Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦU Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người. Nước trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dương, biển vịnh sông hồ, ao suối, nước ngầm, hơi nước ẩm trong đất và trong khí quyển. Trên trái đất khoảng 94% là nước mặn, 23% là nước ngọt nó chiếm một tỷ lệ rất nhỏ. Nước ngọt dạng lỏng thường ở các tầng ngầm, chiếm khoảng 2,24% tổng lượng nước ngọt. Như vậy, chỉ có khoảng 0,03% lượng nước trên hành tinh là có thể sử dụng được. Nước cần cho mọi sự sống và phát triển. Nước giúp cho các tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào các phản ứng hoá sinh và tạo nên các tế bào mới. Vì vậy, có thể nói rằng ở đâu có nước là ở đó có sự sống. Nước được dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và dịch vụ. Sau khi sử dụng nước trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau. Ngày nay, cùng với sự bùng nổ dân số và tốc độ phát triển cao của công nông nghiệp ... đã để lại nhiều hậu quả phức tạp, đặc biệt là vấn đề ô nhiễm môi trường nước. Vấn đề này đang được nhiều sự quan tâm của mọi người, mọi quốc gia trên thế giới. Ở nước ta hiện nay phần lớn nước được thải ra sông hồ mà chưa qua xử lý. Vì vậy, dẫn đến tình trạng các con sông đó bị ô nhiễm bốc mùi khó chịu, làm mất cảnh quan và ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ của con người. Hiện nay, người ta đã đưa ra nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt. Một trong những phương pháp đó là xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường, trong bản khoá luận này bước đầu chúng tôi nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp yếm khí .
Khãa luËn tèt nghiÖp MỞ ĐẦU Nước nguồn tài nguyên vô quý giá người Nước tự nhiên bao gồm toàn đại dương, biển vịnh sông hồ, ao suối, nước ngầm, nước ẩm đất khí Trên trái đất khoảng 94% nước mặn, 2-3% nước chiếm tỷ lệ nhỏ Nước dạng lỏng thường tầng ngầm, chiếm khoảng 2,24% tổng lượng nước Như vậy, có khoảng 0,03% lượng nước hành tinh sử dụng Nước cần cho sống phát triển Nước giúp cho tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào phản ứng hoá sinh tạo nên tế bào Vì vậy, nói đâu có nước có sống Nước dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ Sau sử dụng nước trở thành nước thải, bị ô nhiễm với mức độ khác Ngày nay, với bùng nổ dân số tốc độ phát triển cao công nông nghiệp để lại nhiều hậu phức tạp, đặc biệt vấn đề ô nhiễm môi trường nước Vấn đề nhiều quan tâm người, quốc gia giới Ở nước ta phần lớn nước thải sông hồ mà chưa qua xử lý Vì vậy, dẫn đến tình trạng sơng bị nhiễm bốc mùi khó chịu, làm cảnh quan ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ người Hiện nay, người ta đưa nhiều phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt Một phương pháp xử lý nước thải phương pháp sinh học Để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ mơi trường, khố luận bước đầu chúng tơi nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp yếm khí Khãa ln tèt nghiƯp Chương 1: TỔNG QUAN Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ Cùng với phát triển văn minh nhân loại, nhu cầu nước ngày nhiều, lượng nước công nghiệp lượng nước sinh hoạt thải đưa vào nguồn nước tự nhiên ngày lớn, gây ô nhiễm đáng kể đến nước bề mặt môi trường Để đánh giá chất lượng nước mức độ ô nhiễm nước cần dựa vào số thông số so sánh với tiêu cho phép thành phần hoá học sinh học loại nước sử dụng