Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn cacbon trong nước thải lên hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng bằng quá trình sinh học mẻ

KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG KHOA AN GIANG, THÁNG 06 NĂM 2014 KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG AN GIANG, THÁNG 06 NĂM 2014 Đề tài nghiên cứu khoa học “Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn Carbon nước thải lên hiệu xử lý chất dinh dưỡng trình sinh học mẻ”, tác giả Nguyễn Thanh Hùng, công tác Khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Môi trƣờng thực Tác giả báo cáo kết nghiên cứu đƣợc Hội đồng Khoa học Đào tạo Khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Môi trƣờng thông qua ngày 11 tháng năm 2014 Thư ký Ngô Thị Xuân Mai Phản biện Phản biện ThS Trần Thị Hồng Ngọc ThS Lê Thị Cẩm Chi Chủ tịch Hội đồng ThS Trương Đăng Quang i LỜI CẢM ƠN Tác giả Đề tài xin chân thành cảm ơn Hội đồng Khoa học Đào tạo Trƣờng Đại học An Giang, Hội đồng Khoa học Đào tạo Khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Môi trƣờng có góp ý có giá trị mặt khoa học cho Đề tài Cám ơn Trƣờng Đại học An Giang cấp kinh phí để thực Đề tài Cám ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật – Công nghệ - Mơi trƣờng, Ban Quản lý Khu thí nghiệm Trung tâm trƣờng tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành đề tài An Giang, ngày 16 tháng năm 2014 Người thực Nguyễn Thanh Hùng ii TÓM TẮT Nghiên cứu đƣợc thực mơ hình xử lý dạng mẻ (SBR), thể tích bể 12 lít Nghiên cứu hiệu xử lý COD, N-NH4+, N- NO3-, P-PO43- mơ hình phịng thí nghiệm với nƣớc thải nhân tạo có nguồn carbon từ glucose, acetate 50%glucose + 50% acetate SBR nghiên cứu chu kỳ hoạt động qua q trình kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí, thiếu khí hiếu khí với thời gian tƣơng ứng 2/ 1,5/ 4,5/ 1/ 1,5 Hàm lƣợng MLSS, tuổi bùn điều kiện nghiên cứu đƣợc kiểm soát 3200 mg/l, 10 ngày Kết nghiên cứu cho thấy với nƣớc thải có nguồn carbon từ glucose, hiệu suất xử lý thành phần chất ô nhiễm nƣớc thải nhƣ COD, N-NH4+, N- NO3-, P-PO43- tƣơng ứng 93,4%, 71,75%, 56,9%, 57,81% Nƣớc thải có nguồn carbon từ acetate hiệu suất xử lý tƣơng ứng 88,67%, 74,48%, 52,58%, 55,91 Nguồn carbon nƣớc thải từ 50% glucose + 50% acetate hiệu suất xử lý tƣơng ứng 96,6%, 73,22%, 69,83%, 71,50% Hiệu suất xử lý N-NH4+ nƣớc thải không phụ thuộc vào nguồn carbon nƣớc thải Ngƣợc lại hiệu suất xử lý COD, P-PO43- thay đổi nguồn carbon nƣớc thải khác Từ khóa: Nguồn carbon, chất dinh dưỡng, chất nhiễm, hiếu khí, kỵ khí, thiếu khí ABSTRACT The study was runned on sequencing batch reactor (SBR) operation, 12 liter tank volume Research effectively handle COD, N-NH4 +, N-NO3-, P-PO43- on laboratory models from synthetic wastewater by using diffirent carbon source: glucose, acetate and 50% glucose + 50% acetate SBR cycle studies in the works through the process of anaerobic, anoxic, aerobic, anoxic and aerobic corresponding time / 1.5 / 4.5 / / 1.5 hours MLSS concentration, sludge age in conditions controlled study 3200 mg / l, 10 days The study results showed that the removal efficiencies from the carbon source glucose, processor performance components in wastewater pollutants COD, N-NH4 +, N-NO3-, P-PO43- were 93.4 %, 71.75%, 56.9%, 57.81%, respectively Wastewater from acetate carbon source processor performance were 88.67%, 74.48%, 52.58%, 55.91, respectively Carbon source in wastewater from 50% glucose + 50% acetate processor performance were 96.6%, 73.22%, 69.83%, 71.50%, respectively N-NH4 + removal efficiences in the wastewater is not dependent on the carbon Conversely, COD, P-PO43- removal efficiencies change as carbon source in wastewater different Key word: Carbon resource, nutrient, pollutants, aerobic, anaerobic, anoxic iii LỜI CAM KẾT Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu cơng trình nghiên cứu có xuất xứ rõ ràng Những kết luận khoa học cơng trình nghiên cứu chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác An Giang, ngày 16 tháng năm 2014 Người thực Nguyễn Thanh Hùng iv MỤC LỤC Trang Chƣơng 1: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu 1.3.2 Đối tƣợng nghiên cứu 1.4 Thời gian nghiên cứu 1.5 Nội dung nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa đề tài 1.6.1 Tính khoa học đề tài 1.6.2 Tính thực tiễn đề tài Chƣơng 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan công nghệ SBR 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Nguyên tắc trình 2.1.3 Quá trình ứng dụng SBR 2.1.3.1 Xử lý BOD 2.1.3.2 Xử lý Nitơ 2.1.4 Các ứng dụng xử lý nƣớc thải sinh hoạt đô thị 2.1.5 Ứng dụng công nghiệp 2.2 Trạng thái tồn nitơ nƣớc thải 2.3 Các trình sinh học diễn bể SBR 10 2.3.1 Q trình phân hủy hiếu khí chất đầu vào nitrat hóa 10 2.3.2 Q trình khử nitrat hóa (denitritfication) bể 11 2.4 Một số nghiên cứu xử lý nitơ nƣớc thải 12 2.4.1 Quá trình Biological Membrane-Bioreactor (MBR-SBR) 12 2.4.2 Quá trình màng sinh học SBR 12 2.4.3 Quá trình trao đổi ion-SBR 13 2.4.4 Các trìnhVSB-SBR SBR-VSD 13 2.5 Quá trình xử lý phốtpho nƣớc thải 14 Chƣơng 3: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 1.3 Thành phần nƣớc thải 18 3.2 Mơ hình nghiên cứu 19 3.2.1 Cấu tạo mơ hình 19 20 3.2.2.1 Giai đoạn thích nghi 20 3.2.2.2 Giai đoạn chạy theo loại nƣớc thải 20 3.3 Phƣơng pháp phân tích mẫu 21 Chƣơng: KẾT QUẢ THẢO LUẬN 23 4.1 Ảnh hƣởng nguồn carbon đến hiệu suất xử lý chất ô nhiễm 23 4.1.1 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý chất hữu 23 4.1.2 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý ammonium (N-NH4+) 24 4.1.3 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu xử lý Nitrat (N-NO3-) 24 4.1.4 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu xử lý phốtpho (P-PO43-) 24 4.2 Q trình xử lý chất nhiễm loại nƣớc thải có nguồn carbon khác 25 4.2.1 Quá trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nƣớc thải có nguồn carbon từ glucose 25 v 4.2.2 Quá trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nƣớc thải có nguồn carbon từ acetate 26 4.2.3 Quá trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nƣớc thải có nguồn carbon từ 50% glucose + 50% acetate 28 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30 5.1 Kết luận 30 5.2 Kiến nghị 30 31 PHỤ LỤC 32 vi DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 2.1 Các thành phần chất dinh dƣỡng nƣớc thải sinh hoạt Bảng3.1: Thành phần nƣớc thải nghiên cứu 18 Bảng3.2 Các phƣơng pháp phân tích mẫu 22 DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Chu trình nitơ tự nhiên Hình 2.2 Q trình chuyển hóa Nitơ 10 Hình 2.3 Quá trình chuyển hóa nitơ khử nitrate hệ thống xử lý 11 14 15 p 16 Hình 3.1 : Mơ hình bể SBR làm việc theo mẻ 19 Hình 3.2 Chu kỳ hoạt động bể SBR 20 Hình 4.1 Hiệu suất xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-của loại nƣớc thải có nguồn chất hữu khác 23 Hình 4.2 Quá trình xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-trên mơ hình SBR nghiên cứu nƣớc thải có nguồn chất hữu từ glucose 25 Hình 4.3 Quá trình xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-trên mơ hình SBR nghiên cứu nƣớc thải có nguồn chất hữu từ acetate 27 Hình 4.4 Quá trình xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-trên mơ hình SBR nghiên cứu nƣớc thải có nguồn carbon từ 50% glucose + 50% acetate 28 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT - SBR: Sequencing batch reactor (Bể phản ứng dạng mẻ) - QCVN: Quy chuẩn Việt Nam - BOD: Nhu cầu oxy sinh học - COD: Nhu cầu oxy hóa học - DO: Oxy hòa tan nƣớc vii CHƢƠNG GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ơ nhiễm mơi trường ngày trở nên trầm trọng chất thải từ hoạt động sinh hoạt, sản xuất người không xử lý triệt để Các nguồn tác nhân làm mơi trường sống người ngày suy thoái nghiêm trọng Hiện nay, nước thải số ngành công nghiệp rượu bia, cao su, thủy sản …có hàm lượng chất dinh dưỡng, chất hữu cao chưa xử lý triệt để trước thải môi trường Điều tạo môi trường thuận lợi cho số loại tảo vi khuẩn có hội phát triển nhanh làm cho lượng oxy hòa tan nguồn nước bị sụt giảm, gây mùi hôi, mỹ quan, gây hại đến thủy sinh động thực vật nguồn tiếp nhận Để gắn vấn đề phát triển công nghiệp đôi với bảo vệ mơi trường địi hỏi sở sản xuất, nhà máy phải đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải đạt yêu cầu theo quy chuẩn thải môi trường quy định nhằm giảm tác hại đến môi trường mức thấp Với nước thải sinh hoạt sản xuất việc xử lý loại bỏ chất hữu vấn đề loại chất dinh dưỡng u cầu mà cơng trình xử lý cần phải quan tâm Hiện QCVN 14 – 2008 BTNMT yêu cầu khắt khe thành phần nitơ photpho nước thải đầu sau xử lý Chính việc nghiên cứu, lựa chọn cơng nghệ xây dựng hệ thống xử lý nước thải để xử lý đồng thời chất hữu chất dinh dưỡng tích hợp đạt hiệu cao quan trọng cần thiết Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng củ ến hiệu xử lý chất dinh dưỡng nước thải trình sinh học mẻ” thực nhằ dưỡ Nghiên lý nước thải trình sinh học mẻ (SBR) ể xử lý chất dinh dưỡng nước thải Đây dạng cơng trình xử lý nước thải trình sinh trưởng lơ lửng hiếu khí, đặc biệt hai giai đoạn sục khí lắng diễn bể Công nghệ SBR chứng tỏ công nghệ xử lý có nhiều ưu điểm Hệ thống linh động xử lý nhiều loại nước thải khác với nhiều thành phần, nhiều tải trọng, điều khiển hoàn toàn tự động, hiệu xử lý ô nhiễm cao, trình lắng trạng thái tĩnh nên hiệu lắng cao 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên chất dinh dưỡ Bảng 3.2 Các phương pháp phân tích mẫu MLSS Standard Methods 2710 COD Standard Methods 5220 A-D N-NH4+ Standard Methods 4500 N-NH4 Nessler, UV – visible spectrophotometer N-NO3- Standard Methods 4500 NO3-B Nessler, UV – visible spectrophotometer P-PO43- Standard Methods SVI Standard Methods 2710D Nessler, UV – visible spectrophotometer 22 CHƢƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 ẢNH HƢỞNG CỦA NGUỒN CARBON ĐẾN HIỆU SUẤT XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM 4.1.1 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý chất hữu Nghiên cứu khả loại bỏ chất hữu có ý nghĩa quan trọng vận hành quản lý hệ thống xử lý nước thải Giá trị COD đầu vào sở cho việc lựa chọn thiết kế cơng trình xử lý tồn hệ thống Kết COD dịng sử dụng để đánh giá hiệu xử lý chất hữu cơng trình xử lý nước thải Mặc khác giúp cho cán vận hành đưa hướng giải để điều chỉnh vận hành hệ thống đạt hiệu suất xử lý cao Sau thời gian chạy thích nghi, nghiên cứu tiến hành khảo sát hiệu xử lý COD nước thải với nguồn carbon thành phần nước thải có khác (3 loại nước thải có nguồn carbon từ glucose, acetate, 50% glucose + 50% acetate) HIỆU SUẤT 100 Phần trăm (%) 80 Glucose 60 Acetate 50%Glucose + 50% Acetate 40 20 COD N-NH4 N-NO3 P-PO4 Hình 4.1 Hiệu suất xử lý COD, N-NH4+, N-NO3 – P-PO43- loại nước thải có nguồn chất hữu khác Hiệu xử lý COD với nguồn carbon khác thể qua hình 4.1, hiệu xử lý COD ứng với loại nước thải glucose, acetate 50% glucose + 50% acetate 93.04%, 88.67% 96.6% thời điểm kết thúc mẻ q trình mơ hình SBR nghiên cứu Hiệu xử lý COD với nguồn carbon 50% glucose + 50% acetate cao (96.6%), hiệu xử lý với nguồn carbon acetate thấp (88.67%) Mặc dù acetate dùng nguồn carbon bền 23 glucose (theo biểu đồ hình 4.1, hiệu xử lý COD thấp hơn) pha trộn nước thải có nguồn carbon từ 50% glucose 50% acetate bền Kết nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý COD nước thải cơng nghệ SBR với chu kỳ 10,5 có khác hiệu suất nguồn carbon nước thải khác 4.1.2 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu suất xử lý ammonium (N-NH4+) Hiệu xử lý loại bỏ ammonium với nguồn carbon nước thải khác thời điểm kết thúc mẻ SBR với chu kỳ hoạt động 10,5 thể hình 4.1 Hiệu loại bỏ ammonium 71,75%, 74,48% tương ứng với nguồn carbon nước thải có nguồn gốc từ glucose, acetate Khi nguồn carbon nước thải có trộn lẫn 50% glucose với 50% acetate hiệu xử lý ammonium đạt 73,22% Từ kết nghiên cứu cho thấy có khác biệt không đáng kể hiệu xử lý ammonium từ nguồn carbon khác nước thải Theo nghiên cứu trước hiệu xử lý ammonium nước thải phụ thuộc vào hiệu nitrat hóa ammonium nước thải (giai đoạn hiếu khí hiệu xử lý ammonium tỉ lệ thuận với hiệu trình nitrat hóa ammonium), khơng phụ thuộc vào thành phần hữu nước thải 4.1.3 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu xử lý Nitrat (N-NO3-) Nitrat sản phẩm cuối q trình oxy hóa ammonium, nitrat chưa xem bền vững gây độc cho mơi trường nên cần tiếp tục chuyển hóa dạng khí nitơ, tức thực trình khử nitrat (chuyển từ N-NO3- thành N2) Hiệu xử lý nitrat xác định công thức (1 – (NNO3-)ra/(N-NO3-)vào) x100 (%), nitrat tạo thành suốt q trình hiếu khí chuyển hóa từ ammonium nitrat khử thành N2 q trình kỵ khí thiếu khí hoạt động SBR Trong hình 4.1 thấy hiệu khử nitrat nước thải có nguồn carbon 50% glucose + 50% acetate cao 69,83 % Nước thải có thành phần chất hữu từ glucose từ acetate hiệu khử nitrate tương ứng 56,90% 52,58% Đồng thời nghiên cứu cho thấy có khác hiệu xử lý nitrate nước thải loại nước thải nghiên cứu có nguồn carbon khác 4.1.4 Nguồn carbon ảnh hƣởng đến hiệu xử lý phốtpho (P-PO43-) Phốtpho tồn tạo nước thải dạng: poly, ortho phốtpho hữu Muốn xử lý phốtpho nước thải phương pháp sinh học thường phải qua giai đoạn kỵ khí hiếu khí Phốtpho nước thải loại khỏi nước thải chủ yếu q trình hiếu khí, hiệu suất loại bỏ phốtpho tỷ lệ thuận với tỷ lệ thải bỏ bùn q trình hiếu khí Kết nghiên cứu cho thấy hiệu suất loại bỏ 24 phốtpho cao loại nước thải có tỷ lệ 50% glucose 50% acetate, hiệu suất loại bỏ phốtpho 71,5% Hiệu suất loại bỏ phốtpho với loại nước thải có thành phần carbon từ glucose acetate khơng có khác biệt lớn, hiệu suất tương ứng 57,81 55,91% 4.2 QUÁ TRÌNH XỬ LÝ Ơ NHIỄM TRÊN TỪNG LOẠI NƢỚC THẢI CĨ NGUỒN CARBON KHÁC NHAU 4.2.1 Q trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nƣớc thải có nguồn carbon từ glucose Quá trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nước thải có nguồn carbon từ glucose mơ hình SBR nghiên cứu qua giai đoạn hoạt động thể hình 4.2 a, b, c, d N-NH4 COD 1000 900 40 Nồng độ (mg/l) 800 Nồng độ (mg/l) 700 600 500 400 300 30 20 10 200 100 0 10 12 Thời gian (giờ) 10 12 Thời gian (giờ) a) b) Nitrate P-PO4 4,5 4,0 Nồng độ (mg/l) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0 10 12 10 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) c) d) + - P-PO43- Hình 4.2 Quá trình xử lý COD, N-NH4 , N-NO3 , mơ hình SBR nghiên cứu nước thải có nguồn chất hữu từ glucose 25 12 Từ hình 4.2 a) nghiên cứu cho thấy thấy rằng, đầu (gồm trình kỵ khí, thiếu khí 1, hiếu khí 1) COD giảm nhanh Trong đầu mơ hình hoạt động điều kiện kỵ khí COD giảm từ 843,33 mg/l xuống 506.67 mg/l, 1.5 mơ hình hoạt động điều kiện thiếu khí COD có giảm tốc độ khơng nhanh q trình kỵ khí, COD giảm từ 506.67 mg/l xuống 400 mg/l Quá trình hiếu khí (từ 3.5 → giờ) COD giảm nhanh từ 400 mg/l xuống 85.33 mg/l Ở trình thiếu khí COD có giảm khơng đáng kể Ở cuối chu kỳ (hiếu khí từ → 10.5 giờ) COD tiếp tục giảm nhẹ từ 78.33 mg/l xuống 58.67mg/l, hiệu suất chu kỳ 93.04% Tương tự trình loại bỏ COD nghiên cứu, N-NH4+ có xu hướng giảm dần suốt q trình (hình b) Tuy nhiên giai đoạn kỵ khí lượng N-NH4+ tăng lên lượng 1,36 mg/l giảm lượng nhỏ giai đoạn thiếu khí Ngược lại hàm lượng Nitrat photpho thay đổi liên tục giai đoạn trình SBR nghiên cứu Lượng nitrate giảm giai đoạn kỵ khí thiếu khí tăng nhanh giai đoạn hiếu khí Trong lượng photpho qua giai đoạn trình SBR tỷ lệ nghịch với lượng nitrate hình thành 4.2.2 Quá trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nƣớc thải có nguồn carbon từ acetate Nghiên cứu q trình xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- mơ hình SBR với thời gian hoàn thành chu kỳ xử lý 10,5 Kết diễn biến thành phần ô nhiễm qua giai đoạn trình xử lý với nguồn carbon nước thải nghiên cứu acetate thể qua hình 4.3 a, b, c, d sau: 26 COD N-NH4 40 1000 30 700 600 500 400 20 300 200 10 100 0 10 12 10 12 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) a) b) Nitrate Nồng độ (mg/l) Nồng độ (mg/l) 900 800 P-PO4 0 Thời gian (giờ) c) 10 12 10 Thời gian (giờ) d) Hình 4.3 Quá trình xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- mơ hình SBR nghiên cứu nước thải có nguồn chất hữu từ acetate Kết nghiên cứu cho thấy diễn biến thành phần ô nhiễm nước thải nghiên cứu biến đổi qua trình Hình 4.3 a cho thấy diễn biến thành phần COD nước thải COD liên tục giảm qua trình chu kỳ mẻ xử lý, COD giảm mạnh trình hiếu khí giảm nhẹ q trình thiếu khí Giai đoạn xử lý COD chủ yếu nước thải mơ hình SBR nghiên cứu q trình hiếu khí Tương tự hình 4.3 b thể q trình chuyển hóa N-NH4+ chu kỳ xử lý nước thải mơ hình SBR nghiên cứu Nghiên cứu cho thấy N-NH4+ giảm liên tục qua trình nghiên cứu, ngoại trừ q trình thiếu khí N-NH4+ có tăng ngược trở lại khơng lớn Cũng giống COD, N-NH4+ nước thải nghiên cứu giảm mạnh q trình hiếu khí q trình q trình xử lý N-NH4+ nước thải mơ hình SBR Khác với COD N-NH4+ thành phần nitrate trình nghiên cứu nitrate có dao động lớn qua q trình mơ hình SBR nghiên cứu Trên hình 27 12 4.3 c cho thấy nitrate giảm trình kỵ khí thiếu khí tăng mạnh trình hiếu khí Từ kết nghiên cứu cho thấy có tăng giảm trái chiều trình nitrate N-NH4+ điều chứng tỏ mơ hình nghiên cứu nước thải xảy q trình nitrat hóa Nghiên cứu diễn biến P-PO43- thể hình 4.3 d cho thấy thành phần P-PO43- chủ yếu giảm mạnh từ 3,5 đến Ở giai đoạn PPO43- loại bỏ hấp thu bùn hoạt tính hệ thống mơ hình SBR nghiên cứu 4.2.3 Quá trình xử lý (COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43-) nƣớc thải có nguồn carbon từ 50% glucose + 50% acetate Với nguồn carbon nước thải nghiên cứu từ 50% glucose + 50% acetate nghiên cứu để đánh giá khả loại bỏ thành phần ô nhiễm nước thải như: COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- mơ hình SBR Kết diễn biến thể hình sau: N-NH4 Nồng độ (mg/l) COD 1000 50 800 40 600 30 400 20 200 10 0 10 12 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) a) b) Nitrate 10 10 12 P-PO4 Nồng độ (mg/l) 2 0 10 12 Thời gian (giờ) Thời gian (giờ) c) d ) 12 Hình 4.4 Quá trình xử lý COD, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- mơ hình SBR nghiên cứu nước thải có nguồn carbon từ 50% glucose + 50% acetate 28 Kết nghiên cứu từ hình 4.4 cho thấy với thành phần COD gồm 50% glucose + 50% acetate qua trình xử lý mơ hình hình nghiên, hiệu xử lý đạt 93% COD qua trình chu kỳ xử lý mơ hình nghiên cứu giảm dần, giảm mạnh q trình kỵ khí hiếu khí Ở q trình thiếu khí hiếu khí COD giảm khơng đáng kể Điều cho thấy qua q trình hiếu khí chất hữu dễ phân hủy sinh học phân hủy hồn tồn Xét q trình loại bỏ N-NH4+ với thành phần COD từ nguồn 50% glucose + 50% acetate qua kết nghiên cứu từ hình 4.4 b thấy qua trình NNH4+ giảm dần Tuy nhiên q trình hiếu khí N-NH4+ giảm mạnh , giảm 50% so với đầu vào trước trình N-NH4+ giảm trình nitrate hóa xảy q trình q trình q trình xử lý N-NH4+ nước thải Tương tự lượng N-NH4+ trình hiếu khí chuyển sang nitrate q trình nitrate hóa Kết diễn biến nitrate qua trình mơ hình hình SBR nghiên cứu thể bảng 4.4 c cho thấy qua trình kỵ khí thiếu khí nitrate giảm nhanh từ 3,87 mg/l xuống 1,43 mg/l Qua trình nitrate giảm trình khử nitrate xảy Ngược lại q trình hiếu khí nitrate tăng lên, kết nitrate tăng phù hợp với kết giảm N-NH4+ trình Quá trình loại bỏ P-PO43- qua q trình mơ hình SBR nghiên cứu được thể hình 4.4 d thấy P-PO43- có thay đổi liên tục qua trình P- PO43- giảm mạnh qua trình hiếu khí có dấu hiệu tăng qua q trình thiếu khí Do để xử lý P-PO43- cần ý đến q trình thiếu khí hệ thống Tỷ lệ hiệu loại bỏ P-PO43- tỷ lệ thuận với tỷ lệ thải bỏ bùn giai đoạn hiếu khí để loại đồng thời nitơ phốtpho hệ thống cần có kiểm tra tính tốn mơ hình cụ thể 29 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu hiệu loại bỏ chất hữu chất dinh dưỡng nước thải mơ hình SBR với chu kỳ hoạt động mẻ 10,5 giờ, có nguồn carbon khác glucose, acetate 50% glucose + 50% acetate) Kết nghiên cứu cho thấy rằng: + Thành phần chất hữu có nguồn gốc carbon khác hiệu xử lý khác Hiệu xử lý chất hữu nước thải từ nguồn carbon glucose, acetate 50% glucose + 50% acetate tương ứng 93,4%, 88,67% 96% + Nguồn carbon nước thải nghiên cứu không ảnh hưởng nhiều đến hiệu xử lý N-NH4+ Hiệu xử lý N-NH4+ 71,75%, 74,48% 73,22% tương ứng nguồn carbon nước thải từ glucose, acetate 50% glucose + 50% acetate + Hiệu xử lý nitrate với nguồn carbon nước thải từ acetate 50% glucose + 50% acetate (69,83%) cao so với nguồn carbon glucose acetate (56,9% 52,58%) + Hiệu xử lý phốtpho với nguồn carbon nước thải từ nguồn 50% glucose + 50% acetate cao với hiệu 71,5% Chất hữu nước thải có nguồn từ glucose acetate hiệu xử lý phốtpho tương đương 57,81% 55,91% + Xu hướng diễn biến loại bỏ chất nhiễm từ nước thải có nguồn carbon khác diễn biến 5.2 KIẾN NGHỊ Kết nghiên cứu làm tảng cho nghiên cứu sâu khả ứng dụng công nghệ SBR trình sinh học khác xử lý đồng thời chất hữu chất dinh dưỡng nước thải đạt hiệu Từ kết nghiên cứu cần có nghiên cứu để đánh giá đầy đủ công nghệ khả triển khai thực tế như: + Nghiên cứu với nhiều tải trọng khác nhau, + Nghiên cứu với nước thải thực, + Nghiên cứu ảnh hưởng tuổi bùn đến hiệu xử lý chất dinh dưỡng nước thải 30 APHA (1998) Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Che Ok Jeon and Jong Moon Park Enhanced biological phosphorus removal in a sequencing batch reactor supplied with glucose as a sole carbon source, 1999 Garzon-Zuniga, Gonzalez-Martinez (1996) Biological phosphate and nitrogen removal in a biofilm sequencing batch reactor Water science and Technology Vol 34 293 - 301 Hoàng Huệ, Trần Đức Hạ (2002) Thoát nước Tập 2: Xử lý nước thải NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Jeanette A.Brown and et al (2005) Biological nutrient removal (BRN) operation in wastewater treatment plant Mc Graw Hill Lawrence K.Wang (2009) Biological treatment processes Humana Press Lawrence K.Wang, Lubomyr Kurylko, Mu H S Wang (1996) Sequencing batch liquid treatment International Environmental system USA Vol 551 543 Metcalf & Eddy (2003) Wastewater engineering: Treatment, Disposal, Reuse Mc Graw Hill Otterpohl R (2000) Design and first texperiences with source control and reuse in semicentralised urban sanitation, Technical University Hamburg Richard Sedlak (1991) Phosphorus and Nitrogen Removal from Municipal Wastewater, Principles and Practice Liwis Publisher Samyagam (2005) True Confessions of the Biological Nutrient Removal Process, Florida Water Resources Journal, 24, 37 – 46 Trần Đức Hạ, Đỗ Văn Hải (2002) Cơ sở hóa học q trình xử lý nước cấp nước thải NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Trần Hiếu Nhuệ, Lâm Minh Triết (1978) Xử lý nước thải Trường Đại học Xây Dựng Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hạ, Lê Thị Hiền Thảo (1995) Các trình sinh học cơng trình cấp nước NXB Khoa học Kỹ thuật 31 PHỤ LỤC PHỤ LỤC NƢỚC THẢI VỚI NGUỒN CARBON 100% GLUCOSE + N-NH4 Lần Lần Lần TB SD COD Lần Lần Lần TB SD N-NO3 Lần Lần Lần Tb SD 3P-PO4 Lần Lần Lần TB SD 35.5 36.7 39.3 37.17 1.94 39.7 37 38.9 38.53 1.39 34.2 32.4 31.3 32.63 1.46 12.6 13.1 14.2 13.30 0.82 12.4 13.3 13.6 13.10 0.62 10.4 12.1 10.50 1.55 870 840 820 843.33 25.17 560 480 480 506.67 46.19 480 400 320 400.00 80.00 96 64 96 85.33 18.48 80 64 91 78.33 13.58 64 48 64 58.67 9.24 4.1 3.7 3.8 3.87 0.21 1.2 1.5 1.7 1.47 0.25 0.8 1.1 1.3 1.07 0.25 3.2 2.9 2.7 2.93 0.25 1.4 1.3 1.5 1.40 0.10 1.7 1.5 1.8 1.67 0.15 5.5 5.7 5.4 5.53 0.15 5.4 5.5 5.30 0.26 6.1 5.9 6.1 6.03 0.12 2.2 2.7 2.8 2.57 0.32 3.6 3.2 3.27 0.31 2.1 2.4 2.5 2.33 0.21 Hiệu suất 74.65 71.66 69.21 71.75 2.72 Hiệu suất 92.64 94.29 92.20 93.04 1.10 Hiệu suất 58.54 59.46 52.63 56.90 3.70 Hiệu suất 61.82 57.90 53.70 57.81 4.06 32 PHỤ LỤC NƢỚC THẢI VỚI NGUỒN CARBON 100% ACETATE + N-NH4 Lần Lần Lần TB SD COD Lần Lần Lần TB SD N-NO3 Lần Lần Lần TB SD 3P-PO4 Lần Lần Lần TB SD 32 34.7 35.2 33.97 1.72 27.5 32.6 32.8 30.97 3.00 24 32.4 30.9 29.10 4.48 9.4 17.3 14.7 13.80 4.03 12.6 20.4 14.7 15.90 4.04 8.3 9.8 7.9 8.67 1.00 915 940 925 926.67 12.58 720 680 630 676.67 45.09 610 570 510 563.33 50.33 350 320 310 326.67 20.82 310 270 220 266.67 45.09 110 95 110 105.00 8.66 3.2 3.4 3.1 3.23 0.15 1.7 1.6 2.2 1.83 0.32 1.2 1.1 1.9 1.40 0.44 2.8 2.7 2.6 2.70 0.10 1.7 1.4 1.5 1.53 0.15 1.7 1.3 1.6 1.53 0.21 5.4 5.7 5.7 5.60 0.17 4.8 5.2 5.5 5.17 0.35 5.8 5.9 6.2 5.97 0.21 2.6 2.6 2.4 2.53 0.12 3.6 3.2 3.27 0.31 2.5 2.4 2.5 2.47 0.06 Hiệu suất 74.06 71.76 77.56 74.48 2.92 Hiệu suất 87.98 89.90 88.11 88.67 1.07 Hiệu suất 46.88 61.76 48.39 52.58 8.20 Hiệu suất 53.70 57.90 56.14 55.91 2.10 33 PHỤ LỤC NƢỚC THẢI VỚI NGUỒN CARBON 50% ACETATE + 50% GLUCOSE + N-NH4 Lần Lần Lần TB SD COD Lần Lần Lần TB SD N-NO3 Lần Lần Lần TB SD 3P-PO4 Lần Lần Lần TB SD T 35.4 37.2 36.8 36.47 0.95 19.6 37 35.6 30.73 9.67 930 970 925 941.67 24.66 480 400 445 441.67 40.10 4.3 3.9 3.4 3.87 0.45 2.1 2.4 2.7 2.40 0.30 23.5 35.8 31.3 30.20 6.22 17.4 14.1 12.5 14.67 2.50 14.2 15.8 13.2 14.40 1.31 7.8 11 10.5 9.77 1.72 320 320 342 327.33 12.70 32 48 45 41.67 8.50 72 48 57 59.00 12.12 48 16 32 32.00 16.00 1.2 1.8 1.3 1.43 0.32 1.6 2.9 2.1 2.20 0.66 1.1 1.2 1.2 1.17 0.06 1.3 1.2 1.17 0.15 5.1 6.2 6.1 5.80 0.61 2.1 1.9 2.00 0.10 2.3 2.1 2.3 2.23 0.12 1.6 1.5 1.8 1.63 0.15 T T T 5.7 5.8 5.7 5.73 0.06 4.6 5.2 4.5 4.77 0.38 Hiệu suất 77.97 70.43 71.47 73.22 4.08 Hiệu suất 94.84 98.35 96.54 96.60 1.76 Hiệu suất 76.74 66.67 64.71 69.83 6.46 Hiệu suất 71.93 74.14 68.42 71.50 2.88 34 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU Chuẩn bị mơ hình nghiên cứu Bùn ni cấy cho mơ hình ngày thứ 35 Bùn chạy thích nghi sau 24 Bùn thích nghi vận hành điều kiện nghiên cứu 36 ... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng củ ến hiệu xử lý chất dinh dưỡng nước thải trình sinh học mẻ? ?? thực nhằ dưỡ Nghiên lý nước thải trình sinh học mẻ (SBR) ể xử lý chất dinh dưỡng nước thải Đây dạng cơng trình. .. TRƯỜNG AN GIANG, THÁNG 06 NĂM 2014 Đề tài nghiên cứu khoa học ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng nguồn Carbon nước thải lên hiệu xử lý chất dinh dưỡng trình sinh học mẻ? ??, tác giả Nguyễn Thanh Hùng, công tác... NGHỊ Kết nghiên cứu làm tảng cho nghiên cứu sâu khả ứng dụng cơng nghệ SBR q trình sinh học khác xử lý đồng thời chất hữu chất dinh dưỡng nước thải đạt hiệu Từ kết nghiên cứu cần có nghiên cứu để