Chế tạo vật liệu mang vi sinh sử dụng vật liệu tổ hợp nhựa với phụ phẩm nông nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN TUẤN CHẾ TẠO VẬT LIỆU MANG VI SINH SỬ DỤNG VẬT LIỆU TỔ HỢP NHỰA VỚI PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN TUẤN CHẾ TẠO VẬT LIỆU MANG VI SINH SỬ DỤNG VẬT LIỆU TỔ HỢP NHỰA VỚI PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 8440112.04 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Bùi Thái Thanh Thư TS Vũ Ngọc Duy Hà Nội – 2020 LỜI CẢM ƠN Là học viên cao học Khoa Hóa Học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội, em muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy, cơ, người tận tình giảng dạy, giúp đỡ động viên em đường học tập nghiên cứu giai đoạn vừa qua Những thông tin kiến thức mà em nhận qua trình học tập giúp em vững bước đường nghiên cứu riêng giai đoạn Em xin chân thành cảm ơn nhà trường khoa Hóa học tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành chương trình đào tạo Em xin gửi lời cảm ơn tới TS Bùi Thái Thanh Thư TS Vũ Ngọc Duy Thầy, cô giao đề tài tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô, anh chị em làm việc phịng nghiên cứu Cơng nghệ Mơi trường, Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường Phát triển bền vững tận tình bảo hướng dẫn em suốt thời gian làm việc phịng thí nghiệm Em xin cảm ơn đề tài QG.19.07 Đại học Quốc gia Hà Nội hỗ trợ nội dung nghiên cứu em trình thực luận văn Sau cùng, em muốn gửi lời cảm ơn đến tất bạn bè gia đình, người ln động viên tạo điều kiện giúp em vượt qua khó khăn sống để hồn thành khóa học Học viên Nguyễn Văn Tuấn MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 13 1.1 Nƣớc thải công nghệ xử lý nƣớc thải 1.1.1 Ơ nhiễm mơi trường nước thải 1.1.2 Công nghệ xử lý nước thải 1.2 Công nghệ MBBR vật liệu mang 13 1.2.1 Công nghệ MBBR xử lý nước thải 13 1.2.2 Vật liệu mang đặc tính vật liệu mang 21 1.2.3 Vật liệu mang vi sinh compozit gỗ nhựa 24 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 30 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu 30 2.1.1 Mục tiêu nghiên cứu 30 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 30 2.2 Nguyên vật liệu, thiết bị dụng cụ 30 2.2.1 Thiết bị sử dụng 30 2.2.2 Nguyên liệu hoá chất 31 2.3 Quy trình thực 31 2.3.1 Quy trình tạo mẫu compozit gỗ nhựa phương pháp đo 32 2.3.2 Chế tạo vật liệu mang vi sinh phương pháp khảo sát 35 2.4 Cấu tạo mơ hình khảo sát VLM vi sinh 38 2.4.1 Cấu tạo hệ thống 38 2.4.2 Vận hành hệ thống lấy mẫu, phân tích mẫu 39 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Khảo sát tính chất lý vật liệu compozit gỗ nhựa 41 3.2 Khảo sát tính chất vật liệu mang vi sinh 42 3.2.1 Giản đồ phân tích nhiệt (TGA )của vật liệu gỗ nhựa 42 3.2.2 Phân tích nhiệt quét vi sai (DSC) vật liệu 47 3.2.3 Khả hút nước vật liệu 51 3.2.4 Tỷ trọng 52 3.3 Hiệu xử lý COD hệ thống 54 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BET Brunauer, Emmett and 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 Thời gian lưu thủy lực MBBR Moving Bed Biofilm Reactor Bồn phản ứng có vật liệu mang vi sinh chuyển động MLSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng 10 SALR Mixed Liquor Suspended Solids Surface Area Loading Rate 11 SS Suspended Solids 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 nước thải 18 19 WPC PE Wood Plastic Compozite Polyethylene Vật liệu compozit gỗ nhựa Polyethylen 20 HDPE High density polyethylene Polyethylen tỷ trọng cao 21 PP PolyPropylene Polypropylen 22 PVAC Polyvinyl acetate Polyvinyl acetat 23 LDPE Low density polyethylene Polyethylen tỷ trọng thấp 24 SEM Scanning Electron Microsope Kính hiển vi điện tử quét 25 TGA Thermal Gravimetric Analysis Phân tích nhiệt trọng lượng 26 DSC Differential scanning calorimetry Bùn hoạt tính i Tải trọng bề mặt Phân tích nhiệt qt vi sai DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân loại chất rắn nước thải 16 Hình 1.2 Chuyển động VLM bồn MBBR hiếu khí thiếu khí 26 Hình 1.3 Chu trình Nitơ – Cơ sở trình sinh học loại nitơ 31 Hình 1.4 Cơng thức cấu tạo cellulose .40 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 43 Hình 2.2 Thiết bị trộn nội Polylab System, Haake (Đức) 43 Hình 2.3 Thiết bị đo tính chất lý đa Zwick Z2.5 (Đức) 44 Hình 2.4 Dạng mẫu đo tính chất lý 44 Hình 2.5 Sơ đồ quy trình nghiên cứu 48 Hình 2.6 Mơ hình hệ thống ni vi sinh thực tế .49 Hình 3.1 Mẫu đo tính chất học vật liệu 50 Hình 3.2 Khảo sát ảnh hưởng độ bền uốn kéo vật liệu 51 Hình 3.3 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu 30% gỗ 53 Hình 3.4 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu 40% gỗ 54 Hình 3.5 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu 50% gỗ 54 Hình 3.6 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu 60% gỗ 55 Hình 3.7 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu 70% gỗ 55 Hình 3.8 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu bột gỗ .56 Hình 3.9 Giản đồ phân tích nhiệt TGA vật mẫu nhựa PE 56 Hình 3.10 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu 30% gỗ 57 Hình 3.11 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu 40% gỗ 57 Hình 3.12 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu 50% gỗ 58 Hình 3.13 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu 60% gỗ 58 Hình 3.14 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu 70% gỗ 59 Hình 3.15 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu nhựa PE .59 Hình 3.16 Giản đồ phân tích nhiệt DSC vật mẫu bột gỗ 60 Hình 3.17 Độ hấp thụ nước mẫu qua thời gian nhiệt độ phịng 61 Hình 3.18 Vật liệu mang vi sinh .63 Hình 3.19 Kết chụp SEM vật liệu .64 ii Hình 3.20 Biến thiên độ pH q trình thí nghiệm 65 Hình 3.21 Biến thiên thể tích bùn lắng SVI 30 66 Hình 3.22 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 67 Hình 3.23 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 68 Hình 3.24 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 69 Hình 3.25 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 70 Hình 3.26 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 71 Hình 3.27 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 72 Hình 3.28 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt 73 iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân loại công nghệ xử lý nước 18 Bảng 1.2 Thế oxi hóa khử số tác nhân oxi hóa mạnh mơi trường nước [11] 21 Bảng 1.3 Phản ứng tạo gốc ∙OH q trình oxi hóa tiên tiến 21 Bảng 1.4 Phân loại q trình oxi hóa tiên tiến 22 Bảng 1.5 Một số cơng trình nghiên cứu MBBR giới 29 Bảng 1.6 Tổng hợp ưu điểm, nhược điểm hệ thống xử lý có cải tiến cơng nghệ MBBR 32 Bảng 1.7 Đặc điểm số VLM [4] 33 Bảng 1.8 Các nghiên cứu sử dụng VLM 35 Bảng 1.9 Một số tính chất vật lý đặc trưng PE 39 Bảng 2.1 Tỷ lệ khối lượng mẫu khảo sát tính chất lý 43 Bảng 2.2 Các thơng số hệ thống bình hiếu khí 48 Bảng 2.3 Tần suất vị trí lấy mẫu phân tích 49 Bảng 2.4 Chỉ tiêu phương pháp phân tích 49 Bảng 3.1 Kết đo tính chất lý vật liệu 50 Bảng 3.2 Nhiệt độ đề polymer hóa vật liệu 56 Bảng 3.3 Kết phân tích quét vi sai (DSC) mẫu vật liệu 60 Bảng 3.4 Độ hấp thụ nước mẫu qua thời gian nhiệt độ phòng 61 Bảng 3.5 Tỷ trọng mẫu vật liệu 62 Bảng 3.6 Kết khảo sát COD hàm lượng vi sinh bồn 64 Bảng 3.7 Kết khảo sát COD mẫu đợt 66 Bảng 3.8 Kết khảo sát COD mẫu đợt 67 Bảng 3.9 Kết khảo sát COD mẫu đợt 68 Bảng 3.10 Kết khảo sát COD mẫu đợt 69 Bảng 3.11 Kết khảo sát COD mẫu đợt 70 Bảng 3.12 Kết khảo sát COD mẫu đợt 71 Bảng 3.13 Kết khảo sát COD mẫu đợt 72 Bảng 3.14 Hiệu suất xử lý COD bồn thí nghiệm 73 iv MỞ ĐẦU Ơ nhiễm mơi trường vấn đề “nóng” phạm vi toàn cầu Hàng ngày, thường xuyên bắt gặp thơng tin truyền hình, báo chí liên quan đến biến đổi khí hậu, trái đất ấm lên, băng tan, mưa axit, lũ lụt, hạn hán… Những tượng bắt nguồn từ phát thải chất ô nhiễm phá hoại thiên nhiên người Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường ngày trở nên trầm trọng, chất lượng khơng khí, chất lượng nước mặt bị nhiễm bẩn Nguyên nhân vấn đề xả thải không qua xử lý hay xử lý chưa đạt môi trường từ hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ sinh hoạt người Trong số chất nhiễm chất hữu thành phần phổ biến nhất, có mặt hầu hết loại nước thải nước thải sinh hoạt, công nghiệp nông nghiệp Trong số cơng nghệ xử lý nhiễm hữu cơng nghệ bùn hoạt tính ứng dụng rộng rãi nhờ ưu điểm công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư vận hành thấp, thân thiện với môi trường Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp tốc độ chuyển hóa chậm nên thời gian lưu nước tương đối lâu dẫn đến thể tích hệ phản ứng lớn Đây hạn chế lớn áp dụng nơi thiếu diện tích xây dựng Nhằm tăng cường tiếp xúc để nâng cao tốc độ chuyển hóa, giới nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý sinh học với vật liệu mang vi sinh chuyển động (MBBR) Công nghệ ứng dụng Việt Nam Điểm bật công nghệ MBBR vật liệu mang làm giá thể cho vi sinh bám chuyển động tự môi trường nước thải nhờ dịng khí cấp cho vi sinh hiếu khí hoạt động Vi sinh vật bồn hiếu khí tồn hai trạng thái: huyền phù nước màng vi sinh giá thể Chính trình chuyển động giá thể giúp tăng cường tiếp xúc vi sinh với chất hữu ôxy, phân bố bùn không gian đồng hơn, nhờ nâng cao hiệu xử lý nước thải Mặc dù có nhiều ưu điểm phương diện kinh tế cơng nghệ MBBR có hạn chế vật liệu mang cần phải nhập khẩu, giá thành cao dẫn đến hạn chế việc áp dụng Việt Nam Để khắc phục vấn đề chi phí nói công nghệ MBBR, nghiên cứu lựa chọn đề tài “Chế tạo vật liệu mang vi sinh sử dụng vật liệu tổ hợp nhựa với phụ phẩm nông nghiệp”  Mục tiêu đề tài Chế tạo vật liệu mang sở tổ hợp mùn cưa nhựa HDPE, đánh giá tính chất lý khả nuôi cấy vi sinh hệ thống MBBR vật liệu  Nội dung nghiên cứu - Chế tạo vật liệu compozit gỗ nhựa: đánh giá ảnh hưởng tỉ lệ gỗ nhựa đến tính chất lý: độ bền kéo đứt, độ bền uốn chụp SEM - Trên sở tính chất lý lựa chọn thành phần tối ưu để chế tạo vật liệu mang vi sinh, đánh giá tính chất vật liệu: hấp thụ nước, tỷ trọng, TGA, DSC - Đánh giá hiệu xử lý vi sinh công nghệ bùn hoạt tính áp dụng vật liệu mang thu Bảng 3.12 Kết khảo sát COD mẫu đợt COD Bồn không chứa VLM (mg/L) COD tổng 6153 6235 6187 COD LỌC- 2228 2228 