cho mục đích khác Các thơng số để đánh giá chất lượng nước là: độ pH, mầu sắc, độ đục, hàm lượng chất rắn, chất lơ lửng (huyền phù), kim loại nặng, oxi hoà tan đặc biệt hai số COD BOD 1.1 Các thông số biểu thị độ nhiễm bẩn nước thải sinh hoạt 1.1.1 Màu sắc [1,6] Màu sắc nước chất bẩn nước gây nên Màu sắc nước ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sử dụng nước có mầu sản xuất Màu nước do: Các chất hữu phần chiết thực vật gọi mầu thực, màu khó xử lý phương pháp đơn giản Ví dụ chất mùn humic làm nước có màu vàng, lồi thuỷ sinh, rong tảo làm nước có màu xanh Các chất vơ hạt rắn có màu gây ra, gọi màu kiến, màu xử lý đơn giản Ví dụ, hợp chất sắt hố trị +3 khơng tan làm nước có màu nâu đỏ Cường độ màu nước xác định phương pháp so màu sau lọc bỏ chất vẩn đục 1.1.2 Mùi vị [1]r+ 1.1.3 Nước không màu, khơng mùi, khơngvị Nếu nước có mùi vị khó chịu triệu chứng nước bị ô nhiễm Mùi vị nước gây hai nguyên nhân chủ yếu sau: Do sản phẩm phân huỷ chất hữu nước Khãa luËn tèt nghiÖp Do nước thải có chứa chất khác nhau, màu mùi vị nước đặc trưng cho loại Mùi nước xác định theo cường độ qui ước, ví dụ mẫu nước có mùi nhẹ pha lỗng nước đến thể tích 1:1; mà mùi biến số ngưỡng có mùi (TON) 1, pha lỗng gấp đơi mùi biến số mùi Nếu pha loãng mùi gấp 4, 5, 8, 100 mùi biến số ngưỡng mùi tương ứng 4, 5, 1.1.4 Độ đục [1] Nước tự nhiên thường bị vẩn đục hạt keo lơ lửng nước, hạt keo mùn, vi sinh vật, sét Nước đục làm giảm chiếu sáng ánh sáng mặt trời qua nước Độ đục nước xác định phương pháp so độ đục với độ đục thang chuẩn 1.1.5 Nhiệt độ [1] Nguồn gốc nhiễm nguồn nước thải từ phận làm nguội nhà máy Nhiệt độ loại nước thải thường cao 10 -20 0C so với nước thường Ở vùng nhiệt đới nước ta, nhiệt độ nước thải vào sông, hồ tăng làm giảm lượng oxy tan vào nước tăng nhu cầu oxy cá lên hai lần, tăng nhiệt độ xúc tiến phát triển sinh vật phù du Nhiệt độ nước thường đo nhiệt kế 1.1.6 Chất rắn nước [1] Nước có hàm lượng chất rắn cao nước chất lượng Chất rắn nước gồm hai loại: chất rắn lơ lửng chất rắn hoà tan, tổng hai chất rắn gọi tổng chất rắn Chất rắn lơ lửng thường làm cho nước bị đục, phần chất rắn có nước dạng khơng hồ tan Căn vào tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng có nước, ta xét đốn hàm lượng mùn, sét phần tử nhỏ khác có nước Chúng có hại làm giảm tầm nhìn động vật sống nước độ dọi ánh sáng mặt trời qua nước Tuy nhiên nước có chất rắn lơ lửng đất mùn ( nước phù sa ) dùng làm nước tưới cho nông nghiệp tốt Khãa luËn tèt nghiÖp Để xác định tổng chất rắn lơ lửng, mẫu nước lấy phải làm phải bảo quản 4oC nhằm ngăn ngừa phân huỷ chất hữu vi sinh vật Lấy thể tích nước định, lọc qua giấy lọc biết khối lượng Cặn giấy lọc đem sấy khô 105oC ( thường dùng 180oC ), cân tính mg/l Chất rắn hồ tan, mắt thường khơng nhìn thấy được, thường làm cho nước có mùi, vị khó chịu, đơi làm cho nước có màu Các chất rắn tan nước thường chất khống vơ số chất hữu muối clorua, cacbonat, hiđrocacbonat, nitrat, sunfat, phôtphat số kim loại Na, K, Ca, Mg, Fe, ,các phân bón Nước có hàm lượng chất rắn hồ tan cao không dùng sinh hoạt được, không dùng để tưới nông nghiệp thời gian dài gây mặn cho đất Nước có chứa nhiều chất rắn tan dẫn tới vi sinh vật nước bị hoại sinh, oxi bị tiêu thụ nhiều nước trở nên kị khí, dẫn đến hậu cá bị chết q trình kị khí chiếm ưu nên giải phóng bọt khí CO 2, NH3, H2S, CH4 làm cho nước có mùi Nước có hàm lượng chất tan lớn khơng dùng cơng