Luận văn nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng kỹ thuật tầng vi sinh chuyển Động

Nghiên cứu khả năng xử lý chất hitu co COD, N va P trong nước thải chăn nuôi bằng kỹ thuật tằng vi sinh chuyển động với hệ thống yếm khí — thiếu... Trong hie dé phân bổ chăn nuôi lợn và

- ĐẠIIHỌC QUÔC GIAIHÀNỘI _- TRƯỜNG DẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Hoang Thi Thanh Tâm

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THÁI CHÃN NUÔI BẰNG KỸ THUẬT

TANG VI SINH CHUYỂN ĐỘNG

LUẬN VĂN TIIẠC SĨ KIIOA HỌC

THả Nội - 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIÁ HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIIOA HỌC TỰ NHIÊN

Hoàng Thị Thanh Tâm

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THAI CHAN NUOI BANG KỸ THUẬT

TANG VI SINH CHUYEN DONG

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60.85.02

LUAN VAN THAC SI KHOA HOC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Lé Vin Chiêu

THả Nội - 2013

những năm gần dây _.- ¬m ¬— seed

1.1.2 Tình hình chân nuôi ở Việt Nam ¬— ¬— see dO

1.4 Công nghệ xử lý nước thái chăn nuồi ¬— ¬- 1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước về xử lý nước thải chăn nuôi bằng kỹ

Chương 3 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN ¬— - 38 3.1 Nghiên cửu khả năng xử lý chất hữu cơ (COD), N và P P trong nude thai chăn nuôi bằng kỹ thuật bùn hoạt tính lơ lửng sử dụng hệ thông SHR 38

3.1.1 Khả năng xử lý chất biểu cơ (CODj, N,P 7 bằng hệ thẳng SBR khi thay

GH theo thời BÍ HH HH nhu He ngu Hee on BB

3.1.2 khả năng xe chất bu cơ (COD, NP phẳng hệ án si khi i thay

3.3 Nghiên cứu khả năng xử lý chất hitu co (COD), N va P trong nước thải chăn nuôi bằng kỹ thuật tằng vi sinh chuyển động với hệ thống yếm khí — thiếu

DANH MUC BANG Bang 1.1 86 luong dau gia stic gia cdm và sẵn lượng sản phẩm chin mudi nước ta

Bang 1.2 Một số chí tiêu cúa nước thải chăn nuôi lợn 13

Rang 3.2 Tóm tải chế độ thú nghiệm và các giá trị trung bình của nước thải đầu vào

ng 3.4 Tóm ti chế độ thí nghiệm và các giá trị trung bình của nước thất đầu vào

Bảng 3.5 Tóm tắt chế độ thú nghiệm và các giá trị trưng bình của nước thải dầu vào

Bang 3.6 Tóm tắt chế độ thí nghiệm và các giả trị trung bình của nước thải dẫu vào

Bang 3 7 Bang so sánh hiệu suất xử lý bằng hệ thông SBR khi thay dỗi thời

Bằng 3.8 Tóm tắt chế độ thí nghiệm và các giá trị trưng bình của nước thải

đâu vào hệ thống SBE với thời gian lưu tổng 12 gið, amoni đầu vào trong

Bang 3.9 Tém tắt chế độ thí nghiệm và các giá trị trung binh của nước thái

lãng 3.10 Tóm tắt chế độ thi nghiệm và các giá trị trung bình của nước thấi

Bang 3.12 Tom tat ché d6 thi nghiém va các giả tri trung bình của nước thải dâu vào

Bang 3.15 Bang so sanh higu suat xi lý bằng kỹ thuật tầng vi sinh chuyên động khi

Bảng 3,16 ôm tắt chế độ thí nghiệm và các giá trị trung bình của nước thải đầu vào

73 Bang 3.17 Lớm tắt chế độ thí nghiệm và các giá trị trung binh cúa nước thải đầu vào

77

Bang 3.18 Kết quả xử lý nước thải sử dụng kỹ thuật tằng vị sinh chuyển động thỏi

Tăng 3.19 Bảng so sánh hiệu suất xử lý các chỉ tiêu nước thải giữa kỹ thuật bửn hoạt

DANH MỤC HÌNH

Tinh 1.2 Nước thai chăn nuêi gây ô nhiễm môi trường trim tong 13 Hình 1.3 Hệ thông SBR, giai doạn nạp (có thể khuẩy) "

Hinh 1.4 Hệ thông SBR, giai đoạn phân ứng (sục khí, có thể kh 20

Llinh 1.5 118 théng SR, giai đoạn lắng (máy khuấy, máy khí tẢo, seven BO Hình 1.6 Hệ théng SBR, giai doạn xã (mổ van xã nước, có thể xế bún) 21 Llinh 1.7 Một số cầu trúc điển hình của mảng vị sinh (dạng xếp lớp, dạng hình nằm,

dự định của để tai), hinh b (san phim của llàn Quốc), hình c (hệ khi chưa cho nước

theo thời gian lưu tổng 6h ninseiireooree ` Hình 3.16: Điễn biển các chỉ tiêu N, độ kiểm theo thời gian lou Lang 6h 42 Hình 3.1d: Diễn biến các chỉ tiêu octophotphat, tổng P, COD 43

Hình 3.3a: Diễn biến các chỉ tiêu N, độ kiểm theo thời gian lưu tổng 10h 46 Hình 3.4: Diễn biếu các chỉ tiêu N, độ kiểm theo thời gian lưu Lông 13h 48

Hình 3.4b: Diễn biên các chỉ tiêu octophơtphat, tổng P, COD theo thời gian lưu tổng,

Ilinh 3.5a: Dién bién cac chi tiêu N, độ kiềm theo thời gian theo thời gian hưu t

12h, néng dé amoui dẫu vào trong khoảng 140 mgNU 1 Tình 3.5b: Diễn biến các chỉ tiên octophotphat, tầng P, COD theo thời gian lưu tổng 12h, nồng độ anoni đâu vào trong khoảng 140 mgN/1 32

Hình 3.6: Diễn biển các chỉ tiêu N, độ kiểm theo thời gian lưu tổng Ì

amoni dẫu vào ‘twong khoang 230 mgN/1 co BE Tỉnh 3.6b: Diễn biến các chỉ tiêu oclophotphal, tổng D, con D theo thời gam lưu tổng

12h, nằng độ amoni đâu vào trong khoảng 230 mẹNl — Hình 3 7a: Điễn biển các chỉ tiêu N, độ kiểm theo thời gian lưu tống 12h, nông đô

Hình 3.7b: Dién bién các chỉ tiêu octophotphat, tổng, P, COD theo thời gian lưu tổng, 12H, nông độ amori đâu vào trong khoảng 290 mgN/1 36

la

Hình 3.8b Diễn biến nồng dộ tổng N, thời gian lưu tổng 12h ¬-

Tình 3.84 Diễn nông độ nitrat, thời gian lưu tổng 12h 61

1linh 3.9e Diễn biến nông độ ameni, thời gian lưu tổng 24h —-

Hình 3.10f Diễn biên các chỉ tiêu N va P, thời gian lưu tổng 36h n

Tinh 3 11a Diễn biến nẵng độ chất hữu co (COD), thai pian hm téng 36h, néng độ amoni dau vao trong khoảng 210 mẹNI ng sec 73 Hình 3.11b Diễn biên nẵng độ N tổng, thời gian hưu tổng 36h, nông độ armoni đâu

Hình 3.116 Diễn bin néng 4} amoni, thin gian lưu lỗng 36h, nông độ armoni đầu

Hình 3.11d Diễn biến nông độ niưet, thời gian lưu tổng 36h, nông độ amoni dau vào trong khoảng 210 mgNNÍ nh nưHhnnerrrece 75 Hình 3.11e Diễn biển các chỉ tiêu otophotyhat va P tổng, thời gian lưu tổng 3h

Hình 3.11f Diễn biến các thành phan N và E, thời gian lưu tổng 36h, ndng độ amoni

Tinh 3.12a Diễn biên nông độ chất hữu cơ (COD), thời gian lưu tổng 36h, nông độ amoni dẫu vào trong khoảng 250 mẹNH 0s sen TB Linh 3.12b Diễn biên nông độ N tổng, thời gian lưu tổng 36h, nông độ amoni đầu

Hình 3.12c Diễn biển nổng độ amoni, thời gian lưu tổng 36h, néng độ amoni đầu vào trong khoáng 250 meN/

Hình 3.124 Diễn biển nông độ mữ:

vào trong khoảng 250 mạN(1

Hình 3.12 Diễn biến các chỉ tiêu ootopholphat và P tổng, thời gian lưu lông 36h, néng 4 amoni dau vao trong khoảng 250 mgN/1 80 Hinh 3.12f Dién tnén ede thanh phan N va P, thời gian lưu tổng 36h, nông độ amomi

DANII MUC TU VIET TAT

Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa

‘ood? Microorganisins Tỷ lệ thức Bn / vì sinh: val

olyeratan Vat ligu mang Polyerutan

fequencing Batch Reactor Xỹ thuật phân img theo mé

MO DAU

Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp (chấn

nuôi, trông trọt), né không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng

ngây của mọi người dân trong xã hội mà côn là nguồn thủ nhập quan trọng của hàng

triệu người dân hiện nay Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng dối với nước ta khi có tới hơn 70% dan cư sông đựa vào nông nghiệp [7]

Sự gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhụ cầu vẻ thực phẩm ngày cảng cao của cuộc sông đã thúc day nganh chăn nuồi phát triển manh mé Sw phát triển bùng nỗ của ngành chăn muôi để đáp ứng các nhụ cầu lá một tất yếu

Công nghiệp hóa chăn miôi có thế là hệ quả tất yêu của chuỗi thực phẩm liên kết

theo chiếu đọc và cung ứng cho các cửa hàng báu lễ lớn, nhưng cũng có thể xây ra

một cách độc lập

Khi các nước tiến hành công nghiệp hỏa họ di theo mỏ hình tổ chức vimg chuyên canh Chăn nuôi truyền thông đựa vào nguồn thúc án sẵn có của địa phương 1ửur đồng cổ tự nhiên và phụ phẩm cây trồng Những nguồn thức ấn sẵn có trên, giải thich sự phản bố của ngành chăn nuôi gia súc nhai lại Trong hie dé phân bổ chăn nuôi lợn và gia cảm lại sát với đân cu vì chứng chuyển hóa các vật phê thải thành thịt và trứng, Ví dụ, ở Việt Nam, nước mới bắi dẫn công nghiệp hóa 904 mô hình chăn nuôi gia cẩm đều gắn với phân bố dân cư [4]

khi còn chăn nuôi nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng, chất thải từ chăn nuồi

cho hoạt động sản xuất nông nghiệp thí chất thải chăn môi từ các hộ gia đình gần

1z không phải là một mỗi hiểm họa đối với môi trường

Phát triển chăm nuôi bến vững, nhất là chăn nuôi lợn hang hoa như hể nào trong hoản cảnh cuộc sóng của phản lớn các hộ nông dân còn chật vật khó khăn, dại

bộ phận người dân chăn nuôi theo kinh nghiệm, thiếu kiến thức chuyên môn, ít

quan tâm về thông tin thị trường, nếu có thủ thiếu cụ thể, hiểu biết về sản xuất hàng

những rào côn trơng phát triển chăn nuôi lợn hàng hóa hiện nay

khi công nghiệp hóa chắn nuôi cộng với sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng, đàn gia súc thì chất thải từ hoạt động chăn môi của các trang trại, gia trại đã làm cho mỗi trường chăn nuôi đặc biệt là mới trường xung quanh bị ô nhiễm tram trong,

nó đã gây nên một làn sóng mới phản dối các trang trại chẳn nuôi từ phía người dân

ở gần các trang trại Theo báo cáo tống kết của Viện chăn mui, hâu hết các hộ chăn

nuôi đều để nước thải chây Lự đo ra môi trường xung quanh gây mùi bôi thối nông, nặc, dặc biệt là vào những ngày oi bức Tổng số VÑV và bảo tử nắm cũng cao hon

mức cho phép rât nhiều lần Ngoài ra nước thải chăn nuôi còn có chứa colifarm,

c.coli, COD , va inimg gium san cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép |4]

Hiện nay với sư hội nhập quốc tế kèm với nó là sự gia tặng những quy định

về bảo vệ môi trường, ý thức ngày cảng được nâng cao của cộng đồng về các vẫn dé

môi trưởng thì vẫn để môi trường nói chung và mỗi trường chăn muôi nói riêng đã

được đánh giá ruột cách khả toàn điện, một trong số đó là các nghiên cứu về xứ lý

chất thải chăn nuối Tại Việt Nam, mặc đủ đã phân nào cảm nhận được tác hại về

môi trường đo chắn nuôi gây ra xong gầu như chưa có một nghiên cứu đây đã nào

về quân lý, xử lý chất thái chăn nuôi

Vi vậy, chủng tối tiến hành “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn

nuôi bằng kỹ thuật tẳng vì sinh chuyển động”

MỤC TIỂU NGHIÊN CỬU

Danh giá kĩ thuật tẳng vi sinh chuyén déng (Moving Bed Reactor) str dung

vật liệu mang polyuretan nhằm năng coo hiệu quả xử lý nuớc thải gidu C va N

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Tổng quan lài liệu xử lý nước thải chăn nuôi bằng kĩ thuật lãng vì sinh chuyển động (Moving Bed Reaelor) và kỹ thuật bùn hoại tính lơ lũng hệ thống SBR

(Biolagical Activated Suspenđed Siudse) thường được áp dựng trong xử lý nước thải chăn nuôi

- Chon vật liệu møng Polyuretan sử dụng trong kỹ thuật tầng ví sinh chuyển

"

dộng,

- Nghiên cứu khảo sát khả năng xử lý nước thải chăn nuôi băng kĩ thuật bùn hoạt tính lơ lửng hệ théng SBR va ki thudt tang vi sinh chuyển động sử dụng vật liệu mang Polyuretan trong các điều kiện hiếu khí, thiểu khi khi thay đếu:

1 Nông độ tãi N vào khác nhan, + Thời gian lưu nước và bún khác nhau,

- So sánh, đánh giá hiệu quả xử lý và thông số năng suất xử lý C, N, P bằng

+ỹ thuật bừn hoạt tính lơ lững và kỹ thuật tằng vi sinh chuyển động

Chuong 1 TONG QUAN

1.1 Tình hình phát triển chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam trong những

năm gần đây

'Trong những năm gân đây, ngành chăn nuôi trên thể giới đã có nhiều biến động cả về lốc độ phát triển, phần bé lại địa bản và phương thức sản xuất, déng thời xuất hiện nhiều nhân tổ bất ổn như gây ô nhiễm môi trường tram trọng, vệ sinh an toán thực phẩm và nhiều dịch bệnh mới

1.1.1 Tỉnh hình chăn nuôi trên thể giỏi

Lương thực, thực phẩm và vệ sinh an toàn thực phẩm là vấn đẻ sống còn của nhân loại Ngày nay nông nghiệp có vai trò quan trọng cung cấp lương thực và các

loại thực phẩm nuôi sống

nhân loại trên lrái đãi Ngành

ăn nuôi không chỉ cỏ

vai trò cũng cấp thịt, trứng, sửa là các thực phẩm cơ bản cho dan số của cả hành tỉnh

ma cén gop phan da dang sinh hoc trén trai dat

Số lượng vật nuôi theo số liện thông kê của Tổ chức Nông lượng thê giới - FAO nam 2009 số lượng dau gia súc và gia cảm chính của thê giới như sau Tổng đân trâu 182,2 triệu con và phân bổ chú yếu ở các nước Châu Ả, tổng đản bỏ

1.1648 triệu con, đô 591,7 triệu con, cũu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gả

14.191,1 triệu con và tổng dân vịt là 1.008,3 triệu con Tốc dộ tăng về số lượng vật nuôi hàng năm của thẻ giới trong thời gian vừa qua thường chí đạt trên dưới 1% năm Hiện nay các quốc gia có số hượng vật nuôi lớn của thế giới như sau: Vẻ số lượng dân bỏ nhiều nhất lá Brazm 204,5 triệu con, thứ hai Ấn Độ 172,4 triệư con,

thứ ba Iloa kỷ 94,5 triệu son, thứ tư là Trung Quốc 92,1 triệu con, thứ năm Ethiopia

và thứ sáu Argentina có trên 50 triệu con bỏ Các cường quốc về chăn môi lợn của thế giới: số đầu lợn hàng năm số một lá Trung Quốc 451,1 triệu con, đúng thứ hai là

Hoa Kỳ 67,1 triệu con, thir ba là Brazin 37,0 triệu con, Việt Nam đứng thứ 4 có 27,6

cỏ tên tuổi về chân nuôi: dừng thứ 2 vẻ số lượng vịt, thứ 4 vẻ heo, thử 6 về số lượng, trâu và thứ 13 về số lượng gà [22]

Phuong thức chăn mmỗi hiện nay của các nước trên thể giới có ba hình thức eơ

bản đó là Chăn nuôi quy mô công nghiệp thâm canh công nghệ cao; Chăn nuôi trang trại bản thâm canh, Chăn nuôi nông hộ quy mô nhỏ và quảng canh: Phương

thức chăn nuôi gia súc, gia cằm quy mô lớn thảm canh sản xuất hàng hóa chất lượng cao chủ yếu ở các nước phát triểu ở Châu Âu, Châu Mỹ, Châu Úc và một số nước ở

Châu A, Phi va Mj La Tinh, Chan nuôi công nghiệp thâm canh các công nghệ cao

về cơ giới và tin học được áp dụng trong chuồng trại, cho ăn, vệ sinh, thu hoạch sản

phẩm, xử lý môi trưởng vả quân lý dàn Các công nghệ sinh học và oông nghệ sinh

sin được áp dụng trong chăn nuôi như nhân giống, lai tạo nâng cao khả năng sinh sản và điều khiến giới tính Chăn nuôi bản thâm canh và quảng canh gia súc gia cẩm tai phan lon các nước đang phát triển ö Châu Á, Chau Phi, My La Tinh va cac nude

Trung Dỏng Trong chăn muôi quảng canh, tận dựng, đựa vào thiên nhiên sản phẩm chăn nuỏi năng xuất thấp nhưng được thị trường xem như là một phần của chần

uuôi hữu cơ Chăn nuôi hữu cơ, chăm nuôi sạch đang được thực hiện ở rnột số rước phát triển, săn phẩm chăn nuôi được người tiêu dùng ưu chuộng Xu hưởng chin

nuôi gắn liền với tự nhiên đang được đặt ra cho thể kỷ 21 không chăn nuôi gà công

nghiệp trên lổng tầng và không chân nuôi heo trên nên xi mắng Tuy nhiên chăn nuôi hữu cơ năng xuất thấp, giả thành sản phẩm chăn nuời cao thường lá mau thuần

với chăn nuôi công nghiệp quy mỗ lón do đỏ đang là thách thức của nhân loại trong xnổ rộng quy mỏ vả phổ cặp chăn nuôi hữu cơ |22J

1.1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

Phát triển chăn nuôi theo hưởng tập trung và chuyên mỗn hóa cao là

một trong những nội dung quan trọng trong quá trình công nghiệp hóa sán xuất

nông nghiệp của nước †a trong thời kỳ phát triển mới Theo kết quả điên tra dân

số, đến tháng 4 măm 2009, Việt Nam có tổng số đân là 85.789.773 người, là một trong 10 quốc gia có mật độ đân số cao nhất trên thể giới (khoảng 260

10

ngudi/km7) [20] Nhu cầu thực phẩm trong điểu kiện dân số tăng và đời sống

ngày cảng được nâng cao đã và đang đặt ra cho các nhả quản lý nông nghiệp

phải nhanh chóng hiện dai hoa sản xuất nông nghiệp Trong khi diện tích

dành cho sản xuất nông nghiệp ngày càng giảm do phát triển đỏ thị, công nghiệp, giao thông và các công trình dịch vụ khác, phát triển chăn nuôi theo hướng tập

trung, nâng cao quy mô lả xu thể tất yêu nhằm nâng cao năng suất và chất lượng thịt, trứng, sữa cung cấp cho nhân dân vả cho xuất khâu

Hình 1.1 Chăn nuôi thâm canh công nghiệp

Bảng 1.1 Số lượng đầu gia súc gia cảm vả sản lượng sản phẩm chăn muôi nước ta

TT Loai gia] Don vi tinh| Số lượng Sản phẩm

1 Trâu Ngàn con | 2886,6 74960 tân

3 Lon Ngan con | 27627,7 2908,5 ngan tan|

4 Ngưa | Ngảncon | 102.2

5 Dê cừu | Ngàncon | 13751

6 Gia cam | Trệucon | 280,2 518,3 ngàn tân| 54194 triệu

Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010

1.2 Chất thải chăn nuôi

Chữn nuôi dược xác định là mội trong những ngành sản xuất tạo ra môi

lượng chất thải nhiều nhất ra môi tường Chất thải chăn môi là một tập hợp

phong phú bao gồm các chất ở tất cả các đang rắn, lỏng bay khí phát sinh trong quả trình chin nuôi, lưu trữ, chế biên hay sử dụng chất thải Các chết thải chăn nuôi được phát sinh chủ yếu từ:

- Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm như phân, nước tiểu, lông, váy

da và các phủ tạng loại thải của gia súc, gia cầm

- Nước thải từ quả trinh tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dung cụ và thiết

bị chân muỗi, nước làm mát hay từ các hệ thông dich vụ chấn nuôi

~ Thức äu thừa, các vậi dựng chăn nuôi, thủ y bị loại ra trong quá trình chăn

Nước thái chăn nuôi là hẫn hop bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa

chuồng, phản Nước thải chăn muôi còn có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng, phân được gia sùc, gia câm thải ra Nước thái là dạng chất thái chiếm khối lượng

lớn nhất trang chăn nuôi Theo khảo sát của Trương Thanh Cảnh vả các cv trên

gần 1.000 trại chặn nuối heo quí mô vừa và nhô ở một số tĩnh phia Nam cho tidy hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một khối hượng lớn nước cho gia súc Cử

1 kg chất thâi chăn nuôi do lợn thải ra được pha thêm với từ 20 đến 49 kg nước

Luong nước lớn tây có nguồn gốc từ các hoạt động tấm cho gia sic hay dimg dé

Hinh 1.2 Nước thải chăn nuôi gây ô nhiềm môi trường trằm trọng Thành phân của nước thải rất phong phủ, chủng bao gồm các chat rin & dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đỏ nhiều nhất là các hợp chất chửa niơ và photpho Nước thải chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh

vat, ky sinh trùng, nấm, năm men và các yếu tổ gây bệnh sinh học khác Do ở dang lỏng và giảu chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao

Chúng có thẻ tạo ra các sản phầm cỏ khả năng gây ô nhiễm cho cả môi trường

đất, nước và không khi

Nông độ các chat 6 nhiém trong nước thai phụ thuộc vào thành phản của

phân, nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ vả phương thức thu

gom (số lần thu gom, vệ sinh chuồng trại), lượng nước dùng tắm gia súc và vệ

sinh chuồng trại

Bảng 1.2 Một số chỉ tiêu của nước thải chăn nuôi lợn

1.3 Khả năng gây ô nhiễm môi trường của chất thải chăn nuôi

Ô nhiễm chất thải chắn nuôi ngoài những ảnh hưởng cục bộ rửu: mùi hôi, Tuổi, muỗi còn có ảnh hưởng tới môi trường dal, nude, không khí và gây ảnh hưởng xấu đến súc khốc của người đâu

+) Ö nhiễm không khí: do bui và mui hồi

Mũi hỏi do quả trình phan huy kị khí chất thải chân nuôi tạo ra khi N-NH;,

LLS Trong 3 — 5 ngày đầu, đo vi sinh vật chưa kịp phân huý các chất thái nên mùi hội ít sinh ra, nhưng sau một thời gian sẽ xuất hiện múi hồi rất khỏ chịu Khi HạB có

mùi trứng thổi đặc trưng, gây buôn nôn, choảng, nhức đầu Khí N-NH,` kích thích Tắt và đường hồ hập trên, gãy ngạt ở nỗng độ cao [7]

Chất thải gia súe có thể gây nên hiện Lượng phú đưỡng đối với nước mặt, ô

nhiệm kim loại nặng và các loại kí sinh trùng, vi trừng gây bệnh

Hiện tượng phú đưỡng là sự phát triển quả mức của tầo đo đư thừa lượng mrte, photpho Hiện tượng phủ đưỡng sẽ làm cho DO, pH của nước biến đông mạnh

theo các thời điểm trong ngày là lác nhân khó khăn thậm chỉ là môi trường không,

thể sống đổi với thuỷ động vật Trước lúc bình ranh, luợng oxi trong nước thải giàu định đưỡng hấu như cạn kiệt và pH có thể thấp hơn 5,5 Thời điểm cuối buổi chiều,

phú dưỡng tỷ lệ thành phân tảo thường thay dỗi theo chiều hướng bắt lợi bình thành

Triều kưại tảo độc L5]

ảnh hưởng nặng nẻ tới nguồn nước vả tải nguyên đất [5]

Đồng Mới là địa phương đứng đầu cả nước về phát triển chăn nuôi, với khoảng, 1,2 triệu con lợn nhưng nguồn nước mặt tại các vùng chắn nuôi (nhất là nuôi lợn) đã

bị ô nhiễm nặng Nhiễu hộ chăn nuôi cén cho nguồn nước thái chăn nuôi trấn ra khu vực quanh chuồng trại và cho thâm tự nhiên, gây niên tình trạng ö nhiễm nặng bau không khi và mặt đất [5]

1.4 Công nghệ xứ lý nước thải chăn nuôi

Củc loại nước thải dễu chứa các Lạp chất gây nhiềm bẩn có tính chất rất khác

nhau: từ các loại chat rin không tan, dén các loại chất khó tan và những hợp chất

tan trong nước Trong nuốc thải cứng có một lượng lớn các vì sinh vật gây bệnh và

các mẫm bệnh gây ra các bệnh về dường ruột ở người Nước thải củn có các chất dinh dưỡng kích thích sự sinh trưởng, của thực vật thủy sinh và các chất độc Nước thải nếu không qua xứ lý sẽ diễn ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo thành một lượng lớn các chất khi có mùi hỏi Xứ lý nước thải là loại bỏ các tạp chat do, làm sạch lại nước và có thể đưa nước dé vào nguồn hoặc đưa vào tái sử đụng, Dễ

dạt dược những mục đích đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại lạp

chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp Thông thường có các phương pháp

xử lý nuớc thải như sau:

chát gây ö nhiễm ở dạng rắn khó phát huy độc tính õ nhiềm trên điện rộng, Ngược

lại các chất gây ô nhiễm môi trưởng khi (tử khi thái) thường gay 6 nhiềm trên điện

rất rộng, có tính chất toàn cảu Diện gây ö nhiễm từ các yếu tổ nude thai nim giữa

hai cực trên: ảnh hưởng tới chỉnh nơi phát thái và vùng lân cận xung quanh

Thành phẩn gây ô nhiễm Irong nước thải, xét về khía cạnh tác động gây hại và

giải pháp công nghệ xủ lý, có thể chia thành ba nhóm chỉnh: chất hữu cơ có khả tăng phân hủy, thánh phân đính dưỡng và loại hợp chất bóa bọc cần đặc biệt quan tâm Chất hữu cơ có khả năng phản hủy khi thâm nhập vào trong nước sẽ tiếp tục bị

vi sinh vật sống trong mỗi trường tự nhiên phân hủy lảm mất, suy giám lượng oxy hoa lan trong nước, gây ra mùi hôi, thúc đấy nhiều loại vi sinh vil gầy bệnh phát triển Mỗi trường dỏ không phủ hợp với diễu kiện sông của phân lớn các loài thủy động vật Thành phản định dưỡng (cho thực vật) được quan tâm hơn cả là hợp chất

nit và photpho Sự thâm nhập của các hợp chất này vào khu vực nhận nước gây ra hiện tượng phủ dưỡng (giàu dnnh dưỡng), thúc đây táo và các loại thủy thực vật phát

triển mạnh khó kiểm soát về mật độ Khí thủy thực vật, đặc biệt là tảo phát triển ananh thi mdi trường nước tại đó có sự đao động rất lớn về pH, oxy hỏa tan, thể oxy hỏa khử theo Thời gian lưu tổng ngày/đêm Trong môi trưởng đỏ xuất hiện hiện

tượng bừng nỗ tảo (nước nở hoa), khi đó tảo chết hảng loạt trong thời gian ngăn,

chìm xuống đây, tiếp tục bị phân hủy trong tình trạng yếm khi va chu tinh được tải

diễn liên tục 'Irøng mỏi trường phú dưỡng, điều kiện sống (pH, oxy tan) biến động

liên tục và mạnh la những tác nhân gây khó khăn, thậm chí là môi trưởng không thế sống đối với nhiều loài Ihuỹ, đông vật

PHI

được sử dụng trong các điều kiện khác nhau như kỹ thuật huyền phù, cổ định vi

xinh trên chát mang, kỹ thuật bản hoại tình, đĩa quay, lọc nhỏ giợi, tầng cổ định,

tắng giãn nổ, tầng linh dộng (lưu thể) hoặc tổ hợp (lai ghép) của các kỹ thuật trên

Mỗi phương pháp kỹ thuật đều có những tu, nhược điểm riêng Xứ lý các thánh

phân gây ô nhiễm trong nước thải đòi hỏi mức độ phát triển công nghệ khác nhau

Việc xử lý múc dộ khỏ vá chỉ phí tổn kẻm dối với việc xú lý các chất thải clrửa thành phản chúa chất định dường hay các hợp chất hoá học đặc biệt nêu trên [12]

Công nghệ xữ lý nước thải luôn được phát triển và hoàn thiện trên cơ sở những, thành tựu mới về khoa học, kỹ thuật nhằm hạ giá thành xây dựng và vận hành hệ

16

théng xii ly nude thai cũng như nâng cao chút lượng nước sau khi xử lý, Một số

công nghệ xử lý nước thải chăn muôi hiện nay:

a) Bé phan ứng Aerotank (bễ bàn hoại tính hiểu khi)

Quả trình chuyên hỏa vật chất trong bể dựa trên hoạt động, sống, của các vi sinh vật hiểu khi Các vị sinh vật trong bé aerotank tổn tại ở dạng huyền phủ, các huyện phủ vi sinh vật cé xu hudng ling dong xuống dáy, do dó việc khuấy trộn các dung dịch trong bể là điều cần thiết, có thể cung cắp khi cho bể aerotank bằng nhiều cách: thỏi khí, nén khí, làm thoáng cơ học, théi-nén khứ với hệ thông, cơ học

Có nhiều loại bễ acrotznk khác nhau Lùy theo yêu cầu xử lý, tính kính tế, diện tích đất sử dụng mà chọn loại bé nào cho phủ hợp: bể aorotank truyền thống, bể aerotamk với sơ đỗ riạp rước thải theo bậc, bễ aerotznk tải long cau, bé acrotank có ngăn tiếp xù với bún hoạt tính da ổn dịnh, bễ aerotank làm thoảng kéo dải, bễ acrotankc khẩy trộn hoàn chỉnh

- Lu điểm của bế Aerotank: đạt được múc độ xử lý cao, ít tạo mũi hồi, có tỉnh ổn định eao trong quá trình xử lý

- Nhược điểm: tốn nhiều điện tích và năng lượng

9) Bé loc ki khi

Tà loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đóng vai trỏ như giả thể của vĩ

sinh vật đính bám nhờ đó vi sinh vật sẽ không bị rửa trôi theo đêng chảy

Vật liệu lọc của bể lọc kị khi lả các loại cuội, sối, than đả, xí, ống nhựa, tâm

nhựa hình đạng khác nhau Kích thước và chủng loại vật liệu lọc được xác định đựa

vào công suất của công trình, hiệu quả xử lý chất hữu co (COD), tén thất áp lực

nước cho phép, điều kiện nguyên vật liệu tại chấ

Nước thải có thê được cung cấp từ trên xuống hoặc từ đưới lên

- Ưu điểm: có khả răng khử được 70 ~ 90 % BOD, thời gian lọo ngắn, vận

Tưmh đơn giản, íL tên nắng lượng,

- Nhược điểm: Thường hay bị tắc nghẽn, hàm lượng căn lơ lủng ra khỏi bẻ

lén Chưa xử lý được N, P

17

©) Công nghệ chấu ngược qua lớp bản yấm khi (4S

- Ưu điểm : Xử lý được tãi lượng ö nhiễm cao, không cân vật liệu ruang Dễ

vận hành, ít Lồn điện tích Thu dược khi inelarL

- Nhược điểm :

Nhược điểm lớn nhất của hệ lá thời gian khởi động (tạo hạt bùn vị sinh) rất

lâu (tới 6 thang) [4]

Khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn

Các hạt bứn thường không ôn định và rất dễ bị phá võ khi có sự thay đổi môi trường đặc biệt là khi chịu tác động cơ học

liễn hợp vi sinh vật yêm khí tham gia phản hủy chất hữu cơ trong bể thường,

tổn tại lẫn trong pha khí, pha lõng và pha rắn

Chưa xử lý được N, P

4) Bé ki sinh hoc (Biogas)

Đây là loại bề thích hợp va đang dược sử dụng rộng rỗi dễ xử lý nước thai

chăn nuối lợn ö các vừng nông thôn ở Việt Nam và trên thế giới

tính ở điểm hai giai đoạn sục khí và lắng diễn ra trong cling mét bế phản ứng,

(không có bể lăng riêng)

18

Tương tự hệ bùn hoạt tính nâng cao, hệ thông SBR là hệ thống dùng đề xử lý nước thải sinh hoạt có chứa các chất hữu cơ và nitơ cao Hệ thống hoạt động theo chu kì, mỗi chủ kỉ gồm các công đoạn nói tiếp nhau: bơm nước thải đầu vào - phan

ng - lắng — hủt/xã nước thải ra; trong đó công đoạn phan ửng bao gồm khử nitorat

và mitorit (nêu có) trong điều kiện thiêu khi (DO ~ 0, nêu có yêu cầu khử N) và ôxy hoá COD và N-amoni (nitrat, nitrit hoá) trong điều kiện hiệu khi (DO ~ 2mg/1), qua trình này phụ thuộc vảo khả năng cấp khí, mật độ vi sinh và đặc điểm các chất ban

có trong nước thải đầu vào Về nguyên tắc, quá trình vi sinh là quá trình hai mặt niên một mặt sẽ là các quá trình chuyên hoá (xử lý các chất bản), mặt khác sẽ là tông,

hợp sinh khối vi sinh [7]

Các giai đoạn trong một Thời gian lưu tổng xử lý của hệ thông SBR bao gồm:

1 Giai đoạn làm đây:

Nước thải được đưa vào hệ thống SBR với lượng nước đã định trước Việc

đưa nước thải vào bê có thể được thực hiện ở 3 chẻ độ: làm đầy tĩnh, vừa làm day vừa khuáy trộn (khi cần khử nitat), làm đây kèm sục khi (khi cần kẻo dài thời gian các phản ứng ôxy hoá hữu cơ, mitrat hóa amoni) Nước thải được cấp vào vả trộn lẫn với bùn đề lại từ mẻ trước [4]

nước trong ở phía trên duoc gan xả ra ngoài Lớp bin và nước lắng ở phía dưới là

nguồn cung cấp NO;' đề thực hiện quá trình khử nitrat ở giai đoạn cap mẫu tiếp theo

Hinh 1.5 Hệ thong SBR, giai doan ling (may khuay, may khí tắt)

4 Giai đoạn xả nước ra

Nước đã lắng trong (nước thải đã xử lý) sẽ được qua hệ thống thu nước xã ra khỏi bề SBR; đồng thời trong quá trình nảy lượng bủn dư cũng có thể được xả ra ngoài

20

Nước sau xử lý thường được xả qua hệ khử trùng (nếu thải ra môi trường), hoặc bỏ qua

khử trùng đi xử lý tiếp bằng hệ thủy thực vật nhằm ôn định trước khi xã [4]

Bùn ra

Hình 1.6 Hệ thông SBR, giai đoạn xả (mở van xã nước, cỏ thẻ xả bủn)

Ưu điểm kỹ thuật SBR:

- Khi thiết kế hệ thông SBR không cân xây đựng bẻ điêu hỏa, bê lắng, vỉ các quá trình đã được rút gọn trong một bẻ

~ Thiết kể đơn giản, giảm điện tich va chi phi

~ Vận hành đơn giản

Nhược điểm:

~_ Không áp dụng được trong trường hợp chạy cao tải

-_ Bủn sinh ra tương đổi nhiều

-_ Không xử lý được hảm lượng P

- Hiéu suất khử nitrat, nïữït thập, Các thông số cần xác định khi áp dụng kỹ thuật SBR:

-_ Dung tích hữu ích của bê

- Lượng bủn tích lũy trong bể

21

- _ Chiểu cao an toàn từ lớp bùn đến mục nước phải xả

~_ Tượng oxi cẩn cung cấp

~ Nẵng độ đầu vào các chất ô nhiễm

~ Thời gia cho tỉmg giai doan trong bế

Kỹ thuật tẳng vị xinh chuyên động

Thuật ngíi tầng vì sinh là một Lập hợp gồm nhiêu tế bào vì sinh vật gắn kết với nhau trên bẻ mặt tạo thánh Lắng vị sinh hay côn gọi là 13ioBilm có thể gồm một hay nhiều ching vi sinh vật khác nhan, có thể được tạo ra ở trên bẻ mặt của nhiều loại

vật Hệu khác nhau: rhuựa, kim loại, kinh, gỗ, dụng cụ y tế, đỗ ăn Biofthu có tắc

dụng bảo vệ vi sinh vật chồng lại tác động của các yếu tổ bất lợi của môi trường sống Bioñlm được hình thánh từ các loài vi sinh vật khác nhau bao gồm cả vi

khuẩn Gram dương và Gram âm như Eseheriacbia ooli, Pseudemonas aeruginosa, Eibrio cholera, Sireptecoccus sp., Bacillus subiilis [15]

Tình chất và vai trỏ của tầng vi sinh:

- Hảo vệ cơ thẻ vi sinh vật khỏi hệ thống phỏng thủ của chính vật chú hay vi

sinh vật kẻ thù Các vi sinh vật sông trên biofilm khi liên kết với nhau thường có

khả năng chống chịu cao với các chất kháng khuẩn so với tế bảo sống tự do trong, môi trường nuôi cây (độ chêng chịu có thể cao hơn tới 1000 lần)

- Chéng lại các chất kháng khuẩn thông qua việc tạo kiểu hình mới có tốc dé sinh trưởng giảm, hạn chế sự tiếp xúc và có khả năng bất hoạt, trung hòa với các chất kháng khuẩn

- Nông độ các chát dinh dudng trong biofilm thường tầng cao hon so vai mdi

trường xung quanh

Trong môi trường nước, vị sinh vật tên tại ở hai trạng thải chính là đang

huyển phủ vả dang tầng vi sinh 1rong dạng huyền phú, vi sinh vật tập hợp lại với nhau thành các tập hợp keo tụ nhỏ có cầu trúc khá lỏng léo và các tập hợp keo tụ đó phân bố khá đều trong môi trưởng nước Tầng sinh vật là một tập hop cua vi sinh vật bảm trên một chất mang với cầu trúc khá đặc, có độ đây nhất định (ví dụ 0.1 — 9,3 mm) [4]

Vị sinh vật hoạt dộng trong các hệ xử lý nước thải tôn tại ở hai trang thái kết khối: tập hop keo tu (flocs) va dang mang, (biofilm) ‘lap hyp keo ty cia vi sinh cỏ

cấu trúc xốp, mật độ vi smh thấp (ít khi vuot qué 4000 kg/m’) |2] các tập hợp dé được phân bố khả đều trong mỗi trường nước Kỹ thuật sử dụng vi sinh trong trạng, thải tập hợp keo tụ là dạng kỹ thuật huyền phủ Do mật độ vị sinh thập nên hiệu suất

xử lý của các hệ huyển phù không cao và khỏ tăng mật độ vị sinh vì nó liên quan dến các yêu tỏ vận hảnh khác Điền hình của kỹ thuật huyền phủ là các quá trình xứ

lý bùn hoạt tính

Tăng mật độ vi sinh (rên một đơn vị thế tích), đồng nghĩa với tăng hiệu quả

xử ly luôn là mong muốn của phát triển công nghệ xử lý nước thải Kỹ thuật tầng vĩ

sinh đáp ứng được tiêu chí đó

So sánh với kỹ thuật huyền phủ, tầng vỉ sinh trong hệ thống xử lý nước

thải có những đặc trưng sau:

« Khả năng tích lữy vi sinh cao Đặc điểm nồi bật của mảng vị sinh là mức độ

tap trung vi sinh vật rất cao so với dang vi sinh trong trạng thái huyền phủ, ví dụ

cao hơn 3 — 4 ngàn lẫn trong các đông suối bản dưỡng chấy trên núi cao và 200 lần

cao hơn trong nhiều nguồn nước thải Trong hệ thông xử lý nước thải theo kỹ thuật bùn hoạt tính, mật độ vi sinh vật được đuy trị trong khoảng 700 — 2500 mg/l, tong

kề °

khi mat dé vi sinh trong k¥ thuat loc nhs gigt dat 2000 10000 mg trong mét Hit của

bf loc [4]

& Hoại tỉnh trao đổi chát lớn Trong nhiều trường hợp quan sal được hoạt tỉnh

vi sinh của mảng vi sinh cao hơn nhiễu sơ với vị sinh trong trang thải huyền phủ

Tiện tượng trên được giải thích là do trong tập đoản vi sinh đó tỷ lệ loại vi sinh vật

có hoạt tỉnh cao chiếm sẽ đóng, cũng như mức dộ tập trung dinh dudng cao (do hap phụ) của các thành phan định dưỡng trên mang vị sinh Do tỉnh chất nhảy của mảng,

niên nó có thế bắt giữ cả các thành nhân thức ăn ở đạng không tan Mức độ tập trung,

định dưỡng cao thúc đấy sự phát triển của vị sinh và do đó cô hoạt tỉnh cao Cũng

có ý kiến giải thích khả năng tăng hoạt tỉnh nhờ quá trình biến đổi gien của vị sinh vật trong trạng thái kết khối trong màng

« Khả năng chống chịu dộc tô cao 8o với vị sinh vat trong trang thai huyền phù, vi sinh vật trong màng có khả năng chồng chịu độc tổ tốt hơn Nguyên nhân của hiện tượng trên cũng được giải thích nhờ sự biến đổi gen hay nhờ nông độ chất dinh dưỡng cao là điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật sống sót khi phải tiếp xúc với

đệc tế

có khả năng lắng tốt hơn nhiều do tính đặc của mảng (khối lượng riêng biểu kiến

lớn) đo mật độ v1 sinh đạng sợi trong đó thấp

Tuy có nhiều lợi thể của kỹ thuật ting vi sinh đã liệt kê như trên sơ với dang

tuyển phù, nhưng nó có những điểm bất lợi là quá trình cứng cấp thức ăn cho chúng, xảy ra khó khăn hơn do tính chất khuếch tản khó và mức độ tiêu thụ thức ăn cao (do

mật độ cao)

'Ưu điểm kỹ thuật ting vi sinh:

+ khu cầu diện tich mặt bằng tháp

«Giả thành duy trì hoạt động thấp về phương diện công lao động

+ Tĩnh lnh hoại cao.

Chat mang vi sinh:

Để có được mật độ vi sinh cao yêu tổ cân có đầu tiên là điện tích của chất mang phải lớn Sự phát triển của chất mang vi sinh cũng trải qua nhiều giai đoạn

Vào thời kỳ đầu tiên, chất mang vi sinh là các loại vật liêu gỗ, đả, xỉ than cỏ

diện tích 10- 30 mẺ/4mỶ, sau đó sử dụng các loại nhựa tổng hợp tắm phẳng có cầu

trúc hình học khác nhau (dang tổ ong, dạng cuộn) với diện tích khoảng 200 — 300

mẺ/mỶ Giai đoạn phát triên tiếp theo là loại chế tạo từ nhựa tông hợp với câu trúc

hình học phức tạp hơn , vỉ dụ dạng bánh xe (hình 3) với diện tích bẻ mặt S00 — 700

mẺ⁄m” với những dạng thương phẩm đang lưu hành rộng rãi trên thị trưởng thể giới

(Kadles Hà Lan, hinh 1.8) [15]

Hình 1.8 Chất mang vi sinh dạng cuộn (BIOPAC, Đức)

Cát thạch anh có kich thước nhỏ 0.15 — 0.3 mm với diện tích bẻ mặt tới 20000

mẺ⁄mỶ cũng được sứ dụng lảm chat mang trong ky thuat tang hm the (fluidized bed)

Thẻ hệ vật liệu chất mang mới nhất là loại có câu trúc xóp chế tạo từ polymer với diện tích bè mặt (bên trong) tới 10000 — 15000 mẺ/mỶ, độ xốp 85 — 98 % [2] Đi đầu trong nghiên cứu va sit dung vat liệu mang xóp lả Nhật và Hàn Quốc (Công ty

EBRA của Nhật sử dụng vật liệu trên tại các trạm xử lý nước thải Kim Liên, Trúc

Bach, Bắc Thăng Long, Hồ Bảy Mẫu, Hà Nội) [3]

25

Hinh 1.9 Chat mang vi sinh cỏ cầu trúc hình học phức tạp Với những ưu điểm nổi trội của kỹ thuật tầng vi sinh trong công nghệ xử lý nước thải, nhưng sẽ xuất hiện một số thách thức cần được giải quyết xuất phát từ hai đặc điểm căn bản của vật liệu xóp có điện tích bẻ mặt cao là mật độ vi sinh lớn

Tổng lượng sinh khối tỷ

Chiều dày của lớp màng lớn không phát huy được tác dụng vì thức ăn khó thầm thâu sau vao bên trong (nêu chiêu dày >200 un kẻ từ phía ngoai) [15] Vay muon

ệ thuận với diện tích chất mang và độ dày của lớp mảng

có hiệu quả cẩn tạo chất mang có điện tích lớn đề tích lũy được lượng sinh khối lớn nhưng chiêu dày của lớp vi sinh van đủ mỏng Vật liệu xốp chứa các mao quản,

kich thước mao quản cảng nhỏ thì diện tích cảng lớn, tuy nhiên kích thước mao

quản nhỏ hạn chế sự phát triển của vi sinh trong đó, nhất là khi để ý đến đặc điểm tỉnh chất đa dang vẻ chủng loại và kích thước của tập đoản vi sinh trong mang Tim

kiểm loại vật liệu thích hợp cho từng quá trình (xử lý BOD, nitrat hóa, khử nitrat)

phủ hợp với điều kiên thực tế đỏi hỏi nhiều nghiên cửu chỉ tiết

Mật độ vi sinh cao đòi hỏi nguồn cung cấp thức ăn lớn để chúng phát triển Màng vi sinh khá đặc do đó hạn chế quá trình vận chuyên (khuyếch tán) thức ăn cho

vi sinh Đỏ là hai hiệu ứng trải chiều nhau và là một trong những điểm cót lõi cần được giải quyết đề tận dụng được các lợi thể của kỹ thuật mảng sinh vat

Tăng cường quá trình chuyển khối là vẫn đẻ cần được thúc đây vả được giải quyết theo phương hướng:

© — Giảm độ dày của lớp mảng vi sinh (giảm quãng đường khuéch tan) ma van duy trì mật độ sinh khối cao bằng cách sử dụng chất mang có diện tích lớn

© _ Sử dụng loại vật liệu xốp cỏ kích thước mao quản phủ hợp đẻ không chế

độ dày của mảng vi sinh vả chống quá trinh bong mảng

26

© Tao diéu kién dé chat mang chuyển động trong môi trường nước

Kỹ thuật tầng vi sinh chuyên động tìm kiểm sự hài hòa giữa điêu kiện van

hành (hình 10 c, 10đ) (đơn giản) vả hiệu quả xử lý bằng cách sử dụng vật liệu mang

xốp với tên gọi Polyerutan (cả vật liệu không xốp, hình 1.10 a, 100),

Hình 1.10 Vật liệu mang xốp dạng khối lập phương hình a (sản phim thương phẩm dự định của đề tải), hình b (sản phẩm của Hàn Quốc), hình e (hệ khi

chưa cho nước thải va bin), hình d (hệ khi dang vân hành)

Kỹ thuat tang vi sinh chuyển động sử dụng vật liệu mang Polyerutan có

những ưu điểm sau:

~ Vật liêu sử dụng đề kiếm, giả thành rẻ

27

- Nâng cao tải dầu vào xứ lý (do mật độ vị sinh định bảm trên vật liệu mang,

cao)

it ligu mang dang xép voi điện tích bê mặt (bên trong) tới 10000 —

15000 mẺmẺ, độ xốp 85 — 98 % là điều kiện thuận lợi cho sự dink bám của vì sinh,

ting mit dé vi sinh

- Tăng khả năng xử lý nước thải, xử lý dược cả photpho và tầng cường hiệu

suất khứ nitret, nirit do câu trúc vật liệu mang tạo điều kiện cho quá trinh yếm khí,

ky khí xây ra bên trong vật liêu

- Bừn vả nước tự tách sau quá trình lắng

- Giảm điện tích bễ sử đụng, Nhược điểm của kỹ thuật tầng ví sinh chuyển động:

- Cân thời gian xứ lý vật liệu mang trước khi sử dụng (ngâm, sấ)

- Can thời gian để vật liệu mang sau khi sử đụng trong hệ tồn tại ở trạng

thái lơ lổng (khoảng 1 tháng)

~ Cần tránh hiện tượng vi sinh bám quả đây trên vật liệu rang làm bạn chế quả trình khuếch tản chất dinh dưỡng,

Với những tu điểm vả nhược điểm trên nhóm nghiên cửu lựa chọn kỹ thuật

tâng vì sinh chuyển động để nghiên cứu xử lý nước thải chăn muôi

1.5 Tình hình nghiên cứu trong nước về xử lý nước thải chăn nuôi bằng

kỹ thuật ting vi sinh chuyến động

ước ta hiện nay dang trong giai doạn phát triển Công nghiệp hoa - Hiện dại

hoá kéo theo đô thị hoá Tình hình ö nhiễm môi trường ð Việt Nam hiện gia tăng nhanh chóng Theo các tỉnh toán nếu tốc độ tăng trưởng GDP ở Việt Nam trong vòng LÔ năm tới tăng bình quân khoảng 7%/năm, trong đó GIP công nghiệp

khoảng §-9%%/năm, mức đê thị hoa từ 23% năm lên 33% năm 2000, thi đên năm.

2020 lượng ö nhiềm do công nghiệp cỏ thẻ tăng lên gấp 2,4 lần so với bay giờ, lượng ô nhiễm do nông nghiệp và sinh hoạt cũng có thể gấp đôi mức hiện nay [19]

Tả giảm thải ô nhiễm, các nhà doanh nghiệp sản xuất trong và ngoài nước ta tiện thường bộ tiễn ra để nhập khau công nghệ Các hộ cá thế, làng nghệ thường íL quan tam dén việc xử lý nước thải Khả năng phát triển và cải tiễn cũng nửưư van hành công nghệ xử lý nước thái của các doanh nghiệp trong mước không nhiều Nhiễu công nghệ nhập phù hợp với điều kiêu nước ngoài nhưng không phù hợp với

công ty sản xuất vật liệu mang vi sinh (đạng tổ ong, điện tích bề mặt 180 — 220 1mẺ/mẺ, dang quả câu ) để cúng cấp cho thị trường |4] Tuy nhiên hiện nay số công,

ty sắn xuất sản phẩm trên đang tiếp tục hoạt động chí còn lại rất ít Công ty HCO (Thành phé 116 Chi Minh) đã nhập khẩu và sử dụng một lượng nhất định chất mang

vỉ sinh tại một sẽ công trình ở cả miền Nam và miền Đắc (nhập từ Hà Lan) Trạm

nuôi giống thủy sản Cửa liệi (Nghệ An) mua công nghệ xử lý nước thái của Na Uy,

sử dụng vật liệu mang vi sinh tang tinh Tai một số công ty của nước ngoài dang

tioạt động sân xuất tại Việt Nam (Nhật Bản, Hàn Quốc) hay một số trạm xử lý nước thái sứ dụng vốn ODA đang sử dụng công nghệ mang vi sinh chuyển động với vật

liệu mang đạng xếp [4]

Những nghiên cứu mang tính chât “phát triển công nghệ” ở nước ta thường,

được thực hiện lại nước ngoài đưới dạng đào tạo học viên cao học, nghiên cửn sinh

Vi dụ trường Đại học Kumamoto (Nhat Ban) cho đến nay đã đảo tạo (hoặc phối hợp đão tạo) cho Việt Nam 3 — 4 nghiên cứu sinh về xổ lý hợp chất rútơ sử dụng vi sinh thuộc loại mới với tên ANAMOX, sử dụng chất mang do hợ tự ché tạo, Nghiên cứu

sinh của Viện Liỏa học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) được đáo tạo tại

Bi (Đại học Arlon) về xử lý nitơ trong nước rác với kỹ thuật mẻ kế tiến giai đoạn

(không sử dụng chất mang vi sinh) và kỹ thuật tầng vi sinh chuyển động hướng dến

mue tiêu xử lý xử lý và tải sử đụng nước thải trong các trạm nuôi giống thủy sản [4]

Nhin chung, cdc nghién cia thyc hién tai nude ngoai mang tỉnh chiều sâu và chỉ là một phân nhỏ của nội dưng phát triển công nghệ tại các cơ sở nghiên cứu trong mước Nghiên cứu công nghệ phân huỷ photpho bằng phương pháp sinh học it được nghiên cửu áp dụng và thực hiệu Khiểu công trình nghiên cứu riêng lẻ về việc

phán lập cáo chủng vỉ sinh nhưng chua có để cập đền khả năng tạo biofibn và việc

phối hợp chúng với chảt mang nhằm xử lý nước thải ô nhiễm N, P

Cúc nghiên cứu thục hiển ở trong nước được thực hiện dưới đạng các để tải

khoa học cấp Nha nước va cấp Bộ khả phong phú: xử lý nước thải của bãi rác, xứ lý nước ngằm để cấp cho sinh hoạt, xử lý nước thải trong công nghệ chế biến thục

phẩm Măng vi sinh íL được sử đụng vỉ khó kiểm được nguồn vật liệu thích hợp nên thường sử dụng loại tháp cấp: sơ đứa, đá bazan, tre nứa, san hô Sau các cổng trình nghiên cứu, việc tiêu chuẩn hóa vật liện và công nghệ sử đụng chúng thường bị bẻ

Tgổ

Vật liệu mang vi sinh cao cấp thường có giá thành cao, theo thông bảo của các nhá khoa học Dire tai hội tháo 28/3/2011 tại trường Dại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội thỉ giá thành tính theo mỸ vào khoảng 1 USD, chưa kế

điển tính chất tương hợp của công nghệ xử lý đối với lừng vật liệu cụ thể (phải tua

cả công nghệ) Đỏ là một trong những nguyên nhàn hạn chế việc phát triển công

nghệ tâng vi sinh

Viện Công nghệ sinh học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) đã tiến

anh ngtién cửu và chế tạo thiết bị niraL hóa (oxy hóa amoni thành mlral) trong, nguồn nước ngâm, phục vụ cấp nước cho sinh hoạt theo kỹ thuật mảng vi sinh Vật

liệu sử đụng là dat sét nung (keramsit), dang tng tĩnh Viện Công nghệ sinh học

cũng dang tién hành xây dựng hệ thống xử lý nước nuôi giống thủy sản (Quý Kim,

11ãi Phòng) tuy nhiên trạm xứ lý đã không được đưa vào hoạt động [4]

‘Trung tâm Công nghệ môi trường và Phát triển bên vững (CIZLASD, Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên), phổi hợp với sở giao thông công chính Hà Nội vả thực Hiện để tài của Sở Khoa họu và Công nghệ Hà Nội đã nghiên cứi quá trinh mzal

30

hỏa và khử niưat hóa trong nước ngắm Vật liệu sử dụng làm chất mang vi sinh la

vả Công nghệ Việt Nam) thực hiện đề tải cấp nhá nước (2003 2005) về xứ lý nước

rác (tực chất là xử lý hop chat giau mito) Cae ngbién cứu trên sử dụng kỹ thuật huyền phủ (mẻ kế tiếp giai doạn) [4]

Nhin chung, các nghiên cứu xử lý nước thải giảu nươ và pho†pho sử dung

ting vi sinh đã thực hiện tại Việt Nam nhằm phát triển công nghệ là không nhiều Một số nghiên cứu theo xu hướng trên xuất phát từ nhu cầu thục tế @hỏng thuộc

phạm vi của các để tải) cũng lé tẻ được thực hiện Ví dụ, tại Viện Hóa học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) từ ba năm trở lại đây đang nghiên cứu phát

triển công nghệ màng vì sinh chuyển động (sử đụng vật liệu mang xốp) nhằm xử lý

vả tải sử dụng nước nuôi giống thủy sắn vả xử lý nước thái sinh hoạt dang phan tan

[3] Ngoài ra có một số nghiên cứu mới chỉ tập trung vào nghiên cứu vật liệu mang (nhóm nghiên của GS.T8 Lê Văn Cát-iện Khoa học Uiệt Nam: Nghiên cứu vật liệu

mang xử lý nước thải Chưa có nhiều những chương trình, dễ tài nghiên cứu lớn phát triển theo hướng nghiên cứu áp đụng công nghệ tang vi sinh chuyến động

trong lĩnh vực xữ lý nước thải đặc biệt là các loại nước thải xử lý ô nhiễm giàu chất hữu cơ (COD), nợ và photpho

31

Chương2 ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PIIÁP NGIHÊN CỨU

2,1 Dễi tượng nghiên cứu

xử lý bằng kỹ thuật bún hoạt tính sử đụng hệ thắng SBE và kỹ thuật tẳng vi sinh chuyển đông sử dụng vật liệu mang Polyurelan 02 bệ được thiết kế, lấp đặt tại phòng công nghệ, trung tâm nghiên cửa công nghệ môi trường và phát triển bên

vững (CRTASD) Diễn biến của các quá trình trong hệ được đánh giá qua các thông,

số DO, pH, độ kiềm, COD, N-NO¿, N-NO¿, N-NHụ,, 85, tổng N, tổng P, PO¿

của nước thải Từ đó dưa ra kết luận khả năng xử lý nước Khải chăn ruiôi bằng

3.2 Phương pháp nghiều cứu

a} Kỹ thuật bùn hoạt tính lơ lửng sử dụng hệ thống SBR

Mô hình đầy đã của hệ thông SBE quy rô thí nghiệm được trình bảy trên

hình 2.1

Theo sơ đỏ hình 2.1 nước thải được chúa vào bên có trang bị máy khẩy để

đông nhất hoá Từ đầy nước thái được bơm định lượng tự động hẹn giờ vào bễ phản

ứng

32

May tinh Ghi-xử lísố liệu

(nếu có thể) My khuấy

Role thời gian

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thông SBR phòng thí nghiệm

Tuy nhiên, do điều kiện phỏng thí nghiệm chưa cho phép nên hệ thông được

đơn giản hoá theo nguyên lý “gọn hơn nhưng đủ” Bễ phản ứng lả hinh hộp chữ

nhật không cỏ nắp, được làm bằng plexiglass trong suốt cỏ kích thước 21 x 19x

40 cm (tương ứng với thẻ tích phân ứng < 16 Lít) Trong thí nghiệm này, chúng tôi

tiên hảnh với thể tích nước thải + bùn còn là 9,2 lít với thể tích nước thải bổ sung, cho mỗi mẻ gần 5,2 lít Trong bẻ có lắp săn các đầu phân tán khí nổi với máy nén khí để cấp khí oxi cho quá trình hiểu khí Bẻ được lắp máy khuấy cơ khí đề khuấy đều hỗn hợp phản ứng trong giai đoạn nạp và phản ứng Các máy khuay, may cap khi đều được gắn với hệ tư động hoá theo nguyên ly hen giờ (tuỳ theo yêu câu thi nghiêm) Day be được bổ trí van xả đề xả bùn dư khi cân

