CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.5. Ảnh hưởng của các điều kiện vận hành mô hình hệ thống đến hiệu quả xử lý
3.6.2. Năng xuất xử lý và tải lượng COD, NH4+ của mô hình hệ thống
Tải lượng là thông số quan trọng trong việc đánh giá khả năng chịu đựng của hệ xử lý. Nếu vận hành hệ thống vi sinh ở tải lượng quá cao, nước sau xử lý sẽ không đạt được tiêu chuẩn quy định. Vì vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu quả xử lý cũng như ảnh hưởng của nó đến khả năng vận hành và hoạt động của hệ thống là rất quan trọng.
Tải lượng (tải lượng COD, N tính cho một đơn vị thể tích hữu ích của bể xử lý) được tính theo công thức (3.1915) và (3.2016):
10 3 vao
K
COD Q
T V
× × −
=
(3.1915)
V
Q TK Nvao
10−3
×
= ×
(3.2016)
trong đó:
TK - tải lượng thể tích (O2/m3 .ngày COD/m3.ngày), hoặc (N/m3.ngày);
Q - Lưu lượng nước thải vào hệ (m3/ngày);
V - Thể tích bể phản ứng (m3);
CODvào, Nvào - Giá trị COD và nitơ đầu vào (g/m3).
Năng suất xử lý COD và N của hệ được tính theo công thức (3.2117) và (3.2218):
η ( θ ) 10 3
)
( = COD −CODra × −
COD vào
(3.2117)
η ( θ ) 10 3
) (
× −
= Nvao − Nra N
(3.2218) trong đó:
η(COD) - năng suất xử lý (kg O2/m3 .ngày kg COD/m3.ngày);
η(COD) - năng suất xử lý (kg N/m3.ngày);
θ - thời gian lưu thuỷ lực (ngày) Q
=V
θ
V1 - Thể tích bể yếm khí hữu ích (chứa nước và BHT) = 0,04 m3 V2 - Thể tích bể thiếu khí hữu ích (chứa nước và BHT) = 0,03 m3 V3 - Thể tích bể hiếu khí hữu ích (chứa nước và BHT) = 0,11 m3
V= V1+V2+ V3
V - Thể tích hữu ích của cả hệ thống = 0,18 m3
Q - Lưu lượng dòng, m3/ngày
Mối quan hệ giữa năng suất xử lý và tải lượng COD
Dựa trên giá trị COD đầu vào và đầu ra, xác định được tải lượng và năng suất xử lý COD của mô hình hệ thống. Kết quả mối tương quan giữa năng suất xử lý và tải lượng COD được trình bày trên Hình 3.25243.
Hình 3.25243. Quan hệ giữa tải lượng đầu vào và năng suất xử lý COD Qua số liệu kết quả thể hiện trên đồ thị Hình 3.25 243 thấy rằng, khi tải lượng vào hệ thống tăng từ 0,8 lên tới 2,25 kgO2/m .ngày3 kg COD/m3.ngày, năng suất xử lý của hệ thống tăng từ 2,05 lên tới 5,58 kgO2/m3 .ngày kg/m3.ngày.
126
Khi tải lượng COD tăng từ 0,8 đến 1,85 kgO2/m3.ngày, năng suất xử lý tăng tuyến tính từ 2,05 đến 4,8 kg/m3.ngày. Nhưng khi tải lượng COD tăng lên từ 1,85 – 2,25 kgO2/m3 .ngày kg/m3.ngày thì năng suất xử lý của hệ thống không còn tuyến tính nữa và giá trị COD đầu ra vượt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 01-79:2011/BNNPTNT. Điều này có nghĩa là, với tải lượng COD đầu vào lớn hơn 1,85 kgO2/m3 .ngày kg/m3.ngày đã vượt quá khả năng xử lý của mô hình hệ thống. Khi tiếp tục tăng giá trị tải lượng đầu vào, năng suất của hệ có xu hướng không tăng và đạt bão hoà, điều này có thể lý giải là tải lượng lớn và vượt quá khả năng xử lý của VSV trong hệ. Năng suất xử lý COD cực đại mà hệ đạt được là 4,8 kg/m3.ngày tại tải lượng 1,85 kgO2/m3 .ngày kg/m3.ngày. Hiệu suất xử lý COD của hệ đạt trung bình 98%. Đối với nước thải chăn nuôi, kết quả đạt được là rất cao và có khả năng ứng dụng vào thực tế.
So với hệ AUBF thấy rằng, mặc dù hệ AUBF làm việc với thời gian lưu dài hơn (5,2 ngày), tải lượng hữu cơ 0,5 – 3,5 kg kgO2/m3 .ngày COD/m3.ngày, hiệu suất xử lý COD chỉ đạt 91% (Shin, 2005), thấp hơn nhiều so với kết quả nghiên cứu đạt được.
Quan hệ giữa tải lượng và năng suất xử lý amoni
Kết quả mối tương giữa năng suất xử lý NH4+-N và tải lượng NH4+-N đầu vào được thể hiện trên Hình 3.26254.
Hình 3.26254. Quan hệ giữa tải lượng và năng suất xử lý amoni
Qua số liệu kết quả thể hiện trên đồ thị Hình 3.26 254 thấy rằng, khi tăng tải lượng vào hệ từ 0,051 lên tới 0,2 kg NH4+-N /m3.ngày thì năng suất xử lý của hệ thống tăng từ 0,131 lên tới 0,501kg/m3.ngày.
Khi tải lượng tăng từ 0,051 đến 0,187 kg/m3.ngày, năng suất xử lý tăng từ 0,131 đến 0,484 kg/m3.ngày và tuyến tính với nhau. Nhưng khi tăng tải lượng lên trên 0,193 kg/m3.ngày thì năng suất xử lý vẫn tăng nhưng không còn tuyến tính nữa và giá trị NH4+-N đầu ra vượt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 01- 79:2011/BNNPTNT. Điều này có nghĩa là, với tải lượng NH4+-N đầu vào lớn hơn 0,187 kg/m3.ngày đã vượt quá khả năng xử lý của mô hình hệ thống. Khi tiếp tục tăng giá trị tải lượng đầu vào, năng suất của hệ có xu hướng không tăng và đạt bão hoà, điều này có thể lý giải là tải lượng lớn và vượt quá khả năng xử lý của vi sinh trong hệ. Năng suất xử lý NH4+-N cực đại mà hệ đạt được là 0,484 kg/m3.ngày tại tải lượng 0,187 kg/m3.ngày. Hiệu suất xử lý NH4+-N của hệ đạt trung bình trên 99%.
So với một vài nghiên cứu khác, kết quả này cao hơn nghiên cứu của Abeling (1992) (khi đạt 0,3 kg NH4+ - N/m3.ngày), và của nhóm nghiên cứu Carrera (2004) (khi đạt 0,3 – 0,48 kg NH4+ - N/m3.ngày). Năng suất xử lý trong nghiên cứu gần bằng với kết quả của nhóm Shin (2005) khi đạt 0,65 kg NH4+ - N/m3.ngày. Nguyên nhân là do hệ của Shin (2005) duy trì hàm lượng BHT ở mức cao hơn trong nghiên cứu, khoảng 15000 mgMLSS/L.