Đề tài Nghiên cứu bể USBF để xử lý nước thải chợ đầu mối Thủ Đức giai đoạn 2

i doøng tuaàn hoaøn buøn hoaït tính taïo neân doøng lieân tuïc. Quaù trình khöû P ñöôïc keát hôïp vôùi quaù trình khöû C, quaù trình nitrat hoùa vaø khöû nitrat. Vieäc keát hôïp caùc module cuõng nhö caùc quaù trình hoã trôï cuûa caùc vi sinh vaät ñöôïc luaân phieân trong caùc ñieàu kieän thieáu khí vaø yeám khí, töø ñoù thuùc ñaåy caùc quaù trình xöû lyù dieãn ra vöôït troäi hôn möùc bình thöôøng. Nöôùc thaûi vaøo ngaên thieáu khí ñaàu tieân, ôû ñaây trong moâi tröôøng thieáu khí, caùc vi khuaån seõ taùc ñoäng phaân giaûi caùc hôïp chaát chöùa P trong nöôùc thaûi ñeå giaûi phoùng P. Doøng P hoøa tan (Soluble phosphorus) töø ngaên thieáu khí theo doøng nöôùc qua ngaên hieáu khí ñöôïc caùc vi khuaån öa P haáp phuï vaø tích luõy. Caùc vi khuaån naøy haáp phuï P cao hôn möùc bình thöôøng Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 15 vì ngoaøi vieäc phuïc vuï cho vieäc toång hôïp vaø duy trì teá baøo, vaän chuyeån naêng löôïng, chuùng coøn tích luõy moät löôïng dö vaøo trong teá baøo ñeå söû duïng cho giai ñoaïn hoaït ñoäng sau. Trong ngaên USBF, nhôø quaù trình laéng cuûa buøn hoaït tính neân P seõ ñöôïc loaïi boû. Ngoaøi ra, nhôø doøng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn trôû laïi neân moät soá vi khuaån öa P seõ ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi ngaên thieáu khí seõ tieáp tuïc phaùt trieån vaø haáp phuï caùc P hoøa tan coù trong ngaên hieáu khí. - Quaù trình loïc sinh hoïc vaø laéng trong ngaên USBF Ngaên USBF laø moät module ñoùng vai troø cöïc kyø quan troïng, öu ñieåm chính cuûa moâ hình ñöôïc theå hieän ôû module naøy. Quaù trình loïc doøng ngöôïc vôùi quaù trình laéng dieãn ra ôû ñaây. Ngaên USBF coù daïng hình truï choùp nguõ dieän uùp ngöôïc, ñaùy laø hình chöõ nhaät höôùng leân, ñænh höôùng xuoáng, maët beân laø caùc hình tam giaùc. Vì vaäy vieäc thu hoài buøn laéng vaø tuaàn hoaøn buøn raát thuaän lôïi vaø deã daøng. Töø treân xuoáng döôùi, ngaên USBF coù theå chia thaønh 3 vuøng: vuøng nöôùc trong treân cuøng, vuøng tieáp theo laø vuøng coù lôùp buøn lô löõng chöa laéng ñoùng vai troø nhö moät lôùp loïc sinh hoïc vaø cuoái cuøng ôû ñaùy laø vuøng neùn cuûa buøn laéng. Doøng hoãn hôïp nöôùc thaûi vaø buøn ñi vaøo ngaên USBF töø döôùi di chuyeån leân treân neân doøng hoãn hôïp nöôùc thaûi chöùa buøn hoaït tính seõ coù vaän toác giaûm daàn, nghóa laø buøn hoaït tính seõ di chuyeån chaäm daàn vaø lô löõng trong vuøng buøn lô löõng laâu hôn do caùc lyù do sau: + Do hình daïng cuûa ngaên USBF coù theå tích taêng daàn töø döôùi leân taïo neân gradient vaän toác di chuyeån cuûa doøng nöôùc vaø buøn hoaït tính giaûm daàn töø döôùi ñaùy leân treân theo phöông thaúng ñöùng. + Do caùc haït buøn gaén keát laïi vôùi nhau taïo ra caùc boâng buøn, chuùng taïo ra moät lôùp caûn laøm giaûm vaän toác doøng vaøo vaø ñoùng vai troø nhö moät lôùp loïc. Khi caùc boâng buøn ñuû naëng chuùng seõ laéng xuoáng ñaùy taïo neân gradient vaän toác di chuyeån cuûa cuûa doøng buøn laéng töø treân xuoáng ngöôïc vôùi doøng dòch chuyeån cuûa nöôùc. + Söï tuaàn hoaøn buøn hoaït tính ôû ñaùy ngaên USBF taïo ra moät gradient vaän toác höôùng xuoáng. Ñieàu naøy thaät coù yù nghóa vì hieäu suaát loïc vaø tieáp tuïc xöû lyù sinh hoïc seõ naâng cao hôn so vôùi beå loïc truyeàn thoáng. 