4.2. Nội dung nghiên cứu 2 – Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sơ chế gà rán công nghiệp bằng phương pháp ozone hóa
4.2.1. Thí nghiệm 1 – Đánh giá ảnh hưởng của giá trị pH đến hiệu quả xử lý nước thải của ozone
Thí nghiệm 1 đƣợc tiến hành nhằm xác định giá trị pH tối ƣu (môi trường thích hợp để tác nhân ozone oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thải sơ chế gà rán công nghiệp. Thí nghiệm đƣợc thực hiện ở các điều kiện pH khác nhau của nước thải trước khi oxy hóa.
Thời gian (phút)
0 15 30 45 60
mgO2/L
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
BOD5/COD
0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50
Thời gian (phút)
0 10 20 30 40 50 60 70
H (%)
0 5 10 15 20
Hình 4.3a: Biễu diễn giá trị COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD ở pH = 7.
Hình 4.3d: Biểu diễn hiệu quả làm giảm COD ở các pH khác nhau.
Thời gian (phút)
0 15 30 45 60
mgO2/L
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
BOD5/COD
0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52
Thời gian (phút)
0 15 30 45 60
mgO2/L
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
BOD5/COD
0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50
Hình 4.3b: Biễu diễn giá trị COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD ở pH = 8.
Hình 4.3c: Biễu diễn giá trị COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD ở pH = 9.
56
Đánh giá ảnh hưởng của giá trị pH đến hiệu quả quá trình oxy hóa chất hữu cơ tính theo COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD bằng ozone trong thời gian phản ứng từ 0 đến 60 phút, liều lƣợng ozone lựa chọn là 0,2g/h. Kết quả thí nghiệm đƣợc thể hiện qua Hình 4.3a, Hình 4.3b và Hình 4.3c biểu diễn giá trị COD, giá trị BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD cho thấy thay đổi sau phản ứng ở tương ứng các giá trị pH là 7, 8 và 9. Theo tác giả T.E. Agustina et al. (2005) việc tăng giá trị pH sẽ làm tăng khả năng phân huỷ các chất ô nhiễm và tăng tỷ lệ tạo ra gốc oxy hoá tự do, các gốc này có tỷ lệ phân huỷ các hợp chất mạnh hơn so với bản thân của ozone.
Ở các giá trị pH thí nghiệm có xu hướng tăng dần theo thời gian, từ khi bắt đầu cho đến phút thứ 30, hiệu quả làm giảm CODtb ở các giá trị pH không vƣợt quá 10%. Sau thời gian phản ứng 30 phút, các giá trị hiệu quả làm giảm CODtb bắt đầu cho thấy có dấu hiệu ổn định (ở thời gian phản ứng 30 phút, 45 phút và 60 phút lần lƣợt dao động ở mức 4,4–5,3%, 7,7–12,1% và 12,8–
14,8% , điều này cho thấy tác nhân ozone tác động đến các cơ chất trong nước thải và bắt đầu phân hủy chúng (thể hiện trong Hình 4.3d). Tuy nhiên mức độ biến thiên không cao, sau thời gian phản ứng là 60 phút hiệu quả làm giảm CODtb vẫn ở mức dưới 15%. Kết quả nghiên cứu cho thấy phù hợp với nghiên cứu của Naoyuki Kishimoto et al. (2005), xử lý 4-chlorobenzoic acid (4-CBA) bằng phương pháp ozone, kết quả sau thời gian 30 phút phản ứng cho thấy nồng độ 4-CBA có dấu hiệu giảm nhƣng không đáng kể.
Giá trị COD sau phản ứng ở 3 nghiệm thức pH thí nghiệm đều giảm sau cùng một thời gian phản ứng 60 phút, ở nghiệm thức pH = 7 và pH = 9, CODtb giảm khoảng 240mg/L, còn ở pH = 8 thì COD giảm khoảng 200mg/L.
