(a) (b)
Hình 3.4. Bể USBF có giá bám (a) và bể USBF không giá bám (b)
3.4.2 Cách bố trí thí nghiệm
3.4.2.1 Bố trí thí nghiệm cho bể keo tụ điện hoá
Đối với bể keo tụ điện hoá hoạt động theo mẻ để giảm tải nạp cho bể USBF thì chúng tôi cần thực hiện những thí nghiệm để xác định các thông số sau đây: thời gian lưu nước trong bể, khoảng cách giữa hai điện cực, diện tích bảng điện cực (hay tỉ số S/V), hiệu điện thế - cường độ của dòng điện (hay mật độ dòng điện).
Đối với các thí nghiệm để xác định một thông số chúng tôi sẽ thực hiện với cùng một loại nước thải (được lấy cùng ngày, cùng giờ và cùng địa điểm) để đảm bảo tính khách quan cho số liệu của mình. Bởi vì, nước thải được thu ở những thời điểm khác nhau sẽ không giống nhau về thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm. Khi đó, điều kiện vận hành của các thí nghiệm trong cùng một nghiệm thức sẽ khác nhau và kết quả đạt được sẽ không đồng nhất nhau.
Tất cả các thí nghiệm chúng tôi đều khống chế độ mặn ở mức 1,2‰ và sử dụng 24 lít nước thải. Bên cạnh đó, chiều cao hữu dụng của bể luôn là 0,94 m.
Thí nghiệm 2: Xác định thời gian lưu nước (θ)
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), thời gian lưu nước tốt nhất cho bể tuyển nổi điện phân là 0,75h (45 phút). Do đó, chúng tôi quyết định chọn các mốc thời gian xung quanh giá trị 45 phút để làm thí nghiệm. Chúng tôi chọn 8 mốc thời gian lưu, mỗi mốc thời gian cách nhau 15 phút (nghĩa là bắt đầu từ 15 phút và kết thúc ở 120 phút). Mục đích của việc này là chúng tôi muốn khảo sát mối quan hệ giữa hiệu suất xử lý với thời gian lưu.
Như vậy, thí nghiệm này chúng tôi thực hiện với 8 nghiệm thức tương ứng với 8 mốc thời gian lưu nước lần lượt là 15; 30; 45; 60; 75; 90; 105; 120 (phút). Mỗi một nghiệm thức chúng tôi thực hiện với 3 lần lặp lại.
Đối với các thông số còn lại chúng tôi quyết định chọn như sau: Kim loại làm điện cực sẽ sử dụng kết quả tốt nhất của thí nghiệm định hướng - thí nghiệm 1. Khoảng cách giữa hai điện cực là 2cm (Trần Hiếu Nhuệ, 2001), diện tích bảng điện cực là 100cm2 (hay tỉ số S/V là 0,4167 m2/m3). Sử dụng dòng điện có cường độ là 1.6A - hiệu điện thế là 24V (hay mật độ dòng điện là 160 A/m2).
Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ sau:
TN 60.
3
TN 45.
3
TN 30.
3
TN 30.
2
TN 30.
1
TN 15.
3
TN 15.
2
TN 15.
1
60 (phút)
45 (phút)
30 (phút)
15 (phút)
Thời gian lưu nước (θ)
TN 60.
2
TN 60.
1
TN 45.
2
TN 45.
1
75 (phút)
90 (phút)
105 (phút)
120 (phút)
TN 75.1
TN 75.2
TN 75.3
TN 90.1
TN 90.2
TN 90.3
TN 105.
3
TN 120.
3
TN 105.
1
TN 105.
2
TN 120.
1
TN 120.
2
Trong quá trình vận hành mô hình, chúng tôi sẽ theo dòi diễn biến của điện năng tiêu thụ qua từng khoảng thời gian lưu. Các mẫu đầu vào và đầu ra sẽ được đem đi phân tích các chỉ tiêu pH, độ mặn, độ dẫn điện, SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng. Sau khi phân tích xong các chỉ tiêu trên số liệu sẽ được xử lý và phân tích để chọn ra nghiệm thức (thời gian lưu) tốt nhất dựa trên các mục tiêu kinh tế và kỹ thuật đã đề ra. Thời gian lưu tốt nhất này sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm sau.
Thí nghiệm 3: Xác định khoảng cách giữa hai điện cực (d)
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), khoảng cách giữa hai điện cực tốt nhất trong bể tuyển nổi điện phân là 2cm. Do đó, thí nghiệm này chúng tôi thực hiện với 3 nghiệm
thức tương ứng với 3 khoảng cách lần lượt là 1cm; 2cm; 3cm. Mỗi một nghiệm thức chúng tôi thực hiện với 3 lần lặp lại.