nghiệp chất rắn dẫn đến đóng cặn bể chứa, nồi hơi, máy móc, gây ăn mòn kim loại Để xác định tổng hàm lượng chất rắn tan nước, ta lọc mẫu nước qua giấy lọc băng xanh để tách phần tử lơ lửng không tan nước Lấy 250ml nước lọc, làm bay bếp cách thuỷ đến cạn khơ, sau sấy cặn 180oC, đem cân cặn tính tổng hàm lượng chất rắn tan có nước mg/l 1.1.7 Độ dẫn điện [1] Các muối tan nước tồn dạng ion nên làm cho nước có khả dẫn điện Độ dẫn điện nước phụ thuộc vào nồng độ, tính linh động hố trị ion (ở nhiệt độ định) Như khả dẫn điện nước phản ánh hàm lượng chất rắn tan nước Để xác định độ dẫn điện người ta đo điện trở dùng máy đo độ dẫn trực tiếp với đơn vị milisimen (mS) Độ dẫn điện mẫu nước so với độ dẫn điện dung dịch chuẩn KCl Ở 25 oC độ dẫn điện tương ứng dung dịch KCl với nồng độ khác sau : Dung dịch 0,001M KCl có độ dẫn điện tương ứng 141 mS Dung dịch 0,01M KCl có độ dẫn điện tương ứng 147,3 mS Khãa luËn tèt nghiÖp 1.1.8 Dung dịch 0,05M KCl có độ dẫn điện tương ứng 666,8 mS Dung dịch 0,1M KCl có độ dẫn điện tương ứng 1290,0 mS Độ cứng nước [1] Độ cứng nước kim loại kiềm thổ, chủ yếu canxi magie gây nên Nước cứng thường khơng gọi nhiễm khơng gây hại tới sức khoẻ người Nhưng nước cứng lại gây nên hàng loạt hậu quả: nước cứng pha chè khơng ngấm, xà phòng khơng tạo bọt xà phòng tạo kết tủa với ion Ca 2+, Mg2+ Độ cứng có hai dạng : Độ cứng tạm thời muối hidrocacbonat canxi magie tạo nên Độ cứng đun sơi nước muối bị phân huỷ tạo thành kết tủa, dạng đóng cắn đáy thành ấm đun nước Độ cứng vĩnh cửu muối clorua, sunfat, nitrat canxi magiê tạo nên Độ cứng thường biểu thị số milimol ion canxi magiê có lít nước (trước thường biểu thị số mg CaO/lit hay số mg CaCO3 /lit) Để xác định độ cứng nước người ta thường dùng phương pháp chuẩn độ complexom với dung dịch đệm NH + NH4Cl có pH =10 Với chất thị Eriocrom T đen 1.1.8 Độ axit [1] Độ axit định nghĩa hàm lượng chất có nước tham gia phản ứng với kiềm mạnh (NaOH hay KOH) Độ axit nước xác định lượng kiềm dùng để trung hoà nước Đối với loại nước thiên nhiên thường gặp, độ axit nước phụ thuộc vào lượng CO2 nước Các chất mùn axit hữu có nước tạo nên phần độ axit nước thiên nhiên Trong tất trường hợp đó, pH nước thường khơng nhỏ 4,5 Đối với nước thải, chứa loại axit mạnh tự chứa muối tạo axit mạnh bazơ yếu dẫn đến độ axit nước cao Trong trường hợp pH nước không lớn 4,5 Để xác định độ axit nước, người ta chuẩn độ nước dung dịch chuẩn NaOH hay KOH, lượng dung dịch kiềm tiêu tốn cho trình chuẩn độ với chất Khãa luËn tèt nghiÖp thị metyl da cam tương ứng với lượng axit tự nước, dùng chất thị phenolphtalein tương ứng với độ axit chung nước Nếu pH nước 8,3 độ axit khơng 1.1.9 Độ kiềm [1] Độ kiềm định nghĩa hàm lượng chất có nước phản ứng với axit mạnh Để xác định độ kiềm nước người ta sử dụng phương pháp chuẩn độ nước dung dịch axit mạnh Đối với nước thiên nhiên, độ kiềm phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng muối cacbonat, hidrocacbonat kim loại kiềm thổ Trong trường hợp pH nước thường 8,3 Để xác định độ kiềm nước, người ta chuẩn độ mẫu nước dung dịch chuẩn HCl, lượng dung dịch axit tiêu tốn cho trình chuẩn độ với chất chị thị phenolphtalein (pHtđ) tương ứng với lượng kiềm tự chất thị metyl da cam (pHtđ = 4,5) Tương ứng với độ kiềm toàn phần nước Để xác định độ pH nước người ta thường dùng máy đo pH 1.1.10 Oxi hoà tan nước (DO: dissoled oxygen) [1] Oxi tan nước Độ tan bão hồ oxi nước O 0C vào khoảng 