PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC HUẾ TẠI QUẢNG TRỊ Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Môi trường  BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Học phần: Thực tập chuyên đề KTMT SVTH : Nguyễn Đình Diệp Lớp : CNKTMTK1 Huế, 2013 Bài 1: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA LIỀU KEO TỤ VÀ pH LÊN QUÁ TRÌNH KEO TỤ I Mục đích - Bài thực hành giúp sinh viên làm quen với thí nghiệm xác định thông số cho trình keo tụ (JAR TEST) II Cở sở lý thuyết: 2.1 Khái niệm keo tụ Keo tụ tượng phá vỡ trạng thái ổn định hạt keo huyền phù để tạo cụm hạt có tiếp xúc hạt keo 2.2 Bản chất trình kẹo tụ - Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm điện động zêta nhờ ion trái dấu - Quá trình keo tụ hấp phụ ion trái dấu bề mặt, trung hòa điện tích tạo điểm đẳng điện ζ = - Cơ chế hấp phụ - tạo cầu nối: Các polymer ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo cầu nối hạt keo qua bước: + Phân tán polymer + Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt + Hấp phụ polymer lên bề mặt hạt + Lk hạt hấp phụ polymer với với hạt khác - Quá trình keo tụ hấp phụ lắng trình lắng - Trung hòa điện tích + Sự hấp phụ chất mang điện tích trái dấu với hạt keo + Giảm điện bề mặt làm ổn định hệ keo + Hàm lượng chất keo tụ tăng → nồng độ hạt keo tăng + Quá nhiều chất keo tụ → tái ổn định hệ keo - Quá trình keo tụ - hấp phụ lắng trình lắng 2.3 Các chất keo tụ thường dùng: Ở nước ta chất keo tụ sử dụng để lắng nước sinh hoạt nhôm sunfat (thường gọi phèn đơn) nhôm kali, nhôm amon sunfat (thường gọi chung phèn kép) dung dịch phèn nước (thông thường dung dịch (phèn nhôm sắt) Nhằm phòng chống số bệnh tật, bệnh dịch người ta sử dụng số hóa chất khác clo (clo lỏng, nước javen, bột tẩy) có tác dụng diệt khuẩn; vôi để hiệu chỉnh độ pH; natri silicofluorua chống bệnh sâu răng; polyacrylat để hoàn thiện trình lắng nước 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ: - Phải có pH thích hợp loại chất keo tụ định Có ảnh hưởng đến khả tạo - Nồng độ keo tụ vừa phải không nhiều không Quá hiệu tạo không tốt, nhiều hạt trở trạng thái ban đầu (các hạt keo lơ lửng) III Kết thí nghiệm Thí nghiệm tiến hành mẫu nước thải có độ đục ban đầu 752 NTU, pH = 3.1 Ảnh hưởng liều keo tụ lên trình keo tụ: 3.1.1 Tiến hành: - Khuấy dùng ống đong lấy mẫu vào cốc, cốc 0,75L mẫu Đo pH = - Dùng pipet, cho dung dịch chất keo tụ vào cốc chứa mẫu theo bảng sau: Cốc số 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 mL dd Al2(SO4)3 7,5 g/l 10 15 20 25 30 Liều keo tụ, mg/l - Chia làm hai đợt khuấy máy Jartest có chổ: + Khuấy nhanh 70 rpm vòng phút + Giảm tốc độ khuấy xuống 25 rpm trì vòng 15 phút + Dừng khuấy, bắt đầu theo dỏi trình lắng cặn cốc, ghi thời gian lắng hoàn toàn cốc + Sau 20 phút gạn lấy phần nước lắng đo độ đục 2.1.2 Kết thí nghiệm Kết thí nghiệm Cốc số 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 mL dd Al2(SO4)3 7,5 g/l 10 15 20 25 30 Liều keo tụ, mg/l 463 90,45 23,7 21,35 17,15 13,45 Độ đục, NTU Đồ thị 3.2 Ảnh hưởng pH lên trình keo tụ 3.2.1 Tiến hành - Sau phân tích, thảo luận nhóm định chọn liều lượng keo tụ thích hợp 15 mg/l - Dùng pipet, cho dung dịch chất keo tụ vào cốc với liều lượng 15 mg/l - Khuấy nhanh với tốc độ 70 rpm phút khuấy chậm 25 rpm 15 phút - Ngừng khuấy, theo dỏi trình lắng cặn cốc, ghi thời gian lắng hoàn toàn cốc - Sau 20 phút, gạn lấy phần nước lắng đo độ đục 2.2.2 Kết thí nghiệm Cốc số Liều keo tụ, mg/l pH Độ đục, NTU 1631 2086,5 2838 15 12,65 10,5 23,2 Đồ thị IV Nhận xét 4.1 Ảnh hưởng liều keo tụ - Từ đồ thị ta thấy độ dốc giảm dần từ trái sang phải, sang phải độ dốc giảm Từ đó, ta xác định liều keo tụ thích hợp 15 mg/l ứng với độ đục 