Đề tài Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí hai bậc

hích nghi với nước thải mô hình để tạo màng vi sinh bám dính trên vật liệu đệm với nồng độ MLSS là 15g/l. Hình 3.10. Bùn vi sinh được nuôi cấy bởi Công ty Phân bón Hoà Bình – Quận Tân Phú – Tp. Hồ Chí Minh Bùn kỵ khí được lấy từ bùn thải từ trạm xử lý nước thải dệt nhuộm được ủ và chạy thích nghi trong mô hình. 3.4.3. Giá thể vật liệu đệm o Dạng sợi xù xì, tăng độ dính bám cho màng VSV, đan thành lưới o Cấu tạo vật liệu: sợi tổng hợp acrylic o Bề mặt riêng : 146,5m2/m3 o Khả năng dính bám : 0,5 - 0,6 g-SS/g-vật liệu o Đặc tính dính bám của sinh khối : dạng khối o Độ bền hóa, lý: bền với môi trường nước Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 63 Hình 3.11.Cấu tạo giá thể Hình 3.12. Giá thể trong mô hình thực nghiệm 3.5. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH Nước thải sau khi được chuẩn bị theo mục đích nghiên cứu được chứa trong một bình có thể tích V = 55 lít và được bơm vào bể sinh học kỵ khí ba ngăn bằng bơm định lượng đảm bảo thời gian lưu trong bể trong thời gian điều chỉnh. Nước thải được dẫn vào ngăn 1 theo hướng từ dưới lên, qua lớp vật liệu đệm và tràn qua ngăn 2. Trong ngăn thứ 2, nước chảy theo chiều từ trên xuống, tràn qua vách ngăn và đi vào ngăn 3. Tại đây, nước thải dâng theo hướng từ dưới lên và thoát ra ngoài, Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 64 kết thúc quá trình xử lý bậc một tại bể sinh học ba ngăn. Nước thải đầu ra sau bể sinh học ba ngăn được dẫn vào cột lọc sinh học. Vì tổn thất áp lực nước lớn nên nước tại đầu ra của bể sinh học ba ngăn không thể chảy trực tiếp vào cột lọc, nên ta bố trí bơm trung gian bơm nước thải từ bể ba ngăn vào cột lọc. Bơm trung gian này được điều chỉnh lưu lượng sao cho thời gian lưu trong cột lọc ta mong muốn. Tại cột lọc sinh học, nước chảy ngược lên, thông qua lớp vật liệu tiếp xúc và được xả ra tại van trên cùng của cột. Hình 3.13. Mô hình sinh học kỵ khí ba ngăn kết hợp với lọc sinh học kỵ khí 3.6 CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀNH MÔ HÌNH Nước thải được lấy kiểm tra pH, COD, BOD và độ màu tại các van dọc trên mỗi mô hình và tại đầu ra phía trên mỗi mô hình. Tại mô hình sinh học kỵ khí 3 ngăn điểm lấy mẫu được xác định tại 4 vị trí: Nước thải đầu vào và các van lấy mẫu tại mỗi ngăn (van 3, van 4 và van 5). Đối với mô hình cột lọc sinh học kỵ khí, 4 vị trí được điểm trên cột tương ứng với 3 van lấy mẫu và van xả nước thải. Các chỉ tiêu phân tích pH, độ màu và COD tại đầu vào và ra của mô hình nhằm xác định hiệu quả xử lý pH, độ màu và COD, BOD của mô hình. Ngoài ra, một số chỉ tiêu như: độ kiềm, hàm lượng amonia, lượng khí CH4 sinh ra cũng cần Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 65 được theo dõi trong suốt quá trình thí nghiệm do ảnh hưởng đến là với các vi khuẩn sinh methane. Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian tiến hành thí nghiệm, nên đề tài không thể đánh giá các chỉ tiêu độ kiềm, hàm lượng amonia và lượng khí CH4 sinh ra cũng như khả năng chuyển hóa hàm lượng Nitơ trong nước thải sau khi qua mô hình kỵ khí. 3.7. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3.7.1. Thí nghiệm giai đoạn thích nghi · Mục đích: Giai đoạn thích nghi nhằm giúp các VSV ở bể kỵ khí thích nghi dần với nước thải dệt nhuộm, đồng thời giúp tạo lớp màng vi sinh bám trên bề mặt lớp vật liệu lọc để xử lý nước thải, vật liệu đệm trước khi đưa vào mô hình được trộn với bùn kỵ khí. · Cách tiến hành: Ta vận hành mô hình thí nghiệm hoạt động với nước thải dệt nhuộm cho vào có hàm lượng COD thay đổi từ 400 mg/l, 600mg/l, 800mg/l. Vì giai đoạn thích nghi diễn ra rất chậm, nên với mỗi giá trị COD, tiến hành chạy liên tục trong 10 ngày để xác định hiệu suất xử lý ổn định. Thời gian chạy thích nghi được chấm dứt trong khoảng 30 ngày, khi lớp màng vi sinh hình thành rõ trong mô hình xử lý, sinh khối bùn tăng và hiệu suất xử lý COD và độ màu của toàn mô hình đạt khoảng 75% Thời gian vận hành mô hình trong giai đoạn này là 48h. Sau đó ta tiến hành xả nước. Lưu lượng bơm tương ứng thời gian lưu nước 48h là 1,14 lít/h, vạch 45% của bơm định lượng. Số lần lấy mẫu phân tích là 15 lần. Các thông số theo dõi: pH, COD, BOD, độ màu. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 66 3.7.2. Thí nghiệm giai đoạn tăng tải trọng · Mục đích: Xác định tải trọng COD tối ưu của mô hình, thời gian lưu tối ưu đạtt hiệu quả xử lý màu tối ưu, từ đó khảo sát ảnh hưởng các yếu tố tới hiệu suất xử lý màu, COD, BOD của mô hình lọc sinh học kỵ khí ba ngăn kết hợp lọc kỵ · Cách tiến hành: Mẫu nước thải được mô phỏng theo tính chất và thành phần nước thải ngành dệt nhuộm sau quá trình nhuộm vải cotton của quá trình nhuộm. Do nước thải sau quá trình này có sử dụng công đoạn giũ hồ làm hàm lượng COD, BOD trong nước thải cao phù hợp với mô hình nghiên cứu kỵ khí. Mô hình được vận hành liên tục tăng dần theo tải trọng từ 1,77; 1,974; 2,612; 3,762 kgCOD/m3.ngày.đêm. Ở mỗi tải trọng ta tiến hành chạy liên tục để đảm bảo lấy mẫu 3 lần mỗi lần cách nhau 2 ngày. Tổng thời gian cho giai đoạn này là 60 ngày. Mẫu được lấy phân tích hằng ngày theo từng tải trọng xử lý. Các thông số theo dõi: pH, COD, BOD, độ màu. Lập bảng thay đổi độ màu dòng vào tức nồng độ màu thay đổi, khảo sát các thông số dòng ra pH, COD, BOD, độ màu theo tải trọng COD và thời gian lưu. 3.7.3. Thí nghiệm xác định thời gian vận hành tối ưu · Mục đích: Xác định thời gian lưu nước mà mô hình xử lý đạt hiệu quả cao nhất. Mang lại hiệu quả nhất về mặt kinh tế. · Cách tiến hành: Từ kết quả của giai đoạn tăng tải trọng ở trên, ta tiến hành thí nghiệm xác định thời gian vận hành tối ưu cho mô hình với nước thải đầu vào có hàm lượng COD tương ứng với tải trọng tối ưu. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 67 Vì thời gian không cho phép nên nghiên cứu này chỉ khảo sát ở 3 thời gian lưu là 54h; 48h; 36h; 24h. Ở mỗi thời gian lưu ta lặp lại thí nghiệm 5 lần để xác định được hiệu suất ổn định. Mẫu được lấy theo từng van dọc suốt mô hình Bơm lưu lượng được điều chỉnh theo từng thời gian lưu khác nhau được trình bày ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Vạch bơm tương ứng với lưu lượng và thời gian lưu Thời gian lưu Lưu lượng bơm (lít/h) Vạch bơm máy bơm 1 (3 ngăn) Vạch bơm máy bơm 2(cột lọc) 54h 1 39% (ở 75%) 11% 48h 1,125 40% (ở 75%) 13% 36h 1,5 44% (ở 75%) 17% 24h 2,25 50% (ở 75%) 22% Mẫu được lấy ở mỗi ngăn của bể sinh học kỵ khí 3 ngăn và từng van của cột lọc sinh học, ứng với mỗi vị trí là thời gian lưu khác nhau, ở vị trí nước thải ra là thời gian lưu của toàn bộ mô hình xử lý. 3.8. LẤY MẪU, BẢO QUẢN MẪU VÀ PHÂN TÍCH MẪU Mẫu từ bể và cột phản ứng được lấy bằng cách tắt các máy bơm để lắng khoảng 30 phút. Mẫu được lấy một cách cẩn thận khoảng 100ml/ mẫu và được trữ lạnh ngay để tránh các phản ứng xảy ra sau khi lấy mẫu. Sau khi lấy mẫu xong máy bơm được bật hoạt động trở lại. Mẫu sau khi lấy được phân tích theo Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 1998) với những hóa chất chuẩn. Mẫu đem phân tích gồm mẫu đầu vào và mẫu đầu ra ü Xác định pH: pH là đại lượng đặc trưng cho tính acid hay kiềm của mẫu nước và được định nghĩa theo hàm toán học như sau: pH = - log [H-] (3.1) Để đo pH, áp dụng phương pháp điện cực : pH metter Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 68 ü Xác định hàm lượng COD COD - Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong thành phần nước thải bằng phương pháp hóa học (bằng cách sử dụng các tác nhân oxy hóa mạnh). Với nước rỉ rác có chỉ số COD tương đối cao nên khi phân tích cần phải pha loãng mẫu sao cho giá trị COD ở vào khoảng < 300 mg/l. Phương pháp xác định COD áp dụng là đun hoàn lưu kín, đơn vị tính mgO2/l: Hàm lượng COD được tính theo công thức sau: COD = ( ) 8000trang that N mau V V C n V - ´ ´ ´ (3.2) Trong đó: o Vtrắng: Thể tích FAS dùng để chuẩn mẫu trắng, ml o Vthật: Thể tích FAS dùng để chuẩn mẫu thật, ml o Vmẫu: Thể tích mẫu đem đi phân tích, ml o CN: Nồng độ đương lượng của FAS, N o n: Số lần pha loãng mẫu - Xác định BOD5 : Bình BOD có đầu đọc sensor và tủ ủ BOD. Đơn vị tính mgO2/l. - Dự đoán BOD khoảng 0,3 đến 0,5 COD để pha loãng mẫu. - Pha loãng mẫu (V > 400ml), sục khí cho đến khi bảo hòa (30 phút) - Bổ sung 4 loại dinh dưỡng (đệm,FeCl3, Ca2Cl, MgCl2), đo DOđầu, cho vào bình BOD, cho vào tủ ủ ở 20oC trong 5 ngày, sau đó đo DOsau. Hàm lượng BOD5 được tính theo công thức sau: (3.3) Trong đó o D1: DO ban đầu đo trước khi đi ủ, mg/l o D2: DO đo sau khi ủ 5 ngày, mg/l o n: Hệ số pha loãng mẫu Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 69 - Xác định độ màu : được đo trên máy hấp thu quang phổ kế Hach DR2010, chương trình 120, bước sóng 455nm. Đơn vị tính Pt – Co. Xử lý mẫu : mẫu được lấy cẩn thận khoảng 100ml cho vào bình elen, dùng giấy bạc bao kín miệng bình và trữ lạnh trong vòng 30 phút, sau đó lấy mẫu đo. Bảng 3.6. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích: Theo “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater” (APHA 1998). Chỉ tiêu Phương pháp/Tài liệu sử dụng Hoá chất/Thiết bị sử dụng Ph pH meter pH meter Độ hấp thu màu Quét bước sóng và độ hấp thu Máy Cary Varian 50 Độ màu So màu Máy so màu DR 2010 DO DO meter Oxymeter WTW 330 COD Standard Methods 5220 B Định phân BOD Standard Methods 5210 B Máy đo BOD TKN Standard Methods 4500-N Chưng cất - định phân Macro - Kjeldahl T-P Standard Methods 4500-P D UV - visible spectrophotometer SS Standard Methods 2540-D Lọc chân không, cân phân tích, tủ sấy ở 1050C VSS Standard Methods 2540-E Lò nung ở 5500C, cân phân tích Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 70 Hình 3.14. Ống phân tích COD Hình 3.15. Máy đo pH Hình 3.16 Máy đo độ màu Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 71 3.9. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ Ø Hiệu quả loại màu tính theo Pt - Co Sự phân hủy màu của màu nhuộm được tính toán thông qua độ màu Pt - Co của máy so màu: (3.4) - Ao: Độ màu Pt - Co của nước thải dòng vào - As: Độ màu Pt - Co của nước thải sau xử lý Ø Hiệu quả xử lý COD và BOD Hiệu quả phân hủy COD và BOD cũng được tính toán tương tự như phương trình trên (3.5) - Bo: COD hay BOD của nước thải dòng vào. - Bs: COD hay BOD của nước thải sau xử lý. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 72 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 4.1. GIAI ĐOẠN CHẠY THÍCH NGHI Trong giai đoạn thích nghi, pH nước thải đầu vào trung tính (pH = 7), tuy nhiên pH của nước thải đầu ra < 5,2, làm hiệu quả xử lý COD và độ màu thấp và không ổn định. pH đầu ra thấp như vậy chứng tỏ quá trình phân hủy khị khí trong mô hình chưa xảy ra hoàn toàn, chưa chuyển qua quá trình methane hóa. Nhóm vi khuẩn lên men acid và nhóm vi khuẩn acetic chuyển hóa các chất từ quá trình thủy phân hóa đường glucosse thành các acid hữu cơ và có thể làm pH giảm xuống nhỏ hơn 4. Một phần do trong nước thải mô phỏng thiếu độ kiềm nên không thể tạo lớp đệm cho vi khuẩn methane hóa phát triển. · Kết quả Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm trong giai đoạn thích nghi Mô hình Chỉ tiêu Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 pH 6,82 7,42 8,06 COD 791 796 810 Nước thải vào Độ màu 1855 1845 1850 pH 5,02 5,57 6,23 Độ màu 1140 838 846 % độ màu 38,54 54,58 54,27 COD 682 572 503 Bể lọc sinh học kỵ khí 3 ngăn % COD 13,78 28,14 37,90 pH 5,11 5,97 6,71 Độ màu 710 622 456 % độ màu 61,73 66,29 75,35 COD 493 392 337 Cột lọc sinh học kỵ khí % COD 37,67 50,75 58,40 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 73 791 796 810 682 572 503493 392 337 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 m g/ l Hàm lượng COD đầu vào Hàm lượng COD sau mơ hình sinh học kỵ khí 3 ngăn Hàm lượng COD sau mơ hình lọc sinh học kỵ khí Hình 4.1.Hàm lượng COD vào và ra trong từng mô hình trong giai đoạn thích nghi 1855 1845 1850 1140 838 846 710 622 456 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Thí nghiệm 3 Pt -C o Độ màu trong nước thải đầu vào Độ màu sau mơ hình sinh học kỵ khí 3 ngăn Độ màu sau mơ hình lọc sinh học kỵ khí Hình 4.2. Độ màu vào và ra trong từng mô hình trong giai đoạn thích nghi Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 74 · Nhận xét: Theo kết quả bảng 4.1 và đồ thị hình 4.1 và 4.2, ta thấy trong 14 ngày đầu của quá trình chạy thích nghi, phân tích các mẫu đầu ra, độ màu và COD có giảm đi nhưng hiệu suất còn thấp (hiệu quả xử lý COD là 37,67%, màu là 61,73%), đồng thời pH giảm. Sau khi tăng pH của nước thải đầu vào khoảng 8 thì hiệu quả xử lý COD đạt ổn định 58% và hiệu quả xử lý màu là 75% ở nồng độ COD = 800 mg/l. Khi mới cho nước thải vào mô hình, trong bùn kỵ khí của mô hình đã có các VSV kỵ khí tồn tại. Do một số VSV chưa thích nghi kịp với loại nước thải nên chúng chưa thể sử dụng cơ chất có trong nước thải để làm thức ăn, chúng chết đi, làm cho nước thải đầu ra chứa thêm xác VSV nên COD đầu ra vẫn còn cao. Nước thải đầu ra vẫn còn đục và chưa có mùi hôi đặc trưng của quá trình kỵ khí. Quan sát mô hình, ta thấy bùn chưa bám vào giá thể, sinh khối bùn chưa tăng. Sau khoảng 2 tuần tiếp theo, các chủng VSV đã thích nghi với loại nước thải này sinh trưởng và phát triển, sử dụng cơ chất có trong nước thải làm thức ăn nên quá trình xử lý đã diễn ra nhanh và đạt hiệu suất dần ổn định (75%). Đồng thời nước thải trong hơn, có mùi hôi đặc trưng do sinh khí CH4 và H2S . Quan sát mô hình ta thấy sinh khối bùn tăng lên và bám vào giá thể (hình 4.3 và 4.4). Hình 4.3. Bùn chưa bám vào giá thể Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 75 Hình 4.4. Bùn bám vào giá thể 4.2. GIAI ĐOẠN CHẠY TĂNG TẢI TRỌNG · Kết quả Bảng 4.2. Kết quả giai đoạn tăng tải trọng: Chỉ tiêu Tải trọng (kgCOD/m 3.ngày.đêm) STT 1,77 1,974 2,612 3,762 pH 7 7,8 7,5 6,9 Độ màu (Pt-Co) 8581 8581 7025 7125 COD (mg/l) 3983 3948 3918 3762 Đầu vào BOD (mg/l) 640 665 648 650 pH 6,2 6,4 6,3 6 Độ màu (Pt-Co) 1382,5 1320 1655 1815 COD (mg/l) 2133 3273 3207 2961,25 Sau xử lý bậc 1 (bể sinh học 3 ngăn) BOD (mg/l) 118,2 381 410 456 pH 7 6,8 6,8 6,7 Độ màu (Pt-Co) 1048,8 765 1115 1240 COD (mg/l) 1424 2872 2793 2636,5 Sau xử lý bậc 2 ( cột lọc sinh học) BOD (mg/l) 67,5 170 338,5 402 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 76 BIỂU ĐỒ HIỆU SUẤT XỬ LÝ COD THEO TẢI TRỌNG 64.2 27.2 28.7 29.9 0 10 20 30 40 50 60 70 1 1.125 1.5 2.25 (lít/h) % hiệu suất COD Hình 4.5. Hiệu suất xử lý COD theo tải trọng BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN HIỆU SUẤT XỬ LÝ BOD THEO THỜI GIAN LƯU 89.4 74.4 47.8 38.1 0 20 40 60 80 100 54h 48h 36h 24h Thời gian lưu (giờ) H iệ u su ất (% ) hiệu suất BOD Hình 4.6. Hiệu suất xử lý BOD theo tải trọng HIỆU SUẤT XỬ LÝ MÀU THEO THỜI GIAN LƯU 87.7 91 84.1 82.6 78 80 82 84 86 88 90 92 1 1.125 1.5 2.25 Thời gian lưu (giờ) Hi ệu s uấ t (% ) hiệu suất màu Hình 4.7. Hiệu suất xử lý độ màu theo tải trọng Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 77 · Nhận xét: Từ kết quả ở bảng 4.2 và đồ thị 4.3, ta có thể thấy được hiệu quả xử lý COD giảm dần. Ở tải trọng 1,77 (kgCOD/m3.ngày.đêm) hiệu quả xử lý tốt nhất (64,2%). Ở các tải trọng sau hiệu quả xử lý hầu như ổn định không thay đổi (% COD dao động từ 27% à30%). Từ đồ thị 4.4 ta nhận thấy hiệu quả xử lý BOD cũng giản dần theo tải trọng, nhưng hiệu quả xử lý vẫn cao (%BOD từ 38,4% à 89%). Ở tải trọng 1,77 (kgCOD/m3.ngày.đêm) đạt hiệu quả tới 89,4%. Từ đồ thị hình 4.5, hiệu quả xử lý độ màu đạt được là rất cao hầu như không thay đổi nhiều khi tăng tài trọng (từ 1,77 kgCOD/m3.ngày.đêm tới 3,762 kgCOD/m3.ngày.