›

Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và nitơ bằng phương pháp sục khí luân phiên

pdf 54 trang yendo 4681
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và nitơ bằng phương pháp sục khí luân phiên", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkhoa_luan_nghien_cuu_xu_ly_nuoc_thai_giau_chat_huu_co_va_nit.pdf

Nội dung text: Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và nitơ bằng phương pháp sục khí luân phiên

  1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Nguyễn Việt Hoàng NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU CHẤT HỮU CƠ VÀ NITƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ LUÂN PHIÊN Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành Công nghệ Môi trường (Chương trình đào tạo Chuẩn) Hà Nội – 2014
  2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Nguyễn Việt Hoàng NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU CHẤT HỮU CƠ VÀ NITƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ LUÂN PHIÊN Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành Công nghệ Môi trường (Chương trình đào tạo Chuẩn) Cán bộ hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Thị Hà TS. Phan Đỗ Hùng Hà Nội – 2014
  3. LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thiện được khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực không ngừng của bản thân, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới các thầy cô khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã luôn quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian theo học tại trường. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Thị Hà và TS. Phan Đỗ Hùng, người đã trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Trân trọng cảm ơn lãnh đạo Hướng Công nghệ xử lý ô nhiễm, lãnh đạo phòng Công nghệ xử lý nước, thầy cô Bộ môn Công nghệ môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN đã tạo điều kiện cũng như luôn giúp đỡ cho em hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, em xin dành lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè, những người vẫn luôn quan tâm, động viên và đồng thời là chỗ dựa tinh thần giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận tốt nghiệp vừa qua. Hà Nội, tháng 5 năm 2014 Sinh viên Nguyễn Việt Hoàng
  4. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan Nồng độ chất rắn lơ lửng trong Mixed Liquoz Suspendid MLSS hỗn hợp chất lỏng – rắn huyền Solids phù Bể phản ứng hoạt động theo SBR Sequencing Batch Reactor mẻ kế tiếp T – N Tổng Nitơ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TOC Total Organic Carbon Tổng cacbon hữu cơ ThOD Theorical Oxygen Demand Nhu cầu oxy theo lý thuyết Upflow Anaerobic Sludge Bể với lớp bùn kỵ khí dòng UASB Blanket chảy ngược. VSV Vi sinh vật
  5. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3 1.1. Chất hữu cơ và hợp chất chứa Nitơ trong nước thải 3 1.1.1. Các chất hữu cơ 3 1.1.2. Các hợp chất chứa Nitơ 3 1.2. Ảnh hưởng của Nitơ đối với môi trường và sức khỏe con người 4 1.3. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ và Nitơ trong nước thải 6 1.3.1. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ 6 1.3.2. Các phương pháp xử lý Nitơ 7 1.3.3. Ứng dụng phương pháp sục khí luân phiên trong xử lý nước thải10 1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 12 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1. Đối tượng nghiên cứu 18 2.1.1. Nước thải tự pha 18 2.1.2. Hệ thiết bị sục khí luân phiên 19 2.2. Phương pháp nghiên cứu 20 2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu 20 2.2.2. Phương pháp thực nghiệm 21 2.2.3. Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm 23 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1. Kết quả đánh giá đặc tính nước thải đầu vào 26 3.1.1. Kết quả nghiên cứu quá trình chuẩn bị mẫu nước. 26 3.1.2. Kết quả diễn biến các thành phần ô nhiễm trong nước thải 27
  6. 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ và Nitơ 29 3.2.1. Hiệu suất xử lý chất hữu cơ 29 3.2.2. Hiệu suất xử lý Nitơ 31 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ và Nitơ đến hiệu suất xử lý 34 3.3.1. Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD 34 3.3.2. Ảnh hưởng của tải trọng Nitơ đến hiệu suất xử lý Nitơ 35 3.4. So sánh, đánh giá và xác định chế độ vận hành tối ưu 36 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 43
  7. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. Các chế độ vận hành thí nghiệm 22 Bảng 2. Kết quả thí nghiệm điều chế nước thải 26 Bảng 3. So sánh hiệu quả xử lý COD giữa các nghiên cứu khác nhau 30 Bảng 4. So sánh hiệu quả xử lý T – N với các nghiên cứu khác 33 + Bảng 5. So sánh hiệu quả xử lý COD, NH4 và T – N giữa các chế độ thí nghiệm 36
  8. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1. Chuỗi phân hủy hợp chất chứa Nitơ hữu cơ 4 Hình 2. Một số quy trình công nghệ xử lý Nitơ trong nước thải 9 Hình 3. Sơ đồ hệ thống thiết bị thực nghiệm 19 Hình 4. Diễn biến thành phần COD trong nước thải pha 27 + Hình 5. Diễn biến thành phần NH4 trong nước thải pha 28 Hình 6. Diễn biến giá trị pH của nước thải pha 29 Hình 7. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu suất xử lý COD 30 + Hình 8. Nồng độ N – NH4 đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý ở các chế độ khác nhau 31 Hình 9. Hiệu quả xử lý T – N ở các chế độ thí nghiệm khác nhau 32 Hình 10. Quá trình chuyển hóa nitrit và nitrat ở các chế độ khác nhau 33 Hình 11. Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD 34 Hình 12. Ảnh hưởng của tải trọng T – N đến hiếu suất xử lý T – N 35
  9. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng MỞ ĐẦU Việt Nam đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền kinh tế, nhằm đạt mục tiêu chiến lược là trở thành một đất nước công nghiệp tiên tiến vào năm 2020. Song song với các hoạt động để có thể đạt được mục tiêu phát triển đó, một trong những nhiệm vụ quan trọng không thể thiếu là bảo vệ môi trường và phát triển nền kinh tế bền vững. Nếu không được sự quan tâm của chính quyền cũng như người dân, môi trường sống sẽ ngày càng giảm sút, đặc biệt là môi trường nước. Nguyên nhân chính gây ra quá trình ô nhiễm nước thải là do quá trình sử dụng của con người trong các hoạt động sống hay sản xuất, làm thay đổi tính chất và thành phần nước ban đầu. Các chất thải này khi phát thải ra môi trường sẽ gây mùi hôi thối khó chịu, làm chậm quá trình chuyển hóa và hòa tan oxi vào nước, dinh dưỡng hóa nước mặt, làm cản trở quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Hiện nay, xử lý nước thải với đặc tính ô nhiễm giàu chất hữu cơ và Nitơ bằng biện pháp sinh học được coi là phương pháp thân thiện với môi trường và được ứng dụng nhiều ở các nước trên thế giới. Đây là công nghệ xử lý nước thải dựa trên hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ, hợp chất chứa Nitơ có trong nước thải mang lại hiệu quả cao, chi phí hợp lý, dễ dàng vận hành. Quá trình phát triển của vi sinh vật xảy ra trong các điều kiện có sự chuyển hóa năng lượng tế bào vi sinh vật nhờ các quá trình sinh học. Xuất phát từ thực tiễn đó, với mục đích nghiên cứu khả năng ứng dụng phương pháp xử lý sinh học để xử lý chất hữu cơ cũng như các hợp chất chứa Nitơ trong nước thải, đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và Nitơ bằng phương pháp sục khí luân phiên” được chọn làm khóa luận tốt nghiệp, nhằm mục tiêu lựa chọn được phương pháp phù hợp để xử lý nước thải với đặc tính giàu chất hữu cơ và Nitơ, trong đó tập trung nghiên cứu các nội dung chính bao gồm: 1
  10. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng + Nghiên cứu hiệu quả xử lý COD, N – NH4 , T – N bằng phương pháp sục khí luân phiên. + - - Đánh giá nồng độ các thành phần NH4 , NO3 , NO2 , T – N và COD qua từng bước xử lý cũng như tính ổn định của hệ thống và khả năng ứng dụng phương pháp trong điều kiện việt nam 2
  11. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Chất hữu cơ và hợp chất chứa Nitơ trong nước thải 1.1.1. Các chất hữu cơ Dựa vào khả năng có thể phân hủy nhờ vi sinh vật có trong nước mà ta có thể phân các chất hữu cơ thành hai nhóm: a. Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy Đó là các hợp chất protein, hidratcacbon, chất béo có nguồn gốc động vật và thực vật. Đây là các chất gây ô nhiễm chính có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm oxy hòa tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt. b. Các chất hữu cơ khó bị phân hủy Các chất loại này thuộc các chất hữu cơ có vòng thơm (hidrocacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ Trong số các chất này có nhiều hợp chất là các chất hữu cơ tổng hợp. Hầu hết chúng là các chất có độc tính đối với sinh vật và con người. Chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống. Trong nguồn nước tự nhiên, hàm lượng các chất hữu cơ rất thấp, ít có ảnh hưởng đến nước sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản và tưới tiêu thủy lợi. Khi bị ô nhiễm thì hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước sẽ tăng cao. 1.1.2. Các hợp chất chứa Nitơ Hợp chất chứa Nitơ trong nước thường tồn tại ở ba dạng: hợp chất hữu cơ, amoniac và dạng oxi hóa (nitrat, nitrit). Các dạng này là các khâu trong chuỗi phân hủy hợp chất chứa Nitơ hữu cơ, ví dụ: protein và hợp phần của protein. 3
  12. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Hình 1. Chuỗi phân hủy hợp chất chứa Nitơ hữu cơ Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất Nitơ hữu cơ, amoniac hoặc NH4OH thì chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm. NH3 trong nước sẽ gây độc với cá và sinh vật khác trong nước. - Nếu trong nước có hợp chất N chủ yếu là nitrit (NO2 ) là nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn. - Nếu nước chủ yếu là hợp chất N ở dạng nitrat (NO3 ) chứng tỏ quá trình phân hủy đã kết thúc. Tuy vậy, các nitrat chỉ bền ở điều kiện hiếu khí, khi ở điều kiện thiếu khí hoặc kỵ khí các nitrat dễ bị khử thành N2O, NO và Nitơ phân tử tách khỏi nước bay vào không khí. + Amoniac (NH3): amoniac trong nước tồn tại ở dạng NH3 và NH4 (NH4OH, NH4NO3, (NH4)2SO4 ) tùy thuộc vào pH của nước vì nó là một bazơ + yếu. NH3 và NH4 có trong nước cùng với photphat sẽ thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước. - Nitrat (NO3 ): là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ chứa N có trong nước thải của người và động vật. 1.2. Ảnh hưởng của Nitơ đối với môi trường và sức khỏe con người Amoni hầu như không có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ con người, nhưng trong quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý amoni được chuyển hoá thành - - nitrit (NO2 ) và nitrat (NO3 ) là những chất có tính độc hại đối với con người. Nitrit là chất rất độc vì nó có thể chuyển hoá thành nitroamin, chất này có khả 4
  13. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng năng gây ung thư cho con người. Nitơ tồn tại trong hệ thuỷ sinh ở nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ, các dạng Nitơ vô cơ cơ bản tồn tại với tỉ lệ khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện của môi trường nước. Nitrat là muối Nitơ vô cơ trong môi trường nước được sục khí đầy đủ và liên tục, nitrit tồn tại trong điều kiện + đặc biệt, còn amoniac (NH3) và ion NH4 tồn tại trong điều kiện kỵ khí. Amoniac hoà tan trong nước tạo thành dạng hyđrôxit amoni (NH4OH) và sẽ + - phân ly thành ion NH4 và OH . Quá trình oxi hoá có thể chuyển tất cả các dạng Nitơ vô cơ thành ion nitrat, còn quá trình khử sẽ chuyển hoá chúng thành dạng ion amoni. Nitơ không những chỉ có thể gây ra các vấn đề phì dưỡng mà khi chỉ tiêu - N – NO3 trong nước cấp sinh hoạt vượt quá 45 mg/l sẽ gây ra mối đe doạ nghiêm trọng đối với sức khỏe con người. Một số nghiên cứu ở Nepan đã khẳng - định khi hàm lượng NO3 trên 45 mg/l sẽ khiến cho dân cư dùng thường xuyên nguồn nước này bị mắc các bệnh ung thư về dạ dày, thực quản và bệnh tiểu đường. Trong đường ruột trẻ nhỏ thường tìm thấy loại vi khuẩn có thể chuyển hoá nitrat thành nitrit. Nitrit có ái lực với hồng cầu trong máu mạnh hơn oxy, khi nó thay thế oxy sẽ tạo thành methermoglobin, hợp chất này không thể nhận oxy và gây ra bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ (methermoglobinemia), thậm chí có thể gây tử vong. Những đứa trẻ sơ sinh trong giai đoạn mới được 6 tháng tuổi dễ bị mắc căn bệnh này vì hàm lượng enzym methaemoglobin reductase tương đối thấp – đây là một loại enzym có khả năng chuyển hoá methermoglobin trở lại thành hemoglobin. Ngoài Mỹ, một số nước Đông Âu, mức độ nhiễm độc nguồn nước sinh hoạt lấy từ giếng lên cũng rất cao. Ví dụ tại Transylvania ở Rumani trong thời gian từ 1990 – 1994 trung bình cứ 100.000 trẻ em sơ sinh thì có tới 24 đến 363 - ca nhiễm độc. Độ nguy hiểm của NO3 đã khiến người Mỹ quy định trong Đạo luật về An toàn Nguồn nước Sinh hoạt của Mỹ (SDWA – Safe Drinking Water - Act) hàm lượng N – NO3 tối đa là 10 mg/l [15]. Ngoài ra, nếu trong nước tồn tại amoni sẽ làm giảm hiệu quả của khâu clo hoá sát trùng là bước cuối cùng trong quá trình xử lý nước hiện hành, nhằm 5
  14. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng đảm bảo nước hoàn toàn an toàn về mặt vi sinh khi đến tay người tiêu dùng. Khi có mặt amoni, hợp chất này phản ứng ngay với clo tạo thành cloramin (bao gồm monochloramine, dichloramine, trichloramine, organochloramine) có tính sát khuẩn kém hàng trăm lần so với clo nguyên tố. Bên cạnh đó amoni là nguồn dinh dưỡng cho các sinh vật nước, tảo sinh trưởng và phát triển. Sự phát triển này làm ô nhiễm nước thứ cấp trong quá trình lưu trữ, đồng thời sinh ra các chất độc nitrit và nitrat. 1.3. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ và Nitơ trong nước thải 1.3.1. Các phương pháp xử lý chất hữu cơ Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S, các sunfit, amoniac, Nitơ, Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa . Như vậy, nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5. Các quá trình sinh học dùng trong xử lý nước thải đều có xuất sứ trong tự nhiên. Nhờ thực hiện các biện pháp tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong các công trình nhân tạo, quá trình làm sạch các chất bẩn diễn ra nhanh hơn. Trong thực tế hiện nay người ta vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ở điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo tùy thuộc vào khả năng kinh phí, yêu cầu công nghệ, địa lý cùng hàng loạt các yếu tố khác. Nói chung, các quá trình sinh học trong xử lý nước thải gồm 5 nhóm quá trình chủ yếu sau: 6
  15. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Quá trình hiếu khí Quá trình kỵ khí Quá trình trung gian – anoxic Quá trình tùy nghi Quá trình ở ao hồ Từ những quá trính chủ yếu này lại thêm các quá trình phụ, như quá trình sinh trưởng lơ lửng, sinh trưởng dính bám 1.3.2. Các phương pháp xử lý Nitơ Để xử lý amoni trong nước thải có thể sử dụng các phương pháp hóa lý (sục khí đuổi amoniac trong môi trường kiềm, hấp phụ, trao đổi ion ), hóa học (oxi hóa bằng các chất oxi hóa gốc clo), các phương pháp lọc màng (UF – Nano, RO), hoặc phương pháp sinh học. a. Phương pháp clo hóa tới điểm đột biến Bản chất của phương pháp là quá trình oxy hóa – khử xảy ra giữa clo khi hòa tan vào trong nước có chứa amoniac và amoni tạo thành các cloramin. Nếu clo dư, các cloramin sẽ bị phân hủy thành khí N2. Tuy phương pháp clo hóa nhìn chung rất đơn giản và rẻ về mặt thiết bị cũng như xây dưng cơ bản nhưng rất khó áp dụng vì dư lượng clo nếu quá lớn sẽ gây khó khăn cho các nhà máy trong việc giải quyết vấn đề an toàn sức khỏe. b. Phương pháp thổi khí ở pH cao Amoni ở trong nước tồn tại dưới dạng cân bằng: + + NH4 ⇌ NH3 (khí hòa tan) + H với pKa = 9,5 (1.1) Như vậy, ở pH gần 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với amoni. + Nếu ta nâng pH tới 9,5; tỷ lệ [NH3]/[NH4 ] = 1, và càng tăng pH cân bằng càng chuyển về phía tạo thành NH3. Khi đó nếu áp dụng các kỹ thuật sục hoặc thổi khí thì NH3 sẽ bay hơi theo định luật Henry, làm dịch chuyển cân bằng về phía phải: + - NH4 + OH ⇌ NH3↑ + H2O (1.2) 7
  16. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Trong thực tế pH phải nâng lên xấp xỉ 11, lượng khí cần để đuổi NH3 ở mức 1600 m3 không khí/1m3 nước và quá trình rất phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Phương pháp này áp dụng được cho nước thải, tuy nhiên khó có thể xử lý triệt để N – amoni và cũng không có khả năng xử lý Nitơ trong các hợp chất hữu cơ. c. Phương pháp sinh học Để xử lý nước thải người ta có thể sử dụng phương pháp vật lý, hóa lý và hóa học; nhưng xu hướng ngày nay thường sử dụng phương pháp sinh học cho các hệ xử lý nói chung bởi những tính năng ưu việt mà phương pháp này mang lại. Trong rất nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học đã chứng minh xử lý bằng phương pháp sinh học đã mang lại cho con người những lợi điểm như sau: hiệu suất xử lý cao: từ 80 – 90% và có thể là 90 – 99%, ít sử dụng hoá chất, chi phí năng lượng cho một đơn vị thể tích xử lý thấp so với các phương pháp khác và do những ưu điểm trên nên phương pháp sinh học mang tính kinh tế rất cao. Trong phương pháp này, amoni sẽ bị chuyển hoá thành nitrat rồi thành N2 nhờ hoạt tính của vi sinh vật trong tự nhiên. Trong quá trình xử lý, vi sinh vật sẽ được tạo các điều kiện về dinh dưỡng cũng như các yếu tố khác để có thể đạt được hoạt tính cao nhất Ở phương pháp sinh học có thể thực hiện bao gồm hai quá trình nối tiếp là nitrat hoá và khử nitrat hoá. Như đã nói ở trên, công nghệ xử lý Nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học đã được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng thực tế từ những năm 1960. Trên thực tế, có rất nhiều quy trình công nghệ xử lý Nitơ bằng phương pháp sinh học khác nhau. Chúng giống nhau ở nguyên lý là thực hiện các quá trình nitrat hoá và khử nitrat hoá nhưng khác nhau ở cách sắp xếp trình tự các quá trình trong sơ đồ xử lý và nguồn cacbon sử dụng. Các quá trình này có thể là các quá trình sinh trưởng lơ lửng, sinh trưởng bám dính hay sinh trưởng lơ lửng – bám dính kết hợp. Sau đây là một số qui trình cơ bản thường được ứng dụng trong xử lý Nitơ trong nước thải. 8
  17. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Trong quy trình (a) Hình 2 cho hiệu suất xử lý cao (70 – 90%) vì toàn bộ nitrat sinh ra trong bể hiếu khí sẽ được đưa qua quá trình khử nitrat. Trong quy trình này, quá trình tái sục khí tiếp theo quá trình khử nitrat là cần thiết nhằm xử lý thành phần hữu cơ dư sau khử nitrat. Quy trình công nghệ này có nhược điểm là phức tạp, cần phải bổ sung cơ chất hữu cơ cho quá trình khử nitrat. Hình 2. Một số quy trình công nghệ xử lý Nitơ trong nước thải 9
  18. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Quy trình (b) là quy trình có thể tận dụng ngay nguồn cơ chất hữu cơ sẵn có trong nước thải mà không cần bổ sung thêm nguồn cacbon từ bên ngoài. Quy trình này đơn giản, chi phí đầu tư thấp nhưng nhược điểm là hiệu suất khử nitrat phụ thuộc vào tỷ lệ dòng hồi lưu nước sau bể nitrat hoá. Hiệu suất xử lý Nitơ đạt 60 – 70%, tỷ lệ hồi lưu so với dòng vào là từ 1 – 4 lần [20]. Quy trình (c) là quy trình được ứng dụng để xử lý đồng thời N, P trong nước thải. Hiệu suất xử lý tương tự như quy trình (b). 1.3.3. Ứng dụng phương pháp sục khí luân phiên trong xử lý nước thải Phương pháp sục khí luân phiên (Intermittent Aeration methods) là một dạng công trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính theo mẻ. Thiết bị giống quá trình bùn hoạt tính, tuy nhiên chế độ sục khí không liên tục mà theo chu kỳ, bao gồm các chu trình sục khí (hiếu khí)/ngừng sục khí (thiếu khí) luân phiên nhau. Hệ thống sục khí luân phiên là hệ thống được áp dụng để xử lý nước thải chứa chất hữu cơ và Nitơ cao mà không cần phải bổ sung cơ chất cho quá trình khử nitrat. Ưu điểm: Xử lý đồng thời COD, Nitơ, photpho. Thay đổi được chế độ làm việc một cách linh động để nâng cao hiệu quả xử lý Nitơ và có thể làm việc liên tục. Thiết bị tương đối đơn giản so với các hệ thiết bị hiếu khí – thiếu khí kết hợp. Tiết kiệm năng lượng so với phương pháp hiếu khí – thiếu khí truyền thống. Tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu. Nhược điểm: Công nghệ và thiết bị chưa được nghiên cứu đầy đủ tại Việt Nam. Hiệu suất xử lý Nitơ phụ thuộc chế độ vận hành (nước thải khác nhau cần chế độ vận hành tối ưu khác nhau). 10
  19. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Trong nước cũng như trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu phòng thí nghiệm và quy mô pilot về phương pháp sục khí luân phiên ứng dụng trong xử lý nước thải với đặc tính chứa nhiều chất hữu cơ, hợp chất Nitơ và photpho Cụ thể, tác giả Trần Thị Thu Lan (2013) (Luận văn Thạc sĩ Khoa học, Trường đại học Khoa học Tự nhiên – ĐH QGHN) [3] đã nghiên cứu xử lý đồng thời các thành phần hữu cơ và Nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng phương pháp sục khí luân phiên. Sau hơn 10 tháng nghiên cứu, vận hành hệ thiết bị thí nghiệm với 3 chế độ sục – ngừng sục luân phiên khác nhau, kết quả cho thấy hiệu suất xử lý COD ở các chu kỳ sục khí luân phiên khác nhau đều + đạt khá cao (80 – 88%); hiệu quả xử lý N – NH4 đạt rất cao và ổn định, xấp xỉ 100% và không bị ảnh hưởng bởi các chế độ khác nhau. Chu kỳ sục – ngừng sục luân phiên cách nhau 3 giờ được xác định là tương đối phù hợp để xử lý T – N (hiệu suất đạt 72 – 86%). Nhóm tác giả Koottatep S. và cộng sự (1994) [24] đến từ Chiangmai, Thái Lan đã nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt cho một khu dân cư nhỏ bằng mô hình thí điểm hồ sục khí đặt tại Đại học Chiangmai. Kết quả cho thấy 45% T – N bị loại bỏ với tổng thời gian sục và ngừng sục mỗi chu kỳ là 12 giờ và chế độ sục khí luân phiên không ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ. Nhóm tác giả Kousei Sasaki và cộng sự (1994) [25] từ Kanagawa, Nhật Bản đã nghiên cứu xử lý đồng thời Nitơ và photpho bằng quá trình bùn hoạt tính 2 bể sục khí luân phiên khuấy trộn hoàn toàn và nối tiếp với nhau. Quá trình sục khí, ngừng sục khí kết hợp khuấy trộn được lặp lại định kỳ trong mỗi chu trình làm việc 2 giờ, lưu lượng nước thải đầu vào 225 l/ngày, thời gian lưu nước trong mỗi bể là 16 giờ. Sau 2 tháng vận hành, kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất xử lý đạt được khá ổn định, cụ thể đối với TOC là 94,9%, T – N là 89,4% và T – P là 95,5%. Tác giả Katsuto Inomae và nnk. (1987) [23] đến từ Khoa Khoa học và Kỹ thuật, Đại học Saga, Nhật Bản đã nghiên cứu quá trình loại bỏ Nitơ trong hệ mương oxy hóa có sục khí luân phiên. Tác giả đã chỉ ra rằng các điều kiện vận hành tối ưu để có thể đạt được hiệu quả loại bỏ Nitơ cao chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ giữa quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa. Mô hình thí nghiệm trong 11
  20. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng nghiên cứu được vận hành với chu kỳ 45 phút trong đó tỷ lệ quá trình hiếu khí là 0,42; hiệu quả xử lý Nitơ đạt được lên đến 81% mà không cần bổ sung độ kiềm và nguồn carbon hữu cơ. 1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và Nitơ nói chung bằng các biện pháp sinh học là rất phổ biến trong đại đa số các ngành công nghiệp sản xuất bởi tính khả thi và tính kinh tế cao của các phương pháp này mang lại. Bên cạnh đó, phương pháp xử lý sinh học có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lý khác ở chỗ chi phí thấp và tính ổn định cao, đặc biệt là hiệu quả xử lý cao ở thời gian lưu ngắn đối với các loại nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học a. Tình hình nghiên cứu trong nước Hiện nay, các loại chất thải có đặc trưng chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ và Nitơ đã được nghiên cứu, ứng dụng các phương pháp, hệ thống xử lý một cách rộng rãi và khoa học. Nhìn chung, các nghiên cứu vẫn chủ yếu được thực hiện trong phòng thí nghiệm hoặc quy mô pilot thí điểm. Gần đây, bước đầu đã có một số nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi. Nhóm tác giả Ngô Kế Sương và cộng sự (2006) [6] đã nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi trên mô hình thử nghiệm 30 m3/ngày – đêm bằng hệ thống bể yếm khí – bể lọc yếm khí – hồ sinh học tại Xí nghiệp chăn nuôi Gò Sao. Hiệu quả xử lý các thành phần hữu cơ, Nitơ và chất rắn lơ lửng (SS) của hệ thống này khá cao, đạt trên 95%. Tuy nhiên thời gian lưu nước thải của hệ thống lớn (bể yếm khí – 22,4 h; bể lọc yếm khí – 16 h; hồ sinh học 720 m2 (24 m2/1 m3 nước thải), thể tích thiết bị và mặt bằng xây dựng lớn, vì vậy khả năng áp dụng trong thực tế là chưa cao. Tác giả Trương Thanh Cảnh (2010) đã nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng bùn ngược [1]. Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình tương đối thích hợp cho việc xử lý nước thải chăn nuôi với hiệu quả xử lý vào khoảng 97; 80 và 90% tương ứng với các chỉ tiêu COD; BOD5 và N. Việc kết hợp 3 modul trong một quá trình xử lý (3 quá trình thiếu khí, hiếu khí và lọc sinh học bằng dòng bùn ngược) tạo ra ưu điểm lớn trong 12
  21. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng việc nâng cao hiệu quả xử lý, với sự kết hợp này sẽ đơn giản hóa hệ thống, tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành hệ thống. Về nghiên cứu ứng dụng quá trình Anammox trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam, tác giả Lê Công Nhất Phương (2009) (Đề tài luận văn tiến sĩ, Viện Môi trường và Tài nguyên, Trường ĐHQG TP. HCM) đã bước đầu nghiên cứu làm giàu nhóm vi khuẩn Anammox từ bùn ở bể UASB của hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn và nghiên cứu thử nghiệm xử lý amoni trên mô hình thí nghiệm 10 L/ngày [5]. Kết quả cho thấy thời gian làm giàu nhóm vi khuẩn Anammon từ 4 – 5 tháng, hiệu suất loại bỏ amoni của quá trình nitrit hóa – Anammox kết hợp trên thiết bị phòng thí nghiệm là 80 – 97%. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng việc điều khiển khống chế quá trình nitrit hóa để đạt + - được tỷ lệ N – NH4 /N – NO3 xấp xỉ 1/1 là rất quan trọng, quyết định đến hiệu suất xử lý tổng của quá trình và tỷ lệ COD/T – N cao sẽ ảnh hưởng không tốt đến hoạt động xử lý Nitơ của vi khuẩn Anammox, do cạnh tranh yếu hơn so với các nhóm vi khuẩn kỵ khí khác. Đây là một phương pháp có nhiều triển vọng trong tương lai, tuy nhiên cần có thêm nhiều nghiên cứu đầy đủ, đặc biệt là về mặt kỹ thuật kiểm soát quá trình và làm chủ công nghệ, đồng thời cần được phát triển để phù hợp với điều kiện trang trại Việt Nam. Nhóm tác giả Nguyễn Văn Phước và cộng sự Viện Môi trường Tài nguyên, ĐHQG – HCM, Trường Đại học Bách khoa, ĐHQG – HCM (2009) đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột mì được lấy tại cơ sở sản xuất quy mô hộ gia đình – Thủ Đức, TP. HCM (Số 5 – Đường số 9 – KP4 – phường Bình Chiểu) trên mô hình thử nghiệm với công nghệ HYBRID (lọc sinh học – aerotank) [4]. Sau 58 ngày vận hành trong đó thời gian thích nghi là 10 ngày, nghiên cứu đã thu được những kết quả khả quan như sau: Mô hình HYBRID kết hợp lọc sinh học hiếu khí với Aerotank có khả năng xử lý nước thải tinh bột mì đạt hiệu xuất xử lý cao (đối với COD là 3 87 – 95% và đối với N – NH3 là 60 – 98%). Tải trọng 1 kg COD/m /ngày được chọn là tải trọng tối ưu, tương ứng hiệu quả xử lý COD và N – NH3 lần lượt là 95 và 98%. 13
  22. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Nước sau xử lý mất mùi, trong, pH trung tính. Điều kiện vận hành COD vào 1000 mg/L với thời gian lưu nước thích hợp là 1 ngày. Nhìn chung kết quả thu được sau quá trình nghiên cứu là rất khả quan, tuy nhiên một số loại mỳ đặc biệt có hàm lượng photpho cao nên trong quá trình xử lý cần áp dụng công nghệ khử P, cùng với đó là cần tiếp tục nghiên cứu trong thời gian dài việc ứng dụng công nghệ lai hợp lọc sinh học và aerotank trên những loại nước thải có tính chất tương tự. Tác giả Lê Quang Huy và nnk. (2009) đã nghiên cứu ứng dụng quá trình thiếu khí từng mẻ để xử lý oxit Nitơ nồng độ cao trong nước rác cũ [2]. Mô hình thiếu khí sinh học từng mẻ sử dụng trong bài nghiên cứu (Anoxic Sequencing Batch Reactor – ASBR) được áp dụng nhằm xử lý TNOx (các oxit Nitơ gồm nitrit và nitrat) trong nước rỉ rác của bãi rác cũ với nồng độ TNOx vào khoảng 1000 mg/L bằng biện pháp sinh học thiếu khí (anoxic). Hiệu quả khử Nitơ qua cơ chế khử nitrit lại cho hiệu quả cao khi bổ sung đủ nguồn C cho quá trình. Tỷ lệ COD bổ sung/N – NO2 thích hợp là 1,5/1 và tỷ lệ COD khử/NO2 khử là 2,2/1,0 trong đó 30% COD khử là COD sẳn có trong nước thải. Hiệu quả khử nitrit có thể đạt đến 95% với tải trọng Nitơ đạt 0,115 kg N – NO2 khử/g MLSS/ngày. Với kết quả này đem lại hiệu quả khử Nitơ ammonia của cả quá trình xử lý sinh học đạt 80 – 85%. b. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Quá trình xử lý amoni trong nước bằng vi sinh dựa trên hai quá trình sinh học nối tiếp và rất khác nhau là nitrat hoá và khử nitrat. Bước 1: vi khuẩn nitrat + - - hoá oxy hoá NH4 thành NO2 , rồi sau đó thành NO3 , phản ứng này được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn tự dưỡng (là nhóm vi khuẩn dùng cacbon vô cơ trong - - nước để tổng hợp tế bào). Bước 2: vi khuẩn khử nitrat khử NO3 (và cả NO2 ) thành N2. Nhóm vi khuẩn này phải dùng cacbon hữu cơ để tổng hợp tế bào mới, chúng là nhóm dị dưỡng. Nhìn chung, các vi khuẩn dị dưỡng – vi khuẩn khử nitrat hoá "khoẻ" hơn các vi khuẩn tự dưỡng. Chính vì vậy, để tăng lượng sinh khối đến mức cần thiết nhằm giảm thời gian phản ứng thì các phương pháp lọc sinh học với vật liệu 14
  23. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng mang vi sinh thích hợp có thể thực hiện được điều này và tỏ ra có ưu thế tuyệt đối trong các kỹ thuật sinh học để xử lý amoni. Những kỹ thuật thường được áp dụng là lọc sinh học ngập nước, lọc cát nhanh, lọc với lớp đệm mở rộng hoặc giả lỏng (fluidized hoặc expanded bed reactor), và lọc với lớp vật liệu lọc là than hoạt tính. Những thông báo đầu tiên trong lĩnh vực này thuộc về người Anh. Họ sử dụng bể lọc với vật liệu lọc là đá, dày 2m, tốc độ lọc 0,8 – 2,8 m/h để xử lý nước sông Thames với nồng độ amoni 2 – 3 mg/l. Do vật liệu lọc thô, không có hệ sục khí nên sau 1 năm hoạt động hệ chỉ đạt hiệu suất 80%, ngoài ra nhiệt độ thấp và sự thiếu ôxy cũng ảnh hưởng xấu đến hiệu quả xử lý. Ở Oberding CHLB Đức có một nhà máy giết mổ động vật. Nhà máy này sản xuất tới 380 tấn sản phẩm/tuần với công nghệ tách mỡ theo phương pháp “khô” nên lượng nước thải thấp. Lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý là 1,9 – 2,1m3/h. Quy trình xử lý nước thải: xử lý sơ bộ và xử lý sinh học. Nước thải qua xử lý có pH đầu ra: 7,2 – 7,6; COD: 200 – 300mg/l; N – amoni: 270 – 700 mg/l. Một số nghiên cứu cải tiến nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của phương pháp SBR cũng đã được thực hiện. Nghiên cứu của Bortone và cộng sự về xử lý nước thải chăn nuôi lợn [16] cho thấy chế độ cấp nước thải 2 lần trong chu kỳ xử lý cho hiệu suất cao hơn chế độ cấp nước thải 1 lần. Hiện nay người ta cũng cải tiến hệ thống SBR bằng cách bổ sung thêm bể hoạt hóa bùn sinh học vào phía trước hệ thống và hồi lưu bùn trở lại nhằm làm tăng hoạt tính của bùn. Phương pháp SBR được coi là một công nghệ xử lý hiệu quả đối với nhiều loại nước thải sinh hoạt và công nghiệp Nghiên cứu loại bỏ carbon và Nitơ từ nước thải của một phòng thí nghiệm chế biến sữa công nghiệp do Garrido và cộng sự đăng trên Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật Nước tập 43, số 3 năm 2001. Các công trình xử lý nước thải có đặc tính giàu chất hữu cơ và Nitơ đã áp dụng trong nước và trên thế giới c. Trong nước 15
  24. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Hệ thống xử lý nước thải giết mổ Lương Yên bắt đầu hoạt động từ tháng 3 năm 2002, công suất 18 – 20 m3/ngày đêm, công nghệ xử lý bằng các biện pháp hóa – lý kết hợp sinh học (lọc sinh học), hiệu quả xử lý đạt được là tương đối cao (COD 96%, T – N 95%) Hệ thống xử lý nước thải chế biến hải sản Phước Cơ tại Vũng Tàu được xây dựng và chính thức hoạt động từ tháng 11 năm 2005 nhằm xử lý nước thải từ quá trình chế biến hải sản đông lạnh với công suất 180 m3/ngày. Công nghệ xử lý của hệ thống là chủ yếu là xử lý bằng biện pháp sinh học bao gồm các bể tuyển nổi, bể xử lý hiếu khí, bể lắng cho nước thải đầu ra đạt loại C TCVN 5945:2005 (nay được thay thế bằng Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc Gia về nước thải Công nghiệp – QCVN 40:2011). Một loại hình nước thải khác có tính chất giàu chất hữu cơ và Nitơ là nước thải chế biến mủ cao su. Hiện nay trong nước đang có hệ thống xử lý nước thải mủ cao su Xuân Lập được khởi công xây dựng từ năm 2004 với các đơn vị xử lý như bể gạn mủ, bể DAF và hồ hoàn thiện. Nhà máy xử lý nước rác Nam Sơn sau gần 5 tháng thi công và 3 tháng đưa vào chạy thử đã chính thức đưa vào hoạt động trong năm 2005. Nước thải từ bãi rác qua 15 khâu trước khi đưa ra hệ thống thoát nước chung, các khâu xử lý sinh học có thể kể đến như là hồ kỵ khí, hồ hiếu khí, bể kỵ khí, bể xử lý gián đoạn Công suất nhà máy đạt từ 500 m3 nước thải/ngày đêm và được điều khiển tự động hoàn toàn. d. Trên thế giới Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn tại thành phố Ebina, tỉnh Kangawa Nhật bản với công suất 12 m3/ngày được xây dựng và đi vào hoạt động từ tháng 3 năm 1969 với công nghệ xử lý sinh học bằng hệ thống mương oxy hóa. Hiệu suất xử lý COD và T – N tương ứng đạt 97 và 95% Tại Shangdong Trung Quốc, hệ thống xử lý nước thải giết mổ với công nghê MBR đã được xây dựng và hoạt động từ tháng 11 năm 2008. Công suất xử lý của nhà máy lên đến 8000 m3/ngày, nước thải sau khi xử lý đạt đủ tiêu chuẩn có thể tái sử dụng. 16
  25. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Hệ thống xử lý nước thải mủ cao su tại Nhật Bản (tháng 6 năm 1959) với công nghệ xử lý hiếu khí (quá trình bùn hoạt tính) kết hợp xử lý bậc cao (kết tủa hóa học và lọc cát), công suất xử lý đạt trung bình 5500 m3/ngày và lớn nhất là 7800 m3/ngày, hiệu quả xử lý tương ứng đối với COD và T – N là 88 và 70%. 17
  26. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Nước thải tự pha Nước thải thí nghiệm trong bài là nước thải tự pha mô phỏng một loại hình nước thải với thông số ô nhiễm đặc trưng là chứa nhiều các chất hữu cơ + dễ phân hủy và các hợp chất của Nitơ (chủ yếu là NH4 ). Các thông số mô + - phỏng trong nước thải bao gồm các chỉ tiêu COD, N – NH4 , N – NO2 , N – - NO3 và T – N. Các mẫu nước thải trong quá trình điều chế và thực hiện thí + - - nghiệm đều được xác định các thông số như pH, COD, NH4 , NO2 , NO3 , T – N. Các thông số mô phỏng trong nước thải sẽ được tạo ra bằng việc pha chế các hóa chất công nghiệp cũng như trong phòng thí nghiệm với nguồn nước thải sinh hoạt được lấy sau vòi tại xưởng 2C Viện Công nghệ Môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hóa chất sử dụng gồm có: Cồn công nghiệp (C2H5OH) Amoni clorua NH4Cl Kali dihydrophotphat KH2PO4 Soda Na2CO3 18
  27. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng 2.1.2. Hệ thiết bị sục khí luân phiên Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình thiết bị thể hiện như ở Hình 3. Hình 3. Sơ đồ hệ thống thiết bị thực nghiệm Bể sục khí luân phiên được làm bằng nhựa PVC trong suốt có thể tích hữu ích là 20 L. Không khí được sục vào trong hệ thông qua ống phân phối khí đặt dưới đáy bể với tốc độ 10 L/phút bằng máy thổi khí. Bơm cấp nước thải là bơm định lượng có thể điều chỉnh được lưu lượng. Chế độ hoạt động (thời gian hoạt động, dừng) của các bơm, máy thổi khí và motor khuấy có thể cài đặt, thay đổi được và được điều khiển hoàn toàn tự động. Các thông số pH, ORP (thế oxy hóa khử - Oxydation Reduction Potential), DO (lượng oxy hòa tan trong nước) được hiển thị trên bảng điều khiển, kết nối trực tuyến và lưu lại trên máy tính. Địa điểm nghiên cứu: hệ thí nghiệm được đặt tại Viện Công nghệ môi trường – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 19
  28. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Thời gian nghiên cứu: từ tháng 2 năm 2014 đến tháng 5 năm 2014 2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệu Thu thập, tìm kiếm và loại trừ các nguồn tài liệu, sách báo thông qua internet, thư viện sao cho phù hợp với mục đích nghiên cứu và làm cơ sở cho các quá trình nghiên cứu thực nghiệm sau này. Có thể tóm tắt các bước cần thiết trong quá trình tổng quan tài liệu nhằm phục vụ cho mục đích nghiên cứu như sau: Xác định chủ đề quan tâm, nội dung sẽ đề cập xuyên suốt đề tài. Xác định tiêu chuẩn lựa chọn tài liệu và tiêu chuẩn loại trừ. Không phải chọn tất cả các tài liệu đã có mà cần có tiêu chuẩn chọn lựa cụ thể. Thu thập tài liệu liên quan từ các nguồn khác nhau như tạp chí khoa học, báo cáo nghiên cứu, các cơ sở dữ liệu (luận văn thạc sĩ, luận án tiến sĩ ). Đọc phần tóm tắt của các tài liệu thu thập được, đọc lướt để có cái nhìn tổng quan và nắm được ý chính. Lựa chọn những tài liệu phù hợp với tiêu chuẩn đề ra. Lưu giữ những tài liệu đã được lựa chọn một cách cẩn thận, sắp xếp những tài liệu này tùy theo mục đích sử dụng Đọc chi tiết những tài liệu đã lựa chọn, ghi chép những nội dung liên quan và thêm vào những ý kiến, quan điểm của cá nhân Viết tổng quan tài liệu Đọc lại phần tổng quan đã viết, sữa chữa và hoàn thành. 20
  29. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng 2.2.2. Phương pháp thực nghiệm a. Các phương pháp phân tích Phương pháp phân tích độ oxy hóa (COD) COD được xác định theo phương pháp bicromat TCVN 6491:1999, phản ứng được tiến hành trên thiết bị phản ứng Thermoreator TR 320 (Merck, Đức) + Phương pháp phân tích xác định amoni (N – NH4 ) Amoni được xác định bằng phương pháp Phenat (theo tài liệu Standard Methods 1995), đo quang tại bước sóng 630 nm trên thiết bị UV – Vis spectrophotometer 2450 (Shimadzu – Nhật bản). - Phương pháp phân tích xác định nitrat (NO3 ) Nitrat được xác định theo phương pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic – được hình thành do phản ứng của natri salixylat và axit sunfuric (dựa trên TCVN 6180:1996 – ISO 7890 – 3:1988), đo quang tại bước sóng 410 nm trên thiết bị UV – Vis spectrophotometer 2450, Shimadzu – Nhật bản. - Phương pháp phân tích nitrit (NO2 ) Nitrit được xác định theo phương pháp đo quang với hệ thuốc thử Griss (theo Standard Method 1995), đo quang tại bước sóng 520 nm trên thiết bị UV – Vis spectrophotometer 2450 (Shimadzu – Nhật bản). Phương pháp phân tích tổng Nitơ (T – N) Tổng Nitơ được xác định trên hệ thống máy phân tích Tổng cacbon hữu cơ TOC – Vcph/Vcsh có lắp thêm bộ phân tích tổng Nitơ TNM – 1 (Shimadzu – Nhật Bản). b. Nghiên cứu khảo sát quá trình xử lý (chế độ thí nghiệm và quy trình vận hành) Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu suất xử lý COD và Nitơ. Thí nghiệm được thực hiện theo chế độ sục khí – ngừng sục khí luân phiên, thời gian của mỗi chu kỳ trong chế độ khời động, chế độ 1 và 2 được 21
  30. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng thực hiện theo Bảng 1. Chế độ thí nghiệm khởi động có chu trình làm việc 3 h/mẻ và hai chế độ vận hành thực nghiệm có chu trình là 6 h/mẻ. Nước thải được cấp vào đầu chu kỳ thiếu khí và có khuấy trộn trong các quá trình thiếu khí nhờ cánh khuấy. Sau các chu trình không sục khí – sục khí, nước thải được để lắng trong 30 phút. Lượng nước thải xử lý mỗi mẻ là 5 L/mẻ. Bảng 1. Các chế độ vận hành thí nghiệm Thời gian (giờ) 1 2 3 4 5 6 Chế độ Chế độ A/F F O S A/F F O S khởi động Chế độ 1 A/F F O S (CĐ 1) Chế độ 2 A/F F O S (CĐ 2) Chú thích: A: không sục khí, O: sục khí, F: cấp nước; S: lắng Chế độ khởi động: 3 giờ/chu kỳ, tổng thời gian sục khí là 1,5 giờ và tổng thời gian ngừng sục khí là 1,5 giờ. Nước được cấp với lưu lượng Q = 5 L/h trong 30 phút, khuấy trộn 30 phút, sục khí 90 phút sau đó lắng trong 30 phút. Thiết bị hoạt động theo mẻ kiểu bán tự động, khi nước thải của mẻ mới được bơm vào dưới đáy bể thì phần nước trong chảy tràn qua ống dẫn vào thùng chứa nước thải Chế độ 1: 6 giờ/chu kỳ, tổng thời gian sục khí là 3 giờ và ngừng sục khí là 3 giờ. Nước được cấp vào đầu quá trình thiếu khí với lưu lượng Q = 5 L/h, thời gian cấp nước là 30 phút, khuấy trộn trong vòng 120 phút, sục khí 180 phút và sau cùng nước thải được để lắng trong 30 phút. Chế độ 2: 6 giờ/chu kỳ, tổng thời gian sục khí là 4 giờ và ngừng sục khí là 2 giờ. Nước được cấp với lưu lượng Q = 5 L/h, thời gian cấp nước là 30 22
  31. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng phút, khuấy trộn trong vòng 60 phút, sục khí 240 phút vào sau cùng nước thải được để lắng trong 30 phút. Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng COD, Nitơ đến hiệu suất xử lý COD và Nitơ Sau khi tìm được chu kỳ sục khí, ngừng sục khí thích hợp cho quá trình sục khí luân phiên, tiếp tục tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng COD, tải trọng N đến hiệu suất xử lý COD và N. Ở nghiên cứu này, tải trọng COD, tải trọng N được thay đổi bằng cách điều chỉnh thông số các thành phần nước thải đầu vào hệ thống (nước thải pha). Quy trình vận hành Bùn giống ban đầu được lấy từ hệ thống thí nghiệm mương oxy hóa trong nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi tại xưởng 2C thuộc khuôn viên Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Trong suốt quá trình thí nghiệm, pH của nước thải đầu vào cũng như trong bể phản ứng được điều chỉnh và duy trì trong khoảng 7,8 – 8,2; nồng độ bùn hoạt tính (MLSS) trong bể phản ứng được duy trì trong khoảng 4000 – 5000 mg/l, DO trong khoảng 4 – 6 mg/l (trong lúc đang sục khí). Trước giai đoạn bắt đầu vận hành hệ thiết bị thí nghiệm, tiến hành nghiên cứu cách pha chế nước thải nhân tạo, qua đó đánh giá đặc tính của nước thải đầu vào. Trong quá trình thí nghiệm, thường xuyên kiểm tra các điều kiện vận hành và thông số nước thải đầu vào, điều chỉnh một cách thích hợp nếu xảy ra biến động. 2.2.3. Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm Số liệu phân tích từng ngày được ghi chép vào sổ tay cá nhân ngay tại phòng phân tích, sau đó được nhập lại vào bảng dữ liệu excel để dễ dàng tính toán, quản lý và theo dõi sự biến động của số liệu, qua đó có thể đánh giá và điều chỉnh các điều kiện, chế độ vận hành để đạt được kết quả mong đợi. Để có thể sử dụng một cách hiệu quả số liệu phân tích trong quá trình thực nghiệm, việc thu thập, tổng hợp, phân tích và đánh giá số liệu trong suốt quá trình nghiên cứu là không thể thiếu và hết sức cần thiết, quyết định đến sự 23
  32. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng thành công của nghiên cứu. Để có thể phân tích, đánh giá và qua đó xử lý số liệu thực nghiệm, trước hết cần phải có quá trình tìm hiểu và thu thập thông tin từ các nguồn tài liệu liên quan. Thông tin được thu thập từ sách báo, luận văn luận án, ấn phẩm tạp chí thông qua internet, thư viện phải được xem xét một cách kỹ lưỡng, trong nhiều trường hợp phải có quá trình đối chứng, xác minh độ tin cậy của thông tin. Từ quá trình thu thập thông tin, nắm vững lý thuyết và bản chất của quá trình, nội dung cần nghiên cứu sẽ rút ra được cái nhìn tổng quan và xác định được phần nào xu hướng biến đổi của số liệu thực nghiệm. Từ đó, trong quá trình thực nghiệm, số liệu phân tích phải được lưu trữ cẩn thận, hằng ngày phải có quá trình theo dõi, phân tích chiều hướng diễn biến của số liệu có đúng với lý thuyết hay các nghiên cứu liên quan đã thực hiện trước đó hay không. Qua đó mới có thể đánh giá quá trình và có những thay đổi kịp thời, phù hợp với nội dung nghiên cứu, từ đó mới có thể sử dụng số liệu thực nghiệm vào trong báo cáo khóa luận tốt nghiệp. Cụ thể trong nghiên cứu này, để có thể sử dụng được số liệu từ quá trình thực nghiệm, trước hết cần phải thu thập thông tin từ các giáo trình, bài báo, ấn phẩm tạp chí có nội dung liên quan. Tiếp đến, cần nắm vững lý thuyết, bản chất các quá trình và những yếu tố ảnh hưởng đến sự diễn biến của số liệu, qua đó kiểm soát tối ưu quá trình hoạt động của thiết bị thực nghiệm. Số liệu thực nghiệm được ghi chép và lưu trữ cẩn thận hằng ngày, phân tích và đối chứng với các nghiên cứu đã công bố có nội dung liên quan. Từ quá trình phân tích, đánh giá độ tin cậy của số liệu sẽ có những thay đổi về chế độ làm việc, bổ sung và hạn chế các yếu tố ảnh hưởng để những lần phân tích sau sẽ thu thập được số liệu theo đúng xu hướng biến đổi và sử dụng được vào trong báo cáo. Đối với số liệu phân tích các thông số về hợp chất của Nitơ, trong quá + - - trình nhập liệu cần lưu ý đến việc chuyển đổi giữa nồng độ NH4 , NO2 và NO3 + - - và nồng độ N – NH4 , N – NO2 và N – NO3 . Cụ thể cách chuyển đổi như sau: [NH+]×14 [N-NH+]= 4 ( mg⁄l ) 4 18 24
  33. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng [NO- ]×14 [N-NO- ]= 2 ( mg⁄l ) 2 46 [NO- ]×14 [N-NO- ]= 3 ( mg⁄l ) 3 62 Cách tính tải trọng COD và T – N: CCOD × Q L = vào vào (kg/m3/ngày) COD V × 1000 CCOD × Q L = vào vào (kg/m3/ngày) T - N V × 1000 + Tính hiệu suất xử lý COD, NH4 và T – N: (CCOD, T-N, NH+ - CCOD, T-N, NH+ ) H = 4vào 4ra × 100 C + COD, T-N, NH4vào Tính thời gian lưu V T = Qvào Tính tỷ lệ C/N: CCOD C⁄N = vào CT-Nvào Trong đó: + C + : Nồng độ COD, T – N, NH4 đầu vào (mg/L) COD, T-N, NH4vào Qvào: Lưu lượng dòng vào (L/ngày) V: Thể tích thiết bị (L) 3 LCOD, LT – N: Tải trọng COD, N (kg/m /ngày) T: Thời gian lưu nước thải (ngày); H: Hiệu suất xử lý (%) 25
  34. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả đánh giá đặc tính nước thải đầu vào 3.1.1. Kết quả nghiên cứu quá trình chuẩn bị mẫu nước. Do nước thải nghiên cứu là nguồn nước thải nhân tạo được pha chế từ các hóa chất công nghiệp nên đòi hỏi cần có giai đoạn chuẩn bị nước thải thông qua việc pha chế nhiều lần để tìm ra được liều lượng phù hợp nhất cho quá trình vận hành sau này. Thí nghiệm được thực hiện trên cốc đong với thể tích 1 L, lượng hóa chất được tính toán giả định theo lý thuyết và điều chỉnh cho phù hợp sau mỗi lần phân tích. Kết quả thí nghiệm pha chế nước thải điều chỉnh các + thông số COD và NH4 được thể hiện trên Bảng 2. Bảng 2. Kết quả thí nghiệm điều chế nước thải Lượng hóa chất sử dụng (tính trên 1 L nước) + COD NH4 (mg/L) (mg/L) Cồn công nghiệp NH4Cl (ml) (g) 0,62 0,446 1001,0 123,2 0,60 0,550 952,1 146,0 0,58 0,553 923,6 148,6 0,56 0,555 899,7 152,3 0,56 0,555 905,0 153,4 0,56 0,555 896,3 151,0 + Ngoài các thông số ô nhiễm chính là COD và NH4 , trong quá trình pha chế nước thải cần bổ sung thêm soda nhằm tăng pH cho nước thải đầu vào, tạo điều kiện tối ưu cho quá trình nitrat hóa diễn ra triệt để. Ngoài ra cũng cần phải bổ sung dinh dưỡng photpho cho vi sinh vật để quá trình xử lý đạt hiệu quả tối 26
