4. Rác thải sinh hoạt, các thông số chính của nớc rác và các
2.4.2. Màng Xelluloaxetat kéo trên kính
- Hoà tan Xelluloaxetat trong axeton. Với các nồng độ khác nhau. Chế tạo màng từ dung dịch thu đợc. Chất lợng màng đợc đánh giá qua kết quả lọc bia ( sau khi lên men phụ ) tại áp suất 1 bar.
Bảng 1 : ảnh hởng của nồng độ Xelluloaxetat tới chất lợng màng. Nồng độ chất tạo màng (g/l) Thời gian lọc (phút) Năng suất lọc (l/m2.h) Độ đục Nhận xét
80 2 1321 0,284 Bia đục, men không bị giữ lại trên màng
85 2 896 0,231 Bia đục, có một ít men giữ
lại trên màng
90 2 423 0,213 Bia đục, có một ít men giữ
lạ trên màng
95 2 237 0,198 Bia tơng đối trong, men giữ khá hơn
100 2 28 0,163 Bia khá trong, men giữ khá
hơn
Nhận xét :
- Qua kết quả thí nghiệm cho thấy : Nồng độ Xelluloaxetat ( vật liệu tạo màng) càng cao thì năng suất lọc càng giảm và độ lu giữ tăng lên. Song ngay cả, khi năng suất lọc giảm xuống rất thấp, bia vẫn còn hơi đục màng cha giữ đợc toàn bộ nấm men. Ngoài ra, loại màng này còn có nhợc điểm: Chịu lực kém nên chỉ dùng cho máy lọc đĩa chứ không đợc dùng cho máy lọc khung bản 2.4.3. Màng Xelluloaxetat có đế vải.
- Để tăng độ bền cơ học của màng và có thể dùng cho máy lọc khung bản, chúng tôi đã chế tạo màng có đế vải. Kết quả đợc trình bày trong bảng 2
Bảng 2 : Kết quả kiểm tra chất lợng màng Xelluloaxetat có đế vải.
Nồng độ chất tạo màng (g/l) Thời gian lọc (phút) Năng suất lọc (l/m2.h) Độ đục Nhận xét 100 2 9791 0,240 Bia đục
120 2 7632 0,208 Bia đục, hầu nh nấm men
qua màng hết
140 2 2834 0,194 Bia đục, có một ít nấm men
bị giữ lại trên màng
160 2 754 0,161 Bia khá trong, nấm men bị
giữ lại trên màng nhiều hơn 180
Nhận xét :
Qua kết quả thu đợc cho thấy : Với cùng nồng độ chất tạo màng thì khi có đế vải năng suất lọc sẽ tăng lên nhiều. Tuy nhiên, loại màng này vẫn cha giữ đợc toàn bộ nấm men
2.4.4. Màng Xelluloaxetat và Polypropylen biến tính.
Hoà tan 1,5 g Xelluloaxetat ( CA) trong 12,5 ml axeton (ax) . Sau đó cho từ từ dung dịch Polypropylen biến tính (PP) với nồng độ 120g/l , khuấy đều. Và kéo màng trên đế vải với chiều dày 0,5 mm và bốc hơi 1 phút.
Thay đổi dần lợng Polypropylen cho vào để khảo sát ảnh hởng của thành phần dung dịch tạo màng và tìm điều kiện chế tạo màng tối u cho loại vật liệu này.Kết quả đợc trình bày trong bảng 3
Bảng 3: Kết quả lọc bia bằng màng Xelluloaxetat và Polypropylen biến tính. Thành phần dung dịch tạo màng CA/ax/ PP Thời gian lọc (Phút) Năng suất lọc (l/m2.h) Độ đục Nhận xét
1,5g/ 12,5ml/ 5ml 3 1541 0,253 Bia vẫn đục, lợng men trên bề mặt màng rất ít 1,5g/ 12,5ml/ 8ml 3 1653 0,194 Bia đục, lợng men giữ trên bề mặt màng ít 1,5g/ 12,5ml/ 9ml 3 1708 0,143 Bia khá trong, nhng men vẫn bị lọt xuống 1,5g/ 12,5ml/ 10ml 3 1847 0,086 Bia rất trong, men bị giữ trên bề mặt màng nhiều
1,5g/ 12,5ml/ 11ml 3 1692 0,094 Bia rất trong, men bị giữ trên bề mặt màng khá nhiều
1,5g/ 12,5ml/ 12ml 3 1560 0,260 Bia đục, men bị lọt qua màng do màng xốp
1,5g/ 12,5ml/ 15ml 3 1292 0,312 Bia đục, men đi qua màng đợc
Nhận xét:
-Từ kết quả trên cho thấy: khi tăng lợng Polypropylen biến tính từ 5
đến 10 ml thì không chỉ năng suất lọc, mà độ lu giữ cũng tăng lên. Đây là hiện tợng rất ít xảy ra. Thông thờng, khi thu hẹp kích thớc lỗ màng để tăng độ lu giữ thì sẽ làm cho năng suất lọc bị giảm xuống. Với dung dịch 5g CA/ 12,5 ml ax/ 10ml PP có thể chế tạo đợc màng lọc bia với độ lu giữ và năng suất lọc cao. Bia sau khi lọc rất trong, không còn nấm men và các vi sinh vật khác . Sau đó, nếu ta tiếp tục tăng Polypropylen lên thì độ lu giữ và năng suất lọc của màng đều giảm xuống.
