2.4.1. Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng để
tạo ra năng lượng. Xây dựng tế bào sinh trưởng và sinh sản, do đó khối lượng sinh khối được tăng lên. Phương pháp sinh học thường được sử dụng để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ. Đối với các chất vô cơ
chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử chất sulfit, muối amon, nitrat tức là các chất chưa bị oxy hoá hoàn toàn. Cho đến ngày nay người ta đã biết nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên nhiên và rất nhiều các chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Giải pháp xử lý bằng biện pháp sinh học có thểđược xem là tốt nhất trong các phương pháp vì: Chi phí thấp, có thể xử lý được các độc tố, xử lý được N-NH3-, tính ổn định cao. Do vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học nên căn cứ vào tính chất, hoạt động và môi trường sống của chúng ta có thể chia phương pháp sinh học thành phương pháp hiếu khí và phương pháp kị khí.
2.4.2. Phương pháp cơ học
Quá trình xử lý cơ học (tiền xử lý) thường áp dụng ở các giai đoạn đầu của công trình. Tùy vào tính chất, hàm lượng, lưu lượng nước thải, mức độ
làm sạch mà ta áp dụng các quá trình
- Điều hòa: Điều hòa lưu lượng trên dòng thải và ngoài dòng thải. - Chắn rác: Các mảnh vụn được loại bỏ bằng các lưới chắn rác. - Lắng: Các chất lơ lửng và bông cặn được loại bỏ do trọng lực.
- Tuyển nổi: Tạo ra các bọt khí kết hợp các hạt nhỏđưa lên mặt nước và loại bỏ.
- Khử khí: Nước và không khí tiếp xúc với nhau trong các dòng nước chảy để đuổi amoniac và một số khí khác.
- Bay hơi: Phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, gió…
2.4.3. Phương pháp hóa lý
Hóa học và hóa lý là hai quá trình diễn ra giữa chất bẩn với tác chất được thêm vào. Các phản ứng diễn ra:
- Phản ứng trung hòa - Phản ứng oxy hóa khử. - Phản ứng chất độc hại,….
Xử lý hóa học và hóa lý là giai đoạn cần thiết trước khi tiến hành xử lý sinh học tuy nhiên trong một số trường hợp xử lý hóa – lý có thể tiến hành sau xử lý sinh học nhằm mục đích xử lý triệt để.
2.5. Tổng quan về bãi rác Bình Đức
2.5.1. Quy mô và vị trí của bãi rác Bình Đức
Bãi rác Bình Đức tọa lạc tại phường Bình Đức, cách trung tâm thành phố
Long Xuyên 9 km về hướng Tây Bắc, cách quốc lộ 91 khoảng 700 m. Vị trí bãi rác cách nhà dân gần nhất khoảng 500 m.
Diện tích bãi rác cũ: 2,2 ha hoạt động từ năm 1983 – 2000 thì đóng cửa. Diện tích của bãi rác mới: 3,5 ha hoạt động từ năm 2000 đến nay
2.5.2. Hiện trạng môi trường bãi rác Bình Đức
Qua quá trình khảo sát tại bãi rác và khu vực xung quanh, vấn đề ô nhiễm môi trường mà người dân trong khu vực và vùng lân cận dễ nhận thấy chủ yếu là do mùi hôi và ruồi, đồng thời tại đây còn tồn động một lượng lớn nước rò rỉ không được xử lý cũng góp phần gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước trong khu vực…
Chương 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tượng nghiên cứu
Phương pháp keo tụ xử lý COD nước rỉ rác của bãi rác Bình Đức, phường Bình Đức, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.
3.2. Thời gian nghiên cứu
Bắt đầu từ tháng 12/2010 đến tháng 05/2011
3.3. Mục tiêu nghiên cứu
3.3.1. Mục tiêu chung:
Đánh giá hiệu quả xử lý COD nước rỉ rác bằng hai loại hóa chất keo tụ
phèn nhôm Al2(SO4)3 và phèn sắt FeCl3 .
3.3.2. Mục tiêu cụ thể:
- Khảo sát hiệu quả xử lý COD của nước rỉ rác bằng hóa chất keo tụ phèn nhôm Al2(SO4)3 trong điều kiện thí nghiệm tối ưu.
- Khảo sát hiệu quả xử lý COD của nước rỉ rác bằng hóa chất keo tụ phèn sắt FeCl3 trong điều kiện thí nghiệm tối ưu.
- So sánh, đánh giá hiệu quả xử lý COD nước rỉ rác của hai loại hóa chất keo tụ trên.
- Đưa ra được loại hóa chất keo tụ với điều kiện xử lý thích hợp để đạt hiệu quả xử lý cao nhất và mang tính khả thi cao khi ứng dụng vào điều kiện thực tế.
3.4. Nội dung nghiên cứu
- Thu mẫu nước rỉ rác tại bãi rác Bình Đức, thành phố Long Xuyên. - Tiến hành các thí nghiệm xử lý COD nước rỉ rác trên hai loại hóa chất keo tụđã nêu trên.
- Phân tích chỉ tiêu COD của nước rỉ rác đầu vào trước khi xử lý bằng hóa chất keo tụ và sau khi cho hóa chất keo tụ vào xử lý với các điều kiện thích hợp trong phòng thí nghiệm.
- Đánh giá hiệu quả xử lý COD của nước rỉ rác bằng các loại hóa chất keo tụ.
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu
- Thiết bị phân tích mẫu (tủ sấy, bộ lọc chất rắn, cân phân tích, bộ Ja- Test...), hoá chất phân tích (H2SO4 đậm đặc, NaOH, K2Cr2O7, FAS, Ferroin...)
- Nước rỉ rác được lấy từ bãi rác Bình Đức.
- Các dụng cụ làm thí nghiệm (Pipet, Buret, ống nghiệm, Erlen...)
3.6. Phương pháp nghiên cứu
3.6.1. Phương pháp thu thập thông tin
Thông tin thứ cấp được thu thập ở Phòng Kiểm soát ô nhiễm - Chi cục Bảo vệ môi trường - Sở Tài nguyên và Môi trường An Giang, Ban Quản lý bãi rác Bình Đức và các Viện, Trường có những nghiên cứu có liên quan đến nước rỉ rác.
3.6.2. Phương pháp thu mẫu nước nước rỉ rác a. Lựa chọn vị trí thu mẫu
Sau quá trình khảo sát thực địa xung quanh bãi rác Bình Đức chúng tôi chọn 5 vị trí để thu mẫu nước rỉ rác.
b. Cách thu mẫu
Mẫu nước được thu vào buổi sáng 7g00-9g00 vào ngày trời không mưa. Tráng chai, lọ thu mẫu bằng nước tại hiện trường, sau đó đậy nắp lại và ấn chai xuống dưới mặt nước từ 30-40 cm, mở nắp chai cho nước chảy vào từ từ, khi thấy không còn bọt khí nổi lên là nước đã đầy chai, đậy nắp lại, nhấc chai lên và trữ lạnh ở 40C sau đó đem về phòng thí nghiệm của Khoa Kỹ thuật - Công nghệ - Môi trường để phân tích.
c. Số lượng mẫu nước rỉ rác
=> Thu 120 lít mẫu nước rỉ rác
3.6.3. Cách bố trí thí nghiệm
a. Đối với hóa chất keo tụ phèn nhôm Al2(SO4)3
Thực hiện 3 thí nghiệm (A, B, C), mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần với cách bố trí như sau:
¾ Thí nghiệm A: Nồng độ nước rác không pha loãng và được tiến hành thí nghiệm với 6 nghiệm thức:
" ĐC-A: Đối chứng được tiến hành như mẫu thật nhưng không cho Al2(SO4)3 vào.
" A1: 1 lít mẫu nước + 1,5g Al2(SO4)3.
" A2: 1 lít mẫu nước + 2g Al2(SO4)3.
" A3: 1 lít mẫu nước + 2,5g Al2(SO4)3.
" A4: 1 lít mẫu nước + 3g Al2(SO4)3.
" A5: 1 lít mẫu nước + 3,5g Al2(SO4)3.
¾ Thí nghiệm B: Nồng độ nước rác pha loãng theo tỷ lệ 3:1 (3 nước thải: 1 nước cất) và được tiến hành thí nghiệm với 6 nghiệm thức sau:
" ĐC-B: Đối chứng được tiến hành như mẫu thật nhưng không cho Al2(SO4)3 vào.
" B1: 1 lít mẫu nước + 1,5g Al2(SO4)3.
" B2: 1 lít mẫu nước + 2g Al2(SO4)3.
" B3: 1 lít mẫu nước + 2,5g Al2(SO4)3.
" B5: 1 lít mẫu nước + 3,5g Al2(SO4)3.
