CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.4. Nội dung nghiên cứu
3.4.2. Nội dung nghiên cứu 2
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sơ chế gà rán bằng phương pháp sử dụng ozone.
3.4.2.1. Mục tiêu
Tìm ra giá trị pH, liều lƣợng ozone và thời gian phản ứng thích hợp của phương pháp sử dụng ozone trong giai đoạn tiền xử nước thải sơ chế gà rán.
3.4.2.2. Vật liệu và mô hình thí nghiệm
Tổng số lư ng mẫu nước thải và chỉ tiêu phân tích
(45 mẫu ở thí nghiệm 1) + (162 mẫu ở thí nghiệm 2) + (21 mẫu ở thí nghiệm 3) + (81 mẫu ở thí nghiệm 4) = 309 mẫu.
309 mẫu x 3 chỉ tiêu (COD, BOD5 và pH)/ mẫu = 927 chỉ tiêu.
Trong các thí nghiệm thăm dò, kết quả phân tích cho thấy giá trị TN và TP không có sự thay đổi vì vậy quyết định chọn giá trị COD, BOD5 và tỷ lệ BOD5/COD để làm thông số đánh giá hiệu suất xử lý của phương pháp ozone.
3.4.2.3. Bố trí thí nghiệm
Bố trí thí nghiệm 1
Giá trị pH của nước thải được điều chỉnh bằng dung dịch NaOH 1N đến các giá trị lần lƣợt là 7, 8, 9 sau đó bơm vào bể phản ứng và sục Ozone với liều lƣợng 0,2g/h trong thời gian 60 phút. Trong đó, mẫu pH = 7 đƣợc xem là pH của nước thải (pH nước thải chưa điều chỉnh có giá trị pH gần bằng 7). Tác giả R. Amadelli et al. (2000 đã kết luận tính ổn định của ozone thay đổi khi giá trị pH tăng lên. Như vậy việc khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý nước thải là cần thiết. Mỗi 15 phút, mẫu nước thải sau quá trình ozone hóa
35
đƣợc thu qua van xả và phân tích các chỉ tiêu BOD5, COD và pH. Tỷ lệ BOD5/COD trong nước thải là căn cứ thực nghiệm để theo dõi hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong nước thải và làm tiền đề cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Độ lặp thí nghiệm: 03 lần.
Bảng 3.2: Bố trí thí nghiệm 1.
Nghiệm thức
Lặp lại Thời gian (phút)
0 15 30 45 60
pH = 7 1 A1.1 A1.2 A1.3 A1.4 A1.5
2 A2.1 A2.2 A2.3 A2.4 A2.5
3 A3.1 A3.2 A3.3 A3.4 A3.5
pH = 8 1 B1.1 B1.2 B1.3 B1.4 B1.5
2 B2.1 B2.2 B2.3 B2.4 B2.5
3 B3.1 B3.2 B3.3 B3.4 B3.5
pH = 9 1 C1.1 C1.2 C1.3 C1.4 C1.5
2 C2.1 C2.2 C2.3 C2.4 C2.5
3 C3.1 C3.2 C3.3 C3.4 C3.5
Giải thích:
Ax.1; Ax.2; Ax.3; Bx.1; Bx.2.; Bx.3; Cx.1; Cx.2; Cx.3: với x là số lần lặp lại thí nghiệm.
A1.y; A2.y; A3.y; B1.y; B2.y; B3.y; C1.y; C2.y; C3.y: với y là thời gian thí nghiệm.
Tổng số mẫu nước thải và chỉ tiêu phân tích ở thí nghiệm 1 03 giá trị pH x 5 giá trị thời gian x 3 lần lặp = 45 mẫu.
45 mẫu x 3 chỉ tiêu (COD, BOD5 và pH)/ mẫu = 135 chỉ tiêu.
Bố trí thí nghiệm 2
Thí nghiệm ở pH tìm thấy ở thí nghiệm 1, các liều lƣợng Ozone lần lƣợt là 0,15g/h, 0,2g/h, 0,25g/h, 0,3g/h, 0,35g/h, 0,4g/h (sử dụng tác nhân điện cực than hiệu điện thế 12V) với độ lặp lại 3 lần. Khảo sát trong 120 phút với tần suất lấy mẫu là 15 phút/lần. Mẫu nước thải sau khi lấy qua van xả của mô hình thí nghiệm đƣợc đem đi phân tích các chỉ tiêu BOD5, COD và pH để đánh giá khả năng loại bỏ các chất hữu cơ, đồng thời tìm ra liều lƣợng Ozone xử lý tối ƣu nhất cho thí nghiệm.
Theo Wu J.J et al. (2008 đƣợc trích dẫn bởi Nguyễn Nhƣ Sang và ctv.
(2009), O3 oxy hóa diễn ra theo 2 cách, 1/ trực tiếp, các phân tử O3 phản ứng trực tiếp với các hợp chất hòa tan và 2/ gián tiếp, các gốc *OH tạo thành từ quá trình phân hủy O3 phản ứng với các hợp chất hòa tan trong nước thải.
36 Bảng 3.3: Bố trí thí nghiệm 2.
Liều lƣ ng ozone
Lặp lại
Thời gian (phút)
0 15 30 45 60 75 90 105 120
0,15 g/h
1 A1.1 A1.2 A1.3 A1.4 A1.5 A1.6 A1.7 A1.8 A1.9 2 A2.1 A2.2 A2.3 A2.4 A2.5 A2.6 A2.7 A2.8 A2.9 3 A3.1 A3.2 A3.3 A3.4 A3.5 A3.6 A3.7 A3.8 A3.9 0,20
g/h
1 B1.1 B1.2 B1.3 B1.4 B1.5 B1.6 B1.7 B1.8 B1.9 2 B2.1 B2.2 B2.3 B2.4 B2.5 B2.6 B2.7 B2.8 B2.9 3 B3.1 B3.2 B3.3 B3.4 B3.5 B3.6 B3.7 B3.8 B3.9 0,25
g/h
1 C1.1 C1.2 C1.3 C1.4 C1.5 C1.6 C1.7 C1.8 C1.9 2 C2.1 C2.2 C2.3 C2.4 C2.5 C2.6 C2.7 C2.8 C2.9 3 C3.1 C3.2 C3.3 C3.4 C3.5 C3.6 C3.7 C3.8 C3.9 0,30
g/h
1 D1.1 D1.2 D1.3 D1.4 D1.5 D1.6 D1.7 D1.8 D1.9 2 D2.1 D2.2 D2.3 D2.4 D2.5 D2.6 D2.7 D2.8 D2.9 3 D3.1 D3.2 D3.3 D3.4 D3.5 D3.6 D3.7 D3.8 D3.9 0,35
g/h
1 E1.1 E1.2 E1.3 E1.4 E1.5 E1.6 E1.7 E1.8 E1.9 2 E2.1 E2.2 E2.3 E2.4 E2.5 E2.6 E2.7 E2.8 E2.9 3 E3.1 E3.2 E3.3 E3.4 E3.5 E3.6 E3.7 3.8 E3.9 0,40
g/h
1 F1.1 F1.2 F1.3 F1.4 F1.5 1.6 F1.7 F1.8 F1.9 2 F2.1 F2.2 F2.3 F2.4 F2.5 2.6 F2.7 F2.8 F2.9 3 F3.1 F3.2 F3.3 F3.4 F3.5 3.6 F3.7 F3.8 F3.9 Giải thích:
Ax.1; Ax.2; Ax.3; Bx.1; Bx.2.; Bx.3; Cx.1; Cx.2; Cx.3; Dx.1; Dx.2; Dx.3; Ex.1; Ex.2.; Ex.3;
Fx.1; Fx.2; Fx.3: với x là số lần lặp lại thí nghiệm.
A1.y; A2.y; A3.y; B1.y; B2.y; B3.y; C1.y; C2.y; C3.y; D1.y; D2.y; D3.y; E1.y; E2.y; E3.y;
F1.y; F2.y; F3.y: với y là thời gian thí nghiệm.
Tổng số mẫu nước thải và chỉ tiêu phân tích ở thí nghiệm 2 06 giá trị lƣợng ozone x 9 giá trị thời gian x 3 lần lặp = 162 mẫu.
162 mẫu x 3 chỉ tiêu (COD, BOD5 và pH)/ mẫu = 486 chỉ tiêu.
Bố trí thí nghiệm 3
Thí nghiệm với giá trị pH tìm thấy ở thí nghiệm 1, chọn liều lƣợng ozone tìm thấy ở thí nghiệm 2 (sử dụng tác nhân điện cực than hiệu điện thế 12V) với độ lặp lại 3 lần. Khảo sát trong 90 phút với tần suất lấy mẫu là 15 phút/lần.
Mẫu nước thải sau khi lấy qua van xả của mô hình thí nghiệm được đem đi
37
phân tích các chỉ tiêu BOD5, COD và pH để đánh giá khả năng loại bỏ các chất hữu cơ, đồng thời tìm ra thời gian xử lý tối ƣu nhất cho thí nghiệm.
Bảng 3.4: Bố trí thí nghiệm 3.
Liều lƣ ng Ozone
Lặp lại
Thời gian (phút)
0 15 30 45 60 75 90
0,3 g/h
1 A1.1 A1.2 A1.3 A1.4 A1.5 A1.6 A1.7 2 A2.1 A2.2 A2.3 A2.4 A2.5 A2.6 A2.7 3 A3.1 A3.2 A3.3 A3.4 A3.5 A3.6 A3.7 Giải thích:
Ax.1; Ax.2; Ax.3: với x là số lần lặp lại thí nghiệm.
A1.y; A2.y; A3.y: với y là thời gian thí nghiệm.
Tổng số mẫu nước thải và chỉ tiêu phân tích ở thí nghiệm 3 01 giá trị lƣợng ozone x 7 giá trị thời gian x 3 lần lặp = 21 mẫu.
21 mẫu x 3 chỉ tiêu (COD, BOD5 và pH)/ mẫu = 63 chỉ tiêu.
Bố trí thí nghiệm 4 Bảng 3.5: Bố trí thí nghiệm 4.
Nghiệm thức
Lặp lại
Thời gian (phút)
0 15 30 45 60 75 90 105 120 Ozone
1 A1.1 A1.2 A1.3 A1.4 A1.5 A1.6 A1.7 A1.8 A1.9 2 A2.1 A2.2 A2.3 A2.4 A2.5 A2.6 A2.7 A2.8 A2.9 3 A3.1 A3.2 A3.3 A3.4 A3.5 A3.6 A3.7 A3.8 A3.9 Điện cực 1 B1.1 B1.2 B1.3 B1.4 B1.5 B1.6 B1.7 B1.8 B1.9 2 B2.1 B2.2 B2.3 B2.4 B2.5 B2.6 B2.7 B2.8 B2.9 3 B3.1 B3.2 B3.3 B3.4 B3.5 B3.6 B3.7 B3.8 B3.9 Ozone
và tác nhân điện cực
1 C1.1 C1.2 C1.3 C1.4 C1.5 C1.6 C1.7 C1.8 C1.9 2 C2.1 C2.2 C2.3 C2.4 C2.5 C2.6 C2.7 C2.8 C2.9 3 C3.1 C3.2 C3.3 C3.4 C3.5 C3.6 C3.7 C3.8 C3.9 Giải thích:
Ax.1; Ax.2; Ax.3; Bx.1; Bx.2.; Bx.3; Cx.1; Cx.2; Cx.3: với x là số lần lặp lại thí nghiệm.
A1.y; A2.y; A3.y; B1.y; B2.y; B3.y; C1.y; C2.y; C3.y: với y là thời gian thí nghiệm.
38
Thí nghiệm đƣợc thực hiện: 1/ Chỉ sử dụng điện cực than hiệu điện thế 12V; 2/ Chỉ sử dụng ozone với liều lƣợng 0,3g/h; 3/ Kết hợp ozone với liều lƣợng 0,3g/h và điện cực than hiệu điện thế 12V.
Nghiệm thức ozone: đƣợc bố trí với giá trị pH và liều lƣợng Ozone tìm thấy ở thí nghiệm 1 và 2, nhƣng chỉ dùng tác nhân oxy hóa là ozone mà không sử dụng điện cực. Thí nghiệm cũng được khảo sát với 20L nước thải với độ lặp lại 3 lần và đƣợc thu mẫu 15 phút một lần trong thời gian 120 phút. Sau đó mẫu đƣợc đem đi phân tích các chỉ tiêu BOD5, COD và pH để kiểm chứng hiệu quả oxy hóa của ozone khi không sử dụng điện cực.
Nghiệm thức điện cực: đƣợc bố trí với giá trị pH và liều lƣợng ozone tìm thấy ở thí nghiệm 1 và 2, nhƣng chỉ sử dụng điện cực than có hiệu điện thế 12V mà không sục ozone trong thời gian 120 phút. Thể tích mỗi mẻ thí nghiệm là 20L, đƣợc lặp lại 3 lần với tần suất lấy mẫu là 15 phút/lần để theo dõi các chỉ tiêu BOD5, COD, và pH, qua đó đánh giá sự ảnh hưởng của điện cực đến quá trình xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải.
Nghiệm thức ozone có tác nh n điện cực: đƣợc bố trí với giá trị pH và liều lƣợng Ozone tìm thấy ở thí nghiệm 1 và 2, trong bể phản ứng gồm hệ sục khí ozone và điện cực than hiệu điện thế 12V để khảo sát sự phân hủy của các hợp chất phức tạp trong nước thải. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần với tần suất lấy mẫu 15 phút/lần với cùng một lượng nước thải là 20L được sục khí trong thời gian 120 phút.
Tổng số mẫu nước thải và chỉ tiêu phân tích ở thí nghiệm 4 03 nghiệm thức x 9 giá trị thời gian x 3 lần lặp = 81 mẫu
81 mẫu x 3 chỉ tiêu (COD, BOD5 và pH)/ mẫu = 243 chỉ tiêu.