5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý nguyên liệu đầu vào đến hiệu quả
3.3.2 Thủy phân bèo tây bổ sung bùn vi sinh (Bùn Biogas)
3.3.2.1 Kết quả lượng khí CH4 sinh ra
Ở nghiệm thức bèo tây phân hủy trong điều kiện bổ sung bùn biogas, diễn biến q trình sinh khí và tổng lượng khí sinh ra có giá trị tương đương với nghiệm thức bèo tây không bổ sung vi sinh. Kết quả khi bổ sung vi sinh trong quá trình phân hủy cho hiệu suất tốt hơn khi không thủy phân bèo tây nhưng lại thấp hơn so với nghiệm thức phân hủy trong điều kiện không bổ sung vi sinh.
Thủy phân bèo tây trong 05 ngày có bổ sung vi sinh D1-H-05D-B thì cho tổng lượng khí CH4 là 434 LCH4/KgVSS, giá trị này lớn hơn khi tiến hành phân hủy kỵ khí mà bèo tây khơng được xử lý ban đầu D1-AT (394 LCH4/KgVSS). Tuy nhiên, kết quả này lại cho giá trị thấp hơn khi bèo tây phân hủy trong điều kiện không bổ sung bùn biogas D1-H-05D-A (441 LCH4/KgVSS). Nguyên nhân: Khi bổ sung bùn vi sinh thì vi sinh vật có trong hỗn hợp đã phân hủy một phần chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học thành khí bay lên.
Vì vậy, khi tăng thời gian thủy phân bèo tây có bổ sung bùn biogas (D1-H-10D-B) lên 10 ngày thì tổng lượng khí thu được giảm xuống cịn 441 LCH4/KgVScc. Do đó, cần khảo sát thời gian thủy phân thích hợp để thu được hiệu suất sinh khí lớn nhất.
X Data 0 5 10 15 20 25 30 35 LCH 4/ K gV S s 0 10 20 30 40 50 60 ∑ LC H4/ K gV S s 0 100 200 300 400 500 D1-AT (Hằng ngày) D1-H-05D-B (Hằng ngày) D1-H-10D-B (Hằng ngày) D1-AT (Tích lũy) D1-H-05D-B (Tích lũy) D1-H-10D-B (Tích lũy) Nhiệt độ Trung bình nhiệt độ
80
Qúa trình sinh khí của nghiệm thức xử lý nguyên liệu bèo tây có bổ sung bùn biogas diễn ra nhanh hơn và lượng khí ở giai đoạn đầu phản ứng nhiều hơn khi bèo tây không được xử lý:
Đối với nghiệm thức D1-H-05D-B, ngày đầu tiên hỗn hợp phản ứng đã sinh ra lượng khí CH4 lớn - 20 LCH4/KgVSS.ngày, trong khi đó nghiệm thức D1-AT chỉ thu được 08 LCH4/KgVSS.ngày; lượng khí tiếp tục tăng ở những ngày tiếp theo. Đối với nghiệm thức D1-H-10D-B diễn ra tương tự: ngày đầu tiên hỗn hợp phản ứng cũng sinh ra lượng khí CH4 lớn là 26 LCH4/KgVSS.ngày. Lượng khí tiếp tục tăng ở những ngày tiếp theo.
Cả 2 nghiệm thức thủy phân bèo tây có bổ sung bùn biogas phân hủy trong 5 ngày và 10 ngày, lượng khí CH4 giảm mạnh sau ngày thứ 11 (giảm từ 41 LCH4/KgVSS- .ngày xuống còn 16 LCH4/KgVSS.ngày đối với nghiệm thức D1-H-05D-B; giảm từ 50 LCH4/KgVSS.ngày xuống còn 11 LCH4/KgVSS.ngày đối với nghiệm thức D1-H- 10D-B). Trong khi đó, tốc độ giảm khí ở nghiệm thức D1-AT diễn ra chậm hơn và không quá lớn ở những ngày liền kề nhau.
