Khảo sát khả năng thu phân bón chậm (MAP struvite) từ nước thải chăn nuôi và nước ót

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001 : 2008 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Sinh viên : Nguyễn Thị Huyền Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Đồng Kim Loan HẢI PHÕNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG - KHẢO SÁT KHẢ NĂNG THU PHÂN BÓN CHẬM (MAP-STRUVITE) TỪ NƯỚC THẢI CHĂN NI VÀ NƯỚC ĨT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG Sinh viên : Nguyễn Thị Huyền Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Đồng Kim Loan HẢI PHÕNG - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG - NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền Mã SV: 121094 Lớp: MT1201 Ngành: Kỹ thuật môi trường Tên đề tài: “Khảo sát khả thu phân bón chậm (MAP-Struvite) từ nước thải chăn ni nước ót ” LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Môi trường, trường Đại học Dân Lập Hải Phịng nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu, bổ ích suốt khóa học vừa qua Đó kiến thức vơ quan trọng giúp em có sở vững vàng suốt q trình nghiên cứu hồn thành khố luận tốt nghiệp Với lịng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đồng Kim Loan – giảng viên Khoa Môi trường – trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình hướng dẫn em hồn thành khoá luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo giảng dạy Bộ mơn Cơng nghệ mơi trường, cán phịng thí nghiệm Khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em trang thiết bị, hóa chất phịng thí nghiệm suốt q trình tiến hành nghiên cứu Nhân đây, em xin chân thành bày tỏ lịng cám ơn tới gia đình bạn bè, người bên cạnh động viên giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành khố luận Sinh viên MỤC LỤC Tran g LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Ngành chăn nuôi Việt Nam .3 1.1.1 Tình hình phát triển chăn ni Việt Nam .3 1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm chăn nuôi 1.1.3 Một số biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi .7 1.1.3.1 Các phương pháp vật lý 1.1.3.2 Các phương pháp sinh học .7 1.1.3.3 Các phương pháp hóa học 1.2 Tổng quan phân bón chậm (magie amoni photphat-khoáng Struvite) 1.2.1 Sơ lược phân bón 10 1.2.2 Giới thiệu phân bón chậm 10 1.2.3 Khoáng struvite (magie amoni photphat, MAP )-một phân chậm tan 11 1.2.4 Các cơng trình nghiên cứu tổng hợp MAP từ nguồn nước thải 13 1.3 Giới thiệu nước ót 13 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Đối tượng nghiên cứu 16 2.2 Phương pháp nghiên cứu 16 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 16 2.2.2 Khảo sát thực địa .16 2.2.3.Các phương pháp nghiên cứu phịng thí nghiệm 16 2.2.3.1 Nghiên cứu loại bỏ nitơ photpho nước thải chăn nuôi 17 2.2.3.2 Nghiên cứu tận dụng magie từ nước ót sản xuất muối ăn vào việc tổng hợp MAP 18 2.2.3.3 Phân tích đánh giá kết nghiên cứu 18 2.3 Nội dung nghiên cứu 23 2.3.1 Nghiên cứu điều kiện phản ứng 23 2.3.2 Nghiên cứu loại bỏ N, P nước thải chăn nuôi 23 2.3.3 Nghiên cứu tận dụng Mg từ nước ót sản xuất muối ăn 24 2.4 Xác định hàm lượng đầu vào nước thải nước ót .26 2.4.1 Xác định hàm lượng đầu vào nước thải 26 2.4.2 Xác định hàm lượng Mg2+ nước ót 27 Chương 3: Kết thảo luận 29 3.1 Kết điều tra trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi Hải Phịng .29 3.1.1 Tình hình chăn ni hải Phòng 29 3.1.2 Hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi: 30 3.1.3 Kết điều tra ô nhiễm nguồn nước chăn nuôi 31 3.2 kết nghiên cứu loại bỏ N P nước thải chăn nuôi 31 3.2.1 Kết nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng kết tủa .31 3.2.1.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện phản ứng đến việc loại bỏ amoni 31 3.2.1.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện phản ứng đến chất lượng dòng thải P sau kết tủa (MAP) 33 3.2.2 Kết loại bỏ N P nước thải chăn nuôi 34 3.2.2.1.Kết loại bỏ nitơ .34 3.2.2.2.Kết loại bỏ photpho 35 3.2.3 Kết nghiên cứu sử dụng nước ót cho điều chế MAP từ nước thải chăn nuôi 35 3.3 Kết điều chế magie amoni photphat 37 3.3.1 Kết xác định đặc trưng vật lý kết tủa MAP 37 3.3.1.1 Kết phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) .37 3.3.1.2.Kết chụp vi điện tử quét (SEM) 38 3.3.2 Kết xác định thành phần hóa học MAP hiệu loại bỏ amoni 40 3.3.3.Kết tính tốn hiệu suất thu MAP .42 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 Tài liệu tham khảo 45 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.2 Khối lượng chất thải rắn chăn nuôi Việt Nam Bảng 1.3 Các phương pháp sinh học dùng để xử lý chất thải chăn nuôi Bảng 1.4 Các lợi điểm phân bón chậm tan 11 Bảng 2.1 Các dụng cụ, thiết bị hóa chất 17 Bảng 2.2 Khảo sát tỷ lệ N : Mg : P giá trị pH dung dịch hóa chất khác 25 Bảng 2.3 Khảo sát giá trị pH sử dụng nước thải, bổ sung hóa chất nước ót 26 Bảng 3.1.Kết phân tích hàm lượng NH4+ dịch lọc 32 Bảng 3.2 Kết phân tích hàm lượng PO43- dịch lọc 33 Bảng 3.4 Kết phân tích hàm lượng PO43- dịch lọc: 35 Bảng 3.3 Kết phân tích hàm lượng NH4+ dịch lọc 34 Bảng 3.5 Kết phân tích NH4+ nghiên cứu sử dụng nước ót cho điều chế MAP từ nước thải chăn nuôi .36 Bảng 3.6 Kết phân tích PO43- nghiên cứu sử dụng nước ót cho điều chế MAP từ nước thải chăn nuôi .36 Bảng 3.7 Kết phân tích thành phần hóa học kết tủa 41 Bảng 3.8 Kết tính tốn hiệu suất thu MAP 42 Bảng 1: Các điểm tương ứng với nồng độ (lập đường chuẩn) NH4+ 48 Bảng 2: Các điểm tương ứng với nồng độ (lập đường chuẩn) PO43- 49 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử quét .21 Hình 2: Sự tán xạ tia X từ mặt phẳng tinh thể 22 Hình Phổ nhiễu xạ tia X mẫu 37 Hình Phổ XRD mẫu .38 Hình Hình ảnh MAP chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM), mẫu .38 Hình Hình ảnh xác định kính hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu 39 Hình Ảnh SEM mẫu phóng đại 40 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Chăn nuôi hai lĩnh vực quan trọng nông nghiệp (chăn ni, trồng trọt), khơng đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày người dân xã hội mà nguồn thu nhập quan trọng hàng triệu người nông dân Đặc biệt nơng nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng nước ta có tới 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp Sự gia tăng tất yếu sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu thực phẩm ngày cao sống thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ Đồng thời q trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, giúp chăn ni nơng nghiệp Việt Nam phát triển theo hình thức tổ chức chuyên canh, khắc phục nhiều khuyết điểm chăn nuôi nhỏ lẻ truyền thống như: phát triển không bền vững, kinh tế nơng dân chật vật, khó khăn, kiến thức chăn ni yếu Cơng nghiệp hóa chăn ni hệ tất yếu chuỗi thực phẩm liên kết theo chiều dọc cung ứng cho cửa hàng bán lẻ lớn, xảy cách độc lập Mặc dầu vậy, cơng nghiệp hóa chăn ni cộng với gia tăng mạnh mẽ số lượng đàn gia súc làm gia tăng mạnh chất thải trang trại, gia trại; dẫn đến môi trường chăn nuôi (đặc biệt môi trường xung quanh) bị ô nhiễm trầm trọng, gây nên sóng phản đối trang trại chăn ni từ phía người dân gần trang trại Theo báo cáo tổng kết viện chăn nuôi, hầu hết hộ chăn nuôi để nước thải chảy tự môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt vào ngày oi Hàm lượng chất dinh dưỡng amoni, phốt pho, nồng độ khí H 2S NH3 cao mức cho phép khoảng 30-40 lần Tổng số VSV bào tử nấm cao mức cho phép nhiều lần Ngoài nước thải chăn ni cịn có chứa coliform, e.coli, COD , trứng giun sán cao nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép.[7] GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Hiện với hội nhập quốc tế kèm với gia tăng quy định bảo vệ môi trường, ý thức ngày nâng cao cộng đồng vấn đề mơi trường vấn đề mơi trường nói chung mơi trường chăn ni nói riêng nhận nhiều quan tâm cộng đồng Trên giới môi trường chăn nuôi đánh giá cách tồn diện, số nghiên cứu xử lý chất thải chăn nuôi.Tại Việt Nam, phần cảm nhận tác hại môi trường chăn nuôi gây xong gần chưa có nghiên cứu đầy đủ quản lý, xử lý chất thải chăn ni Trong khn khổ khóa luận tốt nghiệp đại học, đề tài: “Khảo sát khả thu phân bón chậm từ nước thải chăn ni nước ót q trình sản xuất muối ăn”, nhằm mục đích vừa xử lý ô nhiễm hàm lượng nitơ photpho cao nước thải chăn nuôi vừa tận dụng nguyên tố dinh dưỡng để sản xuất magie amoni photphat (MAP) Đây loại phân bón nhả chậm có đủ thành phần N, P cịn bổ sung lượng magie thích hợp cho phát triển trồng GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Bảng 3.5 Kết phân tích NH4+ nghiên cứu sử dụng nước ót cho điều chế MAP từ nước thải chăn nuôi Khối Mẫu Tỷ lệ pH N:Mg:P lượng kết tủa Thể tích (MAP) (g) 1:1:1 Nồng độ Nồng độ 0,6133 + NH4 lượng NH4 + dịch lọc đầu vào (mg/L) (mg) 14,047 50,4 + NH4 dịch lọc dịch lọc (ml) (mg) 78,6 1,1041 Hàm Bảng 3.6 Kết phân tích PO43- nghiên cứu sử dụng nước ót cho điều chế MAP từ nước thải chăn nuôi Mẫu Tỷ lệ N:Mg:P 1:1:1 pH Thể tích Nồng độ dịch lọc (ml) PO4 dịch lọc (mg) 78,6 9,981 3- Nồng độ 3- PO4 dịch lọc (mg/L) 126,98 