Kết hợp phân đoạn bọt và ozone trong hệ thống RAS nước ngọt (Phần 1)

Do thời gian lưu giữ dài trong RAS, cùng các công nghệ loại bỏ chất rắn sơ cấp (lắng hạt và lọc) chủ yếu loại bỏ các hạt lớn nên chất rắn mịn và chất hữu cơ hòa tan vẫn tích tụ trong hệ thống. Sự tích tụ các chất rắn mịn được coi là vấn đề lớn do cung cấp thức ăn và không gian cho vi khuẩn phát triển dẫn đến tăng tiêu thụ oxy, làm tắc nghẽn các bộ lọc sinh học và làm giảm khả năng nitrat hóa. 

Một kỹ thuật để loại bỏ chất rắn mịn và cả chất hữu cơ hòa tan là phân đoạn bọt (FF). Sự phân đoạn bọt phụ thuộc vào các chất hoạt động bề mặt trong nước tạo ra bọt để loại bỏ các hạt và chất hữu cơ hòa tan. Quá trình phân đoạn bọt đã được chứng minh là cô đặc tổng chất rắn lơ lửng (TSS) gấp 17 đến 40 lần trong chất ngưng tụ bọt và làm giảm các chất dạng hạt và vi khuẩn trong RAS nước mặn. 

Ozone (O₃) có thể kết hợp với FF. Tính oxy hóa mạnh của O₃ cho phép nó phá vỡ các phân tử phức tạp và giảm tải chất hữu cơ. Áp dụng O₃ cùng với FF tận dụng lợi thế của đặc tính này, cải thiện hiệu suất phân đoạn bọt bằng cách phá vỡ các phân tử phức tạp để chúng dễ dàng loại bỏ hơn và tăng sự liên kết của các hạt và thay đổi kích thước, sức  căng bề mặt. Một lợi ích khác của việc kết hợp O₃ với liều lượng thấp và FF là giảm nguy cơ tồn dư ozone  trong hệ thống.

Nghiên cứu này tiếp cận tiềm năng của FF và O₃ (riêng lẻ hoặc kết hợp) để cải thiện chất lượng nước trong RAS nước ngọt đến sự tích tụ chất hữu cơ, vi sinh vật và hoạt động của vi khuẩn trong nước cũng như tích tụ chất hữu cơ trong bộ lọc sinh học.

Hệ thống RAS trong thí nghiệm: 1) bể nuôi; 2) bộ lọc sinh học ; 3) bể bơm phốt; và 4) thiết bị thu gom bùn.

Bốn nhóm nghiệm thức như sau: RAS: đối chứng, RAS với FF: FF, RAS với O₃: O₃, và RAS với FF + O₃ kết hợp: FF + O₃.

Các nghiệm thức có hiệu ứng hình ảnh khác nhau đối với màu nước và độ trong suốt. Các hệ thống trang bị ozone bị mất hầu hết màu "vàng", trong khi độ đục tổng thể được giảm bớt trong hệ thống sử dụng FF. Việc mất màu vàng có thể do quá trình oxy hóa các chất humic như đã thấy trong các nghiên cứu trước đây.

Độ đục được cải thiện đáng kể bằng cả quá trình chưng cất bọt và quá trình ozon hóa. Đến khi kết thúc thử nghiệm, độ đục được cải thiện 65% ở nghiệm thức FF so với đối chứng và 79% ở nghiệm thức kết hợp FF + O3. Ozon đã cải thiện 38% độ đục so với nhóm đối chứng. 

Độ trong của nước bị ảnh hưởng bởi các phương pháp xử lý khác nhau. Từ trái qua phải: Ozone, Ozone + thiết bị phân đoạn bọt, đối chứng và cuối cùng là thiết bị phân đoạn bọt.

Phân đoạn bọt mà không có ozone dẫn đến cải thiện 15% độ truyền UV (UVT), trong khi ozone trực tiếp hoặc kết hợp với phân đoạn bọt dẫn đến cải thiện tương ứng là 43 và 47%. Độ truyền tia cực tím là phép đo duy nhất có sự tương tác giữa các phương pháp điều trị và do đó không thể kết luận về các tác động chính.