1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và nitơ bằng phương pháp sục khí luân phiên đh quốc gia hà nội

54 14 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 54
Dung lượng 1,15 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. T Ổ NG QUAN (11)
    • 1.1. Ch ấ t h ữu cơ và hợ p ch ấ t ch ứa Nitơ trong nướ c th ả i (11)
      • 1.1.1. Các chất hữu cơ (11)
      • 1.1.2. Các hợ p ch ấ t ch ứa Nitơ (11)
    • 1.2. Ảnh hưở ng c ủa Nitơ đố i v ới môi trường và sứ c kh ỏe con ngườ i (12)
    • 1.3. Các phương pháp xử lý chấ t h ữu cơ và Nitơ trong nướ c th ả i (14)
      • 1.3.1. Các phương pháp xử lý chấ t h ữu cơ (14)
      • 1.3.2. Các phương pháp xử lý Nitơ (15)
      • 1.3.3. Ứ ng d ụng phương pháp sục khí luân phiên trong xử lý nướ c th ả i10 1.3.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nướ c (18)
  • CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U (26)
    • 2.1. Đối tượng nghiên cứ u (26)
      • 2.1.1. Nước thải tự pha (26)
      • 2.1.2. H ệ thi ế t b ị s ục khí luân phiên (27)
    • 2.2. Phương pháp nghiên cứ u (28)
      • 2.2.1. Phương pháp tổng quan tài liệ u (28)
      • 2.2.2. Phương pháp thự c nghi ệ m (29)
      • 2.2.3. Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm (31)
  • CHƯƠNG 3. K Ế T QU Ả VÀ THẢ O LU Ậ N (34)
    • 3.1. K ế t qu ả đánh giá đặc tính nướ c th ải đầu vào (34)
      • 3.1.1. K ế t qu ả nghiên cứu quá trình chuẩ n b ị m ẫu nướ c (34)
      • 3.1.2. K ế t qu ả di ễ n bi ến các thành phần ô nhiễm trong nướ c th ả i (35)
      • 3.2.1. Hi ệ u su ấ t x ử lý chấ t h ữu cơ (37)
      • 3.2.2. Hi ệ u su ấ t x ử lý Nitơ (39)
    • 3.3. K ế t qu ả kh ảo sát ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọ ng h ữu cơ và Nitơ đế n hi ệ u su ấ t (42)
      • 3.3.1. Ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọ ng ch ấ t h ữu cơ đế n hi ệ u su ấ t x ử lý COD (42)
      • 3.3.2. Ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọng Nitơ đế n hi ệ u su ấ t x ử lý Nitơ (43)
    • 3.4. So sánh, đánh giá và xác đị nh ch ế độ v ận hành tối ưu (44)

Nội dung

T Ổ NG QUAN

Ch ấ t h ữu cơ và hợ p ch ấ t ch ứa Nitơ trong nướ c th ả i

Dựa vào khả năng phân hủy của vi sinh vật trong nước, các chất hữu cơ được chia thành hai nhóm: nhóm dễ phân hủy, bao gồm protein, carbohydrate và chất béo từ động vật và thực vật, thường có trong nước thải sinh hoạt và nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm Những hợp chất này là nguyên nhân chính gây ô nhiễm, làm giảm oxy hòa tan trong nước, dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt Nhóm thứ hai là các chất hữu cơ khó phân hủy.

Các chất này là các hợp chất hữu cơ có vòng thơm, bao gồm hidrocacbua từ dầu khí, các chất đa vòng ngưng tụ, hợp chất clo hữu cơ và photpho hữu cơ.

Nhiều hợp chất trong số các chất này là hữu cơ tổng hợp, có độc tính cao đối với sinh vật và con người Chúng tồn tại lâu dài trong môi trường và tích lũy trong cơ thể, gây ra những tác động nguy hại đến sức khỏe và cuộc sống.

Trong nước tự nhiên, hàm lượng chất hữu cơ thường thấp, ít tác động đến sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản và tưới tiêu Tuy nhiên, khi xảy ra ô nhiễm, nồng độ chất hữu cơ trong nước sẽ tăng cao.

1.1.2 Các hợ p ch ấ t ch ứ a Nitơ

Hợp chất chứa Nitơ trong nước thường xuất hiện dưới ba dạng chính: hợp chất hữu cơ, amoniac, và dạng oxi hóa như nitrat và nitrit Những dạng này đóng vai trò quan trọng trong chuỗi phân hủy hợp chất chứa Nitơ hữu cơ, bao gồm protein và các thành phần của protein.

Nước bị ô nhiễm nếu chứa nhiều hợp chất Nitơ hữu cơ, amoniac hoặc NH4OH Sự hiện diện của NH3 trong nước có thể gây độc hại cho cá và các sinh vật khác trong môi trường nước.

Nếu trong nước có hợp chất N chủ yếu là nitrit (NO 2 - ) là nước đã bị ô nhiễm một thời gian dài hơn.

Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitrat (NO3 -), điều này cho thấy quá trình phân hủy đã hoàn tất Tuy nhiên, nitrat chỉ bền trong điều kiện hiếu khí; trong môi trường thiếu khí hoặc kỵ khí, chúng dễ bị khử thành N2O, NO và nitơ phân tử, thoát ra khỏi nước và bay vào không khí.

 Amoniac (NH3): amoniac trong nước tồn tại ở dạng NH3và NH4 +

Các hợp chất như NH4OH, NH4NO3 và (NH4)2SO4 có tính chất phụ thuộc vào pH của nước do NH3 và NH4+ là bazơ yếu Sự hiện diện của NH3 và NH4+ trong nước, cùng với photphat, sẽ thúc đẩy quá trình phú dưỡng, ảnh hưởng đến chất lượng 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.

Ảnh hưở ng c ủa Nitơ đố i v ới môi trường và sứ c kh ỏe con ngườ i

Amoni hầu như không ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, nhưng trong quá trình khai thác, lưu trữ và xử lý, amoni có thể chuyển hóa thành nitrit (NO2-) và nitrat (NO3-), những chất độc hại đối với con người Nitrit rất độc vì nó có khả năng chuyển hóa thành nitroamin, một chất có tính nguy hiểm cao.

Chuỗi phân hủy hợp chất chứa Nitơ hữu cơ có thể gây ung thư cho con người Nitơ tồn tại trong hệ thuỷ sinh dưới nhiều dạng hợp chất vô cơ và hữu cơ, với tỉ lệ khác nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường nước Nitrat là muối Nitơ vô cơ phổ biến trong nước được sục khí đầy đủ, trong khi nitrit xuất hiện trong điều kiện đặc biệt, và amoniac (NH3) cùng ion NH4+ tồn tại trong môi trường kỵ khí Amoniac hòa tan trong nước tạo thành hydroxyt amoni (NH4OH), phân ly thành ion NH4+ và OH- Quá trình oxi hóa có thể chuyển đổi tất cả các dạng Nitơ vô cơ thành ion nitrat, trong khi quá trình khử chuyển hóa chúng thành ion amoni.

