Hình 3.37 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 24h
Hình 3.38 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium với thời gian lưu 24h
Nhận xét:
Khả năng xử lý COD ở các nghiệm thức tăng dần trong những ngày tiến hành thí nghiệm tuy nhiên hiệu suất xử lý tại mỗi nghiệm thức trong những ngày thực hiện lại không có sự sai khác nhiều Hiệu quả xử lý tăng nhưng tốc độ xử lý lại giảm. Đạt tối đa ở ngày thứ 4 (đối với nghiệm thức 107,108) và ngày thứ 5 (đối với nghiệm thức đối chứng).
Khả năng xử lý Chromium ở nghiệm thức ĐC tới ngày lưu nước thứ 2 mới bắt đầu tăng và cả 3 nghiệm thức thí nghiệm đều có hiệu suất xử lý đạt cực đại ở ngày thứ 4 (ĐC – 29,2%, ; 107 – 65,06% ; 108 – 55,42% ), hiệu suất giảm ở những ngày lưu nước tiếp theo.
Tải trọng 12h.
Hình 3.39 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 12h.
lý của các mẫu thí nghiệm có xu hướng tăng dần. Hiệu suất xử lý tăng mạnh trong khoảng 3 ngày đầu và đạt cực đại ở ngày lưu nước thứ 4. Hiệu suất xử lý cao nhất ở tải trọng này là: COD = 90,82%, Crom = 65,32% và đều ở nghiệm thức 107. Hiệu suất xử lý Chromium giữa các lần lấy mẫu trong cùng 1 ngày ít có sự khác biệt, và hiệu quả xử lý cũng có xu hướng giảm sau ngày lưu nước thứ 4.
Tải trọng 8h.
Hình 3.41 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 8h.
Hình 3.42 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium với thời gian lưu 8h
Nhận xét:
COD: Hiệu quả xử lý ở 2 nghiệm thức: ĐC và 108 có sự tăng giảm rõ rệt và có tính không ổn định. Hiệu suất xử lý cao nhất đạt 81,82% ở nghiệm thức ĐC và 80,42% ở nghiệm thức 108, tuy nhiên thời gian lưu nước để đạt đến hiệu suất trên là quá dài (8 ngày) và ở ngày tiếp theo thì khả năng xử lý có xu hướng giảm. Ở nghiệm thức 107 thì hiệu suất xử lý có phần ổn định hơn và đạt hiệu suất cao nhất ở ngày lưu nước thứ 4 (đạt 83,33%) và hiệu suất giảm ở ngày thí nghiệm sau.
Chromium: Ở nghiệm thức ĐC, hiệu suất xử lý cao nhất ở ngày thứ 6 (đạt 15,32%). Hiệu suất xử lý có phần ổn định ở mỗi nghiệm thức thí nghiệm; Hiệu suất xử lý không có sự khác biệt quá nhiều ở những lần lấy mẫu trong cùng 1 ngày.
Tải trọng 6h.
Hình 3.43 Thống kê hiệu quả xử lý COD với thời gian lưu 6h
Tại tải trọng này thì hiệu quả xử lý COD cũng như Chromium đã giảm hẳn so với các tải trọng trước ở mỗi nghiệm thức.Hiệu quả xử lý Crom hầu như là rất ít ở 2 nghiệm thức 108 và ĐC. Có sự khác biêt rõ rệt về hiệu quả xử lý giữa nghiệm thức 107 với 2 nghiệm thức còn lại.
Nhận xét chung:
Trong khoảng thời gian tiến hành thí nghiệm trực tiếp trên nước thải thuộc da (loại nước thải có hàm lượng Cr6+ tương đối cao), người thực hiện đề tài nhận thấy:
Khả năng xử lý của mô hình là rất tốt. tuy nhiên ở những giai đoạn đầu là thời gian để vi sinh vật thích nghi là khá lâu , nguyên nhân có thể do nước thải chứa một hàm lượng Cr6+ khá tương đối nên ảnh hưởng đến quá trình thích nghi của VS. Thời gian đầu, khi bổ sung nước thải vào mô hình, xuất hiện bọt trào ra kahỏi thành bể, bốc mùi nồng khó chịu; hai ngày sau đó nhận thấy lượng bọt đã giảm đáng kể (gần như hoàn toàn) và mùi dịu hẳn.
Khả năng xử lý COD của bùn hoạt tính nói chung và của 3 chủng vi sinh đã được chọn trong quá trình phân lập nói riêng là cao. Hiệu suất xử lý dao động trong khoảng từ 80 – 90%.
Thực hiện thí nghiệm với 3 nghiệm thức, kết quả cho thấy khả năng hấp thụ Cr6+ của 3 chủng vi sinh tương đối tốt, hiệu suất đạt được đến 65,06% ở mật độ vi sinh là 107cfu/ml.
Hiệu suất xử lý Cr6+ của 2 nghiệm thức thí nghiệm và 1 nghiệm thức đối chứng tăng dần ở thời gian lưu nước ngày thứ 4 và bắt đầu giảm dần ở những ngày kế tiếp. Khả năng VSV tồn tại trong bùn hoạt tính sử dụng Cr6+ trong môi trường nước thải làm cơ chất cho sự sinh trưởng và phát triển là rất thấp.
Nếu tiếp tục tăng tải thì khả năng xảy ra hiện tượng quá tải là rất cao.
Hình 3.45 Thống kê hiệu quả xử lý COD trong suốt quá trình xử lý.
Hình 3.46 Thống kê hiệu quả xử lý Chromium trong suốt quá trình xử lý
Nhận xét: Thông qua 2 hình 3.45 và 3.46, người thực hiện đề tài nhận thấy: Ở nghiệm thức 107 cho hiệu suất xử lý cao hơn hẳn so với 2 nghiệm thức còn lại, nghĩa là nồng độ vi sinh có trong bùn hoạt tính có nồng độ khoảng 107cfu/ml thì sẽ cho kết quả xử lý hiệu quả.
Vì mục đích chính của đề tài là xử lý Chromium nên người thực hiện đề tài chú trọng vào khả năng xử lý Chromium hơn. Tại tải trọng 12h, với thời gian lưu nước là 3,5 ngày thì cho hiệu suất xử lý Chromium là cao nhất (đạt 65,32%). Mặc dù ở thời gian lưu là 4 ngày cho hiệu quả xử lý COD đạt đến 90,82% nhưng chính khoảng thời gian này cũng là lúc khả năng xử lý Chromium của hệ VSV giảm đi. Vì vậy, với mô hình thí nghiệm mà người thực hiện đề tài thực hiện thì ứng với thời gian lưu 3,5 ngày, mật độ vi sinh đạt 107cfu/ml thì sẽ cho hiệu suất xử lý tối ưu.
3.5 Xác định các thông số động học
Từ kết quả thực nghiệm ở trên cho thấy ở nồng độ VSV là 107cfu/ml thì có hiệu quả xử lí COD cũng như Chromium có hiệu quả nhất. Ta tiến hành xác định các thông số động học ở nghiệm thức này.
Các thông số được xác định theo 2 phương trình sau:
Trong đó:
X: hàm lượng bùn hoạt tính MLSS (mg/l). thời gian lưu nước trong bể (ngày).
: nồng độ COD đầu vào (mg/l). S: nồng độ COD đầu ra (mg/l).
( – S): lượng COD giảm đi sau thời gian xử lý (mg/l).
Bảng 3.36 Tóm lượt kết quả thực nghiệm để tính toán các thông số động học
S0 S X S0 - S 1280 400 2860 2 880 6,5 0,1538461 5 0,5 0,0025 1280 360 2890 2,2 5 920 7,06793 4 0,1414840 4 0,444 0,00278 1280 586,6 7 2240 1,6 6 693,33 5,38461 5 0,1857142 8 0,6 0,00170 1280 480 2236,6 7 2 800 5,59166 7 0,3788375 5 0,5 0,00208 1280 298,6 7 2043,3 3 3,6 6 981,67 7,63473 7 0,1309802 7 0,2727 0,00334 1280 218,6 7 2020 4 1061,3 7,61306 5 0,1313531 3 0,25 0,00457 1103 117,3 3 2520 3,5 986,12 8,94419 0 0,1118044 1 0,2857 0,00852 1103,4 5 101,3 3 2634 5 1002,1 2 13,1422 0 0,0760907 3 0,2 0,00986 1103,4 5 122,6 7 2673 5,5 890,78 14,9895 8 0,0667130 3 0,1818 0,00815 1066,6 7 112 2560 5 954,67 13,4078 2 0,0745833 3 0,2 0,00892 1066,6 122,6 2573 6 954 16,3559 0,0611398 0,1666 0,00825
Vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa và
Hình 3.47Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số K và Ks.
Ta có phương trình:
Y = 1016,4X + 3,7333
Vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa và
Hình 3.48 Đường thẳng hồi quy tuyến tính xác định thông số Y và Kd. Ta cũng có phương trình:
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
Đề tài đã nghiên cứu việc xử lý kim loại nặng bằng VSV, điển hình trên nước thải thuộc da bằng mô hình xử lý hiếu khí – Aerotank ; trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của các chủng vi sinh có khả năng hấp thụ Chromium với nhiều ưu điểm nổi trội. Kết quả nghiên cứu cho thấy :
+ Hàm lượng kim loại nặng tồn đọng trong nước thải, điển hình là Chromium có thể được xử lý bằng hệ vi sinh vật có khả năng hấp thụ kim loại nặng. + Đề tài nghiên cứu áp dụng xử lý cho tất cả các dòng thải có chứa hàm lượng
kim loại nặng, cụ thể là Chromium.
+ Quá trình xử lý kim loại nặng trong nước thải bằng VSV giúp an toàn và thân thiện với môi trường. Mức kinh phí đầu tư cho quá trình xử lý này được giảm thiểu đáng kể so với việc xử lý kim lại nặng trong nước thải bằng phương pháp hóa học.
+ Mô hình thí nghiệm xử lý nước thải thuộc da chỉ thực hiện một giai đoạn ( xử lý sinh học hiếu khí) trong toàn bộ một quy trình xử lý nhưng đã cho kết quả rất tốt. Do đó, nếu nước thải được xử lý theo đúng quy thì hiệu quả đạt được sẽ cao hơn rất nhiều, đáp ứng được với các tiêu chuẩn xả thải của nước thải công nghiệp.
+ Với ba chủng vi sinh đã được chọn (Enterococcus fascalis, Proteus mirabilis), bằng thực nghiệm cho thấy hiệu quả xử lý Chromium trong nước thải thuộc da là khá cao (đạt 65.32%) tại mật độ vi sinh đạt 107cfu/ml với thời gian lưu nước là 3.5 ngày.
4.2 Kiến nghị
Do thời gian giới hạn của một đồ án tốt nghiệp và với điều kiện thực nghiệm còn nhiều hạn chế nên nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật xử lý nước thải chứa Chromium, điển hình trên nước thải thuộc da chưa được tiến hành một cách tối ưu nhất. Nếu được tiếp tục nghiên cứu và trong điều kiện tốt hơn, người thực hiện đề tài xin được đề nghị một số ý như sau:
Thực hiện thêm các bước test sinh hóa để xác định tương đối chính xác về họ, loài của các chủng vi sinh trên.
Thực hiện kiểm tra các chỉ tiêu Nito, Phospho trong suốt quá trình xử lý để biết được các chủng vi sinh trên có ảnh hưởng như thế nào đến hàm lượng Nito, Phospho có trong nước thải.
Thực hiện khảo sát khả năng xử lý tối ưu của các chủng trên ở pH tối ưu và nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cũng tối ưu.
Thực hiện nghiên cứu trên các môi trường nước thải có chứa các hàm lượng kim loại khác: Cu2+, Cd2+, Zn2+, As2+, Pb2+,…
Tài liệu tiếng việt:
[1]. Đỗ Hồng Lan Chi (2005, Vi sinh vật khoa học và kỹ thuật môi trường, NXB Đại học Quốc gia, TP. HCM.
[2]. Nguyễn Phước Hòa (2012), Kết quả nghiên cứu về hàm lượng kim loại nặng và khả năng xử lý kim loại nặng nước thải công nghiệp chế biến thủy sản trên Aerotank, tạp chí khoa học và công nghệ biển, 12(2), 11-78.
[3]. Phan Quốc Hưng và ctv (2010, Tuyển chọn một số chủng vi khuẩn và nấm rễ Arbuscular mycorrhizal Fungi (AMF) có khả năng chuyển hóa hấp thụ Cu, Pb, Zn cao để cải tạo đất ô nhiễm kim loại nặng, tạp chí khoa học và phát triển, 8(5), 832- 842.
[4]. Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh học môi trường, tập 1 – Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại học Quốc Gia, TP.HCM. [5]. Trần Hiếu Nhuệ (1990), Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, trường Đại học Xây dựng Hà Nội, Hà Nội.
[6]. PGS.TS Lương Đức Phẩm (2003), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội.
[7]. Lương Đức Phẩm và cộng sự (2009), Cơ sở khoa học trong công nghệ bảo vệ môi trường, tập 4 – mô hình hóa các quá trình thiết bị công nghệ môi trường, NXB Giáo Dục, Huế.
[8]. ThS. Lâm Vĩnh Sơn (2008), Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải, trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM.
[9]. PGS. TS Nguyễn Tiến Thắng (2005), Công nghệ enzyme, trường Đại học Kỹ thuật công nghệ TP. HCM, TP. HCM.
[10]. ThS. Võ Hồng Thi (2012), Thực hành hóa kỹ thuật môi trường, trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP.HCM.
Tài liệu nước ngoài:
[12]. B.Durga Devi và et al (2012). Bioremeoval of hexavalent Chromium using Pseudomonas Fluorescens, 2(5), 727-735.
[13]. Elisabeth L.Hawley và et al (2004), Treatment technologies for Chromium (VI), 274-280.
[14]. Agaostinho A. de Lima e Silva và et al (2012), Brazilian Journal of Microbiology (2012):1620-1631,Heavy metal tolerance ( Cr, Ag and Hg) in bacteria isolated from sewage.
[15]. Hala I. Al-Daghistani ( 2012), Bio-remediation of Cu, Ni and Cr from rotogravure Wastewater using immobilized, dead, and live biomass of indigenous Thermophilic bacillus species, The Internet Journal of Microbiology, tập 10, số 1.
Tài liệu từ Internet:
CHẤT LƯỢNG NƯỚC – XÁC ĐỊNH CROM VI) – PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ DÙNG 1,5 DIPHENYLCACBAZID
Lời nói đầu
TCVN 6658 : 2000 hoàn toàn tương đương với ISO 11083 : 1994
TCVN 6658 : 2000 do Ban Kỹ thuật Tiêu chuẩn TCVN/TC147 Chất lượng nước biên soạn. Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành.
Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định phương pháp đo phổ để xác định Crom (VI) trong nước. Phương pháp này áp dụng để xác định Crom (VI) hòa tan trong nước ở khoảng nồng độ 0.05mg/l đến 3mg/l. Khoảng này có thể được mở rộng nếu pha loãng mẫu.
Nguyên tắc
Sau khi mẫu được xử thái Crom lý trước (để ổn định trạng thái oxy hóa Crom (VI) và Crom (III) nếu chúng có mặt) thì Crom (VI) phản ứng với 1,5- diphenylcacbazid để tạo nên màu tím đỏ cảu phức Crom- 1,5- diphenylcacbazon. Đo độ hấp thụ của phức này nằm trong khoảng 540 nm đến 550 nm, bước sóng chính xác cần ghi trong báo cáo kết quả.
Thuốc thử
Chỉ dùng các thuốc thử tinh khiết phân tích và nước cất hoặc nước có độ tinh khiết tương đương.
Hòa tan 456g kalihydro phosphat ngậm ba phân tử nước (K2HPO4.3H2O) trong 1000ml nước. Kiểm tra pH, nếu cần thì điều chỉnh.
Dung dịch natri hydroxit
Hòa tan 20g natri hydroxit (NaOH) trong 100ml nước. Axit phosphoric dung dịch A
Hòa tan 10ml axit phosphoric (H3PO4, = 1.71 g/ml) vào 100ml nước. Axit phosphoric dung dịch B
Hòa tan 700ml axit phosphoric (H3PO4, = 1.71 g/ml) vào 1000ml nước. Dung dịch nhôm sunfat
Hòa tan 247g nhôm sunfat [Al2(SO4)3.18H2O] trong 1000ml nước. Dung dịch sunfit
Hòa tan 11.8g natri sunfit (Na2SO3) trong 100ml nước. Dung dịch bền khoảng một tuần lễ.
Giấy thử sunfit
Dung dịch 1,5- diphenylcacbazid
Hòa tan 1g 1,5- diphenylcacbazid (C11H14N4O) trong 100ml propanon (axeton) C3H6O) và axit hóa bằng 1 giọt axit axetic kết tinh.
Bảo quản trong bình màu nâu trong tủ lạnh, ở nhiệt độ 40C, dung dịch này bền 2 tuần lễ. Khi dung dịch đổi màu thì loại bỏ.
lít) đến 1000ml bằng nước.
Bảo quản trong bình thủy tinh màu nâu trong tủ lạnh ở 40C, dung dịch bền khoảng 1 tuần lễ.
Giấy thử tinh bột kali iodua. Dung dịch gốc Crom (VI)
Cảnh báo: Kali cromat có thể gây ung thư.
Hòa tan 2.829g kali cromat (K2Cr2O7) trong bình định mức 1000ml bằng nước cất và thêm nước đến vạch. Dung dịch này rất bền (1ml dung dịch này chứa 1mg Cr).
Dung dịch tiêu chuẩn Crom (VI).
Lấy 5ml dung dịch gốc Crom (VI) (3.11) vào bình định mức 1000ml và thêm nước đến vạch. Dung dịch được pha ngay khi dùng (1ml dung dịch này chứa 5g Cr).
Natri clorua, NaCl
Thiết bị, dụng cụ
Các thiết bị thông thường trong phòng thí ng hiệm và:
Máy đo quang hoặc máy đo phổ, có cuvet trong khoảng 10 mm đến 50 mm. Thiết bị lọc màng, trang bị màng lọc có cỡ lỗ từ 0.4
Máy đo pH.
Thiết bị kiểm soát tốc độ khí Lấy mẫu và xử lý mẫu trước
7.1 haặc 5.2 và 7.2. Nếu kết quả khác biệt không đáng kể thì dùng phương pháp 5.1 và 7.1
Khi mẫu không có chất oxy hóa hoặc chất khử.
Lấy 1000ml mẫu vào bình thủy tinh, thêm 10ml dung dịch đệm (3.1) và trộn đều. Đo pH bằng máy đo pH (4.3), pH phải nằm trong khoảng 7.5 đến 8.0.
Nếu pH nằm ngoài khoảng đó thì điều chỉnh bằng dung dịch natri hydroxit (3.2) hoặc axit phosphoric dung dịch A (3.3).
Thêm 1ml dung dịch nhôm sunfat (3.5) và trộn đều. Kiểm tra pH, pH phải nằm trong khoảng 7.0 đến 7.2. Nếu pH nằm ngoài khoảng đó thì điều chỉnh bằng axit phosphoric dung dịch A (3.3).
Để cho kết tủa lắng khoảng 2h. Gạt phần trong ở phía trên và lọc lấy 200ml qua màng lọc (4.2), lưu ý bỏ 50ml nước qua lọc đầu tiên.
Khi mẫu có chất oxy hóa hoặc chất khử
Lấy 1000ml mẫu vào bình thủy tinh, thêm 10ml dung dịch đệm (3.1) và trộn đều. Đo pH bằng máy đo pH (4.3), pH phải nằm trong khoảng 7.5 đến 8.0. Nếu pH nằm ngoài khoảng này thì điều chỉnh bằng dung dịch natri hydroxit (3.2) hoặc axit phosphoric dung dịch A (3.3).
Thêm 1ml dung dịch nhôm sunfat (3.5) và trộn đều và kiểm tra pH, pH phải nằm trong khoảng 7.0 đến 7.2. Nếu pH nằm ngoài khoảng này thì điều chỉnh bằng axit phosphoric dung dịch A (3.3).
Thêm 1ml dung dịch sunfit (3.6), kiểm tra xem sunfit đã dư chưa bằng giấy thử