CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.3. Ảnh hưởng của một số các yếu tố vận hành lọc đến quá trình tắc màng 79 1. Ảnh hưởng của vật liệu màng lọc dạng tấm phẳng
3.4.1. Lựa chọn thời gian lưu thủy lựcnước các bể theo kiểu mẻ
Giai đoạn xử lý yếm khí
Nước thải chăn nuôi lợn đầu vào có các giá trị trung bình: pH khoảng 7,27
± 0,29, COD 4760 ± 160 mgO2/L và NH4+-N 352 ± 13 mg/L.
Kết quả ảnh hưởng của thời gian lưu đến hiệu quả xử lý được thể hiện trong Bảng 3.3.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian lưu nước trong bể yếm khí đến hiệu quả xử lý COD
Thời gian lưu
(giờ) pH NH4+-N
(mg/L)
COD (mgO2/L)
Hiệu quả xử lý COD (%)
12 7,32 332 3150 33,8
16 7,29 340 2580 50
20 7,31 345 2150 54,8
24 7,34 354 1440 69,7
Mục đích của bể xử lý yếm khí là giảm tải lượng chất hữu cơ, phân giải các chất hữu cơ mạch dài, phức tạp thành những chất mạch ngắn, đơn giản để VSV dễ hấp thụ và sinh trưởng. Từ số liệu trong Bảng 3.3 nhận thấy, khi thời gian lưu trong bể yếm khí tăng, khả năng xử lý COD cũng tăng theo. Nguyên nhân do các
90
VSV đã sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên, làm giảm COD trong nước thải. Sau các thời gian lưu 12, 16, 20 và 24 giờ, hiệu suất xử lý COD tăng tương ứng: 33,8; 45,7; 54,8 và 69,7%. Mặc dù hiệu suất xử lý COD của bể yếm khí cao là rất tốt, nhưng do mục đích của hệ xử lý là tận dụng nguồn cacbon hữu cơ trong nước thải để khử nitrat mà không bổ sung hóa chất bên ngoài vào, cho nên phải đảm bảo sao cho sau khi qua bể yếm khí, nồng độ cơ chất trong nước thải vẫn đủ cung cấp cho quá trình khử nitrat được diễn ra hoàn toàn. Sau khoảng thời gian lưu 24 giờ, hiệu suất xử lý COD của bể yếm khí đạt 69,7% tương ứng với giá trị COD đầu ra khoảng 1440 mgO2/L, thấp hơn so với nhu cầu của quá trình khử nitrat (giả sử quá trình nitrat hóa xảy ra hoàn toàn thì lượng nitrat hình thành sẽ là khoảng 345 mg/L. Để khử hết lượng nitrat này cần lượng COD tối thiểu 345 x 5 = 1725 mgO2/L). Như vậy, ở bể yếm khí có nồng độ BHT 12000 mg/L, sau khoảng thời gian lưu 20 giờ, giá trị COD đã giảm khoảng 50%, vẫn đảm bảo đủ cơ chất cho các quá trình tiếp theo. Ở thời gian lưu ngắn hơn, hiệu suất xử lý COD thấp hơn, đồng nghĩa với giá trị COD đầu ra cao hơn nên đòi hỏi thời gian xử lý của hệ sau này dài hơn. Do đó, lựa chọn thời gian lưu tại bể yếm khí là 20 giờ.
Giai đoạn hiếu khí
Nước thải sau khi qua xử lý yếm khí với thời gian lưu 20 giờ được sử dụng làm đầu vào cho quá trình xử lý hiếu khí. Kết quả ảnh hưởng của thời gian lưu đến hiệu quả xử lý được thể hiện trong Bảng 3.4.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của thời gian lưu nước trong bể hiếu khí đến hiệu quả xử lý COD và NH4+ -N
Thời gian lưu
(giờ)
pH COD
(mgO2/L)
Hiệu quả xử lý COD
(%)
NH4+-N (mg/L)
Hiệu quả xử lý NH4+-N
(%)
NO3- - N (mg/L)
8 7,8 1070 50,3 250 26,5 88,78
16 7,95 430 80 162,5 52,2 174,4
24 8,1 86 96 85,5 74,9 250,7
48 8,23 58 97,3 0,85 99,8 336,4 Qua số liệu thu được thể hiện trong Bảng 3.4 nhận thấy, sau khoảng thời gian lưu 8, 16 đến 24 giờ sục khí, hiệu suất xử lý COD tăng rất nhanh từ 50,3 đến 96%. Nhưng khi tiếp tục tăng thời gian lưu lên gấp đôi là 48 giờ, hiệu suất xử lý của quá trình chỉ tăng lên rất ít, đạt 97,3%. Nguyên nhân có thể do trong thời gian đầu, những chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã được VSV phân giải và hấp thụ hết. Khoảng thời gian về sau, trong bể chỉ còn lại những chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, VSV khó hấp thụ, dẫn đến hiệu suất xử lý COD chỉ tăng rất ít.
Quá trình oxy ôxy hóa chất hữu cơ sau khoảng thời gian 24 giờ đã diễn ra gần như hoàn toàn, nhưng quá trình nitrat hóa diễn ra với tốc độ chậm hơn. Cụ thể, sau 24 giờ hiệu suất xử lý amoni mới chỉ đạt 74,9%, tương ứng đầu ra còn 85,5 mg/L. Quá trình nitrat hóa xảy ra hoàn toàn sau 48 giờ, hiệu suất đạt 99,8%, tương ứng đầu ra amoni 0,85 mg/L. Do đó, để quá trình nitrat hóa xảy ra hoàn toàn, chọn thời gian lưu tại bể hiếu khí là 48 giờ.
Giai đoạn xử lý thiếu khí
COD đầu ra bể yếm khí khoảng 2150 mg/L. Thực nghiệm cho thấy 1g đường pha trong 1 lít nước đo được giá trị COD khoảng 1000 mg/L. Do đó, pha 16g đường vào 8L nước đầu ra của bể hiếu khí với thời gian lưu 48 giờ, giá trị COD thu được là 2120 mg/L. Kết quả ảnh hưởng của thời gian lưu đến hiệu quả xử lý được thể hiện trong Bảng 3.5.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của thời gian lưu nước trong bể thiếu khí đến hiệu quả xử lý NO3- - N và COD
Thời gian lưu (giờ)
pH NO3- - N (mg/L)
Hiệu quả xử lý NO3- - N
(%)
COD (mg/L)
Hiệu quả xử lý COD
(%)
8 8,23 216 35,7 1406 33,2
12 8,25 111 49,1 810 60,93
16 8,39 25 77,3 98 94,1
24 8,45 3,46 86,2 57 95,9
92
Từ các kết quả nghiên cứu thu được thể hiện trong Bảng 3.5 thấy rằng, với giá trị NO3- - N đầu vào khoảng 336 mg/L, sau thời gian lưu 8 và 12 giờ, giá trị NO3- - N đầu ra tương ứng chỉ còn là 216 và 111 mg/L. Giá trị NO3- - N đầu ra này vẫn còn rất cao so với tiêu chuẩn xả thải. Sau thời gian lưu 16 giờ, hiệu suất xử lý nitrat đã tăng lên đạt 77,3%, tương ứng với NO3- - N đầu ra chỉ còn 25 mg/L. Bên cạnh đó, cùng sau khoảng thời gian lưu 16 giờ, hiệu suất xử lý COD đã đạt 94,1%, tương ứng giá trị COD còn 98 mgO2/L. Như vậy, sau khoảng thời gian lưu 16 giờ, giá trị COD và NO3- - N đầu ra đã đáp ứng được chỉ tiêu xả thải.
Do đó, chọn thời gian lưu tại bể thiếu khí là 16 giờ để tiết kiệm thời gian và năng lượng.