Xử lý nước thải làng nghề miến dong Cự Đà, Thanh Oai, Hà Nội bằng phương pháp lọc sinh học ngập nước

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 1.Đối tượng nghiên cứu

Trong bản luận văn này tôi nghiên cứu xử lý nước thải của làng nghề sản xuất miến dong Cự Đà, Thanh Oai, Hà Nội bằng phương pháp lọc sinh học ngập nước. Chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo thiết bị xử lý nước thải bằng phương pháp màng sinh học gồm hai cột dạng pilot, xử lý kị khí kết hợp với xử lý hiếu khí. Sau đó nước thải được bơm vào cột kị khí theo chiều từ dưới lên trên với lưu lượng dòng được khống chế nhờ ống chia dòng máy bơm (8), nước thải đi qua lớp vật liệu xốp, tại đây các chất hữu cơ bị phân hủy bởi lớp màng vi sinh vật kị khí.

Sau khi nước thải dâng tràn qua máng lắng cặn (4) thì tiếp tục chảy sang cột hiếu khí theo nguyên tắc bình thông nhau do chênh lệch mực mước giữa hai cột. Ở cột hiếu khí không khí liên tục được cấp vào nhờ máy sục khí (11), cung cấp oxy cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Mẫu nước thải qua cột hiếu khí được lấy nhờ van (13), đem phân tích các chỉ tiêu, nếu chưa đạt tiêu chuẩn cho phép thì tiếp tục được cho tuần hoàn trở lại bể chứa (2).

+ Không khí được cấp đều vào cột hiếu khí nhờ dàn phân phối khí nhiều lỗ và không khí đi từ dưới lên trên cùng chiều với dòng nước nên giảm tổn thất thủy lực và tại các vị trí trong cột hiếu khí có thể coi nồng độ khí oxy là gần bằng nhau. Các nghiên cứu gần đây cho thấy có thể sử dụng các chất mang khác nhau để nuôi cấy vi sinh vật (hiếu khí hay kị khí) dùng trong công nghệ xử lý nước thải như nhựa PVC, PE, thủy tinh, cao su, xốp, sơ dừa, ….trong số đó vật liệu xốp cho thấy kết quả xử lý tốt hơn cả vì vật liệu xốp có diện tích bề mặt lớn, trên bền mặt có nhiều lỗ nhỏ để vi sinh vật có thể bám dính và tạo màng. - Sau đú thường xuyờn theo dừi cỏc yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh hỡnh thành và phát triển của màng vi sinh như pH, chất dinh dưỡng (Nitơ ở dạng NH4+, photpho ở dạng photphat) và tạo những điều kiện tốt để vi sinh vật phát triển.

Đối với cột kị khí thì ngược lại, cần luôn giữ sao cho hàm lượng oxi hòa tan trong nước (DO) nhỏ hơn 2mg/l, ngoài ra còn có thể cho thêm một ít rượu metylic vào để. - Để kiểm tra kết quả của quá trình tạo màng vi sinh vật trên chất mang,chúng tôi tiến hành chụp ảnh trên kính hiển vi điện tử quét (SEM), kết quả cho thấy màng vi sinh đã được tạo trên thành hạt xốp. - Sau khi thấy vi sinh bám trên bề mặt giá thể, tiến hành bơm tuần hoàn nước thải miến dong đã được pha loãng nhiều lần và đã xử lí sơ bộ qua hệ thống để vi sinh vật thích nghi với môi trường nước thải miến dong trước khi tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải miến dong với hàm lượng COD đầu vào khác nhau.

Phương pháp phân tích một số chỉ tiêu trong nước 1. Hóa chất và dụng cụ

+ Máy trắc quang (Spectroquant Nova 30. Và một số thiết bị phụ trợ khác. 2.2.2.Xác định một số chỉ tiêu của nước thải làng nghề sản xuất miến dong Cự Đà. a) Xác định chỉ số COD bằng phuơng pháp đicromat. Ngoài sự cản trở của ion Cl- còn phải kể đến sự cản trở của nitrit (NO2-), tuy nhiên với lượng nitrit là 1- 1.2 mg/l thì sự cản trở của chúng được xem là không đáng kể, còn tránh ảnh hưởng của chúng thì cần thêm vào mẫu một lượng axit sunfamic với tỷ lệ 10mg/1mg NO2-. Xây dựng đường chuẩn sự phụ thuộc của COD vào mật độ quang từ phương trình đương chuẩn lập được có thể tính ngược lại giá trị COD khi đo mật độ quang của mẫu nước thải trong quá trình xử lý.

