Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chứa phenol bằng công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ SBR quy mô phòng thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ĐÀM MINH THỌ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHỨA PHENOL BẰNG CƠNG NGHỆ BÙN HOẠT TÍNH THEO MẺ - SBR (QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM) CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ NGÀNH: 8440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS BÙI XUÂN DŨNG TS LÊ NGỌC THUẤN Hà Nội, 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu riêng tơi, thực theo hướng dẫn PGS TS Bùi Xuân Dũng TS Lê Ngọc Thuấn Mọi số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Nếu nội dung nghiên cứu trùng lặp với cơng trình nghiên cứu cơng bố, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm tuân thủ kết luận đánh giá luận văn hội đồng khoa học./ Lạng Sơn, ngày 25 tháng 10 năm 2019 Ngƣời cam đoan Đàm Minh Thọ ii LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập trường Đại học Lâm Nghiệp thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn thạc sĩ với đề tài: “Nghiên cứu khả xử lý nước thải chứa phenol công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ -SBR (quy mơ phịng thí nghiệm)” Tôi học hỏi nhiều kiến thức thực tế trau dồi tảng kiến thức đại học; thúc đẩy thân trình tự tìm tịi nghiên cứu tài liệu, tự hồn thiện thay đổi tu thân, rèn luyện tinh thần tự giác tra cứu học liệu tiếp cận vấn đề phát sinh thực tế xoay quanh cơng việc thân, góp phần cải thiện kỹ nghề nghiệp cho thân Để có kết nghiên cứu này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa quản lý Tài nguyên rừng Môi trường trường Đại học Lâm nghiệp thầy cô lên lớp giảng dạy tơi suốt q trình tơi học tập trường Đại học Lâm nghiệp Tôi xin cảm ơn thầy phịng thí nghiệm khoa Mơi Trường, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội thầy cô khác Khoa giúp đỡ, cung cấp thơng tin, thiết bị, máy móc,…tạo điều kiện để tơi hồn thành đề tài nghiên cứu Đặc biệt, tơi xin gửi lời cảm ơn tới TS Lê Ngọc Thuấn giảng viên khoa Môi Trường, trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội - người tận tình hướng dẫn, cung cấp thơng tin, tài liệu tham khảo để tơi có hướng đắn, hoàn thành luận văn cách tốt PGS.TS Bùi Xuân Dũng giảng viên Khoa quản lý Tài nguyên rừng Môi trường trường Đại học Lâm nghiệp người giúp đỡ tơi nhiều q trình xếp nội dung nghiên cứu hoàn thiện luận văn chỉnh chu Sau cùng, tơi xin kính chúc quý thầy cô trường Đại học Lâm Nghiệp, trường Đại học Tài ngun Mơi trường Hà Nội nói chung, thầy Bùi Xuân iii Dũng, thầy Lê Ngọc Thuấn nói riêng dồi sức khỏe, ln cơng tác tốt gặt hái nhiều thành tựu nghiệp giáo dục – đào tạo Mặc dù cố gắng hết mình, khả thời gian có hạn nên khơng thể tránh sai sót q trình thực đồ án Tơi kính mong quý thầy cô dẫn, giúp đỡ để luận văn tơi hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Lạng Sơn, ngày 25 tháng 10 năm 2019 Ngƣời cam đoan Đàm Minh Thọ iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC HÌNH VẼ vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Giới thiệu phenol 1.2 Tổng quan nước thải chứa phenol phương pháp xử lý phenol 1.3 Cơng nghệ bùn hoạt tính theo mẻ - SBR 18 Chƣơng MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 27 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 27 2.3 Nội dung phương pháp nghiên cứu 28 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 3.1 Tính tốn, thiết kế, lắp đặt bể SBR đánh giá khả thích nghi bùn hoạt tính 42 3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian lưu nước thời gian lưu bùn tới hiệu xử lý bể SBR 56 3.3 Nghiên cứu hiệu xử lý bể SBR 61 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 74 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD Biochemical Oxygen Demand_ Nhu cầu oxy hóa sinh học COD Chemical Oxygen Demand _ Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Dissolved Oxygen _ Hàm lượng oxy hào tan EPA Environmental Protection Agency_ Tổ chức bảo vệ môi trường Hoa Kỳ MBR Membrane Bio - Reactor _ Công nghệ màng sinh học MLSS Mixed Liquoz Suspended Solids_ Tổng chất rắn lơ lửng dịch lỏng/ Nồng độ bùn hoạt tính bể phản ứng QCVN Quy chuẩn Việt Nam SBR Sequencing batch reactor_ Bùn hoạt tính theo mẻ SVI Sludge Volume Index_ Chỉ số thể tích bùn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Nồng độ phenol nước thải số ngành công nghiệp Bảng 1.2 Các nhóm vi khuẩn có bùn hoạt tính 19 Bảng 2.1 Thông số vận hành bể SBR thực đánh giá khả thích nghi bùn hoạt tính 31 Bảng 2.2 Thông số vận hành bể SBR thực đánh giá ảnh hưởng thời gian lưu nước tới hiệu xử lý bể SBR 32 Bảng 2.3 Quy trình vận hành bể SBR theo thời gian lưu nước khác 33 Bảng 2.4 Thông số vận hành bể SBR thực đánh giá ảnh hưởng nồng độ Phenol đầu vào tới hiệu xử lý bể SBR 35 Bảng 2.5 Bảng tổng hợp dụng cụ thí nghiệm phân tích Phenol 36 Bảng 2.6 Bảng dụng cụ thí nghiệm phân tích MLSS 39 Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật mô hình bể SBR 44 Bảng 3.2 Bảng thống kê thông số bể SBR 47 cơng trình phụ trợ 47 Bảng 3.3 Bảng thống kê hàm lượng chất 48 có nước thải giả định 48 Bảng 3.4 Kết xác định nhiệt độ, pH, DO bể SBR 52 Bảng 3.5 Kết tiêu MLSS SVI giai đoạn thích nghi bùn hoạt tính 55 Bảng 3.4 Kết hiệu suất xử lý bể SBR 57 theo thời gian lưu nước 57 Bảng Kết hiệu suất xử lý bể SBR theo thười gian lưu bùn 59 Bảng 3.6 Bảng kết phân tích khả lắng bùn hoạt tính giai đoạn đánh giá ảnh hưởng thười gian lưu bùn 60 Bảng 3.7 Kết hiệu suất xử lý Phenol bể SBR 62 Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý bể SBR theo 64 tải lượng Phenol đầu vào 64 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1 Các dạng tạo gốc tự trình Fenton …11 Hình Con đường oxi hóa Ozone 14 Hình Chu kỳ hoạt động bể SBR 20 Hình Sơ đồ quy trình thực luận văn 28 Hình 2 Quy trình thực đánh giá khả thích nghi bùn hoạt tính 30 Hình Quy trình vận hành đánh giá ảnh hưởng thời gian lưu nước tới hiệu qảu xử lý bể SBR 32 Hình Quy trình vận hành đánh giá ảnh hưởng thười gian lưu bùn twoid hiệu xử lý bể SBR 33 Hình Quy trình vận hành đánh giá hiệu xử lý bể SBR theo mẻ đặc trưng 34 Hình Quy trình vận hành đánh giá ảnh hưởng nồng độ Phenol đầu vào tới hiểu xử lý bể SBR 35 Hình Vật liệu làm bể SBR 44 Hình Van xả nước đầu 45 Hình 3 Bơm nước thải đầu vào 45 Hình Mơ hình cấu tạo bể SBR 46 Hình Khung giá đỡ bể SBR 46 Hình Cơng ty Cổ phần thương mại sản xuất da Nguyên Hồng 50 Hình Bể Aerotank nhà máy XLNT Công ty CP TMSX da Nguyên Hồng 51 Hình 3.8 Biểu đồ thể hiệu suất xử lý bể SBR 63 Hình Biểu đồ hiệu suất xử lý bể SBR theo tải lượng Phenol 65 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, ô nhiễm môi trường vấn đề quan tâm nhiều quốc gia giới, nước phát triển Việt Nam Với phát triển q trình cơng nghiệp hóa - đại hóa việc thải chất độc hại vào mơi trường ngày gia tăng gây ảnh hưởng đến chất lượng mơi trường sống Bài tốn giải vấn đề ô nhiễm môi trường đặt khía cạnh sống, từ việc nhỏ, diễn hàng ngày gia đình quy trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp, điểm dịch vụ, giải trí… tất quan tâm trọng đến việc làm để giảm thiểu việc phát sinh chất gây ô nhiễm môi trường Trong đặc biệt nhiễm hợp chất hữu khó phân huỷ có nước thải số ngành công nghiệp Các chất độc không xử lý trước thải môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sức khỏe người Phenol loại chất ô nhiễm độc hại liệt kê vào 129 chất ô nhiễm cần ưu tiên xử lý theo hướng dẫn Cục bảo vệ Môi trường Mỹ Phenol thường phát sinh dòng thải ngành cơng nghiệp lọc, hố dầu, sản xuất nhựa, ngành công nghiệp thép, dệt nhuộm, giấy bột giấy, thuốc trừ sâu, dược phẩm, tổng hợp nhựa, nước thải trình luyện cốc Bộ Tài nguyên Môi trường Việt Nam đưa giới hạn cho phép Tổng phenol nước mặt dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhỏ 0,005 mg/L [4-tr.5] mức độ độc hại với người mơi trường Phenol gây ung thư, đột biến gen, quái thai hoá chất bị phân huỷ sinh học tự nhiên Phenol làm nhiễm độc nguồn nước, gây nguy hại cho người sinh vật sống khác Nguồn phát sinh phenol chủ yếu nguồn thải nhiều loại hình cơng nghiệp giải phenol nước thải quan tâm nghiên cứu nhiều quốc gia, có Việt Nam Hiện nay, giới có biện pháp xử lý nước thải có chứa phenol như: hấp phụ, xử lý tác nhân oxy hóa mạnh, tác nhân quang hóa… hạn chế định mặt kinh tế Với phát triển không ngừng ngành công nghệ sinh học, phương pháp ứng dụng công nghệ sinh học để xử lý nước thải ngày áp dụng rộng rãi tỏ rõ ưu điểm vượt trội Trong đó, cơng nghệ bùn hoạt tính theo mẻ (SBR), ứng dụng cho nhiều loại hình nước thải khác có biến động lớn Cơng nghệ bùn hoạt tính theo mẻ (SBR) thực chất vận hành dựa vào hệ vi sinh vật khác dạng bùn bao gồm vi sinh vật sống chất rắn Ở Việt Nam giới có nhiều đề tài nghiên cứu việc ứng dụng cơng nghệ bùn hoạt tính theo mẻ (SBR) nhiều loại nước thải khác Hầu hết, kết nghiên cứu cho thấy khả xử lý nước thải công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ hiệu cao, hiệu suất lớn có giá trị kinh tế cho nhà sản xuất Vì vậy, để thực luận văn tốt nghiệp cao học, tác gải số em sinh viên trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội thực đề tài “Nghiên cứu khả xử lý nước thải chứa phenol công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ - SBR quy mơ phịng thí nghiệm” hướng dẫn khoa học TS Lê Ngọc Thuấn Kết nghiên cứu đề tài cho thấy khả xử lý nước thải có chứa phenol cơng nghệ bùn hoạt tính theo mẻ - SBR qua bổ sung luận khoa học cho đề tài nghiên cứu xoay quanh nội dung xử lý phenol biện pháp sinh học bùn hoạt tính ... nhiều đề tài nghiên cứu việc ứng dụng cơng nghệ bùn hoạt tính theo mẻ (SBR) nhiều loại nước thải khác Hầu hết, kết nghiên cứu cho thấy khả xử lý nước thải công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ hiệu cao,... nguyên Môi trường Hà Nội thực đề tài ? ?Nghiên cứu khả xử lý nước thải chứa phenol công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ - SBR quy mơ phịng thí nghiệm? ?? hướng dẫn khoa học TS Lê Ngọc Thuấn Kết nghiên cứu. .. Lâm Nghiệp thời gian nghiên cứu hoàn thành luận văn thạc sĩ với đề tài: ? ?Nghiên cứu khả xử lý nước thải chứa phenol công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ -SBR (quy mơ phịng thí nghiệm) ” Tôi học hỏi