- Khảo sát tổng quan về nước thải sinh hoạt phân tán.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng NH4+ đàu vào đến hiệu suất xử lý nước thải sinh hoạt và chế độ sục khí đến hiệu quả xử lý NĨỈ4+, TN và COD.
2.4. Phưong pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp tài kiệu kế thừa
Phương pháp này được sử dụng nhằm xác định, phân tích, đánh giá điều kiện về tự nhiên, môi trường và được thu thập, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau có liên quan đến nguồn nước thải sinh hoạt và định hướng trong việc ứng dụng công nghệ xử lý.
2.4.2. Phương pháp phân tích
Phân tích một số các chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nước: Amoni, Nitrit, Niừat, Nitơ tổng.
• Phân tích amoni:
• Amoni được xác định bằng phương pháp Natri nitroprusiat, đo quang tại bước sóng 655nm trên thiết bị ƯV - VIS Spectrophotometer 2450 (Shimazu - Nhật Bản).
• Phân tích nitrit:
Xác định bằng phương pháp đo quang với hệ thuốc thử Giss theo Standrad Method 1995, so màu trên máy ƯV-2540 (Shimazu, Nhật Bản) tại bước sóng 520nm.
• Phân tích nitrat:
Xác định bằng phương pháp so màu với Natri Salixylat theo TCVN 4562-88, so màu trên máy UV-2540 (Shimazu, Nhật Bản) tại bước sóng 410nm.
• Xác định tổng nitơ bằng máy TOC - N (Shimazu, Nhật Bản)
Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình thiết bị thể hiện như hình 2.1, 2.2:
Hình 2.1. Mô hình hệ thống thí nghiệm AAO
- Sơ đồ hệ thống thí nghiệm gồm: • Ngăn điều hòa với thể tích làm việc 16 lít • Ngăn yếm khí với thể tích làm việc 12 lít
• Ngăn thiếu khí và hiếu khí kết hợp với thể tích làm việc 25 lít • Ngăn lắng thể tích 3,6 lít
- Nguyên lý hoạt động của thiết bị:
Nước thải được chứa ừong thùng chứa v=120lít. Nước thải được cấp vào ngăn điều hòa và yếm khí bằng một bơm định lượng, sau khi nước được cấp đầy ngăn yếm khí nước thải sẽ chảy tràn sang ngăn thiếu khí và 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 đồng thời kéo và tuần hoàn bùn ở ngăn lắng. Nước thải sau khi qua ngăn lắng sẽ chảy
ừàn ra ngoài vào thiết bị chứa. Bùn ừong ngăn lắng khi sục khí sẽ tự động được kéo ngược trở lại sang ngăn hiếu khí rồi sang ngăn thiếu khí.
Do hiệu suất xử lý COD, N của ngăn yếm khí chỉ đạt 10% nên trong quá trình nghiên cứu thấy hiệu quả của ngăn yếm khí rất thấp nên khi nghiên cứu chỉ sử dụng ngăn thiếu khí - hiếu khí và nước thải được cấp trực tiếp vào ngăn thiếu khí.
Điều kiện thí nghiệm:
Chế độ 1: Q=lL/h; sục/dừng = 60 phút/30phút; Chế độ 2: Q=l,5L/h; sục/dừng = 60 phút/30 phút; Chế độ 3: Q=2L/h; sục/dừng = 60 phúƯ30 phút; Chế độ 4: Q=21Lh; sục/dừng = 60 phút/45 phút.
Nhiệt độ được lấy theo nhiệt độ môi trường tại thời điểm làm thực nghiệm. Mỗi ngày của các chế độ thí nghiệm lấy mẫu ở dòng vào, dòng ra xác định NĨĨ4+, NO3', NO2", tổng N.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.Đặc trưng của nước thải sinh hoạt trong nghiên cứu
Nước thải nghiên cứu có những đặc trưng thể hiện trong bảng 3.1:
Bảng 3.1. Đặc trưng của nước thải trong nghiên cứu
STT r 1 1| Ạ Ár
Thông sô Đơn vị Hàm lượng
1 pH - 7 -7 ,5 2 COD mg/1 200 - 350 3 n-n h4+ mg/1 2 9 -6 4 4 n-n o3- mg/1 0 5 TôngN mg/1 3 5 -7 0 6 Tông p mg/1 0 - 1 7 ss mg/1 300 - 550
3.2. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý NH4+, TN
3.2.1. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất x ử lý NHặ+
Ảnh hưởng của tải lượng NÊLị+ đến hiệu suất xử lý NH4+ được thể hiện ở hình 3.1.
