Nghiên cứu xử lý chất dinh dưỡng dưỡng trong nước thải trại nuôi lợn bằng nuôi trồng vi tảo trong hệ bể hở raceway

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ NGỌC HUÂN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI TRẠI NUÔI LỢN BẰNG NUÔI TRỒNG VI TẢO TRONG HỆ BỂ HỞ RACEWAY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội – Năm 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - ĐỖ NGỌC HUÂN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI TRẠI NUÔI LỢN BẰNG NUÔI TRỒNG VI TẢO TRONG HỆ BỂ HỞ RACEWAY Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS ĐOÀN THỊ THÁI YÊN Hà Nội – Năm 2014 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan công trình nghiên cứu tác giả Các số liệu nghiên cứu luận văn trung thực Luận văn thực hướng dẫn TS Đoàn Thị Thái Yên Những số liệu sử dụng luận văn có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014 Học viên Đỗ Ngọc Huân LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Đoàn Thị Thái Yên, cô nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên suốt trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện Khoa học & Công nghệ môi trường Phòng thí nghiệm R & D công nghệ môi trường tạo điều kiện thuận lợi cho phép tiến hành thí nghiệm liên quan đến luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn cán kỹ thuật viên Phòng thí nghiệm R&D công nghệ môi trường hướng dẫn việc sử dụng thiết bị phòng thí nghiệm Tôi muốn nói lời cảm ơn tới em Mạnh, Lương giúp đỡ thời gian thực nghiên cứu phòng thí nghiệm Viện Khoa học Công nghệ môi trường – Đại học Bách Khoa Hà Nội Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè - người luôn ủng hộ, tin tưởng giúp đỡ MỤC LỤC Cơ sở đề tài 10 Mục tiêu đề tài 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 10 CHƯƠNG TỔNG QUAN 12 1.1 Tình hình phát triển ngành chăn nuôi lợn Việt Nam 12 1.2 Ô nhiễm môi trường từ chất thải chăn nuôi lợn .12 1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn 12 1.2.1.1 Chất thải rắn 13 1.2.1.2 Nước thải 14 1.2.1.3 Khí thải 15 1.2.2 Ô nhiễm môi trường từ chất thải chăn nuôi 15 1.2.2.1 Ô nhiễm đất .15 1.2.2.2 Ô nhiễm nước 16 1.2.2.3 Ô nhiễm không khí 16 1.3 Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn 17 1.3.1 Xử lý chất thải rắn 17 1.3.2 Xử lý mùi 20 1.3.3 Xử lý nước thải .20 1.3.3.1 Xử lý nước thải chăn nuôi quy mô hộ gia đình .20 1.3.3.2 Xử lý nước thải chăn nuôi quy mô tập trung 22 1.4 Xử lý nước thải vi tảo 26 1.4.1 Giới thiệu vi tảo 26 1.4.2 Ứng dụng vi tảo xử lý nước thải 27 1.4.2.1 Mối quan hệ cộng sinh tảo – vi khuẩn khả loại bỏ vi khuẩn gây bệnh vi tảo 28 1.4.2.2 Khả giảm COD BOD 29 1.4.2.3 Khả loại bỏ N P 30 1.5 Các hệ thống nuôi trồng vi tảo .30 1.5.1 Hệ hở 30 1.5.2 Hệ kín (thiết bị phản ứng quang sinh-photobioreactor) 32 1.6 Tình hình nghiên cứu áp dụng vi tảo để xử lý nước thải Việt Nam giới 33 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.1 Nước thải chăn nuôi lợn cần xử lý vị trí lấy mẫu .36 2.2 Giống tảo môi trường nuôi trồng vi tảo phòng thí nghiệm 37 2.2.1 Giống tảo 37 2.2.2 Môi trường nuôi tảo giống phòng thí nghiệm .37 2.3 Nuôi tảo giống phòng thí nghiệm 38 2.4 Hệ thống bể raceway nuôi tảo trang trại 39 2.5 Nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm: ảnh hưởng vi khuẩn đến hiệu suất xử lý chất ô nhiễm hệ thống xử lý nước thải nuôi tảo 41 2.6 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng hệ bể raceway trại 42 2.6.1 Ảnh hưởng mật độ tảo giống đầu vào 42 2.6.2 Ảnh hưởng nồng độ chất ô nhiễm đầu vào 43 2.6.