Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến cao su bằng phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp

26 12 0
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến cao su bằng phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Mục tiêu nghiên cứu của Luận án nhằm xây dựng công nghệ xử lý nước thải chế biến cao su tự nhiên theo hướng thu hồi các chất dinh dưỡng và năng lượng bằng các phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp. Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Dương Văn Nam NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CAO SU BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ – SINH HỌC KẾT HỢP Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 52 03 20 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG Hà Nội, 2019 Cơng trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: TS Phan Đỗ Hùng Người hướng dẫn khoa học 2: PGS TS Nguyễn Hoài Châu Phản biện 1: PGS TS Vũ Đức Toàn Phản biện 2: PGS TS Cao Thế Hà Phản biện 3: PGS TS Trần Thị Việt Nga Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi … ’, ngày … tháng … năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Việt Nam ba nước dẫn đầu giới khai thác xuất cao su thiên nhiên (CSTN) Mỗi năm ngành chế biến CSTN nước ta phát thải 25 triệu m3 nước thải Đây loại nước thải có mức độ nhiễm cao thành phần hữu cơ, nitơ, photpho tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Hiện nay, công nghệ xử lý nước thải (XLNT) áp dụng ngành chế biến CSTN nước ta chủ yếu kết hợp số trình: tách gạn mủ, tuyển nổi, kỵ khí UASB (đệm bùn kỵ khí dịng hướng lên), mương oxy hóa, bể sục khí, hồ tảo, hồ sinh học Các hệ thống xử lý bộc lộ nhiều hạn chế như: hiệu xử lý chưa cao, tiêu COD, BOD, N-amoni, tổng nitơ (TN) TSS nước thải sau xử lý nhiều nhà máy cao quy chuẩn cho phép nhiều lần Mặc dù chế biến CSTN năm ngành cơng nghiệp điển hình phát sinh nước thải có tải lượng chất bẩn cao (dệt nhuộm, chế biến mủ cao su, sản xuất giấy, sản xuất cồn rượu nước rỉ rác), Việt Nam có nghiên cứu XLNT chế biến CSTN Đến nay, chưa có nghiên cứu theo định hướng xử lý nước thải kết hợp thu hồi đồng thời lượng thành phần dinh dưỡng (N, P) nước thải chế biến CSTN nhằm nâng cao hiệu suất xử lý đồng thời chất hữu cơ, nitơ photpho; thu hồi lượng thành phần hữu ích để giảm chi phí xử lý Từ lý trên, đề tài luận án “Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến cao su phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp” thực nhằm nghiên cứu xây dựng công nghệ XLNT chế biến CSTN giải đồng thời vấn đề: (1) Thu hồi lượng (khí biogas chứa CH4) làm nhiên liệu; (2) Thu hồi đồng thời nitơ photpho làm phân bón cho nông nghiệp; (3) Cải tiến thiết bị kết hợp phương pháp hóa lý – sinh học nhằm nâng cao tải trọng hiệu xử lý đồng thời chất hữu dinh dưỡng N, P nước thải chế biến CSTN Mục tiêu nghiên cứu luận án Nghiên cứu xây dựng công nghệ XLNT chế biến CSTN theo hướng thu hồi chất dinh dưỡng lượng phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp Các nội dung nghiên cứu luận án Các nội dung nghiên cứu luận án sau: 1) Tổng quan XLNT chế biến CSTN; 2) Nghiên cứu xử lý