Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling

Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling Nghiên cứu xử lý khí thải chứa hơi phenol bằng phương pháp lọc Biotrickling

ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN THÀNH PHÓ HỎ CHÍ MINH

BAO CAO NGHIEM THU DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC

a Tinh chat vat lý

Phenol là một loại hợp chất hữu cơ mà trong phân tử có chứa nhóm hydroxyl (-OH) liên kết trực tiếp vào nhân benzene (nhân thơm)

Phenol đơn giản nhất là CạHạO Còn có tên gọi là: hydroxyl benzene, acid phenilic, acid

b Tinh chat hóa học

Tinh axit

Phenol có tính axit vì có hiệu ứng cộng hưởng xảy ra trong phân tử Vì vậy, khác với

rượu, phenol còn có thê tác dụng với bazơ mạnh:

CạH;OH + NaOH > C¿H;ONa + HạO

(Natri phenolat) Tuy nhiên, tính axit của phenol rất yếu K,=10”” nên không làm đổi màu quỳ tím Vì

vay, mudi phenolat bi axit cacbonic tac dung tao lai phenol:

C.HsONa + CO, + H,O > CsH;OH + NaHCO;

Phản ứng này được dùng để tái tạo phenol trong công nghiệp

Tinh chất như rượu

Phenol có thể tác dụng được với Na như rượu nhưng khác với rượu, muối phenolat không

bị nước phân hủy:

C;H;ONa + H;O > C;H;OH + NaOH

C¿HzƠNa + H;O > không phản ứng

Phenol cũng tạo được este như rượu nhưng khác với rượu có thé tac dụng trực tiếp với axit, phenol chỉ có thể tác dụng với clorua axit hoặc anhidric axit mới tạo được este:

CạH;OH + CH:COCI > CH:COOC,H; + HCI

CạH;OH + (CH:CO);O >3 CH;COOC,H; + CH;COOH

Tính chất của nhân thơm

Phenol phản ứng với dung dịch brom tạo kết tủa vàng Phenol phản ứng với HNO; tạo kết tủa trắng

1.1.2 Sản xuất phenol

- Trong tự nhiên, phenol thu được từ nhựa than da (coal oxidation) hoac bằng cách oxi hóa

khong hoan toan benzene, bang qua trinh Cumene hay qua trinh Raching

1.1.3 Một số ứng dung cia phenol

Bác sĩ Joseph LIster là người tiên phong trong việc sử dụng phenol trong khử trùng phẫu thuật, mặc dù việc tiếp xúc phenol trong một thời gian lâu dài gây nên các hiện tượng phông da, nhưng vì đặc tính khử trùng của phenol dẫn đến việc thay thế các

phương pháp khử trùng khác trong phẫu thuật Đây là một trong những thành phần chính

của chất khử trùng TCP đã được thương mại hóa

Phenol được dùng để điều chế nhiều dược phẩm như asprrin làm giảm đau, hạ nhiệt,

phòng và chữa huyết khối; acid salicilic là thuốc giảm đau, hạ nhiệt, chống viêm), metyl salicilate (dầu nóng, làm giảm dau trong các chứng viêm thấp khớp, đau cơ) Phenol sử

dụng để điều chế phẩm nhuộm, chất dẻo (nhựa bakelite là một hỗn hợp của phenol-

formandehyde ), tơ tổng hợp (nylon-6,6 ), thuốc diệt cỏ và cũng là chất kích thích tố

thực vật (2.,4-D, là muối natri của acid 2,4- dichlophenonoxiacetic, 2,4-CjC¿H:O-

Đề tài nghiên cứu khoa học 2

Nguyễn Lý Sỹ Phú | 2013

CH;COONa ), thuốc nỗ (acid picric), thuốc diệt nắm mốc (ortho- và para-nitrophenol, o- và p-OzN-C¿HOH ) Phenol có thể dùng trực tiếp làm chất sát trùng, tây ué (nhu phenol được cho vào hồ tinh bột làm keo dán giấy để bảo quản hồ tỉnh bột lâu hư, nhờ tinh sat trung cua phenol)

