Luận án tiến sĩ quản lý tài nguyên và môi trường nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật tại chỗ trong hệ thống bể sinh học kết hợp màng lọc khí nâng trong xử lý nước thải giết mổ lợn

BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU PHẠM HẢI BẰNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TẠI CHỖ TRONG HỆ THỐNG BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG LỌC KHÍ NÂNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 2021 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU PHẠM HẢI BẰNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TẠI CHỖ TRONG HỆ THỐNG BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG LỌC KHÍ NÂNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN Ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 9850101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Tác giả luận án Giáo viên hướng dẫn Giáo viên hướng dẫn Phạm Hải Bằng TS Đỗ Tiến Anh TS Bạch Quang Dũng Hà Nội – 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, hồn thành hướng dẫn TS Đỗ Tiến Anh TS Bạch Quang Dũng Các số liệu, kết nghiên cứu kết luận Luận án trung thực chưa công bố công trình khác Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả xin chịu trách nhiệm trước pháp luật đạo đức khoa học lời cam đoan Tác giả luận án Phạm Hải Bằng ii LỜI CẢM ƠN Luận án thực Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, Bộ Tài nguyên Môi trường Đây không nơi đào tạo giúp nghiên cứu sinh trưởng thành hoạt động nghiên cứu khoa học, nghề nghiệp mà nơi để nghiên cứu sinh chia sẻ khúc mắc gặp phải trình học tập, thực Luận án Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới hai thầy hướng dẫn TS Đỗ Tiến Anh TS Bạch Quang Dũng tận tình giúp đỡ tác giả từ bước xây dựng hướng nghiên cứu, ủng hộ, động viên hỗ trợ điều kiện tốt suốt trình nghiên cứu hoàn thiện Luận án Tác giả trân trọng cảm ơn Lãnh đạo, chuyên gia, nhà khoa học Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu, Bộ mơn Quản lý tài ngun mơi trường quan hữu quan có góp ý khoa học hỗ trợ nguồn tài liệu, số liệu cho tác giả suốt trình thực Luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới GS.TS Trần Thục, PGS.TS Nguyễn Văn Thắng, PGS.TS Huỳnh Thị Lan Hương, PGS.TS Trịnh Thị Thanh, TS Chu Xuân Quang, TS Trần Thị Thu Lan có ý kiến đóng góp quý báu giúp tác giả hoàn thành Luận án Tác giả xin gửi lời tri ân tới thành viên gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp động viên tinh thần, chia sẻ khó khăn mà người phải gánh vác q trình nghiên cứu hoàn thiện Luận án của nghiên cứu sinh Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Phạm Hải Bằng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN, CÔNG NGHỆ SINH HỌC SỬ DỤNG VI SINH VẬT TẠI CHỖ VÀ CƠNG NGHỆ MÀNG LỌC KHÍ NÂNG 13 1.1 Tổng quan nghiên cứu xử lý nước thải giết mổ lợn 13 1.1.1 Nước thải giết mổ lợn Việt Nam 13 1.1.2 Đặc tính ảnh hưởng nước thải giết mổ lợn tới môi trường sức khỏe người 17 1.1.3 Tổng quan nghiên cứu giới công nghệ sinh học xử lý nước thải giết mổ 21 1.1.4 Tổng quan nghiên cứu Việt Nam công nghệ sinh học xử lý nước thải giết mổ 40 1.2 Tổng quan công nghệ sinh học sử dụng vi sinh vật chỗ 44 1.2.1 Cơ sở khoa học 44 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu công nghệ sinh học bổ sung vi sinh vật chỗ giới 46 1.2.3 Tổng quan nghiên cứu công nghệ sinh học bổ sung vi sinh vật chỗ Việt Nam 50 1.3 Tổng quan cơng nghệ sinh học kết hợp màng lọc khí nâng (GasliftMBR) xử lý nước thải 52 1.3.1 Công nghệ màng lọc khí nâng 52 1.3.2 Tình hình nghiên cứu màng lọc sinh học khí nâng xử lý nước thải giới Việt Nam 55 iv 1.4 Tiểu kết chương 58 Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 61 2.1 Phương pháp tiếp cận 61 2.2 Vật liệu 62 2.2.1 Nước thải giết mổ lợn 62 2.2.2 Nguồn vi sinh vật sử dụng nghiên cứu 64 2.2.3 Các hóa chất sử dụng nghiên cứu 64 2.2.4 Địa điểm thực nghiên cứu 65 2.3 Phương pháp nghiên cứu 65 2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu 65 2.3.2 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản phân tích mẫu nước thải bùn hoạt tính 65 2.3.3 Phương pháp tính toán xử lý số liệu 67 2.4 Thiết kế hệ thống phương pháp nghiên cứu 68 2.4.1 Thiết kế xây dựng hệ thống MBR khí nâng 68 2.4.2 Nghiên cứu hiệu sử dụng vi sinh vật chỗ việc cải thiện hoạt động cơng trình xử lý sinh học hệ thống MBR khí nâng 72 2.4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng vi sinh vật chỗ tới hiệu hoạt động hệ thống MBR khí nâng 75 2.4.4 Nghiên cứu xác định điều kiện vận hành tối ưu cho hệ thống MBR khí nâng sử dụng vi sinh vật chỗ 76 2.5 Tiểu kết chương 78 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TẠI CHỖ TRONG CÔNG NGHỆ MBR KHÍ NÂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ LỢN 80 3.1 Khảo sát đặc tính nước thải giết mổ lợn từ sở giết mổ Thịnh An 80 3.2 Nghiên cứu khả ứng dụng vi sinh vật chỗ cho hệ thống MBR khí nâng xử lý nước thải giết mổ lợn 83 v 3.2.1 Đánh giá khả sử dụng vi sinh vật chỗ cho bể sinh học hiếu khí xử lý nước thải giết mổ lợn xác định thời gian khởi động (nghiên cứu 1) 83 3.2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới hiệu hoạt động bể sinh học hiếu khí sử dụng vi sinh vật chỗ 93 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng vi sinh vật chỗ tới hiệu hoạt động hệ thống MBR khí nâng (nghiên cứu 5) 112 3.4 Nghiên cứu khảo sát thông số vận hành tối ưu hệ thống MBR khí nâng sử dụng vi sinh vật chỗ ứng dụng xử lý nước thải giết mổ lợn 115 3.4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số vận hành tới hoạt động hệ MBR khí nâng (nghiên cứu 6) 115 3.4.2 Nghiên cứu xác định thông số vận hành màng tối ưu cho hệ MBR khí nâng sử dụng vi sinh vật chỗ (nghiên cứu 7) 123 3.5 Đề xuất giải pháp kỹ thuật giúp quản lý giám sát xử lý nước thải giết mổ 139 3.6 Tiểu kết chương 145 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO 151 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 162 PHỤ LỤC 163 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tỷ lệ nước tiêu thụ sở giết mổ [10] 17 Bảng 1.2 