Ảnh hưởng của ozone đến động học kết tụ tảo

Tài liệu tham khảo: Hiệp hội Công trình Nước Hoa Kỳ: Quỹ Nghiên cứu  “Ozone như một chất trợ giúp đông tụ và lọc”

Thiết kế thử nghiệm

Các thí nghiệm động học keo tụ được sử dụng để đo ảnh hưởng của ozone đến độ ổn định của hạt tảo bằng cách xác định các giá trị alpha. Singer và Chang (1989) đã sử dụng cách tiếp cận này trong các nghiên cứu của họ về tác dụng của ôzôn như một chất hỗ trợ đông máu. Các thí nghiệm được tiến hành trong đó tảo được thêm vào ở nồng độ số lượng tế bào đã biết (đo được). Theo thời gian, huyền phù tảo được trộn với một gradient vận tốc đã biết là 10 hoặc 50s-1, và các mẫu được rút ra để đo kích thước và số lượng hạt.

Các thí nghiệm động học keo tụ được thực hiện đối với Chlorella cho nồng độ canxi là 30 mg / L dưới dạng CaCO₃ . Nước cũng chứa 10-3 M NaHCO₃ và độ pH là 7. Ba thí nghiệm được thực hiện đối với các điều kiện ozon hóa sau:

(1) Không có ozon

(2) Ozon ở liều hấp thụ 1mg / L

(3) Ozon ở liều hấp thụ 3 mg / L

Không có chất đông tụ nào được sử dụng để có thể so sánh ảnh hưởng trực tiếp của ozone đối với sự ổn định của các hạt tảo với trường hợp không có ozone. Các thí nghiệm động học keo tụ với Scenedesmus lần đầu tiên được thực hiện đối với trường hợp nồng độ canxi tiêu chuẩn là 30 mg / L dưới dạng CaCo₃ .

KSmoluchowski cho quá trình keo tụ trực tiếp được sử dụng làm cơ sở để tính toán alpha, hệ số ổn định từ các phép đo. Khi nước được ozon hóa, nồng độ thể tích hạt f có thể không đổi. Nó có thể tăng lên sau quá trình ozon hóa do tạo ra các hạt thông qua kết tủa (ví dụ: quá trình oxy hóa Fe hoặc Mn tạo ra Fe (OH)₃  hoặc MnO₂) hoặc nó có thể giảm do sự phân hủy hoặc co lại của một phần hữu cơ như tảo. Trong các thí nghiệm đối chứng với nước, kết tủa từ Fe hoặc Mn sẽ không xảy ra; tuy nhiên có thể xảy ra co rút hoặc vỡ các tế bào tảo. Giá trị alpha cho biết độ ổn định của các hạt, giá trị thấp. Ví dụ, 0,01 cho biết các hạt ổn định kết bông rất chậm, trong khi giá trị alpha cao hơn gần bằng 1 cho thấy các hạt không ổn định kết tụ nhanh chóng.

Quá trình ozone ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo

Kết quả và thảo luận

Các thí nghiệm động học cho Chlorella được thực hiện lặp lại. Dữ liệu cho thấy không có hiện tượng keo tụ có thể đo lường được đối với Chlorella xảy ra khi có hoặc không có quá trình sơ chế (tức là rất ít, nếu có, thay đổi nồng độ tế bào theo thời gian N). Các giá trị alpha trong hầu hết các trường hợp đều gần bằng 0, vì vậy bất kỳ phép tính nào về alpha đều không chính xác. Tuy nhiên, có thể kết luận từ những kết quả này rằng Chlorella ổn định và ozone không có ảnh hưởng đến động học keo tụ của Chlorella.

Không giống như Chlorella, Scenedesmus đã trải qua quá trình keo tụ; do đó, các giá trị alpha được tính toán và được chuẩn hóa hoặc đặt trên cơ sở tương đối liên quan đến hiệu ứng ôzôn như được trình bày dưới đây.

Các thí nghiệm keo tụ động học với tảo khó thực hiện. Nồng độ thể tích hạt (f) có thể thay đổi khi quá trình ozon hóa ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ của hạt. Do đó, giá trị alpha tuyệt đối không thể được xác định chính xác. Điều quan trọng hơn là ảnh hưởng tương đối của ozone đối với alpha. Vì những lý do này, ảnh hưởng tương đối của ozone đối với alpha không phải giá trị alpha tuyệt đối. Tương đối alpha a rel được định nghĩa như sau.

a  _rel  = a  _(test)  / a  _(ref)

Trong đó:

a  _(test)  = giá trị alpha cho bất kỳ trường hợp thử nghiệm nào.

a  _(ref)  = giá trị alpha cho điều kiện tham chiếu của không có preozone

Ozone tăng động học kết tủa của Scenedesmus cho tất cả các trường hợp canxi như được chỉ ra bởi sự gia tăng trong một rel. Khi Ca thấp (0 và 30 mg / L [CaCO ₃ ]), ảnh hưởng của ôzôn lên các phần tử tảo giống như được chỉ ra bởi các giá trị Rel gần bằng nhau. Tại nồng độ Ca cao nhất được thử nghiệm, ozone có tác dụng tại 1mg / L (một  _rel  10), đồng thời tăng ozone tới 3 mg / L giảm một  _rel  đến 5. tăng trong một này  _rel  tại 1 mg / L và sau đó giảm ở ôzôn cao hơn có thể là do tác động tương tác giữa ôzôn và canxi

J Chang và Singer (1991) đã báo cáo về một nghiên cứu trong đó họ đo giá trị trước và sau khi bổ sung ôzôn cho các vùng nước được thu thập từ bảy địa điểm trên khắp United Stated. Họ phát hiện ra rằng sự giảm độ ổn định của ôzôn đối với sự ổn định của hạt (tức là tăng alpha) phụ thuộc vào cả liều lượng ôzôn và độ cứng của nước, chúng được biểu thị bằng tỷ lệ độ cứng của nước thô trên tổng số cacbon hữu cơ (TOC). Cụ thể, họ đã phát hiện thấy sự gia tăng alpha đối với liều ozone từ 0,4 đến 0,8 mg O₃ / mg TOC và tỷ lệ độ cứng trên TOC ít nhất là 25 mg CaCO ₃/ mg TOC. Trong khi họ không đề cập đến vai trò của tảo, ít nhất là theo mùa: Los Angeles (Cầu cạn sông Owens), Monroe, Mich. (Hồ Erie) và Bay City, Mich. (Vịnh Saginaw của Hồ Huron). Chang và Singer (1991) nhận thấy rằng đối với cả ba nguồn cung cấp này, ozone ở liều thấp làm tăng alpha, trong khi ở liều ozone cao hơn alpha giảm, trong một số trường hợp, gần đến mức alpha mà không xảy ra hiện tượng tiền phân tử. Đối với Monroe, alpha tăng lên đối với liều ozone lên đến 1 mg / L và sau đó giảm ở liều 2 mg / L. Đối với thành phố Bay, đối với một mẫu nước được thu thập trong mùa hè, alpha tăng lên với ôzôn đến liều lượng 2 mg / L và sau đó giảm ở liều ôzôn 3 mg / L. Đối với Los Angeles, kết quả cũng tương tự nhưng ở liều lượng ozone thấp hơn. Trong nghiên cứu của Chang và Singer, cả ba nguồn cung cấp đều có độ cứng cao hơn (70 đến 144 mg / L CaCO ₃) giá trị so với độ cứng được sử dụng trong công việc tảo của dự án này (0 đến 50 mg / L CaCO ₃ ), nhưng tỷ lệ độ cứng trên TOC có thể so sánh — 35 đến 60 mg CaCO ₃ / mg TOC cho ba nguồn cung cấp trong nghiên cứu của Chang và Singer so với 15 đến 30 mg CaCO ₃ / mg TOC cho hai trường hợp canxi của dự án này. Các phép đo DOC độc lập cho các thí nghiệm tảo chỉ ra giá trị khoảng 2 mg / L với ít cacbon dạng hạt. Tóm lại, kết quả đối với Scenedesmus và Chlorella cho thấy ảnh hưởng của ozone đối với alpha phụ thuộc vào liều lượng ozone, canxi và độ cứng và loại tảo.

Loại bỏ tảo bằng Ozone

Trước những bằng chứng cho thấy ozone mang đến hiệu quả trong việc làm chậm quá trình phát triển của tảo, các nhà khoa học đã đưa ra những ứng dụng thực tế, giúp làm sạch nguồn nước, loại bỏ tảo bằng ozone. Trên thực tế, khi sục ozone vào trong nước, không chỉ tảo bị ảnh hưởng mà sinh vật phù du cũng bị tác động. Thuật ngữ này bao gồm các vi tảo trong điều kiện thuận lợi (sự hiện diện của lượng chất dinh dưỡng, nhiệt và ánh sáng mặt trời lý tưởng trong môi trường) có thể trải qua thời kỳ phát triển. Nó cũng bao gồm các sinh vật phù du (động vật phù du), thuộc cấp cao hơn trong chuỗi thức ăn, cũng như xạ khuẩn. Tất cả các sinh vật này đều có kích thước trong phạm vi từ vài micromet đến vài milimét.

Bảng sau đây trình bày danh sách các loài sinh vật phù du thường chiếm ưu thế trong nước và những tác động mà chúng tạo ra:  (Krauter 1974; Palmer 1980)

Ozone đã được sử dụng để khử tảo trong nhiều năm với kết quả rất tốt. Trong bảng sau đây, so sánh ozone với một số chất oxy hóa rất mạnh khác và việc sử dụng ozone mang đến hiệu quả tốt hơn chỉ trong một thời gian ngắn.

Ozone đã được sử dụng để khử tảo trong nhiều năm với kết quả rất tốt. Trong bảng sau, bạn có thể so sánh ozone với một số chất oxy hóa rất mạnh khác và bạn sẽ thấy rằng ozone thu được kết quả rất tốt trong một khoảng thời gian ngắn.

Với biểu đồ sau, có thể so sánh một hệ thống chỉ có lọc với một hệ thống có thêm ozone để kiểm soát tảo. Đối với hầu hết các loại tảo, ozone có thể làm giảm nó hơn 95%.

Như vậy, việc thiết lập các tính năng cài đặt mang đến nhiều lợi ích trong quá trình ứng dụng ozone để xử lý tảo trong nước. Những thông số cài đặt nên được tham khảo ý kiến của chuyên gia để có được kết quả ưng ý nhất.

Như bạn có thể thấy, cài đặt đúng là rất quan trọng để nhận được kết quả tốt nhất từ ​​hệ thống của bạn. Nếu hệ thống ozone không được thiết kế và lắp đặt tốt, bạn sẽ không nhận được những lợi ích mong muốn.