Đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý nước thải từ quy trình sản xuất nước tương bằng công nghệ UASB

NGHIEÂN CÖÙU AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NOÀNG ÑOÄ MUOÁI ÑEÁN HIEÄU QUAÛ XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG BAÈNG COÂNG NGHEÄ UASB MUÏC LUÏC DANH SAÙCH CAÙC TÖØ VIEÁT TAÉT ...................................................................... i DANH SAÙCH CAÙC BAÛNG ................................................................................... ii DANH SAÙCH CAÙC HÌNH ................................................................................... iii CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU ........................................................................................... 1 1.1. TÍNH CAÀN THIEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI ...............................................................2 1.2. MUÏC TIEÂU - NOÄI DUNG – PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU ...................2 1.2.1. Muïc tieâu ............................................................................................2 1.2.2. Noäi dung............................................................................................3 1.2.3. Phöông phaùp nghieân cöùu ...................................................................3 1.3. PHAÏM VI NGHIEÂN CÖÙU ...........................................................................3 1.4. YÙ NGHÓA KHOA HOÏC CUÛA ÑEÀ TAØI ........................................................3 1.5. NHU CAÀU KINH TEÁ XAÕ HOÄI ....................................................................4 CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG ................................................................................ 5 2.1. HIEÄN TRAÏNG SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG TAÏI VIEÄT NAM ..................6 2.1.1. Hieän traïng saûn xuaát ...........................................................................6 2.1.2. Hieän traïng moâi tröôøng.....................................................................11 2.1.2.1................................................................................................ Moâi tröôøng khoâng khí ...........................................................................11 2.1.2.2. Chaát thaûi raén ......................................................................11 2.1.2.3. Moâi tröôøng nöôùc ................................................................12 2.2. THAØNH PHAÀN VAØ TÍNH CHAÁT NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG..............................................................................12 2.2.1. Thaønh phaàn .....................................................................................12 2.2.2. Tính chaát .........................................................................................13 2.3. MOÄT SOÁ ÑEÀ XUAÁT NHAÈM XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG..............................................................................13 CHÖÔNG 3: TOÅNG QUAN VEÀ PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI ÖÙNG DUÏNG MOÂ HÌNH UASB .............................................................. 15 3.1. QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC KÒ KHÍ..............................................................16 3.1.1. Toång quan .......................................................................................16 3.1.2. Caùc coâng ngheä xöû lyù kò khí..............................................................19 3.1.2.1. Quaù trình phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn ........................19 3.1.2.2. Quaù trình tieáp xuùc kò khí ........................................................20 3.1.2.3. UASB......................................................................................20 3.1.2.4. Loïc kò khí (Giaù theå coá ñònh doøng chaûy ngöôïc doøng)...............21 3.1.2.5. Quaù trình kò khí baùm dính xuoâi doøng (Vaùch ngaên) .................21 3.1.2.6. Quaù trình kò khí taàng giaù theå lô löûng.......................................22 3.2. QUAÙ TRÌNH XÖÛ LYÙ UASB .....................................................................22 3.2.1. Toång quan veà UASB........................................................................22 3.2.1.1. BEÅ UASB ...............................................................................22 3.2.1.2. Söû duïng biogas .......................................................................24 3.2.1.3. Ñieàu kieän ñeå UASB hoaït ñoäng toát .........................................26 3.2.2. Quaù trình phaùt trieån coâng ngheä UASB............................................26 3.2.3. Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm cuûa vieäc xöû lyù nöôùc thaûi baèng coâng ngheä UASB ..............................................................................................27 3.2.4........................................................................................................ Khôûi ñoäng moâ hình UASB.........................................................................28 3.2.4.1. Buøn nuoâi caáy ban ñaàu.............................................................28 3.2.4.2. Nhieät ñoä..................................................................................30 3.2.4.3. pH...........................................................................................30 3.2.4.4. Nöôùc thaûi ................................................................................30 3.2.4.5. Haøm löôïng chaát höõu cô ..........................................................30 3.2.4.6. Khaû naêng phaân huyû sinh hoïc cuûa nöôùc thaûi............................31 3.2.4.7. Chaát dinh döôõng .....................................................................31 3.2.4.8. Haøm löôïng caën lô löûng ...........................................................31 CHÖÔNG 4: XAÂY DÖÏNG VAØ VAÄN HAØNH MOÂ HÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP UASB .................................................................................... 32 4.1. CÔ SÔÛ THÖÏC NGHIEÄM ÑEÅ XAÂY DÖÏNG MOÂ HÌNH .............................33 4.1.1........................................................................................................ Moät soá nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi cuûa caùc ngaønh thöïc phaåm öùng duïng moâ hình UASB.........................................................................33 4.1.1.1. Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp thöïc phaåm giaøu protein vaø chaát beùo baèng beå phaûn öùng kò khí doøng ngöôïc UASB ña giai ñoaïn öa nhieät. ..........................................................................33 4.1.1.2................................................................................................ Xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình cheá bieán tinh boät saén baèng coâng ngheä UASB. .............................................................................36 4.1.1.3................................................................................................ Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi saûn xuaát tinh boät saén thu Biogas baèng heä thoáng UASB. ..............................................................38 4.1.2........................................................................................................ Löïa choïn caùc thoâng soá ...............................................................................41 4.2. XAÂY DÖÏNG MOÂ HÌNH NGHIEÂN CÖÙU ...................................................41 4.2.1........................................................................................................ Ñoái töôïng nghieân cöùu.................................................................................41 4.2.2........................................................................................................ Laáy maãu ....................................................................................................41 4.2.3........................................................................................................ Moâ hình thí nghieäm coät UASB ..................................................................42 4.2.4. Hoaù chaát phaân tích ñònh löôïng ........................................................43 4.3. PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH ..................................................................43 4.4. VAÄN HAØNH MOÂ HÌNH ............................................................................44 CHÖÔNG 5: KEÁT QUAÛ VAØ NHAÄN XEÙT ........................................................ 46 5.1. PHAÀN THÖÙ NHAÁT ...................................................................................48 5.1.1........................................................................................................ Giai ñoaïn 1: ...............................................................................................48 5.1.2. Giai ñoaïn 2: ..................................................................51 5.1.3........................................................................................................ Giai ñoaïn 3: ...............................................................................................54 5.1.4........................................................................................................ Keát quaû .....................................................................................................56 5.1.5. Keát luaän ............................................................................... 58 5.2. PHAÀN THÖÙ HAI........................................................................................59 5.2.1........................................................................................................ Giai ñoaïn 1.................................................................................................59 5.2.2........................................................................................................ Giai ñoaïn 2.................................................................................................62 5.2.3........................................................................................................ Giai ñoaïn 3.................................................................................................64 5.2.4........................................................................................................ Keát quaû .....................................................................................................66 5.2.5........................................................................................................ Keát luaän .....................................................................................................68 CHÖÔNG 6: KEÁT LUAÄN VAØ PHÖÔNG HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ................... 69 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO i DANH MUÏC CAÙC TÖØ VIEÁT TAÉT 1) BOD (Biochemical Oxygen Demand) – Nhu caàu oxy sinh hoaù 2) COD (Chemical Oxygen Demand) – Nhu caàu oxy hoaù hoïc 3) EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) – Lôùp buøn môû roäng 4) GSS (Gas Solids Separator ) – Taùch khí raén 5) HRT (Hydraulic Retention Times) – Thôøi gian löu nöôùc 6) IC (Interal Circulation) - Löu thoâng tuaàn hoaøn beân trong 7) MS – UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket Multi Stage) - Beå sinh hoïc kò khí doøng chaûy ngöôïc qua lôùp buøn nhieàu baäc 8) SS – Solid Suspension – Chaát raén lô löûng 9) SMA – Hoaït tính methane 10) TSS – Total Solid Suspension – Chaát raén lô löûng toång coäng 11) UASB (Up – flow Anaerobic Sludge Blanket)- Beå sinh hoïc kò khí doøng chaûy ngöôïc qua lôùp buøn 12) VSS – Vaporize Solid Suspension – Chaát raén lô löûng bay hôi 13) VSV – Vi sinh vaät DANH SÁCH CÁC BẢNG ii DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1. Khả năng hòa tan của CO2 trong nước ........................................ 25 Bảng 2: Các loại bùn nuôi cấy ban đầu cho bể xử lý kị khí. ...................... 29 Bảng 3. Thành phần đặc trưng của nước thải từ quy trình sản xuất bánh đậu. ............................................................................................ 34 Bảng 4. Thành phần đặc trưng của nước thải từ quy trình sản tinh bột sắn.36 Bảng 5. Đặc tính của hạt bùn sử dụng trong cột UASB............................. 37 Bảng 6. Ảnh hưởng của pH tới hiệu quả xử lý .......................................... 39 Bảng 7. Ảnh hưởng của thời gian lưu tới hiệu quả xử lý ........................... 40 Bảng 8. Kết quả phân tích trong giai đoạn 1 ở nồng độ CODvào= 1000 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) ................ 49 Bảng 9. Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ CODvào= 1500 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) ................ 52 Bảng 10. Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ CODvào= 2000 mg/l (Không kiểm soát nồng độ muối) .............................................. 55 Bảng 11. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu quả xử lý .............................. 57 Bảng 12. Kết quả phân tích trong giai đoạn 1 ở nồng độ muối 0,5 % ........ 60 Bảng 13. Kết quả phân tích trong giai đoạn 2 ở nồng độ muối 0,7 % ........ 63 Bảng 14. Kết quả phân tích trong giai đoạn 3 ở nồng độ muối 0,9 % ........ 65 Bảng 15. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý ..................... 67 DANH SÁCH CÁC HÌNH iii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1. Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ đậu nành bằng phương pháp lên men...............................................................................................8 Hình 2. Sơ đồ quy trình sản xuất nước tương từ bánh đậu bằng phương pháp hoá giải...............................................................................................9 Hình 3. Sơ đồ chuyển hoá vật chất trong điều kiện kị khí.............................. 18 Hình 4. Các dạng quá trình kị khí đã ứng dụng rộng rãi trong thực tế ........... 19 Hình 5. Sơ đồ hầm ủ UASB .......................................................................... 23 Hình 6. Mô hình thí nghiệm. ......................................................................... 42 Hình 7. Hình thái vi sinh trong bùn sử dụng trong cột UASB........................ 44 Hình 8. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1000 mg/l................................. 50 Hình 9. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1500 mg/l................................. 53 Hình 10. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 2000 mg/l............................... 56 Hình 11. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu quả xử lý.................................... 57 Hình 12. Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,5 % ............................................ 61 Hình 13. Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,7 % ............................................ 64 Hình 14. Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,9 % ............................................ 66 Hình 15. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý .......................... 67 CHÖÔNG 1: MÔÛ ÑAÀU 1.1. TÍNH CAÀN THIEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI Ngaøy nay, chaát löôïng cuoäc soáng cuûa con ngöôøi ngaøy caøng ñöôïc naâng cao. Do ñoù, caùc ñoøi hoûi veà nhöõng nhu caàu haøng ngaøy, ngaøy caøng trôû neân khaét khe. Ñaëc bieät laø nhu caàu veà aåm thöïc. Chính vì theá, caùc ngaønh coâng nghieäp cheá bieán vaø saûn xuaát thöïc phaåm ñoùng moät vai troø raát quan troïng. Chòu aûnh höôûng bôûi caùch thöùc aên uoáng cuûa ngöôøi Trung Hoa, ngöôøi Vieät Nam chuùng ta raát thích cheá bieán cuõng nhö thöôûng thöùc caùc moùn aên coù söû duïng nöôùc töông ñeå laøm taêng höông vò ñaäm ñaø cho thöïc phaåm. Theâm vaøo ñoù, ñaäu töông laø moät loaïi noâng saûn coù naêng suaát raát cao vaø troàng ñöôïc ôû raát nhieàu nôi treân ñaát nöôùc ta. Do ñoù, caùc nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông ñöôïc xaây döïng roäng raõi treân khaép ñaát nöôùc laø moät ñieàu deã hieåu. Tuy nhieân, vieäc saûn xuaát nöôùc töông ñaõ thaûi ra moät löôïng lôn nöôùc thaûi gaây ra khoâng ít lo ngaïi cho cuoäc soáng cuûa ngöôøi daân soáng xung quanh khu vöïc nhaø maùy vaø laøm caùc caáp, caùc nhaø laõnh ñaïo phaûi ñau ñaàu bôûi vaán ñeà oâ nhieãm moâi tröôøng. Hieän traïng nöôùc thaûi chöùa löôïng chaát höõu cô cao ñöôïc thaûi tröïc tieáp ra heä thoáng nöôùc thaûi chung cuûa khu daân cö gaây oâ nhieãm nghieâm troïng laø thöïc traïng chung cuûa caùc nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông. Beân caïnh ñoù, chöa coù moät phöông aùn naøo ñöôïc ñöa ra nhaèm giaûi quyeát vaán ñeà böùc xuùc naøy. Do ñoù, vieäc nghieân cöùu vaø ñöa ra caùc phöông phaùp xöû lyù mang tính thieát thöïc laø raát caàn thieát. 1.2. MUÏC TIEÂU - NOÄI DUNG – PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 1.2.1. Muïc tieâu
Nghieân cöùu khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông baèng phöông phaùp UASB vaø ñaùnh giaù hieäu quaû.
Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông baèng phöông phaùp UASB. 1.2.2. Noäi dung
Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông treân moâi tröôøng thöû nghieäm trong 3 thaùng (töø thaùng 5/2006 ñeán thaùng 7/2006) ôû caùc noàng ñoä COD trong nöôùc ñaàu vaøo töông öùng 1000 – 1500 – 2000 mg/l. Phaân tích caùc chæ tieâu pH, COD, N – NH4, P – PO4, NaCl vaø ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD.
Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông treân moâi tröôøng thöû nghieäm vôùi COD ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l trong 2 thaùng (töø thaùng 8/2006 ñeán thaùng 9/2006) vôùi caùc noàng ñoä muoái trong nöôùc ñaàu vaøo töông öùng 0.5 – 0.7 – 0.9 % . Phaân tích caùc chæ tieâu pH, COD, N – NH4, P – PO4, NaCl vaø ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD. 1.2.3. Phöông phaùp nghieân cöùu
Khaûo saùt thaønh phaàn, tính chaát nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông.
Xaây döïng vaø vaän haønh moâ hình thí nghieäm.
