Xác định sản lượng khí sinh học sinh ra của bùn hoạt tính kỵ khí

Luận văn về xác định sản lượng khí sinh học sinh ra của bùn hoạt tính kỵ khí

238

XÁC ĐỊNH SẢN LƯỢNG KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) SINH

RA CỦA BÙN HOẠT TÍNH KỴ KHÍ, NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỐI VỚI NƯỚC RỈ RÁC, NƯỚC THẢI THỦY SẢN

DETEMINING BIOGAS QUANTITY OF ANAEROBIC ACTIVE SLUGED,

RESEARCHING WITH WASTE WATER FROM FISHERY INDUSTRY,

LANDFILL

SVTH: PHẠM ĐÌNH LONG, Lớp 03 MT

TRẦN QUỐC VƯƠNG, Lớp 04 MT

Trường Đại học Bách Khoa

GVHD: TS TRẦN VĂN QUANG

Khoa Môi Trường, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT:

Báo cáo này trình bày sản lượng khí sinh ra của quá trình phân hủy kỵ khí đối với nước rỉ rác

và nước thải thủy sản

ABSTRACT

This report present about determining biogas quantity of anaerobic active slugged, researching with waste water from fishery industry, landfill

1 Mở đầu:

Trong các ngành sản xuất công nghiệp, tại các bãi chôn lấp thường thải ra một lượng lớn nước thải giàu chất hữu cơ Lượng nước thải này nếu không được xử lý sẽ gây ra ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới đời sống, sức khỏe của các khu vực dân cư xung quanh Hầu hết các loại nước thải giàu chất hữu cơ đều xử lý bằng phương pháp sinh hóa kỵ khí

Quá trình kỵ khí chia là 2 giai đoạn chính:

Quá trình thủy phân:

Lên men acid thủy phân và chuyển hóa các sản phẩm thủy phân ( như acid béo, đường ) thành các acid và rượu mạch ngắn hơn và cuối cùng thành khí cacbonic

Quá trình Metan hóa:

Phân hủy các chất hữu cơ thành metan ( CH4) và khí cacbonic ( CO2)

Sản phẩm cuối cùng của quá trình kỵ khí bao gồm H2O và hỗn hợp khí sinh học (biogas) hỗn hợp này chủ yếu là CH4 chiếm từ ( 45 – 90%) thể tích khí, tùy thuộc vào nguyên liệu đem

đi phân hủy kỵ khí mà hàm lượng CH4 cao hay thấp Đây cũng là một trong những ưu điểm của quá trình xử lý nước thải nhờ việc lên men kỵ khí vì

- Ta có thể tận dụng lại khí biogas này để phục vụ cho quá trình sản xuất, sinh hoạt và làm nhiên liệu cho các động cơ đốt trong Việc làm này cũng có ý nghĩa vô cùng to trong bối cảnh giá nhiên liệu tăng cao như hiện nay

- Việc tận dụng lượng khí biogas giúp người vận hành các hệ thống xử lý nước thải biết được tình trạng của hệ thống xử lý, qua đó có các điều chỉnh kịp thời

Đây cũng chính là mục đích nghiên cứu của tôi

2 Nội dung:

2.1 Phương pháp nghiên cứu

+ phương pháp thực nghiệm trên mô hình thực tế

+ Phương pháp phân tích

2.2 Thiết lập mô hình thí nghiệm

239

Mô hình gồm 4 chai serum dung tích 600 ml, chiều cao h = 20 cm đường kính

d = 8cm được lăm bằng thủy tinh, trín mỗi chai có nắp đập bằng cao su có độ đăn hồi cao, số

lượng serum cần cho thí nghiệm lă 8 chai Gồm 4 chai chứa hỗn hợp nước râc vă bùn, 4 chai

chứa nước vôi loêng 5% Ngoăi ra còn có thím 2 mĩt ống nhựa dẻo d = 2mm, ống đong 50ml

dùng để đo thể tích nước thoât ra

Mô hình xâc định tốc độ phđn hủy sinh học Cấu tạo của serum

Hình 1: Mô hình xâc định tốc độ phđn hủy sinh học nước rỉ râc

2.3 Vận hănh

- Tiến hănh theo dõi theo dõi lượng khí sinh ra thông qua lượng nước thoât ra khỏi bình

serum, mỗi ngăy ghi kết quả 1 lần văo 7h sâng mỗi ngăy, đồng thời theo dõi nhiệt độ môi

trường thường xuyín vă lắc đều hỗn họp bùn vă nước rỉ râc tạo tiếp xúc

- Xâc định thănh phần, tính chất khí sinh ra

- Phđn tích: Tiến hănh phđn tích đầu văo vă đầu ra của hỗn hợp bùn vă nước thải Câc

chỉ tiíu phđn tích: pH, SS, COD, BOD, PO43-, NO3-, NH4+

3 Kết quả vă thảo luận

3.1 Kết quả:

Bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính được lấy từ hệ thống xử lý nước rỉ râc (hồ kỵ khí) bêi râc Khânh Sơn

