Thời gian
(ngày thứ)
Hàm lượng TAN (mg/l)/Cơng thức thí nghiệm
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC1
1 1,855 1,455 0,811 2,430 5 2,045 1,645 1,105 3,130 10 2,321 1,921 1,285 4,460 15 2,753 2,253 1,018 3,940 20 2,141 1,541 0,418 3,060 25 1,117 0,717 0,131 2,580 30 0,412 0,212 0,052 2,311
Kết quả phân tích trong bảng 6 cho thấy, các cơng thức sử dụng khoáng laterit cho nồng độ TAN thu được thấp hơn so với mẫu đối chứng ở tất cả các nồng độ khoáng theo thời gian.
Nồng độ TAN trong mẫu đối chứng đo được dao động trong khoảng 2,311 mg/l đến 4,46 mg/l. Trong khi đó tại cơng thức 1 nồng độ TAN đo được biến động trong khoảng 0,412 – 2,753 mg/l. Công thức 2 dao động trong khoảng 0,212 – 2,253 mg/l và công thức 3 dao động trong khoảng 0,052 – 1,285 mg/l. Như vậy ta nhận thấy rằng việc tăng nồng độ khống có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu xuất giảm phát thải khí H2S trong thí nghiệm. Điều này càng thấy rõ hơn khi xét tại cùng một thời điểm lấy mẫu, nồng độ TAN trong mẫu nước của CT đối chứng bao giờ cũng cao nhất, tiếp đến là công thức 1, 2 và 3.
Hình 7. Nồng độ TAN ở thí nghiệm với các cơng thức khống Laterite theo thời gian Khi xét về ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất giảm phát thải khí có gốc N, trong suốt thời gian thí nghiệm (40 ngày) nồng độ khí NH3 và ion NH4+ đều giảm tuyến tính theo thời gian. Khơng có dấu hiệu bất hoạt. Điển hình nhất là tại CT 3, nồng độ TAN ngay trong ngày đầu tiên là 0,811 mg/l và ngày thứ 40 nồng độ này còn lại là 0,052 mg/l.
Khi đánh giá theo thời gian tác giả nhận thấy rằng trong giai đoạn 15 ngày đầu, nồng độ các TAN trong tất cả các mẫu đo được đều có xu hướng tăng. Điều này được giải thích là do cơ chế ức chế của khống xảy ra như sau:
Sau khi bùn hòa tan vào nước, trong dung dịch lúc này có các chất C, N và một số nguyên tố khác tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động. Thí nghiệm được bố trí trong điều kiện yếm khí do vậy khi các vi sinh vật này hoạt động lúc đầu chúng sử dụng hết lượng oxy hịa tan có sẵn trong mơi trường, các ngày sau đó lượng oxy này khơng cịn chúng bắt đầu sử dụng đến các điện tử từ các gốc SO4-2 và NO3- để tạo năng lượng để sống và tạo vật chất cho cơ thể chúng theo phương trình mơ phỏng sau: 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00
5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày min TAN (mg/l)
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC 1
VSV
SO4-2 --------------> H2S + Biomass + năng lượng VSV
NO3- --------------NH3 /NH4+ + Biomass + năng lượng
Do trong khống laterite có thành phần các muối Fe2O3, MnO2 và các muối khác, lúc này các phân tử oxi dễ lấy hơn là ở các gốc axit, nên vi sinh vật nó lấy oxi ở đây trước nên khơng giải phóng ra H2S và NH4+ mà sinh ra Fe2+ và Mn2+. Q trình làm tăng khả năng phát thải khí CH4 trong đó bao gồm cả khí H2S và NH3 đi vào trong mơi trường.
