Đề tài Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng mô hình biogas kết hợp hồ sinh học thực vật

0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 TP – B0 (mg/l) 38,2 39,6 39,1 38,9 37,1 35,9 31,6 28,7 26,9 27,5 23,1 22,8 22,3 TP – B1 (mg/l) 38,2 39,5 37,1 32,4 28,5 25,1 23,4 22,8 23,6 21,7 20,5 19,8 20,1 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 71 Đồ thị 4.6 : Diễn biến T-P (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ nhất Sau 5 ngày, T-P tăng nhẹ: từ 32,8 mg/l tiến về giá trị 39,6 mg/l và 39,5 mg/l lần lượt ở hai nghiệm thức B0 và B1. Đến hết ngày thứ 15, T-P có dấu hiệu giảm so với giá trị ban đầu ở nghiệm thức B0. Sớm hơn nghiệm thức B0, T-P tại nghiệm thức B1đã giảm sau 10 ngày Ở nghiệm thức B0: quá trình giảm T-P liên tục từ sau 15 ngày đến 40 ngày. Cuối ngày thứ 40, giá trị T-P là 26,9 mg/l. Sau đó, vào ngày thứ 45, có dấu hiệu tăng bất thường (đạt 27,5 mg/l) sau đó giảm đều đặn về giá trị 22,3 mg/l vào cuối ngày thứ 60. Hiệu quả khử T-P là 41,62% - Ít nhất so với những hiệu quả khử những chỉ tiêu khác cùng thời gia nghiên cứu. Tương tự, tại nghiệm thức B1, diễn biến quá trình xảy ra tương tự. Vào cuối ngày thứ 5, T-P đạt 39,5 mg/l, cao hơn giá trị ban đầu là 1,3 mg/l, tuy nhiên, thấp hơn giá trị T-P của nghiệm thức B0 cùng thời điểm nghiên cứu. Sau 35 ngày, T-P đạt giá trị là 22,8mg/l. Đến ngày thứ 40, T-P tăng nhẹ, tiến về giá trị 23,6 mg/l. Sau đó giảm dần về 20,1 mg/l sau 60 ngày nghiên cứu. Với hiệu suất xử lý T-P là 47,38%. Vẫn cao hơn hiệu suất của nghiệm thức đối chứng. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 T - P ( m g /l ) NGÀY Diễn biến T - P (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ nhất TP - B0 (mg/l) TP - B1 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 72 g. Thành phần khí Biogas sinh ra trong hai nghiệm thức ở lần nghiên cứu thứ nhất Bảng 4.10: Thành phần % khí trong hổn hợp khí Biogas trong 2 nghiệm thức Đồ thị 4.7: Thành phần khí sinh ra trong hỗn hợp khí Biogas sau 60 ngày nghiên cứu tại lần nghiên cứu thứ nhất tại nghiệm thức đối chứng B0 CH4 55,5 56%CO2 35,2 35% H2S 0,001 0% KHÁC 9 9% Thành phần khí Biogas trong nghiệm thức B0 ở lần thí nghiệm thứ nhất CH4 CO2 H2S KHÁC Khí Thể tích (lít) và Phần trăm khí trong hỗn hợp NTB0 NTB1 Biogas L 14.805 15.773 % 100 100 CH4 L 8.069 8.754 % 54.5 55.5 CO2 L 5.049 5.552096 % 34.1 35.2 H2S ppm 4704 1015 % 0.005 0.001 Khác L 1.683 1.466 % 11.395 9.299 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 73 Đồ thị 4.8: Thành phần khí sinh ra trong hỗn hợp khí Biogas sau 60 ngày nghiên cứu tại lần nghiên cứu thứ nhất tại nghiệm thức B1 Nhìn chung, những thành phần khí “ có lợi” phát sinh trong nghiệm thức B1 đều nhiều hơn so với nghiệm thức B0. Từ kết quả phân tích khí bằng máy GA94, ta thấy rằng, lượng khí sinh ra tại nghiệm thức B1 có phần nhiều hơn lượng khí sinh ra tại nghiệm thức B0 (15,778 lít so với 14,805 lít). Về thành phần khí CH4, nghiệm thức B1 cho một lượng khí là 55,5% cao hơn 1% so với nghiệm thức B0 đối chứng. Đặc biệt là lượng H2S tại nghiệm thức B1 ít hơn nghiệm thức B0 đến 5 lần ( 0,001 % so với 0,005 %). 4.4.2.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của hồ sinh học thực vật lần nghiên cứu thứ nhất (tiếp theo nghiệm thức B1): Với việc tiếp nhận nước đầu ra của nghiệm thức B1 từ mô hình Biogas, khả năng xử lý của Hồ thực vật thể hiện cụ thể dưới đây: CH4 55,5 56% CO2 35,2 35% H2S 0,001 0% KHÁC 9 9% Thành phần khí Biogas trong nghiệm thức B1 ở lần thí nghiệm thứ nhất CH4 CO2 H2S KHÁC Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 74 a. Diễn biến pH trong hồ thực vật Bảng 4.11: Diễn biến pH tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 pH 8 7,8 7,6 7,9 7,5 7,7 8 7,9 7,5 7,3 6,8 Đồ thị 4.9: Diễn biến pH tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ nhất Từ đồ thị, ta thấy pH trong hồ thực vật biến thiên liên tục trong khoảng [6.8, 8,0]. Môi trường trong hồ sinh học thay đổi chậm trong 6 ngày đầu. Từ 8 -7,8 – 7,6 – 7,9 và giảm về 7,5 tại ngày thứ 8. Ngày xử lý thứ 4, hệ rễ lục bình bắt đầu có dấu hiệu phân hủy, cây lục bình bắt đầu chết dần. Trong hồ lúc này chỉ còn cây rau muống là chịu đựng được. Sau 10 ngày pH có dấu hiệu tăng lên ngưỡng 7,9 – 8,0. Cuối ngày nghiên cứu thứ 20, hiện tượng quá tải xảy ra, rau muống chết một phần, hiện tượng phân hủy sinh học xảy ra làm pH môi trường giảm. Nhìn chung, pH hồ thực vật thay đổi không đang kể, và vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Cuối quá trình xử lý, nếu chỉ xét riêng tiêu chuẩn này thì dòng thải đủ tiêu chuẩn xả ra môi trường 8 7,8 7,6 7,9 7,5 7,7 8 7,9 7,5 7,3 6,8 6 6,5 7 7,5 8 8,5 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 p H Ngày Diễn biến pH tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất pH Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 75 b. Diễn biến SS trong hồ thực vật: Bảng 4.12: Diễn biến SS (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 SS (mg/l) 803 820 850 795 805 720 690 420 314 302 450 Đồ thị 4.10: Diễn biến SS (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ nhất Trong khoảng 8 ngày đầu SS giảm chưa rõ, biến thiên liên tục trong khoảng 795 – 850 mg/l. Sau 14 ngày, SS giảm rõ rệt, ngày thứ 16 đế ngày 18, SS giảm mạnh nhất, từ 803 mg/l xuống còn 302 mg/l. Sau 20 ngày, hồ thực vật bắt đầu quá tải, cây rau muống chết