Thí nghiệm xử lý photpho trong nước thải với quá trình sinh trưởng bám dính được thực hiện trên hệ thống thiế/ bị thí nghiệm sử dụng vật liệu m ang nhựa gấp nếp như hình 6 .
Hệ thống được khởi động bằng phương pháp cấp nước thải liên tục cho hệ thống. N guồn vi sinh vật dùng để cấy vào hệ là bùn từ hệ thiết bị thí nghiệm xử lý photpho trong phòng thí nghiệm.
2.4.1. Hệ thiết bị th í nghiệm
Thí nghiệm thực hiện trên hệ thiết bị như ở hình 1. Be thí nghiệm AAO cải tiến được làm bằng mica trong suốt có dung tích hữu ích các ngăn như bảng 3.
Bảng 3. Dung tích hữu ích các ngăn trong thiết bị thí nghiệm
Ngăn (Thiết bị) Dung tích (L) Ngăn (Thiết bị) Dung tích (L)
Thùng chứa nước thải
120,0 Thiếu khí
25,0
Điều hòa 16,0 Hiếu khí
Hình 6. Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm
© : Thùng chứa nước thải (2): Ngăn điều hòa (3): Ngăn yếm khí Ngăn thiếu khí (5): Ngăn hiếu khí (6): Ngăn lắng và khử trùng (7): Bơm khí (8): Bơm nước thải
vào(D: Vật liệu đệm m ang vi sinh (0): Cửa xả bùn thải
2.4.2. Các chế độ th í nghiệm và quy trình vận hành
N ước thải được chứa trong thùng chứa v = 1 2 0 lít. Nước thải được cấp liên tục vào ngăn điều hòa, lần lượt qua các ngăn yếm khí, ngăn thiếu khí, hiếu khí kết hợp và ngăn lắng. Ở ngăn hiếu khí dưới đáy có bộ phận cấp khí làm tăng lượng oxy trong nước thải và tạo dòng tuần hoàn sang ngăn thiếu khí đồng thời kéo và tuần hoàn bùn ở ngăn lắng. N ước thải sau khi qua ngăn lắng sẽ chảy tràn ra ngoài vào thiết bị chứa. Bùn trong ngăn lắng khi sục khí sẽ tự động được kéo ngược trở lại sang ngăn hiếu khí rồi sang ngăn thiếu khí. Các thông số pH, DO (lượng oxy hòa tan trong nước) được hiển thị trên bảng điều khiển và được lưu trên máy tính.
Bảng 4. Các chế độ vận hành Chế độ Thông số vận hành Lưu lượng dòng vào (L/h) Chế độ sục khí Ghi chú Chế độ 1 (CĐ1) 1 , 0 Sục liên tục DO = 4,0 mg/L 18 - 24,6°c
M ùa đông, xuân
Chế độ 2 (CĐ2) 1 , 0 Sục liên tục DO = 4,0 mg/L 25 - 30°c M ùa hè Chế độ 3 (CĐ3) 1 , 0 Sục khí 60 phút, dừng 90 phút, DO khi sục là 4,0 mg/L 25 - 30°c M ùa hè Chế độ 4 (CĐ4) 2 , 0 Sục khí 60 phút, dừng 30 phút, DO khi sục là 8,0 mg/L Chỉ thí nghiệm với ngăn thiếu khí - hiếu khí Chế độ 5 (CĐ5) 2 , 0 Sục khí 60 phút, dừng 45 phút, DO khi sục là 8,0 mg/L Chỉ thí nghiệm với ngăn thiếu khí - hiếu khí
Hình 7. Sơ đồ hệ thống thiết bị thí nghiệm
Nhiệt độ được lấy theo nhiệt độ môi trường tại thời điểm làm thực nghiệm.
C H Ư Ơ N G 3
K ÉT Q UẢ VÀ T H Ả O LUẬN 3.1. Đặc trưng của nước thải sinh hoạt trong nghiên cứu
Đặc trưng của nước thải trong nghiên cứu được thể hiện trong bảng sau: Bảng 5: Đặc trưng của nước thải trong nghiên cứu
STT Thông số Đo’n vị Hàm lượng
1 pH - 7 - 7 , 5 2 COD mg/ 1 200 - 350 3 n-n h4+ mg/ 1 35 - 50 4 n-n o3' mg/ 1 0 5 Tổng N mg/ 1 35 - 70 6 Tổng p m g/ 1 0,5 - 12
3.2. Ảnh hưởng cüa nhiệt độ đến hiệu quả xử lý T-P
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ được thể hiện ở hình 8
Hình 8. Ảnh hưởng ciỉa nhiệt độ đến hiệu suất xử lý T-P ciía toàn hệ
Kết quả ở hình 8 cho thấy ở CĐ1 T = 18 - 25°c (mùa đông, xuân), DO = 4,0 mg/L hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ 17,0 - 28,0%. Khi chuyển sang CĐ2 ở T = 25 - 30°c (mùa hè), DO = 4,0 mg/L hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ 27,3 - 44,4%. N hư
vậy khi tăng nhiệt độ hiệu suất xử lý T-P của hệ tăng. Điều này được giải thích là khi nhiệt độ tăng hệ vi sinh vật xử lý photpho hoạt động tốt hơn dẫn đến hiệu suất
3.3. Ánh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý T-P (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.1. Anh hưởng của chế độ sục khỉ liên tục và sục khỉ 60 p h út/dừ ng 90 p h ú t đến hiệu suất x ử lý T-P của toàn hệ được thê hiện ở hình 9.
