Nước thải được sử dụng trong thí nghiệm với ánh sáng nhân tạo được lấy và phân tích tương tự trong thí nghiệm với ánh sáng tự nhiên. Nước thải đầu vào được loại bỏ bớt TSS bằng hóa chất đông keo tụ TRP-Ai trước khi đưa vào hệ thống xử lý. Tính chất nước thải trước và sau khi xử lý sơ cấp được thể hiện trong Bảng 4.4.
Kết quả phân tích trong Bảng 4.4 cho thấy nước thải sau khi xử lý bằng TRP-Ai, ngoại trừ TSS và COD hàm lượng dinh dưỡng không thay đổi nhiều so với nước thải chưa qua xử lý. Các thông số về dinh dưỡng tương đồng với nước thải đầu vào của thí nghiệm 1, đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển của tảo. Hóa chất TRPAi với tác dụng loại bỏ TSS ra khỏi nước thải đã làm chất rắn lơ
48
lửng giảm từ 780 mg/l xuống còn 70mg/l. Hàm lượng TSS còn lại trong nước thải đã thấp hơn quy chuẩn, hạn chế được ảnh hưởng bất lợi đến sự quang hợp của tảo, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho sự phát triển của chúng.
Bảng 4.4. Tính chất nước thải đầu vào của thí nghiệm Thông số Đơn
vị
Giá trị trước khi xử lý sơ cấp
Giá trị sau khi xử
lý sơ cấp QCVN14:2008 TSS mg/l 780 ± 10, 23 70± 1,55 120 Photphat mg/l 8,937 ± 0,867 8,745 ± 0,157 12 Nitrat mg/l 2,255 ± 0,154 3,017 ± 0,092 60 Amoni mg/l 33,089 ± 1,001 32,235 ± 1,25 12 Tổng Nitơ mg/l 150,01 ± 2,54 143,1 ± 1,97 - Tổng Phốtpho mg/l 18,37 ± 0,91 18,22 ± 0,51 - COD mg/l 256 ± 4 142 ± 4 - Tỷ lệ N/P - 9,25 ± 0,03 9,23 ± 0,02 -
Dựa trên giá trị đo đạc về mật độ tảo và nồng độ chlorophyll-a nhận thấy quá trình sinh trưởng của tảo diễn ra theo 3 giai đoạn : giai đoạn thích nghi, tăng trưởng nhanh và cân bằng. Giai đoạn thích nghi kéo dài trong 4 ngày đầu, mật độ tảo tăng dần từ 3,4.105 lên 9,6.105 tế bào/ml. Giai đoạn tăng trưởng nhanh (từ ngày thứ 5 đến thứ 8) ghi nhận sự tăng vọt của mật độ tảo từ 9,6.105 lên đến 4,25.106 tế bào/ml. Giai đoạn cân bằng diễn ra sau ngày thí nghiệm thứ 8, mật độ tảo ít thay đổi (dao động trong khoảng 4,25 - 4,45.106 tế bào/ml). Kết quả nghiên cứu đạt được tương đồng với kết quả trong thí nghiệm của Madiha Atta và cộng sự (2013) khi nuôi cấy Chlorella vulgaris trong nước thải bằng ánh sáng nhân tạo để thu hồi sinh khối. Tốc độ sinh trưởng này cho thấy tảo đã phát triển tốt trong hệ thống do đã khắc phục được những yếu tố hạn chế trong thí nghiệm ánh sáng tự nhiên.
Hình 4.8. Diễn biến mật độ tảo trong hệ thống HRAPs có nguồn cung cấp ánh sáng khác nhau
Sau 10 ngày theo dõi, nồng độ NH4+ giảm 18,5 lần, từ 32,235 mg/l xuống chỉ còn 1,74 mg/l ; hiệu quả xử lý cả quá trình đạt 94,6%. Hàm lượng PO43- giảm từ 8,745 mg/l xuống còn 1,295 mg/l (giảm 6,7 lần). Hiệu quả loại bỏ trong cả quá trình đạt 84,7% (tương ứng 7,45 mg/l PO43- có trong nước thải). Trong 7 ngày đầu của thí nghiệm, nồng độ NO3- tăng lên 6 lần từ 3,017 mg/l lên 18,540 mg/l sau đó giảm dần trong các ngày còn lại. Tại ngày thứ 10, nồng độ NO3- đo được trong nước thải là 13,141mg/l, cao hơn nồng độ ban đầu. Cuối cùng, giá trị COD trong nước thải giảm mạnh trong thời gian hoạt động của hệ thống. Hiệu quả loại quả loại bỏ COD trong toàn bộ thí nghiệm đạt 88,9%. Hiệu quả xử lý TN của bể trong 10 ngày thí nghiệm đạt được là 67,55%, tương ứng loại bỏ 94,2 mg/l N. Hiệu quả xử lý TP khi kết thúc thí nghiệm đạt 76,89%, loại bỏ được là 14,01 mg/l.
50
(a) (b)
(c) (d)
Hình 4.9. Diễn biến các thông số dinh dưỡng trong thời gian thí nghiệm ánh sáng nhân tạo
Như vậy, với cường độ 4500-5000 lux của ánh sáng nhân tạo từ đèn huỳnh quang và thời gian chiếu sáng 12 giờ, hiệu quả xử lý của hệ thống cao hơn đáng kể so với hoạt động trong nguồn ánh sáng tự nhiên.