2228 COD LỌC- 2054 1784 1438 COD LỌC- 1674 1352 1032 COD LỌC- 1210 1054 795 COD LỌC- 1035 728 687 COD LỌC- 780 612 535 Bồn chứa VLM PE (mg/L) Bồn chứa VLM compozit (mg/L) Hình 3.27 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt Bảng 3.13 Kết khảo sát COD mẫu đợt 62 Bồn không chứa VLM (mg/L) COD Bồn chứa VLM PE (mg/L) Bồn chứa VLM compozit (mg/L) COD tổng 6484 6511 6478 COD LỌC- 2413 2413 2413 COD LỌC- 2256 1834 1808 COD LỌC- 1704 1435 1243 COD LỌC- 1575 1163 887 COD LỌC- 1103 870 713 COD LỌC- 884 745 656 Hình 3.28 Khảo sát COD mẫu nuôi vi sinh đợt Từ kết đo COD đợt, ta tính hiệu suất xử lý COD sau 63 bồn chứa vi sinh bảng 3.14 đây: Bảng 3.14 Hiệu suất xử lý COD bồn thí nghiệm TT Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Đợt Bồn không chứa VLM (%) 59 61 61 67 63 65 63 Bồn chứa VLM PE (%) 66 70 67 74 69 72 69 Bồn chứa VLM compozit (%) 81 80 78 75 74 76 72 Từ bảng 3.14 ta thấy hiệu suất xử lý COD bồn có vật liệu mang compozite lớn Cao 10 – 20 % so với bồn khơng có vật liệu mang Kết chứng tỏ VLM compozit gỗ nhựa có hiệu tăng cường khả xử lý cho hệ thống vi sinh hiếu khí Mẫu vật liệu có đủ yếu tố để ứng dụng làm VLM hệ thống xử lý nước thải MBBR 64 KẾT LUẬN Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất lý vật liệu compozite bột gỗ - nhựa PE Các kết khảo sát thu cho thấy: - Khi tăng thành phần bột gỗ, tính chất lý mẫu giảm Nguyên nhân tượng khả tương tác bột gỗ PE - Độ hấp thụ nước tăng theo hàm lượng gỗ mẫu (nguyên nhân gỗ có nhiều nhóm ưa nước) - Đỉnh pick nhiệt độ phân hủy bột gỗ PE có thay đổi nhỏ (trên giản đồ TGA) Đỉnh PE giảm xuống, nhiên gỗ tăng lên - Hình ảnh SEM cho thấy mẫu tổ hợp có độ xốp - Khi tăng thành phần gỗ, tỉ trọng vật liệu tăng dần đạt d = 0,97 ứng với 50 % khối lượng bột gỗ Đây tỉ trọng phù hợp để chế tạo vật liệu mang vi sinh cho hệ xử lý sinh học Dựa tính chất lý thu được, vật liệu tổ hợp bột gỗ - nhựa chế tạo với thành phần 50 % bột gỗ làm vật liệu mang vi sinh Kết nghiên cứu hệ xử lý vi sinh hiếu khí cho thấy: vật liệu tăng cường khả xử lý hữu (hiệu cao 10 đến 20 % so với hệ không chứa vật liệu) Hiện tượng giải thích vật liệu chuyển động nước giúp tăng cường khuấy trộn Hơn nữa, thân vật liệu có độ xốp giúp cho vi sinh bám phân tán bề mặt giúp tăng cường tiếp xúc với chất 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Văn Cát, (2007) Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ photpho NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội Trần Văn Linh, Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thanh Phượng, (2015) "Nghiên cứu công nghệ bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ có giá thể kết hợp lọc màng - SBMBMBR xử lý chất hữu Nitơ (tổng) nước thải thuộc da" Phát triển khoa học công nghệ, tập 18, số M1 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, (2002) Công nghệ xử lý nước thải NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Phạm Hương Quỳnh, (2013) "Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt giá thể vi sinh di động" Khoa học công nghệ, 107(07), 143-147 Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân, (2017 ) "Khảo sát thời gian lưu nước bồn MBBR để xử lý nước thải sản xuất mía đường" Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 173-180 Ngân hàng giới, (2013) Đánh giá hoạt động quản lý nước thải đô thị Việt Nam Australian Aid Trần Vĩnh Diệu, Lê Thị Phái, Phan Minh Ngọc, Lê Phương Thảo, Lê Hồng Quang (2002), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme compozit sở nhựa PP gia cường sợi đay”, Tạp chí Hóa Học, T40(3A), Tr 8-13 Trần Vĩnh Diệu, Phạm Gia Huân (2003), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polyme-compozit sở nhựa PP gia cường hệ lai tạo tre, luồng - sợi thủy tinh”, Tạp chí Hóa Học, T41(3), Tr 49-53 Vũ Huy Đại (2012), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ“Nghiên cứu công nghệ sản xuất compozit từ phế liệu gỗ chất dẻo phế thải”, Bộ Nông nghiệp Phát triển nơng thơn, Hà Nội 10 Nguyễn Đình Đức (2007), Công nghệ vật liệu compozit, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 66 11 Lê Minh Đức (2008), Thiết bị gia công polymer, Nhà xuất Bách khoa, Hà Nội 12 Nguyễn Vũ Giang (2013), Báo cáo Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu chế tạo vật liệu compozit sở nhựa polylefin (polyetylen, polypropylen) khâu mạch (XLPO) bột gỗ biến tính ứngdụng làm vật liệu xây dựng, kiến trúc nội - ngoại thất”, Bộ Khoa học Công nghệ, Hà Nội 13 Hoàng Thị Thanh Hương (2011), Báo cáo Đề tài khoa học cơng nghệ cấp Bộ “Nghiên cứu cơng nghệ phịng chống cháy cho vật liệu gỗ”, Bộ Giáo dục Đào tạo, Hà Nội 14 Đoàn Thị Thu Loan (2010), “Nghiên cứu cải thiện tính vật liệu Compozit sợi đay/ nhựa Polypropylene phương pháp biến tính nhựa nền”, Tạp chí khoa học cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, Số 1(36), Tr 28-35 15 Hà Tiến Mạnh, Nguyễn Bảo Ngọc, Nguyễn Đức Thành, Đỗ Thị Hoài Thanh, Hà Thị Thu, Nguyễn Hải Hoàn (2011), “Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ bột gỗ nhựa polypropylene đến tính chất compozit gỗ - nhựa” Tạp chí khoa học Lâm Nghiệp, Số 1, Tr 1752-1759 Tài liệu tiếng Anh 16 A.K.Bledzki, J.Gassan (1999), “Compozits reinforced with cellulose based fibers”, Prog.Polyme, Sci 24, pp 221-274 17 Anatole Klyosov (2005), Wood plastic compozits, Wiley-interscience A John Wiley& Sons, INC, Publication 18 Apri Heri Iswanto and Fauzi Febrianto (2005), “The Role of Dicumyl Peroxide (DCP) In the Strengthening of Polymer Compozits”, Peronema Forestry Science Journal, Vol.1, No.2, ISSN 18296343 19 Behzad kord (2011), “Influence of Maleic Anhydride on the Flexural, Tensile and Impact Characteristics of Sawdust Flour Reinforced Polypropylene Compozit”,World Applied Sciences Journal, 12 (7), pp 1014-1016 67 20 B Mohebby, A R Ghotbifar, and S Kazemi-Najafi (2011), “Influence of Maleic-Anhydride-Polypropylene(MAPP)onWettabilityof Polypropylene/Wood Flour/Glass Fiber Hybrid Compozits”, J Agr Sci Tech, Vol 13, pp 877-884 21 Cao Jin-Zhen, Wang Yi, Xu Wei-yue, Wang Lei (2010), “Preliminary study of viscoelastic properties of MAPP-modified wood flour/polypropylene compozits”, For Stud, China, 12(2), pp 85-89 22 Darilyn Roberts, Roberts C Constable (2003), Chemical Coupling Agents for Filled and Grafted Polypropylene Compozits, Handbook of polypropylene and polypropylene compozits, vol 3, pp 45-50 23 Farshid Basiji, Vahidreza Safdari, Srikanth Pilla (2009), “The effects of fiber length and fiber loading on the mechanical properties of wood- plastic (polypropylene) compozits”, Turk Agric, vol 34, pp 191-196 24 A˚hl R.M., Leiknes T.O., Ødegaard H (2005) "Tracking particle size distributions in a moving bed biofilm membrane reactor for treatment of municipal wastewater" Water Science and Technology, 53 (7), pp.33-42 25 Andersson, S (2009) Characterization of bacterial biofilms for wastewater Treatment Sweden: Royal Institute of Technology, School of Biotechnology, Stockholm 26 Anjali Barwal, Rubina Chaudhary (2014) "To study the performance of biocarriers in moving bed biofilm reactor (MBBR) technology and kinetics of biofilm for retrofitting the existing aerobic treatment systems: a review" Environmental Science and Bio/Technology, 13(3), pp 285–299 27 Ankit B.Pinjarkar, Rushikesh D.Jagtap, Chaitanya K.Solanke, Hitesh H.Meha (2017) "The Moving Bed Biofilm Reactor" International Advanced Research Journal in Science, Engineering and Technology, 4(3), pp 63-66 68 28 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(9), pp 1311–1316 29 C.G Jih, J.S Huang (1994) "Effect of biofilm thickness ditribution on substrate – inhibited kinetics" Water Research, 4(28), pp 967-973 30 Falletti, Luigi; Battistini, Tiziano; Navarri, Massimo (2014) "Wastewater Treatment in a Touristic Locality with a Plant Based on Moving Bed Biofilm Reactors (MBBR)" Current Environmental Engineering,, 1(3), pp 157-161 31 G., H (2005) "Technology for sustainability: the role of onsite, small and community scale technology" Water Science and Technology, 51(10), pp 15- 20 32 Gayle, B.P., et al (1989) "Biological Denitrification of Water" J Environ Eng, 42(5), pp.115-930 33 George Gizas, Dimitrios Savvas (2007) "Particle Size and Hydraulic Properties of Pumice Affect Growth and Yield of Greenhouse Crops in Soilless Culture" HortScience, 42(5), pp.1274-1280 34 J Carrera, I Jubany, L Carvallo (2004) "Kinetic models for nitrification inhibition by ammonium and nitrit in a suspended and an immobilised biomass systems" Process Biochemistry(39), pp 1159–1165 35 Jantrania R., Gross A (2006) Advanced onsite wastewater system technologies.CRC Press, Taylor & Francis Group, New York 36 Karizmeh, Mohsen Soleimani (2012) Investigation of Biologically Produced Solids in Moving Bed Bioreactor (MBBR) Treatment Systems Ottawa - Carleton Institute for Environmental Engineering, Canada 37 Lariyah Mohd Sidek, Gasim Hayder, Hairun Aishah Mohiyaden, Hidayah Basri (2016) "Application of Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) and Integrated Fixed Activated Sludge (IFAS) for Biological River Water Purification System: A Short Review" IOP Conference Series Earth and 69 Environmental Science, 24(4), pp 1315-1355 38 Luigi Falletti, Lino Conte, and Andrea Maestri (2014) "Upgrading of a wastewater treatment plant with a hybrid moving bed biofilm reactor (MBBR)" AIMS Environmental Science, 1(2), pp 45-52 39 M Morikawa (2006) "Review: Beneficial biofilm formation by industrial bacteria Bacillus substilis and related species" Journal of Bioscience and Biotechnology, 1(101), pp 1-8 40 Malone, T Wing and R.F (2006) "Biological filters in aquaculture: Trends and research directions for freshwater and marine applications" Aquacultural Engineering(34), pp 163–171 70 PHỤ LỤC XÁC ĐỊNH COD THEO SMEWW 5220-D Phạm vi áp - Xác định COD nước nước thô, nước 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 lượng oxy cần thiết để oxy hóa hợp chất hóa học nước 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 Nguyên tắc Ion Cr3+ hấp thụ tối đa bước sóng 420nm, ion Cr7+ lại hấp thụ tối đa bước sóng 600nm Đo độ hấp thụ dung dịch có màu xanh sau phản ứng phân hủy bước sóng 600nm Hàm lượng COD tuyến tính theo độ hấp thụ dung dịch Các phản ứng Cr2O7-2 + 14H+ + 6e ↔2Cr3+ +7H2O Hỗn hợp phản ứng, Mức độ thủy phân cao (100mg/l < COD < 900 mg/l) Sấy khô K2Cr2O7 1500C 2h, để nguội đến nhiệt Thuốc thử vật liệu thử độ phòng bình hút ẩm Hịa tan 10.216g K2Cr2O7 vào 500ml nước cất Sau thêm 167ml H2SO4 33,3g HgSO4 Làm nguội đến nhiệt độ phòng, thêm nước tới vạch định mức 1000ml Bảo quản lọ thủy tinh bình hổ phách, nhiệt độ phòng 71 6.1.2 Mức độ thủy phân thấp (COD < 100 mg/l) Chuẩn bị 6.1.1, sử dụng 1.022g K2Cr2O7 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 Dung dịch chuẩn kali hydro phathalat (KHP) Sấy khô C8H5KO4 (KHP) 1100C 2h, để nguội đến nhiệt độ phịng bình hút ẩm Hịa tan 0.425g C8H5KO4 (KHP) vào nước cất, định mức 1000ml Dung dịch có COD lý thuyết 500 mg/l Bảo quản cách làm lạnh - Các thiết bị thí nghiệm thơng thường, - Máy đo quang thích hợp cho việc đo bước sóng 400 - 600 nm, với cuvet có chiều dài đường quang Thiết bị dụng từ 10 nm đến 50 nm, cụ - Ống thủy tinh chịu nhiệt, - Máy phá mẫu COD, - Tủ sấy, - Cân phân tích, cân kỹ thuật Lấy mẫu Mẫu phải phân tích sớm tốt vòng 24h sau lấy mẫu Bảo quản nhiệt độ từ 0C đến 0C 72 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 (lưu ý: biện pháp phịng ngừa an tồn) Sau đun mẫu 1500C 2h phá mẫu COD Sau làm nguội từ từ nhiệt độ phịng, khơng ngâm vào nước lạnh Đo mẫu máy quang phổ UV-VIS bước sóng 600nm Sử dụng mẫu trắng chưa phân hủy làm dung dịch đối chiếu Phân tích mẫu thải thủy phân để xác nhận chất phản ứng phân tích tốt để xác định COD mẫu Thử mẫu trắng Tiến hành thử mẫu trắng mô tả 9.1, thay phần mẫu thử 2.5 ml nước cất 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 mô tả (9.1) Độ hấp thu dung dịch khác trừ độ hấp thu bình zero vẽ đồ thị độ hấp thu tương ứng với hàm lượng COD Đồ thị phải tuyến tính phải qua gốc tọa 10 Tính kết độ Đo kết trực tiếp đường chuẩn 73 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 bước sóng 655nm 9.2 Thử mẫu trắng: Tiến hành sử dụng nước cất không chứa amoni thay cho mẫu thử 10 Tính kết Đo kết trực tiếp đường chuẩn Nếu mẫu thử đậm màu có mặn đến mức mà sai số phép đo độ hấp thụ nhiễu nồng độ magie, clorua cao mẫu thử cần chuẩn bị cách chưng cất.Trình tự tiến hành thực theo TCVN 5988-1995 ( ISO 5664- 1984), lưu ý việc thu thập 11 Các trƣờng hợp đặc biệt dịch cất thực môi trường axit hydrocloric 1% Dịch cất trung hòa làm thành thể tích V2, ml Thể tích mẫu thử lấy để chưng cất V1,ml Nồng độ mẫu gốc tính theo cơng thức sau : ρN1=Δv2/Δv1 Trong ρN1 kết mẫu thử V1 V2 xác định 74 MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN Mẫu vật liệu mang gỗ nhựa chế tạo Hệ thống bồn nuôi vi sinh 75 Các máy đo, thiết bị sử dụng 76 ... sinh sử dụng vật liệu tổ hợp nhựa với phụ phẩm nông nghiệp? ??  Mục tiêu đề tài Chế tạo vật liệu mang sở tổ hợp mùn cưa nhựa HDPE, đánh giá tính chất lý khả nuôi cấy vi sinh hệ thống MBBR vật liệu. .. mang vi sinh compozit gỗ nhựa Vật liệu compozit gỗ nhựa loại vật liệu kết hợp bột gỗ nhựa nhiệt dẻo, kết hợp gỗ nhựa mang lại nhiều tính ưu vi? ??t cho sản 24 phẩm, so với vật liệu gỗ đơn vật liệu. .. GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN VĂN TUẤN CHẾ TẠO VẬT LIỆU MANG VI SINH SỬ DỤNG VẬT LIỆU TỔ HỢP NHỰA VỚI PHỤ PHẨM NƠNG NGHIỆP Chun ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 8440112.04