NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ THU HỒI KHÍ BIOGAS TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

  ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN oOo - TRƯƠNG THỊ HIỀN NHU LUẬN VĂN THẠC SĨ  NGHIÊN CỨU HIỆU HIỆU QUẢ THU HỒI HỒI KHÍ BIOGAS TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG MÃ SỐ : 60.85.06     TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 18 THÁNG 11 NĂM 2011   CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH -oOo - Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Phước TS Trịnh Bảo Sơn Cán chấm nhận xét(Ghi 1: rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét 2: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) LUẬN VĂN THẠC SỸ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SỸ VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGU NGUYÊN YÊN  Ngày tháng năm 2011 (Tài liệu tham khảo thư viện Viện Môi trường Tài Nguyên)   ĐẠI H ĐẠI HỌC ỌC QUỐC QUỐC GIA GIA TP TP.HỒ HỒ CH CHÍÍ M MIN INH H VIỆN MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN CỘNG CỘNG HÒ HÒA AX XÃ Ã HỘI HỘI CH CHỦ Ủ NGH NGHĨA ĨA VI VIỆT ỆT NA NAM M Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc - oOo  NHIỆM VỤ LUẬN VĂN VĂN CAO HỌC Họ tên : Trương Thị Hiền Nhu  Ngày, tháng, tháng, năm sinh : 03/04/1979 03/04/1979 Phái Nơi sinh : Nữ :Bình Định Chun ngành Khóa : Cơng nghệ mơi trường : K20 I TÊN ĐỀ TÀI:  NGHIÊN CỨU HIỆU THU HỒI BIOGAS TỪ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH TẠI TỈNH BÌNH ĐỊNH II NH NHIỆ IỆM M VỤ V VÀ À NỘ NỘII DU DUNG NG:: - Khảo Khảo sá sátt tìn tìnhh hình hình sản xxuấ uấtt hiện trạn trạngg ô nhi nhiễm ễm nước nước thải thải chế chế biế biếnn tin tinhh bột sắn hộ sản xuất địa bàn xã Hoài hảo, Hoài Nhơn, Bình Định - Nghiê Nghiênn cứu hiệ hiệuu thu thu hồi hồi biog biogas as từ nnướ ướcc thải thải chế biế biếnn tinh tinh bột sắn bằng túi túi nylon III N NG GÀY GIAO NHIỆM VỤ :12 tháng 05 năm 2011 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :12 tháng 11 năm 2011 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS Nguyễn Văn Phước TS Trịnh Bảo Sơn VI HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT Cán phản biện Cán phản biện Đề cương Luận văn Cao học thông qua Hội Đồng Chuyên Ngành  Ngày 24 tháng tháng 03 năm 2011 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH PHỊNG CHUN MƠN CHỦ NHIỆM NGÀNH   Lời Cảm Ơn  Đầu tiên, xin cảm ơn đến tất Thầy Cô Viện Tài nguyên – Môi trường tận tình truyền truyền đạt kiến thức khoa khoa học kinh nghiệm cho em trong   suốt trình trình học học Em xin chân thành cảm ơn đến thầy PGS.TS Nguyễn Văn Phước thầy Trịnh  Bảo Sơn tận tình hướng dẫn suốt suốt trình trình thực hiện luận văn văn Và xin cảm ơn Cô Nguyễn Thị Thanh Phượng anh Nguyễn Việt Cường bỏ thời gian quý báu dẫn cho em  Xin gửi lời cảm ơn đến Phịng Phịng quan trắc phân phân tích – Trung Trung tâm Quan Quan trắc môi trường, hộ gia đình anh Hiếu – Gia đình chế biến tinh bột sắn Hịai Hảo, Hồi  Nhơn, Bình Định giúp đỡ tơi q trình thực nghiệm phân tích lấy nước thải thời gian qua Cuối xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp, quan gia đình hỗ trợ  động viên tơi suốt trình học thực luận văn Tác giả Trương Thị Hiền Nhu   TĨM TẮT   Khoai mì trồng phát triển tương lai đáp ứng nhu cầu lương thực lượng khuyến khích phát triển mạnh thế   giới Ở Việt Nam trọng phát triển tỉnh thành, địa phương có mơi trường thổ nhưỡng phù