Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ q trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



 Rác thải hữu cơ:

Mẫu rác thải hữu cơ được lấy từ rác thải thực phẩm tại các hộ gia đình. Thành

phần chính của rác thải hữu cơ bao gồm: cơm, cá, rau, vỏ,..

Mẫu rác và mẫu bùn sau khi thu thập được đem đi phân tích các thành phần tại

phòng thí nghiệm mơi trường.

Bảng 3.5 kết quả phân tích mẫu bùn và rác hữu cơ

Chỉ tiêu



Bùn thải



Rác hữu cơ



VS (mg/l)



73333



133333



TN (%)



1,11



0,052



TP (%)



0,3



0,39



3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Thu thập các bài báo khoa học trong và ngồi nước có liên quan đến q trình xử

lý kỵ khí bùn thải sinh học.

Tìm hiểu về nguồn gốc, thành phần, tính chất của bùn thải sinh học.

Tìm hiểu vể q trình lý kỵ khí bùn thải sinh học.

Chuẩn bị nguyên vật liệu: lấy mẫu bùn, rác hữu cơ, chuẩn bị dụng cụ: bình ủ, ống

đong, ống dẫn khí, cánh khấy, chậu chứa,…



27



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



Thu nhận mẫu bùn thải sinh học và rác thải hữu cơ



Phân tích các thành phần và chỉ tiêu của mẫu



Đánh giá khả năng tạo khí sinh học, xử lý các chất

dinh dưỡng từ bùn thải sinh học và rác thải hữu cơ

bằng phương pháp xử lý kỵ khí

Nghiên cứu và đánh giá khả năng tạo khí sinh học,

xử lý chất dinh dưỡng của hỗn hợp bùn thải sinh

học và rác thải hữu cơ bằng phương pháp đồng xử

lý kỵ khí.



Thí nghiệm theo mẻ:

Nghiên cứu và đánh giá

khả năng tạo khí sinh

học, xử lý chất dinh

dưỡng khi thay đổi tỷ lệ

phối trộn nguyên liệu



Thí nghiệm liên tục:

Nghiên cứu và đánh giá

khả năng tạo khí sinh

học, xử lý chất dinh

dưỡng khi thay đổi tải

trọng ơ nhiễm



Thu khí biogas



Thu mẫu hỗn hợp bùn thải sinh học và rác

thải hữu cơ sau xử lý



Phân tích thành phần và

thể tích biogas



Phân tích các chỉ tiêu: COD, TS, VS, Tổng nito,

Tổng phosphor, VFAs.



So sánh kết quả và kết luận

Hình 3.7 Nội dung của thí nghiệm.

 Thí nghiệm theo mẻ:



28



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



Tiến hành lắp đặt 4 mơ hình thí nghiệm, bố trí mơ hình thí nghiệm như hình 3.6

(Mục 3.3) với các tỉ lệ giữa bùn và rác theo các tỉ lệ sau đây:

S100: 100% bùn.

S75: 75% bùn + 25% rác.

S50 : 50% bùn + 50 rác.

S25: 25% bùn + 75% rác.

Tỉ lệ của hỗn hợp được tính theo %VS của bùn và rác. Thể tích hỗn hợp trong

bình thí nghiệm là 2,7 lít. Tỉ lệ nước cho vào để phối trộn thành dung dịch là 0,5g bùn

sẽ pha thành 1 ml dung dịch, 0,5 g rác sẽ pha thành 1 ml dung dịch.

Sau khi trộn thành hỗn hợp bùn và rác, tiến hành điều chỉnh pH của hỗn hợp

bằng cách cho thêm NaOH hoặc H 2SO4, pH ở đây được điều chỉnh về 7,5. Cho hỗn

hợp vào các bình thí nghiệm đậy nắp chặt, dùng khí Nitơ để đẩy hết khí Oxy còn trong

bình ra ngồi, sau đó lắp vào mơ hình như hình 3.6 mục 3.3. Khí nitơ dùng để cấp khí

lấy từ bình nitơ lỏng.

Hằng ngày, lấy mẫu bùn từ ống xả để tiến hành đo pH, ghi lại thể tích khí biogas

sinh ra ở ống thu khí (bằng với thể tích nước bị đẩy ra khỏi ống đong), tiến hành thay

cột nước lắp lại vào mô hình. Sau đó lượng bùn được lấy ra sẽ được thêm NaOH,

H2SO4 đề điều chỉnh pH và cho vào lại trong bình thí nghiệm, khuấy trộn đều hỗn hợp.

Lượng hóa chất cho vào bình thí nghiệm sao cho pH trong bình thí nghiệm là khoảng

7,5 ± 0,3.

