Ảnh hưởng của pH đến tai trong bùn hoạt tính

về sự hiện diện của chúng ở những điều kiện vận hành tương tự nhau, mà phân chia thành 4 nhóm đặt tên là S, C, A, F. 1. S-loại sinh trưởng chỉ ở vùng thiếu khí giống Sphaerotilus. 2. C-loại sinh trưởng chỉ ở vùng thiếu khí giống Cyanophyceae. 3. A-loại sinh trưởng ở tất cả các vùng. 4. F-loại vi khuẩn dạng sợi tạo bọt. Gujer và Kappeler là hai người có những nghiên cứu tương đối công phu đối với động học quần thể bùn hoạt tính. Theo họ, vi sinh vật trong bùn tiêu thụ 2 loại chất nền là các chất dễ dàng bị phân huỷ và các sản phẩm từ quá trình thuỷ phân một số chất nền nhất định. 3 nhóm đó là: 1. Vi sinh vật dị dưỡng tạo bông. 2. Vi sinh vật dị dưỡng dạng sợi. 3. Loại Nocardia. Còn đối với Jenkins, ông phân làm 4 nhóm khi xem xét đặc điểm sinh lý học của vi sinh vật tạo bông và dạng sợi như sau: 1. Nhóm tạo bông thứ nhất: từ các hệ thống nạp và khuấy trộn hoàn chỉnh hay từ hệ thống bùn hoạt tính có vùng kỵ khí. 2. Nhóm tạo bông thứ hai: từ các bể bùn hoạt tính có gradient nồng độ chất nền cao. 3. Nhóm vi khuẩn dạng sợi thứ nhất: Sphaerotilus natans, 1701 và 021N. 4. Nhóm vi khuẩn dạng sợi thứ hai: Microthrix parvicella và loài 0092. CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 36 2.4.2. Bọt váng Có nhiều phương pháp để kiểm soát hiện tượng tạo bọt trong bể aerotank. Để dễ dàng kiểm soát được hiện tượng này ta cần xác định rõ từng nguyên nhân gây ra bọt như sau: a. Bọt gây ra bởi vi khuẩn dạng sợi Bọt gây ra bởi vi khuẩn dạng sợi thường nhớt và có màu nâu đậm. Để kiểm soát được hiện tượng này ta cần kiểm soát sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi đồng thời xác định và sửa chữa những lỗi vận hành làm cho vi khuẩn dạng sợi phát triển mạnh.  Giảm bọt đơn giản bằng cách dùng bình xịt xịt nước lên bề mặt bể aerotank. Nước sẽ hòa tan bọt và làm cho nó xẹp xuống.  Một cách khác là cào bọt hay hút bọt khỏi bề mặt bể. Vì trong lớp bọt đó có chứa một lượng vi khuẩn dạng sợi lớn đang hoạt động nên việc cào bọt khỏi bề mặt bể sẽ hạn chế sự phát triển của vi khuẩn dạng sợi trong bể.  Vì bọt được hình thành từ lipid sinh học nên có thể dùng polymer để làm xẹp bọt xuống. Bọt khi đã xẹp xuống thì được cào đi.  Dùng dung dịch NaOCl 10 – 15 % để giảm bọt trong bể. Cho dung dịch này vào trong bể từ 2 – 3 giờ rồi dùng nước xịt cho bọt xẹp xuống. Dung dịch này sẽ oxy hóa những liên kết hóa học của lipid làm cho bọt dễ bị xẹp xuống hơn, đồng thời làm cho vi khuẩn dạng sợi giảm đi đáng kể. b. Bọt do thiếu dinh dưỡng Thiếu dinh dưỡng thường gây ra bọt trắng lớn (tuổi bùn nhỏ) hay bọt xám nhờn (tuổi bùn lớn). Khi thiếu dinh dưỡng, bông bùn tiết ra polysaccharide không hòa tan được, đó là nguyên nhân gây ra bọt. Có 3 cách để kiểm soát sự tạo bọt do thiếu dinh dưỡng như sau: Bảng 2.13 Kiểm soát bọt do thiếu dinh dưỡng Châm dinh dưỡng đầy đủ Dùng bình xịt nước làm xẹp bọt xuống Cào bọt khỏi bể CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 37 (Theo Settleability Problems and Loss of Solids in the Activated Sludge Process – Michael H.Geradi, bảng 22.2 trang 140) c. Bọt gây ra bởi tuổi bùn Một vài loại bọt được tạo ra khi tuổi bùn thay đổi. Những loại bọt này thường có màu trắng lớn hoặc nâu nhớt hay là những đám bọt nhỏ sệt. Bọt trắng lớn là do tuổi bùn nhỏ vì vậy muốn hạn chế loại bọt này ta cần tăng tuổi bùn bằng cách giảm lượng bùn dư. Còn bọt nâu nhớt hay sệt là do tuổi bùn lớn, muốn hạn chế ta cần giảm tuổi bùn bằng cách tăng lượng bùn dư. d. Bọt gây ra bởi Zoogloeal Khi Zoogloeal phát triển sẽ sinh ra bọt trắng lớn. Nguyên nhân là do sự phát triển nhanh chóng của vi sinh vật tạo bông bùn. Trong quá trình phát triển của mình, chúng tạo ra một lượng lớn những vật chất có tính sệt và có khả năng bắt giữ những bọt khí và tạo ra bọt. Cách đơn giản nhất để hạn chế bớt bọt trong bể vẫn là xịt nước lên bề mặt để làm cho bọt xẹp xuống. Cách thứ hai là thực hiện quá trình thiếu khí trong vòng 1 – 2 giờ. Vì vi sinh tạo bông bùn thuộc dạng hiếu khí hoàn toàn nên khi thiếu khí trong khoảng thời gian cho phép từ 1 – 2 giờ sẽ hạn chế được sự phát triển của Zoogloeal. Quá trình thiếu khí xảy ra khi ngừng thổi khí và trong bể aerotank xuất hiện ion nitrate NO3-. Lúc này, vi khuẩn sẽ sử dụng ion nitrate để làm giảm cBOD hòa tan trong vòng 1 – 2 giờ. Do đó, sự xuất hiện của ion nitrate trong suốt quá trình này là rất quan trọng. Ngoài ra, người ta còn dùng polymer cation hay anion để làm giảm những chất sệt do vi sinh tạo bông bùn tiết ra trong quá trình phát triển nhanh chóng của chúng. e. Bọt gây ra bởi những chất hoạt động bề mặt Quá nhiều chất hoạt động bề mặt sẽ gây ra bọt trên bề mặt bể aerotank. Để kiểm soát được hiện tượng này người ta tách những chất hoạt động bề mặt ra khỏi nước thải hoặc nước thải phải được tiền xử lý bằng những chất có enzyme hoạt động nhằm làm giảm những chất hoạt động bề mặt trước khi đưa vào hệ thống bể aerotank. Ngoài ra, dùng nước xịt lên bề mặt bể vẫn là cách đơn giản nhất để giảm lượng bọt. Hay một cách khác nữa là tăng nồng độ MLVSS. CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN 38 f. Bọt gây ra khi tăng tính kiềm Khi kiềm tập trung quá nhiều trong bể aerotank sẽ làm thay đổi sức căng bề mặt. Sự thay đổi này chính là nguyên nhân tạo nên bọt. Giảm bọt gây ra do dư kiềm bằng cách xịt nước lên bề mặt bể, hoặc là tiền xứ lý kiềm hay bằng cách thay đổi thời gian lưu nước trong bể aerotank. g. Bọt gây ra bởi polymer cation Polymer cation thường được dùng để bắt giữ bùn, nén bùn hay tách nước bùn. Bùn loại này thường chứa rất nhiều vi khuẩn. Vì tính chất của vi khuẩn thay đổi khi điều kiện vận hành thay đổi nên phần trăm cũng như số lượng polymer cần thiết để bắt giữ,nén bùn cũng như tách nước trong bùn cũng thay đổi theo. Vì vậy, việc kiểm tra định kì để xác định liều lượng polymer thích hợp là rất cần thiết để tránh mất đi một lượng lớn polymer trong bùn. h. Bọt gây ra bởi chất béo, dầu mỡ Bọt trong trường hợp này có màu đen nâu hoặc đen, nhớt. Phương pháp kiểm soát