Giá trị CODtb sau 15 phút và 30 phút thí nghiệm còn cho thấy, ở nghiệm thức pH = 7, COD giảm theo thời gian, nhƣng ở nghiệm thức pH = 8 và pH = 9 thì COD lại tăng tuy không đáng kể, nguyên nhân là do thời điểm ban đầu, có thể có một vài chất hữu cơ không bị phân huỷ trong quá trình phân tích COD, sau thời gian phản ứng, các hợp chất này bị tác nhân oxy hoá phân giải và bị phân huỷ thành các hợp chất đơn giản hơn (phân tích được bằng phương pháp chuẩn độ COD).
Khi so sánh khả năng xử lý COD ở phút thứ 60 với phút thứ 30, thì tốc độ gia tăng khả năng xử lý ở pH = 9 diễn ra mãnh liệt nhất (tăng 3,7 , tiếp đến là pH = 7 tăng 3,4 lần và cuối cùng là pH = 8 có tốc độ gia tăng khả năng xử lý thấp nhất (2,4 lần). Vậy trong 30 phút đầu, khả năng xử lý nước thải ở các giá trị pH gần như là giống nhau, xu hướng xử lý nước thải chỉ được thể hiện rõ sau sau thời điểm 30 phút, điều này phù hợp với nghiên cứu của Nguyen Dien Chau et al. (2016).
57
Giá trị BOD5 của nước thải sau khi qua quá trình oxy hóa ở tất cả các điều kiện pH khác nhau đều tăng lên, tuy nhiên không đáng kể, chỉ dưới 10%.
Khi pH = 7, nồng độ BOD5 sau khi oxy hóa tăng từ 680mg/L ban đầu lên 688mg/L (tăng 1,2% . Khi ở pH = 8, nồng độ BOD5 của nước thải sau khi oxy hóa tăng (tăng 10% (thể hiện trong Hình 4.3a; Hình 4.3b và Hình 4.3c). Có thể giải thích dưới tác dụng của ozone, các hợp chất không phân hủy sinh học đã đƣợc chia tách thành những hợp chất đơn giản hơn.
Tỷ lệ BOD5/COD của nước thải sau khi qua oxy hóa bằng Ozone ở các điều kiện pH khác nhau đều tăng lên so với tỷ lệ BOD5/COD của nước thải trước khi xử lý. Ở thí nghiệm điều chỉnh pH = 7, tỷ lệ BOD5/COD có khoảng biến thiên mạnh, sau thời gian phản ứng 15 phút, tỷ lệ này đã tăng trên 0,43 và giá trị đạt 0,49 ở thời gian phản ứng 60 phút, cao nhất trong “Thí nghiệm 1”.
Ở thí nghiệm pH = 8 và pH = 9, tỷ lệ BOD5/COD sau thời gian phản ứng 15 phút có xu hướng tăng đều. Tuy nhiên, sau thời gian phản ứng 60 phút, tỷ lệ BOD5/COD có xu hướng ổn định ở khoảng dao động 0,47 - 0,48. (thể hiện trong Bảng 4.2 phụ lục . Điều này phù hợp với nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng ozone của Mehmet F. Sevimli and Hasan Z. Sarikaya (2002)
“Quá trình ozone quá làm tăng tỷ lệ BOD5/COD khi tăng thời gian phản ứng”;
“Tỷ lệ BOD5/COD tăng theo thời gian phản ứng của quá trình ozone hoá cho đến khi chúng đạt tới giá trị tối đa và sau đó quá trình oxy hoá vẫn tiếp tục diễn ra để oxy hoá chính những sản phẩm đã oxy hoá trước đó dẫn đến việc tỷ lê BOD5/COD lại giảm khi thời gian phản ứng quá lâu”; “Tỷ lệ BOD5/COD ban đầu chỉ có 0,2 nhƣng tỷ lệ đó tăng lên đến 0,4 sau khi qua phản ứng ozone hoá sau 15 phút. Tiếp tục tăng thời gian phản ứng tỷ lệ BOD5/COD có thể dao động trong khoảng 0,56 – 0,76.”
