1.1 Cơ sở hình thành đề tài
Ngày nay, cùng tiến theo đà phát triển của nền kinh tế và sự gia tăng dân số, nhu cầu chăm sóc sức khoẻ của người dân cũng được đặt lên hàng đầu. Từ nhu cầu đó mà ngành dược phẩm nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc làm đa dạng và phong phú hơn các dược phẩm sản xuất trong nước bên cạnh những sản phẩm nhập khẩu từ nước ngoài. Và ngành dược Việt Nam với số lượng khoảng hơn 100 nhà máy của Trung ương và địa phương đã đóng góp một vai trò lớn trong thị trường nội địa.
Theo định hướng của Nghị quyết Hội nghị lần thứ 2 của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản VIII là “đến năm 2020 đạt công nghệ trình độ tiên tiến trong khu vực ASEAN ở các ngành kinh tế trọng điểm”, ngày 09/09/1996 Bộ trưởng Bộ Y tế đã ký quyết định số 1516/BYT-QĐ chính thức áp dụng tại Việt Nam tiêu chuẩn THỰC HÀNH TỐT SẢN XUẤT THUỐC (GMP) của Hiệp hội các nước Đông Nam Á (ASEAN), đồng thời yêu cầu các cơ sở sản xuất thuốc có kế hoạch triển khai thực hiện.
Trong số các sản phẩm dược, thuốc vitamin C là một trong những sản phẩm chính thông dụng trên thị trường. Việc sản xuất bào chế vitamin này đã thải ra một lượng nước thải có những tính chất và thành phần đặc trưng gây nhiều tác hại xấu đến môi trường. Bởi khi hòa tan vào nước, các chất có nguồn gốc từ vitamin C sẽ kết hợp với nhau hình thành nên một lớp màng dẫn đến sự khó phân hủy, tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống.
Vì vậy việc xử lý ô nhiễm sinh ra trong quá trình sản xuất thuốc là một trong những yếu tố cần thiết để các cơ sở dược phẩm đạt GMP.
Đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất các loại thuốc Vitamin bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí” được thực hiện nhằm tìm ra những giải pháp kỹ thuật hợp lý xử lý nước thải sản xuất Vitamin, góp phần vào công tác bảo vệ môi trường trong giai đoạn hiện nay.
1.2 Mục tiêu của đề tài
Đi cùng với công tác bảo vệ môi trường và hướng tới thực hiện tiêu chuẩn thực hành tốt sản xuất trong lĩnh vực bào chế dược phẩm, đề tài được thực hiện với mục tiêu tìm ra phương pháp hiệu quả xử lý nước thải sản xuất Vitamin – một trong những loại thuốc bổ cần thiết cho nhu cầu hàng ngày của con người.
Đây chính là cơ sở nhằm xây dựng giải pháp kỹ thuật để giải quyết vấn đề môi trường nói chung cho các xí nghiệp dược phẩm ở Việt Nam hiện nay.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Tìm hiểu công nghệ bào chế dược phẩm ở Việt Nam.
Đánh giá mức độ ô nhiễm và nguồn gây ô nhiễm trong sản xuất bào chế dược phẩm.
Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sản xuất Vitamin C (thí nghiệm với mẫu nhân tạo).
Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với các tải trọng khác nhau.
Đưa ra kết quả để đánh giá khả năng xử lý nước thải sản xuất Vitamin C bằng công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Xây dựng mô hình mô phỏng bể sinh học hiếu khí – Aerotank với kích thước nhỏ, quy mô phòng thí nghiệm.
Vận hành mô hình mô phỏng để xử lý nước thải.
Kiểm nghiệm các đặc tính ô nhiễm của nước thải trước và sau xử lý để đánh giá hiệu quả xử lý.
Phương pháp phân tích: các thông số được phân tích theo phương pháp chuẩn (APHA, AWWA, TCVN 1995 và Standard Methods).
Phương pháp xử lý số liệu:
ã Các số liệu được thể hiện trên các bảng biểu.
ã Số liệu được quản lý và xử lý bằng chương trình Microsoft Excel/Microsoft office 2000.
ã Văn bản soạn thảo được sử dụng trên chương trình Microsoft Word/Microsoft Office 2000
1.5 Phạm vi nghiên cứu
Do hạn chế về thời gian nên đề tài chỉ được thực hiện cho nước thải sản xuất thuốc Vitamin C – một trong những loại thuốc bổ thông dụng trên thị trường hiện nay.
Mô hình được sử dụng dưới dạng mô phỏng có kích thước nhỏ, áp dụng trong phòng thí nghiệm.
Ứng dụng đối với bể sinh học hiếu khí – Aerotank.
96 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 2087 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Nghiên cứu xử lý nước thải các loại thuốc vitamin bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
. Ñieàu naøy giaûi thích taïi sao nhöõng thöïc phaåm ñoùng hoäp vaø baûo quaûn baèng chaát khöû hoùa laïi giaûm tyû leä vitamin raát maïnh. Do ñoù cuõng caàn thaän troïng khi choïn chaát baûo quaûn cho oáng tieâm vitamin B1 laø caùc taùc nhaân khöû hoùa töông töï nhö Na hydrosulfit.
thiamin dihydrothiamin
3.2.2.2 Vitamin B2
a. Caáu truùc: vitamin B2 coù caáu truùc nhaân flavin
benzen pteùridin flavin = benzo-6,7 pteùridin
(pyrimido – pyrazin)
Nhaân flavin ñöôïc taïo thaønh do söï ngöng tuï giöõa ortodiamin phenylen vôùi alloxan.
ortodiamin alloxan alloxazin iso alloxazin phenylen
Caáu truùc cuûa iso-alloxazin ñöôïc theá ôû vò trí 7 vaø 8 baèng nhoùm metyl, vò trí 10 baèng nhoùm ribose.
C17H20N4O6 PTL: 376,4
Teân khoa hoïc: 7,8 dimetyl 10 [(2S,3S,4R) 2,3,4,5 tetrahydroxypentyl]
Benzo{g}pteridine -2,4-dion hay dimetyl -7,8- (D-ribityl-1) – iso – alloxazin.
b. Tính chaát:
Vaät lyù: boät keát tinh traéng hoaëc hôi traéng hay tinh theå khoâng maøu, deã tan trong nöôùc, tan ñöôïc trong glycerol, ít tan trong alcol.
Hoùa hoïc
- Phaûn öùng vôùi caùc taùc nhaân khöû do heä thoáng oxy hoùa khöû
- Taùc ñoäng cuûa aùnh saùng
lumiflavin
lumichrom (alloxazin)
- Taùc ñoäng cuûa kieàm
3.2.2.3 Vitamin B3
C6H6N2O PTL: 122,1
Teân khoa hoïc: pyridin-3-carboxamid
a. Caáu truùc
Vitamin PP laø amid cuûa acid nicotinic.
Piperidin laø dòvoøng 6 caïnh coù chöùa Nitô maø khi dehydro hoùa thì ñöôïc pyridin coù 3 lieân keát ñoâi.
Gaén nhoùm –COOH leân vò trí 3 seõ ñöôïc acid nicotinic.
Amid hoùa acid nicotinic thì ñöôïc amid cuûa acid nicotinic hay nicotinamid (niaciamid)
piperidin pyridin acid nicotinic nicotinamid
b. Tính chaát
Vaät lyù: boät keát tinh traéng hoaëc tinh theå khoâng maøu, deã tan trong nöôùc vaø alcol.
Hoùa hoïc: cho phaûn öùng taïo tuûa, taïo maøu.
- Phaûn öùng cuûa amid: thuûy phaân trong moâi tröôøng kieàm taïo NH3 vaø muoái cuûa acid nicotinic
NH3 +
- Phaûn öùng cuûa nhaân pyridin
Vôùi natri carbonat khan: troän vôùi vitamin PP roài ñoát seõ coù muøi pyridin khoù ngöûi.
Vôùi cyanogen bromid (phaûn öùng Koenig)
Ngoaøi ra, vitamin PP coøn taïo tuûa vôùi 1 soá thuoác thöû chung cuûa alkaloid nhö vôùi thuûy ngaân (II) clo cho tuûa traéng, kali iodobismutat cho tuûa ñoû.
3.2.2.4 Vitamin B5
C9H17O5N PTL: 219,24
aicd dimetyl-3,3 dihydroxy-2,4 butyric acid b-amino propionic
(acid pantoic) (b - alanin)
Teân khoa hoïc: D(+)-N-(2,4-dihydroxy-3,3-dimetyl butyryl)-b-alanin.
a. Caáu truùc:
Laø moät b-amino acid ñöôïc taïo bôûi lieân keát peptid giöõa b-alanin vôùi acid butyric thay theá.
b. Taùc duïng döôïc lyù
Laø thaønh phaàn chuû yeáu cuûa coenzym A.
3.2.2.5 Vitamin B6
a. Nguoàn goác
Thöïc vaät: trong maàm nguõ coác, rau caûi xanh, traùi caây.
Ñoäng vaät: thòt, söõa, gan, thaän, loøng ñoû tröùng.
pyridoxol pyridoxal pyridoxamin
Teân khoa hoïc: pyridoxol : (5-hydro-6-metylpyridin-3,4-diyl) dimethanol
C8H11O3N?HCl PTL: 205,64
b. Caáu truùc:
Vitamin B6 coù caáu truùc pyridoxin laø daãn xuaát töø pyridin.
c. Tính chaát
Vaät lyù: boät keát tinh traéng. Deã tan trong nöôùc, tan ñöôïc trong alcol, thöïc teá khoâng tan trong ether.
