CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM
2.4. Xác định hiệu quả xử lý nước thải
2.4.1. Mơ hình thí nghiệm
Mơ hình thí nghiệm được thiết kế như mơ tả trong hình 2.1 và ảnh thực tế như hình 2.2. Bể phản ứng có thể tích làm việc là 80 lít được chia làm 2 ngăn bằng nhau. Trong trường hợp mơ hình hoạt động có vật liệu giá thể (PVA gel, PU, PU-PVA), ngăn đầu sẽ bổ sung thêm 10% thể tích vật liệu, ngăn thứ hai hoạt động như một aerotank thơng thường. Bùn hoạt tính dùng cho mơ hình được lấy từ bể aerotank của Công ty đồ hộp Hạ Long được duy trì ở tại giá trị 2500 mg/lít. Nồng độ oxi hịa tan được duy trì ở mức 2 - 4 mg/lít. Trong q trình hoạt động, pH của môi trường phản ứng được điều chỉnh nằm trong khoảng 6-7,5.
Hình 1.1: Mơ hình thí nghiệm theo cơng nghệ MBBR
Bồn chứa nước thải
Bơm nước thải vào,
Van lưu lượng
Bể khuấy trộn
Bể aerotank Bể PVA
Bể lắng bùn
Bể chứa bùn Bể chứa nước thải sau xử lý Bơm sục khí Bộ điều khiển Đầu dị pH Đầu dị DO
Bơm tuần hồn bùn Hóa chất 1 2 3 4 5 6 7 P4 P3 P2 P1
Hình 2.2: Ảnh mơ hình thí nghiệm
Nước thải được tạo ra bằng cách xay mịn cá rồi cho vào bồn chứa nước thải đầu vào (1) được bơm (P1) bơm vào bể khuấy trộn (2) trước khi đi vào bể phản ứng (3). Tại bể khuấy trộn (2) nước thải đầu vào được trộn đều với hóa chất để điều chỉnh pH cho bể aerotank nhờ vào đầu dị pH kích hoạt bơm (P2). Bể khuấy trộn (2) có bố trí cánh khuấy và đường chảy tràn về bể phản ứng. Bể phản ứng (3) được chia làm 2 ngăn trong trường hợp vận hành có vật liệu giá thể. Trong bể phản ứng có bố trí bộ phận phân phối khí được cấp bởi máy thổi khí (P3) và đầu dò pH. Nước thải sau xử lý ở bể phản ứng được lắng ở bể lắng (4) rồi đi vào thùng chứa (6). Bùn lắng được xả xuống thùng chứa (5) và bơm ngược trở lại thiết bị phản ứng nhờ bơm (P4). Mơ hình hoạt động nhờ bộ điều khiển (7).
2.4.2. Vật liệu giá thể
Các vật liệu giá thể khảo sát trong thí nghiệm này bao gồm: PVA gel, xốp PU thương mại và xốp PU biến tính bằng PVA. Tất cả các giá thể trước khi đem đi khảo sát đều được trải qua giai đoạn thích nghi trong 15 ngày.
2.4.3. Nước thải đầu vào
Nước thải dùng cho nghiên cứu này được tạo ra bằng cách xay mịn cá nục mua từ chợ Hòa Khánh rồi trộn chung với nước máy. Với 600g cá nục xay mịn phân tán trong 200 lít nước có thể tạo ra nước đầu vào có nồng độ COD trung bình khoảng 760 mg/L (dao động từ 700-800 mg/L). Lượng nước thải này được sử dụng hết trong 1 ngày đêm.
2.4.4. Nội dung thí nghiệm
a. Thích nghi vật liệu làm giá thể
Các loại vật liệu được trộn chung với nước thải và bùn hoạt tính, được sục khí liên tục và được bổ sung chất dinh dưỡng hằng ngày (hình 2.3). Giai đoạn thích nghi kéo dài liên tục trong 15 ngày trước khi vật liệu được đem đi đánh giá hiệu quả. Sự thay đổi màu sắc và biểu hiện của vật liệu được quan sát trong q trình thích nghi.
Hình 2.3: Q trình chạy thích nghi các vật liệu làm giá thể
b. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải khi khơng có vật liệu giá thể
Trong trường hợp này mơ hình khơng sử dụng vật liệu liệu giá thể, lúc này 2 ngăn của bể phản ứng hoạt động như là bể aerotank truyền thống. Nước thải đầu vào có COD khống chế trong khoảng 760 mg/L với các lưu lượng khảo sát là: 0,137 m3/ngày (~100 ml/63s), 0,27 m3/ngày (~100 ml/32s). Giá trị bùn khoảng 2500 mg/L, pH của môi trường dao động 6,5 – 7,5. Các chỉ tiêu chính đánh giá là: COD, BOD5, pH, N-T, P-T và SVI. Vị trí lấy mẫu: nước thải đầu vào và đầu ra của mơ hình trình thí nghiệm. Thời gian lấy mẫu đầu vào là lúc chuẩn bị nước thải cho mẻ mới, mẫu đầu ra được lấy 2 lần/ngày cách nhau
khoảng 8-14 giờ. Các điều kiện vận hành của mơ hình được tổng hợp như trong bảng 2.3.
Bảng 1.2 : Điều kiện vận hành của mơ hình khi khơng có vật liệu
Thơng số Đơn vị Giá trị
COD vào mg/l ~760
Thể tích làm việc m3 0,08
pH 6,5-7,5
MLSS mg/l 2500
Lưu lượng m3/ngày 0,137
0,270 Tải khối lượng theo COD kg/ngày 0,104 0,205 Tải thể tích theo COD kg/m3/ngày 1,30
2,56
HRT giờ 14
7
c. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải khi có vật liệu giá thể PVA gel
Sau khi đánh giá hiệu quả xử lý của mơ hình hoạt động trong điều kiện khơng có vật liệu giá thể, 10% thể tích vật liệu PVA gel (tương ứng 4 lít vật liệu) sẽ được thêm vào ngăn đầu tiên của bể aerotank. Các điều kiện vận hành được duy trì như thí nghiệm khơng có giá thể chỉ khác ở lưu lượng và nồng độ COD nước đầu vào. Trước khi tiến hành khảo sát mơ hình sẽ được vận hành trong hơn 1 ngày để ổn định quá trình.
d. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải khi có vật liệu giá thể xốp PU
Sau khi kết thúc thí nghiệm trên vật liệu PVA gel, giá thể được lấy khỏi mơ hình bằng van xả đáy ở ngăn đầu tiên. Bùn hoạt tính đi ra cùng giá thể được cho quay trở lại mơ hình rồi bổ sung 10% thể tích vật liệu xốp PU. Tiến hành các thí nghiệm tương tự như khi khảo sát PVA gel.
e. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải khi có vật liệu giá thể PU-PVA gel
Tiến hành các thí nghiệm tương tự như khi khảo sát PVA gel nhưng thay bằng vật liệu PU-PVA gel đã được thích nghi.
2.4.5. Phương pháp phân tích chỉ tiêu nước thải
Phân tích các thơng số chất lượng nước được đo bằng các thiết bị đo nhanh và theo các phương pháp tiêu chuẩn (Standard method). Các thơng số chất lượng nước thải được phân tích theo các TCVN và được liệt kê tại bảng 2.4.
Bảng 2.3. Các phương pháp và thiết bị sử dụng trong q trình thực nghiệm
STT Thơng số Phương pháp Thiết bị sử dụng 1 pH Đo nhanh trực tiếp bằng
sensor Máy đo pH (IQ 150)
2 COD TCVN 6491 :1999 Bộ phá mẫu COD (ET 108) Bộ phân tích COD (Vario) 3 BOD5 TCVN 6001-1(2) :2008 Bộ phân tích BOD (FOC225E) 4 N-T TCVN 6638 :2000 Bộ chưng cất đạm keldjahl
(KB8S)
5 P-T TCVN 6202 :2008 Máy quang phổ UV/Vis (Liuv- 201)