Tài liệu Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học

  • Số trang: 29 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 280 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20010 tài liệu

Mô tả:

Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học
Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Bài 1: XỬ LÝ HIẾU KHÍ NƯỚC THẢI BẰNG BỂ AEROTEN I.Cơ sở lí thuyết của quá trình xử lý hiếu khí nước thải: I.1.Khái quát về các phương pháp xử lý nước thải và xử lý nứơc thải bằng sinh học: Trong xử lý nước thải có thể phân thành hai biện pháp chủ yếu là biện pháp hóa lí và biện pháp sinh học. • Biện pháp hóa lý: Thường áp dụng xử lý sơ bộ hoặc đối với nước thải có độ màu cao, chứa các kim loại nặng, các hợp chất khó và không thể phân hủy sinh học. • Biện pháp sinh học: thường được áp dụng để xử lí nước thải có tỉ lệ BOD/COD > 0.5 chẳng hạn như nước thải sinh họat, nước thải của các nghành chế biến thủy hải sản, mía đường, thực phẩm, giấy… nhưng với điều kiện trong nước thải không chứa các chất độc với vi sinh vật. Đối với phương pháp sinh học bao gồm xử lý hiếu khí và xử lý yếm khí. I.2.Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí: Nguyên lý của quá trình xử lý sinh học hiếu khí là lợi dụng quá trình sống và hoạt động của vi sinh vật hiếu khí và tùy tiện để phân hủy chất hữu cơ và một số chất vô cơ có thể chuyển hóa sinh học được có trong nước thải. Đồng thời các vi sinh vật sử dụng một phần hữu cơ và năng lượng khai thác được từ quá trình oxi hóa để tổng hợp nên sinh khối. I.3.Cơ chế của quá trình: Quá trình xử lý sinh học là quá trình oxi hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ đồng thời tổng hợp sinh khối hay phân hủy nội bào theo các cơ chế cơ bản sau: • Oxi hóa các hợp chất hữu cơ không chứa nitơ: CxHyOz • y z + (x+  -  ) O2 4 2 y  H2O 2 x CO2+ ( y-3 + )  2 H 2O vsv NH3 Tổng hợp sinh khối: y z 23 ) O2 + CxHyOzN + ( x +  -  2-  2 4 • x CO2 + Oxi hóa các hợp chất có chứa nitơ: y - z 3 -  ) O2 CxHyOzN+ (x+  4  2 4 • vsv NH3 vsv y 7) 2 C5H7NO2 + ( x - 10 ) CO2 + (  - H2O 2 Phân hủy nội bào: C5H7NO2 + Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn 5 O2 vsv 5 CO2 Trang 1 + 2 H2O + NH3 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm • Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Quá trình Nitrat hóa: NH3 (NH4+) • vsv vsv NO2- NO3- N2 Oxi hóa các hợp chất chứa lưu huỳnh và photpho: Hîp chÊt cña S, P • vsv NO2- Quá trình phản nitrat hóa: NO3- • vsv vsv SO42-, PO43- Oxi hóa cá hợp chất chứa sắt và mangan: vsv C¸c kim lo¹i nÆng Fe, Mn Fe3+, Mn4+ I.4.Sự tăng trưởng của vi sinh vật: Quá trình tăng trưởng của vi sinh vật trải qua 4 giai đoạn và có thể được mô tả như đồ thị dưới đây Một đồ thị điển hình về sự tăng trưởng của vi khuẩn trong bể xử lý (Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991) I.5.Động học của quá trình: I.6.Các tác sinh học: Tác nhân sinh học được sử dụng trong quá trình xử lí hiếu khí có thể là vi sinh vật hô hấp hiếu khí hay tùy tiện, nhưng phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Chuyển hóa nhanh các hợp chất hữu cơ; Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 2 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học + Có kích thước tương đối lớn (50 - 200μm); + Có khả năng tạo nha bào; + Không tạo ra các khí độc. Dựa trên các yêu cầu đó thì các chủng vi sinh vật thường đựơc sử dụng như sau: • + Nitrobacter (Vi khuẩn nitrathóa). Vi khuẩn hô hấp hiếu khí: + Pseudomonas(P.putid; P.Stutzen); • + Aerobacter; Vi khuẩn