Hoùa hoïc:
Do nhaân pyridin maø vitamin coù tính baz neân:
- Coù theå taïo muoái vôùi caùc acid: vôùi acid hydrocloric taïo muoái ydroclorid deã tan laø daïng döôïc duïng, vôùi acid silico – vonframic, phosphovonframic, sulfuric taïo keát tuûa coù theå aùp duïng ñeå ñònh löôïng.
- Coù theå ñònh löôïng baèng acid trong moâi tröôøng khan.
Do nhoùm -OH ôû vò trí 3: phaûn öùng taïo maøu: caùc pyridoxin coù tính acid yeáu
- Coù theå taïo muoái khi taùc duïng vôùi caùc muoái khaùc. Vôùi FeCl3 taïo muoái phöùc coù maøu ñoû.
- Taùc duïng vôùi 2,6-dicloroquinon clorimid cho maøu xanh.
+
- Deã tham gia phaûn öùng theá ôû vò trí ortho hay para so vôùi nhoùm –OH naøy.
-Taùc duïng vôùi caùc muoái diazoni taïo phaåm maøu qzoic, tuy nhieâm maøu khoâng beàn neân chæ ñöôïc duøng ñeå ñònh tính, coøn neáu muoán ñònh löôïng thì phaûi cho theâm caùc ion kim loaïi thích hôïp ñeå taïo ra phöùc chaát kim loaïi coù maøu beàn vöõng.
Thí duï: taùc duïng vôùi muoái diazon cuûa sulfathiazol trong moâi tröôøng ethanol – nöôùc, pH 6,5 – 7 coù theâm keõm clorid thì pyridoxol cho maøu ñoû tím, pyridoxal cho maøu vaøng cam coøn pyridoxamin cho maøu ñoû beàn vöõng.
Phaûn öùng naøy coù theå duøng ñeå ñònh tính, phaân bieät caùc pyridoxin, ñònh löôïng baèng caùc phöông phaùp ño maøu.
+
Do nhoùm –OH ôû vò trí 3 vaø nhoùm hydroxymetyl ôû vò trí 4: chæ coù pyridoxol taïo este vöõng beàn vôùi acid boric, pyridoxal vaø pyridoxamin thì khoâng.
Phaûn öùng naøy ñöôïc duøng ñeå phaân bieät pyridoxol vôùi 2 chaát kia.
+ 2
Do nhoùm hydroxymetyl ôû vò trí 5: este hoùa vôùi acid phosphoric taïo ra coenzym cuûa caùc men vaän chuyeån Nitô: transaminaz.
3.2.2.6 Vitamin B8
C10H6N2O3S PTL: 244,3
Teâân khoa hoïc: 5[(3aS,4S,6aR)-2-oxohexahydrothienol[3,4-d]imidazol-4-yl]
pentanoic acid.
a. Caáu truùc
daïng a daïng b
Nhaân thiophan hay tetrahydrothiophen baõo hoøa coù chöùa löu huyønh ôû vò trí 1, ôû vò trí 5 coù acid valerianic (laø monoacid baõo hoøa 5 carbon), acid naøy phaân nhaùnh ôû daïng a-biotin coøn ôû daïng b thì maïch thaúng.
Nhaân imidazol cuõng baõo hoøa, ôû vò trí 2' coù nhoùm ceton neân coøn ñöôïc goïi laø voøng ureâ.
Biotin coù moät soá ñoàng phaân, trong ñoù D biotin thieân nhieân (caùc nguyeân töû H ôû choã noái giöõa hai nhaân coù vò trí cis vôùi nhau) coù hoaït tính gaáp ñoâi DL biotin toång hôïp (caùc nguyeân töû H coù vò trí trans vôùi nhau), coøn L biotin thieân nhieân thì khoâng coù hoaït tính.
cis – biotin trans – biotin khoâng hoaït tính
b. Tính chaát
Vaät lyù: boät keát tinh traéng hoaëc tinh theå khoâng maøu, raát ít tan trong nöôùc vaø alcol, thöïc teá khoâng tan trong aceton, tan trong caùc dung dòch kieàm hydroxyd.
Hoùa hoïc:
- Thuûy phaân baèng kieàm seõ môû voøng ureâ.
- Hydro hoùa baèng Niken Raney seõ môû voøng thiophan.
3.2.2.7 Vitamin B9
a. Caáu truùc
Acid folic hay pteùroglutamic goàm: 1 phaân töû acid pteùroic (goàm 2 voøng töông öùng vôùi pteùin gaén vôùi acid para aminobenzoic) noái vôùi acid glutamic baèng lieân keát peptid - RCO.NH – R'.
C19H19O7N6 PTL: 441,4
Teân khoa hoïc: acid (2S)-2-[[4-[[(2-amino-4-oxo-1,4-dihydropteridin-6yl)
etyl]amino]benzoyl]amino]pentanedioic.
b. Tính chaát
Vaät lyù: boät keát tinh vaøng nhaït hoaëc cam, thöïc teá khoâng tan trong nöôùc vaø phaàn lôùn caùc dung moâi höõu cô. Acid folic tan trong acid loaõng vaø trong caùc dung dòch kieàm.
Hoùa hoïc:
Daïng keát tinh beàn vôùi nhieät, khoâng khí trong moâi tröôøng trung tính hay kieàm, khoâng beàn trong moâi tröôøng acid, aùnh saùng vaø tia UV. Phoå haáp thu ñaëc tröng phuï thuoäc pH cuûa dung dòch vaø coù cöïc ñaïi trong vuøng UV.
3.2.2.7 Vitamin B12
a. Nguoàn goác
Chæ coù ôû ñoäng vaät trong thòt, söõa, formage.
b. Caáu truùc
NUCLEOTID
R
COBALTICORIN
AMINOPROPANOL
Baz
Phosphat
D – ribose
Sô ñoà caáu truùc caùc thaønh phaàn chính töø treân xuoáng:
Daây – R
Cobalticorin
Amino – alcol
Nucleotid: goàm coù phosphat + D-riboz + Baz
c. Tính chaát
Vaät lyù: tinh theå hoaëc boät keát tinh maøu ñoû saäm, raát deã huùt aåm, coù theå ñeán 12% khoái löôïng neáu ñeå tieáp xuùc vôùi khoâng khí. Phaân huûy ôû treân 3000C. Tan trong nöôùc, ether vaø alcol, thöïc teá khoâng tan trong aceton vaø chloroform.
Hoùa hoïc:
- Do söï hieän dieän cuûa Co: voâ cô hoùa baèng K2SO4 taïo thaønh CoSO4 cho maøu xanh lô vôùi amoni cyanat.
- Do baz dimetyl-5,6-benzimidazol cho saûn phaåm phaân huûy laø dimetyl ortophenylen diamin, chaát naøy ngöng tuï vôùi aetylaceton taïo maøu ñoû tía.
- Do coù heä thoáng noái ñoâi lieân hôïp, laïi chöùa Co neân Vitamin B12 haáp thu maïnh böùc xaï UV vaø khaû kieán coù theå aùp duïng tính chaát naøy ñeå ñònh tính vaø ñònh löôïng.
3.2.2.8 Vitamin C
a. Nguoàn goác
Chuû yeáu ôû thöïc vaät: traùi xanh, xaø laùch, chanh, cam, chuoái, ñaäu ve, söõa, yaourt…
b. Caáu truùc
Furan dihydro furan aicd ascorbic
Vitamin C laø daãn xuaát cuûa
- Nhaân furan 5 caïnh coù dò toá oxy, carbon:
coù caàu oxyd giöõa carbon 1 vôùi 4
mang nhoùm endiol ôû vò trí 2 vaø 3
- Daây nhaùnh mang nhoùm alcol ôû vò trí 5 vaø alcol baäc ! ôû vò trí 6
- Phaân töû coù 2 carbon baát ñoái xöùng C4 vaø C5
c. Tính chaát
Vaät lyù
- Tinh theå khoâng maøu hoaëc boät keát tinh traéng, maøu saãm daàn khi ñeå ngoaøi khoâng khí aåm. Deã tan trong nöôùc, tan trong alcol, thöïc teá khoâng tan trong ether.
- Nhieät ñoä noùng chaûy laø 1900C keøm theo söï phaân huûy.
Hoùa hoïc
- Tính acid: acid ascorbic ñöôïc xem nhö acid maïnh maëc duø khoâng chöùa nhoùm –COOH. Kim loaïi Na coù theå theá vaøo hydro ôû vò trí 3 (nhoùm endiol) roài hoã bieán.
- Tính oxy hoùa
söï oxy hoùa - khöû thuaän nghòch: tính chaát naøy raát quan troïng ñoái vôùi taùc duïng sinh hoïc cuûa acid ascorbic, noù coù theå cho 2 nguyeân töû hydro ñeå trôû thaønh acid dehydroascorbic, ôû daïng naøy noù coù theå nhaän laïi 2 hydro ñeå trôû laïi thaønh acid ascorbic. Nhö vaäy acid ascorbic tham gia vaän chyeån hydro, töùc laø tham gia vaøo caùc heä xuùc taùc quaù trình oxy hoùa – khöû xaûy ra trong cô theå.
söï oxy hoùa khöû khoâng thuaän nghòch taïo ra acid 2,3-dicetogulonic, furfurol, CO2, nöôùc.
- Tính khöû: neáu khoâng coù chaát oxy hoùa thì acid ascorbid deã bò oxy hoùa, caùc taùc nhaân xuùc taùc söï oxy hoùa laø aùnh saùng, nhieät ñoä, chaát kieàm, veát ñoàng, saét, caùc enzym. Acid ascorbic coù theå khöû thuoác thöû Fehling, baïc Nitrat, 2,6 - diclorophenol indophenol, laøm maát maøu iod.
Vôùi AgNO3
+AgNO3
Vôùi 2,6-diclorophenol indophenol
+
+
3.3. Taùc ñoäng cuûa vitamin C ñoái vôùi moâi tröôøng:
Trong töï nhieân, caáu truùc phaân töû löôõng cöïc (phaân töû coù moät ñaàu thích nöôùc vaø ñaàu kia kî nöôùc) ñöôïc hình thaønh döïa treân söï hieän dieän cuûa 2 hay nhieàu phaân töû gioáng nhau bò taùc ñoäng bôûi töông taùc kî nöôùc (ñaàu kî nöôùc ñöôïc hình thaønh vaøo phía trong, ñaàu thích nöôùc hình thaønh moät lôùp bao beân ngoaøi).
Ñaàu thích nöôùc coù theå hình thaønh töø caùc nhoùm: caùc chaát trung tính (-OH, -NR2, esters, ethers, amides), goác mang ñieän tích döông (muoái alkyl – ammonium), goác mang ñieän tích aâm (carboxylate, sulfate, phosphate).
Ñaàu kî nöôùc ñöïoc hình thaønh töø caùc chuoãi hydrocarbon.
Keát quaû töø vieäc taùc ñoäng kî nöôùc naøy hình thaønh neân moät loõi trung taâm kî nöôùc vaø lôùp bao chaët cheõ thích nöôùc beân ngoaøi laøm giaûm dieän tích tieáp xuùc cuûa chuùng vôùi moâi tröôøng, taêng naêng löôïng caàn thieát cho söï taùch rôøi chuùng, töø ñoù hình thaønh caùc lôùp maøng beàn vöõng, khoù phaân huyû trong moâi tröôøng nöôùc.
Hình 3.1 Sô ñoà caáu truùc cuûa caùc phaân töû löôõng cöïc vaø söï keát hôïp giöõa chuùng.
Khi nghieân cöùu treân 6 – O – stearoyl arcorbic, Balthasar vaø Cadenhead cho thaáy chuùng hình thaønh nhöõng lôùp maøng coâ ñaëc ôû beà maët tieáp xuùac giöõa lôùp nöôùc vaø khoâng khí. Hieän töôïng naøy phuï thuoäc vaøo: noàng ñoä 6 – O – stearoyl arcorbic, nhieät ñoä, noàng ñoä ion töï do….
Hình 3.2 Söï hình thaønh lôùp maøng khi noàng ñoä cao
3. 4 Tình traïng thieáu vitamin
Trong thôøi gian khoâng ñöôïc cung caáp töø thöùc aên, cô theå söû duïng phaàn vitamin döï tröõ, luùc naøy coù theå nhaän thaáy ñöôïc ôû teá baøo söï roái loaïn coù lieân quan ñeán söï voâ hoaït cuûa vaøi enzym.
Löôïng vitamin döï tröõ cuûa cô theå thay ñoåi tuøy loaïi. Caùc bieåu hieän laâm saøng xuaát hieän sau moät thôøi gian daøi bò thieáu, coù theå thaáy caùc bieåu hieän laâm saøng khoâng ñaëc hieäu döôùi daïng suy nhöôïc khoâng giaûi thích ñöôïc nhö: khoâng thích
aên, suït caân, maát nguû hoaëc bò kích thích maø khoâng ñaëc tröng cho söï thieáu moät vitamin cuï theå naøo.
Nghieân cöùu ôû nhöõng ngöôøi tình nguyeän vaø khoûe maïnh theo cheá ñoä aên thieáu vitamin B1 thì trong ngaøy ñaàu coù theå duøng löôïng vitamin döï tröõ, sau ñoù roái loaïn teá baøo xuaát hieän nhöng ñeán thaùng sau thì môùi thaáy caùc daáu hieäu laâm saøng cuûa söï thieáu vitamin.Beänh do khoâng coù moät hoaëc nhieàu vitamin goïi laø avitaminose, beänh do thieáu vitamin moät caùch töông ñoái, keát hôïp vôùi nhieàu chaát khaùc goïi laø hypovitaminose.
Nguyeân nhaân thieáu vitamin:
Do dinh döôõng
Hieän nay treân theá giôùi chia thaønh 2 vuøng:
- Caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån (chieám 1/3 daân soá toaøn caàu) coù nhu caàu dinh döôõng veà soá löôïng (haøng ngaøy cung caáp 3000 calori) vaø chaát löôïng cao (löôïng protein khoaûng 40 g/ngaøy).
- Caùc nöôùc coøn laïi (chieám 2/3) thì nhu caàu dinh döôõng coù theå hoaøn toaøn khoâng ñöôïc thoûa maõn veà soá löôïng (£ 2000 cal/ngaøy) vaø chaát löôïng (löôïng protein chæ baèng 1/5).
ÔÛ caùc nöôùc phaùt trieån:
- Maát caân baèng dinh döôõng do löïa choïn thöùc aên theo sôû thích neân khoâng ñaày ñuû caùc vitamin caàn thieát.
- Roái loaïn haáp thu: do duøng nhieàu thuoác coù aûnh höôûng ñeán söï â haáp thu vitamin (khaùng sinh, nhuaän tröôøng), phaãu thuaät khieán cho dòch tieâu hoùa bò giaûm neân ít men, maät neân khoù haáp thu caùc vitamin tan trong daàu.
- Gia taêng nhu caàu: beänh nhieãm khuaån caàn nhieàu vitamin ñeå taïo khaùng theå, duøng chung vôùi caùc thuoác coù aûnh höôûng ñeán söï haáp thu cuûa vitamin nhö khaùng sinh phoå roäng, thuoác choáng co giaät, …
ÔÛ caùc nöôùc keùm phaùt trieån:
- Khí haäu: daân Baéc Phi ít phôi naéng neân thöôøng thieáu vitamin D, daân ôû sa maïc thieáu rau quaû töôi neân thieáu vitamin C.
- Maât ñoä daân cö vaø söï gia taêng daân soá khieán cho nguoàn löông thöïc taïi ñòa phöông khoâng ñuû cung caáp.
- Taäp quaùn aên uoáng: khoâng aên thòt ñeå traùnh beänh kí sinh truøng, aên chay.
Do caùc nguyeân nhaân khaùc
- Do haáp thu bò caûn trôû
- Avidin ôû loøng traéng tröùng taïo phöùc vôùi biotin trong ruoät ngaên caûn haáp thu
- Ethanol ôû ngöôøi nghieän röôïu hoaëc bò ngoä ñoäc caáp laøm toån thöông nieâm maïc oáng tieâu hoùa neân giaûm haáp thu vitamin B1, PP, B9, B12.
- Thiaminase trong thòt caù nöôùc lôï ôû Nhaät phaân huûy vitamin B1.
- Döôïc phaåm
- Khaùng sinh phoå roäng, sulfamid laøm maát caân baèng heä vi khuaån ruoät.
Töông taùc giöõa caùc vitamin
- Löôïng vitamin A nhieàu gaây loaõng xöông ôû cöøu maëc duø löôïng vitamin D ñöôïc cung caáp ñaày ñuû.
- Vitamin C caàn cho vitamin B9 chuyeån thaønh daïng hoaït ñoäng neân thieáu vitamin C seõ gaây thieáu vitamin B9.
- Vitamin B6 caàn thieát cho vieäc toång hôïp vitamin B3 töø tryptophan neân thieáu B6 seõ laøm thieáu vitamin B3.
- Gia taêng nhu caàu: beänh nhieãm khuaån caàn nhieàu vitamin ñeå taïo khaùng theå, duøng caùc thuoác coù aûnh höôûng ñeán söï haáp thu cuûa vitamin nhö khaùng sinh phoå roäng, thuoác ngöøa thai, thuoác choáng co giaät…
Tình traïng thöøa vitamin
Beänh do thöøa vitamin goïi laø hypervitaminose, nguyeân nhaân do aên uoáng nhöng ít gaëp, vì cô theå coù cô cheá töï ñieàu chænh trong quaù trình haáp thu qua ñöôøng tieâu hoùa, hoaëc do laïm duïng thuoác.
Caùc vitamin tan trong nöôùc khi thöøa thì khoâng gaây ñoäc cho cô theå nhö caùc vitamin tan trong daàu: vitamin A gaây taêng aùp suaát hoäp soï, vitamin C coù theå gaây soûi thaän, B6 laøm roái loaïn thaàn kinh caûm giaùc, B12 gaây thöøa Co laøm taêng saûn huyeát aùp, taêng hoàng caàu quaù möùc.
3.5 Chu trình xaâm nhaäp cuûa döôïc phaåm vaøo moâi tröôøng töï nhieân
Döôïc phaåm ñöôïc thaûi vaøo moâi tröôøng nöôùc theo quaù trình baøi tieát cuûa con ngöôøi vaø ñoäng vaät, vaø qua quaù trình saûn xuaát thuoác. Ngöôøi ta thoáng keâ ñöôïc raèng coù 3 ñöôøng khaùc nhau. Nguoàn goác döôïc phaåm phuïc vuï con ngöôøi baét nguoàn töø caùc hoä gia ñình vaø caùc beän vieän ñöôïc thaûi vaøo caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi. Nhöõng döôïc phaåm naøy coù theå bò phaân huûy moät phaàn khi qua caùc quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi vaø cuoái cuøng ñöôïc thaûi ra soâng. Qua quaù trình saûn xuaát, döôïc phaåm xaâm nhaäp vaøo moâi tröôøng nöôùc moät phaàn thoâng qua caùc heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi coøn moät phaàn khaùc xaâm nhaäp vaøo moâi tröôøng ñaát.
Döôïc phaåm cho ngöôøi
Coáng thaûi
Heä thoáng XLNT
Chaát thaûi
Moâi tröôøng ñaát
Nöôùc maët
Thuoác thuù y
Thuoác taêng tröôûng
Phaân boùn
Ñaát troàng
Buøn laéng
Nöôùc ngaàm
Nöôùc sinh hoaït
Saûn xuaát
Hình 3.3: Chu trình cuûa döôïc phaåm trong moâi tröôøng
4.1 Toùm taét cô sôû lyù thuyeát cuûa quaù trình xöû lyù sinh hoïc
4.1.1 Cô sôû cuûa quaù trình xöû lyù sinh hoïc
Baûn chaát cuûa quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi baèng phöông phaùp sinh hoïc laø söû duïng khaû naêng hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät ñeå phaân huûy caùc chaát oâ nhieãm höõu cô coù trong nöôùc thaûi. Trong coâng trình xöû lyù sinh hoïc, caùc chaát oâ nhieãm nhö chaát höõu cô hoøa tan vaø caùc chaát keo ñöôïc vi sinh vaät söû duïng laøm nguoàn thöùc aên cho söï sinh tröôûng cuûa chuùng. Trong quaù trình taêng tröôûng, vi sinh vaät chuyeån hoùa caùc chaát oâ nhieãm thaønh CO2, H2O vaø caùc teá baøo môùi (sinh khoái/buøn). Caùc chaát oâ nhieãm ñöôïc loaïi boû thoâng qua coâng trình laéng ñeå taùch buøn ra khoûi nöôùc thaûi.
Söï phaân huûy cô chaát bôûi vi sinh vaät seõ laøm giaûm noàng ñoä chaát oâ nhieãm theo thôøi gian ñoàng thôøi laøm taêng khoái löôïng teá baøo. Quaù trình chuyeån hoùa cô chaát vaø taêng tröôûng sinh khoái ñöôïc minh hoïa baèng ñöôøng cong taêng tröôûng.
Pha logarit
Pha suy giaûm
Pha hoâ haáp noäi sinh
Vi khuaån
Cô chaát
Hình 4.1: Quan heä giöõa söï taêng tröôûng sinh khoái vaø söï khöû cô chaát
Phaàn thaáp hôn cuûa ñöôøng cong goïi laø pha taêng tröôûng logarit: trong pha naøy söï taêng tröôûng cuûa teá baøo ñaït cöïc ñaïi do nguoàn thöùc aên ñaày ñuû. Do quaù trình taêng tröôûng tieáp tuïc neân nguoàn thöùc aên caïn daàn vaø pha taêng tröôûng suy giaûm xaûy ra. Tieáp theo söï thieáu huït nguoàn thöùc aên, caùc teá baøo vi khuaån baét ñaàu cheát vaø ñöôïc söû duïng bôûi nhöõng vi sinh vaät coøn laïi. Pha naøy goïi laø pha hoâ haáp noäi sinh hoaëc pha töï oxy hoùa vaø keát quaû laø khoái löôïng sinh khoái giaûm. Trong moät soá tröôøng hôïp, coù theå toàn taïi moät pha phía tröôùc pha taêng tröôûng logarit, ñaây laø giai ñoaïn maø vi sinh vaät thích nghi vôùi nguoàn thöùc aên môùi vaø moâi tröôøng môùi.
Trong moät heä thoáng xöû lyù sinh hoïc tieâu bieåu, nöôùc thaûi coù theå ñi vaøo moät beå chöùa kín hoaëc hôû, hoaëc ñöôïc löu laïi trong moät hoà chöùa trong moät khoaûng thôøi gian nhaát ñònh, goïi laø thôøi gian löu nöôùc. Trong thôøi gian naøy, quaù trình phaân huûy vaø loaïi boû chaát oâ nhieãm bôûi vi sinh vaät xaûy ra. Pha taêng tröôûng vi sinh vaät trong coâng trình xöû lyù coù theå ñöôïc kieåm soaùt thoâng qua vieäc khoáng cheá noàng ñoä cô chaát vaø taûi troïng höõu cô.
Taát caû caùc vi khuaån söû duïng trong xöû lyù nöôùc thaûi coù theå ñöôïc phaân chia laøm 3 nhoùm tuøy thuoäc vaøo khaû naêng söû duïng oxy cuûa chuùng. Caùc vi sinh vaät maø chæ toàn taïi khi ñöôïc cung caáp oxy phaân töû goïi laø nhoùm hieáu khí nghieâm ngaët. Nhöõng vi sinh vaät toàn taïi trong moâi tröôøng hoaøn toaøn khoâng coù oxy phaân töû ñöôïc goïi laø nhoùm kî khí nghieâm ngaët. Caùc vi sinh vaät coù khaû naêng soáng trong moâi tröôøng coù hoaëc khoâng coù oxy phaân töû ñöôïc goïi laø nhoùm tuøy tieän. Caùc heä xöû lyù sinh hoïc söû duïng bieän phaùp laøm thoaùng ñeå cung caáp oxy nguyeân töû cho vi sinh vaät ñöôïc goïi laø quaù trình hieáu khí, trong khi ñoù caùc heä thoáng söû duïng vi sinh vaät kî khí ñeå thöïc hieän phaûn öùng sinh hoïc goïi laø quaù trình kî khí.
Caùc phaûn öùng sinh hoùa xaûy ra beân trong caùc quaù trình hieáu khí vaø kî khí laø khaùc nhau, vì vaäy saûn phaåm cuoái cuûa hai quaù trình naøy cuõng khaùc nhau. Saûn phaåm cuoái cuûa quaù trình hieáu khí laø nöôùc, carbon dioxide, nitrat vaø sunphat. Trong khi ñoù saûn phaåm cuûa quaù trình kî khí laø khí metan, ammonia, carbon dioxide, sunphit vaø caùc mercaptan.
4.1.2 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät.
Boán yeáu toá moâi tröôøng quan troïng nhaát trong heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi baèng quaù trình sinh hoïc laø nhieät ñoä, pH, nhu caàu chaát dinh döôõng vaø ñoäc chaát. Ñeå baûo ñaûm vaän haønh hieäu quaû heä thoáng xöû lyù sinh hoïc, caàn thieát cung caáp caùc ñieàu kieän toái öu cho söï taêng tröôûng cuûa vi khuaån baèng vieäc kieåm soaùt caùc yeáu toá naøy. Ñoái vôùi caùc heä thoáng hieáu khí, coøn theâm moät yeáu toá moâi tröôøng chi phoái toác ñoä xöû lyù nöôùc thaûi laø noàng ñoä oxy.
- pH: khoaûng pH toái öu cho söï sinh tröôûng cuûa vi khuaån naèm giöõa 6.5 – 8.5. Giaù trò pH quaù cao hoaëc quaù thaáp seõ gaây aûnh höôûng ngaên trôû leân vi sinh vaät laøm giaûm hieäu quaû cuûa quaù trình xöû lyù.
Vieäc söû duïng khí ñeå laøm xaùo troän hoaøn toaøn heä thoáng coù khaû naêng laøm giaûm ñi söï dao ñoäng cuûa pH ôû nöôùc thaûi ñaàu vaøo baûo ñaûm caân baèng toát vôùi khaû naêng ñeäm toái ña. Trong tröôøng hôïp khaû naêng ñeäm cuûa heä thoáng khoâng ñuû ñeå duy trì pH naèm trong khoaûng treân ñaây thì caàn thieát ñieàu chænh pH. Voâi vaø soña thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå laøm taêng pH trong khi ñoù CO2 vaø acid khoaùng thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå laøm giaûm pH.
- Nhieät ñoä: Noùi chung, vi khuaån chòu aûnh höôûng lôùn cuûa nhieät ñoä vaø ñöôïc phaân thaønh 3 nhoùm tuøy theo khoaûng nhieät ñoä maø chuùng hoaït ñoäng toát nhaát. Caùc vi khuaån taêng tröôûng toát nhaát ôû nhieät ñoä thaáp hôn 200C thuoäc loaïi Psychrophiles. Caùc vi khuaån phaùt trieån ôû nhieät ñoä lôùn hôn 450C ñöôïc goïi laø Thermophiles. Caùc loaïi vi khuaån phaùt trieån toát nhaát ôû nhieät ñoä trong khoaûng giöõa 200C vaø 450C ñöôïc goïi laø Mesophiles. Nhieät ñoä toái öu ñoái vôùi ña soá loaïi vi khuaån söû duïng trong xöû lyù nöôùc thaûi laø 350C. Noùi chung, toác ñoä taêng tröôûng vi khuaån gaáp ñoâi khi nhieät ñoä taêng 100C cho ñeán caùc ngöôõng giôùi haïn.
- Chaát dinh döôõng: Ñieàu kieän thuaän lôïi cho söï taêng tröôûng cuûa vi sinh vaät phuï thuoäc vaøo tính saün coù cuûa caùc chaát dinh döôõng chuû yeáu. Ngoaøi carbon, vi khuaån ñoøi hoûi Nitrogen, phospho, sunphua, Fe, Mg, Mn, K, Cu, Zn vaø Mo. Neáu nhöõng nguyeân toá naøy khoâng coù ñuû vôùi haøm löôïng yeâu caàu thì ñoøi hoûi phaûi ñöôïc cung caáp ñeå baûo ñaûm caân baèng dinh döôõng cho söï taêng tröôûng cuûa vi khuaån nhö mong muoán. Caùc nguyeân toá naøy thöôøng ñöôïc boå sung vaøo nöôùc thaûi ñuû ñeå duy trì tyû leä BOD5 : N: P = 100 : 5 : 1. Söï thieáu huït cuûa Nitô hoaëc Phospho so vôùi tyû soá naøy seõ laøm naûy sinh caùc vaán ñeà trong quaù trình vaän haønh heä xöû lyù nhö giaûm hieäu quaû xöû lyù hoaëc laøm phaùt trieån vi khuaån daïng sôïi trong quaù trình xöû lyù….