23,7 NTU - Khi tăng liều keo tụ lên độ đục giảm, mức giảm không đáng kể Do vậy, để giảm chi phí xử lý ta nên chọn liều keo tụ 15 mg/l thích hợp 4.2 Ảnh hưởng pH - Từ đồ thị ta thấy : + Độ đục tăng mạnh tăng pH lên 7,8,9 giảm giảm pH xuống 4,5 + Khi pH = độ đục sau xử lý nhỏ Vì vậy, để xử lý tốt ta nên chọn mức xử lý liều keo tụ 15 mg/l điều chỉnh pH = hiệu xử lý tốt Bài 2: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THỤ CỦA THAN HOẠT TÍNH I Mục đích Than hoạt tính chất hấp phụ sử dụng xử lý nước, nước thải để loại màu, chất độc lượng nhỏ … Bài thí nghiệm giúp sinh viên thực hành đánh giá hoạt tính hấp phụ than hoạt tính qua khả hấp phụ màu dung dịch xanh metylen Từ kết thí nghiệm, tính toán thông số trình hấp phụ II Cơ sở lý thuyết: 2.1 Khái niệm hấp phụ Hấp phụ trình tụ tập (chất chứa, thu hút…) phân tử khí, phân tử, ion chất tan lên bề mặt phân chia pha Bề mặt phân chia pha lỏng – rắn, khí – lỏng, khí – rắn Chất mà bề mặt có hấp phụ xảy gọi chất hấp phụ, chất mà tụ tập bề mặt phân chia pha gọi chất bị hấp phụ 2.2 Bản chất trình hấp phụ: 2.2.1 Hấp phụ vật lý Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với tiểu phân (nguyên tử, phân tử, ion…) bề mặt phân chia pha lực liên kết vander walls yếu Nói cách khác, hấp phụ vật lý phân tử chất bị hấp phụ chất hấp phụ không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành liên kết hóa học) mà bị ngưng tụ bề mặt phân chia pha bị giữ lại bề mặt lực liên kết phân tử yếu (lực vander walls) liên kết hiđro Sự hấp phụ vật lý luôn thuận nghịch Nhiệt hấp phụ không lớn 2.2.2 Hấp phụ hóa học Có lực hóa trị mạnh (do liên kết bền liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) liên kết phân tử hấp phụ phân tử bị hấp phụ tạo thành hợp chất hóa học bề mặt phân chia pha Nói cách khác hấp phụ hóa học xảy phân tử hấp phụ tạo hợp chất hóa học với phân tử bị hấp phụ hình thành bề mặt phân chia pha (bề mặt pha hấp phụ) Lực hấp phụ hóa học lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí…) hấp phụ hóa học luôn bất thuận nghịch Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, đạt tới giá trị 800kJ/mol 2.3 Các chất hấp phụ thường dùng 2.3.1 Than hoạt tính - Là chất gồm chủ yếu nguyên tố carbon dạng vô định hình (bột), phần có dạng tinh thể vụn grafit(ngoài carbon phần lại thường tàn tro, mà chủ yếu kim loại kiềm vụn cát) Than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn, tính đơn vị khối lượng từ 500 đến 2500 m2/g, mà chất lý tưởng dùng để lọc hút nhiều loại hóa chất 2.3.2 Silicagel Đó chất rắn có lỗ xốp nhỏ, dạng cục viên hình cầu tuỳ thuộc phương pháp tạo hạt điều chế, có loại suốt thuỷ tinh, có loại đục Độ xốp thay đổi giới hạn 20 - 60%, đường kính lỗ xốp khoảng - 10 nm, bề mặt riêng 200 - 800 m2/g Hút nước mạnh có khả hấp phụ chất khí Được dùng làm chất hấp phụ để làm dầu khoáng nước, tách rượu, axit amin, vitamin, chất kháng sinh, freon, vv Cũng dùng làm chất mang xúc tác; chất hút ẩm, làm khô chất hấp phụ (pha tĩnh) phân tích sắc kí 2.3.3 Zeolite Zeolite aluminosilicat tinh thể có hệ thống mao quản đồng chứa cation nhóm-I-và-II Chế phẩm zeolite làm phụ gia thức ăn cho lợn gà trộn vào thức ăn, chế phẩm zeolite hấp phụ chất độc thể vật nuôi, tăng khả kháng bệnh, kích thích tiêu hóa tăng trưởng 2.4 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Hấp phụ thường mô tả thông qua đường hấp phụ đẳng nhiệt, hàm liên quan lượng chất bị hấp phụ (adsorbate) chất hấp phụ (adsorbent) áp suất (nếu thể khí) nồng độ (nếu thể lỏng)ở nhiệt độ không đổi Phương trình toán học mô tả trình hấp phụ đẳng nhiệt chất khí Freundlich Küster công bố năm 1894 Trong đó: lượng chất bị hấp phụ (adsorbate), lượng chất hấp phụ (adsorbent), áp suất