Tài lượng NH4+ - B - H S X L
Thời gian, ngày
Hình 3,1, Ảnh hưởng cửa tải ỉượng NH4+vào đến hiệu suất x ử ỉýNHặ*
Kết quả trên hình 3.1 cho thấy khi ở CĐ1 tải lượng NIỈ4+ vào dao động
trong khoảng 0,037 - 0,039 kg/m3/ngày thì hiệu suất xử lý NH4+ đạt từ 95-
97%. Sang CĐ2, tải lượng NH4+tăng khoảng 0,058-0,06 kg/m3/ngày thì hiệu
suất xử lý NH4+ giảm trong khoảng 90 - 93%. Sang CĐ3, tải lượng tiếp tục
tăng lên trong khoảng 0,076 - 0,083 kg/m3/ngày thì hiệu suất xử lý giảm còn
86 - 89%. Như vậy khi tải lượng tăng hiệu suất xử lý NIỈ4+ giảm trong
khoảng nghiên cứu. Điều này được giả thích là khi tăng nồng độ chất ô nhiễm nhưng hiệu quả xử lý của hệ vi sinh không tăng đẫn đến hiệu suất xử lý giảm.
3.2.2. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất x ử ỉý TN
Ảnh hưởng của tải lượng NTỈ4+ đến hiệu suất xử lý TN được thể hiện ở
♦ T à i lư ọ n g NH4+ - И - H S X L T N
Hình 3.2. Ảnh hưởng của tải lượng NŨ4+ vào đến hiệu suất x ử lý TN
Kết quả trên hình 3.2 cho thấy khi ở CĐ1 tải lượng NH4+vào dao động trong khoảng 0,037 - 0,039 kg/m3/ngày thì hiệu suất xử lý tổng Nitơ đạt từ 60 - 62%. Sang CĐ2, tải lượng NIỈ4+tăng khoảng 0,058 - 0,06 kg/m3/ngày thì hiệu suất xử lý giảm trong khoảng 50 - 54%. %. Sang CĐ3, tải lượng tăng tiếp lên 0,076 - 0,083kg/m3/ngày thì hiệu suất xử lý giảm còn 47 - 49%. Như vậy khi tải lượng tăng hiệu suất xử lý tổng Nitơ giảm trong khoảng nghiên cứu. Điều này được giả thích là khi tăng nồng độ chất ô nhiễm nhưng hiệu quả xử lý của hệ vi sinh không tăng đẫn đến hiệu suất xử lý giảm.
3.3. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trình xử lý NH4+ và TN, COD
3.3.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trình x ử lýNHặ+ và TN
Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trình xử lý NIỈ4+yà TN được thể hiện ở hình 3.3.
— ♦ — H5XL N H 4 + ■ H S K L T N 0*3 BŨ z I— -£ ầ 70 г = 6 0 40 □ 1 2 3 4 5 6 7 8 э 10 11 ThcHi s i a r ij. n g à y
Hình 3.3. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trinh x ử lý NH4+ và TN
Kết quả trên hình 3.3 cho thấy khi ta thay đổi chế độ sục khí trong điều kiện thí nghiệm thì hiệu suất xử lý NĨỈ4+ và TN đều thay đổi. Khi tăng thời gian dừng từ 60 phúư30 phút ở CĐ3 lên 60 phúư45 phút ở CĐ4 thì hiệu suất xử lý NĨỈ4+ giảm từ 86 - 89% xuống còn 82 - 87% nhưng hiệu suất xử lý TN lại tăng từ 48 - 49% lên khoảng 5 1 - 57%. Vậy khi tăng thời gian dừng sục khí thì hiếu suất xử lý NĨỈ4+ giảm và TN tăng. Điều này được giải thích là khi tăng thời gian dừng sục khí thì quá trình oxi hóa NĨỈ4+ thành NO3" giảm dẫn tới hiệu suất xử lý NH4+ giảm. Trong khi đó khi tăng thời gian dừng sục khí thì quá trình khử NO3' thành NO2TỒÌ thành N2 bay lên tăng dẫn tới hiệu quả xử lý TN tăng.