¾ Thí nghiệm C: Nồng độ nước rỉ rác pha loãng theo tỷ lệ 1:1 và được tiến hành thí nghiệm với 6 nghiệm thức sau:
" ĐC-C: Đối chứng được tiến hành như mẫu thật nhưng không cho Al2(SO4)3 vào. " C1: 1 lít mẫu nước + 1,5g Al2(SO4)3. " C2: 1 lít mẫu nước + 2g Al2(SO4)3. " C3: 1 lít mẫu nước + 2,5g Al2(SO4)3. " C4: 1 lít mẫu nước + 3g Al2(SO4)3. " C5: 1 lít mẫu nước + 3,5g Al2(SO4)3. b. Đối với hóa chất keo tụ phèn sắt FeCl3.
Thực hiện 3 thí nghiệm (D, E, F), mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần với cách bố trí như sau:
¾ Thí nghiệm D: Nồng độ nước rác không pha loãng và được tiến hành thí nghiệm với 6 nghiệm thức:
" ĐC-D: Đối chứng được tiến hành như mẫu thật nhưng không cho FeCl3 vào. " D1: 1 lít mẫu nước + 1,5g FeCl3. " D2: 1 lít mẫu nước + 2g FeCl3. " D3: 1 lít mẫu nước + 2,5g FeCl3. " D4: 1 lít mẫu nước + 3g FeCl3. " D5: 1 lít mẫu nước + 3,5g FeCl3.
¾ Thí nghiệm E: Nồng độ nước rác pha loãng theo tỷ lệ 3:1(3 nước thải: 1 nước cất) và được tiến hành thí nghiệm với 6 nghiệm thức sau:
" ĐC-E: Đối chứng được tiến hành như mẫu thật nhưng không cho FeCl3 vào.
" E1: 1 lít mẫu nước + 1,5g FeCl3.
" E2: 1 lít mẫu nước + 2g FeCl3.
" E4: 1 lít mẫu nước + 3g FeCl3.
" E5: 1 lít mẫu nước + 3,5g FeCl3.
¾ Thí nghiệm F: Nồng độ nước rác pha loãng theo tỷ lệ 1:1 và được tiến hành thí nghiệm với 6 nghiệm thức sau:
" ĐC-F: Đối chứng được tiến hành như mẫu thật nhưng không cho FeCl3. " F1: 1 lít mẫu nước + 1,5g FeCl3. " F2: 1 lít mẫu nước + 2g FeCl3. " F3: 1 lít mẫu nước + 2,5g FeCl3. " F4: 1 lít mẫu nước + 3g FeCl3. " F5: 1 lít mẫu nước + 3,5g FeCl3. c. Phương pháp tiến hành thí nghiệm.
- Thiết bị được sử dụng là một bộ khuấy (bộ Jar-Test) có 6 cánh khuấy, trang bị bộ biến đổi vận tốc. Mỗi cánh khuấy ứng với một cốc có thể tích 1 lít.
- Thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý COD nước rỉ rác khi thay đổi liều lượng chất keo tụở pH nhất định.
- Trong quá trình thí nghiệm, mỗi cốc được đổ đầy một thể tích nước rỉ
rác như nhau. Theo (Vũ Hải Yến, 2010) thí nghiệm được tiến hành trên bộ Jar – Test gồm các bước sau:
+ Bật máy khuấy, khuấy mạnh khoảng 100 vòng/phút, theo dõi pH bằng giấy quỳ tím.
+ Dùng dung dịch H2SO4 25% chỉnh pH đến giá trị pH = 6, khuấy mạnh trong 5 phút.
+ Cho vào các cốc 1 lượng chất keo tụ đã xác định. Khuấy mạnh 100 vòng/phút trong thời gian 1 phút, sau đó khuấy nhẹ (40 – 50 vòng/phút) trong thời gian (5 – 10 phút). Đây là giai đoạn hình thành các mầm keo tụ.
+ Tiếp tục chỉnh pH đến giá trị pH = 6. + Lắng kết tủa trong thời gian 30 – 60 phút.
Hình 3.2: Thí nghiệm được thực hiện trên bộ Jar - Test
d. Cơ sở tiến hành thí nghiệm
Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ của phèn nhôm Al2(SO4)3 và phèn sắt FeCl3 như sau (Lâm Vĩnh Sơn, 2004):
- Độ pH:
+ Phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5,5- 7,5.
+ Phèn sắt đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5,5 - 6,5 - Nhiệt độ:
+ Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20÷40oC, tốt nhất là 35 40÷ oC.
Ngoài ra còn có một số nhân tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ như: các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng….
=> Dựa vào các yếu tố ảnh hưởng trên chúng tôi chọn các điều kiện thí nghiệm cho cả phèn nhôm Al2(SO4)3 và phèn sắt FeCl3 cụ thể như sau:
- Chọn pH = 6 cốđịnh cho cả hai loại phèn trên. - Chọn nhiệt độ thí nghiệm ở nhiệt độ phòng .
- Tốc độ khuấy trộn, liều lượng phèn, thời gian lắng được trình bày rõ trong phần mô tả thí nghiệm.
3.6.3. Phương pháp phân tích mẫu
a. Phân tích chỉ tiêu COD ( Phương pháp đun kín)
Bảng 3.1: Tỉ lệ thể tích mẫu và hóa chất dùng trong phân tích COD
Thể tích mẫu Dd K2Cr2O7 Dd H2SO4 reagent Tổng thể tích
2.5 ml 1.5ml 3.5ml 7.5ml
* Thực hiện:
- Pha loãng mẫu: pha loãng mẫu 10 lần (1ml mẫu + 9ml nước cất)
- Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với dung dịch H2SO4 trước khi dùng. Cho thể tích mẫu và thể tích hóa chất dùng như bảng trên.
- Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2O7 vào, cẩn thận cho từ từ dung dịch H2SO4 reagent theo thành ống nghiệm. Đậy kín nút, lắc nhẹ, cho lên giá đỡống nghiệm, đặt vào tủ sấy trong 2 giờở 150oC.
- Sau thời gian 2 giờ lấy ống nghiệm ra để nguội ở nhiệt độ phòng, chuyển toàn bộ dung dịch vào erlen, tráng ống COD bằng nước cất và đổ vào erlen.
- Thêm 2 – 3 giọt ferroin và định phân bằng dung dịch FAS 0,01N , dứt
điểm khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ, ghi kết quả dung dịch FAS đã dùng.
- Làm mẫu trắng với 2,5ml nước cất 2 lần thay cho mẫu thật và thực hiện các bước như trên. Công thức tính nồng độ COD: COD mg/l = V F N V Vo 1)* *8000* ( − Trong đó:
V0 : thể tích dung dịch FAS dùng chuẩn độ mẫu trắng (ml) V1: thể tích dung dịch FAS dùng chuẩn độ mẫu (ml) N: nồng độ FAS đã được kiểm tra
V: thể tích mẫu đã được sử dụng (ml) F: hệ số pha loãng
Hình 3.3: Bố trí ống nghiệm COD trên giá đỡ
b. Phân tích chỉ tiêu SS
=> Lọc qua giấy lọc cỡ lỗ 0,45 μm.
c. Xác định pH
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Nước rỉ rác sử dụng trong thí nghiệm được lấy tại BCL rác Bình Đức, phường Bình Đức, thành phố Long Xuyên, tỉnh An Giang.
Bảng 4.1: Thành phần nước rỉ rác BCL Bình Đức Chỉ tiêu Đơn vị Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 Mẫu 5 Trung bình pH - 8,3 8,6 8 8,7 8,9 8,5 SS mg/l 308 296 319 292 285 300 COD mg/l 2.784 2.790 2.894 2.972 2.960 2.880
Qua kết quả phân tích cho thấy, nước rỉ rác của BCL Bình Đức có các thông số ô nhiễm khá cao. Đặc biệt nồng độ COD rất cao chứng tỏ trong nước rỉ rác có chứa rất nhiều các hợp chất hữu cơ ô nhiễm, đây cũng là thông số mà chúng tôi quan tâm xử lý trong đề tài này.
4.1. Khảo sát khả năng xử lý COD trong nước rỉ rác khi thay đổi lượng phèn nhôm Al2 (SO4)3
4.1.1. Thí nghiệm A, thí nghiệm thực hiện với mẫu không pha loãng
Hiệu quả xử lý COD được thể hiện qua bảng và biểu đồ sau:
Bảng 4.2: Hiệu quả xử lý COD khi thay đổi lượng phèn nhôm Al2 (SO4)3
Nghiệm thức pH Liều lượng phèn (g/l) Giá trị COD (mg/l) Hiệu suất xử lý ĐC –A 6 - 2432 16% A1 6 1,5 1984 31% A2 6 2 1600 44% A3 6 2,5 1344 53% A4 6 3 1408 51% A5 6 3,5 1472 49%
2432 1984 1600 1344 1408 1472 0 500 1000 1500 2000 2500 Giá trị COD ĐC 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Liều lượng phèn (g) Kết quả xử lý COD Kết quả xử lý COD
Hình 4.1: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
nhôm Al2(SO4)3 khi thay đổi liều lượng phèn với mẫu không pha loãng.
Nhận xét:
- Nồng độ COD của tất cả các nghiệm thức đều giảm thấp hơn so với nồng độ COD ban đầu, hiệu suất xử lý COD khá tốt, từ 31% - 53%. Mẫu đối