chất bị hấp phụ (adsorbate), số đặc trưng cho cặp adsorbent-adsorbat nhiệt độ định III Kết thí nghiệm 3.1 Xây dựng đường chuẩn xanh metylen 3.1.1 Tiến hành - Pha dãy dung dịch chuẩn xanh mety;en có nồng độ – 150 mg/l từ dung dịch 150 mg/l vào ống nghiệm theo bảng sau: Ống nghiệm số 30 60 90 120 150 Nồng độ dd chuẩn, mg/l 10 Thể tích dd xanh metylen 150 mg/l, ml 10 Thể tích nước cất,ml - Đo hấp thụ quang dung dịch chuẩn bước sóng 724 nm Xây dựng phương trình đường chuẩn (phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ) 3.1.2 Kết đo hấp thụ quang xây dựng đường chuẩn - Kết đo hấp thụ quang 30 60 90 120 150 Nồng độ dd chuẩn, mg/l 0,096 0,269 0,606 0,804 0,954 Độ hấp thụ quang - Đồ thị đường chuẩn xanh metylen 3.2 Xác định khả hấp phụ liều hấp phụ khác 3.2.1 Tiến hành - Lấy vào bình tam giác bình 50 ml dung dịch xanh metylen 150 mg/l Thêm lượng cân than hoạt tính khác vào bình theo bảng sau: Bình số 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 Lượng than hoạt tính, g 1000 2000 4000 6000 8000 Liều hấp phụ tương ứng, mg/l - Đậy nút bình, lắc bình - Sau đó, lắc máy liên tục vòng 1h - Lấy lắc tay thời gian, lắc máy liên tục 1h - Lọc mẫu qua giấy lọc, thu dịch lọc đo độ hấp thụ quang bước sóng 724 nm 2.2.2 Kết thí nghiệm Bình số 0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 Lượng than hoạt tính, g 1000 2000 4000 6000 8000 Liều hấp phụ tương ứng, mg/l 0,425 0,349 0,109 0,061 0,011 Độ hấp thụ quang 79,1 68,3 34 27,1 20 Nồng độ dd metylen sau hấp phụ, mg/l 2.3 Tính toán Từ số liệu nghiệm có được, tính: a Hiệu suất xử lý màu bình thí nghiệm b Hoạt tính hấp phụ than bình thí nghiệm c Các hệ số phương trình hấp phụ Freundlich Dãy số liệu thí nghiệm 79,1 68,3 34 Ce, mg/l 0,709 0,4085 0,29 x/mc, mg/mg 27,1 0,2048 20 0,1625 Đồ thị biến thiên E AC theo liều hấp phụ Từ đồ thị ta xác định được: Hệ số góc a = 1/n = 0,947 => n = 1,06 IV Nhận xét - Hiệu suất xử lý màu than hoạt tính tăng tăng liều lượng hấp phụ - Từ kết hoạt tính hấp phụ than hoạt tính ta thấy lượng chất bị hấp phụ giảm dần tăng liều hấp phụ Do vậy,khả hoạt hoá hấp phụ than hoạt tính giảm dần - Từ phương trình Freundlich y = 0,947x – 4,663 ta xác định hệ số thực nghiệm n = 1,06, Kf = 0,009 Bài 3: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ SINH HỌC CỦA NƯỚC THẢI I Mục đích Đánh giá khả phân huỷ sinh học mẫu nước thải đô thị thông qua xác định thực nghiệm số tốc độ phản ứng BOD giá trị BODu II Cơ sở lý thuyết Quá trình phân huỷ sinh học hợp chất hữu nước thải xảy theo động học bậc 1: Trong đó: k-hằng số tốc độ phản ứng BOD, ngày-1; Lt – nhu cầu oxy chất hữu lại thời điểm t, mg/L Biến đổi toán học (1) cho biểu thức tính BOD mẫu sau thời gian t (ngày): BODt = L0 – Lt = L0 – L0e-kt = L0(1 – e-kt) Xác định k L0 theo phương pháp Thomas Phương pháp dựa giống khai triển dãy hàm số : F1 = – e-kt F2 = (kt)(1 – (1/6)kt)-3 F1 = (kt) F2 = (kt) Hai số hạng đầu giống nhau, số hạng thứ khác Như vậy, phương trình tốc độ phản ứng BOD (phương trình 2) viết lại gần sau: BODt = L0(kt)[1 + (1/6)kt]-3 (5) Biến đổi (5) lấy bậc hai vế : Đồ thị (t/BODt)1/3 theo t đường thẳng có đoạn cắt trục tung là: A = (kL0)-1/3 độ dốc Từ tính k = 6B/A L0 = 1/(6A2B) III Kết thí nghiệm 3.1 Xác định COD 3.1.1 Quy trình phân tích COD - Chuẩn bị dung dịch làm việc Khoảng COD thấp ( S1 15 mg/l: 1,5 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml S2 30 mg/l: 3,0 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml S3 60 mg/l: 6,0 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml S4 90 mg/l: 9,0 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml S5 - Chuẩn bị mẫu : Nếu COD cao (> 500 mg/l), pha loãng mẫu để có nồng độ COD khoảng đường