Ngồi ra trong điều kiện yếm khí, quá trình phân giải các gốc dinh dưỡng (các axits amin, protein…) được diễn ra trong khoảng 15 – 20 ngày đầu, do vậy trong các mẫu đo được hàm lượng TAN tăng cao nhất vào ngày thứ 15 (mẫu đối chứng nồng độ TAN đo được là 4,460 mg/l). Theo boyd nếu nồng độ này diễn ra thực tế trong ao ni thì đã gây ảnh hưởng rất lớn đến tơm ni. Cũng chính vì q trình phân giải diễn ra trong 15 ngày đầu nên các mẫu có sử dụng khống laterite nồng độ TAN đo được cũng có xu hướng tăng.
Hình 8. Hiệu suất ức chế TAN khi sử dụng khoáng Laterite theo thời gian (%)
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00
1 ngày 5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày
TAN (mg/l) CT1_La TAN (mg/l) CT2_La TAN (mg/l) CT3_La
Tuy nhiên 15 ngày sau nồng độ TAN ở tất cả các mẫu đo được đều có xu hướng giảm do ngun liệu của q trình amon hóa đã bị hết. Do vậy khi xét đến hiệu suất xử lý chúng tôi nhận thấy hiệu suất xử lý tại cùng một thời điểm lấy mẫu thì CT3 cho hiệu suất ức chế cao nhất, tiếp đến là CT2 và hiệu suất thấp nhất là CT1. Trong giai đoạn 15 ngày đầu hiệu suất ức chế cao nhất ở tại CT3 ngày thứ 15 (74,16%) và thấp nhất ở CT1 ngày thứ nhất (23,66%). Trong 15 ngày còn lại hiệu suất ức chế khả năng sinh khí đạt cao hơn (dao động từ 30,03 – 97,75%) và càng về sau hiệu suất ức chế càng cao. Điều này cho thấy khoáng laterite khá ổn định, khơng có hiện tưởng giải hấp.
Khi quy đổi nồng độ TAN ra nồng độ NH3 trong nước theo bảng 1, chúng ta được bảng sau:
Bảng 7. Nồng độ khí NH3 tại các cơng thức thí nghiệm theo thời gian Thời gian Nồng độ NH3 (mg/l)/ cơng thức thí nghiệm
Cơng thức CT1_La CT2_La CT3_La ĐC 1
1 ngày 0,015 0,012 0,007 0,020 5 ngày 0,017 0,013 0,009 0,026 10 ngày 0,019 0,016 0,011 0,037 15 ngày 0,023 0,018 0,008 0,032 20 ngày 0,018 0,013 0,003 0,025 25 ngày 0,009 0,006 0,001 0,021 30 ngày 0,003 0,002 0,000 0,019
Kết quả được tính Tại To = 24 oC và pH = 7,2. Theo Boyde (1990), tỷ lệ NH3/ TAN = 0,82% ,
Hình 9. Ảnh hưởng của khoáng Laterit đến nồng độ NH3
Nồng độ NH3 khuyến cáo trong ao nuôi tôm là nhỏ hơn 0,015 mg/l. Xem hình 11 ta nhận thấy, đối với các cơng thức khơng sử dụng khống, nồng độ NH3 có trong nước vượt so với mức khuyến cáo. Công thức 1 từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 20, nồng độ NH3 có trong nước vẫn vượt mức khuyến cáo, công thức này chỉ đạt ở ngày đầu tiên và ngày thứ 25 trở đi. Xu hướng này cũng diễn ra tương tự đối với công thức 2.Công thức 03 cho thấy hiệu quả ức chế sinh khí rõ rệt khi nồng độ khí NH 3 trong tất cả các ngày thí nghiệm đều nằm trong ngưỡng khuyến cáo ni tơm. Do vậy chúng tôi khuyến cáo trong thực tế khi sử dụng khống letatrite để ức chế sinh khí là ở mức 3 mg khoáng/2 kg bùn.
3.2.1.2. Nghiên cứu khả năng ức chế q trình sinh khí H2S bằng khống Laterite
Thí nghiệm được theo dõi trong thời gian 40 ngày, tồn bộ lượng khí được thu lại và phân tích tại phịng thí nghiệm thuộc Viện mơi trường Nơng nghiệp. Kết quả phân tích nồng độ H2S trong khơng khí sau khi được xử lý bằng khoáng laterite được nêu trong bảng 8.