Nitơkhông những chỉcó thểgây ra các vấn đềphì dưỡng mà khi chỉtiêu

Nồng độ NO3- trong nước sinh hoạt vượt quá 45 mg/l có thể gây ra nguy cơ nghiêm trọng cho sức khỏe con người Nghiên cứu tại Nepal đã chỉ ra rằng, khi hàm lượng NO3- vượt mức này, người dân sử dụng nguồn nước sẽ có nguy cơ cao mắc các bệnh ung thư dạ dày, thực quản và tiểu đường.

Trong đường ruột trẻ nhỏ có vi khuẩn chuyển hóa nitrat thành nitrit, chất này có ái lực với hồng cầu mạnh hơn oxy Khi nitrit thay thế oxy, nó tạo ra methermoglobin, một hợp chất không thể nhận oxy, dẫn đến bệnh xanh xao (methermoglobinemia) và có thể gây tử vong Trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi dễ mắc bệnh này do hàm lượng enzym methaemoglobin reductase thấp, enzym này có khả năng chuyển hóa methermoglobin trở lại thành hemoglobin.

Ngoài Mỹ, nhiều nước Đông Âu cũng gặp vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt từ giếng Tại Transylvania, Romania, trong giai đoạn 1990-1994, tỷ lệ trẻ sơ sinh bị nhiễm độc lên đến 24-363 ca trên 100.000 trẻ Sự nguy hiểm của NO3- đã dẫn đến việc Mỹ ban hành Đạo luật về An toàn Nguồn nước Sinh hoạt (SDWA), quy định hàm lượng N-NO3- tối đa là 10 mg/l.

Sự hiện diện của amoni trong nước có thể giảm hiệu quả của quá trình clo hoá sát trùng, bước cuối cùng trong xử lý nước nhằm đảm bảo an toàn vi sinh cho người tiêu dùng Amoni phản ứng với clo, tạo ra cloramin, có khả năng sát khuẩn kém hơn hàng trăm lần so với clo nguyên tố Hơn nữa, amoni cung cấp dinh dưỡng cho sinh vật nước, dẫn đến sự phát triển của tảo, gây ô nhiễm nước thứ cấp trong quá trình lưu trữ và tạo ra các chất độc nitrit và nitrat.

Các phương pháp xử lý chấ t h ữu cơ và Nitơ trong nướ c th ả i

1.3.1 Các phương pháp xử lý chấ t h ữu cơ

Các phương pháp sinh học được sử dụng để làm sạch nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S, sunfit, amoniac, và nitơ Phương pháp này dựa vào hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và khoáng làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng, từ đó xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản, dẫn đến sự tăng trưởng sinh khối Quá trình phân hủy chất hữu cơ nhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa.

Nước thải có thể xử lý bằng phương pháp sinh học được xác định qua chỉ tiêu BOD hoặc COD Để áp dụng phương pháp này, nước thải sản xuất phải không chứa chất độc, tạp chất, muối kim loại nặng, và nồng độ của chúng phải không vượt quá giới hạn cho phép Đồng thời, tỷ số BOD/COD cần đạt ≥ 0,5.

Các quá trình sinh học trong xử lý nước thải đều bắt nguồn từ tự nhiên và được tăng cường thông qua hoạt động của vi sinh vật trong các công trình nhân tạo, giúp làm sạch chất bẩn nhanh chóng hơn Hiện nay, việc xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được thực hiện trong cả điều kiện tự nhiên và nhân tạo, tùy thuộc vào ngân sách, yêu cầu công nghệ, địa lý và nhiều yếu tố khác Tóm lại, có 5 nhóm quá trình sinh học chính trong xử lý nước thải.

 Quá trình trung gian – anoxic

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 xửlý amoni trong nước thải có thể sử dụng các phương pháp hóa lý

Trong việc xử lý amoniac trong môi trường kiềm, có thể áp dụng các phương pháp như sục khí, hấp phụ và trao đổi ion Ngoài ra, quá trình oxi hóa bằng các chất oxi hóa gốc clo cũng được sử dụng Các công nghệ lọc màng như UF, Nano và RO cùng với phương pháp sinh học cũng đóng vai trò quan trọng Đặc biệt, phương pháp clo hóa tới điểm đột biến là một giải pháp hiệu quả trong việc loại bỏ amoniac.

Phương pháp oxy hóa – khử giữa clo và amoniac trong nước tạo ra cloramin, nhưng nếu có clo dư, cloramin sẽ phân hủy thành khí N2 Mặc dù clo hóa đơn giản và tiết kiệm chi phí thiết bị, nhưng việc kiểm soát dư lượng clo rất khó khăn và có thể ảnh hưởng đến an toàn sức khỏe tại các nhà máy Phương pháp thổi khí ở pH cao cũng là một lựa chọn cần xem xét.

Amoni ởtrong nước tồn tại dưới dạng cân bằng:

NH 4 + ⇌ NH3 (khí hòa tan) + H + với pK a = 9,5 (1.1)

Như vậy, ở pH gần 7 chỉ có một lượng rất nhỏ khí NH3 so với amoni

Khi nâng pH lên 9,5, tỷ lệ [NH3]/[NH4 +] đạt 1, và việc tăng pH sẽ đẩy cân bằng về phía tạo thành NH3 Nếu áp dụng các kỹ thuật sục hoặc thổi khí, NH3 sẽ bay hơi theo định luật Henry, làm dịch chuyển cân bằng sang bên phải.

Để xử lý nước thải, pH cần được nâng lên khoảng 11, với lượng khí cần thiết để loại bỏ NH3 là 1600 m³ không khí cho mỗi m³ nước, và quá trình này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường Mặc dù phương pháp này có thể áp dụng cho nước thải, nhưng khó có thể xử lý triệt để N-amoni và không hiệu quả với nitơ trong các hợp chất hữu cơ Hiện nay, phương pháp sinh học đang trở thành xu hướng ưu việt trong xử lý nước thải nhờ vào hiệu suất cao từ 80-90%, có thể lên tới 90-99%, ít sử dụng hóa chất và chi phí năng lượng thấp so với các phương pháp khác, do đó mang lại tính kinh tế cao.

Trong phương pháp này, amoni sẽ bị chuyển hoá thành nitrat rồi thành

N2 được tạo ra nhờ hoạt tính của vi sinh vật tự nhiên Trong quá trình xử lý, vi sinh vật cần được cung cấp điều kiện dinh dưỡng và các yếu tố khác để đạt hiệu suất tối ưu Phương pháp sinh học bao gồm hai quá trình liên tiếp: nitrat hóa và khử nitrat hóa.

Công nghệ xử lý Nitơ trong nước thải bằng phương pháp sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng thực tế từ những năm trước đây.

