây bất lợi nồng độ nghiên - Giảm hiệu suất xử lý nồng độ nghiên cứu ảnh cứu - Giảm chất lượng khí - Giảm hiệu suất xử hưởng lý - Giảm sản lượng khí - Giảm chất lượng Khuyến cáo An toàn nồng Nên nồng độ an độ nghiên cứu mgMg2+/L tồn khí 2400 Khơng nên có nồng độ phạm vi nghiên cứu Các kết nghiên cứu ảnh hưởng Ca 2+, Mg2+ đề tài khẳng định lại nghiên cứu trước việc bổ sung ion kim loại hóa trị II Ca 2+, Mg2+ nồng độ phù hợp giúp tăng cường ba bước phát triển bùn hạt: hấp phụ, 49 bám dính phát triển vi sinh vật Nhờ hoạt động vi sinh vật sinh khí metan mạnh Hạt bùn cần có kích thước phù hợp để giữ sinh khối (khả lắng cao), đồng thời hạt không lớn gây cản trở việc chuyển khối từ bề mặt hạt bùn vào lớp vi sinh vật bên [29] tránh gây kết tủa vơ Do đó, nồng độ kim loại nên mức phù hợp, phụ thuộc vào kim loại Trong nghiên cứu này, Ca2+ tối ưu 300 mg/L, Mg2+ tối ưu 100 mg/L Kim loại nặng Cu2+ khơng nên có mặt nước thải xử lý cơng nghệ yếm khí nồng độ thấp (0,5 mg/L) 50 KẾT LUẬN Thông qua nghiên cứu xử lý nước thải giàu hữu hệ UASB quy mơ phòng thí nghiệm, thu kết quả: Khảo sát khả xử lý hệ UASB với tải trọng hữu thay đổi từ 2,26 – 5,74 gCOD/L.ngày, pH ~ 7, T = 35±1 oC, CODđầu vào ~ 2100 mg/L, hiệu suất xử lý đạt 94% tải trọng hữu OLR = 2,28 gCOD/L.ngày Đánh giá ảnh hưởng kim loại, hệ UASB vận hành điều kiện pH ~ 7, T = 35±1oC, CODđầu vào = 2100±100 mg/L, OLR = 2,28 gCOD/L.ngày Kết cho thấy chất lượng nước khí biogas sinh có liên quan đến nồng độ chất kim loại có nước thải: Đánh giá ảnh hưởng Ca2+ mức nồng độ 0, 50, 200, 300, 450 mgCa 2+/L, hiệu suất xử lý 94% Ở nồng độ thấp 50, 200 mg Ca 2+/L, Ca2+ không cho thấy ảnh hưởng rõ rệt, nhiên, nồng độ cao 300 450 mg/L, Ca 2+ giúp sản lượng chất lượng khí tăng cao Thể tích CH thu cực đại nồng độ 300 mgCa2+/L, đạt 5,18 lít CH4/ngày (tăng 24,5% so với ban đầu) Đánh giá ảnh hưởng Cu2+ mức nồng độ 0; 0,5; 1; 2,5 mgCu 2+/L Cu2+ cho thấy ảnh hưởng xấu đến khả hoạt động UASB nồng độ Nồng độ Cu2+ cao, hiệu suất xử lý COD khả sinh khí giảm Hiệu suất xử lý COD 89,5% (giảm 5,4%) thể tích khí CH4/ngày 3,7 lít (giảm 27% so với ban đầu) mgCu2+/L Đánh giá ảnh hưởng Mg2+ mức nồng độ 0, 10, 100, 1000, 2400 mgMg2+/L Mg2+ có ảnh hưởng tích cực khoảng nồng độ 100 – 1000 mg/L, thể tích khí CH4 thu ~ lít/ngày Tuy nhiên, có dấu hiệu ức chế q trình yếm khí nồng độ Mg2+ nước thải lên tới 2400 mg/L (hiệu suất xử lý COD giảm 3,2%, 92%) 51 Với mục tiêu xử lý nước thải giàu hữu có tận thu lượng, nồng độ Ca2+ nên 300 mg/L Mg2+ từ 10-1000 mg/L để thuận lợi cho q trình yếm khí Riêng Cu2+ khơng nên có mặt nước thải nồng độ thấp (0,5 mg/L) 52 KIẾN NGHỊ Trong thời gian tới, đề tài tiếp tục nghiên cứu sâu ảnh hưởng kim loại đến chất lượng nước chất lượng khí sinh hệ yếm khí UASB với tải trọng hữu giá trị COD cao để phù hợp với loại nước thải giàu hữu khác (như nước thải tinh bột sắn) Đồng thời nghiên cứu chế ảnh hưởng kim loại đến vi sinh vật yếm khí thông qua dạng tồn kim loại sau đưa vào hệ với thời gian nghiên cứu dài Nghiên cứu giảm thiểu H2S khí biogas sinh cách kiểm soát yếu tố đầu vào, thông số vận hành biện pháp xử lý khí đầu (như vật liệu hấp phụ dung dịch hấp thụ) để thu khí đốt có chất lượng tốt 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Lều Thọ Bách (2007), "Nghiên cứu xử lý nước thải cơng nghiệp đường mơ hình bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua lớp bùn kỵ khí UASB", Tạp chí khoa học cơng nghệ xây dựng (2), tr Tr 90-96 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2008), Xử lý nước thải nhà máy chế biến xuất thủy sản Bến Tre, Hội thảo Quản lý môi trường thời kỳ hội nhập, Hà Nội Nguyễn Thị Hà, Nguyễn Việt Hoàng, Lê Thị Hoàng Oanh, Phan Đỗ Hùng (2014), "Xử lý nước thải giàu hữu nitơ phương pháp sục khí luân phiên định hướng ứng dụng xử lý nước thải mía đường", Tạp chí Khoa học Đại học Quốc Gia Hà Nội, (4s), tr 60-66 Nguyễn Duy Hiển (2012), Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải ngành mía đường theo định hướng thu hồi lượng (khí metan), Luận văn Thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên Hợp phần sản xuất công nghiệp Trung tâm Sản xuất Việt Nam (2010), "Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành sản xuất bia" Hợp phần sản xuất công nghiệp Trung tâm Sản xuất Việt Nam (2010), Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Duy Hiển, Lê Thị Hoàng Oanh, Trần Thị Hồng, Phạm Thị Nga, Nguyễn Thị Hà (2015), "Nghiên cứu sinh khí metan từ hệ thống UASB xử lý nước thải Cơng ty Cổ phần Mía đường Hòa Bình", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Việt Nam, (4), tr 45-49 Tôn Thất Lãng (2004), Bùn hạt phương pháp đẩy nhanh trình tạo hạt bùn, Báo cáo tuyển tập hội thảo khoa học, Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Sơn (2004), Nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ thiết bị UASB xử lý nước thải sản xuất đường mía, Viện Khoa học Cơng nghệ Mơi trường, Đại học Bách Khoa, Hà Nội 10 Cao Xuân Thắng (2010), Hướng dẫn áp dụng sản xuất nhà máy chế biến sữa, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ, Viện công nghệ thực phẩm, Bộ Cơng thương 11 Tổng cục Thủy sản (2015), Tình hình sản xuất thủy sản năm 2014, Trung tâm thông tin thủy sản, Hà Nội 12 Mai Văn Trịnh, Nguyễn Thị Huệ, Phạm Thanh Hà, Vũ Dương Quỳnh (2011), "Chất lượng nước thải nhà máy đường, nhà máy cồn việc sử dụng canh tác nông nghiệp", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Nơng nghiệp Việt Nam, (3), tr 1-6 54 13 Trung tâm sản xuất – Chi cục Bảo vệ môi trường Thành phố Hồ Chí Minh (2011), Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành chế biến thủy sản, NXB Khoa học Kỹ thuật 14 Nguyệt Anh Vũ (2014), Ngành mía đường Việt Nam, Báo cáo ngành VietinbankSc, Công ty Cổ phần Chứng khốn Ngân hàng Cơng thương, Hà Nội Tiếng Anh 15 Abbasi T., Sanjeevi R., Anuradha J., Abbasi S A (2013), "Impact of Al 3+ on sludge granulation in UASB reactor", Indian Journal of Biotechnology, (12), tr 254-259 16 Ahn J H., Do T H., Kim S D., Hwang S (2006), "The effect of calcium on the anaerobic digestion treating swine wastewater", Biochemical Engineering Journal, (30), tr 33-38 17 Ayoob T., Eqbali A., Hashemian S J (2003), "The effect of organic loading rate on the performance of UASB reactor treating slaughterhouse effluent", Resources, Conservation and Recycling, (40), tr 1–11 18 Eawag, Spuhler D (2015), UASB Reactor, Sustainable sanitation and water management, Switzerland 19 Gate Technical Information W6e (2001), Anaerobic treatment of municipal wastewater in UASB-reactors, Natural technologies, Eschborn, Germany 20 Icela B Q., Mónica S P., Julisa G A (2015), "Performance of an UASB Reactor at Lab-Scale Treating Domestic Wastewater with Low Concentrations of Copper", British Journal of Applied Science & Technology, (7), tr 456-466 21 Karthikeyan K., Kandasamy J (2002), Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor in wastewater treatment, Water and wastewater treatment technologies UNESCO-Encyclopedia of life support system, Paris, France 22 Lin C Y., Chen C C (1999), "Effect of heavy metals on the methanogenic uasb granule", Wat Res., (33), tr 409-416 23 Metcalf, Eddy (2003), Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, McGraw Hill Companies, Inc 24 Mudhoo A., Kumar S (2013), "Effects of heavy metals as stress factors on anaerobic digestion processes and biogas production from biomass", International Journal of Environmental Science and Technology, (10), tr 1383-1398 25 Rudd T., Sterritt R M., Lester J N (1984), "Complexation of heavy metals by extracellular polymers in the activated sludge process", Lester Journal (Water Pollution Control Federation), (56), tr 1260-1268 26 Sanjeevi R., Abbasi Tasneem, Abbasi S A (2013), "Role of calcium (II) in anaerobic sludge granulation and UASB reactor operation: A method to develop calcium-fortified sludge outside the UASB reactors", Indian Journal of Biotechnology, (12), tr 246-253 55 27 Sarioglu M., Akkoyun S., Bisgin T (2009), Inhibition effects of heavy metals on anaerobic sludge, Proceedings of the 11th International Conference on Environmental Science and Technology ,Crete, Greece, tr 1269-1276 28 Schmidt J E., Ahring B K (1993), "Effects of magnesium on thermophilic acetate-degrading granules in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors", Enzyme Microb Technol., (15), tr 304-310 29 Serna E (2009), Anaerobic Digestion Process, Waste to Energy Research and Technology Council, München, Germany 30 Tanksali A.S (2013), "Treatment of sugar industry wastewater by Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor", International Journal of ChemTech Research, (5), tr 1246-1253 31 Wang S., Teng S., Fan M (2010), Interaction between Heavy Metals and Aerobic Granular Sludge, Environmental Management, Sciyo, Croatia 32 Yadvika, Santosh, Sreekrishnan T R, Kohli S., Rana V (2004), "Enhancement of biogas production from solid substrates using different techniques a review", Bioresour Technol, (95), tr 1-10 33 Ye Tuo, Jianbo Cai, Duanwei Zhu, Ying Zhu, Guanglong Liu, Yumei Hua, Jiajie He (2014), "Effect of Zn2+ on the Performances and Methanogenic Community Shifts of UASB Reactor During the Treatment of Swine Wastewater", Water, Air, & Soil Pollution, (225), tr 34 Yong Hu, Jing Z., Yuta Sudo, Qigui Niu, Jingru Du, Jiang Wu, Yu-You Li (2015), "Effect of influent COD/SO42- ratios on UASB treatment of a synthetic sulfate-containing wastewater", Chemosphere24-33 35 Yu H.Q., Fang H.H.P., Tay J.H (2000), "Effects of Fe 2+ on sludge granulation in upflow anaerobic sludge blanket reactors", Water Science and Technology, (41), tr 199–205 36 Yu H Q., Tay J H., Herbert H P Fang (2001), "The roles of calcium in sludge granulation during uasb reactor start-up", Wat Res., (35), tr 1052-1060 37 Yuzer B., Akgul D., Mertoglu B (2012), "Effect of High Ammonia Concentration on UASB Reactor Treating Sanitary Landfill Leachate", Marmara University Journal of Science, (24), tr 59-67 Internet 38 Công ty cổ phần môi trường xây dựng thái dương (2013), Xử lý nước thải chế biến thực phẩm, truy cập ngày 30/3/2015, trang web http://www.thaiduongvn.vn/chi-tiet/14/xu-ly-nuoc-thai-che-bien-thucpham.html 39 Công ty môi trường Ngọc Lân (2014), Hệ thống xử lý nước thải cao su, Tp Hồ Chí Minh, truy cập ngày 30/3/2015, trang web http://ngoclan.co/he-thongxu-ly-nuoc-thai-cao-su/ 40 Công ty cổ phần thương mại dịch vụ khoa học (2013), Hệ thống xử lý nước thải rỉ rác, Tp Hồ Chí Minh, truy cập ngày 30/3/2015, trang web 56 http://khoahocmoi.com.vn/he-thong-xu-ly-nuoc-thai/he-thong-xu-ly-nuocthai-ri-rac-216.html 41 Công ty TNHH sinh học Mai Việt (2009), Nước thải nhà máy chế biến thịt, truy cập ngày 30/3/2015, trang web http://www.maivietbio.com.vn/news_detail.php?id=297 57 PHỤ LỤC Phụ lục Các bước tiến hành phân tích chất lượng nước khí biogas a) Phân tích COD Nguyên lý: Các hợp chất hữu bị phân hủy đun sôi hỗn hợp Bicromat Axit sulfuric theo phương trình: CnHaOb + cCr2O72- + 8cH+ → nCO2 + (a/2 + 4c)H2O + 2cCr23+ Với c = 2n/3 + a/6 – b/3 Lượng Cr2O72- biết trước giảm tương ứng với lượng chất hữu có mẫu Lượng Cr2O72- dư chuẩn độ dung dịch FAS (Ferrous Ammonium Sulfate – Fe(NH4)2(SO4)2) lượng chất hữu bị oxy hóa tính lượng oxy tương đương qua Cr2O72- bị khử Lượng oxy tương đương COD Các bước tiến hành: - Hút 2,5 ml mẫu, 1,5 ml dung dịch Bicromat 0,01667 M, 3,5 ml dung dịch Axit tráng bạc vào ống 10 ml - Đun ống 150oC - Chuẩn độ lượng Cr2O72- dư dung dịch FAS với thị difelylamine Điểm kết thúc chuẩn độ, dung dịch chuyển từ màu tím sang xanh - Thực tương tự với mẫu trắng Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn tương ứng VFAS mẫu trắng VFAS mẫu phân tích Do nồng độ FAS giảm theo thời gian nên cần phải tính lại FAS ngày với dung dịch Bicromat cách: dùng 2,5 ml dung dịch Bicromat, chuẩn độ FAS Tính toán: Nồng độ FAS = CFAS = x 0,1 58 COD = CFAS x (VFAS mẫu trắng - VFAS mẫu phân tích) x 3200 b) Phân tích khí biogas Khí Biogas sinh từ hệ vào phễu thu khí sau đựng tạm thời túi đựng khí - Phân tích thành phần khí Thành phần chất khí phân tích máy Biogas 5000 Các thơng số phân tích bao gồm: CH4, CO2, O2, H2, H2S Bal (các khí lại khác) Trong CH4, CO2, O2, Bal hiển thị kết dạng phần trăm (%), H H2S hiển thị kết đơn vị ppm Hình Máy phân tích khí Biogas 5000 giao diện kết Mô tả: Sau nối ống đầu vào máy với túi đựng khí, máy hút khí biogas qua ống có chặn nước máy với tốc độ khoảng 15 ml/giây vào buồn khí máy Dựa vào tính chất quang học khí khác đo thành phần khí Để kết thành phần chất khí đạt độ ổn định, xác, thời gian hút khí vào máy cần thiết lập tối thiểu 90 giây - Phân tích lượng khí sinh Thiết bị: Túi đựng khí, bình nước 59 Hình Túi đựng khí bình đựng nước để đo thể tích khí Nguyên lý: Để nước chảy khỏi bình, cần có lượng khí tương ứng vào từ ống thơng khí đỉnh bình Nối ống thơng khí bình đựng nước với túi đựng khí thu từ hệ UASB, thể tích nước khỏi bình thể tích khí sinh 60 Phụ lục Một số hình ảnh trình nghiên cứu Hình Kiểm tra khả cháy khí biogas túi đựng khí Hình Chất lượng khí biogas tăng nồng độ Ca2+ = 300 mg/L 61 Hình Suy giảm chất lượng khí biogas nồng độ Cu2+ = 0,5 mg/L 62 ... EGSB: Bùn hạt mở rộng 1.2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ UASB Cấu tạo hệ UASB đặc trưng thể Hình 2: 10 Hình Cấu tạo hệ UASB đặc trưng Hệ UASB xây từ bê tông vật liệu không thấm nước theo dạng hình... đo CH CO2 độ xác ± 0,5% 2.2.1.2 Thiết kế vận hành hệ UASB quy mơ phòng thí nghiệm  Sơ đồ thiết kế hệ UASB Nghiên cứu sử dụng hệ thí nghiệm UASB có cấu tạo tương tự với thông số kỹ thuật nêu mục... biệt nhu cầu tận thu lượng, đời hệ UASB vào thời điểm tạo nên bước ngoặt hiệu lớn cho phương pháp xử lý yếm khí Các nghiên cứu nhận thấy vi sinh vật bùn hệ UASB phát triển thành hạt lắng xuống,