Khả năng phân hủy của các hợp chất 2-3 vòng bao gồm (Naphthalene, Acenaphthylene, Acenaphthene, Fluorene, Anthracene)tăng cao nhất từ 65,34% lên 83,98%, hợp chất 5 vòng bao gồm ( Benzo[a]pyrene) tăng từ 35,43% lên 53,71%, các hợp chất 6 vòng (Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Dibenz[a,h]anthracene, Benzo[ghi]perylene) tăng từ 21,35% lên 67,06% và tổng các PAHs tăng từ
22,83% lên 67,22% (Hình 3.39). Sự phân hủy diễn ra nhanh trong khoảng 18 ngày đầu của quá trình phân hủy đƣợc thể hiện rõ nét ngay cả đối với các hợp chất 6 vòng. Điều này chứng tỏ Tween 80 đã làm tăng đáng kể nồng độ của các PAHs trong pha nƣớc, đặc biệt là các hợp chất 6 vịng, qua đó làm tăng khả năng phân hủy của chúng.
Đối với các hợp chất 5 vịng có sự khác nhau giữa hai trƣờng hợp phân hủy có thêm Tween 80 và trƣờng hợp khơng thêm Tween 80. Trong trƣờng hợp không thêm Tween 80, khả năng phân hủy của các hợp chất 5 vòng là lớn hơn so với các hợp chất 6 vòng (Hình 3.36), kết quả này phù hợp với nghiên cứu của tác giả (Martinez et al., 2007)[77]. Tuy nhiên, trong trƣờng hợp sử dụng thêm Tween 80 đã làm cho khả năng phân hủy của các hợp chất 6 vòng tăng cao hơn khả năng phân hủy của các hợp chất 5 vịng (Hình 3.39). Hiện tƣợng này có thể đƣợc giải thích bởi hàm lƣợng hợp chất 5 vịng (Benzo[a]pyrene) là 8,12 mg/kg DS trong nguyên liệu đầu vào rất thấp so với hàm lƣợng 149,6 mg/kg DS của tổng các hợp chất 6 vịng (Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Dibenz[a,h]anthracene, Benzo[ghi]perylene). Trong khi đó, hệ số phân bố giữa pha hữu cơ và pha nƣớc của các hợp chất 5 vòng và 6 vòng khơng có sự chênh lệch q cao, log Kow của Benzo[a]pyrene (5 vòng), Indeno[1,2,3-cd]pyrene, Dibenz[a,h]anthracene, Benzo[ghi]perylene (6 vòng) lần lƣợt là 6.06, 6.58, 6.86, 6.78. Chất hoạt động bề mặt làm cho lƣợng các hợp chất 6 vòng tan nhiều hơn vào pha nƣớc và bị loại bỏ bởi hoạt động của vi sinh vật. Kết quả này một lần nữa chứng minh khả năng phân hủy của các hợp chất PAHs phụ thuộc nhiều vào nồng độ của chúng trong pha nƣớc. Kết quả nghiên cứu là khả quan trong việc tăng khả năng phân hủy của các hợp chất có khối lƣợng phân tử lớn (5-6 vịng).
Trong cơng bố của tác giả (Zheng et al., 2007)[107] việc sử dụng Tween 80 để tăng cƣờng khả năng phân hủy của PAHs trong bùn thải thoát nƣớc cho kết quả khả quan đối với các hợp chất 2, 3 và 4 vòng trong khi các hợp chất 5-6 vịng cho kết quả khơng rõ ràng. Tuy nhiên, kết quả của Luận án cho kết quả khả quan đối với việc tăng khả năng phân hủy của nhóm 5-6 vịng chiếm ƣu thế trong thành phần bùn thải đầu vào. Theo chúng tơi có thể giải thích nhƣ sau: điều kiện lên men ở nhiệt độ cao là một lợi thế khi làm thay đổi khá mạnh hệ số cân bằng logKow của PAHs và làm tăng khả năng hòa tan của PAHs vào nƣớc qua đó làm tăng khả năng phân hủy của chúng [48, 72]. Hơn nữa, sự khuấy trộn
liên tục trong thời gian dài là điều kiện tối ƣu cho tác dụng của Tween lên PAHs (5-6 vòng) làm tăng cƣờng sự hòa tan vào nƣớc của chúng qua đó tối ƣu khả năng phân hủy dƣới tác dụng của vi sinh vật.
Kết quả trên rất có ý nghĩa khi áp dụng trong thực tiễn xử lý bùn thải. Sử dụng thêm chất hoạt động bề mặt không những làm tăng cƣờng khả năng phân hủy PAHs mà cịn có thể tăng cƣờng loại bỏ các chất hữu cơ nguy hại khác trong quá trình xử lý.
3.4. Đề xuất quy trình và đánh giá khả năng áp dụng xử lý bùn thải sông Kim Ngƣu kết hợp rác hữu cơ Kim Ngƣu kết hợp rác hữu cơ
3.4.1. Đề xuất quy trình xử lý
Các quy trình áp dụng xử lý bùn thải đơ thị trên thực tế địi hỏi cần có sự kết hợp nhiều kỹ thuật, phƣơng pháp xử lý khác nhau mới mong hoàn thiện quy trình đem lại hiệu quả xử lý cao. Đối với ổn định bùn thải đô thị bằng phƣơng pháp lên men yếm khí cũng nhƣ vậy. Để đạt đƣợc mục tiêu thu hồi biogas nhƣ nguồn năng lƣợng tái tạo và sử dụng sản phẩm sau xử lý cho mục đích nơng nghiệp, cần thiết lập các cơng đoạn tiền xử lý cơ học (băm nghiền, tách lọc, phối trộn…) trong quy trình xử lý. Ngồi ra, sau cơng đoạn xử lý yếm khí cần tiến hành thêm cơng đoạn xử lý hiếu khí (composting) sao cho sản phẩm cuối cùng có sự ổn định tốt nhất.
Quy trình xử lý kết hợp bùn thải sơng Kim Ngƣu và rác thải hữu cơ đƣợc đề xuất dựa trên kết quả nghiên cứu thu đƣợc cũng nhƣ tiếp thu các mơ hình xử lý đã đƣợc triển khai trên thế giới với quy mô công nghiệp [17]. Trên cơ sở quy trình đề xuất và kết quả nghiên cứu của đề tài, chúng tôi tiến hành đánh giá khả năng áp dụng quy trình này trong việc xử lý bùn thải tại sông Kim Ngƣu cũng nhƣ bùn thải đô thị tại thành phố Hà Nội.
Quy trình xử lý kết hợp bùn thải sơng Kim Ngƣu và rác hữu cơ hoạt động theo chế độ lên men nóng ƣớt hai giai đoạn. Nguyên liệu đầu vào đƣợc nạp liên tục tƣơng tự các mơ hình đang áp dụng trong thực tế hiện nay [17]. Quy trình đƣợc mơ tả theo sơ đồ khối Hình 3.40.