- m là khối lượng phenol, tương đương với các hợp chấp phenol trong phần mẫu thử, tính bằng miligam.
3.2.2. Kết quả phân tích tổn gP
Bảng 3.6. Kết quả xây dựng đường chuẩn tổng P
Mẫu 0 1 2 3 4 5 6
C 0 0,01 0,02 0,05 0,1 0,5 0,8
Abs 0 0,022 0,024 0,031 0,052 0,342 0,54
Hình 3.10. Phương trình đường chuẩn P
Từ đường chuẩn đã được xây dựng ta có kết quả phân tích mẫu môi trường
3
4 . ( / )
P PO
C =C − f mgP l
Trong đó:
Cp – Hàm lượng P tổng có trong mẫu, mgP/l. f – Hệ số pha loãng, f = Vbđm sau phá mẫu/Vhút. C Hàm lượng PO43- có trong mẫu.
Với: CPO4 =
Abs – Giá trị đo quang của mẫu ở bước sóng n = 880nm. b – Hệ số lấy từ phương trình đường chuẩn,
C – Nồng độ P có trong mẫu, mg/l.
Bảng 3.7. Hàm lượng P có trong mẫu giả định trong giai đoạn 1
đầu vào (mg/l) P (mg/l) xử lý, H%
Bắt đầu
97
Nước đầu vào 7,09
80,9
Nướcđầu ra 1,35
Sau 1 ngày
99
Nước đầu vào 7
73,1 Nước đầu ra 1,88
Sau 3 ngày
80,33
Nước đầu vào 4,98
53,8
Nước đầu ra 2,3
Sau 4 ngày
114,68
Nước đầu vào 5,36
59,5 Nước đầu ra 2,17
Sau 5 ngày 92,1 Nước đầu vào 6,57 79,6
Nước đầu ra 1,34
Hình 3.11. Biểu đồ thể hiện sự loại bỏ P trong nước thải chứa phenol theo từng ngày ở giai đoạn 1
Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng nồng độ phenol đến quá trình xử lý P trong giai đoạn 1
Dựa vào biểu đồ hình 3.10 và hình 3.11 trên, ta thấy rằng nồng độ phenol có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình loại bỏ P. Với nồng độ phenol trong khoảng 90 đến 97 mg/l thì sẽ đạt được hiệu suất xử lý P cao. Ngoài khoảng đó thì hiệu suất xử lý P
sẽ giảm dần. Ở nồng độ phenol đầu vào là 80,33mg/l và 114,68 mg/l thì hiệu suất giảm còn 53,8% và 59,5%. Hiệu suất xử lý P cao nhất khoảng 80,9% ở nồng độ phenol đầu vào 97 mg/l. kết quả này cho thấy trong khoảng nồng độ phenol đầu vào từ 92 đến 100 mg/l thì vi sinh vật sinh trưởng phát triển tốt nên xử xý P khá tốt. Ngoài khoảng đó thì vi sinh vật kém phát triển hơn nên hiệu quả xử lý P giảm dần. Trong thời gian này do bùn chưa ổn định và chết nhiều nên các chỉ số phân tích còn bị dao động nhiều.
3.2.3.