Nồng độ 3- PO4 đầu vào (mg) 111,6 Nhận xét: Dựa vào bảng 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 cho thấy hiệu xử lý amoni mẫu với tỷ lệ mol theo N có nước thải tốt so với mẫu có tỷ lệ mol theo Mg nước ót hiệu xử lý photpho mẫu lại tốt mẫu GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 36 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp 3.3 Kết điều chế magie amoni photphat 3.3.1 Kết xác định đặc trưng vật lý kết tủa MAP 3.3.1.1 Kết phân tích nhiễu xạ tia X (XRD) VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau MgNH4PO4 - M1 3000 2900 1400 1300 1100 0 d=2.1780 d=2.2490 d=2.2990 83 d=2 545 506 d=2 250 1200 3365 d=2.6897 d=4.785 1600 1500 d=2.7185 9503 d=2.6900 d=2.8 021 d=4 d=3.562d=3.469 d=4 400 1700 6040 d=1.4827 d=1.5541 d=1.5107 d=1 d=1.6555 d=1.714 1d=1.6800 d=1.7594 d=1.7376 d=1 d=1.8064 59 25 95 86678492 d=1.9198 d=2.0125 d=1 95 75 d=2 d=2.174 3d=2.1284 d=2.3907d= 2.3476d=2.2907d=2.2476 d=2 9904 97 97 0645 5447 50 84 2.7d= d=2 d=2 073 3.d= 1922 561 300 200 100 d=3 d=6 400 d=4.596 500 d=3 019 7395 600 483 700 147 800 d=5 100 900 d=4 1000 927 Lin (Cps) 1800 d=5.910 1900 380d=5.387 500 2000 d=4 2100 d=2.6573 600 2200 d=3.017d=2 2300 252 700 2400 9153 2500 d=3.188 2600 d=3.288 d=5.602 800 2700 133 2800 10 File: Thang-Moitruong-MgNH4PO4-M2.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.00 20 30 15-0762 (*) - Struvite, syn - NH4MgPO4·6H2O - Y: 14.55 % - d x by: 1.000 - W 40 50 60 2-Theta - Scale File: Thang-Moitruong-MgNH4PO4-M1.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - Temp.: 25.0 °C (Room) - Anode: Cu - Creation: 05/24/12 11:59:29 15-0762 (*) - Struvite, syn - NH4MgPO4·6H2O - Y: 30.91 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 Hình Phổ nhiễu xạ tia X mẫu Phổ nhiễu xạ tia X (hình 4) mẫu thấy xuất tinh thể struvite tổng hợp, có công thức tinh thể MgNH 4PO4.6H2O Các pic xuất với cường độ lớn (gần 400 Cps 2θ = 20,9 o) Tuy vậy, thấp so mẫu (800 Cps 2θ = 20,9 o) song làm giảm nồng độ amoni, dẫn đến giảm hiệu suất kết tủa.[12-16] GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 37 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp VNU-HN-SIEMENS D5005 - Mau MgNH4PO4 - M1 3000 d d=2.1743 d=2.2476 d=2.2907 5447 5084 d=2.3907d=2.3476 d=2 d=2.6566 d=3.293 d=2.6900 d=3 200 900 d= 250 d=4 1100 1000 d=4 d=5 1200 147 1300 596 1400 d=2 400 073 019 300 1500 561 500 1600 483d=2.802 1700 800 10 30 50 2-Theta - Scale File: Thang-Moitruong-MgNH4PO4-M1.raw - ype: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1.0 s - emp.: 25.0 °C (Room) Anode: Cu - Creation: 05/24/12 11:59:29 - Start: 5.000 ° - End: 15-0762 (*) - Struvite, syn - NH4MgPO4·6H2O - Y: 30.91 % - d x by: 1.000 - WL: 1.5405 NH4MgPO4·6H2O - Y: 30.91 % - d x by: 1.000 - WL: 1.54056 15-0762 (*) - Struvite, syn - File: Thang-Moitruong-MgNH4PO4-M1.raw - Type: 2Th/Th locked 60 6d=1.417 1.4d= 55d=1 1.5d= 4060 40 d=1 d=15925 d=1.655 d=1.6800 1d=1.7594d=1.7376d=1.714 d=1 4d=1.806 8d=1.919 d=1 d=1 8667849 9797 d=1 d=2.174 3d=2.1284 40 d=2 d=2 049 d=2.3907d=2.3476 d=2 508 d=2.7216d=2.6566 d=2.2907d=2.24 76 30 5d=2.012 d=19575 d=2 064 9221 20 8d=3.293d=3.18 d=3 d=4.59 20 d=2 d=3 d=3 01 d=5 100 d=3 200 56 9573 07 14 300 48 400 544 0 d=2 500 d=5 600 7950 700 d=6 Lin (Cps) 1800 927 1900 d=4 600 2000 380 d=6 2100 d=3.188 700 2200 d=2.7216 2300 d=2 2400 d=2 800 2500 d=3 95739221 2600 d=5.602 2700 d= 2800 d=5.380 2900 Hình Phổ XRD mẫu Phổ nhiễu xạ tia X (hình 4) mẫu thấy xuất tinh thể struvite tổng hợp với cường độ lớn, có cơng thức MgNH 4PO4.6H2O Điển hình góc qt 2θ = 20,9o cường độ pic đạt 800 Cps Điều chứng tỏ điều kiện tổng hợp (pH = 9, tỷ lệ mol Mg : N : P = : : 1, trình tự cho chất phản ứng, nhiệt độ phòng – 30oC) ưu tiên cho hướng tạo tinh thể magie amoni photphat ngậm phân tử nước (MgNH4PO4.6H2O) 3.3.1.2.Kết chụp vi điện tử quét (SEM) Hình Hình ảnh MAP chụp kính hiển vi điện tử quét (SEM), mẫu GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 38 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Mẫu chứa ion amoni tiến hành tổng hợp MAP trình bày mục 2.2.3.1 Kết tủa thu sau q trình phản ứng đưa chụp kính hiển vị điện tử quét ghi phổ nhiễu xạ tia X để xem xét hình thái, kích thước sản phẩm thành phần pha tinh thể mức độ tinh thể hóa sản phẩm Kết chụp ảnh SEM thể hình Ảnh SEM mẫu cho thấy kết tủa hỗn hợp tinh thể màu trắng có bề mặt lớn, thơ, dạng hình ống thon dài lăng trụ ngắn, khơng đồng Kích thước tinh thể khoảng 10 – 30 μm Theo Abbona Boistelle [11], Durant et al [13] mức bão hòa Mg 2+ NH4+ pH > thúc hình thành tinh thể song hướng ba chiều đối xứng, độ bão hòa giảm xuống dẫn đến chuyển dạng hình ống sang thon dài nhiều Quan sát ảnh SEM thấy rõ mật độ tinh thể thon dài cao có lẽ sau trình hình thành tinh thể khơng lọc kết tủa [12] Nghiên cứu tiến hành tổng hợp MAP từ nước thải chăn ni bổ sung magie từ nước ót theo cách nêu Kết tủa phản ứng đánh giá vật lý kính hiển vị điện tử quét (SEM) phương pháp nhiễu xạ tia X để xác định có mặt khống Struvite Hình Hình ảnh xác định kính hiển vi điện tử quét (SEM) mẫu Kết ảnh SEM cho thấy MAP tổng hợp từ nước thải chăn ni bổ sung magie từ nước ót có hình thái đẹp giống MAP tự nhiên (xem hình 6) Các tinh thể hình thoi màu trắng vụn, khơng đồng đều, kích thước khoảng 15 x 20µm Phóng đại lớn thấy bề mặt tinh thể phát triển Các hạt GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 39 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp tinh thể với kích thước nhỏ, nhỏ μm hình bên cạnh Các hạt chồng xếp lên nhau, màu trắng Hình Ảnh SEM mẫu phóng đại 3.3.2 Kết xác định thành phần hóa học MAP hiệu loại bỏ amoni Phần kết tủa sau phản ứng lọc tiến hành phân tích hóa học để xác định thành phần Mg, N, P Q trình phân tích thực theo quy trình nêu mục 2.2.3.3 b Dưới kết phân tích mẫu 6, 7, 8, Hàm lượng % cấu tử có mẫu tính cơng thức: % H j = mj.100/a (%); H hàm lượng % cấu tử j, m lượng cấu tử j (mg) a lượng kết tủa (a = 1g) Kết phân tích tính tốn thành phần hóa học kết tủa trình bày bảng đây: GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 40 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Bảng 3.7 Kết phân tích thành phần hóa học kết tủa PT đường chuẩn N- NH4 y=0,961x+0,02 Mẫu x (mg/L) m (gN) 0,155 0,0176 %KT Mẫu Mẫu %KT MAP chuẩn MAP [18] MAP [12] + PO4 3- 0,156 0,01768 (mg/ml) 0,644 0,0174 0,566 0,0178 0,09351 ml m (g EDTA Mg) 0,3 0,0819 0,562 0,0813 0,25 0,1021 0,075 7,5 0,025 8,13 0,702 0,09 8,19 1,74 0,157 m (gP) Magie 9,35 1,768 0,154 y=41,97x + 0,016 x 1,756 %KT Mẫu PT đường chuẩn P- 0,075 7,5 0,3 0,09 1,785 10,21 5,7 12,6 9,9 4,9 16 8,6 11,8 16,2 16,3 Kết bảng cho thấy bốn mẫu kết tủa tổng hợp có thành phần hóa học gần giống với cấu tạo chuẩn MAP (Struvite) Hàm lượng N kết tủa mẫu cao so với mẫu tiến gần đến với giá trị N cua MAP chuẩn Điều phù hợp nhiều nghiên cứu hàm lượng N tăng thường tỷ lệ thuận với khả thu hồi, pH tỷ lệ mol cấu tử tham gia tạo kết tủa [16-18] Công thức phân tử sản phẩm MgNH4PO4.6H2O GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 41 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp 3.3.3.Kết tính tốn hiệu suất thu MAP Hiệu suất thu hồi amoni , photpho hay khả giảm thiểu phát thải amoni, photpho vào môi trường nhờ q trình tạo MAP tính theo cơng thức: % + A = (Co – Ce )/ C ; Co nồng độ ban đầu cấu tử (N-NH4 P-PO43-) Ce suất nồng độ lại pha nước sau lọc kết tủa, A – hiệu thu hồi Nhìn chung nước thải chăn ni nước thải chứa ion amoni, photpho sử dụng thể thu phân bón chậm với hiệu suất cao (> 90%) điều kiện nhiệt độ thường, pH xung quanh tỷ lệ mol Mg : N : P dao động quanh giá trị : :1 Đây giải pháp sản xuất có tính khả thi cao có ý nghĩa thực tiễn lớn Bảng trình bày kết phân tích nồng độ amoni photphat dịch lọc (Sử dụng phương trình đường chuẩn cho amoni photphat bảng 1) Bảng 3.8 Kết tính tốn hiệu suất thu MAP Amoni Tỷ lệ Mẫu N : Mg : pH P Nồng độ lại (mg/L) Photpho A (%) thu hồi Nồng độ lại (mg/L) A (%) thu hồi 1:1:1 0,685 97,82 9,8105 85,94 1:1:1 9,5 0,8516 97,29 10,65 84,73 1:1:1 0,666 97,88 6,863 90,16 1:1:1 1,1041 97,81 9,981 90,06 GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 42 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Nhận xét: - Dựa vào số liệu từ bảng cho thấy hiệu suất loại bỏ amoni photpho phương pháp tạo kết tủa MAP từ nước thải bổ sung nước ót cao so với sử dụng hồn tồn hóa chất - So sánh mẫu điều kiện pH, tỷ lệ mol mẫu với tỷ lệ mol theo NH4+ cho hiệu suất loại bỏ NH4+ tốt so với mẫu có tỷ lệ mol phản ứng theo Mg2+ có nước ót GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 43 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Sau trình nghiên, khảo sát khả thu phân bón chậm MAP từ nước thải chăn ni nước ót, tơi xin rút số kết luận sau:  Quá trình loại bỏ đồng thời ion amoni photpho đạt hiệu tốt giá trị pH=9 với tỷ lệ mol Mg2+ : NH4+ : PO43- : :  Từ kết nghiên cứu kết luận phương pháp sử dụng để xử lý số lượng lớn nước thải từ ngành cơng nghiệp khác có chứa hàm lượng N, P lớn  Kết tủa thu sản phẩm hữu ích, sỏi Struvite – MAP hợp chất sử