Tóm lại, hiệu quả sinh khí tăng và diễn ra nhanh hơn khi xử lý nguyên liệu bèo tây bằng phương pháp thủy phân có bổ sung bùn vi sinh biogas so với nguồn nguyên liệu bèo tây thô.
So sánh với những nghiên cứu trước cho thấy: Hiệu quả sinh khí khi sử dụng cơ chất bèo tây ở nghiên cứu này có kết quả tương đương với nghiên cứu của D.P Chynoweth et al. (1982) [42] với hiệu quả sinh khí của bùn sơ cấp trong xử lý nước thải với bèo tây có giá trị 0,19 -0,52 LCH4/KgVSS và nghiên cứu của tác giả A.K Kiraisi và M.Mtila (1998) khi phối trộn giữa bèo tây và phân bị thu hiệu quả sinh khí lớn hơn là 0,44 L/gVSS [43]. Kết quả trong nghiên cứu này cho kết quả tốt hơn so với nghiên cứu của Sugumaran Pachaiyappan et al. (2014) cũng tiến hành trên vật liệu bèo tây và phân bò diễn ra ở nhiệt độ 35oC trong thời gian 30 ngày lại thu được hiệu quả sinh khí thấp hơn là 200 – 300 Lbiogas/KgVSS và 140 – 200 LCH4/KgVSS [23].
81
3.3.2.2 Kết quả giá trị hàm lượng chất hữu cơ bay hơi (VS)
Dựa vào hình 3.25 cho thấy:
Hai nghiệm thức D1-H-05D-B và D1-H-10D-B có hiệu suất loại bỏ hàm lượng chất hữu cơ bay tăng lên so với nghiệm thức D1-AT.
Trong đó, nghiệm thức D1-H-10D-B có khả nặng loại bỏ VS rất tốt: 58,1%. Kết quả này cao hơn nhiều so với nghiên cứu của Bùi Diệu Linh (2011) và Anil Kuruvilla Mathew et al. (2014). Tác giả Bùi Diệu Linh cũng nghiên cứu trên vật liệu bèo tây, nhưng kết quả loại bỏ VS chỉ đạt được là 27,06% [27]. Ở nghiên cứu của Anil Kuruvilla Mathew et al. (2014) [45] cũng chỉ giảm được 27%VS.
8,0 D1-AT D1-H-05D-B D1-H-10D-B % -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 Đầu vào
Đầu ra Hiệu suất Hệ số phân hủy nội bào
38,3 4,9 -1,0 -0,9 -2,7 7,0 4,0 42,9 8,4 3,5 58,1
Hình 3.25 Biểu đồ hiệu suất loại bỏ VS và hệ số phân hủy nội bào
3.3.2.3 Tổng vi sinh vật kỵ khí
Mật độ vi sinh vật kỵ khí ở các nghiệm thức tương đối cao. Trong đó, nghiệm thức mà nguồn nguyên liệu đầu vào không được xử lý D1-AT có giá trị lớn nhất là 514.106 CFU/mL. Hai nghiệm thức có thủy phân bèo tây có bổ sung bùn biogas trong 05 ngày (D1-H-05D-B) và 10 ngày (D1-H-10D-B) có giá trị tổng vi sinh vật kỵ khí thấp hơn so với nghiệm thức D1-AT.
82 D1-AT D1-H-05D-B D1-H-10D-B 10 6 CF U /m L 0 100 200 300 400 500 600 514 26,5 81,1 Hình 3.26 Biểu đồ tổng vi sinh vật kỵ khí
Trong điều kiện thủy phân 05 ngày thì giá trị vi sinh vật kỵ khí ở điều kiện có bổ sung bùn biogas (D1-H-05D-B) có giá trị tương đương với môi trường không bổ sung vi sinh là 265.105 CFU/mL.
Trong khi đó, khi thủy phân bèo tây có bổ sung bùn biogas trong 10 ngày (D1-H- 10D-B) có kết quả là 811.105 CFU/mL cao hơn điều kiện không bổ sung vi vật (D1- H-10D-A) (378.105 CFU/mL).