nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bằng bể sinh học mbbr (moving bed bioreactor) hiếu khí quy mô phòng thí nghiệm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH .iv DANH MỤC BẢNG vii MỞ ĐẦU a b Mu ̣c tiêu nghiên cứu của đề tài .2 Nô ̣i dung nghiên cứu của đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT – CHẾ BIẾN BIA 1.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI BIA 1.2.1 Nguồ n gố c nước thải bia .8 1.2.2 Thành phầ n – tiń h chấ t nước thải bia 1.3 CÁC TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NƯỚC THẢI BIA 12 1.4 TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI BIA .12 1.4.1 Phương pháp ho ̣c 12 1.4.2 Phương pháp sinh ho ̣c .15 1.4.3 Phương pháp hóa ho ̣c 16 1.5 MỘT SỐ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI BIA 18 1.5.1 Nhà máy bia Sabmiller 20 1.5.2 Nhà máy bia Heineken Viê ̣t Nam .22 1.6 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MBBR 24 1.6.1 Giới thiệu chung 24 1.6.2 Giá thể động 25 1.6.3 Ưu điểm nhược điểm công nghệ MBBR .27 1.6.4 Các nghiên cứu ứng dụng khác công nghệ MBBR 29 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .31 2.1.1 Nước thải 31 2.1.2 Giá thể di động 33 2.1.3 Bùn hoạt tính .34 2.2 SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU 35 2.3 MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU 36 2.3.1 Sơ đồ bố trí mơ hình thí nghiệm .36 SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh i ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm 2.3.2 Cơ sở xây dựng mơ hình 38 2.3.3 Thông số kỹ thuật mô hình MBBR hiếu khí .40 2.3.4 Nguyên tắc vận hành 41 2.4 QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU 42 2.5 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU 43 2.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU 44 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 45 3.1 QUÁ TRÌNH TĂNG TRƯỞNG SINH KHỐI 45 3.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THÍCH NGHI Ở TẢI TRỌNG 0.3 KGCOD/M3.NGÀY 46 3.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Ở TẢI TRỌNG 0.6 KGCOD/M3.NGÀY .48 3.4 KẾT QUẢ VẬN HÀNH THÍ NGHIỆM Ở TẢI TRỌNG 0.8 KGCOD/M3.NGÀY 57 3.5 KẾT QUẢ VẬN HÀNH THÍ NGHIỆM Ở TẢI TRỌNG 1.2 KGCOD/M3.NGÀY 66 3.6 SO SÁNH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ XỬ LÝ GIỮA CÁC THÍ NGHIỆM 76 3.6.1 Kết xử lý xử lý COD 76 3.6.2 Kết xử lý BOD5 77 3.6.3 Kết xử lý Nitơ .78 3.6.4 Kết xử lý TP .82 3.6.5 Kết xử lý TSS .83 3.6.6 Quá trình tăng trưởng sinh khối 84 3.7 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT BIA ÁP DỤNG CƠNG NGHỆ MBBR HIẾU KHÍ 85 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO .90 PHỤ LỤC 91 SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh ii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt BOD Biochemical oxygen demand Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical oxygen demand Nhu cầu oxy hóa học TN Total nitrogen Tổng nitơ TP Total phosphorus Tổng phốt TSS Total suspended solid Tổng chất rắn lơ lửng OLR Organic loading rate Tải trọng hữu HRT Hydraulic retention time Thời gian lưu nước SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh iii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Q trình sản xuất – chế biến bia Hình 1.2 Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Boonrod brewery CO.LTD (Thái Lan) 19 Hình 1.3 Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Sabmiller 21 Hình 1.4 Dây chuyền xử lý nước thải nhà máy bia Heineken Việt Nam 23 Hình 1.5 Mơ tả q trình xử lý bể MBBR hiếu khí (a) kị khí (b) 25 Hình 2.1 Khuôn viên khu vực hệ thống xử lý nước thải nhà máy bia VBL 34 Hình 2.2 Vòi lấy mẫu nước thải bia 34 Hình 2.3 Bể Aerotank 34 Hình 2.4 Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 35 Hình 2.5 Sơ đồ bố trí mơ hình MBBR hiếu khí nghiên cứu 36 Hình 2.6 Sơ đồ bố trí mơ hình FBBR kỵ khí nối tiếp MBBR hiếu khí xử lý nước thải bia .37 Hình 2.7 Mơ hình MBBR hiếu khí xử lý nước thải bia .41 Hình 2.8 Mơ hình hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia 41 Hình 3.1 Sự thay đổi giá thể K3 qua tải trọng .45 Hình 3.2 pH nước thải vào sau xử lý thí nghiệm thích nghi 47 Hình 3.3 Giá trị vào, hiệu xử lý COD thí nghiệm thích nghi 47 Hình 3.4 pH nước thải vào sau xử lý tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày .50 Hình 3.5 Giá trị vào, hiệu xử lý COD tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 51 Hình 3.6 Giá trị vào, hiệu xử lý BOD5 tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 51 Hình 3.7 Giá trị vào, hiệu xử lý Ammonia tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 52 Hình 3.8 Giá trị vào, hiệu xử lý TKN tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 53 Hình 3.9 Giá trị vào, hiệu xử lý TN ở tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 53 Hình 3.10 Giá trị vào, Nitrate tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày .54 Hình 3.11 So sánh thành phần nitơ nước thải đầu vào nước thải sau xử lý tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 55 Hình 3.12 Giá trị vào, hiệu xử lý TP tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày .56 Hình 3.13 Giá trị vào, hiệu xử lý TSS tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 57 Hình 3.14 pH nước thải vào sau xử lý thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m 3.ngày 59 Hình 3.15 Giá trị vào, hiệu xử lý COD thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .60 Hình 3.16 Giá trị vào, hiệu xử lý BOD5 thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .61 SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh iv ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm Hình 3.17 Giá trị vào, hiệu xử lý Ammonia thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .61 Hình 3.18 Giá trị vào, hiệu xử lý TKN thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .62 Hình 3.19 Giá trị vào, hiệu xử lý TN thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .63 Hình 3.20 Giá trị vào, Nitrate thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày 63 Hình 3.21 So sánh thành phần nitơ nước thải đầu vào nước thải sau xử lý thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .64 Hình 3.22 Giá trị vào, hiệu xử lý TP thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .65 Hình 3.23 Giá trị vào, hiệu xử lý TSS thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày .66 Hình 3.24 pH nước thải vào sau xử lý thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .68 Hình 3.25 Giá trị vào, hiệu xử lý COD thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .68 Hình 3.26 Giá trị vào, hiệu xử lý BOD5 thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .69 Hình 3.27 Giá trị vào, hiệu xử lý Ammonia thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .70 Hình 3.28 Giá trị vào, hiệu xử lý TKN thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .71 Hình 3.29 Giá trị vào, hiệu xử lý TN thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .71 Hình 3.30 Giá trị vào, Nitrate thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 72 Hình 3.31 So sánh thành phần nitơ nước thải đầu vào nước thải sau xử lý thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .73 Hình 3.32 Giá trị vào, hiệu xử lý TP thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .74 Hình 3.33 Giá trị vào, hiệu xử lý TSS thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày .75 Hình 3.34 Giá trị vào, hiệu xử lý COD thí nghiệm 76 Hình 3.35 Giá trị vào, hiệu xử lý COD trung bình thí nghiệm 76 Hình 3.36 Giá trị vào, hiệu xử lý BOD5 thí nghiệm 77 Hình 3.37 Giá trị vào, hiệu xử lý BOD5 trung bình thí nghiệm 77 Hình 3.38 Giá trị vào, hiệu xử lý NH4_N thí nghiệm 78 SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh v ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm Hình 3.39 Giá trị vào, hiệu xử lý NH4_N trung bình thí nghiệm .78 Hình 3.40 Giá trị vào, hiệu xử lý TKN thí nghiệm 79 Hình 3.41 Giá trị vào, hiệu xử lý TKN trung bình thí nghiệm 79 Hình 3.42 Giá trị vào, hiệu xử lý nitrate thí nghiệm 80 Hình 3.43 Giá trị vào, hiệu xử lý nitrate trung bình thí nghiệm 80 Hình 3.44 Giá trị vào, hiệu xử lý TN thí nghiệm .81 Hình 3.45 Giá trị vào, hiệu xử lý TN trung bình thí nghiệm 81 Hình 3.46 Giá trị vào, hiệu xử lý TP thí nghiệm 82 Hình 3.47 Giá trị vào, hiệu xử lý TP trung bình thí nghiệm 83 Hình 3.48 Giá trị vào, hiệu xử lý TSS trung bình thí nghiệm 83 Hình 3.49 So sánh thành phần sinh khối dính bám giá thể K3 qua tải trọng 84 Hình 3.50 Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất bia áp dụng cơng nghệ MBBR hiếu khí 85 SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh vi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nguồn gốc nước thải bia Bảng 1.2 Tính chất đặc trưng nước thải bia 10 Bảng 1.3 Tính chất nước thải số nhà máy bia .11 Bảng 1.4 Thông số nước thải nhà máy bia Boonrod brewery CO.LTD .18 Bảng 1.5 Thông số nước thải nhà máy bia Sabmiller 20 Bảng 1.6 Thông số nước thải nhà máy bia Heineken Việt Nam 22 Bảng 1.7 Thông số loại giá thể Kaldnes 25 Bảng 1.8 Thông số loại giá thể Kaldnes phổ biến 27 Bảng 2.1 Thông số chất lượng nước thải bia đầu vào mô hình MBBR hiếu khí 32 Bảng 2.2 Thơng số đặc tính kỹ thuật giá thể K3 33 Bảng 2.3 Lưu lượng thay đổi theo nồng độ COD đầu vào tải trọng q trình vận hành mơ hình thí nghiệm MBBR 38 Bảng 2.4 Thơng số kỹ thuật mơ hình MBBR hiếu khí 41 Bảng 2.5 Thơng số vận hành mơ hình MBBR hiếu khí xử lý nước thải bia quy mơ phòng thí nghiệm 42 Bảng 2.6 Các tiêu phân tích thường xuyên 43 Bảng 2.7 Các phương pháp phân tích tiêu phòng thí nghiệm 44 Bảng 3.1 Các thơng số vận hành thí nghiệm thích nghi 46 Bảng 3.2 Kết phân tích tiêu (COD, NH4_N, TKN, NO2-_N, NO3-_N, TN, TP) thí nghiệm tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày .49 Bảng 3.3 Kết phân tích tiêu (COD, NH4_N, TKN, NO2-_N, NO3-_N, TN, TP) thí nghiệm tải trọng 0.8 kgCOD/m3.ngày 58 Bảng 3.4 Kết phân tích tiêu (COD, NH4_N, TKN, NO2-_N, NO3-_N, TN, TP) thí nghiệm tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 67 Bảng 3.5 Hàm lượng sinh khối dính bám lên giá thể K3 cuối tải trọng .84 SVTH: Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh vii ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Nước có vai trò quan trọng để tạo nên sống tất sinh vật Trái đất Đối với thể người, nước chiếm 70% lúc sơ sinh giảm xuống 60% trưởng thành, 85% khối lượng não cấu tạo từ nước nên nói, nước nhu cầu thiết yếu để đảm bảo sống người nói riêng sinh vật nói chung Hiện nay, cơng nghiệp phát triển kéo theo việc thải môi trường lượng lớn nước thải Nếu lượng nước thải không xử lý cách việc nhiễm nguồn nước điều khó tránh khỏi Theo Báo cáo Chất lượng mơi trường Quốc Gia năm 2009 cho thấy, gần 70% số 1000 000 000 m3 nước thải ngày từ khu công nghiệp xả thẳng nguồn tiếp nhận mà không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường nước mặt, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh Theo đánh giá của tổ chức nghiên cứu thi ̣ trường Euromonitor International, với dân số gầ n 90 triê ̣u người, Viê ̣t Nam trở thành nước sản xuấ t bia hấ p dẫn nhấ t khu vực Năm 2012, người Viê ̣t đã tiêu thu ̣ 2.83 tỷ lít bia Bên ca ̣nh đó, mức tiêu thu ̣ bia biǹ h quân đầ u người ta ̣i Viê ̣t Nam khoảng 31-32 lit́ /năm, so với mức 47 lit́ ta ̣i Nhâ ̣t Bản, 78 lít ta ̣i My,̃ hoă ̣c 107 lít ở Đức, thì hô ̣i cho thi ̣ trường bia phát triể n còn rấ t lớn Theo thống kê Bộ Kế hoạch – đầu tư, bốn tháng đầu năm 2011 doanh nghiệp nước sản xuất 714.6 triệu lít bia loại, tăng 9,2% so với kỳ năm ngoái Tốc độ tăng trưởng ngành bia Viê ̣t Nam, theo thống kê công ty nghiên cứu thị trường, ước đạt 15%/năm Trước nhu cầ u gia tăng suấ t ngành chế biế n bia ngày mô ̣t nâng cao thì ngày càng có nhiề u nhà máy đươ ̣c xây dựng Hiện nay, nước có khoảng 320 nhà máy bia sở sản xuất bia với tổng lực sản xuất đạt 800 triệu lít/năm Song song với phát triển kinh tế ngành công nghiệp sản xuất bia mối quan tâm lớn vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt nước thải Các loại nước thải bia chứa hàm lượng lớn chất lơ lửng, COD BOD rấ t cao dễ gây ô nhiễm môi trường và cần phải xử lý trước xả vào nguồn tiếp nhận Chính vì vâ ̣y, các nghiên cứu khoa ho ̣c về phương pháp xử lý nước thải bia mô ̣t cách có hiê ̣u quả cầ n đươ ̣c thực hiê ̣n nhiề u nhằ m phu ̣c vu ̣ cho viê ̣c ứng du ̣ng các công nghê ̣ này sản xuấ t để làm giảm tác đô ̣ng đế n môi trường SVTH : Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm MỤC TIÊU VÀ NỢI DUNG NGHIÊN CỨU a Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh ho ̣c hiếu khí MBBR nhằm xác định hiệu xử lý, thông số vận hành tải tro ̣ng hữu tối ưu của mơ hình xử lý nước thải bia b Nội dung nghiên cứu của đề tài - Tở ng quan thành phần, tính chấ t phương pháp xử lý nước thải sản xuất bia - Lắ p đă ̣t và vâ ̣n hành thích nghi mơ hin ̀ h MBBR hiếu khí các tải tro ̣ng OLR = 0.3; 0.6; 0.8; 1.2 kgCOD/m3.ngày - Vận hành và đánh giá hiê ̣u quả xử lý thông số COD, BOD5, TKN, TP, TSS nước thải sản xuất bia mơ hình MBBR hiếu khí - Đề x́ t thơng sớ vâ ̣n hành thić h hơ ̣p áp dụng công nghệ MBBR xử lý nước thải sản xuất bia - Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải sản xuất bia áp dụng cơng nghệ MBBR hiếu khí - Đánh giá sinh khối (theo VS) dính bám giá thể K3 PHẠM VI - GIỚI HẠN CỦ A ĐỀ TÀ I Nghiên cứu đươ ̣c thực hiê ̣n phòng thí nghiê ̣m mô hình gồ m mô ̣t bể MBBR với giá thể K3 Nước thải đươ ̣c sử du ̣ng nghiên cứu này lấ y từ cột FBBR kỵ khí từ nghiên cứu khác xử lý nước thải sinh học kỵ khí nước thải bia MƠ HÌNH THỰC HIỆN Q trình sinh trưởng bám dính với giá thể K3 quy mơ phòng thí nghiệm xử lý nước thải bia Ý NGHĨA CỦ A ĐỀ TÀ I     Có ý nghĩa thực tế sử dụng công nghệ vào xử lý nước thải bia Nâng cao hiệu xử lý nước thải bia Giảm chi phí thiệt hại, cố môi trường Hạn chế ảnh hưởng gây ô nhiễm môi trường SVTH : Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Q TRÌNH SẢN XUẤT – CHẾ BIẾN BIA Hình 1.1 Q trình sản xuất – chế biến bia (Nguồn: Phòng Kỹ Thuật Công Ty TNHH Nhà máy Bia Heineken Việt Nam) Thuyết minh sơ đồ  Malt gạo bồn chứa loại bỏ tạp chất, kim loại, , đưa vào máy xay, nghiền nhỏ malt để tăng bề mặt tiếp xúc với nước, công đoạn nhằm mục đích phá vỡ cấu trúc tinh bột, tăng khả thủy phân tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi thúc đẩy trình sinh, lý, hóa xảy nguyên liệu nấu, nhằm thu dịch đường có nồng độ chất cao nhất, mức độ vỡ hạt gạo malt ảnh hưởng quan trọng đến dịch đường sau này, kết thúc trình nghiền malt ta thu phần gồm: vỏ trấu, thô nhuyễn, vỏ trấu giữ lại thứ bột trợ lọc q trình lọc lấy dịch SVTH : Nguyễn Trần Hồng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm thải phân phối từ đáy qua hệ thống phân phối, qua đệm bùn kỵ khí (bùn hạt), chất hữu bị phân hủy vi sinh vật kỵ khí thành nước khí biogas bay lên Khí biogas sinh thu hồi tái sử dụng để đốt nguyên liệu, nước xử lý qua phận tách ba pha (khí – lỏng – rắn) theo máng thu chảy sang bể MBBR Tại bể MBBR, hàm lượng COD, BOD, NH4+ lại nước thải xử lý tiếp với tham gia vi sinh vật hiếu khí Khơng khí cung cấp cho bể sinh học nhờ máy sục khí hoạt động luân phiên Trong bể sinh học hiếu khí tiếp xúc có hệ thống vật liệu tiếp xúc Các vi sinh vật bể bám dính vào bề mặt vật liệu tiếp xúc tạo thành lớp màng vi sinh vật Nước thải mang chất hữu ngang qua tiếp xúc với lớp màng vi sinh vi sinh vật dùng để làm thức ăn tồn phát triển Từ nồng độ chất ô nhiễm nước thải giảm thiểu nhiễm Ngồi ra, lớp màng vi sinh tạo vùng thiếu khí giúp cho trình khử Nitơ nước thải diễn triệt để Q trình nitrate hóa amonia bể hiếu khí: NH4+ + O2 → NO2- → NO3Nước thải từ bể sinh học hiếu khí tự chảy qua bể lắng Tại đây, xảy trình lắng tách pha giữ lại phần bùn (vi sinh vật) Phần bùn lắng chủ yếu vi sinh vật trơi từ bể hiếu khí bơm tuần hồn bể sinh học MBBR nhằm trì nồng độ vi sinh cho bể MBBR Phần bùn dư lại xả bể nén bùn Nước sau bể lắng tiếp tục tự chảy qua bể khử trùng trước xả nguồn tiếp nhận Tại bể khử trùng vi sinh vật gây bệnh có nước thải bị tiêu diệt dung dịch Chlorine Nước thải sau xử lý đạt mức A- QCVN40:2011/BTNMT Nước thu từ bể nén bùn dẫn đến hố thu gom tuần hoàn trở lại bể MBBR Bùn sau nén dẫn đến sân phơi bùn SVTH : Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài thực nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm Từ kết