Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng công nghệ bãi lọc trồng cây nhân tạo ngầm dòng chảy ngang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI - - NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC TRỒNG CÂY NHÂN TẠO NGẦM DÒNG CHẢY NGANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - Năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Nguyễn Văn Thành NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC TRỒNG CÂY NHÂN TẠO NGẦM DÒNG CHẢY NGANG Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 8440301.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: PGS.TS Bùi Thị Kim Anh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 2: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội – Năm 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ tổ chức, cá nhân trường Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Bùi Thị Kim Anh (Trung tâm nghiên cứu phát triển công nghệ, Viện Công nghệ môi trường ,Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam) PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải (Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội) bảo tận tình giúp đỡ em thời gian thực luận văn Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội cán Viện Công nghệ môi trường truyền đạt kiến thức quý báu suốt thời gian em học tập trường, tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành thí nghiệm Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè ln ủng hộ động viên trình học tập hoàn thành đồ án Học viên Nguyễn Văn Thành MỤC LỤC MỞ ĐẦU Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu .4 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan trạng chăn nuôi lợn vấn đề môi trường liên quan 1.1.1 Tình hình chăn nuôi lợn 1.1.2 Tình hình quản lý xử lý chất thải chăn nuôi Việt Nam 1.1.3 Thực trạng nguyên nhân ô nhiễm môi trường chăn nuôi Việt Nam 10 1.2 Tổng quan công nghệ bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng chảy ngang .14 1.2.1 Khái quát chung công nghệ bãi lọc trồng dòng chảy ngầm .14 1.2.2 Vật liệu lọc sử dụng bãi lọc trồng 15 1.2.3 Thực vật sử dụng bãi lọc trồng nhân tạo .20 1.3 Tình hình nghiên cứu kiểm sốt nước thải chăn nuôi thực vật giới Việt Nam 24 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước thải chăn nuôi lợn giới 24 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước thải chăn ni lợn Việt Nam 25 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tượng nghiên cứu .28 2.2 Phương pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu 29 2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm .29 2.2.2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát khả phù hợp Sậy HSF CW để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas 29 2.2.2.2 Bố trí thí nghiệm lựa chọn cấp phối vật liệu lọc phù hợp cho HSF CW để xử lý nước thải sau biogas 31 2.2.2.3 Thí nghiệm đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas HSF CW quy mơ phịng thí nghiệm .33 2.2.2.4 Bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas HSF CW quy mơ 150l/ng.đ ngồi trường 33 2.4.3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích 35 2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu, so sánh .37 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .39 3.1 Kết đánh giá khả sinh trưởng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas sậy HSF CW 39 3.1.2 Vai trị sậy q trình loại bỏ chất ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn sau biogas 41 3.2 Kết lựa chọn cấp phối vật liệu lọc phù hợp cho HSF CW để xử lý nước thải sau biogas 46 3.2.1 Kết đánh giá sinh trưởng thực vật vật liệu khác 46 3.2.2 Kết đánh giá hiệu loại bỏ chất ô nhiễm cấp phối vật liệu 47 3.3 Kết đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas HSF CW quy mơ phịng thí nghiệm 53 3.4 Kết đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas HSF CW quy mơ 150l/ng.đ ngồi trường 58 3.4.1 Sự phát triển thực vật 58 3.4.2 Hiệu xử lý mơ hình ngồi trường 59 Kết vận hành thử nghiệm hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn 150 m3/ng.đ 64 Kết luận 66 Tài liệu tham khảo 69 Phụ lục 78 Danh mục hình Hình 1 Mơ hình xử lý nước thải trang trại chăn nuôi lợn phổ biến 11 Hình Cấu tạo bãi lọc trồng có dịng chảy ngầm theo chiều ngang 15 Hình Vật liệu lọc sử dụng thí nghiệm 28 Hình 2 Thí nghiệm lựa chọn cấp phối vật liệu phù hợp cho bãi lọc trồng nhân tạo 33 Hình Mơ hình bãi lọc trồng nhân tạo dòng chảy ngầm ngang 34 Hình Ảnh hưởng pH đến sinh trưởng Sậy .39 Hình Ảnh hưởng COD đến sinh trưởng Sậy 40 Hình 3 Ảnh hưởng NH4+ đến sinh trưởng Sậy 41 Hình Ảnh hưởng Sậy đến biến thiên giá trị TSS nước thải 43 Hình Ảnh hưởng Sậy đến biến thiên giá trị COD nước thải 44 Hình Ảnh hưởng Sậy đến biến thiên giá trị NH4+, TN, TP nước thải 45 Hình Hiệu suất loại bỏ COD cấp phối vật liệu 48 Hình Hiệu loại bỏ TSS cấp phối vật liệu 49 Hình Hiệu suất xử lý NH4+, TN TP cấp phối vật liệu 50 Hình 10 Sự thay đổi giá trị pH theo thời gian 54 Hình 11 Sự thay đổi giá trị TSS theo thời gian 54 Hình 12 Sự thay đổi giá trị COD theo thời gian 55 Hình 13 Sự thay đổi giá trị NH4+, TN, TP theo thời gian 57 Hình 14 Sự phát triển thực vật mơ hình ngồi trường .58 Hình 15 Sự thay đổi giá trị pH q trình thí nghiệm 60 Hình 16 Nồng độ TSS nước thải đầu đầu vào hệ HSF CW 61 Hình 17 Nồng độ COD nước thải đầu đầu vào hệ HSF CW 61 Hình 18 Hàm lượng chất dinh dưỡng đầu vào đầu mơ hình 150l/ng.đ 63 Hình 19 Chất lượng nước thải đầu vào, đầu hệ thống xử lý (A.pH; B.TSS; C.COD; D.T-N; E.NH4+; F.T-P) .65 Danh mục bảng Bảng 1 Tổng đàn sản lượng thịt xuất chuồng Bảng Thành phần mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trang trại 11 Bảng Trang trại lợn nước thải sau biogas ao hồ sinh học số trang trại nuôi lợn 13 Bảng Độ rỗng độ dẫn thủy lực vật liệu [65] 17 Bảng Đặc tính vật liệu sử dụng bãi lọc trồng .19 Bảng Thông số chất lượng nước thải đầu vào 29 Bảng 2 Cơng thức thí nghiệm khả chống chịu sậy 30 Bảng Chiều cao cấp phối vật liệu 32 Bảng Phương pháp bảo quản mẫu trước phân tích 35 Bảng Các phương pháp phân tích tiêu chuẩn phân tích 36 Bảng Ảnh hưởng Sậy đến biến thiên pH nước thải .42 Bảng Sự phát triển loài thực vật thủy sinh chất khác 47 Bảng 3 Hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bốn CWs 51 Bảng Hiệu xử lý nước thải sau biogas mơ hình 150l/ng.đ 64 Danh mục chữ viết tắt BIOGAS : Khí sinh học BVMT : Bảo vệ mơi trường CNMT : Công nghệ môi trường COD : Nhu cầu oxy hóa học CS : Cộng CT : Cơng thức CW : Bãi lọc trồng nhân tạo d : ngày (day) ĐC : Đối chứng ĐV : Đầu vào FAO : Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc HSF CW : Bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng chảy ngang m3/ng.đ : mét khối/ngày đêm NH4+ : Amoni NN&PTNT : Nông nghiệp phát triển nông thôn QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SSF CW : Bãi lọc trồng nhân tạo ngầm TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam T-N : Tổng nitơ (mg/l) T-P : Tổng phốtpho(mg/l) TSS : Tổng chất rắn lơ lửng TVTS : Thực vật thủy sinh VSV : Vi sinh vật WHO : Tổ chức y tế Thế giới TR J“ G DH HQC KI-IO A BIEN BAN B1O V( LU,AN VAN TIlAC SI — no* visii: .NO:I:.‘/^oN *8- >- "-’ ' ' Khda: ffi.if .CP.4.P - - naigian: H /8/ 2.Of WTO - - - - lB .?J.° : !?p»y.#› i!iP.i'i4 i.'h.' j;f T< i? P.w Z I ifeg'+ ?i7psr Oai dren tru0ng Dai hpc Khoa hpc Ty nhién: Dai di#n khoa: Dat bieu: IN.â? ‹u ‹ / c ‹’.J i ,high' QT CH LU{AN CUA HQI DING LULAN VAN TH@C SI h9c duqc leap theo Quyet dinh so Hoi d flg cham lu@ vafl thee ST khoa $ I /QD-DHKHM vñi nhfrng diem sau: gif luian Van ciia hpc vién: Ket quo chinh cua luan van: Nhñng thiéu sdt hay cac van de can bo sung, siia chña luan vñn: Ket quo da nh gi a lu van: DJéfn Ju/ : - - d.