3.2.1.4 Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng Coù raát nhieàu yeáu toá aûnh höôûng ñeán hieäu suaát xöû lyù cuûa heä thoáng, döôùi ñaây laø moät soá ñieàu kieän cô baûn aûnh höôûng tôùi söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät vaø ñeán khaû naêng xöû lyù cuûa heä thoáng: - Cheá ñoä thuûy ñoäng: Cheá ñoä thuûy ñoäng laø moät trong nhöõng yeáu toá raát quan troïng trong quaù trình xöû lyù vì noù aûnh höôûng tôùi söï tieáp xuùc cuûa buøn hoaït tính vôùi nöôùc thaûi, traïng thaùi lô löõng vaø söï phaân boá buøn lô löõng ñoàng ñeàu…Yeâu caàu phaûi ñaûm baûo doøng thuûy ñoäng nhö yeâu caàu thieát keá, neáu khoâng thì heä thoáng seõ khoâng vaän haønh ñöôïc hay hieäu quaû xöû lyù khoâng cao. - Haøm löôïng oxy hoøa tan (DO): Ñaây laø moät trong caùc thoâng soá quan troïng nhaát trong xöû lyù nöôùc thaûi. Nhu caàu DO tuøy thuoäc vaøo yeâu caàu thieáu khí, kî khí hay hieáu khí. Trong moâ hình naøy, DO trong ngaên thieáu khí vaøo khoaûng 0,2mg/l vaø trong ngaên hieáu khí laø khoaûng 2 – 4 mg/l. Nhö vaäy ngaên thieáu khí khoâng caàn suïc khí coøn ngaên hieáu khí phaûi suïc khí. Caùc boùng khí phaûi thaät mòn ñeå coù theå deã daøng hoøa tan vaøo trong nöôùc thaûi. - Nhieät ñoä: Nhieät ñoä trong heä thoáng aûnh höôûng tôùi hoaït ñoäng cuûa vi sinh vaät vaø khaû naêng hoøa tan cuûa oxy hoøa tan trong nöôùc. Neáu nhieät ñoä quaù cao thì vi sinh vaät coù Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 16 theå bò cheát. Ngöôïc laïi neáu nhieät ñoä quaù thaáp , quaù trình thích nghi, sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät seõ bò chaäm laïi, quaù trinh nitrat hoùa, laéng,… bò giaûm hieäu suaát roõ reät. Nhieät ñoä toái öu laø khoaûng töø 20 – 350C phuø hôïp vôùi nhieät ñoä phoøng thí nghieäm. - pH: AÛnh höôûng tôùi söï toàn taïi vaø caùc quaù trình hoaït ñoäng cuûa heä thoáng enzyme vi sinh vaät, caùc quaù trình laéng, taïo boâng buøn… aûnh höôûng tôùi hieäu quaû xöû lyù vi sinh vaät. Khoaûng pH toái öu laø töø 6,5 – 8,5. Nöôùc thaûi ñoâ thò thöôøng coù khoaûng pH naøy. - Yeáu toá dinh döôõng (cô chaát hay chaát neàn): Caùc chaát dinh döôõng nhö C, N, P … Ñaây laø caùc yeáu toá caàn thieát cho söï sinh tröôûng vaø phaùt trieån cuûa vi sinh vaät. Do ñoù, quaù trình vaän haønh phaûi theo doõi yeáu toá naøy. ÔÛ moät soá heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi ngöôøi ta thöôøng boå sung caùc chaát dinh döôõng caàn thieát cho vi sinh vaät. Tuy nhieân trong moâ hình USBF thì khoâng caàn thieát phaûi theâm vaøo do thieát keá quaù trình ñaëc bieät ñaõ ñaûm baûo caùc ñieàu kieän dinh döôõng hoã trôï laãn nhau cuûa caùc coâng ñoaïn cuûa vi sinh vaät, maët khaùc trong nöôùc thaûi haàu nhö ñaõ chöùa ñuû nhöõng chaát dinh döôõng caàn thieát. 