1.1.4 Nguén phat thai phenol

Phenol có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống Tuy nhiên, nếu sử dụng không đúng cách, không đảm bảo an toàn lao động, không có các biện pháp bảo vệ môi trường, hạn chế sự phát tán phenol ra môi trường sẽ gây tác động xấu đến môi trường và con người, đặc biệt là người lao động Người lao động khi tham gia vào việc sản xuất phenol bởi quá trình cumene, hoặc sản xuất phenol từ chlorobenzene có nguy cơ nhiễm độc

phenol rất cao Phenol có thể được thải vào không khí trong chế biến các loại nhựa

phenolic, sản xuất các dẫn xuất của phenol và phenol, sản xuất caprolactam, sản xuất

coca cola và các vật liệu cách điện Hơi phenol còn có thê được phát thải từ các xưởng

đúc sắt, thép hoặc trong quá trình khí hóa than, nhà máy liquefication, nhà máy bakelitre, sợi tổng hợp len thủy tinh Trong quá trình ướp xác, nồng độ cao phenol được sử dụng cũng gây phơi nhiễm hơi phenol, có khả năng gây ngộ độc

1.1.5 Tác động đến môi trường và sức khỏe cộng đồng

Phenol có thể tiếp xúc với cơ thể người thông qua các tuyến tiếp xúc, hít thở, tiêu hóa Sau khi uống phenol tạo ra cơn đau rát và tốn thương hoại tử trắng trong miệng thực quản và dạ dày, nôn mửa và tiêu chảy ra máu Sau khi tiếp xúc với da, đau được theo sau bởi tê và đa trở nên chân Các tác dụng lâm sàng của phenol là độc lập trên tuyến đường

tiếp xúc, chúng bao gồm: nhức đầu, chóng mặt, hạ huyết áp, loạn nhịp tâm thất, thở nông, xanh tím, xanh xao, kích thích và co giật có thé xay ra ban dau, nhưng nó là cách nhanh

chóng theo sau bắt tỉnh Nhiệt độ cơ thể tăng nhẹ và phù phổi có thể xảy ra Nhiều nghiên cứu cho thấy, phenol còn gây nên methemoglobin và thiếu máu tan huyết Các tác động quan trọng nhất trong nghiên cứu động vật ngăn hạn là độc thần kinh, gan và tốn thương thận và các hiệu ứng đường hô hấp Nếu phát tán phenol với nồng độ cao hoặc lâu dài có

thể gây tử vong hoặc suy thoái hệ sinh thái

Do các ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, nhiều nơi trên Thế Giới

đã quy định tiêu chuẩn phát thải đối với phenol, đặc biệt là hơi phenol vào không khí: Bảng 1.1: Giới hạn phơi nhiễm phenol trong khí thải công nghiệp tại một số quốc ia’?!

Germany Nồng độ tối đa tại nơi làm việc 19 mg/m* 1985

Giới hạn phơi nhiễm tức thời (5 phút) 38 mg/m? 1985

Giới hạn phơi nhiễm tức thời (30 phút) 10 mg/mÏ 1978

Giới hạn phơi nhiễm tức thời (15 phút) 8 mg/mỶ 1985

USA (OSHA) Cấp phơi nhiễm có thể chấp nhận được 19 mg/m` 1974

Cũng theo QCVN 20: 2009/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công

nghiệp đối với một số chất hữu co), nồng độ tối đa cho phép cơ sở phát thải phenol vào không khí là 19 mg/NmỶ Luận văn nghiên cứu dựa theo quy chuẩn này để đánh giá chất lượng khí thải sau xử lý

12 Tổng quan về các phương pháp xử lý phenol trong khí thải

12.1 Đô”