- Noàng ñoä oxy: Caùc quaù trình sinh hoïc hieáu khí ñoøi hoûi duy trì haøm löôïng oxy hoøa tan ít nhaát laø 1 mg/l trong caùc beå phaûn öùng sinh hoïc. Trong caùc quaù trình buøn hoaït tính duy trì haøm löôïng buøn sinh hoïc cao thì noàng ñoä oxy hoøa tan (DO) 2 – 3 mg/l thì toát hôn. Neáu möùc DO naèm döôùi 0.5 mg/l thì caùc vi khuaån tuøy tieän seõ hoaït ñoäng theo chu trình kî khí laø seõ laøm giaûm hieäu quaû xöû lyù vaø laøm cho buøn khoù laéng. Moät yeáu toá quan troïng trong vieäc thieát keá coâng trình xöû lyù sinh hoïc laø phaûi baûo ñaûm coøn laïi haøm löôïng DO = 2 mg/l trong doøng sau xöû lyù ñeå traùnh laøm vieäc thieáu huït nhu caàu oxy töùc thôøi cuûa doøng tieáp nhaän.
- Ñoäc chaát: Toàn taïi hôn 80 nhoùm ñoäc chaát laøm aûnh höôûng ñeán quaù trình hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät. Caùc chaát naøy coù theå gaây ñoäc tröïc tieáp ñeán vi sinh vaät baèng vieäc can thieäp ñeán caùc phaûn öùng noäi baøo hoaëc laøm öùc cheá caùc phaûn öùng ngoaïi baøo ñoùng vai troø trong vieäc phaân huûy chaát thaûi. Moät soá hôïp chaát gaây ñoäc tieâu bieåu trong quaù trình xöû lyù sinh hoïc bao goàm: phenol, cyanua, sunphit, ammonia vaø caùc kim loaïi naëng (Pb, Ni, Cu, Zn…). Noùi chung, neáu noàng ñoä cuûa ñoäc chaát lôùn hôn ngöôõng chòu ñöïng cuûa vi sinh thì nöôùc thaûi khoâng ñöôïc xöû lyù trong caùc coâng trình sinh hoïc. Trong haàu heát caùc tröôøng hôïp, söï thích nghi cuûa vi sinh vôùi nöôùc thaûi coù chöùa ñoäc seõ laøm taêng ngöôõng chòu ñöïng. Caùc aûnh höôûng cuûa ñoäc chaát cuõng coù theå ñöôïc laøm nheï bôùt baèng heä thoáng xaùo troän hoaøn toaøn, trong ñoù doøng vaøo ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc thaûi trong beå phaûn öùng.
Maëc duø caùch naøy coù theå laøm taêng ngöôõng chòu ñöïng cuûa vi sinh ñoái vôùi ñoäc chaát taêng leân nhieàu laàn, tuy nhieân, caàn traùnh ñöôïc neáu coù theå.
4.1.3 Caùc thoâng soá hoaït ñoäng thöôøng duøng trong quaù trình buøn hoaït tính.
4.1.3.1 Tyû soá F/M
Treân thöïc teá, khi thieát keá vaø vaän haønh caùc nhaø maùy xöû lyù nöôùc thaûi, thoâng soá ñöôïc söû duïng ñeå kieåm tra laø tyû leä F/M (Food – to – microorganism ratio) – Tyû soá khoái löôïng chaát neàn treân khoái löôïng buøn hoaït tính.
Trong ñoù:
F/M: Tyû soá thöùc aên chia vi sinh, ngaøy-1
S0: Noàng ñoä BOD hoaëc COD ñaàu vaøo, mg/l
q: thôøi gian löu nöôùc trong beå thoåi khí, ngaøy
X: noàng ñoä chaát raén lô löûng bay hôi trong beå thoåi khí, mg/l
Thoâng soá naøy chæ taûi löôïng höõu cô trong heä thoáng buøn hoaït tính. Tyû soá F/M ñöôïc kieåm soaùt baèng toác ñoä thaûi boû buøn hoaït tính, toác ñoä thaûi boû buøn caøng cao thì tyû soá F/M caøng cao. Ñoái vôùi beå thoåi khí khuaáy troän hoaøn chænh, tyû soá F/M = 0.2 – 0.6. Tyû soá F/M thaáp coù nghóa laø vi sinh vaät trong beå thoåi khí bò ñoùi, daãn ñeán xöû lyù coù hieäu quaû hôn.
4.1.3.2 Thôøi gian löu nöôùc
Thôøi gian löu nöôùc laø thôøi gian moät doøng nöôùc thaûi phaûi maát trong beå thoåi khí, thôøi gian löu nöôùc trong beå ñöôïc tính nhö sau:
(ngaøy)
Trong ñoù:
V: theå tích beå thoåi khí, m3
Q: löu löôïng nöôùc thaûi xöû lyù, m3/ngaøy
4.1.3.3 Thôøi gian löu buøn
- Thôøi gian löu buøn laø thôøi gian löu truù trung bình cuûa vi sinh vaät trong heä thoáng. Trong khi thôøi gian löu nöôùc coù theå laø vaøi giôø thì thôøi gian löu truù teá baøo coù theå vaøi ngaøy (5 – 15 ngaøy ñoái vôùi beå thoåi khí khuaáy troän hoaøn chænh). Thôøi gian löu buøn ñöôïc cho bôûi coâng thöùc sau:
(ngaøy)
Trong ñoù:
X: noàng ñoä buøn hoaït tính trong beå Aerotank, (mg/l)
V: theå tích beå Aerotank, (m3)
Qx: löu löôïng xaû theo buøn ôû beå laéng (m3/h)
Xt: noàng ñoä buøn hoaït tính laáy töø ñaùy beå laéng ñeå tuaàn hoaøn laïi beå Aerotank (mg/l)
Qr: löu löôïng nöôùc ñaõ xöû lyù ñi ra khoûi beå laéng (m3/h)
Xr: noàng ñoä buøn hoaït tính trong nöôùc ñaõ laéng (mg/l)
4.1.3.4 Chæ soá theå tích buøn (SVI)
Chæ soá theå tích buøn laø theå tích do 1g buøn khoâ choaùn choå tính baèng ml sau khi ñeå dung dòch buøn laéng tónh 30 phuùt. Buøn hoaït tính laéng toát khi chæ soá theå tích buøn naèm trong khoaûng 50 – 150, SVI ñöôïc tính
(mg/l)
Trong ñoù:
V30’: theå tích buøn laéng sau 30 phuùt, ml/l
MLSS: noàng ñoä buøn lô löûng trong dung dòch, mg/l
4.2 Nghieân cöùu moâ hình thí nghieäm xöû lyù nöôùc thaûi saûn xuaát Vitamin C baèng coâng ngheä buøn hoaït tính hieáu khí
4.2.1 Muïc tieâu vaø phöông phaùp nghieân cöùu
Xaây döïng moâ hình moâ phoûng vôùi quy moâ nhoû baèng coâng ngheä buøn hoaït tính hieáu khí nhaèm caùc muïc ñích sau:
- Phaân tích caùc chæ tieâu oâ nhieãm moâi tröôøng coù trong nöôùc thaûi saûn xuaát Vitamin C.
- Khaûo saùt hieäu quaû xöû lyù nöôùc thaûi öùng vôùi caùc noàng ñoä COD ñaàu vaøo khaùc nhau.
- Döïa treân keát quaû thí nghieäm coù theå choïn ra caùc thoâng soá phuø hôïp nhaèm thieát keá heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi cho caùc nhaø maùy saûn xuaát Vitamin sau naøy
4.2.2 Moâ hình nghieân cöùu
Coù 2 moâ hình thí nghieäm
* Moâ hình chaïy ñoái chöùng: goàm 2 bình nhöïa 1,5 lít (1 bình coù vi sinh vaø 1 bình khoâng vi sinh)
* Moâ hình beå sinh hoïc – Aerotank:
Thuøng chöùa nöôùc vaøo
Beå sinh hoïc
Thuøng chöùa nöôùc ra
- Thuøng pha nöôùc thaûi ñaàu vaøo (20 lít): pha loaõng nöôùc thaûi vôùi noàng ñoä mong muoán.
- Thuøng chöùa nöôùc thaûi ñaàu ra (20 lít): thu gom löôïng nöôùc thaûi sau khi xöû lyù ôû beå sinh hoïc.
- Beå sinh hoïc:
Kích thöôùc beå (D x R x C): 30 x 14 x 35 cm
Theå tích beå: 14,7 lít.
Theå tích thöïc ñeå xöû lyù: 12 lít.
Vaät lieäu beå: thuûy tinh, daøy 5 mm. Khí ñöôïc ñöa vaøo baèng maùy neùn khí vaø ñöôïc khueách taùn vaøo nöôùc qua cuïc ñaù boït (duøng nuoâi caù).
4.2.3 Vaän haønh
4.2.3.1 Caùc böôùc chuaån bò
- Xaây döïng moâ hình beå xöû lyù vôùi caùc thoâng soá nhö treân.
- Do haïn cheá veà thôøi gian vaø ñieàu kieän laáy maãu thaät töø caùc nhaø maùy saûn xuaát thuoác neân löïa choïn vaø söû duïng thuoác Vitamin C ñieån hình ñeå laøm maãu nöôùc thaûi (nghieàn thuoác, pha vôùi nöôùc maùy vôùi noàng ñoä mong muoán ñeå laøm maãu).
- Buøn hoaït tính cho vieäc xöû lyù do Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi cung caáp.
4.2.3.2 Caùc thieát bò vaø vaät lieäu nghieân cöùu
- Tuû saáy.
- Maùy ño pH.
- Maùy quang phoå keá.
- Hoùa chaát laøm COD, N-NH4, P-PO4.
- Duïng cuï thuûy tinh.
4.2.3.3 Tieán haønh thí nghieäm
a. Giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng
- Tieán haønh chaïy lieân tieáp trong nhieàu ngaøy vôùi caùc noàng ñoä COD ñaàu vaøo khaùc nhau ñeå choïn ra ñöôïc loaïi vi sinh vaät thích nghi vôùi nöôùc thaûi, cho hieäu suaát xöû lyù cao. Thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän vôùi thôøi gian löu nöôùc taêng daàn ñeå kieåm tra hieäu suaát xöû lyù COD, ñoàng thôøi tìm ñöôïc thôøi gian löu nöôùc toát nhaát cho quaù trình vaän haønh moâ hình sau naøy.
- Sau moãi laàn taêng noàng ñoä ñeàu giöõ laïi löôïng buøn trong bình cuûa laàn tröôùc cho laàn chaïy tieáp theo.
- Khi hieäu suaát khöû COD ñöôïc oån ñònh thì tieán haønh chaïy trong beå vôùi theå tích lôùn hôn.
b. Giai ñoaïn chaïy moâ hình trong beå sinh hoïc
* Tieán haønh chaïy thích nghi
- Nöôùc thaûi ñöôïc pha loaõng coù COD ñaàu vaøo = 500 mg/l.
- Cho hoãn hôïp buøn (4 lít) vaø nöôùc thaûi (10 lít) vaøo beå vaø cho suïc khí lieân tuïc.
- Chaïy moâ hình vaø thöôøng xuyeân kieåm tra chæ soá noàng ñoä oxy hoøa tan trong nöôùc thaûi (DO – Dissolved Oxygen) ñeå kòp thôøi ñieàu chænh löôïng khí caàn caáp vaøo beå, ñoàng thôøi xaùc ñònh caùc thoâng soá pH, COD, SS.
- Tieán haønh chaïy thích nghi cho ñeán khi hieäu quaû khöû COD daàn oån ñònh thì döøng.
* Quaù trình xöû lyù
- Keát thuùc giai ñoaïn chaïy thích nghi (taét maùy neùn khí, ñeå laéng tónh trong 30 phuùt. Thaùo bôùt lôùp nöôùc beân treân, giöõ laïi khoaûng 2 lít hoãn hôïp buøn vaø nöôùc thaûi laéng phía döôùi), tieán haønh taêng taûi troïng vôùi caùc COD ñaàu vaøo khaùc nhau. Moâ hình ñöôïc vaän haønh vôùi ñaàu vaøo – ra lieân tuïc.
Laàn 1: COD ñaàu vaøo khoaûng 500 mg/l vôùi löu löôïng 10 lít/ngaøy.
- Caùc chæ tieâu phaân tích: COD, N-NH4, P-PO4, pH.
- Thöôøng xuyeân kieåm tra SS trong khi vaän haønh ñeå döï ñoaùn caùc quaù trình phaùt trieån cuûa vi khuaån.
- Khi hieäu quaû khöû COD oån ñònh, tieáp tuïc taêng taûi troïng.
Laàn 2: COD ñaàu vaøo khoaûng 750 mg/l vôùi löu löôïng 10 lít/ngaøy.
- Tröôùc khi taêng noàng ñoä COD ñaàu vaøo, kieåm tra khaû naêng laéng cuûa buøn, duy trì SS trong beå khoaûng 4000mg/l vaø phaûi chaïy laïi giai ñoaïn thích nghi ñeå keát quaû ñöôïc chính xaùc.
- Tieáp tuïc phaân tích caùc chæ tieâu nhö treân.
- Toaøn boä thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän taïi phoøng Coâng Ngheä Bieán Ñoåi Sinh Hoïc vaø Moâi Tröôøng cuûa Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi.
5..1 Giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng
Tieán haønh chaïy lieân tuïc nhieàu ngaøy vôùi caùc taûi troïng khaùc nhau vaø thôøi gian löu nöôùc taêng daàn.
5.1.1 Cheá ñoä 1
Pha noàng ñoä COD ñaàu vaøo cho caû bình vi sinh vaø bình khoâng vi sinh laø 500 mg/l.
- Bình khoâng vi sinh (bình ñoái chöùng): 1 lít maãu (COD = 500 mg/l)
- Bình vi sinh: 1 lít maãu (COD = 500 mg/l) + 100 ml vi sinh.
Baûng 5.1 Keát quaû giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng ôû noàng ñoä COD = 500 mg/l
Thôøi gian
löu nöôùc
(giôø)
pH ÑC
pH VS
COD ÑC
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD ÑC (%)
COD VS
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD VS (%)
0h
4.05
4.75
500
0
3762
0
6h
3.85
5.85
463
7.4
2553
32.1
8h
3.92
6.48
458
8.4
2060
45.2
12h
4.3
6.75
432
13.6
872
76.8
18h
4.37
6.82
414
17.2
784
79.1
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: trong giai ñoaïn chaïy thích nghi, giaù trò pH cuûa bình ñoái chöùng dao ñoäng khoâng theo qui luaät, pH töø khoaûng 3.85 – 4.37. Coøn giaù trò pH cuûa bình coù vi sinh thì taêng daàn theo hieäu suaát xöû lyù COD.
Hình 5.1: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian cuûa bình ñoái chöùng vaø bình vi sinh
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: hieäu quaû xöû lyù taêng daàn theo thôøi gian löu nöôùc. Bình coù vi sinh ñaït hieäu suaát cao nhaát laø 70,1% öùng vôùi thôøi gian löu nöôùc laø 18h; trong khi bình ñoái chöùng chæ ñaït 17,2%.
Hình 5.2: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian cuûa
bình ñoái chöùng
Hình 5.3: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
cuûa bình ñoái chöùng.
Hình 5.4: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian cuûa bình vi sinh
Hình 5.5: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
cuûa bình vi sinh.
5.1.2 Cheá ñoä 2
Sau khi keát thuùc cheá ñoä 1, giöõ laïi buøn trong bình vi sinh vaø taêng noàng ñoä COD ñaàu vaøo cho caû 2 bình laø 2500mg/l, ñoàng thôøi taêng pH bình ñoái chöùng gaàn baèng bình vi sinh ñeå so saùnh.
Baûng 5.2 Keát quaû giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng ôû noàng ñoä COD = 2500 mg/l
Thôøi gian
löu nöôùc
(giôø)
pH ÑC
pH VS
COD ÑC
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD ÑC (%)
COD VS
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD VS (%)
0h
5.6
5.58
2500
0
2500
0
6h
5.55
7.03
2130
14.8
852
65.9
8h
5.58
7.15
2089
16.4
670
73.2
10h
5.53
7.33
1997
20.1
418
83.2
12h
5.55
7.44
1786
28.5
316
87.3
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: khi taêng cao noàng ñoä, giaù trò pH cuûa bình ñoái chöùng khoâng thay ñoåi nhieàu öùng vôùi caùc thôøi gian löu nöôùc khaùc nhau; trong khi pH cuûa bình vi sinh tieáp tuïc taêng nhanh theo thôøi gian löu nöôùc taêng daàn.
Hình 5.6: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian cuûa bình ñoái chöùng vaø bình vi sinh
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: hieäu quaû xöû lyù taêng daàn theo thôøi gian löu nöôùc.
ÖÙng vôùi thôøi gian löu nöôùc laø 12h, bình ñoái chöùng coù hieäu suaát laø 28,5% vaø bình vi sinh coù hieäu suaát laø 87,3%
Hình 5.7: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
cuûa bình ñoái chöùng
Hình 5.8: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian cuûa
bình ñoái chöùng
Hình 5.9: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
cuûa bình vi sinh
Hình 5.10: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
cuûa bình vi sinh
5.1.3 Cheá ñoä 3
Tieáp tuïc giöõ laïi löôïng buøn cuûa bình vi sinh vaø taêng noàng ñoä cho 2 bình khoaûng 1850mg/l, taêng pH bình ñoái chöùng gaàn baèng bình vi sinh
Thôøi gian
löu nöôùc
(giôø)
pH ÑC
pH VS
COD ÑC
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD ÑC (%)
COD VS
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD VS (%)
0h
7.07
7.09
1850
0
1887
0
6h
6.74
7.79
1660
10.2
652
65.4
8h
6.82
7.85
1524
17.6
570
69.7
10h
6.75
7.93
1397
24.4
326
82.7
12h
6.8
8
1216
34.2
270
85.6
Baûng 5.3 Keát quaû giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng ôû noàng ñoä COD = 1850 mg/l
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: giaù trò pH cuûa bình ñoái chöùng dao ñoäng trong khoaûng töø 6.74 – 6.82; trong khi pH cuûa bình vi sinh tieáp tuïc taêng nhanh theo thôøi gian löu nöôùc taêng daàn, töø 7.79 – 8.
Hình 5.11: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian cuûa bình ñoái chöùng vaø bình vi sinh
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: hieäu quaû xöû lyù taêng daàn theo thôøi gian löu nöôùc.
ÖÙng vôùi thôøi gian löu nöôùc laø 12h, bình ñoái chöùng coù hieäu suaát laø 34.2% vaø bình vi sinh coù hieäu suaát laø 85.6%
Hình 5.12 Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
cuûa bình ñoái chöùng
Hình 5.13: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian cuûa
bình ñoái chöùng
Hình 5.14: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
cuûa bình vi sinh
Hình 5.15: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
cuûa bình vi sinh
5.1.4 Cheá ñoä 4
Tieáp tuïc giöõ laïi löôïng buøn cuûa bình vi sinh vaø cho noàng ñoä 2 bình khoaûng 750 mg/l, taêng pH bình ñoái chöùng baèng bình vi sinh.