3.2.2 Cheá ñoä vaän haønh 3.2.2.1 Vò trí laép ñaët moâ hình Moâ hình ñöôïc laép ñaët vaø vaän haønh taïi khuoân vieân traïm xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái noâng saûn thöïc phaåm Thuû Ñöùc nhaèm thuaän tieän cho vieäc laáy nöôùc thaûi vaø buøn. Hình 3.1 Moâ hình beå USBF taïi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc 3.2.2.2 Maãu nöôùc thaûi Maãu nöôùc thaûi nghieân cöùu laø nöôùc thaûi chôï, nöôùc thaûi naøy coù ñaëc tính oâ nhieãm chaát höõu cô vaø dinh döôõng cao ñöôïc laáy töø beå ñieàu hoøa cuûa traïm xöû lyù nöôùc thaûi, chuyeån vaøo thuøng chöùa cuûa moâ hình, taïi ñaây coù heä thoáng suïc khí ñeå caân baèng noàng ñoä trong suoát quaù trình thí nghieäm. Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 17 3.2.2.3 Buøn hoaït tính Ñöôïc laáy taïi beå laéng 2 cuûa traïm xöû lyù, cung caáp dinh döôõng, Oxy, nöôùc thaûi trong beå rieâng ñeå taïo hoaït tính buøn, duy trì noàng ñoä buøn X = 10.000 – 15.000 mg/l vaø SVI = 80 – 120. Kieåm tra caùc thoâng soá treân tröôùc khi pha vaøo moâ hình. 3.2.2.4 Xaùc ñònh caùc thoâng soá ñoäng hoïc caùc quaù trình khöû caùc chaát dinh döôõng trong vuøng thieáu khí, hieáu khí vaø laéng - Böôùc 1: Vì moâ hình ñöôïc ñaët taïi vò trí laáy maãu nöôùc vaø maãu buøn neân khoâng caàn nhieàu thôøi gian ñeå chaïy giai ñoaïn thích nghi. Giai ñoaïn naøy ta laáy nöôùc thaûi chaïy vôùi thôøi gian löu nöôùc (HRT) khoaûng 4h (bôm nöôùc vôùi löu löôïng bôm Q = 13,825L/h) , noàng ñoä buøn trong ngaên hieáu khí (X) khoaûng 3500. Tính toaùn löôïng buøn caàn tuaàn hoaøn theo lyù thuyeát laø Qbth = 0,72 L/h. - Böôùc 2: Thay ñoåi noàng ñoä buøn ñeå xaùc ñònh löôïng buøn toái öu: giöõ nguyeân tyû leä tuaàn hoaøn buøn, taêng noàng ñoä buøn trong moâ hình baèng caùch khoâng thaûi boû buøn, laáy maãu nöôùc thaûi taïi ngaên hieáu khí ñeå xaùc ñònh noàng ñoä buøn, theo doõi cho ñeán khi naøo hieäu suaát xöû lyù COD giaûm xuoáng thì ngöng thí nghieäm. 3.2.2.5 Xaùc ñònh thôøi gian löu nöôùc toái öu ñeå xöû lyù chaát dinh döôõng - Böôùc 4: Thay ñoåi löu löôïng caáp vaøo töø thaáp ñeán cao, thôøi gian löu nöôùc giaûm daàn, 8h, 6h, 4h, 3h, 2h vaø1h ôû ngaên hieáu khí. Laáy maãu tröôùc vaø sau xöû lyù ñeå xaùc ñònh hieäu suaát xöû lyù COD. - Böôùc 5: Thay ñoåi löôïng tuaàn hoaøn buøn theo tuaàn töï 50%, 60%, 70%, 80%, 90% vaø 100%. Laáy maãu tröôùc vaø sau xöû lyù ñeå xaùc ñònh hieäu suaát xöû lyù COD. 3.2.3 Phöông phaùp phaân tích Maãu ñöôïc laáy döïa theo thôøi gian löu nöôùc cuûa heä thoáng vaø ñöôïc phaân tích taïi phoøng thí nghieäm cuûa Trung taâm Coâng ngheä vaø Quaûn lyù Moâi tröôøng vaø Taøi nguyeân. Caùch phaân tích maãu ñöôïc lieät keâ ôû baûng 3.1 Baûng 3.1 Caùc phöông phaùp phaân tích maãu nöôùc Thoâng soá Phöông phaùp Thieát bò ño pH Ñieän cöïc pH keá SS Saáy Tuû saáy Ñoä ñuïc Quang phoå Maùy Spectrophotometer COD Ñun hoaøn löu kín K2Cr2O7, chuaån ñoä BOD5 Winkler caûi tieán UÛ ôû 200C, 5 ngaøy, ñònh phaân Toång N Kjeldahl H2SO4, chuaån ñoä Toâng P So maøu Maùy Spectrophotometer Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 18 CHÖÔNG IV – KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU 4.1 KEÁT QUAÛ PHAÂN TÍCH THAØNH PHAÀN NÖÔÙC THAÛI BAN ÑAÀU Keát quaû phaân tích nöôùc thaûi laáy taïi beå ñieàu hoøa cuûa traïm xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc nhö baûng 4.1 Baûng 4.1 Tính chaát nöôùc thaûi ñaàu vaøo moâ hình Laàn phaân tích pH Ñoä duïc COD BOD5 åN åP SS Laàn 1 6,48 92,3 534,4 Laàn 2 6,97 286 365 446 Laàn 3 6,78 52,5 392,32 Laàn 4 7,2 84 355,2 Laàn 5 7,15 65,7 436 320 8,6 Laàn 6 7,37 64,2 342,4 200 35 Laàn 7 7,35 444,4 12,4 Laàn 8 6,72 450 510 Laàn 9 7,54 95,2 290 Laàn 10 327 30,8 Laàn 11 368 43,12 Laàn 12 450 43,4 Döïa vaøo baûng keát quaû ta coù theå keát luaän nöôùc thaûi cuûa chôï coù caùc chæ tieâu oâ nhieãm töông ñoái cao, coù chöùa thaønh phaàn höõu cô cao, deã phaân huûy sinh hoïc. Tyû leä BOD5/COD khoaûng 0,64, BOD5:N:P khoaûng 30:3:1. Nöôùc thaûi coù noàng ñoä nhö vaäy raát phuø hôïp vôùi quaù trình xöû lyù sinh hoïc keát hôïp cuõng nhö raát phuø hôïp vôùi moâ hình beå USBF. 4.2 TÍNH TOAÙN CAÙC THOÂNG SOÁ ÑOÄNG HOÏC Söû duïng hai phöông trình sau ñeå tìm caùc thoâng soá ñoäng hoïc (K, Ks, Y vaø Kd) töø caùc soá lieäu thu thaäp ñöôïc: KSK K SS X U s 11.1 0 += - = q (4.1) d su c K X rY --= q 1 (4.2) Hai phöông trình treân coù daïng phöông trình ñöôøng thaúng y = ax + b. Caùc bieán soá vaø thoâng soá cuûa 2 phöông trình treân coù theå trình baøy nhö baûng 4.2 Baûng 4.2 Caùc bieán soá vaø thoâng soá cuûa caùc phöông trình Phöông trình y x a b KSK K U s 11.1 += 1/U 1/S Ks/K 1/K d c KYU -= q 1 1/qc U Y - Kd Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 19 Ñoà thò xaùc ñònh K vaø Ks y = 129,62x + 0,5751 R2 = 0,7288 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 x y 4.2.1 Xaùc ñònh toác ñoä söû duïng cô chaát rieâng K (1/ngaøy) vaø haèng soá baùn toác ñoä Ks (mg/L) Caùc thoâng soá ñoäng hoïc ñeå xaùc ñònh toác ñoä söû duïng cô chaát rieâng K (1/ngaøy) vaø haèng soá baùn toác ñoä Ks (mg/L) ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.3 vaø hình 4.1 Baûng 4.3 Caùc thoâng soá duøng ñeå tính toác ñoä söû duïng cô chaát rieâng K (1/ngaøy) vaø haèng soá baùn toác ñoä Ks (mg/L) X (mg/L) q (ngaøy) So (mg/L) S (mg/L) So - S (mg/L) y x 3500 0,307 454,24 54,00 400,24 2,6866 0,0185 3500 0,269 310,25 42,00 268,25 3,5074 0,0238 3500 0,230 333,47 75,80 257,67 3,1298 0,0132 3500 0,192 301,92 72,00 229,92 2,9230 0,0139 3500 0,154 370,60 82,20 288,40 1,8642 0,0122 3500 0,134 291,04 85,32 205,72 2,2868 0,0117 3500 0,115 377,74 94,56 283,18 1,4239 0,0106 3500 0,096 382,50 110,78 271,72 1,2367 0,0090 3500 0,077 246,50 102,50 144,00 1,8668 0,0098 3500 0,058 277,95 168,40 109,55 1,8404 0,0059 3500 0,045 312,80 185,40 127,40 1,2309 0,0054 3500 0,038 382,50 224,40 158,10 0,8502 0,0045 Trong ñoù: X (mg/L) laø noàng ñoä buøn trong ngaên hieáu khí q (ngaøy) laø thôøi gian löu nöôùc trong ngaên hieáu khí S0, S (mg/L) laø noàng ñoä COD ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa ngaên hieáu khí SS Xy - = 0 q S x 1= Hình 4.1 Ñoà thò xaùc ñònh K vaø Ks Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 20 Ñoà thò xaùc ñònh Y vaø Kd y = 1,8925x - 0,0702 R2 = 0,6793 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 x y 4.2.2 Xaùc ñònh heä soá naêng suaát söû duïng cô chaát cöïc ñaïi Y vaø heä soá phaân huûy noäi baøo Kd Caùc thoâng soá ñoäng hoïc ñeå xaùc ñònh toác ñoä söû duïng cô chaát cöïc ñaïi Y (mgVSV/mg) vaø heä soá phaân huûy noäi baøo Kd (1/ngaøy) ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.4 vaø hình 4.2 Baûng 4.4 Caùc thoâng soá duøng ñeå tính heä soá naêng suaát söû duïng cô chaát cöïc ñaïi Y vaø heä soá phaân huûy noäi baøo Kd X (mg/L) q (ngaøy) qc (ngaøy) So (mg/L) S (mg/L) So - S (mg/L) Y X 3500 0,307 10 454,24 54,00 400,24 0,1000 0,3722 3500 0,269 9,8 310,25 42,00 268,25 0,1020 0,2851 3500 0,230 7,8 333,47 75,80 257,67 0,1282 0,3195 3500 0,192 8,2 301,92 72,00 229,92 0,1220 0,3421 3500 0,154 6,7 370,60 82,20 288,40 0,1493 0,5364 3500 0,134 7,8 291,04 85,32 205,72 0,1282 0,4373 3500 0,115 5,4 377,74 94,56 283,18 0,1852 0,7023 3500 0,096 3,2 382,50 110,78 271,72 0,3125 0,8086 3500 0,077 4,1 246,50 102,50 144,00 0,2439 0,5357 3500 0,058 3,6 277,95 168,40 109,55 0,2778 0,5434 3500 0,045 2,8 312,80 185,40 127,40 0,3571 0,8124 3500 0,038 2,6 382,50 224,40 158,10 0,3846 1,1763 Trong ñoù: X laø noàng ñoä buøn trong ngaên hieáu khí qc laø tuoåi cuûa buøn S0, s laø noàng ñoä COD ñaàu vaøo vaø ñaàu ra ngaên hieáu khí c y q 1 = ; X SS x q - = 0 Hình 4.2 Ñoà thò xaùc ñònh Y vaø Kd Töø hai ñoà thò cuûa hình 4.1 vaø 4.2 ta coù theå xaùc ñònh keát quaû caùc thoâng soá ñoäng hoïc nhö sau: K = 1,47; Ks = 74,545; Y = 1,89; Kd = 0,07. YÙ nghóa cuûa caùc thoâng soá ñoäng hoïc naøy nhö sau: Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 21 Toác ñoä söû duïng cô chaát rieâng K = 1,47 ngaøy-1 nghóa laø 1g buøn hoaït tính seõ tieâu thuï heát 1,47g COD trong moät ngaøy. Toác ñoä naøy khaù lôùn chöùng toû khaû naêng söû duïng caùc chaát dinh döôõng cuûa vi sinh vaät laø khaù cao. Haèng soá baùn toác ñoä Ks = 74,545 mg/L nghóa laø taïi thôøi ñieåm toác ñoä taêng tröôûng baèng ½ toác ñoä cöïc ñaïi thì noàng ñoä cô chaát (COD) baèng 74,545. Heä soá naêng suaát söû duïng cô chaát cöïc ñaïi Y = 1,89 mgVSV/mg nghóa laø cöù tieâu thuï 1mg COD thì coù 1,89 mg buøn hoaït tính ñöôïc saûn sinh. Heä soá naøy laø raát cao chöùng toû khaû naêng haáp thu cô chaát cuûa buøn hoaït tính laø raát lôùn hay hoaït tính cuûa buøn raát maïnh. Heä soá toác ñoä phaân huûy noäi baøo Kd = 0,07 ngaøy-1 nghóa laø trong moät ngaøy, cöù 1g sinh khoái ñöôïc taïo ra thì 0,07g bò maát ñi ñeå duy trì teá baøo môùi hay bò cheát ñi hay bò tieâu thuï bôûi caùc VSV ôû baäc dinh döôõng cao hôn. Heä soá naøy töông ñoái cao, ñieàu naøy ñöôïc giaûi thích baèng tuoåi cuûa noàng ñoä buøn cao. Hôn nöõa phaàn sinh khoái cheát ñi ñoùng vai troø quan troïng cho heä thoáng USBF vì chuùng cung caáp nguoàn Cacbon vaø naêng löôïng noäi taïi cho caùc VSV ôû ngaên thieáu khí khi chuùng ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi. Caùc thoâng soá ñoäng hoïc treân ñaõ chöùng minh vì sao moâ hình beå USBF laïi coù hieäu quaû xöû lyù cao. 4.3 XAÙC ÑÒNH NOÀNG ÑOÄ BUØN TOÁI ÖU Keát quaû xöû lyù COD theo noàng ñoä buøn ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.5 vaø hình 4.3. ta thaáy noàng ñoä buøn hoaït tính coù theå duy trì ñeán raát cao, noàng ñoä buøn ñeán 5000 mg/L maø hieäu quaû xöû lyù vaãn ñaït 80,1%. Noàng ñoä buøn toái öu laø khoaûng 3500 mg/L, ôû noàng ñoä nhoû hôn 3500 mg/L thì hieäu quaû xöû lyù taêng khi noàng ñoä buøn taêng, coøn vôùi noàng ñoä lôùn hôn 3500 mg/L thì ngöôïc laïi. Luùc ñaàu, khi haøm löôïng buøn thaáp thì haøm löôïng VSV thaáp neân VSV khoâng theå söû duïng heát caùc chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi neân hieäu quaû xöû lyù khoâng cao. Khi taêng noàng ñoä buøn leân thì löôïng VSV baét ñaàu taêng vaø hieäu quaû xöû lyù caùc chaát höõu cô taêng nhanh moät caùch ñaùng keå. Tuy nhieân, khi haøm löôïng buøn quaù nhieàu thì soá löôïng VSV quaù cao, trong nöôùc thaûi khoâng ñuû nguyeân lieäu vaø Oxy cho quaù trình phaùt trieån cuûa VSV, chuùng seõ caïnh tranh veà dinh döôõng vaø naêng löôïng, nhu caàu veà Oxy trong ngaên hieáu khí seõ taêng leân ñaùng keå. Caùc VSV daàn daàn chuyeån qua giai ñoaïn hoâ haáp noäi baøo, laøm giaûm hoaït tính vaø soá löôïng VSV vaø heä quaû laø laøm giaûm hieäu quaû khöû COD. Baûng 4.5 Hieäu quaû xöû lyù COD theo noàng ñoä buøn X (mg/L) X (mg/L) So (mg/L) S (mg/L) H (%) 1000 450,00 179,52 60,1 1500 290,00 82,00 71,7 2000 444,40 75,65 83,0 2500 392,32 60,64 84,5 3000 402,30 53,70 86,7 3500 546,00 45,60 91,6 4000 365,00 33,60 90,8 4500 355,20 57,60 83,8 5000 342,40 68,26 80,1 Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 22 Hình 4.3 Hieäu quaû xöû lyù COD theo noàng ñoä buøn X (mg/L) 4.4 XAÙC ÑÒNH HIEÄU QUAÛ XÖÛ LYÙ COD THEO TAÛI LÖÔÏNG Hieäu quaû xöû lyù COD theo taûi löôïng COD ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.6 vaø hình 4.4. Taûi troïng thích hôïp khoaûng 2,34 kgCOD/m3.ngaøy, hieäu quaû xöû lyù ñaït tôùi khoaûng 91,9%. Khi taûi troïng taêng daàn ñeán 2,34 kgCOD/m3.ngaøy thì hieäu quaû taêng daàn. Neáu taûi troïng quaù nhoû thì löôïng chaát höõu cô cung caáp cho VSV khoâng ñuû ñeå thöïc hieän caùc quaù trình xöû lyù neân hieäu quaû xöû lyù khoâng cao. Coøn neáu taûi löôïng quaù lôùn thì löôïng chaát höõu cô seõ vöôït xa möùc ñoàng hoùa cuûa VSV tham gia quaù triình xöû lyù neân hieäu quaû xöû lyù cuõng giaûm ñaùng keå. Baûng 4.6 Hieäu quaû xöû lyù COD theo taûi löôïng L (kgCOD/m3.ngaøy) So (mg/L) HTR (ngaøy) L (kgCOD/m3.ngaøy) S (mg/L) H (%) F/M 436,00 0,2304 1,26 65,76 84,9 0,3503 355,20 0,2688 1,37 57,60 83,8 0,2446 392,32 0,3072 1,46 60,64 84,5 0,2364 365,00 0,1536 3,48 33,60 90,8 0,4399 534,40 0,1920 2,34 43,20 91,9 0,5153 450,00 0,1344 3,24 88,63 80,3 0,6199 290,00 0,0960 3,57 82,00 71,7 0,5592 342,40 0,0768 4,62 68,26 80,1 0,8254 368,00 0,0448 8,15 148,32 59,7 1,5207 327,00 0,0576 9,28 134,72 58,8 1,0510 450,00 0,0384 7,73 179,52 60,1 2,1695 Hieäu quaû xöû lyù COD theo noàng ñoä buøn 0 20 40 60 80 100 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 X (mg/L) H (% ) Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 23 Hieäu quaû xöû lyù COD theo taûi troïng 0 20 40 60 80 100 1,89 1,32 1,28 2,38 2,78 3,35 3,02 4,46 8,21 5,68 11,72 L (kgCOD/m3.ngaøy) H (% ) Hình 4.4 Hieäu quaû xöû lyù COD theo taûi löôïng L (kgCOD/m3.ngaøy) 4.5 XAÙC ÑÒNH LÖÔÏNG BUØN HOAÏT TÍNH TUAÀN HOAØN THÍCH HÔÏP Hieäu quaû xöû lyù COD theo löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.7 vaø hình 4.5. Löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn thích hôïp laø khoaûng 80% löôïng buøn sinh ra trong ngaên USBF. Hieäu quaû xöû lyù COD thích hôïp khi löôïng buøn tuaàn hoaøn khoaûng 80%, neáu löôïng buøn tuaàn hoaøn nhoû hôn thì hieäu quaû xöû lyù khoâng cao vì löôïng VSV sinh ra khoâng ñuû ñeå tieâu thuï heát caùc chaát oâ nhieãm coù trong nöôùc thaûi. Coøn neáu tuaàn hoaøn buøn quaù nhieàu thì löôïng VSV quaù nhieàu seõ xaûy ra nhöõng tranh chaáp veà dinh döôõng vaø naêng löôïng, laøm giaûm hoaït tính vaø soá löôïng cuûa VSV neân hieäu quaû xöû lyù giaûm. Baûng 4.7 Hieäu quaû xöû lyù COD theo löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn (%) Löôïng buøn tuaàn hoaøn (%) So (mg/L) S (mg/L) H (%) 50 442,00 179,52 59,4 60 312,50 82,00 73,8 70 342,40 62,40 81,8 80 534,40 43,20 91,9 90 394,60 60,64 84,6 100 450,00 112,00 75,1 4.6 HIEÄU QUAÛ XÖÛ LYÙ CAÙC CHÆ TIEÂU KHAÙC Hieäu quaû xöû lyù moät soá chæ tieâu nhö pH, ñoä ñuïc, BOD5, åN, åP vaø SS ñöôïc trình baøy ôû baûng 4.8. Ta thaáy pH sau xöû lyù taêng so vôùi pH ôû ñaàu vaøo, chöùng toû khaû naêng xöû lyù cuûa caùc sinh vaät laø khaù toát vì quaù trình sinh hoïc hieáu khí thöôøng laøm pH taêng. Hieäu quaû xöû lyù ñoä ñuïc khoâng cao nhöng ñoä ñuïc ñaàu vaøo cuûa nöôùc thaûi ôû ñaây khoâng cao, chæ tieâu naøy coù theå khoâng caàn quan taâm trong hieäu quaû xöû lyù cuûa moâ hình. Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 24 Hình 4.5 Hieäu quaû xöû lyù COD theo löôïng buøn hoaït tính tuaàn hoaøn (%) Hieäu quaû xöû lyù BOD5 cuûa moâ hình khaù cao, ñaït ñeán 91%. Hieäu quaû xöû lyù cao nhö vaäy coù theå giaûi thích do vai troø cuûa ngaên thieáu khí vaø vieäc keát hôïp caùc quaù trình loaïi boû chaát höõu cô vôùi caùc quaù trình khaùc. Phaàn lôùn chaát höõu cô ñöôïc tieâu thuï heát ôû ngaên thieáu khí ñeå caùc VSV söû duïng cho caùc quaù trình xöû lyù trong ngaên naøy, hôn nöõa phaàn höõu cô coøn laïi seõ ñöôïc phaân huûy tieáp ôû ngaên hieáu khí vaø ngaên USBF. ÔÛ ñaây quaù trình loaïi boû Cacbon dieãn ra lieân tuïc laøm cho hieäu quaû xöû lyù taêng leân ñaùng keå so vôùi caùc moâ hình truyeàn thoáng. Hieäu quaû xöû lyù Nitô ñaït ñeán 87%, nhôø xen keõ caùc quaù trình nitrit hoùa, nitrat hoùa vaø khöû nitrat trong caùc ngaên khaùc nhau cuûa heä thoáng ñaõ hoã trôï tích cöïc trong vieäc xöû lyù Nitô. Hieäu quaû xöû lyù Phospho ñaït 80%, noàng