chuẩn - Các bước phân tích : Là quy trình phân tích chung cho đường chuẩn mẫu 2,5 ml dd.chuẩn/mẫu (trong ống nghiệm 20ml) => Thêm 1,5 ml dd.phân huỷ => Thêm cẩn thận 3,5 ml H2SO4/Ag+ (cho chảy từ từ dọc thành ống nghiệm) Vặn chặt nặp, đảo lộn vài lần để trộn => Cho vào đun ( gia nhiệt đến 200oC) đun vòng => Làm nguội từ từ đến nhiệt độ phòng => Đo hấp thụ quang 420 nm (dùng nước cất để thiết lập giá trị zero) 3.1.2 Kết đường chuẩn 15 30 60 90 Nồng độ, mg/l 0,111 0,081 0,07 0,039 0,017 Độ hấp thụ Đồ thị 3.1.3 Kết đo mẫu Mức pha loãng 0,048 0,052 0,076 Độ hấp thụ Nhận xét: - Ở ba mức pha loãng trên, độ hấp thụ nằm khoảng giới hạn đường chuẩn từ 0,017 đến 0,111Abs - Từ phương trình đường chuẩn , ta xác định nồng độ mẫu sau: + Mẫu không pha loãng có y = 0,048 => Nồng độ mẫu + Mẫu pha loãng lần có y = 0,052 => Nồng độ mẫu sau pha loãng + Mẫu pha loãng lần có y = 0,059 => Nồng độ mẫu sau pha loãng Vậy, trình lấy mẫu không đồng đại diện tốt nên kết có sai khác nồng độ Để đảm bảo tính xác thực hàm lượng COD có nước thải, ta chọn mẫu pha loãng lần kết cần xác định Nồng độ COD có nước thải là: 43 x = 172 mg/l Từ ta ước lượng hàm lượng BOD có nước thải : BOD = 0,8 x 172 = 137,6 mg/l 3.2 Xác định BOD 3.2.1 Tiến hành - Để đảm bảo hàm lượng DO nước thải nằm khoảng từ – mg/l, ta tiến hành pha loãng mẫu nước thải 25 lần đến thể tích cuối 2L - Khuấy trộn phút đo DO mẫu pha loãng ban đầu - Cho mẫu pha loãng vào chai Winkler Dùng ống nhựa để nạp mẫu vào chai, cho đầu ống gần sát đáy để tránh xáo trộn Lấy mẫu dư đến miệng chai, dùng nút đậy để tránh tạo bọt khí bên chai - Đặt chai vào tủ ủ BOD 20oC 3.2.2 Kết đo BOD Ngày Ban đầu 7,6 6,81 4,75 4,43 2,63 DO, mg/l - BOD1 = DObđ – DO1 = 7,6 – 6,81 = 0,79 mg/l - BOD2 = DObđ – DO2 = 7,6 – = 1,6 mg/l - BOD3 = DObđ – DO3 = 7,6 – 4,75 = 2,85 mg/l 10 - BOD4 = DObđ – DO4 = 7,6 – 4,43 = 3,17 mg/l - BOD5 = DObđ – DO5 = 7,6 – 2,63 = 4,97 mg/l Ta tính BOD có nước thải : BOD1 = BOD1 x 25 = 0,79 x 25 = 19,75 mg/l BOD2 = BOD5 x 25 = 1,6 x 25 = 40 mg/l BOD3= BOD5 x 25 = 2,85 x 25 = 71,25 mg/l BOD4 = BOD5 x 25 = 3,17 x 25 = 79,25 mg/l BOD5 = BOD5 x 25 = 4,97 x 25 = 124,25 mg/l Biểu đồ biểu diễn hàm lượng BOD có nước thải - Tính toán k L0 theo exel t 1,082 1,077 1,017 1,008 1,002 Đồ thị - Phương trình rút : y = -0,022x + 1,105 Từ ta rút: A = 1,105 ; B = 0,022 Suy : k = 6B/A= 0,0119 ; L0 = 1/(6A2B)= 6,87 mg/l - Tỷ lệ : ; IV Nhận xét - Do trình lấy mẫu thí nghiệm không tốt, nên kết phân tích COD sau pha loãng không đồng nhất, có sai khác lớn Vì vậy, để đánh giá sát với thực tế ta chọn kết mức pha loãng lần làm chuẩn - Do pha mẫu vào bình Winkler không tốt, làm gia tăng oxy hoà tan nước thải, nên pha loãng 25 lần, DO đo khoảng ước tính 5-6 mg/l - Kết BOD tốt, nằm khoảng 0,7 – 0,8 COD 11 BÀ I 4,5: KHỞI ĐỘNG VÀ THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀ NH CỦA HỆ THỐNG BÙ N HOẠT TÍ NH I.MỤC ĐÍ CH Bùn hoa ̣t tıń h là ̣ thố ng xử lý sinh ho ̣c bản và phổ biế n, sử du ̣ng xử lý nước thải để loại bỏ các chất hữu Bài thực hành này giúp sinh viên hiể u đươ ̣c nguyên tắc vâ ̣n hành của ̣ thống bùn hoa ̣t tı́nh, thực hành thao tác khởi động và thiế t lâ ̣p mô ̣t số thông số vận hành ̣ thố ng Giúp sinh viên hiê ̣u đươ ̣c nguyên tắ c vâ ̣n hành của ̣ thố ng bùn hoa ̣t tıń h và đánh giá hiệu quả xử lý ̣ thố ng II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính - Nguyên tắc hoạt động: Nước thải bơm vào bể phản ứng chứacác vi sinh vật dạng lơ lửng có sục khí, vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ, hay chất hữu làm nguồn thức ăn cho vi sinh vật để tăng sinh khối Nhờ mà chất hữu loại khởi nước thải Nước thải chảy qua bể lắng bùn lắng xuống đáy, phần bùn bơm hồi lưu