Được áp dụng khi nồng độ chất ô nhiễm rất lớn, phù hợp với quá trình cháy, đặc biệt là

các chất ô nhiễm gây mui va cdc hop chat hitu co bay hoi (VOCs), trong dé cé phenol Các chất khí này dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ phản ứng với oxi, quá trình oxi hóa xảy

ra Sản phẩm tạo thành cua quá trinh la CO), H,O và một sỐ hợp chất khác ít mùi và ít ô

nhiễm hơn Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi tiêu tôn nhiều năng lượng, nhiên liệu, chi phí

Nguyễn Lý Sỹ Phú | 2013

đầu tư thiết bị và vận hành tương đối lớn Hơn nữa, nếu trong khí thải đầu vào có chứa

các hợp chất của clo, nito, lưu huỳnh, khi cháy không hoàn toàn sẽ sinh ra các hợp chất

gây độc cho môi trường và sức khỏe con người

1.2.2 Hap phụ bằng than hoạt tính?

Hơi phenol trong khí thải có thể dễ dàng hấp phụ bởi than hoạt tính Sau một thời gian xử

lý, than hoạt tính được tái sinh bằng hơi nước bão hòa, không khí nóng Tuy nhiên thời gian hấp phụ của than hoạt tính tương đối ngắn, quá trình giải hấp và xử lý phần khí thải sau giải hấp mất nhiều thời gian và chi phí cao Đây chỉ là một phương pháp chuyên dạng

chất ô nhiễm chứ chưa giải quyết triệt dé

1.2.3 Hấp phụ bằng than hoạt tính - xúc tác”!

Nhằm hạn chế nhược điểm khó hoàn nguyên của than hoạt tính, than hoạt tính — xúc tác

ra đời bằng cách tắm vài phần trăm kim loại chuyển tiếp Loại vật liệu này có khả năng hấp phụ rất tốt phenol cũng như các hợp chất hữu cơ bay hơi khác Ưu điểm của thiết bị

là khả năng oxi hóa trực tiếp phenol trên bề mặt than hoạt tính, chuyển phenol thanh CO), H;O và các hợp chất đơn giản, ít độc tính khác, có khả năng hoàn nguyên đơn giản băng

không khí nóng Tuy nhiên, cần duy trì một lượng âm nhất định trên bề mặt vật liệu

1.3 Tổng quan về phương pháp lọc sinh học [10]

1.3.1 Lich sw nghién cwu:

Phương pháp xử lý sinh học đã được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp dé giảm thiểu ô nhiễm trong suốt thế kỷ 20 Tuy nhiên chỉ trong thời gian gần đây lọc sinh học được chấp nhận ở Hoa Kỳ như một giải pháp hữu hiệu cho xử lý khí thải Những loại khí thải có mùi rất đặc trưng của các cơ sở xử lý nước thải và hầu như không được

kiểm soát Trước khi được chấp nhận ở Hoa Kỳ, biofilters đã đạt được nhiều thành công

ở châu Âu, đặc biệt là Hà Lan, như một giải pháp xử lý hữu hiệu đối với một loạt các vấn

đề phát thải khí Trong thực tế, các thiết bị biofilters đầu tiên được có từ hàng trăm năm

về trước để giảm thiểu mùi hôi từ các hồ xí ngoài trời; các bằng sáng chế Mỹ đầu tiên đã

được cấp vào nam 1957 Tuy nhiên, các hệ thống đầu thường được sử dụng vật liệu đất

xốp như là phần vật liệu đệm, và hệ thống đường ống được sử dụng cho luồng khí qua

các tầng Những nỗ lực đầu tiên đã tương đối hiệu quả, nhưng dễ bị hỏng vì sau một thời gian hoạt động, vật liệu đệm sẽ bị nén, dưới tác dụng của dòng khí hình thành nên những rãnh nhỏ, làm cho sự phân phối khí trong lớp vật liệu đệm kém đi

Hệ thống lọc sinh học trước đây thường được thiết kế để xử lý mùi của các hệ thống xử

lý nước thải, các nhà máy tái chế, quá trình ủ phân compost Sau đó, nó được ứng dụng phổ biến trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và các hợp chất hữu cơ khác

1.3.2 Lý thuyết quá trình lọc sinh học: "”

a Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị

Một thiết bị lọc sinh học đơn giản bao gồm: thân thiết bị, lớp đệm, dung dịch dinh dưỡng hoặc nước và một bể dùng để lăng dung dịch tưới Ngoài ra còn có các thiết bị khác đi

kèm như bom, pet phun, thiết bị cấp khí và thu khí, thiết bị thu cặn bề lắng

Nguyên lý hoạt động:

2 Thiết bị biofilter thông thường gồm một lớp đệm được đặt trong cột lọc; một số loại

vật liệu lọc được sử dụng là phân compost hoặc than bùn, dăm bào, mùn cưa, bã mía Khí thải sẽ được dẫn đi qua lớp vật liệu lọc này Nước được xỊt/nhỏ giọt được định vị bên trong đệm hoặc lên bề mặt đệm nhằm cung cấp độ âm cần thiết để không cho đệm khô,

kiểm soát độ pH cũng như cung cấp chất dinh dưỡng bồ sung

e Pha lỏng sau khi đi qua lớp vật liệu đệm sẽ đi vào bề chứa để lăng các chất rắn và tăng cường sự phân hủy sinh học trước khi được bơm trở lại

e _ Dòng khí thải khi đi qua lớp vật liệu lọc sẽ diễn ra quá trình phân bố và khuyếch tán vào trong màng sinh học Đây là nơi các phân tử khí tiếp xúc với các vi sinh vật và bị phân hủy Cơ chế của quá trình lọc sinh học bao gồm quá trình hấp phụ, hấp thụ và phân

hủy bởi các vi sinh vật Các vi sinh vật trong màng sinh học liên tục hấp thụ và biến

dưỡng các chất ô nhiễm, biến chúng thành các sản phẩm cuối cùng là nước, CO2 và các

loại muối Quá trình sinh học là một sự ô xi hóa nhờ vi sinh vật, và có thể được viết như

Neguyén Ly S¥ Phu ẫ 2013

b Vật liệu đệm

Việc lựa chọn vật liệu đệm rắn cho một hệ thống biofiltration có thể là quyết định quan

trọng nhất trong thiết kế của các hệ thống xử lý Tất cả các giá thể đệm hỗ trợ tốt cho lọc sinh học thường có một số đặc tính phổ biến Chúng bao gồm khả năng hỗ trợ tăng

trưởng của vi khuẩn trên bề mặt của các hạt Vật liệu có bề mặt thô ráp, độ xốp của hạt

đáng kể, và không có tính chất ức chế các vi khuẩn Trạng thái lý tưởng này giúp chúng bền vững, chống lại sự phá hủy được và sự nén Sự phá hủy và nén chặt của lớp vật liệu

đệm dẫn đến nhiều vấn đề lúc hoạt động và đòi hỏi vật liệu đệm phải được thay thế

thường xuyên hơn, do đó chi phí tăng Môi trường phải có khả năng giữ nước: thông

thường từ 40% đến 70% cho vật liệu đệm có hoạt tính sinh học và từ 30% đến 60% đối

với vật liệu trơ Trừ khi biofilter được thiết kế đặc biệt, vật liệu đệm nên có độ pH từ 6

đến 8 và lý tưởng hơn là loại vật liệu có tính đệm Chi phí vận hành của vật liệu đệm liên

quan mật thiết đến tuổi thọ của nó, khi thiết kế và vận hành cần lưu ý đến vấn đề này

Tuôi thọ của mỗi loại vật liệu đệm khác nhau là khác nhau Đối với các vật liệu đệm có

tuổi thọ ngắn thì cần phải thay thế thưởng xuyên, dẫn đến chi phí vận hành, bảo dưỡng thiết bị cao

Vật liệu đệm được sử dụng trong thiết bị biofilter là loại vật liệu tự nhiên có một số lợi

thế rõ ràng: Nó có nhiều giá trị dinh dưỡng (N và P) để hỗ trợ vi sinh vật phát triển và do

