3.1. Đối tượng nghiên cứu:
Nước thải giết mổ được lấy từ lò giết mổ gia súc Phước Kiển, tại 15B – ấp 5 – xã Phước Kiển – huyện Nhà Bè – Tp.HCM.
3.2. Mô hình nghiên cứu : 3.2.1 Sơ đồ nguyên lý:
1
Biofix Biofix
Biofringe
2 3 4 5
6 7
10 9
11 12 8
13 14
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mô hình thực nghiệm
Chú thích:
1 – Bể chứa nước thải 8 – Máy nén khí
2 – Ngăn kị khí BX 9 – Bơm tuần hoàn Nitrit
3 – Ngăn thiếu khí BX 10 – Bơm tuần hoàn bùn
4 – Ngăn hiếu khí BF 11 – Van khí
5 – Ngăn lắng 12 – Van điều chỉnh lưu lượng khí
6 – Bơm nước thải vào 13 – Nước sau xử lý
7 – Thiết bị thu khí 14 – Ống thu khí
Hình 3.2 Mô hình nghiên cứu giai đoạn ban đầu (chạy không tải)
Hình 3.3 Mô hình vận hành thực tế 3.2.2 Thuyết minh quy trinh hoạt động
Nước thải được bơm vào mô hình xử lý và qua bể kị khí BX. Nước thải được cho vào dưới đáy bể kị khí nhằm tạo sự tiếp xúc tốt giữa cơ chất có trong nước thải với bùn kị khí trong bể phản ứng. Bể kị khí BX có gắn 3 tấm vật liệu BX với tổng diện tích là 480cm2. Tại đây xảy ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ và chuyển hóa các chất dinh dưỡng trong nước thải. Sau đó, nước thải chảy sang bể thiếu khí BX và hướng xuống đáy bể.
Bể thiếu khí cũng được gắn 3 tấm vật liệu BX giống như bể kị khí. Tại đây nước thải được khuấy trộn nhẹ bằng khí nén. Quá trình khử Nitrat sẽ diễn ra tại đây.
Phần nước ở trên mặt sẽ được dẫn sang bể hiếu khí BF.
Bể hiếu khí BF với cấu tạo gồm 2 ngăn: ngăn sục khí và ngăn tiếp xúc với giá thể. Sợi giá thể BF gắn trong bể hiếu khí dài 500mm và được xoắn lại để các sợi giá
thể có thể tủa ra xung quanh tạo sự tiếp xúc tốt với cơ chất. Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ và nitrit, nitrate hóa cũng diễn ra với oxy cung cấp từ máy nén khí.
Nguồn Nitrit, nitrat được tuần hoàn vể bể thiếu khí BX bằng bơm bùn. Nước thải vận chuyển theo vòng tuần hoàn từ đáy ngăn sục khí lên trên và qua ngăn tiếp xúc giá thể trước khi chảy sang bể lắng.
Bể lắng thực hiện quá trình tách hỗn hợp bùn nước có trong nước thải. Các bông bùn có kích thước lớn dưới tác dụng của lực trọng trường lắng xuốn đáy và phần nước trong được dẫn ra ngoài. Bùn sinh ra từ bể lắng được tuần hoàn về bể thiếu khí BX để thực hiện quá trình khử Nitrate.
Nước thải sau xử lý được chứa trong bình và tiến hành lấy mẫu phân tích.
3.2.3 Chi tiết câu tạo mô hình:
Mô hình gồm bể chứa nước thải, cụm bể xử lý và bể chứa nước sau xử lý.
Cụm bể xử lý gồm 4 ngăn được hợp khối với nhau gồm: ngăn kị khí, ngăn thiếu khí, ngăn hiếu khí và ngăn lắng.
Thể tích và kích thước các bể phản ứng chi tiết như sau:
Bảng 3.1. Chi tiết kích thước mô hình thực nghiệm.
Stt Bể phản ứng
Thông số Thể tích
(lít)
Chiều dài (mm)
Chiều rộng (mm)
Chiều cao (mm)
1 Bể chứa nước thải 120 - - -
2 Ngăn kị khí 10 160 115 640
3 Ngăn thiếu khí 10 160 115 640
4 Ngăn hiếu khí 10 160 115 640
5 Ngăn lắng 2,5 160 115 320
6 Bể chứa nước sau xử lý 30 - - -
3.2.4 Chi tiết giá thể BX và BF trong mô hình nghiên cứu:
Hình 3.4 Vật liệu BF trong bể hiếu khí BF
Hình 3.5 Vật liệu BX trong bể kị khí BX và thiếu khí
3.3. Phương pháp lấy mẫu, phân tích và xử lý số liệu 3.3.1 Lấy mẫu
Mẫu được lấy tại bể chứa nước thải, sau ngăn kị khí BX, ngăn thiếu khí BX, ngăn hiếu khí BF và tại bể chứa nước sau xử lý. Thời điểm lấy mẫu là buổi sáng sau khi kiểm tra toàn bộ hệ thống vẫn hoạt động bình thường.
3.3.2 Phương pháp phân tích
Bảng 3.2 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích
3.3.3 Phương pháp xử lý số liệu:
Tính nồng độ COD:
Chỉ tiêu Phương pháp Hóa chất/ thiết bi ̣
pH pH meter pH meter
DO DO meter Oxi 3210 Set 3
COD Standard Methods 5220 A-D Đi ̣nh phân
N-NH3 Standard Methods Chưng cất và chuẩn đô ̣ N-NO2- Standard Methods Nessler, UV – visible
spectrophotometer N-NO3- Standard Methods Nessler, UV – visible
spectrophotometer
TKN Standard Methods Chưng cất – đi ̣nh phân Marco
– Kjedahl
Tot. P Standard Methods 4500P Nessler, UV – visible spectrophotometer
MLSS, TSS Standard Methods 2540-D Lo ̣c chân không, cân phân tích, tủ sấy ở 100 – 1050C
SVI Standard Methods 2710 – D 1000 ml cylinder
V xf xMx b l a
mg COD
m
8000 )
) ( /
(
Trong đó:
a : thể tích FAS dùng cho mẫu trắng, ml b: thể tích FAS dùng cho mẫu, ml M: nồng độ mol của FAS
Vm: thể tích mẫu, ml f: hệ số pha loãng mẫu
Hiệu quả xử lý COD
Hiệu quả khử COD (%) = x100
COD COD COD
v r v
Trong đó:
CODv : nồng độ COD đầu vào, mg/l CODr : nồng độ COD đầu ra, mg/l
Tính nồng độ N – NO2-, N – NO3-: dựa vào phương pháp so màu theo Standard Method 1998
Tỷ lệ Nitrate hóa:
Hiệu suất Nitrate hóa = 1 4 x100 TKN
NH N
v r
Trong đó:
(N – NH4)r : nồng độ nitơ ammonia đầu ra, mgN/l TKNv: nồng độ Nitơ Kjeldahl đầu vào, mgN/l
Hiệu quả loại bỏ Nitơ
Hiệu quả loại bỏ Nitơ (%) = x100 TN
TN TN
v r v
Trong đó:
TNv: tổng nồng độ Nitơ đầu vào, mgN/l TNr: tổng nồng độ Nitơ đầu ra, mgN/l
Tính nồng độ TKN:
TKN (mgN/l) = x280 V
B A
Trong đó:
A: thể tích H2SO4 dùng để chuẩn mẫu, ml B: nồng độ H2SO4 dùng để chuẩn mẫu trắng, ml V: thể tích mẫu, ml
Tính nồng độ N – NH4+:
N – NH4+ = x280 V
B A
Trong đó:
A: thể tích H2SO4 dùng để chuẩn mẫu, ml B: nồng độ H2SO4 dùng để chuẩn mẫu trắng, ml V: thể tích mẫu, ml
Xác định sinh khối:
Sinh khối trong bể phản ứng bao gồm sinh khối bám dính trên giá thể BioFringe, BioFix và sinh khối lơ lửng. Sinh khối bám dính được xác định 1 lần khi kết thúc tải trọng. Để xác định lượng sinh khối dính bám phải xác định được MLSS và MLSS tổng.
Sinh khối lơ lửng:
Giấy lọc: sấy 1050C trong 2 giờ, hút ẩm 1 giờ, cân 3 số lẻ, m1.
Mẫu: đồng nhất mẫu, lấy thể tích nhất định (Vs), đối với bùn lơ lửng hiếu khí lấy thể tích mẫu là 50ml, lọc qua giấy lọc ( dùng thiết bị hút chân không), sấy đến khối lượng không đổi ở 1050C trong 2 giờ, hút ẩm 1 giờ, cân và xác định m2 :
1 6
2 10
) (
) ( ) ) (
/
( x
ml V
g m g l m
mg MLSS
s
Sinh khối tổng:
Cốc: sấy 1050C trong 2 giờ, hút ẩm 1 giờ, cân 3 số lẻ, m3
Mẫu: bao gồm MLSS và sinh khối dính bám. Lượng sinh khối dính bám vào sợi BioFringe được tách hết ra bằng tay ở cuối mỗi tải trọng, sau đó đồng nhất mẫu để lấy ra một thể tích nhất định (Vs) cho vào cốc sứ đem đi nung ở 1050C trong 2 giờ, hút ẩm 1 giờ, cân 3 số lẻ, m4
3 6
4 10
) (
) ( ) ) (
/
( x
ml V
g m g l m
mg MLSS
s t
Sinh khối dính bám:
Lượng sinh khối dính bám vào sợi BioFringe, tấm BioFix được xác định như sau:
Sinh khối dính bám (mg/l) = MLSSt – MLSS
MLVSS tổng:
Sau khi xác định được giá trị MLSS tổng, đem cốc đi nung tiếp ở nhiệt độ 5500C trong 2 giờ, hút ẩm 1 giờ, rồi đem cân xác định được m5.
3 6
5 10
) (
) ( ) ) (
/
( x
ml V
g m g l m
mg MLVSS
s t
3.4. Nội dung thí nghiệm
Quá trình nghiên cứu trải qua 2 giai đoạn: giai đoạn thích nghi và giai đoạn khảo sát chính.
Giai đoạn thích nghi:
Bùn hoạt tính được lấy từ tra ̣m xử lý nước thải trạm xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Lê Minh Xuân trộn lẫn với nước thải và cho vào mô hình. Sau một thời gian vận hành, lấy bùn hoạt tính để đo thể tích bùn lắng từ đó tính chỉ số
SVI, đến khi SVI giảm dần về khoảng 80-120 ml/g và các thông số thí nghiê ̣m ở
đầu ra ổn đi ̣nh thì dừng giai đoạn chạy thích nghi.
Giai đoạn khảo sát chính:
Khảo sát chính gồm 4 trường hợp tương ứng với 4 tải trọng đầu vào khác nhau.
- Trường hợp 1: La = 3,5kgCOD/m3.ngày, Q = 14 lít/ngày - Trường hợp 2: La = 4,5kgCOD/m3.ngày, Q = 18 lít/ngày - Trường hợp 3: La = 5,5kgCOD/m3.ngày, Q = 22 lít/ngày - Trường hợp 4: La = 6,5kgCOD/m3.ngày, Q = 26 lít/ngày
Mỗi trường hợp được cha ̣y trung bình khoảng 25 ngày, mẫu được lấy kiểm tra trên từng trường hợp. Khi chuyển sang 1 trường hợp khác để hê ̣ thống thích nghi với trường hợp mới là 5 ngày (tra ̣ng thái ổn đi ̣nh cho 1 trường hợp nghiên cứu thông thường lớn hơn 5 lần thời gian lưu nước) (Vaiopoulou et al, 2003)
CHƯƠNG IV