Thí nghiệm đối với giá thể cầu K1 được tiến hành tương tự giá thể Bio-chip với 5 tải trọng khối đầu vào như đã nêu trong mục 2.4.2 “bố trí thí nghiệm”. Kết quả hiệu suẩ xử lý được trình bày trong hình sau:
Hình 3.14: iệu suất xử lý của giá thể cầu K1 với các tải trọng h i đầu vào khác nhau
Tại thí nghiệm 2, giá thể cầu K1 cho hiệu suất xử lý tốt nhất, hiệu suất xử lý COD đạt 53,4%, BOD5 đạt 48,5%; NH4+ đạt 42 TKN đạt 24% . Thí nghiệm 1 có tải trọng đầu vào thấ nhưng hiệu suất xử lý không cao bằng thí nghiệm 2 do hàm lượng inh ưỡng trong nước rác cung cấ vào hông đủ cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển, chuyển hóa các chất ô nhiễm. Tải trọng ô nhiễm của thí nghiệm 3 cao hơn của thí nghiệm 2 khoảng 10% nhưng hiệu suất xử lý lại bị giảm khoảng 20%. Với thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5, giá thể này cho hiệu quả xử lý rất thấp, chỉ đạt hiệu suất xử lý khoảng hơn 2 đối với COD; BOD5; NH4 và khoảng 14 đối với TKN. Trong các thí nghiệm này bùn có hiện tượng chết nhiều, có thể do vi sinh vật bị ng đ c inh ưỡng.
Như vậy khoảng tải trọng khối phù hợp cho giá thể K1 có hiệu quả xử lý cao là thí nghiệm 2 với COD = 5,3 kg/m3.ngày, BOD5 = 3 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,9 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày.
3.7.3. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tr n đen K2
Thí nghiệm được tiến hành tương tự các giá thể phần trước. Hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể trụ tr n đen K2 ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau được thể hiện trong hình .15 sau đây.
Hình 3.15: iệu suất xử lý của giá thể trụ tr n đen K2 với các tải trọng h i đầu vào khác nhau
Hình 3.15 thể hiện hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn K2 tại các tải trọng đầu vào khác nhau. Giá thể trụ tr n đen K2 đã cho hiệu suất xử lý thấp nhất. Với loại giá thể này có đặc tính là lớp bùn hoạt tính dễ bị bong tróc nên khi chạy thí nghiệm ở tải trọng thấp (thí nghiệm 1) cho hiệu quả cao nhất và hiệu suất này giảm dần cho tới thí nghiệm 5. Tại thí nghiệm 1 hiệu suất xử lý COD đạt 45,8%; BOD5 đạt 38,9%; NH4+ đạt 25 4 TKN đạt 26%. Hiệu suất này giảm dần trong các thí nghiệm 2 4 và 5; đặc biệt tại thí nghiệm 5 hiện tượng bùn chết rõ rệt, và hầu như không có tác dụng xử lý. Do đó giá thể trụ tròn K2 chỉ phù hợp với tải trọng đầu vào thấ như tải trọng của thí nghiệm 1 có COD = 4,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,6 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,7 kg/m3.ngày, TKN = 1 kg/m3.ngày.
3.7.4. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu quả xử lý của giá thể trụ tr n tr ng K3
Mẫu nước thải đầu ra của hệ thống thí nghiệm được phân tích các thông số BOD5, COD, NH4+, TKN và so sánh với n ng đ BOD5, COD, NH4+ TKN đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể trụ tròn tr ng K3 khi thí nghiệm ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau.
Hình 3.16: iệu suất xử lý của giá thể trụ tr n tr ng K3 với các tải trọng đầu vào khác nhau
Cũng giống như giá thể trụ tr n đen K2 giá thể trụ tròn tr ng K cũng cho hiệu suất xử lý cao nhất với thí nghiệm 1 và tiế theo đến thí nghiệm 2. Hiệu suất xử lý giảm dần ở các thí nghiệm sau. Tuy nhiên hiệu suất ở thí nghiệm 2 thấ hơn hiệu suất của thí nghiệm 1, dao đ ng từ 0,6÷3% tùy vào từng thông số. Từ thí nghiệm đến thí nghiệm 5 hiệu suất giảm rõ rệt, hiệu suất xử lý COD giảm 39,8%; BOD5 giảm 38,2%;NH4+ giảm 31,8%; hiệu suất xử lý TKN trong thí nghiệm 5 gần như bằng hông. Như vậy hệ thống hầu như hông có tác ụng xử lý nước rác đầu vào có n ng đ ô nhiễm cao.
Để phù hợp cả tiêu chí kinh tế, kỹ thuật thì khoảng tải trọng đầu vào phù hợp cho giá thể tròn trụ tr ng K3 cho hiệu suất xử lý cao là thí nghiệm 2 có COD = 5,3 kg/m3.ngày, BOD5 = 3 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,9 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày.
3.7.5. Ảnh hưởng của tải trọng h i đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tr n tr ng bé K4
Các thông số BOD5, COD, NH4+, TKN của nước thải sau xử lý được phân tích và so sánh với n ng đ BOD5, COD, NH4+ TKN đầu vào hệ thống xử lý để tính hiệu suất xử lý của hệ thống MBBR khi sử dụng giá thể trụ tròn tr ng bé K4 khi thí nghiệm ở các tải trọng khối đầu vào khác nhau
Hình 3.17: iệu suất xử lý của giá thể trụ tr n tr ng nhỏ K4 với các tải trọng đầu vào hác nhau
Giá thể trụ tròn tr ng nhỏ K4 cho hiệu suất xử lý cao nhất tại thí nghiệm 1, tại các thí nghiệm sau hiệu suất xử lý giảm rõ rệt đến thí nghiệm 5 thì khả năng xử lý của hệ thống gần như bằng không. Từ thí nghiệm 1 đến thí nghiệm 2 hiệu suất xử lý giảm đáng ể, COD giảm 6,2%; BOD5 giảm 7,8%, NH4+ giảm 14%; TKN giảm 3,6%. Thí nghiệm 4 và thí nghiệm 5 có tải trọng đầu vào cao, giá thể K4 không xử lý hiệu quả nước rác; quan sát thấy b t đầu từ thí nghiệm 3 trở đi bông bùn lơ lửng khó l ng xuất hiện và màu bùn sậm đen ần cho đến đen bùn chết rất nhiều tại thí nghiệm 5. Như vậy giá thể trụ tròn tr ng nhỏ K4 chỉ phù hợp cho xử lý nước rác có đầu vào thấ như th nghiệm 1 có COD = 4,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,6 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,7 kg/m3.ngày, TKN = 1 kg/m3.ngày sẽ cho hiệu suất xử lý cao.
KẾT LUẬN
Nghiên cứu công nghệ MBBR phù hợp xử lý nước rác đã đạt được các kết quả như sau
- Thời gian thích nghi bùn với nước rác là 8 ngày; - Thời gian hoạt hóa các giá thể là:
+ Giá thể Bio-Chip: 20 ngày
+ Giá thể cầu tr ng K1, giá thể trụ tr n đen K2 giá thể trụ tròn tr ng K3 là 30 ngày
+ Giá thể trụ tròn tr ng bé là 35 ngày.
- Tải trọng khối đầu vào phù hợp COD = 6,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,7 kg/m3.ngày, NH4+ = 1 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày;
- Hàm lượng MLSS phù hợp: 3.500 mg/l - Đ lấ đầy của giá thể trong hệ thống: 40%
- Cùng m t điều kiện thí nghiệm giá thể Bio-chip cho hiệu suất xử lý cao nhất sau đó đến giá thể tròn trụ tr ng K3, giá thể tròn trụ tr ng bé K4, giá thể cầu tr ng K1 và giá thể cho hiệu suất thấp nhất là giá thể tròn trụ đen K2.
- Khảo sát tải trọng khối đầu vào phù hợp với các loại giá thể hác nhau để đạt hiệu suất xử lý cao nhất là:
+ Giá thể Bio-Chip cho hiệu suất xử lý tốt nhất với tải lượng đầu vào có COD = 6,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,7 kg/m3.ngày, NH4+ = 1 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày;
+ Giá thể tròn trụ đen K2 và giá thể tròn trụ tr ng bé K4 cho hiệu suất xử lý tốt nhất với tải lượng đầu vào có COD = 4,1 kg/m3.ngày, BOD5 = 2,6 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,7 kg/m3.ngày, TKN = 1 kg/m3.ngày;
+ Giá thể cầu tr ng K1 và giá thể tròn trụ tr ng K3 cho hiệu suất xử lý tốt nhất với tải lượng đầu vào có 5,3 kg/m3.ngày, BOD5 = 3 kg/m3.ngày, NH4+ = 0,9 kg/m3.ngày, TKN = 1,1 kg/m3.ngày;
+ Với tất cả các loại giá thể thí nghiệm thì tải trọng khối đầu vào như của thí nghiệm 4 có COD = 6,8 kg/m3.ngày, BOD5 = 3,2 kg/m3.ngày, NH4+ = 1,1 kg/m3.ngày, TKN = 1,3 kg/m3.ngày; và thí nghiệm 5 có COD = 8,8 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
kg/m3.ngày, BOD5 = 3,4 kg/m3.ngày, NH4+ = 1,2 kg/m3.ngày, TKN = 1,3 kg/m3.ngày; thì xuất hiện bùn dạng sợi lơ lửng, khó l ng, màu bùn sậm đen và đen sau đó chết.
Trong huôn hổ hạn hẹ của luận văn và những hạn chế của cấu hình ilot nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm có thể chưa làm r hết được những cơ chế và t nh năng nổi tr i của công nghệ MBBR. Tuy nhiên những thực nghiệm và kết quả đã đạt được sẽ góp phần nào cho các nghiên cứu tiếp theo về hệ thống trên, hần nào chỉ ra t nh ứng ụng cao của công nghệ này trong xử lý nước rác. Công nghệ MBBR là m t hướng đi mới và trọng yếu trong những năm gần đây hi lượng rác hát sinh ngày càng nhiều và iện t ch đất chôn lấ ngày càng bị thu hẹ . Trong tương lai cần tiế tục được nghiên cứu để tìm ra và ứng ụng được những lợi ch của công nghệ này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 tài nguyên và môi trường Việt Nam (2 11) Báo cáo môi trường uốc gia – Chất thải rắn Hà N i.
2 ê Văn Cát (2 ) ử l nước thải giàu hợp chất nitơ và phôtpho Nhà xuất bản hoa học tự nhiên và công nghệ Hà N i.
[3 ê Văn Cát Nguyễn H ng Khánh, Phạm Tuấn Linh (2 6) "Đặc trưng nước rác và hiện trạng công nghệ xử lý nước rác tại Việt Nam", Hội nghị Khoa học lần thứ 20 - Đại học Bách Khoa Hà Nội, tr. 166 – 170.
[4 ê Văn Cát Nguyễn H ng Khánh Phạm Tuấn inh (2 ) ôi trường bãi chôn lấ chất thải r n và ỹ thuật xử lý nước rác NX Khoa học và ỹ thuật Hà N i. [5] Cơ uan hợ tác uốc tế Nhật ản IC (2 11) “Nghiên cứu uản lý môi trường đô thị Việt Nam” Tậ 6 – áo cáo nghiên cứu về uản lý chất thải r n. [6] Bjorn Rusten, Bjornar Eikebrokk, Yngve Ulgenes, Eivind Lygren (2005), “Design an o erations of the Kal nes moving be biofilm reactors” lsevier - Aquacutural Engineering 34, pp. 322- 331.
[7] Bodzek M., Surmacz-Gorska J., and Hung Y.T. (2006), Treatment of Landfill Leachate, In Hazardous Industrial Waste Treatment, CRC Press.
[8] Boonchai Wichitsathian; Application Of Membrane Bioreactor Systems For Landfill Leachate Treatment, Asian Institute of Technology, School of Environment, Resources and Development, Thailand 2003.
[9] Clescerl L.S., Greenberg A.E., and Eaton A.D. (1999), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, American Public Health Association.
[10] Chen S., Sun D., and Chung J.S. (2008), "Simultaneous removal of COD and ammonium from landfill leachate using an anaerobic–aerobic moving-bed biofilm reactor system", Waste Management28, pp.399 – 346
[11] Hajipour A., Moghadam N., Nosrati M., Shojaosadati S.A. (2011), "Aerobic thermophilic treatment of landfill leachate in a moving bed biofilm reactor". Iran. J. Environ. Health. Sci. Eng 18, pp.3 - 14.
[12] Helness H. (2007), Biological phosphorus removal in a moving bed biofilm reactor (Phd. thesis), Faculty of Engineering Science and Technology, Norwegian University of Science and Technology.
[13] Haandel A.C., and Lubbe J.G.M (2012), Handbook of Biological Wastewater Treatment - Design and Optimisation of Active Sludge Systems, Edition 2, IWA Publishing.
[14] Lanier Hickman H. (1999), Principles of Integrated Solid Waste Management,
American Academy of Environtmental Engineer.
[15] Lewandowski Z., and Boltz J.P. (2011), Biofilms in Water and Wastewater Treatment, McGraw-Hill
[16] Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering, McGraw Hill.
[17] Romeo T. (2008), "Bacterial Biofilms", Microbiology and Immunology 322, pp. 37 – 66
[18] U.S. Environmental Protection Agency (2009), Nutrient Control Design Manual State of Technology Review Report, USA.
[19] Renoua S., Givaudan J.G., Poulain S., Dirassouyan F., and Moulin P. (2008), "Landfill leachate treatment: Review and opportunity", Journal of Hazardous Materials150, pp.468 – 493.
[20] Water Environment Federation (2009), Chapter 13. Biofilm Reactor Technology and Design, In Design of Municipal Wastewater Treatment Plants, McGraw-Hill Professional.
[21] Water Environment Federation (2010), Biofilm Reactors, McGraw-Hill Professional.
[22] Water Environment Federation (2011), Biofilm reactors, McGraw-Hill eBooks US
[23] Wiszniowski J., Robert D., Surmacz-Gorska J., Miksch K., and Weber J.V. (2006), "Landfill leachate treatment methods: A review", Environ Chem Lett, pp. 51 – 61.
[24] Industrial Water Engineers (IWE), http://www.iwe.com.my/index.php, 20/4/2012.
[25] http://mathbio.colorado.edu/mediawiki/images/Biofilm.jpg, 5/3/2012.
[26] Industrial Water Engineers (IWE), http://www.iwe.com.my/index.php, 20/4/2012.
PHỤC LỤC Ph l c 1: Thiết bị ph c v nghiên cứu
Cân phân tích Libror AEG-220: Cân hóa chất, cân mẫu SS, (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
MLSS, MLVSS
B phá mẫu Kjeldahl DK6 VELP: Phá mẫu phân tích tống
Nitơ Ken an
Máy thổi khí Hailea: Cấp khí cho vi sinh vật trong thùng nuôi
ngoài và trong hệ thống
Bế đun và huấy từ Barnstead Thermolyne Cimarec: Phá mẫu
phân tích tổng photpho
Máy so màu UV1201 Shimadzu: So màu mẫu NH4+,
NO3-, NO2-, TKN, TP
Cân kỹ thuật A&D GF-3000: Cân hóa chất
Tủ sấy Jeiotech OF-02: Sấy dụng cụ thí nghiệm, mẫu SS,
MLSS
Tủ sấy Ecocell MMM: Sấy dụng cụ thí nghiệm, mẫu SS,
MLSS
ơm á suất Diaphragm Vacuum ơm h t mẫu SS,
MLSS
áy đo H Hanna Hi 125 Đo pH
áy đo DO Hanna Hi 142 Đo hàm lượng oxy hòa tan
Lò nung Nabertherm: Nung mẫu MLVSS
Ph l c 2: Hình ảnh kết quả thí nghiệm
Hình ảnh nước thải đầu vào đầu ra khi thí nghiệm với các loại giá thể khác nhau THÍ NGHIỆM 5
Ph l c 3: Kết quả thí nghiệm và tính toán
Bảng 1: Thông số nước r rác trước, sau và hiệu xuất xử lý STT Thông
số
Đầu vào nước rác Kiêu Kỵ (mg/l) Sau xử lý hóa lý (mg/l) Hiệu xuất xử lý (%) 1 COD 2.740÷3222 1.112÷1.456 40,6÷45,1 2 BOD5 850÷1005 600÷750 70,6÷74,6 3 NH4+ 654÷812 205÷256 31,3÷31,5 4 NO3- 2,43÷2,73 1,78÷2,13 73,5÷78 5 NO2- 0,06÷0,09 0,04÷0,08 66,7÷88,9 6 TKN 950÷1.199 230÷285 23,7÷24,2 8 SS 190÷250 96÷140 50 ÷56
Bảng 2: Kết quả MLSS và SVI trong thí nghiệm thích nghi bùn với nước rác