đó không phải bổ sung liên tục nguồn dinh dưỡng này, chỉ phí tương đối thấp và dễ tìm, khả năng giữ âm tốt tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật sống và phát triển Hơn thế nữa, bản

than vật liệu đệm tự nhiên có chứa một số loại vi sinh vật nhất định, qua quá trình thích

Ran?

nghi, “chọn lọc tự nhiên” giúp giữ lại, làm giàu các loại vi sinh vat cần thiết cho nhu cầu

xử lý của thiết bị, đo đó có thể có hoặc không việc cấy vi sinh vật vào thiết bị

Khi lọc sinh học được thiết kế cho một ứng dụng cụ thể, cần đánh giá tinh chat vật lý, hóa

học của các hóa chất để lựa chọn loại vật liệu đệm phù hợp

a Vi sinh vat

Mặc dù có rất nhiều cân nhắc kỹ thuật phải biết khi thiét ké mot hé théng biofiltration,

một trong những yếu tô cần nhớ răng những thiết kế cho hệ thống này sẽ là vô nghĩa nếu không có vi khuẩn hoạt động Những tiền đề của biofiltration thông thường là một hóa

Nguyễn Lý Sỹ Phú | 2013 =

chất di qua lớp đệm biofilter và được chuyển từ các pha khí sang pha lỏng bao quanh các

chất mang vật liệu răn Giai đoạn này pha lỏng là một màng sinh học, nơi các vi sinh vật

phân hủy các hợp chất hóa học cần thiết Hai yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến khả năng

_ phân tán của các chất ô nhiễm từ pha khí vào pha lỏng là khả năng hòa tan và tỷ lệ trao đổi của vi sinh vật trong màng sinh học

Sự phân hủy của các chất khí ô nhiễm luôn xảy ra trong pha lỏng, do đó, trong quá trình lọc sinh học cần duy trì các yếu tố cần thiết cho sự phát triển của vi sinh vật trong lớp màng này Thông thường biofilter hoạt động ở pH trung tính 6 — 8 Tuy nhiên, một số

ứng dụng đòi hỏi pH của hệ thống phải thấp (pH khoảng 2), như các loài Thiobacillus để

oxi hóa các hợp chất sulfua hydro và phân hủy các hợp chất có chứa lưu huỳnh Tại pH

trung tính, nhiều loài vi sinh vật hoạt động trong hệ thống biofilter đã được xác định như Pseudomonas, Alcaligenes, Xanthomonas và nhiều loài vi sinh vật khác Mặc dù những

vị sinh vật này hoạt động tùy thuộc vào thành phần khí trong khí thải đưa vào hệ thống

nhưng trong nhiều trường hợp, trong hệ thống có thể tồn tại cùng lúc nhiều loài vi sinh

vật, cùng phân giải một chất hay nhiều chất — ˆ

13.3 Úng dụng

Lọc sinh lọc đã được sử dụng để làm giảm bớt các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, làm dịu đi

các hợp chất gây mùi và kết hợp với các công nghệ xử lý khác Với những sự thay đổi

gần đây ở Mỹ về tiêu chuẩn không khí, sự gia tăng áp lực đã được đặt lên các ngành công nghiệp về việc phát thải các hóa chất vào không khí Lọc sinh học ngày càng được lựa chọn để sử dụng một cách phổ biến hơn để xử lý khí thải bởi vì chi phí vận hành thấp và chi phí đầu tư thấp so với các công nghệ khác

Bang 1.2: Danh mục các ngành công nghiêp ứng dụng lọc sinh học đề kiểm soát ô nhiễm không khí:

Nguyễn Lý Sỹ Phú L_ 2013

Khí phát sinh từ bãi chôn lấp Sản xuất đồ gỗ

1.3.5 Ưu nhược điểm của hệ thống lọc biotrickling:

* Ưu điểm

e Giá thành thấp chi phí vận hành thấp, ít sử dụng hóa chất

e Thiết kế linh động do đó có thể thích nghỉ với mọi loại hình công nghiệp và diện

tích của xí nghiệp

e Hệ thống lọc sinh học linh động trong việc xử lý mùi hôi, các hợp chất hữu cơ bay

hơi và các chất độc Hiệu suất xử lý thường lớn hơn 90% đối với các khí thải có nồng độ

các chất ô nhiễm < 1000 ppm

e Vật liệu đệm sử dụng là vật liệu nhân tạo có độ bền cơ học, hóa học cao điều này

cho phép hoạt động lâu dai va dé duy trì các thông số hoạt động thích hợp

* Khuyết điểm

e Hệ thống lọc sinh học không xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm có khả năng hấp phụ

thấp và tốc độ phân hủy sinh học chậm ví dụ như các hợp chất hữu cơ bay hơi có chứa

e Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thành các màng

sinh học (biofilm) có thể kéo đài hàng tuần đến hàng tháng, đặc biệt là đối với việc xử lý

các chất hữu cơ bay hơi

Chương II: THỰC NGHIỆM

2.1 Thiết lập mô hình thực nghiệm:

2013

Nguyễn Lý Sỹ Phú |

7 Chậu chứa dung dịch đinh dưỡng

§ Bơm chất lỏng đề tuần hoàn

9 Đĩa phân phối dung dịch dinh dưỡng

10 Vật liệu đệm

Hình 2.2: Mô hình thí nghiệm thực tế

2.2 Thiết kế mô hình thực nghiệm:

Mô hình thực nghiệm bao gồm:

- Những thiết bị khác (van, các phụ kiện và ống)

Cột lọc biotrickling là một ống trụ bằng nhựa acrilic trong suốt với chiều cao 70

cm và đường kính trong 5 cm Một khay nhựa PVC đục lỗ được đặt phía trên cách đáy 10cm để đỡ lớp vật liệu đệm và phân bố không khí đều qua từng lớp Dòng khí đầu vào

nằm phía dưới cách tam đục lỗ 3 cm Bên trong cột lọc này được nhéi lớp vật liệu đệm bằng 2 loại vật liệu tự nhiên và nhân tạo Chiều cao chứa lớp vật liệu đệm là 50 cm với

"BEBSG0GNGL2N03050HE30NGSGSIUERBSHPIDIEEHDIHHIGIRIGSIGIGDBHHIDHBHISHGIS00000000/00đ0đ00G04IGBHGGHHEGIENGISEIGREHGDHSISHGIEIEIHEISIBEGSIGISIOfSNGiSiGMSiGI2/000800G0MBIIHSIGIESEGEGIEiiiBiESiBSBiiiiitiiiiBiIliG3880fãđ80G0ĂN00i0G88GGt8GiGN0iG8GiittNGSiĐt0300/80083800218008

thể tích là 1,23 lít Cột lọc có một khoảng bên trên khoảng 10cm, cho phép bố trí đĩa phân phối dung dịch dinh dưỡng Đầu ra của khí cách bề mặt của lớp vật liệu đệm 10cm

Dung dịch dinh dưỡng cung cấp cho cột lọc được chuẩn bị băng cách pha các muối khoáng đa lượng và vi lượng vào một lít nước Dung dịch dinh dưỡng sẽ được thêm

định kỳ vào dung dịch tuần hoàn với một lượng nhất định để đảm bảo đủ nguồn dinh

dưỡng, độ âm cần thiết cho vi sinh vật có thể sống và phân hủy phenol

Dung dịch dinh đưởng được chuẩn bị bằng cách pha các loại muối chứa các thành

phần đa lượng và vi lượng gom: K;PO¿, KH;PO¿, NH¿CI, MgC];.H;O, Na;HPO¿.12H;O,

MgSO¿.7H;O, FeSOx.7H;O, CaC];.6H;O, ZnSO¿.7H;O, MnSO¿.HO Dung dịch dinh

dưởng được định kỳ thêm vào dung dịch tuần hoàn nhằm bổ sung chất dinh dưỡng cho

quá trình nuôi cấy vi sinh vật (50 mL/ngày) Thời gian lưu dung dịch tuần hoàn là 2 ngày,

do trong quá trình sống và phân hủy của vi sinh vật sản sinh ra một số chất có khả năng gây ức chế trở lại hoạt động sống của chúng

