Với lượng nước 150 ml đưa vào để phối trộn các vật liệu. Nghiên cứu nhận thấy, nếu chọn tỷ lệ này thì sẽ gây ra nhiều hiện tượng làm giảm hiệu quả xử lý của EBB cải tiến như các lỗ xốp bị bịt kín, các vật liệu keramzit, zeolit, than hoạt tính sẽ giảm tính hấp phụ và hiệu quả phát triển của vi sinh vật.
3.2. Đặc trưng của vật liệu EBB cải tiến
3.2.1. Kết quả cấy VSV vào vật liệu EBB cải tiến
- Kết quả phân tích số lượng VSV hiếu khí
Trước khi cấy
Sau khi cấy
Hình 3. 6. EBB cải tiến trước và sau khi cấy VSV 10 ngày
Mật độ VSV hiếu khí tổng số (tính theo CFU/g) tại thời điểm 1 ngày, 5 ngày và 10 ngày được trình bày tại Bảng 3.3.
Bảng 3. 3. Mật độ VSV hiếu khí tổng số (CFU/g).
Ngày thứ 5 | Ngày thứ 10 | |
5,4 x 105 | 4,1 x 107 | 3,7 x 107 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Phương Pháp Xác Định Thể Tích Rỗng Ebb Cải Tiến -
Ảnh Hưởng Ph Đến Vsv (A): Đối Với Ebb Cải Tiến, (B) Mẫu Đối Chứng Nghiên Cứu Cũng Nhằm Mục Đích Chọn Phạm Vi Ph Phù Hợp Cho Sự Phát Triển -
Đánh Giá Khả Năng Xử Lý Của Vật Liệu Ebb Cải Tiến Đã Chế Tạo -
So Sánh Hiệu Quả Hấp Phụ Giữa Ebb Cải Tiến Và Vật Liệu Khác -
Cây Phát Sinh Thể Hiện Mối Liên Quan Của Các Loài Vsv Có Trong 5 Mẫu Nghiên Cứu A1, A2, A3, A4 Và A5. -
So Sánh Hiệu Quả Xử Lý Của Vật Liệu Ebb Cải Tiến Với Một Số Kết Quả Nghiên Cứu Khác.
Xem toàn bộ 143 trang tài liệu này.
Như vậy, từ kết quả phân tích mật độ vi sinh tại ngày thứ nhất tức là trong vòng 24 giờ số lượng vi sinh đã tăng rõ rệt và sau 5 ngày VSV hiếu khí đã tăng khá nhanh từ 105 lên 107. Đến ngày thứ 10 mật độ VSV hiếu khí có hiện tượng chững lại, điều này cũng phù hợp với quy luật phát triển của VSV bám dính lên giá thể EBB cải tiến.
- Kết quả phân tích số lượng VSV kị khí
Số lượng VSV kị khí tổng số (tính theo CFU/g) tại thời điểm 1 ngày, 5 ngày và 10 ngày được trình bày tại Bảng 3.4.
Bảng 3. 4. Mật độ VSV kị khí tổng số (CFU/g).
Ngày thứ 5 | Ngày thứ 10 | |
3,5 x 102 | 2,1 x 103 | 1,6 x 105 |
Từ Bảng 3.4, tính từ ngày thứ nhất đến ngày thứ 10 mật độ VSV kị khí đã tăng hơn gấp 2 lần. Như vậy, với mật độ VSV bám dính có trên khối EBB cải tiến sẽ đảm bảo yêu cầu để tiến hành triển khai các bước nghiên cứu tiếp theo.
3.2.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH đến hoạt động VSV và hiệu suất xử lý COD trong vật liệu EBB cải tiến.