Hình 4.3d cho thấy khả năng xử lý COD của cả 3 nghiệm thức có xu hướng như tương đồng nhau. Trong Hình 4.3a, hình 4.3b, hình 4.3c cho thấy tỷ lệ BOD5/COD sau xử lý xấp xỉ bằng nhau, nhƣng tỷ lệ BOD5/CODtb ở nghiệm thức pH = 7 sau khi kết thúc thí nghiệm lại là cao nhất. Mặt khác ở nghiệm thức pH = 7, giá trị pH sau khi xử lý dao động trong khoảng 6,88 – 6,82, thích hợp cho quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
Sau khi tiền xử lý bằng ozone, nước thải tiếp tục được xử lý theo hướng sinh học nên việc giữ nguyên giá trị pH của nước thải cho quá trình oxy hóa bằng ozone là phù hợp nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo và tiết kiệm hóa chất sử dụng. Bên cạnh đó, hiệu quả xử lý COD và tỷ lệ BOD5/COD có sự gia tăng sau xử lý nhưng vẫn ở mức dưới 15% nên quyết định chọn tác nhân hỗ trợ là điện cực than để nâng cao hiệu quả làm giảm cơ chất trong nước thải. Theo Naoyuki Kishimoto et al. (2010) quá trình điện
58
phân – ozone hoá cho ra ít sản phẩm phụ và khử COD tốt hơn so hơn quá trình ozone hóa đơn thuần, hơn nữa phương pháp này còn rất hiệu quả cho việc chuyển dạng các hợp chất hữu cơ thành các hợp chất dễ bị oxy hoá hơn.
4.2.2. Thí nghiệm 2 – Đánh giá ảnh hưởng của liều lư ng ozone đến hiệu quả xử lý nước thải Jollibee
Thời gian (phút)
0 20 40 60 80 100 120
H (%)
0 10 20 30 40
50 0,15gO3/h
0,2gO3/h
0,25gO3/h 0,3gO3/h
0,35gO3/h 0,4gO3/h
Hình 4.4: Hiệu suất làm giảm COD ở các nghiệm thức ozone khác nhau.
Thí nghiệm 2 đƣợc thiết kế và thực hiện trên mô hình thực nghiệm nhằm tìm ra liều lượng ozone thích hợp trong hệ (O3 và điện cực than) để xử lý nước thải sơ chế gà rán Jollibee.
Thí nghiệm đƣợc thực hiện với thời gian phản ứng từ 0 đến 120 phút, hiệu chỉnh pH = 7 và các giá trị liều lƣợng ozone ban đầu khác nhau lần lƣợt thay đổi từ 0,15; 0,2; 0,25; 0,3; 0,35 và 0,4 g/h.
Kết quả nghiên cứu đƣợc thể hiện trong Bảng 4.2, Hình 4.4. Về thời gian phản ứng, kết quả thí nghiệm đã xuất hiện hai xu hướng làm giảm COD. Ở thời gian phản ứng từ 0 đến 60 phút, hiệu quả làm giảm CODtb tăng rõ rệt và đều theo thời gian, sau 45 phút phản ứng hiệu quả làm giảm COD có khoảng dao động lớn (từ 9,21 – 39,64%) giữa các giá trị liều lƣợng ozone thí nghiệm và khi thời gian phản ứng đạt 60 phút thì khoảng dao động này tiếp tục tăng
59
(16,54 – 42,57%); Ở thời gian phản ứng từ 60 đến 120 phút, hiệu quả làm giảm COD có xu hướng giảm (khoảng dao động từ 10,51 – 42,39%).
Bảng 4.2: Tóm tắt diễn biến chất lượng nước thải ở thí nghiệm 2 (số liệu chi tiết thể hiện trong Phụ lục 1 – Bảng PL 1.2)
Liều lƣ ng o z o n e
( g / h )
Thời gia n ( phút)
1 1 5 3 0 4 5 6 0 7 5 9 0 1 0 5 1 2 0
H _ C O Dt b ( % )
0 , 1 5 0 , 0 0 1 , 2 9 1 3 , 9 7 2 0 , 4 0 1 6 , 5 4 1 8 , 7 5 2 1 , 8 8 2 3 , 5 3 2 0 , 5 9 0 , 2 0 0 , 0 0 5 , 4 6 4 , 8 3 9 , 2 1 2 0 , 4 6 2 6 , 2 6 2 6 , 6 8 2 5 , 8 4 2 5 , 6 3 0 , 2 5 0 , 0 0 3 , 8 0 1 8 , 6 6 2 1 , 9 2 2 6 , 6 3 2 7 , 1 7 2 2 , 2 8 2 0 , 4 7 2 1 , 5 6 0 , 3 0 0 , 0 0 1 6 , 8 8 2 7 , 3 4 3 9 , 6 4 4 2 , 5 7 4 2 , 3 9 3 6 , 7 0 3 4 , 3 1 3 3 , 7 6 0 , 3 5 0 , 0 0 7 , 3 9 1 7 , 9 0 2 4 , 6 5 1 9 , 8 9 2 4 , 5 0 1 6 , 8 9 1 3 , 6 2 1 0 , 5 1 0 , 4 0 0 , 0 0 7 , 2 1 9 , 1 9 1 4 , 2 0 1 7 , 2 7 1 3 , 7 0 1 2 , 3 3 1 6 , 1 3 1 9 , 1 7
H _ B O D5 ( % )
0 , 1 5 0 , 0 0 1 , 9 3 1 , 1 5 1 0 , 2 6 6 , 1 0 1 2 , 9 6 1 7 , 9 2 1 3 , 8 8 1 3 , 0 2 0 , 2 0 0 , 0 0 4 , 7 1 5 , 7 3 2 , 0 1 - 8 , 6 4 7 , 4 7 - 8 , 8 1 - 1 8 , 5 4 - 1 2 , 3 9 0 , 2 5 0 , 0 0 2 , 2 6 7 , 7 6 6 , 2 0 4 , 1 0 2 , 4 7 9 , 7 0 0 , 8 9 8 , 3 5 0 , 3 0 0 , 0 0 - 1 , 2 6 - 2 , 9 7 1 , 9 6 4 , 4 4 1 , 8 3 1 , 1 6 2 , 7 3 - 1 , 7 8 0 , 3 5 0 , 0 0 - 2 , 5 1 4 , 6 3 1 0 , 1 5 6 , 0 0 3 , 6 0 2 , 8 3 - 0 , 4 6 4 , 2 3 0 , 4 0 0 , 0 0 - 3 , 0 3 - 5 , 7 6 1 , 0 5 1 9 , 5 8 1 9 , 6 7 1 5 , 0 8 1 2 , 8 1 7 , 8 5
B O D5/ C O Dt b
0 , 1 5 0 , 4 0 0 , 4 0 0 , 4 6 0 , 4 5 0 , 4 5 0 , 4 3 0 , 4 2 0 , 4 5 0 , 4 4 0 , 2 0 0 , 4 2 0 , 4 2 0 , 4 2 0 , 4 5 0 , 5 7 0 , 5 3 0 , 6 2 0 , 6 7 0 , 6 3 0 , 2 5 0 , 4 2 0 , 4 2 0 , 4 7 0 , 5 0 0 , 5 4 0 , 5 6 0 , 4 8 0 , 5 2 0 , 4 9 0 , 3 0 0 , 4 2 0 , 5 1 0 , 5 9 0 , 6 8 0 , 7 0 0 , 7 1 0 , 6 5 0 , 6 2 0 , 6 4 0 , 3 5 0 , 4 3 0 , 4 8 0 , 5 0 0 , 5 2 0 , 5 1 0 , 5 5 0 , 5 1 0 , 5 0 0 , 4 6 0 , 4 0 0 , 4 0 0 , 4 5 0 , 4 7 0 , 4 6 0 , 3 9 0 , 3 7 0 , 3 9 0 , 4 2 0 , 4 6
Điều này cho thấy rằng trong thời gian đầu của phản ứng (0-60 phút), quá trình oxy hóa diễn ra mạnh mẽ, các cơ chất đơn giản hầu nhƣ bị oxy hóa nên hiệu quả xử lý COD tăng, tuy nhiên khi các hợp chất đơn giản đã đƣợc oxy hóa gần hết, các hợp chất phức tạp bắt đầu bị gốc *OH tấn công và chia nhỏ (lúc này hiệu quả xử lý COD giảm xuống). Nghiên cứu của S.
Atchariyawut et al. (2009 , khi tăng thời gian phản ứng thì khả năng khử độ màu trong nước thải cũng tăng lên, lý do là khi thời gian lưu nước tăng lên thì sự tương tác giữa các tác nhân oxy hoá và cơ chất cũng tăng do đó làm tăng khả năng xử lý độ màu.
Để thuận tiện trong việc đánh giá hiệu quả của quá trình thí nghiệm, kết quả nghiên cứu đã tích hợp 3 thông số H_CODtb, H_BOD5 và tỷ lệ BOD5/CODtb vào Hình 4.5; tỷ lệ BOD5/COD đƣợc biểu diễn theo đơn vị phần
60
trăm, ví dụ 0,45 đã đƣợc biểu diễn thành 45%. Kết quả có những dấu hiệu cho thấy các hợp chất phức tạp trong nước thải bị oxy hóa theo thời gian:
Liều lƣợng ozone từ 0,15 – 0,2g/h và liều lƣợng ozone từ 0,35 – 0,4g/h, hiệu quả làm giảm CODtb của cả quá trình thí nghiệm chỉ dao động ở khoảng từ 5 – 27%. Cụ thể: liều lƣợng ozone từ 0,15 – 0,2g/h sau khi kết thúc thí nghiệm cho kết quả xử lý COD từ 20,59 – 25,63% (Ở liều lƣợng 0,15g/h đạt hiệu quả xử lý cao nhất ở phút thứ 105 với hiệu suất đạt 23,53%; ở liều lƣợng 0,2g/h đạt hiệu quả cao nhất ở phút thứ 90 với hiệu suất 26,68%); Liều lƣợng 0,35 – 0,40g/h sau khi kết thúc thí nghiệm đều cho hiệu suất làm giảm COD từ 10,51% – 19,17% (Ở nồng độ 0,35g/h hiệu suất đạt cao nhất ở phút thứ 45 là 24,65%; Ở liều lƣợng 0,4g/h hiệu suất cao nhất ở phút thứ 120 là 19,17%).
Nhƣ vậy, liều lƣợng ozone < 0,25g/h hoặc >0,3g/h đều không cho hiệu quả xử lý nhƣ mong đợi, có thể giải thích ở liều lƣợng ozone < 0,25g/h thì lƣợng tác nhân oxy hóa không đủ để quá trình phân li ra các gốc *OH để oxy hóa các hợp chất trong nước thải, ngược lại khi tăng liều lượng ozone > 0,3g/h thì xảy ra hiện tƣợng dƣ các chất oxy hóa, các gốc *OH tự phản ứng với nhau gây lãng phí mà hiệu quả làm giảm COD lại không cao.
Liều lƣợng ozone từ 0,25 – 0,3g/h, hiệu quả làm giảm COD cho thấy đạt khoảng 18 – 27% sau 30 phút phản ứng, hiệu quả làm giảm COD tiếp tục tăng theo thời gian phản ứng. Ở liều lƣợng 0,25g/h sau 75 phút phản ứng cho hiệu quả 27,17%, từ 90 – 120 phút khả năng làm giảm COD dao động trong khoảng 20,47 – 22,28%. Ở liều lƣợng ozone là 0,3g/h, hiệu quả làm giảm COD đạt giá trị cao nhất là 42,57% ở phút thứ 60, sau khi kết thúc thí nghiệm, hiệu suất xử lý COD đạt 33,76%. Liều lƣợng ozone 0,3g/h cho hiệu quả làm giảm COD đạt cao nhất trong 6 mức liều lƣợng ozone khảo sát. Nghiên cứu xử lý nước thải nhà máy giấy của Leila Bijan and Madjid Mohseni (2005), với liều lƣợng ozone là 0,8mg/L thì hiệu suất loại bỏ COD sau khi kết thúc thí nghiệm đạt 21%, lƣợng COD thay đổi là do sự thay đổi nồng độ và trạng thái oxy hoá của cả hai loại hợp chất hữu cơ phân tử lƣợng cao và phân tử lƣợng thấp.
Để làm rõ hơn các giải thích phía trước, khi quan sát Hình 4.5, ta có một số nhận xét nhƣ sau:
- Có sự xuất hiện âm của hiệu suất xử lý BOD5, điều này cho thấy nồng độ BOD5 tăng lên cao hơn so với nồng độ BOD5 trước phản ứng, như vậy các hợp chất cồng kềnh phức tạp không có khả năng phân hủy sinh học đã đƣợc chia cắt (oxy hóa cắt mạch) sau quá trình phản ứng thành các chất có thể phân hủy sinh học. Phù hợp với nghiên cứu xử lý hợp chất 2,4 – dichlorophenol của Antonio Marco et al. (1997),
61
nồng độ BOD5 ban đầu là 0 (zero điều này có nghĩa là nước thải không có khả năng phân hủy sinh học, khi quá trình oxy hoá xảy ra, nồng độ BOD5 tăng dần, giá trị BOD5 tăng song song với giá trị CODtb giảm dần từ đó tỷ lệ BOD5/COD tăng từ khoảng 0,05 – 0,1 lên 0,4 – 0,5. Nghiên cứu của Leila Bijan and Madjid Mohseni (2005) khi xử lý bằng ozone nâng cao khả năng phân hủy sinh học của nước thải, hiệu quả giảm COD là 21% nhƣng BOD5 lại tăng 13% so với ban đầu.
- Ở liều lƣợng ozone 0,3g/h, thời gian phản ứng 60 phút, hiệu quả làm giảm BOD5 cho các giá trị từ 2 – 4,5% và tỷ lệ BOD5/COD dao động từ 0,42 - 0,70 (tăng 1,4 – 1,75 lần so với đầu vào . Điều này có thể kết luận, các hợp chất phức tạp đã đƣợc cắt mạch thành các hợp chất đơn giản và dễ phân hủy sinh học.
- Ở mức liều lƣợng ozone 0,4g/h hiệu quả làm giảm COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/CODtb cho các giá trị lần lƣợt 7,21 – 19,17%; 1,05 – 19,67%
và 0,37 – 0,47.
- Tỷ lệ BOD5/COD phản ánh đặc tính phân hủy sinh học của nước thải.
Ta có thể thấy đƣợc sau khi phản ứng ozone hóa xảy ra, tỷ lệ BOD5/CODtb thay đổi so với trước khi thí nghiệm. Khoảng thay đổi mạnh mẽ xảy ra ở nghiệm thức liều lƣợng ozone từ 0,2 – 0,35g/h, đặc biệt ở nghiệm thức liều lƣợng ozone 0,3g/h giá trị tỷ lệ BOD5/COD tăng từ 0,68 – 0,71 từ 45 đến 75 phút phản ứng. Nghiên cứu kết hợp quá trình tiền xử lý ozone và các quá trình sinh học bùn hoạt tính để loại bỏ độ màu và các hợp chất khó phân hủy sinh học trong nước thải lên men mật rỉ. Tác giả Audrey Battimelli et al. (2010) chỉ ra rằng quá trình tiền xử lý bằng ozone ở liều lƣợng 0,5g O3/ 1g COD đã làm tăng tỷ lệ phân hủy sinh học từ 0 đến 33% và không gây độc tính đến sinh trưởng của bùn hoạt tính, hiệu quả khử nitrogen đạt 45%.
- Ngoài ra, quy luật phản ứng của các nghiệm thức thí nghiệm cũng cho thấy khi tăng giảm liều lượng ozone đều ảnh hưởng mạnh mẽ đến các giá trị COD, BOD5, tỷ lệ BOD5/COD. Tác giả Alvares et al. (2001) kết luận rằng những điều kiện ozone hoá đã làm tăng tỷ lệ BOD5/COD và tỷ lệ BOD5/TOC từ đó cho thấy đƣợc sự tăng lên của khả năng phân huỷ sinh học.
Nhận định sơ bộ ở khoảng thời gian phản ứng từ 45 đến 90 phút, sự thay đổi của các thông số COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD cho thấy đây là khoảng thời gian hiệu quả của quá trình oxy hóa bằng ozone và điện cực đối với nước thải sơ chế gà rán Jollibee. Và liều lƣợng ozone phù hợp cho quá trình oxy hóa
62
nước thải là ở liều lượng 0,3g/h. Ở Hình 4.4 cho thấy, các mức liều lượng (ngoại trừ 0,3g/h đều có xu hướng đạt giá trị bằng nhau (đồ thị cho thấy tập trung lại một điểm) sau 120 phút phản ứng.