* Nguyên lí của phép đo: Thiết bị đo BOD là một hệ kín gồm các bình chứa mẫu và các sensor.Trong bình chứa mẫu phía trên bề mặt dung dịch chứa một thể tích không khí xác định. Trong quá trình ủ mẫu phải tính đến lượng CO2 thoát ra làm sai lệch giá trị BOD tuy nhiên để loại trừ điều này ta nhỏ vài giọt dung dịch KOH vào nắp chai đựng mẫu KOH sẽ hấp thụ hết khí CO2. Nếu nằm ngoài khoảng này cần trung hòa chúng bằng dung dịch axit H2SO4 hoặc kiềm NaOH sao cho thể tích các dung dịch dùng để trung hòa không làm pha loãng mẫu quá 0.5% thể tích.

Khoảng đo BOD(mg/l) Thể tích mẫu (ml) Số giọt Allyl Thioure. Cho 3-4 giọt KOH 45% vào nắp cao su ở miệng chai Đặt sensor lên miệng nút chặt. Bắt đầu quá trình đo như sau:. + Ấn nút Esc để bật hệ thống đo. + Đặt các điều kiện đo: Ấn nút Start để chọn các điều kiện đo. Khi đó trên màn hình sẽ hiển thị khoảng giá trị BOD và thể tích mẫu tương ứng, để thay đổi ta dùng các phím +/-. Chọn giá trị thích hợp sau đó nhấn Enter. Tiếp theo máy tự động. chuyển sang chế độ chọn ngày cũng dùng các phím +/- rồi nhấn Enter. Tắt máy bằng phím Esc. Trong thơi gian ủ mẫu máy sẽ tự động giữ nhiệt độ ổn định là 20%. Sau 5 ngày bật máy bằng nút Esc, chọn chai cần đo ấn Enter kết quả BOD5 sẽ hiển thị trên màn hình. c) Xác định nồng độ amoni trong nước thải bằng phương pháp Nessler. - Lượng N-NH4+ cao hơn 250àg trong 50ml dung dịch sẽ cú hiện tượng tăng mạnh huyền phù trắng đục do tạo thành kết tủa phức hợp của amoni làm dung dịch đậm màu. - Các cation có thể tạo thành hydroxit không tan như: Ca, Mg, Mn, Fe; các hợp chất hữu cơ và một số chất không tan cũng là nguyên nhân gây cản trở đến độ chính xác của phương pháp.

Sau đó hòa tan vào bình định mức 1lít lắc đều, dùng pipet hút chính xác 10ml dung dịch vừa pha được cho vào bình định mức 1lít rồi định mức đến vạch bằng nước cất thu được dung dịch có nồng độ 5mgNH4+/l. Nguyên tắc: Trong dung dịch orthophotphat loãng, amoni molypdat trong môi trường axit tác dụng tạo thành dạng hetero polyaxit, molypdo photphoric axit. Dùng pipet hút chính xác 10ml dung dich vừa pha được cho vào bình định mức 100ml rồi định mức tới vạch bằng nước cất thu được dung dịch chuẩn PO43- có nồng độ 50mg/l.

Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất miến dong theo phương pháp gián đoạn kị khí trước, hiếu khí sau

Nước thải được lắng sơ bộ sau đó bơm qua cột kị khí với thể tích V=30(l) với lưu lượng 15l/h và ngâm ở cột kị khí 12h sau đó nước thải tiếp tục chuyển sang cột hiếu khí để xử lý tiếp (trước khi bơm vào cột hiếu khí phải chỉnh lại pH và sục khí để tăng DO trong nước). Thí nghiệm được tiến hành tương tự đối với 3 mẫu nước thải sản miến dong khác nhau.

So sánh hiệu quả xử lý theo ba cách vận hành thiết bị

* Chạy tuần hoàn hai cột kị khí và hiếu khí: Cho hiệu quả xử lý tương đối tốt, nhưng phương pháp này không thuận lợi với sự phát triển của vi sinh vật vì trong quá trình bơm tuần hoàn, có một phần lớp màng vi sinh ở cột kị khí bị bong ra rồi lại sang cột hiếu khí (có sục oxi không khí) sẽ làm chết vi sinh vật kị khí và ngược lại. * Chạy tuần hoàn hiếu khí: Sự giảm nồng độ các chất xảy ra đều hơn nhưng thời gian xử lý lâu hơn (33h chạy tuần hoàn hiếu khí). Phương pháp này cần chi phí đầu tư cho xử lý cao hơn vì phải dùng máy sục khí trong thời gian xử lý, lượng bùn hoạt tính sinh ra lớn.

Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của 2 phương pháp trên vì kết hợp được xử lý kị khí và hiếu khí. Chính giai đoạn ngâm kị khí đã giảm được thời gian chạy tuần hoàn hiếu khí (chỉ mất 10h), nên giảm được kinh phí đầu tư cho xử lý vì ta có thể ngâm kị khí vào ban đêm.