hô hấp tùy tiện: + Cellulosomonas; + Bacillus Subtilis (Phát triển trong môi trường giàu protein); + Rhodospeudomonas (Có màu hồng); + Flavobacterium (Phát triển trong môi trường giàu sắt); + Micothrix (vi khuẩn dạng sợi – có màu trắng); + Nitrosomonas (Vi khuẩn nitrit hóa); + Thiothrix (vi khuẩn dạng sợi – có màu trằng). • Ngoài ra còn có các nguyên sinh động vật: Có kích thước khoảng (30 - 50μm) Trong bể xử lý nó có các vai trò sau. + Bám vào bùn làm cho bùn dễ lắng hơn; + Ăn cặn lơ lửng góp phần làm trong nước; + Làm chỉ thị để đánh giá mức độ cấp khí cho bể. Bao gồm hai dạng chủ yếu: + Trùng tơ (Cillatae); + Trùng roi (Flagellate). I.7.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý (Đánh giá đối với mô hình thí nghiệm): • Oxi hòa tan – DO: Đây là thông số vô cùng quan trọng đối với hệ thống xử lý hiếu khí vì nếu thiếu oxi thì vi sinh vật hô hấp hiếu khí dễ bị chết và khi đó các vi sinh vật hô hấp tùy tiện như các vi sinh vật dạng sợi làm phồng bùn, khó lắng dẫn đến giảm hiệu quả của quá trình xử lý. DO tối ưu thường từ 2 – 4 mg/l. Nhưng trên thực tế thì tốt nhất là > 4 mg/l. Cấp khí một cách đầy đủ cho hệ thống xử lý thì ta phải quan tâm kĩ đến bản chất của nước thải cần xử lý chẳng hạn ta có hệ số oxi hóa của một số hợp chất cơ bản sau: Chất Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Hệ số oxi hóa (k) Trang 3 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Chất Hệ số oxi hóa (k) BOD5 1 BOD 1.42 N – NH4+ 4.32 Nhữu cơ 4.57 Ngoài ra DO còn phụ thuộc vào nhiệt độ. • pH của môi trường: Mỗi vi sinh vật đều có một khoảng pH hoạt động tối ưu của nó. Do đó khi pH thay đổi không phù hợp thì cũng làm cho khả năng xúc tác phản ứng của vi sinh vật thay đổi và làm giảm hiệu quả xử lý. Trong trường hợp pH quá cao hoặc quá thấp có thể làm chết vi sinh vật. Dải pH tối ưu cho xử lý hiếu khí nước thải là từ 6.5 – 8. Để đảm bảo được pH trong khoảng trên trong thực tế trước khi cho nước thải vào bể xử lý vi sinh người ta thường đều hòa lưu lượng, đều hòa pH, đều hòa các chất dinh dưỡng ở bể đều hòa. • Nhiệt độ: Mỗi sinh vật cũng có một khoảng nhiệt độ tối ưu, nếu tăng nhiệt độ quá ngưỡng sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật hoặc bị tiêu diệt hay tạo bào tử. Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến DO: + Khi nhiệt độ tăng DO giảm và vận tốc phản ứng tăng lên. + Khi nhiệt độ giảm DO tăng nhưng ngược lại vân tốc phản ứng giảm. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với tốc độ phản ứng được biểu hiện qua phương trình: rT = r20.θ(T -20) Trong đó: + rT:Tốc độ phản ứng ở ToC + r20: Tốc độ phản ứng ở 20oC + θ: Hệ số hoạt động của nhiệt độ + T: Nhiệt độ của nước (oC). Do đó ta phải lựa chọn nhiệt độ sao cho phù hợp với vận tốc phản ứng và DO. Trong bể aeroten nhiệt độ tối ưu là 20 – 27 oC, nhưng cũng có thể chấp nhận khoảng nhiệt độ 17,5 – 35oC. • Chất dinh dưỡng: Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 4 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Chất dinh dưỡng trong thải chủ yếu là nguồn cacbon (Gọi là chất nền thể hiện bằng BOD), cùng với N và P là những nguyên tố đa lượng. Ngoài ra còn có các nguyên tố vi lượng như: Mg, Fe, Mn, Co… Tỉ lệ các chất dinh dưỡng phù hợp là C:N:P = 100:5:1 Tỷ lê C/N = 20:1 Nước thải thiếu N, P thì vi khuẩn dạng sợi phát triển tạo hiện tượng phồng bùn, không tạo bông sinh học. Có thể điều chỉnh bằng cách bổ sung urê, muối amôn,… Trong trường hợp thừa N, P thì vi sinh vật sử dụng không hết phải khử các thành phần này bằng các biện