(Luận văn) nghiên cứu xử nước thải chăn nuôi lợn sau quá trình xử lý yếm khí bằng phương pháp sbr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN - ĐẶNG THỊ HỒNG PHƯƠNG lu NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NI LỢN SAU Q TRÌNH XỬ LÝ YẾM KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SBR an n va p ie gh tn to Chuyên ngành: Mã số: Hướng dẫn khoa học: d oa nl w LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP ll u nf va an lu Khoa học môi trường 60.44.03.01 TS Phan Đỗ Hùng oi m z at nh z m co l gm @ THÁI NGUYÊN - 2012 an Lu n va ac th si i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước Khoa Nhà trường thông tin, số liệu đề tài lu an Tôi xin chân thành cảm ơn! n va tn to Thái Nguyên, 25 tháng 09 năm 2012 p ie gh Người viết cam đoan oa nl w Đặng Thị Hồng Phương d ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si ii LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin gửi lời cảm ơn tới TS Phan Đỗ Hùng – Trưởng Phịng Cơng nghệ nước xử lý nước thải – Viện Công Nghệ Môi Trường – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi cho tơi nghiên cứu thực nghiệm thời gian thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Khoa Tài nguyên Môi trường, Khoa Sau Đại học - Trường Đại học Nông lâm, Đại học Thái Nguyên hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ thời gian tiến hành đề tài lu an Tôi xin chân thành cảm ơn cô, chú, anh, chị, cán nhân viên phịng va n Cơng nghệ nước xử lý nước thải – Viện Công Nghệ Môi Trường giúp đỡ tơi Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp ie gh tn to suốt trình thực tập Viện p quan tâm động viên, giúp đỡ suốt trình nghiên cứu thực đề tài oa nl w Tôi xin chân thành cảm ơn! d Thái Nguyên, 25 tháng 09 năm 2012 lu ll u nf va an Tác giả luận văn oi m z at nh Đặng Thị Hồng Phương z m co l gm @ an Lu n va ac th si iii MỤC LỤC lu an n va p ie gh tn to MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu đề tài 3 Yêu cầu đề tài 4 Ý nghĩa đề tài 4.1 Ý nghĩa nghiên cứu khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1.1 Q trình oxy hóa amoni 1.1.1.2 Quá trình khử nitrat 11 1.1.2 Cơ sở thực tiễn 14 1.2 Tổng quan tình hình chăn ni lợn 17 1.3 Tổng quan chất thải chăn nuôi lợn trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn giới Việt Nam 19 1.3.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn 19 1.3.1.1 Chất thải rắn - Phân 19 1.3.1.2 Nước tiểu 22 1.3.1.3 Nước thải 22 1.3.1.4 Khí thải 24 1.3.2 Tổng quan quản lý chất thải chăn nuôi lợn giới 24 1.3.3 Tình hình quản lý chất thải chăn nuôi lợn Việt Nam 26 1.3.3.1 Chất thải rắn 26 1.3.3.2 Chất thải lỏng 27 1.4 Một số phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 28 1.4.1 Xử lý nước thải chăn nuôi phương pháp học hóa lý 28 1.4.2 Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh 29 1.4.3 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học kỵ khí 30 1.4.3.1 Bể Biogas 31 1.4.3.2 Hồ kỵ khí 32 1.4.3.3 Quá trình lọc sinh học kỵ khí 33 1.4.3.4 Q trình kỵ khí UASB 33 1.4.3.5 Bể EGSB (Expanded Granular Slugde Bed) 34 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iv lu an n va p ie gh tn to 1.4.4 Xử lý nước thải chăn ni lợn phương pháp hiếu khí – thiếu khí 35 1.4.4.1 Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí – thiếu khí kết hợp 36 1.4.4.2 Phương pháp lọc sinh học ngập nước hiếu khí – thiếu khí kết hợp: 36 1.4.4.3 Phương pháp mương ơxy hóa 36 1.4.4.4 Phương pháp Anamox 37 1.4.4.5 Công nghệ SBR 38 1.5 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 41 1.5.1 Trong nước 41 1.5.2 Ngoài nước 42 Chương 43 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 43 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 43 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 43 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 43 2.2.1 Thời gian nghiên cứu 43 2.2.2 Địa điểm nghiên cứu 43 2.3 Nội dung nghiên cứu 43 2.4 Phương pháp nghiên cứu 44 2.4.1 Phương pháp khảo sát trường 44 2.4.2 Xây dựng mơ hình thí nghiệm 44 2.4.3 Các chế độ thí nghiệm 46 2.4.3.1 Các chế độ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu hoạt động hệ thống SBR 46 2.4.3.2 Các chế độ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cấp nước thải đến hiệu hoạt động hệ thống SBR 47 2.4.4 Phương pháp phân tích 48 2.4.5 Phương pháp tính tốn 48 Chương 50 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Đặc trưng nước thải thí nghiệm 50 3.2 Sự thay đổi thông số vận hành chu trình xử lý chế độ thí nghiệm 50 3.2.1 Sự thay đổi nồng độ oxy hòa tan (DO), pH khả khử oxy hóa (ORP) 50 3.2.2 Sự thay đổi thông số vận hành khác 53 3.3 Ảnh hưởng tải lượng COD, T-N đến hiệu suất xử lý COD Nitơ 55 3.3.1 Hiệu xử lý COD 55 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si v lu an n va p ie gh tn to 3.3.2 Hiệu xử lý Nitơ 56 3.4 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý COD, Nitơ 58 3.4.1 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu xử lý COD 58 3.4.2 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu xử lý Nitơ 59 3.4.2.1 Hiệu xử lý N-NH4+ 59 3.4.2.2 Sự chuyển hóa NO2- 60 3.4.2.3 Sự chuyển hóa NO3- 60 3.4.2.4 Hiệu xử lý T-N: 61 3.5 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý COD, N 63 3.5.1 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý COD 63 3.5.2 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý Nitơ 64 3.5.2.1 Hiệu xử lý N-NH4+ 64 3.5.2.2 Hiệu xử lý N-NO3- N-NO2- 65 3.5.2.3 Hiệu xử lý T-N 66 3.6 Đánh giá hiệu xử lý COD, N-NH4+, T-N hệ thống SBR chế độ vận hành khác 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 75 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Dissolved Oxygen Oxy hịa tan JICA Japanes International Cooperation Agency Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc lu BTNMT n va Mixed Liquoz Suspended Solids Chất rắn lơ lửng hỗn dịch SBR Sequencing Batch Reactor Bể phản ứng hoạt động gián đoạn SVI Sludge Volume Index Chỉ số bùn - thể tích 1g bùn chiếm chỗ trạng thái lắng SV30 Sludge Volume Thể tích bùn lắng 30 phút TDS Total Dissolved Solids Tổng chất rắn hòa tan TSS Tổng hàm lượng cặn SS Suspended Solids p ie gh tn to MLSS w an Bộ Tài nguyên Môi trường oa Chất rắn lơ lửng d Tổng Nitơ an lu Tổng Phốt va Upflow Anaerobic Sludge Blanket Bể với lớp bùn kỵ khí dịng hướng lên ll u nf UASB nl T-P T-N Total Suspended Solids Vi khuẩn Quy chuẩn Việt Nam z Tiêu chuẩn Việt Nam @ TCVN Cộng Khả khử oxy hóa m co l Oxidation Reduction Protenial of a liquid gm CS ORP Vi sinh vật z at nh QCVN oi VK m VSV an Lu n va ac th si vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Hiệu xử lý N cơng trình xử lý thông thường Bảng 1.2 Ảnh hưởng tỷ lệ BOD/T-N đến (%) VSV tự dưỡng hệ hiếu khí lu an n va p ie gh tn to Bảng 1.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng vi sinh vật nitrat hóa 10 Bảng 1.4 Khối lượng phân nước tiểu gia súc thải ra/1 ngày đêm 20 Bảng 1.5 Thành phần (%) phân gia súc gia cầm 21 Bảng 1.6 Một số thành phần vi sinh vật chất thải rắn chăn ni lợn 21 Bảng 1.7 Thành phần trung bình nước tiểu lọai gia súc 22 Bảng 1.8 Chất lượng nước thải theo điều tra trại chăn nuôi tập trung23 Bảng 1.9: Thành phần khí hỗn hợp khí Biogas 32 Bảng 2.1: Chi tiết thiết bị thí nghiệm 45 Bảng 2.2 Các chế độ vận hành 46 Bảng 2.3: Các chế độ cấp nước thải cho hệ thống SBR 47 Bảng 3.1: Đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý yếm khí 50 Bảng 3.2 Tổng kết hiệu xử lý COD, N-NH4+ T-N chế độ vận hành hệ thống SBR 69 Bảng 3.3 So sánh hiệu xử lý COD, N-NH4+, T-N 70 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ q trình khử hợp chất lu an n va p ie gh tn to Hình 1.2 Mơ hình quản lý chất thải rắn chăn ni giới 25 Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo bể UASB 34 Hình 1.4 Sơ đồ hoạt động bể SBR 38 Hình 2.1: Sơ đồ hệ thiết bị thí nghiệm SBR 44 Hình 3.1 Sự biến đổi DO, pH, ORP theo thời gian chu trình CĐ2 52 Hình 3.2 Sự biến đổi DO, pH, ORP theo thời gian chu trình CĐ3 52 Hình 3.3: Nhiệt độ chế độ thí nghiệm 54 Hình 3.4 Nồng độ MLSS chế độ thí nghiệm 55 Hình 3.5: Chỉ số SVI chế độ thí nghiệm 56 Hình 3.6 Ảnh hưởng tỷ lệ chất hữu cơ/N tải lượng bùn đến hiệu suất xử lý COD 57 Hình 3.7 Ảnh hưởng tỷ lệ COD:N tỷ lệ bùn đến hiệu suất chuyển hóa T-N 58 Hình 3.8: Hiệu suất xử lý COD chế độ thí nghiệm khác 59 Hình 3.9 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến chuyển hóa N-NH4+ 60 Hình 3.10: Ảnh hưởng chế độ sục khí đến chuyển hóa NO2- 61 Hình 3.11: Ảnh hưởng chế độ sục khí đến chuyển hóa NO3- 62 Hình 3.12 T-N vào, hiệu suất xử lý T-N 63 Hình 3.13 Ảnh hưởng chế độ cấp nước thải đến hiệu suất xử lý COD 64 Hình 3.14 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý N-NH4+ 65 Hình 3.15 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến chuyển hóa N-NO3- 66 Hình 3.16 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến chuyển hóa N-NO2- 66 Hình 3.17 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý T-N 67 Hình 3.18 So sánh hiệu suất xử lý T-N chế độ thí nghiệm 69 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Chăn nuôi lĩnh vực gắn liền với sống người Để đáp ứng nhu cầu ăn uống người lượng thịt để tiêu thụ phải đảm bảo đáp ứng nhu cầu Những năm gần đây, với chủ trương mở cửa, thúc đẩy phát triển kinh tế nước ta, lĩnh vực chăn nuôi đạt nhiều tiến Chăn nuôi nước ta dần phát triển mạnh theo hướng chăn nuôi tập trung trang trại Tại thời điểm ngày 1/10/2009, tổng đàn lợn nước ta đạt 27627 triệu lu an con, tăng 3,47% so với kỳ năm 2008 Sản lượng thịt lợn xuất chuồng n va nước ước đạt 2931 triệu tấn, tăng 4,45% so với kỳ năm 2008 Lĩnh vực tn to chăn nuôi nước ta phát triển nhanh chóng tăng dần tỷ trọng gh ngành nông nghiệp Năm 2009, Việt Nam vươn lên đứng thứ Châu Á sau p ie Trung Quốc sản lượng thịt lợn [2] Trên giới chăn nuôi chiếm w khoảng 70% đất nông nghiệp 30% tổng diện tích đất tự nhiên (khơng kể oa nl diện tích bị băng bao phủ) Chăn ni đóng góp khoảng 40% tổng GDP nơng d nghiệp tồn cầu, giải việc làm cho 1,3 tỉ dân [1] lu va an Tuy nhiên, bên cạnh đóng góp tích cực cho phát triển kinh