STT COD (mg/l) NH4+ (mg/l) NO2- (mg/l) NO3- (mg/l) PO43- (mg/l) pH 1 1157 28.815 0.93 6.39 23.58 >7 2 2641 53.03 0.25 0.41 36.79 >7 3 3068 175.51 0.31 0.24 21.78 >7 4 3098 180.39 0.42 0.12 35.49 >7 5 4293 182.08 0.49 0.57 23.82 >7 6 5208 185.71 0.34 0.37 28.84 >7
Các kết quả trên được thể hiện qua các biểu đồ:
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi COD yếm khí
Hình 3.1. Sự thay đổi COD (mg/l) trong thí nghiệm yếm khí
Chỉ số COD cho biết hàm lượng của các chất hữu cơ có trong dung dịch, cũng chính là lượng chất hữu cơ hịa tan trong nước nhiều hay ít. Trong q trình thí nghiệm yếm khí theo dõi trong 6 ngày thấy chỉ số COD tiếp tục tăng. Như vậy chứng tỏ hàm lượng chất hữu cơ có xu thế tiếp tục tăng trong 1 tuần yếm khí. Điều này chỉ có thể lý
[COD] (mg/lít)
giải là do các hợp chất protein trong nước thải tự tạo từ tôm bị các enzym của vi khuẩn yếm khí phân giải chuyển hóa chúng thành các các dạng peptit dễ hòa tan hơn hoặc thủy phân đến mức sâu hơn tạo ra các amino axit tan hoàn toàn. Lipit được chuyển hóa thành axit béo mạch dài và glyxerin. Cacbohiđrat được chuyển hóa thành đường. Nếu muốn cho COD giảm thì sẽ phải cần nhiều ngày hơn cho đến khi có sự tham gia của các vi khuẩn mêtan phân hủy chuyển hóa tiếp tục các chất hữu cơ này thành dạng khí mêtan (CH4) và khí cacbonic (CO2) tách ra khỏi pha nước.
Quá trình xử lý yếm khí bao gồm ba giai đoạn chủ yếu: thủy phân (cắt) các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ, tạo thành các axit béo dễ bay hơi và cuối cùng là giai đoạn tạo metan. Nhìn vào sự thay đổi COD, ta thấy trong khoảng thời gian 4 ngày đầu tiên COD tăng chậm cịn sau đó tăng nhanh vì thực tế có thể giai đoạn thủy phân là giai đoạn chậm nhất. 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi nồng độ amoni yếm khí
Hình 3.2. Sự thay đổi nồng độ amoni trong thí nghiệm yếm khí
Sự thay đổi hàm lượng amoni theo chiều hướng tăng lên cũng chứng tỏ sự phân giải các hợp chất protein cũng tiếp tục ngày một tăng thêm. Dưới tác dụng của vi sinh
[NH4+] (mg/lít)
vật yếm khí, protein bị phân huỷ thành các hợp chất đơn giản hơn là các polipeptit, oligopeptit. Các chất này hoặc tiếp tục được phân huỷ thành các amino axit nhờ men peptidaza ngoại bào hoặc được tế bào hấp thụ sau đó sẽ được chuyển hóa tiếp trong tế bào của vi sinh vật. Các amino axit một phần được vi sinh vật sử dụng để sinh tổng hợp protein - xây dựng tế bào mới, một phần bị phân giải tiếp theo những con đường khác nhau để tạo NH3 và nhiều sản phẩm trung gian khác. Khi protein phân giải thì các nhóm amino được tách ra dưới dạng amoniac (NH3) nhưng trong dung dịch nó tồn tại ở dạng ion amoni (NH4+) theo quy luật cân bằng lỏng hơi. Chỉ khi nào có sự thay đổi áp suất tức là có sự thốt khí thì khi đó NH3 cũng như các khí khác CH4, CO2, H2S,… tách ra khỏi pha nước, lúc đó hàm lượng amoni mới giảm được.
Xu thế amoni tăng nhanh lúc đầu sau đó chậm dần chứng tỏ các nhóm amino của protein dễ phân hủy ngay từ ban đầu, các chất khó phân hủy hơn sẽ được phân hủy sau với tốc độ chậm hơn. Điều này cũng có nghĩa là protein sẽ bị giảm chất lượng nhanh trong điều kiện yếm khí.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi nồng độ nitrit yếm khí
Hình 3.3. Sự thay đổi nồng độ nitrit trong thí nghiệm yếm khí
[NO2-] (mg/lít)
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi nồng độ nitrat yếm khí
Hình 3.4. Sự thay đổi nồng độ nitrat trong thí nghiệm yếm khí
Hàm lượng NO2- và NO3- khá nhỏ, thậm chí có lúc cịn có giá trị bằng 0. Trong q trình yếm khí khơng có oxi nên các vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter hầu như khơng có điều kiện hoạt động.
Tuy nhiên do lúc đầu trong nước thải đưa vào có một lượng oxi hòa tan nhất định nên các hợp chất NO2- và NO3- có sinh ra ở mức độ khơng đáng kể và giảm nhanh,
sau đó thì dừng lại. Đó là do trong nước oxy nhanh chóng bị cạn kiệt, khơng có nguồn bổ sung nên các phản ứng oxy hóa tiếp theo khơng tiến hành được và sản phẩm NO2-
và NO3- vẫn giữ ngun (khơng tăng) hoặc có khi cịn giảm do phản ứng đenitrit và đenitrat xảy ra trong điều kiện yếm khí với dinh dưỡng là các chất hữu cơ được sinh ra trong quá trình thuỷ phân và chuyển hóa tạo ra các chất hữu cơ mới thích hợp cho các phản ứng này.
[NO3-] (mg/lít)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 1 2 3 4 5 6 7
Sự thay đổi nồng độ photphat yếm khí
Hình 3.5. Sự thay đổi nồng độ photphat trong thí nghiệm yếm khí
Các vi khuẩn yếm khí có xu thế tăng sinh khối rất chậm và ít nên khả năng sử dụng phơt pho không nhiều. Do vậy hàm lượng phơt pho ít biến đổi. Ngoài ra, các muối phôt phát trong tự nhiên tan và không tan còn phụ thuộc rất nhiều vào pH và bản chất của muối đó kết hợp với kim loại nào. Vì vậy càng khó chuyển hóa theo một chiều hướng nhất định trong môi trường rất tùy tiện của nước thải.
3.2. Kết quả thí nghiệm xử lý hiếu khí