Thí nghiệm đánh giá khả năng sử dụng khoáng laterit trong việc hấp thụ các loại khí độc sản sinh trong điều kiện yếm khí đối với bùn đáy ao nuôi tôm. Thí nghiệm được bố trí các công thức trình bày tại mục 2.2.2.2
3.2.1.1. Nghiên cứu khả năng ức chế quá trình sinh amoni bằng khoáng Laterite
Kết quả phân tích TAN (total amoni Nitrogen) trong mẫu nước theo thời gian được trình bày tại bảng 6.
41 Bảng 6. Kết quả theo dõi nồng độ TAN với khoáng Laterite
Thời gian (ngày thứ)
Hàm lượng TAN (mg/l)/Công thức thí nghiệm
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC1
1 1,855 1,455 0,811 2,430 5 2,045 1,645 1,105 3,130 10 2,321 1,921 1,285 4,460 15 2,753 2,253 1,018 3,940 20 2,141 1,541 0,418 3,060 25 1,117 0,717 0,131 2,580 30 0,412 0,212 0,052 2,311
Kết quả phân tích trong bảng 6 cho thấy, các công thức sử dụng khoáng laterit cho nồng độ TAN thu được thấp hơn so với mẫu đối chứng ở tất cả các nồng độ khoáng theo thời gian.
Nồng độ TAN trong mẫu đối chứng đo được dao động trong khoảng 2,311 mg/l đến 4,46 mg/l. Trong khi đó tại công thức 1 nồng độ TAN đo được biến động trong khoảng 0,412 – 2,753 mg/l. Công thức 2 dao động trong khoảng 0,212 – 2,253 mg/l và công thức 3 dao động trong khoảng 0,052 – 1,285 mg/l. Như vậy ta nhận thấy rằng việc tăng nồng độ khoáng có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu xuất giảm phát thải khí H2S trong thí nghiệm. Điều này càng thấy rõ hơn khi xét tại cùng một thời điểm lấy mẫu, nồng độ TAN trong mẫu nước của CT đối chứng bao giờ cũng cao nhất, tiếp đến là công thức 1, 2 và 3.
42 Hình 7. Nồng độ TAN ở thí nghiệm với các công thức khoáng Laterite theo thời gian
Khi xét về ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất giảm phát thải khí có gốc N, trong suốt thời gian thí nghiệm (40 ngày) nồng độ khí NH3 và ion NH4
+
đều giảm tuyến tính theo thời gian. Không có dấu hiệu bất hoạt. Điển hình nhất là tại CT 3, nồng độ TAN ngay trong ngày đầu tiên là 0,811 mg/l và ngày thứ 40 nồng độ này còn lại là 0,052 mg/l.
Khi đánh giá theo thời gian tác giả nhận thấy rằng trong giai đoạn 15 ngày đầu, nồng độ các TAN trong tất cả các mẫu đo được đều có xu hướng tăng. Điều này được giải thích là do cơ chế ức chế của khoáng xảy ra như sau:
Sau khi bùn hòa tan vào nước, trong dung dịch lúc này có các chất C, N và một số nguyên tố khác tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động. Thí nghiệm được bố trí trong điều kiện yếm khí do vậy khi các vi sinh vật này hoạt động lúc đầu chúng sử dụng hết lượng oxy hòa tan có sẵn trong môi trường, các ngày sau đó lượng oxy này không còn chúng bắt đầu sử dụng đến các điện tử từ các gốc SO4-2 và NO3- để tạo năng lượng để sống và tạo vật chất cho cơ thể chúng theo phương trình mô phỏng sau: 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày min TAN (mg/l)
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC 1
43 VSV
SO4-2 ---> H2S + Biomass + năng lượng VSV
NO3- ---NH3 /NH4+ + Biomass + năng lượng
Do trong khoáng laterite có thành phần các muối Fe2O3, MnO2 và các muối khác, lúc này các phân tử oxi dễ lấy hơn là ở các gốc axit, nên vi sinh vật nó lấy oxi ở đây trước nên không giải phóng ra H2S và NH4+ mà sinh ra Fe2+ và Mn2+. Quá trình làm tăng khả năng phát thải khí CH4 trong đó bao gồm cả khí H2S và NH3 đi vào trong môi trường.
Ngoài ra trong điều kiện yếm khí, quá trình phân giải các gốc dinh dưỡng (các axits amin, protein…) được diễn ra trong khoảng 15 – 20 ngày đầu, do vậy trong các mẫu đo được hàm lượng TAN tăng cao nhất vào ngày thứ 15 (mẫu đối chứng nồng độ TAN đo được là 4,460 mg/l). Theo boyd nếu nồng độ này diễn ra thực tế trong ao nuôi thì đã gây ảnh hưởng rất lớn đến tôm nuôi. Cũng chính vì quá trình phân giải diễn ra trong 15 ngày đầu nên các mẫu có sử dụng khoáng laterite nồng độ TAN đo được cũng có xu hướng tăng.
Hình 8. Hiệu suất ức chế TAN khi sử dụng khoáng Laterite theo thời gian (%)
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
1 ngày 5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày
TAN (mg/l) CT1_La TAN (mg/l) CT2_La TAN (mg/l) CT3_La
44 Tuy nhiên 15 ngày sau nồng độ TAN ở tất cả các mẫu đo được đều có xu hướng giảm do nguyên liệu của quá trình amon hóa đã bị hết. Do vậy khi xét đến hiệu suất xử lý chúng tôi nhận thấy hiệu suất xử lý tại cùng một thời điểm lấy mẫu thì CT3 cho hiệu suất ức chế cao nhất, tiếp đến là CT2 và hiệu suất thấp nhất là CT1. Trong giai đoạn 15 ngày đầu hiệu suất ức chế cao nhất ở tại CT3 ngày thứ 15 (74,16%) và thấp nhất ở CT1 ngày thứ nhất (23,66%). Trong 15 ngày còn lại hiệu suất ức chế khả năng sinh khí đạt cao hơn (dao động từ 30,03 – 97,75%) và càng về sau hiệu suất ức chế càng cao. Điều này cho thấy khoáng laterite khá ổn định, không có hiện tưởng giải hấp.
Khi quy đổi nồng độ TAN ra nồng độ NH3 trong nước theo bảng 1, chúng ta được bảng sau:
Bảng 7. Nồng độ khí NH3 tại các công thức thí nghiệm theo thời gian Thời gian Nồng độ NH3 (mg/l)/ công thức thí nghiệm
Công thức CT1_La CT2_La CT3_La ĐC 1
1 ngày 0,015 0,012 0,007 0,020 5 ngày 0,017 0,013 0,009 0,026 10 ngày 0,019 0,016 0,011 0,037 15 ngày 0,023 0,018 0,008 0,032 20 ngày 0,018 0,013 0,003 0,025 25 ngày 0,009 0,006 0,001 0,021 30 ngày 0,003 0,002 0,000 0,019
Kết quả được tính Tại To = 24 oC và pH = 7,2. Theo Boyde (1990), tỷ lệ NH3/ TAN = 0,82% ,
45 Hình 9. Ảnh hưởng của khoáng Laterit đến nồng độ NH3
Nồng độ NH3 khuyến cáo trong ao nuôi tôm là nhỏ hơn 0,015 mg/l. Xem hình 11 ta nhận thấy, đối với các công thức không sử dụng khoáng, nồng độ NH3 có trong nước vượt so với mức khuyến cáo. Công thức 1 từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 20, nồng độ NH3 có trong nước vẫn vượt mức khuyến cáo, công thức này chỉ đạt ở ngày đầu tiên và ngày thứ 25 trở đi. Xu hướng này cũng diễn ra tương tự đối với công thức 2.Công thức 03 cho thấy hiệu quả ức chế sinh khí rõ rệt khi nồng độ khí NH 3 trong tất cả các ngày thí nghiệm đều nằm trong ngưỡng khuyến cáo nuôi tôm. Do vậy chúng tôi khuyến cáo trong thực tế khi sử dụng khoáng letatrite để ức chế sinh khí là ở mức 3 mg khoáng/2 kg bùn.
3.2.1.2. Nghiên cứu khả năng ức chế quá trình sinh khí H2S bằng khoáng Laterite
Thí nghiệm được theo dõi trong thời gian 40 ngày, toàn bộ lượng khí được thu lại và phân tích tại phòng thí nghiệm thuộc Viện môi trường Nông nghiệp. Kết quả phân tích nồng độ H2S trong không khí sau khi được xử lý bằng khoáng laterite được nêu trong bảng 8.
46 Bảng 8. Kết quả theo dõi nồng độ Hydrosunfua với khoáng Laterite
Thời gian Hàm lượng H2S (mg/l)/Công thức thí nghiệm
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC
5 ngày 1,855 1,455 0,811 2,430 10 ngày 2,045 1,645 1,105 3,130 15 ngày 2,321 1,921 1,285 4,460 20 ngày 2,753 2,253 1,018 3,940 25 ngày 2,141 1,541 0,418 3,060 30 ngày 1,117 0,717 0,131 2,580 35 ngày 0,412 0,212 0,052 2,311 40 ngày 1,855 1,455 0,811 2,430
Trong 05 ngày đầu do quá trình yếm khí mới được hình thành nên lượng khí thoát ra không lớn. Theo dõi các ngày tiếp theo thấy lượng khí thoát ra tại bình thu mẫu khí tăng dần.
Trong mẫu đối chứng, ngày thứ 10, hàm lượng khí H2S thoát ra là 85,3 mg/l. Công thức 1 đo được hàm lượng H2S là 26,4 mg/l; Công thức 2 đo được hàm lượng H2S là 18,4 mg/l; Chưa phát hiện khí H2S ở công thức 3.
Ở những ngày tiếp theo, từ ngày thứ 15 đến 25 hàm lượng khí H2S trong mẫu đối chứng tăng mạnh từ 175,6 mg/l đến 422,4 mg/l. Tại các công thức thí nghiệm, hàm lượng H2S cao nhất vào ngày thứ 20, cụ thể công thức CT 1_La đo được hàm lượng H2S là 71,8 mg/l; CT 2_La là 50,8 mg/l; CT 3_La là 13,2 mg/l. Từ ngày thứ 25 đến ngày thứ 40 của thí nghiệm, lượng khí H2S giảm dần trong cả mẫu đối chứng và trong các công thức thí nghiệm.
Hình 10. Nồng độ H2S ở
Theo dõi quá trình sinh khí H ức chế đối với quá trình sinh khí H và khi tăng lượng vật liệ
sinh khí Hydrosunfuacủa càng rõ r