B QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI ẰNG PHƯƠNG PHÁP HIẾU KHÍ
3.3. Các thí nghiệm được tiến hành
1. Thí nghiệm thích nghi bùn - đánh giá hiệu quả xử lý và chất lượng của bùn hoạt tính ni cấy ban đầu (khả năng lắng của bùn).
2. Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng COD đến hiệu quả xử lý ở các nồng độ chế phẩm và tốc độ khử cơ chất của bùn.
30
Bố trí thí nghiệm:
3.4. PHƯƠNG PHÁP THU MẪU – VẬN HÀNH MƠ HÌNH VÀ PHÂN TÍCH MẪU:
3.4.1. Phương pháp thu mẫu
• Thu mẫu nước thải dệt nhuộm tại nhà máy xử lý:
- Nước thải dệt nhuộm được lấy tại nhà máy xử lý nước thải thuộc công ty cổ phần ĐT-TM Thành Cơng, thành phố Hồ Chí Minh.
- Hiện trạng mẫu: có màu, mùi hắc, nhiệt độ cao. Mẫu nước thải
Xác định các thông số đầu vào (độ màu, BOD5, COD, SS, pH, Ntổng, Ptổng)
Đối chứng Nồng độ A Nồng độ B Nồng độ C
Với mỗi nồng độ thực hiện tăng tải trọng COD ở các thời điểm
12 h 8 h
Xác định các thông số đẩu ra (độ màu, COD, SS, pH, Ntổng, Ptổng) Xác định tải trọng xử lý hiệu quả nhất
31
• Thu mẫu sau các khoảng thời gian vận hành:
- Tại mỗi mơ hình, xả van xả nước để thu mẫu.
- Mẫu được phân tích ngay tại phịng thí nghiệm khoa Mơi trường và Cơng nghệ Sinh học.
3.4.2. Phương pháp phân tích mẫu
3.4.2.1. Phương pháp đo độ màu
Sử dụng máy đo độ màu
- Mở máy đo On/Off, cho mẫu trắng vào bấm Zero/Test cho về 0. Sau đó cho mẫu cần đo vào và bấm Test, đọc kết quả.
Hình 3.2 Máy đo độ màu
3.4.2.2. Phương pháp phân tích SS:
Dụng cụ, hóa chất:
- Giấy lọc - Tủ sấy - Cân
- Phễu thủy tinh - Bình tam giác - Pipet
- Bình hút ẩm
Thực hiện:
- Giấy lọc đem sấy ở 1500
C trong 2 – 3 giờ.
- Để giấy lọc đó vào hút ẩm 60 phút, đem cân khối lượng W0
32
- Đem giấy lọc đi sấy ở 1500
C trong 2 – 3 giờ.
- Để giấy lọc đó vào hút ẩm 60 phút, đem cân khối lượng W1 - Cơng thức tính:
Trong đó:
SS: hàm lượng chất rắn lơ lửng (mg/l) W0: khối lượng ban đầu của giấy lọc W1: khối lượng giấy lọc sau khi lọc f: hệ số pha lỗng, f = 1
V mẫu: thể tích mẫu, V = 10 ml.
3.4.2.3. Phương pháp phân tích BOD5:
Dụng cụ: - Tủ BOD ở nhiệt độ 200 C - Chai BOD 300 ml - Ống đong - Bình tam giác - Buret - Pipet - Bình định mức - Máy sục khí. Hóa chất:
- Dung dịch đệm phosphate: hòa tan 8,5 g KH2PO4; 21,75 g K2HPO4; 33,4 g Na2HPO4.7H2O và 1,7 g NH4Cl trong 500 ml nước cất, định mức thành 1000 ml.
- Dung dịch MgSO4: hòa tan 22,5 g MgSO4.7H2O trong nước cất định mức thành 1000 ml.
- Dung dịch CaCl2: hòa tan 27,5 g CaCl2 trong nước cất rồi định mức thành 1000 ml.
- Dung dịch FeCl3: hòa tan 0,25 g FeCl3.6H2O trong nước cất rồi định mức thành 1000 ml.
- Dung dịch H2SO4 1N và NaOH 1N để điều chỉnh pH.
- Dung dịch Na2SO3 0,025 M: hòa tan 1,575 g Na2SO3 trong nước cất rồi định mức thành 1000 ml.
33
- Dung dịch MnSO4: hòa tan 280 g MnSO4 trong nước cất rồi định mức thành 1000 ml. Để tan hết khoảng 3 giờ và dung dịch có màu hồng.
- Dung dịch iodide – azide kiềm: hòa tan 500 g NaOH và 135 g NaI trong nước cất và định mức thành 1000 ml. Thêm 10 g NaN3 đã được hòa tan trong 40 ml nước cất.
- H2SO4 đậm đặc.
- Chỉ thị hồ tinh bột: hòa tan 2g tinh bột và 0,2 g acid salycilic (chất bảo quản) trong 100 ml nước cất nóng.
Thực hiện:
- Hút mỗi 1 ml dung dịch đệm phosphate, MgSO4, CaCl2, FeCl3 vào 1000 ml nước cất, đem sục khí từ 1,5 – 2 giờ. Dùng để pha loãng 2 lần mẫu nước thải. - Điều chỉnh pH về trung tính.
- Chiết nước thài đã pha loãng vào 2 chai BOD. Hút 1 ml MnSO4, 1ml kiềm iodide – azide vào mỗi chai và đậy nút kín. Đợi kết tủa hồn tồn, hút 1 ml H2SO4 đậm đặc cho vào mỗi chai, đậy nút kín, tránh để bọt khí và đem lắc dưới vịi nước đến khi kết tủa tan hồn tồn. Định phân lượng oxy hịa tan bằng dung dịch Na2SO3 0.025 M. Một chai định phân ngay cho kết quả DO0, 1 chai đem ủ và đọc kết quả DO5 sau 5 ngày.
- Rót ra ống đong 99 ml dung dịch, định phân phần dung dịch c2on lại trong chai BOD bằng dung dịch Na2SO3 0.025 M cho đến khi xuất hiện màu vàng nhạt, thêm vài giọt chỉ thị hồ tinh bột và tiếp tục định phân đến khi mất màu xanh.
1 ml Na2SO3 0.025 M = 1 mg O2/l
BOD5 = (DO0 - DO5)*f (đơn vị: mg O2/l )
Trong đó:
DO0: lượng oxy hịa tan đo ngày đầu tiên DO5: lượng oxy hòa tan đo sau 5 ngày ủ f: độ pha loãng (f = 2)
3.4.2.4. Phương pháp phân tích COD: phương pháp đun kín
Dụng cụ:
- Ống nghiệm có nắp 16 x 100 mm - Pipet, erlen, buret 25 ml
- Tủ nung 1500
C
34
- Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0,0167 M: hòa tan 4,913 g K2Cr2O7 (sấy 1050
C trong 2 giờ) trong 500 ml nước cất, thêm 167 ml H2SO4 đậm đặc và 33,3 g HgSO4, khuấy tan, để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1000 ml. - Acid sulfuric reagent: cân 5,5 g Ag2SO4 trong 1 kg H2SO4 đậm đặc ( 1 lít =
1,84 kg), để 1 – 2 ngày cho hịa tan hồn tồn Ag2SO4.
- Dung dịch ferrous ammonium sulfate (FAS) 0,1 M: hòa tan 9,8 g Fe(NH4)2.6H2O trong 1 lít nước cất, thêm vào 20 ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh và định mức thành 1000 ml.
- Chỉ thị màu feroin: hòa tan 1,485 g 1 – 10 phenantroline monohydrate và 0,695 g FeSO4.7H2O trong nước cất và định mức thành 100 ml
- Tỉ lệ thể tích mẫu và hóa chất dùng trong phân tích COD: Thể tích mẫu (ml) Dd K2Cr2O7 (ml) H2SO4 reagent (ml) Tổng thể tích (ml) 2,5 1,5 3,5 7,5 Thực hiện:
- Pha loãng mẫu: 2 lần (5 ml mẫu + 5 ml nước cất)
- Rửa sạch ống nghiệm có nút vặn kín với nước cất, để khơ.
- Cho thể tích mẫu và hóa chất dùng như bảng trên. Cho mẫu vào ống nghiệm, thêm dung dịch K2Cr2O7 vào , cẩn thận cho từ từ H2SO4 reagent theo thành ống nghiệm. Đậy kín nút, lắc nhẹ và đặt lên máy COD ở 1500C trong 2 giờ. Để nguội đến nhiệt độ phòng, đổ vao erlan, tráng ống với nước cất, nhỏ thêm 3 giọt ferroin và định phân bằng FAS 0,1 N. Kết thúc định phân khi mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ.
- Đồng thời, làm một mẫu trắng với nước cất có gia nhiệt để đảm bảo kết quả giá trị COD của mẫu không bị ảnh hưởng bởi bất kì nguồn chất hữu cơ nào khác gây ra; một mẫu trắng khơng gia nhiệt để chuẩn hóa lại nồng độ dung dịch FAS đã sử dụng.
Trong đó:
A: thể tích FAS dùng định phân mẫu trắng có gia nhiệt B: thể tích FAS dùng định phân mẫu thật
f: hệ số pha loãng
35
M: nguyên chuẩn độ của FAS
Nồng độ đương lượng của dung dịch FAS 0,1 M đã dùng
3.4.2.5. Phương pháp phân tích phospho tổng:
Dụng cụ:
- Pipet, cốc
- Bếp điện có thể điều chỉnh nhiệt độ - Bình định mức 50 ml
- Máy đo vùng sóng UV/VIS hay VIS - Cuvet sạch
Hóa chất:
- Dung dịch chì thị phenolphthalein - Dung dịch acid mạnh
- Dung dịch H2SO4 3:7
- Muối tinh thể K2S2O8 hay (NH4)2S2O8 - Dung dịch NaOH 1N
- Dung dịch Ammonium Molybdate - Dung dịch SnCl2
- Dung dịch PO4 chuẩn làm việc (10 )
Thực hiện:
Tiền xử lý mẫu bằng Persulfat:
- Lọc mẫu qua giấy lọc.
- Hút khoảng 30 – 50 ml mẫu (đã trộn đều) ra cốc., thêm 1 giọt chỉ thị phenolphthalein. Nếu dung dịch có màu hồng, thêm từng giọt dung dịch H2SO4 3:7 và khoảng 0,5 g tinh thể K2S2O8 hay (NH4)2S2O8.
- Đun sôi nhẹ cốc trên bếp đến khi thể tích giảm cịn khoảng 10 ml.
- Để nguội dung dịch đã đun sôi rồi thêm nước cất vào dung dịch đến khoảng 30 ml.
- Thêm vào 2 giọt chỉ thị phenolphthalein rồi trung hòa dung dịch trong cốc bằng dung dịch NaOH 1N đến khi dung dịch có màu hồng.
Đo mẫu đã xử lý:
36
- Thêm vào bình định mức có chứa mẫu ở trên 4 ml dung dịch Ammonium Molybdate và 10 giọt SnCl2. Định mức tới vạch.
- Đảo đều bình và đợi khoảng 10 – 12 phút cho cường độ màu đạt cực đại rồi đem đo dộ hấp thu của phức tạo thành ở bước song 690 nm trên máy đo quang. Ghi nhận lại độ hấp thu DM của mẫu.
Xây dựng đường chuẩn tính tốn nồng độ phosphate trong mẫu từ độ hấp thu của mẫu đã đo được:
Tiến hành lập đường chuẩn trên đáy bình định mức theo trình tự sau:
Hóa chất Các bình định mức số
0 1 2 3 4 5 Thể tích phosphate chuẩn làm việc Thể tích phosphate chuẩn làm việc
(ml) 0 4 8 12 16 20 Thể tích dung dịch
Ammonium Molybdate (ml) 4 4 4 4 4 4 Dung dịch SnCl2 (giọt) 10 10 10 10 10 10 C (mg/l) 0 0,165 0,313 0,448 0,563 0,697
Định mức tới vạch bằng nước cất – Đảo đều bình – Đợi 10 – 12 phút – Đo độ hấp thu của các mẫu chuẩn ở 690 nm
Độ hấp thu D 0 ____ ____ ____ ____ ____
3.4.2.6. Phương pháp phân tích Nitơ tổng:
Dụng cụ:
- Bình phá mẫu - Bếp đun
- Bộ chưng cất Kjeldal định lượng Nitơ gồm:
Bình cất đạm Ống dẫn khí Ống sinh hàn Bình hứng - Pipet, erlen Hóa chất: - H2SO4 đậm đặc - NaOH 45 % - H2SO4 0.2N chuẩn
37
- NaOH 0.2N chuẩn - Thuốc thử Tashiro
- Chất xúc tác: hỗn hợp K2SO4 : CuSO4 (3:1)
Thực hiện:
Vơ cơ hóa mẫu:
- Hút 10 ml mẫu vào bình phá mẫu, cho tiếp 5 ml dung dịch H2SO4 đậm đặc, cho thêm vào 0,2 g chất xúc tác, lắc nhẹ, đậy kín để khoảng 3 phút. Đặt bình Kjeldal lên bếp đun, đây miệng bình bằng 1 phễu thùy tinh. Giai đoạn này cần được thực hiện trong tủ Hotte.
- Đun đến khi thấy dung dịch gần như trong suốt thì lắc nhẹ bình để kéo hết các phân tử ở trên thành bình cịn chưa bị oxy hóa vào trong dung dịch. Tiếp tục đun đến khi dung dịch trong hoàn toàn. Để nguội bình rồi chuyển hết dung dịch sang bình định mức 50 ml, dùng nước cất vơ đạm tráng lại bình phá mẫu và định mức đến vạch.
Cất đạm:
- Chuyển hết dung dịch trong bình định mức trên vào bình cất đạm. Thêm 3 giọt thuốc thử Tashiro, lúc này trong bình có màu tím hồng. Tiếp tục cho vào bình cất dung dịch NaOH 45% đến khi tòan bộ dung dịch chuyển sang màu xanh lá mạ
- Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 10 ml H2SO4 0,2N và 3 giọt thuốc thử Tashiro (dung dịch có màu tím hồng). Đặt bình hứng sao cho ngập đầu ống sinh hàn. Bật công tắc cất đạm. Kiểm tra xem hơi ra từ đầu ống sinh hàn có làm xanh giấy quỳ không, nếu không thêm NaOH 45%.
- Sau khi cất đạm 20 – 25 phút để kiểm tra NH4OH cịn được tạo ra khơng, dùng giấy quỳ thử ở đầu ống sinh hàn. Giấy quỳ không đổi sang màu xanh lá là được. Ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội mới tháo hệ thống đem đi rửa.
Chuẩn độ:
- Chuẩn độ H2SO4 dư trong bình hứng bằng NaOH 0.2N đến khi mất màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ. Ghi nhận thể tích NaOH 0.2N đã dùng.
Tính tốn kết quả:
38
Trong đó:
V1: số ml H2SO4 cho vào bình hứng V2: số ml NaOH đã chuẩn độ. a: số ml nguyên liệu
1.42: hệ số, cứ 1 ml H2SO4 dùng để trung hịa NH4OH thì tương đương với 1,42 mg Nitơ.
39
CHƯƠNG 4 - KẾT QUẢ - THẢO LUẬN
4.1. GIAI ĐOẠN CHẠY THÍCH NGHI: 4.1.1. Bể đối chứng:
Bảng 4.1 Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu giai đoạn thích nghi ở bể đối
chứng
ĐỐI CHỨNG
NGÀY TẢI TRỌNG GIỜ COD HIỆU QUẢ MLSS kg COD/m3.ngày VÀO RA % 1 0,32 24 320 320 0 2 0,32 24 320 240 25 3390 3 0,32 24 320 153 52,18 3155 4 0,32 24 320 120 62,5 3785 5 0,32 24 320 40 87,5 3640 6 0,32 24 320 56 82,5 2960
Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian
ở bể đối chứng
Nhận xét:
Đồ thị thể hiện quá trình hoạt động của bể bùn hoạt tính khơng bổ sung chế phẩm xử lý nước thải. Hiệu quả xử lý tăng dần theo thời gian vận hành mơ hình, đến ngày thứ 5 hiệu quả bắt đầu ổn định 87,5%.
0 50 100 150 200 250 300 350 1 2 3 4 5 6 COD vào COD ra Hiệu suất
40
Quan sát trên mơ hình cho thấy đến ngày thứ 3 bùn đã bắt đầu thích nghi kết thành những bơng cặn với kích thước vừa phải. Đến ngày thứ 5 bùn bắt đầu chuyển từ màu vàng nhạt sang màu nâu sẫm, bông bùn lớn, tốc độ lắng nhanh chứng tỏ vi sinh vật đã thích nghi với nước thải.
4.1.2. Bể bổ sung nồng độ A chế phẩm
Bảng 4.2: Diễn biến COD theo thời gian nghiên cứu giai đoạn thích nghi ở bể bổ sung
chế phẩm nồng độ A.
NỒNG ĐỘ CHẾ PHẨM 0.06 g/l
NGÀY TẢI TRỌNG GIỜ COD HIỆU
QUẢ MLSS kg COD/m3.ngày VÀO RA % 1 0,32 24 320 320 0 2 0,32 24 320 252 21.25 4190 3 0,32 24 320 112 65 4040 4 0,32 24 320 186 41,87 3170 5 0,32 24 320 57 82,18 4040 6 0,32 24 320 20 93,75 4410
Hình 4.2: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian ở
bể bổ sung chế phẩm nồng độ A 0 50 100 150 200 250 300 350 1 2 3 4 5 6 COD vào COD ra Hiệu suất
41
Nhận xét:
Đồ thị thể hiện quá trình hoạt động của bể bùn hoạt tính bổ sung chế phẩm với nồng độ 0,06 g/l xử lý nước thải. Hiệu quả xử lý tăng nhanh trong 3 ngảy đầu vận hành mơ hình, ngày thứ 4 hiệu quả có giảm nhưng sang ngày thứ 5 hiệu quả lại tăng cao đến 93,75%.
Quan sát trên mơ hình cho thấy đến ngày thứ 2 bùn đã bắt đầu thích nghi kết thành những bơng cặn với kích thước to. Đến ngày thứ 5 bùn bắt đầu chuyển từ màu vàng nhạt sang màu nâu sẫm, bông bùn lớn, bùn bung sợi, tốc độ lắng nhanh.
Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn hiệu quả khử COD theo thời gian trong giai đoạn thích nghi giữa bể đối chứng và bể chứa nồng độ A chế phẩm.
Nhận xét:
Hiệu quả khử COD thấp nhất 41,87% với COD đầu ra là 186/320 ở bể chứa nồng đô A chế phẩm và hiệu quả khử COD cao nhất 93,75% với COD đầu ra là 20/320 cũng ở bể chứa nồng độ A chế phẩm.
Ở bề không bổ sung chế phẩm đạt hiệu quả khử COD thấp nhất là 25% với COD đầu ra là 240/320 và cao nhất là 87,5% với COD đầu ra là 40/320.
Tuy hiệu quả khử COD ở bể chứa nồng độ A chế phẩm cao hơn ở bể không bổ sung chế phẩm nhưng phương sai của nghiệm thức lại lớn, chứng tỏ giữa các giá trị có sự dao động, khơng ổn định. Ngun nhân có thể là do hệ vi sinh ở bể chứa nồng độ A