Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học kết hợp lọc màng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN SÁNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KẾT HỢP LỌC MÀNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Hà Nội - 20162017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN SÁNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KẾT HỢP LỌC MÀNG CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ SỐ: 62440303 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Văn Quy TS Trần Hùng Thuận Hà Nội - 20162017 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tôi, có hỗ trợ đề tài cấp Bộ Khoa học Công nghệ “Nghiên cứu chế tạo môđun màng lọc polyme hợp khối phục vụ xử lý nước thải chăn nuôi” TS Trần Hùng Thuận làm chủ nhiệm đề tài, mà thành viên tham gia trực tiếp thực Các kết luận án trung thực chủ nhiệm đề tài TS Trần Hùng Thuận cho phép sử dụng Tác giả luận án Nguyễn Sáng LỜI CẢM ƠN Tôi cảm ơn sâu sắc PGS.TS Trần Văn Quy – giảng viên Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội TS Trần Hùng Thuận – Giám đốc Trung tâm Công nghệ Vật liệu, Viện Ứng dụng Công nghệ, Bộ Khoa học Công nghệ, hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi trình thực luận án Tôi cảm ơn TS Chu Xuân Quang – Trưởng phòng Công nghệ Vật liệu môi trường, đồng nghiệp Trung tâm Công nghệ Vật liệu, Viện Ứng dụng Công nghệ, quan tâm, chia sẻ góp ý chuyên môn, động viên suốt thời gian thực luận án Tôi gửi lời tri ân tới quý thầy, cô giáo môn Công nghệ Môi trường toàn thể thầy, cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội quan tâm giúp đỡ trình học tập Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc đến quan bố mẹ , gia đình … giúp đỡ, tạo điều kiện để hoàn thành tốt công việc nghiên cứu học tập Hà Nội, ngày tháng năm 20162017 Tác giả luận án Nguyễn Sáng MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 11 DANH MỤC CÁC BẢNG .13 DANH MỤC CÁC HÌNH .14 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Tình hình phát triển chăn nuôi Việt Nam 1.2.Khối lượng đặc tính nước thải chăn nuôi .8 1.3.Ảnh hưởng chất thải chăn nuôi đến môi trường 12 1.4.Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi giới Việt Nam 12 1.4.1.Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi giới 12 1.4.2.Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi Việt Nam 25 1.5.Công nghệ sinh học kết hợp với lọc màng .29 1.5.1.Công nghệ sinh học kết hợp với lọc màng (MBR) 29 1.5.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến màng lọc trình lọc màng .34 1.5.3.Hiện tượng tắc nghẽn màng lọc giải pháp làm màng lọc .38 Ưu điểm hạn chế công nghệ MBR 42 Ưu điểm: Hệ thống MBR có thiết kế nhỏ gọn so với trình BHT thông thường, không cần bể lắng cấp hai sản phẩm bùn dư (Cicek ncs, 1998; Uẩn Chi, 2008) Tỷ lệ chuyển hóa bùn hệ thống MBR khoảng 0,1 – 0,4 mg VSS/mg COD (Trouve ncs, 1994), trung bình chưa nửa so với công nghệ BHT thông thường (0,4 – 0,7 mg VSS/mg COD (Metcalf Eddy, 2003)) Do mật độ sinh khối bể phản ứng cao (MBR hoạt động MLSS lên đến 20.000 mg/L nên mặt suất xử lý tăng khoảng - lần so với BHT; mặt khác cho phép lưu bùn lâu phân huỷ bùn bể phản ứng dẫn đến giảm lượng chi phí xử lý bùn thải .42 Ngoài ra, với công nghệ MBR, màng lọc rào cản học VSV nên có khả loại bỏ vi khuẩn gây bệnh không bị phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào Hệ thống MBR tách loại tổng coliform gần tuyệt đối , tiết kiệm chi phí sử dụng hóa chất khử trùng, làm giảm chi phí vận hành hệ thống 42 Hạn chế: Việc tách loại màng cần thêm phối hợp hoạt động liên quan đến việc giảm thiểu tắc nghẽn màng nên vận hành phức tạp so với trình bùn hoạt tính thông thường Do vậy, không chi phí đầu tư cao mà tăng chi phí vận hành hệ thống chi phí làm màng (Đỗ Khắc Uẩn ncs, 2015) .42 1.6.Hiện trạng ứng dụng công nghệ lọc màngMBR Việt Nam 42 2.1 Đối tượng nghiên cứu .46 2.1.1 Nước thải chăn nuôi lợn 46 2.1.2 Môđun màng lọc 46 2.1.3 Nguồn vi sinh vật sử dụng nghiên cứu .47 2.2 Phạm vi, quy mô nghiên cứu 47 2.3 Phương pháp nghiên cứu 47 2.3.1 Phương pháp luận nghiên cứu 47 2.3.2 Phương pháp điều tra thu thập tài liệu 47 2.3.4 Xác định thành phần, đặc tính nước thải chăn nuôi lợn 50 2.3.5 Khảo sát thích nghi đặc tính bùn hoạt tính 50 2.3.6 Lắp ghép môđun màng lọc polyme .51 2.3.7 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tắc màng .56 2.3.8 Khảo sát xây dựng mô hình hệ thống xử lý sinh học kết hợp lọc màng xử lý nước thải chăn nuôi quy mô phòng thí nghiệm 60 2.3.9 Khảo sát điều kiện vận hành mô hình hệ thống xử lý sinh học kết hợp lọc màng quy mô phòng thí nghiệm xử lý nước thải chăn nuôi .66 2.3.12 Nghiên cứu điều kiện làm màng lọc 68 Thí nghiệm 12: Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ hóa chất thời gian ngâm màng đến hiệu làm màng 68 Vận hành hệ thống