3.3.2. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trình x ử lý COD
Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trình xử lý COD được thể hiện ở hình 3.4.
Hình 3.4. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến quá trình x ử lý COD
Kết quả trên hình 3.4 cho thấy khi tăng thời gian dừng từ 60 phút/30 phút ở CĐ3 lên 60 phút/45 phút ở CĐ4 thì hiệu suất xử lý COD giảm từ 89 - 94% xuống còn 82 - 8 8%. Vậy khi tăng thời gian dừng sục khí thì hiếu suất xử lý COD giảm. Điều này được giải thích là khi tăng thời gian dừng sục khí thì quá trình oxi hóa COD của vinh sinh hiếu khí giảm dẫn tới hiệu suất xử lý COD giảm.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận
Quá trình nghiên cứu thu được kết quả sau:
> Khi tải lượng NH4+ tăng hiệu suất xử lý NH4+ của hệ nghiên cứu giảm. CĐ1 (Q=lL/h) sang CĐ2 (Q=l,5L/h) và sang CĐ3 (Q= 2,0L/h) thì hiệu suất xử lý NĨÍ4+ giảm từ 96,54% xuống 91,50% và 88,07%.
> Khi tải lượng NH4+ tăng hiệu suất xử lý TN của hệ nghiên cứu giảm. CĐ1 (Q=lL/h) sang CĐ2 (Q=l,5L/h)và sang CĐ3(Q=2,0L/h) hiệu suất xử lý TN giảm từ 61,93% xuống 52,01% rồi xuống 48,56%.
> Khi tăng thời gian dừng sục 60 phúƯ30 phút (ở CĐ3) lên 60 phúƯ45 phút (ở CĐ4) thì hiệu suất xử lý NH4+ giảm từ khoảng 87,81% xuống còn khoảng 84,50% nhưng hiệu suất xử lý TN lại tăng từ khoảng 48,56% lên khoảng 52,67%.
> Khi tăng thời gian dừng sục 60 phúƯ30 phút (ở CĐ3) lên 60 phút/45 phút (ở CĐ4) thì hiệu suất xử lý COD giảm từ khoảng 91,91% xuống còn khoảng 86,04%.
Trên đây là những nghiên cứu bước đầu trên hệ AAO và AO cải tiến, để hiệu suất xử lý hệ nghiên cứu đạt yêu cầu mong muốn ở các nhiệt độ khác nhau cần phải có những nghiên cứu tiếp theo khi có nhiều chế độ gián đoạn quá trình sục khí để tăng hiệu suất khử N đồng thời tiết kiệm năng lượng.
Kiến nghị
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 có thể ứng dụng nghiên cứu vào thực tiễn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Báo cáo tổng họp công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt của công ty cổ phần kỹ thuật môi trường Việt năm 2006.
2. Cục Tài Nguyên - Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, Báo cáo năm 2006.
3. Lê Văn Cát, Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ và Photpho, Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, 2007.
4. Nguyễn Đăng, Thực trạng ô nhiễm môi tường đô thị và công nghiệp Viêt Nam. Tạp trí Khoa học và Đời sống Vol 20, 2013.
5. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, nhà xuất bản Khoa học và Kĩ Thuật, 2002
6. PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nhà xuất bản Giáo dục, 2009.
Tiếng Anh
7. Metcalf&Eddy. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse. Third Edition ,199l./BarrettS.E.,Davis M.K. and McGuire M. J (1985), "Blending Chloraminated Water with Chlorinated Waters", Jour. AWWA,
77(1), pp.50 - 61.
8. Grady, C.P.L, Jr., and H.c Lim, 1980. Biological Waste Water Treatment. Marcel Dekker, NY.
9. Gujer w, and Jenkins, D (1974) The contact Stabilization Process- Oxygen and nitrogen Mass Balances. Report No, 74-2, Saint, Eng Res, Lab.,Univ. Calif., Berkeley.