đêm) hiệu quả đạt 8,2% à 91%. Khi ở trọng tăng đến 1,974 kgCOD/m3.ngày.đêm đạt hiệu quả xử lý cao nhất với %Màu = 91%. Độ màu và COD giảm đi chứng tỏ hệ VSV đã sử dụng cơ chất làm thức ăn cho quá trình phân hủy, phá vỡ cấu trúc mạch phân tử, làm mất màu thuốc nhuộm. Khi tải trọng tăng đến 3,762 kgCOD/m3.ngày.đêm, hiệu quả xử lý BOD và COD giảm rõ rệt, điều này có thể lý giải như sau: sự phát triển của VSV tăng theo nồng độ cơ chất đến một giá trị nhất định, sau đó nếu nồng độ cơ chất tiếp tục tăng thì gây ức chế đến sự phát triển của VSV. Trong thí nghiệm này, khi hàm lượng COD tăng cao đã làm cho hệ VSV bị sốc tải. Một số VSV không thích nghi chết đi (chủ yếu là ở ngăn 1 vì ngăn này trực tiếp tiếp nhận nguồn nước thải); một số sống dưới dạng tiềm sinh để thích nghi dần và chỉ một phần VSV có khả năng thích nghi tham gia vào quá trình cắt mạch màu nhuộm và chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải. Nhưng hiệu quả xử lý màu còn rất cao có thể lý giải như sau, tuy VSV đã bị sốc nhưng quá trình xử lý kỵ khí xử lý màu rất hiệu quả chỉ cần một số ít VSV ở ngăn 1 và chủ yếu là 2 ngăn phía sau đã đủ xử lý màu một cách hiệu quả. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 78 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN SỰ BIẾN THIÊN pH TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ 0 2 4 6 8 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Đầu vào 3 ngăn Cột lọc pH Hình 4.8. Sự biến thiên pH qua các quá trình xử lý Dựa vào đồ thị hình 4.6, ta thấy pH của mô hình biến đổi khá phức tạp. Sự thay đổi pH của mô hình tăng giảm khác nhau do sự tạo thành của các axit bay hơi nhưng lại bị tiêu thụ và lại được sinh ra được thực hiện bởi 2 nhóm vi khuẩn acid hóa và vi khuẩn sinh metan. Nước thải trước khi đưa vào đã được đưa về trung tính nên pH của nước thải đầu ra đảm bảo lớn hơn ở giai đoạn ở giữa. Tuy nhiên, ta có thể thấy từ đồ thị, Khi tải trọng tăng đến 3,762 kgCOD/m3.ngày.đêm thì nhận thấy pH giảm. Nguyên nhân là do hệ VSV đã bị ức chế, quá trình xử lý mới chỉ đến giai đoạn sinh axetat và giai đoạn sinh metan chưa xảy ra để nâng pH lên, quá trình kỵ khí chưa xảy ra hoàn toàn. Bàn luận: Như vậy, ở tải trọng từ 1,77 kgCOD/m3.ngày.đêm à 3,762 kgCOD/m3.ngày.đêm có hiện tượng quá tải của vi sinh vật, hiệu quả xử lý COD giảm dần. Nhưng hiệu quả xử lý màu , BOD còn cao đặc biệt là hiệu quả xử lý màu, nước thải đầu ra vẫn thấy trong, không có hiện tượng có hiện tượng sinh khối VSV đi theo nước thải ra và bùn vẫn bám vào giá thể . Từ các kết quả trên, với tải trọng 1,974 kgCOD/m3.ngày.đêm hiệu quả xử lý màu đạt giá trị cao nhất, hiệu quả chung cao nhất ở tải trọng 1,77 kgCOD/m3.ngày.đêm. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 79 4.3. XÁC ĐỊNH THỜI GIAN VẬN HÀNH TỐI ƯU 4.3.1. Thời gian lưu HRT = 24h Bảng 4.3. Kết quả ở HRT = 24h Kết quả 24h Chỉ số đầu vào ra 3 ngăn Ra cột lọc Hiệu xuất 3Ngăn (%) Hiệu xuất cột lọc (%) COD (mg/l) 3762 2961.25 2636.5 21.3 29.9 Màu (Pt-co) 7125 1815 1240 74.5 82.6 BOD (mg/l) 650 456 402 29.8 38.1 pH 6.9 5.8 6.7 3762 7125 650 2961.25 1815 456 2636.5 1240 402 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 đầu vào ra 3 ngăn ra cột lọc ĐỒ THỊ XỬ LÝ Ở THỜI GIAN LƯU 24h COD (mg/l) Màu (Pto) BOD (mg/l) Hình 4.9. Biểu đồ xử lý độ màu và COD, BOD ở HRT =24h Nhận xét: Dựa vào kết quả bảng 4.3 và đồ thị hình 4.7 ta thấy trong khoảng thời gian lưu 24h, hiệu quả xử lý COD, BOD và độ màu tăng dần qua các giai đoạn. Trong khoảng 12h đầu thì hiệu suất xử lý màu cao hơn hiệu suất xử lý COD, BOD. Đồ thị cho thấy hiệu quả xử lý còn tăng theo thời gian, do đó ta chưa thể xác định được thời gian lưu nước tối ưu trong giai đoạn này. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 80 BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN SỰ BIẾN THEIN pH Ở THỜI GIAN LƯU 24h 7 6.2 7 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 vào ra 3 ngăn ra cột lọc C hỉ s ố pH 24h Hình 4.10. Sự biến thiên giá trị pH ở HRT = 24h Dựa vào đồ thị hình 4.8, giá trị pH ở giai đoạn đầu giảm mạnh do lượng axit sinh ra trong quá trình thuỷ phân nhưng vẫn đảm bảo pH>6, là do quá trình axit hóa. Sau 12h giờ tiếp theo đó, pH tăng dần tuy không ổn định nhưng vẫn dao động trong khoảng 6,2 – 7. Nguyên nhân, do quá trình tiêu thụ cơ chất của vi khuẩn metan chuyển hóa sản phẩm cuối cùng của phản ứng acetat hóa thành khí metan và carbon dioxide; Bên cạnh đó, qua quá trình khử sinh học, các dạng amin thơm trong các liên kết Azo chuyển hóa thành các là hợp chất bazơ. Sự biến đổi của pH trong mô hình minh chứng cho sự hoạt động liên tục của hệ vi sinh vật, chứng tỏ đã có sự phân huỷ và tiêu thụ các cơ chất có trong nước thải. Nước thải sau quá trình xử lý có mùi hôi do quá trình xử lý khị khí có sinh ra các khí H2S, CH4 4.3.2. Thời gian lưu HRT = 36h Bảng 4.4. Kết quả xử lý nước thải ở HRT = 36h: Kết quả 36h Chỉ số Đầu vào Ra 3 ngăn Ra cột lọc Hiệu xuất 3Ngăn (%) Hiệu xuất cột lọc (%) COD (mg/l) 3918 3207 2793 18.1 28.7 Màu (Pto) 7025 1655 1115 76.4 84.1 BOD (mg/l) 648 410 338.5 36.7 47.8 pH 7.5 6.3 6.8 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 81 3918 7025 648 3207 1655 410 2793 1115 338.5 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 đầu vào ra 3 ngăn ra cột lọc ĐỒ THỊ XỬ LÝ Ở THỜI GIAN LƯU 36H COD (mg/l) Màu (Pto) BOD (mg/l) Hình 4.11. Hiệu quả xử lý độ màu và COD,BOD ở HRT = 36h Nhận xét: Tương tự như kết quả ở HRT = 36h, từ kết quả ở bảng 4.4 và đồ thị hình 4.9, hiệu quả khử COD hầu như không tăng 28,7%, hiệu quả xử lý màu đạt tăng 84,1%, hiệu quả BOD tăng lên 47,8%. Quan sát đồ thị ta thấy hiệu suất xử lý vẫn còn tăng theo thời gian, chưa thể xác định được thời gian lưu nước tối ưu trong khoảng thời gian này. Quan sát hiện tượng thấy có bọt khí và mùi hôi đặc trưng cho thấy khí thoát ở các ngăn kỵ khí, đặc biệt là các ngăn thứ 2 và 3 của mô hình sinh học kỵ khí 3 ngăn. Do quá trình metan hóa đang diễn ra. BIỂU ĐỒ SỰ BIẾN THIÊN pH Ở 36h 6.9 6 6.7 5.4 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 vào ra 3 ngăn ra cột lọc G iá tr ị p H 36h Hình 4.12. Sự biến thiên giá trị pH ở HRT = 36h Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 82 Nhận xét: Dựa vào đồ thị hình 4.10, pH của quá trình biến đổi phức tạp như pH ở HRT = 36h. Cuối quá trình đạt trung tính (pH = 6,7). 4.3.3. Thời gian lưu HRT = 48h Kết quả: Bảng 4.5. Kết quả xử lý nước thải ở HRT = 48h Kết quả 48h Chỉ số Đầu vào Ra 3 ngăn Ra cột lọc Hiệu xuất 3Ngăn (%) Hiệu xuất cột lọc (%) COD (mg/l) 3948 3273 2872 17.1 27.2 Màu (Pt-co) 8581.3 1320 765 84.6 91 BOD (mg/l) 665 381 170 42.7 74.4 pH 7.8 6.4 6.8 3948 8581.3 665 3273 1320 381 2872 765 170 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 đầu vào ra 3 ngăn ra cột lọc ĐỒ THỊ XỬ LÝ Ở THỜI GIAN LƯU 48h COD (mg/l) Màu (Pto) BOD (mg/l) Hình 4.13. Hiệu suất xử lý độ màu và COD, BOD ở HRT = 48h · Nhận xét: Dựa vào kết quả bảng 4.5 và đồ thị 4.11, hiệu quả xử lý COD vẫn chưa thấy tăng,hiệu suất màu rất cai lên đến 91%, hiệu quả BOD đạt 74,4% nhận thấy khả năng xử lý màu và chất hữu cơ ỡ giai đoạn này rất hiệu quả. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 83 BIỂU ĐỒ SỰ BIẾN THIÊN pH Ở 48h 7.5 6.3 6.8 5.6 5.8 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 vào ra 3 ngăn ra cột lọc G iá tr ị p H 48h Hình 4.14. Sự biến thiên pH ở HRT =48h Giá trị pH luôn dao động trong khoảng 6,3 : 7,5 đảm bảo điều kiện hoạt động cho VSV kỵ khí, giúp quá trình xử lý không bị ức chế. Ngoài ra khi pH của nước đạt môi trường trung tính, đồng thời với quá trình hình thành ammonia, sẽ hình thành một lượng NH3 tự do. Lượng NH3 tự do này thoát ra ngoài theo quá trình thoát khí của các khí CO2, CH4, làm tăng pH của nước. Tuy nhiên lượng NH3 tự do này không nhiều. Hình.4.15. Mẫu nước thải đầu vào và mẫu đầu ra sau bể sinh học ba ngăn và cột lọc ở HRT = 48h. Nước thải đầu vào NT sau mô hình lọc sinh học NT sau mô hình 3 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 84 4.3.4. Thời gian lưu HRT = 54h Kết quả: Bảng 4.6. Kết quả xử lý nước thải ở HRT = 54h Kết quả hoàn chỉnh lưu 54h Chỉ số Đầu vào Ra 3 ngăn Ra cột lọc Hiệu xuất 3Ngăn (%) Hiệu xuất cột lọc (%) COD (mg/l) 3982.5 3200 2133 48.3 64.2 Màu (Pto) 8581 1382 1048 83.8 87.7 BOD (mg/l) 640 118.2 67.6 81.5 89.4 pH 7 6.2 7 3982.5 8581 640 3200 1382 118.2 2133 1048 67.6 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 đầu vào ra 3 ngăn ra cột lọc ĐỒ THỊ XỬ LÝ Ở THỜI GIAN LƯU 54h COD (mg/l) Màu (Pto) BOD (mg/l) Hình 4.16. Hiệu quả xử lý độ màu và COD, BOD ở HRT = 54h Ta nhận thấy hiệu quả xử lý COD tăng lên đáng kể lên tới 64,2% là do ở tải trọng này VSV có đủ thời gian xử lý nguồn cơ chất đưa vào mà ở các thời gian khác VSV chưa kịp tiêu thụ đã được thải ra ngoài , hiệu quả BOD cũng tăng rất nhiều 89,4%, nhưng hiệu quả xử lý màu lại giảm xuống (từ 91% : 87,7% ) có thể giả thích khả năng xử lý màu cảu VSV tăng tới mức tối ưu, khi tải trọng quá mức tối ưa thì chính tải trọng này lại ức chế kiềm hãm khả năng xử lý màu. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 85 Nhận xét: Quan sát biểu đồ ta đã thấy đồ thị đi xuống ở khả năng xử lý màu, vậy ta đã xác định được hiệu quả xử lý màu tối ưu ở thời gian lưu là 48h với tải trọng 1,974 kgCOD/m3.ngày.đêm. Còn hiệu quả tối ưu của COD, BOD vẫn còn tăng sẽ được khảo sát trong thời gian sau. ĐỒ THỊ SỰ BIẾN THIÊN pH Ở 54h 7.8 6.4 6.8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 vào ra 3 ngăn ra cột lọc G iá tr ị p H 54h Hình 4.17. Sự biến thiên pH ở HRT =54h Quan sát ta cũng nhận thấy pH thay đổi tương tự các tải trọng trên. Các acid béo có trong nước thải được chuyển hóa thành CO2 và CH4 trong giai đoạn metan hóa, làm giảm các acid béo, ion H+ có trong nước, làm pH tăng lên. Khí CO2 thoát ra, theo phản ứng sau thì chiều phản ứng sẽ dịch chuyển về phía tạo ra CO2 nên H+ giảm, làm tăng pH của nước H2O + CO2 H+ + HCO3- Quá trình phân hủy kỵ khí tạo ra gốc HCOO-, ở pH trung tính sẽ xảy ra phản ứng: HCOO- + H2O = HCO3- + H2 HCO3- + H+ H2O + CO2 Phản ứng xảy ra làm mất ion H+ có trong nước, làm tăng pH của nước. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 86 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 cột lọc cột lọc cột lọc cột lọc 54h 48h 36h 24h ĐỒ THỊ HIỆU SUẤT XỬ LÝ TRONG CÁC THỜI GIAN LƯU COD BOD Màu Hình 4.18. Biểu đồ hiệu quả xử lý COD, BOD và màu trong các thời gian lưu BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN HIỆU SUẤT XỬ LÝ COD THEO THỜI GIAN LƯU 64.2 27.2 28.7 29.9 0 10 20 30 40 50 60 70 54h 48h 36h 24h Thời gian lưu (giờ) Hi ệu s uấ t ( % ) hiệu suất COD Hình 4.19. Biểu đồ biểu diễn hiệu suất xử lý COD theo thơi giai lưu 0 1000 2000 3000 4000 mg/l 3 ngăn cột lọc 3 ngăn cột lọc 3 ngăn cột lọc 3 ngăn cột lọc 54h 48h 36h 24h BOD Thời gian lưu (giờ) BIỂU ĐỒ CHỈ SỐ BOD VÀ COD TRONG CÁC THỜI GIAN LƯU BOD COD Hình 4.20. Biểu đồ chỉ số BOD và COD trong các thời gian lưu Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 87 Ta quan sát biểu đồ 4.17 nhận thấy tỷ lệ BOD/COD tăng dần, qua quá trình xử lý bậc 1 (3 ngăn) và quá trình xử lý bậc 2 (cột lọc). Điểu này chứng tỏ khả năng xử lý đạt hiệu quả cao, do trong thời gian xử lý sinh học đạt hiệu quả thì tỷ lệ BOD/COD cũng tăng. 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 V ào R a 3 ng ăn R A cộ t V ào R a 3 ng ăn R A cộ t V ào R a 3 ng ăn R A cộ t V ào R a 3 ng ăn R A cộ t 54h 48h 36h 24h ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM THEO THỜI GIAN LƯU COD (mg/l) BOD (mg/l) Màu (pt-co) Hình 4.21. Biểu đồ thể hiện khả năng xứ lý của mô hình qua các thời gian lưu 4.4. XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH 4.4.1 Phương trình sự tương quan giữa hiệu suất sử lý màu vào tải trọng - Sử dụng phần mềm thống kê STATGRAPHICS (SGWIN 3.0) Bảng 4.7. Thông số phương trình sự tương quan giữa hiệu suất sử lý màu vào tải trọng: Tên phương trình Dạng phương trình Phương trình S-curve Y = exp(a + b/X) hieu suat = exp(4.32911 + 0.294082/tai trong) Reciprocal-X Y = a + b/X hieu suat = 75.2903 + 25.3454/tai trong Reciprocal- Y Y = 1/(a + b*X) hieu suat = 1/(0.0103828 + 0.000483408*tai trong) Các thông số phương trình: Tên phương trình P F SE R2 S-curve 0,0007 21,43 0,0278239 66,0763 Reciprocal-X 0,0008 20,64 2,4431 65,2361 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 88 Reciprocal-Y 0,0010 19,48 0,000331 63,9115 4.4.2 Phương trình tương quan giữa tải trọng và thời gian lưu Bảng 4.8 Phương trình tương quan giữa tải trọng và thời gian lưu Tên phương trình Dạng phương trình Phương trình Exponential Y = exp(a + b*X) hieu suat = exp(4.32382 + 0.00341395*thoi gian luu) Square root- X Y = a + b*sqrt(X) hieu suat = 64.2608 + 3.57484*sqrt(thoi gian luu) Linear Y = a + b*X hieu suat = 74.806 + 0.294945*thoi gian luu Các thông số phương trình: Tên phương trình P F SE R2 Exponential 0,0000 65,54 0,01810 85,6291 Square root-X 0,0000 58,40 1,64971 84,1488 Linear 0,0000 62,09 1,60743 84,9509 NHẬN XÉT CHUNG · Hiệu suất xử lý độ màu tăng theo HRT, ở thời gian lưu HRT = 48h thì hiệu quả xử lý cao nhất (% màu = 91%). Nhìn chung, nước thải dệt nhuộm là một trong những loại nước thải có thành phần khó phân hủy và mang độc tính cao nên mức độ xử lý của toàn mô hình chưa cao, nước thải đầu ra vẫn chưa đủ tiêu chuẩn thải của nước thải công nghiệp (TCVN 5945 – 2005). · Trong suốt quá trình thực nghiệm, ta thấy rằng hiệu suất xử lý độ màu (91%) cao hơn COD và BOD. Điều này đáp ứng được mục đích của đề tài là nhằm xử lý độ màu của nước thải dệt nhuộm, mà cụ thể là nhóm màu hoạt tính azo. · Tiến hành xác định hàm lượng BOD/COD thấy tỷ lệ tăng qua quá trình xử lý. Với giá trị này có thể cho thấy hàm lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 89 sinh học còn lại trong nước thải sau xử lý của mô hình là rất ít. Điều đó cho thấy khả năng phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của VSV là rất cao. · Độ pH thay đổi rõ rệt qua từng ngăn của mô hình sinh học kỵ khí 3 ngăn và cột lọc sinh học do giai đoạn acid hóa và methane hóa trong quá trình xử lý sinh học kỵ khí. pH ở bể ba ngăn thấp hơn pH ở cột lọc sinh học, như vậy, sự phân hủy kỵ khí trong mô hình sinh học kỵ khí 3 ngăn diễn ra chủ yếu quá trình thủy phân và acid hóa; trong mô hình lọc sinh học kỵ khí diễn ra chủ yếu quá trình methane hóa. Điều này tạo thuận lợi trong quá trình kiểm soát quá trình xử lý nước thải khi kết hợp 2 mô hình này. · Thông qua việc xây dựng phương trình tương quan giữa tải trọng và lưu lượng và tải trọng và thời gian lưu ta thấy được mối tương quan giữa hiệu suất xử lý màu vào tài trọng và thời gian lưu. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 90 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN Trên cơ sở các kết quả khi tiến hành thử nghiệm mô hình xử lý nước thải dệt nhuộm màu hoạt tính azo trong mô hình công nghệ sinh học kỵ khí hai giai đoạn (bể lọc kỵ khí ba ngăn kết hợp liên tục cột lọc sinh học dòng chảy ngược, ta có những kết luận sau: · Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ: ở tải trọng cao nhất định sẽ xảy ra hiện tượng quá tải trong quá trình phân hủy hữu cơ kỵ khí. Các sản phẩm trung gian như VFAs không kịp chuyển hoá sang các sản phẩm cuối cùng, dẫn đến một sự tích tụ VFAs trong bể, hậu quả là làm giảm mạnh pH, làm cho hiệu quả xử lý COD, BOD của mô hình giảm mạnh, nhưng hiệu quả xử lý màu có giảm nhưng hiệu quả còn rất cao.chứng tỏ giai đoạn kỵ khí đã xử lý hầu như triệt đề màu dù tải trọng còn cao(3,762 kgCOD/m3.ngày.