ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN QUANG NAM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ KẾT HỢP SINH HỌC Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Trần Văn Quy TS Trần Hùng Thuận Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa có công bố công trình khác Luận văn phần nghiên cứu đề tài cấp bộ: “Nghiên cứu chế tạo modul màng lọc polyme hợp khối phục vụ xử lý nước thải chăn nuôi” TS Trần Hùng Thuận làm chủ nhiệm đề tài LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trần Văn Quy - Giảng viên khoa Môi trường - Đại học Khoa học Tự nhiên, TS Trần Hùng Thuận - Giám đốc Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công nghệ, nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn Tôi xin cảm ơn đề tài cấp Bộ KHCN: “Nghiên cứu chế tạo modul màng lọc polyme hợp khối phục vụ xử lý nước thải chăn nuôi” TS Trần Hùng Thuận làm chủ nhiệm đề tài hỗ trợ kinh phí tạo điều kiện cho thực luận văn Cảm ơn TS Chu Xuân Quang cán Viện Ứng dụng Công nghệ, NCS Nguyễn Sáng hướng dẫn giúp đỡ trình thực luận văn, toàn thể cán phòng Vật liệu Vô - Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công nghệ giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt luận văn Tôi xin gửi lời tri ân tới thầy cô giáo khoa Môi trường dìu dắt, truyền đạt kiến thức, dạy bảo suốt thời gian theo học nhà trường Cuối xin cảm ơn gia đình, người thân bà bạn bè ủng hộ, động viên giúp đỡ thời gian qua Tôi xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Quang Nam MỤC LỤC Học viên iii Nguyễn Quang Nam .iii DANH MỤC VIẾT TẮT i DANH MỤC VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC HÌNH iii MỞ ĐẦU MỞ ĐẦU Chương - TỔNG QUAN .3 Chương - TỔNG QUAN .3 1.1.Nước thải chăn nuôi ảnh hưởng đến môi trường .3 1.1.Nước thải chăn nuôi ảnh hưởng đến môi trường .3 1.1.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi 1.1.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi Bảng 1.1 Thông số nước thải theo điều tra trại chăn nuôi tập trung [9] 1.1.2 Ảnh hưởng nước thải chăn nuôi đến môi trường 1.1.2 Ảnh hưởng nước thải chăn nuôi đến môi trường .4 1.2.Hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi .5 1.2.Hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi .5 Hình 1.1 Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi phổ biến Việt Nam đối với sở chăn nuôi 1.3.Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 1.3.Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 1.3.1 Phương pháp vật lý .8 1.3.1 Phương pháp vật lý 1.3.2 Các phương pháp hóa lý .8 1.3.2 Các phương pháp hóa lý .8 1.3.3 Công nghệ xử lý phương pháp vi sinh 1.3.3 Công nghệ xử lý phương pháp vi sinh Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống UASB 12 Hình 1.3 Các giai đoạn bể aeroten hoạt động gián đoạn .15 1.3.4 Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi 15 1.3.4 Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi .15 Hình 1.4 Mô hình Ludzack – Ettinger loại bỏ nitơ sinh học 16 Hình 1.5 Mô hình Bardenpho loại bỏ nitơ sinh học 17 Chương - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 Chương - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.2 Phương pháp nghiên cứu .23 2.2 Phương pháp nghiên cứu .23 2.2.1 Phương pháp thu thập xử lý số liệu .23 2.2.1 Phương pháp thu thập xử lý số liệu 23 2.2.2 Phương pháp phân tích đánh giá 23 2.2.2 Phương pháp phân tích đánh giá 23 Bảng 2.1 Phương pháp phân tích đánh giá .23 2.3 Phương pháp thực nghiệm 24 2.3 Phương pháp thực nghiệm 24 2.3.1 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ giai đoạn