chất hữu nước thải chế biến CSTN thu hồi lượng (khí biogas chứa CH4) thiết bị đệm bùn hạt mở rộng (EGSB); 3) Nghiên cứu xử lý thu hồi đồng thời nitơ photpho nước thải chế biến CSTN phương pháp kết tủa Magie Ammoni Photphat (MAP); 4) Nghiên cứu xử lý đồng thời chất hữu nitơ nước thải chế biến CSTN sau xử lý kỵ khí thiết bị phản ứng theo mẻ luân phiên (SBR) cải tiến; 5) Đề xuất công nghệ XLNT chế biến CSTN theo hướng thu hồi chất dinh dưỡng lượng phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp CHƯƠNG TỔNG QUAN Chương trình bày nội dung: Tổng quan ngành cơng nghiệp chế biến CSTN; Đặc trưng nước thải chế biến CSTN; Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải chế biến CSTN nước; Một số phương pháp xử lý nước thải liên quan đến đề tài luận án; Những tồn XLNT chế biến CSTN ViệtNam; Định hướng nghiên cứu đề tài luận án Tổng quan cho thấy, XLNT chế biến CSTN quan tâm nghiên cứu giới, Việt Nam đạt kết tương đối tốt Tuy nhiên, nghiên cứu trước chủ yếu tập trung xử lý chất hữu nước thải mà chưa trọng đến việc xử lý nitơ, thu hồi lượng chất dinh dưỡng CHƯƠNG XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ VÀ THU HỒI NĂNG LƯỢNG BẰNG THIẾT BỊ EGSB 2.1 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 1) Vật liệu, hóa chất thiết bị nghiên cứu Nước thải: Nước thải mô (nước thải đánh đông mủ cao su phịng thí nghiệm) dùng cho giai đoạn khởi động thiết bị EGSB; nước thải chế biến CSTN thực tế dùng cho nghiên cứu Bùn giống: Bùn phân tán kỵ khí lấy từ bể UASB Nhà máy Bia Sài Gòn – Mê Linh, thành phố Hà Nội Thiết bị thí nghiệm: Thiết bị EGSB, thể tích phản ứng 13,5 lít, chiều cao 155 cm chia thành vùng phản ứng (I) vùng lắng (II) Hình 2.3 I …… … … … … …… … …… … II … … … … … … … Tủ điều khiển Thùng chứa nước thải Bơm cấp nước thải Bơm phá váng Bơm tuần hoàn Thiết bị EGSB Thùng chứa nước sau xử lý Thiết bị đo khí I Vùng phản ứng II Vùng lắng Hình 2.3 Hệ thiết bị thí nghiệm EGSB 2) Phương pháp nghiên cứu Qui trình thí nghiệm: Nước thải từ thùng chứa (2) bơm vào đáy thiết bị (6), chảy từ lên qua lớp bùn sinh học Nước thải qua vùng phản ứng (I) chuyển sang vùng lắng (II), sau chảy qua ống dẫn vào thùng chứa (7) Khí biogas sinh qua đường ống dẫn khí đến thiết bị đo khí Chế độ thí nghiệm: Thiết bị EGSB khởi động với nước thải đánh đông mủ cao su (27 ngày) nước thải chế biến CSTN thực tế (60 ngày) với OLR tăng dần Sau đạt trạng thái ổn định, nghiên cứu ảnh hưởng OLR đến hiệu suất xử lý COD, hiệu suất sinh khí biogas tính ổn định thiết bị thực với nước thải chế biến CSTN thực tế 2.2 Kết thảo luận 1) Sự phát triển bùn hạt kỵ khí Quá trình khởi động thiết bị EGSB thực 87 ngày để tạo bùn hạt kỵ khí Sau 27 ngày khởi động, bùn hạt xuất hiện, hạt có kích thước 0,5 – 1,0 mm chiếm 38,5% lượng bùn thiết bị Sau 87 ngày, lượng bùn hạt kích thước bùn hạt thiết bị tăng lên đáng kể: phần phía tầng bùn, hạt có kích thước 0,5 – 1,0 mm 1,0 – 2,0 mm chiếm 45,5% 35,4%; phần phía tầng bùn, tỷ lệ 62,6% 18% Hình ảnh bùn hạt ngày thứ 27 87 thể Hình 2.5 Tại ngày 27 Tại ngày 87 Hình 2.5 Bùn hạt thiết bị EGSB trình khởi động 2) Hiệu xử lý COD giai đoạn vận hành ổn định Hiệu suất xử lý COD thiết bị EGSB giai đoạn vận hành ổn định thể Hình 2.8 COD, mg/L (I) Hiệu suất COD (II) (III) 100 (V) (IV) 8000 80 6000 60 4000 40 2000 20 Hiệu suất xử lý COD, % COD vào 10000 85 95 105 115 125 135 145 155 Thời gian vận hành, ngày Hình 2.8 Hiệu suất xử lý COD thiết bị EGSB giai đoạn vận hành ổn định Ghi chú: OLR (kg COD/m3ngày) chế độ: (I) = 7,7; (II) = 11,3; (III) = 17,7; (IV) = 19,0; (V) = 10,8 Kết cho thấy, hiệu suất xử lý COD ổn định chế độ thí nghiệm có xu hướng giảm ngày đầu tăng OLR, sau nhanh chóng ổn định chế độ thí nghiệm (khoảng ngày) Đặc biệt, chuyển từ chế độ (II) sang chế độ (III) với mức tăng OLR lớn (từ 11,3 lên 17,7 kg COD/m3ngày), hiệu suất xử lý COD giảm mạnh, sau tăng dần chậm Nồng độ bùn trong thiết bị giai đoạn chưa cao, nên ảnh hưởng OLR rõ ràng Hiệu suất xử lý COD chế độ (I), (II), (IV) (V) 80%, mức OLR 19kg COD/m3ngày đạt 82,5% Mặc dù hiệu suất xử lý có giảm so với mức OLR 7,7 10,8 kg COD/m3ngày, mức tương đối cao 3) Hiệu sinh khí biogas Hình 2.13 cho thấy, OLR tăng, lượng khí biogas sinh tăng Lượng khí biogas sinh điều kiện tiêu chuẩn chế độ OLR khác từ (I) đến (V) 33,6 L/ngày; 44,5 L/ngày; 63,9 L/ngày; 76,6 L/ngày; 44,2 L/ngày Lượng khí biogas Tải trọng COD, kg COD/(m3ngày) II I IV III 100 IV 20 80 15 60 10 40 20 80 90 100 110 120 130 140 150 Lượng khí biogas sinh đktt L/ngày OLR 25 160 Thời gian vận hành, ngày Hình 2.13 Lượng khí sinh giai đoạn vận hành ổn định thiết bị EGSB Ghi chú: OLR (kg COD/m3ngày) chế độ: (I) = 7,7; (II) = 11,3; (III) = 17,7; (IV) = 19,0; (V) = 10,8 Hình 2.15 thể mối quan hệ lượng khí biogas sinh điều kiện tiêu chuẩn lượng COD chuyển hóa Kết cho thấy, lượng khí biogas sinh điều kiện tiêu chuẩn tỉ lệ thuận với lượng COD chuyển hóa Hệ số chuyển hóa khí (tỉ lệ lượng khí sinh lượng COD chuyển hóa) trung bình điều kiện tiêu chuẩn cho tất chế độ nghiên cứu 0,37 L/kg COD chuyển hóa Hình 2.15 Quan hệ lượng khí sinh lượng COD Lượng biogas sinh đktc, L/ngày 100 80 60 40 y = 0.371x R² = 0.9174 20 50 100 150 200 Lượng COD chuyển hóa, g COD/ngày 250 chuyển hóa thiết bị EGSB CHƯƠNG XỬ LÝ THU HỒI CHẤT DINH DƯỠNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA MAP 3.1 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 1) Vật liệu, hóa chất thiết bị nghiên cứu Nước thải: Nước thải đầu thiết bị EGSB Hóa chất: Muối MgCl26H2O axit photphoric H3PO4 dùng bổ sung nguồn magie photphat Thiết bị: Máy khuấy Jar-Test điều chỉnh tốc độ khuấy dùng để thực phản ứng kết tủa MAP 2) Phương pháp nghiên cứu Thực nghiệm: Các thí nghiệm thực giá trị pH tỉ lệ mol Mg2+ : N-NH4+ : P-PO43- định trước khác (thay đổi tỉ lệ mol cách bổ sung dung dịch MgCl2 H3PO4), sau để lắng đem lọc kết tủa Phần nước đem phân tích tiêu P-PO43-, N-NH4+ Mg2+ để xác định hiệu suất xử lý Phần kết tủa rửa sạch, sấy khô, đem xác định khối lượng thành phần nguyên tố Mg, N, P kết tủa MAP Phân tích: Kích thước tinh thể MAP xác định qua ảnh SEM, thành phần nguyên tố hóa học MAP xác định thơng qua phân tích phổ EDX 3.2 Kết thảo luận 1) Thu hồi MAP không bổ sung magie Nước thải chế biến CSTN, ngồi amoni photphat, có chứa lượng đáng kể magie Do đó, tăng pH nước thải lên giá trị thích hợp tạo kết tủa MAP theo phản ứng (1.3): Mg2+ + NH4+ + HPO42- + 6H2O  MgNH4PO46H2O↓+ H+(1.3) Bảng 3.2 Khả loại bỏ P, N, Mg pH khác pH không bổ sung magie Nồng độ sau xử lý (mg//L) Hiệu suất loại bỏ (%) P–PO43- N–NH4+ Mg2+ P–PO43- N–NH4+ Mg2+ 7,5 119 214 15,0 15,6 3,6 70,0 8,0 107 209 8,8 24,1 5,9 82,4 8,5 97 204 6,5 31,2 8,1 87,0 9,0 90 197 4,0 36,2 11,3 92,0 9,5 78 193 1,8 44,7 13,1 96,4 10,0 77 198 1,6 45,4 10,8 96,8 10,5 77 206 1,5 45,4 7,2 97,0 11,0 76 211 1,3 46,1 5,0 97,4 11,5 75 213 1,1 46,8 4,1 97,8 P, Mg O, kết tủa thu cịn có nhiều nguyên tố khác C, Na, K Ca Tỷ lệ % khối lượng nguyên tố P, Mg O 7,4%; 6,0% 44,2% 383 µm 328µm 70,6 µm pH 9,5 pH 11 Hình 3.3 Ảnh SEM tinh thể MAP pH 9,5 pH 11 Hình 3.4 Phổ EDX kết tủa thu 2) Thu hồi MAP có bổ sung magie Trong nước thải thí nghiệm, tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- 0,46 : 3,5 : 1,0 tỷ lệ MAP 1,0 : 1,0 : 1,0 Do đó, để nâng cao hiệu suất thu hồi P–photphat, cần bổ sung thêm nguồn magie từ bên Kết Bảng 3.5 cho thấy, tỷ lệ mol Mg2+ : PO43- 1,2 : 1,0 hiệu suất loại bỏ P–photphat N-amoni đạt giá trị tốt nhất, tương ứng 93,3% 28,4% 10 Bảng 3.5 Ảnh hưởng tỷ lệ mol Mg2+ : PO43- đến hiệu suất loại bỏ P, N Tỷ lệ mol Mg2+:P– PO430,6 : Nồng độ sau xử lý(mg/L) P– N– Magie photphat amoni 65,3 185 3,2 Hiệu suất loại bỏ (%) P– N– Magie photphat amoni 53,7 16,7 95,1 0,8 : 34,2 173 3,3 75,7 22,1 96,3 1,0 : 15,6 163 2,8 88,9 26,6 97,4 1,2 : 9,4 159 2,5 93,3 28,4 98,1 1,4 : 9,2 161 3,4 93,5 27,5 97,8 1,6 : 9,1 174 3,6 93,5 21,6 97,9 3) Thu hồi MAP có bổ sung đồng thời magie photphat Hiệu thu hồi MAP Nhằm tăng hiệu suất loại bỏ N–amoni thu hồi MAP cần thiết bổ sung nguồn magie photphat từ bên Bảng 3.7 Ảnh hưởng tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- đến hiệu suất loại bỏ P, N Tỷ lệ mol Nồng độ sau xử lý (mg/L) Hiệu suất loại bỏ (%) Mg2+:N–NH4+: P–PO43– N–NH4+ Mg2+ P–PO43– N–NH4+ Mg2+ P–PO430,6:1,0 : 1,0 214,0 154,3 8,2 56,5 30,5 96,4 0,8 :1,0 : 1,0 117,0 138,6 9,6 76,2 37,6 96,8 1,0 :1,0 : 1,0 36,5 106,5 11,3 92,6 52,0 97,0 1,2 :1,0 : 1,0 27,4 61,2 13,2 94,4 72,4 97,1 1,4 :1,0 : 1,0 19,6 42,4 15,6 96,0 80,9 97,1 1,6 :1,0 : 1,0 15,2 56,4 22,7 96,9 74,6 96,3 1,8 :1,0 : 1,0 14,3 97,1 28,4 97,1 56,3 95,9 Kết Bảng 3.7 cho thấy, hiệu suất loại bỏ N-amoni khối lượng MAP thu cao tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : 11 PO43- 1,4 : 1,0 : 1,0 Như vậy, tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- tối ưu cho việc loại bỏ đồng thời N–amoni P–photphat 1,4 : 1,0 : 1,0 Tại mức này, hiệu suất loại bỏ P-photphat, magie khối lượng kết tủa thu 96,0%, 97,1% 4,85g/L nước thải Đánh giá sản phẩm MAP thu Mẫu MAP thu pH = 9,5; tốc độ khuấy 60 vòng/phút; thời gian phản ứng 60 phút; tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- 1,4 : 1,0 : 1,0 đem chụp SEM EDX để đánh giá thành phần chất lượng sản phẩm thu Kết cho thấy, kết tủa dạng tinh thể rõ ràng, có màu trắng xen lẫn nâu sẫm, bề mặt bám nhiều vết bẩn (Hình 3.12), thành phần hữu nước thải kết tủa khác hình thành trình tạo MAP bám vào Thành phần nguyên tố P, Mg, O theo tỷ lệ % khối lượng sau: 13,6%, 11,4%, 59,4% Tỷ lệ gần giống tỷ lệ MAP tinh khiết (12,6%, 9,9% 65,3%) Ngồi ra, kết tủa cịn chứa 11,2% C, cịn lại chất khác (a) (b) Hình 3.12 Kết tủa MAP thu (a) ảnh SEM MAP (b) tỷ lệ Mg2+ : NH4+ : PO43- 1,4 : 1,0 : 1,0 12 CHƯƠNG XỬ LÝ ĐỒNG THỜI CHẤT HỮU CƠ VÀ NITƠ BẰNG THIẾT BỊ SBR CẢI TIẾN 4.1 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 1) Vật liệu, hóa chất thiết bị nghiên cứu Nước thải: nước thải đầu thiết bị EGSB Bùn giống: bùn hoạt tính từ bể lọc sinh học thiếu – hiếu khí trạm XLNT Công ty Cổ phần nhựa Hà Nội Thiết bị: Hai thiết bị SBR cải tiến giống có tổng thể tích hữu ích chiều cao làm việc tương ứng 15 lít 1,34 m (Hình 4.1) Nước thải 10 Nước sau xử lý Khơng khí II Thùng chứa nước thải Bơm cấp nước thải Ống cấp nước thải Thiết bị SBR cải tiến Van xả tự động Thùng chứa nước sau xử lý Máy thổi khí Lưu lượng kế khí Cục phân tán khí 10 Bộ điều khiển I Vùng hiếu khí II Vùng thiếu khí Hình 4.1 Hệ thiết bị SBR cải tiến 2) Phương pháp nghiên cứu Quy trình thí nghiệm: Thiết bị SBR cải tiến R1, R2 thiết kế có cấu tạo phương thức vận hành đặc trưng để bao gồm hai vùng hiếu khí thiếu khí thiết bị Sục khí giai đoạn phản ứng thiết bị R2 thực thiện theo phương cách đặc trưng để tạo thành hai giai đoạn phản ứng có nồng độ oxy hòa tan khác mẻ xử lý Các hệ thiết bị SBR cải tiến 13 vận hành theo chu trình gồm ba giai đoạn (cấp tháo nước đồng thời, phản ứng, lắng) nối tiếp Bảng 4.1 Bảng 4.1 Chế độ hoạt động thiết bị SBR cải tiến Thời gian phản ứng, phút Thời gian cấp tháo nước đồng thời, phút Thiết bị Thời gian lắng, Sục khí 2,0 phút L/phút Sục khí 0,4 L/phút R1 145 55 90 10 25 R2 Chế độ thí nghiệm: Các nghiên cứu ảnh hưởng OLR, tải trọng N-amoni (ANLR), tải trọng nitơ (NLR) đến hiệu thiết bị SBR cải tiến thực khoảng tải trọng là: 0,52 ÷ kg COD/m3ngày; 0,048 ÷ 0,21 kg N-NH4+/m3·ngày; 0,7 ÷ 0,31 kg TN/m3·ngày Các nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN đến hiệu thiết bị SBR cải tiến thực khoảng tỷ leek 3,4 ÷ 6,0 4.2 Kết thảo luận 1) Ảnh hưởng tải trọng COD đến hiệu suất xử lý COD COD R1 Hiệu xuất xử lý R1 COD R2 Hiệu xuất xử lý R2 100 2000 80 1500 60 1000 40 (II) (I) (IV) (III) (V) 500 20 Hiệu suất xử lý COD, % COD, mg/L COD vào 2500 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Thời gian vận hành, ngày Hình 4.4 Hiệu suất xử lý COD chế độ khác thiết bị SBR cải tiến Ghi chú: OLR (kg COD/m3ngày): I = 0,52; II = 0,73; III = 0,90; IV = 1,19; V = 1,61 14 Kết Hình 4.4 cho thấy, hai hệ thiết bị R1 R2 gần đạt trạng thái ổn định sau tuần khởi động Hiệu suất xử lý COD trung bình hai thiết bị tất chế độ ổn định đạt 95% Trong khoảng OLR nghiên cứu, khơng có khác biệt đáng kể hiệu suất xử lý COD hai thiết bị (Hình 4.5) 2) Ảnh hưởng tải trọng N–amoni đến hiệu suất xử lý N– amoni Kết Hình 4.7 cho thấy, hiệu suất xử lý amoni hai hệ thiết bị gần đạt giá trị ổn định sau khoảng tuần khởi động Hiệu suất xử lý N–amoni hai thiết bị tương đương, trung bình đạt 99% nồng độ amoni trung bình sau xử lý mg/L N-amoni R1 N-amoni R2 Hiệu xuất xử lý R1 Hiệu xuất xử lý R2 100 300 99 200 98 100 97 (I) I 0 10 15 20 25 (II) (III) II II 30 35 40 45 50 Thời gian vận hành, ngày (IV) (V) I 55 V 60 65 70 Hiệu suất xử lý N-NH +, % N-NH +, mg/L N-amoni vào 400 96 75 80 Hình 4.7 Hiệu suất xử lý N-amoni chế độ khác thiết bị SBR cải tiến Ghi chú: ANLR (kg N-NH4+/m3·ngày): I = 0,048; II = 0,064; III = 0,11; IV = 0,14; V = 0,21 3) Ảnh hưởng tải trọng TN đến hiệu suất xử lý TN Hình 4.10 cho thấy, thời gian thiết bị R1 R2 đạt hiệu suất xử lý TN ổn định 30 21 ngày Sau ổn định, 15 hiệu suất xử lý TN thiết bị R1 đạt cao, trung bình 88 – 92 % chế độ III ÷ V Thiết bị R2 có khả đạt trạng thái ổn định nhanh hơn, hiệu suất xử lý cao hơn, đạt 97% chế độ III IV, đạt 94% chế độ V Tại tải trọng nhau, hiệu suất xử lý TN R2 cao R1 Nồng độ TN sau xử lý R2 thấp đáng kể so với R1, nhỏ 25 mg/L ba chế độ thí nghiệm III – V, đó, nồng độ TN sau xử lý R1 dao động khoảng 15 – 50 mg/L T-N R1 Hiệu xuất xử lý R1 T-N R2 Hiệu xuất xử lý R2 100 400 80 300 60 200 40 I III II IV V 100 20 Hiệu suất xử lý T-N, % TN, mg/L T-N vào 500 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 Thời gian vận hành, ngày Hình 4.10 Hiệu xử lý TN chế độ khác Ghi chú: NLR (kg N/m3·ngày): I = 0,070; II = 0,09; III = 0,16; IV = 0,21; V = 0,31 4) Ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN đến hiệu suất xử lý COD Kết thu Hình 4.13 cho thấy, hiệu suất xử lý COD R2 ổn định hơn, gần không bị ảnh hưởng giảm tỷ lệ COD/TN Hiệu suất xử lý COD hai thiết bị R1 R2 tương tự đạt 95% 16 100 2500 90 2000 80 COD đầu vào COD đầu - R1 1500 70 COD đầu - R2 1000 60 Hiệu suất xử lý COD - R1 Hiệu suất xử lý COD - R2 500 50 Hiệu suất xử lý COD % COD, mg/L 3000 40 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Tỉ lệ COD/TN Hình 4.13 Ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN đến hiệu suất xử lý COD 5) Ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN đến hiệu suất xử lý N–amoni TN Hiệu suất xử lý N–amoni chế độ ổn định đạt trung 600 100 500 99 400 98 N-amoni đầu vào 300 97 N-amoni đầu - R1 N-amoni đầu - R2 200 96 Hiệu suất - R1 100 95 Hiệu suất - R2 Hiệu suất xử lý N-amoni, % N-amoni, mg/L bình 99%, nồng độ amoni đầu mg/L (Hình 4.14) 94 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Tỉ lệ COD /TN Hình 4.14 Ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN đến hiệu suất xử lý N–amoni Hiệu suất xử lý TN hai thiết bị có xu tăng tăng tỷ lệ COD/TN Hiệu suất xử lý TN thấp tỉ lệ COD/TN thấp giải thích thiếu hụt chất hữu cho trình khử nitrit/nitrat tỉ lệ COD/TN thấp (Hình 4.15) 17 Hiệu suất xử lý TN trung bình thiết bị R1 tăng từ 70% lên 92% tăng tỉ lệ COD/TN từ 3,4 lên 6,0 Trong đó, hiệu suất xử lý TN thiết bị R2 tăng từ 80% lên 97% Kết Hình 4.15 rằng, hiệu suất xử lý TN thiết bị R2 cao đáng kể so với thiết bị R1 tất tỉ lệ COD/TN nghiên cứu Hiệu suất xử lý TN, % 100 80 R1 60 R2 40 20 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 Tỷ lệ COD/TN Hình 4.15 Ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN đến hiệu suất xử lý TN 18 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN CAO SU THIÊN NHIÊN 5.1 Sơ đồ công nghệ đề xuất Thông qua kết đạt nghiên cứu này, sơ đồ công nghệ đề xuất vừa xử lý hiệu nước thải chế biến CSTN vừa thu hồi lượng chất dinh dưỡng (Hình 5.1) Nước thải Biogas Lò sấy sản phẩm Hồ tách mủ Bể điều hòa Kết tủa MAP EGSB Bể trung gian Sản phẩm MAP SBR cải tiến Nước thải Hồ ổn sau xử lý định Hình 5.1 Sơ đồ cơng nghệ đề xuất cho hệ thống XLNT chế biến CSTN 5.2 Tính tốn cân vật chất hệ thống Từ kết tính tốn cân vật chất (Bảng 5.1, Hình 5.2) thấy rằng, cơng nghệ đề xuất đảm bảo chất lượng nước đầu sau xử lý đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 01MT:2015/BTNMT Ngồi ra, với qui mơ Nhà máy Cao su Hà Tĩnh, ngày thu hồi khoảng 320 kg MAP Lượng khí biogas thu hồi hàng ngày khoảng 352 Nm3, tương đương với khoảng 200 Nm3 khí metan, mặt lượng tương đương với khoảng 200 kg dầu hay gần 2000 kWh 19 Bảng 5.1: Thông số nước thải đầu vào kết tính tốn đầura TT Thơng số Đơn vị Đầu vào (1) Đầu (6) COD mg/L 6.480 74,2 TN mg/L 285 31,0 TP mg/L 186 24,8 SS mg/L 500 50,0 352 Nm /ngày Khí biogas Nước thải (1) Bể điều 220,0 (2) 232,7 EGSB (3) MAP 320,0 kg MAP/ngày Kết tủa MAP 232,7 (4) 232,7 Bể trung gian (5) 232,7 (6) 212,1 SBR cải tiến Nước sau xử lý (7) 20,6 Bùn Nước tràn (8) 12,7 Bể bùn Bùn (9) 7,9 Ghi chú: Con số ghi sơ đồ lưu lượng tính theo m /ngày Bảng cân vật chất Điểm Q, m3/ngày Q, m3/h COD, mg/L LCOD, kg/ngày TN, mg/L LTN, kg/ngày TP, mg/L LTP, kg/ngày SS, mg/L LSS, kg/ngày (1) 220 9,2 6480 1426 285 63 186 41 500,0 110,0 (2) 232,7 9,7 6181,6 1438,3 376,1 87,5 177,2 41,2 500,0 116,3 (3) 232,7 9,7 1854,5 431,5 376,1 87,5 177,2 41,2 200,0 46,5 (4) 232,7 9,7 1483,6 345,2 309,9 72,1 35,4 8,2 200,0 46,5 (5) 232,7 9,7 1483,6 345,2 309,9 72,1 35,4 8,2 200 46,5 (6) 212,1 8,8 74,2 15,7 31,0 6,6 24,8 5,3 50,0 10,6 (7) 20,6 0,9 8000,0 164,7 (8) 12,7 0,5 1000 12,7 100,0 1,3 24,8 0,3 500,0 6,3 (9) 7,9 0,3 20000,0 158,4 Hình 5.2 Kết tính tốn cân vật chất hệ thống 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1) Tạo bùn hạt thành cơng với kích thước mm sau khoảng tháng khởi động thiết bị Thiết bị EGSB hoạt động ổn định khoảng OLR nghiên cứu – 20 kg COD/m3ngày với hiệu suất xử lý COD đạt trung bình 80%, hệ số chuyển hóa khí biogas nước thải chế biến CSTN 0,37 L/g COD chuyển hóa 2) Đánh giá xác định điều kiện cơng nghệ thích hợp phương pháp kết tủa MAP xử lý thu hồi nitơ photpho nước thải chế biến CSTN pH tối ưu cho kết tủa MAP 9,5, mức pH thu hồi gần 45% Pphotphat nước thải mà không cần phải bổ sung nguồn magie Trong trường hợp bổ sung magie, tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- tối ưu hiệu suất loại bỏ P-photphat tương ứng 1,2 : 1,0 : 1,0 93,3% Khi bổ sung đồng thời magie photphat, tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- tối ưu, hiệu suất loại bỏ P-photphat, N-amoni lượng kết tủa thu hồi tương ứng 1,4 : 1,0 : 1,0, 97,1%, 80,9% 4,85 g/L nước thải 3) Phát triển thành công thiết bị SBR cải tiến có khả xử lý đồng thời chất hữu nitơ nước thải với hiệu nâng cao rõ rệt so với thiết bị SBR thơng thường, thiết bị nitrat hóa - khử nitrat khác Tại mức tải trọng 0,9 – 1,6 kg COD/m3ngày, 0,16 – 0,31 kg TN/m3ngày, hiệu suất xử lý COD, N–amoni TN trung bình tương ứng 97%, gần 100% 94 – 97% Tỉ lệ COD/TN hiệu thiết bị SBR cải tiến khoảng – 6, thấp so với SBR thông thường, 21 nhiều thiết bị nitrat hóa khử nitrat đồng