với điều kiện tối ưu lựa chọn từ thí nghiệm trên, đồng thời theo dõi trình hoạt động môđun màng lọc Sau thời gian hoạt động, áp suất qua màng tăng cao đến giới hạn cảnh báo, màng lấy khỏi bể phản ứng loại bỏ cặn bám bề mặt màng biện pháp học .68 Đối với hệ MBR – Aeroten truyền thống, hoá chất làm màng thường dùng hypochlorite (NaOCl) (Judd, 2006) .68 Khảo sát nồng độ NaOCl tăng dần từ 500, 1000, 2000 lên 3000 mg/L thời gian ngâm màng từ lên đến Mục đích lựa chọn nồng độ NaOCl thời gian ngâm màng cho sau khoảng thời gian ngắn màng đạt áp suất qua màng ban đầu Điều giúp tiết kiệm chi phí hóa chất rút ngắn thời gian chờ làm màng để hệ thống trở lại hoạt động bình thường 68 Sau rửa hoá chất, rửa lại màng nước để trung hòa sử dụng lại 68 2.3.1312 Tính toán sản lượng bùn dư hệ thống lọc màng 68 2.3.13 Nghiên cứu điều kiện làm màng lọc 68 2.3.14 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 69 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .71 3.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn khu vực nghiên cứu 71 3.2 Sự thích nghi đặc tính bùn hoạt tính 72 3.3 Ảnh hưởng số yếu tố vận hành lọc đến trình tắc màng 79 3.3.1 Ảnh hưởng vật liệu màng lọc dạng phẳng 79 3.3.2 Ảnh hưởng hình thái môđun màng lọc sợi rỗng 81 3.3.3 Ảnh hưởng cường độ sục khí 84 3.3.4 Ảnh hưởng suất lọc 86 3.3.5 Ảnh hưởng nồng độ bùn hoạt tính 88 3.4 Xây dựng mô hình hệ thống xử lý sinh học kết hợp lọc màng xử lý nước thải chăn nuôi quy mô phòng thí nghiệm 90 3.4.1 Lựa chọn thời gian lưu thủy lựcnước bể theo kiểu mẻ 90 3.4.2 Xây dựng mô hình hệ thống sinh học kết hợp lọc màng quy mô phòng thí nghiệm 93 3.5 Ảnh hưởng điều kiện vận hành mô hình hệ thống đến hiệu xử lý 95 3.5.1 Ảnh hưởng lưu lượng đầu vào 95 3.5.2 Ảnh hưởng tỷ lệ dòng tuần hoàn nước đến hiệu xử lý nitrat 101 3.6 Đánh giá chung trình vận hành mô hình hệ thống xử lý sinh học kết hợp lọc màng quy mô phòng thí nghiệm .106 3.6.1 Khả xử lý nước thải chăn nuôi lợn mô hình hệ thống sinh học kết hợp lọc màng 108 3.6.2 Năng xuất xử lý tải lượng COD, NH4+ mô hình hệ thống 125 3.6.3 Khả loại bỏ chất rắn vi khuẩn 128 3.7 Quá trình lọc xử lý tắc nghẽn màng lọc 130 3.7.1 Quá trình lọc tượng tắc nghẽn màng lọc 130 Trong trình vận hành hệ thống, áp suất qua màng theo dõi hàng ngày biến thiên áp suất qua màng theo thời gian thể Hình 3.27 130 130 Hình 3.27 Biến thiên áp suất qua màng theo thời gian 130 Qua số liệu theo dõi thể đồ thị Hình 3.27 thấy rằng, bể bùn hiếu khí nồng độ 9000 mg/L, với suất lọc màng 12 L/m2.h, cường độ sục khí 0,0675 – 0,075 L/cm2/phút, màng hoạt động ổn định lâu dài Cụ thể, sau khoảng thời gian ngày đầu hoạt động, áp suất qua màng trì cmHg, sau áp suất qua màng tăng nhẹ theo thời gian Sau khoảng thời gian hoạt động lên đến 42 ngày, áp suất qua màng bắt đầu tăng nhanh đạt 31 cmHg sau 45 ngày hoạt động So với trình lọc màng nghiên cứu nhóm Shin (2005) thấy rằng, với chu kỳ hoạt động màng hút nghỉ sau 15 phút, làm việc nồng độ bùn cao (khoảng 15000 mg/L), thời gian làm việc màng đạt sau: hoạt động với suất lọc 10 L/m2.h, sau gần 60 ngày, áp suất qua màng đạt khoảng 30 cmHg; tăng suất lọc lên 15 L/m2.h, áp suất đạt tương tự sau 47 ngày hoạt động Như thấy trình lọc màng nghiên cứu diễn dài so với luận án không nhiều Nguyên nhân kích thước lỗ màng sử dụng luận án (0,1µm) nhỏ so với nghiên cứu Shin (2005) (0,25µm); chế độ làm việc màng nghiên cứu khác nhau, nghiên cứu hút nghỉ theo chu kỳ 15 phút; chế độ làm việc màng luận án hút 10 phút nghỉ phút Chế độ hút nghỉ làm giảm áp lực lớp bánh bùn lên sợi màng, bị rơi màng ngừng hút, kéo dài hoạt động màng 131 Các lớp bánh bùn bám chặt sợi màng nguyên nhân làm áp suất qua màng tăng cao Khi môđun màng đặt bể BHT, ảnh hưởng tính chất bùn tắc màng phức tạp Một vài nhà nghiên cứu cho thành phần sinh học (gồm MLSS, chất trùng ngưng ngoại bào, dạng vi khuẩn hòa tan, độ nhớt bùn) đặc điểm hình thái (kích thước keo bùn, số sợi bùn đóng vai trò quan trọng việc làm tắc màng (Lee, 2001; Lim, 2003 Bacchin, 2006) Các nghiên cứu khác xác định chất trùng ngưng ngoại bào thành phần sinh học có ảnh hưởng đến tắc màng (Nagaoka ncs, 1996; Chang ncs, 1998; Nagaoka ncs, 1998) Nghiên cứu Kornboonraksa Lee (2009) lại cho độ nhớt bùn, dạng vi khuẩn hòa tan, không trực tiếp liên quan đến tắc màng, chúng yếu tố phụ ảnh hưởng đến khả lọc màng Các yếu tố ảnh hưởng đến tắc màng tìm thấy nồng độ MLSS kích thước bùn keo Và gia tăng MLSS ảnh hưởng trực viscosity and colloidal particles on permeability of membrane used in 55 membrane bioreactor (MBR)”, Water Sci Technol 50(12), pp 301-309 Jelena Radjenovic, Marin Matosic, Ivan Mijatovic, Mira Petrovic, Damia Barcelo (2008), “Membrane bioreactor (MBR) as an advanced wastewater 56 treatment technology”, Hdb Env Chem 5, Part S/2, pp 37–101 Jørgen Wagner (2001), Membrane Filtration Handbook Practical Tips and 57 Hints Printed by Osmonics, Inc Second Edition, Revision Judd Simon (2006), Principles and Applications of Membrane Bioreactors in Water and Wastewater Treatment, ELSEVIER, First edition, Printed in 58 Great Britain Jung Jin-Young, Lee Sang-Min, Shin Pyong-Kyun, and Chung Yun-Chul (2000), “Effect of pH on Phase Separated Anaerobic Digestion”, 59 Biotechnol Bioprocess Eng 5, pp 456-459 Kadlec R.H and Knight R.L (1995), Treatment wetlands, Boca Raton, 60 Lewis Publishers Katsuki Kimura, Nobuhiro Yamato, Hiroshi Yamamura, and Yoshimasa Watanabe (2005), “Membrane Fouling in Pilot-Scale Membrane Bioreactors (MBRs) Treating Municipal Wastewater”, Environ Sci Technol 39, 6293- 61 6299 Kim H., Kim H.S., Yeom I.T and Chae Y.B (2005), “Application of membrane bioreactor system with fullscale plant on livestock wastewater”, 62 Water Science & Technology 51(6 – 7), pp 465–471 Kim Hee Seok, Choung Yonu-Kyoo, Ahn Soojeung and Oh Hae Seok (2008), “Enhancing nitrogen removal of piggery wastewater by membrane bioreactor combined with nitrification reactor”, Desalination 223, pp 194- 63 204 Kornboonraksa Thipsuree and Lee Seung Hwan (2009), “Factors affecting the performance of membrane bioreactor for piggery wastewater treatment”, 64 Bioresource Technology 100, pp 2926–2932 Kornboonraksa Thipsuree, Lee Seung Hwan, Lee Hong Shin, Chiemchaisri Chart (2009), “Application of chemical precipitation and membrane bioreactor hybrid process for piggery wastewater treatment”, Bioresource Technology 100, pp 1963 - 1968 160 65 Hwang IS, Min KS, Choi E, Yun Z (2005), “Nitrogen removal from piggery waste using the combined Sharon and Anammox process” Water Science 66 anh Technology 52 (10 – 11), pp 487 – 494 Lee S.M, Jung J.Y, Chung Y.C (2001), “Novel method for enhancing permeate flux of submerged membrane system in two-phase anaerobic 67 reactor”, Water Res 35(2), pp 471–477 Lee J., Ahn W.Y, Lee C.H (2001), “Comparison of the filtration characteristics between attached and suspended growth microorganisms in 68 submerged membrane bioreactor”, Water Res 35(10), pp 2435–2445 Li J.F., Yang F.L., Li Y.Z., Wong F.S., Chua H.C (2008), “Impact of biological constituents and properties of activated sludge on membrane fouling in a novel submerged membrane bioreactor”, Desalination 225, pp 69 356–365 Liao P.H., Gao Y and Lo K.V (1993), “Chemical precipitation of phosphate and ammonia from swine wastewater”, Biomass and Bioenergy 70 4(5), pp 365-371 Lim A.L., Bai R (2003), “Membrane fouling and cleaning in microfiltration 71 of activated sludge wastewater”, J Membr Sci 216, pp 279–290 Marrot B., Barrios-Martinez A., Moulin P., and Roche N (2004), “Industrial Wastewater Treatment in a Membrane Bioreactor: A Review”, 72 Environmental Progress 23(1), pp 59 – 68 Metcalf and Eddy (2003), Wastewater engineering: Treatment, disposal and 73 reuse, 4th Edition, McGraw-Hill, NewYork, USA Melin T., Jefferson B., Bixio D., Thoeye C., De Wilde W., De Koning J., Van der Graaf J & Wintgens T (2006), “Membrane bioreactor technology 74 for wastewatertreatment and reuse”, Desalination 187, pp 271-282 Nagaoka H.; Ueda S.; Miya A (1996), “Influence of extracellular polymers on the membrane separation activated sludge process”, Water Sci Technol 75 34(9), pp 165-172 Nagaoka H., Yamanishi S., Miya A (1998), “Modeling of biofouling by extracellular polymers in a membrane separation activated sludge”, Water 76 Sci Technol 38(4-5), pp 497-504 Nolwenn Prado, Juan Ochoa, Jean-Luc Audic, Abdeltif Amrane, Jens 161 Meinhold (2007), “Semi-industrial-scale process for dilute swine wastewater treatment using a submerged membrane bioreactor (MBR) with direct reuse of treated water”, International Journal of Chemical Reactor Engineering 5, 77 Article A68 Noor M.J.M.M., Muyibi S.A (2002), “Performance of an extended aeration – microfiltration (EAM) reactor ion treating high strength industrial 78 wastewater”, Wat Sci Technol 46(9), pp 331-338 Obaja D., Mace S., Costa J., Sans C., Mata-Alvarez J (2003), “Nitrification, denitrification and biological phosphorus removal in piggery wastewater 79 using a sequencing batch reactor”, Bioresource Technology 87, pp 103–111 Obaja D., Mace S., Mata-Alvarez J (2005), “Biological nutrient removal by a sequencing batch reactor (SBR) using an internal organic carbon source in 80 digested piggery wastewater”, Bioresource Technology 96, pp – 14 O`melia Ch R., Becker W C., Au K.-K (1999), “Removal of humic 81 substances by coagulation”, Water Sci Technol 40(9), pp 47 - 54 Osada T, Haga K, Harada Y (1991), “Removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater by the activated sludge units with the intermittent 82 aeration process”, Water Re-search 25(11), pp 1377–1388 Pierre Le-Clech (2010), “Membrane bioreactors and their uses in wastewater 83 treatments”, Appl Microbiol Biotechnol 88, pp 1253–1260 Powers W.J, Van Horn H.H, Harris B., and Wilcox C.J (1995), “Effects of variable sources of distillers dried grains plus soluble on milk yield and 84 composition”, J Dairy Sci 78(2), pp 388 – 396 Pradyut Kundu, Anupam Debsarkar, and Somnath Mukherjee (2013), “Treatment of slaughter house wastewater in a sequencing batch reactor: Performance evaluation and biodegradation kinetics”, BioMed Research 85 International 2013, pp 1-11 Qin J.J., Wai M.N., Tao G., Kekre K.A & Seah H (2007), “Membrane bioreactor study for reclamation of mixed sewage mostly from industrial 86 sources”, Sep Purif Tech 53, pp 296-300 Quang Chu Xuan (2009), Control of microfiltration (MF) membrane fouling by direct coagulation pretreatment of surface water, Thesis Doctor of Sungkyunkwan University, Korea 162 87 Rabiller-Baudry M., Bégoin L., Delaunay D., Paugam L., Chaufer B (2008), “A dual approach of membrane cleaning based on physicochemistry and hydrodynamics: application to PES membrane of dairy industry”, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 47 88 (3), pp 267–275 Rosenberger S., Kubin K., Kraume M (2002), “Rheology of activated 89 sludge in membrane bioreactors”, Eng Life Sci 2(9), pp 269–275 Shin Jeong-Hoon, Lee Sang-Min, Jung Jin-Young, Chung Yun-Chul, Noh Soo-Hong (2005), “Enhanced COD and nitrogen removals for the treatment of swine wastewater by combining submerged membrane bioreactor (MBR) and anaerobic upflow bed filter (AUBF) reactor”, Process Biochemistry 40, 90 pp 3769–3776 Sirianuntapiboon S., Yommee S., (2006), “Application of a new type of moving biofilm in aerobic sequencing batch reactor”, Journal 91 Environmental Management 78, pp 149 – 156 Stephenson, K.B., Jud, S., Jefferson, B (2000), “Membrane Bioreactors for 92 Wastewater Treatment”, IWA Publishing, London Steven Till, Henry Mallia (2001), “Membrane bioreactors : Wastewater treatment applications to achieve high quality effluent”, 64th Annual Water Industry Engineers and Operators’ Conference All Seasons International 93 Hotel –Bendigo, pp 58 – 65 Trouve E., Urbain V & Manem J (1994), “Treatment of municipal wastewater by a membrane bioreactor: Results of a semi-industrial pilot- 94 scale study”, Water Sci Tech 30, pp 151-157 Van Dongen U., Jetten M.S.M, van Loosdrecht M.C.M (2001), “The Sharon-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater”, 95 Water Science and Technology 44 (1), pp 153 – 154 Van Horn H.H., Wilkie A.C., Powers W.J and Nordstedt R.A (1994), “Components of dairy manure management”, J Dairy Sci 77, pp 2008 - 96 2030 Vera Puspitasari, Anthony Granville, Pierre Le-Clech, Vicki Chen (2010), “Cleaning and ageing effect of sodium hypochlorite on polyvinylidene 163 fluoride (PVDF) membrane”, Seperation and Purification Technology 72, 97 pp 301 – 308 Vymazal J and Kröpfelová L (2008), Wastewater Treatment in 98 Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow, Springer Uan D.K., Banu R., Kaliappan S & Yeom I.T (2009), “Application of membrane filtration to organic and nutrient removal in municipal wastewater using anaerobic-anoxic-aerobic bioreactor”, Vietnam National Conference on Biological Technology, Thai Nguyen University & Institute 99 of BioTechnology, 26-27 Nov 2009, pp 950-953 Urbain V., Trouve E and Manem J (1996), “Membrane bioreactors for municipal wastewater treatment and recycling”, InPreprints Water Quality Int’l 96-18th IAWQ Biennial Int’l Conference & Exhibition,Singapore, pp 317 – 323 100 Wang H, Pei WZ, Li XD, Hao C, Zeng KM (2009), “Removing nitrogen from low C/N piggery wastewater using shortcut nitrification/denitrification anammox” National Center for Biotechnology Information, U.S 30 (3), pp 815 – 821 101 Wrigley T.J, Webb K.M and Venkitachalm H (1992), “A laboratory study of struvite precipitation after anaerobic digestion of piggery wastes”, Bioresource Technology 41, pp 117 – 121 102 Wu Z.C., Wang Z.W., Zhou Z., Yu G.P., Gu G.W (2007), “Sludge rheological and physiological characteristics in a pilot-scale submerged membrane bioreactor”, Desalination 212, pp 152–164 103 Yang W., Cicek N (2008), “Treatment of swine wastewater by submerged membrane bioreactors with consideration of estrogenic activity removal”, Desalination 231, pp 200–208 104 Zhang J., Padmasiri S.I., Fitch M., Norddahl B., Raskin L., Morgenroth E (2007), “Influence of cleaning frequency and membrane history on fouling in an anaerobic membrane bioreactor”, Desalination 207 (2007), pp 153– 166 Tiếng Việt Nguyễn Đức Cảnh (2000), “Ứng dụng công nghệ lọc hiếu khí thiếu khí 164 xây dựng mô hình thiết bị xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp công suất 30 m3/ngày qua xử lý yếm khí hệ pilot xí nghiệp chăn nuôi Gò Sao”, Báo cáo tổng kết đề tài Viện Cơ học Ứng dụng, Trung tâm Khoa học tự nhiên Công nghệ quốc gia Trương Thanh Cảnh (2010), “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng bùn ngược”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ 13(M1), tr 48 - 58 Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất Nitơ Phốtpho, NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ Nguyễn Hoài Châu, Trần Mạnh Hải (2010), "Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas băng phương pháp lọc sinh học nhỏ giọt", Hội nghị Khoa học kỉ niệm 35 năm Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, Hà Nội Lê Văn Chiều, Nguyễn Hữu Quyết, Cao Thế Hà (2010), “Khảo sát khả áp dụng màng vi lọc hệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ 48(2A), tr 134-139 Bùi Hữu Đoàn (2011), Quản lý chất thải chăn nuôi, NXB Nông Nghiệp Cao Thế Hà, Lê Văn Chiều, Nguyễn Việt Hà, Nguyễn Trường Quân, Vũ Ngọc Duy, Võ Thị Thanh Tâm, Nguyễn Triều Dương, Trần Mạnh Hải (2015), “Vai trò công tác đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi lợn việc xác định công nghệ xử lý”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam 1(4), tr 50 – 54 Phan Đỗ Hùng (2014), Nghiên cứu ứng dụng thiết bị sinh học – màng (Membrane bioreactor) xử lý nước thải sinh hoạt công nghiệp giàu nitơ, Báo cáo tổng kết đề tài Viện Công nghệ Môi trường Trần Thị Việt Nga, Trần Hoài Sơn, Trần Đức Hạ (2012), “Nghiên cứu xử lý nước thải đô thị phương pháp sinh học kết hợp màng vi lọc”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 8(13), tr 35 – 41 Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2002), Công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất 10 Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Đặng Xuyến Như, Phạm Hương Sơn (2005), “Xử lý nước thải chăn nuôi lợn tháp UASB máng thực vật thủy sinh”, Tạp chí Sinh học 27(1), tr 27 – 32 165 11 12 13 14 15 Niên giám thống kê (2012), Tổng Cục Thống Kê, Nhà xuất Thống kê Niên giám thống kê (2013), Tổng Cục Thống Kê, Nhà xuất Thống kê Niên giám thống kê (2014), Tổng Cục Thống Kê, Nhà xuất Thống kê Niên giám thống kê (2015), Tổng Cục Thống Kê, Nhà xuất Thống kê Quyết định Thủ tướng phủ việc phê duyệt chiến lược phát triển 16 chăn nuôi đến năm 2020, số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng năm 2008 Đặng Đình Kim, Đặng Hoàng Phước Hiền, Nguyễn Sỹ Nguyên, Đặng Thị Thơm, Dương Thị Thuỷ, Dương Đức Tiến (2005), Nghiên cứu tảo độc nước Việt Nam, Báo cáo Hội nghị toàn quốc nuôi trồng thuỷ sản, Hải 17 Phòng, tháng 1/2005 Dương Thị Liên, Nguyễn Thị Yến (2012), “Bước đầu nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn nuôi bèo lục bình xóm Đông Yên, xã Tích Lương, thành phố Thái Nguyên”, Tạp chí khoa học Công nghệ 4(92), tr 83- 18 89 Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh 19 học, Nhà xuất Giáo dục Đặng Thị Hồng Phương, Phạm Thị Hải Thịnh Vũ Thị Thu Huế (2012), “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sục khí đến trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn công nghệ SBR”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Đại 20 học Thái Nguyên 95(07), tr 21 - 26 Vũ Đình Tôn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy (2008), “Đánh giá hiệu xử lý chất thải bể biogas số trang trại chăn nuôi lợn vùng đồng 21 sông Hồng”, Tạp chí Khoa học Phát triển 6(6), tr 556-561 Trần Văn Tựa (2015), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ tiên tiến phù hợp với điều kiện VN để xử lý ô nhiễm môi trường kết hợp với tận dụng chất thải trang trại chăn nuôi lợn, Báo cáo Đề tài KC 08.04/11-15 - Viện 22 công nghệ Môi trường Viện Khoa học & Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2009), Khảo sát đánh giá loại mô hình khí sinh học quy mô vừa, Báo 23 cáo tổng hợp kết triển khai, Hà Nội Đỗ Khắc Uẩn Đặng Kim Chi (2008), “Đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ màng xử lý nước thải đô thị Việt Nam”, Tạp chí Môi 24 trường Đô thị 7, tr 39-42 Đỗ Khắc Uẩn, Rajesh Ick-Tae Yeom (2010), “Đánh giả ảnh hưởng 166 thông số động học điều kiện vận hành đến sản lượng bùn dư hệ thống xử lý nước thải đô thị phương pháp sinh học kết hợp lọc màng”, 25 Tạp chí Khoa học Công nghệ, Đại học Đà Nẵng 39(04), tr 25-33 Đỗ Khắc Uẩn Ick-Tae Yeom (2012), “Ảnh hưởng cường độ sục khí đến tượng tắc màng lọc hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt phương pháp sinh học kết hợp lọc màng”, Tạp chí Khoa học Phát triển 26 10(01), tr 182-189 Đỗ Khắc Uẩn Chu Xuân Quang (2014), “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng thời gian lưu bùn hoạt tính đến đặc trưng sinh khối xử lý nước thải hệ thống xử lý sinh học kết hợp lọc màng (MBR)”, Tạp chí Phân tích 27 Hóa, Lý Sinh hoc 19(3), tr 92 – 98 Đỗ Khắc Uẩn Nguyễn Hoàng Nam (2014), “Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ COD/TP đến trình xử lý phôtpho, nitơ hệ thống A2O quy mô 28 phòng thí nghiệm”, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý Sinh hoc 19(4), tr 33 – 38 Đỗ Khắc Uẩn, Chu Xuân Quang, Trần Hùng Thuận (2015), “Đánh giá tiềm ứng dụng công nghệ MBR cho xử lý nước thải nhiễm dầu Việt 29 Nam”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Việt Nam 2(7), tr 52 – 58 Trần Hữu Uyển (2013), Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ công nghệ MBR, Báo cáo tổng kết đề tài Bộ Công thương, mã số 02/HĐ-ĐT.0211/CNMT Tiếng Anh: 30 Abeling U., Seyfried C.F (1992), “Anaerobic-Aerobic treatment of high strength ammonium wastewater nitrogen removal via nitrite”, Water Sci 31 Technol 26, pp 1007 – 1015 Ancheng Luo, Jun Zhu, Pius M Ndegwa (2002), “Removal of Carbon, Nitrogen, and Phosphorus in Pig Manure by Continuous andIntermittent Aeration at Low Redox Potentials”, Biosystems Engineering 82(2), pp 209– 32 215 Bacchin P., Si-Hassen D., Starov, V., Clifton M.J., Aimar P (2002), “A unifying model for concentration polarisation, gel-layer formation and particle deposition in cross-flow membrane filtration of colloidal 167 33 suspensions”, Chemical Engineering Science 57(1), pp 77-91 Bacchin P., Aimar P and Field R.W (2006), “Critical and sustainable 34 fluxes: Theory, experiments and applications”, J Mem Sci 281, pp 42-69 Banu R., Uan D.K., Chung I.J and Yeom I.T (2009), “A study on nutrient removal and membrane performance in A2O-MBR treating domestic 35 wastewater”, J Env Bio 30, pp 959-963 Bernet N., Delgenes N., Akunna J.C., Delgenes J.P and Moletta R (2000), “Combined anaerobic - aerobic SBR for the R Moletta treatment of piggery 36 wastewater”, Wat Res 34(2), pp 611-619 Bicudo J.R, Svoboda I.F (1995), “Effects of intermittent-cycle extendedaeration treatment on the fate of nutrients, metals and bacterial indicators in 37 pig slurry”, Bioresource Technol-ogy 54, pp 63–72 Brannock MWD., Wang Y., Leslie G (2010), “Evaluation of full-scale membrane bioreactor mixing performance and the effect of membrane 38 configuration”, J Membrane Sci 350, pp 101 – 108 Carrera J, Vicent T, Lafuente J (2004), “Effect of influent COD/N ratio on biological nitrogen removal (BNR) from high-strength ammonium industrial 39 wastewater”, Proc Biochem 39, pp 2035 – 2041 Chang I.S., Lee, C.H (1998), “Membrane filtration characteristics in membrane coupled activated sludge system-effect of physi-ological states of 40 activated sludge on membrane fouling”, Desalination 120, pp 221-233 Charpentier J, Florntz M, David G (1987), “Oxidation-reduction potential (ORP) regulation: a way to optimise pollution removal and energy savings in the low load activated sludge process”, Water Science Technology 19, pp 41 645–655 Cicek N (2003), “A review of membrane bioreactors and their potential application in the treatment of agricultural wastewater”, Canadian Biosystems Engineering/Le génie des biosystèmes au Canada 45, pp 637- 42 649 Cicek N., Franco J.P., Suidan M.T and Urbain V (1998), “Using a membrane bioreactor to reclaim wastewater”, Journal American Water Works Association 90 (11), pp 105 – 113 168 43 Christan Fux, Marc Boehler, Philipp Huber, Irene Brunner, Hansruedi Siegrist, (2002), “Biological treatment of ammonium-rich wastewater by partial nitritation and subsequent anaerobic ammonium oxidation (anammox) in a pilot 44 plant”, Jourmal of Biotechnology 99, pp 297 – 299 Dow Chemical Company (2011), Dow Water & Process Solutions, 45 Trademark of the Dow Chemical Company, Version 3, pp 18 – 21 DSTI (2009), Prevention and control of membrane fouling: practical implications and examining recent innovations, Membrane Applicatie 46 Centrum Twente b.v Fangang Meng, So-Ryong Chae, Anja Drews, Matthias Kraume, Hang-Sik Shin, Fenglin Yang (2009), “Recent advances in membrane bioreactors (MBRs): Membrane fouling and membrane material”, Water research 43, 47 pp 1489–1512 Germain E., Stephenson T., Pearce P (2005), “Biomass characteristics and membrane aeration: toward a better understanding of membrane fouling in submerged membrane bioreactors (MBRs)”, Wiley InterScience 90(3), pp 48 316 – 322 Gui P., Rosenberger S., Tazi-Paina A (2006), “Effect of operational parameters on sludge accumulation on membrane surfaces in a submerged 49 membrane bioreactor”, Desalination 151(2), pp 185-194 Henze M (1992), “Characterization of wastewater for modelling of 50 activated sludge Process”, Water Sci Tech 25, pp 1-15 Hirani Z.M, Decarolis J.F, Adham S.S, Jacangelo J.G (2010), “Peak flux performance and microbial removal by selected membrane bioreactor 51 systems”, Water Res 44(8), pp 2431–2440 Itonaga T., Kimura K., Watanabe Y (2004), “Influence of suspension viscosity and colloidal particles on permeability of membrane used in 52 membrane bioreactor (MBR)”, Water Sci Technol 50(12), pp 301-309 Jelena Radjenovic, Marin Matosic, Ivan Mijatovic, Mira Petrovic, Damia Barcelo (2008), “Membrane bioreactor (MBR) as an advanced wastewater 53 treatment technology”, Hdb Env Chem 5, Part S/2, pp 37–101 Jørgen Wagner (2001), Membrane Filtration Handbook Practical Tips and 169 54 Hints Printed by Osmonics, Inc Second Edition, Revision Judd Simon (2006), Principles and Applications of Membrane Bioreactors in Water and Wastewater Treatment, ELSEVIER, First edition, Printed in 55 Great Britain Jung Jin-Young, Lee Sang-Min, Shin Pyong-Kyun, and Chung Yun-Chul (2000), “Effect of pH on Phase Separated Anaerobic Digestion”, 56 Biotechnol Bioprocess Eng 5, pp 456-459 Kadlec R.H and Knight R.L (1995), Treatment wetlands, Boca Raton, 57 Lewis Publishers Katsuki Kimura, Nobuhiro Yamato, Hiroshi Yamamura, and Yoshimasa Watanabe (2005), “Membrane Fouling in Pilot-Scale Membrane Bioreactors (MBRs) Treating Municipal Wastewater”, Environ Sci Technol 39, 6293- 58 6299 Kim H., Kim H.S., Yeom I.T and Chae Y.B (2005), “Application of membrane bioreactor system with fullscale plant on livestock wastewater”, 59 Water Science & Technology 51(6 – 7), pp 465–471 Kim Hee Seok, Choung Yonu-Kyoo, Ahn Soojeung and Oh Hae Seok (2008), “Enhancing nitrogen removal of piggery wastewater by membrane bioreactor combined with nitrification reactor”, Desalination 223, pp 194- 60 204 Kornboonraksa Thipsuree and Lee Seung Hwan (2009), “Factors affecting the performance of membrane bioreactor for piggery wastewater treatment”, 61 Bioresource Technology 100, pp 2926–2932 Kornboonraksa Thipsuree, Lee Seung Hwan, Lee Hong Shin, Chiemchaisri Chart (2009), “Application of chemical precipitation and membrane bioreactor hybrid process for piggery wastewater treatment”, Bioresource 62 Technology 100, pp 1963 - 1968 Lee S.M, Jung J.Y, Chung Y.C (2001), “Novel method for enhancing permeate flux of submerged membrane system in two-phase anaerobic 63 reactor”, Water Res 35(2), pp 471–477 Lee J., Ahn W.Y, Lee C.H (2001), “Comparison of the filtration characteristics between attached and suspended growth microorganisms in submerged membrane bioreactor”, Water Res 35(10), pp 2435–2445 170 64 Li J.F., Yang F.L., Li Y.Z., Wong F.S., Chua H.C (2008), “Impact of biological constituents and properties of activated sludge on membrane fouling in a novel submerged membrane bioreactor”, Desalination 225, pp 65 356–365 Liao P.H., Gao Y and Lo K.V (1993), “Chemical precipitation of phosphate and ammonia from swine wastewater”, Biomass and Bioenergy 66 4(5), pp 365-371 Lim A.L., Bai R (2003), “Membrane fouling and cleaning in microfiltration 67 of activated sludge wastewater”, J Membr Sci 216, pp 279–290 Marrot B., Barrios-Martinez A., Moulin P., and Roche N (2004), “Industrial Wastewater Treatment in a Membrane Bioreactor: A Review”, 68 Environmental Progress 23(1), pp 59 – 68 Metcalf and Eddy (2003), Wastewater engineering: Treatment, disposal and 69 reuse, 4th Edition, McGraw-Hill, NewYork, USA Melin T., Jefferson B., Bixio D., Thoeye C., De Wilde W., De Koning J., Van der Graaf J & Wintgens T (2006), “Membrane bioreactor technology 70 for wastewatertreatment and reuse”, Desalination 187, pp 271-282 Nagaoka H.; Ueda S.; Miya A (1996), “Influence of extracellular polymers on the membrane separation activated sludge process”, Water Sci Technol 71 34(9), pp 165-172 Nagaoka H., Yamanishi S., Miya A (1998), “Modeling of biofouling by extracellular polymers in a membrane separation activated sludge”, Water 72 Sci Technol 38(4-5), pp 497-504 Nolwenn Prado, Juan Ochoa, Jean-Luc Audic, Abdeltif Amrane, Jens Meinhold (2007), “Semi-industrial-scale process for dilute swine wastewater treatment using a submerged membrane bioreactor (MBR) with direct reuse of treated water”, International Journal of Chemical Reactor Engineering 5, 73 Article A68 Noor M.J.M.M., Muyibi S.A (2002), “Performance of an extended aeration – microfiltration (EAM) reactor ion treating high strength industrial 74 wastewater”, Wat Sci Technol 46(9), pp 331-338 Obaja D., Mace S., Costa J., Sans C., Mata-Alvarez J (2003), “Nitrification, denitrification and biological phosphorus removal in piggery wastewater 171 75 using a sequencing batch reactor”, Bioresource Technology 87, pp 103–111 Obaja D., Mace S., Mata-Alvarez J (2005), “Biological nutrient removal by a sequencing batch reactor (SBR) using an internal organic carbon source in 76 digested piggery wastewater”, Bioresource Technology 96, pp – 14 O`melia Ch R., Becker W C., Au K.-K (1999), “Removal of humic 77 substances by coagulation”, Water Sci Technol 40(9), pp 47 - 54 Osada T; Haga K; Harada Y (1991), “Removal of nitrogen and phosphorus from swine wastewater by the activated sludge units with the intermittent 78 aeration process”, Water Re-search 25(11), pp 1377–1388 Pierre Le-Clech (2010), “Membrane bioreactors and their uses in wastewater 79 treatments”, Appl Microbiol Biotechnol 88, pp 1253–1260 Powers W.J (1993), Effects of variable sources of distillers dried grains plus soluble on milk yield, composition and manure characteristics of lactating 80 dairy cows, Florida, Gainsville.: M.S Thesis, Univ Pradyut Kundu, Anupam Debsarkar, and Somnath Mukherjee (2013), “Treatment of slaughter house wastewater in a sequencing batch reactor: Performance evaluation and biodegradation kinetics”, BioMed Research 81 International 2013, pp 1-11 Qin J.J., Wai M.N., Tao G., Kekre K.A & Seah H (2007), “Membrane bioreactor study for reclamation of mixed sewage mostly from industrial 82 sources”, Sep Purif Tech 53, pp 296-300 Quang Chu Xuan (2009), Control of microfiltration (MF) membrane fouling by direct coagulation pretreatment of surface water, Thesis Doctor of 83 Sungkyunkwan University, Korea Rabiller-Baudry M., Bégoin L., Delaunay D., Paugam L., Chaufer B (2008), “A dual approach of membrane cleaning based on physicochemistry and hydrodynamics: application to PES membrane of dairy industry”, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 47 84 (3), pp 267–275 Rosenberger S., Kubin K., Kraume M (2002), “Rheology of activated 85 sludge in membrane bioreactors”, Eng Life Sci 2(9), pp 269–275 Shin Jeong-Hoon, Lee Sang-Min, Jung Jin-Young, Chung Yun-Chul, Noh Soo-Hong (2005), “Enhanced COD and nitrogen removals for the treatment 172 of swine wastewater by combining submerged membrane bioreactor (MBR) and anaerobic upflow bed filter (AUBF) reactor”, Process Biochemistry 40, 86 pp 3769–3776 Sirianuntapiboon S., Yommee S., (2006), “Application of a new type of moving 87 biofilm in aerobic sequencing batch reactor”, Journal Environmental Management 78, pp 149 – 156 Steven Till, Henry Mallia (2001), “Membrane bioreactors : Wastewater treatment applications to achieve high quality effluent”, 64th Annual Water Industry Engineers and Operators’ Conference All Seasons International 88 Hotel –Bendigo, pp 58 – 65 Trouve E., Urbain V & Manem J (1994), “Treatment of municipal wastewater by a membrane bioreactor: Results of a semi-industrial pilot- 89 scale study”, Water Sci Tech 30, pp 151-157 Van Dongen U., Jetten M.S.M, van Loosdrecht M.C.M (2001), “The Sharon-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater”, 90 Water Science and Technology 44 (1), pp 153 – 154 Van Horn H.H., Wilkie A.C., Powers W.J and Nordstedt R.A (1994), “Components of dairy manure management”, J Dairy Sci 77, pp 2008 - 91 2030 Vera Puspitasari, Anthony Granville, Pierre Le-Clech, Vicki Chen (2010), “Cleaning and ageing effect of sodium hypochlorite on polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane”, Seperation and Purification Technology 72, 92 pp 301 – 308 Vymazal J and Kröpfelová L (2008), Wastewater Treatment in 93 Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow, Springer Uan D.K., Banu R., Kaliappan S & Yeom I.T (2009), “Application of membrane filtration to organic and nutrient removal in municipal wastewater using anaerobic-anoxic-aerobic bioreactor”, Vietnam National Conference on Biological Technology, Thai Nguyen University & Institute 94 of BioTechnology, 26-27 Nov 2009, pp 950-953 Urbain V., Trouve E and Manem J (1996), “Membrane bioreactors for municipal wastewater treatment and recycling”, InPreprints Water Quality 173 Int’l 96-18th IAWQ Biennial Int’l Conference & Exhibition,Singapore, pp 95 317 – 323 Wrigley T.J, Webb K.M and Venkitachalm H (1992), “A laboratory study of struvite precipitation after anaerobic digestion of piggery wastes”, 96 Bioresource Technology 41, pp 117 – 121 Wu Z.C., Wang Z.W., Zhou Z., Yu G.P., Gu G.W (2007), “Sludge rheological and physiological characteristics in a pilot-scale submerged 97 membrane bioreactor”, Desalination 212, pp 152–164 Yang W., Cicek N (2008), “Treatment of swine wastewater by submerged membrane bioreactors with consideration of estrogenic activity removal”, Desalination 231, pp 200–208 174 ... xử lý nước thải chăn nuôi giới Việt Nam 12 1.4.1.Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi giới 12 1.4.2.Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi Việt Nam 25 1.5.Công nghệ sinh học kết hợp. .. xử lý hiệu nước thải chăn nuôi áp dụng công nghệ này, việc lựa chọn thực đề tài luận án Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi phương pháp sinh học kết hợp lọc màng cần thiết Các kết nghiên cứu. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN SÁNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KẾT HỢP LỌC MÀNG CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG ĐẤT VÀ NƯỚC MÃ