Đồ án Nghiên cứu quá trình công nghệ xử lý nước thải nhà máy bia có công suất 30m3/ngày/đêm bằng aeroten

huẩn trong nước thải được mô tả ở hình2. Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn vi khuẩn chết tăng trưởng ổn định theo logarit theo quy luật logarit Giai đoạn phát triển chậm Sinh trưởng và phát triển của hệ VSV Thời gian Hình 2: Đường cong biểu diễn sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nước thải Quá trình sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nước thải chia làm 4 pha: - Pha làm quen: mới đầu vi khuẩn chưa sinh sản ngay mà cần thời gian để thích nghi với môi trường. Thời gian này có thể là vài chục phút tới vài giờ. - Pha phát triển logarit: sau khi thích nghi, vi khuẩn bắt đầu sinh sản bằng cách phân đôi tế bào. Số lượng tế bào tăng theo cấp số nhân. Giai đoạn này sinh trưởng của vi khuẩn rất nhanh và được gọi là giai đoạn phát triển theo logarit. ở pha này các chất dinh dưỡng trong môi trường còn phong phú và các tế bào giàu ARN và các enzim được sản sinh ra phục vụ cho quá trình dị hoá chất hữu cơ và đồng hoá xây dựng tế bào mới. Nói chung ở pha này các tế bào chết chưa xuất hiện. - Pha ổn định: sinh trưởng ở cuối pha logarit chậm dần, chất dinh dưỡng cạn dần. Số lượng tế bào già chết đi bằng số tế bào sinh ra. - Pha suy thoái: ở pha này dinh dưỡng cạn kiệt, số lượng tế bào già chết đi nhiều hơn số tế bào mới sinh ra. Nếu không bổ sung dinh dưỡng, toàn thể quần thể vi khuẩn sẽ chết. 1.6. Bùn hoạt tính 1.6.1. Hệ vi sinh vật trong bùn hoạt tính Bùn hoạt tính là một tập hợp các vi sinh vật phức tạp bao gồm vi khuẩn, nguyên sinh động vật, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, vi rut... nhưng chủ yếu là vi khuẩn. Bùn tốt có bông màu vàng nâu, dễ lắng, có kích thước từ 3 á5 mm, có khả năng hấp thụ lên bề mặt của nó và oxy hoá các chất khi có mặt oxy làm sạch nước thải [1]. Thành phần vi sinh vật của bùn hoạt tính gồm một số lượng lớn các loài như: Actinomyces, Bacillus, Corynebacterium, Escherichia, Pseudomonas, Sarcina. Bảng 2. Một số giống chính trong quần thể vi sinh vật hiếu khí trong bùn hoạt tính Vi khuẩn Khả năng phân huỷ Pseudomonas Hyđrat-cacbon, Protein, Nitrat, chất hữu cơ khác Arthobacter Hyđrat-cacbon Bacillus Hyđrat-cacbon, Protein Cytophaga Polysaccarit Nitromonas Nitrit Nitrobacter Nitrat Alcaginenes Protein Favobacterium Protein Corynebacterium Protein Escherichia Protein, hợp chất hữu cơ Sarcina Chất hữu cơ Nguyên sinh động vật Xác vi sinh vật Nhìn qua bảng 2, chúng có khả năng phân huỷ protein và lipid, nhất là Bacillus và Pseudomonas. Nguyên sinh động vật tham gia vào việc sử dụng chất hữu cơ, kích thích vi sinh vật tiết ra enzzim ngoại bào để phân huỷ chất hữu cơ, ăn vi khuẩn già và xác vi khuẩn, giúp điều chỉnh thành phần và loài của vi sinh vật trong bùn hoạt tính, giữ chúng luôn ở mức hoạt động tôi ưu, làm tăng cường quá trình làm sạch nước thải, tăng khả năng kết lắng bùn, loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh. Đối với bùn tốt, nguyên sinh động vật có khoảng 10-15 cá thể/106 tế bào [6, 13]. Thành phần vi sinh vật trong bùn hoạt tính được giới thiệu ở bảng 2. 