ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ THÀNH PHẦN HỮU CƠ VÀ DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI Ở GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG CỦA HỆ ANMBBR

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Nguyễn Xuân Thị Lam ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ THÀNH PHẦN HỮU CƠ VÀ DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI Ở GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG CỦA HỆ ANMBBR Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành Khoa học môi trường (Chương trình đào tạo Chuẩn) Hà Nội - 2022 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Nguyễn Xuân Thị Lam ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ THÀNH PHẦN HỮU CƠ VÀ DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI Ở GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG CỦA HỆ ANMBBR Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành Khoa học môi trường (Chương trình đào tạo Chuẩn) Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hà TS Nguyễn Trường Quân Hà Nội - 2022 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS Nguyễn Thị Hà – Bộ môn Công nghệ môi trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, đã tạo mọi điều kiện tốt nhất và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Trường Quân – Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ môi trường và Phát triển bền vững (CETASD), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã cho em những lời khuyên, luôn quan tâm và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em học tập Với vốn kiến thức tiếp thu được trong quá trình học là hành trang quý báu để em hoàn thiện kỹ năng thực hiện khóa luận tốt nghiệp này Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã khuyến khích và hỗ trợ em trong quá trình học tập và thực hiện khóa luận tốt nghiệp của mình Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 1 tháng 6 năm 2022 Sinh viên Nguyễn Xuân Thị Lam MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH iii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan về thành phần hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải 3 1.1.1 Nguồn gốc ô nhiễm thành phần hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải 3 1.1.2 Đặc tính của nước thải giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng 5 1.1.3 Nguy cơ gây ô nhiễm của nước thải giàu hữu cơ và dinh dưỡng 6 1.2 Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học yếm khí 7 1.2.1 Giới thiệu công nghệ AnMBBR 7 1.2.2 Quá trình phân hủy yếm khí .8 1.2.3 Giới thiệu công nghệ màng sinh học 11 1.2.4 Một số công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng 15 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu .19 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .19 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 19 2.2 Phương pháp nghiên cứu 19 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 19 2.2.2 Phương pháp thực nghiệm .20 2.2.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 23 2.2.4 Phương pháp phân tích 25 2.2.5 Hóa chất và thiết bị 26 2.2.6 Phương pháp xử lý và đánh giá số liệu 26 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 3.1 Kết quả tự pha nước thải nhân tạo 28 3.2 Kết quả đánh giá hiệu suất xử lý của COD, TN, N-NH4+, TP ở tải trọng 2 gCOD/l ngày 28 3.3 Kết quả đánh giá hiệu suất xử lý của COD, TN, N-NH4+, TP ở tải trọng 4 g COD/l.ngày .33 3.4 Nhận xét và đánh giá kết quả 38 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .47 PHỤ LỤC 54 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AnMBBR Hệ yếm khí màng sinh học giá Anaerobic Moving Bed thể chuyển động Biofilm Reactor BOD Nhu cầu oxy sinh hóa Biochemical Oxygen Demand COD Nhu cầu oxy hóa học Chemical Oxygen Demand CODht COD hòa tan CODt COD tổng HSXL Hiệu suất xử lý MBBR Hệ màng sinh học giá thể Moving Bed Biofilm chuyển động Reactor PE Polyetylen Polyethylene QCVN Quy chuẩn Việt Nam TN Tổng nitơ Total Nitrogen TP Tổng photpho Total Phosphorus TSS Tổng chất rắn lơ lửng Total Suspended Solid UASB Hệ phản ứng tầng bùn yếm khí Uplow Anaerobic Sludge ngược dòng Blanket VSV Vi sinh vật i DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Một số chỉ tiêu của nước thải chăn nuôi lợn 3 Bảng 2 Đặc trưng một số vật liệu mang vi sinh trong kĩ thuật yếm khí 12 Bảng 3 Lịch lấy mẫu của hệ thí nghiệm 24 Bảng 4 Giá trị các chất ô nhiễm đo được trong nước thải nhân tạo 28 Bảng 5 Giá trị đầu ra và hiệu quả xử lý ở tải trọng 2 g COD/l.ngày 39 Bảng 6 Giá trị đầu ra và hiệu quả xử lý ở tải trọng 4 g COD/l.ngày 40 Bảng 7 Tỷ lệ nồng độ đường chuẩn Nitơ 57 Bảng 8 Tỷ lệ nồng độ đường chuẩn Photpho 59 ii DANH MỤC HÌNH Hình 1 Sơ đồ chuyển hóa chủ yếu trong hệ xử lý vi sinh yếm khí 9 Hình 2 Một số vật liệu mang vi sinh thường dùng 13 Hình 3 Hình ảnh vật liệu mang vi sinh PE sử dụng trong thí nghiệm 20 Hình 4 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm AnMBBR 21 Hình 5 Hệ thí nghiệm AnMBBR với vật liệu mang PE 22 Hình 6 Hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (theo COD tổng) 29 Hình 7 Hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (theo COD hòa tan) 29 Hình 8 Hiệu suất xử lý thành phần nitơ (theo TN) 31 Hình 9 Hiệu suất xử lý thành phần nitơ (theo N-NH4+) 32 Hình 10 Hiệu suất xử lý thành phần photpho (theo TP) 32 Hình 11 Hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (theo COD tổng) 34 Hình 12 Hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (theo COD hòa tan) 34 Hình 13 Hiệu suất xử lý thành phần nitơ (theo TN) 36 Hình 14 Hiệu suất xử lý thành phần nitơ (theo N-NH4+) 36 Hình 15 Hiệu suất xử lý thành phần photpho (theo TP) 37 Hình 16 Hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (theo COD tổng) 41 Hình 17 Hiệu suất xử lý thành phần hữu cơ (theo COD hòa tan) 41 Hình 18 Hiệu suất xử lý của thành phần nitơ (theo TN) 42 Hình 19 Hiệu suất xử lý của thành phần nitơ (theo N-NH4+) 42 Hình 20 Hiệu suất xử lý của thành phần photpho (theo TP) 43 Hình 21 Dung dịch chuẩn COD theo từng nồng độ 55 Hình 22 Dung dịch chuẩn photpho theo từng nồng độ 59 iii MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của công nghiệp và tốc độ đô thị hóa ở Việt Nam trong những năm gần đây dẫn đến hệ quả là nước thải không ngừng gia tăng cả về lượng và thành phần gây ô nhiễm môi trường Một trong các loại nước thải đang được quan tâm do có mức tác động, ảnh hưởng lớn là nước thải giàu hữu cơ và dinh dưỡng như nước thải chăn nuôi, nước thải công nghiệp, nước thải sản xuất tinh bột sắn, mía đường, tinh bột dong riềng, nước thải sản xuất giấy, … Nước thải từ các khu chăn nuôi, các khu công nghiệp, chế biến sản xuất xả thải hàng nghìn m3 nước ra ngoài môi trường mỗi ngày mà chưa qua xử lý gây ô nhiễm môi trường nặng nề, sức khỏe của con người cũng bị ảnh hưởng Nước thải giàu hữu cơ và dinh dưỡng là loại nước thải có nhiều cặn, nitơ, phốt pho và vi sinh vật, các giá trị COD, TN, TP, SS và coliform trong loại nước thải này cũng rất cao Nước thải giàu hữu cơ và dinh dưỡng là vấn đề ô nhiễm môi trường được quan tâm bởi tải trọng phát thải lớn và vấn đề cạn kiệt oxy trong nước khiến không chỉ làm chết các sinh vật, mất cảnh quan, mất cân bằng sinh thái mà còn tạo ra mùi hôi thối khó chịu Vì vậy, việc áp dụng công nghệ xử lý phù hợp và hiệu quả đối với nước thải giàu hữu cơ là rất quan trọng và cần thiết hiện nay Có nhiều phương pháp được áp dụng để xử lý nước thải giàu thành phần hữu cơ và dinh dưỡng nhưng với những ưu điểm tiết kiệm về kinh phí, xử lý hiệu quả nước thải mà không mang lại ảnh hưởng xấu hoặc biến đổi đến môi trường thì các biện pháp xử lý sinh học đang được quan tâm hơn cả Một trong những công nghệ sinh học đã và đang được nghiên cứu và áp dụng vào xử lý nước thải hiện nay là công nghệ yếm khí vật liệu mang vi sinh chuyển động AnMBBR Công nghệ vi sinh gắn trên vật liệu mang giúp hình thành màng sinh học, cho thấy tiềm năng trong việc tận dụng được nguồn dinh dưỡng và phân giải các chất Một số nghiên cứu đã cho thấy khả năng xử lý nước thải bằng vi sinh vật đã cho hiệu quả khá cao trong quá trình xử lý Để hiểu rõ hơn về công nghệ xử lý yếm khí MBBR và các giai đoạn vận hành, khóa luận đã nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm 1 chính trong nước thải ở giai đoạn khởi động của hệ AnMBBR quy mô phòng thí nghiệm với tên đề tài: “Đánh giá hiệu quả xử lý thành phần hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải ở giai đoạn khởi động của hệ AnMBBR” Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá được hiệu quả xử lý thành phần hữu cơ (theo COD) và dinh dưỡng (theo TN, N-NH4+ và TP) trong nước thải ở giai đoạn khởi động của hệ AnMBBR làm cơ sở tối ưu điều kiện vận hành hệ thống xử lý Nội dung nghiên cứu: 1 Tổng quan tài liệu về hiện trạng và đặc tính của nước thải giàu thành phần hữu cơ và dinh dưỡng 2 Khảo sát và đánh giá khả năng xử lý thành phần hữu cơ (COD) và dinh dưỡng (TN, N-NH4+ và TP) trong nước thải ở giai đoạn khởi động của hệ yếm khí giá thể vi sinh chuyển động AnMBBR sử dụng vật liệu mang polyethylene 2