Vào năm 1960, có nhiều quy trình công nghệ xử lý Nitơ bằng phương pháp sinh học, trong đó đều thực hiện quá trình nitrat hoá và khử nitrat hoá Tuy nhiên, các quy trình này khác nhau về cách sắp xếp thứ tự các quá trình và nguồn cacbon sử dụng Các phương pháp xử lý có thể bao gồm sinh trưởng lơ lửng, sinh trưởng bám dính hoặc kết hợp giữa hai hình thức này Dưới đây là một số quy trình cơ bản thường được áp dụng trong xử lý Nitơ trong nước thải.

Quy trình xử lý nitrat trong bể hiếu khí đạt hiệu suất cao từ 70-90% nhờ việc chuyển toàn bộ nitrat sang giai đoạn khử nitrat Tuy nhiên, để xử lý thành phần hữu cơ dư sau khử nitrat, cần thực hiện tái sục khí Mặc dù quy trình này hiệu quả, nhưng nó cũng có nhược điểm là phức tạp và yêu cầu bổ sung cơ chất hữu cơ cho quá trình khử nitrat.

Hình 2 Một sốquy trình công nghệ xử lý Nitơ trong nước thải

Quy trình (b) cho phép tận dụng nguồn cơ chất hữu cơ có sẵn trong nước thải mà không cần bổ sung cacbon từ bên ngoài, mang lại sự đơn giản và chi phí đầu tư thấp Tuy nhiên, hiệu suất khử nitrat phụ thuộc vào tỷ lệ dòng hồi lưu nước sau quá trình bểnitrat hoá, với hiệu suất xử lý nitơ đạt từ 60 – 70% và tỷ lệ hồi lưu so với dòng vào dao động từ 1 – 4 lần.

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 Ứ ng d ụng phương pháp sục khí luân phiên trong xử lý nướ c th ả i

Phương pháp sục khí luân phiên (Intermittent Aeration methods) là một phương pháp xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính theo mẻ, trong đó quá trình sục khí diễn ra không liên tục mà theo chu kỳ Hệ thống này bao gồm các chu trình sục khí (hiếu khí) và ngừng sục khí (thiếu khí) luân phiên, giúp xử lý hiệu quả nước thải chứa chất hữu cơ và Nitơ cao mà không cần bổ sung cơ chất cho quá trình khử nitrat.

 Xửlý đồng thời COD, Nitơ, photpho

 Thay đổi được chếđộlàm việc một cách linh động đểnâng cao hiệu quả xử lý Nitơvà có thểlàm 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

 Công nghệvà thiết bịchưa 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).

Nhiều nghiên cứu trong nước và quốc tế đã được thực hiện về phương pháp sục khí luân phiên, đặc biệt trong xử lý nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ, nitơ và photpho.

Tác giả Trần Thị Thu Lan (2013) đã tiến hành 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 thí nghiệm, hệ thống đã đạt hiệu suất xử lý COD từ 80 – 88% ở các chu kỳ sục khí khác nhau Đặc biệt, hiệu quả xử lý N – NH4 + đạt gần 100% và ổn định, không bị ảnh hưởng bởi các chế độ sục khác nhau Chu kỳ sục – ngừng sục luân phiên cách nhau 3 giờ được xác định là phù hợp, với hiệu suất xử lý T – N đạt từ 72 – 86%.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U

Đối tượng nghiên cứ u

Nước thải thí nghiệm trong bài là nước thải tự pha, mô phỏng một loại hình nước thải với các thông số ô nhiễm đặc trưng, bao gồm nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy và hợp chất Nitơ, chủ yếu là NH4+ Các chỉ tiêu mô phỏng trong nước thải bao gồm COD, N – NH4+, N – NO2-.

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:

2.1.2 H ệ thi ế t b ị s ục khí luân phiên

Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình thiết bị thể hiện như ởHình 3

Bể sục khí luân phiên được làm từ nhựa PVC trong suốt, có thể tích 20 L, với hệ thống sục khí hoạt động thông qua ống phân phối khí dưới đáy bể, đạt tốc độ 10 L/phút nhờ máy thổi khí Bơm cấp nước thải là loại bơm định lượng có thể điều chỉnh lưu lượng Chế độ hoạt động của các thiết bị như bơm, máy thổi khí và motor khuấy có thể cài đặt và điều chỉnh tự động Các thông số quan trọng như pH, ORP và DO được hiển thị trên bảng điều khiển, có khả năng kết nối trực tuyến và lưu trữ dữ liệu 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

Hình 3 Sơ đồ hệ thống thiết bị thực nghiệm

 Thời gian nghiên cứu: từ tháng 2 năm 2014 đến tháng 5 năm 2014

Phương pháp nghiên cứ u

2.2.1 Phương pháp tổng quan tài liệ u

Thu thập và tìm kiếm tài liệu từ internet và thư viện là bước quan trọng nhằm loại trừ các nguồn không phù hợp, từ đó tạo cơ sở vững chắc cho các quá trình nghiên cứu thực nghiệm sau này.

Có thểtóm tắt các bước cần thiết trong quá trình tổng quan tài liệu nhằm phục vụ cho mục đích nghiên cứu như sau:

 Xác định chủđềquan tâm, nội dung sẽ đề cập xuyên suốt đề tài

Để đảm bảo chất lượng tài liệu, cần xác định rõ tiêu chuẩn lựa chọn và tiêu chuẩn loại trừ Việc này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình mà còn đảm bảo rằng không phải tất cả tài liệu có sẵn đều được chọn, mà chỉ những tài liệu đáp ứng tiêu chí cụ thể.

Thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm tạp chí khoa học, báo cáo nghiên cứu và các cơ sở dữ liệu như luận văn thạc sĩ và luận án tiến sĩ, là một bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu.

 Đọc phần tóm tắt của các tài liệu thu thập được, đọc lướt đểcó cái nhìn tổng quan và nắm được ý chính.

Lựa chọn tài liệu phù hợp với tiêu chuẩn đề ra là rất quan trọng Hãy lưu giữ cẩn thận những tài liệu đã được chọn và sắp xếp chúng theo mục đích sử dụng để dễ dàng truy cập và quản lý.

 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

2.2.2 Phương pháp thự c nghi ệ m 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 bằng phương pháp trắc phổ sử dụng axit sunfosalixylic, được tạo ra từ phản ứng giữa natri salixylat và axit sunfuric, theo tiêu chuẩn TCVN 6180:1996 – ISO 7890 –3:1988 Phép đo được thực hiện tại bước sóng 410 nm trên thiết bị quang phổ UV – Vis 2450 của 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 bằng hệ thống máy phân tích Tổng cacbon hữu cơ TOC – Vcph/Vcsh, kết hợp với bộ phân tích tổng Nitơ TNM – 1 (Shimadzu – Nhật Bản) Nghiên cứu này tập trung vào khảo sát quá trình xử lý, bao gồm chế độ thí nghiệm và quy trình vận hành.

 Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu suất xửlý COD và Nitơ

Thí nghiệm được tiến hành theo chế độ sục khí và ngừng sục khí luân phiên, với thời gian mỗi chu kỳ được xác định trong Bảng 1 Chế độ khởi động có chu trình làm việc 3 giờ mỗi mẻ, trong khi hai chế độ vận hành thực nghiệm có chu trình 6 giờ mỗi mẻ Nước thải được cấp vào đầu chu kỳ thiếu khí và được khuấy trộn nhờ cánh khuấy trong quá trình này Sau khi hoàn thành các chu trình không sục khí và sục khí, nước thải được để lắng trong 30 phút, với lượng nước thải xử lý mỗi mẻ là 5 L.

Bảng 1 Các chế độ vận hành thí nghiệm

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

Trong quy trình xử lý nước thải, sau 30 phút l/h và khuấy trộn, nước thải sẽ được sục khí trong 90 phút, tiếp theo là thời gian lắng trong 30 phút Thiết bị hoạt động theo kiểu bán tự động, khi nước thải của mẻ mới được bơm vào dưới đáy bể, phần nước trong sẽ chảy tràn qua ống dẫn vào thùng chứa nước thải.

 Chếđộ 1: 6 giờ/chu kỳ, tổng thời gian sục khí là 3 giờvà 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 vàsau cùng nước thải được để lắng trong 30 phút.

Chế độ 2 hoạt động trong 6 giờ mỗi chu kỳ, với tổng thời gian sục khí là 4 giờ và thời gian ngừng sục khí là 2 giờ Nước được cấp với lưu lượng 5 L/h trong 30 phút, sau đó khuấy trộn trong 60 phút Cuối cùng, sục khí diễn ra trong 240 phút, trước khi 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 xác định chu kỳ sục khí và thời gian ngừng sục khí phù hợp cho quá trình sục khí luân phiên, nghiên cứu tiếp tục tập trung vào ảnh hưởng của tải trọng COD và tải trọng N đến hiệu suất xử lý COD và N Trong nghiên cứu này, tải trọng COD và tải trọng N được điều chỉnh thông qua việc thay đổi các thông số của thành phần nước thải đầu vào hệ thống.

Bùn giống được thu thập từ hệ thống thí nghiệm mương oxy hóa trong nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi tại xưởng 2C, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Trong quá trình thí nghiệm, pH của nước thải đầu vào và bể phản ứng được duy trì trong khoảng 7,8 – 8,2, trong khi nồng độ bùn hoạt tính (MLSS) được giữ ở mức 4000 – 5000 mg/l và nồng độ oxy hòa tan (DO) dao động từ 4 – 6 mg/l trong suốt thời gian sục khí.

Trước khi bắt đầu vận hành hệ thống thiết bị thí nghiệm, cần nghiên cứu phương pháp pha chế nước thải nhân tạo để đánh giá các đặc tính của nước thải đầu vào Trong quá trình thí nghiệm, việc kiểm tra thường xuyên các điều kiện vận hành và thông số nước thải đầu vào là rất quan trọng, đồng thời điều chỉnh kịp thời nếu có sự biến động xảy ra.

2.2.3 Phương pháp phân tích, đánh giá, x ử lý số li ệ u th ự c nghi ệ m

Dữ liệu phân tích hàng ngày được ghi chép vào sổ tay cá nhân tại phòng phân tích và sau đó nhập vào bảng excel để quản lý và theo dõi sự biến động Việc thu thập, tổng hợp và đánh giá dữ liệu là rất cần thiết để điều chỉnh các điều kiện vận hành nhằm đạt kết quả mong đợi Để phân tích và xử lý dữ liệu thực nghiệm, cần tìm hiểu và thu thập thông tin từ các nguồn tài liệu như sách báo, luận văn, và ấn phẩm tạp chí qua internet và thư viện Thông tin này phải được xem xét kỹ lưỡng và xác minh độ tin cậy để đảm bảo tính chính xác trong nghiên cứu.

Quá trình thu thập thông tin và nắm vững lý thuyết là rất quan trọng để có cái nhìn tổng quan và xác định xu hướng biến đổi của số liệu thực nghiệm Trong quá trình thực nghiệm, việc lưu trữ và theo dõi số liệu phân tích hàng ngày giúp đánh giá tính đúng đắn của dữ liệu so với lý thuyết và các nghiên cứu trước đó Điều này cho phép thực hiện những điều chỉnh kịp thời, phù hợp với nội dung nghiên cứu, từ đó sử dụng số liệu thực nghiệm hiệu quả trong báo cáo khóa luận tốt nghiệp.

Trong nghiên cứu này, việc thu thập thông tin từ giáo trình, bài báo và ấn phẩm liên quan là bước đầu tiên để sử dụng số liệu từ quá trình thực nghiệm Sau đó, cần nắm vững lý thuyết và các yếu tố ảnh hưởng đến số liệu để tối ưu hóa hoạt động của thiết bị Số liệu thực nghiệm được ghi chép và lưu trữ hàng ngày, sau đó phân tích và đối chứng với các nghiên cứu có liên quan Qua quá trình này, độ tin cậy của số liệu sẽ được đánh giá, từ đó điều chỉnh chế độ làm việc và hạn chế các yếu tố ảnh hưởng để thu thập số liệu đúng xu hướng trong các lần phân tích sau Đặc biệt, khi phân tích các thông số hợp chất Nitơ, cần chú ý đến việc chuyển đổi giữa nồng độ NH4 +, NO2 - và NO3 - với N – NH4 +, N – NO2 - và N – NO3 - theo quy trình cụ thể.

 Cách tính tải trọng COD và T – N:

 Tính hiệu suất xử lý COD, NH 4 + và T – N:

H = (CCOD, T-N, NH 4 + vào - CCOD, T-N, NH 4 + ra )

 CCOD, T-N, NH 4 + vào : Nồng độ COD, T – N, NH4 +đầu vào (mg/L)

 Q vào : Lưu lượng dòng vào (L/ngày)

 LCOD, L T – N : Tải trọng COD, N (kg/m 3 /ngày)

 T: Thời gian lưu nước thải (ngày); H: Hiệu suất xửlý (%)

K Ế T QU Ả VÀ THẢ O LU Ậ N

K ế t qu ả đánh giá đặc tính nướ c th ải đầu vào

3.1.1 K ế t qu ả nghiên cứ u quá trình chu ẩ n b ị m ẫu nướ c

Nước thải nghiên cứu là nguồn nước thải nhân tạo được pha chế từ hóa chất công nghiệp, yêu cầu phải có giai đoạn chuẩn bị thông qua việc pha chế nhiều lần để xác định liều lượng tối ưu cho quá trình vận hành Thí nghiệm được thực hiện trong cốc đong 1 L, với lượng hóa chất tính toán theo lý thuyết và điều chỉnh sau mỗi lần phân tích Kết quả của thí nghiệm pha chế nước thải, điều chỉnh các thông số COD và NH4+, được trình bày trong Bảng 2.