14-15 ppm (hay mg/l) Thơng thường nước bão hồ oxi mà có 70-80% so với mức bão hồ Đơi thực vật loại thực vật sống nước thực trình quang hợp mạnh nên giải phóng oxi nhiều làm cho oxi nước đạt mức bão hoà (200% gọi siêu bão hoà ) Ở hệ sinh thái nước, trừ ban ngày có q trình quang hợp xảy mạnh nói chung DO nhân tố hạn chế đơi gây nên tình trạng thiếu oxi làm chết sinh vật nước Trị số DO cho biết mức độ nhiễm nguồn nước, ví dụ có nhiều chất hữu nước DO giảm đáng kể Nước bình thường có giá trị DO 14-16 mg/l, thấp giá trị nước nhiễm 1.1.11 Nhu cầu oxi sinh hố (BOD: Biochemical Oxygen Demand) [1] BOD lượng oxi vi sinh vật sử dụng q trình oxi hố chất hữu vi sinh vật Chất hữu + O2 CO2 + H2O + sản phẩm cố định Khãa luËn tèt nghiÖp Oxy sử dụng trình oxy hồ tan nước Chỉ tiêu BOD tiêu thông dụng để xác định mức độ nhiễm nước Nó biểu thị cho lượng chất hữu bị phân huỷ vi sinh vật Chỉ số BOD cao chứng tỏ lượng chất hữu chất bẩn có khả phân huỷ sinh học nước lớn Trong thực tế người ta xác định lượng oxi cần thiết để vi sinh vật oxi hố hồn tồn chất hữu có nước, mà cần xác định lượng oxi cần thiết ủ nhiệt độ 20 0C ngày phòng tối để tránh trình quang hợp; khoảng 70-80% nhu cầu oxi sử dụng kết biểu thị BOD5 (5 ngày ủ) 1.1.12 Nhu cầu oxi hoá học (COD:Chemical Oxygen Demand) [1] COD lượng oxi cần thiết cho q trình oxi hố hố học chất hữu có nước thành CO2 H2O COD tiêu quan trọng để đánh giá ô nhiễm nước cho biết hàm lượng chất hữu có nước Chỉ số COD biểu thị lượng chất hữu khơng thể oxi hố vi sinh vật, giá trị COD cao giá trị BOD Ngoài BOD COD, người ta thường dùng số số khác để đo hàm lượng chất hữu nước như: tổng cacbon hữu (TOC- Total Organic Cacbon) nhu cầu theo lý thuyết (ThOD: Theoretical Oxygen Demand) TOC dùng hàm lượng chất hữu có nước thải tạo thành CO + H2O, đại lượng tính biết cơng thức hóa học chất hữu cơ, mà chất hữu có nước phức tạp nên khơng thể tính nhu cầu oxy theo lý thuyết chắn là: ThOD COD BODcuối BOD5 Bảng1 Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt - TCVN 5942 -1995 [5] STT Thông số pH BOD5 COD Đơn vị Giá trị giới hạn A B - 8,5 5,5 - mg/l >4 < 25 mg/l ≥10 ≥ 35 Khãa luËn tèt nghiÖp Oxi hoà tan mg/l ≥6 ≥2 Chất rắn lơ lửng mg/l 20 80 Asen mg/l 0,05 0,1 Bari mg/l Cađimi mg/l 0,01 0,02 Chì mg/l 0,05 0,1 10 Crom (VI) mg/l 0,05 0,05 11 Crom (III) mg/l 0,1 12 Đồng mg/l 0,1 13 Kẽm mg/l 14 Mangan mg/l 0,1 0,8 15 Niken mg/l 0,1 16 Sắt mg/l 17 Thuỷ ngân mg/l 0,001 0,002 18 Thiếc mg/l 19 Amoni (tính theo N ) mg/l 0,05 20 Florua mg/l 1,5 21 Nitrat (tính theo N) mg/l 10 15 22 Nitrit (tính theo N) mg/l 0,01 0,05 23 Xianua mg/l 0,01 0,05 24 Phenol (Tổng số) mg/l 0,001 0,02 25 Dầu, mỡ mg/l Không 0,3 26 Chất tẩy rửa mg/l 0,5 0,5 27 mg/l 0,15 0,15 28 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật (trừ DDT) DDT mg/l 0,01 0,01 29 Coliform MPN/100ml 5000 10000 30 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq / l 0,1 0,1 31 Tổng hoạt độ phóng xạ Bq /l 10 1,0 Chú thích: – Cột A áp dụng nước mặt dùng làm nguồn cấp nước sinh hoạt (nhưng phải qua q trình xử lí theo quy định) Khãa luËn tèt nghiÖp – Cột B áp dụng nước mặt dùng cho mục đính khác Nước dùng cho nông nghiệp nuôi trồng thuỷ sản có quy định riêng 1.2 Các phương pháp cơ-lý-hóa xử lý nước thải 1.2.1 Phương pháp lắng đông tụ [3] Nước thải đưa vào bể chứa lắng chất rắn Thông thường chất lơ lửng lắng chậm khó lắng Để tăng vận tốc lắng chất người ta dùng số hóa chất sau làm