Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh LỜI CẢM ƠN Trên thực tế, thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Được phân công Viện Kỹ thuật Hóa học- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thực đề tài luận văn Thạc sĩ“Nghiên cứu kết hợp phương pháp Fenton quang hóa phương pháp sinh học MBBR xử lý nước rỉ rác Nam Sơn - Hà Nội” trải nghiệm thú vị Tuy nhiên, hạn chế mặt kinh nghiệm mặt kiến thức nên gặp nhiều khó khăn trình thực luận văn Trong trình thực hoàn thiện luận văn.Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS La Thế Vinh - Bộ môn Công nghệ chất vô - Viện Kỹ thuật Hóa học - TrườngĐại học Bách Khoa Hà Nội, tận tình bảo, giúp đỡ, hướng dẫn trìnhthực luận văn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới anh Vũ Tiền Tiến Ban Lãnh đạo, cán bộ, công nhân viên công ty Cổ phần Khoáng sản Minh Đức tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình lấy mẫu công ty Cảm ơn anh ThS Vũ Duy Nhàn anh, chị Viện hóa học vật liệu - Viện Khoa học Công nghệ Quân giúp trình tiến hành thí nghiệm Xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè gia đình ủng hộ, giúp đỡ suốt trình thực luận văn Cuối cùng, lần xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo, đơn vị cá nhân giúp đỡ trình tiến hành hoàn luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ! HVTH: Nguyễn Đức Anh i Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT A - Mật độ quang AOPs - Các trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes) BCL - Bãi chôn lấp BOD5 - Nhu cầu oxy sinh hoá ngày (Biochemical Oxygen Demand days) COD - Nhu cầu oxy hoá học (Chemical Oxygen Demand) DD - Dung dịch DO - Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen) MBBR - Moving Bed Biofilm Reactor NRR - Nước rỉ rác OH* - Gốc tự hydroxyl SS - Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid) TDS - Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids) T-N - Tổng nitơ (Total Nitrogen) TOC - Tổng Cacbon hữu (Total Organic Carbon) T-P - Tổng Phốtpho (Total Phosphorus) TSS - Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid) VSV - Vi sinh vật HVTH: Nguyễn Đức Anh ii Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các số liệu thành phần tính chất nước rác bãi chôn lấp lâu năm Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia Châu Á Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia khác giới Bảng1.4.Thành phần nước rỉ rác BCL Phước Hiệp-Thành phố Hồ Chí Minh Bảng 1.5.Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát- Thành phố Hồ Chí Minh Bảng 1.6 Thông số nước rỉ rác lưu chứa hồ chứa ô chôn lấp số 9của bãi rác Nam Sơn – Hà Nội Bảng 1.7 Thông số nước rỉ rác tươi lưu chứa ô chôn lấp số 9của bãi rác Nam Sơn Bảng 1.8 Nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn theo thời gian Bảng 2.1 Các phản ứng xảy trình Fenton Bảng 2.2 Thông số loại giá thể Anox Kaldnes Bảng 2.3 Khả xử lý chất hữu dinh dưỡng Bảng 3.1 Các thông số quan trắc phương pháp xác định 10 17 26 31 Bảng 3.2 Thành phần nước rỉ rác hồ chứa ô chôn lấp số thuộc hố chôn lấp số bãi chôn lấp Nam Sơn (phân tích ngày 08/08/2015) Bảng 3.3 Thông số loại giá thể sử dụng mô hình Bảng 3.4 Các thông số vận hành giai đoạn thích nghi Bảng 3.5 Các thông số vận hành giai đoạn ổn định Bảng4.1 Giá trị COD NRR sau xử lý trình Fenton truyền thống nồng độ H2O2 thời gian khác Bảng 4.2 Các thông số nước rỉ rác sau xử lý Fenton truyền thống 35 Bảng 4.3 Giá trị COD NRR trước sau xử lý trình Fenton truyền thống tỷ lệ H2O2/Fe2+ Bảng 4.4 Giá trị COD NRR