3.2.2.1. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH đến hoạt động VSV
Bảng 3. 5.Ảnh hưởng pH đến hoạt động của VSV trong vật liệu EBB
4 ÷ 5 | 7 ÷ 8 | 9 ÷ 10 | |||||||
Ngày | 1 | 5 | 10 | 1 | 5 | 10 | 1 | 5 | 10 |
Thực nghiệm trong thùng có chứa EBB cải tiến | |||||||||
VSV hiếu khí tổng số (CFU/ml) | 6,5×104 | 2,9×102 | - | 7,8×104 | 3,1×106 | 5,3×107 | 2,4×103 | 5,7×102 | - |
VSV kỵ khí tổng số (CFU/ml) | 4,1×102 | - | - | 6,3×102 | 3,7×104 | 4,3×104 | 7,9×103 | - | - |
Thực nghiệm trong thùng không chứa EBB cải tiến | |||||||||
VSV hiếu khí tổng số (CFU/ml) | 5,7×102 | - | - | 4,6×102 | 2,2×102 | 8,9×103 | 4,5×102 | - | - |
VSV kỵ khí tổng số (CFU/ml) | 1,8×103 | - | - | 6,5×102 | 8,6×104 | 2,2×104 | 8,8×102 | - | - |
Ghi chú:
(-) Số lượng VSV không phát hiện thấy
Kết quả ở Bảng 3.5 cho thấy mật độ của VSV trong môi trường nước có chứa EBB cải tiến và đối chứng (không có EBB cải tiến) đều bị giảm mạnh theo thời gian
trong khoảng pH 4÷5 và pH 9÷10 vào ngày thứ 10 của thực nghiệm. Trong khi đó ở khoảng pH từ 7÷8 thì mật độ VSV đều tăng và phát triển theo thời gian thực nghiệm.
3.2.2.2 Kết quả xác định ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD
+ Ở dải pH: 4÷5
CODđc CODmEBB %HCODđc %HCODmEBB
Nồng độ COD, mg/l
400
300
200
100
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Ngày thí nghiệm
100
Hiệu suất (%)
80
60
40
20
0
Hình 3. 7. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD ở pH 4÷5
Kết quả ở Hình 3.7 cho thấy, hiệu quả loại bỏ COD trong ngày 5 giảm từ 80% xuống còn hơn 50% và sau đó giảm mạnh vào các ngày tiếp theo cho đến ngày thứ
10. Lúc này vật liệu EBB cải tiến và VSV không còn hiệu quả nữa. Kết quả ở Hình
3.7 cũng cho thấy, không có sự khác biệt nhiều về hiệu suất xử lý COD giữa việc sử dụng và không sử dụng vật liệu EBB.
+ Ở giải pH: 7÷8
Ở thí nghiệm với pH 7÷8 quan sát bằng cảm quan cho thấy, ở mẫu thử nghiệm có EBB cải tiến nước trở nên trong hơn từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 10 và nước thải không còn mùi hôi thối nhờ sự gia tăng mạnh của các VSV trong khối EBB cải tiến. Kết quả thực nghiệm cũng cho thấy hiệu suất xử lý COD ở cả bể có EBB cải tiến và không có EBB cải tiến tăng theo thời gian xử lý.
CODmEBB CODđc %HCODđc %HCODmEBB
Nồng độ COD, mg/L
400
300
200
100
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Ngày thí nghiệm
100
Hiệu suất (%)
80
60
40
20
0
Hình 3. 8. Kết quả thực nghiệm ở pH 7÷8
Theo một nghiên cứu về hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng hệ thống lọc sinh học nhỏ giọt [73], khi sử dụng tấm nhựa lượn sóng và viên đất nung và pH nằm trong khoảng từ 6,81 ± 0,41 đến 7,46 ± 0,56, hiệu suất xử lý COD trung bình lần lượt đạt 80,70 ± 0,88% và 80,82 ± 0,98%. So sánh kết quả nghiên cứu này, thì ở Hình 3.8 cho thấy, trong dải pH 7÷8 thì từ ngày thứ 4, hiệu suất xử lý COD trong bể có EBB cải tiến cao hơn hẳn so với bể đối chứng không có EBB cải tiến. Sau 4 ngày hiệu suất của bể có EBB tăng từ 70÷90%, của bể đối chứng chỉ tăng từ 20÷70%.
+ Ở dải pH: 9÷10
CODmEBB CODđc %HCODđc %HCODmEBB
Nồng độ COD, mg/L
400
300
200
100
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Ngày thí nghiệm
100
Hiệu suất (%)
80
60
40
20
0
Hình 3. 9. Kết quả thực nghiệm pH 9÷10
Kết quả ở Hình 3.9 có thể thấy rằng hiệu suất loại bỏ COD cao nhất là ngày thứ 5 của cả 2 bể đối chứng và bể có EBB cải tiến, sau đó hiệu suất xử lý COD gần như không giảm từ ngày thứ 6 đến ngày thứ 10. Điều này chứng tỏ rằng, với pH từ 9
-10, việc xử lý gần như không hiệu quả đối với cả hai bể thực nghiệm có và không có EBB cải tiến.
3.2.3. Kết quả xác định hiệu quả hấp phụ Amoni của vật liệu EBB cải tiến
3.2.3.1. Kết quả ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ Amoni của vật liệu EBB cải tiến
Kết quả thực nghiệm hấp phụ NH4+ bằng vật liệu EBB cải tiến tại các pH khác nhau được đưa ra trên Hình 3.10.
100
80.062
87.19389.658
76.889
Hiệu suất (%)
80
60 49.044
74.444
65.556
74.356
44.467
40
20
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
pH
Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả loại bỏ Amoni; (Nồng độ NH4+ ban đầu 30 mg/L, lượng chất hấp phụ 150 g/L. Thời gian tiếp xúc 240 phút).
Kết quả thể hiện trên Hình 3.10 chứng tỏ rằng hiệu quả hấp phụ Amoni trên vật liệu phụ thuộc mạnh vào giá trị pH. Điều này là do pH dung dịch xác định thành phần hóa học, các dạng tồn tại của ion NH4+ và cũng ảnh hưởng đến điện tích bề mặt của chất hấp phụ. Các kết quả thu được cho thấy việc loại bỏ NH4+ được chia làm 3 giai đoạn. Giai đoạn pH từ 2 đến 6 khả năng hấp phụ tăng dần từ 49,0% tại pH 2 tăng dần lên và đạt giá trị hấp phụ cao nhất tại pH 6 và loại bỏ 80% ion NH4+, giai đoạn từ pH 7÷8, khả năng hấp phụ giảm nhẹ đạt 74,4% tại pH 7 và 76,9% tại pH 8; giai đoạn 3, từ pH 8 trở lên khả năng loại bỏ ion NH4+ tăng vọt đạt 89,7% tại pH 10. Hiệu quả loại bỏ tối đa NH4+ trong khoảng pH >8 là tốt nhất, điều này được lý giải do cơ chế chuyển dịch từ ion NH4+ tạo thành khí NH3 và bay ra khỏi dung dịch, làm cho hàm lượng ion NH4+ giảm xuống rõ rệt. Từ kết quả này, lựa chọn giá trị pH 6 là giá trị tối ưu để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo.
3.2.3.2. Kết quả xác định cân bằng hấp phụ và ảnh hưởng nồng độ ban đầu của Amoni đến hiệu quả hấp phụ
Sự phụ thuộc của hiệu quả hấp phụ theo thời gian của 3 mẫu dung dịch có nồng độ NH4+ ban đầu khác nhau được đưa ra trên Hình 3.11.
Có thể nhận thấy thời gian đạt cân bằng hấp phụ (tại pH 6 với 150 g/L chất hấp phụ EBB cải tiến) với cả ba dung dịch tương tự như nhau, khoảng 180 đến 240 phút. Khi thời gian tiếp xúc là 2 phút với nồng độ NH4+ ban đầu là 10, 30, 45 mg/L, tại pH 6, hiệu quả loại bỏ NH4+ đạt 77,25%, 77,63% và 76,67% tương ứng.
Thời gian đạt cân bằng ngắn là rất lợi thế khi ứng dụng vào thực tế vì sẽ giảm được thời gian tiếp xúc dẫn đến giảm giá thành đầu tư cho công trình xử lý. Tại cùng điểm thời gian 30 phút ban đầu thì dãy thực hiện ở nồng độ 30 mg/L đạt hiệu quả lớn với 59,83% NH4+ được hấp phụ.
100
90
Hiệu suất (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 200 400 600 800
Thời gian (phút)
10 mg/L 30 mg/L 50 mg/L
Hình 3. 11. Cân bằng hấp phụ Amoni của vật liệu EBB tại pH 6
3.2.3.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ
Hình 3.12 là kết quả hấp phụ với dung dịch NH4+ có nồng độ ban đầu 30 mg/L, khối lượng EBB cải tiến lần lượt là 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 và 500 g/L tại pH 6.
4
4
Xem xét các kết quả ta thấy hiệu quả loại bỏ NH + được tăng từ 42,9% đến 77,9% khi hàm lượng chất hấp phụ tăng từ 50 đến 500 g/L với nồng độ NH + ban đầu là 30 mg/L. Đặc biệt với lượng chất hấp phụ 150 g/L hiệu suất loại Amoni đã đạt 73,3%.
100
Hiệu quả (%)
80
60
40
20
0
73.3
73.5 75.3 76.8 76.9 77.3 77.7 77.9
59.0
42.9
50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Hàm lượng rắn (mg/L)
Hình 3. 12. Ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ đến hiệu quả loại bỏ Amoni, pH 6, thời gian tiếp xúc 240 phút.
3.2.3.4. Kết quả xác định động học hấp phụ Amoni của vật liệu
-3
ln(qe-qt)
-3.5
-4
-4.5
-5
-5.5
0 50 100 150 200
y = -0.0127x - 3.2875 R² = 0.9736
t (phút)
Hình 3. 13. Đường biểu diễn động học biểu kiến bậc nhất.
1800
1600
1400
1200
t/qt
1000
800
600
400
200
0
y = 6.8292x + 245.44 R² = 0.9909
0 50 100 150 200
t (phút)
Hình 3. 14. Đường biểu diễn động học biểu kiến bậc hai.
Thống kê hóa các số liệu thực nghiệm với mô hình động học biểu kiến bậc nhất và mô hình động học biểu kiến bậc hai có hệ số tương quan lần lượt là 0,9736 và 0,9909. Có thể khẳng định, số liệu thực nghiệm phù hợp với mô hình động học bậc 2.
Đẳng nhiệt hấp phụ Amoni của vật liệu:
Các số liệu thực nghiệm xác định đẳng nhiệt hấp phụ được đưa ra trong Bảng 3.6.
Bảng 3. 6. Số liệu thực nghiệm đẳng nhiệt hấp phụ Amoni của vật liệu.
Co | NH4+, nồng độ chất rắn 150 g/L | |||
(mg/L) | Cf (mg/L) | q (mg/g) | Cf /q (L/g) | |
1 | 10,00 | 2,28 | 0,052 | 44,175 |
2 | 16,00 | 3,61 | 0,082 | 44,024 |
3 | 20,00 | 4,58 | 0,103 | 44,603 |
4 | 25,00 | 5,73 | 0,128 | 44,643 |
5 | 30,00 | 6,92 | 0,154 | 44,932 |
6 | 40,00 | 9,30 | 0,205 | 45,440 |
7 | 50,00 | 11,75 | 0,255 | 46,078 |
47.000
46.500
y = 0.0603x + 43.271 R² = 0.9257
46.000
45.500
45.000
44.500
44.000
43.500
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Co (mg/L)
Cf /q (l/g)
Từ đường hấp phụ đẳng nhiệt Hình 3.15, dung lượng hấp phụ cực đại xác định được là 18,72 mg/g vật liệu.
Đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir NH4+ của vật liệu, pH 6. Thực nghiệm phần 3.2.3 có thể rút ra một số kết luận sau: