3.3. Khả năng xử lý trong các giai đoạn sinh học của hệ sinh học
3.3.1. Khảo sát hiệu quả xử lý COD trong giai đoạn xử lý sinh học
Hợp chất hữu cơ giàu thành phần cacbon có khả năng sinh huỷ (BOD5) khi tồn tại trong nước với nồng độ lớn là nguồn cơ chất cho các loại VSV phát triển. Với các loại VSV hiếu khí, trong q trình phát triển và hoạt động chúng tiêu thụ một lượng oxy hòa tan lớn, với mật độ cao sẽ gây đục nước và lắng xuống lớp bùn đáy khi chết.
Ghi chú: M1 - Đầu vào SH; M2 - Đầu ra yếm khí; M3 - Đầu ra thiếu khí; M4 - sau màng lọc
Hình 3.3. Sự biến thiên COD và hiệu suất xử lý của giai đoạn sinh học
Hiệu suất xử lý COD qua các bể được ước tính theo cơng thức:
Trong đó CODv (mg/L) và CODr (mg/L) lần lượt là COD đầu vào và đầu ra các bể xử lý.
Kết quả cho thấy COD đầu vào dao động trong khoảng lớn, từ 2140 - 6880 mg/L. Nước thải đầu vào có khoảng dao động lớn như vậy bởi vì nước thải chăn nuôi không đồng nhất giữa các thời gian xả thải và các ngày. Nước thải bao gồm phân và nước tiểu của lợn có giá trị COD cao hơn nước thải phần lớn là nước rửa chuồng, nước tắm cho lợn. Mặt khác, giá trị COD không chỉ xác định qua nước thải ra hàng ngày của lợn mà bao gồm cả lượng cơ chất sinh ra trong quá trình phân hủy xác các VSV chết lắng đọng trong nước thải.
Ở bể yếm khí, kết quả cho thấy, khi COD, BOD đầu vào tăng, nồng độ đầu ra cũng tăng ở đầu ra của hệ thống yếm khí đạt 1110 – 3560 mg/L. Như vậy ở hệ thống này hiệu quả xử lý đạt khoảng 50%. Điều này có thể được giải thích: việc loại bỏ các hợp chất cacbon trong điều kiện yếm khí một phần là các chất hữu cơ hịa tan được chuyển hóa thành khí metan và CO2. Mặt khác, các hợp chất hữu cơ này thơng qua q trình lên men, nó cũng có thể tạo thành các chất hữu cơ mạch ngắn. Bởi vậy, khi tốc độ chuyển hóa thành CO2 và CH4 chậm hơn so với tốc độ lên men thủy phân chất hữu cơ từ mạch dài sang mạch ngắn, nó có thể cịn làm cho COD trong nước tăng lên. Tuy nhiên, trong hệ thống được nghiên cứu, thì hiệu suất loại bỏ COD đạt 50%. Điều này cho thấy hiệu quả của hệ thống là khá cao.
Trong bể thiếu khí: Sau khi đã được xử lý qua bể yếm khí, thì hàm lượng COD đầu vào của bể là 1110 – 3560 mg/L, sau khi qua bể thiếu khí, COD cịn lại là 720 – 2110 mg/L, tương ứng với hiệu suất xử lý là 35 – 45%. Điều này là do các hợp chất hữu cơ mạch ngắn được VSV sử dụng để tạo sinh khối và một phần được sử dụng trong q trình lên men yếm khí.
Trong bể hiếu khí: Sau khi qua bể thiếu khí, hàm lượng COD đầu vào bể hiếu khí cịn 720 – 2110 mg/L. Sau khi được xử lý qua bể hiếu khí thì COD còn 202 – 509 mg/L, tương ứng với hiệu suất là 46,2 – 74,1%. Hiệu suất xử lý ở bể hiếu khí cao hơn so với các bể khác. Điều này có thể được giải thích như sau: trong bể hiếu khí với việc bổ sung thêm oxy khơng khí đã xảy ra q trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ để tạo thành CO2. Mặt khác, khi sử dụng màng lọc, có một lượng chất rắn bám dính trên màng như sinh khối, nó đóng vai trị làm vật liệu hấp phụ, nó sẽ hấp phụ một phần các hợp chất hữu cơ hòa tan. Bởi vậy, hiệu quả xử lý tăng lên rõ rệt so với các bể khác trong hệ thống. Điều này cho thấy tính hiệu quả cao của việc sử dụng màng lọc. Nó làm giảm thời gian lưu, giảm chi phí đầu tư hệ thống.
Nhìn chung, các thơng số đầu vào biến thiên nhưng hiệu suất xử lý của hệ tương đối ổn dịnh và không dao động quá lớn. Hiệu suất xử lý COD đạt mức từ 85 –
sinh học nhưng nếu lựa chọn các thông số vận hành hệ xử lý phù hợp thì hiệu quả xử lý trong q trình xử lý sinh học sẽ khơng bị ảnh hưởng nhiều.