nghiên cứu xử lý nước thải giấy bằng bể sinh học hiếu khí mbbr với giá thể bio 15f quy mô phòng thí nghiệm

Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan MLSS Mixed Liquid Suspended Solid Cặn lơ lửng hỗn hợp bùn hoạt tính OLR Organic Loading Rate Tải trọng hữu F/M Food/Microorganism Tỷ số chất/vi sinh SD Standard Deviation Độ lệch chuẩn SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng SVI Sludge Volume Index Chỉ số bùn lắng TN Total Nitrogen Tổng Nitơ TP Total Photphorus Tổng photpho MBBR Moving Bed Biofilm Reactor Bể phản ứng sinh học với giá thể lơ lửng SBR Sequencing Batch Reactor Bể phản ứng sinh học dạng mẻ QCVN Quy chuẩn Việt Nam BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường iii SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tính chất nước thải số nhà máy giấy Bảng 1.2 Thành phần tính chất nước thải cơng ty TNHH Giấy AFC 10 Bảng 1.3 Chức số loại vi khuẩn bùn hoạt tính xử lý nước thải12 Bảng 1.4 Thông số kĩ thuật số loại giá thể công nghệ MBBR 16 Bảng 1.5 So sánh thông số thiết kể MBBR với công nghệ khác 17 Bảng 2.1 Thành phần tính chất nước thải đầu vào .20 Bảng 2.2 Đặc tính kĩ thuật giá thể 21 Bảng 2.3 Danh sách thiết bị mơ hình .24 Bảng 2.4 Thơng số vận hành mơ hình……………………………………………………………… 25 Bảng 2.5 Kết tính tốn lượng nito bổ sung 28 Bảng 2.6 Kết tính tốn lượng photpho bổ sung 28 Bảng 2.7 Các thơng số phương pháp phân tích 28 Bảng 3.1 Kết xử lý số liệu COD 36 Bảng 3.2 Kết xử lý số liệu BOD 39 Bảng 3.3 Giá trị SVI cuối tải trọng trình nghiên cứu .45 Bảng 3.4 Bảng thống kê khối lượng giá thể theo thời gian 47 iv SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quy trình sản xuất giấy từ giấy qua sử dụng Hình 1.2 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công ty giấy Hòa Phương .9 Hình 1.3 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công ty giấy Xuân Đức Hình 1.4 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải công ty Roemond Hà Lan 10 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải Công ty TNHH Giấy A.F.C 11 Hình 1.6 Đất ngập nước chảy ngầm theo chiều dọc 14 Hình 1.7 Đất ngập nước chảy ngầm theo chiều ngang .14 Hình 1.8 Mơ tả q trình xử lý bể MBBR 15 Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 17 Hình 2.2 Sơ đồ cơng nghệ tổng thể 22 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thiết bị mơ hình 22 Hình 2.4 Bể MBBR với giá thể Bio15 thực tế .21 Hình 3.1 Biểu đồ biến thiên pH theo thời gian tải trọng 33 Hình 3.2 Biểu đồ biến thiên giá trị hiệu xử lý độ màu theo thời gian tải trọng 34 Hình 3.3 Biểu đồ biến thiên nồng độ hiệu xử lý COD theo thời gian tải trọng 35 Hình 3.4 Biểu đồ sai số chuẩn(Eror bar plot) thể trung bình nồng độ đầu vào, đầu hiệu xử lý COD mơ hình qua tải trọng .36 Hình 3.5 Biểu đồ biến thiên nồng độ hiệu xử lý BOD theo thời gian tải trọng 38 Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ khối lượng COD loại bỏ tải trọng 37 Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn mối quan hệ khối lượng BOD loại bỏ tải trọng 38 Hình 3.8 Biểu đồ biến thiên nồng độ hiệu xử lý TSS theo thời gian tải trọng 42 Hình 3.9 Hiện tượng trùng đỏ tải thích nghi .44 Hình 3.10 Hiện tượng bùn tơi khó lắng tải thích nghi 46 Hình 3.11 Thí nghiệm xác định thể tích bùn lắng sau 30 phút tải 1.8kgCOD/m3.ngày .46 Hình 3.12 Bùn bám dính giá thể thông qua tải trọng 48 v SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Giấy vật dụng cần thiết sống người Vì mà ngành cơng nghiệp sản xuất giấy ngày phát triển, kéo theo lượng nước thải phát sinh từ trình sản xuất giấy ngày nhiều