pháp đặc biệt. • F/M – Food/Microorganism (BOD/MLSS): Tỷ số F/M tối ưu thường nằm trong khoảng 0.5 – 0.75 + F/M >1 môi trường giàu dinh dưỡng vi sinh vật tập trung phát triển do đó không tạo nha bào vì vậy bông sinh học nhỏ dẫn đến khó lắng. Đồng thời tạo ra lượng bùn lớn và phải tốn kém thêm chi phí cho xử lý bùn. + F/M <=1 Vi sinh vật phát triển ổn định, tạo nha bào, tạo bông sinh học, hệ thống xử lý hiệu quả. + F/M<0.5 môi trường quá nghèo nghèo dinh dưỡng dẫn đến vi sinh vật không đủ nguồn dinh dưỡng để họat động. • Các chất kiềm hãm: Nồn độ muối vô cơ trong nước thải không vượt quá 10g/l, nếu là muối vô cơ thông thường thì có thể pha loãng nước thải. Còn nếu là các chất độc như kim loại nặng thì phải có các biện pháp khử thích hợp trước khi đưa vào xử lý bằng bể aeroten. • Hàm lượng sinh khối: Hàm lượng sinh khối ổn định trong bể BÓaeroten aeroten:thường từ 500 – 800mg/l và có thể 1000 – 1500 V= 50 lÝt, t = 8 giê, mg/l, tùy thuộc vào tính chất của nước thải và họat lực của vi sinh vật. DO = 2 - 4 mg/l, = 20 - 30 oC II.Thực nghiệm xử lý nước thải bằng bểt oaeroten: Nuíc th¶i vµo Nuíc th¶i ra:thực nghiệm: II.1.Mô hình + pH = 7-8 COD < 80 mg/l + SS < 50mg/l BOD5 < 50 mg/l MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM BỂ AEROTEN XỬ LÝ GIÁN ĐOẠN COD = 500 - 600 + BOD = 400 - 500 +COD : N:P = 100:5:1 B¬m cÊp khÝ P=60l/ph Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 5 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học II.2.Các thông số cần xác định: II.2.1.Đo pH: Mục đích đo pH nhằm theo dõi pH trong quá trình xử lý để kịp thời điều chỉnh pH về dải giá trị pH thích hợp. pH được đo bằng máy đo pH với điện cực thủy tinh. Trước khi đo phải hiệu chuẩn máy bằng dung dịch chuẩn có pH = 4.01 và pH = 7.0 Đo pH phải đi kèm với nhiệt độ. Cách 2 giờ đo một lần. II.2.2.Đo DO: Đo DO với mục đích theo dõi lượng oxi hòa tan trong bể xử lý xem có đáp ứng được nhu cầu của hệ thống hay không, nhằm kịp thời điều chỉnh thích hợp trong quá trình vận hành. DO cũng được đo bằng máy đo nhanh. DO được đo tại 4 vị trí chéo nhau trong bể và lấy giá trị trung bình. Đo DO cũng đi kèm với nhiệt độ. DO được đo 2 giờ một lần. II.2.3.Phân tích MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid): Mục đích của việc phân tích MLSS nhằm xác định nồng độ bùn hoạt tính trong bể aeroten và tính chỉ số thể tích lắng của bùn. Mguyên tắc xác định là phương pháp khối lượng. MLSS được đo 3 lần vào các thời điểm 0h, 4h và 8h. Cách tiến hành: Thao tác Thông số, thể tích, khối lượng… Cân giấy lọc đã sấy ở 105oC Khối lượng a, gam Lấy mẫu vào ống đong c = 50, ml Lọc mẫu qua giấp đã sấy nhờ bình hút chân không Sấy đến khối lượng không đổi ở 105oC Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 6 Thời gian sấy thường là 1h Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Cân giấy có sinh khối đã sấy Khối lượng b, gam Đây thực chất là cách xác định SS nhung trong bể aeroten cũng có thể xem nhu nồng độ bùn hoạt tính vì cặn hữu cơ chiếm khoảng 80% Công thức tính MLSS MLSS = b −a ×10 6 , mg/l c Trong đó: + MLSS: Hàm lượng bùn hoạt tính, mg/l + b: Trọng lượng giấy có sinh khối, g; + a: Trọng lượng giấy không có sinh khối, g; + c: Thể tích mẫu, ml II.2.4.Phân tích SVI: Chỉ số thể tích lắng của bùn (SVI) là đại lượng lượng biểu thị dung tích lắng (tính bằng ml) của 1 gam bùn hoạt tính (khô). SVI được đo ở các thời điểm 0h, 4h, 8h. Cách tiến hành: Thao tác Thể tích, thông số.. Lấy mẫu vào ống đong hình trụ 1l (Hỗn hợp rắn, lỏng trong bể ) 1,lít Để lắng Thời gian lắng 30 phút Ghi lại thể tích lắng VL, ml Công thức tính: SVI = V L ×1000 MLSS , ml/g Trong đó: + SVI: Chỉ số thể tích lắng của bùn, ml/g + VL: Thể tích lắng của bùn, ml/l + MLSS: Hàm lượng bùn hoạt tính, mg/l. II.2.5.Phân tích BOD5: BOD và COD là hai yếu tố quan trọng để đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống. Do đó ta cần phân tích BOD ở thời điểm oh và 8h để đánh giá hiệu suất xử lý như thế nào cũng như đánh giá nứơc ra đạt tiêu chuẩn hay chưa. Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 7 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học BOD5 được xác định bằng thiết bị oxytop, thiết bị này hoạt động dựa trên cảm biến sự giảm áp trong chai chứa mẫu phản ứng của sensor. Quá trình ủ được tiến hành trong hệ kín. Khí CO 2 tạo ra trong quá trình ủ bị hấp thụ vào chất kiềm mạnh làm áp suất bên trong chai giảm dần. Sự giảm áp này được chuyển vào bộ vi xử lý (sensor) và được chuyển thành giá trị BOD tương ứng. Tiến hành phân tích: Thao tác Thể tích, thông số,… Mẫu oh, Lấy mấu vào cốc thủy tinh 200ml, và để lắng 200ml Mẫu 8h, Lấy vào cốc thủy tinh 500mml, để lắng 500ml Cho mẫu vào chai ủ đã có con từ (Mẫu oh) 164ml Cho mẫu vào chai ủ đã có con từ (Mẫu 8h) 432ml Cho lẵng cao su lọt vào miệng chai và cho vào 2 viên KOH Đặt và vặn chặt sensor cảm biến BOD Công thức tính BOD5: BOD5 = (D – D’).f.k Trong đó: + BOD5: Giá trị BOD của mẫu cần phân tích trong 5 ngày; + D:Giá trị hiện trên sensor sau 5 ngày của mẫu phân tích; + D’:Giá trị hiện trên sensor sau 5 ngày của mẫu trắng; + f: Hệ số phụ thuộc thể tích mẫu; + k: Hệ số pha loãng; II.2.6.Phân tích COD: COD cũng là thông số đánh giá khả hiệu quả xử lý của hệ thống cũng như đánh giá chất lượng nước sau khi qua hệ thống xử lý. Nguyên tắc xác định COD: Lượng oxi tham gia phản ứng được xác định gián tiếp bằng phương pháp dùng các chất ôxy hoá mạnh như KMnO4, K2Cr2O7. Phương pháp Bicromat Kali tốt hơn dùng các chất oxi hoá khác do khả năng oxi hoá cao, phạm vi ứng dụng rộng, dễ thao tác, sự ôxi hoá các chất hữu cơ đạt 95 – 100% so với giá trị lý thuyết. Cơ chế phản ứng: Hầu hết các hợp chất hữu cơ bị õi hoá bởi hỗn hợp sôi của bicrômatkali và axit sunfuaric. Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 8 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Chât huu co + Cr2O72-+ H+ Cr2O72- + H+ + 6Fe2+ 2Cr3+ 2Cr 3+ + H2O + CO2 + 7H2O + 6Fe 3+ Lựơng Cr2O72- dư được chuẩn độ và sử dụng feroin làm chỉ thị. Điểm kết thúc chuẩn độ là điểm khi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt. Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 150oC trong khoảng 2 giờ, trong môi trường axit H 2SO4 đặc với xúc tác Ag2SO4. Nhu cầu oxi hoá hoá học dễ dàng xác định được khi biết lượng bicromat kali tham gia phản ứng. COD được đo ở các thời điểm 0h, 2h, 4h, 6h, 8h. Chú ý: + Trước khí đo mẫu vào phải lọc và pha loãng 2 lần. + Mẫu đầu ra không lọc và không cần pha loãng. Các bước tiến hành như sau: Thao tác Thể tích, thông số,… Lấy mẫu (0h) V > 10ml Các mẫu (2h, 4h, 6h, 8h) V > 4ml Lọc vào ống nghiệm Pha loãng (đối với mẫu 0h) các mẫu còn lại không pha loãng. Pha loãng hai lần 10ml mẫu đã lọc Lấy vào ống đun đã có sắn 4 ml hỗn hợp làm COD (mỗi thời điểm 2 ống) 2ml Đun Nhiệt độ 150oC, trong vòng 2 tiếng đồng hồ. Để nguội Đến nhiệt độ phòng Chuẩn độ bằng dung dịch FAS. Vpt Đồng thới chuẩn độ mẫu trắng Vt Chú ý: Dung dịch FAS phải được chuẩn độ lại hàng ngày. Mẫu trắng chỉ làm ở thời điểm 0h, và lấy chung cho các thời điểm còn lại. Công thức tính COD COD = (Vt − V pt ) × N FAS × 8 × k × 1000 2 , mg/l Trong đó: Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 9 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học + COD là lượng COD trong mẫu phân tích, mg/l + Vt: Là thể tích FAS chuẩn mẫu trắng, ml + Vpt: Là thể tích FAS chuẩn mẫu phân tích, ml + NFAS: Là nồng độ của FAS sau khi chuẩn lại, N + 8: Đương lượng gam của oxi trong K2Cr2O7, + k: Hệ số pha loãng, III.Kết quả - tính toán kết quả và đánh giá kết quả thực nghiệm: III.1.