Thôøi gian
löu nöôùc
(giôø)
pH ÑC
pH VS
COD ÑC
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD ÑC (%)
COD VS
(mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD VS (%)
0h
7.8
7.8
742
0
750
0
6h
7.63
8.28
649
12
364
51.4
8h
7.69
8.47
596
19.6
296
60.5
10h
7.41
8.49
588
20.7
277
63
12h
7.75
8.54
570
23.1
195
74
Baûng 5.4 Keát quaû giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng ôû noàng ñoä COD = 750 mg/l
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: giaù trò pH cuûa bình ñoái chöùng dao ñoäng trong khoaûng töø 6.7.41 – 7.75; trong khi pH cuûa bình vi sinh tieáp tuïc taêng nhanh theo thôøi gian löu nöôùc taêng daàn, töø 8.28 – 8.54
Hình 5.16: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian
cuûa bình ñoái chöùng vaø bình vi sinh
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: bình ñoái chöùng ñaït 23.1% öùng vôùi thôøi gian löu nöôùc laø 12h trong khi bình vi sinh coøn 74% (giaûm so vôùi caùc ngaøy tröôùc).
Hình 5.17: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
cuûa bình ñoái chöùng
Hình 5.18: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian cuûa
bình ñoái chöùng
Hình 5.19: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
uûa bình vi sinh
Hình 5.20: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
cuûa bình vi sinh
5.1.5 So saùnh
So saùnh hieäu quaû xöû lyù COD cuûa bình vi sinh ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau theo thôøi gian löu nöôùc.
Baûng 5.5 Keát quaû so saùnh hieäu quaû xöû lyù COD ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau cuûa bình vi sinh
Thôøi gian löu nöôùc (giôø)
Hieäu quaû xöû lyù cheá ñoä 1 (COD = 3762 mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù cheá ñoä 2 (COD = 2500 mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù cheá ñoä 3 (COD = 1887 mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù cheá ñoä 4 (COD = 750 mg/l)
6h
32.1
65.9
65.4
51.4
8h
45.2
73.2
69.7
60.5
10h
83.2
82.7
63
12h
76.8
87.3
85.6
74
Hình 5.21 Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian ôû caùc noàng ñoä cuûa bình vi sinh
Nhaän xeùt: ôû noàng ñoä COD = 2500 mg/l, hieäu quaû xöû lyù COD laø cao nhaát. Vaø keát thuùc giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng cho thaáy thôøi gian löu nöôùc toát nhaát cho quaù trình xöû lyù sau naøy laø 12h.
5.2 Giai ñoaïn vaän haønh trong beå sinh hoïc
5.2.1 Keát quaû thí nghieäm giai ñoaïn chaïy thích nghi
Tieán haønh chaïy thích nghi vôùi noàng ñoä COD = 500 mg/l.
Baûng 5.6 Keát quaû giai ñoaïn chaïy thích nghi ôû noàng ñoä COD = 500 mg/l
Ngaøy
pH
COD (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD (%)
N-NH4 (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù N-NH4 (%)
P-PO4
1
4.05
500
0
127
0
0.09
2
7.64
414
17.2
23
81.8
6.4
3
7.62
324
35.2
20
84.2
4.8
4
7.86
320
36
16
87.4
4.7
5
7.5
297
40.6
6
95.2
3.8
6
7.4
165
67
4
96.8
3.5
7
7.09
152
69.6
4
96.8
3.4
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: giai ñoaïn chöa thích nghi pH dao ñoäng khoâng theo quy luaät vaø coù giaù trò töø 7.09 – 7.8
Hình 5.22: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH trong giai ñoaïn chaïy thích nghi
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: Nhu caàu oxy hoùa hoïc ban ñaàu trong nöôùc thaûi laø 500 mg/l, sau 5 ngaøy hieäu quaû khöû COD töông ñoái oån ñònh. Hieäu quaû xöû lyù ñaït 69,6%. Ñieàu naøy cho thaáy caùc vi sinh vaät ñaõ taän duïng toái ña chaát höõu cô trong nöôùc thaûi laøm thöùc aên ñeå taêng sinh khoái cho söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa chuùng. Sau ñoù, nhu caàu oxy hoùa hoïc naøy giaûm ñi, chöùng toû moät phaàn vi sinh vaät cheát ñi do söï suy giaûm thöùc aên.
Hình 5.23: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD trong giai ñoaïn
chaïy thích nghi
Hình 5.24: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD trong giai ñoaïn
chaïy thích nghi
Ñoái vôùi chæ tieâu N-NH4: Haøm löôïng Nitô döôùi daïng N-NH4 coù trong nöôùc thaûi giaûm nhanh sau 3 ngaøy, haøm löôïng naøy giaûm thaáp nhaát laø 4 mg/l öùng vôùi hieäu suaát laø 96.8%.
Hình 5.25: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân N-NH4 trong giai ñoaïn
chaïy thích nghi
Hình 5.26: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù N-NH4 trong giai ñoaïn
chaïy thích nghi
Ñoái vôùi chæ tieâu P-PO4: haøm löôïng P-PO4 ban ñaàu trong nöôùc thaûi laø 0.09mg/l, nhöng sau ñoù taêng nhanh ôû ngaøy thöù 2 roài laïi giaûm daàn ôû caùc ngaøy keá tieáp.
Hình 5.27: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân P-PO4 trong giai ñoaïn
chaïy thích nghi
5.2.2 Keát quaû thí nghieäm vaän haønh vôùi cuøng moät noàng ñoä
Sau khi hieäu quaû khöû COD ôû giai ñoïan thích nghi ñaõ daàn oån ñònh, tieán haønh chaïy moâ hình vôùi ñaàu vaøo – ra lieân tuïc coù COD coá ñònh = 500 mg/l. Trong giai ñoaïn naøy, ngoaøi löôïng buøn giöõ laïi ôû laàn chaïy thích nghi, chaâm theâm buøn ñeå luoân ñaûm baûo haøm löôïng SS = 3500 – 4000mg/l.
Baûng 5.7 Keát quaû giai ñoaïn chaïy moâ hình ôû noàng ñoä COD = 500 mg/l (ñaàu vaøo – ra lieân tuïc)
Ngaøy
pH
COD (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD (%)
N-NH4 (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù N-NH4 (%)
P-PO4
1
3.6
500
0
137
0
0.07
2
7.55
400
20
42
69.3
4.9
3
7.75
332
33.6
26
81
2.1
4
7.96
276
44.8
11
92
4.4
5
7.46
117
76.6
13
90
3.2
6
7.66
123
75.4
18
86.8
4.1
7
7.52
80
84
14
89.7
4
8
7.69
95
81
8
94.1
3.5
9
7
107
78.6
18
86.8
2.6
10
6.47
160
68
9
93.4
2.1
11
6.61
166
66.8
29
78.8
1.7
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: giaù trò pH dao ñoäng töø 6.47 – 7.96, vaøo nhöõng naøy cuoái, khi hieäu quaû xöû lyù COD giaûm, pH cuõng giaûm.
Hình 5.28: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: sau 6 ngaøy haøm löôïng COD trong nöôùc thaûi giaûm coøn 80 mg/l ñaït hieäu suaát 84%. Sau ñoù haøm löôïng naøy tieáp tuïc taêng trôû laïi nhöng khoâng ñaùng keå ôû caùc ngaøy tieáp theo, coù theå do moät soá vi sinh vaät cheát ñi.
Hình 5.29: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
Hình 5.30: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu N-NH4: giaûm nhanh trong quaù trình xöû lyù. Sau 3 ngaøy haøm löôïng Nitô giaûm xuoáng coøn 11 mg/l ñaït hieäu suaát 92% vaø ñeán ngaøy thöù 7 ñaït hieäu suaát cao nhaát laø 94.1%
Hình 5.31 Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân N-NH4 theo thôøi gian
Hình 5.32: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù N-NH4 theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu P-PO4: haøm löôïng P-PO4 khoâng giaûm maø coøn taêng leân trong quaù trình xöû lyù. Ñeán ngaøy thöù 6 haøm löôïng naøy môùi giaûm daàn nhöng vaãn coøn cao so vôùi ñaàu vaøo.
Hình 5.33: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân P-PO4 theo thôøi gian
5.2.3 Keát quaû thí nghieäm vaän haønh vôùi caùc noàng ñoä khaùc nhau
Sau khi keát thuùc giai ñoaïn chaïy vôùi cuøng moät noàng ñoä, phaân tích haøm löôïng SS trong beå = 8500mg/l. Ruùt bôùt buøn ñeå duy trì SS khoaûng 3500 – 4000 mg/l vaø tieán haønh chaïy tieáp vôùi caùc noàng ñoä khaùc nhau ñeå kieåm tra hieäu suaát xöû lyù.