Phaân tích, ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD treân moâi tröôøng thöû nghieäm. 1.3. PHAÏM VI NGHIEÂN CÖÙU Ñeà taøi chuù troïng nghieân cöùu trong phaïm vi sau: Nghieân cöùu, phaân tích vaø ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD trong nöôùc thaûi saûn xuaát nöôùc töông treân moâi tröôøng nhaân taïo baèng phöông phaùp sinh hoïc kò khí öùng duïng coät UASB. Nghieân cöùu ñöôïc thöïc hieän ôû quy moâ phoøng thí nghieäm vôùi moâ hình coù dung tích 10 lít. 1.4. YÙ NGHÓA KHOA HOÏC CUÛA ÑEÀ TAØI Nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông chöùa löôïng chaát höõu cô lôùn vaø coù muøi raát khoù chòu vì theá khi thaûi tröïc tieáp vaøo heä thoáng nöôùc thaûi chung cuûa khu daân cö seõ caûn trôû quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi sinh hoaït cuûa khu daân cö, chöa keå ñeán vieäc neáu nöôùc thaûi sinh hoaït cuûa khu daân cö khoâng ñöôïc xöû lyù thì löôïng nöôùc thaûi hoãn hôïp naøy seõ gaây ra oâ nhieãm nghieâm troïng cho moâi tröôøng ñaát vaø moâi tröôøng nöôùc nôi noù bò thaûi ra. Vì vaäy ñeà taøi naøy seõ goùp phaàn tìm ra giaûi phaùp laøm giaûm söï oâ nhieãm cho moâi tröôøng noùi chung vaø moâi tröôøng nöôùc noùi rieâng. Beân caïnh ñoù, ñeà taøi naøy seõ ñöa ra moät soá thoâng soá coù theå öùng duïng trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông. 1.5. NHU CAÀU KINH TEÁ XAÕ HOÄI Nghieân cöùu naøy seõ ñaùp öùng nhu caàu hieän nay cuûa xaõ hoäi Vieät Nam ñoù laø ñöa ra moät phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông hieäu quaû veà coâng ngheä cuõng nhö veà kinh teá. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 5 --- CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 6 --- Nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát nöôùc töông laø haït ñaäu töông. Ñaäu töông laø caây coâng nghieäp vaø laø caây thöïc phaåm ngaén ngaøy coù giaù trò dinh döôõng cao. Ñaäu töông ñöôïc duøng laøm thöïc phaåm cho ngöôøi vaø thöùc aên cho chaên nuoâi. Ñoàng thôøi, ñaäu töông coøn laø caây caûi taïo ñaát toát vaø laø maët haøng noâng saûn suaát khaåu quan troïng ñem laïi lôïi nhuaän cao. Chính vì vaäy, caây ñaäu töông ñang laø moät trong 10 chöông trình öu tieân phaùt trieån cuûa nöôùc ta (TS.VS. Traàn Ñình Long – Vieän Khoa hoïc Kyõ thuaät Noâng nghieäp Vieät Nam). Töø naêm 1990 trôû laïi ñaây dieän tích, naêng suaát, saûn löôïng ñaäu töông ñaõ khoâng ngöøng taêng leân. (Cuõng theo TS.VS. Traàn Ñình Long – Vieän Khoa hoïc Kyõ thuaät Noâng nghieäp Vieät Nam, dieän tích taêng 11,2%, naêng suaát taêng 46,8% vaø saûn löôïng taêng 63,9%). Cuõng töø ñoù, caùc cô sôû saûn xuaát nöôùc töông ra ñôøi ngaøy caøng nhieàu vaø phaùt trieån caøng roäng. 2.1. HIEÄN TRAÏNG SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG TAÏI VIEÄT NAM 2.1.1. Hieän traïng saûn xuaát Nöôùc töông hay coøn goïi laø xì daàu ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû Ñoâng AÙ. Rieâng ôû Vieät Nam, löôïng nöôùc töông tieâu thuï haøng thaùng ngaøy caøng taêng bôûi khoâng chæ vì höông vò ñaäm ñaø thôm ngon cuûa noù maø vì khaû naêng khaéc phuïc nhöõng hö toån teá baøo ôû ngöôøi cuûa nöôùc töông. Ngöôøi ta phaùt hieän thaáy nöôùc töông - ñöôïc laøm töø ñaäu töông leân men - coù khaû naêng choáng oâxy hoaù maïnh gaáp khoaûng 10 laàn röôïu vang ñoû vaø 150 laàn so vôùi vitamin C. "Thöù nöôùc chaám naøy coøn theå hieän tieàm naêng trong vieäc laøm chaäm toác ñoä phaùt trieån caùc caên beänh tim maïch vaø suy thoaùi thaàn kinh", tröôûng nhoùm nghieân cöùu Barry Halliwell cho bieát. Nghieân cöùu cuûa Ñaïi hoïc Quoác gia Singapore cuõng tìm thaáy nöôùc töông caûi thieän tôùi 50% löu löôïng maùu chæ trong vaøi giôø sau khi söû duïng. Coù theå thaáy raèng nhu caàu tieâu thuï nöôùc töông ngaøy caøng taêng, taïi Tp Hoà Chí Minh hieän nay coù khoaûng 28 cô sôû saûn xuaát vaø phaân phoái nöôùc töông vôùi chaát TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 7 --- löôïng ñöôïc phaân laøm nhieàu loaïi. Treân caû nöôùc hieän nay coù khoaûng treân 40 nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông coù quy moâ töông ñoái lôùn vaø raát nhieàu cô sôû saûn xuaát nöôùc töông vöøa vaø nhoû khaùc. Tröôùc ñaây, saûn xuaát nöôùc töông ñöôïc thöïc hieän baèng phöông phaùp leân men theo quy trình sau: (Hình 1.) TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 8 --- Hình 1. Sô ñoà quy trình saûn xuaát nöôùc töông töø ñaäu naønh baèng phöông phaùp leân men. Hạt đậu tương Nuôi ủ bán rắn 2 ngày Ủ 1 tháng Ủ 12 tháng Lọc Dịch lọc Khử trùng Đóng chai Thành phẩm VSV gây mùi Ngâm, hấp, cấy mốc Nước, muối Bã tương Tương đặc Đường, gia vị TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 9 --- Hieän nay, haàu heát caùc cô sôû saûn xuaát nöôùc töông theo phöông phaùp hoaù giaûi theo quy trình sau: (Hình 2.) Hình 2. Sô ñoà quy trình saûn xuaát nöôùc töông töø baùnh ñaäu baèng phöông phaùp hoaù giaûi. Bánh dầu Xử lý nguyên liệu Trung hòa Lọc thô Thanh trùng Lắng trong Pha chế Đóng gói Thành phẩm Acid, nước So da Muối TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 10 --- Trong sô ñoà quy trình saûn xuaát nöôùc töông baèng phöông phaùp hoaù giaûi ôû Hình 2, nguyeân lieäu chính ñeå saûn xuaát nöôùc töông laø baùnh daàu (ñaäu töông bò eùp heát daàu vaø vieân thaønh töøng baùnh) vôùi haøm löôïng protein ñaït töø 40% trôû leân. Hoùa chaát duøng trong saûn xuaát nöôùc töông goàm :  Acid clohydric: phaân giaûi baùnh daàu thaønh ñaïm acid amin.  Soda: ñeå trung hoøa acid sau khi phaân giaûi xong.  Muoái: laø nguyeân lieäu quan troïng trong saûn xuaát nöôùc töông vì noù ñieàu chænh vò vaø baûo quaûn saûn phaåm.  Nöôùc: laø thaønh phaàn chính trong saûn xuaát nöôùc chaám.  Caramen: ñeå ñieàu chænh maøu cho thích hôïp. Quaù trình saûn xuaát nöôùc töông goàm caùc giai ñoaïn sau:  Xöû lyù nguyeân lieäu: Nguyeân lieäu chuû yeáu ñeå saûn xuaát nöôùc töông laø baùnh daàu coù nhieàu protein. Taïi khaâu naøy, baùnh daàu ñöôïc xay nhoû ñeå taêng khaû naêng tieáp xuùc cuûa baùnh daàu vôùi hoaù chaát. Hoaù chaát duïng ñeå phaân giaûi laø acid clohydric vaø dung dòch ñeå trung hoaø sau quaù trình phaân giaûi laø cacbonat natri.  Phaân giaûi: Quaù trình thuyû phaân xaûy ra vôùi ñieàu kieän khaét khe veà nhieät ñoä, noàng ñoä acid vaø thôøi gian thuyû phaân. Löôïng acid söû duïng phaûi ñöôïc tính toaùn chính xaùc döïa vaøo phaàn traêm khoái löôïng ñaïm toaøn phaàn.  Trung hoaø: Dung dòch thu ñöôïc sau khi thuyû phaân ñöôïc trung hoaø baèng soda.  Loïc: Dung dòch sau khi trung hoaø ñöôïc daãn vaøo thieát bò loïc. Taïi ñaây, chaát löôïng ñaïm seõ ñöôïc kieåm tra ñeå pha cheá ra nöôùc töông theo yeâu caàu. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 11 ---  Thanh truøng: Daàu soáng sau khi loïc seõ ñem ñi thanh truøng, tuyø thuoäc vaøo löôïng muoái ban ñaàu maø tính toaùn löôïng muoái theâm vaøo ñeå ñaït noàng ñoä muoái mong muoán.  Laéng trong: Daàu chính sau khi thanh truøng ñöôïc bôm qua boàn laéng. Sau thôøi gian laéng, daàu ñöôïc bôm qua heä thoáng loïc tinh. Qua kieåm tra neáu daàu ñaït yeâu caàu seõ chuyeån qua giai ñoaïn pha cheá.  Pha cheá: Tuyø thuoäc vaøo ñoä ñaïm cuûa moãi loaïi saûn phaåm khi ra chai, nhaân vieân kyõ thuaät seõ tính toaùn khoái löôïng phoái cheá vaø pha phuï gia ñeå ñieàu chænh vò phuø hôïp vôùi yeâu caàu cuûa khaùch haøng. 2.1.2. Hieän traïng moâi tröôøng 2.1.2.1. Moâi tröôøng khoâng khí Ngaøy nay, saûn xuaát nöôùc töông theo phöông phaùp hieän ñaïi, duøng acid ñeå phaân giaûi baùnh daàu chieát xuaát dòch töông, cuøng vôùi vieäc chöa coù moät coâng ngheä xöû lyù khí thaûi hoaøn chænh ñaõ daãn ñeán vieäc ñeå cho moät löôïng hôi acid thöøa thoaùt vaøo khoâng khí laøm cho moâi tröôøng taïi caùc nhaø maùy saûn xuaát vaø cheá bieán nöôùc töông bò oâ nhieãm naëng neà, aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán söùc khoeû ngöôøi lao ñoäng. Hôi acid thöøa coù taùc haïi ñeán ñöôøng hoâ haáp vaø nieâm maïc maét. Hít phaûi hôi acid coù theå bò nhieãm ñoäc gaây co thaét thanh quaûn, naëng hôn laø vieâm pheá quaûn, ñaëc bieät veà laâu daøi coù theå bò phuø phoåi. Trieäu chöùng thöôøng thaáy ôû ngöôøi laøm vieäc trong moâi tröôøng acid taïi caùc nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông laø ho. Maëc duø vaäy, hieän nay vaãn chöa coù bieän phaùp naøo höõu hieäu cho vaán ñeà naøy nhaát laø taïi caùc cô sôû vöøa vaø nhoû. 2.1.2.2. Chaát thaûi raén Chaát thaûi raén töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông chuû yeáu laø baû thaûi. Baû thaûi chính laø baùnh ñaäu ñaõ qua phaân giaûi chæ coøn laïi xaùc ñaäu. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 12 --- Beân caïnh ñoù, nguoàn phaùt sinh chaát thaûi raén do quaù trình saûn xuaát nöôùc töông coøn taäp trung ôû giai ñoaïn ñoùng goùi. Raùc chuû yeáu laø caùc loaïi bao bì, nilon, carton…Ngoaøi ra, raùc thaûi sinh hoaït cuõng goùp phaàn ñaùng keå gaây oâ nhieãm. Löôïng chaát thaûi raén trong quaù trình saûn xuaát nöôùc töông hieän nay ñang trôû thaønh vaán naïn cuûa caùc nhaø saûn xuaát cuõng nhö nhaø quaûn lyù moâi tröôøng bôûi tính chaát gaây oâ nhieãm cao vaø khoù xöû lyù cuûa noù. Chính vì theá, caàn xuùc tieán tìm ra bieän phaùp thu gom vaø xöû lyù thích hôïp ñeå loaïi boû nhöõng maàm beänh, giöõ cho moâi tröôøng trong saïch. 2.1.2.3. Moâi tröôøng nöôùc Haàu heát caùc nhaø maùy, cô sôû saûn xuaát nöôùc töông noùi rieâng vaø nöôùc chaám noùi chung ñeàu gaây oâ nhieãm moâi tröôøng nöôùc bôûi nöôùc thaûi cuûa quaù trình saûn xuaát. Hieän töôïng nöôùc thaûi chöùa löôïng hôïp chaát höõu cô cao ñöôïc thaûi tröïc tieáp ra heä thoáng nöôùc thaûi chung cuûa khu daân cö hoaëc tröïc tieáp vaøo caùc thuyû vöïc gaây oâ nhieãm nghieâm troïng laø thöïc traïng chung cuûa caùc nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông. Beân caïnh ñoù, nöôùc thaûi cuûa caùc quaù trình saûn xuaát naøy cuõng taùc ñoäng tröïc tieáp ñeán moâi tröôøng bôûi yeáu toá taïo muøi cuûa noù. Cho ñeán nay ôû haàu heát caùc nhaø maùy, cô sôû saûn xuaát nöôùc töông chöa coù heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi hoaøn chænh, neáu coù cuõng chæ laø raát sô saøi vaø khoâng ñaït tieâu chuaån. 2.2. THAØNH PHAÀN VAØ TÍNH CHAÁT NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG 2.2.1. Thaønh phaàn Cuõng gioáng nhö caùc ngaønh cheá bieán thöïc phaåm khaùc, nöôùc thaûi cuûa caùc nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông chöùa nhieàu hôïp chaát höõu cô deã phaân huûy chuû yeáu laø caùc hydratecarbon, protein vaø xelluloza. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 13 --- Ngoaøi ra, trong nöôùc thaûi cuûa caùc nhaø maùy saûn xuaát nöôùc töông coøn chöùa moät löôïng caùc hoaù chaát ñeå xuùc röûa chai vaø veä sinh thieát bò coù dính caùc loaïi daàu môõ trong quaù trình baûo trì maùy moùc. 2.2.2. Tính chaát Nöôùc thaûi do quaù trình saûn xuaát nöôùc töông coù ñoä oâ nhieãm raát cao: COD = 6000 – 11000 mg/l; pH thaáp: 4.0 – 5.4; chaát raén lô löûng (SS) raát cao. Chính vì vaäy, vieäc xöû lyù cuõng gaëp nhieàu trôû ngaïi vaø khoù khaên. Ñaëc bieät, vieäc xöû lyù maøu trong nöôùc thaûi cuõng laø moät vaán ñeà caàn quan taâm. 2.3. MOÄT SOÁ ÑEÀ XUAÁT NHAÈM XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUY TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG Theo keát quaû nghieân cöùu cuûa caùc nhaø khoa hoïc treân theá giôùi, chæ coù phöông phaùp sinh hoïc ñeå xöû lyù loaïi nöôùc thaûi naøy laø toát nhaát. Cô sôû cuûa phöông phaùp sinh hoïc nhaèm xöû lyù nöôùc thaûi döïa vaøo khaû naêng oxy hoùa caùc lieân keát höõu cô daïng hoaø tan vaø khoâng hoaø tan cuûa vi sinh vaät. Chuùng xöû duïng caùc lieân keát ñoù vaø moät soá chaát khoaùng nhö laø nguoàn dinh döôõng vaø taïo naêng löôïng. Trong quaù trình dinh döôõng, vi sinh vaät nhaän caùc chaát dinh döôõng ñeå xaây döïng teá baøo, sinh tröôûng vaø sinh saûn töø ñoù taêng tröôûng veà sinh khoái. Ngöôøi ta phaân loaïi caùc phöông phaùp sinh hoïc bao goàm ba loaïi chính: phöông phaùp thieáu khí, phöông phaùp hieáu khí, phöông phaùp kò khí. Phöông phaùp thieáu khí ít ñöôïc quan taâm do thôøi gian xöû lyù keùo daøi, chæ thích hôïp vôùi nhöõng nôi coù dieän tích hoà ao roäng. Phöông phaùp hieáu khí ñöôïc aùp duïng nhieàu hôn, chuû yeáu laø hieáu khí taêng cöôøng (aeroten). Phöông phaùp naøy söû duïng caùc nhoùm vi sinh vaät hieáu khí. Ñeå ñaûm baûo hoaït ñoäng soáng cuûa chuùng caàn cung caáp oxy lieân tuïc vaø duy trì nhieät ñoä trong khoaûng 20 ñeán 40 oC. Phöông phaùp naøy coù öu ñieåm laø hieäu suaát xöû lyù cao, thôøi TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI TỪ QUAÙ TRÌNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG --- 14 --- gian xöû lyù ngaén. Nhöõng phöông phaùp hieáu khí taêng cöôøng cuõng coù nhöôïc ñieåm laø kinh phí xöû lyù cao do phaûi duøng ñieän cho caùc maùy bôm vaø maùy thoåi khí, khoâng coù khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi bò oâ nhieãm cao, taïo ra löôïng buøn thaûi lôùn vaø tính oån ñònh cuûa heä thoáng thöôøng khoâng cao. Phöông phaùp xöû lyù kò khí ñöôïc aùp duïng khaù roäng raõi, chuû yeáu laø phöông phaùp UASB vaø UASB caûi tieán. Vi sinh vaät ñöôïc söû duïng trong phöông phaùp naøy laø caùc nhoùm vi sinh vaät kò khí. Phöông phaùp naøy coù öu ñieåm vöôït troäi so vôùi phöông phaùp hieáu khí taêng cöôøng laø chi phí thaáp, coù khaû naêng xöû lyù ñöôïc nöôùc thaûi coù möùc ñoä oâ nhieãm cao, taïo ít buøn thaûi vaø taïo khí sinh hoïc laø nguoàn naêng löôïng töông ñoái saïch vaø tieän duïng. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 15 --- CHÖÔNG 3: TOÅNG QUAN VEÀ PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI ÖÙNG DUÏNG COÂNG NGHEÄ UASB TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 16 --- 3.1. QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC KÒ KHÍ 3.1.1. Toång quan Quaù trình phaân huyû kò khí laø quaù trình phaân huyû sinh hoïc chaát höõu cô trong ñieàu kieän khoâng coù Oxy. Phaân huyû kò khí coù theå chia laøm 6 quaù trình: 1. Thuyû phaân Polymer:  Thuyû phaân caùc protein.  Thuyû phaân Polysaccharide.  Thuyû phaân chaát beùo. 2. Leân men caùc amino acid vaø ñöôøng. 3. Phaân huyû kò khí caùc acid beùo maïch daøi vaø röôïu. 4. Phaân huyû kò khí caùc acid beùo deã bay hôi (ngoaïi tröø acid acetic). 5. Hình thaønh k hí methane töø acid acetic. 6. Hình thaønh k hí methane töø hydrogen vaø CO2. Caùc quaù trình naøy coù theå hoïp thaønh 4 giai ñoaïn, xaûy ra ñoàng thôøi trong quaù trình phaân huyû kò khí chaát höõu cô. 1) Thuyû phaân Trong giai ñoaïn naøy, döôùi taùc duïng cuûa enzyme do vi khuaån tieát ra, caùc phöùc chaát vaø chaát khoâng tan (polysaccharide, proteins, lipids) chuyeån hoùa thaønh caùc phöùc ñôn giaûn hôn hoaëc chaát hoøa tan (ñöôøng, caùc amino acid, acid beùo). Giai ñoaïn naøy thöôøng xaûy ra chaäm. Toác ñoä thuyû phaân phuï thuoäc vaøo pH, kích thöôùc haït buøn, ñaëc tính deã phaân huyû cuûa cô chaát. Chaát beùo thuyû phaân raát chaäm. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 17 --- 2) Acid hoùa Trong giai ñoaïn naøy, vi khuaån len men chuyeån hoùa caùc chaát hoøa tan thaønh caùc chaát ñôn giaûn nhö acid beùo deã bay hôi, röôïu, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S vaø sinh khoái môùi. Söï hình thaønh caùc acid coù theå laøm pH giaûm xuoáng ñeán 4.0. 3) Acetic hoùa Vi khuaån taïo khí H2 chuyeån hoùa caùc saûn phaåm cuûa giai ñoaïn acid hoùa thaønh acetate, CO2, H2, vaø sinh khoái môùi. 4) Methane hoùa Ñaây laø giai ñoaïn cuoái cuûa quaù trình phaân huûy kò khí. Acid acetic, CO2, H2, acid formic vaø methanol chuyeån hoùa thaønh methane, CO2 vaø sinh khoái môùi. Phaûn öùng chính taïo thaønh methane coù theå xaûy ra nhö sau: CO2 + 4H2A CH4 + 4A + 2H2O Trong ñoù, H2A laø chaát höõu cô chöùa hydro. Cuõng coù theå xaûy ra caùc phaûn öùng khaùc (khi coù vaø khi khoâng coù hydro) CO + 3H2 CH4 + H2O 4CO + 2H2O 3CO2 + CH4 Methane coù theå taïo thaønh do phaân raõ acid acetate: CH3COOH CH4 + CO2 CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O Ngoaøi ra, trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp chöùa SO42-, ôû ñieàu kieän kò khí, vi khuaån khöû sunfat seõ khöû SO42- thaønh H2S nhö sau: 5AH2 + SO42- 5A + H2S + 4H2O TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 18 --- Beân caïnh ñoù coøn coù caû quaù trình nitrat hoaù: 6H2A + 2NO3- 6A + 6H2O + N2 Quaù trình chuyeån hoaù vaät chaát trong ñieàu kieän kò khí ñöôïc moâ taû trong Hình 3. Hình 3. Sô ñoà chuyeån hoaù vaät chaát trong ñieàu kieän kò khí. Trong 3 giai ñoaïn thuûy phaân, acid hoùa vaø acetic hoùa COD trong dung dòch haàu nhö khoâng giaûm. COD chæ giaûm trong giai ñoaïn methane hoùa. Ngöôïc vôùi quaù trình hieáu khí, trong söû lyù nöôùc thaûi baèng phaân huûy kò khí, taûi troïng toái ña khoâng bò haïn cheá bôûi khoâng caàn cung caáp oxy. Nhöng trong coâng ngheä xöû lyù kò khí, caàn löu yù 2 yeáu toá sau:
Duy trì sinh khoái vi khuaån caøng nhieàu caøng toát.
Taïo tieáp xuùc ñuû giöõa nöôùc thaûi vôùi sinh khoái vi khuaån. VAÄT CHAÁT HÖU CÔ PROTEINS HYDROCARBON LIPIDS ACID AMIN / ÑÖÔØNG ACID BEÙO ACETATE / H2 CH4 / CO2 Thuûy phaân Acid hoùa Acetic hoùa Methane hoùa Vi khuaån lipolytic, proteolytic vaø cellulytic Vi khuaån leân men Vi khuaån taïo khí H2 Vi khuaån methane hoùa GIAI ÑOAÏN VAÄT CHAÁT LOAÏI VI KHUAÅN TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 19 --- 3.1.2. Caùc coâng ngheä xöû lyù kò khí Sô ñoà caùc daïng quaù trình kò khí ñaõ öùng duïng roäng raõi trong thöïc teá: Hình 4. Caùc daïng quaù trình kò khí ñaõ öùng duïng roäng raõi trong thöïc teá 3.1.2.1. Quaù trình phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn Quaù trình phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn thích hôïp ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coù haøm löôïng höõu cô hoaø tan deã phaân huyû noàng ñoä cao hoaëc xöû lyù buøn höõu cô. Beå phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn laø beå xaùo troän lieân tuïc, khoâng coù tuaàn hoaøn buøn. Buøn vaø nöôùc thaûi ñöôïc troän ñeàu baèng heä thoáng caùnh khuaáy cô khí hoaëc tuaàn hoaøn khí biogas thoâng qua maùy neùn khí biogas vaø daøn phaân phoái khí neùn. Trong quaù trình phaân huûy löôïng sinh khoái môùi ñöôïc sinh ra vaø phaân boá ñeàu trong toaøn boä theå tích beå. Beå phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn khoâng giöõ sinh khoái buøn, do ño,ù thôøi gian löu nöôùc chính laø thôøi gian löu buøn. Thôøi gian löu giöõ buøn thoâng thöôøng töø 12 Công nghệ xử lý kị khí Sinh trưởng lơ lửng Sinh trưởng dính bám Lọc kị khí Tầng lơ lửng Vách ngăn Xáo trộn hoàn toàn Tiếp xúc kị khí UASB TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 20 --- ñeán 30 ngaøy. Chính vì vaäy, theå tích beå phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn yeâu caàu lôùn hôn nhieàu so vôùi caùc coâng ngheä xöû lyù kò khí khaùc. Tuy nhieân, beå kò khí xaùo troän hoaøn toaøn coù theå chòu döïng toát trong tröôøng hôïp nöôùc thaûi coù chöùa ñoäc toá hoaëc khi taûi troïng taêng ñoät ngoät do haøm löôïng sinh khoái trong beå thaáp vaø thôøi gian löu nöôùc lôùn. 3.1.2.2. Quaù trình tieáp xuùc kò khí Quaù trình tieáp xuùc kò khí goàm hai giai ñoaïn:
Phaân huyû kò khí xaùo troän hoaøn toaøn.
Laéng hoaëc tuyeån noåi taùch rieâng phaàn caën sinh hoïc vaø nöôùc thaûi sau xöû lyù. Buøn sinh hoïc sau khi taùch ñöôïc tuaàn hoaøn trôû laïi beå phaân huyû kò khí. Trong quaù trình tieáp xuùc kò khí, ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc löôïng sinh khoái, khoâng phuï thuoäc vaøo löu löôïng nöôùc thaûi, vì vaäy thôøi gian löu buøn cuõng coù theå khoáng cheá ñöôïc vaø khoâng phuï thuoäc vaøo thôøi gian löu nöôùc. Töø ñoù coù theå choïn thôøi gian löu buøn thích hôïp cho phaùt trieån sinh khoái, khi ñoù taêng taûi troïng, giaûm thôøi gian löu nöôùc ñoàng thôøi giaûm chi phí cho vieäc xaây döïng coâng trình xöû lyù. Trong giai ñoaïn thöù hai cuûa quaù trình tieáp xuùc kò khí, khi söû duïng heä thoáng laéng troïng löïc, ñeå taêng cöôøng khaû naêng laéng cuûa boâng buøn, tröôùc khi laéng, hoãn hôïp nöôùc vaø buøn ñi qua boä phaän taùch khí nhö thuøng quaït gioù, khuaáy cô khí hoaëc taùch khí chaân khoâng. Heä thoáng tieáp xuùc kò khí coù theå hoaït ñoäng ôû taûi troïng chaát höõu cô töø 0,5 ñeán 10kgCOD/m3/ngaøy vôùi thôøi gian löu nöôùc töø 12 giôø cho ñeán 5 ngaøy. 3.1.2.3. UASB Quaù trình UASB ñöôïc thöïc hieän theo nguyeân lyù doøng chaûy ngöôïc qua lôùp buøn. Beå UASB laø beå xöû lyù sinh hoïc kò khí hoaït ñoäng theo nguyeân taéc nöôùc thaûi TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 21 --- phaân phoái vaøo töø ñaùy beå vaø ñi ngöôïc qua lôùp buøn sinh hoïc coù maät ñoä vi khuaån cao, phaùt trieån maïnh ôû Haø Lan. Coâng ngheä xöû lyù kò khí öùng duïng quaù trình UASB seõ ñöôïc trình baøy roõ ôû phaàn sau. 3.1.2.4. Loïc kò khí (Giaù theå coá ñònh doøng chaûy ngöôïc doøng) Beå loïc kò khí laø coät chöùa ñaày vaät lieäu trô laø giaù theå coá ñònh cho vi sinh vaät kò khí soáng baùm dính treân beà maët. Giaù theå coù theå laø ñaù, soûi, than, voøng nhöïa toång hôïp, taám nhöïa, voøng söù… Doøng nöôùc thaûi ñöôïc phaân boá ñeàu, ñi töø döôùi leân, tieáp xuùc vôùi maøng vi sinh baùm dính treân beà maët giaù theå. Maøng vi sinh coù khaû naêng baùm dính toát do ñoù löôïng sinh khoái taêng leân trong beå ñöôïc löu giöõ trong thôøi gian daøi nhôø ñoù giaûm thôøi gian löu nöôùc ñoàng thôøi coù theå vaän haønh ôû taûi troïng raát cao. Tuy nhieân, khi öùng duïng coâng ngheä naøy cuõng coù theå gaëp moät soá troû ngaïi sau:  Khi söû duïng giaù theå laø ñaù hoaëc soûi thöôøng bò taéc do caùc chaát lô löûng hoaëc maøng vi sinh khoâng baùm dính giöõ laïi ôû caùc khe roãng giöõ caùc vieân ñaù hoaëc soûi.  