a) Thí nghiệm thăm dị nồng độ PAC và khơng dùng chất trợ keo PAA
- Pha PAC 5%
- Lần lƣợt thêm các thể tích PAC vào các cốc 500ml nƣớc thải,theo thứ tự tăng dần từ 1ml (bƣớc nhảy 2ml) đến khi tìm đƣợc khoảng PAC tối ƣu mà khơng dùng PAA.
b) Thí nghiệm thăm dị nồng độ chất trợ keo PAA
- Pha PAA 1%
- Lần lƣợt thêm các thể tích PAA vào các cốc 500ml nƣớc thải đã cĩ sẵn PAC, tăng dần thể tích PAA từ 0,5ml (bƣớc nhảy 0,5ml) đến khi tìm đƣợc giá trị PAA thích hợp để tiến hành thí nghiệm tối ƣu.
c) Khảo sát khoảng PAC tối ưu
Thực hiện thí nghiệm Jartest theo bảng kế hoạch liều lƣợng PAC, cố định pH và hàm lƣợng PAA
Bảng 2.4. Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát khoảng PAC tối ưu
STT VPAC/500mL nƣớc thơ [mL] Nồng độ [mg/l] pH VPAA/500mL nƣớc thơ [mL] 1 5 500 Cố định giá trị pH ở tất cả các mẫu là giá trị tối ƣu nhất trong thí nghiệm trên Cố định hàm lƣợng PAA ở tất cả các mẫu là 1ml 2 6 600 3 7 700 4 8 800 5 9 900 6 10 1000 7 11 1100 8 12 1200 9 13 1300
d) Khảo sát khoảng pH tối ưu
Thực hiện thí nghiệm Jartest theo bảng kế hoạch liều lƣợng PAC, cố định pH và hàm lƣợng PAA
Bảng 2.5. Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát khoảng pH tối ưu
STT pH VPAC/500mL nƣớc thơ [mL] VPAA/500mL nƣớc thơ [mL] 1 3
Cố định hàm lƣợng PAC ở tất cả các mẫu là hàm lƣợng PAC tối ƣu nhất trong thí nghiệm
trên Cố định hàm lƣợng PAA ở tất cả các mẫu là 1ml 2 4 3 5 4 6 5 7 6 8 7 9 8 10
e) Khảo sát khoảng PAA tối ưu
Thực hiện thí nghiệm Jartest theo bảng kế hoạch liều lƣợng PAC, cố định pH và hàm lƣợng PAA
Bảng 2.6. Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát khoảng PAA tối ưu
STT VPAA/50mL nƣớc thơ [mL] Nồng độ [mg/L] pH VPAC/50mL nƣớc thơ [mL] 1 0,5 10 Cố định giá trị pH ở tất cả các mẫu là
giá trị tối ƣu nhất trong thí
nghiệm trên.
Cố định hàm lƣợng PAC ở tất cả các mẫu là hàm lƣợng
PAC tối ƣu nhất trong thí nghiệm trên 2 1 20 3 1,5 30 4 2 40 5 2,5 50 6 3 60
f) Thí nghiệm tối ưu hĩa quá trình keo tụ
Mơ hình hồi quy cấp 2 cĩ dạng:
Y = b0 + b1X1 + b2X2 + b3X3 + b12X1X2 + b13X1X3 + b23X2X3 + b11 + b22 + b33
Bảng 2.7 Ma trận quy hoạch trực giao cấp hai, ba yếu tố STT X1 X2 X3 X1X2 X2X3 X1X3 Y 1 +1 +1 +1 +1 +1 +1 y1 2 - 1 +1 +1 - 1 +1 - 1 y2 3 +1 - 1 +1 - 1 - 1 +1 y3 4 - 1 - 1 +1 +1 - 1 - 1 y4 5 +1 +1 - 1 +1 - 1 - 1 y5 6 - 1 +1 - 1 - 1 - 1 +1 y6 7 +1 - 1 - 1 - 1 +1 - 1 y7 8 - 1 - 1 - 1 +1 +1 +1 y8 9 +1,353 0 0 0 0 0 y9 10 - 1,353 0 0 0 0 0 y10 11 0 +1,353 0 0 0 0 y11 12 0 - 1,353 0 0 0 0 y12 13 0 0 +1,353 0 0 0 y13 14 0 0 - 1,353 0 0 0 y14 15 0 0 0 0 0 0 y15 16 0 0 0 0 0 0 y16 17 0 0 0 0 0 0 y17 2.3.3.2 Thí nghiệm Jartest a) Mục đích
Xác định pH tối ƣu cho qua t nh keo tụ Xác định hàm lƣợng PAC và PAA tối ƣu
b) Trình tự thí nghiệm
Lấy 500ml mẫu cho vào cốc 1000ml. Dùng dung dịch NaOH 5% hoặc HCl 5% để điều chỉnh pH theo bảng kế hoạch thực nghiệm.
