Nghiên cứu công nghệ bãi lọc ngầm trồng cây để xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas trong điều kiện huyện thanh chương, tỉnh nghệ an

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐỊA LÝ - QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÕ ĐÌNH LÝ NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN HUYỆN THANH CHƢƠNG, TỈNH NGHỆ AN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Nghệ An, 5/2016 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐỊA LÝ - QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN HUYỆN THANH CHƢƠNG, TỈNH NGHỆ AN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Giảng viên hƣớng dẫn Chủ nhiệm đề tài Đơn vị Mã số sinh viên : ThS Nguyễn Thị Thúy Hà : Võ Đình Lý : 53K1 - QLTNMT : 1253072360 Nghệ An, 5/2016 LỜI CẢM ƠN Để ề ủ ề ứu T k Địa lý - Qu n lý tài nguyên, T kế Đ H ọ ầ ị ọ k ể họ V ứ ch T ế ế Đ ế ệ N ế ễn Thị ề T ị phòng TNMT huyệ C T ề kệ Võ Đ Chân thành c L ều kiện cho nhóm xây ị d ng mơ hình ch y mơ hình th i gian nghiên cứu, c Chi cục Tiêu chuẩn - Đ ng – Chấ ng tỉnh Nghệ An, thầy cô Đ i học Vinh phịng th c hành thí nghiệm ó c th i ó q trình quan tr c phân tích thơng s xử ủ ề tài ầ ề C ệ k ók ế M ó ế k ệ ó cứu ề kế ế ề ầ nghiên cứu ứ ề nghiên cứu k ó ó k ể nghiên ỉ Tôi xin tr n tr n cảm n Nghệ n t n n m Sinh viên Võ Đình Lý ể MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC SƠ ĐÒ BẢNG, BIỂU PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọ ề tài Đ ng, ph m vi nghiên cứu Mụ Q ểm, p ứu Cấ ề tài C CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÔNG NGHỆ BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 1 C lý lu n 1.1.1 Gi i thiệu bãi lọc ngầm tr ng 1.1.2 Chứ bãi lọc ngầm tr ng 1.1.3 Phân lo i bãi lọc ngầm tr ng 1.1.4 Ư c ểm bãi lọc ngầm tr ng 10 C th c tiễn 12 1.2.1 Các nghiên cứu công nghệ bãi lọc ngầm tr c12 1.2.2 Các nghiên cứu công nghệ bãi lọc ngầm tr c 13 C XÂY DỰNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN HUYỆN THANH CHƯƠNG TỈNH NGHỆ AN 15 2.1 Khái quát ều kiện t nhiên, kinh tế xã h i huyệ T C tỉnh Nghệ An 15 2.1.1 Đ ều kiện t nhiên 15 2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã h i 18 2.2 Th c tr huyện T C ỉnh Nghệ An 23 221 T ịa bàn huyện T C ỉnh Nghệ An 23 2.2.2 Đ c tính củ c th 27 223 T ng củ c th 31 2.3 Xây d ng quy trình xử c th i bãi lọc ngầm tr ng t i huyệ T C ỉnh Nghệ An 33 2.3.1 L a chọn tr ng bãi lọc ngầm 33 2.3.2 Đề xuất quy trình 39 2.4 Đ ệu qu quy trình xử lý 45 C MƠ HÌNH VÀ VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN 47 3.1 Khái quát h 47 311 T 47 3.1.2 Xử c th 47 3.2 Mô t ểm 48 3.2.1 Mụ 48 3.2.2 Các thông s kỹ thu t mô hình 49 3.3 Thuyết minh mơ hình 52 3.4 V n hành mơ hình 52 3.4 G n chuẩn bị 52 3.4.2 Ch y mơ hình 53 3.5 Kết qu ểm 54 3.5.1 Kết qu thông s c th i 54 3.5.2 Kh ởng củ c 57 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 3.1 Kết lu n 59 3.2 Kiến nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD : N ầ COD : N ầ TSS : Tổ NH4+ : Amoni TCN : T ẩ Vệ N TCVN : T ẩ Vệ N QL TN MT : Q T N UBND : Ủ ban nhân dân TN : Thí nghiêm N : N P : P xy sinh hóa ó ấ ọ M T DANH MỤC SƠ ĐỒ, BẢNG, BIỂU Trang Bảng B ng A-1 Thiết bị i hiệ ng B ng A-2 Dụng cụ chứa m ều kiện b o qu n m c Bẳng A- P B ng 2.1 S ịa bàn huyệ T C 2009 24 B ng 2 L c tiểu th i hàng ngày [ngu n] 28 B ng 2.3 Thành phần hóa học phân heo từ 70 - 100 kg 29 B ng 2.4 Thành phần hoá học nguyên t ng gia súc gia cầm (%) 29 B ng 2.5 Thành phần hóa học phân heo 30 B ng 2.6 Thành phần hóa học củ c tiểu heo (70 - 100 kg) 31 B ng 2.7 TCN-678-2006 tiêu chuẩn vệ c th 46 B ng 3.1 Giá trị thông s ấ c sau Biogas 49 B ng 3.2 Kết qu thông s ấ ng c th i lần ch y hệ thứ 54 B ng 3.3 Kết qu thông s ấ ng c th i lần ch y hệ thứ 54 B ng: 3.4 Kết qu thơng s ấ c th i trung bình 54 Sơ đồ S 3.1 Hệ th ng xử l S 32 Đ ủ Đồ thị Đ thị 3.1 Biểu diễn n Đ thị 3.2 Biểu diễn n Đ thị 3.3 Biểu diễn n Đ thị 3.4 Biểu diễn n c th 51 c bãi lọc ngầm 52 COD sửa l i hình nh 55 BOD5 sửa hình nh 55 TSS 56 NH4+ 57 Hình Hình 3.1 Cây lúa th i kỳ ởng bãi lọc ngầm 58 Hình 3.2 Cây lúa th i kỳ trổ 58 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ở Việt Nam, phần l c th ều T e kết qu kh c xử i mơ Đ i học Bách hình khí sinh học Viện Khoa học Công nghệ 2010 ế c th i từ việ c xử lý hầm bioga, bể yếm khí, h phủ màng HDPE ngu n hầu hế ề c tiêu chuẩn ng TCN-678-2006 c t B, C Chỉ tính riêng COD, hiệu qu xử lý củ t 39-82% ề 2-30 lần; tổng N, P, vi khuẩn gây bệ t t tiêu chuẩn từ 2-6 lần Cùng v i c th i phát sinh chấ k thành phầ ầu x vào c th CO2, H2O, NH3, H2S, CH4, N2, NH3, Indol, Scatol t o nên mùi hôi th i khu v c nuôi nh ởng xấu t k k c gây xúc nh n N c th c biệt ô nhiễm ngu n i dân s ng khu v c có trang tr n chủ yế c xử lý hầm phân hủy yếm khí (hầm ng v n cịn biogas), sau q trình thành phần gây ô nhiễ mức cao Việc tiếp tục xử c th i sau biog ng cần thiết cần ph i xử T C ng th i nhiều tác nhân gây nhiễm k mơ hình phát triể ó ều kiện kinh tế ó k ók ều, v y ệc xử ng t s công trình nghiên cứu xử ọ kết qu k ng nh l theo quy mô h c trọng gây s ô nhiễ Đ ều kiện t m t huyện miền núi tỉnh Nghệ An, v nhiên bị chia c t nhiều, s phân b củ Bên c c th i môi c th ởng t k ằng c th ọc nh giọt m ệu qu kinh tế cm ts c s cao v y cần ph i tiến hành nghiên cứu m t hệ th ng hay