Bảng 8. Kết quả theo dõi nồng độ Hydrosunfua với khoáng Laterite
Thời gian Hàm lượng H2S (mg/l)/Cơng thức thí nghiệm
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC
5 ngày 1,855 1,455 0,811 2,430 10 ngày 2,045 1,645 1,105 3,130 15 ngày 2,321 1,921 1,285 4,460 20 ngày 2,753 2,253 1,018 3,940 25 ngày 2,141 1,541 0,418 3,060 30 ngày 1,117 0,717 0,131 2,580 35 ngày 0,412 0,212 0,052 2,311 40 ngày 1,855 1,455 0,811 2,430
Trong 05 ngày đầu do q trình yếm khí mới được hình thành nên lượng khí thốt ra khơng lớn. Theo dõi các ngày tiếp theo thấy lượng khí thốt ra tại bình thu mẫu khí tăng dần.
Trong mẫu đối chứng, ngày thứ 10, hàm lượng khí H2S thốt ra là 85,3 mg/l. Công thức 1 đo được hàm lượng H2S là 26,4 mg/l; Công thức 2 đo được hàm lượng H2S là 18,4 mg/l; Chưa phát hiện khí H2S ở công thức 3.
Ở những ngày tiếp theo, từ ngày thứ 15 đến 25 hàm lượng khí H2S trong mẫu đối chứng tăng mạnh từ 175,6 mg/l đến 422,4 mg/l. Tại các cơng thức thí nghiệm, hàm lượng H2S cao nhất vào ngày thứ 20, cụ thể công thức CT 1_La đo được hàm lượng H2S là 71,8 mg/l; CT 2_La là 50,8 mg/l; CT 3_La là 13,2 mg/l. Từ ngày thứ 25 đến ngày thứ 40 của thí nghiệm, lượng khí H2S giảm dần trong cả mẫu đối chứng và trong các cơng thức thí nghiệm.
Hình 10. Nồng độ H2S ở
Theo dõi q trình sinh khí H ức chế đối với q trình sinh khí H và khi tăng lượng vật liệ
sinh khí Hydrosunfuacủa càng rõ r
3.2.2. Kết quả thí nghiệm với khống Zeolite3.2.2.1. Nghiên cứu khả năng ức chế quá tr 3.2.2.1. Nghiên cứu khả năng ức chế quá tr
Zeolite
Khi nghiên cứu về vai tr
nuôi tôm hiện đang tồn tại 02 quan điểm trái ng Quan điểm 01: vi
ni tơm CĨ mang lại hiệu quả, bản chất của quá tr trình trao đổi cation theo ph
Na
Na+ ở trong các hốc của zeolit (xem bảng 3) trao đổi với ion NH nước và kết quả là NH4+
Zeolit có dung lượng trao đổi ion từ 2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5 10 H2S (mg/l)
ở các thí nghiệm với các cơng thức khống Laterite theo thời gian
Theo dõi q trình sinh khí H2S tại các cơng thức có thể nhận th i q trình sinh khí H2S lại tăng cao ở ở 20 ngày cuối c
ệu khống ở các cơng thức thí nghiệm thì kh a càng rõ rệt (xem hình 12).
ết quả thí nghiệm với khống Zeolite
ứu khả năng ức chế q trình sinh khí amoni bằng khống
ứu về vai trị của zeolite trong việc xử lý các khí độc trong ao ện đang tồn tại 02 quan điểm trái ngược nhau:
: việc sử dụng zeolite vào trong q trình xử lý khí đ
ại hiệu quả, bản chất của quá trình hấp phụ này chính là quá ổi cation theo phương trình mơ phỏng sau:
Na – zeolit + NH4+ = zeolit – NH4 + Na+
ở trong các hốc của zeolit (xem bảng 3) trao đổi với ion NH
nhập vào zeolit và Na+ thâm nhập vào nước từ trong zeolit. ợng trao đổi ion từ 2 – 7 đương lượng/kg. Một đương lư
15 20 25 30 35 40
Ngày
c khoáng Laterite theo
n thấy hiệu quả i của thí nghiệm m thì khả năng ức chế
ằng khống
ủa zeolite trong việc xử lý các khí độc trong ao lý khí độc ở ao ày chính là quá
ở trong các hốc của zeolit (xem bảng 3) trao đổi với ion NH+4 trong
ớc từ trong zeolit. ương lượng gam
CT1_La CT2_La CT3_La ĐC 1
của Amoniac tính theo Nitơ là 14, tức là khả năng trao đổi tối đa của nó là từ 28 – 98 g/kg. Giá trị dung lượng trao đổi ion trên là mức tối đa, chỉ đạt được khi nồng độ Amoniac ở trong nước là rất cao. Trong một nguồn nước chứa đồng thời nhiều loại cation như Na+, K+, Ca2+, Mg2+ thì xảy ra quá trình trao đổi ion cạnh tranh, ion NH4+ có tính cạnh tranh cao và vẫn có khả năng thế cho nguyên tố Na+ nhưng nếu nồng độ các cation càng lớn thì hiệu quả hấp phụ sẽ càng giảm do tính cạnh tranh cao. Việc NH4+ trong mơi trường nước thốt ra được hấp phụ trực tiếp vào trong khống sẽ góp phần giảm hàm lượng NH3 có trong nước ao và từ đó giảm tính độc của TAN đối với tơm ni. Tuy nhiên biện pháp này có tiềm ẩn nguy cơ giải hấp.
Quan điểm 02: Quan điểm này cũng dựa trên nguyên lý hấp phụ của khoáng Zeolite tuy nhiên lại được giải thích theo hướng khác đó là do kích thước mao quản của zeolite rất nhỏ, nồng độ các cation trong nước biển và nước lợ nói chung rất lớn do vậy tính cạnh tranh sẽ rất cao. Việc áp dụng zeolite theo đó nên chỉ dung cho các ao ni nước ngọt. Ngồi ra trong khống zeolite có một lượng lớn hàm lượng Si, đây là nguồn nguyên liệu quan trọng cho tảo cát phát triển, khi tảo phát triển thì hàm lượng DO, pH trong mơi trường sẽ có xu hướng biến động lớn và tại các thời điểm mà giá trị pH lên cao thì TAN sẽ chuyển sang NH3 gây ngộ độc cho tôm. Do vậy theo quan điểm này thì bón zeolite trong ao ni tơm có thể có hiệu quả trong xử lý NH3 độc cấp tính nhưng hiệu quả rất thấp, gây lãng phí, tiềm ẩn nguy cơ ngộ độc và làm tăng lượng bùn thải trong đáy ao.
Để làm sáng tỏ các quan điểm trên tác giả đã tiến hành nghiên cứu đối với 03 cơng thức khống zeolite và cho kết quả phân tích tại bảng 09.
Bảng 9. Kết quả theo dõi nồng độ TAN với khoáng Zeolite Thời gian Hàm lượng TAN/ Cơng thức thí nghiệm Thời gian Hàm lượng TAN/ Cơng thức thí nghiệm
CT1_Zeo CT2_Zeo CT3_Zeo ĐC2
1 ngày 1,625 1,200 0,511 2,433 5 ngày 1,835 1,243 0,933 3,128 10 ngày 2,110 1,521 0,885 4,480 15 ngày 2,353 1,653 0,618 3,840 20 ngày 1,840 1,410 0,718 3,120 25 ngày 1,822 1,517 0,831 2,420
Thời gian 30 ngày
Qua bảng 09, tác gi không sử dụng, bằng chứ
TAN trong mẫu đối chứng dao đ mẫu có sử dụng khoáng th 2,353 Mg/L.
