Báo cáo kết quả thí nghiệm thực hành kỹ thuật môi trường

PHÂN HIỆU ĐẠI HỌC HUẾ TẠI QUẢNG TRỊ
Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Môi trường



BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Học phần: Thực tập chuyên đề KTMT

SVTH : Nguyễn Đình Diệp
Lớp

: CNKTMTK1

Huế, 2013
1


Bài 1: KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA LIỀU KEO TỤ VÀ pH LÊN QUÁ TRÌNH
KEO TỤ
I. Mục đích
- Bài thực hành giúp sinh viên làm quen với thí nghiệm xác định các thông số cho quá
trình keo tụ (JAR TEST).
II. Cở sở lý thuyết:
2.1 Khái niệm keo tụ
Keo tụ là hiện tượng phá vỡ trạng thái ổn định của các hạt keo huyền phù để tạo ra các
cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt keo.
2.2 Bản chất của quá trình kẹo tụ
- Quá trình nén lớp điện tích kép, giảm thế điện động zêta nhờ ion trái dấu.
- Quá trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt, trung hòa điện tích tạo ra điểm đẳng
điện ζ = 0.
- Cơ chế hấp phụ - tạo cầu nối: Các polymer có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng

tạo cầu nối giữa các hạt keo qua các bước:
+ Phân tán polymer
+ Vận chuyển polymer đến bề mặt hạt
+ Hấp phụ polymer lên bề mặt hạt
+ Lk giữa các hạt đã hấp phụ polymer với nhau hoặc với các hạt khác
- Quá trình keo tụ hấp phụ cùng lắng trong quá trình lắng.
- Trung hòa điện tích
+ Sự hấp phụ các chất mang điện tích trái dấu với các hạt keo.
+ Giảm thế điện thế bề mặt và làm mất ổn định hệ keo.
+ Hàm lượng chất keo tụ tăng → nồng độ hạt keo tăng.
+ Quá nhiều chất keo tụ → tái ổn định hệ keo
- Quá trình keo tụ - hấp phụ cùng lắng trong quá trình lắng

2.3 Các chất keo tụ thường dùng:
Ở nước ta chất keo tụ được sử dụng để lắng trong nước sinh hoạt là nhôm sunfat (thường
gọi là phèn đơn) hoặc nhôm kali, nhôm amon sunfat (thường gọi chung là phèn kép) hoặc
dung dịch phèn nước (thông thường là dung dịch (phèn nhôm sắt). Nhằm phòng chống
một số bệnh tật, bệnh dịch người ta còn sử dụng một số hóa chất khác như clo (clo lỏng,
nước javen, bột tẩy) có tác dụng diệt khuẩn; vôi để hiệu chỉnh độ pH; natri silicofluorua
chống bệnh sâu răng; polyacrylat để hoàn thiện quá trình lắng trong nước...
2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ:
- Phải có pH thích hợp đối với từng loại chất keo tụ nhất định. Có ảnh hưởng đến khả năng
tạo bông.
- Nồng độ keo tụ vừa phải không nhiều cũng không ít. Quá ít hiệu quả tạo bông không tốt,
quá nhiều thì các hạt bông trở về trạng thái ban đầu (các hạt keo lơ lửng).
III. Kết quả thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành bởi mẫu nước thải có độ đục ban đầu là 752 NTU, pH = 6
3.1 Ảnh hưởng của liều keo tụ lên quá trình keo tụ:
3.1.1 Tiến hành:
- Khuấy đều và dùng ống đong lấy mẫu vào 6 cốc, mỗi cốc 0,75L mẫu. Đo pH = 6.

- Dùng pipet, cho dung dịch chất keo tụ vào các cốc chứa mẫu theo bảng sau:

2


Cốc số
1
2
3
4
5
6
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
mL dd Al2(SO4)3 7,5 g/l
5
10
15
20
25
30
Liều keo tụ, mg/l
- Chia làm hai đợt khuấy do máy Jartest chỉ có 4 chổ:
+ Khuấy nhanh 70 rpm trong vòng 1 phút
+ Giảm tốc độ khuấy xuống còn 25 rpm và duy trì trong vòng 15 phút.
+ Dừng khuấy, bắt đầu theo dỏi quá trình lắng bông cặn trong các cốc, ghi chú thời gian

lắng hoàn toàn trong các cốc.
+ Sau 20 phút gạn lấy phần nước lắng và đo độ đục .
2.1.2 Kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm
Cốc số
1
2
3
4
5
6
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
mL dd Al2(SO4)3 7,5 g/l
5
10
15
20
25
30
Liều keo tụ, mg/l
463
90,45
23,7
21,35
17,15

13,45
Độ đục, NTU
Đồ thị

3.2 Ảnh hưởng của pH lên quá trình keo tụ
3.2.1 Tiến hành
- Sau phân tích, thảo luận nhóm quyết định chọn liều lượng keo tụ thích hợp là 15 mg/l.
- Dùng pipet, cho dung dịch chất keo tụ vào các cốc với liều lượng 15 mg/l.
- Khuấy nhanh với tốc độ 70 rpm trong 1 phút và khuấy chậm 25 rpm trong 15 phút.
- Ngừng khuấy, theo dỏi quá trình lắng bông cặn trong các cốc, ghi chú thời gian lắng
hoàn toàn của từng cốc.
- Sau 20 phút, gạn lấy phần nước lắng và đo độ đục.
2.2.2 Kết quả thí nghiệm
Cốc số
Liều keo tụ, mg/l
pH
Độ đục, NTU

1

2

3

4

5

6

7
1631

8
2086,5

9
2838

15
4
12,65

5
10,5

6
23,2

3


Đồ thị

IV. Nhận xét
4.1 Ảnh hưởng của liều keo tụ
- Từ đồ thị ta thấy độ dốc giảm dần từ trái sang phải, càng sang phải độ dốc càng giảm. Từ
đó, ta xác định được liều keo tụ thích hợp nhất là 15 mg/l ứng với độ đục là 23,7 NTU.
- Khi tăng liều keo tụ lên thì độ đục vẫn giảm, nhưng mức giảm không đáng kể. Do vậy,
để giảm chi phí xử lý thì ta nên chọn liều keo tụ 15 mg/l là thích hợp.

4.2 Ảnh hưởng của pH
- Từ đồ thị ta thấy :
+ Độ đục tăng mạnh khi tăng pH lên 7,8,9 và giảm khi giảm pH xuống 4,5.
+ Khi pH = 5 thì độ đục sau xử lý là nhỏ nhất.
Vì vậy, để xử lý tốt nhất ta nên chọn mức xử lý ở liều keo tụ 15 mg/l và điều chỉnh
pH = 6 thì hiệu quả xử lý tốt nhất.

4


Bài 2: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP THỤ CỦA THAN HOẠT TÍNH
I. Mục đích
Than hoạt tính là một trong các chất hấp phụ sử dụng trong xử lý nước, nước thải để loại
màu, các chất độc lượng nhỏ … Bài thí nghiệm này giúp sinh viên thực hành đánh giá
hoạt tính hấp phụ của than hoạt tính qua khả năng hấp phụ màu dung dịch xanh metylen.
Từ kết quả thí nghiệm, tính toán các thông số quá trình hấp phụ.
II. Cơ sở lý thuyết:
2.1 Khái niệm hấp phụ
Hấp phụ là quá trình tụ tập (chất chứa, thu hút…) các phân tử khí, hơi hoặc các phân tử,
ion của chất tan lên bề mặt phân chia pha. Bề mặt phân chia pha có thể là lỏng – rắn, khí –
lỏng, khí – rắn. Chất mà trên bề mặt của nó có sự hấp phụ xảy ra gọi là chất hấp phụ, còn
chất mà được tụ tập trên bề mặt phân chia pha được gọi là chất bị hấp phụ.
2.2 Bản chất quá trình hấp phụ:
2.2.1 Hấp phụ vật lý
Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân (nguyên tử, phân tử, các ion…) ở
bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết vander walls yếu.
Nói một cách khác, trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ
không tạo thành hợp chất hóa học (không hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị
ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết phân tử yếu
(lực vander walls) và liên kết hiđro. Sự hấp phụ vật lý luôn luôn thuận nghịch. Nhiệt hấp

phụ không lớn.
2.2.2 Hấp phụ hóa học
Có những lực hóa trị mạnh (do các liên kết bền của liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, liên
kết phối trí…) liên kết những phân tử hấp phụ và những phân tử bị hấp phụ tạo thành
những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha.
Nói một cách khác hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo hợp chất hóa học
với các phân tử bị hấp phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha (bề mặt pha hấp phụ).
Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thường (liên kết ion, liên kết
cộng hóa trị, liên kết phối trí…) sự hấp phụ hóa học luôn luôn bất thuận nghịch. Nhiệt hấp
phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol.
2.3 Các chất hấp phụ thường dùng
2.3.1 Than hoạt tính
- Là một chất gồm chủ yếu là nguyên tố carbon ở dạng vô định hình (bột), một phần nữa
có dạng tinh thể vụn grafit(ngoài carbon thì phần còn lại thường là tàn tro, mà chủ yếu là
các kim loại kiềm và vụn cát).
Than hoạt tính có diện tích bề mặt ngoài rất lớn, nếu tính ra đơn vị khối lượng thì là từ 500
đến 2500 m2/g, do vậy mà nó là một chất lý tưởng dùng để lọc hút nhiều loại hóa chất.
2.3.2 Silicagel
Đó là chất rắn có lỗ xốp nhỏ, dạng cục hoặc viên hình cầu tuỳ thuộc phương pháp tạo hạt
khi điều chế, có loại trong suốt như thuỷ tinh, có loại đục. Độ xốp thay đổi trong giới hạn
20 - 60%, đường kính lỗ xốp khoảng 3 - 10 nm, bề mặt riêng 200 - 800 m2/g. Hút nước
mạnh và có khả năng hấp phụ chất khí
Được dùng làm chất hấp phụ để làm sạch dầu khoáng và nước, tách các rượu, axit amin,
vitamin, chất kháng sinh, freon, vv.
Cũng dùng làm chất mang xúc tác; chất hút ẩm, làm khô và chất hấp phụ (pha tĩnh) trong
phân tích sắc kí.
2.3.3 Zeolite
Zeolite là các aluminosilicat tinh thể có hệ thống mao quản đồng đều chứa các cation
5

nhóm-I-và-II.
Chế phẩm zeolite làm phụ gia thức ăn cho lợn và gà vì khi được trộn vào thức ăn, chế
phẩm zeolite sẽ hấp phụ các chất độc trong cơ thể vật nuôi, tăng khả năng kháng bệnh,
kích thích tiêu hóa và tăng trưởng.
2.4 Phương trình đẳng nhiệt hấp phụ
Hấp phụ thường được mô tả thông qua đường hấp phụ đẳng nhiệt, là một hàm liên quan
giữa lượng chất bị hấp phụ (adsorbate) trên chất hấp phụ (adsorbent) và áp suất của nó
(nếu ở thể khí) hoặc nồng độ (nếu ở thể lỏng)ở nhiệt độ không đổi.
Phương trình toán học đầu tiên mô tả quá trình hấp phụ đẳng nhiệt của một chất khí được
Freundlich và Küster công bố năm 1894