Baûng 5.8 Keát quaû giai ñoaïn chaïy moâ hình vôùi caùc noàng ñoä khaùc nhau
Ngaøy
pH ñaàu vaøo
pH ñaàu ra
COD ñaàu vaøo (mg/l)
COD ñaàu ra (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD (%)
N-NH4 ñaàu vaøo (mg/l)
N-NH4 ñaàu ra (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù N-NH4 (%)
1
3.89
4.83
480
195
59.3
150
31
79.3
2
3.88
5.78
483
172
64.3
152
29
80.9
3
3.89
5.88
488
143
70.6
159
19
88
4
4.05
6.86
492
126
74.3
162
16
90
5
4.06
6.9
495
130
73.7
162
17
89.5
6
4.07
7.05
506
122
75.8
165
18
89
7
4.1
7.23
528
134
74.6
168
12
62.8
8
4.12
7.57
537
105
80.4
172
9
94.7
9
4.17
6.45
557
163
70.7
187
25
86.6
10
4.25
5.87
579
222
61.6
176
27
84.6
11
4.09
5.5
515
260
49.5
163
53
67.4
12
4
4.5
502
258
48.6
157
57
63.6
13
3.78
4.74
480
247
48.5
150
57
62
14
3.82
4.62
480
252
47.5
148
59
60
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: töø ngaøy thöù 1 ñeán ngaøy thöù 8, pH taêng daàn theo hieäu quaû xöû lyù (4.83 – 7.57), nhöng khi hieäu suaát baét ñaàu giaûm thì pH cuõng giaûm.
Hình 5.34: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: ñaït hieäu suaát cao nhaát ôû ngaøy thöù 8 (80.4%) öùng vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo = 537 mg/l. Nhöng sau ñoù hieäu suaát naøy giaûm daàn vaø chæ coøn 47.5% ôû ngaøy thöù 14 do moät phaàn vi sinh vaät bò cheát ñi, moät phaàn buøn ñaõ maát hoaït tính.
Hình 5.35: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
Hình 5.36: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu N-NH4: sau 4 ngaøy hieäu suaát ñaït 90% vaø tieáp tuïc taêng ôû caùc ngaøy tieáp theo. Hieäu suaát cao nhaát laø 94.7%. Nhöng sau ñoù thì haøm löôïng N-NH4 taêng trôû laïi, hieäu suaát giaûm ñoàng thôøi cuøng vôùi hieäu suaát COD.
Hình 5.37: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân N-NH4 theo thôøi gian
Hình 5.38: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù N-NH4 theo thôøi gian
5.2.4 Keát quaû thí nghieäm khi thay buøn môùi
Sau khi chaïy vôùi caùc noàng ñoä khaùc nhau, sau moät thôøi gian buøn ñaõ bò maát hoaït tính vaø khoâng theå söû duïng ñeå xöû lyù tieáp tuïc. Thay buøn môùi vaø vaän haønh trôû laïi vôùi noàng ñoä COD coá ñònh = 500 mg/l ñeå buøn môùi ñöôïc thích nghi vôùi nöôùc thaûi.
Baûng 5.9 Keát quaû giai ñoaïn chaïy thích nghi vôùi buøn môùi (COD = 500 mg/l)
Ngaøy
pH
COD (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD (%)
N-NH4 (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù N-NH4 (%)
1
4.03
500
0
133
0
2
5.14
364
27.2
63
52.6
3
6.02
318
36.4
57
57.1
4
6.15
287
42.6
48
64
5
6.38
246
50.8
44
67
6
7.18
137
72.6
25
81.2
7
6.94
116
76.8
20
85
8
6.97
71
85.8
13
90.2
9
7.75
61
87.8
11
91.7
10
7.63
51
89.8
7
94.7
11
7.55
25
95
2
98.4
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: giaù trò pH taêng daàn vaø dao ñoäng töø 5.14 – 7.75.
Hình 5.39: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: ÔÛ caùc ngaøy ñaàu, buøn coøn ñang trong giai ñoaïn thích nghi neân hieäu suaát chöa cao. Ñeán caùc ngaøy tieáp theo thì hieäu suaát taêng nhanh, daàn oån ñònh vaø ñaït hieäu quaû cao nhaát laø 95%.
Hình 5.40: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
Hình 5.41: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu N-NH4: haøm löôïng Nitô giaûm daàn trong quaù trình thí nghieäm, ñaït hieäu quaû xöû lyù cao nhaát laø 98.4%
Hình 5.42: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân N-NH4 theo thôøi gian
Hình 5.43: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù N-NH4 theo thôøi gian
5.2.5 Keát quaû thí nghieäm khi vaän haønh vôùi buøn môùi ôû noàng ñoä 750 mg/l
Sau moät thôøi gian vaän haønh thì buøn môùi ñaõ ñöôïc thích nghi, hieäu suaát cao vaø oån ñònh. Keát thuùc giai ñoaïn chaïy thích nghi, tieán haønh taêng noàng ñoä COD ñaàu vaøo = 750 mg/l ñeå kieåm tra hieäu suaát.
Baûng 5.10 Keát quaû giai ñoaïn chaïy moâ hình ôû noàng ñoä COD = 750 mg/l
Ngaøy
pH
COD (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù COD (%)
N-NH4 (mg/l)
Hieäu quaû xöû lyù N-NH4 (%)
1
4.2
750
0
170
0
2
5.18
612
18.4
63
63
3
5.32
545
27.3
56
67
4
6.01
472
37
40
76.4
5
6.2
409
45.4
37
78.2
6
6.5
317
57.7
25
85.2
7
7.24
286
61.8
18
89.4
8
7.33
174
76.8
20
88
9
7.48
97
87
3
98.2
10
7.67
82
89
5
97
11
7.2
105
86
9
94.7
12
7.05
119
84.1
7
95.8
Ñoái vôùi chæ tieâu pH: töø ngaøy thöù 2 ñeán ngaøy thöù 10, pH taêng daàn theo hieäu quaû xöû lyù. Nhöng 2 ngaøy tieáp theo pH giaûm nhöng khoâng ñaùng keå. Giaù trò pH dao ñoäng töø 5.18 – 7.67
Hình 5.44: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân pH theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu COD: tuy buøn ñaõ ñöôïc thích nghi, nhöng khi taêng cao noàng ñoä phaûi ñeán ngaøy thöù 5 hieäu suaát môùi oån ñònh vaø taêng nhanh ôû caùc ngaøy keá tieáp. Hieäu suaát cao nhaát ñaït ñöôïc laø 89%.
Hình 5.45: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân COD theo thôøi gian
Hình 5.46: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù COD theo thôøi gian
Ñoái vôùi chæ tieâu N-NH4: haøm löôïng Nitô lieân tuïc giaûm nhanh vaø chæ coøn 3 mg/l öùng vôùi hieáu suaát laø 98.2%
Hình 5.47: Ñoà thò bieåu dieãn söï bieán thieân N-NH4 theo thôøi gian
Hình 5.48: Ñoà thò bieåu dieãn hieäu quaû xöû lyù N-NH4 theo thôøi gian.
6.1 Keát luaän
- Qua quaù trình tieán haønh thí nghieäm cho thaáy nöôùc thaûi saûn xuaát thuoác vitamin C coù theå ñöôïc xöû lyù baèng coâng ngheä buøn hoaït tính hieáu khí vaø cho hieäu quaû cao.
- Giai ñoaïn chaïy ñoái chöùng cho thaáy thôøi gian löu nöôùc toát nhaát coù theå aùp duïng khi vaän haønh moâ hình xöû lyù sau naøy laø 12h.
- Giai ñoaïn chaïy trong beå sinh hoïc: vì ñeà taøi xaây döïng moâ hình beå Aerotank khoâng coù beå laéng ñeå hoaøn löu buøn neân chæ coù theå kieåm chöùng ñeå thaáy thôøi gian löu buøn toát nhaát laø khoaûng 8 – 9 ngaøy (ñoái vôùi caû 2 nhoùm vi sinh ñaõ thí nghieäm).
Toaøn boä keát quaû thí nghieäm ñaït ñöôïc nhö sau:
Vôùi nhoùm vi sinh hieáu khí loaïi 1 (chaïy laàn ñaàu tieân): khi vaän haønh vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo = 500mg/l thì hieäu suaát xöû lyù COD ñaït treân 80%, hieäu suaát xöû lyù N-NH4 ñaït treân 90%.
Vôùi nhoùm vi sinh hieáu khí loaïi 2 (giai ñoaïn thay buøn môùi):
Khi vaän haønh vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo = 500mg/l thì hieäu suaát xöû lyù COD ñaït treân 90%, hieäu suaát xöû lyù N-NH4 ñaït treân 95%.
Khi vaän haønh vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo = 750mg/l thì hieäu suaát xöû lyù COD ñaït treân 85%, hieäu suaát xöû lyù N-NH4 ñaït treân 95%.
Nhö vaäy coù theå söû duïng nhoùm vi sinh hieáu khí loaïi 2 cho quaù trình xöû lyù sau naøy. Vaø ñaây cuõng laø moät bieän phaùp toái öu, deã thöïc hieän ñeå xöû lyù nöôùc thaûi saûn xuaát vitamin C noùi rieâng vaø caùc loaïi vitamin khaùc noùi chung cho caùc xí nghieäp döôïc trong coâng taùc baûo veä moâi tröôøng.
6.2 Kieán nghò
- Tieán haønh nghieân cöùu vôùi nöôùc thaûi laáy töø caùc xí nghieäp döôïc saûn xuaát thuoác vitamin.
- Tieán haønh nghieân cöùu loaïi nöôùc thaûi naøy baèng phöông phaùp sinh hoïc hieáu khí vôùi caùc moâ hình khaùc nhö moâ hình beå loïc sinh hoïc, moâ hình hieáu khí tieáp xuùc vôùi nhieàu loaïi vaät lieäu khaùc nhau, hoaëc baèng phöông phaùp sinh hoïc kî khí.
- Tieán haønh nghieân cöùu vôùi taát caû caùc loaïi thuoác vitamin khaùc.
- Neân tính toaùn thieát keá vôùi thôøi gian löu nöôùc vaø löu buøn nhö treân ñeå phuø hôïp neáu ñöa vaøo aùp duïng trong thöïc teá.