trước sau xử lý trình Fenton truyền thống giá trị pH khác Bảng 4.5 Các thông số nước rỉ rác trước sau xử lý trình Fenton truyền thống Bảng 4.6 Giá trị COD NRR trước sau xử lý trình Fenton quang hóa nồng độ H2O2 thời gian khác Bảng 4.7.Các thông số NRR sau xử lý trình Fenton 45 35 39 41 42 43 46 47 49 49 quang hóa HVTH: Nguyễn Đức Anh iii Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh Bảng 4.8 Giá trị COD NRR trước sau xử lý trình Fenton quang hóa tỉ lệ H2O2/Fe2+ 51 Bảng 4.9 Giá trị COD NRR trước sau xử lý trình Fenton quang hóa giá trị pH Bảng 4.10 Các thông số nước rỉ rác Nam Sơn trước sau xử lý 51 52 trình Fenton quang hóa Bảng 4.11 Kết phân tích giai đoạn thích nghi giá thể K3 53 Bảng 4.12 Kết phân tích giai đoạn ổn định giá thể K3 55 58 HVTH: Nguyễn Đức Anh iv Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Mô tả trình xử lý bể MBBR 25 Hình 2.2 Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M Natrix-O Hình 2.3 Sự phát triển lớp màng biofilm Hình 2.4 Cơ chế trao đổi chất màng vi sinh vật 26 28 28 Hình 2.5 Quy trình xử lý COD chất dinh dưỡng Hình 3.1 Sơ đồ mô hình Jartest 32 35 Hình 3.2 Sơ đồ quy trình tiến hành thí nghiệm Fenton 37 Hình 3.3 Giá thể K3 – Anox Kaldnes 40 Hình 3.4 Sơ đồ quy trình tiến hành thí nghiệm MBBR Hình 3.5 Men vi sinh Biosystem B560HV sử dụng nuôi cấy vi sinh Hình 4.1 Hình ảnh nước rỉ rác trước sau xử lý trình 40 41 Fenton truyền thống nồng độ H2O2 khác Hình 4.2 Biểu đồ thể hiệu xử lý COD nước rỉ rác theo thời gian tiếp xúc nồng độ H2O2 khác Hình 4.3 Nước rỉ rác sau xử lý theo tỉ lệ H2O2/Fe2+ khác Hình 4.4 Biểu đồ thể hiệu xử lý COD nước rỉ rác theo tỉ lệ 43 H2O2/Fe2+ Hình 4.5 Nước rỉ rác sau xử lý theo giá trị pH Hình 4.6 Biểu đồ thể ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý COD Hình 4.7 Ảnh hưởng nồng độ H2O2 thời gian đến hiệu xử lý trình Fenton quang hóa Hình 4.8 Ảnh hưởng tỉ lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu xử lý trình quang Fenton Hình 4.9 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý trình Fenton 47 48 48 quang hóa Hình 4.10 Hiệu xử lý COD, BOD5 màu NRR trình Fenton truyền thống trình Fenton quang hóa Hình 4.11 Bọt trắng bề mặt bể phản ứng giai đoạn thích nghi Hình 4.12 Diễn biến pH DO giai đoạn thích nghi Hình 4.13 Diễn biến MLSS COD giai đoạn thích nghi Hình 4.14 Màng vi sinh hình thành giá thể K3 ngày thứ 20 Hình 4.15 Diễn biến tổng N giai đoạn thích nghi 52 Hình 4.16 Diễn biến pH DO giai đoạn ổn định 59 HVTH: Nguyễn Đức Anh 44 46 50 51 54 55 56 57 57 58 v Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh Hình 4.17 Diễn biến MLSS giai đoạn ổn định Hình 4.18 Diễn biến COD giai đoạn ổn định 59 60 Hình 4.19 Diễn biến tổng Nitơ giai đoạn ổn định Hình 4.20 Màng vi sinh hình thành giá thể K3 ngày thứ 8, 15 20 giai đoạn ổn định 60 HVTH: Nguyễn Đức Anh vi 61 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh MỞ ĐẦU Nước ta giai đoạn công nghiệp hóa, đại hóa.Việc phát triển khu công nghiệp kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức sựphát triển phải song hành với giữ gìn bảo vệ môi trường.Ngày nay, chất lượng sống cải thiện vấn đề môi trường rấtđượcquan tâm, đặc biệt vấn đề rác thải nước thải Rác thải sinh từ hoạt động người ngày tăng khối lượng Hầu hết rác thải nước ta nói chung Thành phố Hà Nội nói riêng chưa phân loại nguồn, gây nhiều khó khăn quản lý xử lý, đồng thời sinh loại nước thải đặc biệt gây ô nhiễm nước rỉ rác Những câu chuyện rác hệ lụy môi trường từ rác “nóng lên” năm gần Theo thống kê Sở Tài nguyên - Môi trường