Trong đó: là lượng chất bị hấp phụ (adsorbate), lượng chất hấp phụ
(adsorbent), là áp suất của chất bị hấp phụ (adsorbate), và là hằng số đặc trưng
cho mỗi cặp adsorbent-adsorbat ở nhiệt độ nhất định.
III. Kết quả thí nghiệm
3.1 Xây dựng đường chuẩn xanh metylen
3.1.1 Tiến hành
- Pha dãy các dung dịch chuẩn xanh mety;en có nồng độ 0 – 150 mg/l từ dung dịch 150
mg/l vào các ống nghiệm theo bảng sau:
Ống nghiệm số
0
1
2
3
4
5
0
30
60

90
120
150
Nồng độ dd. chuẩn, mg/l
0
2
4
6
8
10
Thể tích dd xanh metylen 150 mg/l, ml
10
8
6
4
2
0
Thể tích nước cất,ml
- Đo hấp thụ quang của 5 dung dịch chuẩn ở bước sóng 724 nm. Xây dựng phương trình
đường chuẩn (phụ thuộc độ hấp thụ quang theo nồng độ).
3.1.2 Kết quả đo hấp thụ quang và xây dựng đường chuẩn
- Kết quả đo hấp thụ quang
30
60
90
120
150
Nồng độ dd. chuẩn, mg/l
0,096 0,269 0,606 0,804 0,954
Độ hấp thụ quang

- Đồ thị đường chuẩn xanh metylen

6


3.2 Xác định khả năng hấp phụ ở các liều hấp phụ khác nhau
3.2.1 Tiến hành
- Lấy vào 5 bình tam giác mỗi bình 50 ml dung dịch xanh metylen 150 mg/l. Thêm các
lượng cân than hoạt tính khác nhau vào các bình theo bảng sau:
Bình số
1
2
3
4
5
0,005
0,01
0,02
0,03
0,04
Lượng than hoạt tính, g
1000 2000 4000 6000 8000
Liều hấp phụ tương ứng, mg/l
- Đậy nút bình, lắc đều các bình.
- Sau đó, lắc máy liên tục trong vòng 1h.
- Lấy ra lắc tay một thời gian, rồi lắc máy liên tục 1h.
- Lọc các mẫu qua giấy lọc, thu dịch lọc và đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 724 nm.
2.2.2 Kết quả thí nghiệm
Bình số
1

2
3
4
5
0,005 0,01
0,02
0,03
0,04
Lượng than hoạt tính, g
1000 2000 4000 6000 8000
Liều hấp phụ tương ứng, mg/l
0,425 0,349 0,109 0,061 0,011
Độ hấp thụ quang
79,1
68,3
34
27,1
20
Nồng độ dd metylen sau hấp phụ, mg/l
2.3 Tính toán
Từ số liệu thì nghiệm có được, tính:
a. Hiệu suất xử lý màu trong từng bình thí nghiệm.

b. Hoạt tính hấp phụ của than ở từng bình thí nghiệm

c. Các hệ số trong phương trình hấp phụ Freundlich
Dãy số liệu thí nghiệm
79,1
68,3
34

Ce, mg/l
0,709
0,4085
0,29
x/mc, mg/mg

27,1
0,2048

20
0,1625
7


Đồ thị biến thiên E và AC theo liều hấp phụ

Từ đồ thị ta xác định được:
Hệ số góc a = 1/n = 0,947 => n = 1,06
IV. Nhận xét
- Hiệu suất xử lý màu của than hoạt tính tăng khi tăng liều lượng hấp phụ.
- Từ kết quả hoạt tính hấp phụ của than hoạt tính ta thấy lượng chất đã bị hấp phụ giảm
dần khi tăng liều hấp phụ. Do vậy,khả năng hoạt hoá hấp phụ của than hoạt tính giảm dần.
- Từ phương trình Freundlich y = 0,947x – 4,663 ta xác định được các hệ số thực nghiệm
n = 1,06, Kf = 0,009

8


Bài 3: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ SINH HỌC CỦA NƯỚC THẢI
I. Mục đích

Đánh giá khả năng phân huỷ sinh học của mẫu nước thải đô thị thông qua xác định thực
nghiệm hằng số tốc độ phản ứng BOD và giá trị BODu.
II. Cơ sở lý thuyết
Quá trình phân huỷ sinh học các hợp chất hữu cơ trong nước thải xảy ra theo động học bậc
1:
Trong đó: k-hằng số tốc độ phản ứng BOD, ngày-1; Lt – nhu cầu oxy của các chất hữu cơ
còn lại ở thời điểm t, mg/L.
Biến đổi toán học (1) sẽ cho biểu thức tính BOD của mẫu sau thời gian t (ngày):
BODt = L0 – Lt = L0 – L0e-kt = L0(1 – e-kt)
Xác định k và L0 theo phương pháp Thomas
Phương pháp này dựa trên sự giống nhau về khai triển dãy của 2 hàm số :
F1 = 1 – e-kt và F2 = (kt)(1 – (1/6)kt)-3
F1 = (kt)
F2 = (kt)
Hai số hạng đầu giống nhau, số hạng thứ 3 chỉ khác một ít. Như vậy, phương trình tốc độ
phản ứng BOD (phương trình 2) có thể viết lại gần đúng như sau:
BODt = L0(kt)[1 + (1/6)kt]-3 (5)
Biến đổi (5) và lấy căn bậc 3 hai vế :
Đồ thị (t/BODt)1/3 theo t là đường thẳng có đoạn cắt trục tung là: A = (kL0)-1/3 và độ dốc
. Từ đây tính được k = 6B/A và L0 = 1/(6A2B)
III. Kết quả thí nghiệm
3.1 Xác định COD
3.1.1 Quy trình phân tích COD
- Chuẩn bị dung dịch làm việc
Khoảng COD thấp (<100mg/l)
00 mg/l: nước cất < mẫu trắng >
S1
15 mg/l: 1,5 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml
S2
30 mg/l: 3,0 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml

S3
60 mg/l: 6,0 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml
S4
90 mg/l: 9,0 ml dd.chuẩn + nước cất đến 50 ml
S5
- Chuẩn bị mẫu : Nếu COD cao (> 500 mg/l), pha loãng mẫu để có nồng độ COD trong
khoảng đường chuẩn.
- Các bước phân tích : Là quy trình phân tích chung cho cả đường chuẩn và mẫu
2,5 ml dd.chuẩn/mẫu (trong ống nghiệm 20ml) => Thêm 1,5 ml dd.phân huỷ => Thêm cẩn
thận 3,5 ml H2SO4/Ag+ (cho chảy từ từ dọc thành ống nghiệm). Vặn chặt nặp, đảo lộn vài
lần để trộn => Cho vào bộ đun ( gia nhiệt đến 200oC) và đun trong vòng 2 giờ => Làm
nguội từ từ đến nhiệt độ phòng => Đo hấp thụ quang ở 420 nm (dùng nước cất để thiết lập
giá trị zero).
3.1.2 Kết quả đường chuẩn
0
15
30
60
90
Nồng độ, mg/l
0,111
0,081
0,07
0,039
0,017
Độ hấp thụ
9


Đồ thị

3.1.3 Kết quả đo mẫu
0
2
4
Mức pha loãng
0,048
0,052
0,076
Độ hấp thụ
Nhận xét:
- Ở ba mức pha loãng trên, độ hấp thụ đều nằm trong khoảng giới hạn của đường chuẩn từ
0,017 đến 0,111Abs.
- Từ phương trình đường chuẩn
, ta xác định được nồng độ của
mẫu như sau:
+ Mẫu không pha loãng có y = 0,048 => Nồng độ của mẫu là
+ Mẫu pha loãng 2 lần có y = 0,052 => Nồng độ của mẫu sau khi pha loãng là
+ Mẫu pha loãng 4 lần có y = 0,059 => Nồng độ của mẫu sau khi pha loãng là
Vậy, do quá trình lấy mẫu không đồng nhất và đại diện tốt nên kết quả có sự sai khác về
nồng độ. Để đảm bảo tính xác thực của hàm lượng COD có trong nước thải, ta chọn mẫu
pha loãng 4 lần là kết quả cần xác định. Nồng độ COD có trong nước thải là: 43 x 4 = 172
mg/l.
Từ đó ta ước lượng được hàm lượng BOD có trong nước thải là :
BOD = 0,8 x 172 = 137,6 mg/l
3.2 Xác định BOD
3.2.1 Tiến hành
- Để đảm bảo hàm lượng DO trong nước thải nằm trong khoảng từ 4 – 6 mg/l, ta tiến hành
pha loãng mẫu nước thải 25 lần đến thể tích cuối cùng là 2L.
- Khuấy trộn đều trong 5 phút và đo DO mẫu pha loãng ban đầu.

- Cho mẫu đã pha loãng vào 5 chai Winkler. Dùng ống nhựa để nạp mẫu vào chai, cho đầu
ống gần sát đáy để tránh xáo trộn. Lấy mẫu dư đến miệng chai, dùng nút đậy ngay để
tránh tạo bọt khí bên trong chai.
- Đặt 5 chai vào tủ ủ BOD ở 20oC.
3.2.2 Kết quả đo BOD
Ngày
Ban đầu
1
2
3
4
5
7,6
6,81
6
4,75
4,43
2,63
DO, mg/l
- BOD1 = DObđ – DO1 = 7,6 – 6,81 = 0,79 mg/l
- BOD2 = DObđ – DO2 = 7,6 – 6 = 1,6 mg/l
- BOD3 = DObđ – DO3 = 7,6 – 4,75 = 2,85 mg/l
10


- BOD4 = DObđ – DO4 = 7,6 – 4,43 = 3,17 mg/l
- BOD5 = DObđ – DO5 = 7,6 – 2,63 = 4,97 mg/l
Ta tính được BOD có trong nước thải là :
BOD1 = BOD1 x 25 = 0,79 x 25 = 19,75 mg/l
BOD2 = BOD5 x 25 = 1,6 x 25 = 40 mg/l

BOD3= BOD5 x 25 = 2,85 x 25 = 71,25 mg/l
BOD4 = BOD5 x 25 = 3,17 x 25 = 79,25 mg/l
BOD5 = BOD5 x 25 = 4,97 x 25 = 124,25 mg/l

Biểu đồ biểu diễn hàm lượng BOD có trong nước thải
- Tính toán k và L0 theo exel
1
2
3
t
1,082