Đối với các thông số còn lại chúng tôi quyết định chọn như sau: kim loại làm điện cực sẽ sử dụng kết quả tốt nhất của thí nghiệm định hướng - thí nghiệm 1. Thời gian lưu là thời gian lưu tốt nhất được chọn ở thí nghiệm 2, diện tích bảng điện cực là 100cm2 (hay tỉ số S/V là 0,4167 m2/m3). Sử dụng dòng điện có cường độ là 1.6A - hiệu điện thế là 24V (hay mật độ dòng điện là 160 A/m2).
Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ sau:
1 (cm)
2 (cm)
3 (cm)
TN 1.1
TN 1.2
TN 1.3
TN 2.1
TN 2.2
TN 2.3
TN 3.1
TN 3.2
TN 3.3
Khoảng cách giữa hai điện cực (d)
Trong quá trình vận hành mô hình, chúng tôi sẽ theo dòi diễn biến của điện năng tiêu thụ ứng với từng khoảng cách giữa hai điện cực. Các mẫu đầu vào và đầu ra sẽ được đem đi phân tích các chỉ tiêu pH, độ mặn, độ dẫn điện, SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng. Sau khi phân tích xong các chỉ tiêu trên số liệu sẽ được xử lý và phân tích để chọn ra nghiệm thức (khoảng cách giữa hai điện cực) tốt nhất dựa trên các mục tiêu kinh tế và kỹ thuật đã đề ra. Khoảng cách giữa hai điện cực tốt nhất này sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm sau.
Thí nghiệm 4: Xác định diện tích bảng điện cực (S) hay tỉ số S/V
Thí nghiệm này chúng tôi thực hiện với 3 giá trị diện tích bảng điện cực lần lượt là 100cm2; 200cm2; 300cm2 tương ướng với 3 tỉ số S/V lần lượt là 0,4167m2/m3; 0,8333m2/m3; 1,25m2/m3 (do thể tích nước thải sử dụng luôn là 24 lít). Mỗi một giá trị diện tích bảng điện cực (hay tỉ số S/V) là một nghiệm. Mỗi một nghiệp thức chúng tôi thực hiện với 3 lần lặp lại.
Đối với các thông số còn lại chúng tôi quyết định chọn như sau: Kim loại làm điện cực sẽ sử dụng kết quả tốt nhất của thí nghiệm định hướng - thí nghiệm 1. Thời
gian lưu thì lấy giá trị tốt nhất ở thí nghiệm 2. Khoảng cách giữa hai điện cực thì lấy giá trị tốt nhất ở thí nghiệm 3. Sử dụng dòng điện có cường độ là 1.6A - hiệu điện thế là 24V (hay mật độ dòng điện là 160 A/m2).
200 (cm2)
TN 200.
1
TN 200.
2
TN 200.
3
100 (cm2)
TN 100.
1
TN 100.
2
TN 100.
3
Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ sau:
Diện tích tich bảng điện cực (S) hay tỉ lệ S/V
300 (cm2)
TN 300.
3
TN 300.
1
TN 300.
2
Trong quá trình vận hành mô hình, chúng tôi sẽ theo dòi diễn biến của điện năng tiêu thụ ứng với từng diện tích bảng điện cực. Các mẫu đầu vào và đầu ra sẽ được đem đi phân tích các chỉ tiêu pH, độ mặn, độ dẫn điện, SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng. Sau khi phân tích xong các chỉ tiêu trên số liệu sẽ được xử lý và phân tích để chọn ra nghiệm thức (diện tích bảng điện cực) tốt nhất dựa trên các mục tiêu kinh tế và kỹ thuật đã đề ra. Diện tích bảng điện cực tốt nhất này sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm sau.
Thí nghiệm 5: Xác định cường độ và hiệu điện thế của dòng điện (mật độ dòng
điện)
Thí nghiệm này chúng tôi thực hiện với 3 cặp giá hiệu điện thế - cường độ dòng
điện lần lượt là 15V - 1,1A; 18V - 1,4A; 24V - 1,6A tương ứng với 3 giá trị giá trị mật độ dòng điện lần lượt là 110 A/m2; 140 A/m2; 160 A/m2. Mỗi một cặp giá trị hiệu điện thế - cường độ dòng điện (hay mật độ dòng điện) là một nghiệm thức. Mỗi một nghiệm thức chúng tôi thực hiện với 3 lần lặp lại.
