mô hình thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu xử lý nước thải

CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 4
CHƯƠNG 4
MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Do thời gian có hạn nên trong đề tài luận văn này, nên chỉ tập trung nghiên cứu
một công đoạn trong quy trình công nghệ xử lý đã đề xuất là quá trình lọc sinh học
hiếu khí ngập nước với giá thể là xơ dừa.
4.1. GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC HIẾU KHÍ:
Trong thập kỷ cuối của thế kỷ XX loại lọc có lớp vật liệu ngập trong nước đã
được sử dụng ở Pháp, Mỹ, Úùc với công suất 40.000 m
3
/ngày để xử lý nước thải đô thò
và nước thải công nghiệp thực phẩm.
Trong quá trình làm việc, lọc có thể khử được BOD và chuyển hóa NH
4
+
thành
NO
3
-
, lớp vật liệu lọc có khả năng giữ lại cặn lơ lửng. Để khử tiếp tục BOD và NO
3
-
, P
người ta thường đặt 2 lọc nối tiếp. Lọc thứ hai thường được lắp đặt giàn phân phối khí
ở giữa lớp vật liệu lọc, với độ cao sao cho lớp vật liệu lọc nằm bên dưới là vùng thiếu
khí (anoxic) để khử NO
3
-
và P. Ởû lọc này nước và không khí cùng chiều đi từ dưới lên

và cho hiệu quả xử lý cao.
Độ chênh mực nước giữa các bể lọc nối tiếp là
∆
H=0,5m.
Khi lọc bò giảm tốc độ thủy lực, có thể gây tắc nghẽn do tổn thất bên trong lớp
lọc, cần rửa lọc 3 lần, mỗi lần từ khoảng 30 – 40 giây bằng nước sạch với lưu lượng 12
– 14 l/s.m
2
.
Quy trình xử lý nước thải với hỗn hợp gió – nước cùng chiều từ dưới lên trên cho
hiệu quả xử lý cao, tổn thất ít. Trên hợp nước đi lên theo chiều từ trên xuống và gió đi
từ dưới lên trên sẽ gây tổn thất thủy lực qua lớp lọc cao, hiệu quả xử lý thấp hơn gió-
nước đi cùng chiều.
Lọc sinh học với vật liệu nổi ít bò tróc màng sinh học bám quanh các vật liệu,
mặc dù tốc độ thông gió lớn, hàm lượng cặn lơ lửng có ở trong nước bra khỏi lọc đều
nhỏ hơn 20 mg/l. Do đó có thể không cần bố trí bể lắng 2 sau bể xử lý sau bể hiếu khí.
59
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM:
4.2.1. Cấu tạo:
Mô hình lọc sinh học hiếu khí thể tích 15 lít, đường kính 26 cm, dưới đáy có van
xả bùn, trên đỉnh có ống dẫn nước xuống đáy bể, lượng xơ dừa được thử nghiệm với
lượng xơ dừa tối ưu là 380g ( lượng này được sử dụng dựa vào luận văn nghiên cứu
lượng xơ dừa tối ưu cho công nghệ xử lý hiếu khí để xử lý xơ dừa), khối lượng riêng
bằng 34,6 kg/m
3
, thể tích xơ dừa chiếm chỗ 11 lít, chiều cao tầng lọc 21 cm. khí được
cấp liên tục nhờ 2 máy thổi khí công suất 5,6 W và được khuếch tán vào nước nhờ hệ
thống đá bọt gồm 8 cục phân bố đều trên toàn diện tích mặt cắt bể.
Ngoài ra còn mô hình lọc sinh học kỵ khí được dùng để xử lý một phần các cơ

chất khó phân hủy trước khi qua giai đoạn hiếu khí.
4.2.2. Nguyên tắc hoạt động:
Lấy nước thải sau giai đoạn kỵ khí ra đạt yêu cầu mong muốn, dùng bơm đònh
lượng để điều chỉnh lưu lượng vào mô hình hiếu khí theo lưu lượng mong muốn. Nước
được dẫn từ trên xuống đáy mô hình nhờ một đường ống dẫn, sau đó nước sẽ đi từ
dưới lên qua lớp vật liệu lọc, và đi ra ngoài.
4.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
4.3.1. Mục tiêu nghiên cứu:
a. Mô hình động:
• Đánh giá hiệu quả xử lý COD theo từng tải trọng.
• Xác đònh chiều hướng biến đổi của thông số COD.
b. Mô hình động:
• Xác đònh thông số động học của quá trình.
• Đánh giá hiệu quả xử lý COD và sự thay đổi pH theo thời gian.
• Xác đònh thời gian lưu nước tối ưu.
60
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.3.2. Các bước cơ bản của quá trình nghiên cứu:
• Chế tạo mô hình thực nghiệm.
• Thu thập số liệu về sự thay đổi pH và COD theo thời gian.
• Dựa vào số liệu trên mô hình tónh kiểm chứng trên mô hình động.
• Dùng chương trình Excel để trình bày kết quả và dựa vào đó đưa ra nhận xét về
ô hình nghiên cứu, bên cạnh đó dựa vào lý thuyết giải thích kết quả tìm được.
• Từ nhận xétvà giải thích kết quả tìm được, đưa ra kết luận chung cho mô hình xử
lý.
4.3.3. Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm:
4.3.3.1. Mô hình tónh:
a. Giai đoạn khởi động:
Nhằm tạo lớp màng vi sinh vật dính bám trên bề mặt vật liệu lọc để xử lý nước
thải. Vận hành khởi động mô hình với tải COD đầu vào khoảng 300 mg/l. Thời gian

của quá trình khởi động khoảng 4 ngày. Trong quá trình khởi động tiến hành phân tích
chỉ tiêu pH, COD của các công trình. Kết thúc giai đoạn khởi động khi hiệu suất hệ
thống trở nên ổn đònh và tiến hành xác đònh khả năng xử lý của mô hình theo thời gian
lưu nước.
Nước cho vào mô hình hiếu khí được lấy ra từ mô hình kỵ khí, sau đó được pha ra
đến nồng độ cần đạt được. Mỗi lần thay nước thì rút hết nước trong bể bằng van xả ở
đáy, và cho nước mới đã pha theo nồng độ mong muốn vào với thể tích là 12 lít như
ban đầu.
Mẫu nước lấy đem phân tích được lấy ở van xả trên cùng. Đo các chỉ tiêu pH,
COD, thỉnh thoảng đo SS.
b. Giai đoạn ổn đònh:
Nước đầu vào của mô hình tónh được lấy từ nước ra mô hình kỵ khí và pha ra các
tải 500, 700, 900, 1100, 1500 mg COD/l. Theo dõi các chỉ tiêu pH, COD cho từng tải,
thỉnh thoảng đo SS,PO
4
3-
, NO
3-
. Các chỉ tiêu được xác đònh dực theo giáo trình thí
61
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
nghiệm hóa kỹ thuật môi trường, trường ĐH Bách Khoa thành phố HCM vốn được
dòch từ sách “Standard Methods for water and wastewater examination-1995”.
4.3.3.2. Mô hình động:
Nước đầu ra mô hình kỵ khí được pha ra tải 700mgCOD/l, và cho chạy mô hình
động. Đo các chỉ tiêu pH, COD, khi thấy hiệu quả xử lý ổn đònh, theo dõi mô hình
động ứng với các lưu lượng khác nhau. Sau đó nâng tải lên 900, 1100, 1500 mgCOD/l
và cũng ứng với các lưu lượng khác nhau. Trong suốt quá trình thường xuyên theo dõi
các chỉ tiêu pH, COD ứng với từng tải và từng lưu lượng khác nhau, bên cạnh cũng
theo dõi các chỉ tiêu SS, nitơ photpho, và xem vi sinh vật để điều chỉnh mô hình khi

gặp sự cố.
62