Theo kết quả phân tích trong Bảng 3.1 cho thấy tất cả các thông số đặc trưng cho sự ô nhiễm đều cao hơn nhiều lần so với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT), cột B, cụ thể: TSS cao gấp 80 - 300 lần; COD gấp 20 - 60 lần; BOD5 gấp 40 - 70; NH4+ cao gấp 10 - 50 lần; T-P cao gấp 10 - 20 lần và Coliforms cao gấp 190 – 250 lần. Như vậy, nước thải chăn nuôi lợn tại đây rất ô nhiễm, nếu không được xử lý trước khi thải ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường và sức khỏe con người.
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tiền xử lý nước thải chăn nuôi bằng phèn sắt
3.2.1. Ảnh hưởng của pH
Nước thải chăn nuôi lợn chứa hàm lượng lớn các hạt rắn và hầu hết chúng là những hạt keo bền vững. Keo tụ hóa học là một phương pháp có khả năng xử lý hiệu quả nước thải chuồng lợn do nó có khả năng tách rắn - lỏng. Tuy nhiên, phương pháp keo tụ không thể xử lý triệt để ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi mà chỉ có thể làm giảm một phần các thông số như COD, SS, độ đục, độ mầu, nitơ và phốtpho.
Trong quá trình keo tụ, pH là một yếu tố ảnh hưởng rất quan trọng, do vậy thí nghiệm với giá trị pH trong khoảng từ 5 – 9 đã được thực hiện.
Muối sắt chưa phổ biến ở Việt Nam nhưng rất phổ biến ở các nước công nghiệp. Muối sắt thuỷ phân sẽ tạo axit, vì vậy cần đủ độ kiềm để giữ pH không đổi.
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
So với phèn nhôm, muối sắt có ưu thế là vùng pH tối ưu rộng hơn, từ 5 đến 9, bông cặn bền hơn và nặng hơn nên lắng tốt hơn, lượng sắt dư thấp hơn và ít độc cho giai đoạn xử lý sinh học sau này.
Tiến hành thí nghiệm như đã mô tả tai mục 2.3.1, chương 2, kết quả thu được thể hiện trong Bảng 3.2 và trên Hình 3.1:
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả tiền xử lý bằng phèn sắt
STT
|
Mẫu thí
nghiệm
|
COD
(mg O2/L)
|
SS
(mg/L)
|
Độ đục
(NTU)
|
Độ màu
(Pt-Co)
|
NH4+
(mg/L)
|
1
|
Đối chứng
|
4280
|
939
|
735
|
6800
|
253
|
3
|
pH 5
|
3580
|
400
|
205
|
2300
|
231
|
4
|
pH 6
|
3680
|
478
|
175
|
1000
|
211
|
5
|
pH 7
|
3640
|
446
|
161
|
2100
|
201
|
6
|
pH 8
|
1840
|
292
|
153
|
2000
|
209
|
7
|
pH 9
|
2840
|
381
|
177
|
1800
|
226
|
Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý bằng phèn sắt
Từ Bảng 3.2 và Hình 3.1 cho thấy, tại pH khoảng 8, hiệu suất xử lý COD và SS cao nhất lần lượt là 57,0% và 68,9%. Tại các giá trị pH khác, hiệu suất loại bỏ độ đục và độ màu đều trên 66% do các chất rắn lơ lửng có trong nước thải chăn nuôi lợn lắng xuống cùng các hạt keo. Nước thải chăn nuôi được nghiên cứu có đặc tính độ kiềm cao nên pH tối ưu cho phản ứng keo tụ bằng phèn sắt sẽ tốn ít chi phi hóa chất và thời gian cho giai đoạn hóa lý.
Các kết quả nghiên cứu thu được chỉ ra rằng, khả năng xử lý amoni của quá trình keo tụ không cao, hiệu suất xử lý chỉ đạt khoảng 17 - 20%. So sánh với nghiên cứu của Seung Hwan Lee (2009) thấy rằng: hiệu suất loại bỏ nitơ cũng thấp hơn các thông số khác và hiệu suất loại bỏ amoni cũng không đáng kể, chỉ đạt 21 – 33%. Như vậy, kết quả thu được trong nghiên cứu này tương đồng với kết quả của Seung Hwan Lee (2009).
3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ
Sau khi đã lựa chọn được pH tối ưu của phèn sắt đối với nước thải chăn nuôi lợn, tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất keo tụ. Tiến hành với nồng độ phèn sắt tăng dần từ 400 – 1200 mg/L ở pH ~ 8. Kết quả thu được thể hiện trong Bảng 3.3 và trên Hình 3.2.
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt đến hiệu quả tiền xử lý
STT
|
Nồng độ phèn sắt (mg/L)
|
COD
(mg O2/L)
|
SS
(mg/L)
|
Độ đục
(NTU)
|
Độ màu
(Pt-Co)
|
PO43-
(mg/L)
|
1
|
0
|
4960
|
987
|
1206
|
9400
|
22,9
|
3
|
400
|
2570
|
278
|
278
|
2800
|
19,0
|
4
|
600
|
2440
|
291
|
234
|
2900
|
17,5
|
5
|
800
|
1970
|
119
|
224
|
2200
|
17,1
|
6
|
1000
|
1860
|
105
|
227
|
1400
|
13,6
|
7
|
1200
|
1762
|
123
|
234
|
1200
|
15,7
|
Hiệu suất xử lý COD, SS, độ đục, độ màu và phốtpho trong nước thải chăn nuôi bằng phèn sắt tại các thí nghiệm được thể hiện trên Hình 3.2:
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý
Kết quả tại bảng 3.2 và đồ thị hình 3.2 nhận thấy, ở pH 8 phèn sắt đạt hiệu quả xử lý cao nhất khi nồng độ 1000 - 1200 mg/L. Tại khoảng nồng độ này, hiệu suất xử lý COD, SS, độ đục, độ màu tương ứng là 64,5; 87,5; 80,6 và 87,2%. Ngoài ra, quá trình keo tụ bằng phèn sắt còn xử lý được một phần phốtpho trong nước thải chăn nuôi. Hiệu suất xử lý phốtpho đạt lớn nhất 40,1% tại nồng độ chất keo tụ là 1000 mg/L.
So sánh với nghiên cứu của Seung Hwan Lee (2009) khi xử lý nước thải chuồng lợn bằng quá trình keo tụ - MBR được theo dõi trong 5 tháng đã công bố thì hiệu suất trung bình loại bỏ BOD, COD, NH3-N trong quá trình keo tụ tương ứng là 64,3; 77,3 và 40,4% [22]. Hiệu suất loại bỏ độ đục bởi hóa chất keo tụ đạt 96,4%. Kết quả của Seung Hwan Lee (2009) cao hơn một chút so với kết quả của thí nghiệm trong nghiên cứu này.
3.3. Khả năng xử lý trong các giai đoạn sinh học của hệ sinh học
Vận hành giai đoạn xử lý sinh học: Thời gian lưu thủy lực 4 ngày; Thời gian lưu bùn 30 - 60 ngày; Dòng tuần hoàn so với dòng ra là 3:1; Năng suất lọc của màng: 12 L/m2.h [9]. Sau thời gian hệ hoạt động ổn định (30 ngày) bắt đầu lấy mẫu ở các bể, kết quả nghiên cứu được thể hiện trong Bảng 3.4:
Bảng 3.4. Một số đặc tính của nước thải chăn nuôi lợn đầu vào (M1) hệ xử lý
Thời gian (ngày)
|
pH
|
COD
(mg O2/L)
|
N-NH4+
(mg/L)
|
P-PO43-
(mg/L)
|
1
|
8,31
|
2140
|
312,6
|
24,7
|
2
|
7,84
|
2700
|
331,2
|
32.65
|
3
|
8,03
|
3050
|
199,0
|
30,88
|
4
|
8,10
|
6880
|
538,2
|
28,32
|
5
|
8,20
|
2250
|
156,6
|
37,49
|
6
|
7,78
|
5000
|
374,2
|
47,7
|
7
|
7,90
|
2250
|
150,3
|
24,99
|
8
|
8,03
|
6200
|
335,6
|
39,72
|
9
|
8,01
|
2660
|
139,9
|
27,72
|
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |