Bảng 5.5-5. Kết quả thí nghiệm lọc kị khí
mg/l mg/l meq/l % 0 6.5 105.0 15543 62.4 0.00 6 7.24 297.0 12564 58.3 19.17 12 7.22 298.5 10971 50.8 29.41 24 7.34 241.2 7523 31.2 51.60 36 7.55 234.5 5217 24.3 66.44 48 8.05 116.0 3429 11.3 77.94 72 7.68 85.5 2431 8.4 84.36 84 7.89 76.3 1487 5.6 90.43 96 8.07 75.4 1398 4.5 91.01
Đồ thị 5.5-91. Biến thiên COD theo thời gian
Đồ thị 5.5-93. Biến thiên NH3 theo thời gian
Tại nồng độ này, nước rác sau bể khuấy kị khí được pha loãng với nước sau quá trình xử lý kị khí ban đầu. Hiệu quả xử lý đạt 90% sau 84 giờ. Hàm lượng NH3 sau kị khí 76 mg/l. Tuy nhiên, do thời gian hạn chế, nước rác chưa đạt đến hiệu quả cao nhất. Nếu tiếp tục nghiên cứu, sau thời gian này, thời gian lưu của nước sẽ rút ngắn.
Hàm lượng NH3 sau kị khí thấp do một phần NH3 được tiêu thụ vào trong tế bào theo phương trình:
4CO2 + HCO3- + NH4+ + H2O → C5H7O2N + 5O2
5.5.5 Đánh giá kết quả
Dựa vào kết quả thí nghiệm ta thấy hiệu quả xử lý 3 ngăn tương tự nhau trong mô hình thí nghiệm tĩnh này (tham khảo kết quả ngăn 2 và 3 phần phụ lục). Do điều kiện phòng thí nghiệm, bơm tuần hoàn có lưu lượng lớn nên thời gian lưu nước tại mỗi ngăn ít. Do đó trong mô hình này là bể xáo trộn hoàn toàn (hiệu quả xử lý 3 ngăn gần bằng nhau). Để tăng hiệu quả xử lý , ta cần chạy mô hình theo bậc. Ngăn thứ nhất của mô hình có tác dụng của ngăn lọc. Sau một thời gian, cặn bám vào giá thể xơ dừa bắt đầu phân hủy, COD tăng thì thay thế giá thể mới. Lúc đó vẫn còn vi sinh ở ngăn 2 và ngăn 3 hoạt động, hiệu quả xử lý sẽ không thay đổi đáng kể.
Hiệu quả xử lý sinh học khá cao, trên 80%. Tuy nhiên thời gian lưu còn lớn. Do thời gian ít nên mô hình chưa thích nghi hoàn toàn, kết quả sẽ tốt hơn nếu tiếp tục chạy mô hình thêm một thời gian.
Nước rác đã qua ngăn khuấy kị khí nên tại ngăn lọc quá trình axit hóa hầu như không diễn ra. Chứng tỏ quá trình axit hóa và mêtan hóa gần như xảy ra tại 2 bể riêng biệt.
Hiệu quả xử lý cao trong trong thời gian đầu và giảm dần sau một thời gian. Ban đầu nồng độ chất hữu cơ dễ phân hủy cao nên hiệu quả cao, sau một thời gian lưu nồng độ giảm dần. Quá trình phân hủy tạo thành NH3 cũng trong giai đoạn đầu, khi chất hữu cơ phân hủy nhiều. Ban đầu nồng độ NH3 của quá trình kị khí tăng là do phản ứng phân hủy chất hữu cơ trong bể kị khí sinh NH3 theo phương trình:
4 (CH3)3N + H2O → 9 CH4 + 3 CO2 + 6 H2O + 4 NH3. Và quá trình phân hủy nội bào của vi sinh cũng sinh ra NH3:
C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2 H2O + NH3
Sau giai đoạn này, nồng độ NH3 giảm khi tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm. Lúc này giai đoạn phân hủy nội bào bắt đầu xảy ra. Trong thành phần nước rác mới đã có quá trình nitrat hóa xảy ra vì vậy trong giai đoạn này có quá trình khử nitrat. . Trong mô hình kị khí nitrate được sử dụng cho các phương trình sau:
6 NO3- + 5 CH3OH → 5 CO2 + 3 N2 + 7 H2O + 6 OH- NO3- + 1,08 CH3OH + 0,24 H2CO3 → 0,056 C5H7O2N + 0,47N2 +1,68H2O + HCO3- NO3- + 2,5 CH3OH +0,5NH4+ + 0,5 H2CO3 → 0,5 C5H7O2N + 0,5N2 + 4,5 H2O + 0,5 HCO3-. 5 CH4 + 8 NO3- → 4 N2 + 5 CO2 + 6H2O + 8OH- NO3- + 0,345 C10H19O3N + H+ + 0,267 NH4+ + 0,267 HCO3- → 0,612 C5H7O2N + 0,5 N2 + 2,3 H2O + 0,655 CO2.
Trong mô hình kị khí, pH của quá trình tăng do nước rác đã qua giai đoạn axit hóa tại bể khuấy kị khí. Tại đây quá trình axit hóa xảy ra rất ít, không chiếm ưu thế trong quá trình phân hủy (ta thấy VFA giảm). pH đầu ra kỵ khí tăng lên do bể kỵ khí ở giai đoạn acetat hóa. Việc các axit hữu cơ ở giai đoạn axit hoá tiếp tục phân hủy thành các hợp chất amon, amin, muối của các axit cacbonic, CO2, N2…làm pH của môi trường tăng lên. Qua giai đoạn lên men methane các sản phẩm trung gian chủ yếu là xenluloza, axit béo, các hợp chất chứa nitơ tiếp tục bị phân hủy, tạo ra nhiều khí CO2 và CH4.