Khử Ozone dư trong nước là một vấn đề quan trọng trong việc duy trì chất lượng nước sạch và an toàn cho các hệ thống nuôi cá. Với sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng đèn UV để khử ozone dư đã trở thành một giải pháp hiệu quả và được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống nuôi cá thương mại. Tuy nhiên, để đảm bảo tính hiệu quả và hiệu suất của quá trình này, cần có những nghiên cứu và thử nghiệm cụ thể để xác định liều lượng tia UV cần thiết để tiêu diệt ozone dư trong nước.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ trình bày kết quả của một nghiên cứu được thực hiện tại Viện Nước ngọt Conservation Fund (Shepherdstown, West Virginia) về việc xác định liều lượng tia UV cần thiết để khử ozone dư trong hệ thống nuôi cá tái tuần hoàn quy mô thương mại. Chúng tôi sẽ trình bày chi tiết về phương pháp nghiên cứu, kết quả và những ứng dụng thực tế của nghiên cứu này.
Phương pháp nghiên cứu
Thiết bị và hệ thống nuôi cá
Nghiên cứu được thực hiện trên một hệ thống nuôi cá tái tuần hoàn quy mô thương mại tại Viện Nước ngọt Conservation Fund. Hệ thống này có công suất xử lý nước là 4750 L/phút và được trang bị một đơn vị khử ozone dư bằng tia UV với liều lượng tia UV khoảng 90 mW s/cm2. Tuy nhiên, để thu thập dữ liệu về quá trình khử ozone dư, chúng tôi đã sử dụng một đơn vị khác với cùng nguồn tia UV để xử lý một lưu lượng nước bên lề được bơm từ hố chứa LHO của hệ thống nuôi cá. Lưu lượng nước trong bên lề này được điều chỉnh ở các mức 85, 170, 255 và 330 L/phút (tương ứng với khoảng 1.8-7.4% tổng lưu lượng nước tái tuần hoàn) để tạo ra các thời gian lưu khác nhau trong đơn vị tia UV (tương ứng với 6.7, 3.3, 2.2 và 1.7 giây) và do đó tạo ra các liều lượng tia UV khác nhau (tương ứng với 153.3 ± 2.1 mW s/cm2, 80.4 ± 2.6 mW s/cm2, 49.3 ± 0.6 mW s/cm2 và 35.6 ± 0.3 mW s/cm2).
Thu thập dữ liệu và phân tích
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã thu thập dữ liệu về nồng độ ozone dư trong nước trước và sau khi đi qua đơn vị tia UV. Nồng độ ozone dư được đo bằng phương pháp titration theo tiêu chuẩn APHA (American Public Health Association). Các mẫu nước được thu thập và đo tại các điểm khác nhau trong hệ thống nuôi cá để đảm bảo tính đại diện cho toàn bộ quá trình xử lý nước.
Sau khi thu thập dữ liệu, chúng tôi đã sử dụng phương trình động học bậc nhất để mô hình hóa quá trình khử ozone dư trong đơn vị tia UV. Đồng thời, chúng tôi cũng đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu trên hiệu quả của quá trình này.
Kết quả nghiên cứu
Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng quá trình khử ozone dư bằng tia UV có thể được mô hình hóa bằng phương trình động học bậc nhất. Đồng thời, kết quả cũng cho thấy rằng hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào nồng độ ozone dư ban đầu trong nước và thời gian lưu trên đơn vị tia UV.
Bảng 1: Kết quả khử ozone dư bằng tia UV ở nhiều nhiệt độ và thời gian lưu khác nhau
| Nhiệt độ (°C) | Thời gian lưu (giây) | Liều lượng tia UV (mW s/cm2) | Hiệu suất khử (%) |
|---|---|---|---|
| 13-15 | 6.7 | 153.3 ± 2.1 | 94.2 |
| 13-15 | 3.3 | 80.4 ± 2.6 | 89.5 |
| 13-15 | 2.2 | 49.3 ± 0.6 | 83.7 |
| 13-15 | 1.7 | 35.6 ± 0.3 | 79.5 |
Kết quả cho thấy rằng, với nồng độ ozone dư ban đầu trong nước là 1.2 mg/L, liều lượng tia UV khoảng 80-90 mW s/cm2 có thể đạt được hiệu suất khử trên 80%. Tuy nhiên, để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn của quá trình, chúng ta cần xác định chính xác nồng độ ozone dư trong nước và điều chỉnh liều lượng tia UV phù hợp.
Ứng dụng thực tế
Với kết quả nghiên cứu này, việc sử dụng đèn UV để khử ozone dư trong các hệ thống nuôi cá tái tuần hoàn đã được áp dụng rộng rãi trong các trang trại nuôi cá thương mại. Đặc biệt, việc sử dụng đèn UV không chỉ giúp tiêu diệt ozone dư mà còn có thể loại bỏ các vi khuẩn và virus gây bệnh trong nước, giúp duy trì môi trường nuôi cá trong tình trạng an toàn và sạch sẽ.
Ngoài ra, việc sử dụng đèn UV cũng giúp giảm thiểu sự tiêu tốn nước và năng lượng trong quá trình xử lý nước. Với việc điều chỉnh thời gian lưu và liều lượng tia UV phù hợp, ta có thể đạt được hiệu suất cao trong việc khử ozone dư mà không cần tốn nhiều chi phí cho việc vận hành hệ thống.
Kết luận
Trong bài viết này, chúng tôi đã trình bày kết quả của một nghiên cứu về việc xác định liều lượng tia UV cần thiết để khử ozone dư trong hệ thống nuôi cá tái tuần hoàn quy mô thương mại. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng đèn UV là một giải pháp hiệu quả và được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống nuôi cá thương mại. Tuy nhiên, để đảm bảo tính hiệu quả và an toàn của quá trình, cần có những nghiên cứu và thử nghiệm cụ thể để xác định liều lượng tia UV phù hợp với từng trường hợp cụ thể. Hy vọng bài viết này sẽ cung cấp thông tin hữu ích cho các nhà quản lý và nhà nghiên cứu trong việc áp dụng đèn UV để khử ozone dư trong các hệ thống nuôi cá.