dần, phân rã xảy ra, làm cặn gia tăng: từ 302 mg/l sau 18 ngày về giá trị 450 mg/l. c. Diễn biến COD (mg/l) trong hồ thực vật: Bảng 4.13: Diễn biến COD (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 COD (mg/l) 1560 1603 1780 1105 1120 903 885 670 538 502 685 803 820 850 795 805 720 690 420 314 302 450 0 200 400 600 800 1000 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 S S ( m g /l ) Ngày Diễn biến SS (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất SS (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 76 Đồ thị 4.11: Diễn biến COD (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ nhất Trong 4 ngày đầu, COD gia tăng nhiều hơn so với COD vào. Từ 1560 mg/l đã lên đến 1603 mg/l sau 2 ngày, và đạt cực đại là 1780 mg/l trong khoảng thời gian nghiên cứu. Lý do sau 4 ngày hệ rễ lục bình có biểu hiện phân hủy do không đáp ứng với mức độ ô nhiễm một cách nhanh chóng. Lượng chất hữu cơ này hiện diện trong hồ thức vật và phân hủy làm cho COD gia tăng. Sau đó, ngày thứ 6, COD giảm hơn 600 mg/l so với ngày thứ 4 do lúc này, lục bình đã được tách ra khỏi hệ thống xử lý, và lúc này trong hồ thực vật chỉ còn lại cây rau muống mà thôi. COD tiếp tục giảm, đến ngày thứ 18, hiệu quả COD là 67,82%. Sau ngày thứ 20, hệ thực vật trong hồ đã bắt đầu có hiện tượng chết do quá trình tích lũy sinh học. COD tăng sau 20 ngày (từ 502 mg/l vào ngày thứ 18 lên 685 mg/l ). Chứng tỏ, thực vật trong hồ có hiện tượng quá tải. Biến thiên BOD5 cũng tương tự như diễn biến COD trong hồ thực vật. Kết quả quan trắc BOD5 được ghi nhận trong bảng kết quả sau đây 1560 1603 1780 1105 1120 903 885 670 538 502 685 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 C O D ( m g /l ) Ngày Diễn biến COD (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất COD (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 77 d. Diễn biến BOD5 (mg/l) trong hồ thực vật: Bảng 4.14: Diễn biến BOD5 (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 BOD5 (mg/l) 1061 802 890 553 560 452 443 335 269 251 343 Đồ thị 4.12: Diễn biến BOD5 (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ nhất Từ kết quả nghiên cứu trên, ta thấy hiệu quả khử BOD5 cao nhất là 76,34% tại ngày thứ 18 (tương ứng là 251 mg/l so với 1061 mg/l đầu vào). Sau 20 ngày BOD5 có xu hướng tăng lên do hiện tượng chết đi và phân hủy của các loài thực vật. e. Diễn biến T – N (mg/l) trong hồ thực vật: Bảng 4.15: Diễn biến T - N (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T -N (mg/l) 43,1 45,1 48,2 45,6 46,1 40,2 38,3 30,5 24,6 22,4 26,2 1061 802 890 553 560 452 443 335 269 251 343 0 200 400 600 800 1000 1200 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 B O D 5 ( m g /l ) Ngày Diễn biến BOD5 (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất BOD5 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 78 Đồ thị 4.13: Diễn biến T -N (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ nhất Nhận thấy , Ni-tơ trong hồ tăng giảm không đồng đều . Trong 8 ngày đầu, Ni- tơ tăng vượt mức so với lượng Ni-tơ đầu vào (43,1 mg/l), tuy một vài thới điểm có giảm, nhưng chỉ giảm nhẹ. Sau 10 ngày, thực vật thủy sinh và hệ tảo trong nước xuất hiện – cũng là một nguồn tiêu thụ Ni-tơ trong nước, nên quá trình giảm Ni-tơ xảy ra khá nhanh. Kết thúc 16 ngày, hiệu quả khử Ni-tơ do quá trình hấp thu dinh dưỡng của thực vật trong hồ mạnh nhất trong khoảng thời gian quan trắc. Hiệu suất khử Ni-tơ cao nhất là 48,72%. Ngày thứ 18 trở đi, Ni-tơ tiếp tục gia tăng. f. Diễn biến T – P (mg/l) trong hồ thực vật: Bảng 4.16: Diễn biến T - P (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T - P (mg/l) 20,1 22,4 22,9 21,3 23,6 22,2 19,8 18,3 17,6 18,2 19,3 43,1 45,1 48,2 45,6 46,1 40,2 38,3 30,5 22,1 22,4 26,2 0 10 20 30 40 50 60 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T - N ( m g /l ) Ngày Diễn biến T - N (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất N - Kjeldahl Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 79 Đồ thị 4.14: Diễn biến T -P (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ nhất Từ kết quả trên, ta thấy T-P biến thiên liên tục trong khoảng 10 – 12 ngày đầu nghiên cứu. Từ ngày thứ 12 trở về ngày 16, T-P giảm đều đặn. Mức giảm tối đa tại ngày thứ 16 của nghiên cứu, và hiệu suất khử Phospho sau 16 ngày ( H max ) là 12,43%. Sau đó, ngày thứ 18 trở đi, Phospho lại gia tăng do hệ thực vật trong hồ không còn khả năng hấp thu Phospho vào tế bào, đồng thời, trong thời điểm này, thực vật đã bắt đầu chết và phân hủy – góp phần gia tăng Phospho trong nước. 20,1 22,4 22,9 21,3 23,6 22,2 19,8 18,3 17,6 18,2 19,3 0 5 10 15 20 25 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T - P ( m g /l ) Ngày Diễn biến T - P (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ nhất T - P (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 80 4.4.3. Kết quả thí nghiệm của lần nghiên cứu thứ hai: 4.4.3.1. Mô hình Biogas: Lần nghiên cứu thứ hai cũng tiến hành dựa trên 2 nghiệm thức: B0 – là nghiệm thức đối chứng và B1 – là nghiệm thức nghiên cứu nâng cao. Sau thời gian nghiên cứu là 60 ngày , các kết quả thu được như sau: a. Diễn biến pH theo thời gian ở hai nghiệm thức B0 và B1: Bảng 4.17: Diễn biến pH trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu N g à y 0 N g à y 5 N g à y 1 0 N g à y 1 5 N g à y 2 0 N g à y 2 5 N g à y 3 0 N g à y 3 5 N g à y 4 0 N g à y 4 5 N g à y 5 0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 pH - B0 7,3 5,4 5,1 6,4 7,2 7,5 7,2 7,6 8 8,2 8,1 8,3 8,2 pH - B1 7,3 5,9 5,3 6,1 6,9 7,7 7,9 8 8,2 8,1 8,4 8,3 8,1 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ thị 4.15: Diễn biến pH trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 p H NGÀY Diễn biến pH trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ 2 pH - B0 pH - B1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 81 Dựa vào kết quả nghiên cứu, ta thấy chênh lệch pH ở hai nghiệm thức không đáng kể. Ở trong khoảng 15 ngày đầu, giaoi đoạn thủy phân và lên men acid làm môi trường có tính acid. Sau đó, kể từ ngày 15 trở đi, pH tăng dần do chuyển sang giai đoạn lên men rượu, lên men methaneCuối 60 ngày, tại nghiệm thức đối chứng B0, pH là 8,2 không chênh lệch nhiều so với pH ở nghiệm thức B1 là 8,1. Kết quả này không khác biệt nhiều so với kết quả lần nghiên cứu đầu tiên. b. Diễn biến SS (mg/l) theo thời gian ở hai nghiệm thức B0 và B1: Bảng 4.18: Diễn biến SS (mg/l) ở 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu N g à y 0 N g à y 5 N g à y 1 0 N g à y 1 5 N g à y 2 0 N g à y 2 5 N g à y 3 0 N g à y 3 5 N g à y 4 0 N g à y 4 5 N g à y 5 0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 SS - B0 (mg/l) 5173 5388 5406 5067 4080 2708 2298 2174 1865 1637 1589 1506 1497 SS - B1 (mg/l) 5173 6280 5305 4898 3795 2609 2198 2060 1896 1534 905 890 874 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ thị 4.16: Diễn biến SS (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 S S ( m g /l ) NGÀY Diễn biến SS (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ 2 SS - B0 (mg/l) SS - B1 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 82 Trong khoảng ngày đầu, SS tăng nhanh so với lượng SS ban đầu. Ở nghiệm thức đối chứng – B0, SS cực đại là 6280 mg/l tại thời điểm sau 5 ngày nghiên cứu. Và tại nghiệm thức B1, sau 10 ngày , SS cao nhất là 5406 mg/l. Sau 15 ngày SS bắt đầu giảm do quá thủy phân đã kết thúc, bắt đầu giai đoạn tiếp sau trong tiến trình xử lý . Cuối 50 ngày, SS giảm nhẹ và có xu hướng bão hòa. Hiệu quả xử lý cặn của nghiệm thức B0 sau 60 ngày là 71,06%, và ở nghiệm thức B1 là 83,1%. Có thể thấy được vai trò của việc bổ sung bã mía vào ngăn đầu tiên trong mô hình Biogas, dù thời gian đầu, SS có dấu hiệu tăng rất nhanh trong hệ thống xử lý. Tuy nhiên, sau quá trình thủy phân, acid hóa, acetate hóa và methane hóa, SS trong nghiệm thức B1 giảm rõ rệt. Kết quả ở lần thí nghiệm này có hiệu quả xử lý SS cao hơn lần thí nghiệm thứ nhất. Tuy nhiên, về bản chất, nghiệm thức B1 đều thế hiện kết quả cao hơn nghiệm thức đối chứng B0. c. Diễn biến COD (mg/l) theo thời gian ở hai nghiệm thức B0 và B1: Bảng 4.19: Diễn biến COD (mg/l) ở 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu N g à y 0 N g à y 5 N g à y 1 0 N g à y 1 5 N g à y 2 0 N g à y 2 5 N g à y 3 0 N g à y 3 5 N g à y 4 0 N g à y 4 5 N g à y 5 0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 COD - B0 (mg/l) 1 0 5 6 0 1 1 8 6 0 1 3 6 7 4 1 2 0 8 0 1 0 9 0 5 8 6 8 5 5 4 8 6 4 3 0 5 3 9 8 0 3 0 3 5 2 9 0 2 2 8 5 0 2 7 6 8 COD - B1 (mg/l) 1 0 5 6 0 1 2 5 8 0 1 7 0 6 0 1 2 6 9 0 1 0 5 8 0 6 4 5 0 3 6 4 5 3 1 1 4 2 7 4 0 2 8 0 6 1 8 1 0 1 7 8 9 1 6 5 6 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 83 Đồ thị 4.17: Diễn biến COD (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Tương tự như lần thí nghiệm thứ nhất, diễn biến COD ở hai nghiệm thức cũng tăng cao so với COD vào trong khoảng 10 – 15 ngày đầu. Tại ngày thứ 10, nghiệm thức B1 có COD tăng vượt mức ban đầu là 6500 mg/l, có nghĩa là đạt 17060 mg/l so với 10560 mg/l ngày đầu, cao hơn cả sự tăng COD củng thời điểm tại nghiệm thức B0 ( B0 tăng, nhưng chỉ đạt 13674 mg/l – tăng 3114 mg/l so với ngày đầu tại nghiệm thức này). Thời điểm này chính là lúc quá trình thủy phân diễn ra mạnh mẽ, cộng với việc vi sinh vật kỵ khí chưa thích nghi với môi trường , chưa kể đến sự sống sót của một bộ phận nhỏ các loài vi sinh vật hiếu khí, thiếu khí có trong nước thải đầu vào chưa kịp mất điTất cả các nguyên nhân đó, làm COD của nước thải tăng đáng kể. Kể từ sau 15 ngày đến 20 ngày, COD có dấu hiệu giảm, tuy nhiên, vẫn còn cao so với lượng COD ban đầu. Cuối ngày thí nghiệm 20, tại nghiệm thức B0, COD là 10905 mg/l, giảm dần còn lại 4305 mg/l vào cuối ngày thứ 30. Từ ngày thứ 30 trở đi, đồ thị diễn biến COD không giảm đột biến nữa. Quá trình giảm COD diễn ra chậm chạp, đạt 2768 mg.l vào ngày thứ 60. Hiệu quả khử COD ở nghiệm thức B0 là 73,79%. 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 C O D ( m g /l ) NGÀY Diễn biến COD (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ 2 COD - B0 (mg/l) COD - B1 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 84 Quá trình diễn ra tương tự, tại nghiệm thức B1, cuối thời điểm 60 ngày sau nghiên cứu, COD chỉ còn lại 1656 mg/l. Hiệu suất khử COD tại nghiệm thức B1 do bổ sung bã mía là 84,32 %. Nhìn chung, biến thiên COD theo thời gian tại 2 nghiệm thức tại lần nghiên cứu thứ hai này cũng tương tự so với lần thí nghiệm thứ nhất. Có thể thấy vai trò của việc bổ sung thêm bã mía vào hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi này. d. Diễn biến BOD5 (mg/l) theo thời gian ở hai nghiệm thức B0 và B1: Bảng 4.20: Diễn biến BOD5 (mg/l) ở 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu N g à y 0 N g à y 5 N g à y 1 0 N g à y 1 5 N g à y 2 0 N g à y 2 5 N g à y 3 0 N g à y 3 5 N g à y 4 0 N g à y 4 5 N g à y 5 0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 BOD5 - B0 (mg/l) 7181 8065 9298 8214 7415 5906 3730 2927 2706 2064 1937 1938 1882 BOD5 - B1 (mg/l) 7181 8554 11601 8629 7194 4386 2479 2118 1863 1908 1231 1217 1126 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ thị 4.18: Diễn biến BOD5 (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Tương tự như diễn biến BOD5 trong lần nghiên cứu thứ nhất, BOD5 lần lượt biến thiên theo chiều hướng: tăng trong khoảng 10 ngày đầu do ảnh hưởng quả quá trình thủy phân, giảm trong những ngày tiếp theo do quá trình lên men acid, lên men 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 B O D 5 ( m g /l ) NGÀY Diễn biến BOD5 (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ 2 BOD5 - B0 (mg/l) BOD5 - B1 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 85 methanecó nghĩa là lượng BOD5 đã được chuyển hóa thành những dạng sản phẩm khác trong quá trình chuyển hóa. Tại nghiệm thức đối chứng B0, BOD5 giảm nhanh đến ngày thứ 45 (2064mg/l). Từ ngày 45 về sau, BOD5 tiếp tục giảm nhưng giảm rất nhẹ so với tốc độ giảm trước đó. Hiệu quả khử BOD5 của nghiệm thức B0 là 73,79%. Còn tại nghiệm thức B1, BOD5 tăng cao nhất tại ngày thứ 10 (11601 mg/l). Sau đó, từ sau ngày thứ 10 trở đi, BOD5 giảm nhanh đến cuối ngày 30 (2479 mg/l). Từ ngày 30 đến ngày thứ 45, BOD5 giảm rất nhẹ, trong khoảng ban đầu là 2118 mg/l xuống còn 1863 mg/l. Ngày thứ 50, BOD5 giảm nhanh so với giai đoạn trước nó (còn 1231 mg/l). Sau 60 ngày nghiên cứu, BOD5 trong nghiệm thức B1 còn lại là 1126 mg/l. Hiệu quả khử BOD5 của nghiệm thức B1 là 81,32%. Kết thúc 60 ngày nghiên cứu, hiệu quả khử BOD5 tại nghiệm thức B0 thấp hơn tại nghiệm thức B1 là 7,53%. e. Diễn biến T-N (mg/l) theo thời gian ở hai nghiệm thức B0 và B1: Bảng 4.21: Diễn biến T-N (mg/l) ở 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu N g à y 0 N g à y 5 N g à y 1 0 N g à y 1 5 N g à y 2 0 N g à y 2 5 N g à y 3 0 N g à y 3 5 N g à y 4 0 N g à y 4 5 N g à y 5 0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 TN - B0 (mg/l) 166,67 180,7 216,2 217,5 177,4 134,7 110,9 83,7 80,3 77,2 60,1 59,3 58,5 TN - B1 (mg/l) 166,67 230,2 334,1 168,3 117,8 91,1 81,3 74,1 70,2 59,3 49,3 48,2 47,4 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 86 Đồ thị 4.19: Diễn biến T-N (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Nhận thấy, trong 10 ngày đầu tại nghiệm thức B1, Ni-tơ gia tăng nhanh so với giá trị 166,67 mg/l, đạt 334,1 mg/l. Sau đó, giảm nhanh và đạt giá trị 168,3 mg/l vào cuối ngày nghiên cứu thứ 15. Kể từ ngày thứ 20 trở đi, từ giá trị Ni-tơ là 117,8 mg/l giảm đều đặn về giá trị 47,4 mg/l vào cuối ngày thứ 60. Hiệu quả khử Ni-tơ trong nghiệm thức B1 là 71,56%. Trong nghiệm thức B0, Ni-tơ cũng tăng trong khoảng thời gian đầu – lúc xảy ra quá trình thủy phân. Tuy nhiên, Ni-tơ tăng cao nhất vào cuối 15 ngày, đạt giá trị 217,5 mg/l – thấp hơn mước tăng cao nhất của Ni-tơ tại nghiệm thức B1 (là 334,1 mg/l – đạt tại ngày thứ 10). Cuối 60 ngày nghiên cứu, hiệu quả khử Ni-tơ tại nghiệm thức B0 là 64,9%. So sánh với hiệu quả khử Ni-tơ trong nghiệm thức B1, ta thấy ban đầu, bã mía tiết ra một lượng Ni-tơ vào hệ thống xử lý, nhưng sau đó, cơ chế dung hòa và hấp thu Ni-tơ của vi sinh vật đã góp phần làm giảm Ni-tơ trong nghiệm thức B1 này. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 T - N ( m g /l ) NGÀY Diễn biến T - N (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ 2 TN - B0 (mg/l) TN - B1 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 87 f. Diễn biến T-P (mg/l) theo thời gian ở hai nghiệm thức B0 và B1: Bảng 4.22: Diễn biến T-P (mg/l) ở 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu N g à y 0 N g à y 5 N g à y 1 0 N g à y 1 5 N g à y 2 0 N g à y 2 5 N g à y 3 0 N g à y 3 5 N g à y 4 0 N g à y 4 5 N g à y 5 0 N g à y 5 5 N g à y 6 0 TP - B0 (mg/l) 38,2 40,1 39,5 38,1 36,3 34,9 32,4 26,8 24,7 25,8 23,8 23,2 22,8 TP - B1 (mg/l) 38,2 40,2 38,2 31,3 29,7 24,4 23,8 21,3 20,8 19,8 21,1 20,4 20,5 (Trong đó: B0 là mẫu đối chứng, B1 là mẫu nâng cao hiệu quả) Đồ thị 4.20: Diễn biến T-P (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ hai Ở nghiệm thức B0, trong 15 ngày đầu của nghiên cứu, T-P tăng so với giá trị ban đầu (giá trị cao nhất là 40,1 mg/l tại ngày thứ 5 nghiên cứu). T-P tại nghiệm thức B0 này giảm rõ rệt nhất trong 35 ngày đầu (từ 38,2 mg/l vào ngày đầu – còn 26,8 mg/l vào ngày thứ 35). Sau đó, từ ngày 40 trở đi, tốc độ tiêu thụ Phospho của vi sinh vật trong hệ thống xử lý chậm lại, từ 24,7 mg/l vào ngày thứ 40 , chỉ giảm xuống còn 22,8 mg/l vào ngày thứ 60. Hiệu quả xử lý T-P ở nghiệm thức B0 là 40,31%. 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Ngày 0 Ngày 5 Ngày 10 Ngày 15 Ngày 20 Ngày 25 Ngày 30 Ngày 35 Ngày 40 Ngày 45 Ngày 50 Ngày 55 Ngày 60 T - P NGÀY Diễn biến T - P (mg/l) trong 2 nghiệm thức B0 và B1 trong lần thí nghiệm thứ 2 TP - B0 (mg/l) TP - B1 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 88 Đối với nghiệm thức B1, trong 30 ngày đầu, sau quá trình tăng Phospho lên giá trị 40,2 tại thời điểm sau 5 ngày nghiên cứu, T-P trong nước thải tiếp tục giảm đạt giá trị 22,4 mg/l tại thời điểm sau 25 ngày. Tại ngày 30, T-P có biểu hiện tăng nhẹ - đạt 23,8 mg/l. Từ ngày thứ 40 trở đi, T-P bắt đầu giảm dần và đạt giá trị 20,4 mg/l vào ngày thứ 55. Hiệu suất xử lý T –P lớn nhất tại thời điểm này (46,34%) vì ngày thứ 60, T-P lại tăng trở lại (20,5 mg/l). g. Thành phần khí Biogas sinh ra trong hai nghiệm thức ở lần nghiên cứu thứ nhất Bảng 4.23: Thành phần % khí trong hổn hợp khí Biogas trong 2 nghiệm thức Khí Thể tích (lít) và Phần trăm khí trong hỗn hợp NTB0 NTB1 Biogas L 9.895 10.352 % 100 100 CH4 L 5.601 6.087 % 56.6 58.8 CO2 L 3.800 3.571 % 38.4 34.5 H2S ppm 4976 2120 % 0.005 0.00212 Khác L 0.490 0.691 % 5.00 6.7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 89 Đồ thị 4.21: Thành phần khí sinh ra trong hỗn hợp khí Biogas sau 60 ngày nghiên cứu tại lần nghiên cứu thứ hai tại nghiệm thức đối chứng B0 Đồ thị 4.22: Thành phần khí sinh ra trong hỗn hợp khí Biogas sau 60 ngày nghiên cứu tại lần nghiên cứu thứ hai tại nghiệm thức B1 Nhận thấy, thành phần khí Methane sinh ra trong 2 nghiệm thức đều cao hơn 50%, kết quả này, phù hợp với những kết luận lý thuyết về thành phần khí trong hỗn hợp khí Biogas. CH4 58,8 59% CO2 34,5 34% H2S 0,00212 0% KHÁC 6,7 7% Thành phần khí Biogas trong nghiệm thức B0 lần thí nghiệm thứ hai CH4 CO2 H2S KHÁC CH4 58,8 59% CO2 34,5 34% H2S 0,00212 0% KHÁC 6,7 7% Thành phần khí Biogas trong nghiệm thức B1 lần thí nghiệm thứ hai CH4 CO2 H2S KHÁC Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 90 Tại nghiệm thức B0, methane sinh ra là 56,6% trong khi tại nghiệm thức B1 là 58,8%. Tương tự tỷ trọng các khí thành phần trong hỗn hợp khí Biogas tại lần thí nghiệm thứ nhất, phần trăm khí H2S tại nghiệm thức B1 bé hơn tại nghiệm thức B0. Hai lần thí nghiệm không chênh lệch nhiều về mặt số liệu. Chứng tỏ,khả năng xử lý của mô hình Biogas có bổ sung bã mía, đã cung cấp những điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật trong nước thải phân hủy các chất hữu cơ một cách thuận lợi nhất. 4.4.3.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của hồ sinh học thực vật lần nghiên cứu thứ hai (tiếp theo nghiệm thức B1): Với việc tiếp nhận nước đầu ra của nghiệm thức B1 từ mô hình Biogas, khả năng xử lý của Hồ thực vật thể hiện cụ thể dưới đây: a. Diễn biến pH trong hồ thực vật Bảng 4.24: Diễn biến pH tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 pH 8,1 7,6 7,1 7,5 8 7,6 7,8 7,4 7,1 7,5 7 Đồ thị 4.23: Diễn biến pH tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ hai 8,1 7,6 7,1 7,5 8 7,6 7,8 7,4 7,1 7,5 7 6,4 6,6 6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 8,2 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 p H Ngày Diễn biến pH tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai pH Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 91 Diễn biến pH trong hồ thực vật có sự biến thiên liên tục. pH ban đầu là 8,1 sau đó giảm nhanh về giá trị 7,1 sau 4 ngày nghiên cứu. Quá trình tăng giảm pH tiếp tục xảy ra. Ngày thứ 20, pH giảm từ giá trị 7,5 của ngày thí nghiệm thứ 18 về 7.0. Nhìn chung, pH cuối cùng có chênh lệch so với pH lần thí nghiệm thứ nhất (6,8 của lần thứ nhất so với 7,0 của lần thí nghiệm này). b. Diễn biến SS (mg/l) trong hồ thực vật Bảng 4.25: Diễn biến SS (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 SS (mg/l) 874 885 902 769 793 513 439 395 408 327 502 Đồ thị 4.24: Diễn biến SS (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ hai Trong khoảng thời gian 4 – 5 ngày đầu, SS tăng nhẹ do ảnh hưởng của quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong rễ thực vật. Sau ngày thứ 6, SS có dấu hiệu giảm và giảm mạnh tại ngày thứ 18 (327mg/l), hiệu quả xử lý SS cao nhất cũng tại đây (đạt 65,59%). Từ ngày 19 – 20 trở đi, hệ thống hồ quá tải, SS tăng theo đúng quy luật trong hồ. 874 885 902 769 793 513 439 395 408 327 502 0 200 400 600 800 1000 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 S S ( m g /l ) Ngày Diễn biến SS (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai SS (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 92 c. Diễn biến COD (mg/l) trong hồ thực vật Bảng 4.26: Diễn biến COD (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 COD (mg/l) 1656 1705 1812 1420 1480 1206 1128 942 880 650 760 Đồ thị 4.25: Diễn biến COD (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ hai Diễn biến COD trong hồ phụ thuộc vào khả năng hấp thu chất bẩn thong qua hệ rễ và khả năng trao đổi chất của cây. COD tăng từ ngày đầu thí nghiệm đến ngày 4 – 5, đạt giá trị cao nhất là 1812 mg/l tại ngày thứ 4. Sau đó tăng và giảm nhẹ trong các ngày còn lại. Đếnn ngày thứ 18, hiệu quả khử COD là cao nhất (60,61%). Ngày thứ 19 – 20 trở về sau, COD có dấu hiệu gia tăng, do thực vật bị phân hủy. Diễn biến BOD5 trong nước thải cũng tương tự. Được ghi nhận trong kết quả như sau: 1656 1705 1812 1420 1480 1206 1128 942 880 650 760 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 C O D ( m g /l ) Ngày Diễn biến COD (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai COD (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 93 d. Diễn biến BOD5 (mg/l) trong hồ thực vật Bảng 4.27: Diễn biến BOD5 (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 BOD5 (mg/l) 1126 938 997 781 814 663 620 518 484 358 418 Đồ thị 4.26: Diễn biến BOD5 (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ hai Hiệu quả khử BOD5 đạt cực đại tại ngày thứ 18 của nghiên cứu là 68,21%. Tương tự lần thí nghiệm thứ nhất, sau 20 ngày thì BOD5 cũng gia tăng trở lại. e. Diễn biến T-N(mg/l) trong hồ thực vật Bảng 4.28: Diễn biến T-N (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T-N (mg/l) 47,4 48,2 49,1 45,2 42,7 40,5 38,5 36,6 32,8 30,2 36,7 Khác với lần thí nghiệm thứ nhất – Ni-tơ gia tăng trong 8 ngày đầu, lần thứ 2 này, Ni-tơ gia tăng trong khoảng 5 -6 ngày đầu, sau đó giảm nhẹ. 1126 938 997 781 814 663 620 518 484 358 418 0 200 400 600 800 1000 1200 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 B O D 5 ( m g /l ) Ngày Diễn biến BOD5 (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai BOD5 (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 94 Đồ thị 4.27: Diễn biến T-N (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ hai Hiệu suất khử Ni-tơ cao nhất sau 17 - 18 ngày, đạt 36,39%, cao nhất trong loạt thí nghiệm này nhưng vẫn thấp hơn lần thí nghiệm đầu tiên Biến thiên T-P trong hồ thực vật cũng tương tự như quá trình thay đổi T-N trong hồ. Ban đầu hồ có dấu hiệu gia tăng P, N do hệ rễ thực vật chưa kịp thích nghi, phân hủyNhưng sau đó, khi thực vật chịu đựng được với nước thải thì quá trình tích tụ sinh học xảy ra. Sau 16 – 17 – 18 ngày, N và P giảm. Ngày thứ 19 – 20 trở đi có dấu hiệu tăng do hồ quá tải và khả năng chịu đựng của thực vật không còn nữa. f. Diễn biến T-P(mg/l) trong hồ thực vật Bảng 4.29: Diễn biến T-P (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai Chỉ tiêu Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T - P (mg/l) 20,5 23,1 24,6 22,8 20,1 19,6 19,1 18,9 17,1 17,5 20,1 47,4 48,2 49,1 45,2 42,7 40,5 38,5 36,6 32,8 30,2 36,7 0 10 20 30 40 50 60 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T - N ( m g /l ) Ngày Diễn biến T - N (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai N - Kjeldahl Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 95 Đồ thị 4.28: Diễn biến T-P (mg/l) tại hồ thực vật trong xử lý tiếp tục dòng thải đầu ra của nghiệm thức B1 tại lần thí nghiệm thứ hai Dựa vào kết quả, P giảm không nhiều theo thời gian so với N trong quá trình xử lý. Hiệu suất khử P cao nhất tại ngày thứ 16, đạt 16,59%. 4.5. Bàn luận: 4.5.1. Về hiệu quả xử lý của mô hình Biogas truyền thống Khả năng xử lý của mô hình Biogas truyền thống tại hai nghiệm thức B0 sau 2 lần thí nghiệm là cơ sở để kết luận về khả năng xử lý của mô hình Biogas truyền thống. Hiệu quả xử lý SS lần thí nghiệm thứ nhất đạt 74,91% và lần thứ hai đạt 71,06% thời gian, đều là giá trị hiệu suất tối ưu sau 60 ngày nghiên cứu. Hiệu quả khử SS của mô hình truyền thống đạt từ 70 – 75%. Đối với hiệu suất xử lý COD, sau 60 ngày xử lý, hai lần thí nghiệm lần lượt cho kết quả là 75,95% và 73,79%. Vậy, hiệu quả khử COD của mô hình truyền thống là từ 73 – 76%. Tương tự, hiệu quả khử BOD5 cũng nằm trong khoảng từ 70 – 71% ở sau 2 lần nghiên cứu. 20,5 23,1 24,6 22,8 20,1 19,6 19,1 18,9 17,1 17,5 20,1 0 5 10 15 20 25 30 Ngày 0 Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Ngày 8 Ngày 10 Ngày 12 Ngày 14 Ngày 16 Ngày 18 Ngày 20 T - P ( m g /l ) Ngày Diễn biến T - P (mg/l) tại Hồ thực vật trong lần thí nghiệm thứ hai T - P (mg/l) Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 96 Quá trình khử Ni-tơ đạt hiệu quả cao nhất sau 60 ngày lần lượt là 67,12% và 64,9% sau 2 lần nghiên cứu. Như vậy, mô hình Biogas truyền thống có khả năng loại bỏ từ 64 – 68% Ni-tơ trong nước thải chăn nuôi trong quá trình xử lý. Hiệu quả khử P là thấp nhất so với hiệu quả khử các thong số ô nhiễm khác, chỉ đạt 41,62 tại lần thí nghiệm thứ nhất và 40,31% tại lần thí nghiệm thứ 2, giá trị tối ưu đó ghi nhận trong thời gian 45 – 50 ngày. Điều này chứng tỏ, sự tiêu thụ P của hệ vi sinh vật kỵ ký ít hơn nhiều so với tiêu thụ nguồn cơ chất khác cho hoạt động sống của nó. Về khả năng loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, Tổng Coliform sau quá trình xử lý là 60 ngày chỉ còn 120 x 104 CFU/100ml tại lần 1 và 220 x104 CFU/100ml tại lần 2. Đạt 99,94% và 99,89%. Kết quả này thể hiện khả năng loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải của quá trình phân hủy kỵ khí, sau các quá trình lên men acid, lên men methane, trên 99% vi sinh vật gây bệnh được loại bỏ khỏi nước thải. Về khả năng sinh khí, sau 2 lần nghiên cứu, lượng khí Methane sinh ra từ 2 thí nghiệm lần lượt là 54,5% và 56,6% so với tống lượng khí sinh ra sau 60 ngày nghiên cứu. Thành phần khí H2S (sản phẩm có hại trong quá trình lên men kỵ khí) chỉ chiếm 0,005% trong tổng lượng khí sinh ra. Nhìn chung, hiệu quả xử lý sau 60 ngày của mô hình Biogas truyền thống còn khá cao so với tiêu chuẩn, nếu dòng thải này được thải ra môi trường, thì vấn đề ô nhiễm môi trường vẫn xảy ra. 4.5.2. Về hiệu quả xử lý của mô hình Biogas bổ sung ngăn lọc bằng bã mía nâng cao hiệu quả xử lý Về cơ chế xử lý chất thải trong nước thải chăn nuôi, mô hình Biogas cải tiến bằng cách thêm vật liệu bã mía vào ngăn đầu của bể phân hủy tương tự như mô hình Biogas truyền thống. Trong thời gian xử lý, bã mía tiết ra một phần chất hữu cơ (đường saccharose, lignin,) làm tải trọng các thông số ô nhiễm gia tăng. Tuy nhiên, sau quá trình thích nghi của vi sinh vật, tỷ lệ C/N được cân bằng, thì hiệu quả xử lý tăng cao so với mô hình truyền thống. Qua 2 lần nghiên cứu, tổng hợp kết quả ở hai nghiệm thứ B1 cho kết quả như sau Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 97 Hiệu quả xử lý SS lần thí nghiệm thứ nhất đạt 84,77% và lần thứ hai đạt 83,11% thời gian, đều là giá trị hiệu suất tối ưu sau 60 ngày nghiên cứu. Hiệu quả khử SS của mô hình nghiên cứu nâng cao đạt từ 83 - 85%. Đối với hiệu suất xử lý COD, sau 60 ngày xử lý, hai lần thí nghiệm lần lượt cho kết quả là 85,23% và 84,32%. Hiệu quả khử COD tại đây là từ 84 – 86%. Tương tự, hiệu quả khử BOD5 cũng nằm trong khoảng từ 83 – 86% ở sau 2 lần nghiên cứu. Quá trình khử Ni-tơ đạt hiệu quả cao nhất sau 60 ngày lần lượt là 74,14% và 71,56% sau 2 lần nghiên cứu. Như vậy, mô hình Biogas cải tiến có khả năng loại bỏ từ 70 – 75 % Ni-tơ trong nước thải chăn nuôi trong quá trình xử lý. Hiệu quả khử P là thấp nhất so với hiệu quả khử các thông số ô nhiễm khác, Sau 50 ngày xử lý, hiệu quả đạt tối ưu là 48% tại hai nghiệm thức B1. Về khả năng loại bỏ vi khuẩn gây bệnh, Tổng Coliform sau quá trình xử lý là 60 ngày chỉ còn 220 x 104 CFU/100ml và 340x104 CFU/100ml. Đạt 99,89% và 99,83%. Về khả năng sinh khí, sau 2 lần nghiên cứu, lượng khí Methane sinh ra từ 2 thí nghiệm lần lượt là 55,5% và 58,8% so với tống lượng khí sinh ra sau 60 ngày nghiên cứu. Thành phần khí H2S (sản phẩm có hại trong quá trình lên men kỵ khí) chỉ chiếm 0,001% và 0,00212%trong tổng lượng khí sinh ra. Từ đó, ta thấy hiệu quả xử lý của mô hình Biogas nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng cách bổ sung vật liệu bã mía luôn cho kết quả về khả năng loại bỏ chất ô nhiễm cao hơn mô hình Biogas truyền thống từ 8 – 11%. Điều đó, ta thấy rằng, bổ sung bã mía là cần thiết về ý nghĩa môi trường lẫn ý nghĩa kinh tế. Lượng khí methane sinh ra nhiều hơn (từ 1 -2%), H2S sinh ra ít hơn so với mô hình truyền thống (từ 3 – 5 lần), tận dụng được lượng phế phẩm nông nghiệp làm vật liệu trong quá trình xử lý..là những thành công mà kết quả nghiên cứu của đề tài thể hiện được. 4.5.3. Về khả năng xử lý của hệ thống hồ sinh học thực vật Dòng vào của hệ thống hồ thực vật là dòng ra của hệ thống Biogas nghiên cứu nâng cao sau 2 lần thí nghiệm. Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 98 Hồ thực vật loại bỏ, từ 62,39% - 62,59% SS trong nước thải đầu ra của mô hình Biogas cải tiến. Loại bỏ từ 60,75% - 67,82% COD, từ 68,25% - 76,34% BOD5 trong nước thải sau 18 ngày nghiên cứu. Đối với khả năng loại bỏ hai tác nhân chủ yếu gây phú dưỡng hóa ao hồ - là N và P: Bằng khả năng tiêu thụ dinh dưỡng nuôi tế bào của mình, các loài thực vật (ban đầu là lục bình và rau muống, sau đó có thêm tảo và hệ vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ chất ô nhiễm) đã hấp thu từ 36,29% - 48,47% N sau 18 và từ 12,44 – 14,63% P. Về khả năng xử lý chỉ tiêu T- Coliform, từ lượng T – Coliform là 120x104 CFU/100ml và 220 x104 CFU/100ml sau mô hình Biogas cải tiến, khi ra khỏi hồ thực vật, lượng Coliform còn lại là 148 x 103 CFU/100ml (lần 1) và 160x103 CFU/100ml (lần 2). Hiệu quả loại bỏ Coliform lần lượt là 87,66% và 92,97% ( giá trị phân tích lúc 18 ngày vận hành mô hình Hồ sinh học) Thời gian xử lý tối ưu của hồ thực vật tối ưu trong khoảng 16 – 18 ngày. Từ ngày thứ 19 – 20 trở đi, hiện tượng quá tải xảy ra, các chỉ tiêu ô nhiễm gia tăng trở lại. Thời gian vận hành này khá ngắn so với thực tế hoạt động của các hồ sinh học ngoài tự nhiên. 4.5.4. Về áp việc bổ sung bã mía vào mô hình Biogas kết hợp với hồ thực vật trong xử lý nước thải chăn nuôi: Với việc kết hợp mô hình Biogas có bổ sung bã mía vào ngăn đầu tiên trong quá trình xử lý sau 2 thí nghiệm, có có hiệu quả xử lý như trong bảng sau Bảng 4.30: Đối chiếu hiệu quả xử lý của mô hình Biogas truyền thống và cải tiến Chỉ tiêu SS COD BOD5 T-N T-P Coliform Hiệu quả MH nâng cao(%) 83 -85 84 - 86 84 - 86 71-75 48 -49 99,89% Hiệu quả MH đối chứng(%) 71 - 76 74 - 76 74 - 76 65 – 68 41 - 42 99,94% Áp dụng mô hình Biogas cải tiến kết hợp hồ sinh học thực vật, nghiên cứu đã nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo so với việc chỉ đơn thuần sử dụng mô hình Biogas truyền thống. Kết quả cho trong bảng sau: Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 99 Bảng 4.31: Đối chiếu hiệu quả xử lý của mô hình Biogas truyền thống với Hệ thống Biogas cải tiến kết hợp hồ sinh học Chỉ tiêu SS COD BOD5 T-N T-P Coliform Hiệu quả của B+HTV(%) 93,68 – 94,16 93,85 – 95,25 93,02 – 96,51 81,88 – 86,74 53,93 – 54,19 99,99 Hiệu quả MH truyền thống(%) 71 - 76 74 – 76 74 - 76 65 - 68 41 - 42 99,94 Vì vậy, ta thấy rằng cần thiết phải kết hợp quá trình phân hủy kỵ khí nước thải chăn nuôi bổ sung vật liệu bã mía vào mô hình Biogas với hồ sinh học thực vật trong xử lý nước thải. Dòng thải đầu ra của nghiên cứu, tuy chưa đúng theo quy chuẩn môi trường hiện hành, nhưng đã cho thấy vai trò của quá trình phân hủy chất hữu cơ có mức độ ô nhiễm cao bằng con đường kỵ khí. Bã mía đã góp phần cân bằng tỷ lệ C/N trong suốt quá trình xử lý, tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển – đó cũng là một lý do làm hiệu quả của mô hình Biogas cải tiến cao hơn các mô hình truyền thống. Tuy nhiên, thời gian xử lý còn dài (60 ngày là tối ưu) là một nhược điểm của hệ thống. Lý do là nghiên cứu tiến hành trong điều kiện nhân tạo, thiếu nhiều điều kiện như khi áp dụng trong thực tiễn (chế độ khuấy trộn, hệ vi sinh vật, nhiệt độ,) Và việc ứng dụng hồ thực vật đã xử lý tiếp tục lượng chất ô nhiễm còn lại trong quá trình phân hủy kỵ khí. Kết quả đề tài mang lại, sẽ là cơ sở để triển khai các công trình xử lý nước thải chăn nuôi tại gia đình, góp phần giải quyết bài toàn ô nhiễm do hoạt động này ngày nay. Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 100 CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Việc bổ sung mã mía vào nghiên cứu là cần thiết vì tạo được tỉ lệ C/N thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí diễn ra trong mô hình biogas. Lượng khí biogas sinh ra có thành phần khí methane vượt trội hơn khi sử dụng mô hình biogas có bổ sung bã mía (cao hơn từ 1 – 2%), lượng khí H2S giảm từ 2 – 3 lần so với mô hình truyền thống (sau 60 ngày nghiên cứu). Sau 60 ngày, hiệu quả xử lý SS, COD, BOD5 của mô hình biogas cải tiến có bổ sung bã mía đều đạt trên 90%, cao hơn từ 8 – 11% so với mô hình truyền thống. Loại bỏ trên 70% Ni-tơ, tương đương 50% Phosphore, 99,9% Tổng Coliform trong nước thải. Thời gian xử lý khá lâu, thành phần chất ô nhiễm còn khá cao trong dòng thải sau xử lý là những tồn tại của nghiên cứu. Như vậy, có thể ứng dụng việc bổ sung bã mía vào ngăn đầu tiên của mô hình biogas với lượng nước thải mà nông hộ hiện có để nâng cao khả năng sinh khí và thu được lượng khí nhiều hơn phục vụ cho những nhu cầu khác nhau của nông hộ. Việc sử dụng hồ sinh học thực vật trong đó, chủ yếu là lục bình (Eichhornia crassipers) và cây rau muống (Aquatica Ipomoea) thì cây rau muống tỏ ra có sức chịu đựng ô nhiễm cao hơn, hấp thu chất hữu cơ nhiều hơn, thời gian sống lâu hơn so với cây lục bình. Theo quá trình nghiên cứu, từ ngày thứ 4, cây lục bình đã có dấu hiệu phân hủy bộ rễ, héo dần và chết. Kết quả cũng cho thấy , hồ thực vật có thể loại bỏ từ 62,39% - 62,59% SS trong nước thải đầu ra của mô hình Biogas cải tiến. Loại bỏ từ 60,75% - 67,82% COD, từ 68,25% - 76,34% BOD5 trong nước thải sau 18 ngày nghiên cứu. Thực tế nghiên cứu cho thấy, thời gian xử lý của hồ thực vật ngắn hơn nhiều so với thực tế, nguyên nhân là do không đảm bảo những yêu cầu cần thiết như hệ thống hồ tự nhiên. Tổng hợp kết quả của hệ thống xử lý (Biogas và Hồ thực vật), ta thấy rằng công nghệ xử lý này đạt từ 93 – 94% trong việc loại bỏ SS, từ 93 – 96% đối với COD và BOD5, 81 – 82% Ni-tơ, 53 – 55% Phospho và 99,99% Coliform có trong nguồn Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 101 thải ban đầu tại nông hộ chăn nuôi. Nhìn chung, chưa đủ điều kiện thải ra nguồn tiếp nhận, nhưng đã góp phần vào việc quản lý dòng thải, giảm áp lực cho môi trường. Song, nếu nhìn nhận khác quan, với hiệu quả này, ở một số nông nộ chăn nuôi cá thể, nước thải đầu vào không quá cao (như nước thải trong nghiên cứu này) thì có thể xử lý đạt quy chuẩn. Kết luận cuối cùng của nghiên cứu xin nhìn nhận lại tính khả thi của việc bổ sung bã mía vào mô hình biogas và việc áp dụng hồ thực vật để xử lý nước thải chăn nuôi hoàn toàn bằng công nghệ sinh học, không tiêu thụ hóa chất hay bất cứ chế phẩm sinh học thị trường nào cả. Kết quả của đề tài giúp ta nhìn nhận lại ý nghĩa khoa học của một công nghệ xử lý chất thải không mới nhưng mang tính thực tiễn, tính kinh tế, tính thân thiện môi trường và tính nhân văn của đề tài. Từ đó, góp phần khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi tại các nông hộ chăn nuôi. 5.2. Kiến nghị Từ những tồn tại của đề tài, tác giả kiến nghị những vấn đề khi vận hành mô hình như sau: Chú trọng chế độ khuấy trộn trong mô hình một cách thường xuyên, đảm bảo chất hữu cơ và vi sinh vật trộn đều vào nhau, tăng cường hiệu quả xử lý. Có thể nghiên cứu bổ sung thêm một vài chế phẩm sinh học phân hủy kỵ khí nước thải vào mô hình để tăng cường hiệu quả xử lý. Cũng có thể sử dụng chất mồi, là hỗn hợp bùn của các công trình xử lý kỵ khí khác, tạo điều kiện cho vi sinh vật nhanh thích nghi và đồng thời cũng nâng cao hiệu quả xử lý. Do điều kiện vận chuyển và kinh phí thực hiện, đề tài còn hạn chế nên không thể theo dõi thường xuyên thành phần % các khí (nhất là khí Methane) theo thời gian. Các nghiên cứu tiếp sau nên chia nhỏ các thời điểm khảo sát thành phần % các khí biogas (nhất là khí Methane) để thấy rõ hơn sự thay đổi. Hệ thống hồ thực vật nên sử dụng nhiều loại thực vật thủy sinh, đảm bảo tính cộng sinh giữa các loài trong quá trình xử lý. Cần bổ sung thêm hệ thống làm thoáng cưỡng bức (sục khí oxy) để tăng DO trong nước, cũng như oxi hóa một phần chất hữu cơ dễ phân hủy, đồng thời tạo điều kiện cho hệ vi sinh hiếu khí trong hồ hoạt động tốt, tăng cường hiệu quả xử lý nước thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn SVTH: Nguyễn Trần Ngọc Phương – MSSV: 106108020 Trang 102 Cần nghiên cứu các chỉ tiêu độc học trong thực vật, xác định ngưỡng chịu đựng và lượng độc tố tích lũy trong thực vật. Từ đó, có thể sử dụng thực vật từ hồ sinh học vào những mục đích khác (làm compost, thức ăn gia súc, cá) Cần tăng cường số lần lặp lại cho mỗi thí nghiệm. Có thể lặp lại ba lần theo thời gian hay mở rộng nghiên cứu lặp lại ba lần theo nghiệm thức. Trong áp dụng thực tiễn, cần tăng cường khâu hướng dẫn quy trình, chuyển giao công nghệ cho nông hộ chăn nuôi khi xây lắp, vận hành mô hình. Tăng cường các giải pháp quản lý (tuyên truyền, giáo dục, cưỡng chế) trong quản lý dòng thải. Hướng nghiên cứu tiếp theo: triển khai nghiên cứu thực tiễn trên quy mô lớn hơn, có thể nghiên cứu phối trộn thêm thân lục bình thay thế bã mía vào bể Biogas làm chất độn trong quá trình xử lý.