hợp, mạnh nhân lực thương mại Tuy nhiên, nước thải sản xuất chế biến củ mì m ì có mức độ ô nhiễm cao tiêu SS, COD,  BOD5 mùi, mùi, chưa chưa qua quann tâm xử llýý nên ảnh hưởng hưởng đến môi môi trường  Xử lý nước thải tinh bột khoai mì làng nghề Hồi Hảo đề xuất cơng  nghệ sinh học kỵ khí kết hợp hiếu khí tận dụng hồ sinh học tự nhiên để khử COD kết hợp ni động thực vật thủy sinh với chi phí đầu tư vận hành thấp nhất,  phù hợp điều điều kiện các sở sản xuất xuất  Kết nghiên cứu hiệu thu hồi biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn quy mơ hộ gia đình Bình Định cho thấy, hiệu xử lý cao: Nước thải sau qua túi biogas khử 92% ~ 97 % COD, từ nồng độ 5275 - 25400 mg/ mg/ll với thời gian lưu nước từ – 24 ngày, COD giản xuống 100mg/l pH đầu đạt 6,77,3 hiệu thu hồi CH 4 từ 0,23 - 0,27/kgCOD Với kết nghiên cứu nước thải tiếp tục xử lý hiếu khí để giảm tiếp COD với hiệu suất 80 – 90 % Cuối hồ sinh học để xử lý triệt để chất ô nhiễm cho nước đạt tiêu chuẩn B    ABSTRACT  Cassava is developing now and in the future to meet demand for food and energy, are being encouraged to thrive all the world In Vietnam, Cassava development focus  for the provinces provinces,, local has environment environment suitable soil, has strengths strengths in human resources and trade However, the wastewater produced by processin processingg cassava tubers had high levels of contamination as the SS, COD, BOD and smell, but not interested  in treatment, this cause affect on the environment Wastewater cassava treatment in villages as the Hoài Hảo proposed by combined  anaerobic and aerobic biotechnology, utilize Habitat Lake for reducing COD and can combine farming aquatic animals and plants with lowest investment cost and operating  conditions of the relevant production facilities  Research results effectively effectively recover bioga biogass from waste waste water cassava cassava treatment  treatment  in villages as the Hoài Hảo in Binh Dinh showed that effective treatment is high: Wastewater biogashad biogashad after after the last bag was reduced ~ 97% COD from 5275 - 25400 mg/l,l, day with hydraul mg/ hydraulic ic ret retent ention ion time (HRT) (HRT) = - 24 day day down down to 1000mg/ 1000mg/l.l Output reaches pH 6.7 to 7.3 and effective recovery of CH 4 0,23 - 0.27m3 /kgCOD Withh results Wit results such as the waste waste water water treatmen treatmentt continu continues es to aerobic aerobic the COD redu reduce ce to the the pe perf rfor orma manc ncee is 80-9 80-90% 0% Fi Fina nall llyy th thee Habi Habita tatt Lake Lake tr trea eatm tmen entt fo for  r  contamination for the Viet Nam Standard B   MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU .xi DANH MỤC HÌNH xiii xvii MỞ ĐẦU 18 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 23 1.1.1 Cấu tạo, thành phần củ mì 23 1.1.2 Quy trình cơng nghệ sản xuất bột mì 26 1.1.3 Các nguồn chất thải từ trình sản xuất bột mì 28 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng nước có liên quan đến đề tài 31 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng ngồi nước có liên quan đến đề tài 34 1.3.1 Cơng nghệ sản xuất xuất 35 1.3.2 Thành phần tính chất nước thải thải 40 1.3.3 Xác định lưu lượng nước thải 42 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP, CƠ SỞ LỰA CHỌN MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN NGHIÊN CỨU CỨU 44 44 2.1.1 Cơ sở lý thuyết thuyết 45 45 