ñoä Phospho ñaàu vaøo khoâng lôùn neân noàng ñoä Phospho cuûa nöôùc thaûi sau xöû lyù laø khaù nhoû. Hieäu quaû xöû lyù SS cuõng khaù cao, ñaït tôùi 85%, noù theå hieän öu ñieåm cuûa quaù trình loïc ngöôïc buøn sinh hoïc cuûa ngaên USBF cuõng nhö toaøn boä heä thoáng. Ngoaøi ra ñaëc tính cuûa buøn, quaù trình oån ñònh vaø laéng buøn cuõng aûnh höôûng tôùi hieäu suaát xöû lyù. Baûng 4.8 Hieäu quaû xöû lyù pH, ñoä ñuïc, BOD5, åN, åP vaø SS pH Ñoä duïc BOD5 åN åP SS Ñaàu vaøo Ñaàu ra Ñaàu vaøo Ñaàu ra H (%) Ñaàu vaøo Ñaàu ra H (%) Ñaàu vaøo Ñaàu ra H (%) Ñaàu vaøo Ñaàu ra H (%) Ñaàu vaøo Ñaàu ra H (%) 6,5 7,0 92,3 41,1 55 7,0 7,3 286,0 55,4 81 35,0 6,7 81 446 91 80 6,8 7,6 52,5 23,8 55 320,0 27,8 91 7,2 7,4 84,0 20,0 76 30,8 3,9 87 7,2 7,5 65,7 27,0 59 8,6 2,7 69 7,4 7,5 64,2 12,0 81 200,0 24,0 88 43,1 14,0 68 6,7 7,2 95,2 18,6 80 12,4 2,5 80 7,5 7,6 43,4 7,0 84 510 78 85 Hieäu quaû xöû lyù COD theo löôïng buøn tuaàn hoaøn 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 50 60 70 80 90 100 Löôïng buøn tuaàn hoaøn (%) H (% ) Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 25 CHÖÔNG V – THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI CHÔÏ ÑAÀU MOÁI THUÛ ÑÖÙC GIAI ÑOAÏN II 5.1 COÂNG NGHEÄ XÖÛ LYÙ Löu löôïng vaø tính chaát nöôùc thaûi cuûa chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 ñöôïc döï tính ôû phaàn 2.2.1.3. Löu löôïng trung bình laø khoaûng 2000 m3/ngaøy ñeâm. Noàng ñoä oâ nhieãm COD, BOD laø töông ñoái cao, coøn haøm löôïng N, P thì naèm laân caän tieâu chuaån thaûi loaïi B. Tyû leä BOD5/COD khoaûng 0,56, tyû leä naøy raát thích hôïp ñeå xöû lyù sinh hoïc. Theo döï tính trong giai ñoaïn 1 thì giai ñoaïn 2 seõ söû duïng coâng ngheä cuûa giai ñoaïn 1, töùc laø seõ xaây theâm haàm bôm, beå ñieàu hoøa, beå Aeroten, beå laéng buøn hoaït tính gioáng nhö ôû giai ñoaïn 1 vôùi coâng suaát laø 1500m3/ngaøy ñeâm. Caùc coâng trình nhö beå khöû truøng, beå neùn buøn thì söû duïng cho caû 2 giai ñoaïn. Vaø caùc beå treân seõ ñöôïc xaây vaøo choã ñaát troáng ñaõ qui hoaïch trong traïm xöû lyù nöôùc thaûi. Tuy nhieân, theo nhö döï tính thì löu löôïng ôû giai ñoaïn 2 tôùi 2000 m3/ngaøy ñeâm neân neáu xaây döïng caùc beå theo tính toaùn ôû treân thì heä thoáng seõ bò quaù taûi. Vôùi dieän tích ñaõ qui hoaïch saün thì khoâng theå taêng dieän tích cuûa caùc beå ñeå ñaùp öùng coâng suaát xöû lyù. Vì vaäy, ôû giai ñoaïn 2 caàn söû duïng beå USBF vaøo daây chuyeàn coâng ngheä ñeå ñaùp öùng nhöõng yeâu caàu treân. Sô ñoà coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 ñöôùc trình baøy ôû sô ñoà 5.1 Sô ñoà 5.1 Daây chuyeàn coâng ngheä heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 BEÅ NEÙN BUØN NÖÔÙC THAÛI ROÅ CHAÉN RAÙC HAÀM BÔM MAÙY SAØN RAÙC BEÅ ÑIEÀU HOØA BEÅ USBF MAÙY THOÅI KHÍ BEÅ KHÖÛ TRUØNG SOÂNG MAÙY EÙP BUØN DUNG DÒCH JAVEN CAËN KHOÂ NGAÊN THOAÙT NÖÔÙC DUNG DÒCH POLYMER Nghieân cöùu beå USBF ñeå xöû lyù nöôùc thaûi chôï Ñaàu moái Thuû Ñöùc giai ñoaïn 2 Nguyeãn Haøn Moäng Du 26 Qui trình xöû lyù nöôùc thaûi cuõng g