Lời cám ơn Ñoà aùn toát nghieäp GVHD PGS TSKH Ngoâ Keá Söông 1 Ñaët Vaán Ñeà Trong caùc ngaønh coâng nghieäp, trong ñoù coù ngaønh chaên nuoâi haøng naêm tieâu thuï moät löôïng nöôùc raát lôùn Töø ñoù[.]
Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Đặt Vấn Đề Trong ngành công nghiệp, có ngành chăn nuôi hàng năm tiêu thụ lượng nước lớn Từ thải lượng nước thải lớn có nồng độ ammonium cao Việc xả bỏ N - ammonium vào môi trường nguyên nhân gây nên tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, dẫn đến ô nhiễm cân sinh thái Vì việc nghiên cứu ứng dụng trình khử ammonium loại nước thải giàu nitơ mang ý nghóa thực tiễn cao nước ta, công tác xử lý nước thải thường trọng đến việc loại bỏ COD, BOD mà chưa quan tâm mức tiêu ô nhiễm ammonium Tại TP Hồ Chí Minh có số sở, xí nghiệp chăn nuôi có trang bị hệ thống xử lý nước thải hầu hết thải bỏ kênh rạch, sông suối Khám phá loại vi sinh vật nhằm tìm phương pháp để khử ammonium nước thải từ lâu nghiên cứu giới Ứng dụng trình Nitrification –Anammox để xử lý nước thải công nghiệp đề tài hấp dẫn nhà sinh vật học môi trường học Ở Việt Nam, ngành công nghệ môi trường non trẻ, với quan tâm đặc biệt nhà nước nên năm gần có tiến đáng kể công tác nghiên cứu ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật vào công nghệ xử lý nước thải bảo vệ môi trường Chính lý mà việc nghiên cứu ứng dụng trình Nitrification – Anammox, trình khử ammonium vi sinh vật hiếu khí- kỵ khí nước thải SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô ngành chăn nuôi sản phẩm cuối khí nitơ, loại khí xem vô hại môi trường, mở hướng mang ý nghóa mặt khoa học, phù hợp với quan điểm phát triển bền vững nay, tăng trưởng kinh tế phải đôi với bảo vệ môi trường Mục Tiêu Nghiên Cứu Nghiên cứu trình chuyển đổi ammonium nước thải chăn nuôi heo việc ứng dụng trình Nitrification Anammox (Anaerobic Ammonium Oxidation) Nội Dung Nghiên Cứu Khảo sát thành phần tính chất bùn thải lấy từ bể lắng (bùn hiếu khí) từ bể kỵ khí (bùn kỵ khí) hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo (Xí nghiệp heo giống Đông Á, huyện Dó An, tỉnh Bình Dương) Nghiên cứu điều kiện môi trường thích hợp để vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter Anammox bùn thải phát triển tốt Thiết kế, lắp đặt vận hành mô hình Phân tích tiêu N-NH4 , N-NO2 , N-NO3 , COD , P-PO4 , Fe , PH , SS, DO ….của nước thải đầu vào đầu Đánh giá hiệu trình xử lý điều kiện khác Đề xuất xây dựng công nghệ thích hợp để xử lý ammonium cho ngành chăn nuôi heo Phương Pháp Nghiên Cứu Cách Tiếp Cận Nghiên cứu tài liệu liên quan đến hiên trạng xử lý nước thải sở, xí nghiệp chăn nuôi heo Việt Nam SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Khảo sát biến động thành phần tính chất nước thải chăn nuôi heo Nghiên cứu tài liệu liên quan đến sở lý thuyết sở thưc tiễn trình Nitrification Anammox nước Phương Pháp Nghiên Cứu Tạo thích nghi cho vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter Anammox môi trường chứa bùn thải Xây dựng mô hình, vận hành điệu kiện khác Phân tích tiêu hóa lý phòng thí nghiệm theo TCVN nước thải đầu vào đầu nhằm ổn định thông số Từ thông số đưa quy trình xử lý thích hợp Giới Hạn Đề Tài Các thí nghiệm vận hành mô hình Pilot với quy mô 200 – 500 lít/ngày thiết bị phản ứng ghép SHARON – ANAMMOX thực Viện Sinh Học Nhiệt Đới Thành Phố Hồ Chí Minh Nước thải lấy từ Xí nghiệp heo giống Đông Á, huyện Dó An, tỉnh Bình Dương Nội dung tập trung vào việc ứng dụng trình Nitrification Anammox để khử ammonium nước thải Xí nghiệp heo giống Đông Á Từ đề xuất dây chuyền công nghệ thích hợp để khử ammonium nước thải chăn nuôi heo Địa Điểm - Thời Gian Nghiên Cứu Địa Điểm SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Đề tài thực Phòng Công Nghệ Biến Đổi Sinh Học Môi Trường thuộc Viện Sinh Học Nhiệt Đới (Khu Thực Nghiệm Khoa Học Công Nghệ Thủ Đức) Giới Thiệu Viện Sinh Học Nhiệt Đới Viện Sinh Học Nhiệt Đới thành lập theo Nghị định 24/CP Thủ Tướng Chính Phủ Nùc CHXHCN Việt Nam ngày 25/05/1993 định số 22/KHCNQG, định ngày 19/06/1993 Ban Giám Đốc Trung tâm Khoa Học Tự Nhiên Công Nghệ Quốc Gia đïc Bộ Khoa Học Công Nghệ Môi Trường cấp giấy chứng nhận hoạt động Khoa Học Công Nghệ số 260 ngày 30/03/1994 Trụ sở viện xây dựng Thủ Đức hoàn thành vào cuối năm 1998 Viện có 11 phòng ban, phân viện nghiên cứu Đà Lạt có phòng thí nghiệm chuyên ngành bảo tàng động thực vật Tây Nguyên đơn vị nghiên cứu triển khai Liên Hiệp Khoa Học sản xuất thực nghiệm sinh-hoá Viện có đội ngũ cán khoa học gồm gần 107 người có 23 tiến só phó tiến só, có giáo sư phó giáo sư Viện có nhiệm vụ nghiên cứu, ứng dụng phát triển phương pháp sinh học việc tạo nhân giống trồng, vật nuôi vi sinh vật đồng thời viện có nhiệm vụ phân tích tiêu nước thải, nước uống, nước sinh hoạt… Thời Gian Nghiên Cứu Đề tài thực khoảng thời gian từ 01/04/2006 đến 01/11/2006 Nghóa Của Đề Tài Nghóa Khoa Học SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Đây đề tài nghiên cứu Việt Nam năm gần nên có tính khoa học cao nhằm tạo cho nghiên cứu khả ứng dụng kỹ thuật sinh học kỵ khí, hiếu khí với việc sử dụng nhóm vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter Anammox, để xử lý nước thải có nồng độ ammonium cao Các thông số công nghệ thu từ thực nghiệm tạo sở ban đầu cho việc thiết kế quy trình công nghệ xử lý ammonium nước thải chăn nuôi heo Việc ứng dụng trình Nitrification Anammox có khả xử lý triệt để nguồn ô nhiễm dạng nitơ nước thải, sản phẩm cuối trình khí nitơ coi vô hại hệ sinh thái Ý Nghóa Thực Tiễn Sự thành công đề tài mở khả ứng dụng xử lý nguồn nước thải giàu ammonium hiệu tiết kiệm Vì trình diễn điều kiện sục khí có giới hạn nên giảm tiêu hao lượng cách đáng kể Mặt khác không cần phải thêm chất dinh dưỡng nên tiết kiệm lượng hóa chất lớn Sản phẩn cuối trình khí nitơ không độc hại với môi trường Tính Mới Của Đề Tài Xác định khả ứng dụng trình Nitrification Anammox để khử ammonium nước thải chăn nuôi heo SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Xác định khả áp dụng vào công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo ứng dụng phản ứng ghép SHARON – ANAMMOX Tính Thực Tế Của Đề Tài Đề tài nghiên cứu có tính ứng dụng cao nước thải số ngành có nồng độ ammonium cao như: nước thải chăn nuôi heo, nước thải nhà máy chế biến mủ cao su, nước rỉ rác, nước thải nhà máy chế biến thuỷ sản… Nhu Cầu Kính Tế Xã Hội Phương pháp tốn có hiệu xử lý cao so với phương pháp xử lý CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU TRONG NƯỚC – TỔNG QUAN CHUNG VỀ NƯỚC THẢI, NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO Trong thời buổi phát triển văn minh nhân loại, nhu cầu nước ngày tăng, lượng nước thải ngày nhiều, mức độ ô nhiễm ngày trở nên trầm trọng Nước thải đưa vào nước bề mặt thành SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô phần khác nhau, từ trạng thái tan, dạng huyền phù, hay nhũ tương loại vi khuẩn Do tương tác hoá học chất đó, thay đổi pH môi trường nên sản phẩm thứ cấp hình thành chẳng hạn trình oxy hoá muối Fe 2+ nước thành muối Fe3+ hydroxyt không tan Các chất kết tủa huyền phù nước ngăn cản phát triển loại vi khuẩn tham gia vào trình làm nước Các chất huyền phù ngăn cản đâm xuyên ánh sáng mặt trời xuống đáy nước gây hạn chế trình quang hợp thực vật loại rong biển nhờ vào ánh sáng mặt trời mà tạo lượng oxy cần thiết cho trình oxy hoá chất hữu Một số chất vô hữu tan nước có ảnh hưởng độc hại đến phát triển vi sinh vật, có hợp chất mang tính axit bazơ chúng làm thay đổi pH nước ( 6.8 < pH < 8.0 làm hạn chế phát triển số vi khuẩn làm nước)…[14],[15] Phân tích nước thải nhiệm vụ khó khăn phức tạp ngành hoá học phân tích nước thải bao hàm nhiều thành phần khác chứa hàm lượng từ thấp đến cao Một đặc tính nước thải gây khó khăn phân tích tính không bền tương tác hoá học phức tạp hợp phần bị biến đổi không ngừng Do trình phân tích phải thực nhiều lần, chọn phương pháp có độ nhạy, độ chọn lọc cao, phải có đầu óc phán đoán thao tác trình xảy để thu kết xác SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Sau số chất thải có mặt nước thải số ngành sản xuất công nghiệp.[1] Đồ da: canxi, hydrosunfua, natrisunfua, crom, kẽm Đồ gốm: bari, cadimi, liti, mangan… Nhà máy sơn: bari, clorat, cadimi, coban, chì, kẽm, amoni, xút, chất axit, chất hữu cơ… Thuốc trừ sâu: đồng, bari, asen, silicflo, clo, số chất độc hữu Hoá dầu: acid, kim loại, clorua, sunfat, chất hữu cơ… Công nghiệp chăn nuôi: vi sinh, hợp chất hữu cơ, vi trùng, COD, NO3-, NO-2, NH+4… I.1 Sự Nhiễm Bẩn Nguồn Nước Sự nhiễm bẩn nguồn nước xảy hai cách: nhiễm bẩn tự nhiên nhiễm bẩn nhân tạo [3],[8] Sự nhiễm bẩn tự nhiên trình phát triển chết loài thực vật, động vật có nguồn nước, nước mưa lôi theo chất bẩn từ mặt đất chảy vào nguồn nước Sự nhiễm bẫn nhân tạo chủ yếu xả nước sinh hoạt công nghiệp vào nguồn nước Nguồn nước bị nhiễm bẩn đánh giá dấu hiệu đặc trưng sau Có xuất chất bề mặt nước cặn lắng chìm xuống đáy nguồn Thay đổi tính chất lý học nước nguồn ( thay đổi pH hàm lượng chất hữu cơ, vô cơ, xuất chất độc hại ) SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô Lượng oxy hoà tan nước nguồn tiêu hao để oxy hoá chất bẩn hữu vừa đưa vào Các vi khuẩn thay đổi dạng số lượng có xuất vi trùng gây bệnh Nguồn nhiễm bẩn trình bày có ảnh hưởng lớn đến việc sử dụng nguồn vào mục đích cấp nước I.2 Thành Phần Nước Thải Sau sử dụng cho nhu cầu sinh hoạt công nghiệp nước bị nhiễm bẩn đồng thời có chứa nhiều vi trùng chất độc hại khác Chúng làm ô nhiễm môi trường Vì vậy, nước thải trước xả vào sông, hồ ( nguồn nước ) cần phải xử lý thích đáng Mức độ xử lý phụ thuộc vào nồng độ nước thải: khả pha loãng nước thải nước nguồn yêu cầu mặt vệ sinh Để thiết kế công trình xử lý nước thải, trước tiên cần phải biết thành phần chúng Theo trạng thái lý học, chất bẩn nước thải chia thành nhóm sau đây:[3] Nhóm 1: gồm chất không tan dạng lơ lửng, kích thướt lớn ( hạt có đường kính > 10 -1 mm) dạng huyền phù, nhũ tương, bot ( hạt có đường kính từ 10-1 đến 10-4 mm) Nhóm 2: gồm chất không tan dạng keo ( hạt có kích thướt từ 10-4 đến 10-6 mm) Nhóm : gồm chất hòa tan dạng hạt phân tử Những hạt có đường kính < 10 -6 mm Chúng SVTH:Nguyễn Thanh Hùng Đồ án tốt nghiệp Kế Sương GVHD: PGS.TSKH Ngô không tạo thành pha riêng biệt hệ trở thành hệ pha hay gọi dung dịch thật Theo chất mình, chất bẩn nước bao gồm: chất bẩn hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật sinh vật [11] Các chất bẩn vô nước thải sinh hoạt chiếm 42%, gồm có cát, hạt đất sét, xỉ quặng, muối khoáng, acid vô cơ, kiềm vô cơ, dầu khoáng… Các chất bẩn hữu nước thải sinh hoạt chứa 58% gồm chất hữu thực vật hữu động vật Các chất hữu thực vật có nước thải sinh hoạt gồm: cặn bã thực vật, rau hoa quả, giấy… nguyên tố hoá học dạng chất bẩn cacbon Các chất hữu động vật có nước thải sinh hoạt gồm: chất tiết người động vật, cặn bã xác động vật…đặc điểm chúng chứa hàm lượng lớn nitơ Nhiễm bẩn vi sinh vật vi sinh nhiều loại vi sinh vật sinh vật tạo nên: loại nấm men, nấm mốc, rong tảo nhỏ vi khuẩn Trong số có vi khuẩn gây bệnh Thí dụ tác nhân gây bệnh thương hàn, lỵ…dạng chất bẩn đặc trưng cho nước thải sinh hoạt vài loại nước thải sinh hoạt khác (ví dụ nước thải xí nghiệp giết mổ gia súc, nhà máy da) thành phần hóa học chúng thuộc nhóm chất bẩn hữu SVTH:Nguyễn Thanh Hùng 10