Bảng 2 Kết quảthí nghiệm điều chế nước thải

Lượng hóa chất sử dụng

Trong quá trình xử lý nước thải, ngoài việc theo dõi các chỉ số ô nhiễm như COD và NH4+, cần bổ sung soda để tăng pH nước thải, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat hóa Việc điều chỉnh pH sử dụng soda công nghiệp Na2CO3 đã được thử nghiệm nhiều lần, với pH ban đầu dao động từ 7,0 – 7,2, và cần điều chỉnh lên 7,8 – 8,5 Kết quả cho thấy cần bổ sung khoảng 5 ml dung dịch Na2CO3 100 g/L cho mỗi 1 L nước thải để duy trì pH ổn định trong khoảng 8,0 – 8,5 Đối với dinh dưỡng photpho, theo tỷ lệ C:N:P 100:5:1 tối ưu cho xử lý sinh học hiếu khí, photpho được bổ sung bằng muối KH2PO4 tùy theo nồng độ NH4+ Cụ thể, với nồng độ NH4+ là 150 mg/l, cần bổ sung khoảng 1 ml dung dịch KH2PO4 100 g/L cho mỗi lít nước thải.

3.1.2 K ế t qu ả di ễ n bi ến các thành phần ô nhiễm trong nướ c th ả i

Sau khi xác định được lượng hóa chất phù hợp cho việc xử lý nước thải, cần tiến hành theo dõi sự biến đổi của các thành phần ô nhiễm theo thời gian Việc này là cần thiết do điều kiện bảo quản nước thải không đảm bảo (không có nắp đậy cho thùng chứa), và bản chất của thành phần hữu cơ trong nước thải là cồn công nghiệp, dễ bị bay hơi khi tiếp xúc với không khí Sự biến đổi của thành phần COD trong nước thải được thể hiện rõ trong Hình 4.

Hình 4 Diễn biến thành phần COD trong nước thải pha

Giá trị COD của mẫu nước thải pha có sự thay đổi rõ rệt qua từng ngày, với xu hướng giảm đều Sau 5 ngày, giá trị COD giảm từ 953,0 mg/l xuống còn 604,8 mg/l, trung bình giảm khoảng 10% mỗi ngày Nguyên nhân chính của sự biến đổi này là do thùng chứa nước thải không được che đậy cẩn thận, dẫn đến việc ethanol bay hơi và thất thoát vào môi trường.

Nồng độ NH4+ trong nước thải pha, như thể hiện trong Hình 5, gần như không thay đổi trong suốt thời gian quan sát (khoảng 150 mg/l) Sự dao động nhỏ về nồng độ NH4+ chủ yếu là do sai số trong quá trình lấy mẫu và phân tích hàng ngày NH4Cl không dễ bay hơi hay phân hủy trong điều kiện thường, do đó nồng độ NH4+ trong nước thải ổn định theo thời gian.

Diễn biến của thông sốpH 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)

Hình 5 Diễn biến thành phần NH4 +trong nước thải pha

Chất hữu cơ trong nước thải, cụ thể là ethanol, không có khả năng thủy phân để tạo ra môi trường kiềm hoặc axit, do đó ảnh hưởng đến pH của nước thải.

Kết quả nghiên cứu về đặc tính và diễn biến của nước thải đã dẫn đến quyết định trong quá trình thực nghiệm hàng ngày, nước thải sẽ được pha mới liên tục với lượng vừa đủ Cụ thể, trong chế độ khởi động, mỗi ngày sẽ pha 30 L, và trong hai chế độ 1 và 2, mỗi ngày sẽ pha 20 L Phương pháp này không chỉ giúp tránh lãng phí hóa chất và nguồn nước sạch mà còn 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 xửlý chất hữu cơ và Nitơ

3.2.1 Hi ệ u su ấ t x ử lý chấ t h ữu cơ

Sự dao động của các thông số COD đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý được thể hiện trong điều kiện tỷ lệ (COD/T – N) > 3 trong chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên, như được minh họa trong Hình 7.

Kết quả ởHình 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

Diễn biến giá trị pH của nước thải trong các chế độ sục khí khác nhau cho thấy hiệu suất xử lý COD ổn định, đạt từ 85 – 98% Kết quả này chứng minh rằng việc thay đổi chu kỳ sục khí và ngừng sục khí không ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD, do thành phần chất hữu cơ trong nước thải đầu vào chủ yếu là cồn công nghiệp C2H5OH, một loại chất hữu cơ dễ phân hủy và có khả năng bay hơi theo thời gian.

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 xửlý (%) Chu trình xửlý (giờ)

Hình 7 Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu suất xử lý COD

3.2.2 Hi ệ u su ấ t x ử lý Nitơ a.Hiệu quả xửlý amoni

Nồng độ NH4 +trong nước thải đầu vào, trong nước thải sau xửlý và hiệu suất xửlý N – NH4 +ở hai chế độthí nghiệm được thể hiện trênHình 8

Biểu đồ cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của các chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu suất xử lý N – NH4 + Trong giai đoạn khởi động, hiệu quả xử lý N – NH4 + rất thấp, gần như không đạt yêu cầu Trong ba ngày đầu, hiệu suất xử lý chỉ đạt mức tối thiểu.

Trong quá trình thí nghiệm, hiệu suất xử lý N – NH4 + chỉ đạt 5 – 8% do pH trong bể phản ứng quá thấp (5,5 – 6,0), không tạo điều kiện tối ưu cho quá trình nitrat hóa Sau khi điều chỉnh pH nước thải đầu vào, hiệu suất vẫn không cải thiện, chỉ đạt 10 – 12% Nguyên nhân tiếp theo là thiếu photpho, dẫn đến bùn khó lắng Từ ngày thứ 7, sau khi điều chỉnh pH và bổ sung photpho, hiệu suất xử lý N – NH4 + đã có dấu hiệu cải thiện.

Nồng độ N – NH4+ đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý ở các chế độ khác nhau cho thấy hiệu quả khả quan hơn 46 – 60% Mặc dù hiệu suất xử lý đã tăng so với những ngày đầu vận hành, kết quả vẫn chưa đạt mức cao do thời gian sục khí trong chế độ khởi động chưa đủ cho quá trình nitrat hóa hoàn toàn (90 phút) Do đó, chế độ thí nghiệm đã được điều chỉnh sang 6 giờ/chu trình làm việc, với thời gian sục khí tăng lên 3 giờ và 4 giờ Sau khi thay đổi chế độ, hiệu quả xử lý N – NH4+ đã cải thiện đáng kể, với chế độ 1 đạt hiệu suất từ 60 – 75% và chế độ 2 đạt từ 72 – 82% (với cùng tải trọng NH4+).