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ttrình rình phân h hủy ủy kị khí sinh metan metan 51 51 2.2.1 Khái niệm niệm 53 2.2.2 Bản chất trình phân hủy kỵ khí sinh biogas 53 2.2.3 Cơng nghệ túi bioga biogas s .54 54 2.3.1 Cơ sở lựa chọn phương pháp nghiên cứu cứu .60 60 2.3.2 Cơ sở lựa chọn mơ hình 60 2.3.3 Mục tiêu nước thải đầu 61 61 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM NGHIỆM 62 62 3.1.1 Mơ hình tĩnh tĩnh 62 3.1.2 Mơ hình động động 63 3.2.1 Mơ hình tĩnh tĩnh 65 3.2.2 Mơ hình động động 65 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 67 4.1.1 Mơ hình xác định CH4 CH4 67 67   67 67 67 68 68 69 69 69 69 4.1.2 Mơ hình động động 75 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KIẾN NGHỊ .83 TÀI LIỆU THAM KHẢO KHẢO 85 85 PHỤ LỤC 87 87   DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT COD : Chemi Chemical cal oxygen oxygen demand demand (nhu (nhu cầ cầuu oxyho oxyhoas as học) học) BOD : Bioc Biochem hemica icall oxyge oxygenn de deman mandd (nhu (nhu ccầu ầu oxy oxy ssinh inh hóa) hóa) UASB : Up -flow anaerobic sludge sludge blanket blanket (Bể phân hủy bùn kkịị khí dịng dịng chảy ngược) ngược) HRT : Hydr Hydraul aulic ic retent retention ion time time (Thờ (Thờii gian gian lưu nước) nước) SRT SR T : Slu Sludg dgee rret eten enti tion on ti time me (Thờ (Thờii gia giann lưu lưu bùn) bùn) VFA VF A : Vol Volat atil ilee fatt fattyy acid acid (axi (axits ts bé béoo bay bay hơi)) ABR : Anaer Anaerob obic ic Ba Baffl fflee Reacto Reactorr (Bể phân phân hủ hủyy kỵ khí khí có có vách vách ng ngăn) ăn) TS : Total solid (Tổng chất rắn) VS : Vo Volatile so solid (Chất rắ rắn ba bay hhơơi) VSS : Vola Volatil tilee sus suspen pended ded solid solid (Chất (Chất rắn lơ lửng lửng bay bay hơi) hơi) MLSS MLS S : Mixed Mixed Liqu Liquor or Su Suspe spend nded ed So Solid lid CIAGAS: Covered In-Ground Anaerobic Reactor    73 - Trong Trong những đầu đầu nồng nồng độ COD tăng tăng lên thể các ngu nguyên yên nhân nhân sau: sau: • Diễn q trình hấp phụ chất nhiễm bề mặt tế bào VSV • Ở nồng độ chất nhiễm cao q trì trình nh phân hủy hủy axit hóa hóa chiếm chiếm ưu q trì trình nh metan hóa hóa  Kết khảo sát nồng độ độ 25000mg/l 25000mg/l (nước thải nguyên thủy) Hình 4.19: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần 1nồng 25500mg/l  Hình 4.20: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH 4 khảo sát lần nồng độ 25500mg/l    74 Hình 4.21: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 25340mg/l  Hình 4.22: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH 4 khảo sát lần nồng độ 25340mg/l  Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD khảo sát lần nồng 24200mg/l  Hình 4.24: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH 4 khảo sát lần nồng độ 24200mg/l   Nhận xét  Ở dãy thí nghiệm nồng độ COD nguyên thủy, với hàm lượng bùn từ 6,6g/l, 10,4g/l, 12,7g/l, 16,1g/l, 18,1g/l, 20,7g/l Kết khảo sát theo thời gian nồng độ cho thấy: - Hiệu Hiệu qu quảả khử COD COD tro ng lầ lầnn thí nghiệ nghiệm m đầu ti tiên ên khơng khơng ổn định định thời thời gian gian kéo kéo dài đến 50 ngày, nồng nồng độ COD lại dao động 50 – 380mg/l Hàm lượng lượng khí CH4 sinh lần thí nghiệm khơng ổ định lượng khí thu từ 1075 – 1271ml 50 ngày tương đương 0,21 – 0,249m 3CH4/kgCOD - Đến Đến lần thí thí nghi nghiệm ệm thứ thứ thời thời gian gian xử lý lý rút ngắn ngắn lại lại dần dần ổn định định hơn hiệu khử COD lẫn lượng khí metan sinh cụ thể nồng độ COD giảm xuống cịn 93 – 3070 vịng 34 ngày lượng khí sinh 956 – 1268ml tương đương 0,188 – 0,246m3CH4/kgCOD - Tại Tại kết quả thí nghi nghiệm ệm cuối cuối cùng mẫu mẫu có hàm hàm lượng lượng bùn bùn thấp thấp nhất hiệ hiệuu khử khử COD thấp thời gian dài nên lượt thí nghiệp thứ ba khơng đủ thời   75 gian thực nên dừng khảo sát lượt Các mẫu lại xử lý ổn định hiệu khử COD 30 ngày xuống cịn 90 – 211mg/l lượng khí metan sinh 0,22 – 0,25 m3CH4/kgCOD 4.1 .1.2 Mơ hì hình độ động  Kết khảo sát nồng độ độ 5275mg/l  Hình 4.25: Đồ thị biểu diễn biến thiên  pH theo thời gian HTR days  Hình 4.26: Đồ thị biểu diễn diễn biến thiên  NH 4+ theo thời gian HTR days Hình 4.27: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR days Hình 4.28: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH 4 theo thời gian HTR days  Nhận xét  - Hiệu Hiệu qquả uả COD COD khá ca caoo kho khoản ảngg 85 85 % - 92 % - pH tăng tăng ổn ổn địn địnhh từ từ 1,4 1,433 – 11,9 ,977 đơn đơn vị vị - Nồng độ NH4+ tăng từ 6,8 – 19,5 đơn vị, nồng độ nước thải dao động khoảng 30,2 – 41,2mg/l - Lượng ượng khí khí met metan an sin sinhh từ 0,1 0,199 – 0,23 0,231m 1m3/kgCOD lượng khí sinh tỷ lệ với nồng độ khử COD   76 - Quan Quan sát thấy thấy bùn bùn dưới tạo tạo thành thành bơng, bơng, có khí thốt trồi trồi lên mặt mặt nước nước - Hiệu Hiệu qquả uả xử xử lý khá cao cao và ổn định định từ nhữn nhữngg đầu đầu là vi sinh sinh vật thích nghi tốt giai đoạn thích nghi Tuy nhiên hiệu xử lý ổn định ngày cuối - pH tăng tăng cá cácc ngu nguyê yênn nhâ nhânn sau sau Do q trình methane hóa tạo ion HCO3- từ phản ứng sau: • 4HCOO- + H+ + H2O → CH4 + 3HCO3- - 130 kJ • 4CH3OH → 3CH4 + HCO3- + H+ + H2O - 105 kJ • 4CH3 NH  NH3+ + 3H2O → 3CH4 + HCO3- + H+ + 4NH4+ - 75 kJ • CH3COO- + H2O → CH4 + HCO3- - 31 kJ  pH tăng trình vi sinh vật sử dụng chất để tổng hợp tế bào, lấy H+ nước giải phóng bicarbonat - NH3 tăng, NH3 có tính bazơ làm cho pH tăng • Hàm lượng N_NH3 tăng vài ngày đầu trình phân huỷ chợp chất hữu chứa N protein, acid amin… đặc biệt CN- tạo • Theo nguyên lý Le Chacterlie lượng NH3 tồn nước với ion NH4+ trạng thái cân động Ion có tính kiềm nên pH nước thải tăng lên Đây nguyên nhân góp phần làm tăng pH Hàm lượng N-NH3 qua ngày sau giảm so với N-NH3 vào ngày đầu tương ứng với hiệu khử COD tăng dần Điều giải thích vi khuẩn thích nghi phát triển nên sử dụng NH3 để tổng hợp tế bào theo phương trình: 4CO2 + HCO3  + NH4  + H2O  C5H7O2 N + 5O2 - • +  N-NH3 biến động tăng đôi lúc biến động giảm Điều cho thấy hàm lượng N-NH3 sinh phân hủy kị khí hình thành N-NH  phần N-NH N-NH3 vi khuẩn kị khí sử dụng để tổng hợp tế bào - Bùn Bùn có khí sinh sinh thỉn thỉnhh thoản thoảngg trồi trồi lên mặt mặt nước, nước, nước nước sau sau xử lý có mùi hơi, hơi, có bùn bị trơi ngồi khơng đáng kể - Thời Thời gian gian lưu nước là thông thông số quan quan trọng trọng quyế quyếtt định hiệu của trình trình pphân hân hủy sinh học Ở nồng độ định, mô hình hình thành nhóm vi   77 khuẩn chun biệt có khả tiêu thụ nhóm chất đặc trưng Khi thay đổi nồng độ thời gian lưu, có cân đối tương tác chủng vi sinh vật trước hình thành cân Khi nồng độ cao, tỉ lệ vi khuẩn axit vi khuẩn metan không cân đối ngăn cản q trình oxy hóa thành  phần hữu ddiện iện hhệệ thống  Kết khảo sát nồng độ độ 12300mg/l  12300mg/l  Hình 4.29: Đồ thị biểu diễn biến thiên  pH theo thời gian HTR 12 days Hình 4.31: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR 12 days  Hình 4.30: Đồ thị biểu diễn diễn biến thiên  NH 4+ theo thời gian HTR 12 days Hình 4.32: Đồ thị biểu diễn biến thiên CH 4 theo thời gian HTR 12 days  Nhận xét  - Biến Biến thiê thiênn COD: COD: hiệu hiệu xử lý COD COD khôn khôngg ổn định định vào nhữn nhữngg ngà ngàyy đầu, đầu, dao động khoảng từ 690mg/l – 1320mg/l - Ở đầu đầu vi sinh sinh vật vật chưa chưa thích thích ngh nghii đư ợc nồng nồng độ độ cao hơn nên nên nồng nồng độ COD đầu cao, ngày sau nồng độ COD khoảng 400mg/l - Biến Biến thiên thiên ppH: H: pH nnướ ướcc thải thải tăng tăng khoảng khoảng 1,65 1,65 – 2,29 2,29 đơn đơn vị, vị, pH nước nước thải thải khoảng 6,78 – 7,42   78 - Biến th thiên nnồồng đđộộ NH NH3: so với nồng độ trước nồng độ NH3 tăng ổn định tăng khoảng 8,7 – 22,3 đơn vị, nước thải có nồng độ khoảng 41,1 –  54,7mg/l - Ở nồng nồng độ có hi ện tượng tượng sốc ttải ải nhữn nhữngg đầu, đầu, hiệu hiệu xử lý lý cho kết không mong muốn - Nhưng Nhưng những ngày sau do thíc thíchh ngh nghii với nồng độ nước nước thải thải cao cao nên nên hi hiệu ệu xử lý tăng hẳn đạt 96%, lúc giai đoạn methane hóa bắt đầu chiếm ưu nồng độ hiệu thu hồi khí sinh lớn chiếm 0,22 – 0,27m3/kgCOD  Kết khảo sát nồng độ độ 16800mg/l  16800mg/l  Hình 4.33: Đồ thị biểu diễn biến thiên  pH theo thời gian HTR 17 days Hình 4.34: Đồ thị biểu diễn biến thiên  NH 4+ theo thời gian HTR 17 days Hình 4.35: Đồ thị biểu diễn biến thiên Hình 4.36: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR 17 days  Nhận xét  CH 4 theo thời gian HTR 17 days   79 - Hiệu Hiệu xử xử lý COD COD cao và hiệu suất thu hồi hồi không không cao cao so với với nồng nồng độ trước, trước, ngày đầu hiệu xử lý chưa cao, đến ngày vi sinh vật  bắt đầu thích nghi nồng độ cao nên hiệu xử lý tăng không nhiều COD đầu khoảng 500mg/l - pH nước nước thải thải vào vào dao dao động động trong khoảng khoảng trung trung tính, tính, pH nước nước thải dao dao động động khoảng 6,89 – 7,47 - Nồng độ NH3 nước thải có tăng không nhiều so với nồng độ trước Nồng độ đầu từ 59,5 – 66,7mg/l nồng độ đầu vào 54,4mg/l - Hiệu qquuả th thu hồ hồi C CH H4 nồng độ tương đối ổn định không cao so với nồng độ trước chiếm 0,21 – 0,25m 3/kgCOD  Kết khảo sát nồng độ độ 25400mg/l  25400mg/l  Hình 4.37: Đồ thị biểu diễn biến thiên  pH theo thời gian HTR 24 days  Hình 4.38: Đồ thị biểu diễn diễn biến thiên  NH 4+ theo thời gian HTR 24 days Hình 4.39: Đồ thị biểu diễn biến thiên Hình 4.40: Đồ thị biểu diễn biến thiên COD theo thời gian HTR 24 days  Nhận xét  CH 4 theo thời gian HTR 24 days   80 - Hiệu Hiệu xử lý COD ng ngày ày đầu đầu không không cao cao hiệu, hiệu, đến đến những ngày vi sinh vật bắt đầu thích nghi nồng độ cao nên hiệu xử lý tăng không nhiều COD đầu 532mg/l - pH nước nước thải thải vào vào dao dao động động trong khoảng khoảng trung trung tính, tính, pH nước nước thải dao dao động động khoảng 6,66 – 7,22 - Nồng độ NH3 nồng độ nước nguyên thủy tăng không nhiều so với nồng độ trước, NH3 đầu khoảng 27,4 – 33,8mg/l - Hiệu thu hồi CH4 nước thải nồng độ nguyên thủy chiếm 0,2 –  0,25m3/kgCOD - Tăng Tăng nồng nồng độ hữu hữu làm làm cân cân bằng giữ giữaa q trìn trìnhh axit axit hóa meth methan anee hóa Điều giải thích chất dễ phân hủy đường tinh  bột dạng hịa tan q trình axit hóa diễn nhanh nồng độ cao Vì mà nồng độ VFA tăng H tăng làm cho pH nước thải giảm Với nồng độ H2 cao ức chế chuyển hóa axit propionic axit butyric, áp suất H2 thích hợp < 10-4atm (theo (theo McCarty and Smith, 1986 ), ), pH giảm làm ức chế vi khuẩn methane Vì nên hiệu xử lý COD giảm so với nồng độ trước 4.2 BÀN LUẬN So sánh hiệu xử lý COD hiệu suất thu hồi CH Cơ sở so sánh - Các mô mơ hì hình nh được dùng dùng thí thí nghiệm nghiệm với cùng một loại loại nước nước th thải ải - Tí Tính nh chất chất đầ đầuu vào thí thí nghi nghiệm ệm thay thay đổi đổi không không đáng đáng kể kể - Điều Điều kiện kiện thí thí nghiệ nghiệm m khơng khơng đổi (mơ hình các yếu yếu tố liên quan) quan) - Các thôn thôngg số đánh giá hiệu đo theo theo tiêu chuẩn chuẩn chung chung  Bảng 4.1: So So sánh hiệu quả xử lý CO COD D hiệu suấ suấtt thu hồi CH 4 theo thời gian Nồng độ 6000 (mg/l) 12000 (mg/l) Nồng độ COD (mg/l) đầu E% CH4 (m /kgCOD) HRT (ngày) SS (g/l) 414 470 93 96 0,23 0,27 12 14,7 13,6   81 17000 (mg/l) 760 95 0,24 17 13,2 25000 (mg/l) 800 97 0,24 22 12,7  Như qua thí nghiệm lập lại mơ hình cho thấy hiệu xử lý tăng dần thời gian rút ngắn lại hiệu suất thu hồi khí sinh khơng chênh lệch nhiều mơ hình Đều chứng tỏ lượng bùn có ảnh hưởng đến q trình phân hủy, lượng bùn nhiều tốc độ phân hủy chất nhanh, dẫn đến thời gian  phân hủy rút ng ngắn ắn Tuy nhiên nhiên hiệu qu quảả xử lý Tại nồng độ 6000mg/l kết khảo sát COD diễn ổn định ngày đầu giảm dần theo ngày Đến nồng độ cao kết khảo sát COD tăng dần ngày đầu sau ổn định giảm dần ngày lý giải sau: Để thực q trình oxy hóa sinh hóa, chất hữu hòa tan, chất keo phân tán nhỏ NT cần di chuyển vào bên tế bào vi sinh vật Quá trình gồm giai đoạn: Di chu chuyển yển chất chất gây ô nhiễm nhiễm ttừừ pha pha lỏng lỏng tới tới bề bề mặt tế tế bào vi ssinh inh vật vật khuếch tán đối lưu phân tử Di chuy chuyển ển chất chất từ bề bề mặt ngoài tế tế bào bào qua qua màng màng bán bán thấm thấm bằng khuếc khuếchh tá tánn chênh lệch nồng độ chất ngồi tế bào Q trình chuyển chuyển hóa chất tế bào vi vi sinh vật với sản sản sinh lượng lượng trình tổng hợp chất tế bào với hấp thụ lượng Ba giai đoạn có quan hệ chặt chẽ với trình đóng vai trị quan trọng XLNT Nồng độ chất xung quanh tế bào giảm dần Các phần thức ăn từ mơi trường bên ngồi ( NT) lại khuếch tán môi trường chậm trình hấp thụ thơng qua màng tế bào nồng độ chất dinh dưỡng xung quanh tế bào thấp Đốivới sản phẩm tế bào tiết ngược lại lại cao so với nơi xa tế bào Mặc dù hấp thụ hấp phụ giai đoạn cần thiết việc tiêu thụ chất hữu vi sinh vật song có ý nghĩa định việc XLNT Đóng vai trị chủ yếu định q trình diễn bên tế bào vi sinh vật (giai đoạn 3) Tại nồng độ khảo sát trình hấp phụ, acid hóa, metan hóa diễn cân hiệu thu hồi khí biogas cao kết cho thấy nồng độ COD   82 120000mg 12 0mg/l hàm lượng bùn 10 – 15g 15g/l hiệu iệu suất thu hồi khí CH4 0,2 ,244 –  0,26m3/kgCOD Từ kết chạy mơ hình tĩnh ta rút thơng số vận hành cho mơ hình túi  biogas sau: túi biogas biogas chạy nước thải nguyên thủ thủyy hàm lượng bùn cho vào để làm mần vi sinh từ 12 – 15g/l, thời gian lưu nước 24 ngày hiệu khử COD đạt 97% Hiệu suất thu hồi khí CH4 từ 0,2 – 0,25m3/kgCOD, nước thải đầu COD dao động từ 500 – 1000mg/l nước thải tiếp tục qua cơng trình xử lý hữu sẵn có hộ để xử lý triệt để nồng độ ô nhiễm đạt theo quy chuẩn xả thải quy định Trong trường hợp khơng chọn hàm lượng bùn cao hàm lượng bùn cao thể tích bể lớn, cộng với mơ hình túi q trính xáo trộn diễm khơng hồn tồn hàm lượng bùn cao tạo điều kiện thuận lợi cho chất độc hại tích tụ bùn lớn ức chế vi khuẩn