Khả năng xử lý COD của hệ thống được đánh giá ở các điều kiện mô phỏng khi cho tôm ăn ở các chế độ ăn khác nhau là 0,051g/ ngày và 0,11g / ngày tương ứng với các tuổi tôm lần lượt là 66 - 70 ngày tuổi và 76 – 80 ngày tuổi. Sau 10 ngày, các giá trị COD của hệ trong các mẫu bùn được thể hiện trong Hình 3.12.
Hình 3.12: Kết quả so sánh tốc độ phân giải COD của hệ SBES khi vận hành ở các chế độ cho ăn khác nhau
Ghi chú: BTN: Hệ SBES, BĐC: Hệ đối chứng không đặt điện cực.
0 10000 20000 30000 40000
0.051g/ ngày 0.11g/ ngày
COD (mg/l)
Khối lượng thức ăn (g/ngày)
Tốc độ phân giải COD các mẫu bùn của hệ SBES ở các chế độ cho ăn khác nhau
BĐC BTN
59
Các kết quả ở Hình 3.12 cho thấy khi cho ăn ở chế độ thông thường 0,051g/ngày giá trị COD mẫu bùn của hệ đối chứng không đặt điện cực gấp 2,5 lần hệ SBES, tương đương với sự chênh lệch khoảng 6967 mg/L. Sự sai khác này là có ý nghĩa thống kê (p = 0,004). Có thể nói, ở chế độ cho ăn 0,051g/ ngày, hiệu quả xử lí COD của SBES lớn hơn hệ đối chứng không đặt điện cực, tức là việc đặt điện cực dưới lớp bùn đã có vai trò tích cực trong việc loại bỏ COD của lớp bùn đáy, rõ ràng các vi khuẩn của điện cực đáy đã đóng vai trò như là một chất xúc tác để thúc đấy các chất hữu cơ lắng đọng trong lớp bùn đáy. Điều này phù hợp với các nghiên cứu gần đây về vai trò của điện cực đáy trong việc loại bỏ COD [44, 88].
Mặt khác, các kết quả so sánh ở Hình 3.12 cũng cho thấy rằng, khi tăng lượng thức ăn lên gấp đôi trong khi mô phỏng sự ô nhiễm của ao nuôi, các kết quả COD mẫu bùn của hệ đối chứng – không đặt điện cực và hệ SBES không có sự chênh lệch đáng kể (p = 0,19). Có lẽ, khi tăng lượng tải COD, nồng độ COD cao quá ngưỡng của bùn đã phần nào ức chế các quá trình sinh lí, sinh hóa của hệ vi khuẩn dưới điện cực đáy, làm tốc độ phân giải các chất hữu cơ dưới lớp bùn đáy chậm lại. Điều này cũng hoàn toàn phù hợp với các nguyên lí để vận hành hệ, tức là, phải tìm một ngưỡng hoạt động để vận hành hệ trong giới hạn phù hợp nhằm kích thích các tiềm năng phân giải của vi sinh vật. Hiện nay, các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu và tìm hiểu vấn đề này để tối ưu hóa hoạt động của các SBES [87, 88].
Như vậy, các kết quả xử lí bùn của hệ SBES thí nghiệm cho thấy tiềm năng của hệ trong xử lí ô nhiễm của lớp bùn đáy; điều này có ý nghĩa rất lớn trong thực tiễn với việc cải thiện vấn đề ô nhiễm bùn đáy trong ao nuôi tôm nước lợ. Vì thực chất, sự ô nhiễm lớp bùn đáy chính là nguyên nhân gây bệnh hại cho thủy sản [88] .Với các kết quả COD của mẫu nước lợ, do trong môi trường nước lợ có nhiều yếu tố cản trở tới phương pháp nên hiện tại chúng tôi chưa tìm được cách khắc phục để có thể tìm được chính xác giá trị COD của các mẫu này. Tuy nhiên, có thể khẳng định giá trị COD của các mẫu nước trong tất cả các thí nghiệm là <100 mg/l không nằm trong giới hạn của phương pháp
60
đã chuẩn hóa. Cần nhiều thời gian hơn để có thể tiếp tục chuẩn hóa phương pháp cho phù hợp với các mẫu nước lợ có hàm lượng COD thấp.
3.3.2. Kết quả xử lí ammonium (NH4+)
Hình 3.13: Kết quả NH4+ của các mẫu nước ở các chế độ cho ăn khác nhau.
Ghi chú: BTN: Hệ SBES, BĐC: Hệ đối chứng không đặt điện cực
Hình 3.14: Kết quả NH4+ của các mẫu bùn ở các chế độ cho ăn khác nhau.
Ghi chú: BTN: Hệ SBES, BĐC: Hệ đối chứng không đặt điện cực
Những kết quả phân tích nitơ-NH4+ của các mẫu nước ở Hình 3.13 cho thấy sự khác biệt giữa các mẫu thí nghiệm và đối chứng không có nhiều ý nghĩa (với p = 0,54 và p = 0,96 tương ứng lần lượt với các mẫu ở chế độ cho ăn 0,051 g/ngày và 0,11g/ ngày ở mức ý nghĩa α = 0,05).
0 1 2 3 4 5 6
BTN BĐC
Amoni (mg/l)
Giá trị NH4+trung bình mẫu nước khi cho ăn 0,051g/ ngày
0 1 2 3 4
BTN BĐC
Amoni (mg/l)
Giá trị NH4+trung bình mẫu nước khi cho ăn 0,11g/ ngày
0 10 20 30 40 50 60
BTN BĐC
Amoni (mg/L)
Giá trị NH4+ trung bình mẫu bùn khi cho ăn 0,051g/ngày
0 10 20 30 40 50 60 70
BTN BĐC
Amoni (mg/L)
Giá trị NH4+ trung bình mẫu bùn khi cho ăn 0,11g/ngày
61
Trong khi đó, các kết quả ở Hình 3.14 chỉ ra rằng, ở chế độ cho ăn 0,051g/ngày, sự chênh lệch hàm lượng nitơ-NH4+ các mẫu bùn của hệ đối chứng với hệ SBES là 1,4 lần, tương đương 12,69 mg/L. Sự sai khác này là có ý nghĩa thống kê (p = 0,0024); nghĩa là, khả năng loại bỏ nitơ - NH4+ của hệ SBES cao hơn so với hệ đối chứng.
Mặt khác, ở chế độ cho ăn với khối lượng thức ăn gấp đôi là 0,11g/ ngày, sự chênh lệch hàm lượng nitơ-NH4+ các mẫu bùn của hệ đối chứng với hệ SBES là 1,3 lần, nhưng sự sai khác này không có ý nghĩa thống kê (p = 0,29).
Như vậy khi tăng khối lượng thức ăn lên gấp đôi, có thể thấy tốc độ phân giải NH4+ của SBES cũng giảm đi. Điều này cũng phù hợp với các kết quả COD, khi hệ trở nên ô nhiễm, các vi khuẩn điện hóa hoạt động kém hơn và khối lượng cho ăn 0,11g/ ngày đã vượt qua ngưỡng chịu đựng của hệ.
3.3.3. Kết quả xử lí N tổng (TN)
Hình 3.15: Kết quả TN của các mẫu nước ở các chế độ cho ăn khác nhau.
Ghi chú: TN: Hệ SBES, ĐC: Hệ đối chứng không đặt điện cực
0 2 4 6 8 10 12 14
BTN BĐC
TN (mg/L)
Giá trị TN trung bình mẫu nước khi cho ăn 0,051g/ngày
0 2 4 6 8 10 12
BTN BĐC
TN (mg/L)
Giá trị TN trung bình mẫu nước khi cho ăn 0,11g/ngày
62
Hình 3.16: Kết quả TN của các mẫu bùn ở các chế độ cho ăn khác nhau.
Ghi chú: TN: Hệ SBES, ĐC: Hệ đối chứng không đặt điện cực
Những kết quả phân tích TNmẫu nước ở Hình 3.15 cho thấy sự khác biệt giữa các mẫu thí nghiệm và đối chứng không có nhiều ý nghĩa (với p = 0,51 và p
= 0,23 tương ứng lần lượt với các mẫu ở chế độ cho ăn 0,051 g/ ngày và 0,11g/
ngày ở mức ý nghĩa α = 0,05).
Ngoài ra, các kết quả TN của các mẫu bùn ở Hình 3.16, cho thấy cũng không có sự sai khác rõ rệt trong các mẫu của SBES và hệ đối chứng không đặt điện cực (với p = 0,27 và p = 0,75 tương ứng lần lượt với các mẫu ở chế độ cho ăn 0,051 g/
ngày và 0,11g/ ngày ở mức ý nghĩa α = 0,05).
Kết quả trên gợi ý rằng có thể với các chế độ cho ăn 0,051g/ ngày và 0,11g/
ngày mô phỏng khi tôm 66 – 70 ngày tuổi và 76 – 80 ngày tuổi, là những giai đoạn tôm gần thu hoạch nên hàm lượng chất hữu cơ dư thừa tăng lên, ao nuôi trở nên ô nhiễm hơn. Nói cách khác, khi hệ dư thừa quá nhiều nitơ sẽ hạn chế sự phát triển của vi khuẩn có trong lớp bùn đáy nên tốc độ phân giải chậm lại.
3.3.4. Tóm lược các kết quả xử lí ô nhiễm của hệ
Từ những kết quả trên và bảng 3.2, có thể kết luận, hệ SBES tỏ ra hiệu quả khi loại bỏ COD, NH4+ của lớp bùn đáy ao nuôi, và đặc biệt hiệu quả với việc loại
0 100 200 300 400 500 600
BTN BĐC
TN (mg/L)
Giá trị TN trung bình mẫu bùn khi cho ăn 0,051g/ngày
0 100 200 300 400 500 600 700 800
BTN BĐC
TN (mg/L)
Giá trị TN trung bình mẫu bùn khi cho ăn 0,11g/ ngày
63
bỏ COD (Hình 3.12) ở chế độ cho ăn 0,051g/ ngày – trong ngưỡng vận hành của hệ. Tức là, các điện cực đã có vai trò tích cực trong việc xử lí ô nhiễm của lớp bùn đáy. Những tác dụng tích cực của điện cực với việc loại bỏ COD của chất hữu cơ (78,6% trong 10 ngày) với một SMFC mạch kín cũng đã được chứng minh trước đó [32].