Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ mbbr xử lý nước thải trại bò sữa bằng giá thể mutag biochip kết hợp chế phẩm vi sinh microbe lift ind và microbe lift n1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MBBR XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠI BÒ SỮA BẰNG GIÁ THỂ MUTAG BIOCHIP KẾT HỢP CHẾ PHẨM VI SINH MICROBELIFT IND VÀ MICROBE-LIFT N1 GVHD: TS TRẦN THỊ KIM ANH SVTH: TRẦN LÊ DUY TRẦN THỊ KIM ANH SKL009959 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM  ĐỒ ÁN TỐT NGHI ỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MBBR XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRẠI BÒ SỮA BẰNG GIÁ THỂ MUTAG BIOCHIP KẾT HỢP CHẾ PHẨM VI SINH MICROBE-LIFT IND VÀ MICROBE-LIFT N1 SVTH: Trần Lê Duy MSSV: 13150013 SVTH: Nguyễn Đoàn Thu Thủy MSSV: 13150078 GVHD: TS Trần Thị Kim Anh TP Hồ Chí Minh, 8/2017 ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC & THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ MƠI TRƢỜNG CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Lê Duy MSSV: 13150013 Nguyễn Đoàn Thu Thủy MSSV: 13150078 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ MBBR xử lý nƣớc thải trại bò sữa giá thể Mutag Biochip kết hợp chế phẩm vi sinh Microbe-Lift IND Microbe-Lift N1 Lĩnh vực:  Nghiên cứu Thiết kế II NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ:  Quản lý   Phân tích, đánh giá đặc tính nƣớc thải trại bị khu vực nghiên cứu  Lập mơ hình nghiên cứu, kế hoạch lấy mẫu, phân tích thơng số nƣớc thải đầu đầu mơ hình MBBR theo tải trọng Đánh giá hiệu xử lý mơ hình tính chất nƣớc thải đầu vào đề   lý Ứng dụng chế phẩm vi sinh vào mô hình, đánh giá hiệu đạt đƣợc sau xử  Đề xuất phƣơng án áp dụng công nghệ III THỜI GIAN THỰC HIỆN: từ 9/2016 - 7/2017 IV CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: TS TRẦN THỊ KIM ANH Đơn vị công tác: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM Tp.HCM, ngày tháng CÁN BỘ HƢỚNG DẪN năm TRƢỞNG BỘ MÔN LỜI CẢM ƠN Thực luận văn tốt nghiệp thật thách thức lớn trình học tập cơng tác, thơng qua giúp chúng em học nhiều điều lý thuyết lẫn thực tiễn sống Để có trải nghiệm này, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến cô Trần Thị Kim Anh đồng ý hướng dẫn luận văn dạy chúng em suốt thời gian nghiên cứu Với lòng biết ơn, chúng em xin chúc ln dồi sức khỏe Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy giáo, cô giáo khoa Công nghệ Hóa học Thực phẩm, mơn Cơng nghệ Kỹ thuật môi trường - trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Trong suốt thời gian học tập nghiên cứu trường, thầy tận tình giảng dạy, truyền đạt tri thức quý báu giúp chúng em hồn thành chương trình đào tạo luận văn tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn đến Lê Thị Bạch Huệ, cán quản lý phịng thí nghiệm tạo điều kiện thuận lợi khơng gian nghiên cứu, kiến thức đo tiêu mẫu nước dụng cụ, thiết bị thí nghiệm cho nhóm chúng em suốt q trình thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình em Nguyễn Hoàng Sơn tạo điều kiện tốt nơi lấy nước thải; chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Đặng Việt Hùng (giảng viên Đại học Bách Khoa TP.HCM), thầy Đặng Hoàng Thanh Sơn (Viện Tài ngun Mơi trường), anh Nguyễn Tiến Bách (khóa 2004), anh Trần Tuấn Vũ, anh Nguyễn Văn Thanh, anh Nguyễn Văn Hiến (giám đốc công ty HUBICO), anh Nguyễn Minh Trí (giám đốc cơng ty Lamella) tư vấn, giải đáp thắc mắc cho chúng em kiến thức sinh học, nguồn nước thải, nguồn vật liệu Chúc người có nhiều sức khỏe, thành cơng cơng việc sống Con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ba mẹ, người âm thầm lặng lẽ hỗ trợ, động viên cho suốt thời gian qua Và cuối cùng, cảm ơn bạn lớp Cơng nghê Kỹ thuật mơi trường khóa 2013 giúp đỡ, đồng hành suốt bốn năm học Chúc người ln bình an hạnh phúc! Trân trọng cảm ơn! Tp.HCM, ngày tháng năm 2017 Trần Lê Duy Nguyễn Đồn Thu Thủy i TĨM TẮT Đến thời điểm tại, số chuyên gia ngành chăn nuôi đề nghị Nhà nƣớc cần xác định coi chăn ni bị sữa ngành nơng nghiệp công nghệ cao chăn nuôi thông thƣờng Điều thúc đẩy tích cực ngành chăn ni bị sữa có bƣớc phát triển tích cực, góp phần tăng trƣởng kinh tế Bên cạnh đó, ngành chăn ni bị sữa thải lƣợng lớn nƣớc thải gây ô nhiễm môi trƣờng, đặc biệt đến sức khỏe ngƣời sinh vật Đây loại nƣớc thải có nồng độ nhiễm cao, đặc biệt BOD, COD, SS, Nitơ, phospho vi sinh vật gây bệnh… nên cần xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải trang trại có quy mô phù hợp để xả vào nguồn nƣớc khơng làm suy giảm nồng độ oxy hịa tan nƣớc vi sinh vật sử dụng ơxy hịa tan để phân hủy chất hữu Vì vậy, đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng công nghê MBBR xử lý nước thải trại bò sữa giá thể Mutag Biochip kết hợp chế phẩm vi sinh MICROBE-LIFT IND MICROBE-LIFT N1” đƣa thêm lựa chọn cho việc nâng cấp hệ thống xử lý nƣớc thải hữu trở nên đơn giản Mơ hình MBBR bể hiếu khí kết hợp với bể thiếu khí qua kết nghiên cứu cho thấy thích hợp để xử lý nƣớc thải cho trại bò sữa Nghiên cứu gồm giai đoạn, giai đoạn sử dụng giá thể Biocell K1- cánh xuất xứ Việt Nam đòi hỏi cần nhiều thời gian thích nghi hơn, chuyển sang sử dụng giá thể Mutag Biochip xuất xứ Đức tiếp tục giai đoạn thích nghi để vi sinh vật tiếp xúc tạo màng sinh học giá thể Mutag Biochip; giai đoạn giai đoạn vận hành, vi sinh vật bùn hoạt tính phát triển ổn định, quen với nƣớc thải trại bò sữa đƣợc thí nghiệm qua tải trọng 1,3,5; giai đoạn cuối ứng dụng thêm chế phẩm vi sinh MICROBE-LIFT IND MICROBE-LIFT N1 Kết đạt đƣợc cuối pH dao động 5.22 ± 0.76, COD đạt 198.12 mg/l, TN đạt 125.14 mg/ l đạt với tiêu chuẩn nƣớc thải loại B QCVN 62-MT:2016/BTNMT nƣớc thải chăn nuôi ii ABSTRACT At present, some experts in the livestock sector have asked the State to identify and consider dairy farming as high tech agriculture rather than conventional farming The dairy industry has seen positive developments, contributing to economic growth In addition, dairy farming also emits a large amount of wastewater that pollutes the environment, particularly human and animal health This is one of the wastewater with very high concentrations of pollutants, especially BOD, COD, SS, nitrogen, phosphorus and pathogenic microorganisms Therefore, it is necessary to build a suitable scale of wastewater treatment system so that when discharged into the water source, it will not decrease the concentration of dissolved oxygen in the water as microorganisms use dissolved oxygen to dissolve substances organic Therefore, the topic: " Research and application of MBBR technology for treating dairy farms using Mutag biochip, Microbe-Lift IND and Microbe-Lift N1" Upgrading existing wastewater treatment systems becomes simple The aerobic MBBR model combined with an anaerobic tank showed that it is suitable for wastewater treatment in dairy farms This study consists of four phases; in the early stages of using Biocell K1-6 chips originating in Vietnam, it took more time to adapt therefore, change to the use of German-based Mutag Biochip keep to adaptedfor microorganisms to contract and biofilm formation on Mutag Biochip; Stage is the operating stage, when activated sludge microorganisms have grown steadily, accustomed to dairy cattle wastewater will be tested through the load of 1,3,5; The final stage is the addition of MICROBELIFT IND and MICROBE-LIFT N1 The final result was a pH of 5.22 ± 0.76, a COD of 198.12 mg/l, a TN of 125.14 mg/l, consistent with discharge B standards QCVN 62-MT: 2016/BTNMT iii LỜI CAM ĐOAN Chúng Trần Lê Duy, Nguyễn Đồn Thu Thủy; sinh viên khóa 2013, chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trƣờng Chúng xin cam đoan: đồ án tốt nghiệp công trình nghiên cứu khoa học thực thân tôi, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn TS Trần Thị Kim Anh Các thông tin tham khảo đề tài đƣợc thu thập từ nguồn đáng tin cậy, đƣợc kiểm chứng, đƣợc công bố rộng rãi đƣợc tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần Danh mục tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu đồ án thực cách nghiêm túc, trung thực không trùng lặp với đề tài khác Chúng xin đƣợc lấy danh dự uy tín thân để đảm bảo cho lời cam đoan TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Trần Lê Duy Nguyễn Đoàn Thu Thủy iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH .ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi MỞ ĐẦU .1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Phƣơng pháp thu thập, tổng hợp, phân tích tài liệu 5.2 Phƣơng pháp nghiên cứu mơ hình thực nghiệm 5.3 Phƣơng pháp phân tích thực nghiệm 5.4 Phƣơng pháp tham khảo ý kiến .5 TÍNH MỚI VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU .7 1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NƢỚC THẢI CHĂN NI TRẠI BỊ SỮA 1.2.1 Khí thải 1.2.2 Nƣớc thải 1.2.3 Chất thải rắn 11 1.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TRẠI BÒ SỮA 11 1.3.1 Phƣơng pháp xử lý học 11 1.3.2 Phƣơng pháp xử hóa lý học .12 1.3.3 Phƣơng pháp xử lý sinh học .13 1.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MBBR (MOVING BED BIOFILM v REACTOR) 15 1.4.1 Giới thiệu công nghệ MBBR 15 1.4.2 Giá thể di động MBBR 18 1.4.3 Màng sinh học Biofilm 22 1.4.4 Những yếu tố ảnh hƣởng đến trình xử lý cơng nghệ MBBR 24 1.4.5 Những thuận lợi, hạn chế công nghệ MBBR 26 1.4.6 Tình hình nghiên cứu nƣớc 26 CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 28 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU .29 2.1.1 Nƣớc thải trại bò sữa 29 2.1.2 Giá thể di động K1 – cánh 30 2.1.3 Giá thể di động Mutag Biochip 32 2.1.4 Chế phẩm vi sinh 35 2.2 MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU 38 2.2.1 Thiết kế mơ hình .38 2.2.2 Kích thƣớc bể 40 2.3 THƠNG SỐ KIỂM SỐT .40 2.3.1 Kiểm soát lƣu lƣợng 40 2.3.2 Kiểm soát yếu tố khác 41 2.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 41 2.4.1 Giai đoạn 1: Thí nghiệm thích nghi giá thể .45 2.4.2 Giai đoạn 2: Thí nghiệm với tải trọng khác 45 2.4.3 Giai đoạn 3: Thí nghiệm với chế phẩm MICROBE-LIFT IND MICROBELIFT N1 .45 2.5 QUY TRÌNH LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH 46 2.5.1 Lấy mẫu 46 2.5.2 Phƣơng pháp phân tích mẫu 47 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .49 3.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA LỚP MÀNG VI SINH TRÊN GIÁ THỂ DI ĐỘNG K1 - CÁNH 50 3.1.1 Chỉ số pH 50 3.1.2 Chỉ số DO 51 vi 3.1.3 Chỉ số MLSS bùn lơ lửng 51 3.1.4 52 Chỉ số COD 3.2 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA LỚP MÀNG VI SINH TRÊN GIÁ THỂ DI ĐỘNG MUTAG BIOCHIP 53 3.2.1 Chỉ số pH 53 3.2.2 Chỉ số DO 54 3.2.3 Chỉ số MLSS giá thể MLSS bùn lơ lửng 55 3.2.4 Hiệu xử lý COD 56 + 3.2.5 Hiệu xử lý N-NH4 57 3.3 KẾT QUẢ VẬN HÀNH THEO BA TẢI TRỌNG KHÁC NHAU TRÊN MƠ HÌNH MBBR VỚI GIÁ THỂ MUTAG BIOCHIP 58 3.3.1 Chỉ số pH 58 3.3.2 Chỉ số DO 59 3.3.3 Chỉ số MLSS giá thể MLSS bùn lơ lửng 60 3.3.4 Hiệu xử lý COD 62 3.3.5 Hiệu xử lý N-NH4 + , TKN 63 - 3.3.6 Sự chuyển hóa N-NO3 64 3.4 Giai đoạn chế phẩm vi sinh 65 3.4.1 Chỉ số pH 65 3.4.2 Chỉ số DO 66 3.4.3 Chỉ số MLSS giá thể MLSS bùn lơ lửng 66 3.4.4 Hiệu xử lý COD 68 3.4.5 Hiệu xử lý N-NH4 + , TKN 69 - 3.4.6 Sự chuyển hóa N-NO3 70 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 4.1 KẾT LUẬN 72 4.2 KIẾN NGHỊ 73 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 77 vii