tiền xử lý nước thải chăn nuôi .24 2.3.1 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ giai đoạn tiền xử lý nước thải chăn nuôi .24 2.3.2 Nghiên cứu khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý COD nitơ giai đoạn xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme 25 2.3.2 Nghiên cứu khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý COD nitơ giai đoạn xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme 25 Hình 2.1 Mô hình bố trí thiết bị hệ thống xử lý .25 Hình 2.2 Cấu tạo bể yếm khí, thiếu khí .27 Hình 2.3 Giá thể vi sinh bể thiếu khí .29 Hình 2.4 Sơ đồ bể hiếu khí 29 Hình 2.5 Cấu tạo sợi màng 31 2.3.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý tăng cường nước thải sau xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme phương pháp keo tụ 34 2.3.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu xử lý tăng cường nước thải sau xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme phương pháp keo tụ .34 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn 36 3.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn 36 Bảng 3.1 Đặc tính nước thải lợn lấy địa chỉ xóm Múi – xã Bích Hòa 36 huyện Thanh Oai – Hà Nội 36 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tiền xử lý nước thải chăn nuôi phèn sắt 37 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tiền xử lý nước thải chăn nuôi phèn sắt 37 3.2.1 Ảnh hưởng pH .37 3.2.1 Ảnh hưởng pH .37 Bảng 3.2 Ảnh hưởng pH đến hiệu tiền xử lý phèn sắt 37 Hình 3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý phèn sắt .38 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chất keo tụ 40 3.2.2 Ảnh hưởng nồng độ chất keo tụ 40 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu tiền xử lý .40 Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý 41 3.3 Khả xử lý giai đoạn sinh học hệ sinh học 41 3.3 Khả xử lý giai đoạn sinh học hệ sinh học 41 Bảng 3.4 Một số đặc tính nước thải chăn nuôi lợn đầu vào (M1) hệ xử lý 42 3.3.1 Khảo sát hiệu xử lý COD giai đoạn xử lý sinh học .43 3.3.1 Khảo sát hiệu xử lý COD giai đoạn xử lý sinh học 43 Hình 3.3 Sự biến thiên COD hiệu suất xử lý giai đoạn sinh học 43 3.3.2 Hiệu suất xử lý Amoni 45 3.3.2 Hiệu suất xử lý Amoni .45 Hinh 3.4 Sự biến thiên NH4+ -N hiệu suất xử lý giai đoạn sinh học 46 3.3.3 Hiệu suất xử lý nitrat 47 3.3.3 Hiệu suất xử lý nitrat 47 Hình 3.5 Diễn biến NO3 N theo thời gian 47 3.3.4 Hiệu suất xử lý PO43 P .48 3.3.4 Hiệu suất xử lý PO43 P 48 Hình 3.6 Diễn biến PO43 P qua bể theo thời gian 48 3.3.5 Khả loại bỏ vi khuẩn sau màng vi lọc polyme 49 3.3.5 Khả loại bỏ vi khuẩn sau màng vi lọc polyme 49 Bảng 3.5 Mật độ Coliform trước sau xử lý 49 3.4 Khảo sát hiệu xử lý COD giai đoạn tiền xử lý keo tụ phèn sắt kết hợp sinh học 50 3.4 Khảo sát hiệu xử lý COD giai đoạn tiền xử lý keo tụ phèn sắt kết hợp sinh học 50 Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD giai đoạn hóa lý kết hợp sinh học 51 3.5 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ giai đoạn xử lý tăng cường nước thải chăn nuôi lợn sau qua hệ thống sinh học kết hợp với lọc màng 52 3.5 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ giai đoạn xử lý tăng cường nước thải chăn nuôi lợn sau qua hệ thống sinh học kết hợp với lọc màng 52 3.5.1 Đặc tính nước thải sau hệ thống sinh học kết hợp lọc màng MBR 52 3.5.1 Đặc tính nước thải sau hệ thống sinh học kết hợp lọc màng MBR 52 Bảng 3.6 Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý qua hệ sinh học kết hợp lọc màng MBR .52 Hình 3.8 Tính chất mang màu khác chất humic 52 3.5.2 Ảnh hưởng