(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas của một số loài thực vật thuỷ sinh trên mô hình đất ngập nước lai hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Mai Quang Tuyến NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NI SAU BIOGAS CỦA MỘT SỐ LỒI THỰC VẬT THỦY SINH TRÊN MƠ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC LAI HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - năm 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Mai Quang Tuyến NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NI SAU BIOGAS CỦA MỘT SỐ LỒI THỰC VẬT THỦY SINH TRÊN MƠ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC LAI HỢP Chuyên ngành : Sinh học thực nghiệ m Mã số : 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Bùi Quang Minh Thành phố Hồ Chí Minh - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan thông tin viết luận văn thực hướng dẫn nhiệt tình ThS Nguyễn Văn Thành Nam TS Bùi Quang Minh Mọi kết nghiên cứu ý tưởng, với thông tin nghiên cứu khác trích dẫn rõ ràng, cụ thể luận văn Đây đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với đề tài luận văn trước đây, khơng có chép luận văn Nội dung luận văn thể theo quy định, nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu sử dụng luận văn trích dẫn nguồn Trong luận văn có sử dụng số số liệu thực nghiệm từ đề tài cấp tỉnh Bình Phước năm 2018 “Ứng dụng thực vật thủy sinh để xây dựng mơ hình xử lý nước thải sau biogas sở chăn nuôi địa bàn tỉnh Bình Phước” Chi nhánh phía Nam, Trung tâm Nhiệt đới Việt – Nga chủ trì thực ThS Nguyễn Văn Thành Nam Chủ nhiệm đề tài người tham gia thực Nếu xảy vấn đề với nơi dung luận văn này, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm theo quy định./ Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2020 Người cam đoan Mai Quang Tuyến ii LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành nhờ vào hướng dẫn nhiệt tình ThS Nguyễn Văn Thành Nam TS Bùi Quang Minh Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới thầy, cảm ơn thầy giúp tơi hồn thành luận văn Cảm ơn Đảng ủy, Ban giám đốc đồng nghiệp Trung tâm Nhiệt đới Việt - Nga, Chi nhánh phía Nam tạo điều kiện thuận lợi giúp tơi hồn thành khóa học Tơi xin cảm ơn thầy Học Viện Khoa Học Công Nghệ, Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam Cảm ơn tập thể lớp Cao học Sinh học thực nghiệm 2017A hỗ trợ, chia tài liệu, kiến thức cho trình học tập Vì kinh nghiệm kiến thức thân hạn chế, luận văn hồn thành thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận ý kiến đóng góp thầy toàn thể bạn đọc để luận văn tốt nghiệp hoàn thiện Tp HCM, tháng 12 năm 2020 Học viên Mai Quang Tuyến iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí tự Tiếng Anh Tiếng Việt BB Typha orientalis Bồn bồn BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa Ministry of Natural Resources & Bộ Tài nguyên Môi trường BTN&MT Environment Bt Normal Bình thường COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học DO Dissolved Oxygen Oxy hịa tan ĐC Đối chứng ĐNN Wetland Đất ngập nước HRT Hydraulic retention time Thời gian lưu nước MH Paradigm Mơ hình Ministry of Agriculture & Rural Nông Nghiệp Phát triển Development nông thôn NT Nước thải đầu vào Nghiệm thức QCVN Vietnamese standard Quy chuẩn Việt Nam NN&PTNT TBB Tổng Bồn bồn lai hợp TN Total nitrogen Tổng nitơ TSS Total Suspended Solids Hàm lượng chất rắn lơ lửng TT Cyperus alternifolius Thủy trúc TTT Tổng Thủy trúc lai hợp TVTS Aquatic plants Thực vật thủy sinh UASB Upflow anaerobic sludge blanket Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí VSV Microorganism Vi sinh vật iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1 Thành phần hóa học phân lợn Bảng Chất lượng nước thải chăn nuôi trước sau xử lý biogas Bảng Vai trò thực vật thuỷ sinh hệ sinh thái nước 19 Bảng Chất lượng nước thải đầu vào hầm biogas số sở chăn nuôi khảo sát .34 Bảng Chất lượng nước thải (đầu ra) sau trình xử lý biogas số sở chăn nuôi khảo sát 35 Bảng 3 Kết theo dõi khả thích nghi Bồn bồn Thủy trúc nước thải chăn nuôi sau biogas .38 Bảng Kết đánh giá khả xử lý COD mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng dòng chảy ngang 40 Bảng Kết đánh giá khả xử lý BOD mơ hình đất ngập nước dòng chảy đứng dòng chảy ngang 41 Bảng Kết đánh giá khả xử lý nitơ mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng dịng chảy ngang 43 Bảng Kết đánh giá khả xử lý amoni mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng dòng chảy ngang 44 Bảng Kết theo dõi hàm lượng nitrat nước thải mơ hình đất ngập nước dòng chảy đứng dòng chảy ngang 46 Bảng Kết đánh giá theo dõi hàm lượng phốt nước thải mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng dòng chảy ngang 48 Bảng 10 Kết theo dõi hàm lượng kẽm nước thải mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng dịng chảy ngang 50 Bảng 11 Kết theo dõi hàm lượng coliform mô hình đất ngập nước dịng chảy đứng dịng chảy ngang 50 v Bảng 12 Sự thay đổi pH mơ hình dịng chảy đứng dịng chảy ngang 52 Bảng 13 Kết nhiệt độ nước thải 52 Bảng 14 Kết hàm lượng oxy hòa tan nước thải mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng dòng chảy ngang 53 Bảng 15 Kết xử lý COD mơ hình đất ngập nước lai hợp 54 Bảng 16 Kết đánh giá khả xử lý BOD5 mơ hình đất ngập nước lai hợp 55 Bảng 17 Sự thay đổi pH nước thải bể xử lý 57 Bảng 18 Kết theo dõi hàm lượng oxy hịa tan nước thải xử lý mơ hình đất ngập nước lai hợp .57 Bảng 19 Kết đánh giá khả xử lý amoni nước thải mơ hình đất ngập nước lai hợp 58 Bảng 20 Kết đánh giá khả xử lý nitrat nước thải mơ hình đất ngập nước lai hợp 59 Bảng 21 Kết đánh giá khả xử lý tổng nitơ nước thải mơ hình đất ngập nước lai hợp 60 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1 Số lượng đàn lợn theo phân vùng nước năm 2018 .4 Hình Sơ đồ hệ thống đất ngập nước 12 Hình Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang (Vymazal, 1997) 13 Hình Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầng theo phương đứng (Cooper, 1996) 14 Hình Cây Thủy trúc (trái) Bồn bồn (phải) 25 Hình 2 Đồ thị biểu diễn mối tương quan Hằng số phân hủy BOD nhiệt độ hệ thống đất ngập nước dòng chảy ngang 28 Hình Đồ thị biểu diễn mối tương quan Hằng số phân hủy BOD nhiệt độ hệ thống đất ngập nước dòng chảy đứng 29 Hình Sơ đồ bố trí vật liệu mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng 31 Hình Sơ đồ bố trí vật liệu mơ hình ĐNN dịng chảy đứng 31 Hình Sơ đồ bố trí mơ hình đất ngập nước lai hợp 31 Hình Một số loại hầm biogas sở chăn ni heo tỉnh Bình Phước 34 Hình Đặc điểm nước thải nuôi lợn trước sau biogas 37 Hình 3 Đánh giá khả thích nghi Bồn bồn với nước thải chăn nuôi sau biogas 39 Hình Đánh giá khả thích nghi Thủy trúc với nước thải chăn nuôi sau biogas 39 Hình Sự thay đổi hàm lượng COD mơ hình 41 Hình So sánh hiệu suất loại bỏ COD Bồn bồn Thủy trúc mơ hình đất ngập nước dòng chảy đứng .41 Hình Sự thay đổi hàm lượng BOD5 mơ hình 42 vii Hình So sánh hiệu suất loại bỏ BOD5 Bồn bồn Thủy trúc mô hình đất ngập nước dịng chảy đứng .42 Hình Sự thay đổi hàm lượng tổng nitơ mơ hình xử lý 44 Hình 10 So sánh hiệu suất loại bỏ tổng nitơ Bồn bồn Thủy trúc mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng .44 Hình 11 Sự thay đổi hàm lượng amoni mơ hình đất ngập nước 45 Hình 12 So sánh hiệu suất xử lý amoni Bồn bồn Thủy trúc mơ hình đất ngập nước dịng chảy đứng .46 Hình 13 Sự thay đổi hàm lượng nitrat mơ hình 47 Hình 14 Sự thay đổi hàm lượng phốt tổng mơ hình xử lý 49 Hình 15 Sự biến thiên hàm lượng oxy hòa tan nước thải sau qua mơ hình xử lý .53 Hình 16 So sánh hiệu xuất xử lý COD Bồn bồn Thủy trúc mơ hình đất ngập nước lai hợp 55 Hình 17 So sánh hiệu xuất xử lý BOD5 Bồn bồn Thủy trúc mơ hình đất ngập nước lai hợp 56 Hình 18 Sự biến thiên hàm lượng oxy hịa tan nước thải mơ hình đất ngập nước lai hợp 58 Hình 19 Hàm lượng amoni nước thải sau xử lý mơ hình đất ngập nước lai hợp dụng Bồn bồn Thủy trúc 59 Hình 20 Sự biến thiên hàm lượng nitrat nước thải bể xử lý mơ hình đất ngập nước lai hợp 60 Hình 21 Hiệu suất xử lý tổng nitơ Bồn bồn Thủy trúc mô hình đất ngập nước lai hợp 61