$ j / J4 ¿by I Két lucan chung: JJ JJ Luan vein Map Eng 6ay dii cfc yéu cau cua mot luan van thac st khoa hpc, tac gia xNg 6âng duqc nhian hpc vi thac st Chii tJch Moi don Ngây W thâng nâm BzJ Thir ky Hoi dong >** °>i• *ia trrirng Bsi hpc Khoa hpc Thy nhién TL Hi§u trot ig BIN NHAN XI T LUAN VPN TH C 51 Tfnh xét chinh: • • Ve bo cpc, tr inh ba y: Vé phirong phap thyc hiyn: “ “' * VI n4i dung: ^$"‘ I Nhiing h ché cua l van ve noi dung vâ hlnh thuc: Ket luan: NGAY NHé N xñT (Ky vâ ghi râ hq ten) y›¿• ‹t/• i zi Nghi8n cthi yi't I}’ ntr6c tl›Al chin ntif\I Ipn snii hingas bBng ‹ñ»p ngi›y I›ñi lyc irtng nhAn ‹an ngam cI*ng chéy ns»n8 Tinh cap thiet, ilidi sq, y nghia khoa h9c vâ thee tien cña de tñi luan van: Cñng nghe J3t ngjp note nhin tao sit ding thee vai lhuy sinh ket hpp vt i va t liéu lqc tir nhien dé xii ly ñ nliiem lđ cong ngh§ cé chi phi thđp ihan ihien voi moi uvângiâ c‹ hieu suZt xr ly cao ’buy nhién, câc nghién cvu dânh giâ chi tiét vé cong nghe niy xii ly nirdc thai chin lpn sau biogas nhin chung han ché, d3c biet chua cé nehién ciru so sanh cfc loai vat lieu lpc, Ie phoi trgn va cac loai thirc vat tot tru trone thiét ké csng light dc' trng dqng Jicu kicn tai Viet Nam Dc tai nghién cihi xir IQ nirsc th3i chin nusi l‹yn sau biogas bang csng nghj biii lpc cry nhñn go ng dong cliay ngang dira nhRng dii lieu chi tiét ve kha n6ng log dung cong nghe bdi lpc trñng cay nhñn two dñng chay ngang ngam xii ly ntroc thai chan nusi lan sau biogas thong ilo ve loai thpc vat tot Eni vñ ly lp cac loai vat lieu duqc st NhJii si t chlnh.V8fl Cb h# cyc logic, lrllJf\ buy r0 ring ctc chôong, ph8n nhiộn mgt ã Vt phizong yk›y ‹hyv i›iyn: ›n I\v= alJ’gc ih\ie l›i§n trcng luan vftn ct dg tin cay võ cã- /iôog \hy kli‹ )tttt)t ¿t q•tt ; t |tttgttg p|\‹ip h‹› tri tl1l fI§hi§‹n, yhvc/ng phap lay mau, phizong p) 8) \/,g,\g s$ tr‹›iig n‹réc ihAi theo liéu chum Viet Nam (pH, Lu§i1 In r°‹› wt\i ‹lung kl ‹›‹i !1Vc txt B t *’ ”’/’ *g “ d**g "’ cd d§ ccliii li x5v cat› Ket quo clio they IU £iW3 (st dyng sky ã3! !3ã ã*!- ** **' ã ô: ma i:to dna ãi i ã ôaã mi ô ãã *, hôã n ^ !a' b^ ** ' **** ^ã TN ’â 1"P Ian light IN 82 2%, 82 a 4%, 7J I % vâ 82 3% Chat lugng no6c thâi dau cua h§ thong xđ ly quy In6 150 m’/ngay dém tai trang trgi xâ Tot Dqn@ Ch‹roeg IVty, I1â N9i dat quy chuân cho phép thoi gian thâng quan true thyc té ngoai hien tnr6ng Nbkng dbng gdp ciia luan van: Lunn van cho thay kha ning xii ly hipu qua ciia mo hinh bili lpc cfiy d6ng chay ngang ngani str dqng thqc vat lâ cay say, vat lieu 19c ld car dâ vfii vñ sñi init nghiem trén quy inñ phñng thi nghiem va quy mñ pilot ngoiii hien truñng; la cv sñ cho viec twig dung ering nghp dat ngap nuñc nhan tao dieu kien moi truñng trang ter chitn nuñi Ibn tar Viet Nain ngoai lhpc té Nhiing han ché cña luan vñn ve not dung va hinh thâc: Ve i dung Chirong l: Phiin Tong quan tai lipu ve tinh hinh nghien erm st dpng cñng nghp dit ngap nirâc nhan tao de x’u ly nirñc lhii chin ntiñi lqn trén the giéi can dope mo tâ ky hon voi sy cup nhat Lai lima tham khao gan day men lhé giñi (mdc 1.3.1, trang 24) Choong 2: Can ch ihém mñ la e do1 tu9ng nghien cui la reu muong va thuy I uc (rigour cay s3y) ›i hai lodi cly duqc tic giA s(t dying c,c thi nghiym Zé hich llyic lrinh bby Mol s# don vj cJn thing nl›ti *â «h‹iai› xd‹› lhco (:‹ng vifi‹ (‹éc dij leyi fh bé: **BAY, *# **» tidy !y«: m! /ink ngay); c1y d iy kh6ng cĐf! viột in hoa tin "Say; TƠn B&ng t#3 cg• d va lâ (llfIf\ 1.3 (orang 13); I dlJfI§ Cda I bâng cm dvgc in Irong cung I (vd: bang 2.I, 2.2, 2.3, 2.4, Uilll ‹lr gc loo sung nguon trich dan (trang 2, 6, ) 0); Hâ Noi, ngây thâng 01 mm 2021 NG U' NHAN X ET (INy vâ ghi ro ho tén) Nguyen Minh Phirong ... hợp sậy bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng chảy ngang để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas - Nghiên cứu lựa chọn cấp phối vật liệu phù hợp cho bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng chảy ngang -... trại chăn nuôi lợn Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá khả ứng dụng công nghệ bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng chảy ngang xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas Việt Nam Nội dung nghiên cứu. .. xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas công nghệ bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng chảy ngang? ?? nhằm lựa chọn cấp phối vật liệu tối ưu phù hợp loài TVTS lựa chọn bãi lọc trồng nhân tạo ngầm dòng