TỔNG QUAN VÀ NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI Ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước nói riêng đang là một vấn đề toàn cầu. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước chủ yếu là do các nguồn nước thải không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường bao gồm từ: các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi, sinh hoạt, vui chơi giải trí, … Trong đó, nước thải từ các hoạt động chăn nuôi có ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường do tính đa dạng và phức tạp của chúng. Trong nước thải chăn nuôi, thành phần khó xử lý nhất là chất hữu cơ khó phân hủy, N và P sẽ là những mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe con người và môi trường. nitơ và photpho là hai nguyên tố cơ bản của sự sống, có mặt ở tất cả các hoạt động liên quan đến sự sống và trong rất nhiều ngành nghề sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. Hợp chất hoá học chứa nitơ, photpho được gọi là thành phần dinh dưỡng trong phạm trù nước thải và là đối tượng gây ô nhiễm khá trầm trọng cho môi trường.
MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Mục tiêu nghiên cứu .4 Đối tượng nghiên cứu 4 Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan nước thải chăn nuôi 1.1 Tình hình chăn ni Việt Nam giới 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi Việt Nam 1.1.2 Tình hình chăn ni giới 1.2 Thành phần đặc tính nước thải chăn ni .8 1.2.1 Thành phần nước thải chăn nuôi 1.2.2 Đặc tính nước thải chăn nuôi 1.3 Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi 10 1.3.1 Các phương pháp xử lý nitơ nước thải .14 1.3.2 Xử lý hợp chất photpho phương pháp hóa học 17 1.3.3 Xử lý đồng thời N P 19 CHƯƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .21 2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.2 Xử lý nước thải chăn ni phương pháp yếm khí 21 2.2.1 Phương pháp xử lý yếm khí .22 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình yếm khí 25 2.2.3 Các hệ thống xử lý yếm khí phổ biến 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN .32 3.1 Kết phân tích thành phần nước thải chăn ni 32 3.2 Khảo sát hiệu xử lý với thời gian lưu khác 32 KẾT LUẬN 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Nước ta giai đoạn phát triển cơng nghiệp hố đại hố đương nhiên kéo theo thị hố Tình hình ô nhiễm môi trường Việt Nam gia tăng nhanh chóng Theo tính tốn tốc độ tăng trưởng GDP Việt Nam vòng 10 năm tới tăng bình qn khoảng %/năm, GDP cơng nghiệp khoảng 8-9 %/năm, mức thị hố từ 23 - 33 % năm 2000, lượng ô nhiễm nơng nghiệp sinh hoạt gấp đơi mức Tác động môi trường chăn ni gây khơng nhỏ Việc tìm giải pháp phù hợp để xử lý nước thải sau chăn nuôi trước xả môi trường cần thiết cho phát triển nông nghiệp bền vững Để đáp ứng nhu cầu thực phẩm người, ngành chăn nuôi giới phát triển nhanh đạt nhiều thành tựu quan trọng Trên giới chăn nuôi chiếm khoảng 70% đất nông nghiệp 30% tổng diện tích đất tự nhiên (khơng kể diện tích bị băng bao phủ) Chăn ni đóng góp khoảng 40% tổng GDP nơng nghiệp tồn cầu, giải việc làm cho 1,3 tỉ dân Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất cung cấp số lượng lớn sản phẩm quan trọng cho nhu cầu người, ngành chăn nuôi gây nên nhiều tượng tiêu cực mơi trường Ngồi chất thải rắn chất thải lỏng, chăn ni đóng góp khoảng 18% hiệu ứng nóng lên trái đất (global warming) thải khí gây hiệu ứng