Bảng thông số ô nhiễm nước thải giết mổ gia súc giới 18 Bảng 1.3 Thông số ô nhiễm số sở giết mổ Việt Nam 19 Bảng 1.4 Tiêu chuẩn xả thải Việt Nam số tổ chức giới [31] 20 Bảng 1.5 Thành phần khí biogas [23] 24 Bảng 1.6 Tổng quan số nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí xử lý nước thải lị giết mổ giới 29 Bảng 1.7 Tổng quan số nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ sinh học hiếu khí xử lý nước thải lò giết mổ giới 39 Bảng 1.8 Tổng quan số nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học xử lý nước thải lò giết mổ Việt Nam 43 Bảng 1.9 Tổng quan số nghiên cứu công nghệ bổ sung vi sinh vật chỗ giới 49 Bảng 1.10 Khung mục tiêu, nội dung nghiên cứu 59 Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích 66 Bảng 2.2 Các thiết bị kết nối với bể sinh học hiếu khí 70 Bảng 2.3 Điều kiện hoạt động màng quy mơ phịng thí nghiệm 71 Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật modul màng (UF) quy mô phịng thí nghiệm 72 Bảng 3.1 Kết phân tích mẫu nước thải sở giết mổ lợn Thịnh An xã Vạn Phúc, huyện Thanh Trì, thành phố Hà Nội 80 Bảng 3.2 Năng suất lọc (L/m2/giờ) màng chưa cấp khí nâng nước 116 Bảng 3.3 Năng suất lọc màng cấp khí nâng 119 Bảng 3.4 Bảng so sánh đặc điểm kết 136 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Thống kê sở giết mổ nhỏ lẻ tỉnh, thành phố nước năm 2019 14 Hình 1.2 Sơ đồ phát sinh chất thải theo cơng đoạn giết mổ gia súc [9] 16 Hình 1.3 Phân loại phương pháp xử lý sinh học kỵ khí 22 Hình 1.4 Các giai đoạn q trình xử lý sinh học kỵ khí [83] 23 Hình 1.5 Lượng CH4 thất trình xử lý [41] 25 Hình 1.6 Mối quan hệ nồng độ chất phát triển vi sinh vật [24] 33 Hình 1.7 So sánh số hệ thống có BOD cao BOD thấp [24] 34 Hình 1.8 So sánh sơ phương pháp xử lý sinh học hiếu khí kỵ khí [35] 35 Hình 1.9 Cơng nghệ màng đặt ngồi (side stream MBR) sử dụng khí nâng 53 Hình 1.10 Màng đặt ngập nước (submerged MBR) kết hợp khí nâng [42] 54 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát phương pháp nghiên cứu khoa học 62 Hình 2.2 Vị trí sở giết mổ Thịnh An, huyện Thanh Trì, Hà Nội (nằm vùng bãi sông Hồng) 63 Hình 2.3 Sơ đồ tổng quát hệ thống xử lý cơng suất 50L/ngày 69 Hình 2.4 Hệ thống thử nghiệm kiểm tra hoạt động Module màng lọc đơn 71 Hình 2.5 Hệ Module màng hoàn thiện 72 Hình 2.6 Mơ hình bể xử lý sinh học quy mơ phịng thí nghiệm 73 Hình 3.1 Diễn biến nồng độ COD theo thời gian 85 Hình 3.2 Diễn biến hiệu suất xử lý COD theo thời gian 85 Hình 3.3 Nồng độ NH4+-N qua mẻ xử lý 88 Hình 3.4 Nồng độ NO2 N NO3 N qua mẻ xử lý 88 Hình 3.5 Hiệu suất xử lý TN bể xử lý hiếu khí VSVTT VSVTC 89 Hình 3.6 Kết theo dõi nồng độ MLSS 91 Hình 3.7 Mỗi liên hệ thời gian lưu nồng độ COD bể xử lý 93 viii Hình 3.8 Mối liên hệ thời gian lưu nồng độ TN bể xử lý 94 Hình 3.9 Ảnh hưởng thời gian lưu tới hiệu xử lý NH4+, NO2-, NO3trong bể xử lý hiếu khí sử dụng vi sinh vật chỗ 95 Hình 3.10 Nồng độ MLSS hiệu suất xử lý COD bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 98 Hình 3.11 Nồng độ MLSS hiệu suất xử lý TN bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 99 Hình 3.12 Nồng độ NH4+-N, NO3 N, NO2 N hiệu suất xử lý TN bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 100 Hình 3.13 Mối quan hệ MLSS hiệu xử lý COD với giá trị SRT bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 103 Hình 3.14 Mối quan hệ MLSS hiệu suất xử lý TN với giá trị SRT xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 104 Hình 3.15 Ảnh hưởng tải lượng COD tới hiệu suất xử lý COD bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 105 Hình 3.16 Ảnh hưởng tải lượng đến hiệu suất xử lý COD bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 106 Hình 3.17 Ảnh hưởng tải lượng TN tới hiệu xử lý TN bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 107 Hình 3.18 Biến thiên tải lượng TN hiệu suất xử lý TN bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 108 Hình 3.19 Nồng độ NH4+-N bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 109 Hình 3.20 Nồng độ NO2 N, NO3 N bể xử lý hiếu khí có sử dụng vi sinh vật chỗ 110 Hình 3.21 Theo dõi hoạt động hệ màng MBR khí nâng giá trị MLSS khác 112 ix Hình 3.22 Hiệu suất xử lý hệ màng MBR khí nâng giá trị MLSS khác 112 Hình 3.23 Thông lượng màng thay đổi áp suất tốc độ hút (khi chưa cấp khí) 116 Hình 3.24 Năng suất lọc hệ màng (lưu lượng khí nâng Qkhí =0,3 l/ph) 119 Hình 3.25 Năng suất lọc hệ màng (Qkhí=0,5 l/phút) 121 Hình 3.26 Hiệu trình rửa màng hóa chất nước 122 Hình 3.27 Khảo sát suất lọc áp suất vận chuyển lưu lượng sục khí khác 124 Hình 3.28 Khảo sát vận tốc nước chảy ống màng (m/giây) 124 Hình 3.29 Diễn biến lưu lượng lọc áp suất màng 126 Hình 3.30 Nồng độ COD hệ MBR khí nâng 130 Hình 3.31 Hiệu suất xử lý COD hệ MBR khí nâng 131 Hình 3.32 Hiệu xử lý COD trước sau vận hành hệ thống màng MBR khí nâng 132 Hình 3.33 Nồng độ TN theo thời gian xử lý hệ MBR khí nâng 133 Hình 3.34 Hiệu suất xử lý TN hệ MBR khí nâng 134 Hình 3.35 Nồng độ NH4+-N, NO2 N NO3 N hệ MBR khí nâng 135 Hình 3.36 Hiệu suất xử lý TN hệ MBR khí nâng 136 x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh BOD Nhu cầu oxy sinh hóa sau Biochemical oxygen Demand ngày COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand DO Oxy hòa tan Dissolved Oxygen F/M Thức ăn/mật độ vi sinh Food/Microorganism GL-MBR Bể sinh học kết hợp với màng Gaslift membrane bioreactor khí nâng HRT Thời gian lưu thủy lực Hydraulic retention time SRT Thời gian lưu bùn Sludge retention time MBR Bể phản ứng kiểu màng sinh Membrane bioreactor học MLSS Chất rắn lơ lửng bể phản Mixed ứng Solid MLVSS Tổng chất lơ lửng bay Mixed Liquor bể phản ứng Suspended Solid SBR Bể phản ứng hoạt động theo mẻ Sequencing Batch Reactor SS Cặn lơ lửng SV30 Thể tích bùn lắng sau 30 phút SVI Chỉ số thể tích bùn Sludge Volume Index TN Tổng nitơ Total nitrogen TP Tổng phốt Total phosphorus TSS Tổng cặn lơ lửng Total Suspendid Solid VSVTT Kí hiệu bể xử lý bổ sung vi sinh vật thơng thường VSVTC Kí hiệu bể xử lý bổ sung vi sinh vật chỗ SWW Nước thải lò mổ Slaughterhouse wastewater VSV Vi sinh vật Microorganism Liquor Suspended Volatile Suspended Solid xi Kí hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh HSXL Hiệu suất xử lý Removal effeciency MBBR Bể xử lý dùng giá thể vi sinh Moving Bed Biofilm Reactor chuyển động ASBR Bể phản ứng theo mẻ kỵ khí UASB Bể xử lý sinh học dịng chảy Upflow Anaerobic Sludge ngược qua tầng bùn kỵ khí Blanket Reactor MF Màng vi lọc Microfiltration UF Màng siêu lọc Ultrafiltration ESP Chất cao phân tử ngoại bào Extracellular substance SMP sản phẩm vi sinh hòa tan Soluble microbial products AOB Vi sinh vật oxy hóa amoni Ammonia-oxidizing bacteria NOB Vi sinh vật oxy hóa nitrit Nitrite-oxidizing bacteria SOUR Tốc độ tiêu thụ oxy riêng phần Specific oxygen uptake rate ABR Yếm khí có vách ngăn Anaerobic Baffled Reactor HAFBR Bể phản ứng kỵ khí giá thể cố Anaerobic fixed bed reactor định dòng chảy đứng AGS Bùn hạt hoạt tính Anaerobic sequence batch reactor polymeric Activated granular sludge MỞ ĐẦU Nước thải từ hoạt động giết mổ lợn thường có chứa hàm lượng cao chất ô nhiễm chất hữu cơ, chất dinh dưỡng hay vi khuẩn gây bệnh, thải trực tiếp mơi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường hệ sinh thái sức khỏe người Vấn đề cần đặc biệt quan tâm Việt Nam, mà phần lớn hoạt động giết mổ gia súc nói chung giết mổ lợn nói riêng sử dụng quy trình giết mổ thủ công bán công nghiệp nên lượng nước thải mức độ ô nhiễm lớn Mặc dù nay, nhiều công nghệ xử lý nước thải giết mổ lợn nghiên cứu ứng dụng thành cơng giới nhiên chưa có công nghệ thực phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật sở giết mổ lợn Việt Nam Do đó, việc lựa chọn, nghiên cứu cải thiện công nghệ phù hợp với đặc điểm Việt Nam vấn đề cần quan tâm Tính cấp thiết đề tài Một vấn đề ý nhiễm mơi trường từ sở giết mổ nói chung sở giết mổ lợn nói riêng Nước thải từ sở giết mổ lợn, đặc biệt sở giết mổ nhỏ lẻ thường có thành phần phức tạp tiềm ẩn nhiều nguy gây ô nhiễm môi trường không xử lý mức Trong đó, chất nhiễm phải kể đến hợp chất hữu đại diện qua tiêu COD, chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng (N, P) nhiều loại vi sinh vật gây bệnh Các thành phần ô nhiễm không xử lý cách gây ô nhiễm ô môi trường nghiêm trọng đồng thời ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người Mặc dù, nguy gây ô nhiễm từ sở giết mổ không khó để nhận việc quản lý xử lý triệt để nguồn ô nhiễm cịn gặp nhiều khó khăn sở giết mổ chủ yếu sử dụng phương pháp giết mổ thủ công bán công nghiệp, lại nằm xen kẽ khu dân cư đơng đúc Khi đó, loại chất thải khơng có phân loại rõ ràng, loại chất thải phân, nước, phụ phẩm xả tràn lan giết mổ thải trực tiếp xuống sơng, suối, hồ, cống rãnh nước, gây nhiễm môi trường nghiêm trọng Và để giải vấn đề ô nhiễm môi trường hoạt động giết mổ, Chính phủ ban hành nhiều sách, định nhằm khuyến khích đầu tư xây dựng sở giết mổ tập trung có hạ tầng đồng bộ, khơng đảm bảo vấn đề mơi trường mà cịn đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Theo Cục Thú y, tính đến tháng năm 2018, nước có 52/63 (82,53%) tỉnh/thành phố phê duyệt Đề án quy hoạch sở giết mổ động vật tập trung Sau phê duyệt, Chính phủ tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương tích cực ban hành chế, sách nhằm khuyến khích, thu hút thúc đẩy đầu tư vào sở Trong hướng tới việc lựa chọn sử dụng dây chuyền công nghệ tiên tiến, đại đảm bảo thân thiện với môi trường Mặc dù vậy, có 365/983 (37,1%) sở giết mổ lợn tập trung, 77/152 (50,6%) sở giết mổ gia cầm, 24/95 (25,2%) sở giết mổ trâu, bò đưa vào sử dụng Việc chủ trương đầu tư xây dựng sở giết mổ đại chưa thực hiệu cần phải xem xét dựa mặt quản lý nhà nước mặt công nghệ Về mặt quản lý, việc quản lý kiểm soát nguồn thải, giám sát chất lượng môi trường; tuyên truyền, hướng dẫn biện pháp phòng ngừa, giảm thiểu nguy ảnh hưởng đến sức khỏe người dân, cộng đồng; biện pháp tăng cường tra, kiểm tra môi trường; nâng cao lực quản lý môi trường, thẩm định đánh giá tác động môi trường; chủ động cơng tác phịng ngừa xử lý nhiễm mơi trường, thay bị động ứng phó… cịn thách thức lớn công tác quản lý mơi trường nói riêng quản lý tài ngun mơi trường nói chung Việt Nam tương lai Về mặt công nghệ, giới có nhiều cơng nghệ áp dụng để xử lý nước thải giết mổ lợn, phương pháp bao gồm: phương pháp hóa lý (keo tụ, tuyển nổi, ), phương pháp sinh học (các cơng nghệ xử lý hiếu khí, thiếu khí, kỵ khí,, ) Thơng thường, để xử lý triệt để thành phần ô nhiễm khác nhau, hệ thống xử lý nước thải từ sở giết mổ gia súc nói chung kết hợp hai hay nhiều phương pháp xử lý khác Tuy nhiên, vấn đề mấu chốt chưa có nhiều công nghệ nghiên cứu ứng dụng đề phù hợp với điều kiện kinh tế kỹ thuật sở giết mổ Việt Nam Các công nghệ thường yêu cầu diện tích mặt lớn, yêu cầu trình độ vận hành cao, chi phí vận hành lớn, Như vậy, với chủ trương phát triển sở giết mổ tập trung, hướng tất yếu để nâng cao chất lượng sản phẩm nâng cao chất lượng sống việc nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ xử lý chất thải nói chung nước thải nói riêng sở giết mổ tập trung vấn đề cấp thiết, đặc biệt cơng nghệ áp dụng xử lý nguồn thay cần đầu tư hệ thống thu gom quy mô lớn khắc phục hạn chế kể Trong thời gian gần đây, công nghệ màng lọc sinh học khí nâng (GLMBR) dành nhiều quan tâm Công nghệ vừa mang ưu điểm công nghệ màng lọc sinh học truyền thống (như khả tách pha rắn - lỏng tốt, giúp trì lượng sinh khối tối ưu, đồng thời cịn có khả loại bỏ vi sinh vật gây bệnh, yêu cầu diện tích sử dụng so với cơng nghệ sinh học truyền thống [63]), vừa khắc phục nhược điểm MBR tượng tắc màng sau thời gian vận hành định, địi hỏi q trình làm màng hóa chất thay màng, dẫn tới làm gia tăng chi phí bảo dưỡng vận hành Bên cạnh đó, nước thải giết mổ lợn có chứa tỉ lệ cao hợp chất hữu chủ yếu protein Chính đặc điểm khiến cho việc sử dụng phương pháp xử lý sinh học hoàn toàn phù hợp Về chất, vi sinh vật xử lý hiếu khí kỵ khí thực q trình chuyển hóa chất nhiễm (trong có hợp chất hữu cơ) để phục vụ trình sinh trưởng phát triển Tuy nhiên, sản phẩm q trình xử lý kỵ khí thường hợp chất hữu thứ cấp cần tiếp tục xử lý triệt để thơng qua q trình xử lý hiếu khí Trong đó, với đặc tính nước thải giết mổ việc xử lý trực tiếp hợp chất hữu trình xử lý sinh học hiếu khí thơng qua khả chuyển hóa trực tiếp vi sinh vật hiếu khí hoàn toàn khả thi Đặc biệt, nghiên cứu vi sinh vật bổ sung tuyển chọn từ nguồn nước thải giết mổ, có đặc tính sinh học có lợi cho q trình xử lý nước thải bao gồm (1) chủng vi sinh vật hiếu khí tích tụ nhiều sinh khối, (2) khả đồng hóa nhanh chất nhiễm (đặc biệt hợp chất hữu cơ) sinh trưởng nhanh, (3) có lực sử dụng chất đa dạng (4) có đặc tính tạo bơng bùn kết lắng nhanh Chính nhờ ưu điểm này, việc bổ sung vi sinh vật chỗ giúp trình xử lý nhanh hơn, nâng cao hiệu quả, tính ổn định cơng trình xử lý sinh học so với việc sử dụng bùn hoạt tính thơng thường, rút ngắn thời gian khởi động hệ thống Đồng thời mở nhiều hướng liên quan tới việc thu hồi nhiều dinh dưỡng nước thải từ sinh khối vi sinh vật nhở khả sinh trưởng nhanh chúng Chính vậy, Luận án: “Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật chỗ hệ thống bể sinh học kết hợp màng lọc khí nâng xử lý nước thải giết mổ lợn” nghiên cứu sinh thực kỳ vọng đưa giải pháp ứng dụng mới, mang tính sáng tạo, thân thiện với môi trường xử lý nước thải giết mổ lợn, giảm chi phí vận hành loại hình giết mổ lợn có diện tích mặt hạn chế, nằm gần khu thị, góp phần giảm thiểu ô nhiễm cải thiện môi trường, giảm thiểu ảnh hưởng đến sức khỏe nhân dân Và góp phần định hướng cho doanh nghiệp sử dụng tiết kiệm tái sử dụng nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn vào mục đích rửa chuồng trại, tưới trồng nhằm tiết kiệm tài nguyên nước giảm tiền phí nước thải trả theo quy định Nghị định số 53/2020/NĐ-CP, ngày 05 tháng năm 2020 Chính phủ quy định phí bảo vệ mơi trường nước thải có hiệu lực từ ngày 01 tháng năm 2020 nhận quan tâm cộng đồng doanh nghiệp toàn xã hội Mục tiêu Luận án - Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật chỗ xử lý nước thải giết mổ lợn phương pháp hiếu khí - Nghiên cứu xác định điều kiện vận hành tối ưu cho hệ thống MBR khí nâng sử dụng vi sinh vật chỗ để xử lý nước thải cho sở giết mổ lợn - Đề xuất giải pháp kỹ thuật giúp quản lý giám sát xử lý nước thải lò giết mổ tập trung đạt tiêu chuẩn xả thải môi trường theo QCVN 40:2011/BTNMT cột B Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Luận án q trình ứng dụng vi sinh vật chỗ phân lập từ nước thải giết mổ lợn vào trình xử lý sinh học hiếu khí hệ thống MBR khí nâng Luận án khảo sát việc sử dụng vi sinh vật chỗ điều kiện xử lý khác hệ thống MBR khí nâng xác định điều kiện khởi động vận hành tối ưu cho hệ thống 6 Phạm vi nghiên cứu Để đảm bảo mức độ phù hợp mặt kinh phí thời gian thực hiện, Luận án tập trung xây dựng tiến hành nghiên cứu quy mơ phịng thí nghiệm, nước thải sử dụng nước thải từ sở giết mổ gia súc Thịnh An, Thanh Trì, Hà Nội Với đặc thù sở giết mổ tập trung, nơi tập trung hộ giết mổ nhỏ lẻ khu vực quy hoạch sẵn, phương pháp giết mổ chủ yếu phương pháp thủ cơng, nước thải có mức độ ô nhiễm cao biến động Về mặt công nghệ, Luận án tập trung nghiên cứu hệ thống MBR khí nâng (Gaslift-MBR) quy mơ phịng thí nghiệm bổ sung chủng vi sinh vật (VSV) chỗ Các VSV bổ sung thông qua việc sử dụng chế phẩm vi sinh, sản phẩm kế thừa từ đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật địa để xử lý nước thải giết mổ gia súc tập trung”[9], Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, tập hợp chủng vi sinh vật phân lập từ nước thải giết mổ lợn Nghiên cứu tập trung vào việc nghiên cứu số điều kiện vận hành thích hợp để ứng dụng hiệu VSV chỗ vào xử lý nước thải giết mổ lợn Kết hợp với việc khảo sát số thơng số vận hành hệ thống MBR khí nâng bổ sung VSV để đạt khả xử lý cao ổn định Câu hỏi nghiên cứu - Việc bổ sung chế phẩm vi sinh có chứa chủng vi sinh vật chỗ, có sẵn nước thải giết mổ lợn giúp nâng cao hiệu xử lý chất hữu thành phần dinh dưỡng nước thải giết mổ lợn nâng cao tính ổn định hệ thống xử lý hay không ? - Việc sử dụng vi sinh vật chỗ có ý nghĩa việc cải thiện tính ổn định hiệu hoạt động hệ thống MBR khí nâng ? - Các điều kiện vận hành thích hợp hệ thống MBR khí nâng có bổ sung chế phẩm phân lập từ vi sinh vật chỗ ? - Việc nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ có giúp ích cho nhiệm vụ quản lý, bảo vệ tài nguyên môi trường không? Giả thuyết nghiên cứu - Luận điểm 1: Bổ sung chủng vi sinh vật chỗ có khả rút ngắn thời gian khởi động tăng hiệu xử lý hiếu khí hệ MBR khí nâng xử lý nước thải giết mổ lợn - Luận điểm 2: Việc sử dụng vi sinh vật chỗ giúp nâng cao tính ổn định màng lọc khí nâng cải thiện suất lọc màng lọc khí nâng - Luận điểm 3: Việc khảo sát chế độ thông số vận hành hệ MBR khí nâng sử dụng vi sinh vật chỗ giúp trì hiệu hoạt động tối ưu cho tồn hệ thống MBR khí nâng Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu tổng quan sở lý thuyết loại bỏ chất ô nhiễm q trình phân hủy hiếu khí cơng nghệ màng lọc khí nâng - Khảo sát đặc tính nước thải giết mổ lợn từ sở giết mổ lợn Thịnh An - Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh chứa vi sinh vật chỗ bể sinh học hiếu khí xử lý nước thải giết mổ lợn Trong tập trung nghiên cứu nội dung sau: + Nghiên cứu khả thích nghi thời gian khởi động bể sinh học có bổ sung chế phẩm chứa vi sinh vật chỗ so sánh với bể sinh học sử dụng bùn hoạt tính thơng thường; ... dưỡng nước thải từ sinh khối vi sinh vật nhở khả sinh trưởng nhanh chúng Chính vậy, Luận án: ? ?Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật chỗ hệ thống bể sinh học kết hợp màng lọc khí nâng xử lý nước thải giết. ..BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG VI? ??N KHOA HỌC KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU PHẠM HẢI BẰNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TẠI CHỖ TRONG HỆ THỐNG BỂ SINH HỌC KẾT HỢP MÀNG LỌC KHÍ NÂNG TRONG XỬ... phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Luận án trình ứng dụng vi sinh vật chỗ phân lập từ nước thải giết mổ lợn vào q trình xử lý sinh học hiếu khí hệ thống MBR khí nâng Luận