Trong beå loïc kò khí, doøng chaûy quanh co vaø tích luyõ sinh khoái do ñoù deã daøng taïo ra caùc vuøng cheát. Khi caùc vuøng cheát ngaøy caøng taêng laøm caûn trôû doøng chaûy, caùc doøng chaûy ngaén hình thaønh daãn ñeán giaûm hieäu quaû xöû lyù. Ñeå khaéc phuïc nhöõng nhöôïc ñieåm naøy, ngöôøi ta duøng vaät lieäu nhöïa toång hôïp coù caáu truùc thoaùng, ñoä roãng cao (95%) laøm giaù theå thay cho soûi ñaù keát hôïp vôùi laép ñaët heä thoáng phaân phoái khí döôùi lôùp vaät lieäu nhaèm taïo ra söï xaùo troän, traùnh hình thaønh caùc vuøng cheát. Beân caïnh ñoù, kieåm tra ñònh kì vaø loaïi boû chaát raén khoâng baùm dính baèng caùch xaõ ñaùy beå vaø röûa ngöôïc. 3.1.2.5. Quaù trình kò khí baùm dính xuoâi doøng (Vaùch ngaên) TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 22 --- Quaù trình naøy thích hôïp cho xöû lyù nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS cao. Trong quaù trình naøy, nöôùc thaûi vaøo chaûy töø treân xuoáng qua lôùp giaù theå module. Giaù theå naøy taïo neân caùc doøng chaûy nhoû töông ñoái thaúng theo höôùng töø treân xuoáng. Ñöôøng kính doøng chaûy nhoû khoaûng 4 cm. Vôùi caáu truùc nhö treân, quaù trình kò khí baùm dính xuoâi doøng traùnh ñöôïc hieän töôïng bít taéc vaø tích luyõ chaát raén khoâng baùm dính maø quaù tình loïc kò khí thöôøng gaëp phaûi. 3.1.2.6. Quaù trình kò khí taàng giaù theå lô löûng Quaù trình naøy thích hôïp ñeå xöû lyù nöôùc thaûi coù noàng ñoä höõu cô thaáp nhö nöôùc thaûi sinh hoaït. Trong quaù trình naøy, vaät lieäu söû duïng laøm giaù theå cho vi sinh baùm dính coù daïng haït nhoû nhö caùt, than hoaït tính… Vaät lieäu haït coù ñöôøng kính nhoû neân tyû leä dieän tích beà maët / theå tích raát lôùn taïo sinh khoái baùm dính lôùn. Ngöôøi ta thöôøng laép ñaët theâm heä thoáng suïc khí nhaèm taïo ra söï xaùo troän ñuû lôùn ñeå giöõ lôùp vaät lieäu ôû traïng thaùi lô löûng. Haøm löôïng sinh khoái trong beå raát lôùn coù theå leân ñeán 40 000 mg/l. 3.2. QUAÙ TRÌNH XÖÛ LYÙ UASB 3.2.1. Toång quan veà UASB Beå UASB laø beå sinh hoïc kò khí doøng chaûy ngöôïc qua lôùp buøn (Upflow anaerobic sludge blanket) ñöôïc goïi vôùi nhieàu teân tuyø theo quy moâ xöû lyù nhö, loø phaûn öùng UASB, beå UASB, ôû quy moâ phoøng thí nghieäm thöôøng ñöôïc goïi laø coät UASB. 3.2.1.1. Beå UASB Loaïi beå UASB naøy ñöôïc thieát keá bôûi Lettinga vaø caùc coäng söï vieân vaøo 1983 ôû Netherlands. Loaïi beå UASB naøy thích hôïp cho vieäc xöû lyù caùc chaát thaûi coù haøm löôïng chaát höõu cô cao vaø thaønh phaàn vaät chaát raén thaáp. Beå UASB goàm 2 khu vöïc: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 23 --- khu vöïc phaân huûy vaø khu vöïc laéng. Trong khu vöïc phaân huyû chia thaønh hai lôùp: lôùp buøn ñaëc ôû döôùi ñaùy coät vaø moät lôùp thaûm buøn ôû giöûa haàm, khu vöïc laéng chöùa dung dòch loûng ôû phía treân. Nöôùc thaûi ñöôïc naïp vaøo beå UASB töø ñaùy haàm, noù ñi xuyeân qua lôùp thaûm buøn roài ñi leân treân vaø ra ngoaøi. Caùc chaát raén trong nöôùc thaûi ñöôïc taùch ra bôûi thieát bò taùch chaát khí vaø chaát raén trong haàm. Caùc chaát raén seõ laéng xuoáng lôùp thaûm buøn do ñoù noù coù thôøi gian löu tröõ trong coät cao vaø haøm löôïng chaát raén trong haàm taêng. Luùc beå UASB môùi baét ñaàu hoaït ñoäng khaû naêng laéng cuûa caùc chaát raén raát thaáp nhöng khi noù ñaõ ñöôïc tích tröõ nhieàu vaø taïo thaønh caùc haït buøn thì khaû naêng laéng taêng leân vaø seõ goùp phaàn giöõ laïi caùc VSV hoaït ñoäng. Khoaûng 80 ñeán 90% quaù trình phaân huûy dieãn ra ôû thaûm buøn naøy. Thaûm buøn naøy chieám khoaûng 30 ñeán 60% theå tích cuûa beå UASB. Hình 5. Sô ñoà beå UASB Trong ñoù: 1. Ñaàu vaøo 2. Ñaàu ra 3. Biogas TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 24 --- 4. Thieát bò giöõ buøn (VSV) 5. Khu vöïc laéng 3.2.1.2. Söû duïng biogas Döïa treân cô sôû nhieät trò cuûa Biogas (4500 – 6300 Kcal/m3), Hesse (1982) öôùc tính raèng 1m3 Biogas ñuû ñeå:
Chaïy moät ñoäng cô 1 ngöïa trong 2 giôø
Cung caáp moät ñieän naêng khoaûng 1.25 KWh
Cung caáp naêng löôïng ñeå naáu aên ngaøy 3 buoåi cho gia ñình 5 ngöôøi
Thaép saùng trong voøng 6 giôø (ñoä saùng töông ñöông ñeøn 60 W)
Chaïy 1 tuû laïnh 1m3 trong 1 giôø
Chaïy moät loø uùm 1m3 trong nöûa giôø Nhö vaäy 1m3 Biogas töông ñöông vôùi 0,4 kg daàu diesel, 0,6 kg daàu hoûa, 0,8kg than. Söû duïng Biogas ñeå chaïy ñoäng cô Diesel: trong caùc heä thoáng xöû lyù keát hôïp yeám khí vaø hieáu khí ngöôøi ta caàn söû duïng ñieän naêng ñeå chaïy maùy bôm, maùy neùn khí... do ñoù Biogas ñöôïc söû duïng ñeå chaïy ñoäng cô diesel, chuùng ta neân loaïi boû CO2 vaø H2S ñeå ñaït hieäu quaû cao vaø giaûm ñoä aên moøn maùy doH2S .  Caùch loïc CO2 Vì CO2 coù theå hoøa tan trong nöôùc do ñoù vieäc suïc Biogas qua nöôùc ñöôïc coi laø phöông phaùp ñôn giaûn nhaát ñeå loaïi CO2. Ngoaøi ra CO2 coøn coù theå bò haáp thu bôûi nhöõng dung dòch kieàm, do ñoù ta cuõng coù theå duøng dung dòch NaOH, Ca(OH)2 vaø KOH ñeå loaïi CO2. Caùc phöông trình phaûn öùng nhö sau: 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O (q) Na2CO3 + CO2 + H2O 2NaHCO3 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 25 --- Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O 1 kg voâi nung hoøa tan trong 1m3 nöôùc ñuû ñeå loaïi 300 L CO2. Khaû naêng hoøa tan cuûa CO2 trong nöôùc ñöôïc theå hieän trong baûng Baûng 1. AÙp suaát Nhieät ñoä (oC) atm kg/cm2 0 10 20 30 40 1 1,03 0,40 0,25 0,15 0,10 0,10 10 10,3 3,15 2,15 1,30 0,90 0,75 50 51,7 7,70 6,95 6,000 4,80 3,90 100 103 8,00 7,20 6,66 6,00 5,40 200 207 - 7,95 7,20 6,55 6,05 (Theo Nonhebel (1972), trích daãn bôûi Chongrak, 1989) Baûng 1. Khaû naêng hoøa tan cuûa CO2 trong nöôùc (kg CO2/100 kgH2O)  Loaïi H2S NaCO3 ôû phöông trình (q) coù theå duøng ñeå loaïi H2S trong Biogas qua phaûn öùng sau: H2S + Na2CO3 NaHS + NaHCO3 Moät caùch ñôn giaûn khaùc laø cho Biogas ñi qua maït saét troän laãn vôùi daêm saét phay. Phaûn öùng loaïi H2S nhö sau: Fe2O3 + 3H2S Fe2S3 + 3H2O TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 26 --- Sau khi söû duïng oxyt saét ñöôïc taùi sinh baèng caùch ñem Fe2S3 phôi naéng, ta coù: 2Fe2S3 + 3O2 2Fe2O3 + 3S2 3.2.1.3. Ñieàu kieän ñeå UASB hoaït ñoäng toát UASB hoaït ñoäng toát vôùi caùc ñieàu kieän sau:  Buøn kò khí coù tính laéng toát.  Coù boä phaän taùch khí - raén nhaèm traùnh röûa troâi buøn khoûi beå. Phaàn laéng phía treân coù thôøi gian löu nöôùc ñuû lôùn, phaân phoái vaø thu nöôùc hôïp lyù seõ haïn cheá doøng chaûy roái. Khi ñoù haït buøn ñaõ taùch khí ñeán vuøng laéng coù theå laéng xuoáng vaø trôû laïi ngaên phaûn öùng.  Heä thoáng phaân phoái nöôùc ñaàu vaøo ñaûm baûo tieáp xuùc toát giöõa nöôùc thaûi vaøo vôùi buøn sinh hoïc. Maët khaùc, khí biogas sinh ra seõ taêng cöôøng söï xaùo troän giöõa nöôùc thaûi vaø buøn, vì vaäy khoâng caàn khuaáy cô khí. 3.2.2. Quaù trình phaùt trieån coâng ngheä UASB Coâng ngheä UASB ñaõ ñöôïc söû duïng roäng raõi trong lónh vöïc xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp töø tröôùc naêm 1997. Loø phaûn öùng UASB thoâng thöôøng thích hôïp xöû lyù caùc loaïi nöôùc thaûi coù noàng ñoä COD khaù cao vôùi taûi troïng töø khoaûng 10 ñeán 15 Kg COD/m3/ngaøy. Vì theá, coâng ngheä UASB ñöôïc ñaùnh giaù laø coâng ngheä khaù hoaøn chænh. Tuy nhieân, vôùi muïc tieâu höôùng ñeán vieäc ñaït ñöôïc hieäu xuaát xöû lyù cao hôn ñaõ laøm xuaát hieän moâ hình UASB thöù hai vôùi lôùp buøn kò khí trong loø phaûn öùng daøy hôn goïi taét laø EGSB (Expanded Granular Sludge Bed) vaø coù quaù trình löu thoâng tuaàn hoaøn beân trong goïi laø IC (Interal Circulation). Ñaây cuõng ñöôïc xem laø moät thaønh coâng lôùn trong vieäc caûi tieán loø phaûn öùng UASB. Sau khi ra ñôøi, loø phaûn öùng UASB caûi tieán ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong nhieàu naêm qua. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 27 --- Maët khaùc, ñeå ñaùp öùng nhu caàu ngaøy caøng cao trong lónh vöïc xöû lyù nöôùc thaûi, loø phaûn öùng UASB laïi ñöôïc caûi tieán leân moät baäc. Chính nhôø söï caûi tieán naøy maø ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc nhieät ñoä trong loø phaûn öùng. Töø ñoù, taïo ñieàu kieän nhieät ñoä thích hôïp cho quaù trình phaùt trieån cuûa vi sinh vaät, naâng cao hieäu quaû xöû lyù. Tuy nhieân, cuøng vôùi vieäc coù theå xöû lyù moät löôïng nöôùc thaûi lôùn hôn, löôïng biogas sinh ra cuõng nhieàu hôn, ñieàu naøy daãn ñeán khuynh höôùng gaây ra hieän töôïng traøo buøn töø loø phaûn öùng UASB. Ñeå giaûi quyeát vaán ñeà treân, moät daïng loø phaûn öùng UASB laïi ñöôïc nghieân cöùu. Keát quaû, ngöôøi ta ñaõ ñöa ra moät daïng loø phaûn öùng UASB coù chia ngaên beân trong vaø coù gaén thieát bò taùch khí raén (Gas Solids Separator - GSS). Vôùi daïng loø phaûn öùng UASB naøy, löôïng buøn ñöôïc duy trì cao, ñoàng thôøi vaãn ñaûm baûo hieäu suaát xöû lyù vaø löôïng biogas thu ñöôïc. Ngaøy nay, söï phaùt trieån cuûa coâng nghieäp, ñaëc bieät laø coâng nghieäp thöïc phaåm daãn ñeán vieäc taïo ra moät löôïng nöôùc thaûi hoãn taïp khoång loà. Chính vì vaäy, vieäc xöû lyù nöôùc thaûi cuõng ngaøy caøng gaëp nhieàu khoù khaên. Coù raát nhieàu phaùt minh vaø nghieân cöùu ñaõ ñöa ra raát nhieàu coâng ngheä cuõng nhö kyõ thuaät nhaèm ñem laïi hieäu quaû xöû lyù ngaøy caøng cao cho vaán ñeà nöôùc thaûi. Vaø coâng ngheä UASB ñöôïc xem laø khaù hoaøn chænh vaø ñöôïc öùng duïng roäng raõi khoâng chæ bôûi hieäu quaû xöû lyù cao maø coøn bôûi nhöõng öu ñieåm veà kinh teá vaø kyõ thuaät vaän haønh cuûa noù. 3.2.3. Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm cuûa vieäc xöû lyù nöôùc thaûi baèng coâng ngheä UASB  Öu ñieåm  Löôïng buøn sinh ra ít.  Loø phaûn öùng töông ñoái ñôn giaûn vaø chi phí xaây döïng thaáp.  Chi phí vaän haønh vaø baûo döôõng thaáp. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 28 ---  Khoâng ñoøi hoûi cung caáp oxy.  Saûn xuaát naêng löôïng höõu ích ví duï nhö khí methane.  Coù theå öùng duïng cho caû heä thoáng xöû lyù lôùn vaø nhoû.  Löôïng chaát dinh döôõng vi löôïng ñoøi hoûi thaáp.  Coù khaû naêng hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä thaáp (10 oC)  Coù theå ñieàu chænh nhieät ñoä trong loø phaûn öùng ñeán nhieät ñoä mong muoán ñeå naâng cao hieäu quaû xöû lyù.  Nhöôïc ñieåm  Thôøi gian khôûi ñoäng ban ñaàu phaûi maát töø 8 – 10 tuaàn tuyø theo loaïi buøn hoaït tính ñöôïc söû duïng.  Ñoøi hoûi phaûi coù kinh nghieäm thöïc teá veà vaän haønh heä thoáng xöû lyù nöôùc thaûi öùng duïng coâng ngheä UASB.  Vi khuaån kò khí nhaïy caûm vôùi hôïp chaát hoùa hoïc ñoäc nhö toluen, axeton, benzen, ngoaøi ra coøn ñaëc bieät nhaïy caûm vôùi coù crom (Cr3+/Cr6+) vaø ñoàng. 