VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương pháp nghiên cứu của đề tà
3.4.2. Giai đoạ n
Tiếp theo giai đoạn thích nghi là giai đọan I, giai đọan này mô hình được vận hành với lưu lượng là 10 lít/ngày. Trong quá trình này hiệu suất xử lí phospho đã tăng lên rõ rệt, điều đó chứng tỏ bùn đã phát triển mạnh, đó là giai đoạn làm giào sinh khối của nhóm vi khuẩn ta tìm hiểu.
Qua các thông số ở (bảng 19) ta nhận thấy:
+ Thông số pH biến động từ 6 đến 8, đó cũng là môi trường rất thuận lợi cho vi sinh phát triển. Thông số pH có tác động đến giai đoạn hấp thu phosphat của vi sinh vật, điều kiện tối ưu nằm trong khoảng 6,6 – 7,4, giảm đáng kể khi pH < 6.2.
+ COD giảm từ 30 – 60%
+ Thông số N-NH4 giảm từ 80 – 98%, + Thông số P-PO4 giảm từ 65 – 80%,
Bảng 19: Các thông số đầu vào và ra ở ngày thứ 23 – 40 của giai đoạn I
Thành phần
Nước thải đầu vào (mg/l) Nước thải đầu ra (mg/l)
pH COD N-NH4 P-PO4 pH COD N-NH4 P-PO4
1 6,5 299 259 109 6,1 146 15,4 14,7 2 7,5 376 221 106 6,4 154 4,2 27,2 3 7,3 384 294 102 6,5 132 20 20,8 5 7,2 179 215 100 7,1 80 3,4 23 13 7,7 112 263 96,7 6,1 50 5,8 10,9 14 7,5 136 281 98,5 6,4 80 7,4 15 15 7 152 215 102 6,5 96 5,5 16,7 20 7,3 216 305 105 6,4 170 3,7 14 21 7,6 152 273 97,5 6,7 80 3 19 22 7,3 168 158 106 6,3 81 9,3 25,5 23 7,7 147 228 107 6,4 92 48 26 26 7,5 140 320 100 6,5 70 12.1 24 27 7,3 160 214 95,6 6,4 100 3,4 20,7 28 8,1 167 193 100 7,5 100 2,5 40 29 6,7 165 290 100 7,8 95 24 27,1 34 7,8 118 255 97 5,7 64 15,4 28 35 7,6 265 228 97,5 6,5 142 3,4 20 36 7,5 147 258 100 6,4 100 2,7 25 37 7,6 154 182 108 6 90 7,1 48 38 7,5 147 237 110 6,5 97 16,8 43,2 40 7,5 132 118 95 6 79 3,2 32,2
Như các số liệu đầu vào, đầu ra được thể hiện trên bảng 19 đã chỉ ra rằng: dưới điều kiện hiếu khí vi sinh xử lý phospho tích lũy phosphat trùng ngưng trong cơ thể chúng từ phosphat đơn tồn tại trong nước thải. Theo phương trình phản ứng: C2H4O2+ 0.16NH4++ 1.2O2+ 0.2PO43-
0.16C5H7NO2 + 1.2CO2 + 0.2(HPO3) + 0.4OH- + 1.44H2O (33) Đó là phương trình tỷ lượng được thành lập trên cơ sở chất hữu cơ là axit acetic (C2H4O2) với tỷ lệ tính theo mol của PO43- /C2H4O2 = 0.2 và với hiệu suất sinh khối hữu hiệu là 0.3g/g C2H4O2. HPO3 là phosphat ở dạng trùng ngưng tồn tại trong cơ thể của vi sinh vật. Trong điều kiện thiếu khí quá trình tích lũy phospho xảy ra theo phương trình.
C2H4O2 + 0.16NH4+ + 0.96NO3- + 0.2PO43-
0.16C5H7NO2 + 1.2CO2 + 0.2(HPO3) + 1.4OH- + 0.48N2 + 0.96H2O (34) Trong quá trình Nitritation và Anammox trong một thiết bị phản ứng, hay nói cách khác là kết hợp được nhóm vi khuẩn Nitrosomonas và nhóm vi khuẩn
anammox trong điều kiện kiểm soát được nguồn oxy cung cấp để oxy hóa ammonium trong giai đoạn Natritation nhưng đồng thời không ảnh hưởng đến giai đoạn Anammox (Luiza Gut, January 2006). Sau giai đoạn ban đầu thì chúng bắt đầu làm việc chung một cách rất hiệu quả. Quá trình này sẽ tạo ra một công nghệ xử lý ammonium trong nước thải có nồng độ cao rất tốt. Nhưng ở bên cạnh đó thì ở giai đoạn thích nghi và ở giai đoạn I của mô hình xử lí thì vi khuẩn
Nitrosomonas cũng xử lí một lượng lớn P-PO4 có trong nước thải. Kết quả được minh họa ở đồ thị 1
Đồ thị 1: Sự giảm của N-NH4, P-PO4, COD trong 39 ngày vận hành ở giai đoạn I
Nhận xét:
- Giai đoạn này vi khuẩn Nitrosomonas có mức hoạt động mạnh để phân hủy amoni thành nitrit, lượng phospho cũng được hấp thụ rất lớn để tạo năng lượng cho vi khuẩn hoạt động phát triển làm tăng về lượng và sinh khối của các vi khuẩn đó. P-PO4 được vi khuẩn sử dụng để cấu thành cấu trúc. Do đó lượng phospho giảm đi được tồn tại trong tế bào vi khuẩn.
- Trong quá trình này có giai đoạn Sharon làm giảm lượng ammonium
3.4.3. Giai đoạn II
Kết quả số liệu các thông số đầu ra, đầu vào của quá trình chạy mô hình ở giai đoạn II được thể hiện ở bảng 21.
Bảng 21: Các thông số đầu vào và ra từ ngày thứ 41 – 53 của giai đoạn II
Thành
phần Nước thải đầu vào (mg/l) Nước thải đầu ra (mg/l)
pH COD N-NH4 P-PO4 pH COD N-NH4 P-PO4
41 7,5 134 240 94,8 6,2 82,3 15 37 42 7,5 95 233 101 5,7 58,8 13 32,4 43 7,4 79,4 205 101 5,8 58 4 37 44 7,4 147 184 107 7 65,8 2,1 37 48 7,5 164,6 181 95,2 6,9 101,7 2 38,2 49 7,3 170 198 102 6,8 86,4 2,5 40 50 7,5 100 169 98,4 6,9 58,8 3 57,3 52 7,5 100 211 107 5,3 41 3,5 58 53 6,2 100 180 106 5,1 60 25,7 58,2 54 6,6 95 141 108 5,6 60 2 61 55 6,6 150 140 93,4 6 80,9 4 50,2 56 7 148 149 93,4 5,8 50 3 59,4 57 6,9 127 155 104 6,1 53 2,7 56,6 58 7,2 106 145 105 5,8 53,2 3,8 67 59 6,8 101 138 100 6 63 2,7 60 60 7,2 97 121 105 6 54 1.1 48,6 62 7,6 165 247 102 6,3 89 63 67 64 7,5 127 275 108 6,1 85 39 68 65 7,3 127 265 103 6 85 51,7 61 68 7,5 123 238 100 6,1 51 59 68,5 69 7,1 165 271 108 6 102 52 61 70 7,7 136 226 97 6,3 90 54 61 71 7,5 127 231 109 6,2 64 43 64 72 7,7 106 216 106 6,4 55 26 62 73 7,6 119 196 104 6,3 82 23 60
Nhận xét: Thông qua kết quả đầu vào, đầu ra trên bảng 20 thì ta thấy: Ở những ngày đầu của giai đoạn II (16/10 – 24/10) thì phospho có hiệu suất > 60%. Và ở giai đoạn từ ngày 24/10 trở về sau của gai đoạn II, thì hiệu suất tương đối đồng đều nằm trong khoảng 35 – 60%. Thực tế đã cho thấy:
Trong điều kiện yếm khí, vi sinh vật hấp thụ chất hữu cơ, phân hũy chất trùng ngưng trong tế bào và thải ra môi trường dưới dạng phosphat đơn theo phương trình phản ứng:
2C2H4O2 + (HPO3) + H2O (C2H4O2)2 + PO43- + 3H+ (35) (C2H4O2)2 là chất hữu cơ tích lũy trong cơ thể vi sinh được hấp thu từ ngoài vào. Lượng phospho được tách ra từ vi sinh vật theo tỷ lượng là 0,5mol P/mol axit acetic.
Sự có mặt của nitrat gây ra hai tác động : sử dụng cạnh tranh nguồn cơ chất dể sinh hủy giữa vi sinh Dgenitrifier và các vi sinh xử lí phospho làm cơ chế trao đổi chất của các vi sinh xử lí phospho dẫn đến khả năng tích lũy phosphat trùng ngưng.
Đồ thị 2: Sự giảm của N-NH4, P-PO4, COD trong 30 ngày vận hành ở giai đoạn II
- Nồng độ COD: HCOD biến thiên liên tục từ 18 – 65 %, chứng tỏ mức độ ô nhiễm đã giảm xuống không đồng đều ở các ngày.
- Nồng độ N-NH4: hiệu suất xử lí rất cao đạt từ 95 – 99 % trong 24 ngày đầu của giai đoạn II, điều đó chứng tỏ là vi sinh xử lí nitơ hoạt động rất mạnh. Ở 10 ngày còn lại của giai đoạn II thì hiệu suất xử lí chỉ đạt được từ 78 – 85 %.
- Nồng độ P-PO4: hiệu suất đạt giá trị trung bình là 50 %, tối đa là 65 % với sự biến thiên không lớn. Chứng tỏ vi sinh xử lí phospho đã bắt đầu hoạt động ổn định.
Đồ thị 3: Hiệu suất xử lí của P-PO4 trong hai giai đoạn I và II
Hiệu suất sử lí phospho tiến hành trên nước thải chăn nuôi heo, trong suốt quá trình thí nghiệm phục vụ cho đồ án tốt nghiệp được thể hiện ở đồ thị 3, kết hợp với lý thuyết thực nghiệm ở chương hai và ba thì ta nhận định rằng quá trình chạy mô hình xử lí phospho trong nước thải chăn nuôi heo là hoàn toàn đúng với cơ sở lí thuyết.