pH .53 3.5.2 Ảnh hưởng pH .53 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý độ màu 53 Hình 3.10 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý COD 54 3.5.3 Ảnh hưởng nồng độ chất keo tụ 54 3.5.3 Ảnh hưởng nồng độ chất keo tụ 54 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý 55 Hình 3.12 Ảnh hưởng nồng độ phèn nhôm đến hiệu suất xử lý .55 3.6 Đánh giá, so sánh hiệu lựa chọn mô hình tối ưu xử lý nước thải chăn nuôi 57 3.6 Đánh giá, so sánh hiệu lựa chọn mô hình tối ưu xử lý nước thải chăn nuôi .57 Bảng 3.7 Đánh giá ưu nhược điểm giai đoạn xử lý .57 3.7 Sơ đánh khả áp dụng thực tế 58 3.7 Sơ đánh khả áp dụng thực tế .58 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 59 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 59 KẾT LUẬN 59 KHUYẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 TIẾNG VIỆT .61 TIẾNG ANH 61 HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM 64 DANH MỤC VIẾT TẮT BIOGAS Khí sinh học (Biological Gas) BHT Bùn hoạt tính BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa (Biological oxygen demand) COD Nhu cầu ôxy hóa học (Chemical oxygen demand) HRT Thời gian lưu thủy lực (Hydraulic Retention Time) MBR Bể sinh học kết hợp lọc màng (Membrance Bio Reacto) MLSS Hàm lượng chất rắn lơ lửng (Mixed Liquor Suspended Solid) MLVSS Hàm lượng chất hữu bay (Mixed Liquor Volatile Suspended Solid) QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SRT Thời gian lưu bùn (Sludge retention time) TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam T-N Tổng nitơ (mg/L) T-P Tổng phốtpho (mg/L) UASB Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí (Upflow anearobic sludge blanket) VSV Vi sinh vật XLNT Xử lý nước thải i DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số nước thải theo điều tra trại chăn nuôi tập trung [9] Bảng 2.1 Phương pháp phân tích đánh giá .23 Bảng 3.1 Đặc tính nước thải lợn lấy địa chỉ xóm Múi – xã Bích Hòa 36 huyện Thanh Oai – Hà Nội 36 Bảng 3.2 Ảnh hưởng pH đến hiệu tiền xử lý phèn sắt 37 Bảng 3.3 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu tiền xử lý .40 Bảng 3.4 Một số đặc tính nước thải chăn nuôi lợn đầu vào (M1) hệ xử lý 42 Bảng 3.5 Mật độ Coliform trước sau xử lý 49 Bảng 3.6 Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý qua hệ sinh học kết hợp lọc màng MBR .52 Bảng 3.7 Đánh giá ưu nhược điểm giai đoạn xử lý .57 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi phổ biến Việt Nam đối với sở chăn nuôi Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống UASB 12 Hình 1.3 Các giai đoạn bể aeroten hoạt động gián đoạn .15 Hình 1.4 Mô hình Ludzack – Ettinger loại bỏ nitơ sinh học 16 Hình 1.5 Mô hình Bardenpho loại bỏ nitơ sinh học 17 Hình 2.1 Mô hình bố trí thiết bị hệ thống xử lý .25 Hình 2.2 Cấu tạo bể yếm khí, thiếu khí .27 Hình 2.3 Giá thể vi sinh bể thiếu khí .29 Hình 2.4 Sơ đồ bể hiếu khí 29 Hình 2.5 Cấu tạo sợi màng 31 Hình 3.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý phèn sắt .38 Hình 3.2 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý 41 Hình 3.3 Sự biến thiên COD hiệu suất xử lý giai đoạn sinh học 43 Hinh 3.4 Sự biến thiên NH4+ -N hiệu suất xử lý giai đoạn sinh học 46 Hình 3.5 Diễn biến NO3 N theo thời gian 47 Hình 3.6 Diễn biến PO43 P qua bể theo thời gian 48 Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD giai đoạn hóa lý kết hợp sinh học 51 Hình 3.8 Tính chất mang màu khác chất humic 52 Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý độ màu 53 Hình 3.10 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý COD 54 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý 55 Hình 3.12 Ảnh hưởng nồng độ phèn nhôm đến hiệu suất xử lý .55 iii 3.5 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ giai đoạn xử lý tăng cường nước thải chăn nuôi lợn sau qua hệ thống sinh học kết hợp với lọc màng 3.5.1 Đặc tính nước thải sau hệ thống sinh học kết hợp lọc màng MBR Nước thải chăn nuôi lợn sau được xử lý qua hệ sinh học kết hợp màng lọc MBR có đặc điểm Bảng 3.6 Bảng 3.6 Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý qua hệ sinh học kết hợp lọc màng MBR STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị QCVN 40:2011/ BTNMT (loại B) - 7,8 – 8,5 5,5 - mg O2/L 220 - 368 150 pH COD NH4+-N mg/L 3,5 – 10 Màu Pt-Co 310 - 550 150 Qua kết Bảng 3.6 nhận thấy giá trị COD độ màu chưa đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT, đặc biệt độ màu gấp – lần Độ màu nước thải gây nên hợp chất humic (axit fulvic, axit humic) độ màu chúng thay đổi theo trọng lượng phân tử (được thể Hình 3.8) Hình 3.8 Tính chất mang màu khác chất humic Trong trình nghiên cứu, quan sát thấy nước thải chăn nuôi đầu có màu vàng nâu đến nhạt dần, loại bỏ nhóm hợp chất humic làm giảm độ màu 52 làm giảm COD 3.5.2 Ảnh hưởng pH Tiến hành thí nghiệm mô tả tai mục 2.3.3, chương 2, kết thu được thể Hình 3.9: Hình 3.9 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý độ màu Qua kết thí nghiệm thể Hình 3.9 nhận thấy: khoảng pH từ – hiệu suất xử lý độ màu phèn sắt cao (cao pH ~ 4, hiệu suất đạt 78,18%) Trong đó, với phèn nhôm khoảng pH từ - (cao pH ~ 6, hiệu suất đạt 74,54%) Ở pH ~ 3, hiệu suất xử lý độ màu phèn sắt phèn nhôm thấp Khi tăng pH lên - 7, hiệu suất xử lý màu phèn sắt giảm đáng kể, dải pH từ – 9, hiệu suất xử lý màu lại tăng dần lên Đối với phèn nhôm, hiệu suất xử lý độ màu khoảng pH từ – thay đổi không đáng kể Nguyên nhân tượng thay đổi điện tích bề mặt hạt keo môi trường pH khác [10] Nhìn chung, hiệu suất xử lý độ màu phèn sắt phèn nhôm không chênh lệch nhiều Theo dõi pH sau xử lý nhận thấy thay đổi không đáng kể: pH ~ 5, sau xử lý với phèn sắt pH ~ 5,03, với phèn nhôm pH ~ 4,95 53 Hình 3.10 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý COD Quá trình keo tụ làm giảm COD đáng kể Ở khoảng pH từ – 5, hiệu suất xử lý COD phèn sắt cao nhất, từ 62, – 68,3% Trong đó, phèn nhôm 41, – 48,4% khoảng pH từ – Hiệu suất xử lý COD phèn sắt nhìn chung cao so với phèn nhôm Kết phù hợp với kết nghiên cứu Ahamed Fadel Ashery cộng (2010): hiệu loại bỏ chất hữu phèn nhôm tốt pH khoảng – Khi pH tăng, chất humic dễ ion hóa nhóm carboxyl proton điện tích dương chất keo tụ kim loại giảm [12] Do đó, cần nồng độ chất keo tụ lớn giá trị pH cao Như vậy, pH tối ưu phèn sắt khoảng từ đến 5, phèn nhôm pH khoảng đến 3.5.3 Ảnh hưởng nồng độ chất keo tụ Tiến hành thí nghiệm ảnh hưởng nồng độ chất keo tụ lần lượt pH tối ưu chất keo tụ thu được phần Thí nghiệm với nồng độ phèn sắt tăng dần từ 500 – 2000 mg/L pH ~ Kết thu được thể Hình 3.11 54 Hình 3.11 Ảnh hưởng nồng độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý Khi tăng nồng độ phèn sắt từ 500 – 1500 mg/L, hiệu suất xử lý độ màu COD không tăng mà ngược lại giảm, nhiên giảm không đáng kể Nhìn chung, dải nồng độ phèn sắt từ 500 – 1500 mg/L, hiệu suất xử lý không chênh lệch nhiều hiệu suất xử lý độ màu cao COD Khi tăng nồng độ lên 2000 mg/L, hiệu suất xử lý tăng lên đáng kể, đặc biệt độ màu, đạt 80%, COD tăng nhẹ, đạt 60,3%, tương ứng đầu 100 Pt-Co 146 mg/L Hình 3.12 Ảnh hưởng nồng độ phèn nhôm đến hiệu suất xử lý Khác với phèn sắt, tăng nồng độ phèn nhôm, hiệu suất xử lý độ màu COD có xu hướng tăng Khi tăng đến nồng độ 2000 mg/L, hiệu suất xử lý độ màu có xu hướng tăng, hiệu suất COD lại giảm Tại nồng độ 2000 mg/L, 55 hiệu suất xử lý độ màu đạt 78,18%, COD đạt 61,78%, tương ứng đầu 120 Pt-Co 94 mg/L Nhìn chung, phèn sắt phèn nhôm có hiệu việc loại bỏ độ màu COD xử lý nước thải chăn nuôi lợn Tại nồng độ chất keo tụ 2000 mg/L, tiêu độ màu COD nước thải đạt tiêu chuẩn loại B QCVN 40:2011/BTNMT Tài nguyên môi trường quy định Hiệu suất xử lý chất keo tụ không chênh lệch nhiều, lựa chọn phèn nhôm cho xử lý tăng cường nước thải đầu sau hệ MBR Lý lựa chọn pH nước thải đầu hệ MBR khoảng 7,8 – 8,5 tốn ít hóa chất để điều chỉnh pH ~ Và sau thêm hóa chất keo tụ vào, pH nước thải giảm, nhiên thay đổi không đáng kể, bổ sung hóa chất để nâng pH lên đạt tiêu chuẩn đầu loại B 56 3.6 Đánh giá, so sánh hiệu lựa chọn mô hình tối ưu xử lý nước thải chăn nuôi Trên sở nghiên cứu phân tích thí nghiệm xử lý nước thải chăn nuôi lợn, thực so sánh đánh giá ưu nhược điểm giai đoạn từ đề xuất dây chuyền công nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam Bảng 3.7 Đánh giá ưu nhược điểm giai đoạn xử lý Đánh giá Giai đoạn tiền xử lý (phèn sắt) Giai đoạn sinh học kết hợp lọc màng MBA Giai đoạn xử lý tăng cường Ưu điểm - Hiệu xử lý COD, SS cao - Đơn giản vận hành - Ít gây độc cho VSV cho giai đoạn - Tải trọng cao, có khả chịu biến động nước thải đầu vào - Hiệu xử lý COD N cao - Giảm diện tích xây dựng mật độ bùn hiếu khí cao không cần bể lắng thứ cấp sau hiếu khí - Xử lý triệt để được COD độ màu nước thải chăn nuôi, xử lý phốtpho - Tốn chi phí hóa chất - Hiệu xử lý N P chưa cao - Chưa xử lý triệt để được COD - Tốn chi phí độ màu nước thải chăn hóa chất nuôi - Khó kiểm soát lượng bùn, ngăn lọc yếm khí dễ tắc, khó kiểm soát vận hành độc lập xử lý nước thải chăn nuôi - Tốn lượng cho sục khí (cường độ sục lớn) Nhượ c điểm Trên sở phân tích đánh giá theo bảng qua thực tế tìm hiểu trang trại chăn nuôi lợn tập trung, dựa yếu tố kinh tế - xã hội bảo vệ môi trường trại chăn nuôi Trong luận văn tốt nghiệp, tác giả đề xuất áp dụng sơ đồ dây chuyền công nghệ sau cho xử lý nước thải trại chăn nuôi lợn tập trung Việt Nam: Nước thải chăn nuôi lợn  Keo tụ với phèn sắt nồng độ 600 mg/L, pH = Yếm khí  Thiếu khí  Hiếu khí kết hợp lọc màng  Keo tụ với phèn nhôm nồng độ 2000 mg/L, pH = môi trường 57 Dây chuyền công nghệ xử lý nước thải lựa chọn đáp ứng đầy đủ yếu tố: chi phí đầu tư xây dựng không cao, chi phí vận hành thường xuyên thấp, thỏa mãn tiêu chuẩn môi trường ngành chăn nuôi Tuy nhiên, cần phải có thêm khảo sát tính toán cho phù hợp với điều kiện trang trại 3.7 Sơ đánh khả áp dụng thực tế Hệ xử lý có thiết kế nhỏ gọn, không cần bể lắng cấp hai bể khử trùng dẫn đến giảm chi phí xây dựng giải phóng mặt bằng, hệ giảm phí thời gian không xác định, tăng hiệu kinh tế Do mật độ sinh khối bồn phản ứng cao tới - 1,5% nên mặt xuất xử lí tăng khoảng - lần so với BHT, điều đồng nghĩa với việc giảm khối tích chi phí xây dựng, chi phí mặt nêu; mặt khác cho phép lưu bùn lâu phân huỷ bùn bể phản ứng dẫn đến giảm lượng chi phí xử lí bùn thải Tăng cường chất lượng nước tới mức cao nay, đặc biệt khía cạnh tiêu vi sinh, điều cho phép tái sử dụng nước xử lí để giảm thiểu chi phí nước cho mục đích công cộng tưới cây, rửa phố, rửa xe Công nghệ dễ dàng được triển khai dạng modul cho công suất không hạn chế với chế độ tự động hoá hợp lý, giảm thiểu phụ thuộc vào người vận hành, dễ dàng mở rộng công suất 58 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ KẾT LUẬN Nước thải chăn nuôi lợn lấy xóm Múi – xã Bích Hòa – huyện Thanh Oai – Hà Nội có đặc điểm COD, nitơ, phốtpho, Coliform… cao gấp nhiều lần so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT), cột B: TSS cao gấp 80 - 300 lần; COD gấp 20 - 60 lần; BOD5 gấp 40 – 70; NH4+-N cao gấp 10 - 50 lần; T-P cao gấp 10 - 20 lần; Coliform cao gấp 190 – 250 lần Tiền xử lý nước thải chăn nuôi chất keo tụ phèn sắt với nồng độ từ 600 đến1000 mg/L cho hiệu xử lý COD, SS cao, ổn định chất lượng nước đầu vào giai đoạn sinh học ít độc với vi sinh Đã lựa chọn điều kiện vận hành giai đoạn tiền xử lý với nồng độ phèn sắt 600 mg/L, pH loại bỏ phần chất hữu cơ, SS, giảm tải cho hệ xử lý sinh học tiếp theo, đảm bảo tỷ lệ COD/NH4+-N > Kết cho thấy, nước thải chăn nuôi lợn sau tiền xử lý chất keo tụ phèn sắt Fe 2(SO4)3, nồng độ 600 mg/L, pH đưa vào hệ sinh kết hợp màng lọc MBR cho hiệu loại bỏ COD cao 92,7 -97,9% Việc bố trí hệ xử lý sinh học nhiều giai đoạn: yếm khí, thiếu khí, hiếu khí kết hợp màng lọc để xử lý nước thải chăn nuôi lợn giàu chất dinh dưỡng cho hiệu khả quan Hiệu xử lý COD, NH4+-N, NO3 N, PO43 P Coliform lần lượt là: 85 - 92,8%; 93,0 - 96,5%; 40 - 72,5%; 79 - 91% 99,97 - 99,98% Xử lý tăng cường phương pháp keo tụ với phèn nhôm phèn sắt nồng độ 2000 mg/L, nước thải đầu đáp ứng được tiêu chuẩn độ màu COD theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Lựa chọn phèn nhôm cho giai đoạn xử lý tăng cường đáp ứng được tiêu chuẩn nước thải đầu tiết kiệm chi phí hóa chất Đã đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn: Nước thải chăn nuôi lợn  Keo tụ với phèn sắt nồng độ 600 mg/L, pH ~ Yếm khí  Thiếu khí  Hiếu khí kết hợp lọc màng  Keo tụ với phèn nhôm nồng độ 2000 mg/L, pH ~ môi trường 59 KHUYẾN NGHỊ Cần nghiên cứu thêm hiệu xử lý nước thải chăn nuôi chất keo tụ khác Ảnh hưởng cụ thể chất keo tụ đến giai đoạn sinh học Cần nghiên cứu cụ thể sâu đánh giá đặc tính nước thải đầu vào đến trình xử lý sinh học: nồng độ chất ô nhiễm nước thải đầu vào ảnh hưởng tới thời gian lưu; nhiệt độ, pH, hóa chất…ảnh hưởng đến trình xử lý sinh học Nghiên cứu hiệu xử lý nước thải chăn nuôi giai đoạn sinh học với kỹ thuật phản ứng khác 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bùi Xuân An (2007), Nguy tác động đến môi trường trạng quản lý chất thải chăn nuôi vùng Đông Nam Bộ Đại học Nông Lâm, TP Hồ Chí Minh Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2012), Báo cáo kết thực kế hoạch 12 tháng năm 2012 ngành nông nghiệp phát triển nông thôn, Hà Nội Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ Phốtpho NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, Hà Nội Cục chăn nuôi - Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2010), Báo cáo bảo vệ môi trường hoạt động chăn nuôi giai đoạn 2006-2010 định hướng đến năm 2020, Hà Nội Bùi Hữu Đoàn (2011), Quản lý chất thải chăn nuôi, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội Đào Lệ Hằng (2008), “Chăn nuôi trang trại – thực trạng giải pháp”, Thông tin chuyên đề nông nghiệp PTNT, 04, Tr 5-7 Quyết định số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng năm 2008 Thủ tướng chính phủ việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 Phùng Đức Tiến, Nguyễn Duy Điều, Hoàng Văn Lộc, Bạch Thị Thanh Dân (2009), “Đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường chăn nuôi” Tạp chí chăn nuôi , 04, Tr 10-16 Trần Hùng Thuận (2012), Thuyết minh đề tài nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ Nghiên cứu chế tạo modul màng lọc polyme hợp khối phục vụ xử lý nước thải chăn nuôi, Viện Ứng Dụng Công Nghệ - Bộ Khoa học 10 Công nghệ, Hà Nội Văn Hữu Tập, Trịnh Văn Tuyên, Nguyễn Hoài Châu (2012), “Nghiên cứu tiền xử lý làm giảm COD màu nước rỉ rác bãi chôn lấp rác trình 11 keo tụ”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, 50 (2B), Tr 169-175 Vũ Đình Tôn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy (2008), “Đánh giá hiệu xử lý chất thải bể biogas số trang trại chăn nuôi lợn vùng đồng sống hồng” Tạp chí Khoa học Phát triển,VI (6), Tr 556-561 TIẾNG ANH 61 12 Ahamed Fadel Áshery, Kamal Radwan and Mohamed I.Gar Al-Alm Rashed (2010), “The effect of pH control on turbidity and NOM removal in conventional water treatment”, Fifteeth International Water Technology 13 Conference, IWTC 15, Alexandria, Egypt Ancheng Luo; Jun Zhu; Pius M Ndegwa (2002), “Removal of Carbon, Nitrogen, and Phosphorus in Pig Manure by Continuous andIntermittent Aeration at Low Redox Potentials”, Biosystems Engineering, 82(2), pp 209– 14 215 J Dosta, J Rovira, A Galí, S Macé, J Mata-Álvarez (2008), “Integration of a Coagulation/Flocculation step in a biological sequencing batch reactor for COD and nitrogen removal of supernatant of anaerobically digested piggery 15 16 wastewater”, Bioresource Technology, 99, pp 5722–5730 FAO (2012), “World Food outlook”, Global martket analysis, Rome Ignacio de Godos, Héctor O Guzman, Roberto Soto, Pedro A GarcíaEncina, Eloy Becares, Raúl Muñoz, Virginia A Vargas (2011), “Coagulation/flocculation-based removal of algal–bacterial biomass from 17 piggery wastewater treatment”, Bioresource Technology, 102, pp 923–927 H Kim, H.-S.Kim, I.-T.YeomandY.-B.Chae (2005), "Application of membrane bioreactor system with fullscale plant on livestock wastewater" 18 Water Science&technology, 51 (6-7), pp 465-471 Hee Seok Kim, Yonu-Kyoo Choung, Soojeung Ahn and Hae Seok Oh (2008), "Enhancing nitrogen removal of piggery wastewater by membrane bioreactor combined with nitrification reactor" Desalination, 223, pp 194- 19 204 P.H Liao, Y Gao and K.V Lo (1993), “Chemical precipitation of phosphate and ammonia from swine wastewater”, Biomass and Bioenergy, (5), pp 20 365-371 B Libecki, J Dziejowski (2008), “Optimization of humic acids coagulation with aluminum and ion (III) salts”, Polish J of Environ Stud 17 (3), pp 397 21 – 403 W.J Powers (1993), Effects of variable sources of distillers dried grains plus soluble on milk yield, composition and manure characteristics of lactating 62 22 dairy cows, Florida, Gainsville.: M.S Thesis, University Thipsuree Kornboonraksa, Seung Hwan Lee (2009), “Factors affecting the performance of membrane bioreactor for piggery wastewater treatment”, Bioresource Technology, 100, pp 2926–2932 63 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM Hình Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn kỹ thuật xử lý sinh học kết lợp màng vi lọc polyme (a) (b) Hình (a) Nước thải đầu vào trước xử lý (b) Nước thải đầu sau xử lý 64 Hình Lấy mẫu nước thải chăn nuôi hộ gia đình xóm Múi xã Bich Hòa– huyện Thanh Oai – Hà Nội 65 Hình 4: Thi nghiệm tiền xử lý nước thải chăn nuôi lợn 66 [...]... đến hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau tiền xử lý bằng phương pháp hợp sinh học kết hợp lọc màng polyme; - Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tăng cường nước thải sau xử lý sinh học kết hợp lọc màng polyme bằng phương pháp keo tụ 2 Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1 Nước thải chăn nuôi và ảnh hưởng đến môi trường 1.1.