phần I : tổng quan tài liệu
phần II IKết quả nghiên cứu và thảo luận
I.1. phân lập và tuyển chọn bùn hoạt tính :
Mẫu bùn chúng tôi lấy vào tháng 8/2003 ở sông Kim Ngu. Sau khi tiến hành làm giàu bùn với nguồn dinh dỡng và khống đã trình bày ở phần phơng pháp nghiên cứu. Chúng tôi tiến hành kiểm tra hàm lợng nitrat sau một thời gian bổ sung chúng tơi nhận thấy có sự giảm hàm lợng nitrat điều này chứng tỏ trong mẫu bùn có hệ VSV phản nitrat hố.
Bằng cách làm giàu và hoạt hoá sau 3 tháng chúng tơi thu đợc 1 lít bùn. Tiến hành kiểm tra hàm lợng nitrat chúng tôi nhận thấy hệ bùn làm việc tốt.
III. Bảng 1 : Nồng độ nitrat theo thời gian với hệ bùn phản nitrat hoá
Thời gian (h) [N-NO3] (mg/l)
0 450
2 98
Nh vậy chúng tôi đã tuyển chọn đợc hệ bùn phản nitrat có khả năng làm việc tốt. Hình ảnh mẫu bùn phản nitrat đợc trình bày ở hình 1:
Bơng bùn phản nitrat hố
III.Hình 1 : ảnh chụp hệ bùn phản nitrat hoá
I.2. khảo sát quá trình phản nitrat hoá trong hệ thống bùn hoạt tính gián đoạn:
I.2.1 ảnh hởng của [N-NO3-] ban đầu đến q trình phản nitrat hố trong hệ thống bùn hoạt tính gián đoạn :
Chúng tơi tiến hành nghiên cứu ảnh hởng của nồng độ nitrat đến quá trình phản nitrat hố trong hệ thống xử lý bùn hoạt tính gián đoạn. Quá trình này đợc duy trì ở điều kiện DO là 0.06 mg/l, ở nhiệt độ môi trờng khoảng 25ữ30°C, pH đợc điều chỉnh về 7 sau mỗi giờ, tỷ lệ C/N đợc chúng tôi lựa chọn ban đầu là 1.07 dựa trên tính tốn lý thuyết lợng cácbon cần cho việc khử hồn toàn N-NO3 khỏi hệ thống. Số liệu thu đợc đợc trình bày trên hình 3 và 4 và ở bảng 1 phần phụ lục
III. Hình 4: ảnh hởng của [N-NO3] đến quá trình phản nitrat hố Từ hình 3 này chúng tơi nhận thấy diễn biến q trình phản nitrat với [N-NO3-] khác nhau. [N-NO3-]ln giảm theo thời gian, trong khi đó [N-NO2-] thì biến động tăng hoặc giảm nhng ở mức không cao lắm. Tuy nhiên tổng lợng [N] luôn giảm đều trong suốt quá trình (hình 4) và giảm rất nhanh chỉ sau 2 hoặc 3 giờ.
Tiến hành tính tốn tốc độ phản nitrat hố cho các q trình trên, kết quả đợc trình bày ở hình 5 :
Hình 5 : Tốc độ phản nitrat hóa ở các [N-NO3]
Từ đồ thị ta nhận thấy tốc độ phân huỷ nitơ tăng dần khi [N-NO3] tăng
lên. Tốc độ Nitơ cao nhất ở nồng độ N-NO3 450 (mg/l).
Ta cũng nhận thấy ở đồ thị này cha chỉ ra [N-NO3] giới hạn cho tốc độ phản nitrat hoá.
I.2.2 ảnh hởng của tỷ lệ c/n tới q trình phản nitrat hố trong hệ thống xử lý gián đoạn :
Chúng tơi tiến hành thí nghiệm với tỷ lệ nguồn C/N là 0.8ữ1.5. kết quả đợc trình bày chỉ ra ở hình 6, 7 và bảng 1, 2, 3 phần phụ lục.
III. Hình 6: ảnh hởng của nồng độ nitrat đến quá trình phản nitrat trong hệ thống bùn hoạt tính gián đoạn
Từ đồ thị chúng tôi nhận thấy với tỷ lệ cacbon nhỏ quá trình chỉ xảy ra trong thời gian đầu sau đó [N-NO3] tăng cao có thể do hết cacbon dẫn đến sự phân huỷ của bùn. Tuy nhiên nếu tỷ lệ cacbon lớn quá trình quá trình phản nitrat vẫn diễn ra bình thờng.