tác nhân kết lắng - Phèn Al2(SO4)3 n H2O ( n = 13 -18); Sô đa kết hợp với phèn: Na2CO3 + Al2(SO4)3 ; Sắt sunfát FeSO4.7H2O; Nước vôi Ca(OH)2; Natri aluminat Na2Al2O4; Sắt (III) clorua sắt (III) sunfat; Dùng phèn phản ứng tạo photphat kết lắng sau: Al2(SO4) + PO43- AlPO4 + SO42- pH tối ưu 5,6-8 - Dùng vôi loại bicacbonat, cacbonat photphat magie theo phản ứng sau: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 CaCO3 + Ca(OH)2 + H2CO3 CaCO3 Ca(OH)2 + CaHPO4 Ca3(PO4)2 + H2O CaCO3 + MgCO3 + H2O Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 - + H2O H2 O Dùng sắt (III) clorua để tạo phôtphat FeCl3 +6H2O +PO43- FePO4 +3 Cl - + 6H2O - Dùng natri aluminat để loại photphat Na2Al2O4 +2 PO43- +4 H2O 2AlPO4 + 2NaOH + 6OH- Những chất kết lắng thành bùn bùn chứa nhiều hợp chất khó tan Việc sử dụng bùn làm phân bón làm cho trồng khó tiêu hóa 1.2.2 Phương pháp hấp phụ [3] Phương pháp dựa nguyên tắc chất ô nhiễm tan nước hấp phụ bề mặt số chất rắn (chất hấp phụ) Các chất hấp phụ thường dùng mục đích than hoạt tính dạng hạt dạng bột, than bùn sấy khơ đất sét hoạt tính diatomit, betomit Khãa ln tèt nghiƯp Các chất hữu kim loại nặng chất màu dễ bị hấp phụ Lượng chất hấp phụ sử dụng tùy thuộc vào khả hấp phụ chất hàm lượng chất bẩn có nước Phương pháp có tác dụng tốt hấp phụ 85-95% chất hữu màu Để loại bỏ kim loại nặng, chất hữu cơ, vô độc hại người ta dùng than bùn để hấp phụ nuôi bèo tây mặt hồ 1.2.3 Phương pháp trung hòa [3] Nước có độ axit cao cần cho qua lọc với vật liệu lọc có tính kiềm với vơi, đá vơi đolomit dùng nước vơi trung hồ trực tiếp Cũng có dùng dung dịch kiềm (NaOH Na2CO3) vào mục đích Nước thải có tính kiềm dùng axít kỹ thuật pha lỗng để trung hòa Trước trung hòa cần chuẩn bị tính tốn cho sau trung hòa độ pH nước mong muốn với lượng hóa chất vừa đủ 1.2.4 Phương pháp dùng chất sát khuẩn [3] Nước thải sau xử lý biện pháp cần thiết trước đưa vào sông hồ nguồn nước khác, quay lại để cấp nước sinh hoạt phải cần sát khuẩn Chất sát khuẩn cần dùng không gây độc hại khí clo (Cl 2) Việc clo hóa nhằm mục đích diệt vi sinh vật tảo làm giảm mùi nước Các hợp chất clo dùng clo lỏng chứa bình thép (bom clo) vơi clorua có độ hoạt động clo 25 - 35% hypoclorit NaOCl, Ca(OCl) vừa có hoạt tính clo vừa có hoạt tính oxy hóa nên phân hủy nhiều chất độc hữu thành chất không độc 1.2.5 Các bể chứa lắng [3] Các bể bể bê tông ao hồ gia cố móng cho nước thải ngấm vào tầng đất sâu Nước thải vào bể lưu lại thời gian - 10 h Thực tế mơ q trình lắng đọng tự nhiên nước thủy vực Sau thời gian h hầu hết chất rắn dễ lắng 30 - 40% chất rắn dạng lơ lửng huyền phù lắng xuống đáy bể Phần nước đưa vào qúa trình xử lý tích cực với phương pháp lên men, hiếu khí, thiếu khí kị khí tùy tiện Các phần lắng cắn tùy cơng đoạn làm phân bón cho trồng đem thiêu hủy 10 Khãa ln tèt nghiƯp Hố chất dụng cụ Thuốc thử GissA: cân 0.5 g axit Sunfanilic vào 150 ml dung dịch axit axetic loãng 10%, đun nhỏ lửa cho tan Thuốc thử GissB: cân 0,1 g Naphtylamin cho vào 200 ml nước cất Đun cách thuỷ 15 phút, sau chắt lấy nước cho vào 150 ml dung dịch axit axetic 10% Ống nghiệm khô Xác định đường chuẩn Pha mg/l dung dịch NO 2- từ dung dịch gốc 100 mg/l cách pha loãng 100 lần Chuẩn bị ống nghiệm khơ cho vào NO2- H2O theo tỉ lệ sau : NO2 (ml) H2O (ml) Nồng độ NO2- 0,2 0,4 0,6 0,8 Cho vào ống nghiệm 0,5 mlGissA 0,5ml GissB, lác tiến hành đo ống nghiệm bước sóng = 543 nm ta xây dựng đường chuẩn sau: y= 0,0711x + 0,0242 Cách tính tốn xác định NO2- Cách tiến hành thí nghiệm: Cho ml mẫuvào ống nghiệm khơ, thêm vào 0,5ml GissA, 0,5 ml GissB Lắc đều, để yên phút để xuất màu xanh Đo quang 543 nm Dùng mẫu trắng để so sánh: cho ml nước cất vào ống nghiệm khơ thêm vào 0,5 ml GissA 0,5 ml GissB, lắc đem đo quang 543 nm Cách tính tốn Hàm lượng 0711 0242 - = y 30 Khãa luËn tèt nghiÖp 2.3 Thiết bị vận hành 2.3.1.Thiết bị Nước vào Nước Nước Bơm tuần hoàn bùn Hình Sơ đồ thiết bị Thiết bị làm từ hai ống nhựa có đường kính 45 cm, chiều cao m Thể tích ống nhựa là: V1 = *h*R2 Thể tích hai ống nhựa là: V=2*V1=2*3,14*100*(45)2/ 4*3,142=32(l) Thể tích thiết bị là:32 (l) 31 Khãa luËn tèt nghiÖp 2.3.2 Cách vận hành Nước thải sau lấy lắng nhằm loại bỏ rác Nước thải bơm vào thùng chứa sau cho chảy vào hệ thống Nước thải chảy qua ống chảy sang ống 2, nước tháo ngồi Q trình tiến hành thí nghiệm gián đoạn theo thời gian lưu khác Hình Thiết bị thí nghiệm thực tế Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 Khãa luËn tèt nghiƯp 3.1 Xử lý yếm khí sau ngày Bảng 4: Kết phân tích COD mẫu nước sơng Kim Ngưu sau xử lý yếm khí với thời gian lưu ngày: Mẫu ngày CODv (mg/l) CODr (mg/l) % xử lý 23/2 99 61 38,38 24/2 197 107 45,69 25/2 128 87 32,03 26/2 214 102 52,23 27/2 142 103 27,46 1/3 123 98 20,03 2/3 114 83 27,19 3/3 124 90 27,74 4/3 180 80 55,56 5/3 169 93 44,97 Trung bình 149 90,4 39,32 250 CODv (mg/l CODr (mg/l) COD(mg/l) 200 150 100 50 ngµy 23/2 24/2 25/2 26/2 27/2 1/3 2/3 H× nh Kết phân tích COD tr 3/3 Trung c vàsau xử lý bình 33 4/3 5/3 Khóa luËn tèt nghiÖp Nhận xét: Với thời gian lưu ngày % COD giảm mức độ khác hàm lượng BOD ban đầu nước thải khác Nước sau xử lý so với lúc chưa xử lý 3.2 Xử lý yếm khí sau hai ngày Bảng 5:Kết phân tích COD mẫu nước sông Kim Ngưu sau xử lý yếm khí với thời gian lưu ngày: NH4+v NH4+r NO2-v NO2-r (g/l) (g/l) (g/l) (g/l) 57,75 11,31 5,79 0,26 0,13 95 48,92 3,81 4,71 0,21 0,12 145 83 42,75 5,21 6,17 0,03 0,05 19/3 154 105 38,81 4,81 5,56 1,93 0,11 Trung bình 175,4 98,8 43,67 6,29 5,56 0,61 0,41 Mẫu ngày CODv (mg/l) COD (mg/l) % xử lý 8/3 205 131 63.91 10/3 187 79 15/3 186 17/3 250 CODv (mg/l) COD (mg/l) 200 CODr (mg/l) 150 100 50 ngµy 8/3 10/3 15/3 17/3 19/3 Trung bì nh Hình Kết phân tích COD tríc vµ sau xư lý 34 Khãa ln tèt nghiƯp Nhận xét: Với thời gian lưu ngày Sau hai ngày xử lý % COD xử lý có giảm so với ngày Hàm lượng NH4+ biến đổi không nhiều, sau thời gian lưu hai ngày lượng NH4+ giảm lượng nhỏ NH 4+ vi dinh vật sử dụng để phát triển Sau ngày lượng NO3- giảm xuống q trình denitơ hóa 3.3 Xử lý yếm khí sau ba ngày Bảng Kết phân tích COD mẫu nước sông Kim Ngưu sau xử lý yếm khí với thời gian lưu ngày: Mẫu ngày CODv CODr (mg/l) (mg/l) % xử lý NH4+v NH4+r NO2-v NO2-r (g/l) (g/l) (g/l) (g/l) NO3-v NO3-r (mg/l) (mg/l) 22/2 170 60 64,7 19/3 156 102 34.62 5.91 4.97 0.11 0.19 0.09 0.16 22/3 199 90 54.77 5.03 5.30 0.31 0.04 0.11 0.06 27/3 215 137 36.27 5.93 4.81 0.30 0.05 0.15 Hết 30/3 147 64 59.49 4.5 3.88 0.13 0.39 0.07 Hết 1/4 85 53 37.64 4.19 5.05 11.30 0.07 0.27 Hết Trung bình 162 84 47.99 5.11 4.78 2.43 0.15 0.14 0.04 CODv (mg/l) COD (mg/l) 250 CODr (mg/l) 200 150 100 50 ngµy 22/2 19/3 22/3 27/3 30/3 Trung b× nh H×nh 10 KÕt phân tích COD trớc sau xử lý 35 1/4 Khãa luËn tèt nghiÖp Nhận xét: Với thời gian lưu ngày Nước so với đầu vào, độ đục giảm % COD xử lý sau ba ngày cao Sau ba ngày làm giảm triệt để hàm lượng NO3- 3.4 Xử lý yếm khí sau bốn ngày Bảng7 Kết phân tích COD mẫu nước sơng Kim Ngưu sau xử lý yếm khí với thời gian lưu bốn ngày: Mẫu ngày 12/4 CODv CODr NH4+v NH4+r (mg/l) (mg/l) (g/l) (g/l) NO2-r (g/l) (g/l) NO3-v NO3-r (mg/l) (mg/l) 88 3,71 4,76 0,23 0,14 0,11 0,03 13/4 96 3,71 4,12 0,23 0,19 0,11 0,05 14/4 106 3,71 3,48 0,23 0,16 0,11 0,24 15/4 95 3,71 5,20 0,23 0,25 0,11 95 63,29 28,44 0,11 0,65 0,05 0,01 18/5 115 63,29 30,77 0,11 0,69 0,05 0,02 19/5 82 63,29 19,79 0,11 0,76 0,05 0,03 20/5 64 63,29 25,46 0,11 0,47 0,05 0,020 92,63 33,5 15,25 0,17 0,41 0,08 0,05 17/5 Trung bình 129 NO2-v 148 138,5 160 CODv (mg/l) CODr (mg/l) 140 COD (mg/) 120 100 80 60 40 20 ngày 12/4 17/5 Trung bì nh Hình11 Kết phân tích COD qua ngày 36 Khóa ln tèt nghiƯp 3.5 Xử lý yếm khí sau năm ngày Bảng Kết phân tích COD mẫu nước sơng Kim Ngưu sau xử lý yếm khí với thời gian lưu năm ngày: CODv CODr NH4+v NH4+r (mg/l) (mg/l) (g/l) (g/l) Mẫu ngày 12/4 129 NO2-v NO2-r (g/l) (g/l) NO3-v NO3-r (mg/l) (mg/l) 88 3,71 4,76 0,23 0,14 0,11 0,03 13/4 96 3,71 4,12 0,23 0,19 0,11 0,05 14/4 106 3,71 3,48 0,23 0,16 0,11 0,24 15/4 95 3,71 5,20 0,23 0,25 0,11 16/4 95 3,71 4.52 0,23 0,15 0,11 95 63,29 28,44 0,11 0,65 0,05 0,01 18/5 115 63,29 30,77 0,11 0,69 0,05 0,02 19/5 82 63,29 19,79 0,11 0,76 0,05 0,03 20/5 64 63,29 25,46 0,11 0,47 0,05 0,02 21/5 64 63.29 14.71 0.11 0.06 0.05 0.02 90 33,5 15,19 0,17 0,35 0,08 0,02 17/5 148 Trung bình 138,5 COD (mg/l) 160 CODv (mg/l) CODr (mg/l) 140 120 100 80 60 40 20 ngày 12/4 17/5 Trung bì nh Hình 12 Kết phân tích COD qua ngày 37 Khóa luận tèt nghiƯp Bảng9 Giá trị trung bình thơng số NO 2-, NO3-, NH4+ qua ngày xử lý Mẫu NH4+v NH4+r NO2- NO2- (g/l) 33.5 (g/l) 16.60 (g/l) 0.17 (g/l) 0.39 NO3(mg/l) 0.08 NO3(mg/l) 0.02 ngày 17.45 0.44 0.04 ngày 11.64 0.46 0.14 ngày 15.33 0.36 0.01 ngày 9.61 0.11 0.01 40 35 30 25 20 15 10 ngày Đầu vào Hình 13: Kết phân tích NH4+ qua ngày 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Đầu vào ngày Hình 14: Kết phân tích NO2qua ngày 38 Hình14: Kết phân tích NO3- qua Khãa luËn tèt nghiÖp 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 Đầu vào ngày Hình 15 Kết phân tích NO3qua ngày Nhận xét: Với thời gian lưu 4-5 ngày % COD giảm vào ngày cuối giữ ổn định khơng giảm NH4+, NO2-, NO3- có xu giảm 3.6.Kết xử lý yếm khí trung bình sau ngày Bảng 10 Kết phân tích tiêu mẫu nước sông Kim Ngưu sau xử lý yếm khí với thời gian lưu khác NH4+v NH4+r NO2-v NO2-r (g/l) (g/l) (g/l) (g/l) 43,67 6,29 5,56 0,61 0,41 ngày 47,99 5,11 4,78 2,43 0,15 0,14 ngày 33,12 33,5 15,25 0,17 0,41 0,08 0,05 ngày 35,01 33,5 15,19 0,17 0,35 0,08 0,02 % COD xử lý ngày 39,32 ngày NO3-v (mg/l) NO3-r (mg/l) 0,04 Nước vào % COD xử lý Mẫu ngày 60 50 40 30 20 10 0 ngày Hình 16: % COD xử lý với thời gian lưu khác 39 Khãa ln tèt nghiƯp 3.5 Xử lý yếm khí sau năm ngày không qua hệ thống cách cho vào lọ đậy nút kín Bảng 11 Kết phân tích COD mẫu nước sông Kim Ngưu sau ngày không qua hệ thống Mẫu ngày CODv (mg/l) CODr (mg/l) % xử lý 5/3 129 105 18,60 10/3 187 104 4438 22/3 199 143 28,14 30/3 147 106 27,89 1/4 85 49 4235 Trung bình 149,4 101,4 32,13 COD (mg/l) 250 CODv (mg/l) CODr (mg/l) 200 150 100 50 5/3 ngày 10/3 22/3 30/3 1/4 Trung bì nh Hình 16 Kết phân tích COD trớc sau ngày không qua hệ thống Nhn xột: Thử nghiệm để nước thải yếm khí sau ngày khơng qua hệ thống thiết bị yếm khí Khi khơng qua hệ thống, COD có giảm khơng đáng kể Như chứng tỏ rằngcần phải xử dụng hệ thống thiết bị xử lý yếm khí cho kết xử lý cao Nhận xét chung: % COD giảm nhiều với thời gian lưu ngày Do phân bố nồng độ chất bể yếm khí bị xáo trộn nên cần tính giá trị trung bình sau ngày xử lý 40 Khãa ln tèt nghiƯp NH4+ q trình phân giải yếm khí nhìn trung tăng lên song có giảm vi sinh vật sử dụng phần chất hữu khác chứa nitơ chưa phân giải 41 Khãa luËn tèt nghiƯp Chương 4: DỰ KIẾN QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ Căn vào kết thực nghiệm khảo sát tiêu trước sau xử lý đối mô hình phòng thí nghiệm, chúng tơi đề nghị mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học yếm khí Bảo đảm thời gian lưu tối đa nước hệ thống ngày kết sau xử lý đạt mức giảm COD khoảng 48% Giả thiét cho quy mô xử lý nước thải sinh hoạt có lưu lượng 100 m 3/ngày, với thời gian lưu tối ưu ngày bể phải tích là: V= Q*t =100 m3/ngày*3 ngày = 100 m3 Bể chia làm hai ngăn với cấu tạo nhưu sau: Nước vào % COD xử lý Nước Bơm tuần hoàn bùn 42 Khãa luËn tèt nghiÖp Chương 5: KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học yếm khí, chúng tơi rút số kết sau: Xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học yếm khí cho hiệu xuất xử lý tương đối cao vài ngày đầu, đạt tối đa ngày Xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học yếm khí làm giảm thiểu chất cặn, nước sau xử lý so với nước trước xử lý Xử lý nước thải phương pháp sinh học yếm khí đơn giản, tốn tận dụng nguồn khí đối vơí bể lớn Để xử lý triệt để cần đưa qua xử lý tiếp tục phương pháp sinh học hiếu khí 43 Khãa luËn tèt nghiÖp TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Hùng Việt, Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội, Giáo trình Hố học mơi trường sở, Khoa Hố, ĐHKHTN, 1999 Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất giáo dục, Hà Nội, 2002 Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Dương Đức Hồng, Kĩ thuật môi trường, Nhà xuất Khoa học - Kĩ thuật, 2000 Trần Văn Nhâm, Ngơ Thị Nga, Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 1999 Các tiêu chuẩn Nhà nước Việt Nam môi trường, Nhà xuất Khoa học – Kĩ thuật, Hà Nội, 1995 Đặng Kim Chi, Hố học mơi trường, Nhà xuất Khoa học – Kĩ thuật, Hà Nội, 2001 Michael H Gerardi et al, Wasterwater Biogy: TheLife Processes, USA, 1994 W Wesley Echenfelder, Industrial Water Pollution Control Third Edition, 2000 Richard Sedlak, Phosphorus and Nittrogen Removal form Municipal Wastewater (Principler and Parctive) Second Edition, America,1991 10 Morris A Levin, Michael A Gealt, Biotreatment of Hazazdous Waster, New York, 1993 Industrial and 11 Eugenia J Olgúis, Goria Sánchez and Elizabeth Hernández, Environmental Biotechnology and Cleaner Bioprocesses, Mexico, 2000 12 Mc Graw - Hill, Series in Water Resources and Environmental Engineering, Singapore,2001 44 ... trình xử lý nước thải Người ta phân loại phương pháp sinh học dựa sơ khác Song nhìn chung chia chúng thành hai loại sau: xử lý sinh học hiếu khí xử lý sinh học yếm khí 1.3.2 Phương pháp hiếu khí. .. tèt nghiÖp 1.3 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 1.3.1 Nguyên lý chung [4] Phương pháp dựa sở sử dụng hoạt động vi sinh vật để phân huỷ chất hữu gây nhiễm bẩn nước thải Các vi sinh vật sử dụng... trình xử lý yếm khí [7] Các sinh vật mà sử dụng cacbon từ hợp chất hữu cho sinh trưởng gọi dị dưỡng Dị dưỡng nguyên nhân làm giảm chất thải Bằng việc tiêu hoá yếm khí này, vi sinh vật yếm khí xử lý