Nghiên cứu ứng dụng công nghệ vật liệu mang vi sinh chuyển động nhằm tăng cường xử lý nitơ trong nước thải đô thị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Thu Hoài NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG NHẰM TĂNG CƢỜNG XỬ LÝ NITƠ TRONG NƢỚC THẢI ĐÔ THỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Thị Thu Hồi NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU MANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG NHẰM TĂNG CƢỜNG XỬ LÝ NITƠ TRONG NƢỚC THẢI ĐÔ THỊ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trƣờng Mã số: 8520320.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trần Thị Huyền Nga PGS.TS Lê Văn Chiều Hà Nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mang vi sinh chuyển động nhằm tăng cƣờng Nitơ nƣớc thải đô thị” cơng trình nghiên cứu độc lập, khơng có chép từ cơng trình nghiên cứu khác Đề tài sản phẩm mà em toàn nhóm nghiên cứu nỗ lực nghiên cứu trình thực đề tài mã số QG.17.21 Trong trình viết có tham khảo số tài liệu có nguồn gốc rõ ràng, dƣới hƣớng dẫn TS Trần Thị Huyền Nga PGS.TS Lê Văn Chiều Em xin chịu trách nhiệm thông tin đƣợc công bố luận văn cá nhân em Học viên Trần Thị Thu Hoài LỜI CẢM ƠN Là học viên cao học Khoa Môi Trƣờng, trƣờng Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cơ ngồi Khoa, ngƣời giúp đỡ em đƣờng học tập nghiên cứu giai đoạn vừa qua Những thông tin kiến thức mà em nhận đƣợc qua trình học tập giúp em vững bƣớc đƣờng nghiên cứu riêng giai đoạn Cảm ơn Thầy, Cơ tận tâm chúng em Em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Lê Văn Chiều Trong trình thực luận văn tốt nghiệp em gặp khơng khó khăn, Thầy tận tình bảo em tìm hƣớng tháo gỡ giải vấn đề cách hợp lý để hoàn thành luận văn Đặc biệt, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Trần Thị Huyền Nga, cô tận tình dạy em học tập, hỗ trợ em lúc khó khăn Em xin gửi lời cảm ơn đến nghiên cứu đƣợc tài trợ Đại học Quốc Gia Hà Nội thông qua đề tài mã số QG.17.21 Sau cùng, em muốn gửi lời cảm ơn đến tất bạn bè gia đình, ngƣời động viên tạo điều kiện giúp em vƣợt qua khó khăn sống để hồn thành khóa học Học viên Trần Thị Thu Hồi MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Nƣớc thải đô thị công nghệ xử lý nƣớc thải đô thị 1.1.1 Tổng quan nƣớc thải đô thị 1.1.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải đô thị 10 1.2 Công nghệ MBBR vật liệu mang 16 1.2.1 Công nghệ MBBR xử lý nƣớc thải 16 1.2.2 Vật liệu mang đặc tính vật liệu mang 23 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập, kế thừa, tổng hợp tài liệu 28 2.2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 28 2.2.3 Phƣơng pháp xử lý số liệu 36 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Đánh giá đặc tính hóa lý vật liệu chế tạo đƣợc 38 3.1.1 Kết quan sát vật liệu 38 3.1.2 Kết đánh giá cấu trúc vật liệu 40 3.2 Đánh giá hiệu xử lý Nitơ mơ hình xử lý có vật liệu mang 43 3.2.1 Đặc trƣng nƣớc thải trạm xử lý tập trung Kim Liên 43 3.2.2 Đánh giá hiệu xử lý Nitơ hệ MBBR có sử dụng vật liệu mang 45 3.2.3 Đánh giá hiệu xử lý hệ thống MBBR 54 KẾT LUẬN 56 KIẾN NGHỊ .57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BET Brunauer, Emmett Teller BHT BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh học COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan F/M Food over Microorganism Tỷ lệ thức ăn sinh khối HRT Hydraulic Retention time MBBR Moving Bed Biofilm Reactor Thời gian lƣu nƣớc Giá thể mang màng sinh học chuyển động MLSS Mixed Liquor Suspended Solids 10 SALR Surface Area Loading Rate 11 SS Suspended Solids Tải trọng diện tích bề mặt Chất rắn lơ lửng 12 SVI Sludge Volume Index Chỉ số thể tích bùn 13 TN Total Nitrogen Tổng nitơ 14 TOC Total Organic Carbon Tổng bon hữu 15 TP Total Phosphorus Tổng photpho 16 VLM Vật liệu mang 17 XLNT Xử lý nƣớc thải Bùn hoạt tính Hỗn hợp chất rắn lơ lửng DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân loại chất rắn nƣớc thải Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc thải thơng thƣờng 11 Hình 1.3 Chu trình Nitơ – Cơ sở trình sinh học loại nitơ 13 Hình 1.4 Quá trình Ludzack – Ettinger 15 Hình 1.5 Quá trình Ludzack – Ettinger cải tiến 15 Hình 1.6 Chuyển động VLM bể MBBR hiếu khí thiếu khí 17 Hình 2.1 Ngun liệu chế tạo đá rỗng thủy tinh 29 Hình 2.2 Sơ đồ mơ tả thí nghiệm 29 Hình 2.3 Micromeritics Gemini VII 2390 phân tích diện tích bề mặt 31 Hình 2.4 Sơ đồ cơng nghệ mơ hình MBBR 32 Hình 2.5 Cấu tạo hệ thống MBBR 33 Hình 2.6 Mơ hình MBBR thực tế 34 Hình 3.1 Mẫu M1 (a) tổng thể (b) mặt cạnh 38 Hình 3.2 Mẫu M2 (a) tổng thể (b) mặt cạnh 38 Hình 3.3 Mẫu M3 (a) tổng thể (b) mặt cạnh 38 Hình 3.4 Mẫu M4 (a) tổng thể (b) mặt cạnh 39 Hình 3.5 Mẫu M5 (a) tổng thể (b) mặt cạnh 39 Hình 3.6 Mẫu M6 (a) tổng thể (b) mặt cạnh 39 Hình 3.7 Mẫu M3 (a) dạng viên (b) sau đập nhỏ mài 40 Hình 3.8 Hình ảnh chụp mẫu đá M3 kính hiển vi (X100) 42 Hình 3.9 Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải trạm xử lý Kim Liên 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính nƣớc thải sinh hoạt thơng thƣờng nhìn chung Bảng 1.2 Các cơng trình nghiên cứu MBBR giới 19 Bảng 1.3 Tổng hợp ƣu điểm, nhƣợc điểm MBBR 23 Bảng 1.4 Đặc điểm số VLM 24 Bảng 1.5 Các nghiên cứu sử dụng VLM 26 Bảng 2.1 Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu theo trọng lƣợng 29 Bảng 2.2 Kích thƣớc thiết kế mơ hình 33 Bảng 2.3 Các thông số vận hành hệ pilot 34 Bảng 2.4 Tần suất vị trí lấy mẫu phân tích 35 Bảng 2.5 Chỉ tiêu phƣơng pháp phân tích 36 Bảng 3.1 Một số tính chất vật liệu 41 Bảng 3.2 So sánh diện tích bề mặt mẫu đá VLM thị trƣờng 42 Bảng 3.3 Đặc tính nƣớc thải trạm XLNT Kim Liên 44 Bảng 3.4 Đặc tính nƣớc thải trạm XLNT Kim Liên năm 2013 44 Bảng 3.5 So sánh hiệu xử lý hệ thống cơng trình khác 54 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 2.1 Quá trình gia nhiệt với NaHCO3 CaCO3 30 Biểu đồ 3.1 Biến thiên pH thí nghiệm khơng có VLM 45 Biểu đồ 3.2 Biến thiên pH thí nghiệm có VLM 45 Biểu đồ 3.3 Biến thiên nhiệt độ thí nghiệm khơng có VLM 