Nhìn trên hình 4 với tỷ lệ C/N cao thì đến cuối q trình phản nitrat vẫn cha hồn tồn hết. Điều này sẽ dẫn đến phải kéo dài thêm thời gian cho quá trình phản nitrat.
Tiến hành so sánh tốc độ phân huỷ thì chúng tơi nhận thấy ở tỷ lệ C/N là 1.07 tốc độ phản nitrat hố là cao nhất : Hình 7
III. Hình 7 : ảnh hởng của tỷ lệ C/N đến tốc độ phản nitrat hoá
I.2.3 ảnh hởng của nồng độ bùn đến thời gian lắng của bùn:
Chúng tôi tiến hành xác định ảnh hởng của nồng độ bùn phản nitrat và bùn hệ thống (kết hợp hai loại bùn nitrat và phản nitrat) tới thời gian lắng của bùn làm cơ sở cho việc ấn định nồng độ bùn trong hệ thống. Kết quả thực nghiệm cho thấy bùn phản nitrat có khả năng lắng tốt mặc dù ở nồng độ bùn cao : với nồng độ bùn 4200 ữ 5600 (mg/l) thì thời gian lắng của bùn là 4 phút. Tuy nhiên nếu nồng độ bùn cao 11000 (mg/l) thì sau một thời gian lắng trong có hiện tợng phồng bùn
Tiến hành thử nghiệm tơng tự với bùn hệ thống chúng tơi nhận thấy bùn có khả năng lắng tốt hơn và khơng có hiện tợng phồng bùn. Với nồng độ bùn là 7000ữ11000 chúng tôi nhận thấy thời gian lắng của bùn là 5 phút, thể tích bùn thu đợc bằng 1/10 thể tích nớc trong.
I.3. hệ thống SBR :
I.3.1 mơ hình thiết lập hệ thống SBR : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chúng tơi thiết lập mơ hình thí nghiệm dựa trên ngun lý hoạt động của hệ thống xử lý SBR. Kết quả thu đợc mơ hình sau (hình 8) :
III. Hình 8 : Mơ hình thí nghiệm về hệ thống xử lý SBR.
I.3.1.1 Cách thức vận hành :
Nớc thải đợc nạp vào bể qua thùng cao vị đợc điều chỉnh tốc độ nhờ van điều chỉnh. Sau đó bật cơng tắc khuấy ở hộp điều khiển, cắm bơm sục khí tiến hành chu kỳ thơng khí. Sau đó rút bơm sục khí, tiến hành chu kỳ yếm khí. Đến cuối q trình nớc trong đợc rút ra nhờ bật công tắc ở hộp điều khiển. Hiện tại chúng tôi tạm thời chúng tôi điều chỉnh bằng tay qua công tắc tắt bật ở hộp điều khiển dự định sau này chúng tơi sử dụng rơ le điều khiển hoặc lập trình điều khiển bằng PLC.
I.3.1.2 Bùn vận hành trong hệ thống SBR:
Sau khi kết hợp mẫu bùn phản nitrat hoá với mẫu bùn nitrat hố (do một bạn trong nhóm phân lập và hoạt hố) trong hệ thống SBR chúng tơi thu đợc một hệ bùn mới. Tiến hành chụp ảnh chúng tôi thu đợc kết quả sau:
Bể chứa n ớc thải Bơm sục khí Thùng cao vị Máy vi tính Điều chỉnh tốc độ sục khí Hộp điều khiển Cơng tắc bơm Máy khuấy Bơm
III.Hình 9: ảnh chụp mẫu bùn hệ thống SBR
I.3.2 ảnh hởng của DO tới khả năng phân giải nitơ trong hệ thống SBR :
ở chế độ 1, 2, 3, 4 đã trình bày ở phần phơng pháp nghiên cứu chúng
tơi thu đợc hình 10, bảng 2 và bảng số liệu 4 (phụ lục). III. Bảng 2 : Chế độ vận hành của hệ thống SBR :
Chế độ
Thời gian thơng khí / yếm khí [N- NH4] PH Tỷ lệ COD/N MLSS DOTB (mg/l) 1 4 giờ thơng khí, 3 giờ thiếu khí 205 7/thời gian nhất định 5 7751 5.75 2 4 giờ thơng khí, 3 giờ thiếu khí 207 7/thời gian nhất định 4 7700 4.57 3 4 giờ thơng khí, 3 giờ thiếu khí 202 7/thời gian nhất định 10 9500 4.2 4 4 giờ thơng khí, 3 giờ thiếu khí 210 7/thời gian nhất định 4 7500 2.95 Bơng bùn phản nitrat hố N ớc
III. Hình 10 : ảnh hởng của các chu kì thơng khí / yếm khí khác nhau đến sự khử nitơ trong hệ thống SBR
Ta nhận thấy với cùng một thời gian thơng khí nh nhau, nồng độ amoni nh nhau, pH điều chỉnh nh nhau nhng sự khử nitơ ở đây là khác nhau :
ở chế độ 1 sau 4 giờ sục khí nồng độ amoni giảm nhanh. Nhng ở chế
độ 2, 3, 4 lợng amoni giảm không nhiều lắm nh ở chế độ 1. Bảng 2 cho chúng ta thấy ở chế độ này duy trì DO trung bình cao hơn. Vậy với DO cao, quá trình khử amoni diễn ra nhanh hơn trong giai đoạn thơng khí. Cùng với số liệu phân tích đợc về lợng nitrat, nitrit trong giai đoạn nay chúng tôi nhận thấy [N- NO3] rất thấp hầu nh la khơng có, nồng độ nitrit cũng khơng cao lắm. Điều này có thể là do q trình phản nitrat cũng tiến hành song song cùng với quá trình nitrat hố.
ở thời gian yếm khí, ta nhận thấy ở chế độ 1 lợng amoni giảm rất chậm,
trong khi đó ở chế độ 2, 3, 4 lợng amoni vẫn tiếp tục giảm rất mạnh. Điều này cho thấy rõ ràng q trình oxy hố amoni có xảy ra trong cả điều kiện thiếu khí, và điều này cũng phù hợp với nhiều nghiên cứu trên thế giới.
chúng tôi thu đợc bảng 3.
III. Bảng 3 : ảnh hởng của DO đến hiệu quả và tốc độ phân huỷ nitơ trong hệ thống SBR
Chế độ 1 2 3 4
DO 4.75 4.57 4.2 2.95
Hiệu quả 93.37 93.86 87.17 96.59
Tốc độ 68.51 58.2 25.26 78.62
Với kết quả nhận đợc chúng tôi nhận thấy ở chế độ 4 hiệu quả và tốc độ khử nitơ là cao nhất. Vậy với chế độ 4 này chúng tôi lựa chọn làm chế độ chạy cho SBR
I.3.3 nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ COD/N-NH4+ ban đầu đến quá trình khử nitơ trong hệ thống SBR :
Rõ ràng với các kết quả đạt đợc ở trên ta nhận thấy liệu có thể giảm tiếp tỷ lệ C/N-NH4+ để đến cuối quá trình lợng COD hết hồn tồn khơng Điều này là một thuận lợi to lớn bởi vì ta khơng cần bổ sung nhiều nguồn Cacbon mà hiệu quả phân huỷ nitơ vẫn cao.
Để nghiên cứu ảnh hởng của tỷ lệ COD/N-NH4+ chúng tôi tiến hành đo COD trong 4 chế độ kết quả thu đợc hình 11 và bảng số liệu 4(phụ lục).
I.3.4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
III. Hình 11: ảnh hởng của tỷ lệ COD/N-NH4+ đến quá trình khử COD trong hệ thống SBR.
Từ hình 11 ta nhận thấy quá trình khử COD ln diễn ra đều trong suốt thời gian sục khí và ngừng sục khí. Với tỷ lệ C/N là 10 nh ở chế độ 3 dù ta đã duy trì DO tơng đối thấp, cùng chế độ sục khí/tắt khi với các chế độ khác thì l- ợng cácbon vẫn cịn d đến tận cuối q trình, điều này là một bất lợi lớn bởi vì các bon cịn d sẽ dẫn đến phải xử lý cácbon tiếp. Nh vậy tỷ lệ COD/N-NH4 lớn không phải là điều kiện tốt cho hệ thống xử lý SBR.
Với chế độ 1 tỷ lệ C/NH4 là 5 tuy nhiên đến cuối quá trình COD vẫn cịn. ở đây ta duy trì DO trung bình tơng đối cao nên COD vẫn cịn đến cuối q trình. Lợng COD giảm gần hết ở chế độ 4, còn các chế độ khác COD vẫn cịn đến tận cuối q trình.
Với chế độ 4 tỷ lệ COD/NH4 đã giảm hơn so với chế độ 1 cùng với nó là việc giảm DO nên đến cuối quá trình.
Nghiên cứu của chúng tôi mới chỉ dừng lại ở đây, hi vọng điều này sẽ đ- ợc giải quyết trong các nghiên cứu tiếp.