Vận hành hệ thống SBR

Nước thải đầu vào ( nước thải chăn nuôi lợn) được làm day vao be phan tng Chu trình hoạt động được chọn cho bề SBR như sau:

Lâm đây: cho mẫu vào trực tiếp

Khuẩy thêm: 25% thời gian môi mẻ

Sục khí : 50% thời gian mỗi mẻ

“ ø

Lắng: 254 thởi gian mỗi mẻ

Gan nude ra khỏi hệ bằng tay

Không kể thời gian chuan bi và phân tích mẫu xen kẽ Thời gian còn lại

trong ngày hệ sẽ được vận hành theo chế độ khẩy, sau đỏ ngừng khuấy trong 1,0 giờ

dễ tiền hành mẻ thí nghiệm mới

- Léy miu phan tích

Hệ thông SER được chạy hàng ngày Trong mỗi thời gian hmu tống, mẫu

được lấy ở cuối mỗi giai đoạn Các mã ấy mỗi mẽ là: mẫu đầu vào, mẫu bùn

lưu trong bế, mẫu sau giai đoạn nạp, sau giai đoạn khuấy, sau giai đoạn sục khi, sau

giai đoạn lắng: mẫu được lẫy vào cốc thuỷ thi để lắng, lọc qua giấy lọc bang may

ce chi tiêu COD, N-NHy', N-NGy, N-NOs’, ting N, tổng P Độ kiểm,

pH, nhiệt độ Chỉ tiêu T88 phân tích bằng cách hút mầu trực tiếp trong cốc dung

và phân tích

(khuấy đầu) sau đó cho qua máy lọc

- Xử lý kết quả

Các số liệu phân tích được đưa vào bảng Excel vá xử lý bằng Excel

bỳ Kỹ thuật tầng vi sinh chuyến động sử dựng vật Hiệu mang Potyuretan

O1 may born chim (Q 6-I0m2,H 6mH;O;N 0,25kw) đất rong ngắn

xử lý thiểu khi cỏ chức năng bơm tuân hoàn hỗn hợp bửn nước tử ngăn thiếu khí sang ngăn hiểu khí Trên đường bơm Lừ ngăn thiếu khí sang ngăn hiểu khi có đặt thiết bị hút khí dạng Injcctor và dồng hô do áp suất Trên đường bơm từ ngăn thiểu khi về ngăn vém khi đặt 01 van nhằm điều chỉnh lưu lượng tuân hoản hỗn hợp bún

va nude cho cả 02 dòng trên.

M6 ta nguyén ly hoat déng cita hé thong

~ Nhận nước thải thô; nhận bùn và nước tuàn hoản tử ngăn thiêu khi

- Thực hiện các chức năng: phân hủy hữu cơ (BOD/COD); phần hủy bủn-

giải phỏng P-PO¿” nuôi dưỡng vi khuẩn tạo biofilm cỏ khả năng hap thu P ở các ngăn sau; khử nitrat-nitrit 6 dong tuan hoan

~ Lưu giữ/phân hủy/xã bủn dư, cho phép hoạt động tới 6 tháng/1 năm mới

phải xả bùn dư, Cho phép giảm ít nhất 50% bùn thải (theo nghiên cứu của TS Lê

Văn Chiéu-Trung tâm Công nghệ Môi trường và Phát triển bên vững-Đại học Khoa

học tự nhiên-Đại học Quốc gia Ha Nội)

* Ngăn thiểu khí:

~ Nhân nước lắng từ ngăn kị khi; hỗn hợp phản ứng từ ngăn hiểu khí

~ Các chức năng: lả nơi vi khuẩn thực hiện các quá trình thiếu khi khử nitrit- mitrat; trung chuyên/ tuần hoản hôn hợp phản ứng một phan vẻ ngăn ki khi, tuân hoàn phân lớn về ngăn hiểu khi

~ Là ngăn điều hỏa lưu lượng giờ cao điểm

Day 1a phan quan tâm của chuyên đề nảy

35

* Xgăn hiểu khí

- Nhận hỗn hợp phân ứng từ ngăn thiểu khí nhờ bơm kết hợp bỗ sung cưng cấp khi cho quả trình, giảm chỉ phí thiết bi/bảo trì hệ cáp-phân tán khi, cơ cầu cho

phép giảm ~50% chỉ phí năng lượng

- Cô cơ cấu tuần hoàn hỗn hợp bửn nước, đồng thời chồng vàng

- Có cơ cầu lắng/+â linh hoạt, cho phép chạy theo bắt kỉ chế độ nào (liên tục hay giản đoạn) tủy đặc trưng nước thái

- Các chúc nặng xử H chính: khuấy lộn và thực hiện các quá Hình

niưat/nitrit hỏa (xử li mơ tổng số); nưồi dưỡng phát triển vị khuẩn PAO Gai li photpho hòa tan), lắng bùn lâm trong nước

Cả ba ngăn trong hệ thống pilot đều có vật liêu mang polyurctan kích thước như nhaư, các ngăn trong hệ thống pilot đều cỏ các chủng vi khuẩn ngoài khá năng phân hủy Ñ, P cao còn được lối ưu hóa các điêu kiện lao biofihn để nâng cao hiệu quả xử lý để thực hiện kĩ thuật tầng vi sinh (vật liệu mang chuyển động)

Quả trình hối động và tận hành hệ thông

Quả trình khối động cña hệ thẳng

VÌ sinh dược cấp từ nhà tuáy xử lý nước thôi bìa Há Nội từ công đoạn xử lý

yếm khi vào đền 03 ngăn pilet nghiên cứu với nỗng độ duy trì ban đầu từ 3000 —

3500 mg] Nude thai chia N.C cao là nước thấi chăn nuôi lợn Do nước thái chăn

nuôi thực có hàm lượng các chất tương đối cao (COD ~ 8000 mgO2’L, N-NH," =

1200 mg N/L) nén phải tiến hành pha loãng nước thải chấn nuôi nhằm giúp ví sinh

vat dé dang ổn định và thích nghỉ với nguồn nước thải mới Ưu điểm của hệ thống

la chuyển hoá N-NHÿ, vi vậy cần không chế dầu vào dựa vào néng dé N-NH,* Mỗi chế độ vận hành được thực hiện đến khi hiệu suất chuyên hóa N-NIL* én dink

trung bình của các lần thị nghiệm

36

Nước thái dước bơm tuần hoàn theo ché dé chạy của bơm cấp nước thải dẫu vào và phụ thuộc vào thời gian đặt lắng vi sinh trong ngăn thiếu khi Trong quá trình khởi động các thông số nghiên cứu xử lý chính như chất hữu cơ (COD) N, P được lấy tại các điểm dẫu vào và dầu ra sau công doạn lắng trong ngăn hiểu khi với

tân suất trung bình 1 lẫn/ ngày Ilàm lượng ví sinh phân tích trưng bình trong 03

trgăn xác định với tần suất 1 lần/ 7 ngày (để kiểm tra mật độ ví sinh) Thời gian chạy

khởi động dao động từ 10 30 ngày Trong qua trình khởi dộng cẩn kiểm soát các

thông 36 cơ học khác như lưu lượng tuần hoàn bùn — nước từ ngần khử nitrat về

trgăn hiển khí và ngăn yếm khí Kiểm soát và ghi chép đây đủ thông tin giả trị ap suất do dược trên dòng hé dat trước thiết bị injector, đồng thời quan sát khá năng, +khuấy trộn trang ngăn hiểu khí và khã năng tuân hoàn từ ngăn hiểu khí về ngăn khử

1nưaL

Quả trình vận hành hệ thống

Sau thời gian vận hành khởi động hệ thẳng nước Hải sẽ được nâng cao rồng

độ các chat 6 nhiễm nhằm khảo sát đánh giá khả năng xứ lý chất hữu co (COD), N,

T của từng quá trinh và của cả hệ thông Các thông số nghiên cứu xử lý chính như chải hữu cơ (COD), N, P được lây lại các d

êm đầu vào va dau ra sau công đoạn lắng trong ngăn hiếu khi với tần suất trung bình 1 lân/ ngày Mật độ vị sinh phân

tích trung bình trong 03 ngăn xác định với tân suất 1 Tân/ 7 ngày

Vật liệu được lựa chọn là vật liệu rang vi sinh phân tán đạng dém mut kich Thước LxW*xH = 10x10x10mm, thé tich vat ligu chiếm 20% thể tích bế phân tng (Theo kết quả nghiên cửu G5.L8 Lê Văn Cát-Viện Khoa học Việt Nam)

37