Phường khânh sơn Quận Liín Chiểu TP Đă Nẵng

6 NH 4

+

7 PO 4

3+

Bảng 1: Kết quả phđn tích mẫu bùn hoạt tính

Bình serum

Ống dẫn nước

Ống đong 100 ml

Ống dẫn khí Dung dịch NaOH 25%

Bình serum Hỗn hợp bùn + nước rác

240

Qua bảng 1 ta thấy chất lượng bùn cấp vào có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ thành khí sinh học

- Sau khi bùn được phân tích xong thì tiến hành nạp bùn và nước rác vào bình serum và đánh số thứ tự các bình từ 1 đến 4, lần lượt cho vào mỗi bình theo tỉ lệ sau:

Bảng 2: Tỷ bùn hoạt tính và nước rỉ rác trong mỗi bình serum

Mô hình xác định tốc độ phân hủy kỵ khí nước rỉ được vận hành trong 32 ngày tổng lượng khí sinh ra được trình bày trong đồ thị 1 và đồ thị 2

Đồ thị 1: Sự thay đổi lượng khí sinh ra theo ngày

Chú thích: B1 là đường cong biểu diễn lượng khí sinh ra của serum 1

B2 là đường cong biểu diễn lượng khí sinh ra của serum 2

B3 là đường cong biểu diễn lượng khí sinh ra của serum 3

B4 là đường cong biểu diễn lượng khí sinh ra của serum 4 Thông qua đồ thị cho ta thấy lượng khí sinh ra ở cả 4 bình là không đều, lượng khí sinh

ra lớn nhất trong ngày là 37 ml (B4)

Đồ thị 2: Tổng lượng khí sinh ra trong 32 ngày

0

100

200

300

400

500

600

Ngày

Thể tích khí

B1 B2 B3 B4

(ml)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Ngày

Thể tích khí

B1 B2 B3 B4

(ml)

241

- Đối với nước thải thủy sản tỉ lệ bùn và nước thải cũng tương tự như nước rác

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Ngày

Thể tích khí (ml)

S1 S2 S3 S4 S5

Đồ thị 3: Lượng khí sinh ra trong ngày của hỗn hợp bùn và nước thải thủy sản

0 50 100 150 200 250

Ngày

Thể tích khí (ml)

Series1 Series2 Series3 Series4 Series5

Đồ thị 4: Tổng lượng khí sinh ra trong 14ngày

Do mô hình xác định nước thải thủy sản đang trong giai đoạn vận hành nên chưa thể xác định các thông số đầu ra

Kết quả thí nghiệm trên mô hình cho thấy lượng khí sinh ra ở bình số 4 là lớn nhất, lượng khí sinh ra không đều và dao động trong khoảng từ 10 – 37 ml, thời gian sinh khí nhiều nhất từ ngày thứ 13 đến 25, COD sau khi vận hành là 545 mg/l, hiệu suất chuyển hóa chất hữu

cơ đạt 72% theo COD và 87% theo BOD5, trong khi đó bình thứ 2 và 3 lượng khí sinh ra như nhau, lượng khí chỉ bằng ½ lượng khí bình thứ 4 Hiệu suất chuyển hóa chất hữu cơ đạt 74% theo COD và 85% theo BOD5

3.2 Kiến nghị:

- Khi xử lý nước rỉ rác nên chọn phương pháp sinh hóa kỵ khí để xử lý bước đầu

- Thời gian lưu nước trong các công trình xử lý bằng phương pháp sinh hóa kỵ khí tốt nhất trong khoảng 20 đến 25 ngày

- 1m3 nước rỉ rác với giá trị COD là 2000 mg/l thì sinh có thể sinh ra khoảng 1.3 m3 khí

CH4 trong vòng 32 ngày

- Tỉ lệ khí CH4 trong hỗn hợp khí sinh học cao, có thể tận dụng lượng khí này để phục

vụ nhu cầu sinh hoạt của công nhân và người lao động tại bãi rác

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lâm Minh Triết (2002), Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp Nhà xuất bản xây

dựng Hà Nội

[2] Nguyễn Quang Khải (1995), Công nghệ khí sinh học Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật [3] Trần Văn Quang, Bài giảng Môn xử lý nước thải Khoa Môi trường, trường đại học Bách

khoa Đà Nẵng