1,077

1,017

4

5

1,008

1,002

Đồ thị

- Phương trình rút ra là : y = -0,022x + 1,105. Từ đó ta rút: A = 1,105 ; B = 0,022
Suy ra : k = 6B/A= 0,0119 ; L0 = 1/(6A2B)= 6,87 mg/l
- Tỷ lệ :
;

IV. Nhận xét
- Do quá trình lấy mẫu thí nghiệm không tốt, nên kết quả phân tích COD sau khi pha
loãng là không đồng nhất, có sự sai khác lớn. Vì vậy, để đánh giá sát với thực tế ta chọn
kết quả của mức pha loãng 4 lần làm chuẩn.
- Do khi pha mẫu vào bình Winkler không tốt, làm gia tăng oxy hoà tan trong nước thải,
nên khi đã pha loãng 25 lần, nhưng DO đo được vẫn ở ngoài khoảng ước tính 5-6 mg/l.
- Kết quả BOD là khá tốt, nằm trong khoảng 0,7 – 0,8 COD.
11


BÀ I 4,5: KHỞI ĐỘNG VÀ THIẾT LẬP CÁC THÔNG SỐ VẬN HÀ NH CỦA HỆ
THỐNG BÙ N HOẠT TÍ NH
I.MỤC ĐÍ CH
Bùn hoa ̣t tıń h là hê ̣ thố ng xử lý sinh ho ̣c cơ bản và phổ biế n, sử du ̣ng trong xử lý
nước thải để loại bỏ các chất hữu cơ. Bài thực hành này giúp sinh viên hiể u đươ ̣c nguyên
tắc vâ ̣n hành của hê ̣ thống bùn hoa ̣t tı́nh, thực hành thao tác khởi động và thiế t lâ ̣p mô ̣t số
thông số vận hành của hê ̣ thố ng.
Giúp sinh viên hiê ̣u đươ ̣c nguyên tắ c vâ ̣n hành của hê ̣ thố ng bùn hoa ̣t tıń h và đánh
giá hiệu quả xử lý của hê ̣ thố ng.
II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính.

- Nguyên tắc hoạt động:
Nước thải được bơm vào bể phản ứng chứacác vi sinh vật ở dạng lơ lửng có sục khí,
các vi sinh vật hiếu khí này phân hủy các chất hữu cơ, hay các chất hữu cơ đó làm nguồn
thức ăn cho các vi sinh vật để tăng sinh khối. Nhờ đó mà các chất hữu cơ được loại ra khởi
nước thải. Nước thải chảy qua bể lắng. ở đây các bông bùn được lắng xuống đáy, phần
bùn được bơm hồi lưu lại bể phản ứng, phần nước trong được thải ra.
- Các phương trình tính toán:
+ Tính lượng bùn sinh ra hằng ngày.

Yobs =
Px = Yobs Q(S0 – S)10-3
+ Tính nhu cầu Oxy lý thuyết
OC0, kgO2/ngày =

- 1,42

Px + 4,57

Q (N0 – N) 10-3

+ Tính SS, VSS
SS, mg/l =
VSS, mg/l =
+ Tính nồng độ NH4 – N
+ Tốc độ tiêu thụ cơ chất riêng đối vi khuẩn Nitrat:
UN =
+ Tính tỷ số F/M
=
+ Tính tải trọng hữu cơ của hệ thống:
OLR =
, kgCOD/m3/d.
III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
3.1 Tiến hành
12


- Chuẩn bị nước thải tổng hợp:
Dung dịch gốc
1. Glucose

2. Amoni acetate
3. NaHCO3
4. KH2PO4
5. Dung dịch hỗn hợp muối.
- NaCl
- KCl
- CaCl2.2H2O
- MgSO4.7H2O

Nồng độ, g/l
30
20
50
7,2

ml dùng pha 10L NT tổng hợp
50
50
100
25
10

1,0
1,4
1,9
2,0

- Lấy 5L bùn hoạt tính từ xô bùn vào xô nhỏ, đồng thời lấy 25ml cho vào ống đong, phần
trông ống đong để xác định SS và VSS, phần trong xô nhỏ để lắng trong 30 – 40 phút, gạn
bổ phần nước lắng. Cho phần bùn lắng được vào bể phản ứng. Dùng nước thải tổng hợp

tráng xô và cho vào bể. Thêm nước máy đến gần mức tràn của bể lắng
- Lắp đặt hệ thống bùn hoạt tính như hình vẽ trên
- Trong 4 giờ đâu tiên, tắt bơm NT vào, chỉ mở bơm bùn hồ i lưu và su ̣c khí để vâ ̣n hành
với chế đô ̣ mẻ. Sau đó, bắ t đầ u mở bơm NT vào.
- Cho hệ thống hoạt động trong 2 ngày, ngày đầu lấy 50ml nước thải đầu vào và 50ml
nước thải đầu ra, ngày thứ 2 cũng tương tự. Bảo quản mẫu ở trong tủ lạnh.
- Trong 2 ngày thı́ nghiê ̣m, tiế n hành đo các thông số sau đây trong bể phản ứng (mỗi ngày
đo 1 lầ n): pH, DO.
3.1.1 Xác định SS và VSS

a. Kết quả SS và VSS:
Ban đầu
m0, g
m1, g
1,198
1,274

m2, g
1,2405

SS, mg/l
3040

VSS, mg/l
1700
13


Sau hai ngày
m0, g

1,197
b.Kết quả Amoni
- Đường chuẩn Amoni:
C, mg/l
0
A, Abs
0,07
Đồ thị

m1, g
1,254

m2, g
1,231

0,15
0,11

SS, mg/l
2280

0,3
0,15

0,45
0,18

VSS, mg/l
1360

0,6
0,24

- Kết quả mẫu đầu vào
Pha loãng, lần
150
200
250
A, Abs
0,254
0,2
0,079
Ta thấy chỉ có mẫu pha loãng 200 và 250 lần là nằm trong khoảng giới hạn của đường
chuẩn, ta chọn mẫu pha loãng 200 lần. Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là:
- Kết quả mẫu ra 1
Pha loãng, lần
100
150
200
A, Abs
0,09
0,068
0,047
Ta thấy chỉ có mẫu pha loãng 100 lần là nằm trong khoảng giới hạn của đường chuẩn, ta
chọn mẫu pha loãng 100 lần. Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là:
- Kết quả mẫu ra 2
Pha loãng, lần
100
150
200

A, Abs
0,1
0,065
0,043
Ta thấy chỉ có mẫu pha loãng 100 lần là nằm trong khoảng giới hạn của đường chuẩn, ta
chọn mẫu pha loãng 100 lần. Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là:
- Kết quả mẫu Amoni đầu ra ta lấy kết quả trung bình của hai mẫu nước thải trên
Ntb = 9,9 mg/l
- Đường chuẩn COD
0
15
30
60
90
Nồng độ, mg/l
0,111
0,081
0,07
0,039
0,017
Độ hấp thụ
14


Đồ thị

- Kết quả đo mẫu đầu vào
0
2
4

Mức pha loãng
0,014
0,039
0,066
Độ hấp thụ
Nhận xét:
- Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính được x2= 60 mg/l ;
x4=36 mg/l. Để đảm bảo tính an toàn, ta chọn kết quả x2=36 mg/l. Vậy, hàm lượng COD
có trong nước thải là 36 x 4 = 144 mg/l. Ước lượng hàm lượng BOD có trong nước thải
đầu vào S0 = 0,8 x COD = 0,8 x 144 = 115,2 mg/l.
- Kết quả đo mẫu đầu ra 1
0
2
4
Mức pha loãng
0,092
0,124
0,149
Độ hấp thụ
- Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính được x0= 10 mg/l . Vậy,
hàm lượng COD có trong nước thải là 12 mg/l. Ước lượng hàm lượng BOD có trong nước
thải đầu vào S1 = 0,8 x COD = 0,8 x 10= 8 mg/l.
- Kết quả đo mẫu đầu ra 2
0
2
4
Mức pha loãng
0,09
0,12
0,143

Độ hấp thụ
- Dựa vào phương trình đường chuẩn y = - 0,001x + 0,102 ta tính được x0= 12 mg/l . Vậy,
hàm lượng COD có trong nước thải là 12 mg/l. Ước lượng hàm lượng BOD có trong nước
thải đầu vào S1 = 0,8 x COD = 0,8 x 12 = 9,6 mg/l.
Vậy, ta lấy Stb = 8,8 mg/l.
+ Tính lượng bùn sinh ra hằng ngày.
Yobs =
Tỏng đó:
c : Thời gian lưu của bùn hoạt tính (tuổi của cặn) trong công trình
= 0,75 :15 (ngày). Chọn

(ngày)

Chế độ thủy lực của bể: Khuấy trộn hoàn chỉnh.
Y :Hệ số năng suất sử dụng chất nền cực đại (hệ số sinh trưởng cực đại).
Y= (0,4 – 0,6) (mg bùn hoạt tính/mgBOD). Chọn Y = 0,6.
Kd : Hệ số phân hủy nội bào. Kd = (0.02 – 0.1) (ngày-1), chọn Kd = 0.06.
Px = Yobs Q(S0 – S)10-3 = 0,375 x 0,75 l/h x (115,2 – 8,8)mg/l = 30 mg/h = 7,2 x 10-4
kg/ngd.
15


Trong đó : Q = 0,75 l/h = 18 l/ngd
+ Tính nhu cầu Oxy lý thuyết
OC0, kgO2/ngày =

- 1,42

Px + 4,57

Q (N0 – N) 10-3 =

- 1,42 x 7,2 x 10-4 kg/ngd+ 4,57 x 18 l/ngd x (96 – 9,9) mg/l x 10-6
= 8,9x10-3 kg/ngd
+ Tính tỷ số F/M
=
+ Tính tải trọng hữu cơ của hệ thống:
OLR =

kgCOD/m3/d.

- Hiệu suất xử lý COD =
- Hiệu suất xử lý Amoni =
IV. NHẬN XÉT
- Do trong quá trình bị tràn bể phản ứng nên kết quả SS, VSS sau xử lý không đúng với
thực tế, giảm so với SS và VSS ban đầu.
- Hiệu suất xử lý trong ngày thứ hai cũng giảm so với ngày đầu tiên, do một lượng bùn
hoạt tính bị thất thoát do tràn bể.
- Hàm lượng Amoni trong mẫu nước thải đầu vào là 96 mg/l gần bằng với giá trị lý thuyết
khi pha là 100mg/l.
- Hiệu suất xử lý COD và Amoni của bùn hoạt tính là rất cao. Vì vậy, có thể ứng dụng để
xử lý nước thải trong thực tế.

