Nghiên cứu ứng dụng đá ong biến tính vào xử lý COD và photpho trong nước thải chăn nuôi

LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình tiến hành làm khóa luận tốt nghiệp, ngồi nỗ lực thân, em nhận đƣợc giúp đỡ thầy, cô Khoa Quản lý tài nguyên rừng Mơi trƣờng, tồn thể bạn bè gia đình, giúp đỡ em hồn thành đƣợc khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Ngọc Bích thầy Bùi Văn Năng tận tình giúp đỡ em, thầy khơng hƣớng dẫn em kiến thức, kỹ thuật mà động viên em nhiều suốt trình thực làm khóa luận Em xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên làm thí nghiệm phịng nghiên cứu – Phân tích mơi trƣờng ngƣời bạn đồng hành giúp đỡ em nhiều suốt q trình làm khóa luận Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ em làm khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2019 Sinh viên Nguyễn Thị Bích Nụ i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan ngành chăn nuôi lợn Việt Nam 1.2 Thành phần đặc tính nƣớc thải chăn nuôi 1.3 Ảnh hƣởng nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng 1.4 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn giới Việt Nam 1.5 Một số nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi 11 1.5.1 Các nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi giới 11 1.5.2 Các nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi Việt Nam 12 1.6 Tổng quan ứng dụng đá ong (Laterite) lĩnh vực xử lý nƣớc thải 14 1.6.1 Sơ lƣợc đá ong 14 1.6.2 Một số nghiên cứu ứng dụng đá ong xử lý môi trƣờng 15 1.7 Cơ sở phƣơng pháp hấp phụ 18 1.7.1 Hấp phụ 18 1.7.2 Các phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt 19 1.7.3 Ứng dụng phƣơng pháp hấp phụ 21 CHƢƠNG II MỤC TIÊU – PHẠM VI – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 23 2.1.1 Mục tiêu chung 23 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 23 2.2 Nội dung nghiên cứu 23 2.2.1 Nghiên cứu biến tính đá ong theo phƣơng pháp nhiệt 23 2.2.2 Ứng dụng đá ong biến tínhvào xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi 24 2.2.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ để nâng cao hiệu hấp phụ cho đá ong 24 ii 2.2.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nƣớc thải chăn ni đá ong biến tính 24 2.3 Phạm vi nghiên cứu 24 2.4 Đối tƣợng nghiên cứu 24 2.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 25 2.5.1 Phƣơng pháp kế thừa tài liệu 25 2.5.2 Phƣơng pháp thực nghiệm 25 2.5.3 Biến tính đá ong phịng thí nghiệm 25 2.5.4 Sử dụng vật liệu đá ong biến tính để xử lý Photpho, COD nƣớc thải chăn nuôi 30 CHƢƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 32 3.1 Biến tính đá ong phƣơng pháp nhiệt 32 3.1.1 Kết biến tính đá ong 32 3.1.2 Đánh giá đặc tính vật liệu 33 3.2 Ứng dụng đá ong biến tính vào xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi 40 3.2.1 Đánh giá hiệu suất xử lý COD 41 3.2.2 Đánh giá hiệu suất xử lý Photpho 45 3.3 Ảnh hƣởng nồng độ nƣớc thải pH đến hiệu suất xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi 49 3.3.1 Ảnh hƣởng nồng độ nƣớc thải đến hiệu suất xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi 49 3.3.2 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất xử lý đá ong biến tính 7000C 53 3.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu kiểm sốt nhiễm nƣớc thải chăn ni 57 3.4.1 Giải pháp kỹ thuật 57 3.4.2 Giải pháp sách 58 3.4.3 Giải pháp tuyên truyền, giáo dục chuyển giao công nghệ 59 CHƢƠNG IV KẾT LUẬN – TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 60 4.1 Kết luận 60 4.2 Tồn 60 4.3 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT TÊN THƢỜNG TÊN VIẾT TẮT Al Nhôm BDST Mơ hình đẳng nhiệt thân thiện BOD5 Nhu cầu ơxy sinh hóa Ca Canxi CHC Nhu cầu oxy hóa học C/N Cacbon/Nito CTR Chất thải rắn Cu Đồng ĐVKPL Đầu vào không pha loãng 10 ĐVPL Đầu vào pha loãng 11 MT Mơi trƣờng 12 NĐ-CP Nghị định – Chính phủ 13 QĐ Quyết định 14 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 15 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 16 TT Thông tƣ 17 TB Trung bình 18 TSS Tổng chất rắn lơ lửng 19 TN Nitơ tổng số 20 TP Photpho tổng số 21 VSV Vi sinh vật 22 WHO Tổ chức y tế giới iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc tính nƣớc thải chăn ni Bảng 1.2 Ảnh hƣởng mùi hôi trang trại chăn nuôi lợn đến khu dân cƣ Bảng 1.3 Thành phần Đá ong 14 Bảng 2.1 Các thiết bị, dụng cụ h a chất sử dụng để biến tính Đá ong 26 Bảng 2.2 Các thiết bị dụng cụ hóa chất để xử lý COD 27 Bảng 2.3 Các thiết bị dụng cụ hóa chất để xử lý Photpho 28 Bảng 2.4 Các thiết bị dụng cụ hóa chất xây dựng mơ hình thí nghiệm 31 Bảng 3.1 Kết biến tính đá ong 33 Bảng 3.2 Thành phần hóa học vật liệu đá ong sau biến tính xác định giản đồ EDX 37 Bảng 3.3 Ảnh hƣởng biến tính vật liệu đến nồng độ hiệu suất xử lý COD 42 Bảng 3.4 Ảnh hƣởng đặc tính vật liệu đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho 46 Bảng 3.5 Ảnh hƣởng nồng độ nƣớc thải đến nồng độ hiệu suất xử lý COD 50 Bảng 3.6 Ảnh hƣởng nồng độ nƣớc thải đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho 52 Bảng 3.7 Ảnh hƣởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý COD 54 Bảng 3.8 Ảnh hƣởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho 55 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 20 Hình 1.2 Đồ thị dạng tuyến tính phƣơng trình Langmuir 21 Hình 2.1 Sơ đồ biến tính đá ong sơ 26 Hình 2.2 Mơ hình thí nghiệm xử lý nƣớc thải có dịng chảy qua đa lớp vật liệu 30 Hình 3.1 Hình ảnh đá ong sau biến tính nhiệt độ khác 32 Hình 3.2 Hình ảnh bề mặt đá ong thƣờng thơng qua kính hiển vi điện tử qt 33 Hình 3.3 Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính 5000C thơng qua kính hiển vi điện tử qt 34 Hình 3.4 Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính 6000C thơng qua kính hiển vi điện tử quét 34 Hình 3.5 Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính 7000C thơng qua kính hiển vi điện tử qt 35 Hình 3.6 Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính 9000C thơng qua kính hiển vi điện tử quét 36 Hình 3.7 Phổ EDX đá ong biến tính 5000C 38 Hình 3.8 Phổ EDX đá ong biến tính 6000C 38 Hình 3.9 Phổ EDX đá ong biến tính 7000C 39 Hình 3.10 Phổ EDX đá ong biến tính 8000C 39 Hình 3.11 Phổ EDX đá ong biến tính 9000C 40 Hình 3.12 Mơ hình bố trí thí nghiệm 41 Hình 3.13 Đồ thị thể thay đổi COD sử dụng vật liệu khác 43 Hình 3.14 Đồ thị thể hiệu suất xử lý COD sử dụng vật liệu khác 44 Hình 3.15 Đồ thị thể thay đổi Photpho theo đá ong biến tính 47 Hình 3.16 Đồ thị thể hiệu suất xử lý Photpho đá ong biến tính 48 Hình 3.17 Đồ thị ảnh hƣởng nồng độ đầu vào đến hiệu suất xử lý COD 51 Hình 3.18 Đồ thị ảnh hƣởng nồng độ nƣớc thải đến hiệu suất xử lý Photpho 53 vi Hình 3.19 Đồ thị ảnh hƣởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý COD đá ong biến tính 7000C 54 Hình 3.20 Đồ thị ảnh hƣởng pH đến nồng độ hiệu suất Photpho đá ong biến tính 7000C 56 Hình 3.21 Mơ hình xử lý nƣớc thải chăn ni 57 Hình 3.22 Mơ hình Bể xử lý nƣớc thải chăn ni sau Biogas 58 vii ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần đây, tăng trƣởng nhanh ngành chăn nuôi Việt Nam g p phần quan trọng vào phát triển kinh tế đất nƣớc Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại, ngành chăn nuôi gây ô nhiễm môi trƣờng ngày nghiêm trọng, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng dân cƣ hệ sinh thái tự nhiên Nƣớc thải từ trang trại đƣa vào nguồn tiếp nhận chƣa qua xử lý xử lý cách đơn lẻ, không hiệu quả, không đạt tiêu chuẩn xả thải Trong số đ , phải kể đến nguồn nƣớc thải từ trang trại chăn nuôi lợn với hàm lƣợng chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, chất dinh dƣỡng Nito, Photpho vi sinh vật gây bệnh cao nhiều lần so với tiêu chuẩn xả thải cho phép Trên thực tế, nƣớc ta vấn đề xử lý nguồn nƣớc thải ô nhiễm thƣờng bị bỏ qua Do đ , việc xử lý khối lƣợng lớn nƣớc thải phát sinh từ ngành chăn nuôi gia súc nhu cầu cấp thiết ngành công nghiệp môi trƣờng Ở nƣớc ta nay, c nhiều kỹ thuật xử lý nƣớc thải đƣợc phổ biến ứng dụng Tuy nhiên chủ yếu xử lý h a chất hay chế phẩm sinh học Mặc dù hiệu xử lý cao, nhƣng giá thành đắt, không phù hợp với nguồn thu nhập thấp nông dân Theo th i quen tập quán, ngƣời dân thải trực tiếp kênh nƣớc ao, vƣờn gia đình Do đ , môi trƣờng nông thôn không đƣợc cải thiện áp dụng kỹ thuật xử lý nƣớc chi phí cao Vì vậy, việc tìm biện pháp sử dụng vật liệu tự nhiên sẵn c mà đảm bảo đƣợc khả xử lý nƣớc thải hiệu c chi phí thấp, thân thiện với mơi trƣờng, phù hợp với điều kiện kinh tế hộ gia đình nơng thơn cần thiết Xuất phát từ vấn đề nêu đề tài “Nghiên cứu ứng dụng đá ong biến tính vào xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi” đƣợc thực nhằm đề xuất cơng nghệ chi phí thấp áp dụng vào thực tiễn để xử lý tái sử dụng nƣớc thải, g p phần giảm thiểu tác động biến đổi khí hậu, hạn chế nhiễm môi trƣờng CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan ngành chăn nuôi lợn Việt Nam Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi Chất thải chăn ni sinh q trình chăn ni bao gồm chất thải nhƣ: phân, thức ăn, ổ l t, xác gia xúc, nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng, khí thải chăn nuôi Khối lƣợng chất thải chăn nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn phát triển sinh trƣởng, chế độ dinh dƣỡng phƣơng thức vệ sinh chuồng trại Với số lƣợng chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mơ trang trại khối lƣợng chất thải chăn nuôi sinh ngày nƣớc ta lớn dƣới nhiều dạng rắn, lỏng, khí Tình hình phát triển chăn ni Việt Nam Trong năm vừa qua, ngành chăn nuôi nƣớc giữ mức tăng trƣởng cao ổn định Về hình thức chăn nuôi, chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ hộ gia đình chiếm tỷ trọng lớn khoảng 65 - 70% số lƣợng sản lƣợng Tuy nhiên, ngành chăn nuôi nƣớc ta c dịch chuyển nhanh chóng từ chăn ni nhỏ lẻ sang chăn nuôi quy mô lớn, trang trại, công nghiệp 1.2 Thành phần đặc tính nƣớc thải chăn ni Nƣớc thải chăn nuôi hỗn hợp bao gồm nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng, nƣớc tắm vật ni Chỉ tính riêng với chăn ni lợn, trung bình lƣợng nƣớc thải 25 lít/con lợn/ngày lƣợng nƣớc thải năm khoảng 85 triệu m3, số đáng kể (Trần Văn Tựa, 2015) Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lƣợng nồng độ chất ô nhiễm tăng cao Về thành phần nước thải Thành phần mức độ ô nhiễm nƣớc thải chăn nuôi, qua kết khảo sát chất lƣợng nƣớc thải trang trại Hịa Bình Xanh (xã Hợp Hịa, huyện Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình) với khoảng 3000 lợn cho thấy thông số ô nhiễm nhƣ COD, NH4+, TP SS tƣơng ứng lần lƣợt 5630 ± 1032 mg/l, 544 ± 57 mg/l, 60 ± 18 mg/l 4904 ± 901mg/l (Cao Thế Hà ncs, 2015) Các giá trị ô nhiễm không đạt tiêu chuẩn Ngành vệ sinh nƣớc thải chăn nuôi 10 TCN 678:2006 vƣợt gấp nhiều lần tiêu chuẩn khắt khe Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia nƣớc thải chăn nuôi gia súc [10] Bảng 1.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi TT Đơn vị pH - TSS N-NH4+ N_Tổng P_Tổng COD BOD5 mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Kết 7.62 830 323 431 44 935 475 QCVN: 5.5-9 100 10 30 100 50 24/2009 (Nguồn: Viện Hàn lâm khoa học công nghệ Việt Nam, 2012) Các chất hữu vô Trong nƣớc thải chăn nuôi, hợp chất hữu chiếm 70 - 80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcacbon dẫn xuất chúng có phân Các chất vơ chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối ure, ammonium, muối clorua, SO42- Nƣớc thải chăn nuôi chứa hàm lƣợng BOD5, COD cao, nƣớc thải chứa chủ yếu chất hữu dễ phân hủy Theo nghiên cứu Nguyễn Sáng nƣớc thải chăn ni lợn khu vực nghiên cứu ô nhiễm cao so với cột B Tiêu chuẩn nƣớc thải chăn nuôi gia súc QCVN 01-79:2011/BNNPTNT Cụ thể, COD cao gấp 29 - 83 lần, NH4+-N cao gấp 15 - 65 lần, T-P cao gấp - 12 lần, SS cao gấp 20 - 35 lần coliform cao gấp 160 - 440 lần [7] Nitơ Photpho Khả hấp thụ Nito Photpho thấp, nên thức ăn chứa Nito, Photpho tiết theo phân nƣớc tiểu Trong nƣớc thải chăn nuôi thƣờng chứa hàm lƣợng Nito Photpho cao, hàm lƣợng T-P cao gấp - 12 lần so với cột B tiêu chuẩn nƣớc thải chăn nuôi gia súc QCVN 0179:2011/BNNPTNT [10] Theo Cao Thế Hà cộng TP có giá trị dao động 60 ± 18 mg/l Nếu không đƣợc xử lý tốt gây tƣợng phú dƣỡng cân hệ sinh Bảng 3.5 Ảnh hưởng nồng độ nước thải đến nồng độ hiệu suất xử lý COD COD = 1488 (mg/l) STT Tên mẫu COD = 600 (mg/l) Nồng độ Hiệu suất Nồng độ Hiệu suất COD (mg/l) (%) COD (mg/l) (%) Đầu vào 1488 600 100ml 624 58.1 144 76 500ml 576 61.3 120 80 1000ml 480 67.7 96 84 1500ml 672 54.8 144 76 2000ml 672 54.8 216 64 2500ml 864 41.9 480 67.7 3000ml 1056 29.0 480 67.7 3500ml 1056 29.0 528 64.5 10 4000ml 672 54.8 11 4500ml 816 45.2 12 5000ml 960 35.5 13 5500ml 1152 22.6 14 6000ml 1344 9.7 15 6500ml 1344 9.7 Đề tài tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ đầu vào tới hiệu suất xử lý Kết đƣợc thể bảng 3.5 biểu đồ hình 3.17 Qua kết phân tích ta thấy khả hấp đá ong thƣờng đá ong biến tính 7000C Đá ong thƣờng khả xử lý qua 3500ml hiệu suất xử lý giảm 29.0%, đá ong biến tính 7000C 3500ml hiệu suất xử lý cao lên tới 64.5% Tiến hành xử lý tiếp đá ong biến tính 7000C đá ong khơng cịn khả hấp phụ dừng lại kết đạt đƣợc 50 đá ong biến tính nhiệt xử lý đến 6500ml, gấp lần so với đá ong thƣờng 90.00 80.00 Hiệu suất (%) 70.00 60.00 50.00 COD = 1488 mg/l 40.00 COD = 600 mg/l 30.00 20.00 10.00 0.00 Thề tích sau xử lý (ml) Hình 3.17 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ đầu vào đến hiệu suất xử lý COD Khi giảm nồng độ chất ô nhiễm, hiệu suất tăng lên đáng kể Với COD đầu vào 600 mg/l hiệu suất cao tới 17% đạt 84% thời điểm lƣợng nƣớc thải đạt 1lít Tuy nhiên, q trình xử lý đạt hiệu cao đạt 64.52% sau lƣợng nƣớc thải qua mơ hình 3.5lít, hiệu xử lý giảm 9.7% sau lƣợng nƣớc thải qua mơ hình 6.5 lít Trong đ có nồng độ đầu vào hiệu cao 67.74% nƣớc thải qua 1lít, cịn 29.03% lƣợng nƣớc thải chảy qua 3,5lít Lƣợng nƣớc thải qua mơ hình COD = 600 mg/l cao gấp lần nồng độ COD = 1488 mg/l Do việc lựa chọn nồng độ vừa phải cho đầu vào hệ thống xử lý biện pháp pha lỗng cần thiết Mục đích để giảm áp lực lên hệ thống thứ hai trì đƣợc vật liệu thời gian dài xử lý với thể tích lớn 3.3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ nước thải đến hiệu suất xử lý Photpho Tƣơng tự xử lý COD, Phopho ta tiến hành pha loãng nồng độ đầu vào thực xử lý Photpho đá ong biến tính 7000C, ta thu đƣợc kết theo bảng 3.6 nhƣ sau: 51 Bảng 3.6 Ảnh hưởng nồng độ nước thải đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho TP = 11.7 (mg/l) STT Tên mẫu TP Hiệu suất (mg/l) (%) TP = 5.53 (mg/l) TP (mg/l) Hiệu suất (%) Đầu vào 11.7 0.00 5.53 0.00 100ml 2.6 77.74 1.16 79.10 500ml 2.3 79.96 0.49 91.09 1000ml 2.3 80.25 0.65 88.25 1500ml 4.4 62.26 0.97 82.44 2000ml 5.1 56.30 1.11 79.97 2500 6.6 44.00 1.73 68.72 3000 8.3 29.11 1.94 64.89 3500 7.5 35.96 2.49 55.00 10 4000 7.9 32.70 2.64 52.28 11 4500 9.2 21.34 2.82 49.07 12 5000 9.0 23.23 3.23 41.53 13 5500 10.0 14.72 3.96 28.43 14 6000 4.55 17.68 15 6500 5.06 8.41 16 7000 5.23 5.44 Tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ đầu vào tới nồng độ hiệu suất xử lý Photpho thể cụ thể bảng 3.6 hình 3.18 sau: 52 100 90 Hiệu suất (%) 80 70 60 50 Photpho = 11.7 mg/l 40 Photpho = 5.53 mg/l 30 20 10 Thể tích sau xử lý (ml) Hình 3.18 Đồ thị ảnh hưởng nồng độ nước thải đến hiệu suất xử lý Photpho Qua hình 3.18 ta thấy giảm nồng độ chất ô nhiễm, hiệu suất tăng lên đáng kể Với Photpho đầu vào 5.53 mg/l hiệu suất cao tới 12% đạt 91% thời điểm lƣợng nƣớc thải đạt 500ml Tuy nhiên, trình xử lý đạt hiệu cao đạt 55% sau lƣợng nƣớc thải qua mô hình 3.5lít giảm dần lƣợng nƣớc thải qua mơ hình 7lít Trong đ có nồng độ đầu vào hiệu cao 80.25% nƣớc thải qua 1lít, cịn 35.96% lƣợng nƣớc thải chảy qua 3,5lít Do việc lựa chọn nồng độ vừa phải cho đầu vào hệ thống xử lý biện pháp pha loãng cần thiết Mục đích để giảm áp lực lên hệ thống thứ hai trì đƣợc vật liệu thời gian dài xử lý với thể tích lớn 3.3.2 Ảnh hƣởng pH đến hiệu suất xử lý đá ong biến tính 7000C 3.3.2.1 Ảnh hưởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý COD Để đánh giá mức độ ảnh hƣởng pH tới hiệu suất xử lý vật liệu, đề tài tiến hành thay đổi pH, dải pH đƣợc chọn dao động từ đến 10 53 STT pH COD (mg/l) Hiệu suất (%) Đầu vào 1488 1008 32.3 912 38.7 624 58.1 480 67.7 528 64.5 720 51.6 10 1056 29.0 1600 80.0 1400 70.0 1200 60.0 1000 50.0 800 40.0 600 30.0 400 20.0 200 10.0 Hiệu suất (%) COD (mg/l) Bảng 3.7 Ảnh hưởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý COD 0.0 Đầu vào pH =4 pH =5 pH =6 pH =7 pH =8 pH =9 pH =10 Hiệu suất (%) COD (mg/l) Hình 3.19 Đồ thị ảnh hưởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý COD đá ong biến tính 7000C Qua bảng 3.7, hình 3.19: giá trị pH thay đổi khoảng từ đến 10, khả xử lý tốt pH từ axit đến trung tính giảm dần môi trƣờng kiềm Tại pH = khả hấp phụ COD tối ƣu, nồng độ COD giảm từ 1488 mg/l 480 mg/l giảm 3.1 lần so với nồng độ COD ban đầu 54 Theo Tiêu chuẩn nƣớc thải chăn nuôi gia súc QCVN 0179:2011/BNNPTNT cột B tất giá trị COD sau xử lý không đạt tiêu chuẩn Tuy nhiên so với nồng độ ban đầu nƣớc thải COD giảm từ đến 3.1 lần Hiệu suất xử lý theo đ tăng dần từ 32.3% pH = đến 67.7% pH = 7, sau đ giảm dần pH = 8; 9; 10 với giá trị tƣơng ứng 64.5%, 51.6%, 29% Khi pH cao khả hấp phụ giảm tỷ lệ phân ly để tích điện âm đá ong biến tính tăng, làm giảm lực hút tăng lực đẩy với bề mặt đá ong Ta thấy ảnh hƣởng pH lên khả hấp phụ đá ong biến tính chất hữu phụ thuộc vào tƣơng tác không đặc thù hệ (tĩnh điện, trao đổi ion…), tức phụ thuộc lớn vào trạng thái tích điện chất hấp phụ chất bị hấp phụ 3.3.2.2 Ảnh hưởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho Sau thay đổi pH mẫu nƣớc thải chăn nuôi theo giá trị pH = đến pH = 10 Ta thu đƣợc kết ảnh hƣởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho đá ong biến tính 7000C theo bảng 3.8 nhƣ sau: Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến nồng độ hiệu suất xử lý Photpho STT pH C mẫu (mg/l) Hiệu suất (%) Đầu vào 11.7 10.9 7.1 4.8 59.16 2.3 79.96 2.3 80.59 2.5 78.61 6.1 48.05 10 7.7 33.83 55 14.0 79.96 11.8 90.0 78.61 80.0 10.9 70.0 59.16 10.0 48.05 8.0 6.1 6.0 4.8 7.7 60.0 50.0 33.83 40.0 30.0 4.0 2.3 2.3 2.5 7.1 2.0 Hiệu suất (%) 12.0 Nồng độ Photpho (mg/l) 80.59 20.0 10.0 0% 0.0 0.0 Đầu vào pH = pH = pH = pH = pH = pH = pH = 10 Nồng độ Photpho (mg/l) Hiệu suất (%) Hình 3.20 Đồ thị ảnh hưởng pH đến nồng độ hiệu suất Photpho đá ong biến tính 7000C Tƣơng tự nhƣ thí nghiệm với COD, khoảng giá trị pH thay đổi từ đến 10, khả hấp phụ Photpho tốt pH từ axit đến trung tính (từ pH = – pH 8) giảm dần môi trƣờng kiềm Ta thấy rõ nồng độ Photpho ban đầu 11.7 mg/l, pH = nồng độ Photpho sau xử lý giảm xuống 10.9 mg/l, nồng độ tiếp tục giảm mạnh pH = 5, 6, với giá trị Photpho lần lƣợt 4.8 mg/l; 2.3 mg/l 2.3mg/l Tuy nhiên pH = nồng độ tăng dần Hiệu suất xử lý Photpho theo đ tăng dần từ 7.1% pH = đạt giá trị cao 80.59% pH = Hiệu suất giảm dần pH = giảm mạnh pH = 10 với hiệu suất từ 78.6% xuống 33.83% Điều c liên quan đến diện tích bề mặt vật liệu, có mặt nhóm hydroxyl OH- mặt vật liệu trao đổi proton (H+) Nhóm vừa có khả cho nhận proton theo độ pH dung dịch tiếp xúc với pha rắn Quá trình nhận proton bề mặt (S-OH + H+ S-OH2+) xảy môi trƣờng axit, đ trình nhƣờng proton (S-OH S-O- + H+) xảy môi trƣờng kiềm 56 Vật liệu có pHPZC = - nên pH dƣới khoảng bề mặt vật liệu đƣợc tích điện dƣơng hút anion khiến khả hấp phụ Photpho tốt Trong đ Photpho tồn chủ yếu dạng anion nên giá trị hấp phụ tốt với Photpho mơi trƣờng axit đến trung tính Khi giá trị pH lớn khoảng bề mặt điện tích âm đẩy anion khiến khả hấp phụ 3.4 Đề xuất giải pháp giảm thiểu kiểm sốt nhiễm nƣớc thải chăn ni 3.4.1 Giải pháp kỹ thuật Với kết nghiên cứu thực Đề tài đề xuất phƣơng án xử lý nƣớc thải nhƣ sau: Nƣớc thải chăn nuôi Bể Biogas Bể đá ong Ao sinh học trồng rau muống Nguồn tiếp nhận Hình 3.21 Mơ hình xử lý nước thải chăn ni Hình 3.21 Thuyết minh quy trình xử lý: Các quy trình xử lý bao gồm bƣớc sau: Bƣớc 1: Nƣớc thải chăn ni từ hộ gia đình đƣợc dẫn trực tiếp vào bể Biogas, với thời gian lƣu khoảng tuần, trình lên men kỵ khí diễn Các vi sinh vật kỵ khí sử dụng hàm lƣợng chất hữu dồi nƣớc thải làm nguồn dinh dƣỡng để sinh trƣởng phát triển Sản phẩm trình chủ yếu CH4, CO2, khí khác với hàm lƣợng nhỏ 57 Bƣớc 2: Tiếp theo nƣớc thải đƣợc đƣa bể Đá ong để xử lý Photpho, COD lại nƣớc thải Tại bể Đá ong xảy trình hấp phụ, trình Photphorit h a Đá ong đƣợc xếp theo tầng để xử lý giúp loại bỏ chất lơ lửng xử lý Photpho tốt Bƣớc 3: Dùng nƣớc qua xử lý làm môi trƣờng sống rau muống nƣớc Sau qua bể Đá ong, nƣớc thải đƣợc đƣa ao sinh học Tại trồng rau muống giúp tạo nguồn thức ăn cho gia súc, đồng thời hiệu xử lý đảm bảo Mơ hình chi tiết bể đá ong: Hình 3.22 Mơ hình Bể xử lý nước thải chăn ni sau Biogas 3.4.2 Giải pháp sách - Phí bảo vệ môi trƣờng chăn nuôi nên đánh vào lƣợng chất gây ô nhiễm từ hoạt động chăn nuôi thải môi trƣờng mà chƣa qua xử lý; - C sách khuyến khích áp dụng sản xuất chăn nuôi; 58 - Ban hành chế, sách khuyến khích, hỗ trợ hoạt động liên quan đến bảo vệ xử lý môi trƣờng chăn ni đảm bảo tính khả thi, đơn giản q trình triển khai thực hiện; - C sách khuyến khích nghiên cứu, sản xuất tiêu thụ phân b n hữu sinh học c nguồn gốc từ chất thải chăn nuôi nhằm thay phân h a học nhập khẩu; - Kiến nghị nghiên cứu điều chỉnh quy định xả thải chăn nuôi phù hợp với điều kiện thực tế trang trại chăn nuôi Việt Nam; - Đẩy cao công tác kiểm tra, giám sát xử lý cấp quyền địa phƣơng sở vi phạm quy định môi trƣờng chăn nuôi 3.4.3 Giải pháp tuyên truyền giáo dục chuyển giao công nghệ - Nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải cho quy mô chăn nuôi khác theo hƣớng: Cơng nghệ khí sinh học cải tiến cho chăn nuôi quy mô nhỏ số công nghệ bổ trợ khác nhằm khắc phục hạn chế tải hầm khí sinh học; Các thiết bị giúp sử dụng hết khí ga sinh từ hầm khí sinh học; Công nghệ tách chất thải rắn từ phân lỏng chăn nuôi quy mô công nghiệp sử dụng nhiều nƣớc tạo nhằm xử lý hiệu nƣớc thải từ trang trại chăn nuôi - Nghiên cứu xây dựng quy trình chăn ni tiết kiệm nƣớc nhằm tăng cƣờng khả thu gom chất thải rắn trang trại chăn nuôi để phục vụ sản xuất phân b n hữu - Phổ biến kỹ thuật tách phân rắn để ủ compost kết hợp chế phẩm vi sinh để làm phân bón cơng trình xử lý sau Biogas trƣờng hợp nƣớc thải xả vào môi trƣờng - Sử dụng chế phẩm sinh học xử lý mùi hôi ủ phân compost; - Đẩy mạnh công tác tuyên truyền, giáo dục, phổ biến pháp luật bảo vệ môi trƣờng, tạo chuyển biến mạnh mẽ nhận thức hành động đến ngƣời chăn ni, doanh nghiệp tồn xã hội Hƣớng dẫn kỹ thuật chăn nuôi xử lý chất thải chăn nuôi giải pháp đơn giản, thân thiện với môi trƣờng 59 CHƢƠNG IV KẾT LUẬN – TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Nghiên cứu xử lý COD, Photpho nƣớc thải chăn nuôi đá ong biến tính đƣợc thực mơ hình thí nghiệm thử nghiệm xếp lớp với vật liệu đá ong biến tính nhiệt Các đơn vị đƣợc xếp so le, lớp đá ong biến tính cách 1cm, khoảng trống đƣợc chèn cát vàng Kết nghiên cứu nhƣ sau: Thực nghiên cứu, biến tính nhiệt thành cơng đá ong nhiệt độ 5000C, 6000C, 7000C, 8000C, 9000C, đánh giá đƣợc đặc điểm cấu trúc vật liệu qua ảnh SEM EDX; Nƣớc thải chăn nuôi c nồng độ trung bình chất nhiễm nhƣ sau: COD = 1488 mg/l, Photpho = 11.7 mg/l Các thông số vƣợt giá trị cho phép quy định cột B QCVN 01-79:2010/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia sở chăn nuôi gia súc gia cầm phải xử lý trƣớc thải môi trƣờng; Ứng dụng đá ong sau biến tính vào xử lý nƣớc thải chăn nuôi, xử lý COD, Photpho nƣớc thải, thu đƣợc kết nhƣ sau: - Đá ong biến tính 7000C xử lý COD đạt hiệu suất xử lý cao 67.7% hiệu suất xử lý Photpho 80.25% - Khảo sát pH ảnh hƣởng đến trình xử lý COD Photpho đá ong biến tính Giá trị pH đƣợc thay đổi từ pH = đến pH = 10, ta thấy hiệu xử lý COD Photpho tăng nhanh khoảng axit đến pH trung tính, sau đ giảm dần chuyển kiềm Đề xuất giải pháp giảm thiểu kiểm sốt nhiễm mơi trƣờng nƣớc thải chăn nuôi gây 4.2 Tồn Trong trình nghiên cứu, tiến hành thí nghiệm thời gian cịn gấp rút đề tài cịn nhiều tính mới, nên việc thực đề tài tồn vài điểm hạn chế nhƣ sau: 60 - Chƣa nghiên cứu đủ điều kiện, yếu tố thời gian, nhiệt độ, h a chất để tổng hợp đá ong biến tính tốt nhất; - Chƣa ứng dụng để xử lý nhiều tiêu ô nhiễm, nhiều loại nƣớc thải khác 4.3 Kiến nghị Những kiến nghị sau xây dựng mục tiêu nâng cao tính ứng dụng cho đề tài xử lý Photpho COD nƣớc thải chăn ni đá ong biến tính Khắc phục nhƣợc điểm, yếu mà kh a luận mắc phải Mở rộng hƣớng nghiên cứu sâu rộng - Nghiên cứu nhiều phƣơng pháp biến tính đá ong khác nhằm tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu hấp phụ; - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hƣởng đến q trình biến tính đá ong; - Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến trình hấp phụ để nâng cao hiệu hấp phụ cho đá ong; - Các nghiên cứu đƣợc thực hệ thống kín nên chƣa tính đến yếu tố ngoại cảnh c thể làm ảnh hƣởng đến hiệu suất làm việc mơ hình xử lý đá ong biến tính Vì cần thực thêm nghiên cứu trời với tác nhân nhƣ nƣớc mƣa, nhiệt độ,… Để khẳng định thêm khả xử lý nƣớc thải chăn nuôi nƣớc thải khác c tính chất tƣơng đƣơng đá ong biến tính 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ Tài nguyên Môi trƣờng: “Báo cáo trạng môi trường quốc gia giai đoạn 2011-2015” (Trang 31) Cô Thị Kính cộng sự: “Nhiên cứu hiệu xử lý lân nước thải chế biến thủy sản đất đỏ Bazan phịng thí nghiệm” Tạp chí Khoa học 2012:23a 11-19 Đỗ Thị Vân Thanh: “Laterit - đá ong hóa thối hóa đất số tỉnh vùng đồi Trung du miền Bắc Việt Nam” Thƣ viện trƣờng Đại học khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, 1995 Đinh Thị Lan Phƣơng, Nguyễn Thị Liên: “Nghiên cứu xử lí chì nước thải phịng thí nghiệm hóa vật liệu đá ong biến tính đất sét nung”, Khoa học kỹ thuật thủy lợi Môi trƣờng, số 56, năm2017 Nguyễn Hoàng Phƣơng Thảo, Nguyễn Thị Hoàng Hà, Phạm Thị Thuý, Nguyễn Mạnh Khải, Trần Thị Huyền Nga: “Nghiên cứu khả hấp phụ kim loại nặng Asen laterit đá ong huyện Tam Dương, tỉnh