tế u nf - xã hội, việc phát triển chăn nuôi lợn để lại tác động tiêu cực đến ll môi trường, làm suy thoái chất lượng đất, chất lượng nước khơng khí xung m oi quanh khu vực ni lợn Nguyên nhân ảnh hưởng chất thải chăn z at nh nuôi lợn, cụ thể: phân, nước tiểu nước rửa chuồng trại Sản lượng thịt z lợn cung cấp thị trường ngày tăng, lượng chất thải môi trường gm @ ngày tăng theo l Chất thải chăn nuôi lợn gây ảnh hưởng xấu đến môi trường m co xung quanh, đến sức khỏe người đặc biệt, chúng đóng góp phần an Lu lớn khí gây hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu Ngồi chất thải rắn chất thải lỏng, chăn ni đóng góp khoảng 18% hiệu ứng nóng lên trái đất n va ac th si 61 NO3- vào NO3- 250 NO3-, mg/l 200 150 CĐ 100 CĐ CĐ 50 lu an va 10 20 30 40 50 60 70 80 n Thời gian, ngày tn to đến chuyển hóa NO3Từ kết thể hình 3.11 ta thấy, ảnh hưởng thời gian sục p ie gh Hình 3.11: Ảnh hưởng chế độ sục khí w oa nl khí/ngừng sục khí rõ rệt đến q trình chuyển hóa Nitrat Thời gian d ngừng sục khí q trình khử nitrat khơng đủ để thực hết, an lu chế độ 1, hàm lượng NO3- đầu tương đối cao Tuy nhiên đến chế độ 2, u nf va với thời gian ngừng sục khí lên tới khả khử nitrat tốt Ở ll chế độ nồng độ NO3- nước thải đầu hầu hết đạt 30 mg/L oi m 3.4.2.4 Hiệu xử lý T-N: z at nh Kết hình 3.12 cho thấy, T-N vào dao động khoảng 250 – 480 mg/l, T-N chế độ tương đối cao dao động chủ yếu z gm @ khoảng 200 – 300 mg/l, sang chế độ T-N giảm tương đối nhiều, dao động khoảng 100 mg/l Đối với chế độ 3, T-N giảm nhiều nhất, T-N l m co khoảng 60 – 70 mg/l Hiệu suất xử lý T-N giai đoạn không ổn định tương đối thấp, khoảng 20 – 40% Chế độ hiệu suất xử lý T-N tăng an Lu lên nhiều đạt cao khoảng 75 - 80%, sang chế độ hiệu suất xử n va ac th si 62 lý T-N tăng thêm chút đạt khoảng 80 – 85% Nhận thấy thời gian sục khí loại nước thải thí nghiệm giờ/1 chu trình (chu trình 12 giờ) đủ thời gian cho trình nitrat hóa q trình khử nitrat Tuy nhiên chế độ thí nghiệm gồm chu kỳ hiếu khí - thiếu khí chu trình hiệu suất xử lý T-N đạt cao chế độ chu kỳ hiếu khí thiếu khí chu trình T-N vào 600 T-N CĐ CĐ CĐ lu 500 an 300 200 gh tn to T-N, mg/l n va 400 p ie 100 - 20 40 60 80 100 120 140 160 Thời gian, ngày d oa nl w an lu va 100 u nf 80 ll m 60 oi z at nh Hiệu suất xử lý, % CĐ3 CĐ2 CĐ1 40 Hiệu suất xử lý z 20 20 40 60 80 100 140 160 m co Thời gian, ngày 120 l gm @ an Lu Hình 3.12 T-N vào, hiệu suất xử lý T-N n va ac th si 63 Mặt khác, theo lý thuyết sơ đồ xử lý nitơ theo kiểu khơng tách dịng hệ số hồi lưu n = 3, hiệu suất xử lý T-N tính theo cơng thức H = n , n = hiệu suất tối đa đạt 75% Trong nghiên n +1 cứu này, hiệu suất đạt 80% chế độ sục khí 6h/1 chu trình 12 đạt tương đối cao hiệu 3.5 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý COD, N 3.5.1 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý COD Ảnh hưởng chế độ cấp nước thải đến hiệu suất xử lý COD lu hệ thống thể hình 3.13 an n va Kết thí nghiệm COD 100 gh tn to 2500 2000 80 CĐ 2:1 CĐ 3:1 p COD, mg/l ie CĐ 1:1 w 40 20 d 500 oa nl 1000 COD vào COD HS 60 1500 an lu 14 12 Thời gian, ngày ll u nf 10 80 60 40 20 va 0 m oi Hình 3.13 Ảnh hưởng chế độ cấp nước thải đến hiệu suất xử lý COD z at nh Trong đó: z - CĐ 1:1 chế độ thí nghiệm cấp nước hai lần với tỷ lệ lần gm @ lần 1:1 m co lần 2:1 l - CĐ 2:1 chế độ thí nghiệm cấp nước hai lần với tỷ lệ lần 3:1 an Lu CĐ 3:1 chế độ thí nghiệm cấp nước hai lần với tỷ lệ lần lần n va ac th si 64 Các kết thí nghiệm thu hình 3.13 cho thấy: - Ở giai đoạn đầu, khởi động, hệ thống hoạt động nên kết thực nghiệm chưa ổn định, kết sử dụng hệ thống hoạt động cho kết ổn định - Trong chế độ thí nghiệm, CĐ 1:1 cho kết xử lý COD thấp ổn định, đạt 85% Ở chế độ thí nghiệm CĐ 2:1, hiệu xử lý COD cao ổn định Hiệu suất xử lý COD đạt khoảng 90%, nồng độ COD đầu tương đối ổn định, khoảng 100 mg/L Như chế độ cấp nước thải có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất xử lý lu an COD Chế độ cấp nước thải lần mức tỷ lệ cấp nước lần khác n va cho hiệu suất xử lý COD nước thải khác Theo đó, chế độ tn to cấp nước lần, tỷ lệ cấp lần lần 2:1 (CĐ 2;1) cho hiệu suất xử gh lý COD cao ổn định p ie 3.5.2 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý Nitơ w 3.5.2.1 Hiệu xử lý N-NH4+ oa nl Hiệu xử lý N-NH4+ chế độ thí nghiệm khác thể d hình 3.14 an lu Kết thí nghiệm N-NH4+ u nf va 500 100 ll oi 300 200 CĐ 2:1 40 @ 20 gm 14 12 10 80 60 40 20 m co Thời gian, ngày l NH4+ vào NH4+ HS CĐ 3:1 z CĐ 1:1 100 60 z at nh COD, mg/l 80 m 400 an Lu Hình 3.14 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý N-NH4+ n va ac th si 65 Chế độ cấp nước thải lần tỷ lệ cấp nước khác có hiệu tốt với việc xử lý N-NH4+ nước thải Ở CĐ 1:1, chế độ thí nghiệm cấp nước lần với tỷ lệ cấp nước lần 1:1, hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt 95% Và chế độ thí nghiệm cịn lại, CĐ 2:1 CĐ 3:1, hiệu suất xử lý NNH4+ đạt tối đa, 100% tương đối ổn định 3.5.2.2 Hiệu xử lý N-NO3- N-NO2Hiệu xử lý N-NO3- N-NO2- chế độ thí nghiệm khác thể hình 3.15 hình 3.16 Kết thí nghiệm N-NO3 - lu an 80 va CĐ 1:1 CĐ 3:1 CĐ 2:1 N-NO3- vào 40 N-NO3- ie gh tn to COD, mg/l n 60 20 p 14 12 10 80 60 40 20 nl w oa Thời gian, ngày d lu va an Hình 3.15 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến chuyển hóa N-NO3- ll u nf Kết thí nghiệm N-NO2- CĐ 3:1 z at nh 60 40 N-NO2- vào z 12 14 an Lu Thời gian, ngày 10 80 60 40 20 m co l gm 20 N-NO2- @ COD, mg/l CĐ 2:1 oi CĐ 1:1 m 80 n va Hình 3.16 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến chuyển hóa N-NO2- ac th si 66 Qua kết thí nghiệm thể hình 3.15 hình 3.16 cho thấy chế độ cấp nước thải có ảnh hưởng rõ rệt đến chuyển hóa nitrat nitorit Ở chế độ thí nghiệm này, chế độ sục khí lựa chọn theo kết thí nghiệm trước, chế độ sục khí gián đoạn chu trình Do vậy, chuyển hóa nitrat nitrit tối đa 3.5.2.3 Hiệu xử lý T-N Hiệu xử lý T-N chế độ thí nghiệm khác thể hình 3.17 lu Kết thí nghiệm T-N an CĐ 1:1 CĐ 2:1 CĐ 3:1 100 400 80 300 60 T-N vào 40 T-N HS n va 500 C O D , m g /l p ie gh tn to 0 14 12 10 80 60 Thời gian, ngày u nf va an 40 lu 20 d oa 20 nl 100 w 200 ll Hình 3.17 Ảnh hưởng chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý T-N oi m z at nh Kết qủa thí nghiệm thể hình 3.17 cho thấy, hiệu suất xử lý T-N z chế độ thí nghiệm thay đổi rõ rệt Ở chế độ CĐ 2:1, chế độ thí nghiệm cấp @ gm nước lần, tỷ lệ cấp nước lần 1:1 hiệu suất xử lý T-N cao, m co l đạt 80% ổn định So sánh kết thí nghiệm chế độ cho thấy, CĐ 2:1 cho kết cao ổn định Hiệu suất loại T-N an Lu nước thải chăn nuôi CĐ 2:1 đạt khoảng 85-90% n va ac th si 67 3.6 Đánh giá hiệu xử lý COD, N-NH4+, T-N hệ thống SBR chế độ vận hành khác Ảnh hưởng chế độ vận hành khác có ảnh hưởng khác đến hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau trình xử lý yếm khí hệ thống SBR Căn vào kết nghiên cứu phần trên, bảng 3.2 thống kê hiệu xử lý COD, Nitơ nước thải chăn nuôi hệ thống SBR chế độ vận hành khác sau: Bảng 3.2 Tổng kết hiệu xử lý COD, N-NH4+ T-N chế độ vận hành hệ thống SBR lu an Hiệu Chế độ sục khí (Cấp nước lần) va gián đoạn chu trình) CĐ CĐ CĐ 1:1 CĐ 2:1 CĐ 3:1 85-90 90 90 85 90 88-90 N-NH4+ 75-90 99 99 95 100 100 75 80 85 80 90 86 COD ie gh tn to CĐ p n xử lý (%) Chế độ cấp nước lần (sục khí w T-N oa nl Trong đó: d - CĐ 1: Thí nghiệm 12 giờ/mẻ, sục khí giờ, chu trình hiếu khí - va an lu thiếu khí ll thiếu khí u nf - CĐ 2: Thí nghiệm 12 giờ/mẻ, sục khí giờ, chu trình hiếu khí - m oi CĐ 3: Thí nghiệm 12 giờ/mẻ, sục khí giờ, chu trình hiếu khí - z at nh thiếu khí CĐ 1:1: Chế độ cấp nước lần, tỷ lệ cấp nước lần cấp 1:1 z gm @ CĐ 2:1: Chế độ cấp nước lần, tỷ lệ cấp nước lần cấp 2:1 l CĐ 3:1: Chế độ cấp nước lần, tỷ lệ cấp nước lần cấp 3:1 m co Nhìn chung, hiệu xử lý COD N-NH4- chế độ vận hành hệ an Lu thống SBR khơng có khác biệt nhiều Tuy nhiên, hiệu suất xử lý T-N chế độ vận hành có khác biệt đáng kể Chế độ cấp nước lần cho hệ thống n va ac th si 68 SBR với tỷ lệ cấp nước lần 2:1 cho hiệu suất xử lý T-N cao hẳn Kết thể hình 18 sau: 100 Hiệu suất (%) 80 60 Hiệu suất xử lý T-N CĐ (%) 40 Hiệu suất xử lý T-N CĐ 3:1 (%) 20 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 lu Thời gian (ngày) an va n Hình 3.18 So sánh hiệu suất xử lý T-N chế độ thí nghiệm tn to So sánh kết nghiên cứu với nghiên cứu khác thể ie gh Bảng 3.3 p Bảng 3.3 So sánh hiệu xử lý COD, N-NH4+, T-N d oa ll u nf va an lu oi m Hiệu suất xử lý T-N, % - Chu trình xử lý (giờ) 12 99 - 12 88 - 93 - - - 85 - 91 24 90 12 z at nh Hiệu suất xử lý NNH4+, % 90,8 – 94,7 100 gm @ Hiệu suất Tác giả xử lý COD, % Chang Won Kim 57,4 – 87,4 et al (2000) [19] B.D Edgerton et 79 al (2000) [18] G.Bortone et al 93 (1992) [22] N.Bernet et al 81 - 91 (2000) [27] Nghiên cứu 90 z nl w nghiên cứu khác m co l Kết tổng kết bảng 3.2 hình 3.18 cho thấy, chế độ vận hành tối ưu cho hệ thống SBR chế độ vận hành với việc cấp nước lần, tỷ lệ n va chu trình xử lý 12 an Lu lần cấp nước 2:1 sục khí gián đoạn chu trình thiếu khí – hiếu khí với ac th si 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Thành phần nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý kị khí (biogas) cịn chứa nồng độ cao chất hữu nitơ, cần tiếp tục xử lý triệt để - Xử lý nước thải chăn ni sau xử lý kị khí phương pháp SBR đạt hiệu xử lý COD Nitơ cao tương đối ổn định với kết cụ thể sau: Về hiệu xử lý COD Hệ thống SBR có hiệu suất xử lý COD nước thải chăn nuôi lợn lu an cao, không phụ thuộc vào chế độ vận hành n va Ở chế độ vận hành khác nhau, tỷ lệ COD:N, chế độ sục khí, tn to chế độ cấp nước thải, không ảnh hưởng nhiều đến hiệu xử lý COD Ở Về hiệu xử lý Nitơ p ie gh chế độ vận hành hệ SBR, hiệu xử lý COD cao, đạt khoảng 90% w - Ảnh hưởng tỷ lệ COD/N: oa nl Tỷ lệ C:N có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất xử lý Nitơ, tỷ lệ C:N thấp d hiệu suất xử lý T-N thấp khơng đủ chất cho q trình khử nitrat Tỷ lu khoảng 75 – 85% u nf va an lệ C: N khoảng – hiệu suất xử lý T-N đạt tương đối cao ổn định ll - Ảnh hưởng chế độ sục khí: m oi Hiệu xử lý N-NH4+ đạt tương đối cao ổn định (đạt xấp xỉ 99%), z at nh chứng tỏ thời gian sục khí mẻ tương đối phù hợp, đủ thời gian để z thực q trình nitrat hóa gm @ Thời gian sục khí khoảng /1 chu trình 12 tương đối phù hợp l hiệu xử lý T-N Tuy nhiên, chu trình bao gồm hai trình an Lu - Ảnh hưởng chế độ cấp nước thải: m co hiếu khí – thiếu khí xử lý đạt hiệu cao nhất, hiệu suất xử lý T-N 85% Chế độ cấp nước thải lần kết hợp với chế độ sục khí q trình thiếu n va ac th si 70 – hiếu khí cho kết xử lý N-NH4+ T-N cao Trong đó, chế độ cấp nước lần với tỷ lệ cấp nước lần 2:1 cho hiệu xử lý cao Hiệu suất xử lý N-NH4+ T-N tương ứng đạt 100% 90% Kiến nghị Thực tiếp nghiên cứu để tìm chế độ thích hợp cho hệ xử lý phương pháp SBR Nghiên cứu thêm khả xử lý T-P hệ SBR nước thải chăn ni lợn sau Biogas Tìm chế độ thích hợp cho phương pháp SBR, áp dụng vào lu an thực tế để góp phần xử lý nước thải chăn nuôi điều kiện Việt Nam n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2011), Báo cáo kết thực 12 tháng năm 2011 ngành Nông nghiệp phát triển nông thôn, Trung tâm tin học thống kê Bộ NN&PTCN (2010) http://www.vilico.vn/tin-tuc/Tin-nganh-channuoi/2010-01/891.oms Đại học Nông nghiệp Hà Nội, (2009), “Chất thải chăn nuôi – Hiện trạng giải pháp”, Hội thảo khoa học lu an Lê Văn Khoa, Nguyễn Văn Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần n va Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2002) Phương pháp phân tích đất, nước, phân tn to bón, trồng, Nhà xuất Giáo dục, T197-214 gh Lê Công Nhất Phương, (2009), “Nghiên cứu ứng dụng nhóm vi p ie khuẩn Anammox xử lý nước thải nuôi heo”, Luận án tiến sĩ khoa học, w Viện Môi trường Tài nguyên, Trường Đại hoc Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh oa nl Phạm Hải Thịnh, (2007), “Nghiên cứu xử lý đồng thời thành phần d hữu dinh dưỡng nước thải chăn nuôi lợn phương pháp lu va an SBR”, Báo cáo đề tài cấp sở chọn lọc Viện Công nghệ môi trường u nf Phùng Đức Tiến, Nguyễn Duy Điều, Hoàng Văn Lộc, Bạch Thị ll Thanh Dân, 2009, “Đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường chăn ni” m oi , Tạp chí Chăn ni, T 4/ 2009, Tr 10-16 z at nh Vũ Đình Tơn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy (2008), “Đánh giá hiệu z xử lý chất thải bể biogas số trang trại chăn nuôi lợn vùng l nghiệp Hà Nội, số 6/2008 gm @ đồng sơng Hồng”, Tạp chí Khoa học phát triển, trường Đại học Nông m co Nguyễn Hữu Trung (2010), “Nghiên cứu xử lý đồng thời thành phần an Lu hữu dinh dưỡng nước thải chăn nuôi lợn phương pháp SBR”, Báo cáo đề tài cấp sở chọn lọc Viện Công nghệ môi trường n va ac th si 72 10 Trịnh Quang Tuyên, Nguyễn Quế Cơi, Nguyễn Thị Bình, Nguyễn Tiến Thơng, Đàm Tuấn Tú, 2008, “Thực trạng ô nhiễm môi trường xử lý chất thải chăn nuôi lợn trang trại tập trung” Báo cáo khoa học năm 2008 Bộ NN&PTNT, Viện chăn nuôi, Tr 193-203 11 Phùng Thị Vân, Phạm Sỹ Tiệp, Nguyễn Văn Lục, Nguyễn Giang Phúc Trịnh Quang (2005), “Xây dựng mơ hình chăn ni lợn nơng hộ nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nâng cao suất chăn ni” Tạp chí Chăn ni, Viện Chăn nuôi 12 Viện Chăn nuôi (2006), Điều tra đánh giá trạng môi trường lu an trại chăn nuôi lợn n va 13 Viện Công nghệ môi trường Dự án WEP-JICA Nhật Bản (2009) tn to Sổ tay CNXL nước thải công nghiệp gh 14 Viện KH&CN Môi trường, trường ĐHBKHN (2009), “Báo cáo kết p ie triển khai năm 2009” w 15 Vincent Porphyre, Cirad, Nguyễn Quế Côi, NIAH (2006), Thâm oa nl canh chăn nuôi lợn, quản lý chất thải bảo vệ môi trường, Nhà xuất d Prise va an Ahn YH, Hwang IS, Min KS (2004), “Anammox and Partitial u nf 16 lu Tiếng Anh ll Denitritation in Anaerobic Nitrogen Removal from Figgery Waste” , Wat Sci m oi Tech Vol 49, No 5-6, Pg 145-153 z at nh 17 Andreottola G, Foladori P, Ragazzi M (2001), “On-line control z of a SBR system for nitrogen removal from industrial wastewater”, Wat Sci gm B.D Edgerton, D McNevin, C.H Wong, P Menoud, J.P l 18 @ Tech Vol 43, No 3, pg 93-100 m co Barford and C.A Mitchell (2000), “Strategies for dealing with piggery Tech Vol 41 No 1, pg 123–126 an Lu effluent in Australia: the sequecing batch reactor as asolution”, Wat Sci n va ac th si 73 19 Chang Won Kim, Myung –Won Choi, Ji-Yeon Ha (2000), “Optimazation of operating mode for sequecing batch reactor (SBR) treating piggery wastewater with high nitrogen” 2nd Int Sym on SBR Technology IWA, 10 – 12, July, Narbonne, France 20 D.Obaja, S Macé, J Costa, J Mata-Alvarez (2005) “Biological nutrient removal by sequencing batch reactor (SBR) using organic carbon source in digested piggery wastewater”, Science direct, Bioresource Technology , pg 7-14 21 D.Obaja, S Macé, J Costa, C Sans, J Mata-Alvarez (2003), lu an “Nitrification, denitrification and biological phosphorus removal in piggery n va wastewater using a sequencing batch reactor”, Science direct, Bioresource tn to Technology 87 (2003) 103-111 gh 22 G Bortone, S Gemelli, A Rambaldi and A Tilche (1992), p ie “Nitrification, Denitrification and Biological Phosphate Removal in w Sequencing Batch Reactors Treating Piggery Wastewater”, Wat Sci Tech Gaul T et al (2005), “Reactor Technology for Substainable d 23 oa nl Vol 26, No 5-6 pg 977-985 lu va an Nitrogen Removal after Anaerobic Digestion” Regional Symposium on Glen T Daigger ll 24 u nf Chemical Enginerring, Hanoi, Vietnam, November, 2005 (2004), “Nutrient Removal m oi Technologies/Alternativees for Small Communities”, Advances in Water and z at nh Wastewater Treatment, American Society of Civil Engrineers, 133-147 Glend T Daigger (2004), “Nutrient Removal in Fixed-Film z 25 gm @ Processes: Current Design Practices” Advances in Water and Wastewater Liangwei Deng, Ping Zheng, Ziai Chen, Qaisar Mahmood m co 26 l Treatment, American Society of Civil Engrineers, 117-132 an Lu (2008), “Improvement on post-treatment of digested swine wastewater”, Science direct, Bioresource Technology Vol 99 pg 3136–3145 n va ac th si 74 27 N.Bernet, N Delgenes, J.C Akunna, J.P Delgenes, R Moletta (2000), “Combined anaerobic-aerobic SBR for treatment of piggery wastewater” Wat Res Vol 34, No 2, 611-619 28 Song Yan, Y Filali-Meknassi, R D Tyagi, and R Y Surampalli (2004), “Recent Advances in Wastewater Treatment in Requencing Batch Reactor Advances in Water and Wastewater Treatment” American Society of Civil Engrineers, 148-177 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 75 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Đặng Thị Hồng Phương, Phạm Thị Hải Thịnh, Vũ Thị Thu Huế, 2012, “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sục khí đến q trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sequencing batch reator (SBR)” Tạp chí Khoa học cơng nghệ, tập 95, số 07, 2012 Đại học Thái Nguyên lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si