1.6.2.Hoạt hoá bùn hoạt tính [13] Hoạt hoá bùn hoạt tính là tạo điều kiện cho quần thể vi sinh vật có trong đó phát triển lại trước khi cho bùn hồi lưu vào bể aeroten. Hoạt hoá bùn nhằm làm tăng số lượng vi sinh vật lên, từ đó tăng khả năng sử dụng chất hữu cơ có trong nước thải. Để phát huy được vai trò của bùn hoạt tính trong quy trình công nghệ xử lý nước thải, phải quan tâm đến nồng độ oxy hoà tan trong nước, nồng độ và tuổi của bùn hoạt tính, các chất độc cho vi sinh vật, pH, nhiệt độ của nước thải. Nước thải sau khi được xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính thì hàm lượng các chất gây ô nhiễm giảm đi, nước thải ra môi trường tương đối đạt tiêu chuẩn về hàm lượng các chất cho phép: BOD giảm đến 85- 90%, Nitơ giảm 40%, coliform giảm 60- 90% [13]. Như vậy phương pháp bùn hoạt tính có khá nhiều ưu điểm và hiện nay vẫn là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp. 1.6.3. Đánh giá bùn hoạt tính Bùn hoạt tính có chất lượng cao có dạng búi xốp, màu vàng hoặc nâu sẫm, dễ lắng và có khả năng thu hồi nhanh. Nếu bùn kém, các chất lơ lửng sẽ trôi theo nước ra, sẽ làm tăng BOD. Tốc độ oxy hoá chất hữu cơ phụ thuộc vào khả năng thích nghi của các chủng vi sinh vật mới có khả năng kết lắng và phân huỷ phổ nhiễm bẩn cao của nước thải [13]. * Tuổi và số lượng của bùn hoạt tính: Hiệu suất xử lý của phương pháp phụ thuộc nhiều vào độ tuổi của bùn hoạt tính hay thời gian lưu của bùn trong hệ thống xử lý. Nhìn chung khi tăng lượng bùn hoạt tính thì khả năng xử lý càng cao, nhưng chỉ đến một mức độ giới hạn nhất định, vì khi tăng lượng bùn hoạt tính thì nhu cầu oxy cũng phải tăng theo cho đủ hàm lượng oxy hoà tan. Bùn hoạt tính có chất lượng cao chỉ sử dụng được trong một thời gian nhất định. Nếu để lâu có nghĩa là bùn hoạt tính càng già thì khả năng xử lý kém dần đi do xác vi sinh vật chết lại trở thành nguồn gây ô nhiễm mới. Trong suốt toàn bộ quá trình xử lý bằng phương pháp bùn hoạt tính thì lượng bùn thải loại ra rất nhiều. Lượng bùn này tỷ lệ với mức độ nhiễm bẩn của nước thải thể hiện qua các chỉ số COD, BOD5. 1.7. Bể aeroten [13] Aeroten là một dạng bể nhân tạo trong đó ta tiến hành cấp khí hoàn chỉnh để cung cấp oxy cho vi sinh vật sinh trưởng ở trạng thái huyền phù trong môi trường nước thải cần xử lý. Việc cấp khí (sục khí) ở đây đảm bảo hai yêu cầu là cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật sinh trưởng và oxy hoá chất hữu cơ đồng thời duy trì chúng ở trạng thái lơ lửng. Bể aeroten có nhiều dạng được phân loại theo nhiều cách khác nhau: - Phân loại theo nguyên lý làm việc. - Hệ thống có quay vòng bùn. - Hệ thống không có tái sinh bùn. - Phân loại theo các dạng cấp khí. + Cấp khí theo tầng: Thường dùng với các aeroten có chiều sâu lớn, COD ban đầu cao. Phương pháp này giúp giảm chi phí khí nén và làm cho bể aeroten hoạt động hiệu quả ở tất cả các tầng theo chiều sâu của bể. + Bể hiếu khí khuấy trộn hoàn toàn: Bể này thường áp dụng khi nước thải được chảy liên tục vào bể eroten có thiết bị khuấy hoạt động. Nước thải sau khi lắng và bùn hồi lưu dược đưa vào nhiều điểm trên bể aeroten. Chất hữu cơ cho vào và nhu cầu oxy đồng đều theo chiều dài của bể aeroten, thời gian lưu 3 á 5 ngày, tải trọng 0,8 á 2 kg BOD5/m3/ngày, thời gian lưu bùn từ 5 á 15 ngày. + Cấp khí theo chiều dọc: Hình thức bố trí ở phía đầu vào mật độ các phân tán khí dày hơn phía cuối bể. + Cấp khí theo ngăn: Bể aeroten được chia thành các ngăn, nước thải đi từ ngăn đầu đến ngăn cuối. Mức độ cấp khí ở các ngăn khác nhau vừa đảm bảo xử lý triệt để vừa giảm chi phí khí nén. + Bể hiếu khí ổn định tiếp xúc: Quá trình ổn định tiếp xúc gồm hai bể riêng biệt hoặc hai ngăn riêng biệt để xử lý nước thải và ổn định bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính sau khi đã ổn định trộn với nước thải đưa vào bể tiếp xúc. Sau bể tiếp xúc nước thải qua bể lắng thứ cấp và bùn hồi lưu đưa về bể ổn định. Phương pháp này được sử dụng để xử lý nước thải với BOD cao, các chất hữu cơ chủ yếu ở dạng lơ lửng và dạng keo. Thời gian lưu trong bể ổn định 1,5 á5 giờ, thời gian lưu trong bể tiếp xúc hiếu khí 20 á 40 phút. Tải trọng từ 0,6 á 0,75 kg/m3/ngày. Các thông số cơ bản của aeroten. Trong quá trình vận hành theo dõi các thông số của bể aeroten là càn thiết để điều chỉnh quá trình xử lý có hiệu quả và tiết kiệm, đồng thời giảm khả năng tái nhiễm do vi sinh vật trong bùn hoạt tính bị phân huỷ. Các thông số theo dõi là: + Thời gian lưu của nước trong bể aeroten q (ngày, giờ): q = (1.7 – 1) Trong đó: V: Thể tích của bể aeroten (m3). Q: Lưu lượng nước thải đi vào bể (m3/ngày); (m3/h). + Chỉ số thể tích bùn SVI (Slugde Volume Index): (ml/g) (1.7 – 2) Trong đó: V1: diện tích lắng (ml/g). X: hàm lượng sinh khối có trong 1l (mg/l). Chỉ số SVI là thông số biểu thị dung tích lắng của 1 gam bùn. + Lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý nước thải : OCo = - 1,42Px + (kg O2/ngày) (1.7 – 3) Trong đó: OCo: lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn của phản ứng ở 200C. Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày). So: Nồng độ BOD5 đầu vào (g/m3). S: Nồng độ BOD5 đầu ra (g/m3). f: Hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20 f = (1.7 – 4) Px: Phần tế bào dư xả ra ngoài theo bùn dư (kg/ngày). Px = YbQ(So – S)x10-3 (1.7 – 5) 1,42: Hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD. No: Tổng hàm lượng Nitơ đầu vào (g/m3). N: Tổng hàm lượng Nitơ đầu ra (g/m3). 4,57: Hệ số sử dụng oxy khi oxy hoá NH4+ thành NO3- + Lượng oxy cần thiết trong điều kiện thực tế: (1.7 – 6) Trong đó: Cs : Nồng độ oxy bão hoà trong nước sạch ứng với nhiệt độ (T0C) (mg/l). C : Nồng độ oxy cần duy trì trong công trình (mg/l). Khi xử lý nước thải thường lấy C = 1,5 á 2 mg/l. : Hệ số điều chỉnh lượng oxy ngấm vào nước thải do ảnh hưởng của hàm lượng cặn, chất hoạt động bề mặt, loại thiết bị làm thoáng, hình dáng và kích thước bể, có giá trị từ 0,6 á 0,94. + Lượng không khí cần thiết: (m3/ngày) (1.7 – 7) Trong đó: OCt : Lượng oxy cần thiết tính theo công thức (1.7 – 6). f : Hề số an toàn, thường từ 1,5 á 2 OU = Ou.h : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gam oxy cho 1 m3 không khí. Ou : Công suất hoà tan oxy vào nước thải của thiết bị phân phối tính theo gram oxy cho 1 m3 không khí. h : Độ sâu ngập nước của thiết bị phân phối khí. Phần II. Vật Liệu Và Phương Pháp 1. Vật liệu 1.1. Mẫu nước thải - Nước thải được lấy tại bể tập trung của Công ty Bia Liên hợp Thực phẩm Hà Tây. - Mẫu nước thải được bảo quản ở 4o C. 1.2 Hóa chất K2Cr2O7, Na2S2O3, KMnO4, H2SO4 98 %, Ag2SO4, HgSO4, Fe(NH4)2(SO4).6H2O, KI, KOH, NaOH, H3BO3, MnSO4, FeCl3.6H2O, KH2PO4, pepton, cao men, agar 1.3 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật : (Xem phụ lục). 