kết quả nghiên cứu nhận xét và bàn luận

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
CHƯƠNG 5
CHƯƠNG 5
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
5.1. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH TĨNH:
5.1.1. Kết quả chạy thích nghi tốt nhất của mô hình ở các tải:
Tải trọng
(kgCOD/m
3
.ng.d)
COD
v
(mg/l)
COD
r
(mg/l)
E
(%)
pH
v
pH
r
298 67 61 7,10 7,23
1,20 315 87 72 7,03 7,35
(t=6) 325 57 82 7,06 7,45
300 50 83 7,00 7,46
515 67 76 7,03 7,45
2,00 495 57 88 7,00 7,38
(t=6) 515 50 90 7,04 7,48
500 50 90 7,05 7,45
698 67 91 6,99 7,45
2,80 715 60 92 7,00 7,50
(t=6) 725 57 92 7,02 7,48
700 57 92 6,98 7,59
915 67 92 7,00 7,57
2,70 889 50 95 7,03 7,48
(t=8) 900 56 94 7,04 7,52
915 50 95 6,99 7,55
1100 89 89 7,00 7,54
3,30 1098 70 94 7,02 7,62
(t=8) 1115 78 93 7,04 7,55
1115 67 94 7,00 7,68
1489 345 77 7,00 7,81
3,60 1495 330 78 7,04 7,70
(t=8) 1515 345 77 6,99 7,67
1500 340 77 6,97 7,64
1500 115 92 6,87 7,56
3,00 1489 100 93 6,95 7,76
(t=12) 1489 115 92 6,85 7,63
1495 98 93 6,98 7,57
1990 428 78 7,03 7,78
63
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
1,95 2000 315 84 7,00 7,60
(t=24) 2015 250 88 7,04 7,56
2015 315 84 7,03 7,62
5.1.2. Đồ thò quan hệ giữa tải trọng và hiệu suất xử lý:
Nhận xét:
Nhìn vào đồ thò ta thấy, tải trọng COD được xử lý tốt ở :
+ 2,7 kgCOD/m
3
.ng.đ (nồng độ đầu vào là 900 mgCOD/l) , hiệu xuất xử lý
là 93%.
+ 3,3 kgCOD/m
3
.ng.đ (nồng độ đầu vào là 1100 mgCOD/l), hiệu suất xử lý
là 93%.
pH đầu ra có tăng so với ban đầu, nhưng vẫn nằm trong tiêu chuẩn thải, nên
không cần trung hòa trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Với nước đầu ra của mô hình lọc kỵ khí là 900 mgCOD/l, kết hợp với kết quả
thu được ở trên, chọn tải trọng 2,7 kgCOD/m
3
.ng.đ (nồng độ đầu vào là 900
mgCOD/l) để theo dõi hiệu quả xử lý theo thời gian, từ đó tìm phương trình động
học.
64
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
5.1.3. Kết quả chạy thích nghi theo thời gian ở nồng độ 900 mgCOD/l:
COD= 900mg/l
t (giờ) Lần 1 Lần 2
COD (mg/l) E (%) pH COD (mg/l) E (%) pH
0 900 0 7,03 900 0 7,06
1 540 40 7,33 522 42 7,38
2 315 65 7,45 270 70 7,48
3 180 80 7,58 187 79 7,55
4 144 84 7,61 144 84 7,56
5 117 87 7,63 134 85 7,59
6 99 89 7,65 94 90 7,63
7 100 89 7,58 81 91 7,65
8 90 90 7,58 60 93 7,69
9 60 93 7,65 57 94 7,70
11 67 92 7,63 67 92 7,65
12 67 92 7,64 67 92 7,66
24 27 97 7,63 35 96 7,65
65
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
66
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
• Nhận xét, và bàn luận:
a. COD:
Đối với nồng độ 900 mg COD/l, 6 giờ đầu COD giảm mạnh từ 900 xuống 94 mg/l,
hiệu quả xử lý đạt khoảng 90%, đạt tiêu chuẩn thải loại B (TCVN-5945-1995). Từ
6-9 giờ COD giảm nhẹ từ 94 xuống 57 mg COD/l, hiệu suất xử lý đạt 94%. Sau 24
giờ, COD = 30mg/l, hiệu suất xử lý đạt 96%, đạt tiêu chuẩn thải loại A (TCVN-
5945-1995). Thời gian lưu tối ưu là 6 giờ.
Sau thời gian COD giảm nhanh, COD bắr đầu giảm chậm và có lúc lại tăng
giảm khi nồng độ COD thấp dưới 100mg/l. Nguyên nhân:
• Khoảng thời gian đầu của quá trình xử lý, giai đoạn phát triển củavi sinh vật
đang nằm trong pha logarite, vi sinh vật sử dụng cơ chất dồi dào của môi trường để
tổng hợp tế bào, làm nồng độ COD trong nước thải giảm nhanh. Điều này dẫn đến
màng vi sinh vật hình thành ngày càng dày trên vật liệu lọc, tỷ số F/M giảm nhanh,
vi sinh chuyển dần sang giai đoạn phát triển ổn đònh giai đoạn này diễn ra nhanh
với màng vi sinh hiếu khí do vi sinh tích lũy trên lớp vật liệu lọc.
• Nếu thức ăn không đủ chúng buộc phải sử dụng cơ chất đã tích lũy trong tế
bào để sử dụng cho đến khi chúng chết đi và trở thành nguồn thức ăn cho các vi
67
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
sinh vật khác, nhưng cũng chỉ có khoảng 50-60% lượng chất hữu cơ này được các vi
sinh vật khác sử dụng, phần còn lại là các phức chất có độ hoà tan thấp cần phải có
thời gian cho vi sinh vật đồng hóa, điều này làm cho COD không giảm mà còn tăng
nhẹ, cho đến khi nồng độ cơ chất tăng đủ để vi sinh vật không phân hủy nội bào
mà dùng cơ chất trong môi trường để phát triển và làm COD giảm. Như vậy, quá
trình này cứ tiếp diễn và COD sẽ tăng giảm luân phiên.
b. pH:
Đối với pH, trong 6 giờ đầu pH giảm mạnh, pH =7,06 lên pH = 7,63, đỉnh
điểm đạt 7,70 sau 9 giờ. Sau giai đoạn tăng nhanh, pH tăng chậm và có lúc tăng
giảm nhẹ. Nguyên nhân là:thời gian đầu vi sinh vật sử dụng cơ chất dồi dào trong
nước sau giai đoạn kỵ khí để tổng hợp tế bào nên phát triển mạnh, lúc ấy vi sinh
vật sử dụng H
+
trong nước và trong quá trình xử lý hiếu khí các khí CO
2
cũng bò
đuổi lên một phần và theo phản ứng bên dưới thì chiều phản ứng sẽ dòch chuyển về
phía tạo ra CO
2
nên H
+
bò giảm:
H
2
O + CO
2
H
+
+ HCO
3
-
Mặc khác, trong các phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ của vi sinh vật,
có phản ứng amoni hóa tức là phản ứng chuyển hóa nitơ có trong các amoni acid
hoặc trong các hợp chất hữu cơ khác thành NH
3
để thuận tiện cho việc tạo vỏ tế
bào. NH
3
sinh ra sẽ được các vi khuẩn nitrat hóa sử dụng để oxi hóa thành nitrat
(NO
3
-
). Một phần NH
3
tham gia vào quá trình nitrat hóa sẽ được đồng hóa thành vỏ
tế bào của vi khuẩn. Nếu lượng NH
3
sinh ra lớn hơn nhu cầu sử dụng của vi khuẩn
nitrat hóa thì sẽ tồn tại một lượng NH
3
và ion NH
4
+
cùng trong nước ở trạng thái cân
bằng động theo nguyên lý Le Chacterlie. Ion này có tính kiềm nên pH của nước
thải sẽ tăng lên. Lúc này giai đoạn tăng trưởng và tăng sinh khối theo logarit trong
quần thể vi sinh vật là giai đoạn chiếm ưu thế so với giai đoạn sau vì nguồn thức ăn
vẫn còn dồi dào ở các thời điểm sau, vi khuẩn chuyển sang giai đoạn phân hủy
nội bào do nguồn thức ăn đã bò cạn kiệt. Hàm lượng ion NH
4
+
trong nước sẽ không
tăng nữa. Lượng ion NH
4
+
này sẽ là nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn nitrat hóa trong
phản ứng nitrat hóa ( chuyển NH
4
+
thành NO
3
-
) như sau:
2NH
3
+ 3O
2
2NO
2
-
+ 2H
+
+2H
2
O
68
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
2NO
2
-
+ O
2
2NO
2
-
Chính phản ứng nitrat hóa này sẽ làm cho pH cuả nước sẽ giảm xuống.
5.1.4. Phương trình động học:
ng dụng phương trình bậc 2 gần đúng mà ta đã tìm được ở chương 3 để từ đó
xác đònh bậc phản ứng trong phương trình:
T
1
/T
2
= -0,0017n
2
– 0,1085n + 0,6676 (1)
Sau khi tìm được bậc phản ứng n, ta thế vào công thức bên dưới để xác đònh k:
n)τm(1
n1
X)11V
n1
0
S
k
−
−
−−
−
=














(2)
Từ đồ thò biểu diễn hiệu quả xử lý COD ở nồng độ 900 mg COD/l, ta xác đònh
được T
1
= 1,1; T
2
=2,0. Vậy T
1
/T
2
= 0,55 thế vào phương trình (1), ta giải ra được n=
0,4.
Thế n = 0,4 vừa tìm được vào công thức (2),
ta tìm được k = 0,43 g
-2,3
m
-0,85
ngày
-1
.
5.1.5. Đồ thò so sánh giữa hiệu quả xử lý thực tế và trên lý thuyết:
Từ giá trò k = 0,43 g
-2,3
m
-0,85
ngày
-1
và n = 0,4 tìm được thế vào phương trình:
( )
n
n
V
VnmkTS
SS
−
−






+−
=⇔
1
1
0
1
0
1
(*)
với các giá trò T khác nhau, ta sẽ tìm được nồng độ COD giảm theo thời gian trên
thực tế.
69
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
Bảng 5.1: Biểu diễn sự thay đổi COD, và hiệu suất theo thời gian:
Thời gian (h) COD
TT
(mg/l) COD
LT
(mg/l) E
TT
(%) E
LT
(%)
0 900 0 900 0
1 522 42 797 12
2 270 70 695 23
3 187 79 593 37
4 144 84 493 45
5 134 85 393 56
6 94 90 295 67
7 81 91 198 78
8 60 93 104 89
70
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
Nhận xét:
Trên thực tế hiệu quả xử lý COD cao hơn trong lý thuyết.
71
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
5.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH ĐỘNG CỦA LỌC HIẾU KHÍ:
COD
v
pH
v
Q
llv
=24l/h Q
llv
=36l/h Q
llv
=48l/h
(mg/l) COD
r
(mg/l)
E
(%)
L pH
r
COD
r
(mg/l)
E
(%)
L pH
r
COD
r
(mg/l)
E
(%)
L pH
r
715 6,85 30 96 1,43 7,27 35 95 2,15 7,24 37 95 2,86 7,23
745 6,82 37 95 1,49 7,32 37 95 2,24 7,15 57 92 2,98 7,16
700 6,75 35 95 1,40 7,18 30 96 2,10 7,23 50 93 2,80 7,29
900 6,72 50 94 1,80 7,25 57 94 2,70 7,18 60 93 3,60 7,35
915 6,84 47 95 1,83 7,19 50 95 2,75 7,24 67 93 3,66 7,27
935 6,89 57 94 1,87 7,36 67 93 2,81 7,13 60 93 3,74 7,25
1120 6,78 57 95 2,24 7,29 67 94 3,36 7,24 115 90 4,48 7,21
1100 6,72 50 95 2,22 7,15 57 95 3,30 7,26 90 92 4,40 7,32
1200 6,81 57 95 2,40 7,20 67 94 3,60 7,22 97 93 4,35 7,25
1515 6,89 90 94 3,03 7,32 221 85 3,88 7,14 313 79 4,86 7,32
1500 6,75 93 94 3,00 7,26 245 84 3,90 7,27 321 79 4,72 7,19
1490 6,73 87 94 2,98 7,18 245 84 3,74 7,13 287 81 4,80 7,13
1515 6,72 90 94 3,03 7,15 230 84 3,88 7,08 288 81 4,80 7,15
72
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
73
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
Trong đó:
• L: tải trọng hữu cơ, kg.COD/m
3
.ngày. đêm.
Nhận xét:
+ pH :
Với nước thải sau giai đoạn xử lý kỵ khí, pH thấp dưới 7,0, nhưng do vẫn nằm
trong ngưỡng giới hạn của vi sinh hiếu khí nên không gây ảnh hưởng đến hoạt động
của vi sinh trong mô hình hiếu khí. Đầu ra hiếu khí pH >7, đạt tiêu chuẩn thải của
môi trường.
+ COD:
74
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN
Như vậy đối với:
Q
llv
=24l/h (thời gian lưu 12 giờ) thì bể xử lý hiếu khí xử lý tốt, tải trọng có thể
đạt đến 3 kg COD/ m
3
.ngày, hiệu suất xử lý trên 94%, đạt tiêu chuẩn thải loại B.
Q
llv
=36l/h (thời gian lưu 8 giờ) thì bể xử lý hiếu khí xử lý tốt đối với nồng độ
COD <1200mg/l, khi ấy tải trọng đạt lên đến 3,6 kg COD/ m
3
.ngày, hiệu suất xử lý
đạt trên 94 %. Với nồng độ COD =1500 mg/l, thì hiệu quả xử lý không tốt , chỉ đạt
tiêu chuẩn thải loại C, nhưng hiệu suất vẫn đạt trên 80%.
Q
llv
=48l/h (thời gian lưu 6 giờ) , hiệu quả xử lý giảm. Với COD
≤
900 mg/l ,
hệ thống vẫn xử lý tốt, hiệu suất xử lý đạt tiêu chuẩn thải loại B. Với COD
≥
1200
mg/l, hiệu quả xử lý đạt trên 80 %, đạt tiêu chuẩn thải loại C, tải trọng xử lý có thể
đạt trên 4 kg COD/ m
3
.ngày.
Như vậy với nồng độ COD = 900 mg/l (đầu vào hiếu khí), so sánh giữa mô
hình động và mô hình tónh, ta thấy không có sự sai biệt lớn, vẫn ứng với thời gian
lưu là 8 giờ thì mô hinh hiếu khí xử lý tốt, đầu ra COD
≈
70 mg/l đạt tiêu chuẩn
thải loại B, hiệu suất xử lý đạt trên 90 %. Điều này đáp ứng được yêu cầu của nhà
máy khi xả nước thải sau xử lý vào nguồn tiếp nhận là sông Thò Vải.
5.3. KẾT LUẬN:
Đối với nước thải của công ty LG-Vina dù trong nước thải có chứa dầu hóa
dẻo, là loại hợp chất hữu cơ khó phân hủy, nhưng khi sử dụng phương pháp lọc sinh
học để xử lý, hiệu quả thu được rất cao. Đối với yêu cầu của công ty, đầu ra của hệ
thống xử lý cần đạt tiêu chuẩn loại B để đạt được tiêu chuẩn thải vào sông Thò Vải
là điều hoàn toàn thực hiện được. Phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn phương
pháp hóa lý đã được nghiên cứu trước đây, vì ít tốn hóa chất và chi phí thấp.
Như vậy, công nghệ đưa ra hoàn toàn có thể áp dụng vào xử lý đối với nước
chứa dầu hóa dẻo. Từ phương pháp tách dầu ( bằng trọng lực ), đến xử lý lọc kỵ
khí, sau đó là lọc hiếu khí, với đầu vào hiếu khí 900 mg COD/l thì đầu ra đạt tiêu
chuẩn thải. Lọc sinh học được đưa ra đã đáp ứng được yêu cầu xử lý tốt, bên cạnh
đó nó cũng đảm bảo được một số ưu điểm như chòu được khả năng biến động lớn
về nhiệt độ, tải lượng ô nhiễm, pH. Ngoài ra, đối với phương pháp lọc hiếu khí này
thì rất dễ trong vận hành, giảm chi phí trong xử lý bùn sinh ra tong quá trình xử lý,
ít tiêu tốn năng lượng.
Kết quả vận hành đối với mô hình tónh và mô hình động cho thấy có thể sử
dụng xơ dừa như là một loại vật liệu lọc vừa kinh tế vừa đạt hiệu quả xử lý cao.
75

Xem chi tiết: kết quả nghiên cứu nhận xét và bàn luận