Giống như khoáng laterite ức chế khả năng sinh TAN, n sau: công thức 1 dao động 1,412 dao động 0,511 – 0,98 mg/l.
góp phần giảm khả năng sinh khí NH
Hình 11.Ảnh hưởng c0.00 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 1 ngày 5 ngày TAN (mg/l)
Hàm lượng TAN/ Cơng thức thí nghiệm
CT1_Zeo CT2_Zeo CT3_Zeo
1,412 1,560 0,980
, tác giả nhận thấy việc sử dụng zeolite có hiệu qu ứng là qua 30 ngày theo dõi với 07 lần lấy m
ng dao động trong khoảng 2,291 – 4,480 mg/l trong khi đó ng khống thì nồng độ này dao động ở mức thấp hơn
ng như khống laterite tăng nồng độ khống góp phần làm tăng kh năng sinh TAN, nồng độ TAN biến động trong 07 lần đo l
ng 1,412 – 2,353 mg/l, CT2: dao động 1,2 –
0,98 mg/l. Điều này cho thấy rõ ràng việc sử dụng khống Zeolite năng sinh khí NH3, từ đó giảm ảnh hưởng đến tơm ni.
ng của hàm lượng Zeolite đến nồng độ TANtrong nư 5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày MIN
ợng TAN/ Cơng thức thí nghiệm ĐC2 2,291
u quả so với việc y mẫu, nồng độ 4,480 mg/l trong khi đó p hơn ở mức 0,98 – n làm tăng khả năng n đo lần lượt như – 1,653 và CT3: ng khống Zeolite n tơm ni. trong nước CT1_Zeo CT2_Zeo CT3_Zeo ĐC
Hình 12. Hiệu suất TAN khi sử dụng khoáng Zeolitetheo thời gian (%) Hiệu suất xử lý của khống Zeolite có sự biến động theo xu hướng là 10 ngày đầu hiệu suất xử lý đạt hiệu quả cao nhất, các ngày về sau hiệu suất xử lý đạt mức thấp hơn.
Khi so sánh về nồng độ khoáng, đề tài nhận thấy nồng độ khống trong thí nghiệm tăng thì hiệu suất xử lý cũng tăng. Hiệu suất xử lý cao nhất là tại công thức 3, hiệu suất dao động trong khoảng 57,22 – 83,91%. Càng về sau hiệu suất xử lý càng thấp điều này cho thấy rõ ràng có xuất hiện hiện tượng giải hấp. Qua bảng 09, và hình 13 cho thấy nồng độ TAN ở các ngày cuối cùng trong tất cả các cơng thức có xu hướng khơng bị giảm ngược lại cịn có chiều hướng tăng lên. Điển hình là tại cơng thức 02 và cơng thức 03. 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00
1 ngày 5 ngày 10 ngày 15 ngày 20 ngày 25 ngày 30 ngày
CT1_Zeo CT2_Zeo CT3_Zeo
Hình 13. Ảnh hưởng của khống Zeolite đến nồng độ NH3
Hình 15 cho thấy việc sử dụng khống đã góp phẩn giữ nồng độ NH3 trong các công thức 2 và 3 nằm trong ngưỡng khuyến cáo nuôi tôm, công thức 01 ở giai đoạn ngày thứ 5 đến ngày thứ 15 đều không đạt
Do vậy việc sử dụng khống Zeolite có hiệu quả cao hơn so với khoáng terite tuy nhiên khơng được bền vững như khống Laterit. Do vậy tác giả khuyến cáo nên sử dụng làm biện pháp xử lý tạm thời trong trường hợp ao ni xuất hiện các khí độc gây ngộ độc cấp tính. Khơng nên sử dụng như một biện pháp bền vững trong quản lý ao nuôi.
3.2.2.2. Nghiên cứu khả năng ức chế quá trình sinh khí H2S bằng khống Zeolite
Bảng 10. Kết quả theo dõi nồng độ Hydrosunfua với khoáng Zeolite Thời gian Nồng độ Hydrosunfua/ Cơng thức thí nghiệm