đêm). · Ảnh hưởng của HRT: thời gian lưu thuỷ lực dài cho hiệu quả xử lý cao hơn nhưng không đáng kể khi đã vượt ngưỡng HRT tối ưu. Chọn HRT = 48h là phù hợp cho mô hình bởi hiệu suất vẫn cao mà chịu được tải trọng lớn, chênh lệch hiệu suất so với các HRT lớn hơn không nhiều nhưng tiết kiệm được thời gian, do đó tiết kiệm về mặt kinh tế. Nếu HRT quá ngắn làm tải trọng tăng đột ngột gây ức chế cho hệ thống kéo theo hiệu suất xử lý thấp. Ngược lại, nếu HRT lớn quá đòi hỏi thể tích bể phải lớn, tốn mặt bằng và chi phí xây dựng. · Lượng khí Biogas sinh ra tuy không được kiểm soát nhưng có thể nhận thấy thông qua những bọt khí liên tục xuất hiện trên mặt thoáng của bể, và có mùi khó đặc trưng chứng tỏ đã có H2S sản phẩm đi cùng với CH4. · Ảnh hưởng của pH: Trong các nghiên cứu trước đây người ta cũng đã xác định khoảng pH tối ưu cho quá trình kỵ khí là từ 6,2 trở lên, tốt nhất là pH trung tính. Trong suốt quá trình nghiên cứu cho thấy rằng pH của nước giảm dần ở các ngăn của bể. Sau đó pH lại tăng dần ở cột lọc sinh học. Ở ngăn 1 và ngăn 2 diễn ra Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 91 quá trình thủy phân và acid hoá, các acid được tạo ra như acid acetic, acid fomic làm giảm pH của nước. Ngăn 1 và 2 là ngăn cho sự phát triển của vi khuẩn acid hóa nên một môi trường acid có pH thấp là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của chúng. Chuyển sang ngăn 3 là ngăn dành cho bắt đầu quá trình mê tan hóa, cho sự phát triển dần của vi khuẩn metan hoá, những vi khuẩn này lại đòi hỏi một môi trường trung tính (pH = 6,5 : 7,8). Điều này cho thấy quá trình phân huỷ kỵ khí ở giai đoạn metan hoá các acid acetic, acid fomic và methanol, H2 chuyển hóa thành metan, CO2 và sinh khối mới, nâng dần pH lên tạo nước sau xử lý có pH trung tính. 5.2. KIẾN NGHỊ Như vậy, thời gian lưu nước tối ưu của cả mô hình nghiên cứu khoảng 48h, khi đó hàm lượng COD trong nước thải đầu ra là 2872mg/l, BOD 170 mg/l và độ màu là 765 Pt-Co. So với TCVN 5945:2005 - Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải cột A, thì hàm lượng COD, BOD và độ màu cho phép tương ứng 50mg/l và 20 Pt-Co. Do đó, để đạt tiêu chuẩn thải ra nguồn cần kết hợp với công nghệ xử lý khác để đạt yêu cầu. Khi áp dung mô hình kỵ khí bể sinh học ba ngăn kết hợp với cột lọc dòng chảy ngược bằng VSV dính bám đã cho kết quả khả quan về hiệu quả xử lý màu và COD, BOD. Tuy nhiên trong khuôn khổ của luận văn nên chưa thể nghiên cứu về các mốc thời gian mà ở đó xảy ra từng giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí như: giai đoạn thủy phân, acid hóa, sinh acetat và mê tan hóa. Đồng thời chưa thể nghiên cứu một cách toàn diện về các thời gian lưu tối ưu cụ thể với COD, BOD cũng như các độc chất phát sinh trong quá trình cắt mạch làm mất màu nước thải, phần độc chất chưa xử lý còn trong dòng xả, ... Vì vậy để kết quả của nghiên cứu được ứng dụng ra thực tiễn cần tiến hành nghiên cứu sâu hơn với các nội dung sau: Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 92 ü Nghiên cứu các cơ chế liên quan đến quá trình mất màu trong điều kiện kỵ khí, các quá trình thích nghi từng nhóm màu nhuộm của từng chủng VSV kỵ khí. ü Nghiên cứu ảnh hưởng của các độc chất sinh ra trong quá trình kỵ khí và phần độc chất còn lại trong dòng thải ra nguồn. ü Nghiên cứu thử nghiệm mô hình ra điều kiện thực tiễn trong các cơ sở sản xuất có dòng nước thải duy trì ổn định để kiểm chứng mô hình trước khi đưa ra thiết kế cho cơ sở sản xuất. ü Nghiên cứu khã năng và đo hàm lượng bigas sinh ra trong quá trình từ đó đem kết quả vào tính toán trong thực tế. ü Xác định thời gian đạt hiệu quả xử lý tối ưu với các chỉ tiêu COD, BOD cũng như phân tích thêm các chỉ tiêu khác : coliform, ni tơ tổng, ü Dựa vào phương trình xây dựng làm tiền đề cho các nghiên cứu sau và tiến hành xây dựng thêm trên các thông số khác nhiều hơn nữa (COD, BOD, nito tổng). Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết. Vi sinh vật môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP. HCM, 2004. [2] Lê Thanh Hải. Nghiên cứu ứng dụng các quá trình công nghệ để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm ở thành phố Hồ Chí Minh, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật môi trường, ĐHBK Tp.HCM, 1996. [3] Tôn Thất Lãng. Ứng dụng công nghệ xử lý kị khí sử dụng lớp bùn hạt mở rộng trong xử lý nước thải dệt nhuộm, Luận án tiến sỹ, Viện Môi Trường và Tài Nguyên, 2006. [4] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga. Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 2002 [5] PGS.TS Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, 2002. [6] Đặng Trấn Phòng. Sổ Tay Tra Cứu Thuốc Nhuộm, Viện Công Nghiệp Dệt Sợi, NXB Hà Nội,1993. [7] Đặng Trấn Phòng. Sinh thái và môi trường trong dệt nhuộm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2003. [8] Nguyễn Công Toàn. Công Nghệ nhuộm và hoàn tất, NXB Đại học Quốc Gia Tp. HCM, 2005. [9] Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Trần Mạnh Cường. “Triển khai công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong điều kiện Việt Nam”, Báo cáo khoa học tại Hội nghị chuyên đề “Khoa học công nghệ và quản lý môi trường TP.HCM”, Tp.HCM, 2000. [10] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân. Xử Lý Nước Thải Đô Thị và Công Nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP. HCM, 2004. [11] Cao Hữu Trượng, Hoàng Thị Lĩnh, Hoá học thuốc nhuộm, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2003. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 94 Tiếng Anh: [12] Abraham R., Freeman H. S. Environmental chemistry of dyes and Pigments, John Wiley & Sons, Canada, 1996. [13] American Public Health Association. Standard methods for the Examination of water and wastewaters, APHA, Washington, 1995. [14] Boone D. R. and Xun L. (1987), “Effect of pH, Temperature and Nutrients on Propionate Degradation by a Methanogenic Enrichment Culture”, Applied and Environmental Microbiology, 53, pp. 1589-1592. [15] Michael h. G. (2003), The microbiology of anaerobic digesters. Published by John Wiley and Sons, Inc.). [16] Nigam P, Banat IM, Singh D, Marchant R. Microbial process for the decolorization of textile effluent containing azo, diazo and reactive dyes, Process Biochemistry 1996; 31(5):435–42. [17] “Wastewater biology: the microlife”, Special publication, 1995 Internet: 1. 2. 3. Google Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 95 PHỤ LỤC: TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5945:2005 Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải Industrial waste water – Discharge standards TCVN 5945:2005 thay thế cho TCVN 5945:1995, TCVN 6980:2001, TCVN 6981:2001, TCVN 6982:2001, TCVN 6983:2001, TCVN 6984:2001, TCVN 6985:2001, TCVN 6986:2001, TCVN 6987:2001. 1.Phạm vi áp dụng 1.1. Tiêu chuẩn này qui định giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm tromg nước thải của cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh dịch vụ, (gọi chung là “nước thải công nghiệp”). 1.2. Tiêu chuẩn này dùng để kiểm soát chất lượng nước thải công nghiệp khai thải vào các thủy vực có mục đích sử dụng nước cho sinh hoạt, thủy vực có các mục đích sử dụng nước với yêu cầu chất lượng nước thấp hơn, hoặc vào các nơi tiếp nhận nước thải khác. 2.Giá trị giới hạn 2.1. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm của nước thải công nghiệp khi đổ vào các vực nước không vượt quá các giá trị tương ứng qui định trong bảng 1. 2.2. Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm bằng hoặc nhỏ hơn giá trị qui định trong cột A có thể đổ vào các vực nước thường được dùng làm nguồn nước cho mục đích sinh hoạt. Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 96 2.3. Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm lớn hơn giá trị qui định trong cột A nhưng nhỏ hơn hoặc bằng giá trị qui định trong cột B thì được đổ vào các vực nước nhận thải khác trừ các thủy vực qui định ở cột A. 2.4. Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm lớn hơn giá trị quy định trong cột B nhưng không vượt quá giá trị qui định trong cột C chỉ được phép thải vào các nơi được qui định (như hồ chứa nước thải được xây riêng, cống dẫn đến nhà máy xử lý nước thải tập trung) 2.5. Thành phần nước thải có tính đặc thù theo lĩnh vực/ngành công nghiệp của một số hoạt động sản xuất, kinh doanh dịch vụ cụ thể được qui định trong các tiêu chuẩn riêng. 2.6. Phương pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán, xác định từng thông số và nồng độ cụ thể của các chất ô nhiễm được qui định trong các TCVN hiện hành hoặc do cơ quan có thẩm quyền quy định. Bảng 1 – Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp. Giá trị giới hạn TT Thông số Đơn vị A B C 1 Nhiệt độ oC 40 40 45 2 pH - 6 đến 9 5,5 đến 9 5 đến 9 3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu - Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 97 4 Mầu sắc, Co-Pt ở pH=7 20 50 - 5 BOD5 (20oC) mg/l 30 50 100 6 COD mg/l 50 80 400 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200 8 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 9 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 1 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 0,5 12 Crom (IV) mg/l 0,05 0,1 0,5 13 Crom (III) mg/l 0,2 1 2 14 Đồng mg/l 2 2 5 15 Kẽm mg/l 3 3 5 16 Niken mg/l 0,2 0,5 2 17 Mangan mg/l 0,5 1 5 18 Sắt mg/l 1 5 10 19 Thiếc mg/l 0,2 1 5 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 0,2 Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 98 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 1 22 Dầu mở khoáng mg/l 5 5 10 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 30 24 Clo dư mg/l 1 2 - 25 PCBs mg/l 0,003 0,01 0,05 26 Hóa chất bảo vệ thực vật: Lân hữu cơ mg/l 0,3 1 27 Hóa chất bảo vệ thực vật: Clo hữu cơ mg/l 0,1 0,1 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 1 29 Florua mg/l 5 10 15 30 Clorua mg/l 500 600 1000 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10 15 32 Tổng nitơ mg/l 15 30 60 33 Tổng phôtpho mg/l 4 6 8 34 Coliform MPN/ 100ml 3000 5000 - 35 Xét nghiệm sinh học (Bioassay) 90% cá sống sót sau 96 giờ trong 100% nước thải - Nghiên cứu thực nghiệm xử lý màu dệt nhuộm bằng mô hình sinh học kỵ khí 2 bậc GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH : Đặng Thị Hằng Trang 99 36 Tổng hoạt độ phóng xạ á Bq/l 0,1 0,1 - 37 Tổng hoạt độ phóng xạ â Bq/l 1,0 1,0 -