1.4 Thiết bị Máy so mầu quang điện Pharmacia Biotech Novaspec II. Máy đo pH Mettler Toledo 320. Cân phân tích AND HR – 200. Bình tối để xác định BOD. Máy sục khí. Tủ ấm. Tủ sấy. Sinh hàn ngược. Bộ cất đạm 2. Phương pháp nghiên cứu nước thải 2.1 Xác định thành phần, số lượng vi sinh vật [4] Số lượng vi sinh vật trong mẫu nước thải đựơc xác định theo phương pháp pha loãng 10-1, 102, 10-3 10-20, sau đó cấy lên môi trường thạch trên đĩa peptri đã chuẩn bị sẵn, nuôi trong tủ ấm sau 24 – 48 giờ, đếm số lượng khuẩn lạc. Vi khuẩn hiếu khí nuôi trên môi trường MPA. Nấm men nuôi trên môi trường thạch Hansen. Nấm mốc nuôi trên môi trường Czapeck – Dox. 2.2 Xác định oxy hòa tan (DO- Disolved Oxygen) [8, 13] Để xác định lượng oxy hòa tan ta dùng phương pháp iot của Winkler. a. Nguyên lý của phương pháp: Trong môi trường kiềm Mn2+ bị oxy hòa tan trong nước oxy hóa đến Mn4+ dưới dạng MnO2. Mn2+ + 2 OH- + O2 = MnO2¯ + H2O ( Mầu nâu) Trong muôi trường H+, Mn4+ có khả năng oxy hóa I- thành I2 và Mn4+ bị khử đến Mn2+. MnO2 + 2 I- + 4H+ = Mn2+ + 2H2O + I2 Lượng iôt tự do sinh ra tương đương với lượng oxy tự do có trong nước thải. Dùng Na2S2O3 chuẩn lượng I2 giải phóng ra với chỉ thị hồ tinh bột, từ đó xác định được lượng oxy hòa tan. Mn4+ + I2 + Na2S2 O3 Chỉ thị tinh bột Na2S4O6 + 2 NaI * Hóa chất: - Dung dịch đệm photphat: Hòa tan 8,5 g KH2PO4; 21,75g K2HPO4; 33,4 g Na2HPO4. 7H2O và 1,7g NH4Cl trong khoảng 500 ml nươc cất rồi định mức đến 1 lit. Dung dịch có pH = 7. - Dung dịch MgSO4: Hòa tan 22,5 g MgSO4.7H2O trong nước, định mức đến một lít. - Dung dịch CaCl2: Hòa tan 27,5 g CaCl2 trong nước, định mức một đến một lít. - Dung dịch FeCl3: Hòa tan 0,25 g FeCl3. 6H2O trong nước, định mức đến 1 lít. - Dung dịch MnSO4: Hòa tan 480 g MnSO4.4H2O trong nước cất, lọc và định mức tới 1 lít. - Dung dịch I- trong kiềm: Hòa tan 700 g KOH và 150 g KI trong nước cất và định mức tới 1 lít. Thêm vào dung dịch này 10 g NaN3 đã hòa tan trong 40 ml nước cất. - Dung dịch hồ tinh bột 1%: Hòa tan 1 g tinh bột trong 100 ml nươc cất, thêm vài giọt Focmaldehyt để bảo quản. - Dung dịch Na2S2O3 0,025 N: Hòa tan 6,205 g Na2S2O3.5H2O trong nứơc cất mới sôi rồi làm lạnh bằng nước cất, thêm nước đến một lít (Bổ sung 0,4 g NaOH/ lít để bảo quản). - H2SO4 đặc. b. Cách tiến hành: Cho mẫu nước thải vào đầy bình BOD tối mầu có dung tích 100 – 150 ml, đậy nút cho tràn nước để tránh tạo bọt khí. Bổ sung vào bình 1 ml dung dịch MnSO4 và 1 ml dung dịch I-. Đậy nút và dốc ngược chai 15 lần để trộn đều dung dịch. Để lắng vài giây để tạo kết tủa. Thêm cẩn thận 1 ml H2SO4 đặc (cho chảy theo thành bình), rồi đậy nút lại và dốc ngược chai vài lần đến khi kết tủa hòa tan hoàn toàn. Chuẩn độ lượng I2 bằng dung dịch Na2S2O3 0,025 N đến mầu vàng rơm, thêm vài giọt hồ tinh bột và tiếp tục đinh phân đến khi dung dịch mất mầu xanh và trở nên trắng ngà. c. Tính toán kết quả: DO (mg/l) = (ml x N) của Na2S2O3 x 8 x 1000 V1 – V2 N: nồng độ đương lượng của Na2S2O3. V1: Thể tích chai chứa mẫu BOD (ml). V2: Lượng chất phản ứng bổ sung vào bình chuẩn BOD (ml). 