sinh khí metan Mặt khác W.J Oosterkamp 2008 xác định có nhiều phương án nâng cao khả thu hồi khí sinh học như: tăng nhiệt độ, tiền xử lý, thêm chất vi lượng, thêm vi khuẩn, enzymevà kể gia tăng thời gian lưu Nghiên cứu chứng minh tăng thời gian lưu nước lên lần (giảm nồng độ) lượng khí sinh học tăng 30-50%   CHƯƠN CH ƯƠNG G 5: 5: KẾT KẾT LUẬN LUẬN,, ĐỀ XUẤT XUẤT VÀ VÀ KIẾN KIẾN NGHỊ NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Thực nghiệm nước thải tinh bột sắn quy mô hộ gia đình Bình Định mơ hình  biogas cho cho kết qu quảả sau - Kết khảo sát nồng độ: 6000mg/l, 12000mg/l, 17000mg/l, 25000mg/l cho thấy xử lý COD khoảng 92 – 97% -  Nước thải sau xử lý có nồng độ NH4+ từ 30 – 60mg/l cho thấy hệ thống xử lý có độ đệm tương đối tốt - Lượng khí sinh học thu cao nồng độ COD 12000mg/l với hiệu xử lý COD 96% thời gian lưu nước 12 ngày, lượng khí CH sinh 0,27 m3CH4/kg COD -  Nồng độ sinh sinh khối túi đạt khoảng 10 – 15gVSS/L 15gVSS/L 5.2 ĐỀ XUẤT Tính tốn kinh tế, đề xuất cơng nghệ: Với mơ hình phương pháp nghiên cứu xử lý nước thải không đạt tiêu chuẩn, QCVN mà tập trung thu CH4 Dựa vào kết nghiên cứu tính tốn kinh tế, đề xuất cơng nghệ nhân rộng kết nghiên cứu vào thực tế Bình Định Hiện hộ làng nghề Hồi Hảo có cộng nghệ lắng  axit hóa  trung hịa  lọc kỵ khí  lọc hiếu khí Các hộ muốn tận dụng lại hệ thống xử lý cũ nên công nghệ xử lý đề xuất sau: Công nghệ xử lý nước thải cho hộ vưới lưu lượng nước thải 10m 3/5 ngày: Bể điều hịa Túi biogas Lọc hiếu khí Tưới  Hình 5.1: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải cho qquy uy mơ hộ gia đình Ho Hồi ài Hảo   84  Nước rửa củ đưa qua bể lắng sau sau đưa vào bể acid tận dụng dụng làm bể điều hịa sau qua túi biogas Nước sau khỏi túi đưa vào hệ thống lọc kỵ khí cũ cuối dùng để tưới cây, phun đường nội  Bảng 5.1: Hiệu Hiệu xử lý lý hệ thốn thốngg qua giai giai đoạn Hạng mục Bể lắng+Điều hịa Túi biogas Lọc hiếu khí Lượng khí thu hồi Hiệu 10% 96% 80 – 90% 0,27m3/kgCOD 22500mg/ 22500mg/ll 900 90 6,1m3  Nồng độ COD COD 5.1 KIẾN NGHỊ Cần tiến hành nghiên cứu nhiều công nghệ túi biogas theo nội dung sau: - Cần nghiên cứu hiệu thu hồi CH4 qua nồng độ khác tận dụng nước thải sau biogas để pha loãng nồng độ đầu vào để đạt hiệu cao giảm thể tích túi nâng hiệu thu hồi khí biogas - Cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng yếu tố khác: pH, nhiệt độ, chất rắn lơ  lửng nước thải ảnh hưởng đến hiệu xử lý mơ hình - Cần đưa ln xác mì vào mơ hình để xem hiệu xử lý tính tốn kinh tế 1kg xác sinh lượng khí kinh tế xác bán cho sở chế biến thức ăn gia súc địa bàn - Khảo sát thành phần VFA để xem xét chuyển hóa chất vi sinh vật nồng độ khác - Bổ sung chất dinh dưỡng tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn phân hủy melanoidin hoạt động tối ưu, tăng hiệu xử lý, giảm chi phí cho q trình xử lý   85 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt  Bùi Xuân Xuân An, B Bùi ùi Cách Cách Tuyến Tuyến Dư Dương ơng Nguyê Nguyênn Khang Khang 1998, 1998, nghiên cứu  phát triển triển túi ủ khí khí đốt bằng chất dẻo cho nông tthôn hôn Việt Nam, Nam, Hội nghị hàng năm vùng Đồng sông Cửu Long, Cà Mau 9/98, khoa học, công nghệ môi trường 9/98 Nguyễ Nguyễnn Lân Lân Dũng, Dũng, Ng Ngôô Kế S Sươn ương g Sản xuất khí đốt Biogas kỹ thuật lên men kỵ khí khí - Nhà xuất Nơng nghiệp, 1996 Nguy Nguyễn ễn M Min inhh Hải Hải,  Nghiên cứu khả thu hồi biogas từ nước thải tinh bột  mì mơ hình kỵ khí , Đại Học