3.2.4. Khôûi ñoäng moâ hình UASB 3.2.4.1. Buøn nuoâi caáy ban ñaàu Buøn nuoâi caáy ban ñaàu phaûi coù ñoä hoaït tính methane. Ñoä hoaït tính methane caøng cao thì thôøi gian khôûi ñoäng caøng ngaén. Buøn haït hoaëc buøn laáy töø 1 beå kò khí laø toát nhaát. Ngoaøi ra, coù theå söû duïng buøn chöùa nhieàu chaát höõu cô nhö buøn töø beå töï hoaïi, phaân gia suùc hoaëc phaân chuoàng. Moät soá loaïi buøn coù theå söû duïng trong coät UASB ñöôïc trình baøy trong Baûng 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 29 --- STT Loaïi buøn Hoaït tính methane (kgCH4-COD/kgVSS) Haøm löôïng VSS (kg/m3) 1 Buøn haït 0.80 – 1.50 15 – 35 2 Buøn töø caùc beå kò khí khaùc 0.40 – 1.20 10 – 25 3 Buøn coáng raõnh 0.02 – 0.10 8 – 20 4 Phaân chuoàng 0.02 – 0.08 20 – 80 5 Buøn beå töï hoaïi 0.01 – 0.02 15 – 50 6 Phaân boø töôi 0.001 – 0.006 30 – 100 7 Phaân gia suùc khaùc 0.001 – 0.004 30 - 100 Baûng 2. Caùc loaïi buøn nuoâi caáy ban ñaàu cho beå xöû lyù kò khí Noàng ñoä buøn cung caáp ban ñaàu cho beå UASB toái thieåu laø 10kg VSS/m3. Löôïng buøn cho vaøo beå khoâng neân nhieàu hôn 60% theå tích beå. Khi khoâng coù buøn nuoâi caáy toát, ôû giai ñoaïn khôûi ñoäng phaûi heát söùc caån thaän, ñaëc bieät löu yù vaän toác nöôùc ñi leân. Neáu vaän toác quaù lôùn, buøn trong beå seõ bò cuoán troâi ra ngoaøi. Beå phaûi khôûi ñoäng ôû taûi troïng thaáp hoaëc noàng ñoä COD thaáp. Khi beå hoaït ñoäng caàn theo doõi löôïng khí sinh hoïc sinh ra, hieäu quaû xöû lyù hoaëc chaát löôïng nöôùc ñaàu ra. Chæ taêng taûi troïng khi moïi thöù hoaït ñoäng toát vaø khoâng coù moät trôû ngaïi naøo. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 30 --- Khi coù loaïi buøn nuoâi caáy toát, beå UASB coù theå vaän haønh ôû taûi troïng 3kg COD/m3/ngaøy vaø thôøi gian löu nöôùc khoaûng 24 giôø. ÔÛ giai ñoaïn naøy caàn taïo ñieàu kieän cho vi khuaån methane phaùt trieån do buøn nuoâi caáy ban ñaàu thöôøng coù raát ít löôïng vi khuaån. Vì vaäy, giai ñoaïn khôûi ñoäng thöôøng maát raát nhieàu thôøi gian. 3.2.4.2. Nhieät ñoä Nhieät ñoä laø yeáu toá ñieàu tieát cöôøng ñoä cuûa quaù trình. Beå UASB coù theå hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä aám (30 – 35 oC) hoaëc noùng (50 – 55 oC). Nhieät ñoä toái öu cho quaù trình hoaït ñoäng cuûa beå UASB laø 35 oC. Khi nhieät ñoä döôùi 10 oC vi khuaån taïo methane haàu nhö khoâng hoaït ñoäng. 3.2.4.3. pH pH toái öu cho quaù trình hoaït ñoäng cuûa beå UASB dao ñoäng trong phaïm vi heïp, töø 6,5 ñeán 7,5. Neáu pH giaûm thì ngöng naïp nguyeân lieäu. Vì neáu tieáp tuïc naïp nguyeân lieäu thì haøm löôïng acid taêng leân daãn ñeán keát quaû laø laøm cheát caùc vi khuaån taïo CH4. 3.2.4.4. Nöôùc thaûi Tröôùc khi vaän haønh beå UASB caàn phaûi xem xeùt thaønh phaàn tính chaát nöôùc thaûi, caàn xöû lyù cuï theå haøm löôïng chaát höõu cô, khaû naêng phaân huûy sinh hoïc cuûa nöôùc thaûi, tính ñeäm, haøm löôïng vi löôïng chaát dinh döôõng, haøm löôïng caën lô löûng, caùc hôïp chaát ñoäc, nhieät ñoä nöôùc thaûi,… 3.2.4.5. Haøm löôïng chaát höõu cô Noàng ñoä chaát höõu cô trong nöôùc thaûi coù theå ñöôïc xaùc ñònh theo COD. Khi COD nhoû hôn 100mg/l, xöû lyù nöôùc thaûi naøy baèng USAB khoâng thích hôïp. Khi COD > 50.000mg/l, caàn pha loaõng nöôùc thaûi hoaëc tuaàn hoaøn nöôùc thaûi ñaàu ra. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 31 --- 3.2.4.6. Khaû naêng phaân huyû sinh hoïc cuûa nöôùc thaûi Khaû naêng phaân huûy sinh hoïc cuûa nöôùc thaûi coù theå xaùc ñònh baèng caùch: cho moät löôïng COD ñaõ ñònh löôïng tröôùc vaøo trong moâ hình tónh vaø theo doõi löôïng khí methane sinh ra hoaëc löôïng COD coøn laïi trong thôøi gian daøi khoaûng 40 ngaøy. Khi ñoù coù theå ñaùnh giaù deã daøng khaû naêng phaân huûy sinh hoïc cuûa nöôùc thaûi. 3.2.4.7. Chaát dinh döôõng Nhu caàu dinh döôõng cho söï sinh tröôûng cuûa vi khuaån kò khí thöôøng thaáp hôn so vôùi vi khuaån hieáu khí. Haøm löôïng toái thieåu cuûa caùc nguyeân toá dinh döôõng ña löôïng coù theå ñöôïc tính theo tyû leä (COD/Y) : N : P : S = (50/Y : 5 : 1 : 1). Trong ñoù Y laø heä soá saûn löôïng teá baøo phuï thuoäc vaøo nöôùc thaûi. Nöôùc thaûi khoâng deã acid hoùa coù Y = 0.15 ; nöôùc thaûi deã acid hoùa coù Y = 0.03. 3.2.4.8. Haøm löôïng caën lô löûng Coâng ngheä UASB khoâng thích hôïp ñoái vôùi nöôùc thaûi coù haøm löôïng SS lôùn. Khi noàng ñoä caën lô löûng lôùn hôn 3000mg/l, caën naøy khoù coù theå phaân huûy sinh hoïc ñöôïc trong thôøi gian löu nöôùc ngaén vaø seõ tích luõy daàn trong beå gaây trôû ngaïi cho quaù trình phaân huûy nöôùc thaûi. Tuy nhieân, neáu löôïng caën naøy bò cuoán troâi ra khoûi beå thì khoâng coøn trôû ngaïi gì. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UASB --- 32 --- XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 33 --- CHÖÔNG 4: XAÂY DÖÏNG VAØ VAÄN HAØNH MOÂ HÌNH XÖÛ LYÙ NÖÔÙC THAÛI TÖØ QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT NÖÔÙC TÖÔNG BAÈNG PHÖÔNG PHAÙP UASB XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 34 --- 4.1. CÔ SÔÛ THÖÏC NGHIEÄM ÑEÅ XAÂY DÖÏNG MOÂ HÌNH Nöôùc thaûi do quaù trình saûn xuaát nöôùc töông coù tính chaát chöùa nhieàu hôïp chaát höõu cô deã phaân huûy chuû yeáu laø caùc hydratecarbon, protein vaø xelluloza gioáng nhö caùc ngaønh cheá bieán thöïc phaåm khaùc, do ñoù tham khaûo moät soá nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi cuûa moät soá ngaønh cheá bieán thöïc phaåm laø cô sôû ñeå xaây döïng moâ hình thí nghieäm nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông. 4.1.1. Moät soá nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi cuûa ngaønh thöïc phaåm öùng duïng moâ hình UASB 4.1.1.1. Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi coâng nghieäp thöïc phaåm giaøu protein vaø chaát beùo baèng beå phaûn öùng kò khí doøng ngöôïc UASB ña giai ñoaïn öa nhieät Ñaây laø moät thí nghieäm tieán haønh trong thôøi gian 600 ngaøy, ñöôïc thöïc hieän bôûi moät nhoùm nhaø khoa hoïc thuoäc boä phaän kyõ thuaät moâi tröôøng cuûa tröôøng kyõ thuaät Nagaoka, taïi Nhaät Baûn. Thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän taïi nhaø maùy saûn xuaát baùnh ñaäu töø hạt ñoã töông. Thí nghieäm nhaèm khaùm phaù vaø kieåm tra hieäu quaû xöû lyù cuûa loø phaûn öùng UASB nhieàu ngaên ñoái vôùi nöôùc thaûi cuûa quaù trình saûn xuaát thöïc phaåm coù noàng ñoä lipid vaø protein cao. Loø phaûn öùng UASB ñöôïc hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä 55 oC trong thôøi gian 600 ngaøy vaø ñöôïc chia thaønh 4 giai ñoaïn. Giai ñoaïn thöù nhaát töø ngaøy 1 cho ñeán ngaøy thöù 75, giai ñoaïn thöù hai töø ngaøy thöù 76 ñeán ngaøy thöù 165, giai ñoaïn thöù ba baét ñaàu töø ngaøy 169 ñeán ngaøy thöù 400, giai ñoaïn thöù tö laø thôøi gian sau ngaøy thöù 400 (töø ngaøy thöù 401 ñeán ngaøy thöù 600). XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 35 --- Nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát baùnh ñaäu seõ ñöôïc söû duïng laøm nguyeân lieäu ñaàu vaøo cho loø phaûn öùng UASB trong nghieân cöùu naøy. Thaønh phaàn ñaëc tröng cuûa nöôùc thaûi ñöôïc trình baøy trong Baûng 3. Thaønh phaàn Ñôn vò Haøm löôïng pH 5.4 Nhieät ñoä oC 57 Toång soá 21.520 COD mg/l Hoaø tan 14.240 Toång soá 10.300 BOD5 mg/l Hoaø tan 6.730 Tyû leä C/N 8.9 SS mg/l 5.010 VSS mg/l 4.85 Toång soá 7.150 Protein mgCOD/l Hoaø tan 3.280 Toång soá 6.670 Carbonhydrate mgCOD/l Hoaø tan 6.610 Toång soá 6.440 Lipid mgCOD/l Hoaø tan 2.940 Toång soá 890 Nitô toång mg/l Hoaø tan 450 Khoaùng mg/l K: 451, Ca: 436, Mg: 267, P: 37 Baûng 3. Thaønh phaàn ñaëc tröng cuûa nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát baùnh ñaäu. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 36 --- Keát quaû ñaït ñöôïc sau 600 ngaøy thí nghieäm nhö sau: Trong giai ñoaïn thöù nhaát, maëc duø, taûi troïng COD ñaàu vaøo töông ñoái thaáp (töø 2 ñeán 12 kgCOD/m3/ngaøy) nhöng hieäu quaû xöû lyù vaãn khoâng ñaït yeâu caàu. Chính vì vaäy, nöôùc ñaàu ra cuûa loø phaûn öùng UASB ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc thaûi tröïc tieáp töø nhaø maùy vaø hoaøn löu trôû laïi thaønh nguyeân lieäu ñaàu vaøo cuûa loø phaûn öùng.Trong suoát giai ñoaïn thöù nhaát, buøn ñöôïc nuoâi döôõng ñaây laø quaù trình khôûi ñoäng cuûa loø phaûn öùng UASB nhieàu baäc (UASB – MS: Multi – Staged UASB) Trong giai ñoaïn thöù hai, thay vì duøng nöôùc ñaàu ra cuûa loø phaûn öùng MS- UASB ñeå pha loaõng, nöôùc ñöôïc duøng ñeå pha loaõng nöôùc thaûi. Keát quaû, taûi troïng COD ñaõ coù theå taêng ñeán 25 kg COD/m3/ngaøy vôùi hieäu suaát xöû lyù COD leân ngaøy ñeán 90%. Ñeán giai ñoaïn thöù ba, nöôùc ñaàu ra cuûa loø phaûn öùng UASB – MS laïi tieáp tuïc ñöôïc hoaøn löu trôû laïi boàn khuaáy troän, gioáng nhö giai ñoaïn thöù nhaát. Hieäu quaû xöû lyù COD giaûm ñi traàm troïng, töø 80% ñeán 37%. Nguyeân nhaân laø do söï hình thaønh lôùp vaùng moûng trong boàn khuaáy troän vaø lôùp buøn, gaây caûn trôû söï tieáp xuùc giöõa lôùp buøn vaø nöôùc thaûi. Söï coù maët cuûa ion Mg2+ vaø ion Ca2+ trong nöôùc thaûi keát hôïp vôùi löôïng protein vaø lipid coøn laïi trong nöôùc ñaàu ra cuûa loø phaûn öùng UASB – MS laø nguyeân nhaân chính gaây ra hieän töôïng naøy. Ñeå khaéc phuïc tình traïng hình thaønh lôùp vaùng moûng, ngöôøi ta ñaõ ngöøng vieäc hoaøn löu nöôùc ñaàu ra töø loø phaûn öùng UASB – MS trôû laïi boàn khuaáy troän, thay vaøo ñoù, nöôùc thaûi ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc. Keát quaû ñaït ñöôïc laø quy trình ñaõ ñi vaøo oån ñònh, taûi troïng COD taêng leân 50 kg COD/m3/ngaøy vôùi hieäu suaát xöû lyù COD leân ñeán 90% ñoái vôùi doøng nöôùc thaûi ñöôïc loïc vaø 60 – 70% ñoái vôùi doøng nöôùc thaûi khoâng loïc, thôøi gian löu nöôùc ñöôïc chaáp nhaän laø 3,4 giôø vaø noàng ñoä COD laø 7000 mg/l. Nhö vaäy, töø nghieân cöùu naøy, coù theå deã daøng nhaän thaáy raèng vieäc duøng nöôùc ñaàu ra töø loø phaûn öùng UASB – MS ñeå pha loaõng nöôùc thaûi vaø hoaøn löu trôû laïi loø XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 37 --- phaûn öùng laø khoâng hieäu quaû. Duøng nöôùc ñeå pha loaõng nhaèm ñaït ñöôïc noàng ñoä haøm löôïng höõu cô thích hôïp trong nöôùc thaûi cho loø phaûn öùng UASB – MS hoaït ñoäng laø bieän phaùp toái öu. 4.1.1.2. Xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình cheá bieán tinh boät saén baèng coâng ngheä UASB Thí nghieäm nhaèm nghieân cöùu khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát tinh boät saén baèng coâng ngheä UASB, ñöôïc thöïc hieän bôûi giaùo sö Ajit P.Annchhatre thuoäc hoäi giaùo sö kyõ thuaät moâi tröôøng cuûa Vieän coâng ngheä Chaâu AÙ taïi Thaùi Lan vaø kyõ sö Prasanna L.Amatya. Quy trình chieát tinh boät bao goàm caùc giai ñoaïn nhö xöû lyù sô boä cuû saén (röûa, caét boû choã hö hoûng…), caét nhoû, chieát tinh boät, saáy khoâ. Töø ñoù thaûi ra moät löôïng lôùn nöôùc thaûi. Trong nghieân cöùu naøy, nöôùc thaûi ñöôïc laáy töø moät nhaø maùy saûn xuaát tinh boät saén taïi moät tænh trung taâm cuûa Thaùi Lan laøm nguyeân lieäu ñaàu vaøo cho coät UASB. Tính chaát ñaëc tröng cuûa nöôùc thaûi ñöôïc theå hieän trong Baûng 4. STT Thoâng soá Ñôn vò Haøm löôïng Haøm löôïng sau loïc 1 COD mg/l 13.500 – 25.000 12.500 – 24.550 2 TSS mg/l 2.200 – 4.000 540 – 1.280 3 TDS mg/l 6.000 – 8.000 5.500 – 7.800 4 pH 3.8 – 4.5 3.8 – 4.5 5 Ñoä ñuïc NTU 280 32 Baûng 4. Thaønh phaàn ñaëc tröng cuûa nöôùc thaûi töø quy trình saûn tinh boät saén. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 38 --- Quy trình xöû lyù bao goàm: beå chöùa nöôùc thaûi, oáng daãn, bôm tuaàn hoaøn, coät UASB vôùi theå tích laøm vieäc laø 21,5 lít, cao 2,5 m vaø thieát bò thu gas. Buøn ñöôïc söû duïng laø buøn laáy töø beå xöû lyù nöôùc thaûi kò khí. Ñaëc tính cuûa haït buøn ñöôïc theå hieän trong Baûng 5. Ngaøy Chieàu cao lôùp buøn (cm) VSS (mg/l) TSS (mg/l) VSS/TSS SMA (kgCH4–COD/kgVSS.ngaøy) 0 Buøn haït 30.054 69.791 0.43 0.06 2 220 15.005 34.895 0.43 0.60 38 85 13.332 17.915 0.74 0.58 84 90 17.599 24.328 0.72 0.77 115 106 21.292 25.198 0.84 0.66 Baûng 5. Ñaëc tính cuûa haït buøn söû duïng trong coät UASB Nöôùc thaûi sau khi laéng ñeå loaïi boû bôùt chaát raén lô löûng ñöôïc pha loaõng vôùi nöôùc vaø trung hoaø baèng NaOH ñeå ñieàu chænh pH leân 7.0, tyû leä COD : N : P cuõng ñöôïc ñieàu chænh baèng urea vaø KH2PO4 theo tyû leä 300 : 5 : 1. Sau ñoù, löôïng nöôùc thaûi naøy ñöôïc söû duïng laøm nguyeân lieäu ñaàu vaøo cho coät UASB trong suoát giai ñoaïn khôûi ñoäng (töø ngaøy thöù 1 ñeán ngaøy thöù 43). Sau giai ñoaïn khôûi ñoäng, coät UASB ñi vaøo hoaït ñoäng oån ñònh (töø ngaøy thöù 44 ñeán ngaøy thöù 115). Nöôùc thaûi sau laéng ñöôïc naïp tröïc tieáp vaøo coät UASB vôùi tyû leä COD : N : P ñöôïc duy trì theo tyû leä 600 : 5 : 1, pH = 7.0. Trong giai ñoaïn khôûi ñoäng, hoaït tính cuûa buøn ban ñaàu raát thaáp neân coät UASB hoaït ñoäng vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo khoaûng 3.000 mg/l, vaän toác nöôùc ñi leân duy trì ôû 0.4 m/h, tuy nhieân hieäu quaû khöû COD raát thaáp khoaûng 15 – 50%. Sau ngaøy XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 39 --- thöù 24, vaän toác nöôùc ñi leân ñöôïc giaûm xuoáng 0.24 m/h. Löôïng biogas sinh ra thaáp khoaûng 30 l/ngaøy. Sau ngaøy thöù 25 hieäu quaû xöû lyù taêng daàn, noàng ñoä COD cuõng ñöôïc naâng leân khoaûng 6.000 – 9.000 mg/l. Keát thuùc giai ñoaïn khôûi ñoäng, löôïng biogas sinh ra ñaït treân 100 l/ngaøy, hieäu quaû khöû COD leân ñeán 80% . Sau ngaøy thöù 43, nöôùc thaûi ñöôïc naïp vaøo coät vôùi noàng ñoä COD khoaûng töø 12.000 – 24.000 mg/l. Keát quaû ñöôïc ñaùnh giaù laø thaønh coâng vôùi hieäu quaû xöû lyù ñaït gaàn 95%. Löôïng biogas thu ñöôïc trung bình töø 100 – 140 l/ngaøy, thænh thoaûng ñaït tôùi 170 l/ngaøy. Löôïng CH4 chieám khoaûng 60 – 67% trong toång löôïng biogas thu ñöôïc. Vôùi nghieân cöùu naøy, nöôùc thaûi ñöôïc traõi qua giai ñoaïn laéng nhaèm loaïi boû SS tröôùc khi ñöa vaøo xöû lyù chính thöùc vaø hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc raát cao (95%). Chöùng toû raèng vieäc loaïi boû SS trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo seõ naâng cao hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB. 4.1.1.3. Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi saûn xuaát tinh boät saén thu Biogas baèng heä thoáng UASB Ñaây laø moät nghieân cöùu khaùc taïi Vieät Nam, cuõng nghieân cöùu vaø khaûo saùt aûnh höôûng cuûa moät soá yeáu toá ñeán hieäu quaû khöû COD trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi cuûa quaù trình saûn xuaát tinh boät töø saén cuû baèng coâng ngheä UASB. Nghieân cöùu naøy do PGS.TS Nguyeãn Thò Sôn vaø kyõ sö Nguyeãn Thò Thu Haø thuoäc Vieän Khoa Hoïc vaø Coâng Ngheä Moâi Tröôøng, tröôøng ÑH Baùch Khoa Haø Noäi thöïc hieän naêm 2004. Thieát bò UASB pilot ñöôïc cheá taïo baèng thuyû tinh höõu cô coù dung tích 38 lít, caáu taïo goàm 4 khoang: khoang naïp nhieân lieäu, khoang chöùa buøn, khoang khí hoaù vaø chuïp thu biogas. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 40 --- Nöôùc thaûi duøng cho nghieân cöùu laáy taïi cô sôû saûn xuaát tinh boät saén quy moâ lôùn taïi Döông Lieãu – Hoaøi Ñöùc – Haø Taây. Nöôùc thaûi coù COD = 9.400 – 12.394 mg/l; BOD = 4.212 – 7.200 mg/l; pH = 3.8 – 4.8. Caùc yeáu toá ñöôïc khaûo saùt laø pH vaø thôøi gian löu (Hydrraulic Retention Times – HRT). Keát quaû nghieân cöùu ñöôïc theå hieän trong caùc baûng sau:  AÛnh höôûng cuûa pH tôùi hieäu quaû xöû lyù pH vaøo pH ra COD vaøo (mg/l) COD ra (mg/l) Toång Biogas (l/ngaøy) Hieäu quaû xöû lyù (%) 4.2 6.9 10.826 912 35 91.57 5.5 7.2 10.650 659 42 93.80 6.0 7.4 10.359 425 45 95.90 Baûng 6: AÛnh höôûng cuûa pH tôùi hieäu quaû xöû lyù Keát quaû nghieân cöùu ôû Baûng 6 cho thaáy vôùi thôøi gian löu laø 84 giôø, hieäu quaû khöû COD vaø hieäu quaû khí hoaù ñeàu taêng khi pH ñöôïc ñieàu chænh töø 4,2 (khoâng ñieàu chænh) leân 5,5 vaø 6. ÔÛ pH = 4,2 hieäu quaû xöû lyù chæ ñaït 91,57%, trong khi ôû pH = 6,0 hieäu quaû ñaït tôùi 95,27%. Nhö vaäy, coù theå thaáy hieäu quaû xöû lyù taêng leân roõ reät khi ñieàu chænh pH doøng vaøo leân 6,0.  AÛnh höôûng cuûa thôøi gian löu tôùi hieäu quaû xöû lyù XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 41 --- HRT (giôø) Löu löôïng (l/ngaøy) pH vaøo pH ra COD vaøo (mg/l) COD ra (mg/l) Toång Biogas (l/ngaøy) Hieäu quaû xöû lyù (%) 84 10 6.0 7.4 10.359 425 45 95.90 72 12 5.7 7.4 11.200 313 75 97.22 55 15 5.8 7.3 11.121 342 78 96.92 48 17.5 5.9 7.1 11.307 490 80 96.0 42 20 5.9 7.1 11.549 652 91.6 94.4 Baûng 7. AÛnh höôûng cuûa thôøi gian löu tôùi hieäu quaû xöû lyù Baûng 7. theå hieän thí nghieäm ñöôïc tieán haønh ôû löu löôïng doøng vaøo 10; 12; 15; 17,5 vaø 20 l/ngaøy öùng vôùi thôøi gian löu laø 84; 72; 55; 48 vaø 42 giôø, pH ñöôïc ñieàu chænh ôû 5,7 – 5,9. Keát quaû cho thaáy, khi giaûm thôøi gian löu töø 84 giôø xuoáng 48 giôø hieäu quaû xöû lyù bieán ñoäng khoâng lôùn (1,22%). Thôøi gian löu 72 giôø cho hieäu quaû xöû lyù cao nhaát, nhöng khi tieáp tuïc ruùt ngaén thôøi gian löu, COD doøng ra taêng daàn (490 ñeán 652 mg/l), pH giaûm nheï xuoáng ñeán 7,1. Ñieàu ñoù chöùng toû thôøi gian löu daàn tieán tôùi giôùi haïn. Keát quaû treân khaúng ñònh pH laø nhaân toá quan troïng aûnh höôûng ñeán hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB. pH tieán veà trung tính seõ laø ñieàu kieän thuaän lôïi cho söï phaùt trieån cuûa vi sinh ñoàng thôøi naâng cao hieäu quaû xöû lyù. Cuøng vôùi pH, thôøi gian löu cuõng ñoùng moät vai troø to lôùn ñeán khaû naêng xöû lyù cuûa coät UASB. Thôøi gian löu quaù daøi seõ daãn ñeán vieäc laõng phí thôøi gian. Thôøi gian löu quaù ngaén, vi sinh chöa kòp phaân huyû toái ña löôïng chaát höõu cô coù trong nöôùc thaûi. Caû hai tröôøng hôïp ñeàu taùc ñoäng khoâng toát ñeán hieäu quaû xöû lyù. Vieäc löïa choïn moät thôøi gian löu phuø hôïp vôùi loaïi nöôùc thaûi seõ ñem laïi moät keát quaû toái öu cho coâng taùc xöû lyù. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 42 --- 4.1.2. Löïa choïn caùc thoâng soá Töø nhöõng tham khaûo treân cuøng vôùi nhöõng kieán thöùc cô baûn veà phöông phaùp xöû lyù nöôùc thaûi öùng duïng coâng ngheä UASB, ta coù theå löïa caùc thoâng soá cho quaù trình hoaït ñoäng cuûa coät UASB nhö sau:
Kích thöôùc coät UASB: Coät hình truï, chieàu cao 1000 mm, ñöôøng kính 116 mm, theå tích laøm vieäc 10 lít
Löu löôïng: 10 l/ngaøy
Theå tích buøn: Löôïng buøn cho vaøo coät UASB seõ chieám 40% theå tích coät. Löôïng buøn thaáp hôn 40% seõ khoâng ñaùp öùng ñuû nhu caàu xöû lyù. Löôïng buøn cao hôn 40% theå tích coät, hieän töôïng traøo buøn coù theå xaûy ra gaây giaûm hieäu quaû xöû lyù vaø baát lôïi trong coâng taùc vaän haønh.
RHT: Thôøi gian löu ñöôïc choïn laø 24 giôø
Vaän toác daâng nöôùc: 0,042 m/h
pH: 5,50 – 6,50 4.2. XAÂY DÖÏNG MOÂ HÌNH NGHIEÂN CÖÙU 4.2.1. Ñoái töôïng nghieân cöùu Nöôùc thaûi nhaân taïo moâ phoûng nöôùc thaûi cuûa quaù trình saûn xuaát nöôùc töông. 4.2.2. Laáy maãu Maãu laø nöôùc thaûi saûn xuaát nöôùc töông ñöôïc pha cheá vôùi noàng ñoä vaø chaát dinh döôõng thích hôïp. Söû duïng nöôùc ñeå pha loaõng maãu trong tröôøng hôïp caàn ñieàu chænh noàng ñoä COD thích hôïp. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 43 --- 4.2.3. Moâ hình thí nghieäm coät UASB Moâ hình thí nghieäm goàm: thuøng chöùa nöôùc thaûi, bôm ñònh löôïng ñeå bôm nöôùc thaûi töø thuøng chöùa vaøo coät UASB, coät UASB, boä phaän thu khí vaø thuøng chöùa nöôùc ñaàu ra cuûa coät UASB. Nhö Hình 6. Thuøng chöùa nöôùc thaûi vaø nöôùc ñaàu ra cuûa coät UASB coù dung tích 45 lít. Coät UASB laøm baèng nhöïa PE, hình truï, chieàu cao 1 m, ñöôøng kính 0,116 m, dung tích laøm vieäc 10 lít. Doïc theo chieàu cao cuûa coät boá trí 5 van laáy maãu, moãi van caùch nhau 20 cm. Boä phaän thu khí laø bình PE, dung tích thu khí 5 lít. Hình 6. Moâ hình thí nghieäm XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 44 --- 4.2.4. Hoaù chaát phaân tích ñònh löôïng Hoùa chaát phaân tích Ammonium theo phöông phaùp Nessler goàm dung dòch KaliNatritartrat (KNaC4H4O6), thuoác thöû Nessler. Hoùa chaát phaân tích Photpho toång goàm dung dòch H2SO4 , Ammonium molipdate, ascobic acid, potassium antimony tartarat. Hoùa chaát phaân tích COD theo phöông phaùp Kalibicromat goàm dung dòch Kalibicromat (K2Cr2O7), chæ thò maøu Feroin, dung dòch muoái Fe2+ 0.25N. 4.3. PHÖÔNG PHAÙP PHAÂN TÍCH STT Chæ tieâu Phöông phaùp phaân tích 1 PH Duøng maùy ño Model 2000 VWR Scientisic. 2 N – NH4 Phöông phaùp soi maøu vôùi thuoác thöû Nessler ñeå xaùc ñònh haøm löôïng ammonium coù trong maãu taïo phöùc chaát maøu vaøng coù ñoä haáp thu cöïc ñaïi taïi böôùc soùng nm430=λ . 3 P – PO4 Phöông phaùp soi maøu vôùi thuoác thöû toång hôïp ñeå xaùc ñònh haøm löôïng Photpho toång coù trong maãu taïo phöùc chaát maøu xanh coù ñoä haáp thu cöïc ñaïi taïi böôùc soùng. 4 COD Phöông phaùp Kali permanganate ñeå oxy hoùa hoaøn toaøn caùc chaát höõu cô sau ñoù chuwnr ñoä laïi baèng dung dòch muoái Fe2+ vôùi chæ thò Feroin ñeán khi xuaát hieän maøu ñoû , töø ñoù tính ñöôïc haøm löôïng COD. 5 NaCl Duøng maùy ño Model 2000 – Scientisic, Japan. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 45 --- 4.4. VAÄN HAØNH MOÂ HÌNH Sau khi laép ñaët moâ hình, buøn hoaït tính ñöôïc cho vaøo coät UASB vaø chieám 40% theå tích coät UASB. Buøn hoaït tính naøy ñöôïc laáy töø beå xöû lyù kò khí nöôùc thaûi chaên nuoâi heo cuûa Vieän Sinh Hoïc Nhieät Ñôùi. Hình thaùi vi sinh trong buøn ñöôïc theå hieän ôû Hình 7. Hình 7. Hình thaùi vi sinh trong buøn söû duïng trong coät UASB. Sau ñoù tieán haønh vaän haønh moâ hình theo hai giai ñoaïn:
Giai ñoaïn thöù nhaát: tieán haønh trong 3 thaùng (thaùng 5 ñeán thaùng 7). Nguyeân lieäu ñaàu vaøo cuûa coät UASB laø nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông nhaân taïo ôû töøng noàng ñoä töông öùng 1000 – 1500 – 2000 mg/l vaø khoâng khoáng cheá noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi. Theo doõi söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaø phaân tích caùc chæ tieâu COD, N – NH4, P – PO4 vaø ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD.
Giai ñoaïn thöù hai: tieán haønh trong 2 thaùng (thaùng 8 ñeán thaùng 9). Nöôùc thaûi ñaàu vaøo vôùi COD ñöôïc kieåm soaùt ôû noàng ñoä 2000 mg/l, noàng ñoä muoái ñöôïc XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 46 --- ñieàu chænh taêng daàn töông öùng ôû töøng noàng ñoä 0.5 – 0.7 – 0.9 %. Phaân tích caùc chæ tieâu COD, N – NH4, P – PO4 vaø ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD. Löu löôïng vaän haønh laø 10 lít/ngaøy. Thôøi gian löu nöôùc laø 24 giôø. Laáy maãu nöôùc ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa moâ hình phaân tích ammonium, photpho toång vaø COD ñeå xaùc ñònh haøm löôïng trong maãu. Theo doõi söï bieán thieân cuûa pH, caùc bieán ñoåi cuûa buøn hoaït tính ñeå coù söï ñieàu chænh thích hôïp. Theo doõi caùc chæ tieâu ammnium, photpho toång vaø COD cuûa maãu nöôùc ñaàu vaøo vaø ñaàu ra cuûa moâ hình xem haøm löôïng taêng hay giaûm ñeå töø ñoù bieát ñöôïc hieäu suaát cuûa quaù trình xöû lyù. XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH --- 47 --- KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 48 --- CHÖÔNG 5: KEÁT QUAÛ VAØ NHAÄN XEÙT KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 49 --- Nghieân cöùu ñöôïc thöïc hieän trong suoát thôøi gian töø thaùng 5/2006 ñeán thaùng 9/2006 chia thaønh hai phaàn:  Phaàn thöù nhaát: Nghieân cöùu khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi saûn xuaát nöôùc töông baèng phöông phaùp UASB treân moâi tröôøng thöû nghieäm thoâng qua vieäc khaûo saùt khaû naêng khöû COD trong nöôùc thaûi ôû 3 noàng ñoä taêng daàn 1000 – 1500 – 2000 mg/l vaø khoâng kieåm soaùt noàng ñoä muoái. Phaàn naøy ñöôïc chia thaønh ba giai ñoaïn nhoû: Giai ñoaïn 1: Noàng ñoä COD trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo cuûa coät UASB ñöôïc kieåm soaùt ôû 1000 mg/l. Tieán haønh töø ngaøy 15/5/2006 ñeán ngaøy 31/5/2006. Giai ñoaïn 2: Noàng ñoä COD trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo cuûa coät UASB ñöôïc kieåm soaùt ôû 1500 mg/l. Tieán haønh töø ngaøy 2/6/2006 ñeán ngaøy 30/6/2006. Giai ñoaïn 3: Noàng ñoä COD trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo cuûa coät UASB ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l. Tieán haønh töø ngaøy 2/7/2006 ñeán ngaøy 31/7/2006.  Phaàn thöù hai: Nghieân cöùu aûnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi cuûa coät UASB treân moâi tröôøng thöû nghieäm vôùi haøm löôïng COD ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l trong 2 thaùng thoâng qua vieäc khaûo saùt khaû naêng khöû COD trong nöôùc thaûi khi noàng ñoä muoái taêng daàn ñeán vöôït ngöôõng muoái sinh lyù (0.85%) töông öùng 0.5 – 0.7 – 0.9 %. Chia thaønh 3 giai ñoaïn nhoû: Giai ñoaïn 1: Noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo cuûa coät UASB ñöôïc kieåm soaùt ôû 0.5 %. Tieán haønh töø ngaøy 4/8/2006 ñeán ngaøy 22/8/2006. Giai ñoaïn 2: Noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo cuûa coät UASB ñöôïc kieåm soaùt ôû 0.7 %. Tieán haønh töø ngaøy 25/8/2006 ñeán ngaøy 12/9/2006. Giai ñoaïn 3: Noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi ñaàu vaøo cuûa coät UASB ñöôïc kieåm soaùt ôû 0.9 %. Tieán haønh töø ngaøy 12/9/2006 ñeán ngaøy 29/9/2006. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 50 --- 5.3. PHAÀN THÖÙ NHAÁT Trong phaàn naøy, nöôùc thaûi duøng cho thí nghieäm ñöôïc pha cheá töø nöôùc töông. Nöôùc töông ñöôïc pha troän vôùi nöôùc maùy theo tyû leä thích hôïp ñeå ñaït ñöôïc noàng ñoä theo yeâu caàu cuûa thí nghieäm. Caùc keát quaû ñaït ñöôïc nhö sau: 5.3.1. Giai ñoaïn 1:  Nöôùc thaûi ñöôïc loaïi boû SS.  pH ñaàu vaøo trung bình töø 6,00 – 6,50.  Noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 1000 mg/l.  Noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi: 0,59%. Keát quaû phaân tích theå hieän ôû Baûng 8. K Ế T Q U Ả V À N H Ậ N X É T --- 51 --- Baûng 8. Keát quaû phaân tích trong giai ñoaïn 1 ôû noàng ñoä CODvaøo = 1000 mg/l (Khoâng kieåm soaùt noàng ñoä muoái) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 52 --- Keát quaû phaân tích cho thaáy hieäu quaû xöû lyù khoâng cao. Hieäu quaû xöû lyù trung bình trong giai ñoaïn naøy ñaït 66,7%, hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc cao nhaát laø 67,4% vôùi pH ñaàu vaøo 6,25. Keát quaû ñöôïc theå hieän roõ treân bieåu ñoà Hình 8. Hình 8. Hieäu quaû xöû lyù ôû noàng ñoä CODvaøo = 1000 mg/l Bieåu ñoà theå hieän quaù trình hoaït ñoäng cuûa coät UASB ñoái vôùi nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông. Trong thôøi gian ñaàu, vi sinh chöa ñuû thôøi gian thích nghi neân khaû naêng xöû lyù töông ñoái thaáp, hieäu quaû xöû lyù khoaûng 60 – 65%. Sau thôøi gian thích nghi, hieäu quaû xöû lyù ñaõ ñöôïc caûi thieän vaø ñi vaøo oån ñònh ôû möùc 67%. Ñeå coù moät nghieân cöùu ñaày ñuû veà khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông, noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc naâng leân 1500 mg/l. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1000 (mg/l) 0 250 500 750 1000 1250 N ồ n g đ ộ C O D ( m g /l) 0 20 40 60 80 100 H iệ u s u ất x ử lý ( % ) COD vào (mg/l) COD ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 53 --- 5.3.2. Giai ñoaïn 2  Nöôùc thaûi ñöôïc loaïi boû SS.  pH ñaàu vaøo trung bình töø 6,00 – 6,50.  Noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 1500 mg/l.  Noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi: 0,89%. Keát quaû phaân tích theå hieän ôû Baûng 9. K Ế T Q U Ả V À N H Ậ N X É T --- 54 --- Baûng 9. Keát quaû phaân tích trong giai ñoaïn 2 ôû noàng ñoä CODvaøo = 1500 mg/l (Khoâng kieåm soaùt noàng ñoä muoái) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 55 --- Theo keát quaû phaân tích nhö Baûng 9, hieäu quaû xöû lyù trung bình ñaït 75,4%, hieäu quaû xöû lyù cao nhaát ñaït 76,7% ôû pH ñaàu vaøo 6,50 cao hôn haún so vôùi giai ñoaïn 1. Nhö vaäy, coù theå nhaän xeùt raèng coät UASB hoaït ñoäng toát hôn ôû noàng ñoä chaát höõu cô cao. Noàng ñoä chaát höõu cô quaù thaáp seõ laøm giaûm hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB. Keát quaû ñöôïc theå hieän roõ treân bieåu ñoà Hình 9. Hình 9. Hieäu quaû xöû lyù ôû noàng ñoä CODvaøo = 1500 mg/l Trong giai ñoaïn naøy, maëc duø noàng ñoä muoái ñaõ vöôït qua ngöôõng sinh lyù (0,85%) nhöng hieäu quaû xöû lyù vaãn khoâng giaûm vaø ñem laïi moät giaù trò nhaát ñònh trong quaù trình xöû lyù nöôùc thaûi. Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 1500 (mg/l) 100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 N ồ n g đ ộ C O D ( m g /l) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H iệ u s u ất x ử lý ( % ) COD vào (mg/l) COD ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 56 --- Töông töï nhö giai ñoaïn 1, khi baét ñaàu coù söï thay ñoåi töø noàng ñoä CODvaøo töø 1000 mg/l leân 1500 mg/l, hieäu quaû xöû lyù giaûm xuoáng 58,1%, sau giai ñoaïn thích nghi, coät UASB daàn ñi vaøo oån ñònh vaø hieäu quaû xöû lyù cuõng taêng daàn ñeán oån ñònh ôû 73 – 77 %. Do ñoù, tieáp tuïc naâng noàng ñoä COD ñaàu vaøo leân 2000 mg/l. 5.3.3. Giai ñoaïn 3  Nöôùc thaûi ñöôïc loaïi boû SS.  pH ñaàu vaøo trung bình töø 5,50 – 6,00.  Noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l.  Noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi: 1,18%. Keát quaû phaân tích theå hieän ôû Baûng 10. KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 57 --- KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 58 --- ÔÛ noàng ñoä CODvaøo = 2000 mg/l, hieäu quaû xöû lyù giaûm roõ reät. B aûn g 10 . K eát q ua û p ha ân tíc h tro ng g ia i ñ oa ïn 3 ôû no àng ñ oä C O D va øo = 20 00 m g/ l ( K ho âng k ie åm s oa ùt n oàn g ño ä m uo ái) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 59 --- Hieäu quaû xöû lyù trung bình chæ ñaït 51,5%. Hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc vaøo ngaøy ñaàu tieân khi naâng noàng ñoä CODvaøo töø 1500 mg/l leân 2000 mg/l laø 54% ôû pH = 5,58. Sau ñoù giaûm daàn ñi ñeán oån ñònh ôû hieäu suaát khoaûng 51 – 52%. Keát quaû theå hieän roõ treân bieåu ñoà Hình 10. Hình 10. Hieäu quaû xöû lyù ôû noàng ñoä CODvaøo = 2000 mg/l ÔÛ noàng ñoä muoái töông ñoái cao (1,18%), khaû naêng taûi cuûa coät UASB ñaõ bò haïn cheá roõ reät vaø ñöôïc ñaùnh giaù laø gaàn nhö khoâng ñem laïi hieäu quaû xöû lyù. 5.3.4. Keát quaû Keát quaû toång hôïp cho giai ñoaïn thöù nhaát ñöôïc theå hieän ôû Baûng 11. Hieäu quaû xöû lyù ôû töøng noàng ñoä COD vaøo Hiệu quả xử lý ở nồng độ CODvào = 2000 (mg/l) 0 500 1000 1500 2000 2500 N ồ n g đ ộ C O D ( m g /l ) 0 25 50 75 100 H iệ u s u ất x ử l ý (% ) COD vào (mg/l) COD ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 60 --- COD vaøo (mg/l) Hiệu suất khử COD min (%) Hiệu suất khử COD trung bình (%) Hiệu suất khử COD max (%) Nồng độ muối (%) 1000 65.2 66.7 67.4 5.9 1500 73.4 75.4 76.7 8.9 2000 51.1 51.5 52.1 11.8 Baûng 11. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä ñeán hieäu quaû xöû lyù Coù theå thaáy raèng coät UASB ñaït ñöôïc hieäu quaû xöû lyù cao nhaát laø 75,4% ôû noàng ñoä COD ñaàu vaøo 1500 mg/l. ÔÛ noàng ñoä 1000 vaø 2000 mg/l, hieäu quaû xöû lyù khoâng ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu xöû lyù. Keát quaû ñöôïc trình baøy roõ qua bieåu ñoà theå hieän söï aûnh höôûng cuûa noàng ñoä ñeán hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB, Hình11. Hình 11. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä ñeán hieäu quaû xöû lyù 5.3.5. Keát luaän Ảnh hưởng của nồng độ COD đầu vào đến hiệu quả xử lý 40 50 60 70 80 90 100 500 1000 1500 2000 2500 COD vào (mg/l) H iệ u s u ất x ử l ý (% ) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 61 --- Keát thuùc phaàn thöù nhaát, moät soá keát luaän ñöôïc ñöa ra nhö sau:
ÔÛ noàng ñoä COD ñaàu vaøo 1000 mg/l vaø noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông töông öùng laø 0,59%, hieäu quaû xöû lyù trung bình ñaït 66,7% vaø cao nhaát laø 67.4%. Vôùi hieäu quaû xöû lyù naøy, coät UASB ñöôïc ñaùnh giaù laø xöû lyù chöa hieäu quaû. Nguyeân nhaân ñöôïc nhaän ñònh coù theå laø do noàng ñoä chaát höõu cô ñaàu vaøo töông ñoái thaáp gaây öùc cheá khaû naêng xöû lyù. Vieäc cung caáp ñuû dinh döôõng cho söï hoaït ñoäng cuûa vi sinh seõ naâng cao hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB.
ÔÛ noàng ñoä COD ñaàu vaøo 1500 mg/l vaø noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi töông öùng laø 0,89%, hieäu quaû xöû lyù naâng leân ñaùng keå, trung bình ñaït 75,4%, cao nhaát laø 76,7%. Nhö vaäy deã daøng nhaän thaáy raèng ôû noàng ñoä chaát höõu cô ñaàu vaøo thích hôïp, coät UASB seõ laø coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi ñem laïi hieäu quaû tương đối cao.