như sau: Bảng 2.14 Kiểm soát bọt do chất béo, dầu mỡ Kiểm soát nguồn/tiền xử lý chất béo, dầu mỡ Xịt nước làm xẹp bọt Tăng lượng bùn dư vì chất béo, dầu mỡ cũng sẽ theo bùn dư ra khỏi bể Thêm chất khử chất béo, dầu mỡ có enzyme hoạt động (Theo Settleability Problems and Loss of Solids in the Activated Sludge Process – Michael H.Geradi, bảng 22.8 trang 141) CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. NỘI DUNG THỰC HIỆN Thí nghiệm 1: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải thuộc da. Thí nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà. Thí nghiệm 3: Đánh giá ảnh hưởng của pH đến tính chất lắng của bùn hoạt tính đối với nước thải chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà. 3.2. THÍ NGHIỆM 1: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA Nước thải thuộc da và bùn được lấy từ Công ty Đặng Tư Ký, khu công nghiệp Lê Minh Xuân có các thông số như bảng sau: Bảng 3.1 Các thông số đầu vào của nước thải thuộc da Thông số Giá trị COD 14.000 mg/l BOD5 2.800 mg/l Clorua 23.000 mg/l Nitơ tổng 921 mg/l Photpho tổng 37 mg/l Độ đục 8016 FAU pH 7,52 Bảng 3.2 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Thông số Giá trị Tải trọng, kg COD/m3.ngày 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 COD đầu vào, mg/l 300 500 1000 1500 2000 Clorua đầu vào, mg/l 493 821 1643 2464 3286 HRT 24 giờ SRT 15 ngày CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 pH của nước thải đầu vào 7,52 Nitơ tổng, mg/l 20 33 66 99 132 Photpho tổng, mg/l 0,8 1,32 2,64 3,96 5,28 COD: N: P 150: 5: 1 MLSS 3000 mg/l Vhữu ích 2 lít SS của bùn đặc 17.480 mg/l Thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da là mô hình thí nghiệm bao gồm 5 bình có thể tích làm việc là 2 lít.  5 tải trọng thay đổi bao gồm: 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2.0 (kg COD/m3.ngày)  Cho vào mỗi bình  340 ml bùn đặc để duy trì nồng độ MLSS = 3000 mg/l  Mỗi bình sẽ châm một lượng nước thải nồng độ COD khác nhau bằng cách pha loãng nước thải đầu vào. Số lần pha loãng theo bảng sau: Bảng 3.3 Số lần pha loãng theo từng tải trọng Tải trọng, kg COD/m3.ngày Số lần pha loãng 0,3 47 0,5 28 1,0 14 1,5 9 2,0 7  Thực hiện phân tích các chỉ tiêu như sau:  Vào đầu mỗi ngày, trước khi rút bùn dư, ta đo chỉ tiêu MLSS và SVI.  Sau khi rút bùn dư, tắt máy sục khí, để lắng trong 30 phút, gạn phần nước trong, đo các chi tiêu COD, pH, độ đục.  Sau đó bổ sung lại lượng nước thải như ban đầu.  Mô hình được sục khí trong vòng 24 giờ.  Lượng bùn dư rút ra mỗi ngày ứng với SRT = 15 ngày là 133 ml bùn. CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41  Nước thải thuộc da đã đủ nitơ chỉ cần châm thêm photpho (COD: N: P = 150: 10: 0,4).  Dung dịch dinh dưỡng dự trữ:  Dung dịch NH4Cl 5g/l  Dung dịch KH2PO4 5g/l Bổ sung photpho theo bảng sau: Bảng 3.4 Thể tích dung dịch KH2PO4 cần châm vào các mô hình Tải trọng, kg COD/m3.ngày Dung dịch KH2PO4, ml 0,3 1,05 0,5 1,75 1,0 3,5 1,5 5,25 2,0 7,0  Mô hình thí nghiệm như sau:  Thí nghiệm kết thúc khi COD đầu ra của nước thải sau xử lý thay đổi không đáng kể (khoảng 2 – 3%) Nước thải Khí Bùn 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 3.3. THÍ NGHIỆM 2: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ  Nước thải chế biến men thực phẩm là nước thải nhân tạo  Bùn lấy từ nhà máy chế biến men thực phẩm Maurine – La Ngà  Các thông số như sau: Bảng 3.5 Các thông số đầu vào của nước thải chế biến men thực phẩm Thông số Giá trị COD 900 mg/g mật rỉ đường BOD5 250 mg/g mật rỉ đường Nitơ tổng 9 mg/g mật rỉ đường Photpho tổng 0,82 mg/g mật rỉ đường Độ đục 223 FAU/g mật rỉ đường pH 4,99 Bảng 3.6 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Thông số Giá trị Tải trọng, kg COD/m3.ngày 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 4,0 6,0 COD đầu vào 300 500 1000 1500 2000 4000 6000 Độ đục đầu vào 74 123 245 368 490 980 1470 BOD5 76 127 250 380 507 1014 1521 HRT 24 giờ SRT 15 ngày pH của nước thải đầu vào 4,99 Nitơ tổng, mg/l 3 5 10 15 20 40 60 Photpho tổng, mg/l 0,27 0,46 0,91 1,37 1,82 3,64 5,47 COD :N: P 150: 5: 1 MLSS 3.000 mg/l Vhữu ích 2 lít SS của bùn đặc 9.360 mg/l Thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến thực phẩm là mô hình thí nghiệm bao gồm 7 bình có thể tích làm việc là 2 lít. Cho vào mỗi bình như sau: CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43  7 tải trọng thay đổi như sau: 0,3; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 4,0; 6,0 (kg COD/m3.ngày)  Cho vào mỗi bình như sau:  530 ml bùn để duy trì nồng độ MLSS = 2500 mg/l  Đổ nước thải ứng với từng tải trọng cho đầy 2 lít theo bảng sau: Bảng 3.7 Số gam mật rỉ đường tương ứng với từng tải trọng Tải trọng, kg COD/m3.ngày Số gam mật rỉ đường/lít 300 0,33 500 0,55 1000 1,11 1500 1,66 2000 2,22 4000 4,44 6000 6,66  Dung dịch dinh dưỡng dự trữ:  Dung dịch NH4Cl 5g/l  Dung dịch KH2PO4 5g/l  Dinh dưỡng được châm theo tỉ lệ COD: N: P = 150: 5: 1 Bảng 3.8 Thể tích dung dịch dinh dưỡng ứng với mỗi tải trọng Tải trọng, kg COD/m3.ngày Số ml dung dịch NH4Cl Số ml dung dịch KH2PO4 0,3 5,4 1,5 0,5 9 2,6 1,0 18 5,2 1,5 27 7,7 2,0 36 10,3 4,0 72 20,6 6,0 108 30,9  Mô hình được sục khí liên tục trong 24 giờ. CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 44  Lượng bùn dư rút ra mỗi ngày ứng với SRT = 15 ngày là 133 ml bùn.  Thực hiện phân tích các chỉ tiêu như sau:  Vào đầu mỗi ngày, trước khi rút bùn dư, ta đo chỉ tiêu MLSS và SVI.  Sau khi rút bùn, tắt máy sục khí, để lắng trong 30 phút, gạn phần nước trong, đo các chi tiêu COD, pH, độ đục.  Sau đó bổ sung lại lượng nước thải như ban đầu.  Mô hình thí nghiệm như sau:  Thí nghiệm kết thúc khi COD đầu ra của các bình dao động không đáng kể (khoảng 2 – 3 %) 3.4. THÍ NGHIỆM 3: ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA PH ĐẾN TÍNH CHẤT LẮNG CỦA BÙN HOẠT TÍNH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM MAURINE – LA NGÀ Bảng 3.9 Các điều kiện vận hành của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm Thông số Giá trị Tải trọng 2,0 (kg COD/m3.ngày) pH của nước thải đầu vào 4,0 6,5 - 7,5 8,5 10 11 12 Nước thải 0,3 1,0 4,0 Khí 0,5 2,0 1,5 6,0 CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 COD đầu vào 2000 mg/l BOD5 507 mg/l HRT 24 giờ SRT 15 ngày Nitơ tổng 20 mg/l Photpho tổng 1,6 mg/l MLSS 3.000 mg/l Vhữu ích 2 lít SS của bùn đặc 9.360 mg/l  Mô hình thí nghiệm gồm 6 bình, ứng với mỗi pH lần lượt là 4, 6.5 – 7.5, 8.5, 10, 11 và 12.  Cân 2,22 g mật rỉ đường pha thành 1 lít để duy trì nồng độ COD là 2000 mg/l.  Cho vào mỗi bình như sau:  600 ml bùn đặc để duy trì nồng độ MLSS = 3.000 mg/l.  Đổ đầy nước thải đến 2 lít.  Mô hình thí nghiệm như sau:  Thí nghiệm kết thúc khi COD đầu ra của nước thải sau xử lý thay đổi không quá 2 – 3 %. Dung dịch Stock pH = 4 pH = 6.5 – 7.5 pH = 8 pH = 10 pH = 11 pH=12 Khí CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46 Bảng 3.10 Các phương pháp phân tích các chỉ tiêu Thông số Cách phân tích Tên thiết bị Nguồn COD Đun hoàn lưu kín Standard Methods pH Điện cực Mettler Toledo, MP220 pH Meter Standard Methods Độ đục So màu Portable Datalogging Spectrophotometer, DR/2010 Standard Methods MLSS Sấy, hút ẩm, cân giấy Máy hút chân không tủ sấy, bình hút ẩm, cân điện tử Standard Methods SVI Đọc trên ống đong thủy tinh Ống đong thủy tinh 1000 ml Standard Methods P tổng So màu Portable Datalogging Spectrophotometer, DR/2010 Standard Methods TKN Chưng cất Bình chưng cất Kjeldahl Standard Methods Nitrat, nitrit So màu Portable Datalogging Spectrophotometer, DR/2010 Standard Methods CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI THUỘC DA Bảng 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) Ngày 5 Ngày 7 Ngày 9 Ngày 12 Ngày 13 Ngày 15 0.3 56 51 36 35 34 30 0.5 91 86 80 72 100 103 1.0 172 86 81 158 400 407 1.5 251 179 466 917 920 941 2.0 358 287 1320 1650 1668 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Thời gian (ngày) C O D đ ầu ra (m g/ l) 0.3 kg COD/m3.ngày 0.5 kg COD/m3.ngày 1 kg COD/m3.ngày 1.5 kg COD/m3.ngày 2 kg COD/m3.ngày Hình 4.1 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Nhận xét - Giá trị COD đầu ra ở mô hình tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày ổn định (36 mg/l) sau 9 ngày. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 - Giá trị COD đầu ra ở mô hình tải trọng 0,5; 1,0 và 1,5 kg COD/m3.ngày ổn định lần lượt là 100, 400 và 920 mg/l sau 13 ngày. - Giá trị COD đầu ra ở mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định (1650 mg/l) sau 12 ngày. - Sau xử lý, COD đầu ra còn lại ở mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày là cao nhất (1668 mg/l). COD đầu ra còn lại ở mô hình tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là thấp nhất (36 mg/l). COD đầu ra còn lại ở mô hình tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày (103 mg/l) cao hơn ở tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày nhưng thấp hơn nhiều so với mô hình tải trọng 1,0 kg COD/m3.ngày (407 mg/l) và 1,5 kg COD/m3.ngày (941 mg/l). - COD đầu ra của tải trọng cao là 1,5 và 2,0 kg COD/m3.ngày đột ngột tăng lên cao vào ngày thứ 9 là do hệ vi sinh trong bùn không thích nghi được ở tải trọng có nồng độ muối clorua cao (5.100 và 6.100 mg/l) nên đã chết hàng loạt làm cho COD đầu ra của nước thải ở 2 tải trọng này tăng lên. - COD đầu ra của tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày giảm dần theo thời gian vì tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là tải trọng nhỏ, hệ vi sinh trong bùn đã thích nghi được với nồng độ muối clorua khoảng 700 - 1.900 mg/l. - COD đầu ra của tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày giảm từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 12 (86 – 72 mg/l) nhưng sau đó lại tăng lên vào ngày thứ 13 (100 mg/l). Điều này giải thích là do hệ vi sinh trong bùn lúc đầu thích nghi được với nồng độ muối clorua từ 1.400 – 1.950 mg/l nhưng sau đó nồng độ muối clorua tăng lên (2.150 mg/l) nên vi sinh bị chết nhiều làm COD đầu ra của tải trọng này tăng lên. - Tải trọng 1,0 kg COD/m3.ngày tương tự như tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày nhưng COD đầu ra của tải trọng 1,0 kg COD/m3.ngày bắt đầu tăng lên từ ngày thứ 12 (158 mg/l). Bảng 4.2 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) COD đầu vào (mg/l) COD đầu ra trung bình ổn định (mg/l) Hiệu quả xứ lý COD (%) CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 0.3 300 32 89 0.5 500 102 80 1.0 1000 404 60 1.5 1500 931 38 2.0 2000 1668 17 0 500 1000 1500 2000 2500 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) C O D (m g/ l) COD đầu vào COD đầu ra trung bình ổn định Hình 4.2 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) % Hiệu quả xử lý COD CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 Hình 4.3 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Nhận xét - Hiệu quả xử lý ở tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là cao nhất (89%), tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày có hiệu quả xử lý cũng khá cao (80%). Nguyên nhân là do hệ vi sinh trong bùn ở 2 tải trọng này đã thích nghi với nồng độ chất hữu cơ cũng như nồng độ muối clorua trong nước thải. - Khi tải trọng tăng lên, hiệu quả xử lý giảm dần đó là dấu hiệu của sự quá tải. Bảng 4.3 Biến thiên clorua của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) Ngày 5 Ngày 7 Ngày 9 Ngày 12 Ngày 13 Ngày 15 0.3 700 1900 1600 1450 1550 1600 0.5 1400 1950 1800 1900 2150 2200 1.0 2600 2150 1950 3900 4600 4650 1.5 3200 4600 5100 6400 6500 6600 2.0 3600 4800 6100 8000 8300 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Thời gian (ngày) C lo ru a đầ u ra (m g/ l) 0.3 kg COD/m3.ngày 0.5 kg COD/m3.ngày 1 kg COD/m3.ngày 1.5 kg COD/m3.ngày 2 kg COD/m3.ngày Hình 4.4 Clorua đầu ra cúa thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Nhận xét - Clorua đầu ra ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 1,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 13 ngày lần lượt là 1450, 2150 và 4600 mg/l. - Clorua đầu ra ở mô