Mục tiêu của đề tài là phân tích hàm lượng photphat và một số hợp chất amoni, nitrat, nitrit trong mẫu nước thải giả lập, mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của hệ thống xử lý nước thải bằng giá thể vi sinh chuyển động; đánh giá được hiệu quả xử lý photphat và một số hợp chất của nitơ trong hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động.
i Lời cam doan Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu tơi, thực hướng dẫn khoa học TS Chu Xuân Quang Các số liệu, kết luận nghiên cứu trình bày luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Học viên xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm vấn đề liên quan đến nội dung đề tài Tác giả luận văn Nguyễn Thị Xuân Thu ii Lời cảm ơn Luận văn hoàn thành Trung tâm Kiểm định - Viện Vật liệu xây dựng - Bộ Xây dựng Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công nghệ - Bộ Khoa học Cơng nghệ Trong q trình nghiên cứu, em nhận nhiều giúp đỡ quý báu thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè gia đình Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới TS Chu Xuân Quang - người thầy tâm huyết hướng dẫn khoa học, truyền cho em tri thức bảo, động viên, giúp đỡ, khích lệ tạo điều kiện tốt để em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Học viện Khoa học công nghệ, Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam; tập thể anh chị em Trung tâm Kiểm định, Viện Vật liệu xây dựng, Bộ Xây dựng Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công nghệ - Bộ Khoa học Công nghệ giúp đỡ em q trình thực nghiệm đóng góp nhiều ý kiến quý báu chuyên môn việc thực hoàn thiện luận văn Dù cố gắng, song thời gian kiến thức đề tài chưa sâu rộng nên luận văn chắn khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong nhận chia sẻ ý kiến đóng góp q báu thầy giáo, giáo, bạn bè đồng nghiệp Một lần em xin chân thành cảm ơn! Tác giả luận văn Nguyễn Thị Xuân Thu iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt BOD Nhu cầu oxy sinh hóa COD Nhu cầu oxy hóa học MBBR Cơng nghệ xử lý nước thải giá thể lơ lửng tầng lưu động (Moving Bed BioReactor) MLSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng bùn lỏng N Chất nitơ NTSH Nước thải sinh hoạt P Chất photpho SS Chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật iv Danh mục bảng Bảng 1.1 Tiêu chuẩn nước thải số loại sở dịch vụ cơng trình công cộng 10 Bảng 1.2 Tải trọng chất thải trung bình ngày tính theo đầu người 11 Bảng 1.3 Phân loại mức độ ô nhiễm theo thành phần hóa học điển hình nước thải sinh hoạt 12 Bảng 3.1 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NH +4 44 Bảng 3.2 Độ hấp thụ quang dung dịch NH 4 0,05 mg/L 45 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NH +4 45 Bảng 3.4 Độ hấp thụ quang dung dịch NH 4 theo tiêu chuẩn SEMWW 4500 C 46 Bảng 3.5 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NO2 46 Bảng 3.6 Độ hấp thụ quang dung dịch NO2 theo TCVN 6178:1996 47 Bảng 3.7 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NO3 48 Bảng 3.8 Độ hấp thụ quang dung dịch NO3 theo TCVN 6180:1996 48 Bảng 3.9 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ NO3 49 Bảng 3.10 Độ hấp thụ quang dung dịch NO3 0,3 mg/L 49 Bảng 3.11 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào nồng độ PO34 50 Bảng 3.12 Độ hấp thụ quang dung dịch PO34 0,02 mg/100 ml 51 Bảng 3.13 Sự phụ thuộc độ hấp thụ quang vào hàm lượng nguyên tố P 51 Bảng 3.14 Độ hấp thụ quang dung dịch có hàm lượng P 1,0 mg/L 52 Bảng 3.15 Thông số đánh giá độ thu hồi mẫu 53 Bảng 3.16 Phương pháp phân tích theo TCVN 6179-1:1996 SEMWW4500 C 58 v Bảng 3.17 Phương pháp phân tích theo TCVN 6180-1:1996 SEMWW4500 B 58 Bảng 3.18 Phương pháp phân tích theo TCVN 6202:2008 SEMWW4500-P 59 Bảng 3.19 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu xử lý nitơ 61 Bảng 3.20 Đánh giá hiệu xử lý N hệ thống 62 Bảng 3.21 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu xử lý P 62 Bảng 3.22 Thông số chất ô nhiễm nước thải giả lập 65 Bảng 3.23 Hàm lượng nitrat, nitrit đầu vào đầu 70 vi Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước công nghệ MBBR Hình 1.2 Mơ hình cơng nghệ MBBR dạng hiếu khí thiếu khí Hình 1.3 Lớp biofilm dính bám bề mặt giá thể Hình 3.1 Đường chuẩn xác định NH 4 theo TCVN 6179-1: 1996 44 Hình 3.2 Đường chuẩn xác định NH 4 theo tiêu chuẩn SEMWW4500 C 45 Hình 3.3 Đường chuẩn xác định NO2 theo TCVN 6178:1996 47 Hình 3.4 Đường chuẩn xác định NO3 theo tiêu chuẩn TCVN 6180:1996 48 Hình 3.5 Đường chuẩn xác định NO3 theo tiêu chuẩn SEMWW 4500 B 49 Hình 3.6 Đường chuẩn xác định hàm lượng Photphat theo TCVN 6202:2008 50 Hình 3.7 Đường chuẩn xác định Photphat theo tiêu chuẩn SMEWW 4500 - P 52 Hình 3.8 Hình ảnh bùn hoạt tính bám giá thể vi sinh 63 Hình 3.9 Sự phát triển bùn hoạt tính 64 Hình 3.10 Hiệu xử lý photphat 66 Hình 3.11 Hiệu xử lý amoni 67 Hình 3.12 Hiệu xử lý nitrat nitrit 67 Hình 3.13 Hiệu xử lý photpho nước thải thực tế 68 Hình 3.14 Hiệu xử lý amoni nước thải thực tế 69 vii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ MBBR TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1.1 Sơ đồ mơ hình xử lý cơng nghệ MBBR 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình xử lý cơng nghệ MBBR 1.1.3 Ưu, nhược điểm công nghệ MBBR 1.2 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.2.1 Nguồn gốc nước thải sinh hoạt 1.2.2 Đặc tính nước thải sinh hoạt 10 1.2.3 Tác động nước thải sinh hoạt đến môi trường sức khỏe người 13 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC THẢI 14 1.3.1 Các phương pháp xác định nồng độ Photphat 14 1.3.2 Các phương pháp xác định nồng độ amoni 15 1.3.3 Các phương pháp xác định nồng độ nitrat 18 1.3.4 Các phương pháp xác định nồng độ nitrit 21 1.4 NGUYÊN TẮC XÁC ĐỊNH GIỚI HẠN PHÁT HIỆN VÀ GIỚI HẠN ĐỊNH LƯỢNG 23 1.5 ĐÁNH GIÁ ĐỘ ĐÚNG CỦA PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NH 4 NO2 NO3 PO34 THÔNG QUA HIỆU SUẤT THU HỒI 25 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM 31 2.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 31 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 viii 2.2.1 Phương pháp lấy mẫu 32 2.2.2 Phương pháp bảo quản mẫu 32 2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu 33 2.3 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ 33 2.4 PHƯƠNG PHÁP TRẮC QUANG XÁC ĐỊNH NH4+ BẰNG THUỐC THỬ THYMOL - TCVN 6179-1 : 1996 34 2.4.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 34 2.4.2 Yếu tố ảnh hưởng 35 2.4.3 Quy trình phân tích 35 2.5 XÁC ĐỊNH AMONIAC (NH4+) TRONG NƯỚC– PHƯƠNG PHÁP LÊN MÀU TRỰC TIẾP VỚI THUỐC THỬ NESSLER 35 2.5.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 35 2.5.2 Yếu tố ảnh hưởng 36 2.5.3 Quy trình phân tích 36 2.6 XÁC ĐỊNH NITRIT - PHƯƠNG PHÁP ĐO MÀU VỚI THUỐC THỬ GRIESS 36 2.6.