16


BÀ I 6: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG NITRAT HÓA CỦ A BÙ N HOẠT TÍ NH
I.MỤC ĐÍ CH
Trong bùn hoa ̣t tıń h có chứa các vi khuẩ n có khả năng thực hiê ̣n quá trın
̀ h nitrat hóa,

tức oxi hóa amoni thành nitrit và nitrat. Bài thı́ nghiê ̣m này nhằ mg xác đinh
̣ khả năng
nitrat hóa của bùn hoa ̣t tính trong điề u kiện thı́ nghiê ̣m mẻ.
II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giá thiế t quá trıǹ h oxi hóa sinh ho ̣c amoni trong điề u kiê ̣n thı́ nghiê ̣m tuân theo đô ̣ng
ho ̣c Monod và giả sử nồng đô ̣ bùn thay đổi không đáng kể trong khoảng thời gian thı́
nghiê ̣m. Từ nồ ng đô ̣ cơ chấ t amoni (NH4-N) mấ t đi hay nồ ng đô ̣ tổng NO2-N và NO3-N
(go ̣i chung là NOx-N) tạo thành sau từng khoảng thời gian, tın
́ h toán tố c đô ̣ oxy hóa riêng
cực đa ̣i, sử du ̣ng dạng biến đổ i tuyế n tı́nh của phương trı̀nh mônd.
(1)
(2)
Trong đó:
rN: tố c đô ̣ nitrat hóa, mg NH4-Ngiảm/L/h hay mg NOx-Nta ̣o thành/L/h
k: tố c đô ̣ nitrat hóa riêng cực đa ̣i, mg-N/g-VSS/h
S: nồ ng đô ̣ cơ chấ t trong amoni. Mg-N/L
X: nồ ng độ sinh khố i, mg-VSS/L
Ks: hằ ng số
- Quá trình Nitrat hóa
+ Đây là quá trình hiếu khí, bởi các vi khuẩn tự dưỡng ( autotrophic)
+ NH4 bị oxy hóa đến NO3- theo 2 bước:
2NH4 + 3O2

Nitrosomonas

2NO2-

+ 4H+ +

2H2O

Nitrobacter

2NO2- + O2
2NO3- Các phương trình tính toán.
+ Tốc độ tiêu thụ cơ chất riêng đối vi khuẩn Nitrat:
UN =
III. MÔ TẢ THÍ NGHIỆM
1.Môi trường thı́ nghiêm
̣
- (NH4)2SO4: 67,4ml (NH4)2SO4 7g/l
- KH2PO4: 12,2ml KH2PO4 7,2g/l
- NaHCO3: 12,6ml NaHCO3 50g/l
- MgSO4.7H2O: 2,2mg/l MgSO4.7H2O 22,5 mg/L
- CaCl2.2H2O: 0,18ml CaCl2.2H2O 27,5 g/l
- Dung dich
̣ Fe-EDTA**: 1 mL/L
Điều chỉnh pH đến 7,5 bằng dung dịch NaHCO3 10%
2.Xử lý bùn hoa ̣t tı́nh
- Dùng ống đong, lấy 200mL bùn hoa ̣t tính từ xô nuôi bùn ở PTN.
- Cho vào cố c, khuấ y đề u trên máy khuấ y từ và hút ra 50mL để xác đinh
̣ SS và VSS
- Phần 150mL bùn còn la ̣i đươ ̣c xử lý như sau:
a.Lo ̣c hút qua phế u lọc thủy tinh xố p (không giấ y lo ̣c),
b.Ngưng bơm hút, dùng bình tỉa nước cấ t rửa phầ n bùn nằ m trên phễu (dùng 15-20
mL nước)
c.Lặp lại thao tác lo ̣c – rửa 2-3 lầ n nữa cho đến khi thử nước lo ̣c bằ ng thuố c thử hiê ̣n
màu xác đinh
̣ nitrit không còn hiê ̣n màu hồ ng.
3.Tiế n hành thı́ nghiệm mẻ

17


- Dùng môi trường thı́ nghiê ̣m để rửa phễu lo ̣c nhiề u lầ n và chuyể n toàn bô ̣ vào bıǹ h tam
giác. Thêm hế t 1 L môi trường thí nghiê ̣m vào.
o
- Cho đầ u khuế ch tán khı́ vào bıǹ h và đă ̣t bın
̀ h vào bể điề u nhiê ̣t ở 30 C.
- Su ̣c không khı́ trong 1 phút, để lắ ng, dùng syringe để hút 20 mL mẫu.
- Su ̣c không khı́ trở la ̣i. Kiể m tra oxy hòa tan trong bıǹ h, bảo đảm DO lớn hơn 3mg/L
- Sau mỗi 1 giờ lấ y 1 mẫu bàng cách ngừng su ̣c khı,́ để lắ ng 1 - 2 phút rồ i hút 20 mL mẫu
bằ ng syringe. Lấ y tấ t cả 5 mẫu, tức sau 1,2,3,4, và 5 giờ.
- Tấ t cả mẫu lây trong syringe đươ ̣c lo ̣c qua giấ y lo ̣c 1,0
, chứa vào chai đựng mẫu và
bảo quản trong tủ lạnh để phân tıć h cùng mô ̣t lần sau này.
- Xác định Nitrit
+ Xây dựng đường chuẩn và phân tích mẫu:
STT
Dung dịch chuẩn
10 ml nước cất
S1 (0 mg/l)
0,5 ml dung dịch trung gian + 9,5 ml nước cất
S2 (0,05 mg/l)
1 ml dung dịch trung gian + 9 ml nước cất
S3 ( 0,1 mg/l)
2 ml dung dịch trung gian + 8 ml nước cất
S4 (0,2 mg/l)
3 ml dung dịch trung gian + 7 ml nước cất
S5 (0,3 mg/l)
Các bước phân tích nitrit