hình tải trọng 1,5; 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 12 ngày lần lượt là 6400 và 8300 mg/l. - Clorua đầu ra còn lại ở mô hình tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là thấp nhất (1400 mg/l), cao nhất là ở tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày (8300 mg/l). - Vào ngày thứ 7, khi COD đầu ra bắt đầu tăng ở tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày và tải trọng 1,5 kg COD/m3.ngày thì hàm lượng clorua cũng tăng theo. Tương tự như vậy, ở tải trọng 1,0 và 0,5 kg COD/m3.ngày hàm lượng clorua đầu ra ở ngày 12 tăng lên khi COD đầu ra tăng. Còn COD đầu ra ở tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày không thay đổi nhiều và hàm lượng clorua tăng không đáng kể. Điều này chứng tỏ hàm lượng clorua trong nước thải thuộc da có ảnh hưởng đến kết quả COD. Bảng 4.4 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) Ngày 5 Ngày 7 Ngày 9 Ngày 12 Ngày 13 Ngày 15 0.3 16 14 12 8 7 6 0.5 60 42 41 79 66 67 1.0 81 79 73 94 129 135 1.5 141 101 261 269 528 519 2.0 396 248 293 816 820 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Thời gian (ngày) Đ ộ đ ụ c đ ầu ra (F A U ) 0.3 kg COD/m3.ngày 0.5 kg COD/m3.ngày 1 kg COD/m3.ngày 1.5 kg COD/m3.ngày 2 kg COD/m3.ngày Hình 4.5 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Nhận xét - Giá trị độ đục ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày ổn định sau 13 ngày lần lượt là 7, 66, 129, 528 FAU. - Giá trị độ đục ở mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 12 ngày (816 FAU). - Giá trị độ đục còn lại ở tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày là cao nhất (820 FAU), thấp nhất là ở tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày (6 FAU). CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 - Điều này giải thích dựa vào kết quả khử COD. Ở tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày COD được khử tốt có nghĩa là các hợp chất hữu cơ đã được vi sinh sử dụng nhiều, cặn bẩn bị hấp phụ vào bông bùn làm cho độ đục giảm xuống. Thêm vào đó, các chất keo dính trong khối nhầy của bùn hoạt tính hấp phụ các chất lơ lửng, vi khuẩn,… trong nước thải làm cho bông bùn lớn dần lên và lắng xuống đáy. Kết quả là nước sẽ trong hơn. Còn ở tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày do hiện tượng quá tải và hệ vi sinh không thích nghi được với nồng độ muối clorua cao (8300 mg/l) vì vậy nước thải đầu ra đục. Bảng 4.5 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) Ngày 5 Ngày 7 Ngày 9 Ngày 12 Ngày 13 Ngày 15 0.3 51 59 67 71 75 72 0.5 59 67 73 78 77 79 1.0 27 34 27 36 39 43 1.5 20 32 26 25 22 27 2.0 23 22 20 21 18 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Thời gian (ngày) SV I ( m l/g .S S) 0.3 kg COD/m3.ngày 0.5 kg COD/m3.ngày 1 kg COD/m3.ngày 1.5 kg COD/m3.ngày 2 kg COD/m3.ngày CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 Hình 4.6 Biến thiên SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Nhận xét - Giá trị SVI ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 1,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 13 ngày lần lượt là 75, 77, 39 ml/g.SS. - Giá trị SVI ở mô hình tải trọng 1,5 và 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 9 ngày lần lượt là 26 và 20 ml/g.SS. - Tất cả các mô hình đều có SVI < 100 (ml/g), trong đó mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày có SVI nhỏ nhất (18 ml/g). Thông thường, ở tải trọng cao bùn thường khó lắng vì thường xảy ra hiện tượng bùn tạo khối làm bùn lắng kém và nén kém, hậu quả là SVI cao. Tuy nhiên, trong trường hợp này, tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày có hiện tượng bùn không kết dính được. Khi thực hiện thí nghiệm lắng bùn mà co hiện tượng bùn không kết dính được thì chỉ số SVI đo được sẽ thấp vì thế tích bùn lắng đọc được trong ống đong khá nhỏ nhưng phần không lắng được ở phía trên vẫn còn chứa nhiều chất lơ lửng làm cho độ đục của tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày rất cao. - Ở 2 tải trọng nhỏ là 0,3 kg COD/m3.ngày và 0,5 kg COD/m3.ngày, khả năng tạo bông của bùn hoạt tính khá tốt, đây là đặc tính quan trọng nhất của bông bùn. Chính nhờ có sự kết bông mà bùn có tốc độ lắng thích hợp và chỉ có lắng trọng lực mới là cách hiệu quả và kinh tế nhất để tách bùn khỏi nước thải đã xử lý. Bảng 4.6 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) Ngày 5 Ngày 7 Ngày 9 Ngày 12 Ngày 13 Ngày 15 0.3 4860 4440 3800 3260 3240 3230 0.5 5180 4060 3400 3240 3600 3700 1.0 5480 4720 5560 3880 3771 3763 1.5 5670 5640 4900 4360 4080 4073 2.0 5720 6460 5280 5300 5400 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Thời gian (ngày) M LS S (m g/ l) 0.3 kg COD/m3.ngày 0.5 kg COD/m3.ngày 1 kg COD/m3.ngày 1.5 kg COD/m3.ngày 2 kg COD/m3.ngày Hình 4.7 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Nhận xét - Giá trị MLSS ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày ổn định sau 13 ngày lần lượt là 3240, 3600, 3771 và 4080 mg/l. - Giá trị MLSS ở mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 9 ngày (5280). - Sau xử lý, giá trị MLSS còn lại của mô hình tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là thấp nhất (3230 mg/l), cao nhất là ở tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày (5400 mg/l). Khi tăng tải trọng, lượng chất hữu cơ cung cấp đủ thậm chí nhiều hơn nhu cầu của vi sinh vật. Vi sinh ở những mẫu tải trọng cao không bị thiếu thốn thức ăn hoặc có nhưng không đáng kể như ở các mẫu tải trọng thấp. Vì vậy, MLSS tăng khi tăng tải trọng. Khi vi sinh chết đi do độ mặn quá cao nhưng MLSS vẫn tiếp tục tăng là do trong nước thải thuộc da cũng có một phần MLSS. Bảng 4.7 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Tải trọng (kgCOD/m3.ngày) COD Clorua Độ đục SVI MLSS pH CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56 0.3 32 1575 8 74 3235 7.92 0.5 102 2175 67 78 3650 7.97 1.0 404 4625 132 41 3767 7.97 1.5 931 6450 524 26 4077 7.94 2.0 1668 8150 818 21 5350 7.62 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0.3 