Sự biến ựổi tắnh chất hóa học của bùn thải dưới tác dụng của sóng siêu âm thể hiện qua một số chỉ tiêu phân tắch mẫu bùn thải nghiên cứu: pH, sCOD, NH4+ và PO43-. Kết quả phân tắch mẫu trước và sau siêu âm với các khoảng thời gian siêu âm lần lượt là 15, 30 và 45 phút ựược trình bày trong bảng 4.4 dưới ựây
Bảng 4.4: Kết quả phân tắch các chỉ tiêu hóa học trước và sau siêu âm
Thời gian siêu âm Mẫu bùn Chỉ
tiêu
đơn
vị Không siêu âm 15phút 30 phút 45 phút
pH 6,69-6,73 7,09-7,13 6,79-7,08 7,34-7,56 sCOD mg/l 60 105 120 130 NH4+ mg/l 0,13 0,228 0,498 1,302 CB PO43- mg/l 0,11 0,332 0,767 0,693 pH 7,10-7,23 7,17-7,2 7,19-7,25 7,3-7,39 sCOD mg/l 87,75 120,00 147,50 158,75 NH4+ mg/l 1,4 1,650 2,264 2,936 CN PO43- mg/l 1,3 1,573 2,104 3,211 pH 7,34-7,60 7,25 -7,26 7,19 -7,24 7,29-7,38 sCOD mg/l 80 105 137,5 142,5 NH4+ mg/l 1,11 1,359 2,118 2,916 CN - SH PO43- mg/l 1,17 1,276 1,691 2,357
Qua bảng số liệu cho thấy mẫu không xử lý bằng sóng siêu âm và mẫu có xử lý bằng sóng siêu âm có sự biến ựổi rõ ràng. Các mẫu có xử lý bằng sóng siêu âm cho kết quả phân tắch cao hơn mẫu không ựược xử lý bằng sóng siêu âm.
Cụ thể, sCOD khi không xử lý bằng sóng siêu âm của mẫu bùn thải CB là 60 mg/l, của CN là 87,75 và của CN Ờ SH là 80 mg/l. Dưới tác dụng của sóng siêu âm với các khoảng thời gian lần lượt là 15 phút, 30 phút và 45 phút, nồng ựộ
âm là 45 phút. Tương tự với mẫu bùn thải CN, nồng ựộ sCOD tăng lên 120mg/l ở
thời gian siêu âm là 15 phút, 147,50 mg/l với thời gian siêu âm là 30 phút và 158,75 mg/l với thời gian siêu âm là 45 phút. Diễn biến tương tự với mẫu bùn thải chăn nuôi kết hợp sinh hoạt CN Ờ SH, nồng ựộ sCOD sau khi siêu âm 15 phút ựạt 105 mg/l, tăng lên 137,50 mg/l và 142,50 mg/l sau 30 phút và 45 phút siêu âm. Nhìn chung, nồng ựộ sCOD tăng lên ựáng kể sau khi tác dụng của sóng siêu âm, cao gấp 1,5 ựến trên 2 lần so với mẫu không tác ựộng bởi sóng siêu âm. Hình 4.6 mô phỏng mức ựộ gia tăng nồng ựộ sCOD sau khi ựược xử lý bằng sóng siêu âm với các khoảng thời gian thắ nghiệm.
Hình 4.6: Sự gia tăng nồng ựộ sCOD sau tác ựộng sóng siêu âm
Chỉ tiêu NH4+ phân tắch ựược cũng cho thấy sự gia tăng nồng ựộ NH4+ sau khi tác ựộng bởi năng lượng của sóng siêu âm. Nếu như nồng ựộ NH4+ của mẫu nghiên cứu ban ựầu ựối với mẫu CB, CN và CN- SH lần lượt là 0,129 mg/l, 1,398 mg/l và 1,113 mg/l. Khi tác ựộng bởi sóng siêu âm trong khoảng thời gian là 15 phút nồng ựộ NH4+ tăng lên lần lượt là 0,228 mg/l, 1,650 mg/l và 1,359 mg/l. Khi tăng thời gian siêu âm lên 30 phút nồng ựộ NH4+ tiếp tục tăng lên và
ựạt 0,498 mg/l, 2,264 mg/l và 2,118 mg/l. Tại mức năng lượng sử dụng cao nhất trong nghiên cứu tương ứng với khoảng thời gian siêu âm là 45 phút nồng ựộ
NH4+ gia tăng mức ựáng kể, ựối với mẫu bùn thải của nhà máy chế biến, mức tăng so với khi không tác ựộng bởi sóng siêu âm là 10 lần. đối với bùn thải chăn nuôi và bùn thải chăn nuôi kết hợp sinh hoạt sự gia tăng nồng ựộ NH4+ so với mẫu không ựược xử lý bởi sóng siêu âm gấp 2 Ờ 2,5 lần.