Ngày MLSS(mg/l) SVI(ml/gMLSS) pH 1 2.650 56,6 7,56 2 2.720 55,8 7,5 3 2.434 50,3 7,52 4 2.210 47,6 7,6 5 2.880 69,9 7,63 6 3.295 71,5 7,63 7 3.812 73,1 7,65 8 3.838 74,3 7,6 9 3506 72,6 7,58 10 3.428 72,1 7,56
Bảng 3: Kết quả đầu ra của hệ thống MBBR khi tải tr ng khối đầu vào thay đổi Ký hiệu tải
tr ng khối COD (mg/l) BOD5 (mg/l) NH4+(mg/l) TKN(mg/l)
L1 629 372 107,4 167,5 L2 513 280 96,6 166 L3 432 237 81,2 158 L4 490 285 87 167 L5 536 312 95 169 L6 655 336 109 178,4 L7 716 374 112 182 L8 759 395 112,6 186 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 4: Hiệu suất của hệ thống MBBR khi tải tr ng khối đầu vào thay đổi Tải tr ng khối (kg.m3/L.h) Hiệu suất xử lý COD (%) Hiệu suất xử lý BOD5 (%) Hiệu suất xử lý NH4+ (%) Hiệu suất xử lý TKN (%) L1 50,1 48 51,2 30,8 L2 59,3 60,8 56,1 31,5 L3 65,7 66,8 63,1 34,6 L4 61,1 60,1 60,4 30,9 L5 57,5 56,4 56,8 30,1 L6 48 53 50,4 26,3 L7 43,2 47,7 49,1 24,7 L8 39,8 44,8 48,8 23,3
Bảng 5: Kết quả đầu ra của hệ thống MBBR khi nồng độ ML thay đổi MLSS (mg/l) COD (mg/l) BOD5 (mg/l) NH4+(mg/l) TKN(mg/l) 2.000 691 373 147,4 190,9 2.500 604 353 100,3 174,2 3.000 432 237 81,2 158,3 3.500 386 232 78,8 156,8 4.000 425 245 87,8 160,9 4.500 410 270 100,5 163,6 5.000 412 271 103,2 165,0
Bảng 6: Hiệu suất của hệ thống MBBR khi nồng độ ML thay đổi MLSS (mg/l) Hiệu suất xử lý COD (%) Hiệu suất xử lý BOD5 (%) Hiệu suất xử lý NH4+ (%) Hiệu suất xử lý TKN (%) 2.000 45,2 47,8 33 21,1 2.500 52,1 50,6 54,4 28 3.000 65,7 66,8 63,1 34,6 3.500 69,4 67,5 64,2 35,2 4.000 66,3 65,8 60,1 33,5 4.500 67,5 62,3 54,3 32,4 5.000 67,3 62,1 53,1 31,8
Bảng 7: Kết quả đầu ra của hệ thống MBBR khi thay đổi độ lấp đầy giá thể Tỷ lệ giá thể (%) COD (mg/l) BOD5 (mg/l) NH4+
(mg/l) TKN(mg/l) 20 683 428 136,4 188,8 30 386 232 78,8 156,8 40 350 228 77,4 148,3 50 373 226 78,8 163,6 60 474 301 102,5 173,3 70 498 322 103,8 183,2
Bảng 8: Hiệu suất của hệ thống MBBR khi thay đổi độ lấp đầy giá thể Tỷ lệ giá thể (%) Hiệu suất xử lý COD (%) Hiệu suất xử lý BOD5 (%) Hiệu suất xử lý NH4+ (%) Hiệu suất xử lý TKN (%) 20 45,8 40,1 38 22 30 69,4 67,5 64,2 35,2 40 72,2 68,1 64,8 38,7 50 70,4 68,4 64,2 32,4 60 62,4 57,9 53,4 28,4 70 60,5 55 52,8 24,3
Bảng 9:Kết quả đầu ra của hệ thống MBBR khi thay đổi loại giá thể Loại giá thể COD (mg/l) BOD5 (mg/l) NH4+(mg/l) TKN(mg/l)
Bio-Chip 350 228 77,4 148,346
K1 587 368 127,6 183,92
K2 709 468 173,6 191,18
K3 490 308 138,2 170,61
K4 525 320 143,4 173,03
Bảng 10: Hiệu suất của hệ thống MBBR khi thay đổi loại giá thể Tỷ lệ giá thể (%) Hiệu suất xử lý COD (%) Hiệu suất xử lý BOD5 (%) Hiệu suất xử lý NH4+ (%) Hiệu suất xử lý TKN (%) Bio-Chip 72,2 68,1 64,8 38,7 K1 53,4 48,5 42 24 K2 43,7 34,5 21,1 21 K3 61,1 57 37,2 29,5 K4 58,3 55,3 34,8 28,5
Bảng 11:Kết quả đầu ra của hệ thống MBBR khi sử d ng giá thể Bio-chip với