lượng sunfua hòa tan giảm 21,13% so với nước thải sau biogas. Qua bể lắng 1 nhờ có lớp rơm, một lượng lớn các chất rắn lơ lửng đã được giữ lại nên hàm lượng các hợp chất sunfua giảm đi, đến bể lắng 2 hàm lượng này giảm đến 57,99% và đến ao thủy sinh hàm lượng sunfua hòa tan giảm đến 68,06% so với hàm lượng chất này trong nước thải sau biogas và chỉ còn 1,3 mg/l. Như vậy, việc sử dụng rơm để giữ lại chất rắn lơ lửng và sự có mặt của oxy trong các bể lắng và ao thủy sinh đã giúp làm giảm đáng kể lượng sunfua hòa tan có trong nước thải, hạn chế ô nhiễm môi trường.
4.2.3. Hàm lượng Nitơ và Phốt-pho trong nước thải và trong mẫu rơm sau khi xử lý khi xử lý
Trong nước hợp chất chứa nitơ thường tồn tại ở 3 dạng: hợp chất hữu cơ, ammoniac và dạng oxy hóa (nitrat, nitrit). Các dạng này là các khâu trong chuỗi phân hủy hợp chất chứa nitơ hữu cơ. Nồng độ NH3 hay NH4+ phụ thuộc vào pH nước. NH3 hay NH4+ có cùng với phosphate trong nước sẽ thúc đẩy quá trình phú dưỡng của nước. Căn cứ vào thành phần các chất gây ô nhiễm ta cũng có thể đánh giá được sự ô nhiễm ở mức độ nào. Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất nito hữu cơ, ammoniac hay NH4OH chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm. Nếu nước có hợp chất nito chủ yếu là nitrit (NO2-) chứng tỏ nước bị ô nhiễm một thời gian dài. Và nếu nước chứa chủ yếu nitrat (NO3-) chứng tỏ quá trình phân hủy đã kết thúc. Nitơ là tác nhân gây ô nhiễm nước nghiêm trọng, vì vậy việc loại bỏ Nitơ ra khỏi nước thải là rất quan trọng trong các hệ thống xử lý. Kết quả khảo sát hàm lượng Nitơ và Phốt pho trong nước thải sau quá trình xử lý được trình bày ở bảng 4.6.
Bảng 4.6. Sự thay đổi hàm lượng nitơ và phốt - pho trong nước thải sau khi xử lý
Sau biogas Bể lắng 1 Bể lắng 2 Ao thủy sinh Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Phốt pho tổng Hàm lượng (mg/l) 91,69b±53,65 71,02ab±23,62 58,41ab±21,94 26,54b±6,86 Chênh lệch với sau biogas (%) - 77,46 82,25 45,43 Nitơ tổng Hàm lượng (mg/l) 426,00b±37,18 403,43bc±16,3 402,14bc±40,9 248,14c±20,94 Chênh lệch với sau biogas (%) - 49,10 48,94 30,20 N – NH4+ Hàm lượng (mg/l) 409,4a±45,56 400a±16,49 394,6a±44,01 235,55b±17,9 Chênh lệch với sau biogas (%) - 95,41 94,13 56,19 N – NO3- Hàm lượng (mg/l) 0,62b±0,17 0,64b±0,09 0,50b±0,32 0,31b±0,09 Chênh lệch với sau biogas (%) - 43,71 34,13 21,08
Hình 4.3. Sự thay đổi hàm lượng Nitơ và Phốt pho nước thải sau xử lý
Kết quả ở bảng 4.6 và hình 4.3 cho thấy, hàm lượng nitơ tổng số giảm đi đáng kể khi xử lý biogas (từ 821,71 mg/l trước biogas xuống còn 426,00 mg/l sau biogas). Tuy nhiên, hàm lượng này còn rất cao nếu như thải trực tiếp ra môi trường. Hàm lượng nitơ tổng số trong nước thải giảm không đáng kể khi qua hệ
thống lắng lọc có thể là do khả năng hấp phụ của rơm bão hòa. Phần nitơ chủ yếu được giữ lại ở dưới dạng rắn. Để kiểm chứng điều này, chúng tôi đã tiến hành phân tích mẫu rơm xem mức độ hấp phụ nitơ trong rơm.
Kết quả được trình bày ở bảng 4.7 cho thấy hàm lượng nitơ tổng số có trong mẫu rơm ngâm vào bể lắng cao gấp 2 lần so với trong mẫu rơm khô đối chứng. Đây chính là ưu điểm rất lớn của việc sử dụng rơm như là một vật liệu lọc đối với hệ thống xử lý chất thải. Rơm có diện tích bề mặt lớn nên có thể giữ lại một lượng lớn các chất rắn lơ lửng có trong nước thải, vì vậy giúp làm cho hàm lượng nitơ trong nước thải giảm đi đáng kể. Rơm cũng là một vật liệu sẵn có ở địa phương và rất rẻ tiền, thậm chí là không mất tiền. Do vậy, việc tận dụng rơm vào việc xử lý nước thải mang tính khả thi cao.
Bảng 4.7. Hàm lượng nitơ và phốt-pho trong rơm khô và rơm sau ngâm trong bể lắng
Rơm VCK (%) N tổng(g/kg) P tổng(g/kg) N-NH3(g/kg) Rơm khô (đối chứng) 74,58 10,53 0,021 KPH Rơm ngâm bể lắng 14,72 21,21 10,76 2,05 Chênh lệch với ĐC (lần) - 2,01 512,38 2,05
Trong nước thải sau biogas, nitơ chủ yếu tồn tại dưới dạng NH4+ với hàm lượng khá cao (409,4 mg/l). Việc loại bỏ nitơ khỏi nước thải gặp nhiều khó khăn, nhất là khi nitơ tồn tại ở dạng các ion hòa tan trong nước. Việc sử dụng rơm đã góp phần loại bỏ một lượng lớn nitơ có trong các chất rắn lơ lửng. Vì vậy, lượng amoni trong nước thải sau khi sử dụng rơm ở bể lắng giảm không đáng kể. Lượng amoni này cần thiết cho thực vật thủy sinh sinh trưởng và phát triển nên hàm lượng anomin giảm đáng kể ở ao thủy sinh. Việc sử dụng cỏ vetiver với tốc độ sinh trưởng nhanh, bộ rễ dài đã loại bỏ được một lượng lớn nitơ (chủ yếu dạng NH4+) ra khỏi nước nên hạn chế gây ô nhiễm môi trường. Qua đây cho thấy việc áp dụng mô hình xử lý chất thải kết hợp giữa bể lắng (có nhúng rơm) và ao thủy sinh cho hiệu quả xử lý cao và triệt để với các thành phần gây ô nhiễm môi trường khác nhau.
Phospho bình thường không phải là chất độc, nhưng khi hàm lượng quá cao trong nước sẽ làm cho nước “nở hoa” – một hiện tượng phú dưỡng hóa lân dẫn đến sự phát triển quá mức của một loại tảo và làm giảm chất lượng nước. Kết quả khảo sát bảng 4.6 cho thấy bể biogas chưa có nhiều khả năng xử lý phốt-pho vì
hàm lượng phốt-pho tổng số ở nước thải sau biogas chỉ thấp hơn 2,17% so với nước thải trước biogas. Như vậy bể biogas (một bể kị khí), khả năng sử dụng phốt-pho của vi sinh vật kị khí là rất hạn chế. Nếu nước thải sau biogas được thải trực tiếp ra môi trường thì sẽ làm nguồn nước bị ô nhiễm bởi phốt-pho do hàm lượng phốt-pho còn quá cao.
Việc loại bỏ phốt-pho ra khỏi nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp, bao gồm cả phương pháp hóa học (dùng vôi hoặc muối sắt) hoặc phương pháp sinh học (bể phản ứng kị khí hoặc hiếu khí). Ở điều kiện hiếu khí, vi sinh vật cần nhiều phốt-pho hơn điều kiện kị khí. Vì vậy, sau bể biogas, lượng phốt-pho giảm không đáng kể so với trước biogas (do biogas là bể kị khí). Chúng tôi đã sử dụng các bể lắng sơ cấp và thứ cấp và ao thủy sinh như những bể hiếu khí. Vì thế, hàm lượng phốt-pho sau khi qua các bể lắng và ao thủy sinh đã giảm đáng kể. Kết quả ở bảng 4.6 cho thấy hàm lượng phốt-pho tổng số ở ao thủy sinh đã giảm 54,57% so với trước biogas. Điều này là do thực vật thủy sinh và các vi sinh vật hiếu khí đã sử dụng một lượng lớn phốt-pho có trong nước thải.
Kết quả ở bảng 4.7 còn cho thấy rơm là một vật liệu hấp phụ phốt-pho rất hữu hiệu. Hàm lượng phốt-pho ở trong rơm bình thường là rất thấp (0,021g/kg). Sau khi nhúng rơm vào bể lắng, do trong nước thải sau biogas còn chứa một lượng lớn phốt-pho nên lượng phốt-pho được giữ lại đáng kể. Rơm sau khi nhúng vào bể lắng đã giữ lại phần lớn các chất rắn lơ lửng nên hàm lượng phốt- pho trong rơm cao hơn rất nhiều lần so với rơm trước khi nhúng vào bể lắng. Nhiều tác giả đã khẳng định rơm được coi là một chất hấp phụ sinh học rất hiệu quả và có thể sử dụng trong việc loại bỏ các hợp chất gây ô nhiễm có trong nước thải.