46 Biểu đồ 3.4 Biến thiên nhiệt độ thí nghiệm có VLM 46 Biểu đồ 3.5 Biến thiên DO thí nghiệm khơng có VLM 47 Biểu đồ 3.6 Biến thiên DO thí nghiệm khơng có VLM 47 Biểu đồ 3.7 Hiệu loại bỏ COD hệ thống khơng có VLM 48 Biểu đồ 3.8 Hiệu loại bỏ COD hệ thống có VLM 48 Biểu đồ 3.9 Hiệu loại bỏ TN hệ thống khơng có VLM 49 Biểu đồ 3.10 Hiệu loại bỏ TN hệ thống có VLM 50 Biểu đồ 3.11 Hiệu loại bỏ NH4+ hệ thống khơng có VLM 51 Biểu đồ 3.12 Hiệu loại bỏ NH4+ hệ thống có VLM 51 Biểu đồ 3.13 Hiệu loại bỏ NO3- hệ thống khơng có VLM 52 Biểu đồ 3.14 Hiệu loại bỏ NO3- hệ thống có VLM 53 MỞ ĐẦU Vấn đề xử lý nƣớc thải thị nói chung, Hà Nội nói riêng đƣợc quan tâm từ lâu, quy hoạch thành phố trạm xử lý nƣớc thải tập trung đƣợc ý Trạm xử lý nƣớc thải Kim Liên, Hà Nội trạm xử lý sử dụng công nghệ xử lý nƣớc thải đô thị phổ biến Trạm xử lý nƣớc thải công nghệ bùn hoạt tính lơ lửng với nhiều ƣu điểm nhƣ loại bỏ tốt chất hữu cơ, xử lý đƣợc hợp chất Nitơ Photpho, hạn chế sử dụng hóa chất, phát sinh độc tố/chất thải thứ cấp q trình xử lý, thân thiện với mơi trƣờng Tuy nhiên, bên cạnh ƣu điểm nhƣợc điểm nhƣ: xử lý Nitơ chƣa hiệu quả, vấn đề kiểm sốt bùn gặp nhiều khó khăn nhƣợc điểm lớn hệ bùn hoạt tính lơ lửng Để khắc phục nhƣợc điểm nhiều giải pháp công nghệ đƣợc nghiên cứu nhƣ công nghệ giá thể mang màng vi sinh chuyển động, đĩa quay sinh học, lọc nhỏ giọt tổ hợp (lai ghép) công nghệ Mỗi phƣơng pháp cơng nghệ có ƣu, nhƣợc điểm riêng Nhìn chung phƣơng pháp hƣớng tới việc tăng hiệu xử lý cách tăng mật độ vi sinh (trên đơn vị thể tích) Cơng nghệ giá thể mang màng vi sinh chuyển động (MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor) đáp ứng đƣợc tiêu chí Điểm bật công nghệ MBBR vật liệu mang làm giá thể cho vi sinh bám vào chuyển động mơi trƣờng nƣớc thải nhờ dòng khí cấp cho vi sinh hiếu khí hoạt động Vi sinh vật bể hiếu khí tồn hai trạng thái: huyền phù nƣớc màng vi sinh chất mang Chính q trình chuyển động chất mang giúp tăng mật độ vi sinh đơn vị thể tích, phân bố bùn khơng gian đƣợc đồng Lớp màng vi sinh bám chất mang thực đồng thời q trình nitrat hóa khử nitrat, nhờ nâng cao hiệu xử lý Nitơ Mặc dù có nhiều ƣu điểm nhƣng phƣơng diện kinh tế cơng nghệ MBBR có hạn chế vật liệu mang cần phải nhập khẩu, giá thành cao Việt Nam dẫn đến hạn chế việc áp dụng Hiện tƣợng bào mòn giá thể vấn đề cần đƣợc quan tâm Hiện tƣợng xảy giá thể chuyển động bể va chạm PHỤ LỤC BẢNG ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH MƠ HÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI ĐƠ THỊ CĨ SỬ DỤNG VẬT LIỆU MANG STT Ngày Nhiệt độ pH DO hiếu khí thiếu khí lắng lắng hiếu khí thiếu khí lắng hiếu khí thiếu khí 26/08/2018 24.2 25.3 21.5 7.54 7.53 7.63 2.21 4.32 0.42 30/08/2018 23.4 24.5 20.0 7.69 7.45 7.52 1.25 2.80 0.31 31/08/2018 22.1 25.5 20.4 7.51 7.40 7.51 1.13 3.20 0.42 04/09/2018 21.5 24.3 21.6 7.62 7.30 7.42 1.09 4.01 0.32 06/09/2018 22.3 23.7 21.7 7.45 7.60 7.71 2.61 3.50 0.42 13/09/2018 23.6 24.2 23.6 7.54 7.53 7.63 2.21 4.32 0.42 18/09/2018 21.7 21.4 21.0 7.69 7.45 7.52 2.04 5.10 0.30 23/10/2018 19.8 20.5 20.0 7.51 7.40 7.51 1.80 5.04 0.23 25/10/2018 19.5 21.7 19.6 7.75 7.40 7.63 1.86 3.21 0.25 10 30/10/2018 19.7 21.1 20.1 7.54 7.53 7.63 1.85 5.12 0.19 11 01/11/2018 20.1 21.5 19.3 7.69 7.45 7.52 1.86 3.21 0.25 12 03/11/2018 21.4 21.6 18.7 7.75 7.40 7.63 1.57 4.53 0.34 13 06/11/2018 22.3 21.1 18.9 7.54 7.53 7.63 2.21 4.32 0.42 14 10/11/2018 20.5 22.2 21.1 7.69 7.45 7.52 1.25 2.80 0.31 15 15/11/2018 21.1 22.8 21.7 7.51 7.40 7.51 1.13 3.20 0.42 66 PHỤ LỤC XÁC ĐỊNH COD THEO SMEWW 5220-D Phạm vi áp - Xác định COD nƣớc nƣớc thô, nƣớc thải dụng - Khoảng xác định: 50 mg/l < COD < 900 mg/l Tiêu chuẩn trích dẫn Định nghĩa Standard Methods For the Examination of Water and Wastewater (SMEW), CHEMICAL OXYGEN DEMAND (COD) 5220-D COD lƣợng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hóa học nƣớc bao gồm hữu vô Khi mẫu bị phân hủy, ion Cr2O7-2 oxy hóa hợp chất mẫu Điều khiến ion Cr2O7-2 thay đổi số oxi hóa từ (+7 ) xuống (+3) Cả hai loại ion Cr có màu hấp thụ vùng quang phổ nhìn thấy Ion Cr3+ hấp thụ Nguyên tắc tối đa bƣớc sóng 420nm, ion Cr7+ lại hấp thụ tối đa bƣớc sóng 600nm Đo độ hấp thụ dung dịch có màu xanh sau phản ứng phân hủy bƣớc sóng 600nm Hàm lƣợng COD tuyến tính theo độ hấp thụ dung dịch Các phản ứng 2CrO4-2 + 2H+ ↔ Cr2O7-2 + H2O 6.1 Hỗn hợp phản ứng, 6.1.1 Mức độ thủy phân cao (100mg/l < COD < 900 mg/l) Thuốc thử vật liệu thử Sấy khô K2Cr2O7 1500C 2h, để nguội đến nhiệt độ phòng bình hút ẩm Hòa tan 10.216g K2Cr2O7 vào 500ml nƣớc cất Sau thêm 167ml H2SO4 33,3g HgSO4 Làm nguội đến nhiệt độ phòng, thêm nƣớc tới vạch định mức 1000ml Bảo quản lọ thủy tinh bình hổ phách, nhiệt độ phòng 67 6.1.2 Mức độ thủy phân thấp (COD < 100 mg/l) Chuẩn bị nhƣ 6.1.1, nhƣng sử dụng 1.022g K2Cr2O7 6.2 Dung môi axit, Ag2SO4 / H2SO4 Thêm Ag2SO4 vào dung dịch axit H2SO4 theo tỷ lệ 5.5g Ag2SO4 /1kg H2SO4 Để yên từ đến ngày cho Ag2SO4 tan hoàn toàn axit, lắc Bảo quản lọ thủy tinh bình hổ phách, nhiệt độ phòng 6.3 Dung dịch chuẩn kali hydro phathalat (KHP) Sấy khô C8H5KO4 (KHP) 1100C 2h, để nguội đến nhiệt độ phòng bình hút ẩm Hòa tan 0.425g C8H5KO4 (KHP) vào nƣớc cất, định mức 1000ml Dung dịch có COD lý thuyết 500 mg/l Bảo quản cách làm lạnh - Các thiết bị thí nghiệm thơng thƣờng, - Máy đo quang thích hợp cho việc đo bƣớc sóng 400 600 nm, với cuvet có chiều dài đƣờng quang từ 10 Thiết bị dụng nm đến 50 nm, cụ - Ống thủy tinh chịu nhiệt, - Máy phá mẫu COD, - Tủ sấy, - Cân phân tích, cân kỹ thuật Mẫu phải đƣợc phân tích sớm tốt vòng 24 Lấy mẫu h sau lấy mẫu Bảo quản nhiệt độ từ 0C đến 0C 9.1 Xác định Cho vào ống thủy tinh chịu nhiệt Cách tiến hành 2.5ml mẫu, hạt điều chỉnh sôi, 1.5ml hỗn hợp phản ứng (6.1.1/6.1.2) 3.5ml dung dịch dung môi axit sunfuric (6.2), lắc nhẹ 68 (lƣu ý: biện pháp phòng ngừa an tồn) Sau đun mẫu 1500C 2h phá mẫu COD Sau làm nguội từ từ nhiệt độ phòng, không ngâm vào nƣớc lạnh Đo mẫu máy quang phổ UV-VIS bƣớc sóng 600nm Sử dụng mẫu trắng chƣa đƣợc phân hủy làm dung dịch đối chiếu Phân tích mẫu thải đƣợc thủy phân để xác nhận chất phản ứng phân tích tốt để xác định COD mẫu 9.2 Thử mẫu trắng Tiến hành thử mẫu trắng nhƣ mô tả 9.1, nhƣng thay phần mẫu thử 2.5 ml nƣớc cất 9.3 Chuẩn bị đồ thị chuẩn Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn (5 điểm) theo dải nồng độ mong muốn từ dung dịch chuẩn KHP (6.3) Tiến hành phân hủy mẫu nhƣ mô tả (9.1) Độ hấp thu dung dịch khác trừ độ hấp thu bình zero vẽ đồ thị độ hấp thu tƣơng ứng với hàm lƣợng COD Đồ thị phải tuyến tính phải qua gốc tọa độ 10 Tính kết Đo kết trực tiếp đƣờng chuẩn 69 PHỤ LỤC XÁC ĐỊNH AMONI THEO TCVN 6179-1:1996 - Tiêu chuẩn qui định phƣơng pháp quang phổ thao tác tay để xác định amoni nƣớc - Áp dụng để phân tích nƣớc sinh hoạt hầu hết nƣớc thải Phạm vi áp dụng nƣớc thô - Khoảng xác định: với hàm lƣợng nitơ dạng amoni ρN tới 1mg/l, sử dụng mẫu thử tối đa 40ml - Giới hạn phát sử dụng cuvet d = 40mm, lƣợng mẫu thử 40ml giới hạn khoảng từ 0.003 đến 0.008mg/l Tiêu chuẩn TCVN 6179-1:1996 Chất lƣợng nƣớc – Xác định amoni - trích dẫn Phƣơng pháp trắc phổ thao tác tay Định nghĩa / Phản ứng amoni với salixylat ion hypoclorit có Nguyên tắc tham gia natri nitrosopentaxyano sắt (III) tạo hợp chất màu xanh ,ta đo quang phổ bƣớc sóng 655nm Các phản ứng / 6.1 Nƣớc cất không chứa amoni Thêm 0.1ml axit sunfuricđ vào 1000ml nƣớc cất cất lại, bỏ 50ml nƣớc cất đầu sau thu bình thủy tinh Thêm 10g nhựa trao đổi cation có tính axit mạnh vào Thuốc thử 1000ml nƣớc cất vật liệu thử 6.2 Thuốc thử màu Natri salixylat (C6H5O7Na3), Trinatri xytrat (C6H5O7Na3.2H2O) Hòa tan 130g ± 1g, natri salixylat (C6H5O7Na3) 130g ± 1g Trinatri xytrat (C6H5O7Na3.2H2O) nƣớc, 70 bình định mức 1000ml, sau thêm 0.970g ± 0.005g {Fe(CN)5NO}Na2.2H2O định mức 1000ml 6.3 dung dịch natri diclorosoxyanurat Hòa tan 32g±0.1g NaOH 500ml±50ml nƣớc, làm nguội thêm 2g±0.02g C2N3O3Cl2Na.2H2O, định mức 1000ml 6.4 Nitơ dạng amoni dung dịch chuẩn ρN = 1000mg/l Hòa tan 3.819g ±0.004g NH4Cl (đƣợc sấy khô 1050C 2h) 1000ml nƣớc cất 6.5 Dung dịch chuẩn nitơ dạng amoni ρN = 100mg/l Dùng pipet lấy 100ml dung dịch nitơ amoni (6.4) vào bình 1000ml pha lỗng nƣớc cất tới vạch 6.6 Dung dịch chuẩn nitơ dạng amoni ρN = 1mg/l Dùng piept lấy 1ml dung dịch chuẩn nitơ amoni (6.5) cho vào bình dung tích 100ml, pha loãng nƣớc cất tới vạch 6.7 Dung dịch rửa: KOH Hòa tan 100g ± 2g KOH 100ml nƣớc ± 2ml nƣớc, làm nguội thêm 900ml ± 50ml etanol 95% 7.1 Bình tam giác có dung tích 100ml, 250 ml Thiết bị dụng 7.2 Pipet: 1ml, ml, 5ml, 10ml, 25ml cụ 7.3 Quang phổ kế 7.4 Tủ ấm: tủ có khả giữ ấm mẫu Lấy 40ml mẫu nƣớc Mẫu đƣợc đựng lọ thủy tinh polyetylen, Lấy mẫu Chú ý: mẫu phân tích nhanh tốt bảo quản nhiệt độ từ 20C đến 50C, axit hóa axit sunfuric tới pH < Cách tiến hành 9.1 Mẫu chuẩn: 71 Chuẩn bị dung dịch thử: dùng pipet lấy 40ml mẫu thử vào bình định mức 50ml Thêm 4ml ± 0.05ml thuốc thử màu (6.2) lắc kĩ, sau thêm 4ml ± 0.05ml dung dịch (6.3) lại lắc kĩ Đặt mẫu vào tủ ấm, giữ nhiệt độ 250C ± 100C Sau 60 phút, lấy bình đo độ hấp thụ dung dịch bƣớc sóng 655nm 9.2 Thử mẫu trắng: Tiến hành nhƣ nhƣng sử dụng nƣớc cất không chứa amoni thay cho mẫu thử 10 Tính kết Đo kết trực tiếp đƣờng chuẩn Nếu mẫu thử đậm màu có mặn đến mức mà sai số phép đo độ hấp thụ nhiễu nồng độ cuae magie ,clorua cao mẫu thử cần đƣợc chuẩn bị cách chƣng cất.Trình tự tiến hành thực theo TCVN 5988-1995 ( ISO 5664- 1984), nhƣng lƣu ý việc thu 11 Các trƣờng hợp đặc biệt thập dịch cất đƣợc thực môi trƣờng axit hydrocloric 1% Dịch cất đƣợc trung hòa làm thành thể tích V2, ml Thể tích mẫu thử đƣợc lấy để chƣng cất V1,ml Nồng độ mẫu gốc đƣợc tính theo cơng thức sau : PN1=𝑉2/𝑉1 Trong ρN1 kết mẫu thử V1 V2 đƣợc xác định nhƣ 72 PHỤ LỤC XÁC ĐỊNH NITRAT – SMEWW 4500 C - Áp dụng với mẫu nƣớc có hàm lƣợng nitrat từ 0,005 đến mg NO3-_ N/L (tính theo NO3- 0.022mg/l đến Phạm vi áp dụng 8.857mg/l) - Đối với mẫu nƣớc có nồng độ NO3 N cao hơn, cần pha loãng mẫu vào khoảng phƣơng pháp lựa chọn - Không áp dụng cho xác định nitrat nƣớc biển nƣớc thải Tiêu chuẩn SMEWW 4500 - NO3- C Second - Derivative Ultraviolet trích dẫn Spectrophotometric Method (Proposed) Định nghĩa / Tuy Nitrat hấp thụ mạnh mẽ tia cực tím (UV), nhƣng xác định nitrat cách đo độ hấp thụ bƣớc sóng khơng khả thi (vì chất hữu tự nhiện (NOM) chất tan khác hấp thụ tia cực tím) Phổ NOM từ Nguyên tắc nguồn nƣớc khác thƣờng khác nhau, việc đo Nitrat bƣớc sóng (nhƣ 4500-B) cho kết khơng xác Cần q trình khảo sát phổ hấp thụ nitrat để tìm phổ hấp thu lớn Phổ UV nitrat khác nhau, độ hấp thụ tăng nhanh từ 210230 nm Các phản ứng / 6.1 Dung dịch nitrat, 100mg NO3 N/L Thuốc thử vật liệu thử Hòa tan 0,7218g KNO3 (đã sấy khơ 1050C vòng 24 giờ) vào nƣớc định mức 1000 mL (1mL = 100µNO3-N) Bảo quản ml CHCl3/L Dung dịch bền 73 tháng 6.2 Nƣớc không nitrat, nƣớc cất 6.3 H2SO4 1M HCl 1M 6.4 CHCl3, dung dịch bảo quản 7.1 Máy quang phổ, có dải bƣớc sóng từ 200 đến 250 nm Thiết bị dụng 7.2 Cuvette thạch anh 10 mm cụ 7.3 Pipet điều chỉnh từ đến mL 7.4 Máy tính, cáp phần mềm để chuyển liệu quang phổ máy tính Mẫu thí nghiệm đƣợc lấy vào chai thủy tinh đƣợc phân tích sớm tốt sau lấy mẫu Mẫu Lấy mẫu đƣợc bảo quản ngày nhiệt độ từ 40C Đối với mẫu khử trùng độ ổn định lâu (ít 14 ngày) mà không cần bảo quản axit 9.1 Xử lý mẫu Lọc mẫu đục màng lọc có kích thƣớc 0.45µm Thêm mL H2SO4 1M or mL HCl 1M vào 100 mL mẫu 9.2 Cách xác định Dùng pipet hút mL dung dịch tiêu chuẩn mẫu vào cuvettes Đổ dùng pipet hút mL mẫu khác Quét với Cách tiến hành bƣớc sóng từ 200 – 250 nm Nếu độ hấp phụ ngồi khoảng xác định tiến hành pha lỗng mẫu tỉ lệ 1:3, 1:5, 1:10, thực pha lỗng thể tích thủy tinh Ghi lại giá trị pha lỗng Tính phổ phát thứ hai Tìm điểm cực đại thứ hai tối đa dải từ 220 – 230 nm 9.3 Xây dựng đƣờng chuẩn 74 Pha loãng 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 2,5 mL dung dịch nitrat (6.1) với nƣớc cất định mức 100 mL 10 Tính kết Đo kết trực tiếp đƣờng chuẩn Các chất gây nhiễu: 11.1 Nitrit: Phổ hấp thu nitrit tƣơng tự nhƣ nitrat Tuy nhiên nồng độ nitrit thƣờng thấp nhiều nồng độ nitrat 11.2 Bicarbonate hấp thụ yếu sóng độ dài dƣới 210 nm, nhƣng không ảnh hƣởng đến độ hấp thụ nitrat 11.3 Bromide có nƣớc biển (68 mg Br/L, độ mặn 35 11 Các trƣờng ‰) gây ảnh hƣởng đến phép đo, phƣơng pháp hợp đặc biệt đƣợc sử dụng để xác định nitrat nƣớc biển 11.4 Fe Cu không gây nhiễu với hàm lƣợng mg/L, nhƣng hai kim loại gây nhiễu nghiêm trọng hàm lƣợng 20 mg/L Phƣơng pháp đƣợc kiểm tra nƣớc uống Tính phù hợp cho việc xác định hàm lƣợng nitrat nƣớc thải chƣa đƣợc kiểm tra 75 PHỤ LỤC XÁC ĐỊNH TỔNG NITƠ THEO TCVN 6638:2000 - Xác định nitơ mẫu nƣớc dƣới dạng hợp chất amoni, nitrit, nitrat nitơ hữu có khả chuyển thành amoni điều kiện phƣơng Phạm vi áp pháp dụng - Phân tích nƣớc thơ nƣớc bị ô nhiễm - Hàm lƣợng nitơ, pN, tới 200 mg/l đƣợc xác định Khoảng nồng độ mở rộng dùng lƣợng mẫu nhỏ Tiêu chuẩn trích dẫn Định nghĩa TCVN 6638 : 2000 (ISO10048 : 1991) XÁC ĐỊNH NITƠ - VÔ CƠ HOÁ XÚC TÁC SAU KHI KHỬ BẰNG HỢP KIM DEVARDA / Dùng hợp kim Devarda để khử hợp chất nitơ amoni Sau làm bay đến gần khơ chuyển nitơ thành amoni sunfat có mặt axit sunfuric đậm đặc chứa kali sunfat nồng độ cao để làm tăng nhiệt độ sôi hỗn Nguyên tắc hợp, đồng thời có mặt đồng để làm xúc tác Giải phóng amoniac khỏi hỗn hợp cách thêm kiềm cất vào dung dịch axit boric / thị Xác định lƣợng amoni phần cất cách chuẩn độ với axit đo phổ bƣớc sóng 655 nm Các phản ứng / 6.1 Axit clohidric , p = 1,18 g/ml Thuốc thử 6.2 Axit sunfuríc , p = 1,84 g/ml vật liệu thử 6.3 Natri hydroxyt, dung dịch khoảng 300 g/l Hoà tan 320 g ± 20 g natri hydroxit khoảng 800 ml 76 nƣớc Để nguội đến nhiệt độ phòng pha lỗng nƣớc đến l Giữ dung dịch bình polyetylen 6.4 Hợp kim Devarda [khoảng 45% (m/m) Al, 50% (m/m) Cu 5% (m/m) Zn], dạng bột Chọn mua loại có hàm lƣợng nitơ thấp tốt 6.5 Kali sunfat, (K2SO4) 6.6 Dung dịch axit boric / thị 6.6.1 Hoà tan 0,10 g ± 0,01 g bromocresol xanh 0,020 g ± 0,005 g metyl đỏ khoảng 80 ml etanol pha loãng etanol đến 100 ml ống đong 6.6.2 Hoà tan 20 g ± g axit boric (H3BO3) nƣớc ấm Làm nguội đến nhiệt độ phòng Thêm 10 ml ± 0,5 ml dung dịch thị (xem 6.6.1) pha loãng đến l 6.7 Dung dịch chuẩn axit clohydric, c(HCl) = 0,02 mol/l Pha từ dung dịch axit clohydric (6.1) chuẩn hoá phƣơng pháp phân tích thơng thƣờng 6.8 Dung dịch glycin, pN = 1000 mg/l Hoà tan 5,362 g ± 0,002 g glycin (H2NCH2COOH) khoảng 800 ml nƣớc pha loãng đến l nƣớc bình định mức 6.9 Dung dịch glycin, pN = 10 mg/l Dùng pipét hút 10 ml dung dịch glycin (6.8) cho vào bình định mức vạch 1000 ml thêm nƣớc đến vạch Chuẩn bị dung dịch cho lơ phân tích 6.10 Dung dịch gốc kali nitrat, pN = 1000 mg/l Hoà tan 7,215 g ± 0,001 g kali nitrat (KNO3) (đã sấy khơ trƣớc 105oC h) vào khoảng 750 ml nƣớc Chuyển định lƣợng vào bình định mức vạch 1000 77 ml làm đầy đến vạch mức nƣớc Giữ dung dịch bình thuỷ tinh khơng q tháng 6.11 Dung dịch chuẩn kali nitrat, pN = 10 mg/l Dùng pipet hút ml dung dịch gốc (6.10) cho vào bình định mức vạch 500 