Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của độ muối đến hiệu quả xử lý amoni trong nước thải nuôi tôm siêu thâm canh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Cẩm Tú NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MUỐI ĐẾN HIỆU QỦA XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÓA HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội – năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Nguyễn Cẩm Tú Lớp: ENT2019B, Khóa 2019-2021 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MUỐI ĐẾN HIỆU QỦA XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường Mã số: 52 03 20 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HỐ HỌC, VẬT LIỆU, LUYỆN KIM VÀ MƠI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: TS TRẦN MẠNH HẢI NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2: PGS.TS NGUYỄN HOÀI CHÂU Hà Nội – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng độ muối đến hiệu xử lý amoni nước thải nuôi tôm siêu thâm canh” thực hướng dẫn TS Trần Mạnh Hải PGS.TS Nguyễn Hoài Châu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực xác Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn nội dung mà tơi trình bày luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Học viên Nguyễn Cẩm Tú ii LỜI CẢM ƠN Lời với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi lời cảm ơn tới TS Trần Mạnh Hải PGS.TS Nguyễn Hoài Châu – người truyền cho tri thức tâm huyết nghiên cứu khoa học, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện để tơi hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn anh, chị, em phòng Ứng dụng chuyển giao công nghệ - Viện Công nghệ môi trường tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ sở vật chất kinh nghiệm để thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, thầy cô Học Viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập cao học Cuối xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè tin tưởng động viên, chia sẻ tiếp sức cho tơi có thêm nghị lực để tơi vững bước vượt qua khó khăn sơng, hồn thành luận văn Học viên Nguyễn Cẩm Tú iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.TÌNH HÌNH NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH TẠI VIỆT NAM 1.1.1 Sơ lược tình hình phát triển ni tơm siêu thâm canh 1.1.2 Nước thải nuôi tôm STC 1.2.XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM SIÊU THÂM CANH 10 1.2.1 Các trình vi sinh sử dụng xử lý nước thải 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 1.2.3 Tình hình nghiên cứu nước 19 1.2.4 Xử lý q trình vi sinh bám dính vật liệu mang cố định 22 1.2.4.1 Nguyên lý phương pháp 23 1.2.4.2 Ưu nhược điểm phương pháp 26 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 28 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tổng thể 28 2.2.2 Hệ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng độ muối 28 iv 2.2.3 Hệ thí nghiệm xử lý tuần hồn nước ni tôm 29 2.2.3 Nuôi cấy vi sinh 30 2.2.4 Thiết bị phương pháp phân tích 31 2.5 Phương pháp xử lý phân tích số liệu 32 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 3.1 Kết thí nghiệm độ mặn 10‰ 33 3.2 Kết thí nghiệm độ mặn 20‰ 36 3.3 Kết thí nghiệm độ mặn 30‰ 39 3.4 Thảo luận chung 42 3.5 Kết thí nghiệm xử lý tuần hồn nước ni tơm 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 Kết luận 48 Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AHPNS Acute Hepatopancreatic Necrosis Syndrome Hội chứng hoại tử gan tụy cấp tính BAF Biological Aerated Filter Lọc sinh học hiếu khí BHT Bùn Hoạt Tính BNNPTNT Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa CFU Colony Forming Unit Đơn vị hình thành khuẩn lạc Cộng CS COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DO Dissolve Oxygen Lượng oxy hòa tan nước ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long FAO Food and Agriculture Organization Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hợp Quốc FCR Feed Conversion Ratio Tỷ lệ khối lượng thức ăn/ khối lượng tôm nuôi thu FBBR Fixed Bed Biofilm Reactor Lò phản ứng sinh học LC50 Lethal concentration Nồng độ gây tử vong 50% HK Hiếu khí KK Kỵ khí MBR Membrane Bioreactor Thiết bị phản ứng sinh họcmàng MBBR Moving bed biofilm reactor Thiết bị lọc sinh học với lớp vật liệu mang chuyển động MAB Chế phẩm vi sinh chịu mặn vi PAC Poly Aluminium Chloride Poly Aluminium Clorua PVC Polyvinyl Chloride Poly vinyl Clorua QCVN Quy chuẩn Việt Nam STC Siêu Thâm Canh TOC Total Organic Carbon Tổng Các bon hữu TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng TN Total Nitrogen Tổng Nitơ TP Total Phosphorus Tổng Phốt Pho Xử lý nước thải XLNT UV Ultraviolet Tia tử ngoại (tia cực tím) UF Ultrafilter Siêu lọc Vi Sinh Vật VSV RCRA Resource Conservation and Recovery Act Đạo luật Bảo tồn Phục hồi Tài Nguyên WHO World Health Organization Tổ chức y tế giới YK Yếm Khí vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Chất lượng nước bùn đáy [5] Bảng Chất lượng nước ao nuôi tôm siêu thâm canh [5] Bảng Thơng số hóa lý nước 84 ngày [18] 16 Bảng Hàm lượng chất để pha nước thải 30 Bảng 2 Thơng số phương pháp phân tích 31 vii DANH MỤC HÌNH Hình 1 Sơ đồ quy trình ni tơm xử lý chất thải [5] Hình Cân amonia (NH3) amoni (NH4+) 200C [8] Hình Sơ đồ q trình chuyển hóa vi sinh Yếm khí 12 Hình Cấu tạo màng vi sinh vật 23 Hình Sơ đồ hệ thí nghiệm xử lý amoni q trình vi sinh hiếu khí bám dính vật liệu mang cố định 29 Hình 2 Sơ đồ hệ thí nghiệm xử lý amoni q trình vi sinh hiếu khí bám dính vật liệu mang cố định 30 Hình Nồng độ amoni nước thải đầu độ mặn 10 ‰ 33 Hình Nồng độ nitrit nước thải đầu độ mặn 10 ‰ 33 Hình 3 Nồng độ nitrat nước thải đầu độ mặn 10 ‰ 34 Hình Nồng độ amoni, nitrit nitrat nước sau xử lý mức tải lượng độ mặn 10 ‰ 34 Hình Nồng độ amoni nước thải đầu độ mặn 20 ‰ 36 Hình Nồng độ nitrit nước thải đầu độ mặn 20 ‰ 36 Hình Nồng độ nitrat nước thải đầu độ mặn 20 ‰ 37 Hình Nồng độ amoni, nitrit, nitrat - nước thải đầu - độ mặn 20 ‰ 37 Hình Nồng độ amoni nước thải đầu độ mặn 30 ‰ 39 Hình 10 Nồng độ nitrit nước thải đầu độ mặn 30 ‰ 40 Hình 11 Nồng độ nitrat nước thải đầu độ mặn 30 ‰ 40 39 Tổng hợp kết thí nghiệm độ mặn 10‰ thể Hình 3.8 Theo đó, hiệu xử lý amoni giảm tải lượng amoni độ mặn tăng lên lượng amoni xử lý đạt cao So sánh kết với số nghiên cứu trước cho thấy, với nồng độ tải lượng amoni tương tự, tải lượng amoni xử lý đạt từ 0,1 đến 0,13 kg /m3/ngày [12] [16] 3.3 Kết thí nghiệm độ mặn 30‰ Kết thử nghiệm mức tải lượng amoni đầu vào 0,014; 0,028; 0,049 0,07 kg/m3/ngày (nồng độ amoni đầu vào tương ứng 5, 10, 17,5 25 mgN/l) với độ mặn 30‰ thể Hình 3.9; 3.10; 3.11 3.12 Theo đó, độ mặn 30‰ với mức tải lượng thí nghiệm 0,014; 0,028; 0,049 0,07 kgN/m3/ngày kết đạt sau: - Hiệu suất chuyển hóa amoni có giảm so với độ mặn 20 10‰ xong đạt cao, từ 97,5% đến 99,4%, với nồng độ amoni đầu vào tương ứng 5, 10, 17,5 25 mgN/l nồng độ amoni nước sau xử lý tối đa 0,05; 0,16; 0,48 0,76 mgN/l Hình Nồng độ amoni nước thải đầu độ mặn 30 ‰ 40 Hình 10 Nồng độ nitrit nước thải đầu độ mặn 30 ‰ Hình 11 Nồng độ nitrat nước thải đầu độ mặn 30 ‰ 41 - So với độ mặn 20‰ hiệu suất có giảm đơi chút so với độ muối 30‰, giảm tối đa 2% tải lượng 0,049 0,07 kgN/m3/ngày (tương ứng với nồng độ amoni nước đầu vào 17,5 25 mgN/l) - So với độ mặn 10‰ hiệu suất giảm độ mặn 30‰ giảm tối đa 2,7 3% tải lượng 0,049 0,07 kgN/m3/ngày (tương ứng với nồng độ amoni nước đầu vào 17,5 25 mgN/l) Hình 12 Nồng độ amoni, nitrit, nitrat - nước thải đầu - độ mặn 30 ‰ - Cùng giống độ mặn 10 20‰, nồng độ nitrit nước sau xử lý mức tải lượng 0,014 0,028 (tương ứng với amoni nước đầu vào 10 mgN/l) nồng độ nitrit nước sau xử lý giới hạn phát (