10 ml dung dịch chuẩn/ mẫu ( pha
loãng 30 lần) trong ống nghiệm 25 ml

Thêm 0,5 ml thuốc thử tạo màu, trộn đều

Chờ 15 – 20 phút

Đo hấp thụ quang ở 543 nm
- Xác định Nitrat
STT
S1 (0 mg/l)
S2 (0,5 mg/l)
S3 (1 mg/l)
S4 (1,5 mg/l)
S5 (2 mg/l)

Dung dịch chuẩn
10 ml nước cất
1 ml dung dịch trung gian + 9 ml nước cất
2 ml dung dịch trung gian + 8 ml nước cất
3 ml dung dịch trung gian + 7 ml nước cất
4 ml dung dịch trung gian + 6 ml nước cất

+ Các bước phân tích

18


10 ml dung dịch/mẫu ( pha loãng 50 lần) cho vào cốc thủy tinh

Thêm 1 ml dung dịch sodium salicylate, trộn đều

Đun cách cát cho đến khô

Làm nguội; thêm 1 ml H2SO4 đ.đ, lắc, để yên trong 10 phút

Thêm 8 ml nước cất dọc theo thành cốc, lắc đều, để nguội

Thêm 7 ml NaOH 30% dọc theo thành cốc, lắc đều, để nguội

Chuyển vào bình định mức 25 ml, định mức bằng dinh dịch
NaOH 2,5 %

Đo quang ở 420 nm

IV. Kết quả thí nghiệm
4.1 Kết quả SS và VSS:
m0, g
m1, g
1,2089
1,2964
4.2 Kết quả Amoni
- Đường chuẩn Amoni
C, mg/l
0
0,15
A, Abs
0,07
0,11

m2, g
1,2564

SS, mg/l
3500

0,3
0,15

0,45
0,18

VSS, mg/l
1900

0,6
0,24

19


- Kết quả phân tích mẫu Amoni: Pha loãng 200 lần. Từ kết quả đo độ hấp thụ quang và
phương trình đường chuẩn ta tính được nồng độ trong các mẫu như bảng sau:
Mẫu
S0
S1
S2
S3
S4
S5

A,Abs
0,23
0,187
0,162
0,139
0,112
0,097
C,mg/l
118,7
87,2
68,9
52,4
32,23
21,25
4.3 Kết quả Nitrit
- Đường chuẩn:
Mẫu
S1
A,Abs
0,02
Đồ thị

S2
0,150

S3
0,282

S4
0,510

S5
0,731

-Mẫu: Pha loãng 30 lần. Từ kết quả đo độ hấp thụ quang và phương trình đường chuẩn ta
tính được nồng độ trong các mẫu như bảng sau:
Mẫu
S0
S1
S2
S3
S4
S5
A,Abs
0,013
0,142
0,254
0,365
0,475
0,67
C, mg/l
0
1,4
2,8
4,24
5,64
8,2
4.4 Kết quả Nitrat
- Đường chuẩn
Mẫu

S1
S2
S3
S4
S5
A,Abs
0
0,109
0,212
0,307
0,384
20


Đồ thị

-Mẫu: Pha loãng 50 lần. Từ kết quả đo độ hấp thụ quang và phương trình đường chuẩn ta
tính được nồng độ trong các mẫu như bảng sau:
Mẫu
S0
S1
S2
S3
S4
S5
A,Abs
0,012
0,132
0,194
0,25

0,32
0,351
C, mg/l
0
29,8
46,7
61,76
80,76
89,2
4.5 Bảng số liệu thí nghiệm:
t, giờ
0
1
2
3
4
5
NH4 – N, mg – N/l
118,7
87,2
68,9
52,4
32,23
21,25
NO2 – N, mg – N/l
0
1,4
2,8
4,24
5,64

8,2
NO3 – N, mg – N/l
0
29,8
46,7
61,76
80,76
89,2
- Lập bảng tính:
Khoảng thời gian, h
NH4 – N giảm, mg/l
NOx – N tạo thành, mg/l
rN, mg NH4 – N/L/h
r’N, mg NOx – N/L/h
X/rN, mg – VSS/mg – N/h
X/r’N, mg – VSS/mg – N/h
1/S,
Đồ thị 1

-

1
31,5
31,2
31,5
31,2
111,11
112,18
0,011

2
49,8
49,5
24,9
24,75
140,56
141,14
0,0145

3
66,3
66
22,1
22
158,37
159,09
0,019

4
5
86,47 97,45
86,4
97,4
21,62 19,49
21,6
19,48
161,89 179,57
162,03 179,67
0,031 0,047

21


Đồ thị 2

Từ hai phương trình trên ta rút ra được các giá trị a = 1528; b = 112,8 ; a’ = 1504 ;
b’ = 113,9.
Suy ra: k = 0,0088, k’ = 0,0087
V . Nhận xét
- Hàm lượng Amoni giảm đi và hàm lượng NOx-N không đồng nhất, hàm lượng Amoni
giảm vẫn cao hơn.
- Do thiếu kinh nghiệm nên kết quả là không được tốt, cả hai phương trình cuối cùng đều
có R2 < 0,8.
- Do vậy, k và k’ không đồng nhất, k > k’.

22