XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Danh sách từ viết tắt BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hoá học DO (Dissolved Oxygen): Nồng độ oxy hoà tan SS (Suspended Solid): Chất rắn lơ lửng MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng bùn lỏng MLVSS (Mix Liquid Volatile Suspended Solids): Chất rắn lơ lửng bay bùn lỏng SVI (Sludge Volume Index): Chỉ số thể tích bùn SRT (Solid Retention Time): Thời gian lưu bùn F/M (Food – Microorganism ratio): Tỉ lệ thức ăn cho vi sinh vật TN: Hàm lượng Nitơ tổng TP: Hàm lượng Photpho tổng TSS: Tổng chất rắn lơ lửng TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam XLNT : Xử lý nước thải Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Phụ lục bảng Bảng 2.1: Bảng thông số đặc trưng nước thải thủy sản Bảng 2.2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình bùn hoạt tính Bảng 2.3: Các chất dinh dưỡng cần thiết cho hoạt động sống tế bào vi khuẩn Bảng 2.4 Phần trăm thành phần nguyên tố tế bào vi khuẩn tính trọng lượng khơ Bảng 2.5 Giá trị dinh dưỡng cần thiết để khử BOD (g/kg BOD) Bảng 2.6 Thời gian lưu bùn tiêu biểu cho trình bùn hoạt tính Bảng 2.7 Các lồi vi khuẩn dạng sợi thường gặp gây tượng bùn tạo khối Bảng 2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến bùn khối nhớt Bảng 2.9 Các dấu hiệu nhận biết có q trình khử nitrat Bảng 2.10 Các dạng vi khuẩn gây bọt váng thường gặp Bảng 2.11 Ảnh hưởng thay đổi sinh học, hóa học lý học đến hình thành bọt/váng Bảng 2.12 Những dạng bọt bùn hoạt tính Bảng 3.1 Kết thí nghiệm chất lượng nước thải giai đoạn thích nghi Bảng 3.2 Kết khảo sát chất lượng nước ứng với COD vào=1000 mg/l Bảng 3.3 Biến thiên COD pH theo thời gian lưu nước với CODvào=2000 mg/l Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Phụ lục hình Hình 2.1 Bùn liên kết tốt Hình 2.2 Bùn liên kết yếu Hình 2.3 Bùn tạo khối vi khuẩn dạng sợi Hình 2.4 Bùn dạng bọt váng Nocardia Hình 3.1: Nguyện tắc hoạt động bể SBR Hình3.2 : Mơ hình SBR Hình 3.3 :Mặt hộp điều khiển Hình 3.4: Máy thổi khí Hình 3.5 :Van điện Hình 3.6 Biến thiên COD pH theo thời gian lưu nước với CODvào=1000 mg/l Hình 3.7 Biến thiên COD pH theo thời gian lưu nước với CODvào=2000 mg/l Hình 3.8 Đồ thị so sánh hiệu khử COD tải trọng khác Bản vẽ số 1: vẽ chi tiết mơ hình SBR Bản vẽ số 3: Chi tiết mạch điện hộp điều khiển Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Chương I MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thập niên gần đây, nhiễm mơi trường nói chung nhiễm nước nói riêng trở thành mối lo chung nhân loại Vấn đề ô nhiễm môi trường bảo vệ cho thủy vực vấn đề cấp bách trình phát triển xã hội kinh tế khoa học kỹ thuật tiến lên bước dài Để phát triển bền vững cần có biện pháp kỹ thuật hạn chế, loại bỏ chất ô nhiễm hoạt động sống sản xuất thải mơi trường Một biện pháp tích cực công tác bảo vệ môi trường chống ô nhiễm nguồn nước tổ chức thoát nước và xử lý nước thải trước xả vào nguồn tiếp nhận Cùng với phát triển mạnh mẽ ngnh kinh tế khác, chế biến thủy sản nước ta ngành cơng nghiệp có mạng lưới sản xuất rộng với nhiều mặt hàng, nhiều chủng loại gần có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao Sản lượng chế biến thủy sản năm 1986 127.449 tấn, năm 1999 451.541 tăng gấp 3,5 lần đến xấp xỉ khoảng 2.1 triệu Trong chiến lược phát triển kinh tế ngành thủy sản, mục tiêu đặt đến năm 2010 sản lượng chế biến đạt tỉ tấn, kim ngạch xuất đạt 3,5 ÷ tỉ USD Tuy nhiên tăng trưởng kinh tế ngành điều kiện cần chưa đủ cho phát triển, sản xuất phát triển lượng chất thải lớn Ước tính lượng chất thải ngành hai năm gần sau: bã thải: 41.520 tấn; nước thải: 20 triệu m Các chất thải có thành phần chủ yếu chất hữu bao gồm hợp chất chứa Cacbon, Nitơ, Photpho … Trong điều kiện khí hậu Việt Nam chúng nhanh chóng