♦ T-Pvào ■ T-Pra —A— HSXLT-P
- 50 - 45 - 40 - 35 - 30 ỉ CL - 25 H - 20 ẫ I - 15 - 10 - 5 - 0 0 5 10 15 20 T hờ i gian (n gày) CĐ 2 C Đ 3 --- ^ ^ --- --- ■ --- ♦--- ■ » x l ---+— ■ ■ ■ ' ■ ■ * ■ ___________ ■
Hình 9. Ảnh hưởng của chế độ sục khí liên tục và sục khí 60 phút/dừng 90 phút đến hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ
Kết quả hình 9 cho thấy. Ở CĐ2 (DO=4,Omg/L; T = 25 - 30°C; sục khí liên tục) hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ dao động từ 27,3 - 44,4%. Khi chuyển sang CĐ3 (DO=4,Omg/L; T = 25 - 30°C; sục khí 60 phút dừng 90 phút) hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ giảm xuống chỉ còn 22,4 - 29,0%. Ket quả thực nghiệm chứng tỏ chế độ sục khí ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý T-P của hệ. Điều này được giải thích là khi sục khí vi sinh vật hiếu khí hấp thu photpho, nhưng khi ngừng sục khí (thiếu khí và yếm khí) vi sinh vật hiếu khí gần như không hấp thu photpho thậm chí ở chế độ yếm khí còn có hiện tượng vi sinh vật yếm khí giải phóng photpho. Cho nên chế độ sục khí liên tục tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật hấp thu phot pho.
3.3.2. Anh hưởng của chế độ sục khỉ 60 p h ủt/dừ ng 30 p h ú t và sục khỉ 60 p h ủ t/dừ ng 45 p h ú t đến hiệu suât x ử lỷ T-P của ngăn thiếu khí — hiếu khí thê hiện ở hình 10.
♦ TP v ào ■ TP ra 'HSXLTP 05 £ o > Q. I- «o- *5 D5 c «o 55 50 45 40 35 30 b 25 20 15 10 SP ơ\> Thờ i g ia n , n g à y Hình 10. Ảnh hưởng của chế độ sục khí 60 phút/dừng 30 phút và sục khí 60 phút/dừng 45 phút đến hiệu suất xử lý T-P
của ngăn thiếu khí - hiếu khí
Kết quả hình 10 cho thấy. Ở CĐ 4 (D O =8 ,Omg/L; sục khí 60 phút/dừng 30 phút) hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ dao động từ 39 - 45%. Khi chuyển sang CĐ5 (D O =8 ,Omg/L; sục khí 60 phút/dừng 45 phút) hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ giảm xuống chỉ còn 19 - 24%. Ket quả thực nghiệm chứng tỏ chế độ sục khí ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý T-P của hệ. Điều này được giải thích là khi sục khí vi sinh vật hiếu khí hấp thu photpho, nhưng khi ngừng sục khí (thiếu khí và yếm khí) vi sinh vật hiếu khí gần như không hấp thu photpho thậm chí khi dừng lâu gần như yếm khí còn có hiện tượng vi sinh vật yếm khí giải phóng photpho. Cho nên dừng sục khí lâu không tạo điều kiện cho vi sinh vật hấp thu phot pho thậm chí còn giải phóng phốt pho. N hư vậy càng dừng sục khí lâu hiệu suất xử lý T-P giảm.
Kết quả nghiên cứu cho thấy mặc dù nồng độ đầu vào của T-P ở chế độ 1, 2, 3 thấp nhưng hiệu suất xử lý photpho chỉ hiệu quả ở quá trình hiếu khí. Còn quá trình yếm khí là quá trình loại bỏ photpho nếu như xả bùn. Cho nên trong nghiên cứu này ở chế độ 4, 5 chỉ nghiên cứu thí nghiệm ở ngăn thiếu khí - hiếu khí.
Trong nghiên cứu này hiệu suất xử lý CO D dao động từ 74 - 96%. Hiệu suất xử lý T-N khoảng từ 23 - 6 6%. Xét về tương quan C:N:P của nước thải dùng trong nghiên cứu thì tỷ lệ N cao. Với tỷ lệ N cao có ảnh hưởng tới quá trình xử lý.
K ẾT LU Ậ N VÀ KIÉN NG H Ị KÉT LUẬN
Nghiên cứu xử lý T-P trên hệ A AO cải tiến thu được kết quả sau:
Khi tăng nhiệt độ hiệu suất xử lý T-P của hệ tăng.C Đ l hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ 17,0 - 28,0%, CĐ2 hiệu suất xử lý T-P của toàn hệ 27,3 - 44,4%.
Khi chuyển chế độ sục khí gián đoạn hiệu suất xử lý T-P giảm. Giảm từ 27,3 - 44,4% ở CĐ2 xuống 22,4 - 29,0% ở CĐ3.
