Kết Quả Thí Nghiệm Xác Định Khoảng Cách Của Hai Điện Cực (Thí Nghiệm 3)

Hiệu suất (%)

15p 30p 45p 60p 75p 90p 105 120p

Thời gian lưu (phút)

Hình 4.5. Hiệu suất loại bỏ COD trong

nước thải thủy sản của bể keo tụ điện hóa theo thời gian lưu

Hiệu suất (%

15p 30p 45p 60p 75p 90p 105 120p

Thời gian lưu (phút)

Hình 4.6. Hiệu suất loại bỏ BOD5 trong

nước thải thủy sản của bể keo tụ điện hóa theo thời gian lưu

d,e

e,f

Hiệu suất (%)

15p 30p 45p 60p 75p 90p 105 120p

Thời gian lưu (phút)

Hình 4.7. Hiệu suất loại bỏ TKN trong

nước thải thủy sản của bể keo tụ điện hóa theo thời gian lưu

e,f

Hiệu suất (%

15p 30p 45p 60p 75p 90p 105 120p

Thời gian lưu (phút)

Hình 4.8. Hiệu suất loại bỏ Ptổng trong

nước thải thủy sản của bể keo tụ điện hóa theo thời gian lưu

4.2.1.4 Các nhận xét và giải thích

+ Khi quan sát biều đồ ở phần 4.2.1.3, ta thấy phần lớn các chỉ tiêu (trừ BOD5) có nồng độ nước thải đầu ra ở 2 thời gian lưu 105 phút và 120 phút là sai khác không có ý nghĩa. Bên cạnh đó, hiệu suất lọai bỏ SS, COD, BOD5, TKN, Ptổng đều tăng theo thời gian lưu. Các đường cong thể hiện diễn biến của các chỉ tiêu này có xu hướng tương đối giống nhau là tăng rất nhanh vào khoảng 45 phút đầu (α = 430), càng về sau diễn biến tăng vẫn còn nhưng là rất chậm (β = 130).

=> Việc loại bỏ SS trong bể keo tụ điện hóa diễn ra theo 2 cơ chế sau: Thứ nhất là, các bọt khí khi đi từ dưới đáy bể lên mặt thoáng phía trên sẽ bám vào các chất rắn lơ lửng có trong nước thải rồi mang chúng lên mặt thoáng và giữ chúng ở đó tạo thành lớp váng bọt. Thứ hai là, các bông keo trong quá trình lắng của mình sẽ bám và kết cụm với chất rắn lơ lửng và mang chúng theo xuống đáy bể rồi giữ chúng ở đó và tạo thành lớp bùn. Trong khí đó, thời gian lưu càng dài thì bọt khí và bông keo được tạo ra càng nhiều. Do đó, hiệu suất xử lý SS sẽ tỉ lệ thuận với thời gian lưu. Tuy nhiên, nếu thời gian lưu càng kéo dài thì trong nước thải hàm lượng SS sẽ thấp dần và hiệu quả xử lý SS qua từng khoảng thời gian lưu nhất định (15 phút) cũng sẽ giảm dần và đến một

mốc thời gian nhất định (105 phút) thì hiệu suất sẽ gia tăng không đáng kể. Cụ thể là ở hình 4.3, ta thấy góc α = 430, β = 130.

Bên cạnh đó, các chỉ tiêu còn lại như: COD, BOD5, TKN trong nước thải có mối quan hệ rất mật thiết với hàm lượng SS trong nước thải. Do đó, hiệu uất xử lý SS cũng ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của các chỉ tiêu này. Diễn biến của quá trình loại bỏ COD, BOD5, TKN cũng tuân theo một đường cong tương tự như đường cong diễn biến của quá trình loại bỏ SS.

Trong khi đó, P được loại bỏ ra khỏi nước thải theo cơ chế là sự kết hợp của ion Al3+ và PO43- tạo thành kết tủa AlPO4. Bên cạnh đó, Ptổng trong nước thải có mối quan hệ rất mật thiết với hàm lượng SS. Nếu thời gian lưu càng kéo dài thì ion PO43- trong nước càng ít dần. Do đó, đường cong biểu diễn hiệu suất loại bỏ P cũng tuân theo đường cong diễn biến của các chỉ tiêu trên.

+ Điện năng tiêu thụ tỉ lệ thuận với thời gian tồn lưu. Bên cạnh đó, diễn biến của điện năng tiêu thụ giữa các khoảng thời gian lưu là phụ thuộc vào nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.

=> Ở phần trên chúng ta đã chỉ ra được rằng hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm có trong nước thải luôn tỉ lệ thuận với thời gian tồn lưu của nước thải trong bể. Chúng ta so sánh với điện năng tiêu thụ qua các khoảng thời gian lưu. Khoảng thời gian lưu từ 15 - 90 phút thì cứ 15 phút là chúng ta tốn khoảng 10Wh điện năng tiêu thụ. Trong khi đó, khoảng thời gian lưu từ 90 - 120 phút thì cứ 15 phút chúng ta chỉ tốn khoảng 5Wh.

+ Với hiệu suất xử lý SS 73,85%, COD 48,02%, BOD5 46,43%, TKN 44,9%

và Ptổng 63,88% thì 45 phút là thời gian lưu phù hợp nhất cho việc vận hành bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ để giảm tải nạp cho bể USBF ở phía sau.

=> Bể keo tụ điện hóa có nhiệm vụ là giảm tải nạp cho bể USBF, để khi nước thải vào bể USBF thì nồng độ các chất ô nhiễm đã giảm đi rất nhiều. Từ đó, bể USBF sẽ giảm được thời gian lưu nước (điều này đồng nghĩa với việc giảm được thể tích, diện tích hay giá thành hệ thống).

Với thời gian lưu là 45 phút thì hiệu suất xử lý SS là 73,85% (235,33 mg/L) và tỉ lệ BOD5:N:P trong nước thải đầu ra là 100:20,2:1,9 - rất phù hợp về mặt kỹ thuật. Bởi vì, bể USBF có khả năng chịu tải nạp cao và tỉ lệ BOD5:N:P như trên là rất phù hợp cho các VSV hoạt động. Còn về mặt kinh tế thì với thời gian này thì lượng điện năng tiêu thụ là 25 Wh (1,04Wh/lít nước thải = 1,04kWh/m3) cũng rất hợp lý. (*)

Bên cạnh đó, với thời gian lưu là 30 phút thì hiệu suất xử lý SS là 66,96% (297,33 mg/L) và tỉ lệ BOD5:N:P trong nước thải đầu ra là 100:20,6:2,3 - phù hợp về mặt kỹ thuật. Mặt khác, điện năng tiêu thụ của thời gian lưu này là 15 Wh, tốt hơn rất nhiều so với 25Wh của thời gian lưu 45 phút. Nhưng nếu xét tổng thể về hệ thống kết hợp bể keo tụ điện hóa với bể USBF thì thời gian lưu 30 phút của bể keo tụ điện hóa là rất không an toàn. Bởi vì, nước đầu ra của bể keo tụ điện hóa với thời gian lưu 30 phút vẫn còn nồng độ chất ô nhiễm là khá cao SS 297,33mg/L; COD 983mg/L; BOD5 645,17mg/L; TKN 132,83mg/L và Ptổng 14,74mg/L. Mục tiêu giảm tải nạp cho bể USBF là chưa thuyết phục. Do đó, bể USBF ở phía sau phải nâng cao thời gian lưu lên để đảm bảo các VSV phân hủy hầu hết các chất ô nhiễm để nước thải đầu ra đạt QCVN 11: 2008/BTNMT. Trong khi đó, tăng thời gian lưu của bể USBF lên là đồng nghĩa với việc tăng thể tích, diện tích và giá thành của hệ thống. Bên cạnh đó, sự chênh lệch hiệu suất các chỉ tiêu của hai thời gian lưu là khá cao SS (6,89%); COD (5,01%); BOD5 (4,45%); TKN (5,72%); Ptổng (10,09%). Do đó, việc tăng thêm thời gian lưu là 15 phút

ở bể keo tụ điện hóa từ 30 phút lên 45 phút để hiệu suất các chỉ tiêu tăng theo là rất hợp lý. (**)

Còn với thời gian lưu là 60 phút thì hiệu suất xử lý SS là 77,19% (205,33 mg/L) và tỉ lệ BOD5:N:P trong nước thải đầu ra là 100:20:1,8 - phù hợp về mặt kỹ thuật nhưng không phù hợp về kinh tế. Bởi vì, khi tăng hiệu suất xử lý (SS: từ 73,85% đến 77,19% ) đồng nghĩa với việc tăng thời gian lưu lên (từ 45 phút đến 60 phút), nhưng khi tăng thời gian lưu lên thì bể sẽ lớn hơn và chí phí cho việc vận hành cũng sẽ tăng lên do tốn nhiều điện cực hơn và điện năng tiêu thụ cũng sẽ tăng lên (từ 25 Wh đến 35 Wh). (***)

Từ (*); (**); và (***), chúng tôi quyết định chọn thời gian lưu cho bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ để giảm tải nạp cho bể USBF là 45 phút. Đồng thời, chúng tôi sẽ cố định thời gian lưu này để thực hiện cho các thí nghiệm tiếp theo.

4.2.2 Kết quả thí nghiệm xác định khoảng cách của hai điện cực (thí nghiệm 3)

Qua thí nghiệm 1 và 2, chúng tôi đã lần lượt xác định được rằng Al làm cực tan và thời gian lưu 45 phút là tốt nhất cho bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ. Do đó, trong thí nghiệm 3 này chúng tôi đã sử dụng nhôm làm cực dương - sắt làm cực âm và thời gian lưu là 45 phút, cùng với các điều kiện thí nghiệm như đã trình bày ở phần

3.4.2.1 - thí nghiệm 3, chúng tôi tiến hành vận hành bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ và thu được một số kết quả sau:

4.2.2.1 Đặc điểm của nước thải đầu vào

Nước được thu vào lúc 7h45 sáng, tối đêm trước trời có mưa nhỏ, nước thải thu được màu đỏ nhạt, mỡ rất nhiều, ít bọt, có nhiều mảnh vụn thịt cá, mực nước trong kênh dẫn nơi thu mẫu là khoảng 0,45m.

4.2.2.2 Hiện tượng xảy ra trong quá trình thí nghiệm

Trong quá trình vận hành mô hình bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ để xác định khoảng cách giữa hai điện cực tốt nhất, chúng tôi đã quan sát được một số hiện tượng sau:

+ Với khoảng cách 1cm thì bọt khí xuất hiện mãnh liệt hơn so với khoảng cách 2cm và 3cm.

+ Đối với khoảng cách 1cm thì thời gian mà quá trình keo tụ bắt đầu diễn ra mạnh mẽ là khoảng từ 15 phút, khoảng cách 2cm là khoảng 19 phút. Trong khí đó, khoảng cách 3cm thì quá trình keo tụ diễn ra không thực sự mạnh mẽ.

+ Với thời gian lưu là 45 phút và khoảng cách là 1cm thì nước thải đầu ra có màu đỏ nhạt.

Hình 4.9. Nước thải đầu vào và nước thải đầu ra

của bể keo tụ điện hóa với khoảng cách của hai điện cực là 1cm

4.2.2.3 Kết quả thí nghiệm

Sau khi thực hiện thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu lý hóa như đã trình bày ở phần 3.4.2.1 - thí nghiệm 3 chúng tôi thu được các kết quả sau đây:

Bảng 4.3. Kết quả các thí nghiệm xác định khoảng cách giữa hai điện cực cho bể keo tụ điện hóa

Chỉ tiêu

Đơn vị	Đầu vào	Đầu ra
Đơn vị	Đầu vào	1 cm	2 cm	3 cm
pH	-	6,58	7,10	7,17	6,78
Độ dẫn điện	mS	2,55	2,35	2,41	2,49
SS	mg/L	530	81,67	99,83	151,00
COD	mg/L	1087,5	526,50	582,08	609,58
BOD5	mg/L	712	348,00	378,00	400,67
TKN	mg/L	156,8	103,00	114,10	127,67
Ptổng	mg/L	17,23	4,46	5,55	7,44
ĐNTT	Wh	0	45	27,5	27,5
Fe tăng	g	0	0,06	0,04	0,03
Al giảm	g	0	0,85	0,77	0,45