Vĩnh Phúc”,2016 Tạp chí Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất Môi trƣờng, Tập 32, Số 1S (2016) 321-326 Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu: “Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn biogas quy mô hộ gia đình Thừa Thiên Huế” Tạp chí khoa học, đại học Huế, tập 74 số 4, năm 2004 Nguyễn Sáng, Chu Xuân Quang, Hoàng Văn Tuấn, Văn Thị Thu, Trần Văn Quy, Trần Hùng Thuận (2014): “Nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học kết hợp lọc màng”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ 30(4S), tr 144 149 Ngô Thị Mai Việt: “Nghiên cứu tính chất hấp thu đá ong khả ứng dụng phân tích xác định kim loại nặng”, 2010 Nguyễn Việt Dũng: “Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ xử lý florua nước từ khoáng laterit tự nhiên”, năm 2012 10 QCVN 01-79:2010/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia sở chăn ni gia súc gia cầm-Quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú ý 11 QCVN 08-MT:2015/BTNMT- Quy chuẩn chất lƣợng Nƣớc Mặt 12 TCVN 6202 – 1999: Chất lƣợng nƣớc-Xác định phốt phát – Phƣơng pháp molipdat amon Hà Nội 1999 13 TCVN 6491-1999 (ISO 6060:1989): Chất lƣợng nƣớc- Xác định nhu cầu oxi hóa 14 Vũ Thị Nguyệt cộng sự: “Nghiên cứu sử dụng bèo tây Eichhornia crassipes (Mart.) Solms để xử lý Nitơ Phôtpho nước thải chăn nuôi lợn sau cơng nghệ Biogas”2014, tạp chí Sinh học 2014 37 53-59 TRANG WED 15 http://vast.ac.vn/index.php?option=com_content&view=article&id=1394:ng hien-cuu-xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-lon-sau-biogas-bang-phuong-phaploc-sinh-hoc-nho-giot&catid=18:tin-khoa-hoc-cong-nghe-trong-nuoc (Viện khoa học công nghệ, 2012) 16 https://tailieu.vn/doc/bao-cao-khoa-hoc-thuc-trang-o-nhiem-moi-truong-vaxu-ly-chat-thai-tong-chan-nuoi-lon-trang-trai-tap-1234866.html (Trịnh Quang Tuyên) 17 https://tailieumienphi.vn/doc/nghien-cuu-xu-ly-nuoc-thai-det-nhuom-chuapham-nhom-cation-bang-cac-phuong-phap zx68tq.html 18 http://sokhcn.binhduong.gov.vn/New/ten-nhiem-vu-nghien-cuu-xu-ly-nuocthai-chan-nuoi-heo-sau-he-thong-biogas-bang-cong-nghe-sinh-thai-696 19 Vào ngày 23/12/2015, Đài Tiếng nói Việt Nam phát tin https://www.youtube.com/watch?v=dIAVeYeeIzA 20 Cao Trƣờng Sơn: “Đánh giá tình hình xử lý chất thải chăn ni lợn trang trại chăn nuôi địa bàn huyện Văn Giang tỉnh Hƣng Yên” https://123doc.org//document/3601218-danh-gia-tinh-hinh-xu-ly-chatthai-tai-cac-trang-trai-chan-nuoi-lon-tren-dia-ban-huyen-van-giang-tinhhung-yen.htm TIẾNG ANH 21 Felix Udoeyo cộng sự: “Imo Lateritic soil as a sorbent for heavy Metals”, 2010 22 Kadlec Knight: “TREATMENT WETLANDS”, 1996 23 Liang Zhang, Song Hong, Jing He, Fuxing Gan, Yuh-Shan Hoc: “Adsorption characteristic studies of phosphorus onto laterite”, 2010 24 S.Luanmanee et al: "The efficiency of a multi -soil-layering system on domestic wastewater treatment during the ninth and tenth years of operation" Ecological Engineering , vol 18, pp 198-199, 2001., 25 Sanjoy K.Maji, Anjali pal, Tarasankar Pal and Asok Adak: “Modeling and fixed bed column adsorption of As (V) on laterite soil”, 2007 ... dung nghiên cứu xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi đá ong biến tính, đƣa giải pháp giảm thiểu nhiễm nƣớc thải chăn ni đá ong biến tính theo mơ hình thực tế Xử lý nƣớc thải chăn ni bể đá ong biến. .. lý đá ong đƣợc xếp dựa hiệu suất xử lý với trật tự nhƣ sau: Đá ong thƣờng < Đá ong biến tính 5000C < Đá ong biến tính 6000C < Đá ong biến tính 9000C < Đá ong biến tính 8000C < Đá ong biến tính. .. dung nghiên cứu 23 2.2.1 Nghiên cứu biến tính đá ong theo phƣơng pháp nhiệt 23 2.2.2 Ứng dụng đá ong biến tínhvào xử lý COD Photpho nƣớc thải chăn nuôi 24 2.2.3 Nghiên