Hình 4.5: Hiệu suất làm giảm COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD ở nghiệm thức liều lƣợng ozone khác nhau (Phụ lục 2 – Hình PL 2.16).
Xây dựng mô hình hồi quy tổng quát:
Để nhận diện các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD của thí nghiệm, mô hình hồi quy tổng quát có dạng nhƣ sau:
Y = f(X1, X2) Trong đó:
- Y: Hiệu suất xử lý COD (%) là biến phụ thuộc - X1: Lƣợng ozone (g/h) là biến độc lập
- X2: Thời gian (phút) là biến độc lập
Sự tương quan giữa biến độc lập và biến phụ thuộc trong mô hình hồi quy tổng quát được biểu diễn thành phương trình hồi quy có dạng:
63
Y = α + α 1*X1 + α 2*X2 +
Hiệu suất xử lý = α + α1*Lƣợng ozone + α2*Thời gian +
Giá trị của các biến sau khi phân tích hồi quy đƣợc thể hiện tại Phụ lục 3 – Bảng PL 3.1.
Phương trình hồi quy như sau:
H_COD = 5,579 – 0,251*Lƣợng ozone + 2,541*Thời gian + 1,03-15 Phương trình hồi quy cho thấy yếu tố liều lượng ozone tỷ lệ nghịch và chỉ chiếm mức độ đóng góp 6,2% còn thời gian tỷ lệ thuận và chiếm mức độ đóng góp là 93,8% đến khả năng xử lý COD của kết quả thí nghiệm.
Với kết quả nghiên cứu ở thí nghiệm 2, tác giả chọn liều lƣợng ozone = 0,3g/h có sử dụng điện cực than và khoảng thời gian phản ứng từ 0 đến 90 phút để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.
4.2.3. Thí nghiệm 3 – Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu quả xử lý nước thải
Kết quả nghiên cứu đƣợc thể hiện qua Hình 4.6 và Bảng 4.3.
Thí nghiệm đƣợc thiết lập ở pH = 7, liều lƣợng ozone là 0,3g/h kết hợp điện cực than, thời gian phản ứng từ 0 đến 90 phút.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả làm giảm COD, BOD5 tăng theo thời gian phản ứng, hiệu quả xử lý COD sau 30 phút phản ứng là 15,43% và sau 60 phút phản ứng là 51,43%; Tỷ lệ BOD5/COD tăng từ 0,32 trước phản ứng lên 0,54 (tăng 1,68 lần . Đến 90 phút phản ứng, hiệu quả xử lý COD tăng thêm đƣợc 3% nhƣng tỷ lệ BOD5/COD vẫn ở 0,54. Nhƣ vậy các hợp chất khó phân hủy sinh học đã đƣợc chuyển thành những hợp chất đơn giản hơn, điều này có thể giải thích do lượng gốc oxy hóa sinh ra phản ứng theo xu hướng không chọn lọc nên khi lặp lại thí nghiệm không có các hiệu quả làm giảm COD gần bằng nhau; tuy nhiên khi nhìn nhận ở góc độ tổng quát kết quả nghiên cứu vẫn cho thấy quy luật oxy hóa chất hữu cơ không chọn lọc của phương pháp ozone, tỷ lệ làm giảm COD đạt trên 15% sau thời gian phản ứng 30 phút. Theo Zhiran Xia and Liming Hu (2019), phương pháp ozone cho thấy hiệu quả rõ rệt sau 30 phút phản ứng, hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ bền nhƣ Benzen và Chlorobenzene đạt trờn 95%. Cũn Desislava Bửgner et al.
(2018) khi nghiên cứu tiền xử lý bùn thải bằng ozone đã khẳng định các axit béo mạch dài gồm 16 đến 18 nguyên tử cacbon bị phân chia sau 40 phút xử lý bằng ozone.