bị phân hủy gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người Ví dụ, nồng độ COD nước thải công ty chế biến thủy sản loại khoảng 3000 ÷ 6000 mg/l vượt 30 lần tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945 – 1995) Vì việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản ngành công nghiệp khác yêu cầu cấp thiết đặt không nhà quản lý mà cho tất 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thiết kế mơ hình xử lý nước thải bể sinh học hiếu khí SBR khảo sát hiệu xử lý nước thải thủy sản mơ hình với bùn hoạt tính hiếu khí Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR 1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM Mơ hình thực phòng thí nghiệm & phân tích mơi trường, khoa Mơi Trường, Trường Cao đẳng Công nghiệp Thực Phẩm TPHCM với đối tượng cần xử lý nước thải thủy sản (cá, tôm, mực…) 1.4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Thu thập số liệu, tài liệu, đánh giá tổng quan công nghệ sản xuất, khả gây ô nhiễm môi trường xử lý nước thải ngành chế biến thủy sản Tính tốn, thiết kế mơ hình SBR Khảo sát hiệu xử lý COD yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý Nhận xét kết thu 1.5 Ý NGHĨA CỦA ĐỂ TÀI Nghiên cứu khả xử lý nước thải thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí hoạt động theo dạng mẻ với bể hiếu khí SBR để áp dụng vào thực tiễn với quy mô lớn Qua đề tài chứng minh lý thuyết xử lý nước thải biện pháp sinh học học Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Chương II TỔNG QUAN 2.1 CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI NGÀNH CÔNG NGHIỆP CHẾ BIẾN THUỶ SẢN 2.1.1 Các loại chất thải sinh q trình sản xuất • Chất thải rắn Chất thải rắn sinh trình chế biến tồn dạng vụn thừa : tạp chất , đầu , đuôi , xương vẩy ,… phần lớn chất tận dụng lại để chế biến thành loại thức ăn gia súc Tuy nhiên, s ót lại lượng chất thải rắn trơi theo dòng nước thải q trình làm vệ sinh nhà xưởng khơng kỹ, lượng chất thải ngn gây nhiễm khơng khí bổ sung mùi từ chúng bốc lên, gây khó chịu ảnh hưởng đến sức khỏe cơng nhân công ty cư dân khu vực lân cận • Khí thải Khí thải sinh từ lò đốt (lò đốt dầu lò hơi), máy phát điện có chứa chất gây nhiễm : NO2 , SO2 , bụi với mức độ ô nhiễm dao động theo thời gian mức độ vận hành theo lò Tuy vậy, chất nhiễm có nồng độ nhỏ tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5937 - 1995) Trong ngành chế biến thủy hải sản, chất gây nhiễm khơng khí đặc trưng H2S với nồng độ có khả đạt từ 0,2 – 0,4 mg/m , sinh chủ yếu từ phân huỷ chất thải rắn (đầu, ruột, vẩy,…) vi khuẩn NH sinh từ mùi nguyên liệu thủy sản thất từ máy nén khí thiết bị đơng lạnh Các khí có đặc điểm không phát tán xa nên mức độ ô nhiễm giới hạn khu vực phát sinh chúng Nhìn chung, chất gây nhiễm khơng khí ngành chế biến thủy hải sản đa dạng mức độ nhẹ khắc phục • Nước thải Cùng với phát triển theo năm ngành chế biến thủy hải sản đưa vào môi trường lượng nước thải lớn, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước Nước thải ngành chứa phần lớn chất thải hữu có nguồn gốc từ động vật có thành phần chủ yếu protein chất béo Trong hai thành phần này, chất béo khó bị phân hủy vi sinh vật • Thành phần tính chất nước thải thủy sản Với chủng loại nguyên liệu tương đối phong phú điều kiện nước ta nên thành phần chất thải nước thải thủy sản đa dạng Nước thải thủy sản chia thành ba nguồn khác nhau: nước thải Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR sản xuất , nước thải vệ sinh công nghiệp nước thải sinh hoạt Cả loại nước thải có tính chất gần tương tự Trong nước thải sản xuất có mức độ nhiễm cao Nước thải phân xưởng chế biến thuỷ sản có hàm lượng COD dao động khoảng từ 300- 3000 (mg/L) , giá trị điển hình 1500 (mg/L) , hàm lượng BOD5 dao động từ 300-2000 (mg/L) , giá trị điển hình 1000 (mg/L) Trong nước thường có vụn thuỷ sản vụn dễ lắng , hàm lượng chất rắn lơ lững dao động từ 200-1000 (mg/L) , giá trị thường gặp 500 (mg/L) Nước thải thuỷ sản bị ô nhiễm chất dinh dưỡng với hàm lượng Nitơ cao từ 50-200 (mg/L) , giá trị điển hình 30 (mg/L) Ngoài , nước thải ngành chế biến thuỷ hải sản có chứa thành phần hữu mà bị phân huỷ tạo sản phẩm trung gian phân huỷ acid béo khơng bảo hồ , tạo mùi khó chịu đặc trưng , gây ô nhiễm mặt cảm quan ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ công nhân làm việc Đối với công ty thủy sản có sản xuất thêm sản phẩm khơ , sản phẩm đóng hộp dây chuyền sản xuất có thêm cơng đoạn nướng , luộc , chiên thành phần nước thải có chất béo , dầu Giá trị thông số ô nhiễm đặc trưng nước thải chế biến thuỷ sản tóm tắt qua bảng sau : Bảng 2.1: Bảng thông số ô nhiễm đặc trưng nước thải thuỷ sản Các thơng số nhiễm pH : 6,5 ÷ 7,5 BOD5 : 300 ÷ 2000 mg/L COD : 500 ÷ 3000 mg/L SS : 200 ÷ 1000 mg/L N : 50 ÷ 200 mg/L P : 10 ÷ 100 mg/L Tiêu chuẩn phát thải (TCVN 5945 - 1995 , loại B ) pH : 5,5 ÷ BOD5 : 50 mg/L COD :100 mg/L SS :100 mg/L N : 60 mg/L P : mg/L 2.1.2 Các phương pháp xử lí nước thải thủy sản a Phương pháp xử lý học Phương pháp xử lý học dùng để tách chất khơng hòa tan phần chất dạng keo khỏi nước thải • Song chắn rác, lưới lọc Song chắn rác, lưới lọc dùng để giữ cặn bẩn có kích thước lớn dạng sợi giấy, rau cỏ, rác… gọi chung rác Rác thường Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR chuyển tới máy nghiền rác, sau nghiền nhỏ, cho đổ trở lại trước song chắn rác chuyển tới bể phân hủy cặn Trong năm gần đây, người ta sử dụng phổ biến loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác trạm công suất xử lý vừa nhỏ • Bể lắng cát Bể lắng cát tách khỏi nước thải chất bẩn vơ có trọng lượng riêng lớn (như xỉ than, cát…) Chúng khơng có lợi q trình làm trong, xử lý sinh hoá nước thải xử lý cặn bã khơng có lợi cơng trình thiết bị cơng nghệ trạm xử lý Cát từ bể lắng cát đưa phơi khô sân phơi sau thường sử dụng lại cho mục đích xây dựng • Bể lắng Bể lắng tách chất lơ lửng có trọng lượng riêng khác với trọng lượng riêng nước thải Chất lơ lửng nặng từ từ lắng xuống đáy, chất lơ lửng nhẹ lên bề mặt Cặn lắng bọt nhờ thiết bị học thu gom vận chuyển lên cơng trình xử lý cặn • Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường áp dụng xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp) Đối với nước thải sinh hoạt hàm lượng dầu mỡ không cao việc vớt dầu mỡ thường thực bể lắng nhờ thiết bị gạt • Bể lọc Bể lọc có tác dụng tách chất trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ cách cho nước thải qua lớp vật liệu lọc, cơng trình sử dụng chủ yếu cho số loại nước thải công nghiệp Phương pháp xử lý nước thải học loại bỏ khỏi nước thải 60% tạp chất khơng hòa tan 20% BOD Hiệu xử lý đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng 3035% theo BOD biện pháp làm thống sơ đơng tụ sinh học Nếu điều kiện vệ sinh cho phép, sau xử lý học nước thải khử trùng xả vào nguồn, thường xử lý học giai đoạn xử lý sơ trước cho qua xử lý sinh học b Phương pháp xử lý hóa học: Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Thực chất phương pháp xử lý hố học đưa vào nước thải chất phản ứng để gây tác động với tạp chất bẩn, biến đổi hoá học tạo cặn lắng tạo dạng chất hòa tan khơng độc hại, khơng gây ô nhiễm môi trường Theo giai đoạn mức độ xử lý, phương pháp hóa học có tác động tăng cường trình xử lý học sinh học Những phản ứng diễn phản ứng oxy hóa - khử, phản ứng tạo chất kết tủa phản ứng phân hủy chất độc hại Phương pháp xử lý hóa học thường áp dụng để xử lý nước thải công nghiệp Tùy thuộc vào điều kiện địa phương điều kiện vệ sinh cho phép, phương pháp xử lý hố học hoàn tất giai đoạn cuối giai đoạn sơ ban đầu việc xử lý nước thải • Phương pháp trung hòa Dùng để đưa mơi trường nước thải có chứa axit vơ kiềm trạng thái trung tính pH=6.5 – 8.5 Phương pháp thực nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa axit nước thải chứa kiềm với nhau, bổ sung thêm tác nhân hóa học, lọc nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung hồ, hấp phụ khí chứa axit nước thải chứa kiềm • Phương pháp keo tụ (đơng tụ keo) Dùng để làm khử màu nước thải cách dùng chất keo tụ (phèn) chất trợ keo tụ để liên kết chất rắn dạng lơ lửng keo có nước thải thành bơng có kích thước lớn • Phương pháp ozon hoá Là phương pháp xử lý nước thải có chứa chất hữu dạng hồ tan dạng keo ozon Ozon dễ dàng nhường oxy nguyên tử cho tạp chất hữu • Phương pháp điện hóa học Thực chất phá hủy tạp chất độc hại có nước thải cách oxy hố điện hố cực anơt dùng để phục hồi chất q (đồng, chì, sắt…) Thơng thường nhiệm vụ phân hủy chất độc hại thu hồi chất quý giải đồng thời c Phương pháp xử lý hóa – lý • Chưng cất Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Là q trình chưng nước thải để chất hồ tan bay lên theo nước Khi ngưng tụ, nước chất bẩn dễ bay hình thành lớp riêng biệt dễ dàng tách chất bẩn • Tuyển Là phương pháp dùng để loại bỏ tạp chất khỏi nước cách tạo cho chúng khả dễ lên mặt nước bám theo bọt khí • Trao đổi ion Là phương pháp thu hồi cation anion chất trao đổi ion (ionit) Các chất trao đổi ion chất rắn tự nhiên vật liệu nhựa nhân tạo Chúng không hồ tan nước dung mơi hữu cơ, có khả trao đổi ion • Tách màng Là phương pháp tách chất tan khỏi hạt keo cách dùng màng bán thấm Đó màng xốp đặc biệt không cho hạt keo qua d Phương pháp xử lý sinh học: Thực chất phương pháp dựa vào khả sống hoạt động vi sinh để phân hủy – oxy hóa chất hữu dạng keo hồ tan có nước thải Những cơng trình xử lý sinh học phân thành nhóm: - Những cơng trình q trình xử lý thực điều kiện tự nhiên: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học… thường trình xử lý diễn chậm - Những cơng trình q trình xử lý thực điều kiện nhân tạo: bể lọc sinh học (bể Biophin), bể làm thoáng sinh học (bể aerotank),… Do điều kiện tạo nên nhân tạo mà trình xử lý diễn nhanh hơn, cường độ mạnh Các trình xử lý sinh học chủ yếu ứng dụng để xử lý nước thải:  Q trình hiếu khí:  Tăng trưởng lơ lửng: q trình bùn hoạt tính, hồ làm thống, phân hủy hiếu khí…  Tăng trưởng bám dính: lọc nhỏ giọt, tiếp xúc sinh học quay, bể phản ứng tầng vật liệu cố định… Trang 10 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Mơ hình SBR thiết kế gồm có : hộp điều khiển; bể phản ứng ; bể chưa nước thải đầu vào; bơm nước thải ; máy thổi khí ; van điện giá đỡ mơ hình Hình 3.2 : Mơ hình SBR Bản vẽ chi tiêt mơ hình SBR (bản vẽ số 1) Hộp điều khiển • Hộp điều khiển làm kim loại có kích thước L x B x L x H = 300 x 200 x 400 (mm) • Hộp điều khiển hoạt động theo hai chế độ ; điều khiển tự động điều khiển tay • Ở chế độ tự động hộp điện điều khiển sử dụng timer để thời gian hoạt động để điều khiển q trình vận hành mơ hình SBR cách hồn tồn tự động với thơng số hoạt động tính tốn cài đặt Sơ đồ chi tiết mạch điện hộp điều khiển ( vẽ số 3) Trang 37 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Hình 3.3 :Mặt hộp điều khiển  Bể phản ứng SBR • Chọn thể tích bể phản ứng SBR 10 lít/mẻ (theo mơ hình SBR trường Đại Học Bách Khoa) • Diện tích bề mạt bể S = L x B = 200 x 200 (mm) Thân bể gồm phần: • Phần hình trụ vng với chiều cao ht = 200 mm • Phần cấu tạo hình chóp để thu bùn Chiều cao phần chóp đáy hđ = 150 mm • Chiều cao an toàn bể hđ t = 50 mm • Chiêù cao toàn bể Hb = ht + hđ + hđ =200 +150 + 50 = 400 (mm) • Bể làm bằng vật liệu mêca dày 5m • Do chế độ hoạt động bể làm việc theo mẻ nên lưu lượng mẻ làm việc thể tích bể (10 lít/m • Chọn thời gian lưu nước tối ưu h/mẻ công suất xử lí hệ thống Q = 10 lít/mẻ x mẻ/ngày = 30 lít/ngày  Bể chứa nước thải • Cơng suất hoạt động hệ thống 30lít/ngày Thùng chứa nước thải thiết kế để mơ hình hoạt động ngày • thể tích thùng chứa nước thải >=30 lít • Chọn kích thước thùng nước thải L x B x H = 450 x 250 x 300 =0.3375 (m3) =33.75 lít • Thùng chúa nước thải làm tôn thiếc có lớp sơn chống gỉ  Máy thổi khí Sử dụng để cung cấp khí cho bể phản ứng SBR Trang 38 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR  Van điện Dùng để xả nước thải sau xử lí từ bể phản ứng SBR ngồi Hình 3.4: Máy thổi khí Hình 3.5 :Van điện  Giá đỡ mơ hình •Giá đỡ có kích thước L x B x H = 750 x 570 x 250 (mm) Giá đỡ làm nguyên liệu sắt V3 3.2.3 Nguyên tắc hoạt động mơ hình  Điều khiển tay  Bật công tắc điều khiển chế độ hoạt động chế độ MAN  Bật công tắc tổng để mở nguồn điện  Mở công tắc bơm để bơm nước thải từ bể chứa nước thải lên bể phản ứng SBR đầy bể tắt bơm  Mở cơng tắc máy thổi khí để tiến hành thổi khí vào bể phản ứng Sau hồn tất qua trình thổi khí thi tắt may thổi khí Ở bể diễn qua trình lắng  Khi lắng xong , bật công tắc van điện để xả nước xử lí ngồi  Điều khiển tự động Khi bật công tắc chế độ làm việc chế độ AUTO, mơ hình chạy tự động hồn toàn nhờ vào hộp điều khiển tự động Bể sinh học mơ hình thí nghiệm làm việc theo dạng mẻ (Sequencing Batch Reactor –SBR) theo bước sau: Bước 1: Nước thải pha loãng đến nồng độ thể tích xác định bể chứa nước thải đầu vào, chỉnh pH phù hợp đưa vào bể phản Trang 39 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR ứng bơm chìm đặt bể với thể tích xác định (10 lít/mẻ), thời gian bơm nước thải vào bể phản ứng 45s Bước 2: Tạo phản ứng sinh hóa nước thải bùn hoạt tính cách sục khí để cung cấp oxi khuấy trộn hỗn hợp Thời gian sục khí 7.5 h Bước 3: Lắng nước, trình lắng diễn mơi trường tĩnh Thời gian lắng 15 phút, hiệu lắng thủy lực bể đạt 98% Bước 4: Xả nước lắng phần bể thùng chứa sau xử lý Thời gian xả nước 15 phút Bước 5: Chờ nạp mẻ ,nước thải bơm đầy vào bể phản ứng hết thời gia chờ cài đặt hộp điều khiển Với mơ hình thí nghiệm việc tn hồn bùn khơng cần thiết q trình sục khí lắng diễn khoang Khi lượng bùn bể nhiều cần phải bớt bùn ngồi, lượng bùn lưu lại bể khoảng 2500 mg/lít 3.2.4 Mục tiêu phương pháp nghiên cứu a Mục tiêu nghiên cứu Do mơ hình nghiên cứu thuộc dạng mơ hình xử lý theo mẻ, tức mơ hình tĩnh ( dòng chảy vào dòng chảy khơng liên tục) nên việc thí nghiệm mơ hình nhằm mục đích sau :  Khảo sát hiệu xử lý nước thải với thay đổi thơng số điều khiển q trình pH, COD, MLSS theo thời gian lưu nước khác ứng với nồng độ COD đầu vào lượng bùn định Từ dự đốn giai đoạn trình phát triển vi khuẩn  Xác định thông số động học đặc trưng cho giai đoạn phát triển vi khuẩn khả xử lý nước thải chúng b Phương pháp nghiên cứu  Các bước chuẩn bị - Nước thải ngâm sẵn thùng chứa riêng loại đâu, vảy, đi… cá, tơm, mực…trong vòng ngày trở lên Nước thải xác định thông số COD, pH để tính tốn, xác định thể tích hệ số pha loãng trước pha loãng để đưa vào bể sinh học Nhìn chung nước thải thủy sản có hàm lượng hữu cơ, chất dinh dưỡng cao hoàn toàn phù hợp cho việc xử lý Trang 40 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR - - - - phương pháp sinh học mà không cần phải bổ sung chất dinh dưỡng Bùn hoạt tính dùng cho viêc xử lý lấy nhà máy xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp Tân Bình Bùn lấy trực tiếp bể chứa bùn sau xử lý nhà máy Vật liệu cần thiết làm mô hình: • Máy thổi khí • Ống phân phối khí • Đá bọt • Bơm nước thải • Van điện hệ thống van xả nước • Thùng chưa nước thải trước sau xử lý • Hộp điện điều khiển • Bùn hoạt tính hiếu khí • Nước thải: sử dụng nước thải thủy sản Chuẩn bị hóa chất • Dung dịch chuẩn K2Cr2O7 0.0167M: hoà tan 4.913g K2Cr2O7 (sấy 1050C giờ) với 500ml nước cất, thêm vào 167ml H2SO4 đậm đặc 