dụng làm phân bón với ưu điểm tan chậm nên giúp cung cấp dưỡng chất cho trồng cách liên tục đặn Kiến nghị: Trong trình thực đề tài, thời gian điều kiện thí nghiệm có hạn, chưa thực hết phần cần làm, đưa số hướng nghiên cứu sau :  Tiếp tục nghiên cứu sâu điều kiện để thực phản ứng tạo kết tủa MAP (tỷ lệ mol N: Mg : P, giá trị pH…)  Nghiên cứu mở rộng yếu tố ảnh hưởng khác nhiệt độ, thời gian phản ứng lên tạo kết tủa MAP … GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 44 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt: Báo cáo môi trường quốc gia năm 2011 Báo cáo ô nhiễm môi trường chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung giải pháp (cục chăn ni) Giáo trình cơng nghệ môi trường, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Hồ Thị Lam Trà, Cao Trường Sơn Trần Thị Loan (2008) ảnh hưởng chăn nuôi lợn hộ gia đình tới chất lượng nước mặt Tạp chí nơng nghiệp phát triển nơng thơn Số 10 tháng 10/2008 trang 56-60 Hương An (2010), Khởi sắc kinh tế trang trại-đi nỗi lo ô nhiễm, báo Hải Phịng cuối tuần Lương Đức Phẩm (2009) cơng nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học NXB Giáo Dục Việt Nam Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-14:2010/BNNPTNT, QCVN 0115:2010/BNNPTNTvề điều kiện trại chăn ni lợn, trại chăn ni gia cầm an tồn sinh học Tiêu chuẩn nước thải chăn nuôi Việt Nam Tình hình chăn ni Việt Nam thời gian qua định hướng phát triển chăn nuôi đến năm 2010, cục chăn ni 10 Tình hình phát triển chăn nuôi Việt Nam, tổng cục thống kê, cục chăn nuôi GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 45 Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng Khoá luận tốt nghiệp Tài liệu tiếng anh: 11 Abbona, F., Boistelle, R., (1979) Grow morphology and crystal habit of struvite crystals (MgNH4PO4.6H2O) J Crystal Growth 46, 339-354 12 A Negrea, L Lupa, P Negrea, M Ciopec and C Muntean (2010), Simultaneous Removal of Amonium and Phosphate Ions from wasterwater and characterization of the resulting Product, Chemical Bulletin of “Politehnica” University of Timisoara, RUMANIA Series of Chemistry and Environmental Engineering, V 55(69), 2, 2010 13 Durrant, A E., Scrimshaw, M D., Stratful, I., Lester, J N., (1999), Recovery of the feasibility of recovering phosphate from wastewater for use as a raw material by the phosphate industry, Environ Technol 20(7), 749758 14 Maurer M (2003) Nutrient in Uiren Energetic aspect of removal and recovery Wat Sci Technol Vol 48, No 1, PP 37-46 15 Murder A (2003) The guest of sustaible nitrogen removel technologies Wat Sci Technol VoL 48, No1, PP 67-75 16 P W Anton PERERA, Zhi-Ying HAN, Ying-Xu CHEN, and Wei-Xiang Wu (2007), Recovery of Nitrogen and Phosphorous as Struvite from Swine Waste Biogas Digester Effluent, Biomedical and Environmental Sciences 20, 343-350 (2007) 17 Simultaneous Removal of Ammonium and Phosphate Ionsfrom Wastewaters and Characterization of the resulting Product Chemical Bulletin of “Politehnica” University of Timisoara, ROMANIA 18 X Z Li and Q L Zhao (2003), Recovery or ammonium-nitrogen from landfill leachate as a multi-nutrient fertilizer, Ecological Engineering, V 20, no 2, P 171-181 GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 46 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Phụ lục Phân tích -NH4+: Nguyên tắc: Phản ứng amoni hypochlorite với có mặt xúc tác thymol tạo thành hợp chất indothymol màu xanh đậm Đo bước sóng 694.0nm Giới hạn phát từ 0,2 – mg/L N- NH4+ Chuẩn bị thuốc thử: NH4+: cân 0,03891 g NH4Cl định mức thành 100 ml nước cất lần thu dung dịch gốc 0,1 g/L Bảo quản tủ lạnh Dung dịch làm việc: lấy 10ml pha loãng 10 lần vào bình định mức 100mL Dung dịch Natri nitro prusside Hòa tan g Natri nitro prusside 50 mL nước cất ta dd 2% Lấy 40 mL dung dịch cho vào bình định mức 50 mL dùng nước cất định mức tới vạch Hỗn hợp đệm oxy hóa Hịa tan 4,8 g Na2CO3 + 4,032 g NaHCO3 + mL dd NaOCl 5% vào bình định mức 100 mL Dùng nước cất định mức tới vạch Thuốc thử Thymol Cân 6g Thymol + 22 g NaOH hịa tan nước cất bình định mức 100 mL Định mức tới vạch Cách tiến hành: - Hút V ml mẫu - Định mức lên 5ml GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 47 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp - Thêm giọt dung dịch Natri nitroprusside → lắc đều, chờ phút - Thêm giọt dung dịch đệm oxy hóa → lắc - Thêm giọt dung dịch Thymol→ lắc đều, - Dung dịch có amoni chuyển sang màu xanh - Để yên phút đem đo quang bước sóng 690nm Bảng 1: Các điểm tương ứng với nồng độ (lập đường chuẩn) NH4+ V dung dịch chuẩn 0,5 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.154 0.206 0.397 0.61 0.782 0.951 1mg/l(ml) Nồng độ + (mg NH4 /l) Độ quang (Abs) Phương trình đường chuẩn NH4+: GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 48 Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Khố luận tốt nghiệp Phân tích PO43- Cân 0,4393 g KH2PO4 định mức lên 1L nồng độ 0,1mg P/ml - Pha loãng 10 lần - Hút từ 1-5 ml cho vào bình định mức 25 ml - Hút Vml + 1ml amoni molipdap 2,5% + 1ml axit ascorbic 1% ( 1g/100ml) - Định mức lên ½ bình - Đun đến sủi bọt có màu xanh - Đun xong định mức để nguội đem đo quang bước sóng 829 nm Bảng 2: Các điểm tương ứng với nồng độ (lập đường chuẩn) PO4 Nồng độ PO4 (mgP/ml) Độ quang Abs 3- 3- 0.01 0.02 0.025 0.03 0.04 0.05 0.429 0.865 1.082 1.289 1.716 2.081 Phương trình đường chuẩn PO4 GVHD: PGS.TS Đồng Kim Loan Sinh viên: Nguyễn Thị Huyền 3- : 49 ... LẬP HẢI PHÕNG - KHẢO SÁT KHẢ NĂNG THU PHÂN BÓN CHẬM (MAP-STRUVITE) TỪ NƯỚC THẢI CHĂN NI VÀ NƯỚC ĨT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH: KỸ THU? ??T MÔI TRƯỜNG Sinh viên :... chăn ni gây xong gần chưa có nghiên cứu đầy đủ quản lý, xử lý chất thải chăn ni Trong khn khổ khóa luận tốt nghiệp đại học, đề tài: ? ?Khảo sát khả thu phân bón chậm từ nước thải chăn ni nước ót. .. N, P nước thải chăn nuôi 23 2.3.3 Nghiên cứu tận dụng Mg từ nước ót sản xuất muối ăn 24 2.4 Xác định hàm lượng đầu vào nước thải nước ót .26 2.4.1 Xác định hàm lượng đầu vào nước thải