nhà kính Theo báo cáo Tổ chức Lương Thực Thế giới (FAO), chất thải gia súc toàn cầu tạo 65% lượng nitơ ơxit (N2O) khí Đây loại khí có khả hấp thụ lượng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2 Động vật ni cịn thải 9% lượng khí CO2 tồn cầu, 37% lượng khí methane (CH4) – loại khí có khả giữ nhiệt cao gấp 21 lần khí CO2 Chăn ni gia súc đóng góp tới 64% lượng khí amoniac (NH3) – thủ phạm trận mưa axit Điều có nghĩa chăn ni gia súc, gia cầm khẳng định tác nhân làm tăng hiệu ứng nhà kính Ngồi nhu cầu thức ăn, nước uống, tập tính bầy đàn, nhu cầu bãi chăn thả, … gia súc coi tác nhân gây thối hóa đất nơng nghiệp, nhiễm nguồn nước cân hệ sinh thái Ơ nhiễm mơi trường nói chung, nhiễm mơi trường nước nói riêng vấn đề tồn cầu Nguồn gốc nhiễm môi trường nước chủ yếu nguồn nước thải không xử lý mà thải trực tiếp môi trường bao gồm từ: hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi, sinh hoạt, vui chơi giải trí, … Trong đó, nước thải từ hoạt động chăn ni có ảnh hưởng nhiều đến mơi trường tính đa dạng phức tạp chúng Trong nước thải chăn ni, thành phần khó xử lý chất hữu khó phân hủy, N P mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe người môi trường nitơ photpho hai nguyên tố sống, có mặt tất hoạt động liên quan đến sống nhiều ngành nghề sản xuất cơng nghiệp, nơng nghiệp Hợp chất hố học chứa nitơ, photpho gọi thành phần dinh dưỡng phạm trù nước thải đối tượng gây ô nhiễm trầm trọng cho môi trường Trong giới hạn tiểu luận này, tác giả chọn xử lý nước thải chăn nuôi, cụ thể nước thải chăn nuôi - nguồn thải phổ biến Việt Nam ngày có xu hướng tăng lên, chứa CHC, CƠN, nitơ phốtpho có hàm lượng nhiễm cao Công nghệ xử lý nước thải phát triển hoàn thiện sở thành tựu khoa học, kỹ thuật nhằm hạ giá thành xây dựng vận hành hệ thống xử lý nước thải nâng cao chất lượng nước sau xử lý Tuy nhiên việc xử lý nước thải nói chung nước thải giàu N, P nói riêng theo hướng áp dụng kỹ thuật sinh học trọng phát triển mạnh trọng thời gian gần chúng có tính bền vững, thích nghi với nhiều điều kiện tự nhiên Vì vậy, tác giả tiến hành đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi” Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá hiệu xử lý chất hữu (COD, TSS) nước thải chăn ni sử dụng hệ yếm khí vật liệu mang vi sinh di động Đánh giá hiệu xử lý Salbutamol nước thải chăn nuôi sử dụng hệ yếm khí vật liệu mang vi sinh di động Đối tượng nghiên cứu Thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi đưa giải pháp xử lý Phạm vi nghiên cứu Hiện tượng ô nhiễm nước thải chăn nuôi Việt Nam Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ngành chăn nuôi Việt Nam có lịch sử từ lâu đời, thành phần quan trọng đóng góp lớn vào cấu phát triển kinh tế Trong năm gần đây, với phát triển đất nước gia tăng nhanh chóng dân số ngành chăn ni có bước mới, bước chuyển đặc biệt thành phần, quy mô số lượng đàn vật nuôi để đáp ứng nhu cầu xã hội Cùng với phát triển, ngành chăn nuôi Việt Nam tồn nhiều hạn chế như: quy mơ chăn ni cịn nhỏ lẻ, khâu liên kết chăn ni cịn yếu, đặc biệt lượng chất thải phát sinh q trình chăn ni cịn chưa xử lý cách triệt để gây nên vấn đề môi trường Nước thải ngành chăn ni thƣờng có chứa nhiều chất rắn lơ lửng, chất hịa tan hữu vơ vơ, thành phần dinh dưỡng, vi sinh vật, ký sinh trùng mầm bệnh Trong năm gần đây, để nâng cao chất lượng số lượng vật nuôi xuất chuồng, đáp ứng nhu cầu ngày cao thịt hộ, trang trại chăn ni sử dụng chất kích thích tăng trường chất tạo nạc q trình chăn nuôi Việc lạm dụng chất tạo nạc cách mức sử dụng cách bừa bãi chăn nuôi ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm mà khiến chất tạo nạc gián tiếp vào môi trường thông qua nước thải chăn nuôi, gây nên ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sức khỏe người Hiện nay, giới có nhiều nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải kết hợp với loại bỏ chất tạo nạc, nhiên Việt Nam nghiên cứu loại cịn hạn chế quan tâm Ngun nhân cho phương thức chăn nuôi chủ yếu nước ta nơng hộ, chi phí đầu tư thấp, quy mô chăn nuôi nhỏ lẻ nên công trình xử lý nước thải chăn ni chủ yếu quan tâm đến việc loại bỏ thành phân ô nghiễm COD, TN, TP… Gần phương thức chăn nuôi chuyển dịch sang trang trại liên kết chăn nuôi, với vấn đề lạm dụng chất tạo nạc khơng kiểm sốt khiến cho việc xử lý chất tạo nạc nƣớc thải dần đƣợc quan tâm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan nước thải chăn ni 1.1 Tình hình chăn ni Việt Nam giới Trong năm gần đây, ngành chăn nuôi Việt nam giới có nhiều biến động tốc độ phát triển, phân bố lại địa bàn phương thức sản xuất, đồng thời xuất nhiều nhân tố bất ổn gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, vệ sinh an toàn thực phẩm nhiều dịch bệnh 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi Việt Nam Phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung chuyên môn hóa cao nội dung quan trọng q trình cơng nghiệp hóa sản xuất nơng nghiệp nước ta thời kỳ phát triển Theo kết điều tra dân số, đến tháng năm 2009, Việt Nam có tổng số dân 85.789.773 người, 10 quốc gia có mật độ dân số cao giới (khoảng 260 người/km2) Nhu cầu thực phẩm điều kiện dân số tăng đời sống ngày nâng cao đặt cho nhà quản lý nông nghiệp phải nhanh chóng đại hóa sản xuất nơng nghiệp Trong diện tích dành cho sản xuất nơng nghiệp ngày giảm phát triển đô thị, công nghiệp, giao thơng cơng trình dịch vụ khác, phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung, nâng cao quy mô xu tất yếu nhằm nâng cao suất chất lượng thịt, trứng, sữa cung cấp cho nhân dân cho xuất Bảng 1.1 Số lượng sản lượng sản phẩm chăn nuôi nước ta (2009) Loại gia TT súc Sản phẩm Đơn vị tính Số lượng Trâu Bị Lợn Ngựa Dê, cừu Gia cầm Ngàn Ngàn Ngàn Ngàn Ngàn Triệu 2886,6 6103,3 27627,7 102,2 1375,1 280,2 Thịt Sữa, trứng 74.960 257.779 2908,5 ngàn 278.190 518,3 ngàn 5419,4 triệu Nguồn: Phùng Thị Vân, 2009 1.1.2 Tình hình chăn nuôi giới Lương thực, thực phẩm vệ sinh an toàn thực phẩm vấn đề sống cịn nhân loại Ngày nơng nghiệp có vai trò quan trọng cung cấp lương thực loại thực phẩm nuôi sống nhân loại trái đất Ngành chăn ni khơng có vai trị cung cấp thịt, trứng, sữa thực phẩm cho dân số hành tinh mà cịn góp phần đa dạng sinh học trái đất Số lượng vật nuôi theo số liệu thống kê Tổ chức Nông lương giới ( FAO) năm 2009 số lượng đầu gia súc gia cầm giới sau: Tổng đàn trâu 182,2 triệu phân bố chủ yếu nước Châu Á, tổng đàn bò 1.164,8 triệu con, dê 591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu tổng đàn vịt 1.008,3 triệu Tốc độ tăng số lượng vật nuôi hàng năm giới thời gian vừa qua thường đạt 1% năm Hiện quốc gia có số lượng vật nuôi lớn giới sau: Về số lượng đàn bò nhiều Brazin 204,5 triệu con, thứ hai Ấn Độ 172,4 triệu con, thứ ba Hoa kỳ 94,5 triệu con, thứ tư Trung Quốc 92,1 triệu con, thứ năm Ethiopia thứ sáu Argentina có 50 triệu bị Các cường quốc chăn nuôi lợn giới: số đầu lợn hàng năm số Trung Quốc 451,1 triệu con, đứng thứ hai Hoa Kỳ 67,1 triệu con, thứ ba Brazin 37,0 triệu con, Việt Nam đứng thứ có 27,6 triệu Về số lượng vật ni giới, nước Trung quốc, Hoa kỳ, Ấn Độ, Brazin, Indonesia, Đức cường quốc, Việt Nam nước có tên tuổi chăn nuôi: đứng thứ số lượng vịt, thứ lợn, thứ số lượng trâu thứ 13 số lượng gà 1.2 Thành phần đặc tính nước thải chăn ni 1.2.1 Thành phần nước thải chăn nuôi - Chất hữu cơ: Chiếm khoảng 70 – 80% thành phần nước thải Bao gồm thức ăn thừa rơi vãi, hợp chất xenlulozo, protein, axitamin, chất béo, hydrocacbon dẫn xuất chúng Ngồi cịn hợp chất có chứa vòng thơm, hợp chất đa vòng hợp chất clo, hợp chất thường chiếm lượng nhỏ khó phân hủy xử lý - Chất vô cơ: Chiếm khoảng 20 – 30 % thành phần nước thải, bao gồm: muối, chlorua, sunfat, cát, đất, sỏi… - Hàm lượng Nito: cao khả hấp thụ gia súc nên thường bị thải thể qua nước tiểu phân vào dòng nước thải Nitơ tồn nhiều dạng khác như: NH4+ , NO2- , NO3- , NH4+ chiếm đến 80 – 90 % - Hàm lượng Photpho: Chiếm khoảng 0,25 – 1,4% thành phần nước thải Phốtpho chủ yếu sinh từ qua trình tiêu thụ thức ăn tồn nhiều dạng: Orthophotphat (HPO4- , H2PO42- , PO43- ), polyphotphat phốtphat hữu - Sinh vật gây bệnh: Có số lượng thành phần phong phú, bao gồm: virus, vi khuẩn, khí sinh trùng, trứng ấu trùng giun, sán gây bệnh - Các chất vi ô nhiễm: chiếm lượng nhỏ nước thải, thường thành phần chất có tác dụng tăng sức đề kháng, tăng tốc độ tăng trưởng chất lượng thịt gia súc xuất chuồng như: kháng sinh, chất tạo nạc Chủ yếu phát sinh q trình tiết vật ni hịa tan thức ăn vật ni rơi vãi Hình 1.1 Hình ảnh lấy nước thải vận chuyển 1.2.2 Đặc tính nước thải chăn ni Nước thải chăn ni nguồn nước thải đặc trưng, có nhiều hợp CHC, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước có nguy gây nhiễm đến nguồn nước mặt, nước ngầm Bên cạnh đó, cịn có nhiều khí tạo NH3, CO2,CH4, H2S… Các loại khí gây ô nhiễm môi 10 đệm bicarbonate-ammonia (độ kiềm) kiểm sốt độ pH ổn định q trình chất khử 2.2.3 Các hệ thống xử lý yếm khí phổ biến Hiện nói nước ta chưa có quy trình hồn thiện cơng bố để xử lý nước thải chăn nuôi đạt tiêu chuẩn xả thải Nước thải chăn nuôi lợn từ trang trại chủ yếu xử lý hầm khí sinh học (biogas) Đây phương pháp xử lý kỵ khí đơn giản, chi phí đầu tư thấp Nước thải từ chuông trại dẫn trực tiếp vào bể kín với thời gian lưu khoảng 15-30 ngày Phía bể có đặt hệ thống thu hồi khí để tận dụng khí sinh làm chất đốt phát điện Dưới bể lớp bùn đáy, cặn lớp bùn đáy tháo định kỳ đem làm phân bón Các phương pháp xử lý chất hữu chất rắn lơ lửng, nhiên yêu cầu thời gian lưu dài (20 – 30 ngày) sử dụng diện tích đất lớn Các phương pháp xử lý khác phương pháp xử lí yếm khí UASB cơng nghệ sinh học yếm khí vật liệu mang di động (AnMBBR) có ưu điểm vượt trội 2.2.3.1.Bể xử lý lớp bùn kỵ khí với dịng nước từ lên (UASB) UASB kỹ thuật sử dụng vi sinh dạng hạt tự sinh không chất mang đề xuất bở GS Lettinga Đây kĩ thuật sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải có độ ô nhiễm hữu cao, kể nước thải sinh hoạt Nguyên tắc kỹ thuật UASB sử dụng khả tạo thành hạt vi sinh số số dạng vi sinh yếm khí định, chúng tạo thành tập hợp keo tụ đặc, thường gọi hạt vi sinh Hạt vi sinh có khả lắng tốt dễ tích lũy khối phản ứng, 28 loại khơng có khả tạo hạt trơi theo nước Với phương thức chọn lọc vi sinh này, mật độ sinh khối bể đạt cao, thơng thường 20-30kg/m3 tính theo hàm lượng chất hữu Nét đặc chưng bật hệ xử lý UASB phận tách ba pha Nhờ cấu trúc cản khí (sắp xếp theo kiểu dích dắc, xen phủ lẫn vịm thu khí) nên dịng khí thu vịm thu khí, khí thoát khỏi nước tách khỏi hạt vi sinh Bộ phận tách pha chia bể yếm khí thành hai vùng: vùng phân hủy nằm vùng lắng nằm phía Hình 2.2 Sơ đồ hệ xử lý UASB Bể xử lý theo kĩ thuật UASB có đặc trưng sau: nước thải cần xử lý phân bố vào đáy bể chảy ngược lên phía với tốc độ 0.5m/h, với khí tạo thành để trì trạng thái lơ lửng tầng vi sinh, lớp bùn lớp nước không chứa sinh khối lớp tách pha (rắn, lỏng, khí) Hiệu xử lý chất nhiễm tăng cường nhờ tạo nên hai dòng ngược chiều Dòng nước thải từ lên dòng bùn sinh học từ xuống làm tăng khả tiếp xúc chất vi sinh vật 29 Dòng nước thải chảy ngược dòng lên bùn, tạo khuấy trộn bể xử lý, tăng khả tiếp xúc vi sinh vật lọc chất bẩn nước, nhằm tăng hiệu xử lý Nước thải xử lý thoát máng tràn dọc theo thành bể theo ống dẫn (Bùi Hữu Đoàn, 2011) 2.2.3.2.Cơng nghệ sinh học yếm khí vật liệu mang di động (AnMBBR) Các lị phản ứng kị khí tốc độ cao ưa thích sử dụng tồn giới chúng thiết kế để hoạt động HRT ngắn SRT dài để kết hợp hoạt động lượng lớn sinh khối, khả tải cao bùn cải thiện ổn định Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu tập trung vào hệ thống MBBR với sửa đổi vật liệu mang Hệ thống MBBR q trình xử lí sinh học dựa chế bám dính vi sinh vật hệ thống bùn hoạt tính vật liệu mang vi sinh di chuyển lớp để tạo màng xử lí sinh học nước thải Các vật liệu mang thường làm vật liệu khác vật liệu xốp, nhựa tái chế có bề mặt tiếp xúc lớn với nước, khơng khí vi khuẩn cách tối ưu Vi khuẩn/ bùn hoạt tính phát triển bề mặt vật liệu mang, vi khuẩn phân hủy chất hữu nước thải Quá trình áp dụng cho hệ thống yếm khí hiếu khí Khi lượng vi khuẩn tăng thêm, lượng bùn dư tách khỏi vật liệu mang chảy với nước xử lí đến thiết bị phân tách cuối Hệ thống bao gồm hệ thống giai đoạn nhiều giai đoạn tùy thuộc vào nhu cầu cụ thể Hệ thống MBBR sử dụng cho nhiều ứng dụng khác để đạt kết tối ưu, tùy thuộc vào chất lượng nước thải quy định xả thải 30 X.J Wang cộng (2005) thực nghiên cứu loại bỏ chất dinh dưỡng từ nước thải thị lị phản ứng màng sinh học di chuyển cho thấy 89,9% tổng hiệu suất loại bỏ nitơ (TN) thơng qua q trình nitrat hóa khử nitrat (SND) đạt hệ thống Kết nghiên cứu Borkar R.P et al (2013) cho thấy polyethylen MBBR chất mang Biofilm có tiềm lớn sử dụng để loại bỏ OM khỏi nước nước thải Một trường hợp khác, Sari Luostarinen et al (2005) nghiên xử lý chỗ nước thải phòng xử lý sữa hỗn hợp chất thải nhà bếp lò phản ứng màng sinh học (MBBR) Kết cho thấy hệ thống MBBR loại bỏ 50-60% nitơ 40-70% tổng COD (CODt) Sự kết hợp bể xử lý bùn kỵ khí ngược dịng (UASB) MBBR loại bỏ 92% CODt, 99% nhu cầu oxy sinh học (BOD5) 65-70% nitơ * Giới thiệu vật liệu mang vi sinh Vật liệu mang vi sinh vật liệu chế tạo nhựa PE, PVC PU , có tác dụng nơi để vi sinh bám vào làm tăng mật độ vi sinh hệ thí nghiệm xử lý nước thải vi sinh Vật liệu mang vi sinh có nguồn gốc tự nhiên thường sử dụng trước (gỗ, đá), đến ngày vật liệu mang tự nhiên hầu hết thay vật liệu nhân tạo hay vật liệu tự nhiên biến tính Vật liệu mang vi sinh địi hỏi tính năng: trơ mơi trường làm việc, khơng độc vi sinh, diện tích bề mặt lớn, độ xốp cao, hệ mao quản hở, độ bền học cao, nhẹ quan trọng tạo dòng chảy để tăng khả tiếp xúc màng vi sinh với chất 31 Hình 2.3 Một số vật liệu mang sử dụng cột lọc yếm khí Tóm lại, điều kỹ thuật xử lý yếm khí vi sinh tổng quan tài liệu tảng cho phương pháp xử lý yếm khí MBBR xử lý nước thải nuôi lợn quy mô Pilot mà sinh viên đánh giá chương sau 2.3 Phương pháp thu thập số liệu Thu thập, kế thừa, hệ thống hóa tài liệu, tài liệu, số liệu, nguồn thông tin thu thập, tổng hợp từ nhiều nguồn liên quan khác nhau, sách, báo tạp chí, luận văn, … từ thư viện nguồn tài liệu từ internet 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THẢO LUẬN Kết thí nghiệm trình bày đồ thị khảo sát theo thời gian chế độ thí nghiệm Các giá trị COD t, CODht, T-N, N-NO3-, N-NO2-, NNH4+, T-P, PO43- thuộc ngăn hiếu khí (HK) giá trị sau lắng thể giá trị sau xử lý sau chu trình chạy thí nghiệm Các giá trị sau xử lý so sánh với giá trị đường kẻ đứt quãng nằm ngang thể giá trị theo qui chuẩn QCVN 40/2011/BTNMT 3.1 Kết phân tích thành phần nước thải chăn ni Nước thải lấy đo pH, phân tích COD t, CODht, TSS, T-N, T-P, độ kiềm số khác Kết phân tích nước thải thể bảng 3.1 sau: Bảng 3.1 Khoảng giá trị trung bình đầu vào hệ thí nghiệm Mẫu nước thải Nước thải pH bồn 6,5-7,5 Khoảng giá trị (đơn vị mg/L, trừ pH) CODt CODht TSS TN TP Độ kiềm 200L 2700- 428- 1350- 280- 7800 1980 2800 589 20-80 24353350 3.2 Khảo sát hiệu xử lý với thời gian lưu khác 3.2.1 Chế độ thời gian lưu 12h Bảng tóm tắt chế độ thí nghiệm giá trị trung bình nước thải đầu vào: Bảng 3.2 Tóm tắt chế độ thí nghiệm Ngăn xử lý (L) Giá trị Ngăn xử lý HRT (h) V yếm khí 90 HRT yếm khí V Thiếu khí 90 HRT thiếu khí 33 V Hiếu khí 180 HRT hiếu khí Giá trị trung bình thành phần nước thải chăn ni pha loãng đến nồng độ cần khảo sát: Bảng 3.3 Giá trị trung bình nước thải đầu vào pH Alkht CODt CO T- T- NH4+ht( T-Pt T-Pht PO43- TSS (mg/ (mg/l Dht Nt Nht mgN/l) (mg (mg (mg (mg l) ) P/l) P/l) P/l) /l) 18 14 200 (mg/ (m (mg l) 6,5- 600- 7,3 700 1172 912 gN N/l) /l) 23 181 150 Nước thải sau lấy tiến hành phần tích sau pha loãng cho đạt giá trị nồng độ trung bình bảng 3.3 Hình 3.1 Diễn biến nồng độ COD, HRT = 12h Giá trị COD tổng số đầu vào nằm khoảng 1.170 mg/l, COD hòa tan có giá trị 912 mg/l (chiếm 78%) giảm dần sau qua ngăn đầu 34 tiên khoảng 27% q trình phân hủy yếm khí Tại ngăn thiếu khí COD tiếp tục giảm xuống giá trị trung bình 617 mg/l, tức bị khoảng 13% phục vụ cho q trình thiếu khí (chính q trình khử nitrat thành N khí) Sau bể hiếu khí COD cịn lại trung bình 301 mg/l cao tiêu chuẩn COD QCVN 40 cho nước thải mơi trường loại B (150mg/l) Hình 3.2 Diễn biến nồng độ T-N, HRT = 12h N tổng đầu vào nằm khoảng 231 mgN/l, N hòa tan có giá trị khoảng 181 mgN/l (chiếm 78%) giảm dần sau qua ngăn yếm khí xuống khoảng 177 mg/l không đổi so với giá trị N hòa tan giai đoạn yếm khí N tổng khơng thay đổi mà amoni sinh trình phân hủy yếm khí Tại ngăn thiếu khí N tổng giảm xuống giá trị trung bình 110 mgN/l, tức bị khoảng 48% trình khử nitrat giai đoạn thiếu khí (khử nitrat thành N khí) Sau bể hiếu khí N tổng cịn lại khoảng 60-70 mg/l, cho giá trị trung bình 66 mgN/l cao tiêu chuẩn N tổng QCVN 40 cho nước thải mơi trường loại B (40 mgN/l) Nhìn chung giá trị trung bình chế độ khảo sát thu được: hiệu suất xử lý chất hữu (COD) 74%, hiệu suất oxi hóa amoni 72%, hiệu suất xử lý tổng N 71% tổng P 48 % 35 3.2.2 Chế độ thời gian lưu 24h Giá trị trung bình thành phần nước thải chăn ni pha lỗng đến nồng độ cần khảo sát Hình 3.3 Diễn biến tiêu COD, HRT = 24h Giá trị COD giảm dần sau qua ngăn khoảng 28% trình phân hủy yếm khí Tại ngăn thiếu khí COD tiếp tục giảm xuống giá trị trung bình 551 mg/l, tức bị thêm khoảng 9% phục vụ cho q trình thiếu khí (chính q trình khử nitrat thành N2 khí) Sau bể hiếu khí COD cịn lại trung bình 248 mg/l cao tiêu chuẩn COD QCVN 40 cho nước thải môi trường loại B (150mg/l) 36 Hình 3.4 Diễn biến nồng độ tổng N, HRT = 24h N tổng đầu vào nằm khoảng 231 mgN/l, N hịa tan có giá trị khoảng 180 mgN/l (chiếm 78%) giảm dần sau qua ngăn yếm khí xuống cịn khoảng 166 mg/l không đổi so với giá trị N hịa tan giai đoạn yếm khí N tổng khơng thay đổi mà amoni sinh q trình phân hủy yếm khí Tại ngăn thiếu khí N tổng giảm xuống giá trị trung bình 104 mgN/l, tức bị khoảng 54% trình khử nitrat giai đoạn thiếu khí (khử nitrat thành N2 khí) Sau bể hiếu khí N tổng lại khoảng 40-64 mg/l, cho giá trị trung bình 56 mgN/l cao tiêu chuẩn N tổng QCVN 40 cho nước thải môi trường loại B (40 mgN/l) 3.2.3 Chế độ thời gian lưu 36h Giá trị trung bình thành phần nước thải chăn ni pha lỗng đến nồng độ cần khảo sát Bảng 3.5 Giá trị trung bình nước thải đầu vào pH Alkh CODt CODh T-Nht NH4+ T-Pt T-Pht PO43- TSS t (mg/l t (mg (mgN/ (mg (mg (mg (mgP (mg (mg ) (mg/l N/l) l) N/l) P/l) P/l) /l) /l) 250 180 150 24 16 10,1 /l) 6,5 600 - - 7,3 T-Nt ) 1100 700 700 Trong chế độ này, dịng tuần hồn từ thiếu khí sang hiếu khí trì lưu lượng 7,2 m3/h nhằm vận chuyển hỗn hợp bùn nước thải sang ngăn hiếu khí Điều liên quan đến q trình đảo trộn lơi khơng khí vào ngăn hiếu khí Nước thải sau lấy tiến hành phần tích 37 sau pha lỗng cho đạt giá trị nồng độ trung bình bảng Hình 3.5 Diễn biến nồng độ COD, HRT = 36h Giá trị COD giảm dần sau qua ngăn khoảng 30% trình phân hủy yếm khí Tại ngăn thiếu khí COD tiếp tục giảm xuống giá trị trung bình 470 mg/l, tức bị khoảng 18% phục vụ cho q trình thiếu khí (chính q trình khử nitrat thành N khí) Sau bể hiếu khí COD cịn lại trung bình 137,7 mg/l thấp tiêu chuẩn COD QCVN 40 cho nước thải môi trường loại B (150mg/l) Hình 3.6 Diễn biến nồng độ tổng N, thời gian lưu 36 38 N tổng giảm dần sau qua ngăn yếm khí xuống khoảng 150 -160 mg/l không đổi so với giá trị N hịa tan Tại ngăn thiếu khí N tổng giảm xuống giá trị trung bình 105 mgN/l Sau bể hiếu khí N tổng cịn lại khoảng từ 25-34 mg/l, cho giá trị trung bình 33,4 mgN/l thấp tiêu chuẩn N tổng QCVN 40 cho nước thải môi trường loại B (40 mgN/l) Như vậy, với thời gian lưu 36h tiêu COD, N tổng, P tổng đạt QCVN 40/2011/BTNMT Đối với thời gian lưu hoạt động 12h, 24h tiêu COD, amoni, N tổng, P tổng cao so với tiêu chuẩn Hiệu suất xử lý chất hữu (COD), N-NH4+, tổng N, tổng P, khử NO3- nước thải chăn nuôi cao thời gian lưu 36h Như hệ bùn hoạt tính cải tiến (có vật liệu mang PU) tiến hành nghiên cứu chạy hệ thay đổi theo thời gian: 12h, 24h, 36h, hệ đạt hiệu suất xử lý cao chế độ chạy 36h Nhóm nghiên cứu tiếp tục khảo sát chế độ chạy hệ 36h thay đổi nồng độ N-NH4+ đầu vào khác để tìm nồng độ tối ưu 39 KẾT LUẬN Hệ bùn hoạt tính cải tiến có khả xử lý N P nước thải ô nhiễm cao Đã tiến hành khảo sát với nồng độ COD, N, P tăng dần với chế độ thay đổi thời gian lưu, thay đổi lưu lượng dịng tuần hồn áp dụng vật liệu mang xốp PU (1cm x 1cm x 1cm) với tỉ lệ 20% thể tích Từ kết nghiên cứu thu rút số kết luận sau đây: - Khảo sát chế độ khác tìm thời gian lưu tối ưu 36h - Khảo sát nồng độ N-NH4+ đầu vào khác hiệu xử lý N-NH4+ nồng độ 250 mgN/L tốt - Nghiên cứu thay đổi lưu lượng tuần hoàn hỗn hợp nước bùn từ bể thiếu khí – hiếu khí lựa chọn được: Qr 7,2 m3/h - Khi sử dụng vập liệu xốp mang PU cho kết hiệu suất xử lý COD tổng nitơ tăng lên, khơng cải thiện q trình xử lý tổng photpho - Năng suất xử lý COD cao mà hệ đạt 5,04 kg/m3 với giá trị tải lượng đầu vào 5,1 kg/m3 Năng suất xử lý COD tối đa thu 0,44 kg COD/ kg VSS.ngày - Năng suất xử lý tổng nitơ đạt 114,8 g/m3.ngày Năng suất xử lý tối đa thu 10,1 g Nt/kg VSS.ngày 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Bùi Xuân An (2007), ―Nguy tác động đến môi trường trạng quản lý chất thải chăn nuôi vùng Đơng Nam Bộ‖, Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Báo cáo đánh giá ảnh hƣởng chất thải chăn nuôi lợn thịt quy mô trang trại đề xuất giải pháp xử lý thích hợp (2012), Sở KH&CN Hà Nội Đề tài: 01C-09/06-2010 Báo cáo tổng kết, Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam, 22008 Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2002) - 54/2002/QĐ-BNN, Một số loại kháng sinh, hóa chất cấm sử dụng sản xuất kinh doanh thức ăn chăn ni‖ Trương Thanh Cảnh (2015), ―Kiểm sốt ô nghiễm môi trường sử dụng kinh tế chất thải chăn nuôi‖, Nhà suất Khoa học Kỹ thuật -Trung tâm Khuyến nơng tỉnh Thanh Hóa - Báo Thanh Hóa, 14/08/2015 Lê Văn Du (2015), ―Tình hình tồn dƣ chất tạo nạc, kháng sinh nhiễm Salmonella thịt heo gà tiêu thụ Thành phố Hồ Chí Minh‖, Tạp chí Khoa học kỹ thuật Nơng Lâm Nghiệp, số 5, 47-56 Đậu Ngọc Hào, ―Chất tạo nạc bị cấm chăn ni nhóm BETA AGONIST‖, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thú y, Tập XXIII số – 2016 Nguyễn Thị Hằng (2017), ―Khảo sát thực trạng tồn dƣ chất tạo nạc (β- agonist) thịt gan lợn đƣợc bán địa bàn thành phố Hà Nội‖, Tạp chí Khoa học kỹ thuật thú y, số 5, 82-86 TÀI LIỆU TIẾNG ANH Anderson D., B Veenhuizen, E L Hancock (1991), ―The use of 41 phenethanolamines to reduce fat and increase leanness in meat animals Proceeding of Symposium on fat anh cholesterol reduce foods‖, Advances in applied biotechnology series, pp 43-73 10 Apple J K, P J Rincker, M Keith (2007), ―Meta-analysis of the ractopamine response in finishing swine‖, The Professional Animal Scientist, 23 (3), 179-196 11 Foreign Agricultural Service/USDA – Office of Global Analysis (2018), Livestock and Poultry: World Markets and Trade, United States Department of Agriculture 12 Holling, C.S., Bailey, J.L., Vanden Heuvel, B., Kinney, C.A., (2012) Uptake of human pharmaceuticals and personal care products by cabbage (Brassica campestris) from fortified and biosolids-amended soils‖, J Environ Monit 14, 3029–3036 42 ... tài ? ?Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi? ?? Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá hiệu xử lý chất hữu (COD, TSS) nước thải chăn ni sử dụng hệ yếm khí vật liệu mang vi sinh di động Đánh giá hiệu xử lý Salbutamol... nước thải chăn nuôi sử dụng hệ yếm khí vật liệu mang vi sinh di động Đối tượng nghiên cứu Thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi đưa giải pháp xử lý Phạm vi nghiên cứu Hiện tượng ô nhiễm nước thải. .. lạm dụng chất tạo nạc khơng kiểm sốt khiến cho việc xử lý chất tạo nạc nƣớc thải dần đƣợc quan tâm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Tổng quan nước thải chăn ni 1.1 Tình hình chăn ni Việt Nam giới Trong năm