33,3g HgSO4, khuấy tan để nguội đến nhiệt độ phòng, định mức thành 1000ml • Dung dịch Ferrous Ammonium Sunfate (FAS) 0,1M: hồ tan 39,2g Fe(NH4)2(SO4)2.6H2O nước cất, thêm vào 20ml H2SO4 đậm đặc, làm lạnh, định mức thành 1000ml • Chỉ thị màu feroin: hoà tan 1.485g phenanthroline monohydrate thêm 0.695g Fe(SO4)2.7H2O định mức thành 100ml (khi chất trộn lẫn với dung dịch tan hồn tồn có màu đỏ) Chuẩn bị dụng cụ thiết bị • Buret giá đỡ Buret ng nghim cú np (loi ng 20cm ì 150mm) giá để ống nghiệm • Bình định mức, erlen 250 ml • Pipet 2ml, 5ml, 10ml bóp để lấy hóa chất • Điện cực, giấy quỳ để xác định pH • Tủ sấy Trang 41 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR  Tiến hành thí nghiệm Q trình thí nghiệm chia làm hai giai đoạn sau Chạy thích nghi mơ hình: giai đoạn ta tiến hành làm việc sau: - Cho vào thùng chứa nước thải 25lit nước thải pha loãng, chỉnh pH phù hợp - Cho vào bể sinh học thể tích bùn khoảng 5000 – 6000mg/l để tiến hành chạy thích nghi - Cài thời gian bơm nước thải, sục khí, lắng xả nước thải phù hợp bảng điện điều khiển Bật công tắc chế độ tự động - Cắm điện để khởi động mơ hình - Hằng ngày pha nước thải vào thùng chứa với thể tích xác định, chỉnh pH phù hợp khoảng 6.5 - 8.5 Vận hành cho mơ hình chạy thích nghi vòng tuần để bùn thích nghi với nước thải, loại vi sinh vật thích hợp để xử lý loại nước thải có thời gian để phát triển thích nghi nhằm tạo bùn tốt - Tiến hành đo COD đầu vào đầu ngày lần hiệu khử COD dần ổn định Quá trình thay đổi nồng độ - Thay đổi nồng độ COD đầu vào tiến hành khảo sát thay đổi COD, pH đầu theo thời gian lưu nước - Trước lần thay đổi nồng độ COD, kiểm tra khả lắng bùn qua số SVI xả bớt lượng bùn thừa xuống đến vạch đánh dấu Tuy trình thí nghiệm chia làm giai đoạn riêng biệt – thích nghi tăng nồng độ - thực chất chúng có liên hệ với chặt chẽ Mỗi lần thay đổi nồng độ COD đầu vào ta phải tiến hành lại giai đoạn thích nghi trước khảo sát thông số khác đầu nhằm đảm bảo kết xác Các thông số khảo sát COD, pH, SVI…được xác định theo giáo trình “Thực hành kỹ thuật xử lý nước thải” – Nguyễn Xuân Quỳnh Như & Nguyễn Đức Đạt Đức phòng thí nghiệm phân tích Mơi trường, khoa Môi trường – Trường Cao Đẳng Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Phân tích mẫu • COD : Nhu cầu oxy hóa học - Rửa ống nghiệm có nút vặn kín với H2SO4 20% trước sử dụng Trang 42 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR - Cho ml mẫu vào ống nghiệm, thêm 3ml dung dịch K2Cr2O7 ml H2SO4 - Đậy nút vặn, lắc kĩ nhiều lần - Cho vào tủ sấy 1050C - Lấy để nguội đến nhiệt độ phòng - Cho tồn dung dịch vào erlen, tráng kĩ ống nghiệm nhiều lần nước cất - Thêm 0.5 – ml (1 – giọt) thị feroin - Định phân FAS 0.1M - Khi mẫu chuyển từ xanh lục sang màu nâu đỏ nhạt, dừng định phân - Đọc thể tích FAS dùng - Thực tương tự với mẫu trắng Tính tốn ( A − B ) * M * 8000 COD (mgO2/L) = Vm Với: A: thể tích FAS định phân mẫu trắng B: thể tích FAS định phân mẫu cần xác định M: nồng độ FAS (M = 0.1) Vm : Thể tích mẫu cần xác định (Vm = ml) • pH - Đo điện cực Nhúng điện cực vào lọ nước cất Nhúng điện cực vào dung dịch nước thải, đo pH nước thải đầu vào đầu ra, ghi nhận kết thu Rửa lại đầu dò điện cực nước cất 3.2.5 Kết thí nghiệm a Kết thí nghiệm giai đoạn thích nghi Ngày Thời gian lưu nước (giờ) 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 COD vào (mg/l) COD (mg/l) 1440 1200 1100 1300 1450 950 720 700 400 128 Hiệu suất khử COD (%) 34.02 40.00 36.36 69.23 91.17 pH vào pH 7.5 7.0 7.3 6.8 7.5 7.8 7.5 7.0 7.3 7.0 Trang 43 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR 7.5 7.5 7.5 1300 1200 1200 96 98 96 92.61 91.83 92.61 7.0 6.8 7.0 7.5 7.3 7.2 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm chất lượng nước thải giai đoạn thích nghi  Nhận xét kết thu Qua