ml thêm nƣớc đến vạch mức Giữ dung dịch bình thuỷ tinh không tháng 6.12 Đá ọt 7.1 Máy quang phổ, có dải bƣớc sóng từ 200 đến 250 nm 7.2 Cuvette thạch anh 10 mm 7.3 Máy gia nhiệt, có khả trì nhiệt độ Thiết bị dụng cụ 400oC 7.4 Bình Kjeldahl, dung tích từ 100 ml đến 250 ml Phù hợp với máy gia nhiệt (7.1) 7.5 Máy chƣng cất, kết hợp với đầu cất chống sôi trào sinh hàn đứng mà đầu nhúng vào dung dịch hấp thụ Các dụng cụ thơng thƣờng phòng thí nghiệm Lấy mẫu Lấy mẫu vào bình polyetylen Phân tích có thể, lƣu giữ 2oC đến 5oC phân tích 9.1 Thử trắng Tiến hành nhƣ 9.2 nhƣng dùng 50 ml nƣớc cất thay cho mẫu Ghi số thể tích V2 axit clohidric HCl (6.7) Cách tiến hành thêm vào 9.2 Xác định Cảnh báo: Q trình vơ hố sinh khí độc sunfua dioxit SO2 Hidrosunfua H2S và/ hidro xianua HCN đƣợc giải phóng từ mẫu bị nhiễm 78 Do việc vơ hố cần thực tủ hút tốt Dùng pipet hút 50 ml mẫu vào bình Kjeldahl Thêm 4,0 ml ± 0,1 ml axit sunfuric (6.2), 0,20 g ± 0,01 g hợp kim Devarda (6.4) 2,00 g ± 0,05 g kali sunfat (6.5) Sau 60 Thêm vài hạt đá bọt (6.12) đun sôi lƣợng bình dƣới tủ hút Thể tích lƣợng bình giảm dần nƣớc bay Khi khói trắng bắt đầu xuất đậy phễu nhỏ vào cổ bình Kjeldahl để giảm bay Khơng đun đến cạn khô Nhiệt độ chất lỏng giai đoạn không đƣợc vƣợt 370oC Sau hết bốc khói quan sát định kỳ vơ hố, sau chất lỏng trở thành không màu xanh nhẹ, tiếp tục đun 60 ± Để bình nguội đến nhiệt độ phòng Trong lấy 20 ml ± ml dung dịch axit boric / thị (6.6.2) vào bình hứng máy chƣng cất Đảm bảo đầu mút sinh hàn nhúng sâu vào dung dịch thị Thêm cẩn thận 10 ml ± ml nƣớc vào bình vơ hố Sau thêm 25 ml dung dịch natri hydroxit (6.3) nối bình vào máy chƣng cất Đun bình cho tốc độ cất khoảng ml/min Dừng cất thu đƣợc khoảng 30 ml Chuẩn độ phần cất đƣợc axit clohydric 0,02 mol/l (6.7) đến màu đỏ thị (6.6.2) sẵn có bình hứng, ghi thể tích tiêu tốn 10 Tính kết Nồng độ nitơ tổng số pN, tính bằngmiligam lít, đƣợc tính theo cơng thức: 79 V0 thể tích phần mẫu thử, tính mililít (thƣờng 50 ml, xem 9.2); V1 thể tích dung dịch tiêu chuẩn axit clohyric dùng để chuẩn độ (xem 9.2), tính mililit V2 thể tích dung dịch tiêu chuẩn axit clohydric dùng để chuẩn độ mẫu trắng (xem 9.1), tính mililit; c(HCl) nồng độ xác dung dịch HCl dùng để chuẩn độ, tính mol lít ; 14,01 khối lƣợng nguyên tử tƣơng đối nitơ Biểu thị kết pN tính miligam lít cN tính micromol lít Chuyển đổi pN CN theo công thức: CN = 71,4 pN 80 ... mang vi sinh chuyển động chế tạo * Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo vật liệu mang tăng tính mang vi sinh vật chuyển động - Đánh giá đặc tính hóa lý khả ứng dụng để xử lý nƣớc thải vật liệu. .. nƣớc thải * Mục tiêu đề tài - Chế tạo vật liệu mang vi sinh vật chuyển động thích hợp cho xử lý nƣớc thải đô thị - Nâng cao hiệu xử lý Nitơ nƣớc thải đô thị hệ bùn hoạt tính có sử dụng vật liệu mang. .. nƣớc thải đô thị 1.1.1 Tổng quan nƣớc thải đô thị 1.1.2 Công nghệ xử lý nƣớc thải đô thị 10 1.2 Công nghệ MBBR vật liệu mang 16 1.2.1 Công nghệ MBBR xử lý nƣớc thải