Quốc Gia TP HCM Viện Môi Trường Và Tài  Nguyên, 2010 2010 Nguy guyễn Mỹ Mỹ Lin Linh,  Nghiên cứu triển khai công nghệ xử lý nước thải chế biến tinh bột khoai mì phù hợp với làng nghề ấp Trường Lưu, Hòa Thành, Tây Ninh, Ninh , Đại Học Quốc Gia TP HCM Viện Môi Trường Và Tài Nguyên, 2010 Nguy Nguyễn ễn Th Thịị Thanh Thanh Phư Phượn ợng, g, Nghiên  Nghiên cứu mơ hình sinh học lai hợp xử lý nước thải tinh bột khoai mì, Đề cương nghiên cứu sinh, sinh , Đại Học Quốc Gia TP HCM Viện Môi Trường Và Tài Nguyên, 2005 Lương Đứ Đức Phẩm Phẩm Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học Nhà xuất giáo dục Nguy Nguyễn ễn V Văn ăn P Phư hước ớc  Xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp phương   pháp sinh học học Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, 2007  Nhà Trầnxuất Đìn Đìnhhbản Toại, Toại, Nguy Nguyễn Tthuật, hị Vân Vân Hải Hải. Động  Động học các trì trình nh xúc tác tác sinh học học khoa hhọc ọcễnkỹThị thuật , 2005 Tài liliệu Tình hình kinh tế – xã hội tháng đầu năm 2006, UBND huyện Hồi  Nhơn, Bình Bình Định 10.Báo cáo thực trạng sản xuất sở chế biến tinh bột sắn xã Hồi Hảo huyện Hồi Nhơn tỉnh Bình Định 11.Báo cáo sản xuất cho hộ sản xuất tinh bột sắn xã Hoài Hảo huyện Hồi Nhơn tỉnh Bình Định – sở Tài ngun Mơi trường Bình Định 12.Trung tâm đào tạo ngành nước môi trường Sổ tay xử lý nước thải, tập  Nhà xuất bản xây dự dựng, ng, 1999   86 Tiếng Anh Andrew Andrew D Eaton, Eaton, Engene Engene W Rice, Standard Standard Meth Method od for Examinat Examination ion of water  water  and wastewater 2005 Ho Thi Lan Huon Huongg, 2002 002 Utilization of biogas technology for generating  electric electr icity ity and sto storin ringg ora orang nges; es; Int Intern ernati ationa onall Works Workshop hop Resear Research ch and Development on Use of Biodigesters in SE Asia region, http://www.mekarn.org/procbiod/contents.htm Jame ames W pat atte terrso sonn  Industria  Industriall wastewater treatment technolog technologyy, se seco cond nd edition Jose Joseph ph F Mali Malina na,, PhD PhD Fred Freder eric ickk G Pohl Pohlan and, d, PhD PhD  Design of anaerobic  processes for the treatment treatment ooff industr industrial ial and Municipal Municipal wastes Met etccalf alf & Eddy ddy,Waste water Engineering Treatment-Disposal – Reuse Reuse Inc McGraw-Hill, Inc 1991 W Wasle Wasleyy Ecken Eckenfel felder der Jr Jr Ind Indus ustri trial al water water pollut pollutio ionn contr control ol McGraw McGraw-Hi -Hill ll  book Company Company Trang web tham khảo: www.academicjournals.org/SRE www.epa.org.  www.binhdinh.org.vn www.vea.gov.vn www.vietnammauxanh.wordpress.com www.khcnbinhduong.gov.vn   87 PHỤ LỤC Số liệu liệu kết quả nghiê nghiênn cứu trên các mô hình hình Một số hình hình ảnh ảnh mơ hình hình nghiên nghiên cứu Lý lịch trích ngang ... ? ?Nghiên iên cứu cứu   thu hồi khí biogas từ nước thải sản xuất tinh bột sắn sở chế biến tinh bột sắn địa bàn tỉnh Bình Định  Phạm vi nghiê nghiên n cứu: cứu: - Tập trun trungg nghiên nghiên cứu. .. ễm nước nước thải thải chế chế biế biếnn tin tinhh bột sắn hộ sản xuất địa bàn xã Hồi hảo, Hồi Nhơn, Bình Định - Nghiê Nghiênn cứu hiệ hiệuu thu thu hồi hồi biog biogas as từ nnướ ướcc thải thải... xuất  Kết nghiên cứu hiệu thu hồi biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn quy mơ hộ gia đình Bình Định cho thấy, hiệu xử lý cao: Nước thải sau qua túi biogas khử 92% ~ 97 % COD, từ nồng độ