kết bảng 3.1 ta thấy bùn lấy Nhà máy xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp Tân Bình có chất lượng tốt, khả thích nghi với điều kiện mơi trường nhanh Trong thời gian chạy thích nghi bùn hoạt động tốt hoàn toàn phù hợp với nước thải Điều chứng tỏ hàm lượng chất hữu cơ, chất hữu phân hủy sinh học với chất dinh dưỡng điều kiện mơi trường nước thải thích hợp với phát triển vi khuẩn b Kết thí nghiệm giai đoạn thay đôi nồng độ  Khảo sát chất lượng nước với CODvào=1000 mg/l Thời giai lưu nước (phút) 15 30 45 60 90 120 150 180 240 300 360 420 CODvào (mg/l) CODra (mg/l) Hiệu suất khử COD (%) 1000 1000 800 400 300 100 95 70 50 60 75 50 45 45 20 60 70 90 91 93 95 94 93 95 96 96 pH vào pH 6.5 6.5 7.3 7.5 7.8 7.9 7.8 7.9 7.5 7.3 7.0 7.3 7.0 6.9 Bảng 3.2 Kết khảo sát chất lượng nước ứng với CODvào=1000 mg/l Từ bảng 3.2 ta xây dựng đồ thị biểu diễn chất lượng nước đâu theo thời gian lưu nước Trang 44 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Hình 3.5 Biến thiên COD pH theo thời gian lưu nước với CODvào=1000 mg  Khảo sát chất lượng nước với CODvào=2000 mg/l Thời giai lưu nước (phút) 15 30 45 60 90 120 150 180 240 300 360 420 CODvào (mg/l) CODra (mg/l) 2000 2000 1600 1400 1000 500 300 90 60 85 65 50 48 60 Hiệu suất khử COD (%) 20 30 50 75 85 96 97 96 97 98 98 97 pH vào pH 6.5 6.5 7.5 7.9 7.8 7.8 7.5 7.4 7.6 7.2 7.5 7.0 6.9 6.8 Bảng 3.3 Biến thiên COD pH theo thời gian lưu nước với CODvào=2000 mg/l Từ bảng 3.4 ta xây dựng đồ thị biểu diễn chất lượng nước đâu theo thời gian lưu nước Trang 45 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Hình 3.6 Biến thiên COD pH theo thời gian lưu nước với CODvào=2000 mg/L Tính tải trọng COD theo công thức sau Với CODvào=1000 mg/l kgCOD/m3.ng.đ = CODvào * lit / me * me 1000 * * = = 2.4 Vbê *1000 10 *1000 Với CODvào=2000 mg/l kgCOD/m3ng.đ = CODvào * lit / me * me 2000 * * = = 4.8 Vbê *1000 10 *1000 Trang 46 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Hình 3.7 Đồ thị so sánh hiệu khử COD tải trọng khác 3.2.6 Nhận xét Từ kết thu bảng số liệu đồ thị ta rút số nhận xét sau:  Nhận xét thay đổi nồng độ COD đầu hiệu khử COD Trong hai trường hợp COD vào=1000 mg/l CODvao=2000 mg/l có đặc điểm chung khoảng thời gian đầu trình xử lý (thời giai lưu nước từ 15p – 150p), nồng độ COD đầu giảm nhanh (từ 1000 mg/l  50 mg/l 2000 mg/l  60 mg/l), hiệu xử lý COD tăng nhanh (95% với CODvào=1000mg/l 97% với CODvào=2000mg/l) Trong khoảng thời gian từ 150 phút đến 360 phút giai đoạn ổn định (nồng độ COD hiệu khử COD biến thiên ít) Cuối khoảng thời gian lại chu kì nồng độ COD khơng giảm xuống mà có dấu hiệu tăng lên, hiệu khử COD giảm dần.Sự biến đổi nồng độ COD hiệu khử COD hồn tồn giải thích dựa vào trình phát triển vi khuẩn bể xử lý Sau giai đoạn thích nghi với mơi trường mới, khoảng thời gian (từ 15 – 150 phút) nguồn hữu cơ, chất dinh dưỡng dồi với nồng độ phù hợp vi khuẩn tiêu thụ thức ăn phát triển nhanh, làm cho COD giảm nhanh Lúc giai đoạn tăng trưởng tăng sinh khối theo logarit quần thể vi sinh vật giai đoạn chiếm ưu so với giai đoạn lại Từ 150 – 360 phút giai đoạn ổn định bước đầu chuyển sang giai đoạn phân hủy nội bào, sinh khối tăng chậm dần bắt đâu giảm Ở thời điểm nguồn thức ăn vi Trang 47 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR khuẩn giảm đáng kể Để trì lượng tối thiểu cho tế bào tồn tại, vi khuẩn buộc phải tiến hành phân hủy hợp chất hữu trích từ tế bào vi khuẩn già chết Tuy vậy, có khoảng từ 50 – 60% hợp chất hữu sử dụng, phần lại phức chất có độ hòa tan thấp khơng thích hợp cho vi khuẩn sử dụng Vì nên ta thấy nồng độ COD đầu khơng giảm nhanh lúc đâu mà dao động vài giá trị gần Hiệu xử lý đạt đến giá trị tối đa bắt đầu giảm Nếu tiếp tục trì thời gian lâu chu kì thi ta nhận thấy COD đầu nước có dấu hiệu tăng