Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi giàu nitơ, photpho bằng vi tảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THÚY HÂN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI GIÀU NITƠ, PHOTPHO BẰNG VI TẢO LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.ĐOÀN THỊ THÁI YÊN HÀ NỘI - 2013 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 tài liệu sử dụng luận văn có nguồn gốc trích dẫn rõ ràng Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Thúy Hân LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến TS Đoàn Thị Thái Yên, cô nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ động viên em suốt trình thực luận văn Em 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 em tiến hành thí nghiệm liên quan đến luận văn tốt nghiệp Em xin cảm ơn anh chị kỹ thuật viên Phòng thí nghiệm R&D công nghệ môi trường hướng dẫn em việc sử dụng thiết bị phòng thí nghiệm Tôi xin cảm ơn bạn Tuấn, Tuyến, Trang Hoàng thuộc nhóm nghiên cứu tốt nghiệp hướng dẫn TS Đoàn Thị Thái Yên, giúp đỡ động viên bạn góp phần không nhỏ để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi muốn nói lời cảm ơn tới em Thúy, Hiền Long giúp đỡ thời gian thực nghiên cứu phòng thí nghiệm Viện 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 tôi./ Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2013 Học viên Nguyễn Thị Thúy Hân MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 12 1.1 T ng quan nước thải chăn nuôi lợn 12 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn Việt Nam 12 1.1.2 Thành phần đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn 12 1.1.2.1 Phân 13 1.1.2.2 Nước tiểu 14 1.1.2.3 Nước thải 14 1.1.3 Đặc điểm N, P nước thải chăn nuôi .14 1.1.4 nh hưởng nước thải chăn nuôi giàu N, P đến môi trường .16 1.1.4.1 Ô nhiễm nguồn nước 16 1.1.4.2 Ô nhiễm đất 16 1.1.4.3 Ô nhiễm không khí 17 1.1.5 Các phương pháp xử l nước thải chăn nuôi hiệu phương pháp 18 1.1.5.1 Các phương pháp vật lý xử lý nước thải chăn nuôi 18 1.1.5.2 Các phương pháp hóa học hóa l xử l nước thải chăn nuôi 18 1.1.5.3 Các phương pháp sinh học xử l nước thải chăn nuôi .19 1.2 T ng quan tảo 21 1.2.1 Giới thiệu chung tảo 21 1.2.2 Đặc điểm sinh học tảo Chlorella 21 1.2.2.1 Đặc điểm phân loại 21 1.2.2.2 Hình thái, cấu trúc 22 1.2.2.3 Sinh sản 23 1.2.2.4 Quá trình phát triển tảo Chlorella vulgaris 24 1.2.2.5 Thành phần hóa học có tảo .25 1.2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát triển tảo[4] 25 1.2.3 Ứng dụng khả xử l nước thải tảo giới Việt Nam 27 1.2.3.1 Ứng dụng vi tảo[16] 27 1.2.3.2 Khả sử dụng tảo Chlorella vulgaris xử lý nước thải[12] 27 1.2.4 Hệ thống nuôi trồng vi tảo yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống 29 1.2.4.1 Các hệ thống nuôi trồng vi tảo[11, 12] 29 1.2.4.2 Phương thức nuôi trồng vi tảo 32 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Điều kiện nuôi cấy giữ giống phòng thí nghiệm 33 2.1.1 Nguồn gốc tảo 33 2.1.2 Phương pháp nuôi cấy 33 2.1.3 Điều kiện nuôi cấy giữ giống 34 2.1.4 Vị trí phương pháp lấy mẫu 34 2.1.5 Phương pháp nhân giống 35 2.2 Phương pháp xác định trình sinh trưởng vi tảo 36 2.4 Phương pháp xác định nồng độ sinh khối khô 37 2.5 Phương pháp phân tích thông số môi trường 38 2.5.1 Phương pháp phân tích COD 38 2.5.2 Phương pháp phân tích BOD5 39 2.5.3 Phương pháp phân tích NH4+-N 39 2.5.4 T ng Nitrogen Kjeldahl (TKN) 40 2.5.5 Phương pháp phân tích t ng Photpho (TP) Octophotphat (PO43-) 40 2.5.6 T ng chất rắn lơ lửng .41 2.5.7 Đo pH 41 2.6 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng tải lượng ô nhiễm tới khả phát triển tảo hiệu suất xử l nước thải vi tảo 41 2.7 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng chế độ ánh sáng tới hiệu suất xử l khả phát triển tảo .42 2.8 nh hưởng chế độ sục khí tới hiệu suất xử l khả phát triển tảo .42 2.9 nh hưởng tần suất thu tới hiệu suất xử l khả phát triển tảo .43 2.10 Xử lý số liệu 43 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Tính chất đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn 44 3.2 nh hưởng mức tải lượng nước thải đầu vào đến phát triển hiệu xử l tảo .45 3.2.1 Khảo sát khả tăng trưởng tảo mức tải lượng nước thải khác .45 3.2.2 Sự biến đ i COD hiệu suất xử l mức tải lượng nước thải khác .46 3.2.3 Sự biến đ i Nitơ hiệu suất xử lý mức tải lượng nước thải khác 47 3.2.4 Sự biến đ i P hiệu suất xử l mức tải lượng khác .48 3.3 nh hưởng chế độ ánh sáng tới hiệu suất xử l khả phát triển tảo .49 3.3.1 Khảo sát tăng trưởng tảo .50 3.3.2 Sự biến đ i COD chế độ ánh sáng 2000lux 4000lux .51 3.3.3 Sự biến đ i NH4+-N chế độ ánh sáng 2000lux 4000lux .52 3.3.4 Sự biến đ i TP chế độ ánh sáng 2000lux 4000lux 53 3.3.5 Hiệu suất xử lý COD, TKN, TP chế độ ánh sáng 2000lux 4000lux 53 3.4 nh hưởng chế độ sục khí tới hiệu suất xử l khả phát triển tảo 54 3.4.1 Khảo sát tăng trưởng tảo .56 3.4.2 Sự biến đ i COD chế độ sục khí khác .56 3.4.3 Sự biến đ i NH4+-N chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm .57 3.4.4 Sự biến đ i TP chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 58 3.4.5 Hiệu suất xử lý COD, TKN, TP chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 58 3.5 nh hưởng tần suất thu tới hiệu suất xử l khả phát triển vi tảo .60 3.5.1 Thí nghiệm bán liên tục ngày thay 20% 30% dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng .60 3.5.2 Thí nghiệm bán liên tục ngày thay 30% dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng 63 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BNNPTNT : Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn COD : Nhu cầu oxy hóa hóa học PBR : Thiết bị phản ứng quang sinh học TKN : T ng Nitơ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Tảo Chlorella vulgaris 22 Hình 1.2 Các giai đoạn phát triển đặc trưng tảo 24 Hình 1.3 Các dạng bể hở: raceway (a,b), bể tròn (c), bể dốc (d) .30 Hình 1.4 Một số thiết bị PBR dạng ống dạng 31 Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu 34 Hình 2.2 Hệ thống nuôi giữ giống tảo sử dụng đề tài 36 Hình 2.3 Buồng đếm hồng cầu Improved Neubauer, Đức .36 Hình 3.1 Đường cong sinh trưởng sinh khối tảo mức tải lượng ô nhiễm nước thải khác 45 Hình 3.2 Biến đ i COD mức tải lượng nước thải khác 46 Hình 3.3 Hiệu suất xử l COD mức tải lượng khác 47 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử l N t ng (TKN) mức pha loãng khac 48 Hình 3.5 Biến đ i t ng P hiệu suất xử l mức ô nhiễm đầu vào khác 49 Hình 3.6: Thiết bị phản ứng quang sinh học dạng ống sử dụng nghiên cứu 50 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn nồng độ sinh khối khô tảo chế độ ánh sáng 2000lux 4000lux 51 Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn biến đ i COD theo ngày chế độ 2000lux 4000lux 52 Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn thay đ i NH4+-N ánh sáng 2000lux ánh sáng 4000lux 52 Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn thay đ i P theo ngày ánh sáng 2000lux 4000lux 53 Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD, NH4+-N, TP chế độ ánh sáng 2000lux 4000lux 54 Hình 3.12 Lưu lượng kế sử dụng nghiên cứu 55 Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn nồng độ sinh khối tảo chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 56 Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn thay đ i COD chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 57 Hình 3.15 Đồ thị biểu diễn thay đ i NH4+-N chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 57 Hình 3.16 Đồ thị biểu diễn thay đ i TP chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 58 Hình 3.17 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD, NH4+-N, TP chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 59 Hình 3.18: Đồ thị biểu diễn nồng độ sinh khối khô tảo thí nghiệm bán liên tục 61 Hình 3.19: Đồ thị biểu diễn thay đ i chất ô nhiễm: NH4-N, PO43- COD 62 Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn nồng độ sinh khối khô tảo thí nghiệm bán liên tục 63 Hình 3.21 Đồ thị biểu diễn thay đ i chất ô nhiễm: NH4-N, PO43- COD 64 Hình 3.12 Lưu lượng kế sử dụng nghiên cứu 55 3.4 Kh o s t s tăng trưởng c a t o Sự phát triển tảo xác định cách thu sinh khối khô ngày Kết thể hình 3.13 Hình 3.13 Đồ th biểu diễn nồng độ sinh khối t o chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm Nồng độ tảo đầu vào ống tảo 0,102mg tảo khô/l, sau ngày sinh khối tảo lưu lượng khí 0,05vvm đạt sinh khối cao 0,224g tảo khô/l, lưu lượng khí 0,1vvm sinh khối tảo đạt sinh khối cao ngày thứ 0,266g tảo khô/l Sau sinh khối tảo bắt đầu giảm dần Chứng tỏ lưu lượng khí ảnh hưởng trực tiếp tới phát triển tảo Như sục khí giúp phần xáo trộn chất dinh dưỡng có nước thải, làm tảo tiếp xúc liên tục với ánh sáng, thúc đẩy trình tạo sinh khối nhanh 3.4 i n ổi OD ch sục khí kh c Sự biến đ i COD chế độ sục khí thể hình 3.14 Với tính chất nước thải đầu vào nhau, kết cho thấy nhận thấy có giảm COD qua ngày Nồng độ COD sục khí với lưu lượng 0,1vvm giảm mạnh so với lưu lượng khí 0,05vvm Sau ngày, COD nước thải sục khí 0,05vvm 175,1 mg/l, COD nước thải sục khí 0,1vvm là: 133,9 mg/l.Tảo chế độ sục khí 0,05vvm nhanh vàng so với sục khí 0,1vvm Điều tương đồng với trình 56 phát triển sinh khối tảo (hình 3.13) Quá trình sục khí góp phần phân giải hợp chất cacbon hữu có nước thải nhờ khuấy trộn liên tục Hình 3.14 Đồ th biểu diễn thay đổi COD chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm i n ổi NH4+-N ch 3.4 sục khí 5vvm v vvm NH4+-N nước thải đầu vào chế độ sục khí 241,6mg l Sau ngày lượng NH4+-N giảm đáng kể Ở chế độ sục khí 0,05vvm 105,7mg/l hiệu suất xử l đạt 56,2%, chế độ sục khí 0,1vvm 51,1mg/l hiệu suất xử lý đạt 78,8% Hình 3.15 Đồ th biểu diễn thay đổi NH4+-N chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 57 3.4 i n ổi P ch sục khí 5vvm v vvm Với lượng TP ban đầu (6,7 mg l), đồ thị (hình 3.16) cho thấy lượng TP thí nghiệm sục khí 0,1vvm giảm so với sục khí 0,05vvm Sau ngày TP sục khí 0,05vvm là: 1,71 mg/l hiệu suất xử l đạt 74,4%, TP sục khí 0,1vvm là: 2,79 mg/l hiệu suất xử l đạt 58,2% Sục khí hỗ trợ trình tiêu thụ photpho tế bào tảo mạnh thúc đẩy trình phát triển sinh khối tảo Với lưu lượng khác trình phát triển tế bào khác nhau, hiệu suất xử lý khác Hình 3.16 Đồ th biểu diễn thay đổi TP chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm 3.4 Hiệu suất l OD KN P ch sục khí 5vvm v vvm Dựa vào đồ thị 3.17 hiệu suất xử lý COD, TP, TKN sục khí 0,1vvm tăng lên rõ rệt so với sục khí 0,05vvm Hiệu suất xử lý COD sục khí 0,05vvm là: 56,4%, sục khí 0,1vvm: 66.6% Hiệu suất xử lý NH4+-N sục khí 0,05vvm: 56,2%, sục khí 0,1vvm 78,8% Hiệu suất xử lý TP sục khí 0,05vvm là: 58,2%, sục khí 0,1vvm: 74,4% 58 Hình 3.17 Đồ th biểu diễn hiệu suất xử lý COD, NH4+-N, TP chế độ sục khí 0,05vvm 0,1vvm Ở mức pha loãng sục khí thích hợp ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD, NH4+-N, TP Hiệu suất xử lý chế độ sục khí 0,1vvm tăng lên so với sục khí 0,05vvm trình trình sục khí liên tục, làm xáo trộn chất dinh dưỡng mạnh hơn, tăng tiếp xúc tảo với ánh sáng, tăng số lượng tế bào làm tăng hiệu suất xử lý Kết luận: Chế độ sục khí có ảnh hưởng đến trình sinh trưởng tảo Chlorella vulgaris B5, khả xử lý COD, NH4+-N, TP Khi sục khí chế độ 0,1vvm làm hiệu suất xử lý COD, NH4+-N, TP tăng khoảng 12% tăng tốc độ sinh trưởng tảo lên 16% so với sục khí chế độ 0,05vvm Khi sục khí với lưu lượng cao hơn, tạo nhiều bọt khí, tảo theo bọt khí trào làm ảnh hưởng đến nồng độ tảo Sục khí với lưu lượng thấp, khả xáo trộn làm cho tảo tiếp xúc với ánh sáng ít, nồng độ CO2 thấp, tảo nhanh lụi, có màu vàng Do phạm vi nghiên cứu đề tài, đề tài chọn chế độ lưu lượng khí 0,1vvm 0,05vvm để làm thí nghiệm so sánh 59 3.5 Ảnh hưởng tần suất thu tới hiệu suất xử lý v kh n ng ph t triển vi t o Tần suất thu ảnh hưởng đến môi trường dinh dưỡng, tính n định môi trường dinh dưỡng để tảo phát triển Từ đề tài đến nghiên cứu ảnh hưởng tần suất thu tới hiệu suất xử l khả phát triển tảo 3.5 hí nghiệm n liên tục ng tha th % 30% dung dịch vi t o ằng nư c th i chăn nuôi lợn pha loãng Tính chất nước thải đầu vào thí nghiệm: COD:375,8mg/l, NH4+N:159,3mg/l, PO43- : 41,3mg/l, sinh khối ban đầu 0,175g/l Sục khí với lưu lượng 0,025vvm Ở nồng độ sinh khối đầu vào tương đối thấp nên vận hành bán liên tục ngày thay 20% 30% dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng để hạn chế tượng tự ức chế vi tảo để vi tảo sinh trưởng tốt Thí nghiệm vận hành gián đoạn ngày, sau thí nghiệm vận hành bán liên tục với chế độ khác Thí nghiệm vận hành bán liên tục với chế độ ngày thay lít(tương đương 20%) dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng Sau ngày tạm dừng để sinh trưởng vi tảo vừa đạt đến cân Trong ngày tiếp theo, thí nghiệm vận hành bán liên tục với chế độ ngày thay 7,5 lít (tương đương 30%) dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng a, Sinh trưởng vi tảo Đường cong sinh trưởng vi tảo thí nghiệm thể Hình 3.18 Trong ngày đầu vận hành hệ thống PBR để tăng nồng độ sinh khối vi tảo đạt 0,32 g/l Ở ngày 5, thí nghiệm vận hành bán liên tục ngày thay 20% dung dịch (5 lít) vi tảo hệ PBR thể tích tương đương nước thải chăn nuôi lợn pha loãng, nồng độ sinh khối vi tảo đạt 0,25g/l Quan sát ngày thấy nồng độ sinh khối tăng đặn giữ n định khoảng 0,28 g/l Ở ngày thí nghiệm vận hành bán liên tục thay 30% dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn thấy sinh trưởng vi tảo giảm, nồng độ sinh khối trì 0,18 – 0,20 g/l Ở nồng độ sinh khối tương đối thấp nên vận hành bán liên tục ngày thay 60 20% dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng không gây tượng tự ức chế vi tảo vi tảo sinh trưởng tốt Trong vận hành bán liên tục ngày thay 30% dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng không thích hợp cho sinh trưởng vi tảo tải lượng ô nhiễm lớn tảo cần thời gian thích nghi kéo dài Hình 3.18: Đồ th biểu diễn nồng độ sinh khối kh t o thí nghiệm bán liên tục b, Hiệu xử l nước thải T ng ammonia (NH4+-N), PO43- COD theo dõi để đánh giá hiệu xử lý hệ thống (Hình 3.19) Trong ngày đầu vận hành gián đoạn, hiệu xử l ammonia đạt gần 100%, từ nồng độ ammonia ban đầu 159,25 mg/l 2,1mg/l Nồng độ photphate COD ban đầu tương ứng 41,3 mg/l 375,8 mg/l xử lý 21,6mg/l 305mg/l với hiệu suất tương ứng 47,6% 18,84% Vận hành bán liên tục ngày thay 20% dung dịch tảo nước thải pha loãng hiệu xử lý cao ngày Nồng độ COD ban đầu 378,4mg/l 374,2mg/l hiệu suất xử l đạt 1,1% Nồng độ photphate ban đầu 50,5mg/l 48,4mg/l hiệu suất xử l đạt 4,3% Nồng độ amoni ban đầu 92,4mg/l 39,9mg/l hiệu xuất xử l đạt 56,8% Vận hành bán liên tục ngày thay 30% dung dịch tảo nước thải pha loãng hiệu xử lý COD 61 photphate cao ngày 9, COD ban đầu 364,1mg/l 345,1mg/l hiệu suất xử l đạt 5,2%, photphate ban đầu 45,6mg/l 40,3mg/l hiệu xuất xử l đạt 11,6% Còn hiệu suất xử lý amoni cao ngày 10, amoni ban đầu 136,5mg/l 105mg/l hiệu suất xử l đạt 23,1% Hiệu xử lý photphat COD thấp nhiều so với ammonia Hiệu xử lý ammonia cao theo chế khác thất thoát khỏi dung dịch dạng NH3 pH cao bị nitrate hóa vi khuẩn Một mặt khác pH cao giúp phần photphat bị kết tủa, đặc biệt môi trường có mặt ion Ca2+ Nhìn chung hiệu xử lý photphat COD tương đối thấp, nồng độ ban đầu chúng cao nồng độ sinh khối vi tảo tương đối thấp ( xấp xỉ 0,3 g/l) dẫn đến hiệu xử lý thấp Thí nghiệm vận hành bán liên tục cho thấy hiệu xử lý photphat COD qua chu kỳ không đáng kể, đó, nồng độ photphat COD có xu hướng tích lũy cao Nồng độ photphat sau chu kỳ dao động khoảng 40 – 50 mg/l, nồng độ COD sau chu kỳ dao động khoảng 350 – 400 mg/l, tùy theo dao động nước thải chăn nuôi lợn pha loãng ban đầu Hiệu xử lý ammonia tương đối đáng kể, khoảng 60 – 70% chu kỳ vận hành bán liên tục từ ngày đến ngày khoảng 20% chu kỳ vận hành bán liên tục từ ngày đến ngày 12 Hình 3.19: Đồ th biểu diễn thay đổi chất ô nhiễm: NH4-N, PO43- COD 62 3.5 hí nghiệm n li n tục ng tha th 30% dung dịch vi t o ằng nư c th i chăn nuôi lợn pha loãng Kết thí nghiệm vận hành bán liên tục ngày thay 20%, 30% dung dịch tảo nước thải chăn nuôi pha loãng cho thấy tảo phát triển chậm, hiệu xử lý không cao Từ kết thí nghiệm trên, tảo phát triển mạnh hiệu xử lý cao ngày thứ thay 30% dung dịch tảo nước thải chăn nuôi đảm bảo dinh dưỡng cho tảo thích nghi phát triển, đề tài nghiên cứu thí nghiệm vận hành bán liên tục ngày thay 30% dung dịch tảo nước thải chăn nuôi pha loãng Tính chất nước thải đầu vào thí nghiệm: COD:494,1mg/l, NH4+N:171,6mg/l, PO43- : 5,7mg/l, sinh khối ban đầu 0,102g/l Sục khí với lưu lượng 0,025vvm, ngày thay 7,5 lít (tương đương 30%) dung dịch vi tảo nước thải chăn nuôi lợn pha loãng a, Sinh trưởng vi tảo Đường cong sinh trưởng vi tảo thể hình 3.20, sau ngày thu sinh khối lượng sinh khối tăng đáng kể, từ nồng độ ban đầu 0,102g/l, sau ngày đầu tăng lên 0,222g l, nồng độ sinh khối tăng đặn vi tảo có thời gian thích nghi với môi trường để sinh trưởng Ngày thứ chu kì vi tảo phát triển tốt, số lượng tế bào tăng đảm bảo cho trình rút dung dịch vi tảo lần sau thay nước thải pha loãng Hình 3.20: Đồ th biểu diễn nồng độ sinh khối kh t o thí nghiệm bán liên tục 63 b, Hiệu xử l nước thải Hiệu xử l (NH4+-N), PO43- COD thể hình 3.21, ngày đầu (NH4+-N) đầu vào 171,6mg/l sau ngày xử lý 84,1mg/l hiệu xuất đạt 51%, PO43- đầu vào 5,7mg/l sau ngày 5,0mg/l, hiệu suất đạt 11,6%, COD đầu vào 490mg/l, sau ngày 250mg/l, hiệu suất đạt 49,5% Trong ngày thứ chu kỳ 2, lượng (NH4+-N), PO43- COD giảm đáng kể, (NH4+-N) đầu vào 168mg/l, sau ngày 70mg/l, hiệu suất đạt 58%, PO43- đầu vào 5,6mg/l sau ngày 3,5mg/l, hiệu suất đạt 39%, COD đầu vào 447mg/l, sau ngày 254mg/l, hiệu suất đạt 43% Từ kết cho thấy tần suất thu mẫu ảnh hưởng đến thích nghi, phát triển vi tảo Vi tảo có thời gian thích nghi với môi trường giúp phát triển tế bào, làm tăng hiệu xử lý Hình 3.21 Đồ th biểu diễn thay đổi chất ô nhiễm: NH4-N, PO43- COD 64 KẾT LUẬN Đề tài “ Nghiên cứu x l nư c th i chăn nuôi gi u Nit Photpho ằng vi t o” tiến hành nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển, hiệu xử lý Nitơ, Photpho vi tảo Chlorella vulgaris B5 đạt số kết sau: 1/ Nước thải chăn nuôi lợn nguồn thích hợp để nuôi trồng tảo Chlorella vulgaris B5 nhằm mục đích xử l Niơ, Photpho.Tuy nhiên nước thải đầu vào nuôi tảo cần phải có tải lượng ô nhiễm nằm ngưỡng thích hợp tương ứng với COD: 150550 mg l (pha loãng 11 đến lần) để tảo phát triển Nồng độ sinh khối đạt cao nhất: 8,18x106 TB/ml tải lượng COD: 300-400mg/l (pha loãng lần), hiệu suất xử lý COD đạt 48,4-62,5%, TKN: 51,1-65,5% , TP: 48,8-64,9 % sau ngày nuôi 2/ Cường độ ánh sáng có ảnh hưởng mạnh đến phát triển vi tảo Chlorella vulgaris B5 Hiệu suất xử lý COD, amoni TP tăng phù hợp với tăng sinh trưởng Chlorella vulgaris B5 cường độ ánh sáng tăng từ 4000lux COD xử lý với hiệu suất 69,5%, NH4+-N 67,5%, TP 64,4% sau ngày nuôi 3/ Có ảnh hưởng sục khí đến trình phát triển vi tảo Chlorella vulgaris B5, khả xử lý COD, NH4+-N, TP Khi sục khí với lưu lượng thích hợp làm tăng hiệu suất xử lý COD, NH4+-N, TP tăng tốc độ sinh trưởng tảo Ở lưu lượng khí 0,1vvm hiệu suất xử lý COD đạt 66,7%, NH4+-N đạt 78,8%, TP đạt 74,4% sau ngày nuôi 4/ Tần suất thu có ảnh hưởng đến phát triển vi tảo Chlorella vulgaris B5 hiệu xử lý Tuần suất thu rút 20-30% dung dịch tảo thay nước thải chăn nuôi lợn pha loãng ngày lần, phát triển vi tảo chậm, hiệu xử lý thấp Tần suất thu rút 30% dung dịch tảo thay nước thải chăn nuôi lợn pha loãng ngày lần, vi tảo phát triển nhanh, hiệu xử l cao hơn, COD đạt cao chu kỳ 54,0%, NH4+-N đạt 63,8% chu kỳ 5, TP 44,3% chu kỳ Với kết đạt nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển hiệu xử l Nitơ, Photpho Chlorella vulgaris B5 65 đề cập đề tài, rút điều kiện xử l nước thải chăn nuôi lợn vi tảo chủng Chlorella vulgaris B5 nên trì bảng sau: Yếu tố lựa chọn Giá tr Mức tải lượng nước thải đầu vào COD =150-550mg/l Cường độ ánh sáng 4000 lux Lưu lượng khí 0,1vvm ngày rút 30% dung dịch tảo thay nước thải pha Tần suất thu loãng Sau nghiên cứu quy mô pilot, thí nghiệm tiếp tục nghiên cứu quy mô trang trại để kiểm chứng kết hiệu chỉnh thông số nghiên cứu 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bùi Hữu Đoàn, Nguyễn Xuân Trạch, Vũ Đình Tôn ài giảng uản lý chất thải chăn nuôi- 2012: NXB Đại học nông nghiệp Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Thị Hoài Hà, , Vi tảo 2006, Viện vi sinh vật công nghệ sinh học, Hà Nội Trần Thị Thanh Hiền Ctv, Bài giảng Kĩ thuật nuôi thức ăn tự nhiên 2000, Đại học Cần Thơ Đặng Xuyến Như, Báo cáo: Sử dụng số biện pháp sinh học để làm môi trường đất nước, , in Viện nghiên cứu ứng dụng công nghệ, Bộ Khoa Học Công Nghệ Môi Trường, Hà Nội.1998 Dương Đức Tiến, Võ Hành, Tảo nước Việt Nam (Phân tảo lục), 1997, Hà Nội: NXB Nông Nghiệp Trần Văn Vĩ, Thức ăn tự nhiên 1995, Hà Nội: NXB Hà Nội TIẾNG ANH Antonie Pouilieute, Bùi Bá B ng, Cao Đức Phát,, áo cáo : Chăn nuôi Việt Nam triển vọng 2010, ấn phẩm tổ chức PRISE Pháp Chen, P., et al., Review of biological and engineering aspects of algae to fuels approach International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2010 2(4): p 1-30 Christenson, L and R Sims, "Production and harvesting of microalgae for wastewater treatment, biofuels,and bioproducts" Biotechnology Advances, 2011 29: p pp 686-702 10 Hoffmann, J.P., "Wastewater treatment with suspended and nonsuspended algae" Journal of Phycology, 1998 34: p pp 757-763 11 Kumar, M.S., Z.H Miao, and S.K Wyatt, Influence of nutrient loads, feeding frequency and inoculum source on growth of Chlorella vulgaris in digested piggery effluent culture medium Bioresource technology, 2010 101(15): p 6012-6018 67 12 Lam, M.K and K.T Lee, "Microalgae biofuels: A critical review of issues, problems and the way forward" Biotechnology Advances, 2012 30: p pp.673-690 13 Lau, P., N Tam, and Y Wong, Effect of algal density on nutrient removal from primary settled wastewater Environmental Pollution, 1995 89(1): p 59-66 14 Lau, P.S., N.F.Y Tam, and Y.S Wong, "Effect of algal density on nutrient removal from primary settled wastewater" Environmental Pollution, 1995 89: p pp.59-66 15 Mata, T.M., A.A Martins, and N.S Caetano, Microalgae for biodiesel production and other applications: a review Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010 14(1): p 217-232 16 Milledge, J.J., Commercial application of microalgae other than as biofuels: a brief review Reviews in Environmental Science and Bio/Technology, 2011 10(1): p 31-41 17 Oswald, W.J., "My sixty years in applied algology" Journal of Applied Phycology, 2003 15: p pp.99-106 18 Pittman, J.K., A.P Dean, and O Osundeko, "The potential of subtainable algal biofuel production using wastewater resources" Bioresource Technology, 2011 102: p pp.17-25 19 Rawat, I., et al., "Dual role or microalgae: phycoremediation of domestic wastewater and biomass production for sustainable biofuels production" Applied Energy, 2011 88: p pp.3411-3424 20 Robert A Andersen, Algal culturing techniques http://www.elsevier.com 21 Scragg, A., , J Morrison, and S Shales,, The use of a fuel containing of Chlorella vulgaris in a diesel engine Enzyme and Microbial Technology, 2003 33(7): p 884-889 22 Shantanu Wahal, Nutrient Utilization from Anaerobic Digester Efluent Through Algae Cultivation, Utah State University, Utah., 2010 68 23 Singh, J and S Gu, Commercialization potential of microalgae for biofuels production Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010 14(9): p 2596-2610 24 Travieso, L., et al., Batch mixed culture of Chlorella vulgaris using settled and diluted piggery waste Ecological Engineering, 2006 28(2): p 158-165 25 Wang, H., et al., Mixotrophic cultivation of Chlorella pyrenoidosa with diluted primary piggery wastewater to produce lipids Bioresource Technology, 2012 104: p 215-220 69 ... xử l nước thải chăn nuôi có nhiều ưu điểm, phù hợp với tình hình nước ta mang tính thực tiễn cao Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn giàu Nitơ, Photpho vi tảo Chlorella... Mục đích nghiên cứu 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 12 1.1 T ng quan nước thải chăn nuôi lợn 12 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn Vi t Nam... lợn 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn Vi t Nam Theo đánh giá T chức Lương thực Thế giới (FAO): Châu Á trở thành khu vực sản xuất tiêu dùng sản phẩm từ chăn nuôi lớn Chăn nuôi Vi t Nam, giống nước