Trong trình sản xuất giấy, nước thải phát sinh chủ yếu từ trình xeo giấy, với thành phần ô nhiễm cặn lơ lửng (thường xơ sợi giấy, bột màu, phụ gia, …), chất ô nhiễm hữu cao Hiện nay, nước thải sản xuất giấy xử lý công nghệ bùn hoạt tính, xử lý dựa hoạt động vi sinh vật lơ lửng Cơng nghệ có hiệu chất hữu cơ, nhiên hạn chế số vấn đề khả lắng bùn, lượng bùn thải bỏ tương đối lớn, dẫn đến chi phí xử lý cao Một cơng nghệ xử lý mới, giải hạn chế cơng nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) MBBR công nghệ xử lý nước thải sử dụng giá thể di động cho vi sinh dính bám sinh trưởng phát triển Nhờ kết hợp lúc q trình bùn hoạt tính q trình màng sinh học giúp nâng cao hiệu xử lý Công nghệ MBBR giới nghiên cứu áp dụng từ năm 1980 Tuy nhiên, Việt Nam cơng nghệ mẻ, trở ngại chi phí trình độ Từ nhận định trên, đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR hiếu khí với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm” đề tài mà tơi chọn để thực nhiệm vụ cho đồ án tốt nghiệp MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài nghiên cứu thực nghiệm mơ hình ứng dụng cơng nghệ MBBR hiếu khí với giá thể Bio-15F, nhằm xác định hiệu xử lý thông qua tiêu pH, độ màu, COD, BOD, TSS Từ tìm tải trọng tốt mơ hình q trình nghiên cứu để xử lý nước thải giấy sau tuyển công ty trách nhiệm hữu hạn giấy A.F.C NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Tìm hiểu thơng số đặc trưng cho nước thải giấy Xác định thành phần, tính chất nước thải sau tuyển công ty giấy A.F.C thông qua tiêu pH, độ màu, COD, BOD TSS Lắp đặt mơ hình xưởng cấp nước trường với cấu tạo bao gồm: bể MBBR, thùng chứa nước thải đầu vào, bơm định lượng để cấp nước thải vào bể, bơm sục khí cung cấp oxy, bơm định lượng để tuần hoàn bùn, thùng chứa nước thải đầu vi SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Vận hành mơ hình: Q trình thích nghi mơ hình diễn vòng 14 ngày với tải trọng 0.5kgCOD/m3.ngày Sau 14 ngày, ta tiếp tục vận hành với tải 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 1.8 kgCOD/m3.ngày Đánh giá mức độ xử lý thơng qua tải trọng tìm tải trọng tốt trình nghiên cứu Theo dõi hàm lượng bùn có bể hàm lượng bùn bám giá thể thông qua tải trọng hữu khác trình nghiên cứu ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Nước thải sử dụng đề tài nước thải lấy trực tiếp từ bể chứa sau tuyển hệ thống xử lý nước thải cơng ty giấy A.F.C có địa C6/4C Ấp 3, xã Vĩnh Lộc B, huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp tổng quan tài liệu  Phương pháp thực nghiệm mơ hình  Phương pháp thí nghiệm  Phương pháp phân tích xử lý số liệu PHẠM VI VÀ GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU o Nghiên cứu tiến hành quy mơ phòng thí nghiệm Phòng thí nghiệm cấp nước - khoa mơi trường o Giá thể thực trình nghiên cứu Bio-15F(Foaming Carrier) o Đánh giá khả xử lý độ màu, TSS, COD, BOD5 mơ hình với tải thích nghi 0.5 kgCOD/m3.ngày tải trọng hoạt động 0.8; 1.0; 1.2; 1.5; 1.8 kgCOD/m3.ngày o Quá trình thí nghiệm xác định tiêu tiến hành phòng thí nghiệm mơi trường TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN  Tính đề tài Nước thải sản xuất giấy có chứa nhiều thành phần hữu khó phân hủy, chất độc hại sinh trình xeo giấy vấn đề nan giải việc xử lý nước thải nghành công nghiệp này, bên cạnh đó, lượng bùn thải bỏ q trình xử lý nước thải theo công nghệ cũ vấn nạn lớn Tuy nhiên, Việt Nam chưa có nhiều nghiên cứu cơng nghệ tối ưu để xử lý loại nước thải Vì vậy, nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí với giá thể Bio-15F(Foaming carrier) hướng đầy triển vọng cho loại