  35. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng ưu nhất. Trong quá trình thí nghiệm, việc điều chỉnh pH sử dụng soda công nghiệp Na2CO3 đã được tiến hành thử nghiệm nhiều lần. pH của nước thải khi chưa bổ sung soda thường dao động trong khoảng 7,0 – 7,2 và cần điều chỉnh trong khoảng 7,8 – 8,5. Sau nhiều lần tiến hành điều chỉnh pH với các liều lượng Na2CO3 khác nhau, từ đó đi đến kết quả: cần bổ sung cho mỗi 1 L nước thải khoảng 5 ml dung dịch Na2CO3 100 g/L để nâng pH của nước thải ổn định trong khoảng 8,0 – 8,5. Đối với photpho, dựa trên tỷ lệ thực nghiệm C:N:P = + 100:5:1 tối ưu cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí, tùy theo nồng độ NH4 mà ta bổ sung photpho bằng muối KH2PO4 cho thích hợp. Trong hầu hết các lần + pha, đối với nồng độ NH4 là 150 mg/l sẽ bổ sung một lượng khoảng 1 ml dung dịch KH2PO4 100 g/L cho mỗi lít nước thải pha. 3.1.2. Kết quả diễn biến các thành phần ô nhiễm trong nước thải Sau khi tìm được lượng hóa chất phù hợp sử dụng cho việc pha chế nước thải, tiếp tục tiến hành theo dõi diễn biến của các thành phần ô nhiễm trong nước thải theo thời gian. Sỡ dĩ phải theo dõi diễn biễn thành phần ô nhiễm là bởi điều kiện bảo quản nước thải không được đáp ứng tốt (không có nắp đậy thùng nước thải), hơn nữa bản chất của thành phần hữu cơ trong nước thải là cồn công nghiệp, khi để tiếp xúc trong không khí sẽ dễ dàng bị bay hơi. Diễn biến của thành phần COD trong nước thải được thể hiện trong Hình 4. Hình 4. Diễn biến thành phần COD trong nước thải pha 27
  36. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Dựa vào hình vẽ ta có thể dễ dàng nhận thấy giá trị COD của mẫu nước thải pha có sự thay đổi khá rõ rệt qua từng ngày và cụ thể là có xu hướng giảm đều. Sau khoảng thời gian 5 ngày, giá trị COD đã giảm từ 953,0 mg/l trong ngày đầu tiên xuống còn 604,8 mg/l trong ngày thứ 5, bình quân mỗi ngày lượng chất hữu cơ giảm khoảng 10% so với lượng ban đầu. Nguyên nhân của sự biến đổi giá trị COD trong nước thải qua từng ngày là do thùng chứa nước thải không được che đậy cẩn thận khiến ethanol dễ dàng bay hơi thất thoát vào trong môi trường. + Hình 5 thể hiện diễn biến của thành phần NH4 trong nước thải pha. + Hình 5. Diễn biến thành phần NH4 trong nước thải pha + Đối với nồng độ NH4 nhận thấy gần như không có sự thay đổi qua các ngày ( 150 mg/l). Dựa vào kết quả phân tích được thể hiện trên Hình 5, sở dĩ + có sự dao động nhỏ về nồng độ NH4 là do sai số mắc phải trong quá trình lấy mẫu và phân tích từng ngày. Rõ ràng NH4Cl không phải là hóa chất có thể dễ + dàng bay hơi và phân hủy trong điều kiện thường, vì thế nên nồng độ NH4 trong nước thải không bị thay đổi theo thời gian. Diễn biến của thông số pH trong nước thải được thể hiện trên Hình 6. Từ Hình 6 nhận thấy đại lượng pH không có chiều hướng thay đổi theo thời gian. Sau 5 ngày theo dõi, giá trị pH của nước thải vẫn ổn định (8,0 – 8,2). 28
  37. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Có thể giải thích điều này bởi chất hữu cơ có trong nước thải là ethanol không có khả năng thủy phân tạo môi trường kiềm hay axit từ đó làm ảnh hưởng đến pH của nước thải. Hình 6. Diễn biến giá trị pH của nước thải pha Từ các kết quả nghiên cứu về đặc tính cũng như diễn biến của nước thải đã đề cập ở trên dẫn đến quyết định: trong quá trình thực nghiệm hằng ngày, nước thải sẽ được pha mới liên tục với một lượng vừa đủ (trong chế độ khởi động mỗi ngày pha 30 L và trong 2 chế độ 1; 2 mỗi ngày chỉ pha 20 L) tránh lãng phí hóa chất cũng như nguồn nước sạch, đồng thời giảm thiểu tối đa sự biến đổi về thông số ô nhiễm, đặc biệt là COD. 3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ và Nitơ 3.2.1. Hiệu suất xử lý chất hữu cơ Sự dao động của các thông số COD đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý ở điều kiện tỷ lệ (COD/T – N) > 3 của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên được trình bày trên Hình 7. Kết quả ở Hình 7 cho thấy COD đầu vào biến động trong khoảng 650 – 1500 mg/l, trong khi đó COD đầu ra ổn định hơn và dao động trong khoảng nhỏ 20 – 150 mg/l, gần như không phụ thuộc vào các chu kỳ sục khí – ngừng 29
  38. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng sục khí khác nhau. Hiệu suất xử lý COD trong cả ba chế độ đều ổn định và đạt trong khoảng 85 – 98%. Kết quả này chứng tỏ khi thay đổi chu kỳ sục khí – ngừng sục khí không có sự ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD, bởi bản chất thành phần chất hữu cơ trong nước thải đầu vào là cồn công nghiệp C2H5OH – một dạng chất hữu cơ rất dễ phân hủy và còn bay hơi theo thời gian. Hình 7. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu suất xử lý COD So sánh kết quả của nghiên cứu này với các nghiên cứu liên quan khác được thể hiện trên Bảng 3. Bảng 3. So sánh hiệu quả xử lý COD giữa các nghiên cứu khác nhau Tác giả Hiệu suất xử lý (%) Chu trình xử lý (giờ) Trần Thị Thu Lan (2013) 80 – 88 12 Kousei Sasaki (1994) 95 2 Yang P. Y. (1999) 98 6 Nghiên cứu này 93 6 30
  39. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng 3.2.2. Hiệu suất xử lý Nitơ a. Hiệu quả xử lý amoni + Nồng độ NH4 trong nước thải đầu vào, trong nước thải sau xử lý và hiệu + suất xử lý N – NH4 ở hai chế độ thí nghiệm được thể hiện trên Hình 8. + Hình 8. Nồng độ N – NH4 đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý ở các chế độ khác nhau Dựa vào biểu đồ có thể nhận thấy các chu kỳ sục khí – ngừng sục khí + luân phiên khác nhau có ảnh hưởng khá rõ rệt đến hiệu suất xử lý N – NH4 . + Trong chế độ khởi động, hiệu quả xử lý N – NH4 từ những ngày đầu là rất thấp, gần như không xử lý được. Trong 3 ngày đầu tiên, hiệu suất xử lý chỉ đạt + 5 – 8%. Nguyên nhân của việc không xử lý được N – NH4 trong nước thải của hệ thí nghiệm được cho là pH trong bể phản ứng quá thấp 5,5 – 6,0 không tạo được điều kiện tối ưu cho quá trình nitrat hóa. Vì vậy, trong quá trình thực nghiệm sau này đã lưu ý đến việc điều chỉnh pH nước thải đầu vào và trong bể phản ứng. Trong 3 ngày tiếp theo (ngày thứ 4 đến ngày thứ 6), mặc dù đã điều chỉnh pH cho phù hợp nhưng hiệu suất xử lý mang lại vẫn gần như không thay đổi, chỉ đạt từ 10 – 12%. Nguyên nhân tiếp theo được xác định ở đây là do thiếu nguồn dinh dưỡng photpho cho quá trình xử lý vi sinh, bùn gặp phải tình trạng khó lắng. Chính vì vậy, trong những ngày tiếp theo đã bổ sung thành phần photpho trong nước thải đầu vào. Kể từ ngày thứ 7 sau khi đã đồng thời điều + chỉnh pH và bổ sung photpho, hiệu suất xử lý N – NH4 đạt được đã có dấu 31
  40. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng hiệu khả quan hơn 46 – 60%. Tuy hiệu suất xử lý đã tăng nhiều so với những ngày đầu vận hành nhưng kết quả đạt được chưa thực sự cao. Điều này có thể giải thích là do thời gian sục khí trong chế độ khởi động vẫn chưa đủ cho quá trình nitrat hóa xảy ra hoàn toàn (90 phút). Từ đó, chế độ thí nghiệm về sau đã được chuyển sang 6 giờ/chu trình làm việc với thời gian sục khí tăng lần lượt là 3 giờ và 4 giờ. Sau quá trình thay đổi chế độ, dễ dàng nhận thấy qua biểu đồ + + hiệu quả xử lý N – NH4 đã được cải thiện đáng kể. Hiệu suất xử lý N – NH4 trong chế độ 1 dao động trong khoảng 60 – 75% trong khi đó chế độ 2 đạt kết + quả tốt hơn 72 – 82% (với cùng tải trọng NH4 ). b. Hiệu quả xử lý T – N Nồng độ T – N đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý T – N của các chế độ thí nghiệm được thể hiện trên Hình 9. Hình 9. Hiệu quả xử lý T – N ở các chế độ thí nghiệm khác nhau Kết quả trên Hình 9 cho thấy, chu kỳ sục khí – ngừng sục khí khác nhau có ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý T – N. Trong chế độ khởi động, hiệu suất xử lý T – N đạt 47 – 60% trong những ngày ổn định, những ngày đầu vận hành chưa điều chỉnh pH và bổ sung photpho thì hiệu quả xử lý còn rất thấp. Khi chuyển sang vận hành chế độ 1, hiệu suất xử lý T – N đã tăng lên rõ rệt, dao động trong khoảng 60 – 75%. Điều này có thể giải thích do thời gian sục khí trong chế độ 1 lâu hơn chế độ khởi động (3 giờ và 1,5 giờ), thời gian lưu nước lâu hơn (2 ngày và 1 ngày) nên hiệu quả xử lý tốt hơn. Hiệu quả xử lý đạt được 32
  41. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng ở chế độ 2 là khả quan hơn cả (72 – 82% khi so sánh với cùng tải trọng) do thời gian sục khí trong chế độ 2 lâu hơn so với chế độ 1 (4 giờ và 3 giờ) nên quá trình nitrat hóa hiệu quả hơn. So sánh kết quả của nghiên cứu này với các nghiên cứu liên quan khác được thể hiện trên Bảng 4. Bảng 4. So sánh hiệu quả xử lý T – N với các nghiên cứu khác Tác giả Hiệu suất xử lý (%) Chu trình xử lý (giờ) Trần Thị Thu Lan (2013) 99,0 12 Kousei Sasaki (1994) 89,4 2 Yang P. Y. (1999) 92,4 6 Koottatep S. (1994) 45,0 12 Katsuto Inomae (1987) 81,0 0,75 Nghiên cứu này 78,1 12 c. Sự chuyển hóa nitrat và nitrit của quá trình Sự thay đổi tổng nồng độ nitrat và nitrit trong hệ thí nghiệm ở hai chế độ được thể hiện trên Hình 10. Hình 10. Quá trình chuyển hóa nitrit và nitrat ở các chế độ khác nhau 33
  42. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Nếu quá trình khử nitrit và nitrat trong các giai đoạn thiếu khí xảy ra không triệt để, Nitơ sẽ tích tụ lại trong hệ dưới dạng nitrit và nitrat (là sản phẩm của quá trình nitrat hóa amoni). Nếu nồng độ tích lũy lại trong hệ lớn sẽ dẫn đến ức chế quá trình khử nitrat. Kết quả trên Hình 10 cho ta thấy thời gian sục khí – ngừng sục khí không ảnh hưởng đến quá trình chuyển hóa nitrat và nitrit trong hệ (khi xem xét với cùng tải trọng T – N). Điều này có thể giải thích là + do nồng độ N – NH4 đầu vào tương đối thấp (120 – 170 mg/l) trong giai đoạn nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ vận hành đến hiệu suất xử lý, vì vậy nên dù thời gian ngừng sục khí khác nhau nhưng quá trình khử nitrat vẫn diễn ra khá triệt để. 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ và Nitơ đến hiệu suất xử lý 3.3.1. Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD Hình 11 thể hiện ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD. Hình 11. Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD Có thể thay đổi tải trọng bằng cách thay đổi nồng độ chất ô nhiễm hoặc thay đổi lưu lượng dòng vào. Trong phạm vi nghiên cứu này, tải trọng được thay đổi bằng cách điều chỉnh nồng độ chất ô nhiễm (nước thải pha nên rất dễ dàng thực hiện). 34
  43. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Từ kết quả trên Hình 11 nhận thấy trong quá trình nghiên cứu, tải trọng COD dao động trong khoảng 0,35 – 0,95 kg COD/m3/ngày. Khi tải trọng chất hữu cơ thay đổi, ta có thể thấy hiệu suất xử lý đối với COD gần như không bị ảnh hưởng quá nhiều, trung bình hiệu suất đạt được khoảng 93%. Sở dĩ hiệu suất xử lý COD không bị ảnh hưởng nhiều bởi tải trọng dao động trong khoảng tương đối nhỏ 0,35 – 0,95 kg COD/m3/ngày. Ngoài ra, chất hữu cơ trong nước thải đầu vào có nguồn gốc từ cồn công nghiệp, một chất hữu cơ rất dễ bị phân hủy sinh học. 3.3.2. Ảnh hưởng của tải trọng Nitơ đến hiệu suất xử lý Nitơ Hình 12 thể hiện ảnh hưởng của tải trọng T – N đến hiệu suất xử lý T – N của hệ thống. Hình 12. Ảnh hưởng của tải trọng T – N đến hiếu suất xử lý T – N Trong nghiên cứu này, tải trọng T – N dao động trong khoảng 0,06 – 0,17 kg T – N/m3/ngày. Từ Hình 12 ta thấy hiệu suất xử lý T – N khi thay đổi tải lượng T – N có sự thay đổi khá rõ rệt. Trong khoảng tải trọng 0,06 – 0,08 kg T – N/m3/ngày, hiệu suất xử lý T – N phổ biến dao động trong khoảng 75 – 80%. Tuy nhiên khi tăng tải trọng từ 0,08 – 0,17 kg T – N/m3/ngày thì hiệu suất xử lý T – N ban đầu bị giảm rõ rệt từ 80% xuồng còn 60%, sau đó bắt đầu ổn định quanh khoảng giá trị 60 – 62%. Điều này chứng tỏ đối với hệ sục khí luân phiên, khi thay đổi tải trọng T – N thì hiệu suất xử lý T – N có bị ảnh hưởng. 35
  44. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng Tuy nhiên, nếu thay đổi tải trọng trong ngưỡng chịu tải của thiết bị thì hiệu suất xử lý sẽ không bị ảnh hưởng nhiều, nhưng nếu vượt qua ngưỡng xử lý của thiết bị thì hiệu suất xử lý sẽ bị giảm một cách đáng kể. 3.4. So sánh, đánh giá và xác định chế độ vận hành tối ưu Từ quá trình thực nghiệm, vận hành các chế độ hoạt động cùng với đó là phân tích và xử lý số liệu, thu được bảng so sánh sự khác biệt giữa các chế độ và hiệu quả xử lý các thông số ô nhiễm tương ứng. + Bảng 5. So sánh hiệu quả xử lý COD, NH4 và T – N giữa các chế độ thí nghiệm Chu kỳ Tỷ lệ sục/ngừng sục Hiệu suất xử lý (%) Chế độ (giờ) (giờ/giờ) + COD NH4 T – N Chế độ khởi động 3 1,5/1,5 94,3 36,9 36,9 Chế độ 1 6 3,0/3,0 93,8 69,5 69,5 Chế độ 2 6 4,0/2,0 93,6 78,1 78,1 Dựa vào Bảng 5 nhận thấy hiệu suất xử lý COD ở cả 3 chế độ vận hành gần như không có sự khác nhau, tất cả đều đạt hiệu quả xử lý trên mức 93%, nồng độ COD nước thải đầu ra luôn ổn định. Tuy có cùng hiệu quả xử lý như nhau nhưng chu kỳ làm việc giữa chế độ khởi động và 2 chế độ còn lại là hoàn toàn khác nhau. Tất cả các chế độ đều có lưu lượng nước thải đầu vào là 5 l/giờ và quá trình bơm nước diễn ra trong 30 phút. Như vậy, rõ ràng chu kỳ của chế độ khởi động ngắn hơn đồng nghĩa với thời gian lưu nước trong chế độ này cũng ít hơn 2 chế độ còn lại và tải trọng COD đối với hệ thí nghiệm trong chế độ này là lớn hơn (gấp đôi so với 2 chế độ còn lại). Điều này cho thấy chế độ vận hành không ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý COD của hệ thiết bị, lý do là bởi chất hữu cơ có trong nước thải có bản chất rất dễ phân hủy sinh học và còn bay hơi theo thời gian. 36
  45. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng + Đối với hiệu quả xử lý NH4 và T – N, ở 3 chế độ có sự khác nhau khá rõ rệt, trong đó chế độ 2 được xem là chế độ vận hành mang lại hiệu quả xử lý + NH4 cũng như T – N tối ưu nhất so với 2 chế độ còn lại. Sở dĩ có sự khác biệt này là do trong chế độ khởi động, một phần những ngày đầu vận hành chưa có sự điều chỉnh cũng như bổ sung các yếu tố, điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý sinh học của vi sinh vật. Sau khi điều chỉnh pH và bổ sung nguồn dinh dưỡng photpho, không những vậy còn tăng chu kỳ làm việc (3 giờ lên 6 giờ) nên hệ thống đã đạt được sự ổn định, hiệu quả xử lý tăng một cách rõ rêt, cụ thể là hiệu + quả xử lý NH4 và T – N đã tăng nhanh từ 37% lên 70%. + Hiệu quả xử lý đạt được đối với NH4 và T – N tuy đã tăng lên đáng kể, nhưng nếu xem xét kỹ số liệu phân tích đồng thời so sánh kết quả với các nghiên cứu liên quan khác, dễ dàng có thể nhận thấy hiệu suất xử lý của hệ thiết bị vẫn chưa phải là tối ưu. Vì thế đã có sự thay đổi về chế độ vận hành nhằm tìm ra được một chế độ làm việc tối ưu nhất. Việc thay đổi chế độ làm việc từ chế độ + 1 sang chế độ 2 đã mang lại kết quả tích cực bởi hiệu suất xử lý NH4 và T – N đã tăng lên. Điều này đã chứng tỏ rằng thời gian sục khí 3 giờ trong chế độ 1 là + - vẫn chưa đủ để oxy hóa hoàn toàn lượng NH4 có trong nước thải thành NO2 - và NO3 . Vì vậy, chế độ vận hành 2 với chu kỳ làm việc 6 giờ trong đó thời gian sục khí là 4 giờ và thời gian ngừng sục khí là 2 giờ được chọn làm chế độ vận hành tối ưu cho quá trình xử lý đồng thời các chất hữu cơ và Nitơ trong nước thải. 37
  46. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A. KẾT LUẬN 1. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ và Nitơ Hiệu suất xử lý COD ở ba chu kỳ vận hành khác nhau đều đạt giá trị cao, dao động trong khoảng 85 – 98%. + Hiệu quả xử lý N – NH4 trong chế độ khởi động vẫn còn thấp, tuy nhiên trong chế độ 1 và đặc biệt là chế độ 2 thì hiệu suất xử lý đạt được đã tiến triển tốt hơn; đối với chế độ 1 là 60 – 75% và chế độ 2 là 72 – 80%. Chu kỳ sục khí + – ngừng sục khí có ảnh hưởng tương đối đến hiệu suất xử lý N – NH4 (do tổng thời gian sục khí – ngừng sục khí ở 3 chế độ là khác nhau; thời gian lưu nước trong chế độ 1 và 2 lâu hơn chế độ khởi động). Chu kỳ sục khí luân phiên với tỷ lệ tổng thời gian sục khí và ngừng sục khí 4 giờ/2 giờ khá phù hợp để xử lý T – N. Hiệu suất đạt được dao động trong khoảng 72 – 80% với điều kiện tỷ lệ COD/T – N ≥ 3. 2. Ảnh hưởng của tải trọng COD và Nitơ đến hiệu suất xử lý COD, Nitơ Tải trọng COD trong nghiên cứu dao động trong khoảng 0,35 – 0,95 kg COD/m3/ngày hầu như không ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD, kết quả đạt được luôn ổn định khoảng 93% Tải trọng T – N trong nghiên cứu này dao động trong khoảng 0,06 – 0,17 kg T – N/m3/ngày và có sự ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất loại bỏ T – N của hệ thống. B. KIẾN NGHỊ Thực hiện tiếp các nghiên cứu khác để tìm ra chế độ thích hợp hơn cho hệ xử lý bằng phương pháp sục khí luân phiên Tìm được chế độ thích hợp nhất cho phương pháp sục khí luân phiên, áp dụng vào thực tế cho mục đích xử lý các loại nước thải có tính chất giàu hữu cơ và Nitơ. 38
  47. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tiếng Việt 1. Trương Thanh Cảnh (2010), “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng bùn ngược”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 13(M1), TP. Hồ Chí Minh. 2. Lê Quang Huy, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Phong (2009), “Ứng dụng quá trình thiếu khí từng mẻ để xử lý oxit Nitơ nồng độ cao trong nước rác cũ”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 12(02), TP. Hồ Chí Minh. 3. Trần Thị Thu Lan (2013), Nghiên cứu xử lý đồng thời các thành phần hữu cơ và Nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng phương pháp sục khí luân phiên, Luận văn thạc sĩ khoa học Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN. 4. Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thanh Phượng, Lê Thị Thu (2009), “Xử lý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ hybrid (lọc sinh học – aerotank)”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 12(A02), Tp. Hồ Chí Minh. 5. Lê Công Nhất Phương (2009), Nghiên cứu ứng dụng nhóm vi khuẩn Anammox trong xử lý nước thải nuôi heo, Luận án tiến sĩ cấp Nhà nước, Viện Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh. 6. Ngô Kế Sương, Nguyễn Hữu Phúc, Phạm Ngọc Liên, Võ Thị Kiều Thanh (2006), “Mô hình xử lý nước thải chăn nuôi heo tại xí nghiệp chăn nuôi Gò Sao”, Nông thôn đổi mới, III. Kỹ thuật và công nghệ bảo quản – chế biến – tiêu thụ (14), Long Định. 7. Ngô Kế Sương, Lê Công Nhất Phương (2005), Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ sinh học kỵ khí và ao Thực vật thủy sinh xử lý nước thải chăn nuôi heo tại Xí nghiệp lợn giống Đông Á, Sở Khoa học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh 8. Tiêu chuẩn Việt Nam (1999), Chất lượng nước – xác định nhu cầu oxy hóa học, TCVN 6491 : 1999, ISO 6060 : 1989. 39
  48. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng 9. Tiêu chuẩn Việt Nam (1996), Chất lượng nước – xác định nitrat. Phương pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic, TCVN 6180 : 1996, ISO 7890 – 3 : 1988 (E). 10. Phạm Thị Hải Thịnh, Phan Đỗ Hùng, Trần Thị Thu Lan (2012), “Xử lý đồng thời hữu cơ và Nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR: Ảnh hưởng của chế độ vận hành và tỷ lệ giữa cacbon hữu cơ và Nitơ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50(2B), Hà Nội. B. TIẾNG ANH 11. Ahn YH, Hwang IS, Min KS (2004), “ANNAMOX and partitial denitritation in anaerobic nitrogen removal from piggery waste”, Water”, Water Sci. Tech, 49(5-6), pp. 145 – 153. 12. Alleman J. E. (1985), “Elevated Nitrite Occurrence in Biological Wastewater Treatment Systems”, Water Sci. Technol, 17(2 – 3), pp. 409 – 419. 13. American Public Health Association, American Water Works Association and Water Environment Federation (1995), Standard methods for the examination of water and wastewater. 14. Andreottola G, Foladori P, Ragazzi M (2001), “On-line control of a SBR system for nitrogen removal from industrial wastewater”, Water Sci. Tech, 43(3), pp. 93 – 100. 15. Barrett S. E., Davis M. K. and McGuire M. J (1985), “Blending Chloraminated Water with Chlorinated Waters”, Jour. AWWA, 77(1), pp. 50 – 61. 16. Bortone G., Gemelli S., Rambaldi A. and Tilche A. (1992), “Nitrification, denitrification and biological phosphate removal in sequencing batch reactors treating piggery wastewater”, Water Sci. Tech, 26(5 – 6), pp. 911 – 985. 17. Figueroa L.A., Silverstein J. (1992), “The effect of particulate organic matter on biofilm nitrification”, Water environment research, 64(5), pp. 728 – 733. 40
  49. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng 18. Ford D. L., Churchwell R. L. and Kachtick J. Ư. (1980), “Comprehensive analysis of nitrification of chemical processing wastewater”, J. Water Pollut. Control Fed, 52, 2726 – 2746. 19. Garrido J. M , Omil F, Arrojo B, Méndez R, Lema J. M (2001), “Carbon and nitrogen removal from a wastewater of an industrial dairy laboratory with a coupled anaerobic filter – sequencing batch reactor system”, Water Sci. Tech, 43(3), pp. 249 – 256. 20. Grady C. P. Leslie, Jr., and Henry C. Lim (1980), Biological Wastewater Treatmnent, Marcel Dekker, New York 21. Henze M., Harremoes P., Cour Jansen J. la, Arvin E. (2002), Wastewater Treatment: Biological and Chemical Process – Third Editon, Springer Verlag Berlin Heidelberg, New York. 22. Jiayang Cheng and Bin Liu (2001), “Nitrification, Denitrification in Intermittent Aeration Process for Swine Wastewater Treatment”, K. Environ. Eng., 127(8), pp. 705 – 711. 23. Katsuto Inomae, Hiroyuki Araki, Kenichi Koga, Youichi Awaya, Tetsuya Kusuda and Yasunari Matsuo (1987), “Nitrogen Removal in an Oxidation Ditch with Intermittent Aeration”, Water Sci. Tech., 19(1 – 2), pp. 209 – 218. 24. Koottatep S., Leesanga C. and Araki H. (1994), “Intermittent Aeration for Nitrogen Removal in Small Aerated Lagoon”, Water Sci. Tech., 28(10), pp. 335 – 341. 25. Kousei Sasaki, Yasuji Yamamoto, Kazushi Tsumura, Shigeru Hatsumata and Masahiro Taewaki (1994), “Simultaneous Removal of Nitrogen and Phosphorous in Intermittently Aerated 2 – Tank Activated Sludge Process Using DO and ORP – Bending – Point Control”, Water Sci. Tech., 28(11 – 12), pp. 513 – 521. 26. Odell L. H., Kirmeyer J. H., Wilczak A., Jacangelo J. G., Marcinko J. P. and Wolfe R. L. (1996), “Controlling nitrification in Chloraminated Systems”, Jour. AWWA, 88(7), pp. 86-98. 41
  50. Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Việt Hoàng 27. Skadsen J and Stanford L. (1996), “The effectiveness of high pH for control of nitrification and the impact of ozone on nitrification control”, In Proc. of the AWWA Water Quality Technology Conference, Denver, Colo. 28. Stenstrom M. K. and Posduska R. A. (1980), “The effect of dissolved oxygen concentration on nitrification”, Water Res, 14, pp. 643 – 649. 29. Turk O. and Mavinic D.S. (1986), “Preliminary Assessment of a shortcut in nitrogen removal from wastewater”, Can. J. Civ. Eng., 13(6), pp. 600 – 605. 30. Yang P. Y., Wang Zhiyu (1999), “Integrating an intermittent aerator in a swine wastewater treatment system for land – limited conditions”, Bioresource Technology, 69(3), pp. 191 – 198. 31. Yang Qing, Wang Shuying, Yang Anming, Guo Jinhua, Bo Fengyang (2007), “Advanced nitrogen removal using pilot-scale with intelligent control system built on three layer network, Front. Environ. Sci. Engin. China, 1(1), pp. 33 – 38. 42
  51. PHỤ LỤC A. Phụ lục kết quả thực nghiệm Đầu vào Đầu ra Hiệu suất xử lý N- Thời - Tải lượng Tải lượng NO2 gian STT Lưu N- N- N- N- N- COD, N, COD + T - N COD + - - + T - N COD + T - N lưu lượng, NH4 NH4 NO2 NO3 NH4 kg/m3/ngày kg/m3/ngày mg/l mg/l mg/l N- mg/l mg/l mg/l (ngày) (l/h) mg/l mg/l mg/l mg/l - mg/l NO3 mg/l 1 5 822,8 139,8 140,7 30,7 128,6 0,0 0,0 0,0 129,0 96,3 8,0 8,3 0,82 0,14 1,0 2 5 852,4 129,8 130,1 13,0 122,0 0,0 0,0 0,0 121,0 98,5 6,0 7,0 0,85 0,13 1,0 3 5 743,1 147,8 147,6 78,6 140,4 0,0 0,0 0,0 140,7 89,4 5,0 4,7 0,74 0,15 1,0 4 5 725,5 133,6 133,2 20,1 116,2 0,0 0,0 0,0 116,8 97,2 13,0 12,3 0,73 0,13 1,0 5 5 683,5 150,3 150,3 57,6 135,3 0,0 0,0 0,0 135,6 91,6 10,0 9,8 0,68 0,15 1,0 6 5 834,6 125,5 125,8 28,3 109,2 0,0 0,0 0,0 110,2 96,6 13,0 12,4 0,83 0,13 1,0 7 5 767,0 163,4 162,5 81,6 80,1 0,0 0,0 0,0 79,6 89,4 51,0 51,0 0,77 0,16 1,0 8 5 937,8 157,2 157,6 89,6 77,0 0,0 0,0 0,0 76,3 90,4 51,0 51,6 0,94 0,16 1,0 9 5 910,3 156,9 157,6 20,4 70,6 0,0 0,0 0,0 71,2 97,8 55,0 54,8 0,91 0,16 1,0 10 5 787,1 133,5 134,5 75,1 64,1 0,0 0,0 0,0 64,7 90,5 52,0 51,9 0,79 0,13 1,0 11 5 804,0 136,2 136,5 26,5 73,5 0,0 0,0 0,0 73,6 96,7 46,0 46,1 0,80 0,14 1,0 12 5 889,6 153,8 154,0 40,7 61,5 0,0 0,0 0,0 62,3 95,4 60,0 59,5 0,89 0,15 1,0 13 5 857,6 123,3 122,3 79,0 62,9 0,0 0,0 0,0 62,1 90,8 49,0 49,2 0,86 0,12 1,0 14 5 811,9 127,4 126,4 40,9 54,8 0,0 0,0 0,0 55,3 95,0 57,0 56,3 0,81 0,13 1,0 15 5 688,4 165,5 166,2 23,6 71,2 0,0 0,0 0,0 71,4 96,6 57,0 57,0 0,69 0,17 1,0 16 5 930,7 149,3 149,6 24,6 62,7 0,0 0,0 0,0 62,5 97,4 58,0 58,2 0,93 0,15 1,0 17 5 720,8 151,2 151,8 27,4 55,9 0,0 0,0 0,0 56,3 96,2 63,0 62,9 0,36 0,08 2,0 18 5 929,1 139,8 140,6 37,6 53,1 0,0 0,0 0,0 53,1 96,0 62,0 62,2 0,46 0,07 2,0 19 5 860,4 150,0 150,7 33,2 60,0 0,0 0,0 0,0 60,7 96,1 60,0 59,7 0,43 0,08 2,0 20 5 708,7 160,2 159,4 16,3 41,7 0,0 0,0 0,0 41,6 97,7 74,0 73,9 0,35 0,08 2,0 43
  52. Đầu vào Đầu ra Hiệu suất xử lý N- Thời - Tải lượng Tải lượng NO2 gian STT Lưu N- N- N- N- N- COD, N, COD + T - N COD + - - + T - N COD + T - N lưu lượng, NH4 NH4 NO2 NO3 NH4 kg/m3/ngày kg/m3/ngày mg/l mg/l mg/l N- mg/l mg/l mg/l (ngày) (l/h) mg/l mg/l mg/l mg/l - mg/l NO3 mg/l 21 5 748,2 138,3 137,6 66,4 34,6 0,0 0,0 0,0 35,2 91,1 75,0 74,4 0,37 0,07 2,0 22 5 865,6 138,6 139,1 74,7 37,4 0,0 0,0 0,0 37,4 91,4 73,0 73,1 0,43 0,07 2,0 23 5 862,9 137,2 138,0 59,5 37,0 0,0 0,0 0,0 37,3 93,1 73,0 73,0 0,43 0,07 2,0 24 5 737,0 129,9 129,8 39,8 37,7 0,0 0,0 0,0 37,0 94,6 71,0 71,5 0,37 0,06 2,0 25 5 735,4 130,0 129,8 44,4 38,1 0,0 0,0 0,0 37,4 94,0 70,7 71,2 0,37 0,06 2,0 26 5 754,2 149,1 149,7 90,8 40,3 0,0 0,0 0,0 39,7 88,0 73,0 73,5 0,38 0,07 2,0 27 5 909,3 130,4 131,2 81,1 36,5 0,0 0,0 0,0 36,4 91,1 72,0 72,3 0,45 0,07 2,0 28 5 824,8 169,2 169,9 51,6 47,4 0,0 0,0 0,0 47,1 93,7 72,0 72,3 0,41 0,08 2,0 29 5 944,9 124,0 124,8 33,3 27,3 0,0 0,0 0,0 27,4 96,5 78,0 78,0 0,47 0,06 2,0 30 5 705,5 155,0 155,8 76,8 27,9 0,0 0,0 0,0 28,1 89,1 82,0 82,0 0,35 0,08 2,0 31 5 941,0 124,4 124,4 20,1 22,4 0,0 0,0 0,0 23,0 97,9 82,0 81,5 0,47 0,06 2,0 32 5 926,4 128,4 128,0 42,3 26,8 0,0 0,0 0,0 26,3 95,4 79,1 79,5 0,46 0,06 2,0 33 5 887,4 144,0 144,2 29,3 30,2 0,0 0,0 0,0 29,8 96,7 79,0 79,3 0,44 0,07 2,0 34 5 750,0 166,1 167,1 64,6 31,6 0,0 0,0 0,0 32,5 91,4 81,0 80,6 0,38 0,08 2,0 35 5 725,7 150,0 150,7 66,6 32,1 0,0 0,0 0,0 31,3 90,8 78,6 79,2 0,36 0,08 2,0 36 5 849,1 160,2 160,4 57,5 35,7 0,0 0,0 0,0 35,5 93,2 77,7 77,9 0,42 0,08 2,0 37 5 1108,8 229,1 229,5 136,5 84,8 0,4 0,6 1,0 86,2 87,7 63,0 62,4 0,55 0,11 2,0 38 5 1113,5 211,2 210,8 121,8 71,8 2,6 4,0 6,6 79,0 89,1 66,0 62,5 0,56 0,11 2,0 39 5 1231,3 229,8 229,8 128,1 87,3 8,5 5,3 13,8 100,7 89,6 62,0 56,2 0,62 0,11 2,0 40 5 1357,9 302,0 302,4 128,0 114,8 9,5 5,8 15,3 129,7 90,6 62,0 57,1 0,68 0,15 2,0 41 5 1417,2 336,4 337,3 138,9 110,7 8,6 5,6 14,1 125,0 90,2 67,1 62,9 0,71 0,17 2,0 42 5 1010,2 303,2 304,2 145,0 103,1 8,0 4,9 12,9 116,8 85,6 66,0 61,6 0,51 0,15 2,0 43 5 1346,7 310,1 311,1 144,9 108,5 8,1 5,4 13,5 122,4 89,2 65,0 60,7 0,67 0,16 2,0 44 5 1459,6 319,9 320,1 132,6 123,0 9,0 5,3 14,3 138,1 90,9 61,6 56,9 0,73 0,16 2,0 45 5 1475,4 246,8 246,5 122,2 88,8 9,6 5,0 14,5 102,6 91,7 64,0 58,4 0,74 0,12 2,0 44
  53. B. Phụ lục hình ảnh Hỉnh ảnh thiết bị thí nghiệm 45
  54. Thùng chứa nước thải sau xử lý Thùng chứa nước thải đầu vào 46