Nồng độ T – N đầu vào, đầu ra và hiệu suất xử lý T – N của các chế độ thí nghiệm được thể hiện trênHình 9

Kết quả từ Hình 9 cho thấy chu kỳ sục khí – ngừng sục khí ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất xử lý T – N Trong giai đoạn khởi động, hiệu suất xử lý chỉ đạt 47 – 60%, với hiệu quả thấp hơn trong những ngày đầu do chưa điều chỉnh pH và bổ sung photpho Khi chuyển sang chế độ 1, hiệu suất xử lý T – N tăng lên đáng kể, dao động từ 60 – 75% Sự cải thiện này có thể được giải thích bởi thời gian sục khí dài hơn (3 giờ so với 1,5 giờ) và thời gian lưu nước lâu hơn (2 ngày so với 1 ngày), dẫn đến hiệu quả xử lý tốt hơn.

Trong các chế độ thí nghiệm khác nhau, chế độ 2 cho thấy hiệu quả xử lý T – N tốt nhất, đạt 72 – 82% khi so sánh với cùng tải trọng Nguyên nhân là do thời gian sục khí trong chế độ 2 kéo dài hơn, cụ thể là 4 giờ so với 3 giờ ở chế độ 1, dẫn đến quá trình nitrat hóa diễn ra 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 xửlý T – N với các nghiên cứu khác

Tác giả Hiệu suất xửlý (%) Chu trình xửlý (giờ)

Nghiên cứu này 78,1 12 c.Sự chuyển hóa nitrat và nitrit của quá trình

Sựthay đổi tổng nồng độnitrat và nitrit trong hệthí nghiệm ở hai chếđộ được thể hiện trênHình 10

Hình 10 Quá trình chuyển hóa nitrit và nitrat ởcác chế độkhác nhau

Quá trình khử nitrit và nitrat trong điều kiện thiếu khí có thể không hoàn toàn, dẫn đến sự tích tụ nitơ dưới dạng nitrit và nitrat, sản phẩm của quá trình nitrat hóa amoni Nếu nồng độ này cao, nó sẽ ức chế quá trình khử nitrat Kết quả cho thấy thời gian sục khí và ngừng sục khí không ảnh hưởng đến chuyển hóa nitrat và nitrit khi tải trọng T-N được giữ nguyên Điều này có thể do nồng độ N-NH4+ đầu vào tương đối thấp (120-170 mg/l) trong nghiên cứu, cho phép quá trình khử nitrat diễn ra hiệu quả mặc dù thời gian ngừng sục khí khác nhau.

K ế t qu ả kh ảo sát ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọ ng h ữu cơ và Nitơ đế n hi ệ u su ấ t

3.3.1 Ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọ ng ch ấ t h ữu cơ đế n hi ệ u su ấ t x ử lý COD

Hình 11 thể hiện ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD

Tải trọng ô nhiễm có thể được điều chỉnh thông qua việc thay đổi nồng độ chất ô nhiễm hoặc lưu lượng dòng vào Trong nghiên cứu này, việc điều chỉnh tải trọng chủ yếu được thực hiện bằng cách thay đổi nồng độ chất ô nhiễm, đặc biệt là trong nước thải pha, điều này rất dễ dàng để thực hiện.

Hình 11 Ảnh hưởng của tải trọng chất hữu cơ đến hiệu suất xửlý COD

Trong nghiên cứu, tải trọng COD dao động từ 0,35 đến 0,95 kg COD/m³/ngày, nhưng hiệu suất xử lý COD vẫn duy trì ở mức trung bình khoảng 93% Điều này cho thấy hiệu suất xử lý không bị ảnh hưởng nhiều bởi sự biến động tải trọng nhỏ này Ngoài ra, nguồn gốc chất hữu cơ trong nước thải chủ yếu từ cồn công nghiệp, một chất dễ phân hủy sinh học, góp phần vào hiệu quả xử lý.

3.3.2 Ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọ ng Nitơ đế n hi ệ u su ấ t x ử lý Nitơ

Hình 12 thể hiện ảnh hưởng của tải trọng T –N đến hiệu suất xử lý T –

Nghiên cứu cho thấy tải trọng T – N dao động từ 0,06 đến 0,17 kg T – N/m³/ngày Hình 12 chỉ ra rằng hiệu suất xử lý T – N có sự thay đổi rõ rệt khi tải lượng T – N thay đổi Cụ thể, trong khoảng tải trọng từ 0,06 đến 0,08 kg T – N/m³/ngày, hiệu suất xử lý T – N thường dao động quanh mức 75%.

Khi tăng tải trọng từ 0,08 – 0,17 kg T – N/m³/ngày, hiệu suất xử lý T – N ban đầu giảm từ 80% xuống còn 60%, sau đó ổn định trong khoảng 60 – 62% Điều này cho thấy rằng hiệu suất xử lý T – N của hệ sục khí luân phiên bị ảnh hưởng khi thay đổi tải trọng T – N.

Khi thay đổi tải trọng trong ngưỡng chịu tải của thiết bị, hiệu suất xử lý sẽ không bị ảnh hưởng nhiều Tuy nhiên, nếu tải trọng vượt quá ngưỡng xử lý của thiết bị, hiệu suất sẽ giảm đáng kể.

So sánh, đánh giá và xác đị nh ch ế độ v ận hành tối ưu

Qua quá trình thực nghiệm và vận hành các chế độ hoạt động, chúng tôi đã tiến hành phân tích và xử lý số liệu, từ đó 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 xửlý COD, NH 4 + và T – N giữa các chếđộthí nghiệm

Tỷ lệ sục/ngừng sục (giờ/giờ)

Hiệu suất xửlý (%) COD NH4 + T – N

Dựa vào Bảng 5, hiệu suất xử lý COD ở cả ba chế độ vận hành đạt trên 93%, với nồng độ COD nước thải đầu ra ổn định Mặc dù hiệu quả xử lý tương đương, chu kỳ làm việc giữa chế độ khởi động và hai chế độ còn lại khác nhau rõ rệt 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 Chu kỳ của chế độ khởi động ngắn hơn, dẫn đến thời gian lưu nước ít hơn và tải trọng COD lớn hơn gấp đôi so với hai chế độ còn lại Điều này cho thấy chế độ vận hành không ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD, do chất hữu cơ trong nước thải dễ phân hủy sinh học và bay hơi theo thời gian Đối với hiệu quả xử lý NH4+ và T-N, có sự khác biệt rõ rệt giữa ba chế độ, trong đó chế độ 2 mang lại hiệu quả xử lý tốt nhất.