Chỉnh tốc độ khuấy lên 150 rpm trong 2 phút, sau đĩ châm PAC vào rồi châm PAA vào sau khi châm PAC đƣợc 1 phút. Sau đĩ cho quay chậm trong 2 phút ở tốc độ 20rpm. Hàm lƣợng PAC và PAA châm vào theo bảng kế hoạch thực nghiệm.
Tắt máy khuấy, để lắng tĩnh trong 2 phút. Tiến hành lấy mẫu nƣớc lắng (phần nƣớc phía trên) để phân tích chỉ tiêu độ đục (bằng máy HACH DR- 2000).
Tính tốn hiệu suất keo tụ : o o T T E 100% T
Trong đĩ :• To : độ đục ban đầu của mẫu [FTU]
• T : độ đục của nƣớc sau thí nghiệm Jartest
Hình 2.1 Thiết bị Jartest
2.3.4 Thử nghiệm mơ hình
2.3.4.1 Lấy mẫu nước thải
Mẫu nƣớc thải đƣợc thu nhận từ hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản F17. Đƣợc vận chuyển về phịng thí nghiệm Viện nghiên cứu Cơng nghệ Sinh học và Mơi trƣờng trƣờng Đại học Nha Trang.
2.3.4.2 Chuẩn bị hĩa chất
• Dung dịch chuẩn PAC 5%: cân 50g PAC rồi hịa tan bằng nƣớc cất và đinh mức lên 1L.
• Dung dịch chuẩn PAA 1%: cân 10g PAA rồi hịa tan bằng nƣớc cất ở nhiệt độ 70- 800Cvà đinh mức lên 1L, sau đĩ khuấy với tốc độ 300 vịng/phút trong 1h để PAA hịa tan hồn tồn.
2.3.4.3 Vận hành mơ hình a) Bể điều hịa a) Bể điều hịa
- Bể điều hịa cĩ V = 50L - Cho mẫu nƣớc thơ vào bể.
- Dùng NaOH hoặc HCl điều chỉnh pH về giá trị tối ƣu từ kết quả thí nghiệm tối ƣu hĩa theo phƣơng án cấu trúc cĩ tâm cấp 2 trên bộ máy Jartest.
- Bật máy sục khí trong bể để tránh cặn lắng và quá trình phân giải yếm khí trong bể, đồng thời để điều hịa chất lƣợng nƣớc thải.
b) Bể keo tụ
- Bể keo tụ cĩ V = 10L
- Bật máy khuấy với tốc độ 150 rpm, trong thời gian 2 phút.
- Bật máy bơm nƣớc thải cĩ cơng suất 101L/h từ bể điều hịa sang bể keo tụ. - Bật máy bơm định lƣợng cĩ cơng suất cĩ 3G/h (189,3 ml/phút) đƣợc chia làm 6 vạch mỗi vạch là 0,5 G/h, ta chỉnh mức 2,8G/h (tƣơng đƣơng 177ml/phút) để bơm dung dịch PAC từ thùng trộn hĩa chất sang bể keo tụ.
- Nƣớc thải sau khi đƣợc khuấy trộn với PAC trong 1 phút, sau đĩ mở bơm định lƣợng cĩ cơng suất cĩ 3G/h (189,3 ml/phút), chỉnh mức 0,55G/h tƣơng đƣơng 34,7 ml/phút để bơm PAA vào rồi khuấy tiếp 1 phút, sau đĩ nƣớc thải theo vịi tự chảy qua bể tạo bơng.
c) Bể tạo bơng
- Bể tạo bơng cĩ V = 50L
- Bật máy khuấy với tốc độ 20 rpm, trong thời gian 5 phút.
- Nƣớc thải khi sang bể phản ứng tạo bơng đƣợc khuấy trộn với cƣờng độ nhẹ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kết dính hạt keo. Thời gian phản ứng tạo bơng cặn tối ƣu là 5 phút.
- Tính từ thời điểm nƣớc thải từ bể keo tụ bắt đầu chảy sang bể tạo bơng, sau 7 phút, mở van dẫn nƣớc sang bể lắng.
- Nƣớc thải sau khi đƣợc khuấy trộn tạo bơng trong vịng 5 phút sẽ theo vịi tự chảy qua bể lắng.
d) Bể lắng
- Bể lắng cĩ V = 30L
- Nƣớc thải sau khi đƣợc khuấy trộn tạo bơng trong vịng 5 phút sẽ theo vịi tự chảy qua bể lắng qua ống trung tâm.
- Từ ống trung tâm, dịng nƣớc đi lên, qua máng tràn, qua máng thu nƣớc sau lắng để chuẩn bị sang hệ thống xử lý sinh học, các bơng cặn sinh ra sau quá trình keo tụ tạo bơng sẽ lắng xuống đáy bể lắng.
- Sau một tuần bể lắng hoạt động thì phải thu hồi bùn thải một lần qua van xả bùn dƣới đáy bể lắng
2.3.4.5 Thu sau xử lý
Mẫu nƣớc sau xử lý trên mơ hình đƣợc thu nhận để tiến hành tích các chỉ tiêu nhƣ nƣớc thải đầu vào.
2.3.5 Xử lý số liệu
2.3.5.1 Đối với kết quả phân tích các chỉ tiêu
Số liệu báo cáo phân tích các chỉ tiêu là trung bình của 3 lần phân tích, giá trị của mức ý nghĩa p = 0,05 đƣợc xem là cĩ ý nghĩa về mặt thống kê.
Giả sử kết quả của n lần phân tích là X1, X2, X3 … Xn, khi đĩ ta tính các đại lƣợng sau :
Đại lƣợng Ký hiệu Cơng thức tính
Giá trị trung bình Xn n i 1 i n X X n Độ lệch chuẩn S 2 n i X X S n 1 Số bậc tự do f f n 1
Khoảng tin cậy CI
,p S CI t
n
f
Trong đĩ giá trị tf,p đƣợc tra từ bảng 2 [] ứng với bậc tự
do f và mức ý nghĩa p0,05
Kết quả phân tích đƣợc biểu diễn dƣới dạng:
n
X CI
2.3.5.2 Đối với phương trình đường chuẩn
Giả sử trong phƣơng pháp dựng đƣờng chuẩn ta xây dựng dãy mẫu chuẩn gồm n mẫu ứng với các mức nồng độ (C) và độ hấp thụ (A) tƣơng ứng nhƣ sau :
C C1 C2 C3 … Cn
A A1 A2 A3 … An
Tất cả các cơng việc trên cũng nhƣ việc biểu diễn các điểm n k k k 1 (C , A
và phƣơng trình hồi quy tuyến tính A aC b trên đồ thị đƣợc thực hiện bằng phần
mềm MS Excel
2.3.5.3 Đối với mơ hình hồi quy cấp hai
Phƣơng trình hồi quy bậc 2 thu đƣợc theo phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm đƣợc xác định dựa trên kết quả kiểm tra các tiêu chuẩn thống kê (tiêu chuẩn Fisher và tiêu chuẩn Student). Tất cả các cơng việc trên cũng nhƣ việc xác định điều kiện tối ƣu cho quá trình keo tụ đƣợc thực hiện bằng phần mềm Minitab 16.0
2.4 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào xử lý hĩa lý bằng chất keo tụ nguồn nƣớc thải đầu vào của nhà máy chế biến thủy sản F17.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả khảo sát hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản F17 Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản F17 Hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản F17
Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản
Nƣớc thải đầu vào Song chắn rác thơ Hố gom Lƣới tách rác tinh Bể điều hịa UASB Bể thiếu khí Bể hiếu khí Bể lắng Khử trùng Cống thốt nƣớc thải thành phố (Đạt QCVN 11: 2008, Cột B) Dung dịch đệm Kiểm sốt pH Máy thổi khí Dung dịch khử trùng Bể nén bùn Hút bùn Bùn dƣ Bùn tuần hồn
Thuyết minh cơng nghệ xử lý nước thải
- Nƣớc thải từ quá trình sản xuất đƣợc tách rác thơ ngay trên đƣờng dẫn về tram xử lý và thu vào hố gom trƣớc khi bơm vào hệ thống xử lý. Lƣới tách thơ rác sử dụng thiết bị dạng thủ cơng đơn giản.
- Nƣớc từ hố gom đƣợc bơm vào thiết bị tách rác tinh trƣớc khi chảy vào bể điều hịa. Bể điều hịa đảm nhiệm chức năng điều hịa về lƣu lƣợng và nồng độ. Tại đây lắp đặt hệ thống khuấy trộn bằng các thiết bị khuấy đặt chìm hoặc cấp khí cƣỡng bức.
- Nƣớc thải sau khi trung hịa đƣợc bơm sang bể UASB qua hệ thống phân phối phía dƣới đáy bể. Khi đi từ dƣới lên, nƣớc thải cĩ nồng độ ơ nhiễm cao sẽ tiếp xúc với tầng bùn kị khí và tồn bộ các quá trình sinh hĩa sẽ diễn ra trong lớp bùn này. Hiệu quả loại COD (BOD5) đạt từ 65- 80%.
- Nƣớc thải sau bể kị khí đƣợc dẫn vào bể bùn hoạt tính lơ lửng kết hợp thiếu khí- hiếu khí để tiếp tục xử lý. Bể thiếu khí đƣợc cấp năng lƣợng cơ học thơng qua các cánh khuấy cơ khí . Tại bể hiếu khí, các vi khuẩn tồn tại ở dạng lơ lửng với mật độ lớn sẽ phân hủy các chất hữu cơ cĩ trong nƣớc thải trong điều kiện sục khí liên tục. Hiệu suất loại COD (BOD5) khoảng 90- 97%. Một phần nƣớc thải đƣợc bơm hồi lƣu về bể thiếu khí để khử Nitơ.
- Hỗn hợp nƣớc, bùn hoạt tính đƣợc đƣa sang bể lắng bùn sinh học. Phần nƣớc sau khi lắng đƣợc dẫn qua bể tiếp xúc khử trùng, tại đây dịng thải đƣợc châm Javen để làm giảm vi sinh vật cĩ hại đến mức tối đa trƣớc khi thải vào nguồn tiếp nhận.
- Bùn hoạt tính tách từ bể lắng một phần đƣợc bơm hồi lƣu về bể sục khí để duy trì mật độ bùn, phần bùn dƣ đƣợc bơm qua máy nén bùn để tách nƣớc trƣớc khi qua máy ép bùn. Bánh bùn sau khi ép sẽ đƣợc dùng làm phân bĩn hoặc đƣa đi chơn lấp.
3.2 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nƣớc thải
Theo QCVN11:2008/BTNMT, giá trị tối đa cho phép các thơng số ơ nhiễm trong nƣớc thải cơng nghiệp chế biến thủy sản khi thải vào nguồn tiếp nhận khơng
vƣợt quá giá trị Cmax đƣợc tính tốn theo cơng thức: ax
m q f
C C K K
Trong đĩ:
Cmax là tối đa cho phép các thơng số ơ nhiễm trong nƣớc thải cơng nghiệp chế biến thủy sản khi thải vào nguồn tiếp nhận, mg/l
C là giá trị nồng độ các thơng số ơ nhiễm quy định theo QCVN 11:2008 cột B Kq là hệ số lƣu lƣợng/dung tích nguồn tiếp nhận nƣớc thải
Kf là hệ số lƣu lƣợng nguồn thải
Kết quả tính tốn giá trị Cmaxđƣợc cho trong bảng sau
Bảng 3.1 Giá trị tối đa các thơng số ơ nhiễm Cmax
STT Thơng số Đơn vị C (cột B trong
QCVN11:2008) Kq Kf Cmax 1 BOD5 ( 200C) mg/l 50 1,1 1 55 2 COD mg/l 80 1,1 1 88 3 Nitơ tổng mg/l 60 1,1 1 66 4 Amoni mg/l 20 1,1 1 22 5 Photpho tổng mg/l 6 1,1 1 6,6 6 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 100 1,1 1 110 7 Clo dƣ mg/l 2 1,1 1 2,2
Bảng 3.2 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải
STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị QCVN
1 pH - 7,01 5,5 – 9 2 Độ đục FTU 461 - 3 BOD5 20oC mg/l 2423,5 55 4 COD mg/l 3994 88 5 TSS mg/l 478 110 6 TKN mg/l 390 60 7 Clo dƣ mg/l 1,2 2 8 Amoni mg/l 60 22 9 Tổng photpho mg/l 62,2 6,6 10 Coliform MPN/100ml 6,46.106 5000
Hình 3.2 So sánh các chỉ tiêu của mẫu nước thải đầu vào với QCVN11:2008 cột B
Nhận xét:
Nƣớc thải chế biến thủy sản cĩ thành phần hữu cơ cao, lƣợng BOD5 và COD vƣợt ngƣỡng cho phép nhiều lần so với QCVN 11:2008 . Tỷ số BOD5/COD = 0,77 cho thấy nƣớc thải thích hợp cho xử lý sinh học, tuy nhiên tải lƣợng hữu cơ này rất cao nên cần tiền xử lý sinh học thích hợp để giảm bớt tải trong hữu cho hệ thống xử lý sinh học.
3.3 Kết quả thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng của pH, PAC và PAA đến hiệu suất keo tụ suất keo tụ
3.3.1 Kết quả thí nghiệm thăm dị nồng độ PAC và khơng dùng chất trợ keo PAA
Ngày lấy mẫu: 1/4/2013 Độ đục ban đầu: 461 [FTU] pH ban đầu: 7,01
Bảng 3.3 Kết quả thí nghiệm thăm dị nồng độ PAC
STT VPAC/500mL nƣớc thơ Nồng độ PAC [mg/L] Hiệu suất (%)
1 1 100 33,02 2 3 300 40,2 3 5 500 52 4 7 700 63,5 5 9 900 70 6 11 1100 68 7 13 1300 59,62 8 15 1500 43 9 17 1700 29,1 Nhận xét
Sau thí nghiệm thăm dị nồng độ PAC 5% và khơng dùng chất trợ keo PAA, tơi thấy lƣợng PAC trong khoảng 5 – 13mg/l cĩ hiệu suất keo tụ cao nhất. Tơi chọn khoảng 5 – 13mg/l PAC để tiếp tục thí nghiệm thăm dị nồng độ chất trợ keo tụ PAA thích hợp.
3.3.2 Kết quả thí nghiệm thăm dị nồng độ chất trợ keo PAA
Ngày lấy mẫu: 1/4/2013 Độ đục ban đầu: 461 [FTU] pH ban đầu: 7,01
Bảng 3.4 Kết quả thí nghiệm thăm dị nồng độ chất trợ keo PAA
VPAA VPAC H% 5ml 7ml 9ml 11ml 13ml 0,5 ml 76,5 78,56 82 80,5 76,7 1ml 79,39 88,29 88,94 81,13 80,01 1,5 ml 80 88,7 89,5 83,76 76,03 2ml 82,1 89 87 79 74
Nhận xét:
Khi tiến hành thí nghiệm thăm dị lƣợng PAA thích hợp để tiến hành thí nghiệm tối ƣu, tơi nhận thấy với VPAA = 0,5ml hiệu suất keo tụ ở tấc cả các cốc đều tăng lên. Tiếp tục tăng VPAA = 1ml hiệu suất keo tụ cao hơn so với thí nghiệm 1. Khi VPAA = 1,5ml thì cốc PAC = 13ml cĩ hiện tƣợng đục trở lại. Tiếp tục tăng VPAA