Sự biến ựổi nổng ựộ NH4+ của 03 mẫu bùn thải trong nghiên cứu thể hiện qua hình dưới ựây:
Hình 4.7: Sự gia tăng nồng ựộ NH4+ sau khi tác ựộng bởi sóng siêu âm
Tương tự diễn biến của PO43- cũng diễn ra theo chiều hướng gia tăng nồng
ựộ khi có tác ựộng bởi sóng siêu âm. Kết quả phân tắch mẫu bùn thải khi không tác ựộng bởi sóng siêu âm ựối với mẫu CB là 0,11 mg/l, ựối với mẫu CN là 1,502 mg/l và ựối với mẫu CN Ờ CB là 1,13 mg/l. Sau khi sử dụng năng lượng sóng siêu âm ở các mức năng lượng khác nhau thì hàm lượng PO43- tăng lên ựáng kể. Cụ thể, ựối với mẫu CB nồng ựộ PO43- tăng lên 0,332 mg/l ở thời gian siêu âm là 15 phút, 0,767 mg/l ở thời gian siêu âm là 30 phút và 0,693 mg/l ở thời gian là 45
phút. Sự gia tăng nồng ựộ PO43- sau khi tác ựộng năng lượng sóng siêu âm gấp xấp xỉ 7 lần so với mẫu không tác ựộng bởi sóng siêu âm. đối với mẫu bùn thải CN và CN-SH mức tăng cũng ựạt từ 2 Ờ 2,5 lần so vớ mẫu ựối chứng (không có tác ựộng của sóng siêu âm). Với thời gian siêu âm lần lượt là 15 phút, 30 phút và 45 phút, nồng ựộ PO43- của mẫu bùn thải CN tăng lên tương ứng với các giá trị
1,573 mg/l, 2,104 mg/l và 3,211 mg/l; mẫu CN-SH nồng ựộ PO43- tăng lên lần lượt tướng ứng với các khoảng thời gian siêu âm trên là 1,276 mg/l, 1,691 mg/l và 2,357 mg/l.
Sự gia tăng nồng ựộ PO43-ựược thể hiện qua hình sau:
Hình 4.8: Sự gia tăng nồng ựộ PO4 3-
sau khi tác ựộng bởi sóng siêu âm
đánh giá chung về sự biến ựổi các tắnh chất vật lý và hóa học các mẫu bùn thải trong nghiên cứu sau khi tác ựộng bởi năng lượng của sóng siêu âm ựều có sự thay ựổi nồng ựộ một cách rõ nét. Kết quả phân tắch chỉ ra, khi tăng mức năng lượng sóng siêu âm tác ựộng vào mẫu bùn thải thì sự phân tán các liên kết giữa các hạt bùn gia tăng, dẫn ựến hình thành các hạt bùn có kắch thước nhỏ hơn, mức
là nguyên nhân trực tiếp dẫn ựến sự gia tăng ựộ ựục và gia tăng nồng ựộ các chỉ
tiêu phân tắch hóa học như sCOD, NH4+ và PO43-. Chắnh sự phân tán bùn thải nhờ
sóng siêu âm là tiền ựề tạo ựiều kiện cho quá trình phân hủy yếm khắ diễn ra phắa sau trong quy trình xử lý bùn thải sinh học bằng phương pháp yếm khắ lựa chọn trong nghiên cứu. Tác ựộng năng lượng sóng siêu âm và mẫu bùn thải ban ựầu là một bước tiền xử lý trong quy trình xử lý bùn thải sinh học.