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 36 2.6.2 Yếu tố ảnh hưởng 37 2.6.3 Quy trình phân tích 37 2.7 XÁC ĐỊNH NITRAT TRONG NƯỚC – PHƯƠNG PHÁP ĐO MÀU VỚI THUỐC THỬ AXIT SUNFOSALIXYLIC 37 2.7.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 37 2.7.2 Yếu tố ảnh hưởng 38 2.7.3 Quy trình phân tích 38 2.8 XÁC ĐỊNH NITRAT TRONG NƯỚC - PHƯƠNG PHÁP ĐO QUANG PHỔ TIA UV VÀ DẪN XUẤT THỨ HAI 39 ix 2.8.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 39 2.8.2 Yếu tố ảnh hưởng 39 2.8.3 Quy trình phân tích 39 2.9 XÁC ĐỊNH PHOTPHAT (PO43-) TRONG NƯỚC - PHƯƠNG PHÁP XANH MOLYBDEN 40 2.9.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 40 2.9.2 Yếu tố ảnh hưởng 41 2.9.3 Quy trình phân tích 41 2.10 XÁC ĐỊNH PHOTPHAT (PO43-) TRONG NƯỚC - PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ HẤP THỤ PHÂN TỬ AXIT VANADOMOLYBDO PHOSPHORIC 41 2.10.1 Chuẩn bị hóa chất, thuốc thử 41 2.10.2 Yếu tố ảnh hưởng 42 2.10.3 Quy trình phân tích 42 2.11 ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH ĐẾN HIỆU SUẤT XỬ LÝ 42 2.11.1 Khảo sát q trình phát triển bùn hoạt tính 43 2.11.2 Khảo sát thời gian sục khí 43 2.11.3 Đánh giá hiệu xử lý hệ MBBR 43 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ SỬ DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 44 3.1.1 Xây dựng đường chuẩn, tính toán LOD, LOQ phương pháp xác định NH 4 , NO2 , NO3 , PO34 44 3.1.2 Đánh giá độ phương pháp xác định NH 4 NO2 NO3 PO34 thông qua hiệu suất thu hồi 52 x 3.1.3 So sánh hai phương pháp đánh giá độ xác 57 3.2 PHÂN TÍCH MẪU THỰC TẾ 60 3.2.1 Lựa chọn phương pháp phân tích 60 3.2.2 Kết phân tích mẫu thực tế 61 3.3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH 63 3.3.1 Q trình phát triển bùn hoạt tính 63 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu suất xử lý 64 3.3.3 Đánh giá hiệu xử lý hệ MBBR 68 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 4.1 KẾT LUẬN 71 4.2 KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 63 3.3 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH 3.3.1 Quá trình phát triển bùn hoạt tính Q trình ni cấy bùn hoạt tính giá thể vi sinh thực thời gian 100 ngày Hình ảnh bùn hoạt tính bám giá thể vi sinh thể Hình 3.8 Hình 3.8 Hình ảnh bùn hoạt tính bám giá thể vi sinh Chú thích: - (1) Hình ảnh giá thể vi sinh ban đầu - (2); (3); (4); (5); (6); (7): Hình ảnh giá thể vi sinh sau ngày, 25 ngày, 50 ngày, 65 ngày, 80 ngày, 100 ngày nuôi cấy Nhận thấy, sau ngày có tượng VSV bám giá thể, chủ yếu bề mặt phía rãnh giá thể đệm vi sinh Tới ngày 25 trình thử nghiệm, VSV bám giá thể vi sinh với mật độ dày đặc (hình 3.1), nhiên, khoảng thời gian tập trung rãnh giá thể Tới ngày thứ 50, VSV hình thành lớp màng vi sinh giá thể, VSV bám đồng bề mặt giá thể đệm vi sinh Từ ngày thứ 50 tới ngày thứ 65, VSV phát triển dày đặc giá thể, hình thành lớp xốp, có chiều dày nhìn thấy Đây giai đoạn VSV phát triển 64 mạnh Từ ngày 80 tới ngày thứ 100, VSV tiếp tục sinh trưởng phát triển giá thể, nhiên VSV phát triển chậm hơn, hàm lượng bùn hoạt tính quan sát giá thể khơng có khác biệt nhiều Hàm lượng bùn hoạt tính bám giá thể đệm vi sinh thể Hình 3.9 Giá thể vi sinh sử dụng q trình ni cấy loại giá thể biến tính bề mặt nhằm tăng hiệu q trình VSV bám dính 2500 MLSS (mg/L) 2000 1500 1000 500 0 20 40 60 Thời gian (ngày) 80 100 Hình 3.9 Sự phát triển bùn hoạt tính Sau 100 ngày ni cấy bùn hoạt tính giá thể vi sinh, kết cho thấy, hàm lượng VSV bám giá thể vi sinh 0,1228 gMLSS/g vật liệu (tương đương với hàm lượng MLSS 2200 mg/L) Trong khoảng thời gian từ ngày thứ tới ngày thứ 50, tốc độ tăng trưởng VSV chậm, hàm lượng bùn hoạt tính bể đạt 560 mg/L Từ ngày 50 tới ngày thứ 100, hàm lượng bùn hoạt tính tăng từ 560 lên 2200 mg/L, tốc độ VSV bám dính giá thể vi sinh cao khoảng thời gian từ ngày 60 tới ngày thứ 85 trình thử nghiệm 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu suất xử lý Bể phản ứng MBBR với hàm lượng bùn hoạt tính bể 2200 mg/L Thí nghiệm sử dụng nước thải nhân tạo (giả lập) pha giả lập phịng thí nghiệm, có tính chất tương tự nước thải thực tế Ưu điểm nước thải nhân tạo cố định hàm lượng chất 65 nhiễm đầu vào, không bị biến động mạnh giống nước thải thực tế, đánh giá hiệu xử lý dễ dàng (hình 3.2) Thí nghiệm thực với thời gian sục khí kéo dài 24 sau ngừng sục khí, để nước lắng Các khoảng thời gian sau sục khí giờ, giờ, giờ, 24 giờ, tiến hành lấy mẫu để phân tích tiêu photphat, amoni, nitrat, nitrit Từ xác định thời gian bể xử lý chất ô nhiễm đạt yêu cầu đặt Đặc trưng nguồn NTSH sử dụng trình nghiên cứu thể Bảng 3.22: Bảng 3.22 Thông số chất ô nhiễm nước thải giả lập STT Các tiêu Đơn vị Thông số đầu vào QCVN 14:2008/BTNMT- B 5-9 pH COD mg/L 420 - N(NH4 ) mg N/L 50 10 P(PO34 ) mg P/L 20 10 NO3 mg/L 0,1 50 NO2 mg/L 0,1 - 3.2.2.1 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu xử lý photphat Hiệu xử lý photphat theo thời gian thể hình 3.10 66 25 90 80 20 PO43- (mg/L) 60 15 50 40 10 30 Hiệu suất (%) 70 20 10 0 Thời gian (giờ) 24 Sau lắng Hình 3.10 Hiệu xử lý photphat Dựa vào đồ thị hình 3.10 nhận thấy, hàm lượng photphat bể phản ứng giảm dần theo thời gian Hàm lượng photphat ban đầu 20,31 mg/L, sau hai phản ứng giảm xuống 17,62 mg/L Sau khoảng thời gian sục khí, hàm lượng photphat 9,5 mg/L, hiệu suất xử lý đạt 53,02% giá trị photphat nhỏ 10 mg/L, đạt yêu cầu đầu theo TCVN 14:2008/BTNMT- cột B Sau 24 giờ, sau lắng hàm lượng photphat tiếp tục giảm xuống 4,2; 4,1 mg/L, hiệu suất xử lý tăng lên 79,31; 79,8% Như vậy, thấy rằng, tăng thời gian phản ứng, lượng photho tích lũy VSV ngày tăng, hàm lượng photpho nước thải giảm đi, làm tăng hiệu xử lý photpho Với thời gian phản ứng giờ, hàm lượng photpho nước thải đầu đạt tiêu chuẩn đầu 3.3.2.2 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu xử lý số hợp chất nitơ a Đánh giá hiệu xử lý amoni 67 120 50 100 40 80 Hiệu suất (%) NH4+ (mg/L) 60 30 60 20 40 10 20 0 24 Thời gian (giờ) Sau lắng Hình 3.11 Hiệu xử lý amoni Hàm lượng amoni ban đầu nước thải có giá trị 50,1 mg/L Sau sục khí, hàm lượng amoni bể cịn 10 mg/L, đạt tiêu chuẩn đầu Hàm lượng amoni tiếp tục giảm sau tới 24 sục khí Hiệu suất xử lý amoni cao, có giá trị 80,02% sau giờ; sau 24 tăng lên 94,49% Sau lắng giờ, hàm lượng amoni không khác nhiều, gần khơng giảm so với 24 sục khí b Đánh giá hiệu xử lý nitrat, nitrit Nitrat Nồng độ (mg/L) 50 Nitrit 40 30 20 10 0 Thời gian (giờ) 24 Sau lắng Hình 3.12 Hiệu xử lý nitrat nitrit Quá trình oxi hóa amoni thành nitrat làm giảm hàm lượng amoni nước thải đồng thời làm tăng hàm lượng nitrat, nitrit nước thải Hàm lượng nitrat, nitrit ban đầu khơng có nước thải khoảng 0,1 mg/L Dựa vào đồ thị hình 3.5 thấy, lượng amoni bị oxi hóa chủ yếu tạo thành nitrat oxi hóa thành nitrit Sau 24 sục khí, hàm 68 lượng nitrat, nitrit nước thải 45,2; 3,35 mg/L Sau trình lắng, diễn q trình thiếu khí khử nitrat nitrit tạo thành N2, trình xử lý nitơ nước thải hoàn thành Sau lắng, hàm lượng nitrat giảm từ 45,2 xuống 