thời khác Hàm lượng COD, N-amoni TN trung bình nước thải sau xử lý hệ thống đạt trạng thái ổn định 70 mg/L, nhỏ mg/L 30 mg/L; giá trị thấp giá trị xả thải tối đa cho phép nước thải sơ chế cao su thiên nhiên theo QCVN 01-MT: 2015/BTNMT 4) Đề xuất quy trình cơng nghệ XLNT chế biến CSTN với giai đoạn xử lý chính: Xử lý kỵ khí thu hồi lượng thiết bị EGSB – Thu hồi N, P kết tủa MAP – Xử lý đồng thời chất hữu nitơ thiết bị SBR cải tiến, có đặc trưng: (1) tiết kiệm lượng; (2) có khả thu hồi chất dinh dưỡng N, P; (3) xử lý hiệu đồng thời chất hữu cơ, nitơ photpho Kiến nghị 1) Nghiên cứu thành phần VSV hoạt tính bùn kỵ khí thiết bị EGSB, đánh giá hiệu xử lý tính ổn định thiết bị EGSB tải trọng 20 kg COD/m3ngày 2) Nghiên cứu quy mơ pilot để hồn thiện quy trình công nghệ đề xuất đánh giá đầy đủ số kinh tế - kỹ thuật 22 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 1) Tạo bùn hạt thành công đánh giá điều kiện công nghệ thích hợp, khả thu hồi lượng (khí biogas) thiết bị EGSB xử lý nước thải chế biến CSTN 2) Đánh giá khả xác định điều kiện công nghệ thích hợp phương pháp kết tủa MAP xử lý thu hồi đồng thời nitơ photpho nước thải chế biến CSTN 3) Phát triển thành công thiết bị phản ứng theo mẻ luân phiên (SBR) cải tiến có khả xử lý đồng thời chất hữu nitơ nước thải chế biến CSTN với qui trình vận hành đơn giản hóa có khả tiết kiệm lượng cao 4) Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nước thải chế biến cao su thiên nhiên theo hướng thu hồi chất dinh dưỡng, lượng phương pháp hóa lý–sinh học kết hợp 23 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Dương Văn Nam, Phan Đỗ Hùng, Nguyễn Hoài Châu, Đinh Văn Viện, Nghiên cứu thu hồi photpho từ nước thải chế biến cao su tự nhiên phương pháp kết tủa struvite Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nông thôn, số 21, 11/2017, tr 82 - 87 Dương Văn Nam, Phan Đỗ Hùng, Nguyễn Hoài Châu, Đinh Văn Viện, Thiết bị SBR cải tiến hiệu cao xử lý đồng thời chất hữu nitơ nước thải chế biến cao su sau xử lý kỵ khí Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam B, Tập 22 số 11, 11/2017, tr 48 - 53 Duong Van Nam, Nguyen Hoai Chau, Hamasaki Tatsuhide, Dinh Van Vien, Phan Do Hung, Effect of COD/TN ratio and loading rates on performance of modified SBRs in simultaneous removal of organic matter and nitrogen from rubber latex processing wastewater Vietnam Journal of Science and Technology 56 (2) (2018), p 236 - 245 24 ... giảm chi phí xử lý Từ lý trên, đề tài luận án ? ?Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến cao su phương pháp hóa lý – sinh học kết hợp? ?? thực nhằm nghiên cứu xây dựng công nghệ XLNT chế biến CSTN giải... (3) Cải tiến thiết bị kết hợp phương pháp hóa lý – sinh học nhằm nâng cao tải trọng hiệu xử lý đồng thời chất hữu dinh dưỡng N, P nước thải chế biến CSTN Mục tiêu nghiên cứu luận án Nghiên cứu xây... Đặc trưng nước thải chế biến CSTN; Tình hình nghiên cứu xử lý nước thải chế biến CSTN nước; Một số phương pháp xử lý nước thải liên quan đến đề tài luận án; Những tồn XLNT chế biến CSTN ViệtNam;

Ngày đăng: 08/06/2021, 07:15

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan