Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường

Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG BỂ TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN KẾT HỢP VỚI BỂ SINH HỌC MÀNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG

Trần Tố Uyên B1205123

Cần Thơ, tháng 6 năm 2016

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cần Thơ, Ngày 03 tháng 06 năm 2016

Cán bộ hướng dẫn

Gia đình chúng tôi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để hỗ trợ, động viên chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng tôi hoàn thành tốt đề tài

Quý thầy cô trong khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên nói chung, thầy cô

bộ môn Kỹ thuật Môi trường nói riêng đã tận tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời gian qua

Nhà máy sản xuất mía đường Phụng Hiệp, Hậu Giang và công ty TNHH Hộp Xanh

đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện đề tài

Các bạn lớp Kỹ thuật Môi Trường K38, đặc biệt là những bạn làm luận văn cùng chúng tôi đã chia sẽ, hỗ trợ và động viên chúng tôi trong suốt thời gian làm luận văn

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã cố gắng hoàn thành tốt đề tài nhưng

do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót Kính mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện

Trần Tố Uyên Nguyễn Việt Đức

TÓM TẮT ĐỀ TÀI Nước thải sản xuất mía đường có nồng độ chất rắn lơ lửng, COD, BOD5, tổng nitơ, phosphor và độ đục cao nên biện pháp xử lý hiệu quả là xử lý sinh học, do đó công đoạn xử lý sơ bộ có hiệu suất loại bỏ COD, BOD và chất rắn lơ lửng thích hợp để

đầu ra đạt yêu cầu vào hệ thống xử lý sinh học Vì vậy đề tài: “Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải sản xuất mía đường”

được tiến hành nhằm xử lý nước thải, bảo vệ môi trường khỏi tác động từ quá trình sản xuất mía đường Đồng thời góp phần tìm ra phương pháp xử lý thích hợp, khả thi về mặt kỹ thuật – kinh tế cho nhà máy sản xuất mía đường

Đề tài được tiến hành với các thí nghiệm định hướng xác định các thông số vận hành cho thí nghiệm chính thức trên mô hình bể tuyển nổi điện phân và lựa chọn thời gian lưu thích hợp cho bể sinh học màng Các thông số ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân và bể sinh học màng được lựa chọn dựa trên 2 tiêu chí là hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm cao và lợi ích về kinh tế Vận hành chính thức bể tuyển nổi điện phân với các thông số góc nghiêng điện cực là 45o, diện tích bản điên cực S=504cm2, khoảng cách điện cực d=2cm, thời gian lưu θ=30 phút và hiệu điện thế U=12V, cho hiệu suất loại bỏ độ đục và COD lần lượt là 69,44% và 38,58%, do hiệu suất xử lý chưa cao nên thêm quá trình keo tụ hóa học trước bể tuyển nổi điện phân với pH = 7,5, liều lượng PAC = 240mg/L và polymer anion A110 là 5mg/L giúp tăng hiệu quả loại bỏ độ đục, SS, COD, BOD5, TKN, TP lần lượt là 99,24%, 94,27%; 57,74%; 58,51%; 88,07% và 98,39% Sau quá trình tuyển nổi DO trong nước tăng lên giúp giảm chi phí vận hành cho hệ thống xử lý sinh học phía sau Nước thải sau khi qua bể tuyển nổi điện phân được đưa vào bể sinh học màng giá thể di động để lựa chọn thời gian lưu thích hợp xử lý nước thải mía đường Trong thời gian lưu 10 giờ, 8 giờ và 6 giờ thì thời gian lưu 8 giờ được chọn với hiệu suất loại bỏ COD, BOD5, TKN và TP lần lượt là 97,12%, 97,96%, 33,28% và 40% Các chỉ tiêu SS, COD, BOD5, TKN và TP đầu ra của thí nghiệm xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng bể tuyển nổi điện phân kết hợp bể sinh học màng đều đạt loại

A QCVN 40:2011/BTNMT

Từ kết quả thí nghiệm trên, nhận thấy rằng bể tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học và bể sinh học màng có thể ứng dụng vào thực tế để xử lý nước thải sản xuất mía đường

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan luận văn được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng tôi và các số liệu, kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn nào trước đây

Cần Thơ, ngày 03 tháng 06 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Trần Tố Uyên Nguyễn Việt Đức

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG viii

DANH SÁCH HÌNH x

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT xiii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG 2

2.1.1 Quy trình sản xuất 2

2.1.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất mía đường 6

2.2 PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI 6

2.2.1 Khái niệm bể tuyển nổi 6

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình tuyển nổi 6

2.3 CÁC LOẠI BỂ TUYỂN NỔI 7

2.3.1 Tuyển nổi theo trọng lượng riêng (hay “bẫy dầu mỡ”) 7

2.3.2 Tuyển nổi bằng khí 7

2.4 TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN 7

2.4.1 Khái niệm về tuyển nổi điện phân 7

2.4.2 Cơ chế quá trình tuyển nổi điện phân 8

2.4.3 Các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân 8

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân 9

2.4.5 Quá trình tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ điện hóa 9

2.5 BỂ SINH HỌC MÀNG GIÁ THỂ DI ĐỘNG (MBBR) 12

2.5.1 Giới thiệu về công nghệ sinh học màng giá thể di động 12

2.5.2 Các loại giá thể 13

2.5.3 Lớp màng biofilm 14

2.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ sinh học màng 15

2.5.5 Ứng dụng công nghệ sinh học màng 16

2.5.6 Những thuận lợi và hạn chế của công nghệ 17

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

3.1 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 19

3.2 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN 20

3.3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 23

3.3.1 Bể tuyển nổi điện phân 23

3.3.2 Bể sinh học màng giá thể di động (MBBR) 26

3.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 NHẬN XÉT THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG PHỤNG HIỆP, HẬU GIANG 29

4.1.1 Quan sát đặc tính lý học và đo DO 29

4.1.2 Đặc tính hóa học 29

4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BỂ TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN 29

4.2.1 Thí nghiệm 1: xác định góc nghiêng điện cực thích hợp 29

4.2.2 Thí nghiệm 2: xác định mật độ dòng điện thích hợp 31

4.2.3 Thí nghiệm 3: xác định khoảng cách điện cực thích hợp 34

4.2.4 Thí nghiệm 4: xác định thời gian lưu nước thích hợp 36

4.2.5 Thí nghiệm 5: Thí nghiệm định hướng về quá trình keo tụ 38

4.2.6 Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng phương pháp tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học 42

4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LƯU THÍCH HỢP CHO MÔ HÌNH BỂ SINH HỌC MÀNG GIÁ THỂ DI ĐỘNG (MBBR) 46

4.3.1 Thí nghiệm 1: thời gian lưu 10 giờ 48

4.3.2 Thí nghiệm 2: thời gian lưu 8 giờ 52

4.3.3 Thí nghiệm 3: thời gian lưu 6 giờ 55

4.3.4 Kết luận thí nghiệm chọn thời gian lưu bể MBBR 58

4.4 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI HIỆN TẠI 58

4.4.1 Nhận xét về bể tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học 59

4.4.2 Nhận xét về bể MBBR 60

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 KẾT LUẬN 61

5.2 KIẾN NGHỊ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC A 64

PHỤ LỤC B 65

PHỤC LỤC C 70

PHỤC LỤC D 72

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Kết quả quan trắc định kì nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm của nhà máy sản

xuất mía đường Phụng Hiệp Hậu Giang 6

Bảng 2.2 Thông số các loại giá thể Anox Kaldnes 13

Bảng 2.3 So sánh thông số thiết kế của sinh học màng với các công nghệ khác 18

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của giá thể nhựa S20-4 22

Bảng 3.2 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu tại Khoa Môi trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên – Đại Học Cần Thơ 28

Bảng 3.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu tại Trung tâm phân tích 28

Bảng 4.1 Thông số vận hành thí nghiệm xác định góc nghiêng điện cực thích hợp

30

Bảng 4.2 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với góc nghiêng điện cực khác nhau 30

Bảng 4.3 Thông số vận hành của thí nghiệm xác định mật độ dòng điện thích hợp

32

Bảng 4.4 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với diện tích bản điện cực khác nhau 32

Bảng 4.5 Khối lượng nhôm tan với các diện tích bản điện cực khác nhau ở thời gian lưu 25 phút 33

Bảng 4.6 Lượng điện cần để xử lý 250m3 nước thải/ngày của nhà máy 34

Bảng 4.7 Thông số vận hành của thí nghiệm xác định khoảng cách giữa các điện cực thích hợp 34

Bảng 4.8 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với khoảng cách giữa các điện cực khác nhau 35

Bảng 4.9 Thông số vận hành thí nghiệm xác định thời gian lưu nước thích hợp 37

Bảng 4.10 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với thời gian lưu nước khác nhau 37

Bảng 4.11 Thông số nước thải đầu vào 39

Bảng 4.12 Độ đục, pH và độ dẫn điện tương ứng với liều lượng PAC sử dụng 39

Bảng 4.13 Độ đục nước thải tương ứng với pH khác nhau 40

Bảng 4.14 Nồng độ COD và độ đục tương ứng với liều lượng polymer anion A110 khác nhau 40

Bảng 4.15 Các thông số vận hành bể tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học

42

Bảng 4.16 Nồng độ nước thải sản xuất mía đường trước và sau phương pháp tuyển nổi điện phân kết hợp với keo tụ hóa học ở thời gian lưu 30 phút 42

Bảng 4.17 Công suất hoạt động và giờ ép mía vào 3 ngày tiến hành thí nghiệm 44 Bảng 4.18 Kết quả phân tích COD trong 3 ngày liên tục để theo dõi sự ổn định của

bể MBBR ở thời gian lưu 10 giờ 47 Bảng 4.19 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra sau khi lắng bể MBBR thời gian lưu 10 giờ 49 Bảng 4.20 Các điều kiện vận hành của mô hình ở thời gian lưu nước 8 giờ 52 Bảng 4.21 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra sau khi lắng của bể MBBR thời gian lưu 8 giờ 52 Bảng 4.22 Số liệu 3 ngày phân tích BOD đầu vào bể MBBR thời gian lưu 8h 54 Bảng 4.23 Các điều kiện vận hành của bể MBBR ở thời gian lưu nước 6 giờ 55 Bảng 4.24 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra sau khi lắng của bể MBBR thời gian lưu 6 giờ 56 Bảng 4.25 So sánh lượng dưỡng chất cần bổ sung vào 250m3 nước thải sản xuất trong 1 ngày cho bể sinh học ở thời gian lưu 8 giờ giữa có sử dụng và không sử dụng tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học 60

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ ép mía 3

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa 4

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ kết tinh đường trắng 5

Hình 2.4 Bể tuyển nổi điện phân 8

Hình 2.5 Mô tả quá trình xử lý của bể sinh học màng giá thể di động 12

Hình 2.6 Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O 13

Hình 2.7 AnoxKaldnesTM – bể sinh học màng độc lập 16

Hình 2.8 HybasTM – quy trình kết hợp bể bùn hoạt tính và bể sinh học màng 16

Hình 2.9 LagoonGuardTM – quy trình hồ sinh học 17

Hình 2.10 BasTM – quy trình kết hợp 17

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy đường Phụng Hiệp, Hậu Giang 19

Hình 3.2 Nước thải sản xuất mía đường của Nhà máy đường Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang 20

Hình 3.3 Sơ đồ và thông số mô hình bể tuyển nổi điện phân 21

Hình 3.4 Điện cực bằng nhôm 21

Hình 3.5 Sơ đồ kích thước của bể sinh học màng giá thể di động và bể lắng 22

Hình 3.6 Giá thể nhựa S20-4 23

Hình 3.7 Sơ đồ thí nghiệm bể tuyển nổi điện phân 24

Hình 3.8 Sơ đồ nghiệm bể sinh học màng 27

Hình 4.1 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với góc nghiêng điện cực 45o, 60o, 90o 30

Hình 4.2 Độ đục nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi điện phân với góc nghiêng điện cực khác nhau 31

Hình 4.3 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi điện phân với góc nghiêng điện cực khác nhau 31

Hình 4.4 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với diện tích các điện cực 336 cm2, 420 cm2, 504 cm2 33

Hình 4.5 Độ đục của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với diện tích bản điện cực khác nhau 33

Hình 4.6 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với diện tích bản điện cực khác nhau 33

Hình 4.7 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với khoảng cách giữa các điện cực là 1cm, 2cm, 3cm 35 Hình 4.8 Độ đục của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với khoảng cách điện cực khác nhau 35 Hình 4.9 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với khoảng cách điện cực khác nhau 35 Hình 4.10 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với thời gian lưu nước là 25 phút, 30 phút, 35 phút 37 Hình 4.11 Độ đục nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi ở các thời gian lưu khác nhau 38 Hình 4.12 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi ở các thời gian lưu khác nhau 38 Hình 4.13 Độ đục, độ dẫn điện và pH của nước thải sản xuất mía đường trước và sau thí nghiệm Jar-test ở liều lượng PAC khác nhau 39 Hình 4.14 Độ đục nước thải trước và sau thí nghiệm Jar-test tương ứng với pH khác nhau 40 Hình 4.15 Độ đục và nồng độ COD trước và sau thí nghiệm Jar-test tương ứng với liều lượng polymer anion A110 sử dụng 41 Hình 4.16 Nước thải sản xuất mía đường đầu vào, sau khi keo tụ hóa học và đầu ra

bể tuyển nổi điện phân 43 Hình 4.17 Nồng độ các chỉ tiêu nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học 43 Hình 4.18 Hiệu suất xử lý nước thải sản xuất mía đường của phương pháp tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học 43 Hình 4.19 Bọt khí sinh ra từ quá trình tuyển nổi điện phân ở thí nghiệm định hướng

và thí nghiệm chính thức 44 Hình 4.20 Giá thể trước và sau khi hình lớp màng sinh học 47 Hình 4.21 Nước thải mía đường trước khi qua bể tuyển nổi, sau khi qua bể tuyển nổi và sau xử lý của bể MBBR ở thời gian lưu 10 giờ 49 Hình 4.22 Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sản xuất mía đường đầu vào và đầu

ra sau khi lắng bể MBBR ở các thời gian lưu 10 giờ 50 Hình 4.23 Hiệu quả xử lý của bể MBBR sau khi lắng đối với nước thải sản xuất mía đường ở thời gian lưu 10 giờ 50 Hình 4.24 Nước thải mía đường trước khi qua bể tuyển nổi, sau khi qua bể tuyển nổi và sau xử lý của bể MBBR ở thời gian lưu 8 giờ 53 Hình 4.25 Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sản xuất mía đường đầu vào và đầu

ra sau khi lắng của bể MBBR ở các thời gian lưu 8 giờ 53

Hình 4.26 Hiệu quả xử lý của bể MBBR sau khi lắng đối với nước thải sản xuất mía đường ở thời gian lưu 8 giờ 53 Hình 4.27 Nước thải mía đường trước khi qua bể tuyển nổi, sau khi qua bể tuyển nổi và sau xử lý của bể MBBR ở thời gian lưu 6 giờ 56 Hình 4.28 Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sản xuất mía đường đầu vào và đầu

ra sau khi lắng của bể MBBR ở các thời gian lưu 6 giờ 56 Hình 4.29 Hiệu suất xử lý của bể MBBR đối với nước thải sản xuất mía đường ở thời gian lưu 6 giờ 57 Hình 4.30 Sơ đồ cải tiến công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường Phụng Hiệp, Hậu Giang 59

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

MBBR Moving bed biofilm reactor Sinh học màng giá thể di động

NTU Nepholometric turbidity units Đơn vị đo độ đục

TKN Total Kjeldahl Nitrogen Tổng Nitơ Kjeldahl

EC Electrical Conductivity Độ dẫn điện

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

Ngành công nghiệp sản xuất mía đường Việt Nam đã có từ lâu đời và bắt đầu hình thành tại miền Nam Việt Nam từ đầu thế kỷ thứ XX, tập trung nhiều ở miền Trung

và Tây Nam Bộ Tính đến năm 2012, Việt Nam có khoảng 50 nhà máy đường với tổng công suất thiết kế 127.600 tấn mía/ngày, sản xuất được hơn 1,45 triệu tấn đường/năm đã tạo ra nguồn lao động dồi dào và đóng góp không nhỏ vào sự phát triển kinh tế của đất nước (Hiệp hội Mía đường Việt Nam, 2012)

Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy đường gồm hai giai đoạn chính là: sản xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện (Sở Tài nguyên và Môi trường Hậu Giang, 2013) đã tạo ra lưu lượng lớn nước thải có chất hữu cơ hòa tan và chất rắn lơ lửng cao, mùi và độ đục khá cao Khi các chất hữu cơ phân hủy gây ra mùi khó chịu, có thể làm cạn kiệt nguồn oxy trong nước và tạo ra các loại khí như CO2, H2S,

CH4 làm ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến đời sống của các thủy sinh vật trong vùng và chất lượng cuộc sống cũng như sức khỏe của người dân quanh khu vực Do

đó việc xử lý nước thải là rất cần thiết nhằm đảm bảo hoạt động nhà máy mà không gây ảnh hưởng đến môi trường Nước thải từ nhà máy sản xuất mía đường chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học nên phương pháp xử lý sinh học áp dụng có hiệu quả cao Tuy nhiên, đối với nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao đòi hỏi công đoạn xử lý sơ bộ có hiệu suất loại bỏ SS, BOD5, COD thích hợp để đầu ra đủ điều kiện vào hệ thống xử lý sinh học

Phương pháp tuyển nổi điện phân là giao thoa của ba quá trình: điện phân, tuyển nổi

và keo tụ Nguyên lý chính: dưới tác dụng của dòng điện các điện cực dương (thường sử dụng là nhôm hoặc sắt) sẽ bị ăn mòn và giải phóng ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc Fe3+) vào trong môi trường nước thải, kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo ra các bọt khí ở cực âm Bể tuyển nổi điện phân được đánh giá có hiệu suất loại bỏ độ đục, SS, COD, BOD5, TKN, TP là khá cao và tăng

DO phù hợp vào bể xử lý sinh học hiếu khí (Hold et al, 2004)

Bể sinh học màng giá thể di động là quá trình xử lý nước thải bằng lớp màng sinh học Nguyên lý chính: lớp màng biofilm phát triển tạo thành lớp màng trên giá thể

lơ lửng ngập trong nước thải Những giá thể này chuyển động được trong bể là nhờ

hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải Bể sinh học màng giá thể di động có thể được thiết kế để loại bỏ BOD, COD và nitơ từ các dòng nước thải

Chính những lý do trên, đề tài: “Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải sản xuất mía đường” được tiến hành nhằm tìm ra phương pháp xử lý nước thải sản xuất mía đường thích hợp, khả thi về mặt kỹ thuật – kinh tế, tiết kiệm diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho ngành sản xuất mía đường

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG

Ngành sản xuất mía đường là một trong những ngành phát thải nhiều nguồn gây tác động tiêu cực đến môi trường Một trong những nguồn gây ô nhiễm của loại hình này là nước thải từ quá trình sản xuất Trong quá trình sản xuất, nước thải được phát sinh ở nhiều khâu và mức độ nhiễm bẩn khác nhau Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang (2015) các nguồn phát sinh chủ yếu của các loại nước thải trong nhà máy mía đường chủ yếu từ các khâu sau:

- Nước thải phát sinh trong công đoạn băm, ép và hoà tan: ở đây, nước dùng

để ngâm và ép đường trong mía và làm mát ổ trục nên nước thải có chứa hàm lượng chất hữu cơ cao do chứa lượng đường thất thoát và do làm mát ổ trục nên nước thải

bị ô nhiễm dầu nhớt

- Nước thải phát sinh trong công đoạn làm trong và làm sạch: làm mát lò hơi

và ngưng tụ sau khi cấp nhiệt cho các thiết bị gia nhiệt, cô đặc, nấu đường, làm nguội máy, làm nguội đường thường dùng với số lượng lớn

- Nước thải phát sinh trong công đoạn kết tinh và hoàn tất

- Nước thải do dùng làm lạnh các trang thiết bị

Công đoạn làm sạch nước mía

Mía nguyên liệu

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ ép mía

(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

- Công đoạn làm sạch nước mía (hóa chế):

Sang nấu đường

Dịch lọc

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa

(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

- Công đoạn kết tinh, ly tâm, sấy sàng, đóng bao:

Ly tâm, tách mật A

Trợ tinh A Nấu non A Mật chè

Đường thành phẩm A

Trợ tinh B Nấu non B

Đường B

Ly tâm, tách mật C

Trợ tinh C Nấu non C

Mật

B

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ kết tinh đường trắng

(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

2.1.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất mía đường

Nước thải sản xuất mía đường có đặc điểm như sau: lưu lượng lớn và nồng độ BOD, COD, SS trong nước thải khá cao

Bảng 2.1 Kết quả quan trắc định kì nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm của nhà máy sản

xuất mía đường Phụng Hiệp Hậu Giang

(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2015)

2.2 PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI

2.2.1 Khái niệm bể tuyển nổi

Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2000) tuyển nổi là quá trình tách các hạt rắn trong pha lỏng khi khối lượng riêng của các hạt này nhỏ hơn khối lương riêng của nước, quá trình này được tăng cường bằng cách thổi khí vào nước, các hạt lơ lửng sẽ lớn dần lên nhờ bám vào các bọt khí và nổi lên phía trên do tỷ trọng của bọt khí và cặn bám lên đó nhỏ hơn tỷ trọng của nước

2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình tuyển nổi

Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001) thực chất của quá trình này là loại bỏ các tạp chất trong nước thải bằng cách làm cho chúng có thể nổi lên mặt nước Trong quá trình tuyển nổi người ta cho những bọt khí li ti, phân tán và bão hòa trong nước, những chất bẩn sẽ bị các hạt khí bám vào và nổi lên mặt nước, rồi được loại khỏi nước

Theo Hoàng Văn Huệ & Trần Đức Hạ (2002) quá trình tuyển nổi là sự kết dính giữa bọt khí và các hạt, khi lực nổi của tập hợp bọt khí và hạt đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên trên mặt nước, sau đó tập hợp lại thành lớp bọt chứa hàm lượng các hạt tạp chất cao hơn ban đầu

2.3 CÁC LOẠI BỂ TUYỂN NỔI

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) bể tuyển nổi được chia thành

2 nhóm chính: (1) bể tuyển nổi theo trong lượng riêng, (2) bể tuyển nổi bằng khí

2.3.1 Tuyển nổi theo trọng lượng riêng (hay “bẫy dầu mỡ”)

Nước thải chứa dầu mỡ được cho qua một loại bể, trong bể này dầu mỡ sẽ nổi lên

trên do nhẹ hơn nước, sau đó được loại bỏ bằng các thanh gạt (Lê Hoàng Việt &

Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

2.3.2 Tuyển nổi bằng khí

- Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch

- Tuyển nổi chân không

- Tuyển nổi không áp lực

- Tuyển nổi áp lực

- Tuyển nổi với trạm bơm bằng khí nén

- Tuyển nổi điện phân

- Tuyển nổi nhờ phân tán khí qua tấm xốp

- Các phương pháp tuyển nổi khác:

+ Tuyển nổi hóa học

+ Tuyển nổi sinh học

+ Tuyển nổi ion

Nghiên cứu này chỉ áp dụng trên bể tuyển nổi điện phân Do đó, chỉ có bể tuyển nổi điện phân là được trình bày chi tiết

2.4 TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN

2.4.1 Khái niệm về tuyển nổi điện phân

Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2000) tuyển nổi điện phân là phương pháp dựa trên cơ

sở sự điện ly của nước tạo thành những dòng khí rất nhỏ, các điện cực sử dụng được đặt ở đáy bể

Theo Trịnh Lê Hùng (2006) cho rằng quá trình điện phân sinh ra các bọt khí, đó là

do quá trình điện phân nước đi kèm tạo ra khí oxy và hydro ở các điện cực anode và cathode Khi các bóng khí này nổi lên, gặp và kéo theo các hạt lơ lửng cùng nổi lên

bề mặt nước Khi sử dụng các điện cực hòa tan thì xảy ra đồng thời việc tạo bông keo tụ và các bọt khí, các bông sẽ nổi lên trên và có thể tuyển nổi được

Hình 2.4 Bể tuyển nổi điện phân (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

Các phản ứng xảy ra ở hai điện cực trong bể tuyển nổi điện phân:

2.4.2 Cơ chế quá trình tuyển nổi điện phân

Trong bể này có đặt một hệ thống các điện cực ở đáy bể Dòng điện một chiều sẽ điện phân dung dịch nước thải tạo nên các bọt khí Các bọt khí tạo thành trong quá trình điện phân nước sẽ nổi lên và bám vào các hạt chất rắn lơ lửng, tạo lực nâng chúng lên bề mặt tạo thành lớp váng để sau đó loại bỏ chúng bằng thanh gạt (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

Ngoài ra, nếu trong nước thải chứa nhiều chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện đi qua sẽ làm thay đổi thành phần và tính chất của nước Trạng thái các tạp chất không tan do các quá trình điện ly, phân cực, oxy hóa khử,…diễn ra Trong nhiều trường hợp quá trình đó có lợi cho xử lý nước thải và một số thì không nên cần điều khiển các quá trình đó để đạt hiệu suất xử lý một chất bẩn nào đó (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

2.4.3 Các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân

Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001) các thông số ảnh hưởng đến thiết kế bể tuyển nổi điện phân là:

- Thời gian tuyển nổi xác định bằng thực nghiệm: 0,3 – 0,75 h

- Khoảng cách giữa hai tấm điện cực: 15 – 20 mm

- Chiều dày mỗi tấm điện cực: 6 – 10 mm

- Khoảng cách từ hai tấm điện cực ngoài cùng tới tường: 100 mm

Ngoài ra chiều cao của lớp nước công tác, chiều cao các điện cực cũng ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi

Cặn

Nước vào

Nước ra

Điện cực Ống thu bùn

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng hiệu suất quá trình tuyển nổi điện phân:

Kích thước và số lượng các bọt khí từ các bể tuyển nổi điện phân khoảng 100µm và

số lượng khoảng 106 bọt khí cho 1 cm3 Hiệu điện thế ở 10 V và cường độ dòng điện là 100 A/m2 đủ để tuyển nổi nước thải có nồng độ SS khoảng 10.000 mg/L

(Wang et al., 2010)

Hiệu quả xử lý của bể tuyển nổi điện phân cũng ảnh hưởng bởi thành phần hóa học của nước thải đầu vào, các loại nước thải chứa nhiều kim loại nặng, nhiều dầu mỡ thì hiệu suất xử lý sẽ cao

Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) các yếu tố như: pH, loại chất điện phân, cường độ dòng điện, thời gian lưu cũng ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân

2.4.5 Quá trình tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ điện hóa

Phương pháp này có thể coi như là phương pháp kết hợp giữa keo tụ điện hóa và tuyển nổi, vì khi sử dụng các điện cực tan (sắt hoặc nhôm) thì ở anode sẽ diễn ra quá trình hòa tan kim loại Kết quả sẽ có các cation kim loại (sắt hoặc nhôm) chuyển vào nước Những cation đó sẽ cùng nhóm hydroxyl tạo thành hydroxide là những chất keo tụ phổ biến trong thực tế xử lý nước thải (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

Keo tụ - tạo bông

Keo tụ và tạo bông là quy trình xử lý có tầm quan trọng trong các hệ thống xử lý nước và nước thải, trong đó các chất rắn lơ lửng sẽ được tạo điều kiện kết lại với nhau tạo thành các bông cặn, đến khi đủ lớn sẽ lắng xuống và sau đó được loại bỏ ra ngoài bằng công đoạn lắng Sử dụng quá trình keo tụ - tạo bông có thể loại bỏ được các chất hữu cơ, kim loại nặng và có thể cải thiện được độ màu của nước thải (Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

Keo tụ tạo bông là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp lắng hay tuyển nổi Bằng cách sử dụng quá trình keo tụ người ta có thể tách được hoặc giảm đi các thành phần có trong nước như: kim loại nặng, chất bẩn lơ lững, các ion PO43-, và có thể cải thiện độ đục, độ màu của nước (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2000)

Keo tụ điện hóa

Keo tụ điện hóa là phương pháp điện hoá trong xử lý nước thải, trong đó dưới tác dụng của dòng điện các điện cực dương (thường sử dụng là nhôm hoặc sắt) sẽ bị ăn mòn và giải phóng ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc Fe3+)vào trong môi trường nước thải, kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo ra các bọt khí ở cực âm (Hold et al., 2004 trích dẫn lại theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014)

Nghiên cứu của Holt et al, (2004) cho rằng keo tụ điện hóa là phương pháp giao

thoa của ba quá trình: điện hoá học, tuyển nổi điện phân và keo tụ

Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hóa

Theo Babu et al,.(2006) phương pháp keo tụ điện hóa có những đặc điểm sau:

- Dòng điện được sử dụng trong phương pháp keo tụ điện hóa là dòng điện một chiều

- Các điện cực thường được sử dụng là nhôm hoặc sắt (có khả năng hòa tan tạo chất keo tụ) Tùy vào pH và tính chất nước thải ở từng điều kiện cụ thể để quyết định kim loại cho cực dương và cực âm

- Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành có liên hệ chặt chẽ với nhau

- Hệ điện cực đặt ngập trong nước để đảm bảo khả năng tiếp xúc giữa bọt khí và chất bẩn là tốt nhất

- Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước thải đầu vào liên tục hoặc hoạt động trong điều kiện nước thải chỉ được nạp một lần (theo mẻ)

- Phản ứng tạo chất keo tụ cần alkalinity, oxy thích hợp

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa

- Mật độ dòng điện

Rincón (2011) cho rằng: mật độ dòng điện trực tiếp ảnh hưởng khả năng keo tụ và tốc độ sinh khí Ngoài ra, mật độ dòng điện cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình hòa tan kim loại làm thay đổi khối lượng các điện cực Hàm lượng kim loại hòa tan phụ thuộc vào số lượng điện đi qua trong bể

Mật độ dòng điện được tính bởi công thức:

A 

M: lượng chất được hình thành (g)

t: thời gian điện phân (s)

I: cường độ dòng điện (A)

n: hệ số tỷ trọng trao đổi của electron trong phương trình ô-xy hóa hoặc khử ở điện cực

F: điện tích của một mol electron, F=95600 (C/mol)

A: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được (g)

Theo Babu et al,.(2006) điện năng tiêu thụ có thể được tính theo công thức:

Trong đó: E là điện năng tiêu thụ (Wh)

U là hiệu điện thế của dòng điện (V)

I là cường độ dòng điện (A)

Q là lưu lượng nước thải (m3/h)

- Ảnh hưởng của độ dẫn điện

Theo Rincón (2011) khi độ dẫn điện thấp hiệu quả xử lý sẽ giảm Điều này sẽ gia tăng chi phí xử lý trong khi hiệu quả của điện cực bị hạn chế

Wang et al,.(2010) cho rằng trong quá trình xử lý để tăng tính dẫn điện của nước thì

nên thêm muối NaCl vào Vì bổ sung ion Cl- vào các phản ứng điện phân và làm giảm tác động bất lợi của một số ion khác CO32-, SO42- Sự hiện diện của 2 ion này

sẽ dẫn đến việc hình thành của các ion Mg2+ và Ca2+ và một số oxide làm giảm hiệu quả xử lý Ngoài ra, ion này còn có tác dụng khử trùng nước (Rincón, 2011)

- Ảnh hưởng của vật liệu làm điện cực

Vật liệu làm điện cực trong quá trình này là kim loại có khả năng hòa tan như: Al,

Fe, Cu,… hoặc hỗn hợp của chúng Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu làm điện cực

Hiệu quả xử lý nước thải thủy sản khi dùng nhôm (Al) làm anode cao hơn so với sử dụng sắt làm anode (Nguyễn Ngọc Anh & Nguyễn Minh Tùng, 2010)

Hiệu quả xử lý nước thải với việc sử dụng điện cực nhôm (Al) làm anode hiệu quả hơn so với sử dụng đồng (Cu) (Tumsri & Chavalparit, 2011)

Ưu nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa

Rincón (2011) trích dẫn tài liệu của Rajeshwar & Ibanez (1997), đưa ra một số ưu nhược điểm sau:

- Ưu điểm

+ Trong quá trình điện phân, các hạt keo có kích thước nhỏ và đồng nhất được tạo

ra, chúng dễ dàng di chuyển trong chất thải tạo điều kiện cho đông tụ Chuyển động như vậy tránh được rung động cơ học, nếu không kiểm soát được chuyển động này

sẽ phá hủy các chất đã được kết lại sau khi chúng hình thành

+ Không bắt buộc dùng hóa chất khi vận hành Tuy nhiên cần theo dõi để thay điện cực do quá trình điện phân điện cực bị ăn mòn

+ Hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ cao, hiệu suất lên đến 90% nếu hệ thống được thiết kế tốt, tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học sau

+ Lượng điện tiêu thụ dễ dàng tính toán và kiểm soát

Trong quá trình vận hành, không cần thường xuyên kiểm tra pH

+ Thời gian phản ứng ngắn Tạo bùn ít hơn so với biện pháp thông thường

+ Hiệu quả cao hơn các công nghệ khác

- Nhược điểm

+ Khí H2 tạo ra ở cực âm có thể ngăn chặn quá trình kết tủa của chất ô nhiễm + Nồng độ các ion Al, Fe, có thể tăng lên trong nước thải

+ Cần kiểm soát pH nếu sử dụng Al, Fe làm điện cực

+ Các hydroxide không hòa tan được có thể bám lên các điện cực làm giảm hiệu quả xử lý

+ Chi phí đầu tư khá cao, mặc dù chi phí vận hành ít hơn so với những phương pháp khác

2.5 BỂ SINH HỌC MÀNG GIÁ THỂ DI ĐỘNG (MBBR)

2.5.1 Giới thiệu về công nghệ sinh học màng giá thể di động

Sinh học màng giá thể di động là một dạng của quá trình xử lý nước thải bằng lớp màng sinh học (biofilm) Trong quá trình sinh học màng di động, lớp màng biofilm phát triển trên giá thể lơ lửng trong lớp chất lỏng của bể phản ứng Những giá thể này chuyển động được trong chất lỏng là nhờ hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải

Bể sinh học màng giá thể di động không cần quá trình tuần hoàn bùn giống như các phương pháp xử lý bằng màng biofilm khác, vì vậy nó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý trong bể, bởi vì sinh khối ngày càng được tạo ra trong quá trình xử

lý Bể sinh học màng gồm 2 loại: bể hiếu khí và bể thiếu khí

Trong bể hiếu khí sự chuyển động của các giá thể được tạo thành do sự khuyếch tán của những bọt khí có kích thước trung bình được từ máy thổi Trong khi đó ở bể thiếu khí thì quá trình này được tạo ra bởi sự xáo trộn của các giá thể trong bể bằng cánh khuấy Hầu hết các bể sinh học màng được thiết kế ở dạng hiếu khí có lớp lưới chắn ở cửa ra, ngày nay người ta thường thiết kế lớp lưới chắn có dạng hình trụ đặt thẳng đứng hay nằm ngang

Hình 2.5 Mô tả quá trình xử lý của bể sinh học màng giá thể di động

(Ødegaard, 1999) a) Xử lý hiếu khí b) Xử lý thiếu khí

2.5.2 Các loại giá thể

Bảng 2.2 Thông số các loại giá thể Anox Kaldnes

STT Loại giá thể Chất liệu Kích thước

(DxL)

Diện tích hữu dụng (m 2 /m 3 )

ưu cho hoạt động của vi sinh vật khi những giá thể này lơ lửng trong nước

Kaldnes Miljϕteknologi AS đã phát triển những giá thể động có hình dạng và kích thước khác nhau Tùy thuộc vào đặc tính quá trình tiền xử lý, tiêu chuẩn xả thải và thể tích thiết kế bể thì mỗi loại giá thể có hiệu quả xử lý khác nhau Hiện tại trên thị trường thì có 5 loại giá thể khác nhau: K1, K2,K3, Natrix và Biofim Chip M

Tất cả các giá thể có tỷ trọng nhẹ hơn so với tỷ trọng của nước, tuy nhiên mỗi loại giá thể có tỷ trọng khác nhau Điều kiện quan trọng nhất của quá trình xử lý này là mật độ giá thể trong bể, để giá thể có thể chuyển động lơ lửng ở trong bể thì mật độ giá thể tối đa trong bể sinh học màng nhỏ hơn 67% Trong mỗi quá trình xử lý bằng màng sinh học thì sự khuếch tán của chất dinh dưỡng (chất ô nhiễm) ở trong và ngoài lớp màng là nhân tố đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý, vì vậy chiều dày hiệu quả của lớp màng cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý Chiều dày của lớp màng trên giá thể động thông thường rất mỏng để các chất dinh dưỡng khuếch tán vào bề mặt của lớp màng Để đạt được điều này độ xáo trộn của giá thể trong bể là nhân tố rất quan trọng để có thể di

Hình 2.6 Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O

(Công ty TNHH Hộp Xanh)

Biofilm Chip M Natrix-O

chuyển các chất dinh dưỡng lên bề mặt của màng và đảm bảo chiều dày của lớp màng trên giá thể mỏng

Những nghiên cứu khác nhau đã chứng minh rằng nồng độ sinh khối trên một đơn

vị thể tích của bể là 3 – 4 kg SS/m3, giống như quá trình xử lý bằng bùn hoạt tính lơ lửng Vì vậy, tải trọng thể tích của bể lớn do sinh khối hình thành trên lớp màng biofilm cao Hiện tượng bào mòn các giá thể động xảy ra khi các giá thể chuyển động trong bể lớn, các giá thể va chạm vào nhau, làm cho lớp màng hình thành trong giá thể dễ bong tróc và giảm hiệu quả của quá trình xử lý

2.5.3 Lớp màng biofilm

Lớp màng biofim là quần thể các vi sinh vật phát triển trên bề mặt giá thể Chủng loại vi sinh vật trong màng biofilm tương tự như đối với hệ thống xử lý bùn hoạt tính lơ lửng Hầu hết các vi sinh vật trên màng biofilm thuộc loại dị dưỡng (chúng

sử dụng cacbon hữu cơ để tạo ra sinh khối mới) với vi sinh vật tùy nghi chiếm ưu thế Các vi sinh vật tùy nghi có thể sử dụng oxy hòa tan trong hỗn hợp nước thải, nếu oxy hòa tan không có sẵn thì những vi sinh vật này sử dụng nitrit/nitrat như là chất nhận điện tử Tại bề mặt của màng biofilm và lớp chất lỏng ứ động để phân lập lớp màng biofilm với chất lỏng được xáo trộn trong bể phản ứng Chất dinh dưỡng

và oxy khuếch tán qua lớp chất lỏng ứ động từ hỗn hợp chất lỏng xáo trộn trong bể sinh học màng tới lớp màng biofilm Trong khi chất dinh dưỡng và oxy khuếch tán thông qua lớp ứ đọng tới lớp màng biofilm, sự phân hủy sinh học sản xuất ra những sản phẩm khuếch tán từ lớp màng biofilm tới hỗn hợp chất lỏng được xáo trộn trong

bể sinh học màng Quá trình khuếch tán vào và ra lớp màng biofilm vẫn tiếp tục xảy

ra Khi các vi sinh vật phát triển, sinh khối phát triển và ngày càng dày đặc Bề dày của sinh khối ảnh hưởng đến hiệu quả hòa tàn oxy và chất bề mặt trong bể phản ứng đến các quần thể vi sinh vật

Các vi sinh vật ở lớp ngoài cùng của lớp màng biofilm là lối vào đầu tiên để oxy hòa tan và chất bề mặt khuếch tán qua màng biofilm Khi oxy hòa tan và chất bề mặt khuếch tán qua mỗi lớp nằm phía sau so với lớp ngoài cùng của màng biofilm thì sẽ được các vi sinh vật tiêu thụ nhiều hơn so với ở lớp biofilm phía trước Sự giảm nồng độ oxy hòa tan qua lớp màng biofilm đã tạo ra các lớp hiếu khí, tùy nghi, thiếu khí trên màng biofilm

Những hoạt động vi sinh vật khác nhau xảy ra trong mỗi lớp màng này vì những vi sinh vật đặc trong phát triển trong những môi trường khác nhau trên biofilm Ví dụ như các vi sinh vật trong mỗi lớp màng biofilm sẽ có một mật độ thích hợp nhất đối với môi trường oxy hoặc cơ chất trong lớp màng này Ở lớp màng phía trên của màng biofilm khi nồng độ oxy hóa tan và nồng độ cơ chất cao thì số lượng vi sinh vật hiếu khí sẽ chiếm ưu thế Ở lớp biofilm ở sâu hơn khi nồng độ oxy và cơ chất giảm thì những vi sinh vật tùy nghi chiếm ưu thế hơn những vi sinh vật khác Trong những lớp này, quá trình nitrat hoá xảy ra khi nitrat trở thành chất nhận điện tử đối với vi sinh vật tùy nghi Vì vậy, những vi sinh vật ở lớp màng biofilm hay dính bám trên bề mặt giá thể sẽ bị ảnh hưởng bởi sự khuếch tán oxy và cơ chất giảm dần qua lớp màng Khi những vi sinh vật dính bám trên lớp màng biofilm ban đầu yếu thì hoạt động xáo trộn những giá thể đó sẽ bị rửa trôi lớp màng biofilm ra khỏi giá thể

2.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ sinh học màng

Mật độ của các giá thể trong bể sinh học màng nhỏ hơn 70% so với thể tích nước trong bể, với 67% là giá trị đặc trưng Tuy nhiên mật độ của giá thể được yêu cầu dựa trên đặc tính của nước thải và mục tiêu xử lý cụ thể Thường được sử dụng giá trị thấp hơn 67%

- Độ xáo trộn

Yếu tố khác có ảnh hưởng đến hiệu suất là dòng chảy và điều kiện xáo trộn trong bể

xử lý Độ xáo trộn thích hợp là điều kiện lý tưởng đối với hiệu suất của hệ thống Lớp màng biofilm hình thành trên giá thể rất mỏng, phân tán và vận chuyển cơ chất

và oxy đến bề mặt biofilm Vì vậy, lớp màng biofilm dày và mịn không được mong đợi đối với hệ thống Độ xáo trộn thích hợp có tác dụng loại bỏ những sinh khối dư

và duy trì độ dày thích hợp cho biofilm Độ dày của biofilm nhỏ hơn 100 micromet đối với việc xử lý cơ chất luôn được ưu tiên Độ xáo trộn thích hợp cũng duy trì vận tốc dòng chảy cần thiết cho hiệu suất quá trình Độ xáo trộn cao sẽ tách sinh khối ra khỏi giá thể và chính vì vậy sẽ làm giảm hiệu suất của quá trình xử lý Thêm vào

đó, sự va chạm và sự ma sát của giá thể trong bể phản ứng làm cho biofilm tách rời khỏi bề mặt phía ngoài của giá thể Kaldnes (giá thể được sử dụng thực nghiệm) Vì điều này, giá thể sinh học màng đợc cung cấp với các rìa bên ngoài để bảo vệ sự hao hụt của biofilm và đẩy mạnh sự phát triển của biofilm Diện tích bề mặt của các rìa bên ngoài không được tính vào diện tích thực tế của biofilm Diện tích trung bình hiệu quả của giá thể sinh học màng được báo cáo là khoảng 70% tổng diện tích

bề mặt để màng biofilm dính bám vào giá thể ở phía bên ngoài ít hơn của giá thể Theo nghiên cứu của S Winogradsly (1980), sau khi quan sát dưới kính hiển vi lớp màng lọc trong bể lọc sinh học nhỏ giọt, đã tìm thấy rất nhiều vi khuẩn Zoogleal, các vi khuẩn hình que, vi khuẩn hình sợi, nấm sợi, protozoa và một số động vật bậc cao

Một trong những nghiên cứu nhằm ước lượng các loại khuẩn trong hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt được tiến hành bởi M Hotchkiss năm 1923 Kết quả là đã tìm thấy nhiều loại vi khuẩn khác nhau ở độ sâu khác nhau trong bể lọc Các nhóm vi khuẩn bao gồm: vi khuẩn khử nitrate, sulfate tạo thành từ protein, phân hủy anbumin, khử sulfate, oxy hóa sulfite được tạo thành từ các protein nhiều nhất ở độ sâu 0,3m và giảm dần qua lớp lọc, vi khuẩn khử sulfate hiện diện nhiều ở bề mặt và

vi khuẩn oxy hóa sulfua có nhiều nhất ở độ sâu 1,6m, các dạng vi khuẩn nitrit gia tăng theo độ sâu và có số lượng lớn hơn các dạng vi khuẩn nitrat

- Tải trọng thể tích

Vì sự không thể xác định chính xác diện tích thực được bao bọc bởi biofilm trên bề mặt của giá thể, người ta đưa ra hiệu suất quá trình theo thể tích bể phản ứng thay vì diện tích bề mặt giá thể Tuy nhiên, việc đánh giá thể tích bể phản ứng có thể là hệ thống được so sánh với những hệ thống khác mà sử dụng toàn bộ thể tích bể phản ứng để xử lý

Nếu chỉ xử lý thứ cấp, hiệu quả tải tương đương 4 – 5 kgBOD7/m3.ngày đến 12-15 kgBOD7/m3.ngày ở mức 67% giá mang được lấp đầy (cung cấp 335 m2 diện tích bề mặt giá thể trên m3 thể tích bể phản ứng)

2.5.5 Ứng dụng công nghệ sinh học màng

Sơ đồ ứng dụng bể sinh học màng thương mại của Kaldnes:

Công nghệ AnoxKaldnesTM chỉ với một hệ sinh học màng rất nhỏ gọn, dễ vận hành và đạt hiệu suất cao trong việc xử lý BOD, ammonia và nitơ

Quy trình kết hợp HybasTM kết hợp ưu điểm của cả quá trình bùn hoạt tính và quá trình màng sinh học trong cùng một bể phản ứng Quá trình nitrat hóa xảy ra chủ yếu trong màng sinh học Quy trình này có hiệu quả tăng vượt trội so với bể bùn hoạt tính thông thường, thích hợp để nâng cấp hệ thống nhằm tăng công suất, tăng cường quá trình nitrat hóa và xử lý nito trong cùng một thể tích xử lý Bên cạnh đó, quy trình này cũng đã bao gồm quá trình xử lý sinh học khử phosphor

Hình 2.7 AnoxKaldnesTM – bể sinh học màng độc lập

(Helble & Möbius, 2008)

Hình 2.8 HybasTM – quy trình kết hợp bể bùn hoạt tính và

bể sinh học màng (Helble & Möbius, 2008)

(Helble & Möbius, 2008)

Quy trình sinh học LagoonGuardTM là bước xử lý sử dụng màng sinh học được bổ sung vào sau các bước xử lý tại các hồ sinh học để nâng cao hiệu suất xử lý ammonia và COD Nâng cấp theo dạng này có lợi điểm là dễ dàng, kinh tế, nhỏ gọn

và ít tốn công bảo dưỡng

Quy trình kết hợp BasTM bao gồm một hoặc nhiều AnoxKaldnesTM, tiếp theo là một hệ thống bùn hoạt tính Giai đoạn màng sinh học tốc độ cao được thiết kế như bước tiền xử lý nước thải để loại bỏ các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trước khi vào hệ thống bùn hoạt tính Quy trình có thể tăng được công suất rất cao, hoạt động

ổn định và nâng cao khả năng tách bùn Đây là một trong những phương pháp hữu hiệu hiện tại để nâng cấp hệ thống và đạt chât lương nước sau xử lý tốt hơn

2.5.6 Những thuận lợi và hạn chế của công nghệ

- Thuận lợi

+ Giảm chi phí hoạt động, tự động, dễ vận hành và bảo trì

+ Đáp ứng nhiều mức độ công suất:

Công trình lớn từ 10000 m3/ngày – 150000 m3/ngày

Công trình nhỏ từ 40 m3/ngày – 600 m3/ngày

Có thể hoạt động ở nhiệt độ môi trường hạ thấp (gần 5oC)

Vật liệu làm giá thể: bền, nhỏ gọn, dễ sử dụng

Cách vận hành đơn giản, gần giống như quá trình bùn hoạt tính thông thường

Dễ dàng nâng cấp, thích hợp cho việc cải tạo hệ thống cũ

Nâng cao hiệu quả xử lý dinh dưỡng (N, P)

Ổn định theo biến tải

Phát sinh bùn ít

Hiệu quả xử lý cao

Hình 2.9 LagoonGuardTM – quy trình hồ sinh học

(Helble & Möbius, 2008)

Hình 2.10 BasTM – quy trình kết hợp

(Helble & Möbius, 2008)

Bảng 2.3 So sánh thông số thiết kế của sinh học màng với các công nghệ khác

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Để xử lý một loại nước thải cần quy trình gồm nhiều công đoạn khác nhau, hiện tại nhà máy sản xuất mía đường đang xử lý nước thải với quy trình như hình 3.1 Đề tài mong muốn cải tiến công đoạn xử lý sơ bộ và hệ thống xử lý sinh học bằng các công đoạn khác nhằm tăng hiệu suất hệ thống xử lý nước thải của nhà máy

SÂN PHƠI BÙN Bùn dư

NƯỚC THẢI TỪ HẦM TỰ HOẠI

BỂ ỔN ĐỊNH

Nước đạt cột A, QCVN 24:2009/BTNMT Bùn dư

Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy đường Phụng Hiệp, Hậu Giang

(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

Nhận xét: nước thải từ quá trình sản xuất mía đường có hàm lượng chất rắn lơ lửng, nồng độ BOD và COD trong nước thải cao, DO thấp… (Bảng 2.1) nên cần được xử

lý sơ bộ trước khi đưa vào hệ thống xử lý sinh học Trong đề tài này đánh giá hiệu suất xử lý nước thải sản xuất mía đường trên hai mô hình bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng:

+ Xác định các thông số vận hành thích hợp của bể tuyển nổi điện phân + Xác định thời gian lưu thích hợp của bể sinh học màng trong xử lý nước thải sản xuất mía đường

3.2 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN

Địa điểm thực hiện thí nghiệm: phòng thí nghiệm Công trình xử lý môi trường, phòng thí nghiệm Xử lý Nước thải và phòng thí nghiệm Xử lý Chất thải rắn thuộc Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên, Đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện đề tài: học kỳ II, năm học 2015 – 2016

Đối tượng nghiên cứu: Nước thải sản xuất nhà máy đường Phụng Hiệp, tọa lạc tại

số 10, đường 1/5, khu vực 5, phường Hiệp Thành, thị xã Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang, nước thải được lấy từ hố thu nước thải sản xuất của nhà máy

Giai đoạn chuẩn bị

Đo DO, pH, quan sát nước thải để kết luận đặc tính lý học và dựa trên kết quả quan trắc định kì nước thải sản xuất của Nhà máy đường Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang kết luận tính chất hóa học tương ứng với các chỉ tiêu: SS, COD, BOD5, TKN,

TP

Chuẩn bị mô hình thí nghiệm: bể tuyển nổi điện phân, bể sinh học màng giá thể

di động và bể lắng

Giai đoạn vận hành

Nước thải lấy về phòng thí nghiệm thực hiện một số công việc sau:

Tiến hành đo độ dẫn điện trong nước thải

Đo độ đục và COD của nước thải đầu vào để so sánh với nước sau tuyển nổi

Hình 3.2 Nước thải sản xuất mía đường của Nhà máy đường

Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang

Nước thải trước khi được tuyển nổi cần lắng bớt cặn có kích thước lớn (cành, lá cây khô, bã mía rớt vào hệ thống dẫn nước thải) để tránh làm nghẹt ống dẫn nước thải, đồng thời tăng hiệu quả tuyển nổi

Phân tích đặc điểm nước đầu ra sau khi qua bể TNĐP, kết luận tỉ lệ BOD:COD, tỉ lệ BOD:N:P, DO, và kiểm soát pH cho quá trình sinh học phía sau Chọn thời gian lưu

thích hợp với 2 tiêu chí chính là hiệu quả về xử lý và kinh tế

Phương tiện thực hiện

- Chế tạo mô hình bể tuyển nổi điện phân (dài x rộng x cao): 41 x 12 x 30 (cm) Tiến hành lắp đặt ống dẫn nước thải đầu vào, đầu ra, giá đặt điện cực và điện cực làm bằng nhôm, lắp đặt bình điện, dây dẫn điện, bình chữa cháy đảm bảo an toàn khi vận hành thí nghiệm

- Trong thí nghiệm xử lý nước thải sản xuất mía đường trên mô hình tuyển nổi điện phân (TNĐP) dùng nhôm (Al) phế liệu làm điện cực (âm và dương) Nhôm phế liệu được mua tại các cửa hàng phế liệu quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ

b: nơi đặt van và ống nước đầu vào

c: máng thu bùn và nơi đặt van xả bùn

d: các điện cực e: máng thu nước và nơi đặt van thu nước đầu ra

Hình 3.3 Sơ đồ và thông số mô hình bể tuyển nổi điện phân

12 cm

- Chế tạo mô hình bể sinh học màng giá thể di động (MBBR) (dài x rộng x cao): 15

x 15 x 120 (cm), gồm 2 bể có kích thước giống nhau: 1 bể nuôi màng sinh học trên giá thể di động, 1 bể lắng thu nước đầu ra sau xử lý

Hai mô hình được chế tạo với quy mô phòng thí nghiệm nên cần nhỏ, gọn nhưng vẫn đảm bảo tỷ lệ dài/rộng trong khoảng cho phép, giúp giảm chi phí và thuận tiện cho quá trình chuyên chở nước thải

- Giá thể:

Nước thải sau khi được xử lý bằng phương pháp tuyển nổi điện phân sẽ được đưa vào bể MBBR sử dụng giá thể nhựa S20-4 của Công ty TNHH Hộp Xanh ( Tọa lạc: phòng 402, Lầu 4, Số 37A Phan Xích Long, Phường 3, Quận Phú Nhuận, Thành phố Hồ Chí Minh)

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của giá thể nhựa S20-4

Loại Đường kính

(mm)

Diện tích bề mặt (m 2 /m 3 )

Khối lượng đóng gói (kg/m 3 )

Số lượng đóng gói (giá thể/m 3 )

(Công ty TNHH Hộp Xanh)

Chú thích:

: bể sinh học màng giá thể di động

: bể lắng c: van nước thải đầu vào d: van nước thải sau xử lý e: van xả bùn

Các thiết bị khác hổ trợ cho quá trình vận hành mô hình gồm: nhôm, dây điện, máy biến áp, máy đo điện, giá thể nhựa, máy sục khí,…

3.3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

3.3.1 Bể tuyển nổi điện phân

Trước khi thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng phương pháp tuyển nổi phân, một số thí nghiệm định hướng được thực hiện nhằm xác định các thông số: góc nghiêng điện cực (so với phương ngang), mật độ dòng điện và diện tích điện cực (DTĐC) thích hợp, khoảng cách điện cực (KCĐC), thời gian lưu và xác định thông số thích hợp (liều lượng PAC, polymer anion và pH) của thí nghiệm keo tụ điện hóa làm tăng hiệu suất xử lý bể tuyển nổi Thí nghiệm cố định với hiệu điện U = 12V Các thông số được tiến hành dựa trên hai tiêu chí là hiệu suất loại bỏ ô nhiễm cao và lợi ích về kinh tế

Chuẩn bị giá đặt điện cực và điện cực: gia công giá đặt điện cực bằng mica trong, điện cực bằng nhôm (Al) sao cho phù hợp với thí nghiệm, lắp dây nối các điện cực

và tiến hành cách điện cho thiết bị

Trong các thí nghiệm định hướng nước thải trước và sau tuyển nổi sẽ tiến hành đo

độ dẫn điện, độ đục và COD thay vì phân tích SS, BOD5,… để tiết kiệm thời gian cũng như chi phí phân tích

Các thông số thí nghiệm định hướng sẽ được cố định và tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng bể tuyển nổi điện phân

Các bước tiến hành được tóm tắt trong sơ đồ sau:

Hình 3.6 Giá thể nhựa S20-4

(Công ty TNHH Hộp Xanh)

Thí nghiệm 1: xác định góc nghiêng điện cực

- Cố định HĐT U = 12V, KCĐC d = 2cm,

TGL  = 25 phút, DTĐC S = 420cm2

- Thay đổi góc nghiêng với 3 cấp độ: 45o, 60o

và 90o

- Vận hành mô hình 3 lần với mỗi cấp độ

Thí nghiệm 2: xác định lượng điện tiêu thụ và

- Vận hành mô hình 3 lần với mỗi cấp độ

Thí nghiệm 3: xác định khoảng cách điện cực

- Cố định HĐT U = 12V, TGL  = 25 phút,

DTĐC S = ?(từ thí nghiệm trên)

- Thay đổi KCĐC với 3 cấp độ: 1cm, 2cm và

3cm

- Vận hành mô hình 3 lần với mỗi cấp độ

Thí nghiệm 4: xác định thời gian lưu

- Cố định HĐT U = 12V, KCĐC và DTĐC từ

thí nghiệm trên

- Thay đổi DTĐC với 3 cấp độ: 25 phút, 30

phút và 35 phút

- Vận hành mô hình 3 lần với mỗi cấp độ

Thí nghiệm 5: Thí nghiệm định hướng về quá

trình keo tụ hóa học

- Thực hiện thí nghiệm trên mô hình Jar-test

+ Xác định liều lượng PAC thích hợp

+ Xác định pH thích hợp

+ Xác định liều lượng polymer thích hợp

Góc nghiêng điện cực tốt nhất

Diện tích điện cực tốt nhất

Khoảng cách điện cực tốt nhất

Thời gian lưu tốt nhất

Sử dụng các thông số từ thí nghiệm trên,

cố định và tiến hành thí nghiệm đánh giá hiệu quả tiền xử lý nước thải mía đường bằng phương pháp tuyển nổi điện hóa

Liều lượng PAC, Polymer và pH thích hợp

Hình 3.7 Sơ đồ thí nghiệm bể tuyển nổi điện phân

Giải thích sơ đồ thí nghiệm bể tuyển nổi điện phân:

Thí nghiệm định hướng xác định góc nghiêng đặt điện cực

Trong thí nghiệm này cố định diện tích điện cực (DTĐC) là S = 420cm2, khoảng cách điện cực (KCĐC) d = 2cm, thời gian lưu (TGL)  = 25 phút và hiệu điện thế

U = 12V Góc nghiêng điện cực (GNĐC) trong quá trình tuyển nổi thay đổi ở 3 mức

độ 45o, 60o, 90o

Mỗi góc nghiêng là một nghiệm thức, một nghiệm thức lặp lại ba lần

Nước sau tuyển nổi được đo độ đục và phân tích chỉ tiêu COD, sau đó ghi nhận lại, chọn ra nghiệm thức tốt nhất (có độ đục thấp nhất, hiệu suất loại bỏ COD cao nhất) Góc nghiêng đó được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo

Thí nghiệm định hướng xác định mật độ dòng điện thích hợp

Trong thí nghiệm này cố định GNĐC lựa chọn từ thí nghiệm trước, KCĐC là 2cm, TGL là 25 phút Diện tích bản điện cực sử dụng trong thí nghiệm với 3 cấp độ: 336cm2, 420cm2 và 504cm2 Theo dõi điện năng trong quá trình vận hành

Mỗi giá trị diện tích là một nghiệm thức, một nghiệm thức lặp lại ba lần

Trong quá trình vận hành, điện năng tiêu thụ ứng với từng DTĐC được theo dõi, đo đạc, ghi nhận Nước sau tuyển nổi được đo độ đục và phân tích chỉ tiêu COD, sau

đó ghi nhận lại, chọn ra nghiệm thức tốt nhất (có độ đục thấp nhất, hiệu suất loại bỏ COD cao nhất) và kinh tế nhất Diện tích điện cực đó được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo

Thí nghiệm định hướng xác định khoảng cách giữa các điện cực

Thí nghiệm cố định GNĐC, DTĐC lựa chọn từ thí nghiệm trước, thời gian lưu nước

25 phút Khoảng cách giữa các điện cực được thay đổi ở 3 mức độ: 1cm, 2cm, 3cm (Dalvand et al., 2011) Khoảng cách điện cực càng tăng trong khoảng từ 1 – 3cm thì

hiệu suất xử lý giảm từ 98,59% - 90,43% sau 30 phút với cùng hiệu điện thế

Mỗi khoảng cách giữa các điện cực là một nghiệm thức, một nghiệm thức lặp lại ba lần

Nước sau tuyển nổi được đo độ đục và phân tích chỉ tiêu COD, sau đó ghi nhận lại, chọn ra nghiệm thức tốt nhất (có độ đục thấp nhất, hiệu suất loại bỏ COD cao nhất) Khoảng cách giữa các điện cực này được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo

Thí nghiệm định hướng xác định thời gian lưu

Trong thí nghiệm này góc nghiêng điện cực, hiệu điện thế, DTĐC, KCĐC sẽ được

cố định từ thí nghiệm trước Thời gian lưu thay đổi ở 3 mức: 25 phút, 30 phút, 35 phút

Mỗi thời gian lưu là một nghiệm thức, một nghiệm thức lặp lại ba lần

Nước sau tuyển nổi được đo độ đục và phân tích chỉ tiêu COD, sau đó ghi nhận lại, chọn ra nghiệm thức tốt nhất (có độ đục thấp nhất, hiệu suất loại bỏ COD cao nhất) Thời gian lưu này được chọn để tiến hành trong các thí nghiệm tiếp theo

Thí nghiệm định hướng về quá trình keo tụ hóa học:

Trong nước thải sản xuất mía đường có nồng độ chất hữu cơ hòa tan cao dẫn đến hiệu suất quá trình tuyển nổi điện phân thấp vì vậy mục tiêu thực hiện thí nghiệm nhằm tăng hiệu suất quá trình tuyển nổi

Thí nghiệm này thực hiện thí nghiệm trên mô hình Jar-test với các bước thí nghiệm:

+ Xác định liều lượng PAC thích hợp

Thí nghiệm chính thức xác định hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng phương pháp tuyển nổi điện phân

Trong thí nghiệm này các thông số về GNĐC, DTĐC, KCĐC, TGL, liều lượng PAC, Polymer và pH thích hợp được cố định từ các thí nghiệm định hướng trước Lưu ý: thí nghiệm được thực hiện ở 3 ngày liên tiếp

Các mẫu nước thải trước và sau bể tuyển nổi sẽ được đem đi phân tích các chỉ tiêu

pH, DO, độ đục, SS, COD, BOD5, TKN, TP

Sau khi phân tích, số liệu được ghi nhận làm cơ sở để đánh giá hiệu quả xử lý sơ

bộ nước thải sản xuất mía đường bằng bể tuyển tuyển nổi điện phân với điện cực bằng nhôm trước khi đưa vào bể màng sinh học

3.3.2 Bể sinh học màng giá thể di động (MBBR)

Trong giai đoạn đầu, mô hình được vận hành tạm thời với nước thải từ lò giết mổ gia súc Sau khi vận hành được một thời gian, nếu lớp màng sinh học đã hình thành, có màu nâu sậm và dùng tay sờ lên lớp màng có cảm giác nhờn, tiến hành đưa nước thải đầu ra của bể tuyển nổi điện phân cho vi sinh vật thích nghi với nước thải, theo dõi biến động hiệu suất loại bỏ COD của nước thải đầu ra trong ba ngày liên tiếp để đánh giá mức độ ổn định của lớp màng sinh học giá thể di động, nếu hiệu suất loại bỏ COD đầu ra tối thiểu ba ngày liên tục không biến động nhiều, chứng tỏ lớp màng đã hình thành ổn định

Sau khi màng sinh học của mô hình đã ổn định, bắt đầu tiến hành các thí nghiệm chính thức để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường của bể sinh học màng Mô hình được vận hành liên tục 24/24 giờ, ở mỗi thí nghiệm, tiến hành lấy mẫu nước thải đầu vào và đầu ra ba lần trong ba ngày liên tục Các chỉ tiêu theo dõi của nước thải là pH, SS, COD, BOD5, TKN, TP