nước thải  Ý nghĩa thực tiễn SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Kết nghiên cứu đề tài góp phần xây dựng nên lý thuyết cho cơng nghệ MBBR hiếu khí với giá thể Bio-15F để xử lý nước thải giấy đạt hiệu cao so với trình xử lý truyền thống áp dụng SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT GIẤY 1.1.1 Nguồn gốc nước thải sản xuất giấy 1.1.1.1 Quy trình sản xuất giấy Nguyên liệu: Sản xuất giấy sử dụng ba nguồn sợi gỗ, loại thực vật phi gỗ giấy tái sinh Ngồi có thêm thành phần phụ gia thêm vào để tạo thêm số đặc tính cho giấy Gỗ nguyên liệu phổ biến sử dụng để làm giấy, chia thành hai loại gỗ mềm gỗ cứng Việc sử dụng gỗ làm giấy vùng giới có khác biệt lớn Trong tổng hàm lượng rừng giới nước Nga chiếm lượng rừng gỗ mềm, phần lớn rừng rộng tồn vùng nhiệt đới, đặt biệt châu Phi châu Mỹ la tinh Nguyên liệu sợi phi gỗ nguồn sợi thô quan trọng nhiều sở sản xuất bột giấy đặt biệt châu Á Tre nứa, mía, đay,… loại sinh trưởng tự nhiên vùng nhiệt đới, nguyên liệu có sợi dài sử dụng nhiều nước Ấn Độ, Băngladesh Việt Nam Tại Trung Quốc sợi phi gỗ chiếm phần lớn nguồn nguyên liệu thô ngành sản xuất bột giấy giấy Các loại sợi tái sinh nguồn nguyên liệu quan trọng cho ngành giấy nước phát triển Giấy loại (giấy phế thải) thu gom, mua bán để sử dụng cho mục đích làm nhiên liệu, vật liệu làm bao bì đóng gói…Ngồi việc thu hồi tái sử dụng giấy loại mang lại lợi ích tích cực mặt mơi trường Các chất phụ gia gồm có: chất trợ bảo lưu (phèn nhôm Al2(SO4)3, nhựa thông, tinh bột, polyme tan nước hay dùng polyacrylamid …) có tác dụng làm tăng liên kết cho sợi giấy Chất độn (cao lanh, đá vôi,…) lấp vào chỗ trống xơ sợi làm trơn mịn bề mặt, cải thiện độ trắng, độ bóng giấy Quy trình sản xuất giấy từ giấy qua sử dụng - - Tuyển lựa quy trình tái chế giấy: Để tái chế giấy thành cơng giấy thu hồi phải sạch, nên cần phải giữ cho giấy nguyên liệu không lẫn tạp chất chất bẩn, thức ăn thừa, nhựa, kim loại, nhiều thứ khác… Thu gom chuyên chở: Giấy thải thu gom đóng thành bánh, nén chặt chở tới nhà máy giấy tái chế Lưu kho quy trình tái chế: bánh giấy thu hồi lưu kho bãi dùng đến Những chủng loại giấy khác – giấy báo giấy thùng SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm - - cacton cũ – chứa kho riêng, nhà máy giấy sử dụng loại giấy thu hồi khác để sản xuất loại giấy tái chế khác Tái tạo bột giấy: Giấy băng chuyền đưa tới bể chứa lớn gọi bể đánh bột, có chứa nước hóa chất Bể đánh bột cắt giấy thu hồi thành mảnh nhỏ Việc đun nóng hỗn hợp khiến giấy mau chóng bị cắt nát thành sợi cellulose (loại vật liệu cấu thành thực vật) gọi xơ sợi Giấy cũ đươc thu hồi bị đánh tơi, trở thành hỗn hợp quánh dẻo gọi bột Bột đẩy tới sàng có lỗ rãnh đủ hình dạng kích thước; mẫu tạp chất nhỏ nylon hay băng keo bị giữ lại, trình gọi sàng Sau bột tẩy mực, nghiền, tẩy màu làm trắng Xeo giấy thành phẩm: Bột đem trộn với nước hóa chất để đạt tới hỗn hợp 99,5% nước phun liên tục lên giàn lưới chuyển động nhanh qua máy xeo Các xơ sợi tái chế mau chóng quánh lại, tạo thành tờ giấy ướt sũng nước Tờ giấy di chuyển thật nhanh qua loạt trục ép giúp vắt nước nhiều Tờ giấy ướt cho qua loạt trục lăn kim loại sấy nóng làm tờ giấy khơ Nếu muốn tráng phủ lên giấy hỗn hợp tráng phủ đưa vào cuối chu trình quy trình khác sau giấy xeo xong Việc tráng phủ nhằm mục đích tờ giấy có bề mặt bóng mịn, dễ in Tờ giấy thành phẩm cuộn vào trục lăn thật lớn rời khỏi máy xeo Nguyên liệu giấy cũ Thu gom phân loai Lưu kho Tái tạo bột giấy Xeo giấy Thành phẩm đóng Hình 1.1 Quy trình sản xuất từ giấy qua sử dụng SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm 1.1.1.2 Nguồn gốc nước thải Từ quy trình sản xuất, ta tìm nguồn gốc nước thải trình sản xuất bao gồm:  Nước thải trình nấu rửa sau nấu để tái tạo bột giấy  Nước thải từ công đoạn tẩy giấy  Nước thải từ trình xeo giấy  Dòng thải từ khâu rửa thiết bị, rửa sàn  Nước ngưng q trình đặc hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen 1.1.2 Thành phần ô nhiễm Thành phần dịch chiết từ gỗ: gỗ chứa 60 - 80% hydrat cacbon gồm xenlulô hêmixenlulô, 20 - 40% hợp chất gồm lignin chất nhựa chất mang màu Thông thường gỗ cứng chứa khoảng 20%, gỗ mềm chứa 25 - 30% lignin, thành phần chủ yếu gây khó khăn cho q trình sản xuất bột giấy Trong q trình sản xuất bột hố, chất trích ly có gỗ tan dịch đen Các tác chất độc hại diện nước thải sau giai đoạn sản xuất bột giấy là: Lignin chất có độ trùng hợp cao dạng vô định, thành phần chủ yếu đơn vị phenylpropan nối kết với thành khối không gian ba chiều Lignin dễ dị oxy hố, hồ tan kiềm dung dịch muối sunfit hay muối axit H2SO4 Ca(HSO3)2 đun nóng Các dẫn xuất từ hợp chất lignin, axit nhựa, axit béo chưa bão hồ, diterpin rượu… Một phần xenlulơ hemixenlulơ bị thất thốt, chúng khơng tan nước tan dung môi hữu bị thuỷ phân dung dịch kiềm hay axit loãng đun sôi Nước thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu hòa tan, đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây… Nước thải trình nấu rửa sau nấu chứa phần lớn chất hữu hòa tan, chất nấu phần xơ sợi Nước thải có màu tối nên thường gọi dịch đen Dịch đen có nồng độ chất khơ khoảng 25% đến 35%, tỉ lệ chất hữu vô 70:30 Thành phần hữu chủ yếu dịch đen lignin hòa tan dịch kiềm Ngồi ra, sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu Thành phần hữu bao gồm chất nấu, phần nhỏ NaOH, Na2S, Na2SO4, Na2CO3, phần nhiều kiềm natrisunfat liên kết với chất hữu kiềm Nước thải từ công đoạn tẩy nhà máy sản xuất bột giấy phương pháp hóa học bán hóa chứa chất hữu cơ, lignin hòa tan hợp chất tạo thành chất với chất tẩy dạng độc hại Dòng có độ màu, giá trị BOD5 COD cao SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Ở tải 0.8kgCOD/m3.ngày, hiệu xử lý COD có nhiều biến động, nồng độ TSS đầu vào tương đối thấp, lần lấy mẫu nước thải nhà máy, nhà máy có tiến hành bảo trì hệ thống xử lý nước thải nên nước đầu trình nghiền xeo giấy tuần hồn nhiều bình thường q trình sản xuất, làm hàm lượng cặn có nước thải giảm đáng kể, đồng thời với hàm lượng thấp khả xử lý TSS mơ hình giảm Sau đó, nồng độ TSS tăng lên, trở mức bình thường theo tính chất nước thải nhà máy, hiệu suất xử lý theo tăng lên tương ứng từ 84% lên 90% Ở lần lấy mẫu thứ tải 1.0kgCOD/m3.ngày, nồng độ đầu tăng lên đột ngột, từ 4mg/L lên 27mg/L, khiến hiệu suất xử lý giảm rõ rệt, lần lấy mẫu này, bùn ngăn lắng có dấu hiệu lên bề mặt theo khối tải xuất hiện tượng canxicacbonat hình thành bám bề mặt ngăn phản ứng thứ hai đường ống ngăn lắng nên buộc phải vệ sinh bể, q trình vệ sinh cặn CaCO3 theo dòng ảnh hưởng đến kết thí nghiệm Hình 3.9 Hiện tượng canxicacbonat đóng cặn đường ống Hiệu suât xử lý TSS tương đối ổn định tải 1.2; 1.5kgCOD/m3.ngày, đạt giá trị cao tải 1.5kgCOD/m3.ngày 96.12±1.44% bắt đầu giảm lần lấy mẫu cuối tải 1.5kgCOD/m3.ngày 43 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm 3.7 HÀM LƯỢNG BÙN, CHỈ SỐ THỂ TÍCH LẮNG CỦA BÙN VÀ KHỐI LƯỢNG GIÁ THỂ 3.7.1 MLSS Kết phân tích MLSS thể hình 3.10 nhìn chung tải có chuyển biến rõ rệt theo chiều hướng tăng dần theo thời gian Ở tải thích nghi, khơng tiến hành theo dõi MLSS có bể chưa ổn định mơ hình, tải có xảy cố xuất số lồi giun, trùng đỏ, làm hàm lượng