8: Đượng lượng gam oxy (= 16/2) 2.3 Xác định nhu cầu oxy sinh học BOD5 [8, 13] a. Cách tiến hành Pha loãng mẫu nước: Nước thải của nhà máy bia có hàm lượng chất hữu cơ cao nên tỷ lệ pha loãng thích hợp nhất là 1 ml mẫu/ 300 ml nước pha loãng. Nước pha được chuẩn bị ở chai to, rộng miệng bằng cách thổi không khí sạch ở 200C vào nước cất và lắc nhiều lần cho đến khi bão hoà oxy sau đó thêm 1 ml dung dich đệm photphat, 1 ml dung dịch MgSO4, 1 ml dung dịch CaCl2 và 1 ml dung dịch FeCl3, định mức đến 1 lít bằng nước cất. Trung hòa mẫu phân tích đến pH = 7 bằng H2SO4 1N hay bằng NaOH 1N. Cho mẫu đã pha loãng vào 2 chai tối mầu có dung tích 100 – 150 ml để xác định BOD5. Đậy kín nút chai. 1 chai dùng để ủ 5 ngày ở nơi tối tại nhiệt độ 200C. 1 chai dùng để xác định DO ban đầu. Xác định DO sau 5 ngày nuôi (nếu cần kết quả nhanh có thể ủ ở 300C trong vòng 3 ngày gọi là chỉ số BOD3 do 2 chỉ số này có giá trị gần tương đương). b. Tính toán kết quả BOD5 (mg/l) = D1 – D2 P D1: Lượng oxy hòa tan của dung dịch mẫu đã pha loãng sau 15 phút (mg/l). D2: Lượng oxy hòa tan trong mẫu sau 5 ngày ủ ở 200C. P: hệ số pha loãng. P = Thể tích mẫu đem pha loãng Thể tích mẫu đem pha loãng + Thể tích nước pha loãng 2.4 Xác định nhu cầu oxy hóa học COD [8, 13] a. Nguyên tắc của phương pháp: là xác định lượng oxy cần thiết cho các quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O. Để xác định COD người ta thường sử dụng chất oxy hóa mạnh Kalibicromat (K2Cr2O7) trong môi trường axit (đun hồi lưu trong 2 giờ). Khi đó xẩy ra phản ứng: Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+ Ag2SO4 to CO2 + H2O + 2Cr3+ + 2K+ Lượng Cr2O72- dư được chuẩn độ bằng dung dịch muối Morh Fe(NH4)2(SO4)2 với chỉ thị là N phenyl antalic axit. Cr2O72- + Fe2+ + H+ Cr3+ + Fe3+ + H2O Chỉ thị chuyển từ mầu nâu đỏ sang mầu xanh lam. + Hóa chất: - Dung dịch K2Cr2O7 0,25 N: Hòa tan 12,259g K2Cr2O7 đã sấy khô 2 giờ ở 103o C, trong nước cất và thêm nước đến 1 lít. - Dung dịch H2SO4 + Ag2SO4: Hoà tan 2g Ag2SO4 vào 500 ml H2SO4 đặc, lắc để tan 1 ngày mới dùng. - Chỉ thị N phenyl antalic axit, cần 0.25g pha trong 12 ml dung dịch NaOH 0,1N sau đó pha loãng nước đến 250 ml. - Ag2SO4 tinh khiết, HgSO4 tinh khiết để phân tích. - Dung dịch muối Mohr: Hòa tan 39g Fe(NH4)2(SO4)2 tinh khiết để phân tích trong nước cất, thêm 20 ml H2SO4 đặc, để nguội rồi định mức đến1 lít (chuẩn lại dung dịchbằng dung dịch K2Cr2O7 chuẩn trước khi dùng). b. Cách tiến hành: Lấy 10 ml nước thải hoặc 10 ml nước cất làm mẫu đối chứng cho vào bình tam giác chịu nhiệt có dung tích 250 ml. Bổ sung 1 ít HgSO4 và vài hạt thủy tinh, thêm 2 ml dung dịch H2SO4 có xúc tác Ag2SO4 vừa lắc vừa làm lạnh. Sau đó cho tiếp 5 ml dung dịch K2Cr2O7 0,025 N vào và lắc đều. Lắp bình vào ống sinh hàn ngược, mở nước làm lạnh, sau đó cho tiếp 13 ml H2SO4 có xúc tác Ag2SO4 qua đầu kia của ống sinh hàn. Chú ý vừa bổ sung axit vừa lắc đều để tránh hiện tượng đốt nóng cục bộ đáy bình và làm bắn chất phản ứng ra ngoài. Đậy sinh hàn bằng một cốc nhỏ. Đun hồi lưu trong 2 giờ. Để nguội và rửa sinh hàn hồi lưu bằng nước cất. Tháo bình khỏi sinh hàn và pha loãng bằng nước cất đến thể tích bằng 2 lần thể tích chất phản ứng trong bình, làm lạnh đến nhiệt độ phòng. Chuẩn lượng bicromat dư bằng muối Mohr, thêm 2 – 3 giọt chỉ thị N phenyl antalic axit, dung dịch chuyển từ mầu nâu đỏ sang mầu xanh lam. Tiến hành xác định đồng thời mầu trắng, thay lượng mẫu bằng nước cất. c. Tính toán kết quả: COD(mg/l) = (A - B). N.8000 V A: Số ml dung dịch Mohr dùng để chuẩn độ mẫu trắng B: số ml dung dịch Mohr dùng để chuẩn mẫu phân tích N: Nồng độ đương lượng của dung dịch muối Mohr V: Thể tích mãu đem phân tích (ml) Nồng độ thật của dung dịch muối Mohr được tính theo công thức: N = Lượng dung dịch K2Cr2O7 x 0.25 Lượng dung dịch Mohr tiêu tốn (ml) 2.5 Xác định hàm lượng Nitơ tổng số [8, 14] * Hoá chất: - H2SO4 đặc, CuSO4, K2SO4, H2SO4 0,1N, H2SO4 0,02N. - NaOH 40%, H3BO3 3%, HCl loãng, H2 O2 30%. - Chỉ thị Taxiro: hỗn hợp (2:1) của dung dịch metyl đỏ 0,1% trong rượu và metylen xanh 0,1% trong rượu etylic a. Phương pháp tiến hành: + Phá mẫu theo phương pháp Kendal: Hút 10 ml mẫu cho vào bình Kendal. Chú ý để mẫu vật không dính bám lên thành cổ bình. Cho tiếp vào bình Kendal 5 ml H2SO4 đặc. Thêm 0,5g hỗn hợp xúc tác CuSO4 và K2SO4 (1:3), lắc đều. Đậy bình bằng một chiếc phễu nhỏ rồi đặt lên bếp đun. Đun nhẹ 15 phút sau đó mới đun mạnh đến sôi. Khi dung dịch có mẫu xanh nhạt trong suốt thì đun tiếp 15 phút nữa. Lấy ra để nguội, chuyển toàn bộ dung dịch vào bình định mức 100 ml, dùng nước cất tráng bình đốt và lên thể tích đến vạch địnhmức. Nitơ trong nước thải được chuyển về dạng amonisunphat (NH4)2 SO4. Để xác định Nitơ ở dạng này ta dùng phương pháp chuẩn độ. + Cất và chuẩn độ xác định ammoniac: Dùng kiềm đặc NaOH 40% cho vào bình cất có chứa dung dịch sau khi phá mẫu, khi đó xẩy ra phản ứng: (NH4)2SO4 + 2NaOH 2 NH3 + H2O + Na2SO4 Dùng axit boric 3% để hấp phụ NH3, sử dụng chỉ thị màu taxiro: NH3 + H3BO3 (NH4)3BO3 Dùng dung dịch axit H2SO4 0,02 N để chuẩn lại lượng sản phẩm tạo thành. (NH4)3BO3 + H2SO4 H3BO3 + (NH4)2SO4 b. Tính toán kết quả: NTS = (a - b). 0,28. 100 (g/ l) m.V a: Số ml H2SO4 0,02 N dùng để chuẩn độ mẫu phân tích. b: Số ml H2SO4 0,02 N dùng để chuẩn độ mẫu trắng. 0,28: Số mg Nitơ ứng với 1 ml H2SO4 0,02N. m: Số ml mẫu đem đi phá mẫu. V: Số ml mẫu lấy để phân tích từ bình định mức 100 ml. 100: Thể tích bình định mức. 2.6. Xác định hàm lượng Photpho tổng số [3] * Hoá chất: - Dung dịch H2SO4 30%: Hoà tan 300 ml H2SO4 đặc vào khoảng 600 ml nước cất và định mức thành 1 lít với nước cất. - Dung dịch K2S2O8: Hoà tan 5g K2S2O8 vào trong 100 ml nước cất - Dung dịch Vanadat – Molipdat + Dung dịch A: Hoà tan 25g amoni molipdat, (NH4)6Mo7O24.4H2O trong 400 ml nước cất. + Dung dịch B: Hoà tan 1,25g amoni vanadat, NH4VO3 trong 300 ml nước cất, đun sôi, để nguội rồi thêm 330 ml HCl đặc. Làm mát dung dịch B đến nhiết độ phòng rồi đổ dung dịch A vào dung dịch B, định mức thành 1 lít với nước cất. - Dung dịch photphat chuẩn 50 mg P – PO43-/l: Hoà tan 219,5mg KH2PO4 trong 1 lít nước cất. * Cách tiến hành: - Dựng đường chuẩn: từ dung dịch photphat 50mg P – PO43-/l pha ra các nồng độ 0,5; 1; 2; 3; 4; 30 mg/l trong thể tích 25 ml, thêm 10 ml dung dịch vanadat – molipdat, so mầu với mầu trắng (mẫu không có phôtphat ) ở bước sóng 410nm ta được bảng số liệu biểu thị quan hệ giữa nồng độ và mật độ quang. Lập đường chuẩn từ bảng số liệu thu được. - Lấy 50 ml mẫu, thêm 0,5 ml dung dịch axit H2SO4 30% và 5 ml dung dịch K2S2O8. Đun sôi nhẹ, ít nhất 90 phút, cho thêm nước cất vào để giữ được 25 – 50 ml mẫu. Để nguội, định mức thành 50 ml. - Xác định photphat trong mẫu nước: Lấy 25 ml mẫu, thêm 10 ml dung dịch vanadat – molipdat, so mầu với mầu trắng ở bước sóng 410nm. Chú ý: Nếu sau khi phá mẫu mà dung dịch có màu thì phải dùng than hoạt tính hấp thụ mầu rồi mới phân tích PO43-. 2.8 Xác định chất rắn tổng số (TS) [13] Tổng lượng rắn là chất rắn còn lại trong bình sau khi sẫy mẫu trong tủ sấy. Tổng lượng chất rắn bao gồm: Chất rắn huyền phù và chất rắn hoà tan. a. Cách tiến hành + Chuẩn bị bát sứ: Sấy bát sử ở 103 – 1050 C trong 1 giờ. Giữ bát trong bình hút ẩm trước khi dùng, cân ngay trước khi sử dụng. + Chuẩn bị mẫu: Chọn thể tích mẫu thích hợp để lượng cặn còn lại khoảng 2,5- 200 mg. Cho lượng mẫu thích hợp vào bát sứ, sấy khô trong tủ sấy đến khối lượng không đổi sau đó đem cân. b. Tính toán kết quả: TS (mg/l) = ( a – b ).1000 V a: Khối lượng cặn và bát sứ sau khi sấy (mg). b: Khối lượng bát sứ (mg). V: Thể tích mẫu phân tích (ml). 2.9 Xác định chất rắn huyền phù (SS) [13] Mẫu được trộn đều đem lọc qua giấy lọc đã biết trước khối lượng. Cặn còn lại trên giấy được sấy khô đến khối lượng không đổi ở 103 – 1500C. a. Cách tiến hành Đặt giấy lọc đã biêt khối lượng vào phễu sứ, chọn thể tích mẫu để lượng cặn còn lại không nhỏ hơn 2,5mg. Nhỏ vài giọt nước để giấy lọc dính sát phễu, sau đó lọc lượng mẫu đã trộn đều qua giấy lọc. Rửa căn bằng nươc cất và tiếp tục hút chân không. Tách giấy lọc khỏi phễu đem đi sấy tới khối lượng không đổi ở nhiệt độ 103 – 1500 C sau đó đem đi cân. b. Tính toán kết quả SS (mg/l) = ( a - b).1000 V a: Khối lượng cặn và giấy lọc sau khi sấy (mg). b: Khối lượng giấy lọc (mg). V: Thể tích mẫu (ml). 2.10 Xác định chất rắn bay hơi (MLSS) [13] Bùn lắng đem sấy khô ở 1050C đến khối lượng không đổi ta được MLSS, tiếp tục nung ở 600 + 500C ta được lượng tro MLSS. Tính toán kết quả: Bùn hoạt tính không tro: MLSS = TS105oC – TS600oC 2.11 Tạo bùn hoạt tính + Phương pháp tiến hành: Dựa vào tỷ lệ BOD5: N: P của mẫu nước thải đã xác định được, ta tiến hành bổ sung bằng hoá chất (rỉ đường để tăng BOD5 ; (NH4)2SO4; KH2PO4 để tăng P, N) để cân đối sao cho tỷ lệ BOD5: N: P đạt 100:5:1. Tiến hành sục khí (khoảng 1/2 lít) trong 24 giờ với hỗn hợp nước thải trên cùng với bùn làm giống lấy ở bể xử lý của xí nghiệp bia, trong điều kiện nhiệt độ phòng 250C– 300C. Ta thu được hỗn hợp dung dịch mầu vàng nhạt. Dung dịch này được sử dụng làm bùn giống. 2.12 Xác định nồng độ bùn [13] Lấy một lượng xác định (ml) bùn hoạt tính cho vào bát sứ rồi xác định theo phương pháp xác định chất rắn bay hơi (đã trình bầy ở trên). Đơn vị của nồng độ bùn hoạt tính lấy theo mg/l. Đây là thông số quan trọng trong xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính. 2.13. Xác định chỉ số thể tích của bùn hoạt tính [13] Chỉ số thể tích bùn SVI được định nghĩa là thể tích tính bằng ml của 1 gam bùn khô hoạt tính lắng được trong 30 phút và được tính như sau: Cho 1000 ml hỗn hợp SVI (ml/g) = V x 1000 MLSS SVI: Chỉ số thể tích bùn hoạt tính. V: Thể tích chất rắn lắng được trong ống đong 1 lít trong 30 phút. MLSS: Hàm lượng chất rắn (mg/l) của hỗn hợp lỏng - chất rắn huyền phù trong aeroten. 1000: Hệ số quy đổi mg ra gam. Giá trị SVI đánh giá khả năng kết lắng bùn hoạt tính. Giá trị điển hình của SVI đối với hệ thống bùn hoạt tính làm việc với nồng độ MLSS từ 2000 á 3500 mg/l thường nằm trong khoảng 80 á 150 mg/l. phần 3. Kết quả và thảo luận 1. Đánh giá chất lượng nước thải của Công ty bia Liên hợp thực phẩm Sản xuất bia là công nghệ phức tạp có nhiều công đoạn kế tiếp nhau, lượng nước sử dụng cho từng công đoạn cũng khác nhau do đó lưu lượng của dòng thải và tính chất của dòng thải biến đổi theo các giai đoạn. Mặt khác, sản xuất bia ở các tỉnh phía bắc phụ thuộc vao mùa vụ (tập trung chủ yếu vào mùa hè) nên lưu lượng thải cũng thay đổi theo thời gian. Các mẫu phân tích được lấy ở các thời điểm sau: _ Mẫu 1: 05/03/2003 _ Mẫu 2: 05/04/2003 _ Mẫu 3: 05/05/2003 Các chỉ tiêu phân tích mức độ ô nhiễm nước thải của Công ty bia Liên hợp thực phẩm thể hiện qua các lần lấy mẫu được trình bày ở bảng1. Bảng 1: Các chỉ tiêu nước thải của Công ty bia Liên hợp thưc phẩm. Mẫu COD mg/l BOD5 (mg/l) SS (mg/l) TS (mg/l) NTS (mg/l) PTS (mg/l) pH Mẫu 1 Lần 1 453 297 75 125 95 25 6,03 Lần 2 472 300 83 123 102 22 6,05 Lần 3 420 259 80 115 125 29 6,04 TB 448,3 285,3 79,3 121 107,3 25,3 6,04 Mẫu 2 Lần1 1225 857 102 224 157 35 6,13 Lần 2 1197 855 123 198 135 42 6,15 Lần 3 1232 827 116 235 172 33 6,16 TB 1218 846,3 113,7 219 154,7 36,7 6,15 Mẫu 3 Lần 1 1786 1295 225 397 232 57 5,85 Lần 2 1815 1262 237 420 217 55 5,87 Lần 3 1820 1285 232 400 205 58 5,87 TB 1807 1280,7 231,3 405,6 218 56,7 5,86 Trung bình 1157,8 804,1 141,4 248,5 160 39,6 6,02 Bảng 2: Số lượng vi sinh vật trong nước thải của Công ty bia Liên hợp thực phẩm. Nhóm vi sinh vật Số lượng vi sinh vật (CFU/ml) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Vi khuẩn 12.105 17.105 25.105 Nấm men 2.105 2.105 3.104 Nấm mốc 1.102 2.102 7.102 Nhận xét: Từ kết quả ở bảng 3 cho thấy nước thải của Công ty bia Liên hợp thực phẩm thường biến động, có độ nhiễm bẩn các chất hữu cơ cao, COD, BOD5 hầu như đều vượt quá so với chỉ tiêu cho phép. Tại giá trị trung bình của 3 thời điểm lấy mẫu: COD= 1157,8 mg/l; BOD5= 804,1 mg/l ta thấy nước thải này thuộc loại ô nhiễm trung bình, có thể xử lý bằng aeroten. 2. Xác định khả năng gây độc của nước thải đối với vi sinh vật Dựa vào khả năng sinh trưởng của vi sinh vật với giống thuần chủng trong môi trường nước thải, ta có thể đưa ra kết luận nước