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi Nước thải chăn nuôi bao gồm nước. .. hưởng đến hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn bằng các phương pháp hóa lý, sinh học và đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2013/BTNMT, cột B) Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả tiền xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp hóa lý; -... giá hiệu quả xử lý [10,20] 2.3.2 Nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD và nitơ trong giai đoạn xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme 2.3.2.1 Hệ thống xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme Hệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kết hợp với màng vi lọc polyme được bố trí như trên Hình 2.1: Hình 2.1 Mô hình bố trí các thiết bị trong hệ thống xử. .. Các phương pháp hóa lý Các quá trình thường áp dụng là: trung hòa; sử dụng các chất oxy hóa khử; kết tủa hay tuyển nổi; hấp phụ; tách bằng màng và khử trùng;… Trong đó, xử lý hóa học thường gắn với phương pháp xử lý vật lý hay xử lý sinh học … [5] Trong nước thải chăn nuôi thường chứa nhiều thành phần hòa tan hay các hạt có kích thước nhỏ, không thể tách khỏi dòng nước thải bằng phương pháp vật lý. .. vật lý Các phương pháp áp dụng như: sàng lọc; tách cơ học; trộn, khuấy; lắng; lọc hay hóa lỏng khí…nhằm loại bỏ một phần cặn ra khỏi nước thải chăn nuôi, tạo điều kiện cho quá trình xử lý hóa học và sinh học tiếp theo được thực hiện tốt hơn Phương pháp vật lý thường được kết hợp với các phương pháp sinh học hay hóa học để tăng hiệu quả của các quá trình chuyển hóa và tách các chất cặn, chất kết. .. chăn nuôi hiện nay tại nước ta mới đạt ở mức làm giảm tải trọng ô nhiễm chứ chưa đạt được các tiêu chuẩn thải theo quy định của ngành chăn nuôi Nhìn chung, việc quản lý nước thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn Vì vậy cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để quản lý và khắc phục vấn đề môi trường do chất thải chăn nuôi gây ra 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 1.3.1 Phương pháp. .. cho xử lý những nguồn nước thải có tải trọng ô nhiễm thấp vào áp dụng với nguồn nước thải đặc thù này Nói cách khác các mô hình xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay tại nước ta mới đạt ở mức làm giảm tải trọng ô nhiễm chứ chưa đạt được các tiêu chuẩn thải theo quy định của tiêu chuẩn ngành chăn nuôi [9] Chính vì vậy, việc chọn và thực hiện đề tài: Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi. .. oxy hóa sinh hóa Nước thải có thể xử lý sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD Để có thể xử lý bằng phương pháp sinh học nước thải cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0,5 Nhìn chung, phương pháp sinh học có thể chia thành 2 loại là: xử lý kỵ khí và xử lý hiếu khí Phương. .. nghiệm; - Hệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kết hợp với màng lọc vi lọc polyme; - Hóa chất keo tụ: phèn sắt Fe2(SO4)3, phèn nhôm Al2(SO4)3.18 H2O 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp thu thập xử lý số liệu Đã thu thập, kế thừa các tài liệu, số liệu, nguồn thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau: sách; các bài báo khoa học trong các tạp chí; luận văn từ thư viện... cho xử lý nước thải chăn nuôi có tải trọng ô nhiễm cao trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học Ở các nước phát triển, quy mô trang trại hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi lợn quy mô lớn (trên 10.000 con lợn), phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vi sinh và năng lượng Biogas cho máy phát điện, nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp - Nghiên cứu