CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Đây là đề tài nghiên cứu loại bỏ đồng thời các thành phần hữu cơ và nitơ trong nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sục khí ln phiên, vì vậy việc kết hợp giữa các phương pháp nghiên cứu và khảo sát hiện trường, thực nghiệm mơ hình quy mơ phịng thí nghiệm và các phương pháp phân tích để đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống là rất cần thiết.
Các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau:
2.2.1. Phương pháp khảo sát hiện trường:
Khảo sát, điều tra, phỏng vấn tại các trang trại của địa phương khác nhau về thông tin liên quan đến trang trại, hiện trạng xử lý chất thải cũng như thu nhận các ý kiến đóng góp, đánh giá chung.
2.2.2. Phương pháp phân tích
+ Phân tích COD: Xác định theo phương pháp Kalibicromat, phản ứng được
+ Phân tích Amoni: Xác định bằng phương pháp Phenat (Theo standard
Method 1995), so màu trên máy UV-2450 (Shimazu, Nhật Bản)
+ Phân tích Nitrat: Được xác định bằng phương pháp so màu với Natri Salixylat
(Theo TCVN 4562- 88), so màu trên máy UV - 2450 (Shimazu, Nhật Bản).
+ Phân tích Nitrit: Nitrit được xác định dưới sự hình thành của thuốc nhuộm
azo mầu hồng đỏ tại pH 2 – 2,5 bằng cách kết hợp diazotized sulfanilamin với N-(1- naphthyl)-ethylendiamine dihydrocholoride (NED dihydrocholoride).
HNO2 + SO3HC6H4.NH4 + 2H+ = SO3HC6H4N2 + H2O SO3HC4H4N2 + C10H7NH2 = SO3HC4H4 + C10H6NH2 + H+ So màu trên máy UV – 2450 (Shimazu, Nhật Bản).
+ Phân tích tổng N: Trên máy TOC - N (Shimazu, Nhật Bản)
+ Phân tích Photpho: Được xác định theo phương pháp so màu axit ascorbic (Theo standard Method 1995), so màu trên máy UV - 2450 (Shimazu, Nhật Bản).
2.2.3. Các chế độ thí nghiệm và qui trình vận hành
a. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu suất xử lý COD, Nitơ, SS, photpho lý COD, Nitơ, SS, photpho
Thí nghiệm được thực hiện theo chế độ sục khí – ngừng sục khí luân phiên, thời gian của mỗi chu trình trong mỗi chế độ 1, 2, 3 được thực hiện theo bảng 7. Các chế độ thí nghiệm đều có chu trình làm việc 12 h/mẻ. Nước thải được cấp vào đầu 2 chu trình thiếu khí. Sau các chu trình khơng sục khí – sục khí, nước thải được để lắng trong 30 phút, sau đó phần nước trong ở phần trên được bơm ra trong 30 phút h, riêng chế độ 1 thời gian lắng 15 phút và xả 15 phút. Lượng nước thải xử lý mỗi mẻ là 5 l/mẻ.
Bảng 6: Các chế độ vận hành thí nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Chế độ 1 (CĐ1) A , F O A O A O A , F A O A O A O S , D Chế độ 2 (CĐ2) A , F A O A A , F A O A O S,D Chế độ 3 (CĐ3) A,F O A A,F A O A S,D
A: Khơng sục khí (thiếu khí); F: cấp nước; O: sục khí (hiếu khí); S: lắng; D: xả;
Chú thích:
Chế độ 1 (CĐ1): 12 giờ/1 chu trình, tổng thời gian sục khí 6 giờ, tổng thời gian ngừng sục khí 6 giờ, khoảng cách giữa thời gian sục khí và ngừng sục khí là 1 giờ, bao gồm năm chu kỳ hiếu khí, thiếu khí trong một chu trình. Cấp nước 2 lần/mẻ cấp nước theo tỷ lệ 1/2, cấp nước lần 1 vào chu kỳ đầu của thiếu khí cấp nước trong 30 phút khi cấp nước có khuấy trộn và khuấy trộn ở các chu kỳ thiếu khí. Cấp nước lần 2 vào chu ký thiếu khí 3, cấp nước trong 30 phút với tỷ lệ 1/2. Lắng trong 15 phút, xả 15 phút ở cuối chu trình. Lưu lượng cấp trong chu trình là 5 l/mẻ.
Chế độ 2 (CĐ2): 12 giờ/1 chu trình, tổng thời gian sục khí 6 giờ, tổng thời gian ngừng sục khí 6 giờ, khoảng cách giữa thời gian sục khí và ngừng sục khí là 12 giờ, bao gồm ba chu kỳ hiếu khí, thiếu khí trong một chu trình. Thời gian cấp nước 2 lần/mẻ. Cấp nước vào chu kỳ thiếu khí thứ nhất và chu kỳ thiếu khí thứ 2. Tỷ lệ cấp nước 1/2 ở lần 1 và 1/2 ở lần 2. Thời gian lắng 30 phút, xả 30 phút.
Chế độ 3 (CĐ3): 12 giờ/1 chu trình, tổng thời gian sục khí 6 giờ, tổng thời gian ngừng sục khí 6 giờ, khoảng cách giữa thời gian sục khí và ngừng sục khí là 3
Thời gian (giờ) Chế độ
giờ, bao gồm hai chu kỳ hiếu khí, thiếu khí trong một chu trình. Thời gian cấp nước 2 lần/mẻ, cấp nước cách nhau 5,5 giờ. Thời gian lắng 30 phút, xả 30 phút
b. Nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng COD, Nitơ đến hiệu suất xử lý COD, Nitơ, SS, photpho
Sau khi tìm được chu kỳ sục khí ngừng sục khí thích hợp cho q trình sục khí ln phiên tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng COD, tải lượng Nitơ đến hiệu suất xử lý COD, N. Ở nghiên cứu này, tải lượng COD, tải lượng N được thay đổi bằng cách thay đổi lưu lượng nước thải vào hệ thống (thay đổi Qvào = 5 l/h/mẻ, và Qvào = 7 l/h/mẻ).
Quy trình vận hành:
Chế độ khởi động: Hệ thí nghiệm được khởi động trong khoảng hơn 1 tháng,
với điều kiện duy trì nồng độ bùn MLSS trong khoảng 3000 – 3500 mg/l (bùn giống ban đầu được lấy từ bể aeroten của nhà máy bia Việt Hà), pH của nước thải không điều chỉnh, DO trong khoảng 4 – 6 mg/l (trong lúc đang sục khí). Trong giai đoạn đầu khởi động, chế độ thí nghiệm 6 giờ/1 chu trình (thời gian sục khí 3 giờ, thời gian lắng và xả 2 giờ, 1 giờ bơm nước vào), lưu lượng 5 l/1 chu trình. Tuy nhiên, với thời gian lưu ngắn (01 ngày) hiệu suất xử lý đạt thấp, COD trong khoảng 40 - 60%, N-NH4+ chỉ đạt khoảng 20 - 50%, T-N chỉ đạt khoảng 10 – 15%. Với hiệu suất xử lý thấp, đặc biệt là hiệu suất xử lý N-NH4+ cịn thấp chứng tỏ thời gian sục khí khơng đủ để thực hiện q trình nitrat hóa. Sau đó chuyển sang chế độ thí nghiệm 12 giờ/1 chu trình, thời gian sục khí 6 giờ, tổng ngừng sục khí 6 giờ thì hiệu suất xử lý có tăng thêm, đặc biệt là hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt khoảng trên 80%. Kết quả báo cáo được lấy khi hệ đã được ổn định (sau khoảng hơn 1 tháng khởi động).
Chế độ vận hành: Trong suốt q trình thí nghiệm duy trì nồng độ bùn hoạt
tính (MLSS) trong khoảng 4000 – 5000 mg/l, DO trong khoảng 4 – 6 mg/l (trong lúc đang sục khí), khơng điều chỉnh pH của nước thải (pH dao động trong khoảng 7,00-8,50).
2.2.4. Phương pháp tính tốn
+ Cách tính tải lượng COD, T-N:
LCOD = CCODvào (mg/l) * Qvào (l/ngày) / (V * 1000) LT-N = CT-Nvào (mg/l) * Qvào (l/ngày) / (V * 1000) + Tính hiệu suất xử lý: COD, NH4+ , T-N:
H = (Cvào- Cra)*100/Cvào + Tính thời gian lưu:
T = V / Qvào
+ Tính tỷ lệ C/N = CCODvào/CT-Nvào
Trong đó: CCOD vào, CT-N vào: Nồng độ COD, T-N đầu vào (mg/l) Qvào: Lưu lượng dòng vào (l/ngày); Q = 5 l/mẻ x 2 mẻ
V: Thể tích thiết bị
LCOD, LT-N: Tải lượng COD, N (kg/m3/ ngày)