cách thức xử c th sau bể biogas vừ t n dụ t hiệu qu c ngu ng, vừa c hiệu qu kinh tế cao ng d i cung cấp cho sinh v t phát triển Là m t sinh viên ngành QLTN MT mu n ứng dụng kiến thức thức lý ệ b n thân, thuyết vào th c tiễn, mu n thể s sáng t ọc qua tìm hiểu ngu n tài liệu thơng tin biết t ngầm tr ng có nhiề ều kiện t ểm xử c th i mứ xử lý cấp t hiệu suất cao, chi phí thấp ổ phầ ị ng th i góp ị sinh học, c i t o c ng củ ề xuất nghiên ề tài: “Nghiên cứu công nghệ bãi lọc ó ị Từ ngầm trồng để xử lý nước thải chăn nuôi sau bể Biogas điều kiện huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An” Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Đ :N c th sau qua bể Biogas bãi lọc ngầm tr ng Ph : Đề tài ngiên cứu ph m vi huyện T C , tỉnh Nghệ An Mục đích N ứ ệ ấ ọ ầ ệ ề kệ ó ề ằ ệ T C ỉ ọ ầ N ệA Quan điểm, phƣơng pháp nghiên cứu 4.1 Quan điểm nghiên cứu 4.1.1 Quan điểm ệ t ốn L k ệ ể e ấ ị ầ ẽ ủ ứ e ệ ầ Cấ ấ ứ ủ ó ể ụ ụ k ế: ị ệ Cấ ấ ể ) k Cấ ị ế ệ ổ ổ ủ ứ ỷ ế ệ ế k ệ ( ị ệ ó ệ ấ ể 4.1.2 Quan điểm t ực tiễn T ễ ẩ ứ ụ ề ễ k ể k Q k ế ủ ứ ủ ể ề kế ễ ụ ụ ệ T ể ấ ệ C 4.1.3 Quan điểm p t triển bền vữn Q ể ể ề ó ĩ ệ khai thác có ụ ọ ằ k ấ ế ế ệ C ấ ị k ó ệ ẽ ấ ệ ấ ế ệ Vì ầ ó kế ấ ệ - tài ngun 4.2 Phương pháp nghiên cứu 4.2.1 P n p p t u t ập tổn Đề ợp tài liệu ề ứ ề ề kệ C , ỉ ề ọ ầ k N ệ A ệ ọ ệ C ế UBND ầ ệ ệ T C ề ệ Thanh , phòng, ban, ệ 4.2.2 P n p p kế thừa Trong trình th c nghiên cứu, ề ến Công nghệ bãi lọc ngầm tr làm tài liệu tham kh o nghiên cứu kế thừa nghiên cứu liệu có sẵ ể Vl ng = t × Q0 T ó: V: ể ể ( ) :T ọ Q0: L D ệ 0.2m3/ ( ầ ( ) /ngày) ọ 12 ó = 12 x 0.2 = 2.4 m3 V C ọ ể C ề : B1 = 1.25 m C ề : L1 = m C ề : H1 = 1m .4 Tín t ể tíc nước tron bể S k ứ ệ ể C ẩ ể ị (V1) ằ ể ầ T ể ó ể ể ể 12 ( ó ể ể ể ể ó ứ V ể (V) ó ừ V2 ứ V ó ể ế : k T ể ọ ể : = V - V2 ) ể 32 ( ) ể : = 12.8 - 8.32 = 4.48 (m3) S đồ 3.1 Hệ thốn mơ ìn t í điểm xử lý nước thải c n nuôi 51 ể 3.3 Thuyết minh mơ hình M ể sau Tế ằm ế ể k ể ể ó k ẽ 20 ngày ể ế ấ ệ ọ ó Sau kể e ọ D ọ ứ ó ẽ ệ ứ hai ẽ ầ ấ ó ọ ấ ủ ế kế e hai ủ H ệ ọ ủ ọ ọ k hút chấ dinh ệ ế theo S đồ 3.2 Đườn nước tron bãi l c n ầm 3.4 Vận hành mơ hình 3.4.1 Giai đoạn chuẩn bị ế ọ V ế ủ k -S ệ cao ệ kỹ ọ ọ 52 ầ ọ y c trình -X ọ miệ ấp ôxy , g ề T ấ ấ ọ ệ ầ ầ ầ H N ệ G ệ ệ ọ ó ấ ọ -T 30 ụ /m2 ệ -C ẩ ị -C ẩ ị ể ấ Hó N xã Thanh Giang 3.4.2 Chạy mơ hình - Giai đoạn c ạy t íc n i: ụ +C ể ók ề kệ ỉ ệ ầ : 100% 75% + 25% 50% + 50% 25% + 75% 100% ệ + Trong ủ Nế m ể k ó M ỉ ệ ể é k ỷ ệ ệ 100% Giai ầ ấ k ế -G ấ kể ầ S ấ S k ó ứ ế 500 ml, phân tích , ấ phân tích tích pH, COD, BOD5, NH4+, TSS T ế k ó 53 ịổ ị Các ấ k Sau ó ế ệ ệ ầ ầ 3.5 Kết mơ hình thí điểm 3.5.1 Kết thông số đánh giá nước thải Kết lấy với i trị trun bìn c o lần p n tic mẫu Bảng 3.2 Kết thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc thải lần chạy hệ thứ Thứ tự pH Ngày Ngày Ngày Ngày 12 5.8 6.6 6.8 7.0 COD TSS NH4+ (mg/l) (mg/l) (mg/l) 605.37 385.35 200.36 4000.00 354.26 139.05 253.36 346.99 100,02 239.27 348.56 76.23 N uồn: P n tíc p ịn t í n iệm BOD (mg/l) 214.05 127.02 97.35 96.32 Bảng 3.3 Kết thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc thải lần chạy hệ thứ hai Thứ tự pH Ngày Ngày Ngày Ngày 12 5.4 6.4 7.0 7.4 Sau hai ầ COD (mg/l) 613.61 406.6 263.14 245.85 N uồn: P n tíc p ệ TSS NH4+ (mg/l) (mg/l) 388.73 202.92 360.94 138,21 346.93 100,98 345.44 76,25 ịn t í n iệm BOD (mg/l) 215.73 129.04 94.81 96.32 phân tích ấ kế Bảng 3.4 Kết thông số đánh giá chất lƣợng nƣớc thải trung bình Thứ tự pH Ngày Ngày Ngày Ngày 12 5.6 6.5 6.9 7.2 COD TSS NH4+ (mg/l) (mg/l) (mg/l) 609.49 387.04 201,64 403.30 357.60 138,63 258.25 346.96 100,50 242.56 347.00 76,24 N uồn: P n tíc p ịn t í n iệm 54 BOD (mg/l) 214.89 128.03 96.08 96.32 - T COD Đồ t ị 3.1 Biểu diễn nồn độ COD ị Qua ấ 55%) 12 ủ ó ệ -T ó ầ ế k ọ ể ấ COD ụ ẹ Hệ ầ e ấ ứ COD (73.%) BOD5 Đồ t ị Biểu diễn nồn độ BOD5 55 ầ ( ệ ị ta có Thơng qua V ứ ể é 300 100 Hệ / Q ấ k lý BOD5 BOD5 ấ ó ầ vào có BOD5 > 450 BOD ấ ệ / ấ BOD5 k ệ / (TCN 678:2006) ị k ấ ầ k k ệ ủ - T ệ ấ ứ6 ệ ứ9 ế ệu ứ 12 80% TSS Đồ t ị 3.3 Biểu diễn nồn độ TSS N ểB S TSS, ế ầ ể ụ kể ệ ệ ứ ổ ấ , k k k e ó (3 ị e ọ ầ ) Hệ 68% 56 ọ T 68%, sau ó ầ ấ TSS ủ NH4+ - T Đồ t ị 3.4 Biểu diễn nồn độ NH4+ ị Qua ó ể ấ NH4+ ằ ụ Nguyên nhân NH3 q trình n ầ e (NH4+) ủ ấ ó /k , bay ọ Hệ ấ ầ 73% trìn - T H N k ệ 56 ế 72 ằ ệ ầ z H ủ TCN 678 2006 5-9 Từ kế ó ệ ó ấ ể ấ ằ ẽ ệ ấ ầ COD (71%), BOD (79%), NH4+ (71%), TSS (65%) 3.5.2 Khả sinh trưởng lúa nước T ấ ể ệ ầ y thích nghi ó ị , xanh ề ủ 57 ể Hình 3.1 C y lúa tron t ời kỳ sin trưởn bãi l c n ầm T ấ ụ ấ S ọ k ụ ổ ( ề M k ó ấ k ọ ị ệ ể ,c ầ ó ó ó ề ọ khơng ệ c ó ấ ấ S ệ ệ, ổ ủ ) ấ Hình 3.2 C y lúa tron t ời kỳ trổ bơn 58 ó ề é PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận C ấ ệB ọ ầ ể ổ C ệ ệ ệ ị S ọ b C ể ó ấ kế : ấ chi phí ề kệ k ó ểB ễ ể , ệ Thanh ề kệ ể M ề ụ C ệ ầ ị k k ệ sau ngày COD (71%), BOD (79%), NH4+ (71%), TSS (65%) Mơ hình có S có ó ằng b ọ ể ầ ệ ệ Có ệ ể ằ ụ ệ ụ ọ ầ ấ VC, VAC 3.2 Kiến nghị V ứ ệ ế C ẩ ó ầ ề ó ó ệ ó cơng ể ệ ệ ế k kể ể ễ ó ứ ẩ ụ ể ề ụ ấ Đề ề ầ k ó ị ề ệ ổ ủ k ấ ỉ nên ủ ụ ể ề k 59 k ệ Đ ệ ể ệ ủ àk ể ấ ủ ụ Từ ó ấ ể ể kế k ệ T ụ ề ấ ứ ệ 60 ế ấ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Q N ọ Â (1992) "N ìn c un lại n m p t triển lúa lai" Nguyễ V H V V H ển (1999), Trồng tr t tập Kĩ t uật canh tác lúa, Nhà xuất Giáo dục Trịnh Xn Lai, Tính tốn - Thiết kế cơng trình xử lý nước thải, NXB Xây dựng P L k ọ P L , Gi o trìn mơi trườn quan trắc mơi trườn , Đ Đ ọ Q , Gi o trìn ọ H N ướn dẫn n ữn vấn đề c sở c c kỹ t uật xử lý mẫu p n tíc , Đ ọ K ọ -Đ ọ Q H N Nguyễn Thị Hoa Lý, Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý nước thải c n ni lị mổ, T p chí khoa học nơng nghiệp, s 2005 Nguyễn Thị Hoa Lý (1994), Nghiên cứu tiêu nhiễm bẩn nước thải c n nuôi eo tập trung áp dụng số biện pháp xử lý - Lu n án ĩk Phó Tiế ọc nơng nghiệ Đ i học Nơng Lâm thành ph H Chí Minh Phịng Th ng Kê huyệ T C (2009), Thơng Kê Tình Hình Hoạt Độn C n Nuôi Trên Địa Bàn Các Thuộc Xã Huyện T an C n Phòng thống kê huyện T an C n L 10.T Vĩ S Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Đ họ X d H N (2006), Xử lý nước t ải sin oạt bằn bãi l c n ầm trồn c y dòn c ảy t ẳn đứn tron điều kiện Việt Nam CEETIA 61 11 Viện N n lượng – B Công nghiệp (2001), Tiêu chuẩn xây dựng hầm Biogas Tiếng Anh 12 Benito S Vegara (1990), Technical Guide for rice cultivation, Agriculture Publisher, IRRI 13 Donald S Brown, James F Kreissl, Robert A Gearheart, Andrew P Kruzic, William C Boyle (1999), Manual Constructed Wetland Wastewater city EPA/625/R -99/010 14 Environmental Protection Agency (EPA) (2000) – Guiding principles for constructed treatment wetlands: Providing for Water Quality and Wildlife Habitat– EPA 843-B-00-003, October 2000 15 Weston (2002), - Wetlands For Industrial Wastewater Treatment At The Savannah River Site 62 PHỤ LỤC Phụ lục NƢỚC THẢI TRƢỚC VÀ SAU QUA MÔ HÌNH THÍ ĐIỂM Nước thải trước xây dựn mơ ìn t í điểm Nước thải sau hệ thơng xử lý mư n t o t nước Phụ lục CÁC HÌNH ẢNH VỀ MƠ HÌNH THÍ ĐIỂM Ản nước thải trước xây dựng hệ lúa phần góc bể thời kỳ thống chạy hệ thông Bãi l c ngầm Đường ống dẫn nước chảy hệ thơng Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ PHÂN TÍCH MẪU NƢỚC THẢI Phân tích TSS Phân tích Amoni ... ĐỊA LÝ - QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY ĐỂ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN HUYỆN THANH CHƢƠNG, TỈNH NGHỆ AN KHÓA... bãi lọc ó ị Từ ngầm trồng để xử lý nước thải chăn nuôi sau bể Biogas điều kiện huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An? ?? Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu Đ :N c th sau qua bể Biogas bãi lọc ngầm tr ng Ph... XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS TRONG ĐIỀU KIỆN HUYỆN THANH CHƢƠNG, TỈNH NGHỆ AN 2.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Thanh Chƣơng, tỉnh Nghệ An 2.1.1 Điều kiện tự nhiên