Cứ 3 ngày sẽ lấy một ít bùn đem phân tích các chỉ tiêu COD, TN, TP, TS, VS,...



29



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



Bùn thải tách nước



Nước

Chất điều chỉnh pH



Rác hữu cơ



Phối trộn, điều

chỉnh tỉ lệ



Cho vào bình ủ



Sục khí Nito

Bùn đã thêm chất

điều chỉnh pH



Vận hành



Lấy mẫu bùn



Đo pH



Đo thể tích biogas

Phân tích mẫu khí

Lấy mẫu bùn phân

tích (3 ngày/lần)



Hình 3.8 Quy trình thí nghiệm theo mẻ.



Hình 3.9 Mơ hình thí nghiệm theo mẻ.

 Thí nghiệm liên tục:

Dựa trên kết quả thí nghiệm từ thí nghiệm theo mẻ, tiến hành chọn ra tỉ lệ phối

trộn giữa bùn và rác cho năng suất sinh khí biogas cao, ổn định và khả năng xử lý chất

dinh dưỡng cao để tiến hành thí nghiệm liên tục. Từ kết quả thu được của thí nghiệm

theo mẻ mục 4.1, chọn bình thí nghiệm S50 để tiến hành thí nghiệm liên tục và bình

S100 làm bình đối chứng.



30



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



Thí nghiệm liên tục sẽ được tiến hành theo 3 giai đoạn ứng với 3 tải trọng sau

đây: 2 kgVS/m3.ngày, 4 kgVS/m3.ngày, 6 kgVS/m3.ngày.

Tính tốn thể tích hỗn hợp lấy ra, thêm vào; khối lượng bùn và rác cần lấy để đạt

tải trọng mong muốn: 0,5 g bùn sẽ pha thành 1ml dung dịch, 0,5 g rác sẽ pha thành

1ml dung dịch, kết quả phân tích bùn có tải lượng là 73,333 kgVS/m 3, của rác hữu cơ

là 133,333 kgVS/m3.

Bảng 3.6 Lượng bùn và rác cần lấy cho thí nghiệm liên tục



S100



Tải lượng 2



Tải lượng 4



Tải lượng 6



Tổng thể tích lấy



74ml



147ml



221ml



Khối lượng bùn



37g



73,5g



110,5



52 ml



105 ml



157 ml



Khối lượng bùn



13g



26,5g



39,25g



Khối lượng rác



13g



26,5g



39,5g



Tổng thể tích

S50



Hằng ngày đều lấy một thể tích hỗn hợp tương ứng với thể tích hỗn hợp bùn đã

tính tốn ứng với các tải lượng hữu cơ để cho vào các bình thí nghiệm. Sau đó cân

lượng bùn và rác theo khối lượng đã tính toán để tiến hành phối trộn theo tỉ lệ, thêm

NaOH hoặc H2SO4 để điều chỉnh pH về 7,5. Tiến hành cho hỗn hợp vào bình thí

nghiệm và khuấy trộn đều hỗn hợp trong bình. Ghi lại thể tích khí biogas trong ống thu

khí, tiến hành thay cột nước và lắp lại vào mơ hình thí nghiệm.

Tiến hành lấy mẫu bùn 3 ngày một lần, đem phân tích các chỉ tiêu COD, TS, TN,

TP, VS và 3 ngày một đem mẫu khí đi phân tích thành phần.



31



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



Bùn thải tách nước

Nước

Chất điều chỉnh pH



Rác thải hữu cơ

Phối trộn, điều

chỉnh tải lượng



Lấy mẫu bùn phân

tích (3 ngày/lần)



Đo pH



Cho vào bình ủ

Bùn đã điều chỉnh tải

lượng

Chất điều chỉnh pH



Vận hành



Bùn loại bỏ

Đo thể tích biogas, phân

tích thành phần khí



Hình 3.10 Quy trình thí nghiệm liên tục.

3.3 Mơ hình nghiên cứu



Hình 3.11 Sơ đồ bố trí mơ hình thí nghiệm.

1. Ống bổ sung nguyên liệu, hóa



2. Nguyên liệu



chất



3. Cánh khuấy



32



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ q trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



4. Ống xả lấy mẫu



7. Ống nối



5. Điện cực pH



8. Ống đong thu khí biogas



6. Ống dẫn khí biogas



33



 Nguyên liệu ủ kỵ khí được cho vào bình lên men dung tích 3 lít có cánh

khuấy (3) dùng để khuấy trộn tạo sự đồng nhất cho hỗn hợp. Để lấy chất

thải trong quá trình lên men đi phân tích, sử dụng ống (4). Ống (1) dùng

để cho hóa chất vào điều chỉnh pH trong bình, cho bùn thải vào trong quá

trình vận hành. Ống (6) dẫn hỗn hợp khí sinh ra đi qua chậu chứa nước

vào ống đong (8) để đẩy nước ra khỏi ống đong. Đo thể tích nước bị đẩy

ra khỏi ống đong để xác định hàm lượng khí biogas thu được.





 Hình 3.12 Mơ hình thực tế thí nghiệm.

3.4 Lấy mẫu và phân tích

 Mẫu bùn thải được thu nhận tại Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng (Ấp

5 – Xã Bình Hưng – Huyện Bình Chánh). Mẫu sau khi thu nhận được

chứa trong chai nhựa sạch, ghi chú (địa chỉ lấy mẫu, thời gian thu mẫu,

trọng lượng mẫu) sẽ được phân tích tại phòng thí nghiệm mơi trường,

Trường Đại học Tài ngun và Mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh.

 Mẫu rác sau khi lấy được đựng trong chai nhựa sạch, ghi chú địa chỉ lấy

mẫu , thời gian lưu mẫu, trọng lượng mẫu sau đó được phân tích tại thành

phần tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Tài ngun và Mơi trường

Thành phố Hồ Chí Minh.

 Khí biogas được đo trực tiếp trong quá trình vận hành, đo bằng thể tích

nước đẩy ra khỏi ống đong. Lấy mẫu khí phân tích bằng cách cho ống dẫn



khí vào bình thu mẫu khí đã xác định thể tích với cách bố trí như ống đong

dùng trong thí nghiệm, sau khi đầy bình thu mẫu thì chuyển ống dẫn khí

về lại ống đong. Thể tích biogas hằng ngày sẽ cộng thêm lượng khí đã lấy

mẫu phân tích.

 Nồng độ VFAs, thành phần khí biogas được gửi đi phân tích tại phòng thí

nghiệm thuộc Viện Hóa học.

 Lấy mẫu bùn định kỳ 3 ngày/lần từ bình ủ, sau đó mẫu được chứa vào

chai nhựa sạch, ghi chú và mang đi phân tích các chỉ tiêu như: COD, TS,

VS, TN, TP trong phòng thí nghiệm:

 Bảng 3.7 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

ST











T







Chỉ tiêu phân tích



Phương pháp

phân tích







1







pH







TCVN 6492:2011







2







Tổng chất rắn bay hơi (TVS)





(E)



SMEWW – 2540







3







Tổng nitơ (TN)







TCVN 6638:2000







4







Tổng Photpho (TP)





(D)



SMEWW – 4500



3.5 Phương pháp xử lý số liệu







Phương pháp so sánh, phân tích

 So sánh xử lý kỵ khí bùn sinh học ở các tải lượng khác nhau. Phân tích,

nhận xét kết quả thu được. So sánh với các nghiên cứu phân hủy kỵ khí

sinh metan của các nghiên cứu khác.







Phương pháp thống kê – xác suất

 Áp dụng phương pháp thống kê, xác suất để xử lý kết quả thu được.







Phương pháp tổng hợp

 Tổng hợp, liên kết các thông tin lại với nhau một cách có hệ thống.







Phương pháp chuyên gia

 Tham khảo ý kiến, kinh nghiệm của các chun gia có chun mơn sâu về

lĩnh vực liên quan.







CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1 Kết quả vận hành mơ hình xử lý kị khí theo mẻ

4.1.1 Kết quả phân tích pH





Object 3



 Hình 4.13 Kết quả phân tích pH thí nghiệm theo mẻ.

 Độ pH là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và điều kiện làm

việc ổn định của q trình xử lý kỵ khí. Theo các nghiên cứu trước đây

điều kiện tối ưu cho bể phản ứng kỵ khí là pH = 7,0 – 7,2, khoảng pH cho

phép cho hoạt động sống của vi sinh vật là 6,5 – 8,5. Q trình phân hủy

có thể bị dừng nếu pH nhỏ hơn 6,0.

 Kết quả khảo sát pH của các mơ hình thí nghiệm được thể hiện trên hình

4.1. Ở giai đoạn đầu của q trình của thí nghiệm ta thấy pH của các bình

thí nghiệm đều giảm vào ngày thứ 2 là do ở giai đoạn đầu của q trình kỵ

khí sẽ diễn ra q trình thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất

béo thành các chất hữu cơ đơn giản, tiếp theo là q trình axit hóa các chất

tạo thành acetate, cacbon dioxit và hydrogen, sau đó là q trình acetat

hóa chuyển hóa các chất từ q trình axit hóa tạo thành acetat, H 2. Các quá

trình này diễn ra mạnh làm cho pH giảm nhiều, có thể làm cho pH giảm



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×