Đánh giá chất lượng bùn bằng cảm quan: Ta có thể dựa vào đặc tính màu sắc của bùn để đánh giá sơ bộ về hiệu quả xử lý, về DO trong bể có đủ theo yêu cầu hay không: + Bùn có màu vàng nâu chứng tỏ là bùn chất lượng tốt, + Bùn có màu hồng có thể trong bể thiếu oxi, vi sinh vật hô hấp tùy tiện phát triển, + Bùn có màu đen chứng tỏ thiếu oxi trầm trọng, vi sinh vật yếm khí phát triển, + Bùn có màu trắng, vi sinh vật dạng sợi phát triển. + Hiện tượng rã bùn, Trong bể có chất độc, chấ khử trùng dạng oxi hóa mạnh. • Nhận xét: Trong mô hình thí nghiệm, bùn có màu đỏ nâu đro đó cũng có thể đánh giá sơ bộ là hệ thống được cấp oxi đầy đủ. Tuy nhiên để đánh giá quá trình hiệu quả đến mức nào thì phải dựa vào việc đo và phân tích các thông số khác. III.2.Kết quả đo pH: Kết quả các lần đo pH tại 5 thời điểm như sau: Thời điểm(h) 0 2 4 6 8 Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Nhiệt độ 27.3 27 27.1 27.4 27.2 Trang 10 pH 7.96 8.56 8.55 8.84 8.87 Lớp CNMT K26 – Quy Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học pH Báo cáo thí nghiệm SỰ THAY ĐỔI pH 9 8.84 8.87 8.8 8.56 8.6 8.55 8.4 pH 8.2 8 7.96 7.8 7.6 7.4 01 • 22 43 64 58 Thời gian(h) Nhận xét: Ta thấy pH tăng theo thời gian xử lý chứng tỏ COD ngày càng giảm dần. Đồng thời pH của môi trường nằm ở vùng hơi kiềm tính, vì đây là quá trình xử lí hiếu khi nước thải do đó nếu quá trình được cấp khí đầy đủ thì không thể xảy ra quá trình lên men tạo axit. Nhưng đây không phải là khoảng pH tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, do đó có thể đánh giá ban đầu là quá trình xử lí có thể không được hiệu quả. Ta thấy tại thời điểm o(h) có pH thấp nhất (pH = 7.96), còn kết quả đo tại các thời điểm còn lại pH đều tăng dần lên khoảng (pH = 8.5) và đến khoảng(pH = 8.8 ). Sự thay đổi pH trên có thể giải thích như sau: + Bể aeroten đuợc để hơn 12 giờ đồng hồ từ ngày hôm trước không được sục khí do đó có thể xảy ra quá trình lên men yếm khí tạo các axit hữu cơ làm giảm pH trong bể. + Khi bắt đầu quá trình xử lý, bể được sục khí và các axit hữu cơ bị phân giải và pH bắt đầu tăng dần. Ta thấy pH tại các thời điểm 2h và 4h cũng như 6h và 8h tương đương nhau, và chỉ thay đổi trong thời gian từ 0h sang 2 h và từ 4h sang 6h điều này có thể cho thấy càng về sau pH thay đổi càng chậm do quá trình phân giải các axít hữu cơ giảm dần. Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 11 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học III.3.Kết quả đo DO: Thời điểm(h) • Nhiệt độ(oC) 0 29.3 2 29.1 4 29.4 6 29.9 8 29 Lần đo 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 DO(mg/l) 6.55 5.88 6.03 6.16 6.34 6.17 6.25 5.95 6.03 5.74 5.88 5.74 6.11 6.08 6.05 5.94 5.5 5.37 5.45 5.24 Trung bình(mg/l) 6.155 6.1775 5.8475 6.045 5.39 Nhận xét: Từ số liệu đo ta thấy DO luôn lớn hơn 5mg/l, vì vậy hệ thống luôn được cấp đầy đủ khí để hoạt động hiệu quả. Từ bảng số liệu ta thấy giá trị DO tại thời điểm 8h thấp hơn dải DO của tất cả các thời điểm trước đó, Điều này có thể do sự di chuyển thiết bị