nghiên cứu, rút số kết luận sau đây: Ở tải trọng thích nghi OLR = 0.3 kgCOD/m3.ngày ứng với thời gian lưu nước HRT 20.7 ± 4.2 giờ, hiệu suất loại bỏ COD trung bình 86.89 ± 4.16%, nồng độ COD trung bình nước thải dòng 42.95 ± 8.37 mg/L Ở tải trọng OLR = 0.6 kgCOD/m3.ngày ứng với thời gian lưu nước HRT 19.3 ± 5.6 giờ, hiệu suất loại bỏ COD trung bình 90.38 ± 4.42%, nồng độ COD trung bình nước thải dòng 55.95 ± 11.92 mg/L Ở tải trọng OLR = 0.8 kgCOD/m3.ngày ứng với thời gian lưu nước HRT 11.6 ± 2.7 giờ, hiệu suất loại bỏ COD trung bình 94.24 ± 1.64%, nồng độ COD trung bình nước thải dòng 29.71 ± 10.23 mg/L Ở tải trọng OLR = 1.2 kgCOD/m3.ngày ứng với thời gian lưu nước HRT 10.5 ± 1.7 giờ, hiệu suất loại bỏ COD trung bình 94.5 ± 1.24%, nồng độ COD trung bình nước thải dòng 37.47 ± 6.15 mg/L Ta thấy nồng độ COD trung bình nước thải dòng tải trọng đạt QCVN40:2011/BTNMT mức A (< 75 mg/L) Khi tăng dần tải trọng từ 0.3, 0.6, 0.8, 1.2 kgCOD/m3.ngày khối lượng vi sinh bám dính giá thể tăng theo Ở cuối tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày, hàm lượng sinh khối bám dính giá thể 1883.7 mgVS/giá thể Sau khoảng 20 ngày vận hành tăng lên đến 1919.4 mgVS/ giá thể Điều cho thấy giá thể K3 thích hợp cho vi sinh hiếu khí để sinh trưởng dính bám Hàm lượng biomas dính bám giá thể K3 cuối tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày cao 2927.4 mgVS/ giá thể Trên kết nghiên cứu đề tài này, tải trọng thích hợp để vận hành mơ hình MBBR hiếu khí xử lý nước thải bia tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày, với thời gian lưu nước thực 10.5 ± 1.7 Ở tải trọng thích nghi 0.3 kgCOD/m3.ngày, sau 20 ngày vận hành, giá thể xuất mảng vi sinh mỏng màu nâu đỏ lại cho hiệu loại bỏ COD cao từ 80 – 93.5% Ở tải trọng 0.6 0.8 kgCOD/m3.ngày mơ hình MBBR hiếu khí đáp ứng quy chuẩn QCVN40:2011/BTNMT – mức A với tiêu COD, BOD5, TP, NH4+_N, TKN, NO3-, NO2-, TSS riêng tiêu TN khơng đạt có giá trị TN SVTH : Nguyễn Trần Hoàng Oanh GVHD: PGS.TS Lê Hoàng Nghiêm ThS Bùi Phương Linh 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bia bể sinh học MBBR (Moving Bed Bioreactor) hiếu khí quy mơ phòng thí nghiệm dòng 14.32 – 29.43 mg/L (18.57 ± 5.64mg/L), 12.63 – 20.19 mg/L (16.42 ± 2.32 mg/L) Ở tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày mơ hình MBBR hiếu khí đáp ứng quy chuẩn QCVN40:2011/BTNMT – mức A với tiêu COD, BOD5, NH4+_N, TKN, NO3-, NO2-, TN, TSS Kết xử lý COD, qua tải trọng cho thấy tăng dần hiệu xử lý tải 0.6; 0.8; 1.2 kgCOD/m3.ngày Trong đó, tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày đạt hiệu cao với giá trị nồng độ COD đầu 37.47 mg/L hiệu xử lý 94.5% Kết xử lý BOD5, có giá trị nồng độ trung bình hiệu khử BOD5 trung bình cao tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 28.06 mg/L 94.37% Kết xử lý Nitơ, thí nghiệm, ta thấy thí nghiệm OLR = 1.2 kgCOD/m3.ngày có hiệu xử lý trung bình cao 49 ± 20.68%, đồng thời nồng độ nitrate dòng ổn định, chứng tỏ thí nghiệm trình xử lý Nitơ đạt hiệu cao thí nghiệm khác Kết xử lý Photpho, thí nghiệm thí nghiệm OLR = 1.2 kgCOD/m3.ngày có hiệu xử lý cao 82.26 ± 11.17%, nồng độ TP dòng ổn định khoảng 0.4 ± 0.17 mg/L nhỏ giá trị tối đa cho phép nước thải công nghiệp cột (A) theo QCVN40:2011/BTNMT (