Kết quả phân tích tổng NH4+
Bảng 3.8. Kết quả xây dựng đường chuẩn NH4+
Mẫu 0 1 2 3 4 5 6
C 0 0,04 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Abs 0 0,037 0,109 0,204 0,277 0,396 0,487
Hình 3.13. Phương trình đường chuẩn NH4+
Từ đường chuẩn đã được xây dựng ta có kết quả phân tích mẫu môi trường Cmẫu = . f (mgN/l)
Trong đó:
f – Hệ số pha loãng, f = Vbđm sau phá mẫu/Vhút. Abs: là giá trị đo được ở bước sóng 640nm
Bảng 3.9. Hàm lượng NH4+ có trong mẫu giả định của giai đoạn 1
Thời gian Hàm lượng phenol
đầu vào (mg/l) Tên mẫu
Hàm lượng, NH4+ (mg/l) Hiệu suất xử lý Bắt đầu 97
Nước đầu vào 6,58 94,7
Nướcđầu ra 0,34 Sau 1 ngày
99
Nước đầu vào 5,76 94,1
Nước đầu ra 0,335 Sau 3 ngày
80,33
Nước đầu vào 5,24 70,64
Nước đầu ra 1,54
Sau 4 ngày 114,68 Nước đầu vào 6,48
87,33 Nước đầu ra 0,82
Sau 5 ngày 92,1 Nước đầu vào 6,38
94,4 Nước đầu ra 0,35
Hình 3.14 Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý amoni theo từng ngày trong giai đoạn 1
Hình 3.15 Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của phenol đầu vào đến hiệu quả xử lý NH4+ trong giai đoạn 1
Dựa vào biểu đồ hình 3.12 và 3.13 trên, ta thấy hiệu quả xử lý NH4+ rất tốt. Cụ thể ở khoảng nồng độ từ 92 đến 99mgN/l thì vi sinh vật phát triển tốt nên hiệu
quả xử lý NH4+ đạt trên 94%. Ở khoảng nồng độ phenol đầu vào là 80,33 mg/l và 114,68 mg/l thì vi sinh vật kém phát triển hơn nên hiệu quả xử lý NH4 giảm rõ rệt. Như vậy, ta có thể thấy rằng nồng độ phenol đầu vào có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả xử lý amoni. Trong một nghiên cứu của Schoof, Andrew[17,Tr.50] đã chỉ ra rằng nồng độ phenol đầu vào có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xử lý NH4+. Cụ thể với nồng độ phenol càng cao thì hiệu suất xử lý NH4+ càng giảm dần về 0, nó làm ức chế quá trình nitrat hóa diễn ra.
3.1.3.
Kết quả phân tích tổng NO3-
Bảng 3.10. Kết quả xây dựng đường chuẩn NO3-
Mẫu 0 1 2 3 4 5
C 0 0,04 0,12 0,16 0,2 0,4
Abs 0 0,024 0,089 0,129 0,132 0,317
Hình 3.16. Phương trình đường chuẩn NO3-
Từ đường chuẩn đã được xây dựng ta có kết quả phân tích mẫu môi trường Cmẫu = . f(mgN/l)
Trong đó:
Cmẫu –nồng độ NO3- trong mẫu
Bảng 3.11. Hàm lượng NO3- có trong mẫu giả địnhtrong giai đoạn 1
Thời gian Hàm lượng phenol
đầu vào (mg/l) Tên mẫu
Hàm lượng, NO3- (mg/l)
Bắt đầu
97
Nước đầu vào 0,75
Nước đầu ra 2,74
Sau 1 ngày
99
Nước đầu vào 0,85
Nước đầu ra 2,49
Sau 3 ngày
80,33
Nước đầu vào 0,94
Nước đầu ra 4,37
Sau 4 ngày 114,68 Nước đầu vào 0,79
Nước đầu ra 3,12
Sau 5 ngày 92,1 Nước đầu vào 0,79
Nước đầu ra 3,25
Hình 3.17. hàm lượng NO3- đầu ra theo từng ngày trong giai đoạn 1
Qua biểu đồ hình 3.15 ta thấy, hàm lượng NO3- đầu ra thay đổi theo từng ngày. Do quá trình pha hóa chất có hàm lượng nhỏ NO3- đầu vào và do nước máy dùng để pha mẫu giả định nên khi phân tích hàm lượng NO3- đầu vào nằm trong khoảng 0,8 mg/l. Nồng độ đầu ra nằm trong khoảng 3- 3,5 mgN/l. Điều này cho thấy quá trình chuyển hóa nitrat diễn ra tốt
Trong thời gian nuôi bùn của giai đoạn 1, chúng tôi để bùn thích nghi với nước thải giả định chứa phenol trong 10 ngày sau đó mới bắt đầu phân tích khả năng loại bỏ NH4+ và P trong mẫu nước thải chứa phenol bằng công nghệ USBF. Kết qủa phân tích cho thấy, khả năng loại bỏ NH4+ trong nước thải chứa phenol khá tốt ( đạt 70- 90%) Đối với P, thì khả năng loại bỏ trong khoảng 60-70% nhưng vẫn còn dao động nhiều. Kết quả cho thấy, ở ồng độ phenol đầu vào trong khoảng 90- 100mg/l thì hiệu suất xử lý NH4+ và P là khá cao.Chúng tôi tăng dần nồng độ phenol thì thấy hiện tượng bùn chết nổi lên, bốc mùi hôi thối. Nguyên nhân là do DO trong bể quá thấp do thanh sục khí đặt dưới bể bị vỡ, đồng thời máy đo DO của trường bị hỏng nên không thể kiểm soát được DO nên bùn hoạt tính đã chết. Vì vậy chúng tôi đã quyết định nuôi lại bùn lần 2 ( giai đoạn 2)
Hình 3.18. Hiện tượng bùn trong ngày mới bắt đầu nuôi
Hình 3.19. Hiện tượng bùn sau khi đã nuôi 20 ngày
3.3. Kết quả phân tích giai đoạn 2 (Nuôi bùn lần 2)
Bảng 3.12. Hàm lượng P có trong mẫu giả định của giai đoạn 2
Thời gian Nồng độ phenol
đầu vào (mg/l) Tên mẫu
Hàm lượng, P (mg/l) Hiệu suất xử lý, H% Ban đầu 51,2
Nước đầu vào 3,47
66,18 Nướcđầu ra 1,175
Sau 1 ngày
32,17
Nước đầu vào 7,62
36,8 Nước đầu ra 4,81
Sau 2 ngày
41,21
Nước đầu vào 8,08
45,29 Nước đầu ra 4,42
Sau 3 ngày 85,75 Nước đầu vàoNước đầu ra 1,585,6 76,5
Hình 3.20. Biểu đồ thể hiện sự loại bỏ P trong nước thải chứa phenol theo từng ngày trong giai đoạn 2
Hình 3.21. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng nồng độ phenol đến quá trình xử lý P trong giai đoạn 2
Qua biểu đồ hình 3.18 và 3 .19, ta thấy ở nồng độ phenol đầu vào càng thấp thì hiệu quả xử lý P càng giảm do vi sinh vật không đủ lượng cơ chất để sử dụng nên vi sinh vật không thể phát triển tốt được nên hiệu quả xử lý P thấp. Ngược lại càng tăng nồng độ phenol đầu vào thì hiệu quả xử lý P càng tăng do đáp ứng được lượng cơ chất cho vi sinh vật phát triển. Cụ thể với nồng độ phenol đầu vào là 32,17mg/l thì hiệu quả xử lý là 36,8%, tăng nồng độ phenol đầu vào là 85,75 mg/l thì hiệu quả xử lý P là 76,5%. Ở thời gian đầu bùn mới được nuôi nên vẫn chưa hoàn toàn ổn định vậy nên được nên hiệu quả xử lý còn dao động khá nhiều.
Bảng 3.13. Hàm lượng NH4+ có trong mẫu giả định trong giai đoạn 2
Thời gian Nồng độ phenol
đầu vào (mg/l) Tên mẫu
Hàm lượng NH4+ (mgN/l) Hiệu suất xử lý (%) Ban đầu 51,2
Nước đầu vào 12,9
60,2
Nướcđầu ra 5,14
ngày 32,17 Nước đầu ra 5,24 Sau 2
ngày 41,21
Nước đầu vào 15,83
70 Nước đầu ra 4,74
Sau 3
ngày 85,75
Nước đầu vào 15,49
51 Nước đầu ra 7,61
Hình 3.22. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi NH4+ theo từng ngày ở nồng độ phenol khác nhau
Hình 3.23. Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của phenol đầu vào đến hiệu quả xử lý NH4+ trong giai đoạn 2
Dựa vào biểu đồ 3.20 và 3.21 trên ta thấy, hiệu quả xử lý NH4+ dao động rất nhiều khi thay đổi nồng độ phenol đầu vào do đây là thời gian đầu nuôi bùn, bùn vẫn chưa thích nghi hoàn toàn nên các thông số phân tích vẫn còn dao động. Cụ thể trong thời gian này. Nồng độ phenol đầu vào tăng dần thị hiệu suất xử lý NH4+ laị giảm dần mặc dù DO vẫn ổn định trong khoảng 6-7 mgO/l. Nguyên nhân là do đây là thời gian đầu nuôi bùn nên vẫn chưa ổn định, đồng thời cũng có thể do quá trình khử nitrat không sảy ra được khi bùn tuần hoàn về bể thiếu khí, sau đó do một quá trình nào đó nó lại sinh thêm NH4+ dẫn đến hiệu quả xử lý amoni kém như vậy.
Bảng 3.14. Hàm lượng NO3- có trong mẫu giả định của giai đoạn 2
Thời gian Tên mẫu
Hàm lượng đầu ra, NO3- (mg/l)
Ban đầu Nước đầu vào 0,97 Nước đầu ra 5,27 Sau 1 ngày Nước đầu vàoNước đầu ra 0,6956,28 Sau 2 ngày Nước đầu vào 1,29
Nước đầu ra 6,89 Sau 3 ngày Nước đầu vào 1,04 Nước đầu ra 6,44
Hình 3.24. Hàm lượng NO3- đầu ra theo từng ngày ở giai đoạn 2
Qua biểu đồ hình 3.22 ta thấy, hàm lượng NO3- đầu ra thay đổi theo từng ngày. Cụ thể với nồng độ NH4+ đầu vào tăng thì hàm lượng NO3- đầu ra cũng tăng.
Do quá trình pha hóa chất có hàm lượng nhỏ NO3- đầu vào và do nước máy dùng để pha mẫu giả định nên khi phân tích hàm lượng NO3- đầu vào nằm trong khoảng 1 mg/l. Khi tuần hoàn bùn về bể thiếu khí sẽ sảy ra quá trình khử nitrat tạo ra khí N2 bay vào không khí, ngược lại kết quả phân tích mẫu NO3- đầu ra trong khoảng 5- 6 mg/l là khá cao. Điều này cho thấy hiệu quả xử lý N trong giai đoạn này không tốt.
Kết luận chung:
Trong thời gian nuôi bùn của giai đoạn 2, chúng tôi để bùn thích nghi với nước thải giả định chứa phenol trong 4 ngày đầu sau đó mới bắt đầu phân tích khả năng loại bỏ N và P trong mẫu nước thải chứa phenol bằng công nghệ USBF. Kết qủa phân tích cho thấy, ở nồng độ phenol đầu vào thấp thì hiệu quả xử lý N và P cũng giảm so với kết qủa phân tích nồng độ phenol đầu vào cao ở giai đoạn 1. Rút kinh nghiệm của lần nuôi bùn đầu, chúng tôi cung cấp đủ lượng khí sục cho vi sinh vật nên trong thời gian nuôi bùn 7 ngày thì bùn chết rất ít và không bốc mùi hôi thối nhiều như giai đoạn 1. Vì vậy chúng tôi vẫn tiếp tục nuôi bùn đồng thời phân tích luôn để theo dõi xem khả năng xử lý phenol cũng như khả năng xử lý N, P bằng công nghệ USBF.
3.4. Giai đoạn 3: Giữ nguyên nồng độ phenol đầu vào và thay đổi hàm lượng NH4+, P đầu vào
Sau 1 thời gian nuôi bùn ổn định, chúng tôi tiếp tục theo dõi và phân tích khả năng loại bỏ N và P bằng cách giữ nguyên một nồng độ phenol đầu vào tối ưu (100mg/l) và thay đổi hàm lượng NH4+ và P đầu vào để xem hiệu quả xử lý NH4+ và P thay đổi như thế nào.
Bảng 3.15: Kết quả phân tích sự thay đổi nồng độ tổng P đầu vào trong nước thải chứa phenol có nồng độ trong khoảng 100 mg/l
Ngày Nồng độ Phenol đầu vào (mg/l) Mẫu Nồng độ P đầu vào (mgP/l) Hiệu suất xử lý (%)
Ban đầu 101,26 Nước đầu vào 6,27 69,75
Nước đầu ra 2,65
Sau 1 ngày 99,565 Nước đầu vào 7,74 60,1
Nước đầu ra 3,08
Sau 4 ngày 103,2 Nước đầu vàoNước đầu ra 12,66,77 31,62
Sau 5 ngày 104,36 Nước đầu vào 8,8 23
Nước đầu ra 6,77
Sau 6 ngày 103,57 Nước đầu vào 14,5 28,8
Nước đầu ra 10,31
Hình 3.25. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý khi thay đổi nồng độ P đầu vào của giai đoạn 3
Dựa vào biểu đồ hình 3.23, ta thấy khi tăng dần nồng độ P đầu vào từ 6,27 đến 14,5 mgP/l thì hiệu quả xử lý P giảm dần từ 69,75 đến 23%. Riêng ngày sau 5 ngày phân tích thì chúng tôi phát hiện bơm khí bị cháy, chúng tôi bắt buộc phải dùng tạm bơm khí của trường nhưng nó rất yếu nên không đáp ứng được nhu cầu oxy cần thiết cho vi sinh vật, do đó hiệu quả xử lý P hôm đó rất thấp (23%). Ở nồng độ phenol tối ưu này, thì vi sinh vật phát triển tốt do đáp ứng vừa đủ lượng cơ chất để chúng tiêu thụ. Nhưng hiệu quả loại bỏ P vẫn thấp thậm chí có phần giảm dần có thể là do sự cạnh tranh chất Carbon giữa photpho tích tụ sinh vật (PAOs) và vi khuẩn khử[15, Tr.5]
Bảng 3.16. Kết quả phân tích sự thay đổi nồng độ NH4+ đầu vào trong nước thải chứa phenol có nồng độ trong khoảng 100 mg/l
Ngày
Nồng độ Phenol đầu vào
(mg/l) Mẫu Nồng độ NH4+ (mgN/l) Hiệu suất xử lý(%)
Ban đầu 103,26 Nước đầu vào 15,7 80,42
Nước đầu ra 3,07
Sau 1 ngày 99,565 Nước đầu vào 25 76,02
Nước đầu ra 6
Sau 4 ngày 98,34 Nước đầu vàoNước đầu ra 40,3914,34 64,5
Sau 5 ngày 104,36 Nước đầu vào 42,25 64,1
Nước đầu ra 15,13
Sau 6 ngày 103,5 Nước đầu vào 49,2 55,8
Nước đầu vào 21,7
Hình 3.26. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý NH4+ khi thay đổi nồng độ NH4+ đầu vào của giai đoạn 3
Dựa vào biểu đồ 3.24, ta thấy rằng nồng độ amoni đầu vào càng tăng cao thì hiệu suất xử lý sẽ càng giảm. Cụ thể từ ngày bắt đầu phân tích đến sau 6 ngày, chúng tôi tăng hàm lượng amoni đầu vào từ 15,7 mg/l đến 49,2 mg/l thì hiệu suất giảm từ 80,42% đến 55,8%. Điều này có thể giải thích rằng. Ở khoảng nồng độ phenol tối ưu, khi vi sinh vật phát triển tốt, thì hàm lượng NH4+ đầu vào cần vừa đủ để nuôi vi sinh vật. Khi nồng độ đầu vào quá cao vượt quá mức vi sinh vật cần tiêu thụ dẫn đến vi sinh vật không thể tiêu thụ được nữa nên hiệu suất xử lý sẽ ngày càng giảm. Trong giai đoạn này, nồng độ NH4+ tối ưu là 15,7 mgN/l. Trong một nghiên cứu của Faiha, Kuwait[15, Tr.5] cũng chỉ ra rằng, cũng có thể do quá trình tuần hoàn bùn vào bể thiếu khí bắt đầu ngay từ lúc phân tích, do đó thời gian phân hủy bị hạn chế. Do vậy cần thêm thời gian lưu để đạt hiệu quả xử lý tốt hơn
Bảng 3.17. Kết quả phân tích sự thay đổi nồng độ NO3- trong nước thải chứa
phenol có nồng độ trong khoảng 100 mg/l
Ngày Nồng độ Phenol
đầu vào Mẫu
Nồng độ NO3-
đầu vào
Ban đầu 103,26 Nước đầu vào 1,17
Sau 1 ngày 99,565 Nước đầu vàoNước đầu ra 10,141,35 Sau 4 ngày 98,34 Nước đầu vàoNước đầu ra 13,21,1
Sau 5 ngày 104,36 Nước đầu vào 0,97
Nước đầu ra 13,81
Sau 6 ngày 103,5 Nước đầu vàoNước đầu ra 15,581,51
Hình 3.27. hàm lượng NO3- đầu ra theo từng ngày của giai đoạn 3
Dựa vào biểu đồ hình 3.25, ta thấy được hàm lượng NO3- qua từng ngày. Hàm lượng Amoni đầu vào tăng từ 15,7 đến 49,2 mg/l thì hàm lượng NO3- cũng ngày càng tăng từ 5,15 đến 15,58 mg/l. Lượng NO3- lớn như vậy cho thấy quá trình