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ quay cánh guồng .45 2.7 Phương pháp xác định trình sinh trưởng vi tảo 45 2.7.1 Phương pháp đo mật độ quang (Optical density - OD) 45 2.7.2 Phương pháp xác định nồng độ sinh khối 45 2.8 Phương pháp phân tích thông số môi trường 46 2.8.1 Phương pháp phân tích COD 46 2.8.2 Phương pháp phân tích NH4+ 46 2.8.3 Phương pháp phân tích tổng nito Kjeldahl .46 2.8.4 Phương pháp phân tích BOD5 46 2.8.5 Phương pháp phân tích tổng Photpho (TP) Octophotphat (PO43-) 46 2.9 Xử lý số liệu 46 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Tính chất nước thải 47 3.2 Ảnh hưởng vi khuẩn đến hiệu suất xử lý chất ô nhiễm hệ tảo nước thải .47 3.3 Ảnh hưởng mật độ tảo đầu vào nuôi cấy bể hở raceway trời 53 3.4 Ảnh hưởng nồng độ chất ô nhiễm đầu vào .55 3.5 Ảnh hưởng tốc độ khuấy cánh guồng .60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 TIẾNG VIỆT 63 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BBM : Bold’ Basal medium COD : Nhu cầu oxy hóa hóa học BOD5 : Nhu cầu oxy sinh học TKN : Tổng Nitơ Kjeldahl OD : Optical density (Mật độ quang) BIOGAS : Hầm ủ khí sinh học DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Lượng chất thải rắn lợn theo trọng lượng [2] 13 Bảng 1.2 Thành phần hóa học phân lợn từ 70- 100 kg [3] 14 Bảng 1.3 Tính chất nước thải chăn nuôi lợn [3] .15 Bảng 1.4 Nồng độ trung bình chất ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trước sau xử lý hệ thống biogas quy mô hộ gia đình [7] .21 Bảng 2.1 Thành phần môi trường BBM .37 Bảng 2.2 Trang thiết bị phục vụ cho bể .40 Bảng 3.1 Thông số nước thải sau trình xử lý bẳng bể BIOGAS 47 Bảng 3.2 Mật độ quang (OD) 680nm, tốc độ tăng trưởng suất sinh khối tảo ứng với mật độ tế bào ban đầu khác 54 Bảng 3.3 Giá trị COD TKN bể sau bổ xung nước thải dung dịch tảo ứng với mức độ pha loãng khác : .56 Bảng 3.4 Tốc độ tăng trưởng tảo hiệu suất xử lý COD, TKN với loại nước thải có nồng độ ô nhiễm đầu vào khác 57 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống biogas quy mô hộ gia đình 18 Hình 1.2 Các trình biến đổi chất trình yếm khí [25] 19 Hình 1.3 Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi hộ gia đình 21 Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi [3] .26 Hình 1.5 Mối quan hệ cộng sinh tảo vi khuẩn [11] 28 Hình 1.6 Các dạng bể hở: bể tự nhiên (a) bể nghiêng (b) bể tròn (c) bể raceway (d) 31 Hình 1.7 Hệ thống photobioreactor nuôi trồng vi tảo dạng ống đứng (a), dạng ống nằm ngang, xoắn (b) dạng phẳng (c) [33, 15] .33 Hình 2.1 Hệ thống xử lý nước thải trang trại ông Nguyễn Đình Thuận 36 Hình 2.2 Hệ thống biogas phủ bạt (a) bể chứa nước thải từ hầm biogas (b) 37 Hình 2.3 Sơ đồ mặt hệ thống bể nuôi tảo trang trại Cổ Đông - Sơn Tây - Hà Nội gồm bể raceway nuôi tảo bể chứa nước thải 39 Hình 2.4 Toàn cảnh hệ thống bể nuôi tảo có mái che để xử lý nước thải trại lợn 41 Hình 2.5 Các thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng vi khuẩn đến hiệu suất xử lý chất ô nhiễm 42 Hình 3.1 Đồ thị đường cong sinh trưởng tính theo số đo số quang OD 680nm theo thời gian ứng với môi trường nuôi cấy khác .48 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn biến đổi N-NH4+ theo ngày môi trường nước thải có vi tảo nước thải vi tảo 49 Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn biến đổi NO3- theo ngày môi trường nước thải có vi tảo, môi trường nước thải vi tảo .51 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn biến đổi PO43- theo ngày môi trường nước thải có vi tảo, môi trường nước thải vi tảo môi trường tảo + BBM 52 Hình 3.5 Đồ thị đường cong sinh trưởng tính theo số đo số quang OD 680nm theo thời gian ứng với mật độ khác 54 Trong môi trường nước thải có nuôi vi tảo, lượng PO43- bị 13,8 mg/l, ứng với hiệu suất trình đạt 87,3% Lượng PO43- chủ yếu vi tảo sử dụng trình sinh trưởng phát triển Từ kết cho thấy môi trường nước thải tảo, nhu cầu sử dụng lượng PO43- vi khuẩn cho trình phát triển sinh khối nhỏ, tương ứng với lượng PO43- giảm 3,3% Trong môi trường BBM lượng PO43- tiêu thụ 56,5% chứng tỏ trình phát triển vi tảo có sử dụng lượng PO43- cho việc phát triển sinh khối Điều cho thấy môi trường nước thải có nuôi trồng vi tảo, lượng PO43- bị chủ yếu vi tảo sử dụng để phát triển sinh khối 3.3 Ảnh hưởng mật độ tảo đầu vào nuôi cấy bể hở raceway trời Từ kết thu số nghiên cứu trước thực phòng thí nghiệm ta tiến hành kiểm tra lại ảnh hưởng mật độ tảo đầu vào nuôi cấy hệ bể trời nhằm đánh giá mật độ tảo phù hợp cho hệ bể raceway Khi mật độ tế bào tảo loãng đặc ảnh hưởng không tốt đến trình sinh trưởng phát triển vi tảo Để xác định mật độ tảo đầu vào phù hợp hay ức chế cho trình phát triển vi tảo cần tiến hành thí nghiệm sử dụng mật độ tảo khác để nuôi cấy môi trường nước thải sau theo dõi phát triển thông qua mật độ quang OD đưa kết luận mật độ vi tảo đầu vào thích hợp nuôi trồng tảo bể hở raceway trời Nồng độ tảo giống ban đầu chuẩn bị theo mức mô tả bảng 3.2., tức 03 loại mật độ tế bào 2.106, 3.106 5.106 tế bào/ml Các mật độ lựa chọn sở kết thí nghiệm nhóm nghiên cứu tiến hành phòng thí nghiệm Thí nghiệm tiến hành lúc bể raceway 1, 2, thời gian ngày Sau ngày theo dõi kết thu sau: 53 Hình 3.5 Đồ thị đường cong sinh trưởng tính theo số đo số quang OD 680nm theo thời gian ứng với mật độ khác Bảng 3.2 Mật độ quang (OD) 680nm, tốc độ tăng trưởng suất sinh khối tảo ứng với mật độ tế bào ban đầu khác OD đầu Mật độ tế bào vào (Triệu tế bào/ml) (ngày-1) (g/l/ngày) Mật độ 0,266 2,08 0,243 0,0502 Mật độ 0,363 3,34 0,270 0,0730 Mật độ 0,507 5,20 0,195 0,0698 STT Tốc độ tăng trưởng Năng suất sinh khối * * tính đến thời điểm tảo phát triển mạnh nhất: sau ngày Dựa vào đồ thị hình 3.5 bảng 3.2 cho thấy thời gian sinh trưởng tảo 07 ngày mật độ khác có dạng đồ thị gần tương tự Sau 07 ngày tảo tăng trưởng đến điểm cuối pha logarit bắt đầu chuyển sang pha cân suy tàn 54 Từ đồ thị cho thấy với mật độ tảo khoảng triệu TB/ml (mật độ 2) tốt nhất, điều thể độ dốc hay tốc độ tăng trưởng vi tảo Năng suất sinh khối sau ngày mật độ cao đạt 0,0730 g/l/ngày Ở mật độ có mật độ tảo đầu vào cao đường cong sinh trưởng có đỉnh tăng trưởng mức trung bình cho thấy sử dụng mật độ tảo đầu vào cao ảnh hưởng đến trình phát triển vi tảo hệ, ảnh hưởng đến suất sinh khối Cường độ ánh sáng trời trình làm thí nghiệm có giá trị trung bình nằm khoảng 10.000 lux đến 30.000 lux nhiệt độ trung bình từ 30oC đến 35oC Thời điểm đo cường độ ánh sáng nhiệt độ thường lấy thời điểm ánh sáng nhiệt độ cao ngày vào thời điểm trưa Ánh sáng mạnh nhiệt độ cao yếu tố ảnh hưởng đến phát triển tảo Trong mật độ tảo giống thí nghiệm này, mật đô tảo ~ 3tr tb/ml phù hợp việc giúp vượt qua bất lợi nhiệt độ ánh sáng Mật độ tảo thấp < triệu tế bào/ml hay cao >5 triệu tế bào/ml ảnh hưởng đến trình sinh trưởng vi tảo thể qua tốc độ tăng trưởng hay độ dốc đường thể pha logarit Căn vào kết khảo sát mật độ tảo đầu vào hệ thống bể hở raceway trời thí nghiệm nên khoảng triệu tế bào để suất sinh khối tảo tối ưu 3.4 Ảnh hưởng nồng độ chất ô nhiễm đầu vào Nồng độ chất ô nhiễm đầu vào hay tải lượng ô nhiễm đầu vào ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển vi tảo Mỗi loài vi tảo có mức độ chịu đựng với nồng độ chất ô nhiễm định, nồng độ chất ô nhiễm hay không đủ thức ăn cho vi tảo sử dụng để sinh trưởng Ngược lại nồng độ chất ô nhiễm cao ức chế trình sinh trưởng phát triển vi tảo, làm hệ suy tàn Để xác định nồng độ chất ô nhiễm đầu vào phù hợp hay không phù hợp với trình sinh trưởng phát triển vi tảo ta tiến hành thí nghiệm với mức ô 55 nhiễm nước thải khác phân tích thông số để đánh giá mức ô nhiễm đầu vào phù hợp cho vi tảo sử dụng Tiến hành thí nghiệm bể nuôi tảo raceway 2, với năm mức độ nước thải ô nhiễm trình bày bảng sau Bảng 3.3 Giá trị COD TKN bể sau bổ xung nước thải dung dịch tảo ứng với mức độ pha loãng khác : Mức Mức Mức Mức Mức Mức COD (mg/l) 784,7 452,5 337,0 271,7 220,7 TKN (mg/l) 304,6 232,5 170,1 134,5 94,3 Thông số đầu vào Kết theo dõi sinh trưởng tảo loại nước thải pha loãng trình bày hình 3.6 Hình 3.6 Đường cong sinh trưởng tảo nuôi nước thải có mức ô nhiễm đầu vào khác Từ đồ thị ta thấy trình phát triển vi tảo chịu ảnh hưởng lớn tải lượng chất ô nhiễm đầu vào thể rõ rệt qua đường cong sinh trưởng tảo mức ô nhiễm khác 56 Trên đồ thị hình 3.6, với mức độ ô nhiễm đầu vào mức mức ứng với nồng độ COD 337,0 mg/l 271,7 mg/l tương ứng với lượng TKN 170 mg/l 134,5 mg/l đường cong sinh trưởng có độ dốc tảo Chlorella sp B5 phát triển tốt nhất, ổn định sau ngày Mật độ tế bào ngày thứ nuôi nước thải mức đạt tương ứng 18,6  106 TB/ml 19  106 TB/ml, tương ứng với nồng độ sinh khối đạt cao 0,382 g/l 0,391 g/l Hiệu suất xử lý COD >65 % điều chứng tỏ vi tảo sử dụng nguồn cacbon từ hợp chất hữu cạnh sử dụng nguồn cacbon vô từ CO2 không khí bicacbonat có nước thải Vi tảo Chlorella sp B5 loài có khả phát triển dị dưỡng tự dưỡng Kết cho thấy nguồn cacbon nguồn nitơ nước thải nguồn chất cung cấp cho vi tảo phát triển Trong nước thải chăn nuôi có mức độ chất ô nhiễm COD 270-330 mg/l (hay TKN 135-170 mg/l), tảo phát triển tốt, suất sinh khối vượt trội Đến ngày thứ 08 số lượng tế bào giảm xuống 17,5  106 TB/ml 16,45  106 TB/ml hệ chuyển sang pha suy tàn Theo kết nghiên cứu thực phòng thí nghiệm cho thấy hiệu xử lý TP vi khuẩn không cao nên trình làm thí nghiệm mô hình bể nuôi trại lợn, bỏ qua hiệu suất xử lý thông số TP PO43- , mà tập trung quan tâm đến thông số ô nhiễm COD, TKN, NNH4+ Hiệu suất loại trừ chất ô nhiễm đươc đánh giá thông qua việc phân tích tiêu COD, TKN, N-NH4+ trình ngày đầu ngày cuối trình phát triển vi tảo, thể bảng sau: Bảng 3.4 Tốc độ tăng trưởng tảo hiệu suất xử lý COD, TKN với loại nước thải có nồng độ ô nhiễm đầu vào khác Tốc độ Tỷ lệ pha COD tăng loãng (mg/l) trưởng (ngày-1) Mức 784,7 - Hiệu suất xử lý % Sinh khối ngày thứ (g/l) 57 TKN N-NH4+ COD 38,4 55,7 18,1 Mức 452,5 0,235 0,184 56,5 78,7 31,6 Mức 337,0 0,333 0,382 82,4 93,1 69,8 Mức 271,7 0,315 0,391 81,9 94,3 65,5 Mức 220,7 0,269 0,277 82,6 96,1 60,9 Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm thể theo biểu đồ sau: Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD mức pha loãng nước thải khác 58 Hình 3.8 Đồ thị biểu điễn hiệu suất xử lý N-NH4+ mức pha loãng nước thải khác Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý TKN mức pha loãng nước thải khác Ứng với nước thải pha loãng mức 1, tải lượng ô nhiễm đầu COD = 784,7 mg/l tương ứng với lượng TKN 304,6 mg/l, ngày thứ thứ đường cong sinh trưởng có dấu hiệu xuống rõ rệt Lượng vi tảo với mật độ ban đầu 3,1  106 TB/ml sau 07 ngày giảm xuống 50% còn 1,5  106 TB/ml Hiệu suất xử lý trình thấp COD đạt 18,1%, TKN đạt 38,4% N-NH4+ đạt 55,7% Kết cho thấy tải lượng ô nhiễm đầu vào lớn, vi tảo không thích nghi chết đi, dấu hiệu tăng trưởng Ở mức với tải lượng ô nhiễm đầu vào COD 452,5 mg/l đường cong sinh trưởng có tăng đỉnh tăng trưởng không cao nồng độ chất ô nhiễm mức cao ức chế vi tảo phát triển Theo kết bảng 3.4 hình 3.7, 3.8, 3.9 hàm lượng COD đầu vào 220,7 mg/l ứng với mức 5, hệ tảo có phát triển, hiệu xử lý chất ô nhiễm tương đối cao TKN 96,1%, NH4+ 82,6%, COD 60,9% Nồng độ sinh khối thu ngày thứ 0,277 g/l Tuy nhiên tốc độ tăng trưởng tảo hiệu suất xử lý ô nhiễm cao tương tự mức pha loãng Để giảm tối đa lượng nước 59 cần để pha loãng trì khả phát triển tốt tảo, mức pha loãng ứng với nồng độ COD=330 mg/l mức ô nhiễm phù hợp cho tảo phát triển Vì trình vận hành hệ thống nuôi tảo mô hình thực tế bể hở raceway trời vận hành cần pha loãng nước thải để nồng độ COD đầu vào nằm khoảng 300mg/l – 350 mg/l thích hợp hiệu suất xử lý, khả áp dụng thực tế lượng sinh khối thu lớn So sánh với thí nghiên cứu Wang [20] sử dụng nước thải chăn nuôi để nuôi trồng vi tảo Chlorella pyrenoidosa Nước thải chăn nuôi có nồng độ COD ban đầu 250 mg/l, 500mg/l, 700mg/l 1000mg/l nồng độ N-NH4+ 34,7 mg/l đến 138,8 mg/l sau 09 ngày kết cho thấy hiệu loại bỏ COD cao đạt 57,6% ứng với nồng độ COD 250 mg/l Đặc biệt điểm có COD 1000 mg/l hiệu suất đạt 55,4% dấu hiệu kìm hãm vi tảo phát triển, lượng amoni xử lý đến 90% tất nồng độ, lượng nitơ tổng xử lý từ 54,7% đến 74,6% Từ kết thực nghiệm cho thấy vi tảo Chlorella sp B5 sử dụng làm thí nghiệm có khả xứ lý COD, NH4+ TKN tốt so với thí nghiệm Wang cụ thể mức tải COD đầu vào 271 mg/l 336 mg/l hiệu suất xử lý đạt >65%, hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt > 90% hiệu suất xử lý TKN đạt >80% [20] Tuy nhiên, dải nồng độ ô nhiễm mà vi tảo Chlorella sp B5 phát triển hẹp so với vi tảo Chlorella pyrenoidosa mà Wang sử dụng làm thí nghiệm 3.5 Ảnh hưởng tốc độ khuấy cánh guồng Tốc độ quay cánh guồng ảnh hưởng đế sinh trưởng phát triển vi tảo Việc cánh guồng quay nhanh ảnh hưởng để việc quang hợp tiếp xúc với chất dinh dưỡng vi tảo ảnh hưởng trực tiếp đến màng tế bào vi tảo Khi cánh guồng quay chậm làm vi tảo dễ lắng xuống đáy ảnh hưởng đến khả quang hợp vi tảo Mục đích thí nghiệm để xác định tốc độ tạo dòng chảy tối ưu áp dụng cho hệ thống thích hợp cho phát triển tảo 60 Bằng việc thay đổi đầu puly kết nối từ động đến trục cánh guồng hộp điều chỉnh tốc độ quay động cơ, tốc độ quay khác cánh guồng thiết lập Thí nghiệm tiến hành với tốc độ vòng quay sau: Tốc độ khuấy 1: vòng/phút Tốc độ khuấy 2: vòng /phút Tốc độ khuấy 3: vòng/phút Hình 3.10 Đường cong sinh tảo B5 ứng với tốc độ quay cánh guồng Từ đồ thị cho thấy, tốc độ quay vòng/phút đường cong sinh trưởng so với tốc độ vòng/phút vòng/phút Tốc độ nhanh, tảo chưa đủ thời gian để tiếp xúc với ánh sáng, dễ bị tổn hại tế bào nên khả phát triển Với tốc độ vòng/phút vòng/phút đường cong sinh trưởng tảo thay đổi lớn, tảo phát triển tốt Nồng độ sinh khối ngày thứ 0,481 g/l 0,456 g/l Trong trình vận hành hệ thống nuôi tảo hệ bể raceway trời lựa chọn tốc độ khuấy cánh khuấy không nhanh vòng/phút 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đề tài “ Nghiên cứu xử lý chất dinh dưỡng nước thải trại nuôi lợn nuôi trồng vi tảo hệ bể hở racewway” tiến hành nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển vi tảo Chlorella sp B5 đạt số kết sau: Về ảnh hưởng vi khuẩn đến hiệu suất xử lý chất ô nhiễm hệ tảo nước thải: Trong trình sinh trưởng vi tảo nước thải, vi khuẩn có đóng góp nhỏ đến hiệu suất xử lý chất ô nhiễm Tuy nhiên ảnh hưởng pH cao (8,6-9,4) sinh tảo phát triển mạnh, vi khuẩn bị ức chế tốc độ phát triển Do hàm lượng chất dinh dưỡng NH4+, NO3- , PO43- chủ yếu vi tảo sử dụng Về ảnh hưởng mật độ tảo đầu vào nuôi hệ bể hở raceway trời: Mật độ tảo giống phù hợp để nuôi trồng vi tảo hệ bể hở raceway trời thực nghiệm không thấp triệu TB/ml Về ảnh hưởng chất ô nhiễm đầu vào: Nồng độ chất ô nhiễm đầu vào thích hợp để nuôi trồng vi tảo hệ bể hở raceway trời thực nghiệm có COD khoảng 300mg/l đến 350mg/l Hiệu suất xử lý COD đạt >65%; hiệu suất xử lý TN đạt >80%, hiệu suất xử lý N-NH4+ đạt >90% suất sinh khối cực đại đạt  0,4g/l Về ảnh hưởng tốc độ khuấy củ cánh guồng: Tốc độ khuấy trộn cánh guồng cho hệ thống bể raceway trời thực nghiệm không lớn vòng/phút Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp: Sau trình thí nghiệm hệ bể raceway trang trại cần tiến hành đánh giá tính kinh tế hệ trước tiến hành nhân rộng trang trại khác nghiên cứu cứu thêm việc sử dụng hệ bể raceway để tận dụng khí CO2 hầm biogas trang trại để tăng suất sinh khối tảo 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ NN&PTNT Cục Chăn Nuôi (2007), "Đề án đổi chăn nuôi lợn giai đoạn 2007-2020" p 1-12 Bùi Hữu Đoàn, Nguyễn Xuân Trạch, Vũ Đình Tôn (2011), "Quản lý chất thải Chăn nuôi" Bộ GD&ĐT Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội: p 10-13 Trần Mạnh Hải (2009), "Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam (LV Thạc Sĩ)" p 57-60 Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu (2012), "Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm BIOGAS quy mô hộ gia đinh thừa thiên Huế." Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế 73(4): p 83-91 Nguyễn Thị Hoa Lý (1994), "Nghiên cứu tiêu nhiễm bẩn nước thải chăn nuôi heo tập trung áp dụng số biện pháp xử lý (LA PTS KH Nông nghiệp)" Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Nông Lâm Tp Hồ Chí Minh p 9-12 Trần Văn Nhân (1989), "Nghiên cứu tận dụng nước thải sản xuất ure để nuôi truồng vi tảo có giá trị dinh dưỡng cao (Luận án Phó Tiến Sỹ Khoa học kỹ thuật" Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội p 86-87 Lê Thị Hiền Thảo (1999), "Nghiên cứu trình xử lý sinh học ô nhiễm môi trường nước số hồ Hà Nội (Luận án Tiến Sĩ Sinh Học)" Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên ( Đại học Quốc Gia Hà Nội) p 88-109 Phạm Sỹ Tiệp, Nguyễn Văn Lục, Đặng Hoàng Biên, Vũ Hồng Chương and N.T.H Trần Nho Thanh (2008), "Điều chế sử dụng chế phẩm có nguồn gốc thảo dược làm chất bổ xung vào thức ăn cho lợn nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nâng cao hiệu chăn nuôi." Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi 13: p 1-9 Văn phòng dự án khí sinh học trung ương (2011), "Công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình" Cục Chăn nuôi - Bộ NN&PTNT p.32-33 63 TIẾNG ANH 10 Aziz, M and W Ng (1992), "Feasibility of wastewater treatment using the activated-algae process" Bioresource technology 40(3): p 205-208 11 Boelee, NC temmink, H Janssen, M Buisman, CJN Wiffels, RH (2014), "Balancing the organic load and light supply in symbiotic microalgal– bacterial biofilm reactors treating synthetic municipal wastewater" Ecological Engineering 64: p 213-221 12 Borowitzka, M.A and N.R Moheimani (2013), Open pond culture systems, in Algae for Biofuels and Energy 2013, Springer p 133-152 13 Brian H Kiepper, Ph.D (2013), "Microalgae Utilization in Wastewater Treatment" University of Georgia: p 1-6 14 Cai, T., S.Y Park, and Y Li (2013), "Nutrient recovery from wastewater streams by microalgae: Status and prospects" Renewable and Sustainable Energy Reviews 19: p 360-369 15 Cai, Xiao Hua Traina, SJ Logan, TJ Gustafson, T Sayre, RT (1995), "Applications of eukaryotic algae for the removal of heavy metals from water" Molecular Marine Biology and Biotechnology 4(4): p 338-344 16 Chen, Z., W Ma, and M Han (2008), "Biosorption of nickel and copper onto treated alga Undaria pinnatifida: Application of isotherm and kinetic models" Journal of hazardous materials 155(1): p 327-333 17 Chisti, Y (2007), "Biodiesel from microalgae" Biotechnology advances 25(3): p 294-306 18 Christenson, L and R Sims (2011), "Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels, and bioproducts" Biotechnology advances 29(6): p 686-702 19 Colak, O., Kaya, Z,, (1988), "A study on the possibilities of biological wastewater treatment using algae" Doga Biyolji Serisi 12(1): p 18-29 20 Guschina, I.A and J.L Harwood (2006), "Lipids and lipid metabolism in eukaryotic algae" Progress in lipid research 45(2): p 160-186 64 21 Hammouda, O., A Gaber, and N Abdelraouf (1995), "Microalgae and wastewater treatment" Ecotoxicology and Environmental safety 31(3): p 205-210 22 Hongyang, SU Yalei, Zhang Chumin, Zhang Xuefei, Zhou Jinpeng, Li (2011), "Cultivation of Chlorella pyrenoidosa in soybean processing wastewater" Bioresource technology 102(21): p 9884-9890 23 Klausmeier, Christopher A Litchman, Elena Daufresne, Tanguy Levin, Simon A (2004), "Optimal nitrogen-to-phosphorus stoichiometry of phytoplankton" Nature 429(6988): p 171-174 24 Lau, P., N Tam, and Y Wong (1996), "Wastewater nutrients removal by Chlorella vulgaris: optimization through acclimation" Environmental technology 17(2): p 183-189 25 Luostarinen, Sari Normak, Argo Edström, Mats (2011), "Overview of biogas technology" Baltic Forum for Innovative Technologies for Sustainable Manure Management p 5-10 26 Malina, J and Y Yousef (1964), "The Fate of coliform organisms in waste stabilization ponds" Journal (Water Pollution Control Federation) 36(11): p 1432-1442 27 Meron, A., M Rebhun, and B Sless (1965), "Quality changes as a function of detention time in wastewater stabilization ponds" Journal (Water Pollution Control Federation): p 1657-1670 28 Moawad (1968), "Inhibition of coliform bacteria by algal population in microoxidation ponds" Environ Health 10: p 106-112 29 Palmer, C.M (1969), "A composite rating of algae tolerating organic pollution2" Journal of Phycology 5(1): p 78-82 30 Rai, L., J Gaur, and H Kumar (1981), "Phycology and heavy‐metal pollution" Biological reviews 56(2): p 99-151 65 31 Travieso, L benitez, F Sanchez, E Boja, R Marin, A Colmenarejo, MF (2006), "Batch mixed culture of Chlorella vulgaris using settled and diluted piggery waste" Ecological Engineering 28(2): p 158-165 32 Wang, Haiying Xiong, Hairong hui, Zhenglong Zeng, Xiaobo (2012), "Mixotrophic cultivation of Chlorella pyrenoidosa with diluted primary piggery wastewater to produce lipids" Bioresource technology 104: p 215220 33 Zhu, J., J Rong, and B Zong (2013), "Factors in mass cultivation of microalgae for biodiesel" Chinese Journal of Catalysis 34(1): p 80-100 34 Zhu, Liandong Wang, Zhongrming Shu, Qing Takala, Josu Hiltunen, Erkki Feng, Pingzhong Yuan, Zhenhong (2013), "Nutrient removal and biodiesel production by integration of freshwater algae cultivation with piggery wastewater treatment" Water research 47(13): p 4294-4302 66 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Một số hình ảnh thực tế Xây dựng Lắp đặt cánh guồng Lắp đặt hệ thống sục khí Hệ bể raceway hoàn thiện có mái che Nhân giống bình tam giác Nhân giống thí nghiệm bình nhựa lít -10 lít Tiến hành thí nghiệm hệ bể raceway Lấy mẫu tảo hệ thống bể raceway bể 1m3, 2,25 m3 m3 67 ... chăn nuôi Đề tài Nghiên cứu xử lý chất dinh dưỡng nước thải trại nuôi lợn nuôi trồng vi tảo hệ bể hở raceway nhằm nghiên cứu vai trò vi tảo hệ thống xử lý nước thải trại lợn kết hợp nuôi tảo, ... KHOA HÀ NỘI - ĐỖ NGỌC HUÂN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI TRẠI NUÔI LỢN BẰNG NUÔI TRỒNG VI TẢO TRONG HỆ BỂ HỞ RACEWAY Chuyên ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG... cánh guồng đến hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn qua xử lý bể biogas vi tảo Chlorella sp B5 từ đưa điều kiện tối ưu cho hệ bể raceway xử lý nước thải nuôi trồng vi tảo với qui mô lớn thực