Theo chúng tôi, có thể giải thích hiện tợng trên nh sau:
Dung dịch có thành phần 5g CA/12,5 ml ax/ 10ml PP cho phép tạo đợc vật liệu làm màng có độ xốp rất cao, mật độ lỗ tại lớp hoạt động lớn nhng kích thớc lỗ lại bé. Nếu thay đổi thành phần dung dịch khỏi tỉ lệ trên thì màng sẽ ít xốp hơn, mật độ lỗ tại lớp hoạt động giảm xuống và kích thớc lỗ tăng lên.
Tuy nhiên, muốn có đợc kết luận chắc chắn thì cần phải tiếp tục nghiên cứu cấu trúc và tính chất của vật liệu bằng các phơng pháp khác nhau nh kính hiển vi điện tử.
2.5.1. Tìm hiểu sự biến động hàm lợng chất hữu cơ và amoni. [Mục này trích dẫn từ Đề tài nghiên cứu quy trình xử lý nớc thu gom từ bãi chôn lấp rác Nam Sơn - dẫn từ Đề tài nghiên cứu quy trình xử lý nớc thu gom từ bãi chôn lấp rác Nam Sơn - Hà Nội trong Hội thảo công nghệ xử lý chất thải rắn, kinh nghiệm - thách thức, 2003].
- Để hiểu rõ hơn về hàm lợng chất hữu cơ có trong nớc rác Nam Sơn thì chúng tôi đã tiến hành phân tích xác định COD và hàm lợng amoni của nớc rác gốc ở các hồ chứa H1, H2, H3 ở các thời điểm khác nhau. Kết quả đợc trình bày ở bảng 4.
Bảng 4: Kết quả phân tích xác định chỉ số COD và hàm lợng amoni qua các
hồ ở các thời gian khác nhau:
Ngày lấy mẫu Chỉ số Kết qủa phân tích các mẫu cở các hồ
Mẫu gốc Hồ H1 Hồ H2 Hồ H3 26/9/2002 COD NH4+ 1570 788 674472 547222 593145 6/1/2003 COD NH4+ 5534 811 1240536 935380 620315 11/2/2003 COD NH4+ 14370 2463 1496840 1122749 986630
2.5.2. Kết quả lọc nớc rác Nam Sơn sau công đoạn xử lý hoá lý và tách loại amoni.
*. Đặc điểm của nớc rác Nam Sơn.
Nớc rác Nam Sơn có thành phần nitơ so với cacbon cao. Hàm lợng nito trung bình là 546 mg/l và COD trung bình là 1006 mg/l. Tỷ lệ BOD/ COD thấp, tỷ lệ COD/N thấp. Tỷ lệ COD/P cao và biến động lớn. Tuy nhiên sau quá trình gom và giữ trong 3 hồ chứa thì hàm lợng các chất hữu cơ giảm đáng kể.
Nớc rác Nam Sơn sau công đoạn xử lý hoá lý và tách loại amoni thì có COD trung bình trên 600 mg/l . Nguyên nhân chủ yếu làm cho COD còn cao là do các hợp chất hữu cơ còn lại trong nớc rác ở dạng các hợp chất có chứa cacbon và nitơ khó phân huỷ.
*. Một số phơng pháp nh dùng than hoạt tính hấp phụ, hoặc phơng pháp oxy hoá kết hợp có thể làm giảm COD trong nớc xuống mức đạt tiêu chuẩn xả ra môi tr- ờng tự nhiên. Nhng giá thành còn cao, do đó chúng tôi đã thử ứng dụng màng lọc chế từ Xelluloaxetat và polypropylen biến tính để xử lý nớc rác Nam Sơn. Mục đích
của quá trình sử dụng màng là để tách loại các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ.Kết quả đợc trình bày ở bảng 5.
Bảng 5: Kết quả lọc tách loại các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ trong nớc
rác.
Các loại màng Năng suất lọc(l/m2.h) COD đầu(mg/l) COD sau lọc(mg/l) Độ lu giữ(%)
M1 7454 620 401 35,3
M2 6728 620 344 44,5
M3 6072 620 321 48,2
Kí hiệu :
M1: Màng chế từ Xelluloaxetat và polypropylen biến tính có thành phần 1,5 gCA/ 12,5 ml ax / 9 ml PP.
M2 : Màng chế từ Xelluloaxetat và polypropylen biến tính có thành phần 1,5gCA/ 12,5 ml ax/ 11 ml PP.
M3 : Màng chế từ Xelluloaxetat và Polypropylen biến tính có thành phần 1,5 g CA/ 12,5ml ax/ 10 ml PP.
Nhận xét :
- Với COD ban đầu là 620 mg/l, sau khi lọc dã giảm xuống đáng kể thì ta có thể khẳng định hàm lợng các chất hữu cơ khó phân hủy trong nớc rác hầu nh đã đợc loại bỏ.
-Màng M3 cho ta kết quả về độ lu giữ cao nhất trong 3 màng đạt 48,2%. Tuy nhiên, COD vẫn cha đạt tiêu chuẩn thải ra môi trờng tự nhiên. Song điều đó chứng tỏ nó hợp với quy luật nh đã lọc với bia ở trên.
2.5.3. Khảo sát độ lu giữ theo thời gian bốc hơi của màng.
Để tăng độ lu giữ của màng M3 chúng tôi đã tiến hành khảo sát, tăng thời gian bốc hơi cua màng M3 lên. Kết quả đợc trình bày trong bảng 6 .
Bảng 6: Khảo sát độ lu giữ theo thời gian bốc hơi
Các loại màng Năng suất lọc (l/m2.h) COD đầu ( mg/l) COD sau lọc (mg/l) Độ lu giữ (%) M4 5636 620 307 51,5 M5 4546 620 236 61,9 Ký hiệu:
M4: Là màng chế từ Xelluloaxetat và Polypropylen biến tính có thành phần 1,5 g CA/12,5ml Ax/10mlPP có thời gian bốc hơi 3 phút.
M5: Là màng chế từ Xelluloaxetat và Polypropylen biến tính có thành phần 1,5 g CA/12,5ml Ax/10mlPP có thời gian bốc hơi 4phút.
Nhận xét:
- Từ bảng 6 ta thấy màng M3 với thời gian bốc hơi là 4 phút cho ta kết quả tốt nhất. Độ lu giữ đạt 61,9 %. Nớc rác sau khi lọc đạt tiêu chuẩn loại C có thể thải ra môi trờng tự nhiên. Màu của nớc thải trớc khi lọc có màu vàng nhng sau khi lọc màu vàng gần nh mất hẳn.
2.5.4. So sánh màng M3 với màng lọc vi trùng có kích thớc lỗ 0,22 àm
Để xác định kích thớc lỗ màng của một loại màng nào đó, chúng tôi đã tiến hành so sánh loại màng đó với một loại màng chuẩn đã biết kích thớc lỗ. ở đây chúng tôi sử dụng màng vi trùng có kích thớc 0,22àm.
- Màng vi trùng đợc chế từ Xelluloaxetat đợc chúng tôi sử dụng để lọc thử n- ớc rác. Kết quả đợc so sánh với màng M3 và đợc trình bày ở bảng 7.
Bảng 7: Kết quả so sánh màng M3 với màng vi trùng có kích thớc lỗ
0,22àm.
Loại màng COD đầu(mg/l) COD sau lọc(mg/l) Năng suất lọc(l/m2.h) Độ lu giữ(%)
Màng vi trùng 620 382 7001 38,4
Màng M3 620 321 6072 48,2
Nhận xét :
Từ bảng 7 chúng tôi thấy màng M3 có độ lu giữ lớn hơn màng vi trùng nên có thể kết luận màng M3 có kích thớc lỗ nhỏ hơn 0,22 àm . Cho nên có thể xếp màng M3 vào loại màng siêu lọc.
Kết luận
- Khi tăng nồng độ chất tạo màng thì màng sẽ ít xốp hơn, chiều dày lớp hoạt động tăng lên, do đó độ lu giữ tăng và năng suất lọc giảm xuống.
- Màng lọc làm từ CA theo phơng pháp này có độ lu giữ kém đối với nấm men. Ngay cả khi năng suất lọc của màng giảm rất thấp thì vẫn có một ít nấm men lọt qua màng.
2. Màng có đế vải có năng suất lọc cao hơn nhiều so với màng không có đế vải. Ngoài ra còn có độ bền cơ học lớn nên có thể dùng cả trong máy lọc khung bản.
3.Chúng tôi đã nghiên cứu chế thử màng lọc bia từ Xelluloaxetat và Polypropylen biến tính.
Khi cố định lợng CA và axeton là 1,5 g CA/ 12,5 ml ax và thay đổi dần lợng Polypropylen biến tính từ 5ml đến 10 ml thì năng suất lọc và độ lu giữ của màng cùng tăng lên. Điều này rất ít gặp và rất có giá trị thực tế vì màng tốt là màng phải có năng suất lọc và độ lu giữ cao. Với dung dịch có thành phần 1,5g CA/ 12,5 ml ax /10ml PP đã chế tạo đợc màng với năng suất lọc cao và lu giữ đợc toàn bộ nấm men và các vi sinh vật khác có trong bia nh e.coli, Coliform.Sau đó nếu tăng tỷ lệ PP lên từ 10- 15 ml thì năng suất lọc và độ lu giữ giảm xuống.
4. Từ CA và PP biến tính có thể chế tạo đợc màng lọc bia với chất lợng tốt. Loại màng này có độ lu giữ cao đã giữ đợc toàn bộ nấm men và các vi khuẩn. Tuy nhiên muốn ứng dụng kỹ thuật lọc màng vào quá trình sản xuất bia thì cần giải quyết đồng bộ nhiều vấn đề nhất là khâu tiền lọc. Vì trong quá trình lọc bia nấm men bám trên bề mặt sẽ làm tắc dần lỗ màng và năng suất lọc giảm rất nhanh[7].
5. Chúng tôi đã ứng dụng thử màng chế từ CA và PP để lọc nớc rác Nam Sơn và đã thu đợc kết quả tơng đối khả quan. Sau khi lọc COD của nớc rác đã giảm từ 620 xuống 236. Vậy độ lu giữ của màng đối với các hợp chất hữu cơ khó phân hủy có trong nớc rác đạt 61,9%. Nớc trớc khi lọc có màu vàng nhng sau khi lọc màu vàng gần nh mất hẳn. Song, đây mới chỉ là một số kết quả bớc đầu do đó chúng tôi cần phải nghiên cứu thêm để nhanh chóng đa phơng pháp này vào ứng dụng phục vụ thực tế .
1. PGS.TS. Lê Viết Kim Ba. TS.Trần Khiêm Thẩm . Trần Thị Dung . Nghiên cứu chế tạo màng lọc làm ngọt nớc biển. Tạp chí Hoá học và công nghiệp hoá chất.Tạp chí của hội Hoá học Việt Nam- ISSN 0866-7004. Số 8-2000.
2.Đỗ Văn Đoàn. 2002. Công nghệ sản xuất rợu vang và nghiên cứu chế thử màng lọc rợu, bia từ Poly Propylen biến tính. Khoá luận tốt nghiệp. ĐHKHTN.
3. Dơng Thị Lịm. 2001. Nghiên cứu chế thử màng Xenluloaxetat để lọc bia . Khoá luận tốt nghiệp. ĐHKHTN.
4. Hồ Sởng . Công nghệ sản xuất bia. Nhà xuất bản Khoa học kĩ thuật. 1992. 5. Trịnh Lê Hùng, Nguyễn Đắc Vinh, Phạm Thị Dơng, Lê Văn Dũng, Nguyễn Thị Minh Nguyệt.
Nghiên cứu quy trình xử lý nớc thu gom từ bãi chôn lấp rác Nam Sơn- Hà Nội. Hội thảo công nghệ xử lý chất thải rắn, kinh nghiệm- thách thức.3-2003. Trang 122- 127.
6. Nguyễn Xuân Nguyên, Ngô Kim Chi, Lê Văn Cát.
Nghiên cứu diễn biến đặc tính nớc rác Nam Sơn- Hà Nội. Hội thảo công nghệ xử lý chất thải rắn, kinh nghiệm - thách thức. 3-2003. Trang 65-71.
7. Piotr Czekaj, Francisco López, Came Guell. Membrane fouling during microfiltration of fermented beverages. Journal of membrane science. 1999.
8. Satoshi ohnishi Soda, Kazutaka Kusunoki.
Xử lý dịch rò rỉ từ bãi chôn lấp rác bằng thiết bị phản ứng sinh học sử dụng nấm kết hợp với màng siêu lọc. Hội thảo công nghệ xử lý chất thải rắn, kinh nghiệm- thách thức, 2003.