(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu xử lý các hợp chất chứa nitơ trong nước thải hồ nuôi tôm bằng phương pháp vi sinh ở qui mô pilot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HỒ HUY TÙNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT h CHỨA NITƠ TRONG NƯỚC THẢI HỒ NUÔI TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH Ở QUY MÔ PILOT LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA VƠ CƠ Bình Định – Năm 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN HỒ HUY TÙNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CÁC HỢP CHẤT CHỨA NITƠ TRONG NƯỚC THẢI HỒ NUÔI TÔM BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI SINH Ở h QUY MÔ PILOT LUẬN VĂN THẠC SĨ HĨA VƠ CƠ Chun ngành: Hóa vô Mã số: 8440113 Người hướng dẫn: TS Lê Thị Thanh Thúy Bình Định – Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứa riêng Các số liệu, kết Luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Bình Định, tháng năm 2019 Học viên Hồ Huy Tùng h LỜI CẢM ƠN Sau trình học tập, nghiên cứu nỗ lực thân, Em hoàn thành luận văn với đề tài: “Nghiên cứu xử lý hợp chất chứa nitơ nước thải hồ nuôi tôm phương pháp vi sinh quy mơ pilot” phịng thí nghiệm Tổng hợp vơ cơ, thuộc khoa Khoa học Tự nhiên, trường Đại học Quy Nhơn Để hoàn thành luận văn này, bên cạnh nỗ lực thân, Em nhận giúp đỡ nhiệt tình Thầy, Cơ giáo, Anh, Chị Bạn bè khoa Hóa học Trước hết Em xin bày tỏ lịng kính trọng, lịng biết ơn sâu sắc lời cảm ơn chân thành đến Cô giáo TS Lê Thị Thanh Thúy, người giao đề tài, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ bảo Em suốt q trình hồn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ phịng thí nghiệm Hóa h mơi trường, Hóa kỹ thuật, Hóa vô giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để Em hoàn thành luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn bố mẹ, anh chị, gia đình bạn bè đồng nghiệp người ln động viên, chia sẻ khó khăn suốt trình học tập thực luận văn Mặc dù cố gắng hạn chế thời gian, kinh nghiệm kiến thức, trình độ nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận góp ý q thầy để đề tài có hướng tiến vươn xa Em xin chân thành cảm ơn Bình Định, tháng năm 2019 Học viên Hồ Huy Tùng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu Mục tiêu đề tài 4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu: h 4.2 Phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu lý thuyết 5.2 Nghiên cứu thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Sự ô nhiễm môi trường nước 1.2 Xử lý nước thải phương pháp sinh học 1.2.1 Điều kiện nước thải đưa vào xử lý sinh học 1.2.2 Các trình sinh học chủ yếu dùng xử lý nước thải 1.2.3 Cơ chế phân hủy chất hữu nước thải 12 1.2.4 Khử nitơ nước thải biện pháp sinh học 15 1.3 Xử lý nước thải phương pháp màng sinh học 18 1.3.1 Khái niệm màng sinh học 18 1.3.2 Đặc điểm màng sinh học 18 1.3.3 Quá trình tạo màng sinh học 20 1.3.4 Cơ chế xử lý qua màng 21 1.4 Các giai đoạn sinh trưởng phát triển vi sinh vật 21 1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát triển vi sinh vật 24 1.5.1 Nồng độ tạp chất hữu 24 1.5.2 Ảnh hưởng kim loại nặng 25 1.5.3 Ảnh hưởng anion 25 1.5.4 Một số yếu tố khác 25 1.6 Những thông số đánh giá chất lượng nước 27 1.6.1 Độ pH 27 h 1.6.2 Hàm lượng chất rắn 27 1.6.3 Màu sắc 27 1.6.4 Độ đục 27 1.6.5 Oxi hòa tan (DO – Dissolve oxigen) 28 1.6.6 Chỉ số BOD (nhu cầu oxi sinh hóa – Biochemical oxigen Demand) 28 1.6.7 Chỉ số COD (nhu cầu oxi hóa học – chemical oxigen Demand) 29 1.6.9 Hàm lượng photpho 30 1.6.10 Hàm lượng sunfat 30 1.6.11 Chỉ số vệ sinh (E.coli) 31 1.7 Chất thải từ hoạt động nuôi tôm 31 1.8 Kỹ thuật xử lý nước thải nuôi tôm vi sinh vật 32 1.8.1 Giới thiệu công nghệ MBBR 32 1.8.2 Giới thiệu công nghệ SBR 33 CHƯƠNG PHẦN THỰC NGHIỆM 35 2.1 Giới thiệu hệ thống thiết bị xử lý nước thải hồ nuôi tôm phương pháp sinh học 35 2.1.1 Sơ đồ cấu tạo thiết bị 35 2.1.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị 36 2.1.3 Ưu điểm hệ thống thiết bị 37 2.1.4 Thực nghiệm xử lý nước thải nuôi tôm 37 2.2 Quá trình nuôi cấy tạo màng vi sinh vật liệu 38 2.2.1 Lựa chọn vật liệu lọc làm chất mang 38 2.2.2 Q trình ni cấy tạo màng vi sinh vật liệu xốp 39 2.3 Qui trình lấy mẫu nước thải 39 2.3.1 Dụng cụ đựng lấy mẫu 39 2.3.2 Điểm lấy mẫu 40 2.3.3 Cách lấy mẫu 40 h 2.4 Phương pháp phân tích 40 2.4.1 Xác định tiêu pH 40 2.4.2 Xác định tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 42 2.4.3 Xác đinh amoni phương pháp Nessler 43 2.4.4 Xác định nitrit phương pháp đo quang với thuốc thử Griss 45 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Kết q trình ni cấy tạo màng vi sinh vật liệu xốp 47 3.2 Hình ảnh xử lý nước thải ni tơm hệ pilot theo quy trình SBR 48 3.3 Kết nghiên cứu xử lý nước thải nuôi tôm kết hợp phương pháp hiếu khí thiếu khí nhiệt độ phòng (28oC) 48 3.3.1 Sự thay đổi pH trình xử lý theo thời gian 50 3.3.2 Sự thay đổi TSS trình xử lý theo thời gian 52 3.3.3 Sự thay đổi nồng độ NH4+ trình xử lý theo thời gian 28oC 52 3.3.4 Sự thay đổi nồng độ NO2- theo thời gian 28oC 54 3.4 Kết so sánh trình xử lý chất chứa nitơ nước thải nuôi tôm theo kỹ thuật KT1 KT2 55 3.5 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến trình xử lý sinh học nước thải ni tơm 57 3.5.1 Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến trình xử lý amoni 58 3.5.2 Sự ảnh hưởng nhiệt độ đến nồng độ nitrit 59 3.6 Động học trình phân hủy sinh học hợp chất chứa nitơ 60 KẾT LUẬN 65 Kết luận 65 Kiến nghị 65 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 h PHỤ LỤC 72 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT * AOX : Hợp chất hữu cơ, dẫn xuất halogen * BOD : Nhu cầu oxi sinh học * COD : Nhu cầu oxi hóa học * DO : Nồng độ oxi hòa tan * HK : Hiếu khí * KK : Kị khí * VSV : Vi sinh vật * ATH : Chất ức chế q trình nitro hóa * SBR: Sequencing Batch Reactor * MBBR: Moving Bed Biofilm Reactor h DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng bảng Trang Bảng 2.1 Kết xây dựng đường chuẩn amoni 45 Bảng 2.2 Kết xây dựng đường chuẩn nitrit 47 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Sự thay đổi màu sắc nước thải theo thời gian xử lý Sự biến đổi thông số đặc trưng nước thải nuôi tôm theo thời gian xử lý mẫu M1 Sự biến đổi thông số đặc trưng nước thải nuôi tôm theo thời gian xử lý mẫu M2 Sự biến đổi thông số đặc trưng nước thải nuôi tôm theo thời gian xử lý mẫu M3 50 51 51 51 Sự thay đổi pH trình xử lý theo thời gian 52 Bảng 3.6 Sự thay đổi TSS trình xử lý theo thời gian 53 Bảng 3.7 Sự thay đổi nồng độ NH4+ 28oC 54 Bảng 3.8 Sự thay đổi nồng độ NO2- theo thời gian 28oC 56 Bảng 3.9 h Bảng 3.5 Kết thay đổi nồng độ NH4+ theo kỹ thuật KT1 KT2 Bảng Sự thay đổi nồng độ NO2- theo kỹ thuật KT1 3.10 KT2 Bảng Sự biến đổi giá trị nồng độ amoni, nitrit theo 3.11 nhiệt độ theo thời gian xử lý Bảng Sự biến đổi giá trị nồng độ amoni theo nhiệt độ theo 3.12 thời gian xử lý Bảng Sự biến đổi giá trị nồng độ nitrit theo nhiệt độ 57 58 59 60 61