bùn có bể sụt giảm nhiều so với hàm lượng 3000mg/L ban đầu Hình 3.10 Hiện tượng trùng đỏ tải thích nghi Các kết phân tích tiến hành tải trọng cuối 1.2; 1.5; 1.8kgCOD/m3.ngày, nồng độ MLSS có biến thiên từ 3200mg/L tải 1.2kgCOD/m3 ngày, lên 3580mg/L tải 1.5kgCOD/m3 ngày lên 4986 tải 1.8kgCOD/m3 ngày Ở tải trọng 1.8 kgCOD/m3.ngày, nồng độ bùn MLSS tăng cao Giá trị cao MLSS lên tới 4986 mg/L, tải trọng nồng độ chất hữu đầu vào tăng cao nên vi sinh vật sinh trưởng tạo bùn nhiều hơn, đồng thời có nhả bùn giá thể bùn ngăn lắng rút ngược để tuần hoàn nhiều để tránh tượng bùn ngăn lắng làm ảnh hưởng đến kết phân tích 44 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm 6000 4986 Nồng độ MLSS(mg/L) 5000 4000 3580 3200 3000 2000 1000 Tải 1,2kgCOD/m3.ngày Tải 1,5kgCOD/m3.ngày Tải 1,8kgCOD/m3.ngày Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn nồng độ MLSS cuối tải trọng trình nghiên cứu 3.7.2 Chỉ số thể tích lắng bùn SVI Bảng 3.3 Giá trị SVI cuối tải trọng trình nghiên cứu Tải trọng Thể tích bùn lắng Chỉ số thể tích lắng (kgCOD/m3.ngày) sau 30 phút bùn SVI (ml) (ml/g) 1.2 kgCOD/m3.ngày 326 102 1.5 kgCOD/m3.ngày 329 92 1.8 kgCOD/m3.ngày 150 50 Qua kết thí nghiệm thể bảng 3.3, số thể tích lắng sau 30 phút mơ hình đạt kết nằm khoảng từ 50 -100ml/g, khoảng giá trị bùn lắng tốt trình xử lý sinh học Tuy nhiên, suốt trình nghiên cứu, ngày đầu tải thích nghi, bùn khơng thể lắng hình 3.11 phát triển vi khuẩn dạng sợi có nước thải, hàm lượng dinh dưỡng cung cấp cho vi sinh chưa đủ, cấu tạo mơ hình chưa tối ưu để bơng bùn có khả kết dính cao lắng tốt nên xảy tượng bùn khó lắng, tơi bám lên bề mặt thành bể ngăn 45 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm lắng Và tiếc chưa theo dõi thông số SVI tải để kết số thể tích lắng bùn trình nghiên cứu tổng quát Hình 3.12 Hiện tượng bùn tơi khó lắng tải thích nghi Hình 3.12 Thí nghiệm xác định thể tích bùn lắng sau 30 phút tải 1.8kgCOD/m3.ngày 46 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm 3.7.3 Khối lượng giá thể Kết phân tích khối lượng giá thể qua tải trọng thể bảng 3.4 Bảng 3.4 Bảng thống kê khối lượng giá thể theo thời gian Tải trọng kgCOD/m3.ngày Khối lượng giá thể (g) Hàm lượng bùn bám giá thể (mg/L) 1,2 9,7295 972,95 1,5 9,9531 995,31 1,8 9,8515 985,15 Kết phân tích khối lượng giá thể cho thấy, sinh khối bám giá thể tăng theo thời gian Cụ thể, tải trọng 1.5 kg/m3.ngày sinh khối bám giá thể tăng 0.2236g so với tải 1.2 kgCOD/m3.ngày Điều cho thấy khả sinh trưởng tốt vi sinh bám giá thể, từ tăng cường khả xử lý chất hữu cho mơ hình Đến tải trọng 1.8kgCOD/m3.ngày, khối lượng bùn bám giá thể có sụt giảm 0.1016g so với tải 1.5kgCOD/m3.ngày Có thể giải thích nguyên nhân lớp bùn bám giá thể bắt đầu xu hướng bong tróc khỏi giá thể để tạo điều kiện cho dính bám vi sinh vật Khả bám dính giá thể cảm nhận tương đối cảm quan dựa màu sắc lớp màng biofilm có giá thể Để hiểu rõ hơn, hình 3.14 thể thay đổi khối lượng bùn bám gia thể Bio15F(Foaming carrier) thông qua tải trọng Giá thể Bio 15F ban đầu Giá thể Bio 15F tải thích nghi 0.5kgCOD/m3.ngày 47 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Giá thể Bio 15F tải 0.8kgCOD/m3.ngày Giá thể Bio 15F tải 1.2kgCOD/3.ngày Giá thể Bio 15F tải 1.0kgCOD/m3.ngày Giá thể Bio 15F tải 1.5kgCOD/3.ngày Giá thể Bio 15F tải 1.8 kgCOD/3.ngày Hình 3.14 Bùn bám dính giá thể thơng qua tải trọng 48 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ  KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu thực nghiệm mơ hình ứng dụng cơng nghệ MBBR hiếu khí với giá thể Bio-15F nhằm xác định hiệu xử lý tải trọng tối ưu hồn thành mục đích nghiên cứu sau 120 ngày thực Đối với nước thải giấy, hàm lượng COD, BOD, TSS đầu vào cao dòng thải tuần hồn nhiều lần quy trình sản xuất để thu hồi bột giấy tối đa, nên việc xử lý nước thải gặp chút khó khăn, nhiên việc nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học MBBR hiếu khí, giá thể Bio-15F (Foaming carrier) mang lại giải pháp kĩ thuật vô tối ưu Sau trình nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý thông qua tải trọng khác cho thấy : Hiệu xử lý chất hữu cao hiệu xử lý COD qua tải trọng 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5 1.8kgCOD/m3.ngày 91.98%, 88.32%, 91.31%, 93.37%, 93.89% 89.54%, hiệu xử lý BOD tối ưu tải 0.8, 1.0, 1.2, 1.5 1.8kgCOD/m3.ngày 95.87%, 93.54%, 97.04%, 97.99% 97.41% Bên cạnh đó, nghiên cứu tìm hệ số tương quan khối lượng COD, BOD loại bỏ so với tải trọng Kết tiêu pH, độ màu, TSS, COD, BOD5 đầu đạt tiêu chuẩn loại B1 theo QCVN12:2015/BTNMT Khả bám dính giá thể Bio-15F tăng theo thời gian, đạt tới nồng độ 995.31 mg/L tải trọng 1.5kgCOD/m3 Từ đó, kết luận tải tối ưu tải trình nghiên cứu nằm tải 1.5 kgCOD/m3.ngày, với hiệu suất xử lý cụ thể: + Hiệu suất xử lý COD đạt 93.89 ± 3.6% + Hiệu suất xử lý BOD đạt 97.99 ± 0.16% + Hiệu suất xử lý TSS đạt 96.12 ± 1.44% Kết nghiên cứu đề tài góp phần xây dựng nên lý thuyết cho cơng nghệ MBBR hiếu khí với giá thể Bio-15F để xử lý nước thải sản xuất nghành giấy 49 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm  KIẾN NGHỊ Do thời gian nghiên cứu ngắn nên việc nghiên cứu khảo sát khả xử lý độ màu, COD, BOD5,TSS loại nước thải Đề tài cần nghiên cứu chuyên sâu vấn đề sau: - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến kết COD, BOD5, TSS đầu tải trọng cao - Khảo sát ảnh hưởng khả bám dính giá thể tải trọng cao - Khảo sát ảnh hưởng loài giun, sán, thảo trùng, trùng đỏ xuất bể tới hiệu xử lý mơ hình từ tìm ngun nhân cách khắc phục, đồng thời khảo sát xuất hiện tượng lượng bùn giảm xác - Khảo sát lượng bùn già thải bỏ tải trọng - Khảo sát ảnh hưởng bùn tác động đến COD đầu 50 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm TÀI LIỆU THAM KHẢO  TRONG NƯỚC [1] Lê Đức Anh, Lê Thị Minh, Đào Vĩnh Lộc, “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sinh hoạt”, Trường Đại học Yersin, Đà Lạt Tạp chí khoa học cơng nghệ, 2012 [2] Trần Việt Ba, “Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý bể hiếu khí cách điều chỉnh dinh dưỡng thích hợp cho vi khuẩn hệ thống xử lý nước thải nhà máy giấy Bãi Bằng”, Luận văn Thạc Sĩ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, 2012 [3] Tơn Thất Lãng, “Giáo trình kĩ thuật xử lý nước thải”, trường Đại học Tài nguyên Mơi trường, 2016 [4] Lê Hồng Nghiêm, “Giáo trình kĩ thuật xử lý nước thải công nghiệp”, Trường Đại học Tài ngun Mơi trường,2017 [5] Nguyễn Hồng Như, “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR để xử lý nước thải sản xuất bia”, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Bách khoa TPHCM.2012 [6] Nguyễn Văn Sang, “Nghiên cứu xử lý nước thải giấy công ty TNHH Hưng Thịnh bể sinh học hiếu khí với giá thể Bio15 quy mơ phòng thí nghiệm”, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại học Tài ngun Mơi trường, 2017  NGỒI NƯỚC [7] Zafarzadeh, B Bina, M Nikaeen, H Movahedian Attar, M Hajian, “Performance of moving bed biofilm reactors for biological nitrogen compounds removal from wastewater by partial nitrification-denitrification process”, Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Isfahan University of Medical Sciences, 2010 [8] Catologue of Bio Xebio Plast Co,LTD, 2994 Kitsuregawa, Sakura-shi, Tochigi, 3291412, Japan [9] G Andreottola, R Foladori, M Ragazzi and F Tatàno Department of Civil, “Experimental comparison between MBBR and activated sludge system for the treatment of municipal wastewater”, University of Trento, Trento, Via Mesiano, 7738050 Trento Italy, 2000 [10] Kofi Asiedu, “Evaluating Biological treatment systems Department of Civil and Environmental Engineering”, 2011 [11] Rbodes R Copithorn, “Biofilm Reactors, WEF press, Alexandria, Virginia Chapter 5”, P.E, BCEE et al 2010 51 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm PHỤ LỤC A BẢNG A1 GIÁ TRỊ TỒN BỘ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Thời gian (ngày) Đầu vào Đầu Độ màu (Pt-Co) COD (mg/L) pH Đầu vào Đầu E% Đầu vào Đầu TSS (mg/L) Đầu vào Đầu BOD5 (mg/L) E% Đầu vào Đầu Tải 0.5kgCOD/m3.ngày 7.16 8.14 681.0 85.8 87.4 510 87 7.5 8.24 812.0 62.2 92.33 508 100 10 11 12 13 14 7.48 7.05 7.43 7.56 7.16 7.49 7.24 7.24 7.44 7.53 7.04 8.03 8.1 8.3 8.24 8.16 8.14 8.14 8.27 8.3 8.44 8.56 8.46 8.21 640.0 706.0 800.0 833.0 681.0 723.0 608.0 576.0 614.0 614.0 760.0 622.0 44.8 82.9 35.3 59.5 40.8 70.4 70.4 64.0 49.0 49.0 28.7 22.1 93 88.25 95.58 92.85 94 90.26 88.42 88.88 92.01 92.01 96.22 96.44 540 504 506 520 510 508 506 253 228 217 502 562 143 76 78 84 87 76 67 66 41 57 76 95 Tải 0.8kgCOD/m3.ngày 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 7.6 7.8 7.07 7.94 7.7 7.79 7.69 7.5 7.7 7.94 6.62 7.3 7.23 7.86 7.86 7.9 7.96 7.51 7.62 8.1 8.3 8.55 8.61 8.54 8.52 8.46 8.5 8.61 8.49 8.6 8.5 8.64 8.4 8.6 8.42 8.44 8.1 610.0 55.0 728.0 64.0 780.0 72.0 615.0 84.0 622.0 24.0 474.0 101.0 462.0 98.0 780.0 80.0 692.0 63.0 590.0 96.0 512.0 102.0 570.0 73.0 525.0 90.0 400.0 64.0 480.0 48.0 560.0 96.0 480.0 64.0 460.0 46.0 698.0 62.0 90.98 91.2 90.76 86.34 96.14 78.69 78.78 89.74 90.89 83.72 80.07 87.19 82.85 84 90 82.85 86.66 90 91.11 225 265 101 88 152 295 276 479 495 487 358 755 712 664 744 694 544 342 786 120 128 54 54 31 118 119 180 141 130 108 220 145 76 123 164 108 75 105 52 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ E% Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Thời gian (ngày) Độ màu (Pt-Co) COD (mg/L) pH Đầu vào Đầu Đầu vào Đầu 34 35 36 37 38 39 7.14 7.2 8.03 7.2 8.31 8.2 8.28 8.25 8.3 7.11 400.0 800.0 698.0 543.0 600.0 675.0 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 7.2 7.6 7.74 7.74 6.87 8.16 7.2 7.23 7.59 7.72 7.49 7.53 7.98 7.51 7.69 7.86 7.96 8.6 8.4 8.32 8.42 8.5 7.08 8.34 8.26 8.35 8.36 8.49 8.57 8.46 8.42 8.39 8.43 8.37 8.42 695.0 562.0 720.0 750.0 520.0 476.0 640.0 720.0 720.0 800.0 464.0 450.0 560.0 520.0 400.0 400.0 400.0 640.0 Đầu E% 32.0 80.0 62.0 46.0 16.0 45.0 92 678 82 90 498 97 48.0 91.11 554 83 52.0 91.52 356 81 36.0 97.33 301 94 92.0 93.33 668 97 51.0 Tải 1kgCOD/m3.ngày 3.0 2.0 19.0 2.0 8.0 93.75 96.15 47.22 97.83 84.31 362.0 353.0 350.2 59.0 56.0 68.0 94.0 45.0 44.0 54.0 64.0 48.0 64.0 48.0 40.0 52.0 39.0 48.0 16.0 16.0 64.0 91.51 90.03 90.55 87.46 91.34 90.75 91.56 91.11 93.33 92 89.65 91.11 90.71 92.5 88 96 96 90 10.0 4.0 27.0 6.0 4.0 90.74 96.04 75.89 94.96 96.19 270.0 250.4 380.0 520 387 1005 838 604 360 588 794 1004 972 794 1128 980 1020 838 726 644 774 Đầu BOD5 (mg/L) Đầu vào E% Đầu vào TSS (mg/L) 70 96 120 118 89 68 76 83 126 114 85 76 70 100 116 103 73 112 108.0 101.0 112.0 119.0 105.0 Đầu vào Đầu 20.0 11.2 12.9 21.0 18.0 25.0 Tải 1.2kgCOD/m3.ngày 58 7.78 7.72 7.72 7.87 7.93 7.59 7.72 8.09 8.44 8.42 8.36 8.53 8.55 8.49 8.46 8.51 640.0 720.0 750.0 800.0 640.0 840.0 760.0 820.0 48.0 64.0 54.0 48.0 48.0 50.0 46.0 16.0 92.5 704 91.11 508 92.8 718 94 714 92.5 710 94.04 712 93.94 550 98.04 1300 7.6 8.35 750.0 48.0 93.6 880 75 89 55 80 81 98 60 63 98 53 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ E% 94.48 96.83 96.32 92.22 92.81 93.42 Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Thời gian (ngày) Độ màu (Pt-Co) COD (mg/L) pH TSS (mg/L) BOD5 (mg/L) Đầu vào Đầu Đầu vào Đầu E% Đầu vào Đầu Đầu vào Đầu E% Đầu vào Đầu E% 11 7.4 12 7.85 13 7.73 14 7.2 8.21 8.43 8.41 8.15 580.0 740.0 685.0 510.0 38.0 48.0 40.0 42.0 93.44 93.51 94.16 91.76 692 750 605 524 75 68 54 39 115.0 105.0 108.0 120.0 6.0 4.0 5.0 4.0 94.78 96.19 95.37 96.67 434.0 394.8 350.0 10.9 15.8 9.8 97.49 96.00 97.20 4.0 4.0 2.0 3.0 7.0 96.19 95.70 97.75 97.00 93.97 460.0 425.0 410.0 10.1 8.0 8.0 97.80 98.12 98.05 12.0 8.0 10.0 8.0 10.0 89.29 91.67 90.74 91.21 90.00 496.0 477.0 405.0 13.0 12.0 8.0 97.38 97.48 98.02 Tải 1.5kgCOD/m3.ngày 10 11 12 7.8 7.83 7.6 8.01 7.82 7.87 7.72 7.81 7.94 8.02 7.88 7.91 8.42 8.45 8.51 8.52 8.34 8.42 8.38 8.57 8.5 8.45 8.5 8.32 800.0 780.0 796.0 580.0 520.0 880.0 860.0 880.0 942.0 820.0 560.0 820.0 45.0 52.0 53.0 43.0 72.0 32.0 17.0 17.0 85.0 80.0 64.0 64.0 94.37 93.33 93.34 92.58 86.15 96.36 98.02 98.06 90.97 90.24 88.57 92.19 880 720 780 605 710 1058 766 458 720 632 450 478 105 90 67 56 67 90 106 113 63 113 119 148 105.0 93.0 89.0 100.0 116.0 Tải 1.8kgCOD/m3.ngày 10 11 12 13 14 7.8 7.63 7.9 7.96 7.78 7.53 7.51 7.43 7.64 8.06 7.5 7.86 7.23 8.3 8.51 8.39 8.42 8.44 8.47 8.5 8.43 8.58 8.45 8.3 8.41 8.28 8.23 760.0 692.0 750.0 640.0 720.0 542.0 720.0 675.0 560.0 480.0 776.0 680.0 880.0 640.0 89.0 94.0 68.0 64.0 48.0 96.0 80.0 82.0 80.0 80.0 52.0 30.0 64.0 32.0 88.28 86.41 90.93 90 93.33 82.28 88.88 87.85 85.71 83.33 93.29 95.58 92.72 95 740 508 905 838 726 1173 858 1110 655 567 550 605 1032 969 120 87 135 116 103 159 126 145 123 83 75 88 112 105 112.0 96.0 108.0 91.0 100.0 54 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm BẢNG A2 KẾT QUẢ TÍNH TỐN KHỐI LƯỢNG COD LOẠI BỎ Tải (kgCOD/m3.ngày) 0.8 1.0 1.2 1.5 1.8 Nồng độ COD(mg/L) Đầu vào Đầu Loại bỏ Lưu lượng (m3.ngày) 543 600 675 400 400 640 740 685 510 820 560 820 680 880 640 46 16 45 16 16 64 48 40 42 80 64 64 30 64 32 497 584 630 384 384 576 692 645 468 740 496 756 650 816 608 0.0147 0.0133 0.0119 0.025 0.025 0.0156 0.0162 0.0175 0.0235 0.0183 0.0268 0.0183 0.0265 0.0205 0.0281 Khối lượng COD loại bỏ(g/ngày) 7.32 7.79 7.47 9.6 9.6 11.22 11.30 11.01 13.54 13.29 13.83 17.21 16.69 17.10 55 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm PHỤ LỤC B MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU Hình B1 Thí nghiêm phân tích COD Hình B2 Thí nghiệm xác định TSS Hình B3 Thí nghiệm phân tích BOD5 56 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio-15F quy mơ phòng thí nghiệm Hình B4 Bùn lắng qua ngăn phản ứng thứ hai Hình B6 Bùn Hình B5 Bùn giá thể ngăn phản ứng thứ Hình B7 Bùn già khơng lắng 57 SVTH: Lê Thị Thanh Thảo GVHD: ThS Nguyễn Lễ ... nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio- 15F quy mơ phòng thí nghiệm  Cấu tạo Hình 2.4 Bể MBBR với giá thể Bio1 5 thực tế Mơ hình MBBR hiếu khí, giá thể Bio1 5... nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio- 15F quy mơ phòng thí nghiệm 1.2.2 Xử lý sinh học sinh trưởng bám dính Q trình sinh học bám dính gọi màng sinh học. .. nghiệp Nghiên cứu xử lý nước thải giấy bể sinh học hiếu khí MBBR với giá thể Bio- 15F quy mơ phòng thí nghiệm Két khí (bể axit Nước thải vào Bổ sung chất dinh dưỡng Bể chứa (bể axit hóa) Bể hiếu khí