- Nguyên lý vận hành: Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí,
Chương 3– KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3.2. Mơ hình 50 lít vận hành liên tục
Mơ hình 50 lít là hệ thống xử lý gồm 2 bể nối tiếp nhau, vận hành theo chế độ liên tục xử lý chất thải nuôi lợn thịt trộn với nước biển tại Cửa Lò (Nghệ An) theo tỷ lệ 1/7 (v/v). Các thông số vận hành của mơ hình gồm có HRT là 72 giờ, OLR ~ 2,67 kgCOD/m3.ngày. Kết quả (Hình 3.13) cho thấy, ngay trong tuần thứ nhất của thí nghiệm, đã có khí sinh ra, tuy nhiên khơng phát hiện thấy sự có mặt của methane trong hỗn hợp khí này. Theo nguyên lý của phân hủy kỵ khí, thì thành phần chủ yếu của hỗn hợp khí ở giai đoạn này là CO2 (một sản phẩm của quá trình lên men sinh axit). Khí methane xuất hiện ở tuần thứ 2 nhưng với tỷ lệ rất ít (~7%). Sau khoảng 7-8 tuần thì tốc độ sinh khí đi vào ổn định, trong đó, tốc độ sinh khí tổng đạt ~900 ml/ngày, tốc độ sinh khí methane đạt ~ 600 ml/ngày, tương đương tỷ lệ khí methane trong hỗn hợp khí đạt ổn định ở ~ 60%.
Hình 3.13. Sự biến động COD và tốc độ sinh khí theo thời gian ở mơ hình 50 lít
(Mỗi điểm là giá trị trung bình của 2 lần đo)
Về chỉ tiêu COD, trong khoảng 3 tuần đầu, COD giảm từ ~ 8000 mgO2/l (COD đầu vào) xuống còn ~ 1500 mgO2/l. Tuy nhiên, lượng COD giảm giữa đầu ra với đầu vào khơng hồn tồn là do sự chuyển hóa của vi sinh vật trong chế phẩm. Thực tế, do bể được thiết kế 2 ngăn thơng nhau nhờ hình thức chảy tràn, nên ở giai đoạn đầu hoạt động của mơ hình, việc loại COD khỏi nước thải phần lớn là nhờ lắng cơ học của hệ thống xử lý. COD chỉ thực sự được phân hủy bởi vi sinh vật khi tốc độ sinh khí tăng dần và COD đầu ra ổn định ở 200-300 mgO2/l sau khoảng 12 tuần theo dõi.
Cùng với xác định COD ở nước thải đầu ra, hiệu quả xử lý chất thải của chế phẩm BKM trong mơ hình 50 lít cịn được đánh giá thơng qua hiệu suất loại COD và hiệu suất sinh methane (Hình 3.14).
Hình 3.14. Hiệu suất loại COD và sinh CH4 theo thời gian ở mơ hình 50 lít
Kết quả thu được cho thấy, hiệu suất loại COD tăng dần theo thời gian, từ tuần thứ 7, hiệu suất loại COD đạt trên 90% và duy trì ổn trong 14 tuần tiếp theo. Hiệu suất loại COD cao nhất ghi nhận được là 96,5%. Kết quả này cũng tương tự kết quả về hiệu suất loại COD bằng bùn kỵ khí của các nghiên cứu trước đây. Ahmad và cs. (2014) đã thu được hiệu quả loại COD ~ 90% khi xử lý chất thải từ lị mổ gia súc bằng bùn kỵ khí ở mơ hình bể tự hoại [14]. Tác giả Nguyễn Thị Thanh và cs. (2016) khi xử lý nước thải sơ chế mủ cao su bằng UASB bằng bùn kỵ khí đã cho hiệu quả loại COD đạt 95,8% [11]. Tuy nhiên, các nghiên cứu kể trên đều được tiến hành trong điều kiện nước ngọt. Hiện nay trong nước chưa có số liệu mơ hình xử lý chất thải bằng lên men kỵ khí trong điều kiện nước mặn tương tự để so sánh. Mặc dù vậy, có thể tham khảo với kết quả của tác giả Phan Thị Hồng Ngân (Đại học Huế) đã xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản ở điều kiện nước lợ bằng bể lọc sinh học hiếu khí với hiệu suất loại COD đạt 73,7% [9].
Tương tự, hiệu suất sinh methan cũng tăng dần theo thời gian và ổn định ở mức ~ 0,7 m3CH4/kgCODbị loại từ tuần thứ 7. So với hiệu suất sinh methane của bùn kỵ khí của các nghiên cứu tương tự, kết quả nghiên cứu thu được là rất khả quan. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thanh và cs. (2016), hiệu suất sinh methane trong
Nguyên nhân của sự chênh lệch giữa 2 nghiên cứu có thể là do sự khác biệt về tổ hợp vi sinh vật trong bùn kỵ khí và đặc điểm (hàm lượng và tính chất cacbon hữu cơ) của nguồn thải. Chất thải chăn ni lợn thịt có các thơng số phù hợp cho hoạt động của các vi sinh vật phân hủy kỵ khí sinh methane trong khi nước thải chế biến mủ cao su lại có thể chứa các chất độc hại gây bất lợi cho q trình này.
Với mục đích hướng tới ứng dụng chế phẩm BKMA để hỗ trợ khởi động và ổn định các hệ thống xử lý nước thải sẵn có tại khu vực ven biển và hải đảo, nước thải đầu ra của mơ hình được kiểm tra các thông số theo QCVN 62- MT:2016/BTNMT dành cho nước thải chăn nuôi [2] (Bảng 3.1).
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước thải đầu ra của mơ hình 50 lít
STT Chỉ tiêu Phương pháp Đơn vị Giá trị Cột B
01 pH TCVN 6492:1999 - 7 5,5-9 02 BOD5 (20oC) SMEWW 5120 B : 2012 mg/l 20 100 03 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) SMEWW 2540 D : 2012 mg/l 19 150 04 COD TCVN 6491:1999 mgO2/l 274 300 05 Tổng coliforms TCVN 6187-2:1996 MPN/100ml KPH 5000 06 Tổng N (Tính theo N) TCVN 6638:2000 mg/l 43,55 150 (KPH – khơng phát hiện)
Có thể thấy rằng các chỉ tiêu của nước thải đầu ra đều trong ngưỡng cho phép đối với nước thải chăn nuôi. Đặc biệt, không phát hiện thấy coliforms trong nước thải đầu ra, chứng tỏ nhiều nhóm vi sinh vật hiếu khí và mẫn cảm với điều kiện nước biển (như E. coli) đã bị loại bỏ hồn tồn qua q trình xử lý kỵ khí.
Nghiên cứu ở quy mơ 50 lít cho thấy tiềm năng triển khai cơng nghệ xử lý kỵ khí ở mơi trường nước biển với sự hỗ trợ của chế phẩm BKMA.