10. Gayle, B.P., et al.(1989), Biological Denitrification of Water, J. Environ. Eng, 115, 930.
11. Skadsen, J. and Larry Sanford. 1996. The Effectiveness of High pH for Control of Nitrification and the Impact of Ozone on Nitrification Control. In Proc. 1996 AWWA Water Quality Technology Conference. Boston, Mass.: AWWA.
12. Odell, Lee H., Gregory J. Kirmeyer, Andrzej Wilczak, Joseph G. Jacangelo, Joseph P. Marcinko,and Roy L. Wolfe. 1996. Controlling titrification in Chloraminated Systems. Jour. AWWA, 88(7):86-98.
13. Turk, O., v|i. Mavinic, D.S. (1986), “Preliminary Assessment of a Shortcut in Nitrogen Removal from Wastewater”, Can. J. Civ. Eng., 13, 600.
14. Ford, D.L., et al. (1980) Comprehensive Analysis of Nitrification of Chemical Processing Wastewater. J. Water Pollut. Control. Fed., 52, 2726: Standard Methods for the examination of water and wastewater (1995).
15. http://www.monre..vn/monrenet/default.aspx?tabid=208&ItemID 16. http://l 23doc.vn/document/95227-xu-ly-nito-trong-nuoc-thai.htm 17 .http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/xu-ly-nito-trong-nuoc-thai. 1196589.html 18. http://docs.4share.vn/docs/9328/Xu_ly_Nito_trong_nuoc_thai.html 19. http://vea.gov.vn/vn/khoahoccongnghe/congnghemt/xulynuocthai defult.aspx
2 0. http ://phuongphapxulynuocthaisinhhoat.blog spot, com/2 0 12/12/xu ly ni-to-trong-xu-ly-nuoc-thai- sinh .htm
21. LixiangLiu, BeipingZhang,XiaohuiWu,GangYanandXiejuanLu, SimultaneousRemovalofNitrogenandPhosphorousfromMunicipalWastewater UsingContinuousFlowIntegratedBiologicalReactor,Joumalofenvironmentalen gineering© asce / march 2008.YongQiu,Han-changShi,andMiaoHe,
22. NitrogenandPhosphorousRemovalinMunicipalWastewaterTreatment PlantsinChina: AReview,International! oumalofChemicalEngineering Volume20
PHỤ LỤC
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm phân tích
Ngày lấy mẫu
Đầu vào n h4+ (mg/1) Đầu ra n h4+ (mg/1) Hiệu suất xử lý n h4+(%) Hiệu suất xử lý TN (%)
Tải lượng NH4+ vào (kg/m3/ngày) Chế độ 1: Q=lL/h; sục/dừng = 60 phút/30 phứt 9/3/2015 40 1.1 97.25 62.00 0.038 10/3/2015 39 1.3 96.67 59.04 0.037 11/3/2015 39.3 1.2 96.95 62.37 0.038 12/3/2015 41 1.9 95.37 61.49 0.039 13/3/2015 39.5 1.4 96.46 59.74 0.038 Chê độ 2: Q=l,5L/h; sục/dừng = 60 phút/30 phút 16/3/2015 40.5 3.8 90.62 53.32 0.058 17/3/2015 40.7 3.2 92.14 50.24 0.059 18/3/2015 41.3 4.1 90.07 50.00 0.059 19/3/2015 40.8 3 92.65 52.63 0.059 20/3/2015 41.5 3.3 92.05 53.87 0.060 Chê độ 3: Q=2L/h; sục/dừng = 60 p 1ÚƯ30 phút 30/3/2015 43 5.1 88.14 47.6 0.083 31/3/2015 41.3 5.7 86.20 48.8 0.079 1/4/2015 40.9 5.3 87.04 49.0 0.079 3/4/2015 39.6 4 89.90 48.7 0.076 9/4/2015 42 4.6 89.05 48.6 0.081 Chế độ 4: Q=21Lh; sục/dừng = 60 phút/45 phút 15/4/2015 40.4 6.5 83.91 52.8 0.078 16/4/2015 39 5.9 84.87 56.6 0.075 20/4/2015 40 6.2 84.50 51.3 0.077 21/4/2015 38 5 86.84 51.9 0.073 27/4/2015 39.7 7 82.37 50.6 0.076