Luận văn: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải giết mổ gia súc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ĐỖ VĂN ĐIỀN TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Luận Văn Kỹ Sư Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường Tp HCM, tháng 6/năm 2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Luận Văn Kỹ Sư Chuyên Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường Giáo viên hướng dẫn ThS Bùi Xuân Thành ThS Nguyễn Duy Hậu Sinh viên thực Tên: Đỗ Văn Điền Khóa: 2002 - 2006 Tp HCM, tháng 6/năm 2006 Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc Bộ Giáo Dục & Đào Tạo ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG ************** CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ===oOo=== PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN KHOA : .CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NGÀNH: Kỹ Thuật Môi Trường HỌ VÀ TÊN SV: ……………………Đỗ Văn Điền.………………………… MSSV: 02127024 KHOÁ HỌC: .2002 – 2006 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Nội dung KLTN: 1) Khảo sát hình thành bùn hạt hiếu khí 2) Khảo sát đặc tính bùn hạt hiếu khí Thời gian thực hiện: Bắt đầu : …… 25/3/2006 .Kết thúc:…………… 30/6/2006………… Họ tên Giáo viên hướng dẫn 1: .ThS Bùi Xuân Thành Họ tên Giáo viên hướng dẫn 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Nội dung yêu cầu KLTN thông qua Khoa Bộ môn Ngày ……….Tháng…….năm 2006 Ban chủ nhiệm Khoa SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 Ngày ………Tháng………năm2006 Giáo Viên Hướng Dẫn GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang A Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜN ***** CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ************ Ngày tháng năm 2006 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người hướng dẫn/phản biện) Họ tên SV: Đỗ Văn Điền .Niên Khoá: 2002 – 2006 lớp : DHO2MT MSSV: 02127024 .Ngành (chuyên ngành): Kỹ Thuật Mơi Trường Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Họ tên người hướng dẫn 1: .ThS Bùi Xuân Thành Tổng quát thuyết minh: Số trang : Số chương: Số bảng số liệu: ………………………………… Số hình vẽ: ………………………………………………………………………… Số tài liệu tham khảo: ……………………… Phần mềm tính tốn: ……………………………………………………… Hiện vật (sản phẩm): ………………………………………………………………………………………………… …………………………… Tổng quát vẽ: Số vẽ: ………………………… Bản A1:……………… Bản A2: ……… Khổ khác: ………… Số vẽ tay: Những ưu điểm LVTN: Những thiếu sót LVTN: Đề nghị: Được bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không bảo vệ  Câu hỏi SV phải trả lời trước hội đồng (nếu có) a/ b/ c/ 10 Đánh giá chung : Giỏi  Khá  Trung bình  Điểm /10 Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ThS Bùi Xuân Thành TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TPHCM SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang B Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜN ***** Độc lập – Tự – Hạnh phúc ************ Ngày tháng năm 2006 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người hướng dẫn) Họ tên SV: Đỗ Văn Điền .Niên Khoá: 2002 – 2006 lớp : DHO2MT MSSV: 02127024 .Ngành (chuyên ngành): Kỹ Thuật Môi Trường Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Họ tên người hướng dẫn 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Tổng quát thuyết minh: Số trang : Số chương: Số bảng số liệu: ………………………………… Số hình vẽ: ………………………………………………………………………… Số tài liệu tham khảo: ……………………… Phần mềm tính tốn: ……………………………………………………… Hiện vật (sản phẩm): ………………………………………………………………………………………………… …………………………… Tổng quát vẽ: Số vẽ: ………………………… Bản A1:……………… Bản A2: ……… Khổ khác: ………… Số vẽ tay: Những ưu điểm LVTN: Những thiếu sót LVTN: Đề nghị: Được bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không bảo vệ  Câu hỏi SV phải trả lời trước hội đồng (nếu có) a/ b/ c/ 10 Đánh giá chung : Giỏi  Khá  Trung bình  Điểm /10 Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Duy Hậu SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang C Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜN ***** CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ************ Ngày tháng năm 2006 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người phản biện) Họ tên SV: Đỗ Văn Điền .Niên Khoá: 2002 – 2006 lớp : DHO2MT MSSV: 02127024 .Ngành (chuyên ngành): Kỹ Thuật Môi Trường Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Họ tên người phản biện 1: Tổng quát thuyết minh: Số trang : Số chương: Số bảng số liệu: ………………………………… Số hình vẽ: ………………………………………………………………………… Số tài liệu tham khảo: ……………………… Phần mềm tính tốn: ……………………………………………………… Hiện vật (sản phẩm): ………………………………………………………………………………………………… …………………………… Tổng quát vẽ: Số vẽ: ………………………… Bản A1:……………… Bản A2: ……… Khổ khác: ………… Số vẽ tay: Những ưu điểm LVTN: Những thiếu sót LVTN: Đề nghị: Được bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không bảo vệ  Câu hỏi SV phải trả lời trước hội đồng (nếu có) a/ b/ c/ 10 Đánh giá chung : Giỏi  Khá  Trung bình  Điểm /10 Người phản biện (Ký ghi rõ họ tên) SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang D Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜN ***** CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ************ Ngày tháng năm 2006 PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN (Dành cho người hướng dẫn/phản biện) Họ tên SV: Đỗ Văn Điền .Niên Khoá: 2002 – 2006 lớp : DHO2MT MSSV: 02127024 .Ngành (chuyên ngành): Kỹ Thuật Môi Trường Đề tài: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIẾT MỔ GIA SÚC Họ tên người phản biện 2: Tổng quát thuyết minh: Số trang : Số chương: Số bảng số liệu: ………………………………… Số hình vẽ: ………………………………………………………………………… Số tài liệu tham khảo: ……………………… Phần mềm tính tốn: ……………………………………………………… Hiện vật (sản phẩm): ………………………………………………………………………………………………… …………………………… Tổng quát vẽ: Số vẽ: ………………………… Bản A1:……………… Bản A2: ……… Khổ khác: ………… Số vẽ tay: Những ưu điểm LVTN: Những thiếu sót LVTN: Đề nghị: Được bảo vệ  Bổ sung thêm để bảo vệ  Không bảo vệ  Câu hỏi SV phải trả lời trước hội đồng (nếu có) a/ b/ c/ 10 Đánh giá chung : Giỏi  Khá  Trung bình  Điểm /10 Người phản biện (Ký ghi rõ họ tên) SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang E Nghiên cứu ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận tốt nghiệp này, nhận nhiều giúp đỡ, lời động viên chia sẻ chân thành nhiều Thầy Cô bạn bè Đầu tiên, xin gửi lời cám ơn đến thầy TS Bùi Xuân An (Trưởng khoa môi trường, trường ĐH Nông Lâm TPHCM) tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình nghiên cứu Đồng thời Thầy người trực tiếp liên hệ,giới thiệu thực tập trình thực đề tài Hơn hết, xin gửi lời cám ơn đến Thầy ThS Bùi Xuân Thành, người trực tiếp hướng dẫn theo sát tơi suốt q trình nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Th.S Nguyễn Duy Hậu tận tình hướng dẫn, giúp đỡ để tơi hồn thành khóa luận Tơi xin chân thành cám ơn Thầy Hiển, Cô Thuỷ, Anh Huy, Thầy Linh Vũ, Thầy Huy Vũ, Thầy Quang, quý Thầy Cô Khoa Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại Học Nơng Lâm TP.Hồ Chí Minh trao đổi, bảo tận tình tạo điều kiện thuận lợi suốt trình nghiên cứu Xin gửi lời cám ơn đến cô Hà anh chị Trung Tâm Môi Trường, trường Đại Học Nông Lâm TPHCM tận tình bảo giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho tơi q trình phân tích xử lý số liệu Xin gửi lời cám ơn đến văn phịng khoa mơi trường, trường đại học Nơng Lâm tp.HCM tạo điều kiện hồn tất nhanh chóng thủ tục cho tơi q trình làm để tài Tơi xin cám ơn Ban giám đốc, anh Hưng, anh chị em công nhân, bảo vệ xí nghiệp chế biến thực phẩm Nam Phong tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho thời gian thực tập công ty Xin chân thành cám ơn Anh Chị lớp DH01MT, bạn sinh viên lớp ĐH02MT, Khoa Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại Học Nơng Lâm TP.Hồ Chí Minh trao đổi, chỉa sẻ kinh nghiệm, giúp đỡ suốt trình học tập trình làm đề tài Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn đến Cha Mẹ, Anh Chị Em gia đình động viên, hỗ trợ chỗ dựa tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Xin chân thành cám ơn Thủ Đức, ngày 30/6/2006 Sinh viên Đỗ Văn Điền SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang i Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc TÓM TẮT LUẬN VĂN Bể phản ứng theo mẻ SBR (Sequencing Batch Reactor) thí nghiệm với nước thải giết mổ gia súc, mà ô nhiễm chủ yếu thành phần protêin, lipid, thành phần có máu gia súc Chất ô nhiễm bao gồm hữu nitơ Trong nghiên cứu này, bùn hoạt tính thơng thường dùng để tạo bùn hạt hiếu khí Bể phản ứng vận hành tải trọng 1,5 – 2,5 kgCOD/m3.ngày Sau bùn thích nghi, bắt đầu giai đoạn tạo hạt hạt trưởng thành, sau hạt trưởng thành tiến hành trì tải trọng để khảo sát đặc tính bùn hạt Trong suốt tình thí nghiệm theo dõi biến đổi nồng độ sinh khối bể phản ứng, nồng độ sinh khối dòng ra, nồng độ sinh khối lắng, số thể tích bùn SVI, vận tốc lắng, khả xử lý, kích thước hình dạng hạt, pH, oxy hồ tan, thời gian lưu bùn để khảo sát trình hình thành đặc tính bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc Qua trình nghiên cứu khẳng định, bùn hạt hiếu khí hồn tồn hình thành nước thải giết mổ gia súc Quá trình nghiên cứu cho thấy đặc tính bùn hạt hiếu khí khả lắng tốt (chỉ số thể tích bùn đạt 30 mg/l), vận tốc lắng cao (16 – 18 m/h so với bùn hoạt tính thơng thường ln nhỏ 10 m/h), khả nén tốt (nồng độ sinh khối lắng đạt 15 g/l so với bùn hoạt tính 4,9 g/l), khả xử lý tốt (COD dòng nhở 50 mg/l, tốc độ hấp thụ hay phân huỷ chất hữu cao sau – 10 phút đạt COD dòng ra, Oxy hoà tan đạt bão hoà sau – 10 phút) Như vậy, thể ưu điểm bùn hạt hiếu khí so với bùn hiếu khí thơng thường tính khả thi ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang ii Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ bùn hạt hiếu khí xử lý nước thải giết mổ gia súc MỤC LỤC Nhiệm vụ khoá luận tốt nghiệp A Nhận xét giáo viên hướng dẫn B Nhận xét giáo viên hướng dẫn C Nhận xét giáo viên phản biện .D Nhận xét giáo viên phản biện .E Lời cảm ơn i Tóm tắt luận văn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vẽ, biểu đồ vi Danh mục ký hiệu chữ viết tắt .viii Danh mục phụ lục ix CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 GIỚI HẠN VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 2.1 GIỚI THIỆU 2.2 SỰ HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ 2.2.1 Nguồn cacbon sử dụn tạo hạt 2.2.2 Hình dạng bể phản ứng 2.2.3 Bùn giống 2.2.4 Đặc tính bùn hạt hiếu khí 2.2.5 Chất mang cho bùn hạt hiếu khí .5 2.3 CÁC NHÂN TỐ KÍCH THÍCH SỰ HÌNH THÀNH HẠT HIẾU KHÍ .10 2.3.1 Tính kỵ nước tế bào 10 2.3.2 Tải trọng hữu 11 2.3.3 Cation kim loại 11 2.3.4 Chất rắn lơ lửng chất mang .12 2.4 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ 12 2.4.1 Sự hình thành hạt hiếu khí từ q trình bùn hạt kỵ khí 12 2.4.2 Sự hình thành hạt hiếu khí từ q trình bùn hoạt tính hiếu khí thơng thường .14 2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ 18 Amonia tự 18 CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 VẬT LIỆU VÀ VI SINH VẬT .20 3.1.1 Nước thải .20 3.1.2 Bùn giống 21 3.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 21 3.3 NUÔI CẤT BÙN HẠT 21 3.3.1 Mơ hình nghiên cứu điều kiện vận hành hệ thống 21 3.3.2 Điều kiện vận hành 21 3.3.3 Sự tạo thành bùn hạt hiếu khí 22 3.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 24 3.4.1 Vận tốc lắng 24 3.4.2 Nồng độ sinh khối lắng 24 3.4.3 Các thông số khác 25 3.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU .25 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .26 4.1 SỰ HÌNH THÀNH BÙN HẠT HIẾU KHÍ 26 4.1.1 Q trình thích nghi ban đầu 26 4.1.2 Sự hình thành hạt hiếu khí .27 4.1.3 Chủng loại vi sinh hình thái học hạt 28 4.1.4 Sự phát triển kích thước hạt 29 4.1.5 Cơ chế hình thành hạt .31 4.2 ĐẶC TÍNH CỦA BÙN HẠT HIẾU KHÍ .32 4.2.1 pH 32 4.2.2 Oxy hoà tan 34 SVTH: Đỗ Văn Điền MSSV: 02127024 GVHD 1: ThS Bùi Xuân Thành GVHD 2: ThS Nguyễn Duy Hậu Trang iii