0.5 1 1.5 2 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) C O D đ ầu ra tr un g bì nh ổ n đị nh (m g/ l) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 C lo ru a đầ u ra tr un g bì nh ổ n đị nh (m g/ l) COD Clorua Hình 4.8 COD đầu ra và clorua đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0.3 0.5 1 1.5 2 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) Đ ộ đụ c đầ u ra tr un g bì nh ổ n đị nh (F A U ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 SV I t ru ng b ìn h ổn đ ịn h (m l/g .S S) Độ đục SVI Hình 4.9 Độ đục và SVI đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 1 2 3 4 5 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) M LS S tr un g bì nh ổ n đị nh (m g/ l) MLSS Hình 4.10 MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải thuộc da Kết luận Đối với nước thải thuộc da tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày là tải trọng tối ưu vì những lý do sau: CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58  SVI của tải trọng này là 78 ml/g.SS nằm trong khoảng tối ưu (70 - 120 ml/g.SS), bùn lắng và nén tốt nhất.  Độ đục đầu ra thấp (67 FAU).  So với tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày, tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày có COD đầu ra cao hơn và hiệu quả xử lý COD cũng thấp hơn nhưng ta chọn tải trọng này vì hiệu quả kinh tế của nó cao hơn tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày. 4.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI TẢI TRỌNG ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM Bảng 4.8 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Tải trọng, kg COD/m3.ngày Ngày 6 Ngày 9 Ngày 10 Ngày 11 Ngày 12 0,3 264 160 112 70 65 0,5 346 245 156 98 91 1,0 467 265 201 176 180 1,5 726 452 368 220 224 2,0 973 813 749 756 772 4,0 1986 2104 2110 2356 2566 6,0 3348 3554 3560 3784 4058 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 59 0 100 200 300 400 500 600 700 800 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (ngày) C O D đ ầu ra (m g/ l) 0,3 kg COD/m3.ngày 0,5 kg COD/m3.ngày 1,0 kg COD/m3.ngày 1,5 kg COD/m3.ngày Hình 4.11 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng (0.3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày) đối với nước thải chế biến men thực phẩm 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (ngày) C O D đ ầu ra (m g/ l) 2,0 kg COD/m3.ngày 4,0 kg COD/m3.ngày 6,0 kg COD/m3.ngày Hình 4.12 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng (2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày) đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 60 - Giá trị COD ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày ổn định sau 11 ngày lần lượt là 70, 98, 176 và 220 mg/l. - Giá trị COD ở mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 10 ngày (749 mg/l). - Giá trị COD ở mô hình tải trọng 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 9 ngày lần lượt là 2104 và 3554 mg/l. - Sau xử lý, COD còn lại ở mô hình tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là thấp nhất (65 mg/l), cao nhất là ở mô hình tải trọng 6,0 kg COD/m3.ngày (4058 mg/l). Tuy nhiên, để đánh giá tải trọng nào là tối ưu ta cần xem xét thêm hiệu quả xử lý COD của các tải trọng. Bảng 4.9 COD đầu vào, COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Tải trọng, kg COD/m3.ngày COD vào, mg/l COD đầu ra trung bình, mg/l Hiệu quả xử lý COD (%) 0,3 300 68 77 0,5 500 95 81 1,0 1000 178 82 1,5 1500 222 85 2,0 2000 753 62 4,0 4000 2107 47 6,0 6000 3557 41 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 4,0 6,0 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) C O D (m g/ l) COD đầu vào COD đầu ra trung bình ổn định Hình 4.13 COD vào, COD ra trung bình của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 4,0 6,0 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) % Hiệu quả xử lý COD Hình 4.14 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62 - Hiệu quả xử lý của 4 tải trọng nhỏ là 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày khá cao, cao nhất là tải trọng 1,5 kg COD/m3.ngày (85%). Điều này có thể giải thích là do nước thải chế biến thực phẩm có những thành phần dễ phân hủy sinh học, mô hình chạy ở những tải trọng nhỏ nên hiệu quả xử lý cao. - 3 tải trọng lớn là 2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày có hiệu quả xử lý thấp hơn, đặc biệt là tải trọng 6,0 kg COD/m3.ngày có hiệu quả xử lý thấp nhất (41%). Vì khi tăng tải trọng lên cao, hệ vi sinh trong bùn không còn khả năng xử lý vì quá tải làm cho hiệu quả xử lý giảm xuống rõ rệt. Bảng 4.10 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Tải trọng, kg COD/m3.ngày Ngày 6 Ngày 9 Ngày 10 Ngày 11 Ngày 12 0,3 50 45 29 28 23 0,5 75 55 39 35 29 1,0 88 72 65 54 49 1,5 92 108 89 79 71 2,0 110 125 95 99 120 4,0 125 133 139 194 240 6,0 152 187 201 264 288 0 50 100 150 200 250 300 350 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (ngày) Đ ộ đụ c đầ u ra (F A U ) 0,3 kg COD/m3.ngày 0,5 kg COD/m3.ngày 1,0 kg COD/m3.ngày 1,5 kg COD/m3.ngày 2,0 kg COD/m3.ngày 4,0 kg COD/m3.ngày 6,0 kg COD/m3.ngày CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 63 Hình 4.15 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét - Giá trị độ đục ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày ổn định sau 11 ngày lần lượt là 28, 35, 54, 79 FAU. - Giá trị độ đục ở mô hình tải trọng 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 10 ngày (95 FAU). - Độ đục ở tải trọng 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 9 ngày lần lượt là 133 và 187 FAU. - Sau xử lý, độ đục còn lại ở mô hình tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày là thấp nhất (23 FAU), cao nhất là tải trọng 6,0 kg COD/m3.ngày (288 FAU). Điều này giải thích vì tải trọng 6,0 kg COD/m3.ngày đã bị quá tải nên vi sinh không còn khả năng xử lý tốt làm cho nước thải đầu ra bị đục và độ đục của nước thải sẽ tăng lên. Đồng thời khi quan sát bằng mắt ở tải trọng 6,0 kg COD/m3.ngày