8,5 mg/L, nitrit từ 3,35 xuống 0,54 mg/L Như vậy, với thời gian lắng giờ, hàm lượng nitrat, nitrit khử hiệu Nhận xét chung: Như thấy, hệ MBBR xử lý NTSH nhân tạo mang lại hiệu xử lý cao Sau phản ứng hàm lượng photpho nhỏ 10 mg/L đạt tiêu chuẩn đầu ra, sau hàm lượng amoni đạt tiêu chuẩn Như vậy, thấy, thời gian lưu thích hợp để xử lý hiệu photpho nitơ 3.3.3 Đánh giá hiệu xử lý hệ MBBR Tiến hành thí nghiệm với thời gian sục khí nước thải thực tế Đặc trưng nước thải thực tế tương tự nước thải nhân tạo Tuy nhiên, nước thải thực tế dao động khoảng rộng Cụ thể hàm lượng amoni dao động từ 28 - 40 mg/L, hàm lượng photphat 12 - 18 mg/L Thí nghiệm tiến hành khoảng thời gian 30 ngày 3.3.3.1 Hiệu xử lý photpho HPO4 HPO4 HPO4 100 80 15 60 10 40 Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/L) 20 20 0 10 15 20 Thời gian (ngày) 25 30 Hình 3.13 Hiệu xử lý photpho nước thải thực tế Dựa vào đồ thị hình 3.13 kết phân tích, nhận thấy khoảng thời gian đầu trình vận hành, VSV giai đoạn thích nghi với mơi trường mới, hiệu xử lý 15 ngày đầu chưa cao, hàm lượng photphat đầu đạt tiêu chuẩn cho phép, hiệu suất xử lý 69 thấp từ 34,92 - 46,81% Tới ngày thứ 20, hiệu xử lý photpho tăng, hàm lượng photpho đầu đạt giá trị 3,48 mg/L Tới ngày thứ 25 30, hiệu xử lý photpho ổn định giá trị photpho đầu 2,32; 2,61; hiệu suất xử lý photphat đạt 82,81 - 84,18% 3.3.3.2 Hiệu xử lý số hợp chất nitơ HNH4 HNH4 45 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 40 Nồng độ (mg/L) 35 30 25 20 15 10 5 10 15 20 Thời gian (ngày) 25 Hiệu suất (%) HNH4 30 Hình 3.14 Hiệu xử lý amoni nước thải thực tế Tương tự với trình xử lý photphat, giai đoạn đầu trình xử lý, VSV thích nghi với mơi trường nên hiệu xử lý chưa cao, hàm lượng amoni đầu chưa đạt tiêu chuẩn Tới ngày thứ 15, hàm lượng amoni đầu có giá trị 11,2 mg/L Khi VSV thích nghi với mơi trường, hiệu xử lý cao ổn định Ngày thứ 20, hàm lượng amoni đầu 5,4 mg/L Hiệu xử lý amoni lớn 85% Như sau 20 ngày, hiệu suất xử lý amoni cao, hàm lượng amoni đầu đạt QCVN 14:2008/BTNMT, cột B Một đặc điểm phương pháp sinh học hiếu khí bám dính chịu tải lượng ô nhiễm biến động mạnh, hàm lượng amoni bể biến động mạnh từ 28 - 40 mg/L, nhiên hệ xử lý amoni hiệu quả, đảm bảo chất lượng nước đầu 3.3.3.3 Hiệu xử lý nitrat, nitrit Giá trị đầu vào đầu hàm lượng nitrat, nitrit thể Bảng 3.23 70 Bảng 3.23 Hàm lượng nitrat, nitrit đầu vào đầu Nitrat vào Nitrat Nitrit vào Nitrit (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 0,1 12,5 0,02 2,1 10 0,05 10,3 0,04 2,15 15 0,07 8,5 0,03 2,01 20 0,12 5,4 0,1 1,15 25 0,11 5,2 0,11 1,1 30 0,1 5,1 0,08 1,08 STT Ngày Hàm lượng nitrat, nitrit đầu vào nước thải tương đối thấp, hàm lượng nitrat khoảng 0,05 - 0,12 mg/L, hàm lượng nitrit dao động từ 0,02 - 0,11 mg/L Như vậy, hàm lượng nitrat nước đầu chủ yếu trình oxi hóa amoni thành nitrat, hàm lượng nitrat cịn lại nitrat chưa bị khử khí N2 giai đoạn thiếu khí Hàm lượng nitrat đầu 15 ngày đầu tương đối cao, trình khử từ nitrat khí nitơ chưa đạt hiệu quả, từ ngày thứ 20 trở đi, hàm lượng nitrat đầu ổn định khoảng từ 5,1 - 5,4 mg/L Hàm lượng nitrit nước thải đầu thấp khoảng từ 1,08 - 2,15 mg/L, đạt tiêu chuẩn đầu Nhận xét chung: Qua trình thực nghiệm cho thấy, xử lý photpho số hợp chất nitơ NTSH công nghệ MBBR đạt hiệu xử lý cao Trong trình xử lý, VSV cần khoảng thời gian thích nghi với nguồn NTSH, sau giai đoạn thích nghi, VSV phát triển hoạt động tốt, xử lý