lại bể phản ứng, phần nước thải - Các phương trình tính toán: + Tính lượng bùn sinh ngày Yobs = Px = Yobs Q(S0 – S)10-3 + Tính nhu cầu Oxy lý thuyết OC0, kgO2/ngày = - 1,42 Px + 4,57 Q (N0 – N) 10-3 + Tính SS, VSS SS, mg/l = VSS, mg/l = + Tính nồng độ NH4 – N + Tốc độ tiêu thụ chất riêng đối vi khuẩn Nitrat: UN = + Tính tỷ số F/M = + Tính tải trọng hữu hệ thống: OLR = , kgCOD/m3/d III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 Tiến hành 12 - Chuẩn bị nước thải tổng hợp: Dung dịch gốc Glucose Amoni acetate NaHCO3 KH2PO4 Dung dịch hỗn hợp muối - NaCl - KCl - CaCl2.2H2O - MgSO4.7H2O Nồng độ, g/l 30 20 50 7,2 ml dùng pha 10L NT tổng hợp 50 50 100 25 10 1,0 1,4 1,9 2,0 - Lấy 5L bùn hoạt tính từ xô bùn vào xô nhỏ, đồng thời lấy 25ml cho vào ống đong, phần trông ống đong để xác định SS VSS, phần xô nhỏ để lắng 30 – 40 phút, gạn bổ phần nước lắng Cho phần bùn lắng vào bể phản ứng Dùng nước thải tổng hợp tráng xô cho vào bể Thêm nước máy đến gần mức tràn bể lắng - Lắp đặt hệ thống bùn hoạt tính hình vẽ - Trong đâu tiên, tắt bơm NT vào, mở bơm bùn hồ i lưu và su ̣c khí để vâ ̣n hành với chế đô ̣ mẻ Sau đó, bắ t đầ u mở bơm NT vào - Cho hệ thống hoạt động ngày, ngày đầu lấy 50ml nước thải đầu vào 50ml nước thải đầu ra, ngày thứ tương tự Bảo quản mẫu tủ lạnh - Trong ngày thı́ nghiê ̣m, tiế n hành đo các thông số sau bể phản ứng (mỗi ngày đo lầ n): pH, DO 3.1.1 Xác định SS VSS a Kết SS VSS: Ban đầu m0, g m1, g 1,198 1,274 m2, g 1,2405 SS, mg/l 3040 VSS, mg/l 1700 13 Sau hai ngày m0, g 1,197 b.Kết Amoni - Đường chuẩn Amoni: C, mg/l A, Abs 0,07 Đồ thị m1, g 1,254 m2, g 1,231 0,15 0,11 SS, mg/l 2280 0,3 0,15 0,45 0,18 VSS, mg/l 1360 0,6 0,24 - Kết mẫu đầu vào Pha loãng, lần 150 200 250 A, Abs 0,254 0,2 0,079 Ta thấy có mẫu pha loãng 200 250 lần nằm khoảng giới hạn đường chuẩn, ta chọn mẫu pha loãng 200 lần Hàm lượng Amoni mẫu nước thải đầu vào là: - Kết mẫu Pha loãng, lần 100 150 200 A, Abs 0,09 0,068 0,047 Ta thấy có mẫu pha loãng 100 lần nằm khoảng giới hạn đường chuẩn, ta chọn mẫu pha loãng 100 lần Hàm lượng Amoni mẫu nước thải đầu vào là: - Kết mẫu Pha loãng, lần 100 150 200 A, Abs 0,1 0,065 0,043 Ta thấy có mẫu pha loãng 100 lần nằm khoảng giới hạn đường chuẩn, ta chọn mẫu pha loãng 100 lần Hàm lượng Amoni mẫu nước thải đầu vào là: - Kết mẫu Amoni đầu ta lấy kết trung bình hai mẫu nước thải Ntb = 9,9 mg/l - Đường chuẩn COD 15 30 60 90 Nồng độ, mg/l 0,111 0,081 0,07 0,039 0,017 Độ hấp thụ 14 Đồ thị - Kết đo mẫu đầu vào Mức pha loãng 0,014 0,039 0,066 Độ hấp thụ Nhận xét: - Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính x2= 60 mg/l ; x4=36 mg/l Để đảm bảo tính an toàn, ta chọn kết x2=36 mg/l Vậy, hàm lượng COD có nước thải 36 x = 144 mg/l Ước lượng hàm lượng BOD có nước thải đầu vào S0 = 0,8 x COD = 0,8 x 144 = 115,2 mg/l - Kết đo mẫu đầu Mức pha loãng 0,092 0,124 0,149 Độ hấp thụ - Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính x0= 10 mg/l Vậy, hàm lượng COD có nước thải 12 mg/l Ước lượng hàm lượng BOD có nước thải đầu vào S1 = 0,8 x COD = 0,8 x 10= mg/l - Kết đo mẫu đầu 2 Mức pha loãng 0,09 0,12 0,143 Độ hấp thụ - Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính x0= 12 mg/l Vậy, hàm lượng COD có nước thải 12 mg/l Ước lượng hàm lượng BOD có nước thải đầu vào S1 = 0,8 x COD = 0,8 x 12 = 9,6 mg/l Vậy, ta lấy Stb = 8,8 mg/l + Tính lượng bùn sinh ngày Yobs = Tỏng đó: c : Thời gian lưu bùn hoạt tính (tuổi cặn) công trình = 0,75 :15 (ngày) Chọn (ngày) Chế độ thủy lực bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh Y :Hệ số suất sử dụng chất cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại) Y= (0,4 – 0,6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD) Chọn Y = 0,6 Kd : Hệ số phân hủy nội bào Kd = (0.02 – 0.1) (ngày-1), chọn Kd = 0.06 Px = Yobs Q(S0 – S)10-3 = 0,375 x 0,75 l/h x (115,2 – 8,8)mg/l = 30 mg/h = 7,2 x 10-4 kg/ngd 15 Trong : Q = 0,75 l/h = 18 l/ngd + Tính nhu cầu Oxy lý thuyết OC0, kgO2/ngày = - 1,42 Px + 4,57 Q (N0 – N) 10-3 = - 1,42 x 7,2 x 10-4 kg/ngd+ 4,57 x 18 l/ngd x (96 – 9,9) mg/l x 10-6 = 8,9x10-3 kg/ngd + Tính tỷ số F/M = + Tính tải trọng hữu hệ thống: OLR = kgCOD/m3/d - Hiệu suất xử lý COD = - Hiệu suất xử lý Amoni = IV NHẬN XÉT - Do trình bị tràn bể phản ứng nên kết SS, VSS sau xử lý không với thực tế, giảm so với SS VSS ban đầu - Hiệu suất xử lý ngày thứ hai giảm so với ngày đầu tiên, lượng bùn hoạt tính bị thất thoát tràn bể - Hàm lượng Amoni mẫu nước thải đầu vào 96 mg/l gần với giá trị lý thuyết pha 100mg/l - Hiệu suất xử lý COD Amoni bùn hoạt tính cao Vì vậy, ứng dụng để xử lý nước thải thực tế 16 BÀ I 6: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NITRAT HÓA CỦ A BÙ N HOẠT TÍ NH I.MỤC ĐÍ CH Trong bùn hoa ̣t tıń h có chứa các vi khuẩ n có khả thực hiê ̣n quá trın ̀ h nitrat hóa, tức oxi hóa amoni thành nitrit và nitrat Bài thı́ nghiê ̣m nhằ mg xác đinh ̣ khả nitrat hóa của bùn hoa ̣t tính điề u kiện thı́ nghiê ̣m mẻ II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giá thiế t quá trıǹ h oxi hóa sinh ho ̣c amoni điề u kiê ̣n thı́ nghiê ̣m tuân theo đô ̣ng ho ̣c Monod và giả sử nồng đô ̣ bùn thay đổi không đáng kể khoảng thời gian thı́ nghiê ̣m Từ nồ ng đô ̣ chấ t amoni (NH4-N) mấ t hay nồ ng đô ̣ tổng NO2-N và NO3-N (go ̣i chung là NOx-N) tạo thành sau khoảng thời gian, tın ́ h toán tố c đô ̣ oxy hóa riêng cực đa ̣i, sử du ̣ng dạng biến đổ i tuyế n tı́nh phương trı̀nh mônd (1) (2) Trong đó: rN: tố c đô ̣ nitrat hóa, mg NH4-Ngiảm/L/h hay mg NOx-Nta ̣o thành/L/h k: tố c đô ̣ nitrat hóa riêng cực đa ̣i, mg-N/g-VSS/h S: nồ ng đô ̣ chấ t amoni Mg-N/L X: nồ ng độ sinh khố i, mg-VSS/L Ks: hằ ng số - Quá trình Nitrat hóa + Đây trình hiếu khí, vi khuẩn tự dưỡng ( autotrophic) + NH4 bị oxy hóa đến NO3- theo bước: 2NH4 + 3O2 Nitrosomonas 2NO2- + 4H+ + 2H2O Nitrobacter 2NO2- + O2 2NO3- Các phương trình tính toán + Tốc độ tiêu thụ chất riêng đối vi khuẩn Nitrat: UN = III MÔ TẢ THÍ NGHIỆM 1.Môi trường thı́ nghiêm ̣ - (NH4)2SO4: 67,4ml (NH4)2SO4 7g/l - KH2PO4: 12,2ml KH2PO4 7,2g/l - NaHCO3: 12,6ml NaHCO3 50g/l - MgSO4.7H2O: 2,2mg/l MgSO4.7H2O 22,5 mg/L - CaCl2.2H2O: 0,18ml CaCl2.2H2O 27,5 g/l - Dung dich ̣ Fe-EDTA**: mL/L Điều chỉnh pH đến 7,5 dung dịch NaHCO3 10% 2.Xử lý bùn hoa ̣t tı́nh - Dùng ống đong, lấy 200mL bùn hoa ̣t tính từ xô nuôi bùn ở PTN - Cho vào cố c, khuấ y đề u máy khuấ y từ và hút 50mL để xác đinh ̣ SS và VSS - Phần 150mL bùn còn la ̣i đươ ̣c xử lý sau: a.Lo ̣c hút qua phế u lọc thủy tinh xố p (không giấ y lo ̣c), b.Ngưng bơm hút, dùng bình tỉa nước cấ t rửa phầ n bùn nằ m phễu (dùng 15-20 mL nước) c.Lặp lại thao tác lo ̣c – rửa 2-3 lầ n nữa thử nước lo ̣c bằ ng thuố c thử hiê ̣n màu xác đinh ̣ nitrit không còn hiê ̣n màu hồ ng 3.Tiế n hành thı́ nghiệm mẻ 17 - Dùng môi trường thı́ nghiê ̣m để rửa phễu lo ̣c nhiề u lầ n và chuyể n toàn bô ̣ vào bıǹ h tam giác Thêm hế t L môi trường thí nghiê ̣m vào o - Cho đầ u khuế ch tán khı́ vào bıǹ h và đă ̣t bın ̀ h vào bể điề u nhiê ̣t ở 30 C - Su ̣c không khı́ phút, để lắ ng, dùng syringe để hút 20 mL mẫu - Su ̣c không khı́ trở la ̣i Kiể m tra oxy hòa tan bıǹ h, bảo đảm DO lớn 3mg/L - Sau mỗi giờ lấ y mẫu bàng cách ngừng su ̣c khı,́ để lắ ng - phút rồ i hút 20 mL mẫu bằ ng syringe Lấ y tấ t cả mẫu, tức sau 1,2,3,4, giờ - Tấ t cả mẫu lây syringe đươ ̣c lo ̣c qua giấ y lo ̣c 1,0 , chứa vào chai đựng mẫu và bảo quản tủ lạnh để phân tıć h cùng mô ̣t lần sau này - Xác định Nitrit + Xây dựng đường chuẩn phân tích mẫu: STT Dung dịch chuẩn 10 ml nước cất S1 (0 mg/l) 0,5 ml dung dịch trung gian + 9,5 ml nước cất S2 (0,05 mg/l) ml dung dịch trung gian + ml nước cất S3 ( 0,1 mg/l) ml dung dịch trung gian + ml nước cất S4 (0,2 mg/l) ml dung dịch trung gian + ml nước cất S5 (0,3 mg/l) Các bước phân tích nitrit 10 ml dung dịch chuẩn/ mẫu ( pha loãng 30 lần) ống nghiệm 25 ml Thêm 0,5 ml thuốc thử tạo màu, trộn Chờ 15 – 20 phút Đo hấp thụ quang 543 nm - Xác định Nitrat STT S1 (0 mg/l) S2 (0,5 mg/l) S3 (1 mg/l) S4 (1,5 mg/l) S5 (2 mg/l) Dung dịch chuẩn 10 ml nước cất ml dung dịch trung gian + ml nước cất ml dung dịch trung gian + ml nước cất ml dung dịch trung gian + ml nước cất ml dung dịch trung gian + ml nước cất + Các bước phân tích 18 10 ml dung dịch/mẫu ( pha loãng 50 lần) cho vào cốc thủy tinh Thêm ml dung dịch sodium salicylate, trộn Đun cách cát khô Làm nguội; thêm ml H2SO4 đ.đ, lắc, để yên 10 phút Thêm ml nước cất dọc theo thành cốc, lắc đều, để nguội Thêm ml NaOH 30% dọc theo thành cốc, lắc đều, để nguội Chuyển vào bình định mức 25 ml, định mức dinh dịch NaOH 2,5 % Đo quang 420 nm IV Kết thí nghiệm 4.1 Kết SS VSS: m0, g m1, g 1,2089 1,2964 4.2 Kết Amoni - Đường chuẩn Amoni C, mg/l 0,15 A, Abs 0,07 0,11 m2, g 1,2564 SS, mg/l 3500 0,3 0,15 0,45 0,18 VSS, mg/l 1900 0,6 0,24 19 - Kết phân tích mẫu Amoni: Pha loãng 200 lần Từ kết đo độ hấp thụ quang phương trình đường chuẩn ta tính nồng độ mẫu bảng sau: Mẫu S0 S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0,23 0,187 0,162 0,139 0,112 0,097 C,mg/l 118,7 87,2 68,9 52,4 32,23 21,25 4.3 Kết Nitrit - Đường chuẩn: Mẫu S1 A,Abs 0,02 Đồ thị S2 0,150 S3 0,282 S4 0,510 S5 0,731 -Mẫu: Pha loãng 30 lần Từ kết đo độ hấp thụ quang phương trình đường chuẩn ta tính nồng độ mẫu bảng sau: Mẫu S0 S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0,013 0,142 0,254 0,365 0,475 0,67 C, mg/l 1,4 2,8 4,24 5,64 8,2 4.4 Kết Nitrat - Đường chuẩn Mẫu S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0,109 0,212 0,307 0,384 20 Đồ thị -Mẫu: Pha loãng 50 lần Từ kết đo độ hấp thụ quang phương trình đường chuẩn ta tính nồng độ mẫu bảng sau: Mẫu S0 S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0,012 0,132 0,194 0,25 0,32 0,351 C, mg/l 29,8 46,7 61,76 80,76 89,2 4.5 Bảng số liệu thí nghiệm: t, NH4 – N, mg – N/l 118,7 87,2 68,9 52,4 32,23 21,25 NO2 – N, mg – N/l 1,4 2,8 4,24 5,64 8,2 NO3 – N, mg – N/l 29,8 46,7 61,76 80,76 89,2 - Lập bảng tính: Khoảng thời gian, h NH4 – N giảm, mg/l NOx – N tạo thành, mg/l rN, mg NH4 – N/L/h r’N, mg NOx – N/L/h X/rN, mg – VSS/mg – N/h X/r’N, mg – VSS/mg – N/h 1/S, Đồ thị - 31,5 31,2 31,5 31,2 111,11 112,18 0,011 49,8 49,5 24,9 24,75 140,56 141,14 0,0145 66,3 66 22,1 22 158,37 159,09 0,019 86,47 97,45 86,4 97,4 21,62 19,49 21,6 19,48 161,89 179,57 162,03 179,67 0,031 0,047 21 Đồ thị Từ hai phương trình ta rút giá trị a = 1528; b = 112,8 ; a’ = 1504 ; b’ = 113,9 Suy ra: k = 0,0088, k’ = 0,0087 V Nhận xét - Hàm lượng Amoni giảm hàm lượng NOx-N không đồng nhất, hàm lượng Amoni giảm cao - Do thiếu kinh nghiệm nên kết không tốt, hai phương trình cuối có R2 < 0,8 - Do vậy, k k’ không đồng nhất, k > k’ 22 [...]... theo thành cốc, lắc đều, để nguội Thêm 7 ml NaOH 30% dọc theo thành cốc, lắc đều, để nguội Chuyển vào bình định mức 25 ml, định mức bằng dinh dịch NaOH 2,5 % Đo quang ở 420 nm IV Kết quả thí nghiệm 4.1 Kết quả SS và VSS: m0, g m1, g 1,2089 1,2964 4.2 Kết quả Amoni - Đường chuẩn Amoni C, mg/l 0 0,15 A, Abs 0,07 0,11 m2, g 1,2564 SS, mg/l 3500 0,3 0,15 0,45 0,18 VSS, mg/l 1900 0,6 0,24 19 - Kết quả phân... quá trình lấy mẫu thí nghiệm không tốt, nên kết quả phân tích COD sau khi pha loãng là không đồng nhất, có sự sai khác lớn Vì vậy, để đánh giá sát với thực tế ta chọn kết quả của mức pha loãng 4 lần làm chuẩn - Do khi pha mẫu vào bình Winkler không tốt, làm gia tăng oxy hoà tan trong nước thải, nên khi đã pha loãng 25 lần, nhưng DO đo được vẫn ở ngoài khoảng ước tính 5-6 mg/l - Kết quả BOD là khá tốt,... pha loãng 100 lần Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là: - Kết quả mẫu ra 2 Pha loãng, lần 100 150 200 A, Abs 0,1 0,065 0,043 Ta thấy chỉ có mẫu pha loãng 100 lần là nằm trong khoảng giới hạn của đường chuẩn, ta chọn mẫu pha loãng 100 lần Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là: - Kết quả mẫu Amoni đầu ra ta lấy kết quả trung bình của hai mẫu nước thải trên Ntb = 9,9 mg/l - Đường chuẩn... Đồ thị - Kết quả đo mẫu đầu vào 0 2 4 Mức pha loãng 0,014 0,039 0,066 Độ hấp thụ Nhận xét: - Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính được x2= 60 mg/l ; x4=36 mg/l Để đảm bảo tính an toàn, ta chọn kết quả x2=36 mg/l Vậy, hàm lượng COD có trong nước thải là 36 x 4 = 144 mg/l Ước lượng hàm lượng BOD có trong nước thải đầu vào S0 = 0,8 x COD = 0,8 x 144 = 115,2 mg/l - Kết quả đo mẫu... 50ml nước thải đầu ra, ngày thứ 2 cũng tương tự Bảo quản mẫu ở trong tủ lạnh - Trong 2 ngày thı́ nghiê ̣m, tiế n hành đo các thông số sau đây trong bể phản ứng (mỗi ngày đo 1 lầ n): pH, DO 3.1.1 Xác định SS và VSS a Kết quả SS và VSS: Ban đầu m0, g m1, g 1,198 1,274 m2, g 1,2405 SS, mg/l 3040 VSS, mg/l 1700 13 Sau hai ngày m0, g 1,197 b .Kết quả Amoni - Đường chuẩn Amoni: C, mg/l 0 A, Abs 0,07... tích mẫu Amoni: Pha loãng 200 lần Từ kết quả đo độ hấp thụ quang và phương trình đường chuẩn ta tính được nồng độ trong các mẫu như bảng sau: Mẫu S0 S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0,23 0,187 0,162 0,139 0,112 0,097 C,mg/l 118,7 87,2 68,9 52,4 32,23 21,25 4.3 Kết quả Nitrit - Đường chuẩn: Mẫu S1 A,Abs 0,02 Đồ thị S2 0,150 S3 0,282 S4 0,510 S5 0,731 -Mẫu: Pha loãng 30 lần Từ kết quả đo độ hấp thụ quang và phương... mg/l 0 1,4 2,8 4,24 5,64 8,2 4.4 Kết quả Nitrat - Đường chuẩn Mẫu S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0 0,109 0,212 0,307 0,384 20 Đồ thị -Mẫu: Pha loãng 50 lần Từ kết quả đo độ hấp thụ quang và phương trình đường chuẩn ta tính được nồng độ trong các mẫu như bảng sau: Mẫu S0 S1 S2 S3 S4 S5 A,Abs 0,012 0,132 0,194 0,25 0,32 0,351 C, mg/l 0 29,8 46,7 61,76 80,76 89,2 4.5 Bảng số liệu thí nghiệm: t, giờ 0 1 2 3 4 5 NH4... cho đến khi thử nước lo ̣c bằ ng thuố c thử hiê ̣n màu xác đinh ̣ nitrit không còn hiê ̣n màu hồ ng 3.Tiế n hành thı́ nghiệm mẻ 17 - Dùng môi trường thı́ nghiê ̣m để rửa phễu lo ̣c nhiề u lầ n và chuyể n toàn bô ̣ vào bıǹ h tam giác Thêm hế t 1 L môi trường thí nghiê ̣m vào o - Cho đầ u khuế ch tán khı́ vào bıǹ h và đă ̣t bın ̀ h vào bể điề u nhiê ̣t ở 30 C - Su... VSS SS, mg/l = VSS, mg/l = + Tính nồng độ NH4 – N + Tốc độ tiêu thụ cơ chất riêng đối vi khuẩn Nitrat: UN = + Tính tỷ số F/M = + Tính tải trọng hữu cơ của hệ thống: OLR = , kgCOD/m3/d III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 Tiến hành 12 - Chuẩn bị nước thải tổng hợp: Dung dịch gốc 1 Glucose 2 Amoni acetate 3 NaHCO3 4 KH2PO4 5 Dung dịch hỗn hợp muối - NaCl - KCl - CaCl2.2H2O - MgSO4.7H2O Nồng độ, g/l 30 20 50 7,2... m2, g 1,231 0,15 0,11 SS, mg/l 2280 0,3 0,15 0,45 0,18 VSS, mg/l 1360 0,6 0,24 - Kết quả mẫu đầu vào Pha loãng, lần 150 200 250 A, Abs 0,254 0,2 0,079 Ta thấy chỉ có mẫu pha loãng 200 và 250 lần là nằm trong khoảng giới hạn của đường chuẩn, ta chọn mẫu pha loãng 200 lần Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là: - Kết quả mẫu ra 1 Pha loãng, lần 100 150 200 A, Abs 0,09 0,068 0,047 Ta thấy chỉ có