thành phố Hà Nội năm 2015thì tổng khối lượng chất thải rắn sinh hoạt địa bàn thành phố Hà Nộiđãlên tới 6500 tấn/ngày Hiện lượng rác thải địa bàn Thành phố phần lớn thu gom bãi rác Nam Sơn Vàphương phápđang xử lý tạihầu hết chôn lấp Tuy nhiên phương pháp chôn lấp có nhược điểm lớn sinh nước rỉ rác, lượng nước không xử lý mức ảnh hưởng xấu tới môi trường đất sau ngấmvào mạch nước ngầm ảnh hưởng tới môi trường nước.Chính thế, việc xử lý nước rỉ rác từ bãi chôn lấp Nam Sơn trở nên rấtcấp thiết Với đặc trưng nước rỉrác thường có chứa lượng lớn hợp chất hữu khó khả phân huỷ sinh học, để việc xử lý nước rỉrác đạt kết mong muốn dựa vào trình phân hủy sinh học mà cần phải trải qua trình tiền xử lý phương pháp hóa học trước vào hệ thống xử lý sinh học Trong số phương pháp hóa học, phương pháp oxy hóa bậc cao (AOPs) chứng tỏ hiệu ưu điểm nó có khả oxi hóa hoàn toàn hợp chất hữu khó phân hủy sinh học với chi phí chấp nhận được, lại dễ dàng thực kết hợp với phương pháp sinh học hiệu việcxử lý nước rỉ rác Dựa sở đó, đề tài “Nghiên cứu kết hợp phƣơng pháp Fenton quang hóa phƣơng pháp sinh học MBBR xử lý nƣớc rỉ rác Nam Sơn - Hà Nội”được thực với mong muốn đưa phương pháp xử lý đạt hiệu cao, dễ dàng thực nhiệt độ thường, thời gian xử lý nhanh, hoá chất dễ tìm chi phí vận hành không lớn HVTH: Nguyễn Đức Anh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh Mục tiêu nghiên cứu luận văn - Xử lý thành phần chất hữu có nước rỉ rác - Xử lý độ màu nước rỉ rác - Kết hợp phương pháp xử lý hóa học xử lý sinh học để tăng hiệu xử lý nước rỉ rác Các nội dung nghiên cứu luận văn - Tổng quan nước rỉ rác: Sự hình thành nước rỉ rác thu thập số liệu thành phần nước rỉ rác giới Việt Nam - Thu thập tư liệu từ nguồn khác trạng nghiên cứu ứng dụng trình Fenton, chế trình Fenton xử lý nước rỉ rác yếu tố ảnh hưởng đến trình Fenton - Thu thập tư liệu từ nguồn khác trình xử lý sinh học hệ thống MBBR - Phân tích thành phần nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn (trong trọng tâm COD, BOD5) - Xác định điều kiện tối ưu xử lý nước rỉ rác theo phương pháp Fenton truyền thống Fenton quang hóa Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý chất hữu dinh dưỡng sau xử lý Fenton quang hóa mô hình giá thể K3(ϕ25x10, mm) Đối tượngvà phạm vi nghiên cứu luận văn Nước rỉ rác Bãi chôn lấp Nam Sơn, lấy ô chôn lấp số9, thuộc hố chôn lấp số Phương pháp nghiên cứu luận văn - Phương pháp phân tích tổng hợp:Thu thập tài liệu thành phần nước rỉ rác, chế trình Fenton, chế trình sinh học số ứng dụng hai phương pháp Việt Nam - Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến giảng viên hướng dẫn, chuyên gia ngành hóa, môi trường viện Kỹ thuật Hóa học - Đại học Bách Khoa Hà Nội - Phương pháp thực nghiệm: HVTH: Nguyễn Đức Anh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh + Phân tích thông số đầu vào đầu nước rỉ rác + Dùng phương pháp Fenton quang hóađể xử lý hợp chất hữu khó phân hủy nước rỉ rác + Khảo sát mô hình MBBR để xử lý nước rỉ rác sau trình Fenton quang hóa - Phương pháp xử lý số liệu:Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để phân tích tối ưu hoá trình thí nghiệm Đồng thời xử lý số liệu kết thí nghiệm phần mềm Excel - Phương pháp phân tích đánh giá:Toàn kỹ thuật lấy mẫu phân tích tiêu môi trường tiến hành theo quy định tiêu chuẩn Việt Nam tiêu chuẩn quốc tế HVTH: Nguyễn Đức Anh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1Tổng quan nƣớc rỉ rác 1.1.1Sự hình thành nƣớc rỉ rác Nước rỉ rác nước loại nước thải sinh khu chôn lấp rác thải, hình thành rò rỉ nước mưa thấm vào lòng bãi rác độ ẩm sẵn có rác thải chôn lấp NRR phát sinh từ bãi chôn lấp chứa lượng lớn chất độc hại, khó bị phân hủy sinh học, có mùi hôi thối màu nâu đậm Nếu không xử lý tốt, NRR thấm vào nước ngầm, trộn lẫn với nguồn nước mặt, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng[1,16] Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất bãi rác, khí hậu lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh Tốc độ phát sinh nước rỉrác dao động lớn theo giai đoạn hoạt động khác bãi rác Trong suốt năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào hấp thụ tích trữ khe hở lỗ rỗng chất thải chôn lấp Lưu lượng nước rỉ rác tăng dần lên suốt thời gian hoạt động giảm dần sau đóng cửabãi chôn lấp lớp phủ cuối lớp thực vật trồng lên mặt giữ nước làm giảm nước thấm vào 1.1.2 Thành phần tính chất nƣớc rỉ rác Thành phần nước rỉ rác thay đổi nhiều, phụ thuộc vào tuổi bãi chôn lấp, loại rác thải, khí hậu.Mặt khác độ dày, độ nén lớp nguyên liệu phủ tác động lên thành phần nước rác.Nước rỉ rác gồm có hai thành phần hợp chất hữu hợp chất vô Các chất hữu cơ: Axit humic, axit fulvic, hợp chất tanin, loại hợp chất hữu có nguồn gốc nhân tạo Các chất vô cơ: hợp chất phospho, nitơ, lưu huỳnh… Thành phần tính chất nước rỉ rác phụ thuộc vào phản ứng lý, hóa, sinh xảy bãi chôn lấp Các trình sinh hóa xảy bãi chôn lấp chủ yếu hoạt động vi sinh vật, chúng sử dụng hợp chất hữu từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống chúng Các vi sinh vậttham gia vào trình phân giải bãi chôn lấp chia thành nhóm chủ yếu sau[8]: - Các vi sinh vật ưa ẩm: Phát triển mạnh nhiệt độ – 200C HVTH: Nguyễn Đức Anh Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh Hiệu suất (%) 100 91.3 90 84.5 80 71.8 70 60 Fenton quang hóa 53.2 Fenton truyền thống 52.3 50 40 30 27.4 20 10 BOD5 COD Màu Hình 4.10 Hiệu xử lý COD, BOD5 màu NRR trình Fenton truyền thống trình Fenton quang hóa Kết thực nghiệm thu cho thấy với nồng độ H2O2, giá trị pH, tỉ lệ H2O2/Fe2+ trình tự tiến hành kết nghiên cứu trình có chênh lệch đáng kể Nhìn chung, hiệu xử lý COD số thông số khác trình Fenton quang hóa cao trình Fenton truyền thống Điều cho thấy hiệu sử dụng tác nhân Fenton trình quang Fenton cao so với trình truyền thống Nguyên nhân giải thích tác dụng ánh sáng mặt trời (tia UV), ion sắt chuyển hóa từ Fe3+ sang Fe2+ sau ngược lại, Fe2+ sang Fe3+ trình Fenton thông thường tạo thành chu kỳ không dừng (phản ứng 1.17, 1.3), khác với trình Fenton thông thường trình xảy chậm dần lại Fe2+ chuyển chiều thành Fe3+ không Fe2+ dung dịch, tổ hợp hai phương trình (1.3) (1.17) hai gốcOH* tạo thành từ phân tử H2O2, lợi ưu việt trình quang Fenton so với trình Fenton thông thường [11] Tuy rằng, hiệu xử lý NRR trình quang Fenton cao thời gian phản ứng lại lâu so với trình Fenton truyền thống Điều giải thích trình Fenton quang hóa xảy phản ứng chuyển hóa Fe3+ Fe2+theo phản ứng 1.17 sau Fe2+ lại tham gia vào phản ứng Fenton thông thường theo phản ứng 1.3 khác với trình Fenton truyền thống (phản ứng tái tạo Fe2+ theo phản ứng 1.4 có số tốc độ phản ứng nhỏ nên gần HVTH: Nguyễn Đức Anh 54 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh không xảy phản ứng tái tạo Fe2+ phản ứng Fenton dừng lại dung dịch không Fe2+) Do mà trình quang Fenton cần phải có thêm thời gian phản ứng chuyển hóa Fe3+ thành Fe2+theo phản ứng 1.17 xảy Qua lần khẳng định trình Fenton quang hóa ưu việt nhiều so với trình Fenton truyền thống 4.3 Quá trình sinh học MBBR 4.3.1 Kết vận hành thí nghiệmở giai đoạn thích nghi Thí nghiệm tập trung chủ yếu vào kết trình phát triển màng vi sinh giá thể K3 tương ứng với việc kiểm tra hiệu xử lý COD đạt 20 ngày màng vi sinh bám dính ổn định giá thể Trong ngày đầu giai đoạn thích nghi, không tiến hành phân tích Tương ứng với trình vi sinh vật thích nghi với điều kiện nước thải mới, bọt trắng thường xuyên bề mặt bể phản ứng nhiều vào khoảng thời gian sau châm men vi sinh vào bể (hình 4.11) Hình 4.11 Bọt trắng bề mặt bể phản ứng giai đoạn thích nghi - Từ ngày thứ bắt đầu phân tích đạt kết phân tích theo bảng 4.11 Các đồ thị hình 4.12 hình4.13 thể diễn biến thông số pH, DO, MLSS, COD, tổng Nitơ giai đoạn thích nghi Bảng 4.11 Kết phân tích giai đoạn thích nghi giá thể K3 COD(mg/l) DO (mg/l) pH Ngày Vào Ra 335 HVTH: Nguyễn Đức Anh Vào MLSS (mg/l) Vào Ra 7,19 Tổng nitơ (mg/l) 2,26 - Ra 157 55 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 11 GVHD: PGS.TS La Thế Vinh 268 368 6,57 184 7,45 2,29 35 7,32 2,15 78 146 175 130 15 128 7,13 2,30 110 110 17 102 7,15 2,32 220 72 20 77 6.96 2,40 268 38 7.45 6.96 7.15 7.32 7.19 7.13 pH 0 10 15 20 25 Ngày 2.32 2.29 2.5 2.26 1.5 2.15 2.3 2.4 DO 0.5 0 10 15 20 25 Ngày Hình 4.12.Diễn biến pH vàDOtrong giai đoạn thích nghi - pH dòng dao động thời gian 10 ngày đầu trình thích nghi, sau đó, pH ổn định trở lại, thường cao dòng vào khoảng 0,3 – 0,5 đơn vị, nên tổng hợp lại, giai đoạn pH dòng vào khoảng 7,17 ± 0,15 - DO bể MBBR ổn định tương đối 2,31 ± 0,10 mg/l 3,3 ± 0,07 mg/l đảm bảo oxy hòa tan bể mức đủ để cung cấp cho trình hình thành màng vi sinh giá thể Tương ứng với ổn định giá trị pH, màng vi sinh bắt đầu hình thành giá thể (hình 4.12) Ở ngày thứ 8, MLSS đo giá thể đạt giá trị bể MBBR 35 mg/l, ngày thứ 20 giá trị 268 mg/l HVTH: Nguyễn Đức Anh 56 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh 300 268 250 220 200 150 78 100 110 MLSS 35 50 Ngày 10 15 20 25 400 335 300 268 200 184 128 100 COD 102 77 0 10 15 20 25 Ngày Hình 4.13.Diễn biến MLSS COD giai đoạn thích nghi Ngày thứ 08 Ngày thứ 20 Hình 4.14 Màng vi sinh hình thành giá thể K3 ngày thứ 20 Cùng với phát triển màng vi sinh giá thể, hiệu xử lý COD hệ thay đổi r (hình 4.14) COD đầu vào nước thải trung bình 736 mg/l cuối thí nghiệm thích nghi đạt hiệu xử lý COD đến 77 % với giá trị dần cuối tiến tới ổn định Về hình thái bên ngoài, từ ngày thứ trở đi, bọt trắng không xuất nhiều bề mặt bể toàn hạt giá thể di chuyển bể thay lên hầu hết bề mặt bể HVTH: Nguyễn Đức Anh 57 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh ban đầu Như vậy, màng vi sinh mô hình MBBR phát triển ổn định tiến hành thí nghiệm với tải trọnglớn 200 157 146 150 130 110 100 72 Tổng N 38 50 0 10 15 20 Ngày 25 Hình 4.15.Diễn biến tổng N giai đoạn thích nghi Hệ thống làm việc giánđoạn, trình sục khí 5h liên tục, hiệu xử lý Nitơở giai đoạn ngày thứ 20 78,3% Và với Nitơ tổng lấyởđầu 38 mg/l, đạt tiêu chuẩn xả thải loại B 4.3.2 Kết vận hành thí nghiệmở giai đoạn ổnđịnh Thí nghiệm tập trung chủ yếu vào kết trình phát triển vàổnđịnh củamàng vi sinh giá thể K3 tương ứng với việc kiểm tra hiệu xử lý COD đạt 20 ngày sau giai đoạnổnđịnh Bảng 4.12 Kết phân tích giai đoạn ổnđịnh giá thể K3 COD(mg/l) DO (mg/l) pH Ngày Vào Ra Vào MLSS (mg/l) Tổng nitơ (mg/l) Vào Ra Ra 442 7,35 2,15 148 310 354 7,42 2,22 223 260 7,37 2,25 350 11 736 197 6.96 349 150 15 104 7,04 2,26 426 73 17 35 7,12 2,30 434 36 20 24 7,12 2,38 446 27 HVTH: Nguyễn Đức Anh 58 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh 7.37 7.35 7.42 7.12 7.12 7.04 pH 0 10 15 20 25 Ngày 2.5 2.3 2.25 2.15 2.5 2.26 2.22 1.5 DO 0.5 Ngày 10 15 20 25 Hình 4.16.Diễn biến pH vàDOtrong giai đoạn ổnđịnh - pHtrong giai đoạnổn định có thay đổi song không nhiều, trì giải pH trung hòa, thuận lợi cho trình sinh trưởng phát triển VSV - DO bể MBBR trì tương đốiổn định, đảm bảo lượngoxy hòa tan cần thiếttrong bể mức đủ để cung cấp cho trình hình thành màng vi sinh giá thể 500 426 400 434 446 350 300 223 200 MLSS 148 100 0 10 15 20 25 Ngày Hình 4.17.Diễn biến MLSS giai đoạn ổnđịnh HVTH: Nguyễn Đức Anh 59 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh - Lượng bùn hoạt tínhtăng theo thời gian Trong ngày thứ 4, MLSS 148 mg/l Điều chứng tỏ màng vi sinh bám dính có tính chịu tải tốt, bị sốc tải lượng COD tăng lên Song song đó, với lượng vi sinh bám dính giá thể sau trình thích nghi chuyển động giá thể bể cải tiến rõ rệt, không tượng giá thể bị lên bề mặt bể, thay vào đó, tốc độ di chuyển giá thể bể chậm dần 500 442 400 354 300 197 200 COD 104 100 35 24 0 10 15 20 25 Ngày Hình 4.18.Diễn biến COD giai đoạn ổnđịnh 350 300 250 200 150 100 50 310 260 Tổng N 150 73 36 10 15 20 27 Ngày 25 Hình 4.19.Diễn biến tổng Nitơtrong giai đoạn ổnđịnh - Trong giai đoạnổnđịnh, trình sục khí hệ thống sinh học MBBR để trì DO=2,5-3,0 mg/l liên tục Quá trình lấy mẫu thực hiệnở cuối thứ Nhìn vào đồ thị hình 4.18 hình 4.19 ta thấy thời gian xử lý dài hiệu xử lý COD nitơ cao.Và thay đổi lớn 15 ngày đầu giai đoạnổnđịnh Đến ngày thứ 20 giai đoạnổn định, có biến đổi màu sắc màng sinh học bám giá thể K3, lúc khả xử lýchấtô nhiễmcủa màng dần HVTH: Nguyễn Đức Anh 60 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Ngày thứ GVHD: PGS.TS La Thế Vinh Ngày thứ 15 Ngày thứ 20 Hình 4.20 Màng vi sinh hình thành giá thể K3 ngày thứ 8, 15 20 giai đoạnổnđịnh Trên hình4 thể rõ màu sắc màng sinh học giá thể K3 ngày thứ 8,15 20 giai đoạnổnđịnh.Tại giai đoạnổn định bọt trắng khí cũngít xuất HVTH: Nguyễn Đức Anh 61 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận - Luận văn đánh giá khả hiệu xử lý COD nước rỉ rác trình Fenton truyền thống Fenton quang hóa - Điều kiện tối ưu để xử lý NRR Nam Sơn trình Fenton truyền thống là: Nồng độ H2O2 600 mg/l, tỉ lệ H2O2/Fe2+ = 2/1, pH = thời gian phản ứng 30 phút Ứng với điều kiện này, hiệu xử lý COD 52,3%; BOD5 26%, màu 84,5% tỉ lệ BOD5/COD tăng từ 0,36 lên 0,55 - Điều kiện tối ưu để xử lý NRR Nam Sơn trình Fenton quang hóa là: Nồng độ H2O2 600 mg/l, tỉ lệ H2O2/Fe2+ = 2/1, pH = thời gian phản ứng 40 phút Ứng với điều kiện này, hiệu xử lý COD 71,8%; BOD5 53,2%, màu 91,3% tỉ lệ BOD5/COD tăng từ 0,36 lên 0,6 - Sử dụng kết sau phần xử lý nước rỉ rác Fenton quang hóa vào hệ thốngxử lý sinh học MBBRở giai đoạn thích nghi giai đoạnổn định Kết nước sau xử lýđạt tiêu chuẩn xả thải cho phép QCVN 25:2009/BTNMT 5.2 Kiến nghị Vấn đề xử lý NRR tồn nhiều vấn đề cần giải quyếtđể giảm chi phí mà hiệu xử lý chấp nhận được.Và đề tài tập trung đánh giá hiệu xử lý chất hữu khó phân hủy nước rỉ rác phương pháp Fenton truyền thống Fenton quang hóa kết hợp với phương pháp sinh học MBBR.Chính thế, đề tài cần tiếp tục nghiên cứu thêm phương pháp cải tiến khác để nâng cao hiệu xử lý nhưđánh giá hiệu kinh tế phương pháp xử lý HVTH: Nguyễn Đức Anh 62 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ Phốtpho, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội [2] Phạm Lê Hoàng Duy (2012), Nghi n cứu ứng d ng công ngh xử lý nước thải sinh hoạt ng phương pháp giá thể sinh học di động (M văn Thạc sĩ Công nghệ môi trường, Đại học Bách khoa TPHCM , Luận [3] Đào Sỹ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan (2009), “Xử lý màu nước thải giấy phản ứng Fenton”,Tạp chí phát triển KH&CN, tập 12 (số 5), trang 39-42 [4] Phạm Khắc Liệu (2009), “Xử lý nước rỉ rác tác nhân UVFenton”, Tạp chí Khoa học Đại học Huế, (số 53),trang169-173 [5] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Giáo trình Công ngh xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt nước thải công nghi p b ng phương pháp sinh học, NXB xây dựng, Hà Nội [7] Đặng Trấn Phòng, Trần Hiếu Nhuệ (2005), Xử lý nước cấp nước thải d t nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [8] Nguyễn Văn Phước (2008), Giáo trình quản lý xử lý chất thải rắn, NXB xây dựng, Hà Nội [9] Võ Hồng Thi (2011), Một số ứng d ng trình oxy hóa nâng cao (AOPs) b ng phương pháp Fenton xử lý nước thải Vi t Nam, Kỷ yếu hội nghị Khoa học Môi trường Công ngh sinh học năm 2011 [10] Trần Mạnh Trí (2001), Áp d ng trình oxy hóa nâng cao để xử lý chất hữu khó phân hủy sinh học chất hữu độc hại nước thải công nghi p,Hội nghị Xúc tác – Hấp th toàn quốc lần thứ 2, Hà Nội, Tháng – 2001 [11] Trần Mạnh Trí (2005), Quá trình oxy hóa nâng cao áp d ng vào xử lý nước nước thải,Hội nghị xúc tác – Hấp ph toàn quốc lần thứ 3, Huế, tháng – 2005 [12] Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2006), Các trình oxy hóa HVTH: Nguyễn Đức Anh 63 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh nâng cao xử lý nước nước thải Cơ sở khoa học ứng d ng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh [13] Brillas and Casado (2002), Aniline degradation by Electro – Fenton and peroxi coagulation processes using a flow reactor for waste water treatment, Chemosphere, 47-241-246 [14] Calace N., Liberatori A., Petronio B.M (2001), Characteristics of different molecular weight fractions of organic matter in landfill leachate and their role in soil sorption of heavy metals, Environ, Pollut., Vol 113, No 3, 331339 [15] Comninellis, C.H., Nerini A (1995), Anodic oxidation of phenol in the presence of NaCl for wastewater treatment, J Appl Electrochem 25, 23 [16] Deng Y., James D Englehard (2006), Treatment of landfill leachate by the Fenton process, Wates Res., Vol 40, 3683-3694 [17] Fenton H.J.H (1894), Oxidation of tartaric acid in the presence of iron , J.Chem, Soc 65, 899 [18] R Fernandez., J.A Brown., B.G Jones (2011), Biofilm reactors, Water Environment Federations Manual of Practice No 35, 12-28 [19] Gallard H, De Laat, Legube B (1998), Effect of pH on the oxidation rate or organic compounds by Fe2+/H2O2 mechanisms and simulation New J Chem 22.23-268 [20] Gulkaya I., Surucu G.A., Dilek F.B (2006), Importance of H2O2/Fe2+ ration in Fenton treatment of a carpet dyeing wastewater, J Hazard Mater B 136, 763-769 [21] Haber F., Weiss J.,(1934), The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts , Proc.R Soc 147, 322-351 [22] Huang et al.: Huang, C.P and Chu C (1991), Electrochemical Oxidation of phenolic compounds from Dilute Aqueuos Solution, Chemical Oxidation: Technology for the Nineties V.1 Ed by W.W.Eckenfelder at al Technomic Publishing Co., Inc Lancaster, Pénnsylvania 239-253 [23] Huaili Z., Yunxia P., Xinyi X (2007), Oxidation of acidic dye Eosin Y by the solar photo-Fenton process, J Hazard Meter 141, 457-464 HVTH: Nguyễn Đức Anh 64 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh [24] M Kermani., B Bina., H Movahedian., M M Amin and M Nikaein (2008), Application of moving bed biofilm process for biological organics and nutrients removal from municipal Environmental Sciences 4, 675-682 wastewater, American Journal of [25] Kim S.M., Geissen S.U., Vogelpohl A (1997), Landfill leachate treatment by a photoassisted Fenton reaction, Water Sci Technol., Vol 35, 239248 [26] Lopez A., Pagano M., Volpe A., Di Pinto AC (2004), Fenton’s pretreatment of mature landfill leachate, Chemosphere 54, 1005-1010 [27] Lu, M-C (2000) Oxidation of chlorophenol with hydrogen peroxide in the presence of goethite, Chemosphere 40.125-130 [28] I Sanchez, L Pramparo (2006), Kinetics approach of phenol oxidation promoted by chelated iron, 17th International Congress of chemical and process engineering, Prague, Poster P7.27-31 [29] Santos A., Yustos P Rodriguez S., Simon E., Garcia-Ochoa F (2007), A atement of phenolic mixtures y catalytic wet oxidation enhanced y Fenton’s pre-treatment: Effect of H2O2 dosage and temperature, J Hazard Meter 146, 595-601 [30] Sun J.H., Sun S.P., Fan M.H., Gou H.Q., Qiau L.P., Sun R.X (2007), A kinetic study on the degradation of p-nitroaniline by Fenton oxidation process, J Hazard Mater 148, 172-177 HVTH: Nguyễn Đức Anh 65 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh PHỤ LỤC Phụ lục Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia nƣớc thải bãi chôn lấp chất thải rắn(QCVN25:2009/BTNMT) 1.Phạm vi điều chỉnh Quy chuẩn quy định nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn xả vào nguồn tiếp nhận Đối tƣợng áp dụng Quy chuẩn áp dụng tổ chức, cá nhân nhân liên quan đến hoạt động chôn lấp chất thải rắn Nồng độ cho phép Nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn xả vào nguồn tiếp nhận quy định Bảng đây: Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm nƣớc thải bãi chôn lấp chất thải rắn Thông số STT Nồng độ tối đa cho phép (mg/l) A B1 B2 BOD5 (20 oC) 30 100 50 COD 50 400 300 Tổng nitơ 15 60 60 Amoni, tính theo N 25 25 Trong đó: - Cột A quy định nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; - Cột B1 quy định nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn hoạt động trước ngày 01 tháng 01 năm 2010 xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; - Cột B2 quy định nồng độ tối đa cho phép thông số ô nhiễm HVTH: Nguyễn Đức Anh 66 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh nước thải bãi chôn lấp CTR xây dựng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2010 xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt Ngoài 04 thông số quy định Bảng 1, tùy theo yêu cầu mục đích kiểm soát ô nhiễm, giá trị thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quy định QCVN 24: 2009/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp Phụ lục 2.Một số hìnhảnh nƣớc thải thiết bị sử dụng để nghiên cứu 1.Nƣớc thải trƣớc sau xử lý Mô hình thiết bị Jartet HVTH: Nguyễn Đức Anh 67 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật GVHD: PGS.TS La Thế Vinh Máyđo pH Máy so màu UV-VIS HVTH: Nguyễn Đức Anh 68 ... tiêu nghiên cứu luận văn - Xử lý thành phần chất hữu có nước rỉ rác - Xử lý độ màu nước rỉ rác - Kết hợp phương pháp xử lý hóa học xử lý sinh học để tăng hiệu xử lý nước rỉ rác Các nội dung nghiên. .. phương pháp Fenton quang hóa ể xử lý hợp chất hữu khó phân hủy nước rỉ rác + Khảo sát mô hình MBBR để xử lý nước rỉ rác sau trình Fenton quang hóa - Phương pháp xử lý số liệu:Sử dụng phương pháp. .. sinh học với chi phí chấp nhận được, lại dễ dàng thực kết hợp với phương pháp sinh học hiệu việcxử lý nước rỉ rác Dựa sở đó, đề tài Nghiên cứu kết hợp phƣơng pháp Fenton quang hóa phƣơng pháp sinh