a. Bố trí hệ thống thí nghiệm
Nước thải sử dụng trong thí nghiệm là dung dịch pha từ hoá chất từ bể cấp qua bể giữ mực và qua bể phản ứng có chứa vật liệu khối bê tông với lưu lượng nước qua bể là 8lit/giờ (Lê Anh Kha và Phạm Việt Nữ, 2003), lưu lượng nước được được điều chỉnh và giữ ổn định trong suốt quá trình thí nghiệm. Mỗi bể đặt chênh lệch nhau về độ cao để nước có thể tự chảy từ bể này sang bể kia.
Bể cấp là bể nhựa với thể tích 300 lít được đặt cách mặt đất khoảng 3m, chứa dung dịch nước thải pha từ hoá chất có thành phần tương đương với nước thải nhà máy chế biến thủy sản sau giai đoạn nitrate hoá. Dung dịch trong bể cấp luôn trong tình trạng sục khí liên tục bằng cách đặt các đầu sục khí bên trong bể giúp đồng nhất hóa và hạn chế phân tầng các thành phần hóa học trong bể đảm bảo thành phần dung dịch đầu vào ổn định.
Bể giữ mực là bể composite với thể tích 35 lít được đặt cách mặt đất khoảng 2.5m và đầu của bể giữ mực phải thấp hơn đáy của bể cấp để nước tự chảy từ bể cấp xuống bể giữ mực, trong bể được lắp phao giữ mực để giữ ổn định lượng dung dịch pha bằng hoá chất từ bể cấp, đảm bảo luôn có nguồn nước cung cấp cho hệ thống hoạt động liên tục.
Bể phản ứng là bể composite với thể tích 35 lít, được bố trí thấp hơn bể giữ mực để nước chảy tràn từ bể giữ mực có thể tự chảy vào bể phản ứng. Bên trong bề phản ứng được bố trí 24 khối bê tông, tạo điều kiện sao cho dòng nước chảy qua có thể tiếp xúc nhiều nhất với vật liệu. Bể được che kín nhằm tránh ánh sáng mặt trời chiếu vào sẽ kích thích sự phát triển của rong rêu, tảo và đảm bảo điều kiện thiếu khí thích ứng cho quá trình khử nitrate.
Ngoài ra, còn có bể chứa đường saccarozo (C12H22O11) với thể tích 3 lít để cung cấp một lượng cacbon thích hợp cho quá trình hoạt động của vi sinh vật. Bể chứa đường phải đảm bảo bền về mặt hóa học và được khử trùng trước khi đưa vào hệ thống nhằm ức chế hoạt động của vi sinh vật làm ảnh hưởng đến quá trình thực hiện thí nghiệm.
32
Hệ thống thí nghiệm được bố trí theo sơ đồ như sau:
b. Tiến hành thí nghiệm
Thí nghiệm được bố trí dạng bể liên tục gồm hai nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được lặp lại 3 lần.
Nghiệm thức 1 (NT1): Hệ thống thí nghiệm khử nitrate với nguồn cấp pha từ hoá chất, vật liệu bám dính không có màng biofilm và không cung cấp cacbon từ bên ngoài.
Nước thải sử dụng trong thí nghiệm là dung dịch pha từ hóa chất với chỉ số COD (pha từ Peptone), N-NO3- (pha từ NaNO3), và P-PO43- (pha từ Na2HPO4.12H2O). Nồng độ dung dịch sẽ dựa vào nước thải nhà máy chế biến thủy sản sau giai đoạn nitrate hóa để pha với nồng độ N-NO3- trong khoảng từ 30mg/L – 100mg/L. Sau đó tiến hành sục khí trong khoảng thời gian 2 giờ để các muối hoà tan hết trở về dạng ion và được trộn đều thì cho chảy vào hệ thống.
Vị trí thu mẫu đầu ra
Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Vị trí thu mẫu đầu vào có bổ sung đường Vị trí thu mẫu đầu vào Nước thải đầu ra Bể phản ứng 2 4 C12H22O11 3 Sục khí Bể cấp Bể giữ mực Nước thải đầu vào 1
33
Bảng 3.1: Tên và lượng hóa chất được đưa vào bể cấp
Hóa chất Lượng sử dụng (g/300 lít nước máy)
Pepton 9.0
NaNO3 66.48
Na2HPO4.12H2O 8.66
Bể phản ứng được bố trí 24 khối bê tông, bề mặt các khối bê tông không có lớp màng biofilm và được khử trùng ở 121oC để tiêu diệt các loài vi sinh vật bám dính trên vật liệu.
Khi hệ thống hoạt động ổn định, tiến hành thu mẫu và phân tích các chỉ tiêu pH, EC, DO, Nhiệt độ, COD, NO2-, NO3-, NH4+, TN, PO43-, TDP, TP.
Nghiệm thức 2 (NT2): Hệ thống thí nghiệm khử nitrate với nguồn cấp pha từ hoá chất, vật liệu bám dính có màng biofilm và cung cấp thêm nguồn cacbon là đường saccarozo (C12H22O11) từ bên ngoài.
Thí nghiệm được bố trí như ở nghiệm thức 1: nước thải được pha theo công thức như bảng 3.1, vật liệu sử dụng được thay bằng các khối bê tông có lớp màng biofilm và trong quá trình thí nghiệm bể phản ứng được bổ sung một lượng đường saccarozo từ bên ngoài với nồng độ 40mgC/L (dung dịch nước đầu vào sau khi bổ sung đường saccarozo có nồng độ COD là 100mg/L) nhằm hạn chế thừa lượng đường cấp vào làm ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra.
Khi hệ thống hoạt động ổn định, tiến hành thu mẫu và phân tích các chỉ tiêu pH, EC, DO, Nhiệt độ, COD, NO2-, NO3-, NH4+, TN, PO43-, TDP, TP.