ÔÛ noàng ñoä COD ñaàu vaøo 2000 mg/l vaø noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi töông öùng laø 1,18%, hieäu quaû xöû lyù giaûm xuoáng roõ reät, trung bình ñaït 51,5% vaø cao nhaát laø 52,1%. Nguyeân nhaân gaây ra vaán ñeà naøy ñöôïc nhaän ñònh raèng coù theå do noàng ñoä muoái töï nhieân trong nöôùc thaûi quaù lôùn (1,18%) – vöôït xa so vôùi ngöôõng muoái sinh lyù (0,85% - ngöôõng muoái gaây cheát vi sinh vaät). Ñeå xaùc ñònh nguyeân nhaân daãn ñeán vaán ñeà giaûm suùt nghieâm troïng hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB ñoái vôùi nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông ôû noàng ñoä COD ñaàu vaøo 2000 mg/l vaø khoâng kieåm soaùt noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi, nghieân cöùu chuyeån qua phaàn thöù hai – Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB ñoái vôùi nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông ôû noàng ñoä COD ñaàu vaøo 2000 mg/l vôùi noàng ñoä muoái taêng daàn töø 0,5% leân 0,7% vaø 0,9%. 5.4. PHAÀN THÖÙ HAI KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 62 --- Trong phaàn naøy, nguoàn chaát höõu cô trong nöôùc thaûi laø ñaäu töông leân men töông öùng vôùi löôïng chaát höõu cô trong nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông. Ñaäu töông leân men ñöôïc xay nhuyeãn vaø hoaø tan trong nöôùc ñeå taïo ra nguoàn nöôùc thaûi coù noàng ñoä COD khoaûng 2000 mg/l duøng cho thí nghieäm. Caùc keát quaû ñaït ñöôïc nhö sau: 5.4.1. Giai ñoaïn 1.  Nöôùc thaûi ñöôïc loaïi boû SS.  pH ñaàu vaøo trung bình töø 5,50 – 6,50.  Noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l.  Noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi: 0,5%. Keát quaû phaân tích theå hieän ôû Baûng 12. K Ế T Q U Ả V À N H Ậ N X É T --- 63 --- Baûng 12. Keát quaû phaân tích trong giai ñoaïn 1 ôû noàng ñoä muoái 0,5% KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 64 --- Trong giai ñoaïn naøy hieäu quaû xöû lyù khaù cao, trung bình ñaït 82,6%, cao nhaát ñaït tôùi 84,1%. Trong khi, ôû phaàn thöù nhaát, vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo laø 2000 mg/l vaø noàng ñoä muoái 1,18% hieäu quaû xöû lyù chæ ñaït trung bình 51,5 %. Keát quaû ñöôïc theå hieän roõ ôû Hình 12. Hình 12. Hieäu quaû xöû lyù ôû noàng ñoä muoái 0,5 % Trong giai ñoaïn naøy, noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l vaø noàng ñoä muoái cuõng ñöôïc kieåm soaùt ôû 0,5%, hieäu quaû xöû lyù taêng leân roõ reät. Nhö vaäy coù theå khaúng ñònh raèng noàng ñoä muoái ñaõ aûnh höôûng raát lôùn ñeán hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB ñoái vôùi nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông. Tuy nhieân, caàn xaùc ñònh noàng ñoä muoái toái öu cho söï hoaït ñoäng cuûa coät UASB. Do ñoù, tieáp tuïc naâng noàng ñoä muoái leân ñeå khaûo saùt vaø nghieân cöùu. Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,5 % 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 N ồ n g đ ộ C O D ( m g /l ) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H iệ u s u ất x ử l ý (% ) COD vào (mg/l) COD ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 65 --- 5.4.2. Giai ñoaïn 2.  Nöôùc thaûi ñöôïc loaïi boû SS.  pH ñaàu vaøo trung bình töø 5,50 – 6,50.  Noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l.  Noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi: 0,7%. Keát quaû phaân tích theå hieän ôû Baûng 13. K Ế T Q U Ả V À N H Ậ N X É T --- 66 --- Baûng 13. Keát quaû phaân tích trong giai ñoaïn 2 ôû noàng ñoä muoái 0,7% KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 67 --- Keát quaû phaân tích cho thaáy hieäu quaû xöû lyù töông ñoái oån ñònh ôû 82,7% töông ñöông vôùi hieäu quaû xöû lyù trong giai ñoaïn 1 (noàng ñoä muoái 0,5 %). Hình 13, theå hieän moái töông quan giöõa noàng ñoä COD ñaàu vaøo, COD đầu ra vaø hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB ôû noàng ñoä muoái 0, 7%. Hình 13. Hieäu quaû xöû lyù ôû noàng ñoä muoái 0,7% Maëc duø noàng ñoä muoái ñaõ ñöôïc taêng leân 0,7 % nhöng vaãn khoâng coù söï thay ñoåi naøo roõ reät aûnh höôûng ñeán hieäu quaû xöû lyù, chöùng toû raèng coät UASB coù khaû naêng hoaït ñoäng ôû noàng ñoä muoái töông ñoái cao. 5.4.3. Giai ñoaïn 3.  Nöôùc thaûi ñöôïc loaïi boû SS. Hiệu quả xử lý ở nồng độ muối 0,7 % 0 400 800 1200 1600 2000 N ồ n g đ ộ C O D ( m g /l ) 50 60 70 80 90 100 H iệ u s u ất x ử l ý (% ) COD vào (mg/l) COD ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 68 ---  pH ñaàu vaøo trung bình töø 5,50 – 6,50.  Noàng ñoä COD ñaàu vaøo ñöôïc kieåm soaùt ôû 2000 mg/l.  Noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi: 0,9%. Keát quaû phaân tích theå hieän ôû Baûng 14. K Ế T Q U Ả V À N H Ậ N X É T --- 69 --- Baûng 14. Keát quaû phaân tích trong giai ñoaïn 3 ôû noàng ñoä muoái 0,9% KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 70 --- Hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB ñoái vôùi nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông baét ñaàu giaûm xuoáng, cao nhaát chæ ñaït 75,2% vaø coù chieàu huôùng ñi xuoáng. Theå hieän roõ ôû bieåu ñoà Hình 14. Hình 14. Hieäu quaû xöû lyù ôû noàng ñoä muoái 0,9% ÔÛ noàng ñoä muoái 0,9%, khaû naêng xöû lyù cuûa coät UASB ñaõ bò haïn cheá vaø ñi xuoáng töø 75,2% ñeán 70,0%. Chöùng toû, noàng ñoä muoái cao laø nguyeân nhaân chính gaây ra söï suït giaûm hieäu quaû xöû lyù cuûa coät UASB. 5.4.4. Keát quaû Keát thuùc phaàn thöù hai, keát quaû toång hôïp ñöôïc theå hieän ôû Baûng 15. Hiệu quả xử lý ở nồng độ 0,9% 0 500 1000 1500 2000 2500 N ồ n g đ ộ C O D ( m g /l ) 50 60 70 80 90 100 H iệ u s u ất x ử l ý (% ) COD vào (mg/l) COD ra (mg/l) Hiệu suất xử lý (%) KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 71 --- Hieäu quaû xöû lyù ôû töøng noàng ñoä muoái COD vaøo (mg/l) Hiệu suất khử COD min (%) Hiệu suất khử COD trung bình (%) Hiệu suất khử COD max (%) Nồng độ muối (%) 2000 80.8 82.6 84.1 0.5 2000 81.9 82.7 83.8 0.7 2000 70.0 72.7 75.2 0.9 Baûng 15. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán hieäu quaû xöû lyù Khi taêng noàng ñoä muoái töø 0,5% leân 0,7%, hieäu quaû xöû lyù bieán ñoåi khoâng ñaùng keå. Nhöng khi taêng noàng ñoä muoái leân 0,9%, hieäu quaû xöû lyù giaûm ñi moät caùch roõ reät chæ ñaït ñöôïc trung bình 72,7%. Bieåu ñoà Hình 15, theå hieän roõ ñieàu naøy. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến hiệu quả xử lý 82.6 82.7 72.7 70 75 80 85 90 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Nồng độ muối (%) H iệ u s u ất x ử l ý (% ) Hình 15. AÛnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán hieäu quaû xöû lyù KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT --- 72 --- 5.4.5. Keát luaän Keát thuùc phaàn thöù hai, moät soá keát luaän ñöôïc ñöa ra nhö sau:
ÔÛ noàng ñoä muoái 0,5 vaø 0,7%, coät UASB hoaït ñoäng raát toát, hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc khaù cao (83%). Ñieàu naøy chöùng toû raèng, noàng ñoä muoái thaáp hôn ngöôõng muoái sinh lyù khoâng gaây aûnh höôûng ñeán quaù trình hoaït ñoäng cuûa coät UASB.
ÔÛ noàng ñoä muoái 0,9 %, hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc chöa ñaùp öùng ñöôïc yeâu caàu xöû lyù. Nhö vaäy coù theå keát luaän raèng, noàng ñoä muoái cao – vöôït qua ngöôõng muoái sinh lyù – gaây öùc cheá vi sinh daãn ñeán haïn cheá khaû naêng hoaït ñoäng cuûa coät UASB vaø coù theå gaây maát khaû naêng xöû lyù nöôùc thaûi neáu noàng ñoä muoái quaù cao.
Keát quaû thí nghieäm ôû phaàn thöù hai naøy cuõng cho thaáy raèng, coät UASB coù khaû naêng chòu taûi toát khoâng chæ ôû noàng ñoä muoái thaáp maø ngay caû ôû noàng ñoä muoái cao xaáp xæ ngöôõng muoái sinh lyù cuõng khoâng gaây trôû ngaïi cho quaù trình hoaït ñoäng cuûa coät. Nhö vaäy, kieåm soaùt noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông ñeå ñaït ñöôïc hieäu quaû xöû lyù cao laø khoâng khoù khaên. KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN --- 73 --- CHÖÔNG 6: KEÁT LUAÄN VAØ PHÖÔNG HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN --- 74 ---  KEÁT LUAÄN Sau ñaây laø nhöõng keát luaän töø keát quaû thí nghieäm thu ñöôïc töø coät UASB: Maëc duø, nghieân cöùu ñöôïc tieán haønh vôùi moâi tröôøng thöû nghieäm nhöng caùc keát quaû ñaõ khaúng ñònh raèng vieäc xöû lyù nöôùc thaûi töø quy trình saûn xuaát nöôùc töông baèng phöông phaùp kò khí aùp duïng coâng ngheä UASB laø mang tính khaû thi. Hieäu quaû xöû lyù ñaït ñöôïc khoaûng 82,7% vôùi noàng ñoä COD ñaàu vaøo: 2000 mg/l; noàng ñoä muoái: 0,5 – 0,7%; pH: 5.5 – 6.7; RHT: 24 giờ; lưu lượng: 10 l/ngaøy; vaän toác daâng nöôùc: 0,042 m/h. Keát quaû thí nghieäm cuûa nghieân cöùu naøy cuõng cho thaáy roõ raèng, neáu noàng ñoä muoái trong nöôùc thaûi töø quùa trình saûn xuaát nöôùc töông nhoû hôn 0,9% thì vieäc xöû lyù nöôùc thaûi naøy baèng coâng ngheä UASB hoaøn toaøn coù theå thöïc hieän ñöôïc vaø hieäu suaát ñaït ñöôïc khoaûng 70 – 84%. Ngöôïc laïi, neáu noàng ñoä muoái lôùn hôn 0,9% thì seõ gaây cheát vi sinh vaät, töø ñoù laøm suït giaûm hieäu quaû xöû lyù. Nhö vaäy, coù theå nhaän ñònh raèng coät UASB coù khaû naêng xöû lyù toát khoâng chæ ôû noàng ñoä muoái thaáp maø ngay caû ôû noàng ñoä muoái cao xaáp xæ ngöôõng muoái sinh lyù cuõng khoâng gaây trôû ngaïi cho quaù trình hoaït ñoäng cuûa coät.  PHÖÔNG HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN Trong quaù trình thöïc hieän ñeà taøi, maëc du,ø nöôùc thaûi nhaân taïo ñöôïc söû duïng trong hai phaàn thí nghieäm coù nhöõng tính chaát töông ñoàng vôùi nhau cuõng nhö töông ñoàng vôùi nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông thöïc teá nhöng vaãn chöa ñoàng nhaát hoaøn toaøn .Vì vaäy, thöïc hieän thí nghieäm treân moâi tröôøng ñoàng nhaát seõ laø moät höôùng nghieân cöùu nhaèm kieåm tra laïi nhöõng keát quaû sô boä ñaõ ñöa ra trong ñeà taøi naøy. KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN --- 75 --- Giôùi haïn cuûa ñeà taøi laø nghieân cöùu, phaân tích vaø ñaùnh giaù hieäu quaû xöû lyù COD trong nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông treân moâi tröôøng nhaân taïo baèng phöông phaùp sinh hoïc kò khí öùng duïng coâng ngheä UASB. Do ñoù, xin ñöôïc ñeà nghò raèng tính khaû thi cuûa vieäc xöû lyù kò khí aùp duïng coâng ngheä UASB ñoái vôùi nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông seõ ñöôïc khaùm phaù vaø kieåm tra trong töông lai. Beân caïnh ñoù, ñeå coù theå hieåu hôn roõ veà aûnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán hieäu quaû xöû lyù nöôùc thaûi töø quaù trình saûn xuaát nöôùc töông xin ñöôïc ñeà nghò khaûo saùt theâm aûnh höôûng cuûa noàng ñoä muoái ñeán vieäc xöû lyù phoátpho trong nöôùc thaûi. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Laâm Minh Trieát (Chuû bieân), Nguyeãn Thanh Huøng, Nguyeãn Phöôùc Daân – Cefinea - Vieän Moâi Tröôøng vaø Taøi Nguyeân, 11/2001, Xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò vaø coâng nghieäp – Tính toaùn thieát keá coâng trình. [2] PGS.TS. Nguyeãn Thò Sôn, KS. Nguyeãn Thò Thu Haø, Vieän KH & CN Moâi tröôøng, Tröôøng ÑHBK Haø Noäi, 2004, Nghieân cöùu xöû lyù nöôùc thaûi saûn xuaát tinh boät saén thu Biogas baèng heä thoáng UASB, Taïp chí Baûo hoä lao ñoäng, Soá 7/2004. [3] Traàn Vaên Nhaân – Ngoâ Thò Nga, 1999, Giaùo trình coâng ngheä xöû lyù nöôùc thaûi, Nhaø xuaát baûn Khoa Hoïc vaø Kyõ Thuaät, Haø Noäi. [4] G.O.Sigge, T.J. Britz, P.C. Fourie, C.A. Barnardt and R.Strydom, Department of Food Science, Uniersity of Stellenbosch, South Arica, Combining UASB technology and advaced oxidation process (AOPs) to treat food processing wastewaters, Water Science and Technology Vol 45 No 10 pp 329 – 334, IWA Publishing 2002. [5] Jens Ejbye Schmidt and Birgitte Kaer Ahring, The Technical University of Denmark, Treatment of wastewater from a multi – product food processing company, in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors: The effect of seasonal variation, D.L. Wise (ed.): Global Environment Biotechnology, 245 -252. [6] Prof Ajit P.Annachhatre and Prasanna L.Amatya, UASB treatment of tapioca strach wastewater, Journal of enviromental engineering, 12/2000/1149. [7] Rie Kuramitsu, Daisuke Segawa, kazo Nakamura, Shunsuke Muramatsu and Hideo, Department of Chemistry, Faculty of General Education, Akashi College of Technology, Uozumi, Akashi, Hyogo 674, Japan, Further Studies on the Preparation of Low Sodium Chloride – containing Soy Sauce by Using OrnithyItaurine Hydrochloride and Its Related Compounds, 13/1/1997. [8] T.Tagawa, H.Takahashi, Sekiguchi, A. Ohashi and H.Harada, department of Enviromental Systems Engineering, Nagaoka University of Technology, Kamitomioka, Nagaoka, Niigata 940 – 2188, Japan, Pilot – plant study on anaerobic tretment of lipid – and protein – rich food industrial wastewater by a thermophilic multi – staged UASB reactor, Water Science and Technology Vol 45 No10 pp 225 – 230, IWA Publishing 2002. [9] Website: [10] Website: [11] Website: [12] Website: