Sau khi kết thúc thí nghiệm thì các số liệu được xử lý bằng phần mềm MicrosoftExcelvà phân tích thống kê ANOVA vớiphần mềm SPSS 19,0.
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ THẢO LUẬN
4.1Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ NO3- tạo ra trong nước thải biogas theo thờigian.
Lần 1:Trữ tự nhiên:
Qua đồ thịhình 4.1 ta thấy nồng độ NO3-trong nước thảibiogas là rấtthấp 1.9 mg/l.Theo thờigian thìnồng độ này hầu như không tăng.Nguyên nhân có thể do nước thảitrong túiủ biogas là môitrường yếm khíkhông thích hợp cho sự pháttriển của visinh vậtnitrathóa (visinh vậthiếu khí)để có thể chuyển hóa NH4+thành NO3-.
Hình 4.1 Nồng độ NO3-theo thờigian
Lần 2:Trữ sục khí:
Trong thí nghiệm này áp dụng biện pháp sục khí nhằm tạo môi trường hiếu khíđể visinh vậtnitrathóa pháttriển tuy nhiên sau 4 ngày theo dõithìnồng độ NO3-vẫn không tăng mà còn có khuynh hướng giảm.Từ đây cho thấy trong nước thảitồn tạirấtíthoặc không có visinh vâtnitrathóa.Nguyên nhân có thể vì chủ hộ có sử dụng hóa chấtlà dầu lủa đỏ và dầu cảiđể xử lý ruồitrực tiếp trên heo trong chuồng.
1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 0 2 4 6 Ngày m g/ l
Hình 4.2 Nồng độ NO3-theo thờigian
Lần 3:Trữ sục khívớibùn hoạttính:Sục khívà bổ sung bùn hoạt tính nhằm tăng mậtđộ visinh vậtnitrathóa trong nước thảithúc đẩy quá trình chuyển từ NH4+sang NO3-.Sau 10 ngày theo dõithìnồng độ NO3-tăng rấtnhanh và nhanh nhấtlà trong 2 ngày đầu từ 28,45mg/llên 190,63mg/l.Từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 4 NO3-chỉtăng được khoảng 20mg/lnguyên nhân có thể là do sự cố cúp điện máy sục khí ngưng hoạt động khiến môi trường trở thành yếm khí không thích hợp cho visinh vậtnitrathóa (visinh vậthiếu khí)hoạtđộng.Giá trị NO3- đạt cao nhất ở ngày thứ 8 là 278mg/l và từ ngày thứ 10 bắt đầu có chiều hướng giảm (263 mg/l). Nồng độ NO3- tăng nhanh hay chậm phụ thuộc vào lượng bùn bổ sung,bùn được bổ sung càng nhiều giá trịNO3-tăng càng nhanh.
Hình 4.3 Nồng độ NO3-theo thờigian 2.4 2.6 2.8 3.0 0 2 4 Ngày m g/ l 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10Ngày m g/ l
Giá trịpH ảnh hưởng rấtlớn đến quá trình chuyển hóa từ NH4 sang NO3. Qua 3 lần thínghiệm cho thấy khinước thảiđầu ra của túiủ đạtgiá trịpH trong khoảng 6 -8 thìquá trình chuyển hóa xảy ra bình thường khigiá trịnày >8 (ảnh hưởng bởithuốc sáttrùng chuồng và dầu diệtruồicủa nông hộ)thìquá trình mất đạm xảy ra,nồng độ NH4+giảm nhanh nhưng nồng độ NO3-thìtăng rấtchậm.
4.2Thínghiệm 2:Thínghiệm thăm dò xác định thể tích nước thải để than tràm đạthiệu quả hấp phụ đạm,lân tốtnhất.
Thínghiệm xác định thể tích nước thảisử dụng vậtliệu than tràm cố định khốilượng là 300g vớikích cỡ < 2mm hấp phụ đạm,lân với4 thể tích nước thải biogas sau khisục khívớibùn hoạttính 2 ngày là 3 lít,6 lít,9 lítvà 12 líttrong thờigian 15 phút.
4.2.1Nhiệtđộ
Nước thảibiogas trước và sau khixử lý hấp phụ qua than tràm có nhiệtđộ giao động không cao từ 280C đến 290C,trong đó 4 nghiệm thức ở các thể tích khác nhau đều có nhiệtđộ cao hơn so vớiđốichứng (28,5 -290C so với280C). Sự dao động nhiệtđộ giữa các thínghiệm có thể do sự khác biệtvề năng lượng được sinh ra từ quá trình phân hủy chấthữu cơ của visinh vật,thờigian bố tríthí nghiệm khác nhau, thể tích khác nhau. Thêm vào đó hấp phụ là quá trình tỏa nhiệtcũng có thể là nguyên nhân gây ra sự biến động trên.
Bảng 4.1 Giá trịnhiệtđộ trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau
4.2.2pH
Giá trịpH đầu vào là 7,91 qua hấp phụ ở các thể tích khác nhau thìgiá trị này đều giảm so vớigiá trịban đầu (7,78 – 7,89)trừ nghiệm thức 12 lít(thể tích lớn nhất)là 7,94.Theo Trần Bích Lũy (2010),pH của than tràm là 4,33 do vậy, đây có thể là nguyên nhân làm giảm pH của nước thảisau quá trình thínghiệm.
Bảng 4.2 Giá trịpH trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau Nghiệm
thức DV 3L 6L 9L 12L
0C 28,00 29,00 28,83 28,67 28,50
Nghiệm
Qua các nghiệm thức cho thấy khi tăng thể tích nước thải thì giá trị pH cũng có khuynh hướng tăng dần.
4.2.3Nitrate (NO3-)
Kếtquả bảng 4.3 cho thấy nồng độ đạm nitratđầu vào của thínghiệm tương đốicao 87,01 mg/l.Sau hấp phụ ở 4 thể tích khác nhau thìnồng độ NO3-
có giảm nhưng không đáng kể cụ thể ở nghiệm thức 9 lítvà 12 lítnồng độ này xem như không khác biệtso vớinồng độ đầu vào ở mức ý nghĩa 5%.Riêng ở thể tích 3 lítvà 6 lítkhả năng hấp phụ khác biệtcó ý nghĩa về mặtthống kê so với đầu vào và ở thể tích 3 líthiệu quả hấp phụ của than tràm cao hơn thể tích 6 lítcó ý nghĩa về mặtthống kê.
Bảng 4.3 Nồng độ NO3-trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau
“a,b,c” các chữ cáigiống nhau thìkhông khác biệttheo bảng Duncan ở mức ý nghĩa 5%
Hiệu suấthấp phụ của than tràm đốivớiNO3-là khá thấp.Thể tích 3 lítlà 5,52% và giảm dần khithể tích nước thảităng,thể tích lớn nhất12 lítlà 0,86%, tuy nhiên tấtcả đều không khác biệtcó ý nghĩa về mặtthống kê.
Hình 4.4 Khả năng và hiệu suấthấp phụ của than tràm đốivớiNO3-ở các thể tích nước thảikhác nhau
Nghiệm thức DV 3L 6L 9L 12L mg NO-3/l 87,01c 82,21a 84,01b 85,58bc 86,06c b ab a a a a a a 0 1 2 3 4 5 6 7 3L 6L 9L 12L 3L 6L 9L 12L
Hiệu suấthấp phụ Khả năng hấp phụ
% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 m g/ 30 0g
Tương tự khả năng hấp phụ của 300g than tràm ở 4 thể tích khác nhau cũng không khác biệtcó ý nghĩa về mặtthống kê dao động trong khoảng 11,44 (12 lít)– 18,02 mg/l(6 lít).
4.2.4Ammonium (NH4+)
Sau 2 ngày sục khívớibùn hoạttính thìnồng độ NH4+giảm chỉcòn 1,87 mg/l.Sau hấp phụ ở 4 thể tích khác nhau thìnồng độ đạm amôn đều giảm khác biệtcó ý nghĩa thống kê so với đầu vào.Đốivới thể tích 3 lítvà 6 lítnồng độ NH4+có sự khác biệtnhau và cùng khác biệtcó ý nghĩa thống kê so vớithể tích 9 lítvà 12 lít.Nồng độ NH4+ở 3 lít(0,53 mg/l)thấp hơn 6L (0,64 mg/l)chứng tỏ than tràm hấp phụ đạm nitratở 3 líttốthơn 6 lít.Ở 9 lítvà 12 líthiệu quả hấp phụ rấtthấp và không khác biệtnhau.
Bảng 4.4 Nồng độ NH4+trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau
“a,b,c,d” các chữ cáigiống nhau thìkhông khác biệttheo bảng Duncan ở mức ý nghĩa 5%
Theo hình 4.5 hiệu suấthấp phụ NH4+của than tràm ở thể tích 3 lítvà 6 lít khá cao 72,19% và 65,24% khác biệtnhau có ý nghĩa thống kê,khithể tích nước thải tăng đến 9 lít và 12 lít thì hiệu suất hấp phụ của than giảm thấp chỉ còn 15,67% và 15,13% không có khác biệtvề mặtthống kê.
Hình 4.5 Khả năng và hiệu suấthấp phụ của than tràm đốivớiNH4+ ở các Nghiệm thức DV 3L 6L 9L 12L mg NH4+/l 1,87d 0,53a 0,64b 1,58c 1,59c a a b a b a d c 0 10 20 30 40 50 60 70 80 3L 6L 9L 12L 3L 6L 9L 12L
Hiệu suấthấp phụ Khả năng hấp phụ
% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 m g/ 30 0g
Tuy hiệu suấthấp phụ đạtkhá cao nhưng do nồng độ nước thảiđầu vào thấp (1,87mg/l) nên khả năng hấp phụ của 300g than khá thấp, thấp nhất ở thể tích 9 lít(2,64 mg/300g)và 12 lít(3,4 mg/300g).Mặc dù hiệu suấthấp phụ thấp hơn 3 lítnhưng khả năng hấp phụ ở nghiệm thức 6 lítlà 7,36 mg/300g cao hơn có ý nghĩa thống kê so vớinghiệm thức 3 lít4,01 mg/300g.
4.2.5Phosphate (PO43-)
Nồng độ PO43- trong các thể tích nước thải khác nhau dao động ở mức thấp và đều cao hơn so vớiđầu vào (80,7mg/l)tuy có khác biệtnhưng không có ý nghĩa thống kê trừ ở thể tích 12 lítvới83,86mg/l.Nóicách khác than tràm không có khả năng hấp phụ PO43-.
Hình 4.6 Nồng độ PO43-trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau
Theo Trần Bích Lũy (2010)thìtrong than tràm có lân và lân trong than có khả năng phóng thích ra ngoài.Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp phụ lân của than.
4.2.6Tổng lân (TP)
Nồng độ tổng lân trong nghiệm thức đốichứng khá cao 106,29 mg PO43-/l. Sau khihấp phụ bởithan tràm thìnồng độ tổng lân ở 3 lít,6 lít,9 lítvà 12 lítcó giảm nhưng không khác biệtcó ý nghĩa so vớiđốichứng.
Bảng 4.5 Nồng độ TP trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau
“a,b,c” các chữ cáigiống nhau thìkhông khác biệttheo bảng Duncan ở mức ý nghĩa 5%
Nghiệm thức DV 3L 6L 9L 12L mg PO3-4 /l 106,29a 104,58ab 103,41a 104,65ab 105,30ab a ab ab ab b 70 75 80 85 DV 3L 6L 9L 12LNghithứcệm m g/ l
Hiệu suấthấp phụ của than tràm hình 4.7 đốivớinồng độ TP rấtthấp chỉ đạt0,92-2,71% và đều không khác biệtcó ý nghĩa ở tấtcả các nghiệm thức.
Tương tự ở khả năng hấp phụ của 300g than tràm vớitừng thể tích tuy đạt giá trịcao nhấtở 6 lít(17,26 mg/l)thấp nhất3 lít(5,13 mg/l)nhưng về mặtthống kê thìkhông khác biệtcó ý nghĩa.
Hình 4.7 Khả năng và hiệu suấthấp phụ của than tràm đốivớiTP ở các thể tích nước thảikhác nhau
4.2.7Tổng đạm (TN)
Tổng đạm TN là tổng hợp của tấtcả các dạng đạm tồn tạidướicác dạng khác nhau. Nồng độ TN giảm đi sau khi ngâm than là do than đã hấp phụ các dạng đạm trong tổng đạm TN trong đó có NO3-,NH4+.Kếtquả TN được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 4.6 Nồng độ TN trước và sau hấp phụ ở các thể tích khác nhau
“a,b,c” các chữ cáigiống nhau thìkhông khác biệttheo bảng Duncan ở mức ý nghĩa 5%
Theo bảng 4.6 nồng độ TN đầu vào là 166,65 mg N-NO3-/l sau hấp phụ qua 4 thể tích khác nhau thìnồng độ này đều giảm có khác biệtso vớiđầu vào mang ý nghĩa thống kê.Nồng độ TN trong nước thảibiogas sau hấp phụ không khác biệtgiữa 3 lítvới6 lítvà 9 lítvới12 lít.Hiệu quả hấp phụ đạm TN của than
Nghiệm thức DV 3L 6L 9L 12L mg N-NO- 3 /l 166,65c 146,74a 145,01a 157,06b 158,20b a a a a a a a a 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 3L 6L 9L 12L 3L 6L 9L 12L
Hiệu suấthấp phụ Khả năng hấp phụ
% 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 m g/ 30 0g
Theo hình 4.8 hiệu suấthấp phụ của than tràm đốivớinồng độ TN là khá thấp ở 6 lít(12,99%)và 3 lít(11,95%)không khác biệtnhau ở mức ý nghĩa 5%. Tuy nhiên,khả năng hấp phụ của 300g than tràm đạtkhá cao dao động từ 59,74 – 129,88mg N_NO3-/l, cao nhất đối với thể tích 6 lít (129,88 mgN_NO3-/l) có ý nghĩa thống kê so vớicác thể tích còn lại.
Hình 4.8 Khả năng và hiệu suấthấp phụ của than tràm đốivớiTN ở các thể tích nước thảikhác nhau
Qua mộtsố chỉtiêu phân tích trên cho thấy than tràm có khả năng hấp phụ đạm tốthơn so vớilân.Nhìn chung,khả năng hấp phụ ở thể tích 6L đạthiệu quả cao hơn so vớicác thể tích còn lại.
4.3Thínghiệm 3
4.3.1Thí nghiệm thăm dò khả năng hấp phụ của than tràm với NH4+
theo thời gian trong nước thải biogas không phải qua sục khí tăng nồng độ nitrat.
Theo hình 4.9 ta thấy nồng độ NH4+trong nước thảiđầu ra sau túiủ khá cao 184,81 mg/l.Sau hấp phụ thờigian càng dàinồng độ này càng giảm.Nồng độ nước thảisau khingâm than theo thờigian của nghiệm thức 50g than với0,5 lítnước thảiđều thấp hơn so vớinghiệm thức tăng gấp đôikhốilượng than và thể tích nước thải(100g than + 1 lít)cụ thể sau 20 giờ hấp phụ nồng độ NH4+của 2 nghiệm thức chỉcòn 40,07 mg/lvà 63,66 mg/l.Điều này chứng tỏ khả năng hấp