Chế độ này được thực hiện tương tự như chế độ thí nghiệm mục 4.1.1, tuy nhiên có sử dụng vật liệu mang xốp PU (2 x 2 x 2 cm) trong chế độ trước đó và duy trì trong khoảng 1 tháng để các vi sinh bám vào vật liệu mang. Thể tích vật liệu mang polyurethan (PU) sử dụng là 20% so với thể tích các bồn phản ứng và được phân bổ theo tỉ lệ thể tích các bồn. Dòng tuần hoàn từ thiếu khí sang hiếu khí được duy trì ở lưu lượng 7,2 m3/h. Nước thải sau khi lấy về được tiến hành phân tích và sau đó pha loãng sao cho giá trị COD khoảng 1500 mg/l, N tổng 350 mgN/l, P tổng khoảng 35 mgP/l.
Hình 4.13. Diễn biến của COD trong chế độ thời gian lưu tổng số (HRT): 36 giờ, có vật liệu xốp PU
COD tổng số trong đầu vào nằm trong khoảng 1401-1668 mg/l, COD hòa tan có giá trị từ 990-1230 mg/l (chiếm 76%). Sau khi đi qua ngăn yếm khí
giảm khoảng 60% do quá trình phân hủy yếm khí. Tại ngăn thiếu khí COD nằm trong khoảng 590-850 mg/l không thay đổi nhiều so với ngăn yếm khí. Sau bể hiếu khí COD còn lại khoảng từ 75-213 mg/l, trung bình 126 mg/l thấp hơn so với tiêu chuẩn về COD của QCVN 40: 2011 cho nước thải ra môi trường loại B (150mg/l) (hình 4.13).
Hình 4.14. Diễn biến của N tổng trong chế độ thời gian lưu tổng số (HRT): 36 giờ, có vật liệu xốp PU
N tổng trong đầu vào nằm trong khoảng 319,2-364,5 mgN/l, N hòa tan có giá trị từ 227-288 mgN/l (chiếm 76%). Sau khi đi qua ngăn yếm khí giảm xuống khoảng 137,2 -181,8 mgN/l không đổi nhiều so với giá trị N hòa tan. Tại ngăn thiếu khí N tổng giảm xuống giá trị trung bình 157,9 mgN/l, mất đi khoảng 41% do quá trình khử nitrat thành N2 khí. Sau bể hiếu khí N tổng còn lại khoảng từ 13-48,4 mg/l, cho giá trị trung bình 26,8,3 mgN/l thấp hơn so với tiêu chuẩn về N tổng của QCVN 40: 2011 cho nước thải ra môi trường loại B (40 mgN/l) (hình 4.14).
Hình 4.15. Diễn biến của NH4
+ trong chế độ HRT: 36 giờ, có vật liệu xốp PU
Amôni trong đầu vào nằm trong khoảng 189,6-230,4 mgN/l, chiếm 60% của N hòa tan tổng số. Sau khi đi qua ngăn yếm khí giảm gần 20% xuống khoảng 127 -149,2 mg/l do trong ngăn yếm khí có thể amoni có thể bị hấp thu một phần vào sinh khối. Tại ngăn thiếu khí amoni giảm xuống giá trị 78-108,7 mgN/l, tức là nó đã bị mất đi khoảng 35% do quá trình khử nitrat. Sau bể hiếu khí amoni còn lại khoảng từ 8-16,2 mgN/l, cho giá trị trung bình 16,7 mgN/l cao hơn so với tiêu chuẩn về amoni tổng của QCVN 40: 2011 cho nước thải ra môi trường loại B (10mgN/l). Điều này có thể giải thích như sau: các vật liệu xốp đã giữ lại các vi sinh và không thể luân chuyển (do bơm chỉ bơm dung dịch, không bơm được vật liệu qua các ngăn), do đó lượng vi sinh trong ngăn hiếu khí ít hơn so với 2 chế độ thí nghiệm nêu trên (hình 4.15).
Nitrat trong giai đoạn hiếu khí tăng lên đến 40-53,4 mgN/l cho hiệu suất oxi hóa amoni 92,2%. Nồng độ nitrat trong ngăn thiếu khí giảm xuống 18-26 mgN/l do quá trình đề-nitrat hóa trong giai đoạn thiếu khí cho hiệu suất khử nitrat 52%. Hiệu suất khử nitrrat trong chế độ thí nghiệm này có giá trị cao nhất so với 2 chế độ trên. Do tác dụng của vật liệu mang PU tạo điều kiện tốt cho quá trình khử nitrat và do các vi sinh được thấm sâu vào trong khối vật liệu xốp - nơi có điều kiện thiếu khí có lợi cho quá trình khử (hình 4.16).
Hình 4.17. Diễn biến của otophotphat và P tổng trong chế độ thời gian lưu tổng số (HRT): 36 giờ, có vật liệu xốp PU
Giá trị P tổng trung bình trong nước thải đầu vào khoảng 35,0 mgP/l, trong đó P tổng hòa tan là 24,4 mgP/l, octophophat là 14,1 mgP/l.Trong ngăn yếm khí, quá trình giải phóng ra octophotphat của các vi sinh PAO trong bùn hoạt tính nâng giá trị này lên 30,7 - 44,2 mgP/l tức là gấp 2,6 lần. Nồng độ octophotphat và P tổng sau ngăn hiếu khí còn lại tương ứng là 8,3 và 6,4 mgP/l cao hơn giá trị tiêu chuẩn của QCVN 40: 2011 đối với P tổng trong nước thải ra môi trường loại B (6 mgP/l). Do các vi sinh PAO bị các vật liệu PU giữ lại không được luân chuyển giữa các ngăn yếm khí - hiếu khí. Do đó quá trình giải phóng - tích lũy octophotphat của các vi sinh không thực hiện thuận lợi (hình 4.17).
Hình 4.18. Hiệu suất xử lý các thành phần N và P trong chế độ thời gian lưu tổng số (HRT): 36 giờ, có vật liệu xốp PU
Nhìn chung các giá trị trung bình trong chế độ khảo sát thu được: hiệu suất loại bỏ COD là 91,8%, hiệu suất oxi hóa amoni là 92,2% hiệu suất xử lý N là 92,2% và P là 75,8% (hình 4.18)
Bảng 4.2. Tổng hợp các kết quả khảo sát hệ xử lý AAO cải tiến
Chếđộ COD, t, vào (mg/l) T-N, t, vào (mgN/l) T-P, t vào (mgP/l) COD, ht ra (mg/l) T-N, ht ra (mgN/l) T-P, ht ra (mgP/l) TS, ra (mg/l) HS COD (%) HS oxi hóa NH4+ (%) HS khử N (%) HS XL P (%) HRT: 24 giờ 1039 240,5 22,4 249,1 55,1 9,2 136,6 75,9 85,3 77,1 58,7 HRT: 36 giờ 1522 340,7 34,8 154,1 39,5 6,4 135,2 89,8 93,2 88,3 81,6 HRT: 36 giờ, có PU biofilm 1533 341,6 35,0 126,3 26,8 8,4 34,9 91,8 92,2 92,2 75,8
Các kết quả trên bảng 4.2 cho thấy hệ xử lý đồng thời N và P bằng hệ AAO cải tiến:
• Khi tăng dần thời gian lưu tổng số từ 24h lên 36h và giữ nguyên lưu lượng tuần hoàn hỗn hợp nước và bùn từ bể thiếu khí sang bể hiếu khí cho thấy hiệu quả xử lý COD, N và P tăng lên, các thông số đầu ra COD, tổng Nitơ và tổng P gần đạt giá trị tiêu chuẩn của QCVN 40:2011 trong nước thải ra môi trường loại B.
• Khi sử dụng vật liệu xốp PU gắn vi sinh đã cải thiện cho hiệu suất xử lý COD, hiệu suất khử N và tăng hiệu suất quá trình đề-nitrat hóa.
• Hiệu quả xử lý P chưa cao (75,8%) khi sử dụng vật liệu.