hiệu chất ô nhiễm Mặc dù hàm lượng nitơ photpho NTSH thực tế dao động mạnh trình lấy mẫu, hệ thống xử lý hiệu quả, chất lượng nước đầu đảm bảo chất lượng theo tiêu chuẩn hành 71 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 KẾT LUẬN Qua trình xác nhận giá trị sử dụng phương pháp phân tích theo quy trình phân tích tiêu chuẩn ngồi nước cho thấy thơng số phân tích theo tiêu chuẩn có độ xác Nhưng hệ thống MBBR với khả xử lí nước thải có hiệu suất cao nên hàm lượng chất nước thải đầu vào đầu hệ thống có nhiều khác biệt Vì vậy, q trình phân tích mẫu nước ln cần lựa chọn phương pháp phân tích cho phù hợp với hàm lượng chất có mẫu Qua q trình khảo sát nhóm đề tài đề xuất lựa chọn phương pháp sau: - Phương pháp so màu thuốc thử thylmo để xác định hàm lượng amoni nước thải đầu vào - Phương pháp lên màu trực tiếp với thuốc thử Nessler để xác định hàm lượng amoni nước thải đầu - Phương pháp tiêu chuẩn TCVN 6178 :1996 để phân tích hàm lượng nitrit - Phương pháp đo quang phổ tia UV dẫn xuất thứ hai - Tiêu chuẩn SMEWW 4500 NO3- B để xác định hàm lượng nitrat nước thải đầu vào - Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử dùng axit sunfosalixylic TCVN 6180:1996 để xác định hàm lượng nitrat mẫu nước thải đầu - Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat – TCVN 6202:2008 phù hợp với việc xác định hàm lượng phot phat nước thải đầu - Phương pháp đo phổ hấp thụ phân tử với axit Vanadomolybdo phosphoric - Tiêu chuẩn SMEWW 4500 –P C thích hợp để xác định hàm lượng phot phat nước thải đầu vào Qua kết phân tích thực nghiệm cho thấy, hiệu xử lý photphat số hợp chất nitơ amoni, nitrat, nitrit công nghệ MBBR đạt hiệu xử lý cao, đáp ứng yêu cầu đầu theo cột B, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT Cụ 72 thể, sau 30 ngày trình xử lý, hiệu xử lý photphat ổn định hàm lượng photphat đầu 2,61mg/L; hiệu suất xử lý photphat đạt 84,18% Đối với hợp chất nitơ, hàm lượng amoni (NH4+), nitrat (NO3-), nitrit (NO2-) đầu 5,4; 5,1; 1,08 mg/L đạt yêu cầu đầu Công nghệ MBBR đánh giá công nghệ xử lý nước thải tiên tiến Với nước thải sinh hoạt, sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột B, theo QCVN14: 2008/BTNMT Công nghệ MBBR hệ thống nhỏ gọn, việc ghép module nhỏ thành khối lớn nhằm tăng hay giảm công suất, tăng hiệu xử lý thực dễ dàng, điều tương đương với khả thích nghi điều kiện có mức độ dao động lưu lượng lớn Xét khía cạnh kinh tế, đầu tư vào công nghệ MBBR kế hoạch hợp lý, bước triển khai theo đợt xây dựng, theo quy mô giai đoạn Do nhỏ gọn nên cụm xử lý dùng MBBR đặt đâu tầng hầm tịa nhà, góc nhỏ khu thị, nhiều nghiên cứu khác cho thấy MBBR khơng có mùi, loại bỏ vi khuẩn đảm bảo u cầu trước xả bên ngồi mơi trường Cịn nhìn nhận góc độ mơi trường, MBBR công nghệ thân thiện với môi trường, đem lại hiệu xã hội to lớn Không trả lại mơi trường nguồn nước chất lượng cao, khơng cịn độc hại hay mầm bệnh từ vi khuẩn, virus, giảm tượng mùi phát tán môi trường khơng khí MBBR phù hợp với cụm xử lý phân tán nhỏ gọn khơng chiếm nhiều diện tích, quản lý vận hành dễ dàng, quản lý thành cụm Chính ưu điểm này, MBBR ứng dụng nhiều nước giới 4.2 KIẾN NGHỊ Công nghệ MBBR ứng dụng xử lý nước thải với giá thể vi sinh từ nhựa nhiệt dẻo có khả mở rộng ứng dụng từ quy mơ phịng thí nghiệm tới sở từ quy mơ nhỏ tới lớn Chính vậy, tiếp tục có đầu tư kinh phí tiến tới hồn thiện cơng nghệ cách đồng đưa vào ứng dụng thực tế mức độ cao 73 Nước thải sau xử lý công nghệ MBBR có chất lượng tốt, khơng cịn cặn lắng, vi khuẩn gây bệnh khuyến khích tái sử dụng thải cho mục đích cơng cộng để tăng lợi ích hiệu đầu tư Công nghệ MBBR dù áp dụng nhiều nước giới cần có nhiều nghiên cứu điều kiện Việt Nam để công nghệ MBBR phát huy tối đa hiệu xử lý 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Borkar R.P, Gulhane M.L , and Kotangale A.J (2013) Moving Bed Biofilm Reactor – A New Perspective in Wastewater Treatment IOSR Journal Of Environmental Science, Toxicology And Food Technology (IOSR-JESTFT) (6): 15-21 Ankit B Pinjarkar, Rushikesh D Jagtap, Chaitanya K Solanke, Hitesh H Mehta (2017), The Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology 4(3): 63 – 66 Ødegaard H (2006) Innovations in wastewater treatment: the moving bed biofilm process Water Sci Technol 53: 17-33 Pal Shailesh R , Dr Dipak S Vyas , Arti N Pamnani (2016) Study the efficiency of moving bed bio-film reactor (mbbr) for dairy wastewater treatment IJARIIE-ISSN(O)-2395-4396: 899 – 905 Jamal Ali Kawan, Hassimi Abu Hasan, Fatihah Suja`, (2016) Othman Jaafar, Rakmi Abd-Rahman, A review on sewage treatment and polishing using moving bed bioreactor, Journal of Engineering Science and Technology, 11(8), 1098-1120 Pal Shailesh R , Dr Dipak S Vyas , Arti N Pamnani (2016) Study the efficiency of moving bed bio-film reactor (mbbr) for dairy wastewater treatment IJARIIE-ISSN(O)-2395-4396: 899 – 905 J J Marques, R R Souza, C S Souza1 and I C C Rocha (2008), Attached biomass growth and substrate utilization rate in a moving bed biofilm reactor, Brazilian Journal of Chemical Engineering, 665 – 670 Nguyễn Hoàng Như (2012), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR để xử lý nước thải sản xuất bia, Luận văn Thạc s , trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Majid Kermani, Bijan Bina, Hossein Movahedian, Mohammad Mehdi Amin, Mahnaz Nikaeen (2009) Biological phosphorus and nitrogen 75 removal from wastewater using moving bed biofilm process Iranian Journal of biotechnology (1): 19 – 27 10 Wang XJ, Xia SQ, Chen L, Zhao JF, Renault NJ, Chovelon JM (2006) Nutrients removal from municipal wastewater by chemical precipitation in a moving bed biofilm reactor Process Biochem 41: 824-828 11 Hooshyari B, Azimi A, Mehrdadi N (2009) Kinetic analysis of enhanced biological phosphorus removal in a hybrid integrated fixed film activated sludge process Int J Environ Sci Tech 6: 149-158 12 Chen S, Sun D, Chung JS (2008), Simultaneous removal of COD and ammonium from landfill leachate using an anaerobic–aerobic moving bed biofilm reactor system Waste Manage 28:339-346 13 Aygun, A., Nas, B., Berktay, A., (2008), Influence of high organic loading rates on COD removal and sludge production in moving bed biofilm reactor Environ Eng Sci 25, 1311–1316 14 Shore, J.L., M’Coy, W.S., Gunsch, C.K., Deshusses, M.A., (2012), Application of a moving bed biofilm reactor for tertiary ammonia treatment in high temperature industrial wastewater Bioresour Technol 112, 51–60 15 Zhang, S., Wang, Y., He, W., Wu, M., Xing, M., Yang, J., Gao, N., Yin, D., (2013), Responses of biofilm characteristics to variations in temperature and NH+-N loading in a moving-bed biofilm reactor treating micro-polluted raw water Bioresour Technol 131, 365–373 16 Zhuang, H., Han, H., Jia, S., Zhao, Q., Hou, B., (2014), Advanced treatment of biologically pretreated coal gasification wastewater using a novel anoxic moving bed biofilm reactor (ANMBBR)–biological aerated filter (BAF) system Bioresour Technol 157, 223–230 17 Rafiei, B., Naeimpoor, F., Mohammadi, T., (2014), Bio-film and bioentrapped hybrid membrane bioreactors in wastewater treatment: comparison of membrane fouling and removal efficiency Desalination 337, 16–22 76 18 Đồng Kim Loan, Trần Hồng Côn, Phạm Ngọc Hồ (2007), Quan trắc phân tích mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà nội 19 Nguyễn Văn Ri, Tạ Thị Thảo (2013), Thực Tập Hóa phân tích- Phần 1: Các phương pháp phân tích hóa học, Khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 20 Tiêu chuẩn quốc gia (2008) Vi-TCVN6202-2008, Chất lượng nước -xác định photpho - phương pháp đo phổ dùng Amoni molipdat 21 SMEWW 4500-P.C:2017, Vanadomolybdophosphoric Acid Colorimetric Method 22 Trần Thị Lý (2010), Xác định nitrat, nitrit số mẫu nước mặt nước ngầm xung quanh khu vực nhà máy đạm Bắc Giang phương pháp trắc quan phương pháp phân tích dịng chảy, luận văn thạc sỹ Hóa học - Đại học Sư phạm Thái Nguyên 23 Tiêu chuẩn quốc gia (1996) Vi-TCVN6179-1:1996, Xác định amoni phương pháp trắc phổ thao tác tay 24 Trần Tứ Hiếu (2003), Phân tích trắc quang, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 25 Trần Tứ Hiếu (2000), Hóa học phân tích, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội 26 Zanardi E, Dazzi G, Madarena G, Chizzolini R (2002), Comparative study on nitrite and nitrate ions determination, Ann.Fac.Medic.Vet.di Parma, vol XXII, p.79-86 27 Timmer-TenHoor(1974), Sulfide interaction on colorimetric nitrite determination, Marine Chemistry vol (2), p 149-151 28 S.Marten, J Harms, Wissenschaftliche Geratebau Dr Ing.H Knauer GmbH (2000), Determination of nitrite and nitrate in fruit juies by UV detection, KNAUER - ASI - Advanced Scientific Instruments 77 29 Norwitz, P N Keliher (1984), Spectrophotometric determination of nitrite with composite reagents containing sulphanilamide, sulphanilic acid or 4-nitroaniline as the diozotisable aromatic amine and N-(1naphthyl) ethylene diamine as coupling agent, Analyst, Vol 109, pp 1281-1286 30 Adnan Aydın, Ozgen Ercan, Sulin Tascioglu (2005), A novel method for the spectrophotometric determination of nitrite in water, Talanta 66 1181-1186 31 Fostr Dee Snell and Leslie S Ettre (1972), Encyclopedia of industrial chemiscal analysic, Vol 16, Interscience Publishers 32 Rafiei, B., Naeimpoor, F., Mohammadi, T., (2014), Bio-film and bioentrapped hybrid membrane bioreactors in wastewater treatment: comparison of membrane fouling and removal efficiency, Desalination 337, 16-22 33 SMEWW 4500-NO2-.B:2017, Colorimetric Method 34 SMEWW 4500-NO3-.B:2017, Ultraviolet Spectrophotometric Screening Method ... mẫu nước thải giả lập, mẫu nước thải đầu vào đầu hệ thống xử lý nước thải giá thể vi sinh chuyển động Đánh giá hiệu xử lý photphat số hợp chất nitơ hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển. .. chuyển động Đối tượng nghiên cứu Hàm lượng photphat số hợp chất nitơ mẫu nước thải hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động (MBBR) Phạm vi nghiên cứu Đánh giá hiệu xử lý photphat số hợp. .. photphat số hợp chất nitơ hệ xử lý nước thải sử dụng giá thể vi sinh chuyển động Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Thử nghiệm đánh giá hiệu sử dụng giá thể vi sinh chế tạo hệ xử lý nước thải quy mơ