Đối với các thông số còn lại chúng tôi quyết định chọn như sau: Kim loại làm điện cực sẽ sử dụng kết quả tốt nhất của thí nghiệm định hướng - thí nghiệm 1. Thời gian lưu thì lấy giá trị tốt nhất ở thí nghiệm 2. Khoảng cách giữa hai điện cực thì lấy giá trị tốt nhất ở thí nghiệm 3. Diện tích bảng điện cực (hay tỉ số S/V) là kết quả tốt nhất ở thí nghiệm 4.
18V - 1,4A
15V - 1,1A
Thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ sau:
Hiệu điện thế - cường độ dòng điện (mật độ dòng điện)
24V - 1,6A
TN | TN | TN | TN | TN | TN | TN | TN | ||||||||
15.1 | 15.2 | 15.3 | 18.1 | 18.2 | 18.3 | 24.1 | 24.2 | 24.3 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Sơ Đồ Quá Trình Phân Hủy Hiếu Khí (Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2002) -
Ưu, Khuyết Điểm Phương Pháp Xử Lí Sinh Học Kết Hợp Với Giá Bám -
Các Nghiên Cứu Về Bể Keo Tụ Điện Hóa Và Bể Usbf -
Kết Quả Thí Nghiệm Xác Định Loại Kim Loại Làm Điện Cực (Thí Nghiệm 1) -
Kết Quả Thí Nghiệm Xác Định Khoảng Cách Của Hai Điện Cực (Thí Nghiệm 3) -
Kết Quả Loại Bỏ P Tổng Trong Nước Thải Thủy Sản
Xem toàn bộ 154 trang tài liệu này.
Trong quá trình vận hành mô hình, chúng tôi sẽ theo dòi diễn biến của điện năng tiêu thụ ứng với từng giá trị mật độ dòng điện. Các mẫu đầu vào và đầu ra sẽ được đem đi phân tích các chỉ tiêu pH, độ mặn, độ dẫn điện, SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng. Sau khi phân tích xong các chỉ tiêu trên số liệu sẽ được xử lý và phân tích để chọn ra nghiệm thức (mật độ dòng điện) tốt nhất dựa trên các mục tiêu kinh tế và kỹ thuật đã đề ra. Mật độ dòng điện tốt nhất này sẽ được áp dụng cho các thí nghiệm hoàn chỉnh trên bể keo tụ điện hóa để giảm tải nạp cho bể USBF ở các thí nghiệm sau.
3.4.2.2 Bố trí thí nghiệm cho bể USBF
Trước khi bố trí thí nghiệm cho bể USBF chúng ta tiến hành xét các yếu tố sau:
Hàm lượng vi sinh vật trong ngăn hiếu khí:
Bể USBF sử dụng nước thải đầu ra của bể keo tụ điện hoá nên chúng tôi tiến hành phân tích các chỉ tiêu nước thải đầu ra của bể keo tụ điện hoá sau đó đưa vào vận hành ở bể USBF. Bên cạnh đó, hàm lượng vi sinh vật trong ngăn hiếu khí phụ thuộc vào hàm lượng SS.
Theo Trịnh Xuân Lai (2002), ta có:
Nếu: SS < 100 (mg/L) => MLSS < 1500 (mg/L)
SS = 100 - 150 (mg/L) => MLSS < 2000 (mg/L) SS = 150 - 200 (mg/L) => MLSS < 2800 (mg/L) SS > 200 (mg/L) => MLSS = 2800 - 4000 (mg/L)
Hàm lượng SS trong nước thải đầu ra của bể keo tụ điện hóa dao động trong khoảng 150 - 300 (mg/L). Do đó, chúng tôi quyết định khống chế MLSS ở ngăn hiếu khí của cả 2 bể USBF có giá bám và USBF không có giá bám là 3400 (mg/L) để thực hiện thí nghiệm này.
Tỉ lệ chất dinh dưỡng:
Bể USBF cũng giống như bể bùn hoạt tính là chỉ hoạt động tốt khi tỉ lệ BOD5:N:P là 100:5:1. Nếu tỉ lệ này thiếu N thì bổ sung muối amôn, còn nếu thiếu P thì bổ sung lân vào nước thải.
Tỉ lệ hoàn lưu bùn:
Trong đề tài này chúng tôi không khảo sát yếu tố này. Để thuận tiện cho quá trình thí nghiệm, chúng tôi quyết định chọn tỉ lệ hoàn lưu là 100%.
Thời gian lưu nước:
Theo Lê Ngọc Cẩm Vân - Nguyễn Thị Diễm (2010), với tổng thời gian lưu là 10h thì mô hình bể USBF đã xử lý nước thải giết mổ đạt QCVN 24: 2009/BTNMT. Bên cạnh đó, nước thải thủy sản lại có các thành phần là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học cao giống như nước thải giết mổ. Do đó, chúng tôi quyết định chọn tổng thời gian lưu là 10h để vận hành 2 bể USBF.
Thí nghiệm 6: Xác định hiệu suất ở tổng thời gian lưu là 10h
Nước thải
Nồng độ bùn:
đầu vào
Ngăn lắng
Ngăn (1,5h) thiếu khí
(2,5)
Ngăn hiếu khí (6h)
Hoàn lưu bùn
(chưa xác định)
Nước đầu ra
Nước thải đầu vào
Ngăn lắng
Nồng độ bùn:
(chưa xác định)
Nước đầu ra
Bể USBF không giá bám
Ngăn thiếu khí (2,5h)
Hoàn lưu bùn
(1,5h)
Giá bám
Ngăn hiếu khí (6h)
Bể USBF có giá bám
Xác định hiệu suất với tổng thời gian lưu là 10h
Không giá bám
Có giá bám
TN 10.1
TN 10.2
TN 10.3
TN 10.a
TN 10.b
TN 10.c
Thí nghiệm 7: Xác định hiệu suất ở tổng thời gian lưu là 8h
Nếu chúng tôi vận hành hai bể với tổng thời gian lưu là 10h mà hiệu suất xử lý các chỉ tiêu SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng ở cả 2 bể USBF không giá bám và USBF có giá bám đạt cao. Tất cả các chỉ tiêu nói trên đều đạt so với QCVN 11: 2008/BTNMT (cột A) và QCVN 24: 2009/BTNMT (cột A) thì chúng tôi sẽ quyết định vận hành 2 bể
USBF ở tổng thời gian lưu là 8h.
Nồng độ bùn:
Nước thải
Nồng độ bùn:
(chưa xác định)
đầu vào
NgănNgăn lắng thiếu khí (1,3h)
(2)
Ngăn hiếu khí (4,7h)
Hoàn lưu bùn
Nước thải
(chưa xác định)
Nước đầu ra
đầu vào
Ngăn lắng (1,3h)
Ngăn
Giá bám
Nước đầu ra
thiếu khí
(2h)
Hoàn lưu bùn
Ngăn hiếu khí (4,7h)
Bể USBF không giá bám
Bể USBF có giá bám
Xác định hiệu suất với tổng thời gian lưu là 8h
không giá bám
Có giá bám
TN 8.1
TN 8.2
TN 8.3
TN
8.a
TN
8.b
TN
8.c
Thí nghiệm 8: Xác định hiệu suất ở tổng thời gian lưu là 7h
Tương tự, nếu chúng tôi vận hành hai bể với tổng thời gian lưu là 8h mà hiệu suất xử lý các chỉ tiêu SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng ở cả 2 bể USBF không giá bám và USBF có giá bám cao. Tất cả các chỉ tiêu nói trên đều đạt so với QCVN 11: 2008/BTNMT (cột A) và QCVN 24: 2009/BTNMT (cột A) thì chúng tôi sẽ quyết định vận hành 2 bể USBF ở thời tổng gian lưu là 7h.
Nước thải
Nồng độ bùn:
đầu vào
Ngăn lắng
(1,2h)
Ngăn thiếu khí (1,8)
Ngăn hiếu khí (4h)
Hoàn lưu bùn
(chưa xác định)
Nước đầu ra
Nước thải đầu vào
Ngăn lắng (1,2h)
Ngăn
Nồng độ bùn:
(chưa xác định)
Nước đầu ra
Giá bám
Bể USBF không giá bám
thiếu khí
(1,8h)
Hoàn lưu bùn
Ngăn hiếu khí (4h)
Bể USBF có giá bám
Xác định hiệu suất với tổng thời gian lưu là 7h
Không giá bám
Có giá bám
TN 7.1
TN 7.2
TN 7.3
TN
7.a
TN
7.b
TN
7.c
3.4.3 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu
Các mẫu nước thải thủy sản đầu vào và nước thải đầu ra được phân tích tại phòng thí nghiệm Xử lý nước và phòng thí nghiệm Xử lý Chất thải rắn thuộc Khoa Môi Trường & TNTN, Trường Đại học Cần Thơ.
Các chỉ tiêu pH, DO, COD, BOD, TKN, Ptổng .... được phân tích theo chỉ dẫn của Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 1995).