2.3 Chuẩn bị vi sinh và cấy vào mô hình:

Bùn vi sinh được lấy từ nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Bình Hưng xã Bình Hưng,

huyện Bình Chánh, Tp HCM Dung dịch cấy được chuẩn bị từ bùn hoạt tính (được lấy

từ Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng, xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, Tp HCM) Bùn hoạt tính sau khi lấy từ nhà máy về được chứa trong thùng chứa và sục khí có chứa

phenol với nồng độ tăng dần đồng thời bố sung dung dịch dinh dưỡng trong 24h Đây là

quá trình thích nghi, làm giàu vi sinh vật có khả năng phân hủy phenol trong bùn hoạt tính, đồng thời loại bỏ những vi sinh vật không thích nghi Sau đó, dăm bào được ngâm vào hỗn hợp bùn và tiếp tục sục khí trong 24h tiếp theo Điều này giúp các vi sinh vật

trong dung dịch bùn dính bám lên bề mặt vật liệu Kết thúc quá trình sục khí, dăm bào

được lấy ra và được trộn đều với compost (tý lệ 4:1) Thêm dung dịch dinh dưỡng đến

khi đạt độ âm 50% rồi cấy vào thiết bị Đối với vật liệu đệm nhân tạo (mút xốp) thì chỉ

cần cấy trực tiếp vào mà không cần xử lý trước

Pha hỗn hợp gồm bùn hoạt tính (đã được làm giàu vi sinh vật phân hủy phenol) và dung dịch dinh đưỡng với TSS khoảng 3000 mg/l Ding bơm tuần hoàn để cấy hỗn hop này

: :

Neuyén Ly SY Phu) 2013

vào thiết bị cột lọc với lưu tốc 150 ml/phút cho đến khi TSS của dung dịch < 300 mg/L

Trong quá trình cấy, vẫn tiếp tục sục khí có chứa phenol vào thiết bị để làm giàu và thích nghi vi sinh vật Lưu lượng dòng khí khoảng 1 L/phút, nồng độ hơi phenol trong khí được kiểm soát ở 50 ppm

2.4 Lấy mẫu và phương pháp phân tích

2.4.1 Phương pháp phân tích mẫu khí:

e Nguyên (ắc

Phenol trong khí thải sau khi được hấp thu vào dung dịch dung dịch natri cacbonat được cho tác dụng với dung dịch para nitroanilin sau khi đã được diazo hóa Hợp chất màu vàng cam tạo thành sẽ được đo màu ở bước song 450nm Cường độ màu của dung dịch tỷ

lệ với hàm lượng của phenol trong khí thải

e_ Hóa chất thuốc thử

Dung dịch hấp thụ:

Natri cacbonat 10% ding dé lay mau

Natri cacbonat 1% dùng để dựng dãy chuẩn

Dung dịch Phenol tiêu chuẩn:

Dung dịch phenol gốc: Cân 1,00g phenol hoa tan trong nước cất hai lần thành I lit Dung

dịch nhận được có độ chuẩn Img/ml dung dịch bền 1 tháng Các dung dịch phenol làm

việc được pha loãng theo tỉ lệ phù hợp

Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn chứa phenol trong bình định mức dung tích 50ml đã

có chứa sãn 20 ml nước cất theo bảng:

Dung dịch Na;COa 1% (cân khối lượng (g)) 5ml

Thuốc thử pha loãng 2.5 ml

C: Néng d6 phenol trong mau khi (mg/Nm3)

C°: Nồng độ phenol suy ra từ dãy chuẩn (mg/L)

Nguyễn Lý Sỹ Phú ' 2013

2.5 Các bước tiến hành lấy mẫu và phân tích

Tiến hành thu mẫu đồng thời đầu vào và đầu ra Mẫu sau khi hấp thụ xong được phân tích ngay bằng phương pháp trắc quang như sau:

Bước 1: Tiến hành thu mẫu đồng thời đầu vào và đầu ra bằng 2 impinger mắc nối tiếp,

mỗi impinger chưa 10 ml dung dịch hấp thu Na;CO: 10%

Bước 2 : Pha loãng mẫu

Bước 3 : Lấy một thể tích thích hợp mẫu đã pha loãng cho vào bình định mức 50 mL Bước 4 : Thêm 2.5 mL dung dịch thuốc thử

Bước 5 : Dinh mức bằng nước cất hoặc bằng dung dịch NazCO; 0.1%, lắc đều để yên

trong 15 phút

Bước 6 : Đo quang tại bước sóng 480 nm

2.6 Tiến hành thí nghiệm trên mô hình

Dòng khí có chứa hơi phenol được tạo ra bang cách sục không khí sạch tốc độ chậm vào

một impinger chứa dung dịch phenol đã biết nồng độ, hơi thoát ra được dẫn trực tiếp vào

thiết bị biofilter sao cho dòng khí đi vào từ dưới lên Nồng độ hơi phenol trong khí đầu

_ Vào được hiệu chỉnh bằng cách thay đổi nồng độ dung dịch phenol trong impinger Khi muốn tăng nồng độ phenol, có thể mắc nối tiếp 2 hay 3 impinger

Trong quá trình di chuyển của dòng khí, hơi phenol tiếp xúc và bị hấp phụ vào lớp

màng mỏng vi sinh vật dính bám trên bề mặt đệm Tại đây, dưới tác động của vi sinh vật,

phenol sẽ bị phân hủy Sau một khoảng thời gian nhất định, tiến hành lấy mẫu khí tại đầu

vào, đầu ra để phân tích

Dung dịch tuần hoàn được thu vào bể chứa rồi tuần hoàn trở lại với vận tốc xác

định Đĩa phân phối chất lỏng giúp phân phối đều dung dịch lên toàn bộ lớp vật liệu đệm

Dòng tuần hoàn giúp duy trì độ âm và pH cho vật liệu đệm, đồng thời cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phân hủy phenol hoạt động Dung dịch này được kiểm tra nồng độ phenol trong nước

Thời gian lưu (Empty bed residence time: EBRT) của không khí trong cột lọc

biofilter được khảo sát ở giá trị xác định trước bằng cách biến đổi tốc độ dòng khí chính

Đề tài nghiên cứu khoa học 15

Sas

vào impinger Tốc độ dong khí được kiểm soát bằng flowmeter và van hiệu chỉnh lưu lượng Tiến hành các khảo sát sau:

Đối với vật liệu đệm tự nhiên (sơ dừa và phân bò):

- _ Thích nghi vi sinh vật và cấy vi sinh vật vào thiết bị xử lý

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình vận hành: tỷ lệ phối trộn của vật liệu

dém (1:1, 4:1, 6:1), van tốc dòng tuần hoàn, khả năng hấp phụ của vật liệu đệm

- _ Thay đổi tốc độ dòng khí từ 1,0 — 2,5 L/phút, tương ứng EBRT 30 — 75s để khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dòng khí đến hiệu suất xử lý

_ Khảo sát hiệu năng cột lọc, khảo sát hiện tượng “shock” tải

Tất cả các thí nghiệm đều được tiến hành ở nhiệt độ phòng Cột nước duy trì bên trong thiết bị khoảng 3 cm M6 ta chỉ tiết phương pháp thực nghiệm:

Bảng 2.1: Mô tả chỉ tiết phương pháp thực nghiệm phương pháp lọc sinh học

s* Giai đoạn khởi động

“¢ Giai doan van hành