Chế độ xử lý NH4+ và T-N cho thấy hiệu quả tối ưu hơn so với hai chế độ khác Sự khác biệt này xuất phát từ việc trong giai đoạn khởi động, chưa có sự điều chỉnh và bổ sung các yếu tố cần thiết cho vi sinh vật Sau khi điều chỉnh pH, bổ sung dinh dưỡng photpho và tăng chu kỳ làm việc từ 3 giờ lên 6 giờ, hệ thống đã đạt được sự ổn định, dẫn đến hiệu quả xử lý NH4+ và T-N tăng từ 37% lên 70%.

Mặc dù hiệu quả xử lý NH4+ và T-N đã tăng đáng kể, nhưng khi so sánh với các nghiên cứu khác, hiệu suất xử lý của hệ thiết bị vẫn chưa đạt mức tối ưu Do đó, đã có sự điều chỉnh chế độ vận hành nhằm tìm ra phương thức làm việc tối ưu nhất.

Chế độ 2 đã cho thấy hiệu suất xử lý NH4+ và T-N tăng lên, chứng tỏ rằng thời gian sục khí 3 giờ trong chế độ 1 chưa đủ để oxy hóa hoàn toàn NH4+ thành NO2- và NO3- Do đó, chế độ vận hành 2 với chu kỳ 6 giờ, bao gồm 4 giờ sục khí và 2 giờ ngừng sục khí, được xác định là tối ưu cho quá trình xử lý đồng thời các chất hữu cơ và Nitơ trong nước thải.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1 Ảnh hưở ng c ủ a chu k ỳ s ục khí – ng ừ ng s ục khí luân phiên đế n hi ệ u qu ả x ử lý chấ t h ữu cơ và Nitơ

Hiệu suất xửlý COD ở ba chu kỳ vận hànhkhác 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, nhưng đã có sự cải thiện đáng kể ở chế độ 1 và chế độ 2, với hiệu suất đạt 60 – 75% và 72 – 80% tương ứng Chu kỳ sục khí và ngừng sục khí ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý N – NH4 +, do tổng thời gian sục khí và ngừng sục khí ở ba chế độ là khác nhau; thời gian lưu nước trong chế độ 1 và 2 lâu hơn so với chế độ khởi động.

Chu kỳ sục khí luân phiên với tỷ lệ 4 giờ sục khí và 2 giờ ngừng sục khí là phương pháp hiệu quả để xử lý T – N Hiệu suất xử lý đạt từ 72% đến 80%, đặc biệt khi tỷ lệ COD/T – N đạt ≥ 3.

2 Ảnh hưở ng c ủ a t ả i tr ọ ng COD và Nitơ đế n hi ệ u su ấ t x ử lý COD, Nitơ

Tải trọng COD trong nghiên cứu dao động trong khoảng 0,35 – 0,95 kg

COD/m 3 /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/m 3 /ngày và có sựảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất loại bỏ T – N của hệ thống

Thực hiện tiếp các nghiên cứu khác để tìm ra chế độthích hợp hơn cho hệ xửlý bằng phương pháp sục khí luân phiên

Tìm kiếm chế độ tối ưu cho phương pháp sục khí luân phiên là cần thiết để xử lý hiệu quả các loại nước thải giàu hữu cơ và Nitơ.

1 Trương Thanh Cảnh (2010), “Nghiên cứu xửlý 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 HồChí Minh.

2 Lê Quang Huy, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Phong (2009), “Ứng dụng quá trình thiếu khí từng mẻđể xửlý oxit Nitơ nồng độ cao trong nước rác cũ”, Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ, 12(02),

3 Trần Thị Thu Lan (2013), Nghiên cứu xửlý 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 Tựnhiên –ĐHQGHN.

4 Nguyễn Văn Phước, Nguyễn ThịThanh 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

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

6 Ngô KếSương, Nguyễn Hữu Phúc, Phạm Ngọc Liên, Võ Thị Kiều Thanh

Mô hình xử lý nước thải chăn nuôi heo tại xí nghiệp chăn nuôi Gò Sao được trình bày trong bài viết năm 2006, đăng trên tạp chí Nông thôn đổi mới Bài viết tập trung vào các kỹ thuật và công nghệ liên quan đến bảo quản, chế biến và tiêu thụ, mang lại giải pháp hiệu quả cho vấn đề xử lý nước thải trong ngành chăn nuôi.

7 Ngô KếSương,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

8 Tiêu chuẩn Việt Nam (1999), Chất lượng nước – xác định nhu cầu oxy hóa học, TCVN 6491 : 1999, ISO 6060 : 1989

9 Tiêu chuẩn Việt Nam (1996), Chất lượng nước –xác định nitrat Phương pháp trắc phổdùng 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 Nitơtrong nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR: Ảnh hưởng của chếđộ vận hành và tỷ lệ giữa cacbon hữu cơ và Nitơ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 50(2B), Hà Nội

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

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,

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

17 Figueroa L.A., Silverstein J (1992), “The effect of particulate organic matter on biofilm nitrification”, Water environment research, 64(5), pp 728 – 733

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

24 Koottatep S., Leesanga C and Araki H (1994), “Intermittent Aeration for

Nitrogen Removal in Small Aerated Lagoon”, Water Sci Tech.,

Ngày đăng: 15/07/2021, 18:12

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1. Trương Thanh Cả nh (2010), “Nghiên cứ u x ử lý nướ c th ải chăn nuôi bằ ng công nghệ sinh h ọ c k ế t h ợ p l ọc dòng bùn ngược” , T ạp chí Phát triể n Khoa h ọc và Công nghệ , 13(M1), TP. H ồ Chí Minh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu xửlý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng bùn ngược”, "Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ
Tác giả: Trương Thanh Cả nh
Năm: 2010
2. Lê Quang Huy, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Phong (2009), “Ứ ng d ụng quá trình thiếu khí từ ng m ẻ để x ử lý oxit Nitơ n ồng độ cao trong nước rác cũ”, T ạp chí Phát triể n Khoa h ọc và Công nghệ , 12(02), TP. H ồ Chí Minh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Ứng dụng quá trình thiếu khí từng mẻđể xửlý oxit Nitơ nồng độ cao trong nước rác cũ”, "Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ
Tác giả: Lê Quang Huy, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Phong
Năm: 2009
3. Tr ầ n Th ị Thu Lan (2013), Nghiên cứ u x ử lý đồ ng th ời các thành phầ n h ữ u cơ và Nitơ trong nướ c th ải chăn nuôi lợ n sau biogas b ằng phương phá p s ục khí luân phiên, Lu ậ n v ăn thạ c s ĩ khoa h ọ c Môi trườ ng, Trường Đạ i h ọ c Khoa h ọ c T ự nhiên – ĐHQGHN Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu xửlý đồng thời các thành phần hữu cơ và Nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng phương pháp sục khí luân phiên
Tác giả: Tr ầ n Th ị Thu Lan
Năm: 2013
4. Nguy ễn Văn Phướ c, Nguy ễ n Th ị Thanh Phượng, Lê Thị Thu (2009), “Xử lý nướ c th ả i tinh b ộ t m ì bằng công nghệ hybrid (l ọ c sinh h ọ c – aer otank)”, T ạp chí Phát tri ể n Khoa h ọc và Công nghệ , 12(A02), Tp.H ồ Chí Minh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Xửlý nước thải tinh bột mì bằng công nghệ hybrid (lọc sinh học –aerotank)”, "Tạp chí Phát triển Khoa học và Công nghệ
Tác giả: Nguy ễn Văn Phướ c, Nguy ễ n Th ị Thanh Phượng, Lê Thị Thu
Năm: 2009
5. Lê Công Nhất Phương (2009), Nghiên cứ u ứ ng d ụng nhóm vi khuẩ n Anammox trong x ử lý nướ c th ải nuôi heo , Lu ận án tiến sĩ cấp Nhà nướ c, Vi ện Môi trường và Tài nguyên, Trường Đạ i h ọ c Qu ố c Gia TP. H ồ Chí Mi nh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nghiên cứu ứng dụng nhóm vi khuẩn Anammox trong xử lý nước thải nuôi heo
Tác giả: Lê Công Nhất Phương
Năm: 2009
6. Ngô Kế Sương, Nguyễ n H ữu Phúc, Phạ m Ng ọc Liên, Võ Thị Ki ề u Thanh (2006), “Mô hình xử lý nướ c th ải chăn nuôi heo tại xí nghi ệp chăn nuôi Gò Sao”, Nông thôn đổ i m ớ i, III. K ỹ thu ật và công nghệ b ả o qu ả n – ch ế bi ế n – tiêu thụ (14), Long Đị nh Sách, tạp chí
Tiêu đề: Mô hình xử lý nước thải chăn nuôi heo tại xí nghiệp chăn nuôi Gò Sao”, "Nông thôn đổi mới
Tác giả: Ngô Kế Sương, Nguyễ n H ữu Phúc, Phạ m Ng ọc Liên, Võ Thị Ki ề u Thanh
Năm: 2006
7. Ngô Kế Sương, Lê Công Nhất Phương (2005), Nghiên cứ u ứ ng d ụng Công ngh ệ sinh h ọ c k ỵ khí và ao Thự c v ậ t th ủ y sinh x ử lý nướ c th ải chăn nuôi heo tại Xí nghiệ p l ợ n gi ống Đông Á, S ở Khoa h ọc Công nghệ Tp. H ồ Chí Minh Sách, tạp chí
Tiêu đề: 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
Tác giả: Ngô Kế Sương, Lê Công Nhất Phương
Năm: 2005
8. Tiêu chuẩ n Vi ệ t Nam (1999), Ch ất lượng nướ c – xác đị nh nhu c ầ u oxy hóa h ọ c, TCVN 6491 : 1999, ISO 6060 : 1989 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chất lượng nước – xác định nhu cầu oxy hóa học
Tác giả: Tiêu chuẩ n Vi ệ t Nam
Năm: 1999
9. Tiêu chuẩ n Vi ệ t Nam (1996), Ch ất lượng nướ c – xác đị nh nitrat. Phương pháp trắ c ph ổ dùng axit sunfosalixylic, TCVN 6180 : 1996, ISO 7890 – 3 : 1988 (E) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Chất lượng nước –xác định nitrat. Phương pháp trắc phổdùng axit sunfosalixylic
Tác giả: Tiêu chuẩ n Vi ệ t Nam
Năm: 1996
10. Ph ạ m Th ị H ả i Th ịnh, Phan Đỗ Hùng, Trầ n Th ị Thu Lan (2012), “Xử lý đồ ng th ờ i h ữu cơ và Nitơ trong nướ c th ải chăn nuôi lợ n b ằng phương pháp SBR: Ảnh hưở ng c ủ a ch ế độ v ận hành và tỷ l ệ gi ữ a cacbon h ữ u cơ và Nitơ , T ạp chí Khoa học và Công nghệ , 50(2B), Hà Nộ i.B. TI Ế NG ANH Sách, tạp chí
Tiêu đề: Xử lý đồng thời hữu cơ và Nitơtrong nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR: Ảnh hưởng của chếđộ vận hành và tỷ lệ giữa cacbon hữu cơ và Nitơ, "Tạp chí Khoa học và Công nghệ
Tác giả: Ph ạ m Th ị H ả i Th ịnh, Phan Đỗ Hùng, Trầ n Th ị Thu Lan
Năm: 2012
11. Ahn YH, Hwang IS, Min KS (2004), “AN NAMOX and partitial denitritation in anaerobic nitrogen removal from piggery waste”, Water”, Water Sci. Tech, 49(5-6), pp. 145 – 153 Sách, tạp chí
Tiêu đề: ANNAMOX and partitial denitritation in anaerobic nitrogen removal from piggery waste”, Water”, "Water Sci. Tech
Tác giả: Ahn YH, Hwang IS, Min KS
Năm: 2004
12. Alleman J. E. (1985), “Elevated Nitrite Occurrence in Biological Wastewater Treatment Systems”, Water Sci. Technol, 17(2 – 3), pp.409 – 419 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Elevated Nitrite Occurrence in Biological Wastewater Treatment Systems”, "Water Sci. Technol
Tác giả: Alleman J. E
Năm: 1985
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 Sách, tạp chí
Tiêu đề: On-line control of a SBR system for nitrogen removal from industrial wastewater”, "Water Sci. "Tech
Tác giả: Andreottola G, Foladori P, Ragazzi M
Năm: 2001
15. Barret t S. E., Davis M. K. and McGuire M. J (1985), “Blending Chloraminated Water with Chl orinated Waters”, Jour. AWWA, 77(1), pp. 50 – 61 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Blending Chloraminated Water with Chlorinated Waters”, "Jour. AWWA
Tác giả: Barret t S. E., Davis M. K. and McGuire M. J
Năm: 1985
16. Bortone G., Gemelli S., Rambaldi A. a nd Tilche A. (1992), “Nitrifica tion, denitrification and biological phosphate removal in sequencing batch reactors treating piggery wastewater”, Water Sci. Tech, 26(5 – 6), pp.911 – 985 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Nitrification, denitrification and biological phosphate removal in sequencing batch reactors treating piggery wastewater”, "Water Sci. Tech
Tác giả: Bortone G., Gemelli S., Rambaldi A. a nd Tilche A
Năm: 1992
17. Figueroa L.A., Silverstein J. ( 1992), “The effect of particulate organic matter on biofilm nitrification” , Water environment research, 64(5), pp. 728 – 733 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The effect of particulate organic matter on biofilm nitrification”, "Water environment research
13. American Public Health Association, American Water Works Association and Water Environment Federation (1995), Standard methods for the examination of water and wastewater Khác

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w