lên hiệu khử COD giảm dần  Nhận xét thay đổi pH theo thời gian lưu nước Trong hai trường hợp, thời điểm ban đầu ( từ 15 – 60 phút) pH tăng dần (từ 6.5 – 7.8 COD vào=1000 mg/l từ 6.5 – 7.9 CODvào=2000 mg/l) Trong khoảng thời gian từ 60 – 240 phút giai đoạn ổn định, lúc giá trị pH biến thiên Ở thời điểm sau đó, giá trị pH giảm dần Sự biến thiên pH theo thời gian lưu nước giải thích dựa phản ứng phân hủy hợp chất hữu Trong phản ứng phân hủy hợp chất hữu hòa tan chất có khả phân hủy sinh học vi khuẩn có phản ứng amoni hóa, tức phản ứng chuyển hóa Nito có amoni acid hợp chất hữu khác thành NH để thuận tiện cho việc tạo vỏ tế bào NH3 sinh vi khuẩn nitrat sử dụng để oxi hóa thành nitrat (NO3-) Một phần NH3 tham gia vào q trình nitrat hóa đồng hóa thành vỏ tế bào vi khuẩn Nếu lượng NH sinh lớn nhu cầu sử dụng vi khuẩn nitrat hóa tồn lượng NH3 hòa tan nước dạng ion NH 4+ Ion có tính kiềm nên pH nước thải tăng lên Lúc giai đoạn tăng trưởng tăng sinh khối theo logarit quẩn thể vi sinh vật giai đoạn chiếm ưu so với giai đoạn lại thức ăn dồi Tại thời điểm sau (từ 240 – 420phut) vi khuẩn chuyển sang giai đoạn phân hủy nội bào nguồn thức ăn bị cạn kiệt Hàm lượng ion NH 4+ nước không tăng bị vi khuẩn sử dụng phản ứng nitrat hóa (chuyển NH4+ thành NO3-) Nitrosomonas + NO2- + 2H+ + H2O NH4 + 3/2 O2 Nitrobecter + NH4 + ½ O2 NO2- + 2H+ + H2O Trang 48 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Chính phản ứng nitrat hóa làm cho pH nước giảm xuống Chương IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết thu thập thể bảng ta thấy: - Đối với tải trọng 2.4 kgCOD/m 3.ng.đ khoảng pH tối ưu 6.9 – 7.6, bùn lắng tốt, hiệu xử lý cao Trang 49 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR - Đới với tải trọng 4.8 kgCOD/m3.ng.đ khoảng pH tối ưu 6.9 – 7.9, bùn lắng tốt, hiệu xử lý cao So với tải trọng 2.4 kgCOD/m 3.ng.đ tải trọng 4.8 kgCOD/m3.ng.đ có COD đầu tương đối tốt hiệu xử lý cao Vì ta chọn tải trọng để đạt hiệu kinh tế cao hơn, hiệu xử lý tải trọng đạt tối đa (98%) 4.2 Kiến nghị  Đối với nước thải thủy sản có hàm lượng chất hữu cơ, đặc biệt chất hữu dễ phân hủy sinh học cao Vì thích hợp để áp dụng phương pháp xử lý sinh học, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho hệ vi sinh vật phát triển mà không cần bổ sung chất dinh dưỡng, tiết kiệm chi phí  Khi vận hành mơ hình nước thải thủy sản nên chỉnh pH khoảng tối ưu để đạt hiệu xử lý cao, đồng thời chạy với tải trọng phù hợp đem lại hiệu xử lý hiệu kinh tế cho người sử dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Lương Đức Phẩm; Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Bằng Biện Pháp Sinh Học; Nhà Xuất Bản Giáo Dục Trang 50 XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Nguyễn Thanh Hùng; Xử Lý Nước Thải Cơng Nghiệp Tính Tốn Thiết Kế Cơng Trình; Tháng 11/2001 Lê Văn Cát; Cơ Sở Hố Học Kỹ Thuật Xử Lý Nước; Nhà Xuất Bản Thanh Niên; Hà Nội 1999 Bài giảng “Thực hành kỹ thuật xử lý nước thải “ _Nguyễn Xuân Quỳnh Như & Nguyễn Đức Đạt Đức Trịnh Xuân Lai; Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải NXB Xây dựng năm 2000 Michael F.Torpy Anaerobic Treatment Wastewater Noyes Data Corporation of Industrial Trang 51 ... khí SBR khảo sát hiệu xử lý nước thải thủy sản mơ hình với bùn hoạt tính hiếu khí Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR 1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM Mơ hình. .. kiện nước ta nên thành phần chất thải nước thải thủy sản đa dạng Nước thải thủy sản chia thành ba nguồn khác nhau: nước thải Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR sản. .. thời gian lưu nước với CODvào=2000 mg/l Trang XLNT thủy sản bùn hoạt tính hiếu khí - mơ hình bể hiếu khí SBR Phụ lục hình Hình 2.1 Bùn liên kết tốt Hình 2.2 Bùn liên kết yếu Hình 2.3 Bùn tạo khối