Khi thời gian dừng sục khí lâu thì hiệu suất xử lý T-P giảm. Giảm từ 39 - 45% ở CĐ4 xuống 19 - 24% ở CĐ5.
Ket quả nghiên cứu cho thấy mặc dù nồng độ đầu vào của T-P ở chế độ 1, 2, 3 thấp nhưng hiệu suất xử lý photpho chỉ hiệu quả ở quá trình hiếu khí. Còn quá trình yếm khí là quá trình loại bỏ photpho nếu như xả bùn.
Trên đây là những nghiên cứu một số chế độ vận hành trên hệ А AO, AO cải tiến, để hiệu suất xử lý C O D, T-N và T-P đạt yêu cầu m ong muốn ở các nhiệt độ khác nhau cần phải có những nghiên cứu tiếp theo khi thay đổi DO và có nhiều chế độ gián đoạn quá trình sục khí ở các khoảng khác nhau để tăng hiệu suất khử N, p đồng thời tiết kiệm năng lượng.
K IÉN NG H Ị
Do thời gian và điều kiện nghiên cứu có hạn, cho nên đề tài mới chỉ dừng lại ở những đánh giá ban đầu. Chính vì vậy, cần có những nghiên cứu tiếp theo về lĩnh vực này để tăng hiệu quả xử lý photpho.
TÀI LIỆU T H A M K H Ả O Tiếng Việt
1. Khắc Uẩn, Đặng Kim Chi (2008), Tình trạng khan hiếm photpho và sự cần thiết của việc tái sử dụng nguồn thải chứa photpho, Hà Nội.
2. Đặng Kim Chi (2005), Đe tài KC 08-09: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng các chính sách và biện pháp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường ở các làng nghề Việt Nam , Đại học Bách khoa Hà Nội. 3. Lê Văn Cát (2007), X ử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ, Photpho, N hà xuất
bản Khoa học Tự nhiên và công nghệ, Hà Nội.
4. N guyễn Thị Kim Thái (2001), X ử lý nước thải tinh bột sắn băng phương pháp sinh học kỵ khí trong điều kiện khí hậu Việt Nam , Đại học Xây dựng Hà Nội.
5. Ngô Thị Quỳnh Nhi (2011), Phân tích, đánh giá hàm lượng photpho dễ tiêu trong đất và khả năng hấp thụ photpho của một số loại đất trồng rau trên địa bàn thành phố Đà N ằng bằng phương pháp trắc quang phân tử UV-VIS, khóa luận tốt nghiệp cử nhân khoa học.
6 . Lê Văn Khoa và các đồng nghiệp (1996), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, NX B Giáo dục.
Tiếng Anh
7. Lixiang Liu, Beiping Zhang, Xiaohui Wu, Gang Yan and Xiejuan Lu (2008). Simultaneous Rem oval of Nitrogen and Phosphorous from Municipal W astewater Using Continuous-Flow Integrated Biological Reactor. Journal of environmental engineering © asce: March 2008, pp 169-176.
8 . Yong Qiu, H an-chang Shi, and Miao He. Nitrogen and Phosphorous Removal in M unicipal W astewater Treatm ent Plants in China: A Review, International (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Journal of Chemical Engineering. Volum e 2010, Article ID 914159, 10 pages doi:1 0 .1 155/2010/914159.
9. S. Thongtha, P. Team kao, N. Boonapatcharoen, S. Tripetchkul, S. Techkarnjararuk, P. Thiravetyan. Phosphorus removal from domestic wastewater by N elum bo nucifera Gaertn. and Cyperus alternifolius L. Journal of Environmental M anagem ent 137 (2014) 54e60.
10.Yayi W ang, Yongzhen Peng, Tom Stephenson. Effect of influent nutrient ratios and hydraulic retention time (HRT) on simultaneous phosphorus and nitrogen removal in two-sludge sequencing batch reactor. Bioresource Technology, Volum e 100, Issue 14, July 2009, Pages 3506-3512.
11.H. Izanloo, A Mesdaghinia, R. Nabizadeh, S. Nasseri, K. Naddafi, A. H. Mahvi, Sh. Nazmara. Effect o f organic loading on the pepform ance of aerated submerged fixed-film (ASFFR) reactor for crude oil-containigng wastewater treament. Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng., 2006, Vol. 3, No. 2, pp. 85-90.
12. P. Battistonia, A. De Angelisa, M. Prisciandarob, R. Boccadoroa, D. Bolzonella. P removal from anaerobic supernatants bystruvite crystallization: long term validation and process modeling. W ater Research 36 (2002) 1927— 1938.
13. Amir Hossein Mahvi, A.R.M esdaghinia and Farham Karakani. Feasibility of Continuous Flow Sequencing Batch Reactor in Domestic W astew ater Treatment. American Journal of Applied Sciences 1 (4): 348-353, 2004. 14. American Public Health Association (APH A)/A m erican W ater W orks
Association (A W W A )/W ater Environm ent Federation (WEF) - Standard methods of for the examination of water and wastewater, 19th Ed., W ashington, DC, 1995.