đo và chưa được hiệu chỉnh lại trước khi đo. III.4.Kết quả phân tích MLSS: Thời điểm(h) 0 4 8 Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Kết quả cân a(g) b(g) b-a 0.5167 0.576 0.0593 0.5286 0.5893 0.0607 0.4993 0.5757 0.0764 Trang 12 c(ml ) 50 50 50 MLSS(mg/l) 1186 1214 1528 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học BIẾN ĐỘNG MLSS 1800 1528 1600 MLSS(mg/l) 1400 1214 1186 1200 1000 MLSS 800 600 400 200 0 0 0 • 2 4 4 6 8 8 10 Thời điểm (h) Nhận xét: Thông thường thì MLSS (hàm lượng sinh khối tối ưu trong bể có COD trong khoảng 400 – 500 mg/l thì hàm lượng sinh khối phù hợp trong bể là 500 – 800 mg/l, nhưng ở đây MLSS đều trên 1000 mg/l là do hàm lượng bùn còn lại trong bể của các ngày trước chưa được đổ đi. Đồng thời COD đầu vào phân tích được cũng trên 800 mg/l. Từ kết quả thu được ta thấy hàm lượng cặn lơ lửng, sinh khối tăng dần theo thời gian là do lượng bùn được tạo ra ngày càng nhiều từ quá trình sinh hóa phân hủy chất bẩn và tạo sinh khối của vi sinh vật. Tuy nhiên hàm lượng cặn lơ lửng trong ½ thời gian đầu của quá trình xử lý tăng chậm là do thời gian đầu quá trình oxi hóa diễn ra mạnh và lượng chất bẩn được lấy làm thức ăn và vi sinh vật tăng. Vì đây là quá trình xử lý gián đoạn nên bùn sẽ được tạo ra nhiều ở cuối quá trình. Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 13 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học III.5.Kết quả phân tích SVI: Thời điểm(h) 0 4 8 VL(ml) 70 80 80 MLSS(mg/l) 1186 1214 1528 SVI(ml/g) 59 66 52 THEO DÕI CHỈ SỐ LẮNG 66 70 SVI(mg/l) 60 59 52 50 THEO D ÕI C HỈ S Ố LẮN G 40 30 20 10 0 0 • 4 8 Thời điểm (h) Nhận xét: Có nhận xét từ kết quả thí nghiệm của các công trình xử lý sinh học bằng aeroten thì chỉ số lắng của bùn tốt nhất là trong khoảng 80 – 150 mg/l. Kết quả thí nghiệm này SVI đều dưới 80 ng/l, nhưng điều đó không có nghĩa là bùn hoạt động không tốt mà có thể do lượng bùn tạo ra ít, quá trình kết bông không tốt làm cho bùn khó lắng. Ta loại bỏ trường hợp vi khuẩn dạng sợi phát triển gây hiện tựơng phồng bùn vì bể được cấp khí đầy đủ. Hơn nữa do hàm lượng MLSS tăng quá nhanh ở giai đoạn cuối của thời gian xử lý nhưng thể tích bùn lắng không thể tăng lên đươc nữa. III.6.Kết quả phân tích BOD5 và COD: Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 14 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm • Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Kết quả phân tích BOD5: Thời điểm (h) 0 8 • BOD5(mg/l) 350 72 Kết quả phân tích COD: Mẫu trắng Mẫu phân tích Thời điểm(h) Mẫu 1 Mẫu 2 Trung bình Mẫu 1 Mẫu 2 0 2 4 6 8 11.85 11.85 11.85 11.85 11.85 11.95 11.95 11.95 11.95 11.95 11.9 11.9 11.9 11.9 11.9 7 10 10.35 10.5 10.5 7 10.25 10.4 10.45 10.5 Trung bình 7 10.125 10.375 10.475 10.5 f COD(mg/l ) 2 1 1 1 1 890 161 138 129 127 THEO DÕI BOD VÀ COD 1000 900 890 COD (BOD)mg/l 800 700 600 COD 500 BOD 400 350 300 161 200 138 129 127 100 72 0 0 • 2 4 6 8 10 Thời điểm (h) Nhận xét: COD và BOD5 đều giảm rất tốt theo thời gian xử lý. Đối với bể aeroten thì nước thải đầu vào có COD 890 mg/l là hơi cao. Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 15 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Ta thấy COD giảm rất nhanh trong 2 giờ lưu nước đầu tiên. Điều này có thể giải thích là do vi sinh vật trong bể sau 12 tiếng không được cung cấp cơ chẩt nên khi gặp cơ chất và được cấp oxi đầy đủ nên quá trình oxi hóa phân hủy có chất diễn ra mạnh mẽ làm cho COD giảm rất nhanh. từ 890 mg/l xuống 161mg/l. Nhưng trong 6 giờ còn lại thì COD giảm rất chậm do hàm lượng co chất và chất dinh dưỡng còn rất ít nên khả năng tiếp xúc của vi sinh vật với cơ chất cũng giảm dần. Đến giai đoạn cuối thì COD không thể giảm được nữa vì phần còn lại là các chất khó phân hủy hay không thể phân hủy được. III.7.Hiệu quả xử lý COD hay BOD5: • Hiệu quả xử lí COD: YCOD = CODv − CODr x100 ,% CODv Ta có: + CODv = 890, mg/l + CODr = 127, mg/l YCOD = • 890 −127 x100 = 85.7,% 890 Hiệu quả xủa lý BOD5: YBOD5 = BODv − BODr x100 ,% BODv Ta có: + BOD5vào = 350 mg/l + BOD5ra =73, mg/l YBOD5 = • 350 − 72 x100 = 79.4 ,% 350 Nhận xét: Ta thấy hiệu quả xử lý COD cao hơn hiệu quả xử lý BOD5 1.07 lần chứng tỏ còn một lượng các chất hữu cơ trong bể mà vi sinh vật chưa phân hủy được do thời gian lưu chưa đủ lâu hoặc do cung cấp chưa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết khác. III.8.Tải trọng riêng của bể: Tải trọng riêng theo BOD5 của bể tính theo công thức: Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 16 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm ( BODv − BODr ) × Q x24, (kgBOD5/kgMLSS/ngày) V A × MLSS 0 h × t TRGĐ = (350 − 72) × 50 x24 = 0.7, (kgBOD5/kgMLSS/ngày) 50 ×1186 × 8 = • Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Nhận xét: Theo các nghiên cứu trước đây ta có cách đánh giá tải trọng của bể aeroten như sau: + TR < 0.3, Tải trọng thấp + TR = 0.3 – 0.5, Tải trọng trung bình. + TR > 0.5, Cao tải + TR > 1, Rất cao. Như vậy bể thí nghiệm đã hoạt động trong tình trạng cao tải. III.9.Hệ số oxi hóa: Hệ số oxi hóa được tính theo công thức: BODv − BODr MLSS 0 h × 8 Yoxihoa = = 350 − 72 = 0.029.10-3,(kgBOD/gamMLSS.h) 1186 ×8 III.10.Hệ số tạo sinh khối: Ysinhkhối = MLSS r − MLSS v , gam sinh khối/gam BOD 5,chuyển hóa BOD5,v − BOD5, r = • 1528 −1186 = 1.23,gam sinh khối/gam BOD 5,chuyển hóa 350 − 72 Nhận xét: Hệ số tạo sinh khối trong bể aeroten thường dao động trong khoảng 0.25 là hợp lý. Nhưng trong trường hợp này là 1.23, Do đó trong bể tồn tại 1 lượng bùn rất lớn cần xử lý. Tuy nhiên đây không phải là lượng sinh khối tạo ra của 8 giờ đồng hồ mà đây là lượng sinh khối còn lại của các ngày thí nghiệm trước chưa được xử lý. • Bảng theo dõi vận hành: TĐ (h) 0 2 Đo pH o ( C) 27.3 27 pH 7.96 8.56 Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Đo DO ( C) DO(mg/l) 29.3 6.155 29.1 6.1775 o Trang 17 COD (mg/l) 890 161 BOD5 (mg/l) 350 MLSS mg/l 1186 Lớp CNMT K26 – Quy VL (ml) 70 Báo cáo thí nghiệm 4 6 8 27.1 27.4 27.2 Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học 8.55 8.84 8.87 29.4 29.9 29 6.8475 6.045 5.39 138 129 127 72 1214 80 1528 80  Kết luận: Nước thải sau xử lý có COD = 127 mg/l, và BOD5 là 72 mg/l. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5945 – 1995- Nước thải công nghiệp. Thì nước sau xử lí chỉ đạt tiêu chuẩn loại 3 không được phép xả trực tiếp vào nguồn. Do đó trên thực tế phải qua một hồ xử lí cấp 3 Tuy nhiên, với bể cao tải thì nước sau xử lí đạt hiệu quả như trên là rất tốt. Bài 2: XỬ LÝ YẾM KHÍ NƯỚC THẢI BẰNG UASB THU BIOGAS UASB (upward-flow anaerobic sludge blanket – dòng chảy ngược qua lớp bùn yếm khí) BIOGAS (Khí sinh học) I. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý yếm khí nước thải thu biogas: I.1.Sơ lược về quá trình xử lý yếm khí nước thải thu biogas và khả năng ứng dụng: Xử lý yếm khí nước thải bằng UASB là một trong những phương pháp sinh học xử lý hiệu quả nước thải giàu chất hữu cơ đồng thời thu khí biogas. Quá trình này thích hợp với các loại nước thải có chất hữu cơ từ 3000 mg/l đến 10000 mg/l. Có thể đến 20000 mg/l Xử lý bằng UASB thích hợp cho xử lý nước thải một số ngành như: Nước thải ngành thủy sản, nước thải ngành sản xuất cồn, nước thải ngành giấy… I.2.Nguyên tắc của quá trình lên men yếm khí tạo biogas: Nguyên tắc của qúa trình này là sử dụng vi sinh vật yếm khí và tùy tiện để để phân hủy các hợp chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học thu khí biogas. I.3.Cơ chế của quá trình phân giải yếm khí: Cơ chế của quá trình phân giải yếm khí các chất hữu cơ gồm 3 giai đoạn Giai đoạn 1: Giai đoạn thủy phân. Dưới tác dụng của các enzim thủy phân (Hyđrolaza) của vi sinh vật, các hợp chất hữu cơ phức tạp như: gluxit, lipit và protein…được phân giải thành các chất hữu cơ đơn giản thành các chất hữu cơ đơn giản như: Đường, peptit, glyxerin, axit hữu cơ, axit amin… Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn Trang 18 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học Cơ chế của một số chất đơn giản: amylza Tinh bét glucoza zenlulaza Celluloza lipaza lipit protein maltoza, glucoza axit bÐo proteaza + R­îu ®a chøc peptinaza peptit axit amin Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axit hữu cơ. Các sản phẩm thủy phân sẽ được phân giải yếm khí tạo thành các axít hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như axít butyric, axit propionic, axit axetic, axit foocmic. Trong quá trình lên men axit hữu cơ, một số axit béo phân tử lượng lớn được chuyển hóa tạo axit axetic dưới dạng của các vi khuẩn axetogen. Ví dụ một số cơ chế đơn giản sau: C6H12O6 4H CH3COCOOH + 2 C6H12O6 2CH3CHOHCOOH 3CH3CH2CH2COOH 2C6H12O6 + CH3CH2OH + 2CH3CHOHCOOH + CH3COOH 2C6H12O6 2CH3CH2COOH + 2CH3COOH + CO2 + + 2CO2 + + Q 2CO2 ..... + Q 2H2O + Q Ngoài ra, sự lên men cũng tạo thành các chất trung tính như: Rượu, andehyt, axeton, các chất khí CO2, H2, NH3, H2S và một lượng nhỏ khí Indol, scatol… Trong giai đoạn này BOD và COD giảm không đáng kể do đây chỉ là giai đoạn phân cắt các chất phức tạp thành các chất đơn giản hơn và chỉ có rất nhỏ một phần chuyển thành CO 2 và NH3 , đặc biệt độ pH của môi trường có thể giảm. Giai đoạn 3: Giai đoạn tạo khí mêtan. Đây là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình Dưới tác dụng của các vi khuẩn mêtan hóa, các axit hữu cơ, các chất trung tính…bị phân giải tạo thành khí mêtan Sự hình thành khí mêtan có thể theo hai cơ chế sau: - Do decacboxyl hóa các axit hữu cơ: 4HCOOH VK mª tan hãa CH3COOH Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn CH4 + VK mª tan hãa Trang 19 3CO2 CH4 +2H2O + CO2 Lớp CNMT K26 – Quy Báo cáo thí nghiệm Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học 4CH3CH2COOH + VK mª tan hãa 4CH3OH 4(CH3)3N 2H2O VK mª tan hãa 7CH4 VK mª tan hãa 3CH4 + CO2 + 9CH4 + 3CO2 + + 5CO2 2H2O 6H2O + NH3 - Do khử CO2 trong đó chất nhường điện tử là H2 hoặc các chất mang H+ trung gian: 4H2 + 8CO2 VK mª tan hãa VK mª tan hãa 4CH3CHOHCN3 + CO2 2CH3CH2CH2OH+ CO2 CH3CH2OH CH4 VK mª tan hãa + CO2 VK mª tan hãa CH4 + + CO2 4CH3COOH + CH4 2H2O + NH3 + 2CH3CH2COOH CH4 + 2CH3COOH 4NADH2 4NAD CO2 VK mª tan hãa CH4 + 2H2O I.4.Tác nhân sinh học của quá trình: • Tác nhân giai đoạn của giai đoạn 1: + Bacillus, + Pseudomonas, + Ptoteus, + Micrococus, + Clostridium. • Tác nhân sinh học của giai đoạn 2: + Streptococus, + Aerogennes, + Bacterium, + Clustridium. • Tác nhân sinh học của giai đoạn 3: + Methanosarcina. - Nhóm ưa ấm: + Methanococus, - Nhóm ưa nóng: + Methanobacterium, Sinh viên: Nguyễn Đình Mãi Nhơn + Methanobacillus, Trang 20 Lớp CNMT K26 – Quy
- Xem thêm -