có hiện tượng bùn tạo khối, bùn trở nên lắng kém, khả năng tách nước khỏi bùn kém làm cho nước thải đầu ra bị đục. Bảng 4.11 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Tải trọng, kg COD/m3.ngày Ngày 6 Ngày 9 Ngày 10 Ngày 11 Ngày 12 0,3 56 46 64 63 66 0,5 67 61 58 65 68 1,0 98 89 80 92 90 1,5 120 118 107 98 92 2,0 132 121 127 131 135 4,0 137 135 148 154 160 6,0 148 159 168 170 174 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 64 10 30 50 70 90 110 130 150 170 190 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (ngày) SV I ( m l/g .S S) 0,3 kg COD/m3.ngày 0,5 kg COD/m3.ngày 1,0 kg COD/m3.ngày 1,5 kg COD/m3.ngày 2,0 kg COD/m3.ngày 4,0 kg COD/m3.ngày 6,0 kg COD/m3.ngày Hình 4.16 Biến thiên chỉ số SVI của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét - SVI ở tải trọng 0,3; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 10 ngày lần lượt là 64, 148, 168 ml/g.SS. - SVI ở tải trọng 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 11 ngày lần lượt là 58, 80, 107, 127 ml/g.SS. - 4 tải trọng nhỏ là 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày đều có SVI < 100 (ml/g.SS). Ở các tải trọng này, sau 5 phút đầu giao tuyến giữa lớp nước trong và lớp bùn hình thành rõ rệt. Bùn lắng nhanh trong 5 – 10 phút đầu tương ứng với quá trình lắng bông cặn. Sau 10 phút thể tích bùn lắng giảm xuống, quá trình nén bùn xảy ra. - Còn 3 tải trọng lớn là 2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày đều có SVI > 100 (ml/g.SS), trong đó tải trọng 4,0 và 6,0 kg COD/m3.ngày có SVI > 150 (ml/g.SS). Ở các tải trọng này, bùn có màu nâu đen và rất khó lắng. Hiện tượng quan sát thấy bằng mắt ở các tải trong cao này là bùn tạo khối làm cho bùn lắng kém, nén kém và hậu quả là SVI cao. Lúc này khó duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể aerotank. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65 Bảng 4.12 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Tải trọng, kgCOD/m3.ngà y Ngày 6 Ngày 9 Ngày 10 Ngày 11 Ngày 12 0,3 1450 1600 2150 2050 1750 0,5 2150 1800 2650 2550 2350 1,0 3700 3200 3050 2800 2500 1,5 3450 4480 3150 2900 2600 2,0 4050 3750 3250 4250 4150 4,0 5940 7880 7050 8740 8660 6,0 6460 8440 8000 9040 8890 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 6 7 8 9 10 11 12 Thời gian (ngày) M LS S (m g/ l) 0,3 kg COD/m3.ngày 0,5 kg COD/m3.ngày 1,0 kg COD/m3.ngày 1,5 kg COD/m3.ngày 2,0 kg COD/m3.ngày 4,0 kg COD/m3.ngày 6,0 kg COD/m3.ngày Hình 4.17 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét - Giá trị MLSS ở mô hình tải trọng 0,3; 0,5; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 10 ngày lần lượt là 2150, 2650, 7050, 8000 mg/l. - Giá trị MLSS ở mô hình tải trọng 1,0; 1,5; 2,0 kg COD/m3.ngày ổn định sau 11 ngày lần lượt là 2800, 2900, 4250 mg/l. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66 - Ở tải trọng thấp là 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày, MLSS giảm dần sau khi đã ổn định. Ngược lại, ở những tải trọng cao là 2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày, MLSS tăng sau khi bùn đã ổn định. Điều này giải thích như sau: - Ở tải trọng thấp, ở những ngày trước khi bùn ổn định, lượng chất hữu cơ, thức ăn chủ yếu của vi sinh vật, lớn hơn nhiều so với nhu cầu của chúng vì lượng vi sinh lúc này còn ít và chưa thích nghi. Do đó MLSS tăng. Khi bùn đã ổn định, lượng vi sinh phát triển mạnh mẽ và cần nhiều chất hữu cơ để tăng sinh khối nhưng hàm lượng chất hữu cơ bỏ vào vẫn không thay đổi. Lúc này, lượng chất hữu cơ cung cấp không đủ cho nhu cầu tồn tại của vi sinh vì chúng đã phát triển quá nhiều về số lượng. Do phải cạnh tranh thức ăn với nhau và bị đói nên phần lớn vi sinh phải phân hủy nội bào, dẫn đến lượng sinh khối giảm. Vì vậy MLSS giảm. - Ở tải trọng cao lượng chất hữu cơ cung cấp vẫn đủ thậm chí nhiều hơn nhu cầu của vi sinh vật. Rõ ràng, vi sinh ở những mẫu tải trọng cao không bị thiếu thốn thức ăn hoặc có nhưng không đáng kể như ở các mẫu tải trọng thấp. Vì vậy, MLSS tăng. Bảng 4.13 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Tải trọng, kgCOD/m3.ngày COD Độ đục SVI MLSS pH 0.3 68 26 64 2100 7.16 0.5 95 32 67 2600 7.03 1.0 178 52 91 2750 7.05 1.5 222 75 95 2850 7.03 2.0 453 97 133 4200 6.69 4,0 2107 136 157 7895 6 6,0 3557 194 172 8520 6.25 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 67 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 4,0 6,0 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) C O D đ ầu r a tr un g bì nh ổ n đ ịn h (m g/ l) 0 50 100 150 200 250 Đ ộ đụ c đ ầu ra tr un g bì nh ổ n đ ịn h (F AU ) COD đầu ra trung bình ổn định Độ đục đầu ra trung bình ổn định Hình 4.18 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét - Khi tăng tải trọng, độ đục của nước thải đầu ra tăng và COD đầu ra cũng tăng. - Điều này giải thích dựa vào mối liên hệ giữa độ đục với tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải: độ đục càng cao nghĩa là TSS trong nước thải càng nhiều. Điều này chứng tỏ nước thải đầu ra chứa càng nhiều các hợp chất hữu cơ lơ lửng, chất keo và các hợp chất tạo màu. Đó là lý tại sao COD tăng khi tải trọng tăng. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 4,0 6,0 Tải trọng (kg COD/m3.ngày) S VI tr un g bì nh ổ n đ ịn h (m l/g .S S) 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 M LS S tr un g bì nh ổ n đ ịn h (m g/ l) SVI trung bình ổn định MLSS trung bình ổn định Hình 4.19 SVI và MLSS trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi tải trọng đối với nước thải chế biến men thực phẩm Kết luận - Khi tăng tải trọng, SVI tăng lên và độ đục cũng tăng lên. - Giải thích: khi tăng tải trọng hiện tượng quá tải xảy ra làm cho bùn lắng kém và nén kém dẫn đến SVI tăng cao. Bùn lắng kém và nén kém có nghĩa là phần nước trong sẽ bị đục. Điều này cũng khớp với số liệu độ đục tăng lên. - Xét chỉ tiêu COD, ta thấy 4 tải trọng nhỏ là 0,3; 0,5; 1,0; 1,5 kg COD/m3.ngày có COD khá nhỏ và hiệu quả xử lý COD khá cao, trong đó tải trọng 1,5 kg COD/m3.ngày có hiệu quả xử lý cao nhất. - 3 mẫu tải trọng cao là 2,0; 4,0; 6,0 kg COD/m3.ngày có hiện tượng quá tải xảy ra vì COD đầu ra cao (> 600), hiệu quả xử lý COD không cao, SVI cao và độ đục cao. Như vậy không thể chọn 3 tải trọng này. - Trong 4 mẫu tải trọng nhỏ, mẫu 1,5 kg COD/m3.ngày có hiệu quả xử lý COD cao nhất, SVI nằm trong khoảng tối ưu và độ đục đầu ra chấp nhận được. Xét về CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 69 mặt kinh tế thì mẫu 1,5 kg COD/m3.ngày có lợi nhất mặc dù COD đầu ra của mẫu tải trọng này vẫn còn khá cao. 4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM THAY ĐỔI PH ĐỐI VỚI NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MEN THỰC PHẨM Bảng 4.14 COD đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH (pH = 4 – 11) đối với nước thải chế biến men thực phẩm pH Ngày 8 Ngày 11 Ngày 15 Ngày 16 Ngày 17 4 652 524 538 675 727 6.5 – 7.5 367 320 367 407 396 8.5 307 395 358 538 542 10 392 480 473 520 611 11 706 582 659 668 743 Bảng 4.15 COD đầu ra của mô hình pH = 12 pH Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 12 1164 2965 2993 0 100 200 300 400 500 600 700 800 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian (ngày) C O D đ ầu ra (m g/ l) pH = 4 pH = 6.5 – 7.5 pH = 8.5 pH = 10 pH = 11 Hình 4.20 COD đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 70 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 1 2 3 Thời gian (ngày) C O D đ ầu ra (m g/ l) pH = 12 Hình 4.21 COD đầu ra của mô hình pH = 12 Nhận xét - Sau xử lý, ở mô hình pH = 6.5 – 7.5, COD đầu ra thấp nhất (396 mg/l). - Sau xử lý, ở pH = 8.5 và pH = 10, COD đầu ra (lần lượt là 542 và 611 mg/l) cao hơn hẳn so với mẫu pH = 6.5 – 7.5. - Sau xử lý, ở mô hình pH = 4, pH = 11 có COD đầu ra rất cao (lần lượt là 727 và 743 mg/l). - Ở mô hình pH = 12, mô hình vận hành được 3 ngày phải dừng lại do COD đầu ra tăng đáng kể (2993 mg/l). - Như vậy, pH càng xa khoảng tối ưu là 6.5 – 7.5 thì COD đầu ra càng cao Bảng 4.16 COD đầu vào và COD đầu ra trung bình ổn định của nước thải chế biến men thực phẩm pH COD đầu vào COD ra trung bình ổn định Hiệu quả xứ lý COD (%) 4 2000 701 65 6.5 – 7.5 2000 402 80 8.5 2000 540 73 10 2000 566 72 11 2000 706 65 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 71 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 4 6.5-7.5 8.5 10 11 pH đầu vào % Hiệu quả khử COD Hình 4.22 Hiệu quả xử lý COD của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm Nhận xét - Hiệu quả xử lý COD của mẫu pH = 6.5 – 7.5 là cao nhất (80%). - Hiệu quả xử lý COD của mẫu pH = 4 bằng hiệu quả xử lý COD của mẫu pH = 11 và thấp nhất (65%). - pH quá cao sẽ hạn chế sự phát triển của các loài vi khuẩn vì pH cao sẽ có tác dụng khử trùng. Lúc này, màng tế bào vi sinh vật bị hòa tan, tế bào bị chết nhiều. Khi vừa nâng pH lên đến 11, bùn sẽ bị nhớt và có hiện tượng nổi bọt/váng. Hiện tượng nổi bọt/váng là do các chất hoạt động bề mặt không phân hủy được. Khi pH được nâng lên 12, cấu trúc bông bùn bị phá hủy, thí nghiệm bị ngừng lại. Điều này chứng tỏ bùn phát triển không tốt ở pH quá cao vì hiệu quả xử lý COD thấp. - Ở pH quá thấp, khi quan sát bằng mắt thấy có hiện tượng bùn phát triển phân tán làm bùn trở nên lắng kém, nén kém. Vì vậy hiệu quả xử lý COD thấp. Bảng 4.17 Độ đục đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm pH Ngày 8 Ngày 11 Ngày 15 Ngày 16 Ngày 17 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 72 4 137 125 119 120 126 6.5 – 7.5 65 56 49 42 40 8.5 71 62 81 70 75 10 89 101 93 110 115 11 105 117 139 142 149 Bảng 4.18 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 pH Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 12 320 430 484 0 20 40 60 80 100 120 140 160 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian (ngày) Đ ộ đ ụ c đ ầu ra (F A U ) pH = 4 pH = 6.5 – 7.5 pH = 8.5 pH = 10 pH = 11 Hình 4.23 Độ đục đầu ra khi pH đầu vào thay đổi từ 4 – 11 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 73 0 100 200 300 400 500 600 1 2 3 Thời gian (ngày) Đ ộ đ ụ c đầ u ra (F A U ) pH = 12 Hình 4.24 Độ đục đầu ra của mô hình pH = 12 Nhận xét - Độ đục đầu ra của mẫu pH = 6.5 – 7.5 thấp nhất (40 FAU) - Ở pH = 12, độ đục cao nhất (484 FAU) và ngày càng tăng cao do cấu trúc bông bùn bị phá hủy dẫn đến có quá nhiều vi sinh vật lơ lửng nằm trong nước thải đầu ra. Điều này chứng tỏ hệ vi sinh không thích nghi được với pH = 12. Bảng 4.19 SVI đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm pH Ngày 8 Ngày 11 Ngày 15 Ngày 16 Ngày 17 4 43 54 59 51 55 6.5 – 7.5 70 67 71 80 82 8.5 67 68 65 68 71 10 80 72 61 67 66 11 89 85 79 66 63 Bảng 4.20 SVI đầu ra của mô hình pH = 12 pH Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 12 38 40 37 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 74 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian (ngày) SV I ( m l/g .S S) pH = 4 pH = 6.5 – 7.5 pH = 8.5 pH = 10 pH = 11 Hình 4.25 Biến thiên SVI khi pH đầu vào thay đổi từ 4 - 11 20 25 30 35 40 45 1 2 3 Thời gian (ngày) SV I ( m l/g .S S) pH = 12 Hình 4.26 SVI của mô hình pH = 12 Nhận xét - Nhìn chung, SVI của tất cả các mẫu đều nhỏ hơn 100 ml/g.SS. - SVI của mẫu pH = 4 thấp (55 ml/g.SS) là do có hiện tượng bùn phát triển phân tán ở pH này làm cho bùn nén kém dần. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 75 - Mô hình pH = 6.5 – 7.5 bùn có màu nâm sẫm chứng tỏ hệ vi sinh trong bùn sinh trưởng và phát triển tốt. Vì vậy SVI của mô hình (85 ml/g.SS) này nằm trong khoảng tối ưu (70 – 120), bùn lắng tốt. - SVI ở mô hình pH = 12 quá nhỏ (37 ml/g.SS), bùn rời rạc, không kết dính được với nhau. Bảng 4.21 Biến thiên MLSS của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm pH Ngày 8 Ngày 11 Ngày 15 Ngày 16 Ngày 17 4 5320 3940 2920 2120 1900 6.5 – 7.5 5420 6500 6100 6600 6680 8.5 6960 6160 5880 6080 5925 10 6120 4840 5640 5798 5694 11 3360 3280 2950 2820 2790 Bảng 4.22 Biến thiên MLSS của mô hình pH = 12 đối với nước thải chế biến men thực phẩm pH Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 12 2560 1210 1100 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian (ngày) M LS S (m g/ l) pH = 4 pH = 6.5 – 7.5 pH = 8.5 pH = 10 pH = 11 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 76 Hình 4.27 Biến thiên MLSS khi pH đầu vào thay đổi 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 Thời gian (ngày) M LS S (m g/ l) pH = 12 Hình 4.28 MLSS của mô hình pH = 12 Nhận xét - MLSS của mẫu pH = 6.5 – 7.5 cao nhất (6680 mg/l). Thêm vào đó, COD đầu ra cũng như độ đục thấp, SVI nằm trong khoảng tối ưu (70 – 120 ml/g.SS). Như vậy số liệu MLSS cao nhất chứng tỏ hệ vi sinh trong mẫu này hoạt động rất mạnh. - MLSS của 3 mẫu pH = 4, pH = 11 và pH = 12 rất thấp (1900, 2790 và 1100 mg/l). Hệ vi sinh trong bùn không thích nghi được ở pH = 12 quá cao nên MLSS giảm đáng kể. Khi quan sát bằng mắt ta thấy bông bùn ở mô hình pH = 12 phát triển phân tán, nhiều bông bùn li ti lơ lửng trong nước. Vì vậy, sau mỗi ngày thay nước, lượng vi sinh vật dễ bị trôi ra theo nước thải. - MLSS của 2 mẫu pH = 8.5 và pH = 10 nhỏ hơn mẫu 6.5 – 7.5 (5925 và 5694 mg/l). - Như vậy, pH càng xa khoảng tối ưu thì MLSS càng thấp. Hay nói cách khác, pH càng xa khoảng tối ưu thì hoạt động của vi sinh càng kém. Bảng 4.23 Biến thiên pH đầu ra của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm pH Ngày 8 Ngày 11 Ngày 15 Ngày 16 Ngày 17 4 4.06 3.41 3.62 3.74 3.72 6.5 – 7.5 7.23 6.91 7.07 7.1 6.94 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 77 8.5 8.21 8.29 8.11 8.41 8.32 10 8.11 8.5 8.47 8.58 8.43 11 8.61 8.69 8.98 9.12 8.98 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian (ngày) p H đ ầu ra pH = 4 pH = 6.5 – 7.5 pH = 8.5 pH = 10 pH = 11 Hình 4.29 pH đầu ra khi pH đầu vào thay đổi Nhận xét Ở mô hình pH = 10 và pH = 11, pH đầu ra giảm so với đầu vào vì độ kiềm giảm theo 2 phản ứng sau: Chất hữu cơ + O2 ( có sự tham giam của vi sinh vật)  HCO3- + H2O HCO3- + OH-  CO32- + H2O Bảng 4.24 Kết quả trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm pH COD Độ đục SVI MLSS pH 4 701 120 55 2010 3.73 6.5 – 7.5 402 41 78 6640 7.02 8.5 540 73 68 6003 8.37 10 566 113 64 5746 8.53 11 706 141 63 2885 9.05 CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 78 0 20 40 60 80 100 4 6.5 - 7.5 8.5 10 11 pH đầu vào S VI (m l/g .S S) SVI trung bình ổn định Hình 4.30 SVI trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 4 6.5 - 7.5 8.5 10 11 pH đầu vào M LS S tr un g bì nh ổ n đị nh (m g/ l) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 C O D đ ầu ra tr un g bì nh ổ n đị nh (m g/ l) MLSS trung bình ổn định COD đầu ra trung bình ổn định Hình 4.31 MLSS và COD đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến men thực phẩm CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 79 0 100 200 300 400 500 600 700 800 4 6.5 - 7.5 8.5 10 11 pH đầu vào C O D đ ầu ra tr un g bì nh ổ n đ ịn h (m g/ l) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Đ ộ đ ụ c đầ u ra tr un g bì nh ổ n đị nh (F A U ) COD đầu ra trung bình ổn định Độ đục đầu ra trung bình ổn định Hình 4.32 COD đầu ra và độ đục đầu ra trung bình ổn định của thí nghiệm thay đổi pH đối với nước thải chế biến thực phẩm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 6.5 - 7.5 8.5 10 11 pH đầu vào pH đ ầu ra tr un g bì nh ổ n đ ịn h pH đầu ra trung bình ổn định Hình 4.33 pH đầu ra trung bình ổn định khi pH đầu vào thay đổi Kết luận - Đối với nước thải chế biến men thực phẩm, pH tối ưu là 6.5 – 7.5. CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 80 - SVI của mô hình pH = 6.5 – 7.5 nằm trong khoảng tối ưu (70 – 120 ml/g.SS) - pH càng xa khoảng tối ưu thì COD càng cao, hiệu quả xử lý COD càng thấp, độ đục càng cao và MLSS càng thấp. Nguyên nhân là do hệ vi sinh kém hoạt động hơn khi pH xa khoảng tối ưu. CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT KUẬN  Đối với nước thải thuộc da, tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày là tải trọng tối ưu vì:  SVI nằm trong khoảng tối ưu (< 100 ml/g.SS), bùn lắng và nén tốt nhất.  Độ đục đầu ra thấp (67 FAU).  So với tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày, tải trọng 0,5 kg COD/m3.ngày có COD đầu ra cao hơn và hiệu quả xử lý COD cũng thấp hơn nhưng ta chọn tải trọng này vì hiệu quả kinh tế của nó cao hơn tải trọng 0,3 kg COD/m3.ngày.  Đối với nước thải chế biến men thực phẩm:  pH tối ưu là 6.5 – 7.5.  Tải trọng tối ưu là 1,5 kg COD/m3.ngày.  SVI của mô hình pH = 6.5 – 7.5 và tải trọng 1,5 kg COD/m3.ngày nằm trong khoảng tối ưu (70 – 120 ml/g.SS).  pH càng xa khoảng tối ưu thì COD càng cao, hiệu quả xử lý COD càng thấp, độ đục càng cao và MLSS càng thấp. Nguyên nhân là do hệ vi sinh kém hoạt động hơn khi pH xa khoảng tối ưu. 5.2. KIẾN NGHỊ  Đối với nước thải thuộc da, khâu khử mặn là quan trọng. Do đó, trước khi nước thải được đưa vào công trình bùn hoạt tính, nước thải cần được khử mặn để hệ vi sinh trong bùn có thể thích nghi được với nồng độ mặn cho phép (khoảng 90 mg/l).  Khi vận hành nước thải chế biến men thực phẩm, cần giữ pH ở 6.5 – 7.5 để đạt hiệu quả xứ lý cao. Đồng thời, tải trọng thích hợp để vận hành nước thải này là 1,5 kg COD/m3.ngày. 82 Tài liệu tham khảo 1. PGS, TS. Hoàng Văn Huệ (2002). Thoát nước tập 2: Xử lý nước thải. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 2. Nguyễn Xuân Nguyên, Phạm Hoàng Hải (2003). Lý thuyết và mô hình hóa quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội. 3. Jiri Wanner, Professor of Water technology Prague Instituted of Chemical Technology. Activated Sludge Bulking and Foaming Control. Technomic Publishing Co.Inc. 4. Metcalf & Eddy (2003). Waste water engineering: treatment, disposal, reuse. McGraw – Hill International Editions. 5. Michael H.Gerardi (2002). Settleability Problems and Loss of Solids in the Activated Sludge Process. A John Wiley & Son, Inc., Publication. 6. David Jenkins, Micheal G.Richard, Glen T. Daigger. Manual on the Causes and Control of Activated Slugde Bulking, Foaming, and other Solids Separation Problems. 3rd Edition. Lewis Publishers.