Luận văn nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp hóa lý kết hợp sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG DẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYÊN QUANG NAM NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUÁ XỬ LÝ NƯỚC THÁI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG PHƯƠNG PITAP HÓA LÝ KÉT HỢP SINH HỌC Chuyên

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOT TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIIOA HỌC TỰ NIIÊN

NGUYÊN QUANG NAM

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUÁ XỬ LÝ NƯỚC THIẢI CIĂN NUÔI LỢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

HÓA LÝ KÉT HỢP SINH HỌC

LUẬN VĂN THIẠC 5Ï KIIOA HỌC

Hà hội - 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG DẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYÊN QUANG NAM

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUÁ XỬ LÝ NƯỚC THÁI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG PHƯƠNG PITAP

HÓA LÝ KÉT HỢP SINH HỌC

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Cân bộ hướng dẫn: PGS.TS Trằn Văn Quy

TS ‘Tran Hung Thuận

Ha Nội — 2015

LOT CAM DOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên củu của riêng tôi Các số liệu,

kết quã nghiên cứu trong luận văn nảy là hoàn toàn trung thực và chưa có ai công bố trong mét công trình nào khác Luận vin nay là một phần nghiên cứu

trong đề tài cấp bộ: “Nghiên cứu chẾ tạo mudul màng lọc polpme hợp khổi

phục vụ xử lì nước thấi chăn nuậi" do 'TS Trần Hùng Thuận làm chủ nhiệm

để tài

Học viên

Nguyễn Quang Nam

LOI CAM ON

Eới lòng biểt ơn sâu sắc, tãi xin gửi lời cảm ơn chân thanh dén PGS.TS Trần

Fain Quy - Giảng viên khoa Môi trường - Đại học Khoa học Tự nhiên, 1S Trần

dùng Thuận - Giám đốc Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công

nghệ, đã nhiệt tình hướng đẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Tôi xin cảm ơn đề tài cấp Hộ KHẨN: “Nghiên cứu ché tgo modul mang loc

polyme hop khối phục vụ xữ [ý nước thấi chăn nuôi" do TS Tran Himg Thuận

làm chủ nhiệm dề tài dã hỗ trợ kinh phi và tạo diều kiện cho tôi thực hiện luận văn

nay Cam ơn TS Chu Xuan Quang cán bộ Viện Ứng dụng Công nghệ, NCS Nguyễn

Sáng đã hướng dẫu và giúp đổ tôi trong quả trình thực hiện luận văn, cùng toàn thể

cán bộ phòng Vật liệu Võ cơ - 1rung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công

nghệ đã giúp đã và tga điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn

mày

Tôi cũng xin gửi lời trí ân tới các thây cô giáo trong và ngoài khoa Môi

trường dã đầu dắt, truyền dại kiến thức, dạy bảo tôi trong suối thời gian theo học tại

nhà trưởng,

Cuối cùng tôi xin câm ơa gia đình, người thân bà bạn bè đã luôn ủng hộ, động viền và giúp dỡ trong thời gian qua

Tôi xin chan thank cam on!

HaNoi, ngay thang — năm 2015

Hạc viên

Nguyẫn Quang Nam:

MUC LUC

1.1 Nước thải chăn nuôi và ảnh hưởng đến mồi trường 3

1.1.1 Đặc tính nước thải chăn nuôi csceeerre “3

1.1.2 Ảnh hưởng của nước thái chăn nuôi đến môi trường 4

1.2 Hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi 5 1.3 Ởác phương pháp xử lý nước thai chăn nuôi 7

1.3.2 Các phương pháp hóa lý à coi §

2.2 Phương pháp nghiền cửu - s2 terrrirareereriereroe T7

2.3 Phương pháp thực nghiệm à on errrererereeirooeroe 23

2.3.1 Nghiên cửu các yêu tế ảnh hưởng đền quá trình kee tụ ở giai đoạn tiên xử lý

2.3.2 Nghiên cứu khảo sát một số yếu tố ảnh trưởng đến hiệu quả xứ lý COÐ và

nite trong giai đoạn xử lý sinh học kết hợp mang vị lọc polyme 24

2.3.3 Nghiên cửu các yêu lô ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý tăng cường nước thải

sau xử lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme bằng phương pháp lzeo tạ 30

Chương 3 - KET QUA VA THẢO LUẬN sec 37

3.1 Đặc tính của nước thải chin mudi lou - 32

3.2 Các yếu tổ ảnh hướng đến hiệu suất tiên xứ lý nước thái chăn nuôi bằng phen sit33

3.3 Khả năng xử lý trong các giai đoạn sinh học của hệ sinh học 36 3.3.1 Khảo sát hiệu quả xử lý COD trong giai doan xt ly sinh ho 237

3.3.3 Hiệu suất xứ lý iai s nàn re "¬ 42,

3.3.4 Hiệu suất xử lý POjỞ-P cai 43

3.3.5 Khả năng loại bẻ vi khuẩn sau mảng vị lọc polyme - - 44

3.4 Khảo sát hiệu quả xử lý COD trong giai doạn tiên xử lý keo tụ bằng phèn sắt kết

3.6 Đánh giá, so sánh hiệu quả và lựa chon mơ hình tố: ưu xử lý nước thải chăn nuợ52

KET LUAN VA KHUYEN NGHỊ, 222 sec ¬

DANIIMỤC VIẾT TAT

Khi sinh hoc (Biological Gas) Bùn hoạt tính

Nhụ cầu ôxy sinh hóa (Biological oxygen derand)

Nhu cdu éxy héa hoc (Chemical oxygen demand)

Théi gian hm thiy lye (Hydraulic Retention Tine)

Be sink hoc kél hop loc mang (Membrance Bio Reacto) Tầm lượng chdt rin lo ling (Mixed Liquor Suspended Solid)

Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi (Mixed Liquor Volatile Susperided Solid)

Quy chuẩn kỳ thuật quốc gia

"Thời gian lưu bùn (Sludge retention time)

Tiêu chuẩn Việt Nam

Tổng nitơ ứng/L)

'Tổng phỏtpho (mg/L)

Bế xử lý smh học động chây ngược qua tầng bùn ky khí

(Upflow ancarobie sludge blanket)

Vi sinh vat

Xử lý nước thải

DANH MUC BANG

TBảng 1.1 Thông số made thai thee điều tra tại các trại chấn nuôi tập trung [9]

Tăng 3.1 Đặc tỉnh của nước thải lợn: lay tại địa chỉ xóm Múi — xã Bích Hoa

Bang 3.2 Ảnh hướng của pI1 đến hiệu quả tiền xử lý bằng phén sắt

Tổảng 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt đến hiệu quả tiên xử lý

Bang 3.4 Một số đặc tỉnh của nước thải chăn nuôi lợn đâu vào (M1) hệ xử lý

Bang 3.5 Mat 46 Coliform trước và sau khi xử lý 44

Bang 3.6 Đặc diễm nước thải chắn nuôi lợn sau khi xử lý qua hệ sinh học kết hợp lọc

Bang 3.7 Dánh giá ưu nhược điểm của các giai đoạn xử lý

AT

2 32

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi phổ biến ở Việt Nam hiện nay đối với

Hình 1.3 Các giai doạn trong bễ aeroten hoạt dộng giản doạn 14

linh 1.4 Mô hình Ludzack — Lttinger loại bỏ nitơ sinh học 1 Tĩinh 1.5 Mô hình Bardenpho loại bỏ nite sinh học - - 16

Hình 2.1 Mô hình bồ trí các thiết bị trong hệ thông xử lý - - 24

Hình 3.3 Giá thể vị sinh trong bề thiểu khí na crssrrrerseoc TỔ,

Hình 3.1 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý bằng phèn sắt 34 Tình 3.3 Ảnh hưởng của nỗng độ phêu sắt đến hiệu suất xử lý - 35

Hình 3.3 Sự biển thiên COD và hiệu suất xử lý của giai đoạn sinh học 38 TTinh 3.4 Sự biển thiên NT1,'-N và hiện suất xử lý của giai đoạn sinh học 40

Hình 3.6 Diễn biến PO," -P qua các bê theo thời gian - 43 Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD giai doạn hóa lý kết hợp sinh học 46 Hình 3.8 Tỉnh chất mang màu khác nhau cửa các chất hunue àc 47 Tĩnh 3.9 Ảnh hưởng của pII đến hiệu suất xử lý độ màu seo AB

Hình 3.10 Ảnh hưởng của pH đến hiện suất xử lý COD 49

Tình 3.11 Ảnh hưởng của nông độ phèn sắt đến hiệu suất xử lý 30 Hình 3.12 Ảnh hưởng cứa nỗng độ phèn nhôm đến hiệu suất xử ly SE

ttt

MO DAU

n gần đây, ngành chăm nuôi đã tắng trưởng nhanh, đồng góp quan

Những nỗ

trọng vào việc phát triển kinh tế của đất nước Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế

mang lại thì chăn nuôi cùng đang nảy sinh vấn đẻ vẻ chất hượng môi trường, làm ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng đần cư và hệ sinh thái lự nhiên Mỗi năm

ngành chấn nuôi gia súc, gia cảm thải ra khoảng 75 - 85 triệu tấn phân, với phương, thức sử dụng phân chuẳng và nước thải không qua xử lý, xã trực tiếp ra môi trường,

gây ô nhiễm nghiêm trọng |1]

Theo báo cáo tống kết của Viện chăn môi, hâu hết các hộ chăn nuôi len déu

để nước thải chây tự do ra môi trường xua quanh gây múi hội thôi nẵng nặc, đặc biệt là váo những ngày oi bức Nông, độ khí Hy8 và NHạ cao hơn mức cho phép khoảng 30 - 40 lần Tổng số vi sinh vật (VSV) và bảo tử nắm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài ra nước thấi chắn nuôi lợn còn có chứa COD, Ling nite, tang phốtpho, cao hơn rất nhiều lần so với tiểu chuẩn cho phép Chỉnh vị vậy

có thế thấy rằng mét thuc trang ở nước ta là vẫn để xử lý nguồn rước thải ô nhiểm này thường bị bỏ qua hoặc bằng các biên pháp đơn lẻ, không hiệu qua va bén vững liẫu hết các hệ thống hiện nay được triển khai một cách đối phó, không đạt tiêu

chuẩn thải, khi sử đụng những sông nghệ đơn giản chỉ phủ hợp che xử lý những,

nguồn nước thải có tải trọng ô nhiệm thấp vào áp dụng với nguồn nude thai die thi

xảy Nói cách khác các mồ hinh xử lý nước thái chăn nuôi hiện nay tại nước ta mới

đạt ở mức làm giảm tải trọng 6 nhiễm chứ chưa đạt được các tiêu chuẩn thải theo quy dịnh của tiêu chuẩn ngành chăn nuôi [9]

Chính vì vậy, việc chọn và thực hiện để tải: “Nghiên cứu nâng cao hiệu quã

xử lý nước thải chăn nuôi lựn bằng phương pháp bóa lý hết hợp sinh học” sẽ góp

phan phát triển hướng ứng dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến trong lĩnh vực

‘bdo vệ môi trường tại Việt Nam.

Muc tiéu cita dé tai:

Mục tiêu của để tải lá phân tích, đánh giá các đặc tỉnh õ nhiễm của nuốc thải chăn nuôi lợn lấy tại dịa chỉ xóm Múi Xã BíchHòa huyện Thanh Oai thành

phố Hà Nội Trên cơ sở đó, khảo sát một số cáo yếu tổ ánh hướng đến hiệu quá xứ

lý chất ô nhiễm rong nước thải chẳn nuôi lợn bằng cá

: phuong pháp hóa lý, sinh

học và dễ xuất sơ đỗ dãy chuyển công nghệ dăm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QŒVN 40:2013/BTNMT,

cit BY

Nội dùng nghiên cứu bao gồm:

- Khảo sát một số yêu tổ ảnh hưởng đến hiệu quả tiển xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp hóa lý;

- Khảo sát một số yếu tổ ảnh hưởng đến hiệu quả xứ lý nước thải chăn nuôi

lợn sau tiền xử lý bằng phương pháp hợp sinh học kết hợp lọc mảng polyme,

~ Khảo sát một số yếu Lô ảnh hưởng dến hiệu quả xử lý tầng cường nước Ihãi

sau xử lý sinh học kết hợp lọc màng polyme bằng phương pháp keo tụ

te

Chuong 1- TONG QUAN

1.1 Nước thải chăn nuôi và ảnh hướng đến môi trường

1.1.1 Đặc tỉnh mước thải chăn nuôi

ước thải chăn nuồi bao gồm nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm vật nuôi

với khối lượng nước thải rất lớn Nước thải chắn nuôi là một loại nước thai rat dic

trưng vả có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượng cao các

chất hữm cơ, cặn lơ lửng, nito, phốtpho và vi sinh vật gây bệnh Cụ thể:

1iảm lượng no, phốtpho trong nước thái tương đổi cao do khả năng hấp thụ

kém của vật nuôi Khi ăn thức ăn có chứa N và D thì chủng sẽ bài tiết ra ngoài theo

phan vả nước tiểu

tên tại ở các dạng khác nhau NH,`, NO; , NƠ;”,

[heo thời gian và sự có mặt của oxy mà lượng nịtơ trong nước

Phốtpho dược sinh ra trong quả trình tiêu thụ thức ăn của vật nuôi, lượng phốtpho chiếm 0,25 1,4, và một ittrong nước tiểu, xác chết của vật nưồi lrong,

nước thải chăn nuôi phốipho chiếm tỉ lệ cao, lẫn tại ở các đạng orthophotphaL (HPO¿*, H;PO+ PO¿7), metaphotphat (hay polyphotphat POx”) và photphat hữu

co

- Vi sinh vt:

Vi khuẩn điến hình nur E.coli, Streptococcus sp, Salmonella sp, Shigenla

sp, Proteus, Clostridiwn sp day la cdc vi khuẩn gây bénh ta, ly, thuong han, kiét

ly Cáo loại virus có thể tim thấy trong nude thai nhw: corona virus, poio virus,

aphfovirus và kỹ sinh trùng trong nước gdm các loại ứng và ấu trùng, ky sinh trùng đều được thải qua phân, mước tiểu và đễ đăng hòa nhập vào nguồn nước

Theo kết quả diéu tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi

(2006) tại các cơ sở chăn nuồi lợn có quy mô tập trung thuộc Lá Nội, Hà Tây, Ninh

Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đông Nai cho thấy đặc điểm của nước thải chân nuôi [9]:

Bảng 1.1 Thông sô nước thải theo diễu tra tại cúc trại chăn nudi tip trung [9]

T | Chỉ Đen TH | Trạt | Trạổ | Trẻ | Trại | QCVNAD

T tiều v Han Thụy Tam Gla 1iồng 2011/BTNMT

* Phuong |Phucng] Dip | Nam | Điệp (cột B)

val cao, các chỉ tiêu phân tích hấu hết gó giá trị vượt nhiều lần so với Quy ch

thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMIT, cột B),

1.1.2 Ảnh lưỡng của nước thấi chăn nuôi đến mỗi trường

Trong những năm gân đây, ngánh chăn muôi phát triển với tốc độ rất nhanh,

đặc biệt là chân nuôi lợn đo nhu câu về thịt lợn của người tiêu dùng tổng mạnh Bên

cạnh đấy là việc phát sinh ra các vẫn để õ nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng Nude thai từ các cơ sở chan nuôi thường được thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận

không qua xử lý hay xử lý không dây đủ gây ô nhiễm môi trường nước, không khí

và đất tram trong

Nuc thai chin nudi cé khả năng gầy õ nhiễm mỗi trường cao do có chứa hán lượng cao cáo chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bénh [3] Nito, phétpho trong nước thải chăn nuôi cao chưa qua xử lý chây vào sông, hê sẽ làm ting hàm

lượng chất dinh dưỡng, gay phủ dưỡng nguồn nước

Khi xử lý mơ trong nước thải không tốL, để hợp chất mLo đi vào trong chuỗi thức ăn hay trong nước cấp có thẻ gây nên một số bệnh nguy hiểm Nitrat tạo chứng, thiểu Vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành các nitrosamin là nguyên whan gay ung thư ở người cao Iuỗi Trể sơ sinh đặc biệt nhạy cảm với mat lợi vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng để pha sữa Khi lọt vào cơ thể, murat chuyển hóa thành

niit nhờ vì khuẩn đường ruột Ton niưit côn nguy hiểm hơn nitrat đổi với sức khỏe

con ngudi Khi tac dung voi cde amin hay alkyl cacbonal trong cơ thể người chứng,

cé thé tao thanh cao hop chat chiva nite gay ung ther ‘Trong co thé Nitrit cé thé oxy hoá sắt II ngăn cản quá trình hình thành Hb lam giảm lượng ôxy trong máu có thể gây nai, nôn, khi nông độ cao có thể dẫn đến Lử vong,

Kháng sinh, hoc môn tăng trọng mặc đủ được trộn vào thứo ăn gia súc ở

liều lượng thấp nhưng có thể gây ô nhiễm Kháng sinh trong nước có thể tạo ra các chung vị khuẩn nhờn thuốc Llooc môn cỏ thể gây biến thể, thay đổi giới tính

trong các loài động vật hoang dã, các loài cá

Kim loại nặng như đồng, kẽm, coban, sắt, mxangan có trong thức ăn gia súc Các

động vật chỉ hấp thụ chúng rất ít, từ 5 - 14%, còn lại thải ra ngoài Các kim loại ấy

đều có hại cho sức khỏe con người khi uống phải nước ô nhiễm hay ăn thịt động vật

1.2 Tiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi

Ở nước ta việc xử lý chất thái chăn nuôi còn nhỏ lẽ theo phương pháp truyền thông đơn giãn rửu phân được ủ hoặc đăng tươi lâm thức ăn nuôi cá hoặc làm phân bốn cho

cây trồng, chất thải lỏng, dược xử lý qua biogas vá chảy thẳng ra ngơài môi trưởng hoặc ding để tưới cây Tuy nhiên, quy mô chăn nuôi ngày một mở rộng, chất thải chăn nuôi

ngày một nhiều nên phương pháp xổ lý truyện thống không còn thích hợp đã gây ra ô

nhiễm fam ảnh hướng trực tiếp đến mỗi trường sống của nhiều vùng [5]

tà

Theo két qua diéu tra đánh gia hiện trạng môi trường của Viện chan nudi tai

các oơ sở chần nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, là Tây, Ninh Binh,

am Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đảng Nai cho thấy: mước thải của các cơ sở chin muôi lợn bao gồm nước tiểu, rửa chuồng, mảng ăn, máng uống vả nước thn

rửa cho lợn Tắt cả cáo cơ sở chăn nuôi lợn được điều tra đều chỉ có hệ thông xử lý

át thải lỏng bằng céng nghé biogas va theo quy trình: Nước thải > Bé Biogas >

Hồ sinh học > thai ra mdi trường (Hình 1.1) Hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn

khác trên toàn quốc hiện nay cũng có sơ đồ xử ly chất thải như trên Quy trình nảy

có trụ điểm là sản xuất được năng lượng sinh học (khí Biogss) từ chất thôi phục vụ

các mục dịch sinh hoạt, tuy nhiên chất lượng nước thai sau khi xử lý dễu khỏng dạt

các tiêu chuẩn thải đặc biệt đối với các chỉ tiên COD, BOD, T-N, T-P và các chỉ

tiêu vị sinh khác Ngoài ra dối với các trang trại lập trung chắn nuôi quy 1uô lớn, mô hinh nay không đáp ứng được công suất xứ lý do déi hối thời gian lưu dài của nước thải (khoảng 30 - 40 ngày) trong thiết bị xử lý đẫn tới việc phải xây dụng hề thông

xử lý trên một diện tích lớn, mả diều này chắc chắn là không mong muốn đối với các chủ trang trại, thậm chỉ là bắt khả thi trong tỉnh hình áp lực về đất đai hiện nay

(4) quy mồ nhỏ, (R) guụy mô vừa và lớn

Hình 1.1 Quy trình xứ lý nước thăi chăn nuôi phố biến & Việt Nam hiện nay đỗi

với cơ sỡ chăn nuôi

Trong những năm qua, một số mô hình xứ lý chất thải chăn nuồi dã được phiên cứu và triển khai công nghệ vào thực tế ở Việt Nam Chẳng hạn mồ hình xử

lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh, mô hinh đất ngập nude Tuy múc

độ thánh công của mỗi mô hình là khác nhau nhưng đã góp phần giảm thiểu 6

hiểm và bước đầu đưa các công nghệ xử lý chát thải tiên tiễn vào Việt Nam Mặc

dù, các phương pháp xử lý al

L thái chăn nuôi được án dụng hiện nay đểu dựa trên

các công nghệ đã được áp dụng thành công trên thẻ giới nhưng dễ phủ hợp với thực tiễn Việt Nam vẫn cẻn gặp không ít khó khăn đo quy mô chăn nuôi đa đạng, vốn đầu tự và chủ phí vận hành thấp, trình độ và hiểu biết của nguời chắn nuôi chưa đáp từng như cầu

Chính vi vay có thể thấy rằng ở nước la, một thực trạng là vẫn để xử lý nguồn nước thải ô nhiễm này thường bị bó qua hoặc bằng các biện pháp đơn lẻ, không hiệu quả và bên vững Hâu hét các hệ thông hiện nay được triển khai một cách đôi

phỏ, không đạt Hiên chuẩn thải, khi số dụng những công nghệ đơn giâu chỉ phủ hợp

cho xử lý những nguồn nước thải có tái trọng ô nhiễm thấp vào áp dụng với nguồn

nước thải đặc thù này Nói cách khác các mô hình xử lý mưốc thãi chăn nuôi hiện nay tai nude ta mdi dat 6 mie lam giảm tâi ưọng ô nhiễm chữ chưa dạt được các

tiểu chuân thải theo quy định của ngảnh chăn nuôi

Nhìn chúng, việc quần lý nước thải chắn nuôi lợn đang gặp nhiễu khó khăn

VÌ vậy cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp dé quản lý và khác phục vẫn đề môi trường do chat thai chin nuôi gây ra

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi

1.81 Phương pháp vật lý

Các phương pháp áp dụng như: sảng lọc; tách cơ học; trộn, khuấy; lắng, lọc Tay hóa lông khí nhậm loại bố một phần cặn ra khôi rước thải chấn nuôi, lạo

diễu kiện cho quá trình xứ lý hóa học vả sinh học tiếp theo được thực hiện tốt hơn

Phương pháp vật lý thường được kết hợp với các phương pháp sinh học hay hóa

học để tăng hiện quả của các quá trình chuyển hóa và tách các chất cặn, chất kết tủa hay sau tuyển nỗi [5]

1.3.2 Cúc phương pháp hóa tý

Các quá trình thường áp đụng là: trung hòa, sử dung các chất oxy hóa khử, kết tủa hay tuyển nói, hấp phụ, tách bằng, màng và khử trùng; Trong đó, xứ lý

hỏa học thường gắn với phương pháp xứ ly vật lÿ hay xử lý sinh học [5]

Trong nước thải chắn mmôi thường chứa nhiều thành phân hòa tan hay các

hạt có kích thước nhỏ, không thể tách khỏi đòng nước thải bằng phương pháp vật

lý Để tách các thành phân này ra khôi nguồn nước, thường sử dụng các tác nhân tạo keo tụ như phèn sắt, phèn nhỏm, chất trợ keo tụ, polyme hữu cơ Phương, pháp này loại bỏ được hẻu hết các chất bản có trong nước thải, tuy nhiên chỉ phí đầu lu xây dung và giá thành vận hành cao

Ngoài ra, ở một số co sở chăn muêi có nguên tiếp nhận nước thải đòi hỏi

amie 46 sach sinh hoc cao, còn sử dụng các chất oxy hỏa mạnh như clo để oxy hỏa các chất õ nhiễm trong nước thái hay đẻ khứ trùng nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Phương pháp thường pắp nhất là diệt trùng nước thải sau xử lý

sinh hee trước khi xã ra nguồn tiếp nhận bằng clo hoặc các dẫn xuất của chúng như canxihydrocloride, clorua vôi, cloramine để khứ trùng nước thải Khi vào nước, dlo kết hợp với nước tao ra axil HOCH a chal c6 tinh oxy hóa mạnh, có tác đụng

điệt khuân và khử mùi

1.3.3 Công nghệ xử lý bằng phương pháp vì sinh

Phương pháp nảy dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của VSV để phân húy các chất hữm cơ gây nhiễm bắn trong nước thải Các VSV sử đựng các chất hữu cơ và

là quá trình oxy hóa sinh hỏa

Nước thải có thế xử lý sinh học sẽ được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc

COD Để có thể xử lý bằng phương pháp sinh học nước thải cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc néng độ của chúng không vượt

qua néng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD > 0,5 Nhìn chung, phương

pháp sinh học có thẻ chia thành 2 loại là: xử lý ky khi và xử lý hiểu khi

4 Phương pháp xử lý kị khí (yếm khí):

+) Loc ki khi (gia thé cé dinh déng chảy ngược dòng): Bẻ lọc kị khí là cột chứa đây vật liệu rắn trơ là giá thẻ cổ định cho VSV kị khi sống bam trên bê mặt

Giá thể có thể lả đá, sỏi, than, giá thể nhựa tổng hợp, tâm nhựa, giá thể sứ Dòng

nước thải phân bổ đều, đi từ dưới lên, tiếp xúc với mảng vi sinh bám dính trén be mặt giá thể Do khả năng bam dinh tốt của màng vi sinh dẫn đến lượng sinh khối

tăng lên và thời gian lưu bùn kẻo dài, vì vậy thời gian lưu nước giảm có thể vận

hành với tải trọng cao Lọc kị khí có sử dụng giả thể là đá hoặc sỏi thường bi bịt tắc

do các chất lơ lửng hoặc mảng vi sinh không bam dinh giữ lại khe rỗng Giả thể là vật liệu tổng hợp có cấu trúc thoảng, độ rỗng cao (95%) nên V§V bảm dinh va chúng thường được thay thể cho sỏi đá Tỷ lê riêng diện tích bề mặt/thê tích bẻ mặt vật liệu thông thường dao déng trong khoảng 100 - 220 mỶ/m” Trong, bể lọc kị khi

do dòng chảy quanh co đồng thời do tich lũy sinh khối, nên rất dễ gây ra các vũng

chết và đỏng chảy ngắn, Đề khắc phục nhược điềm này có thể bỏ trí thêm hệ thống xảo trộn bằng khí biogas sinh ra thông qua hệ thống phân phối khí Sau thời gian

vận hành, các chát rắn không bam dinh gia tang trong be Co the nhan thay được khi

ham luong SS đầu ra tăng, hiệu quả xử lý giảm do thời gian lưu nước thực trong bể

bị rút ngắn Chất rắn không bám dinh cỏ thẻ lẫy ra khỏi bê bằng xả day vả rửa

ngược

các sản phầm cuối ở dạng khí là CO; và CH¡, them vao đó là hợp chất trung gian phát sinh mùi như các axit hữu cơ, Hạ§ Đặc tỉnh của nước thải cỏ thể được xử lý

bằng phương pháp yếm khi là có hàm lượng chất hữu cơ cao, cụ thẻ lả protem, mỡ,

có nhiệt đô tương đối cao, không chứa các chất độc và đủ các chất định dưỡng Các tiêu chuẩn vận hảnh bình thường đi với hỗ yếm khi có thể đạt hiệu suất khử BOD bang 75% là tải trọng BOD bằng g BOD/mỶ.ngày, thời gian lưu tối thiêu lả 4 ngảy,

hỗ làm việc ở nhiệt độ tối thiểu 25°C Vấn đẻ vận hảnh thường gặp đối với loại hỗ

này là sự giảm nhiệt độ do mặt hỗ không được lớp dẫu mỡ phú kia dễ cách nhiệt và tránh tác động khuấy trộn của gió Nếu hả vận hành đúng sẽ không phát sinh mùi làm ô nhiễm môi trường xung quanh Ưu điểm của xử lý yêm khí so với quá trình hiểu khí là sinh ra ít bùn hơn và không cân thiết bị thông khí, nhưng nhược điểm của nó là phân hủy không triệt để nên chất thải cần được xử lý tiếp bằng quá trình thứ cấp là quá trình hiếu khí Mặt khác quá tinh phân hủy yếm khi cần nhiệt độ khá

cao

1) Bế xử lý sinh học dòng chay ngược qua tang nin ky khi (Upflow anearobic:

sludge blanket - UASB): day 1A mdt trong những quá trình xử lý kị khí được sứ dụng rộng rãi nhật trên thê giới nhờ có cáo đặc điểm như tích hợp cả 3 quả trình phân hủy

- lắng bm - tách khi trong một công trình, thứ 2 là tạo ra các loại bùn lạt có nỗng

độ VSV cao và tốc độ lắng cao hơn so với bún của quá trình hiểu khi dạng lơ lứng Quá trình hoạt động của UASB như sau: nước thải được nạp liệu từ phía đáy bế và

đã qua lớp bản hại, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong diều kiện kị khi chủ yêu la CH, va COn, sé tao

đòng tuân hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy tri sinh hoe dang hat

'Klú sinh ra từ các hạt bùn sẽ định vào các hạt bùn và củng với khí tự do nói lêu phúa

xặt bể Tại đây quả trình tách khi - long - rin được thực hiện nhờ bộ phận tách pha

Khí có thể được thụ hồi nhờ đi qua bên hếp thụ chứa NaOH 5 — 10%, hoặc thải ra

môi trường nếu khối lượng ít Nước thải dược chảy qua máng chảy trán vào thiết bị

Tầng pha nước,

'Vách ngan tach khi

Nước thải sau bế

hiểu khí Để đảm bảo hoạt động sóng của chúng cân cung cấp oxy liên tục và duy trì

nhiệt độ trong khoảng 20 - 40°C Một số quy trình xử lý hiểu khí có thể kể đến như:

+) Bê phản ứng sinh học hiểu khí (aeroten truyền thống): Aeroten là công,

trình bê tông cốt thép hình khói chữ nhật hoặc hinh tròn, cũng cỏ trường hợp thiết

kế bằng kim loại hình khôi trụ Thông dụng nhất là bể aeroten dạng khối hình chữ nhật Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bê và được sục khi, khuấy đảo nhằm

tăng cường lượng oxy hỏa tan vả tăng cường quá trình oxy hỏa chất bản hữu cơ cỏ

trong nước Nước thải sau khi xử lý sơ bộ cỏn chửa phân lớn các chất hữu cơ hòa tan củng các chất lơ lửng đi vào aeroten Các chất lơ lửng nảy là số chất rắn và có

thể là các chất hữu cơ dạng chưa phải hỏa tan Các chất lơ lửng làm nơi dé VSV

bám vảo để cư trú, sinh sản vả phát triển dân thành các hạt bông cặn Các hạt nảy

dân to và lơ lửng trong nước, chỉnh vì vậy phương pháp nảy gọi là quả trình xử lý

với sinh trưởng lơ lửng của quân thẻ VSV Các bông căn này chính là bùn hoạt tính,

chúng có mau nâu sâm, chứa cac chat hap phụ trong nước thải là nơi cư trủ cho các

1

vị khuẩn cùng các VSV bậc thấp khác, Hợp chất hữu cơ hỏa tan lả hợp chất dễ phân thủy nhất Ngoài ra có các hợp chất khó phân hủy, hoặc hợp chất chưa hoa tan, khé thỏa tan ở đang keo — các hợp chất này có câu trúc phức tạp cân được vi khuẩn tiết

ra enzym ngoại bảo, phân hủy thánh các chất đơn gián rồi thẳm thấu qua màng tế

‘bdo và bị oxy hóa tiếp thành sản phim cung cấp vật liệu cho cáo tế bào hoặc sản

phẩm cuối cùng là CO; và nước

+) Äfương oxy hóa (Oxidation đúch): Tà môi dạng acrolen khudy tron hoàn

chính, làm việc trong diễu kiện hiếu khi kéo dai voi bun hoat tinh chuyén dộng tuần hoàn trong muong Nước thải có độ nhiễm bản cao OD¿; khoảng từ 1000 đến

5000 mg Oz⁄1, có thể dưa vào xử lý ở mương exy hóa Đối với nước thải sinh hoại chí cần song chấn rác, lắng cát và không cần qua lắng sơ cấp lá có thể đưa vào

xương oxy hóa Tải trọng của mương, tỉnh theo bửn hoạt tính vảo khoảng 200g 4g ,ngày Một phần bùn được khoáng hóa ngay trong mương, đo dó sẽ lượng bùn giảm khoáng 2,8 lân Thời gian xử lý từ 1 - 3 ngày Mương có dạng hình chữ nhật

nhiệt cho muàng sinh học làm việc Lọc sinh học chỉa lưm bai loại: lọc sinh học với

vật liệu tiếp xúc không ngập trong nước và ngập trong nước

dịnh, là một

chuỗi từ 3 đến 5 hỗ, nước thải chảy qua hệ thông hỗ với vận tốc không lớn Trong

+) Hồ sinh học hiểu khi bay còn gọi là hỗ oxy hòa hoặc

hồ nước thái duge lam sach bằng tự nhiên bao gồm cả táo và vi khuẩn nên tốc dộ

oxy hóa chậm, đòi hỏi thời gian hưu thủy lực lớn 30 — SŨ ngày Các vi khuẩn sử

đụng oxy sinh ra trong quá trình quang hợp của tảo và oxy được hấp thụ từ không khí để phân bủy các hợp chất hữu cơ Cỏn tảo đến lượt mình sử dụng CO¿, NH¿”,

phẩtpha được giải phòng ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ để thực hiện

nh học làm việc bình thường, can duy tì gH và nhiệt

quá trình quang hợp Đề hả

độ ở giá trị tốt ưu Trong hỗ xây ra các quá trình sau: oxy hóa các chất hữu cơ bởi

các VSV hiểu khi ở lớp nước ỏ trên hổ, quang hợp của táo ở lớp mước phía trên;

phân hủy chất hữu cơ của các ví khuẩn yếm khí ở đáy hồ Gió và nhiệt độ là những, yếu tổ quan trọng ãnh hướng tới mức dộ khuấy trộn nước trong hỏ Ở dây khuây trộn có hai chức năng: giảm tới mức tôi thiểu, rút ngắn thời gian hưu và các vừng chết trong lẻ, phân phối dễu các chất định dưỡng, oxy cho tảo va VSV

+) Bé Aeroten kết hap lang hoat déng giản doạn thea mé (SBR -Scquencing Batch Reactor): các giai đoạn hoạt động diễn ra trong mét ngin ba bao gém: lam

đây mước thải, thôi khi, đề lắng tĩnh, xả mước thải và xả bin dw Dau tiên, nước thai

cho vào bể Hộn với bàn loạt Lính lưu lạt từ chủ kỳ ước Sau đấy, hỗn hợp nước

thái và bủn được sục khi với thời gian thôi khi theo yêu cầu Quả trình diễn ra gần với điều kiên trồn hoàn toàn và các chất hữu cơ được oxy hoá trong giai đoạn này

Ban dé Hing trong điều kiện tình, tước trong nằm phửa trên lớp bùn được xã ra khôi

bẻ Lượng bùn dư được hình thành trong quả trình thểi khi xã ra khỏi ngăn bế, các tnpăn bế hoạt động lệch pha để đầm bảo cho viée cung cap mước thải lên trạm xử lý

nude thai liên tục Công trình SBR hoạt động gián doạn, theo chủ kỳ Cúc quả trình

trộn nước thải với bùn, lắng bùn cặn, v.v diễn ra gần gidng điều kiện lý tưởng nên

triệu quả xử lý nước thấi cao BÓD của nước thấi sau xử lý thường thấp hơn 50 mmp/L, hàm lượng cặn lơ lửng từ 10 - 45 mg/L và NH;-K khoảng từ 0,3 - 12 mg/L

1ễ aeroten hoạt động gián đoạn theo mế làm việc không cần bẩ lắng đợt hai rong Triều trường hợp, có thể bố qua bế điều hoà và bé Hing so cấp

Hệ thống aeroten hoạt động giàn đoạn (SBR) có thế khử được mitơ và phétpho

do có thể diễu chính được các quả Irình biểu khí, thiểu khí và ky khí trong bẻ bằng

13

việc thay dỗi chế độ cung cấp éxy Chu ký hoạt động của ngăn bê được điều khiển tbằng rơle Trong ngăn bẻ được bố trí hệ thống vớt váng, thiết bị đa mức bùn

Hình 1.3 Các giai đoạn trong ĐỂ aeroten hoạt dộng giản doạn 1.3.4 Cúc nghiên cừu xử lỆ nước thải chăn nuôi

Việc xử lý chất thái chăn ruôi đã được nghiên cửu triển khai ở các nước phát

triển từ cách đây vài chục năm Các nghiên cứu của các tố chức và các tác giá nh (hang và Fchuam, 1997), (Boone và œ, 1993; Smit: & Frank, 1988), (Chynoweth va Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith va cs., 1988; Smith

và cs., 1992), (Chynoweth, 1987: Chynoweth & Isaacson, 1987) Các công nghệ

áp dụng cho xử lý nước thải chăn muối có tải trọng ô nhiễm cao trên thể giới chủ

yếu lá các phương pháp sinh học G các nước phát triển, quy mé trang trai hang

trăm hecfa, trong trang trại ngoài chăn miôi lơn quy mô lớn (trên 10.000 con lợn),

phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vị sinh và nắng lượng Bioges cho ruấy phat điện, nước thải chăn nuôi được sử dụng, chơ các mục đích nông, nghiệp

- AghiÊn cứu xử lý nito trong nước thải chăn nuôi:

Hai phương pháp được sử dụng phố biến nhất để loại bé mitơ khối nước thái là

vật lý và sinh học Phương pháp vật lý đó là sử dụng sàng lọc để loại bỗ nitơ bám

đính trong chal rin Jo ing Van Hom và cộng sự (1994) đã chỉ ra rằng có rất nhiều

14

các chất dinh dưỡng bao gồm nitơ tỏn tại trong nước thái sau khi dã qua sàng lọc Nghiên cứu của Powers (1993) cho thay chưa đến 10% nitơ bị loại bỏ bởi sàng lọc Sang lọc có thế loại bỏ một số chất đình đường, nhưng không thế loại bỏ hoàn toàn các nito hỏa tan Chính vì thể má phương pháp sinh học la sy Iya chọn tiếp theo

trong xử lý mtơ

Nhiều loại hệ thống sinh học leại bỗ nito đã được phát triển Phỏ biển là hệ kết

hop néi tiép nhau 2 khu vực hiểu khí và yếm khi, tạo điển kiện để quá trình nitral

hóa vá khứ nitrat xăy ra Một vải bệ xử lý tách biệt quả trình nitat hoa va kint nitrat

hóa thành hai bề bừn riêng biệt Quá trình nitrat hóa và khử nirat xảy ra trong cừng,

một bễ bùn nhưng lách thành Ti khu vực cũng đố dược sử dụng,

Một vải quả trình xử lý loại bỏ rútơ rong củng một hễ bủn được phát triển bởi

Ludzack Ettinger (MLE) (1962) va Bardenpho (1975) (Hình 1.4 vá 1.5), Các qua trình làm việc tách biệt sục khí và không sục khí Trong MLE, nước thải tuân hoàn

ti bé bigu khí quay trở lạt bê thiểu khí Trong Bardenpho ca thém 2 bể (1 bế thiếu khí và ] bể hiểu khí) lắp sau bẻ thiểu khí vả hiểu khí đầu tiên, do đó ở bể thiểu khí

thứ 2 xảy ra quá trình khử nitrat nhiều hơn bởi phân hủy nội sinh và co chat cham, đóng vai trỏ như môi nguồn eaebon cho quả trình khô nital

Hinh 1.5 M6 hinh Bardenpho loai bé nito sinh hoc

Các tác giả Ancheng Luo; Jun Zhu; Pius M Ndegwa (2002) đã nghiên cứu vẻ

hiệu quả xử lý nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn với điều kiện sục khi liên tục và

không liên tục ở bể ô xi hóa khử thấp Kết quả cho thây: Sục khi ở tốc độ 0 - 0.667

1⁄ph.L liên tục làm giảm T-N, NH¿`-N tương ứng 24%, 32,3% (với đầu vào T-N là 2,88 g/l) Sục khí không liên tục (tắt bật sau 2 giờ) đạt được khoảng 1⁄2 hiệu quả loại

bỏ T-N vả NH¿`-N như sục khí liên tục [13] Cũng nghiên cửu về các hệ mẻ sục khi

không liên tục, nhưng cỏ các điều chỉnh về mat van hành và thêm hóa chat MgSO,

làm kết tủa NH¡-N của nhóm tác giả Takaaki Maekawa, Chung - Min Liao va Xing -

Dong Eeng (1995) nên đã đạt được hiệu quả xử lý cao hơn Hiệu suất loại bỏ T-N từ

1166 xuống 102 mg/L va NH¿`-N từ 519 xuống 2 mg/L, tuong ting dat 91 va 99%

với điều kiên hoạt động được lựa chọn lả: pH = 7,5; thời gian lưu thủy lực là 1 giờ; nhiệt độ 25°C; sục khí tắt mở sau 1 giờ; tỷ lệ NH¿-N:PO¿-P:Mg = 1:0,6:0,9

Phản ứng kết tủa amoni

Meg** + NH,” + PO,* + 6H;0<»> MgNH,PO4.6H;0 |

Các nghiên cứu loại bỏ mitơ gần đây thường sử dụng hệ xử lý theo mẻ liên tục SBR Hệ SBR gồm rất nhiều giai đoạn xử lý được thực hiện trong cùng một bẻ phân

ứng Hệ SBR cỏ khả năng loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi

sau khi qua phân hủy ky khi, Kết quả nghiên cứu của nhóm D.Obaja cho thấy: với chế độ vận hành HRT 8 giờ mỗi chu ky và SRT 11 ngày, néng d6 bin trong bé dao

động 3000 — 4000 mg/L: Trong 2 giờ đầu (giai đoạn ky khi), hàu như nông độ nitơ

không thay đổi Sau đây, quá trình mitrat hỏa xảy ra trong 4 giờ, NH¿Ÿ chuyển sang

NO, nồng độ nitrat tăng Sau giai đoạn hiểu khí, hàu như NH¿” đã chuyên sang,

16

NÓ Trong giai đoạn thiêu khi, nitrat gidm, chuyén sang Nz Giai đoạn này hệ cân

bé sung ngudén cachan bên ngoài vào như axit acetic, etanol Hiệu suất loại bỏ nitd

đạt được rÂt cao, 99.7% Tuy nhiên, khi nổng độ NH¿` cao hơn 500 mg/T., qua trình

nitvat hoa không xảy ra hoàn toản Chẳng hạn, với nông độ NH¿” 550 mạ/L, nắng,

d6 NIL,’ déu ra 14 50 mg/L, mac đủ hiệu suất đạt được vẫn rất cao, 90,9% [19] Do

an phải tăng hàm lượng sinh khối tong bể phân ứng hoặc phải kéo đãi

thời gian sục khi

Hee Seok Kim và các cộng sự (2008) đã nghiên cứu tăng cường khả năng loại

bỏ niợ của nước thải chuồng lợn bằng mảng lọc kết hợp với bể phản ứng nitrat hỏa

Thâng thường nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, nita va

phốtpho Do đó, rất khó để đuy trị tốt hiệu quả chất lượng bằng quá trình bản hoại tỉnh truyền thống, Vì sinh oxy hóa chất hữu cơ có giá trị năng suất cao hơn so với VSV nitat hỏa Nếu thời gian lưu bủn (SRT) ngắn hem thì sẽ rất khó để én định 'V§V miral hóa Vì thê cau tác giả đã sử dụng hệ MBR để đại được thong s6 MLSS

cao và thời gian lưu bún dai nhằm tầng cường hoạt dộng, bễ nirat hòa Cúc tác giả

đã sử dụng hệ thống AO và AO2 với thời gian hm nước (HRT) 5 ngày Trước bế xuat hóa kết hợp với hệ thống AO, nguồn amoni đầu vào dược duy trì ở nỗng độ cao để quả trình nhat hóa chiếm ưu thế ở bể nitrat hóa Hệ thống AO2 được kết

tiợp với bễ thiểu khí 6 T„, bể hiểu khí 121, và bễ rïưal hỏa 9T Hệ thông được nghiên

cứu với 4 bước: thay dỗi tỷ lệ tuản hoan, thay déi HRT, va trường hợp có hoặc không có bẻ nitrat hỏa Nước thái chuồng lợn đã được tiên xử lý bằng ly tâm và tiên

xử lý sinh học Đặc tính nước thải đầu vào: COD 6419 mg/L, T-N 4212 mg/L, NH¿`-N 2560 mạ/L và NO¿-N 1050 mg/L Như vậy, trong trưởng hợp nảy tỷ lệ

CN rất thấp Trong hệ thống AO, tỷ lệ tuần hoàn thay đổi từ 100% đến 500% Kết quả cho thấy tỷ lệ trần hoàn 300% đạt được hiện quả tết nhất Kết quả loại bỏ T-N

của hệ AO2 là 238 mạ/L và đạt hiệu suất 94%, còn hệ AO chỉ đạt 539ma/L Như

vậy hiệu suất loại bỏ là 56% tăng so với hệ AO Dặc biệt, hiệu suất loại bỏ NI “-N'

là 68% và NO¿-N là 37% lăng so với hệ AO Kết quả nói lên rằng việc kết hợp với

be nitrat hoa c6 thé dat duge hiệu quả tốt hơn trong việc loại bỏ nitơ má không cân

‘’bé sung thêm nguồn cacbon trang trường hợp tỉ số CN thấp [16]

- Aghiên cứu xử lý phốipho:

Xử lý hóa lý làm giảm hấu hết T-P bởi làm giảm số lượng các hại sấu lơ lũng, trong nước thải và làm kết tia T-P bằng các hợp chất của sắt, nhôm vả canxi

Nghiên cửu ctia D M Weaver & G S.P Ritchie vé loai bd phétpho tir nước

thái chuồng lợn cho thấy, hiệu quá loại bỏ T-P bang véi t6i va hoa ly dat 95% va

khéng anh hưởng bởi chất lượng rước thải

Theo nghiên cứu của Ancheng Luo (2002), có thể làm giam PO,” ding thời tiết kiệm năng lượng băng cách sục khi không liên tục ở mức ôxi hóa thấp Trong

vòng 24 giờ đã loại bỗ duợc 75% PO¿*' Khả năng loại bổ phốipho giữa sục khí liên

tục vá không liên tục không có sự khác nhau nhiều [13]

TH Kim và các cộng sự (2005) đã nghiên cứu về hệ thống MBR gỏm các bê

sinh học theo chuối thiếu khi - hiểu khi rồi hiểu khí - biểu khi để loại bỏ nitợ,

phốtpho va các hợp chất hữu cơ trong nước thải chăn muối Các màng làm từ

polysulfone véi trọng lượng phản tử (MWCO) 30kDa; điện tích bề mặt của màng là

0,5 m” HRT tôi đa của bẻ thiểu khi, hiểu khí, hiểu khi khỏng liên tục và hiểu khí

tương ứng là 5.3, 3.3, 5.9 vả 1.2 ngày, trong khi tỉ lệ tái sinh bên trong của #1, #2,

#3 tir 860% - 1.060%, va duy tri trong ứng ở 150 và 100% Trong quá trình hoạt động, tại bể phản ứng sinh học MLSS dao động trong khoảng 4.040 - 11.100 mg/L,

và nhiệt độ tại bể phân ứng sinh học đao động từ 25.3 - 10,2 °C Thời gian lưu bùn (SRT) khoảng 24 - 61 ngày Trong 6 tháng hoại động, hiệu quả loại bô T-P đại 82.7% với đầu vào đao động trong khoảng 3⁄1 - 192 mg/L [18]

- Aghiên cứu về keo tụ:

Các nghiên cứu về keo tụ cũng đã được ứng dụng trong xử lý nước thải chăn

nuôi lợn Việc loại bổ phốtpho được thực hiện bằng phương pháp kết tủa bởi những, khóa chất phố biến như phén nhôm, vôi tôi, phèn sắt vả các chất trợ keo tụ Kết tủa sruvile MgNH,PO¿.6E;O đã được cải tiên và có thể loại bỏ cả phétpho va nila Cac

18

yếu tế ảnh hưởng như pH và liêu lượng hỏa chất đã dược nhom tac gia P.H Liao,

Y Gao và K.V Lo nghiên củu Chế độ khuấy được thục hiện trên máy jar test trong các cốc 500 ml: khuấy nhanh 100 vòng/phút trong 5 phút, sau đây khuấy châm 20 vỏng/phút trong 30 phút Cuối củng để lắng 100 phút Kết quả cho thấy, hiệu quả

loại bẻ phốtpho cao nhất ở pII= 9, trong khi đó hiệu quả loại bỏ amonia cao nhất ở pH— 11 Polyme PERCOL 728 đã được sử dụng làm chất rợ keo lụ Và việc kết hợp giữa MgNH„PO¿.6H,O va PERCOL 728 có hiệu quả cao hơn trong việc loại bổ

phétpho, amonia va chất răn lơ lửng [21]

J, Dosta, J Rovira, A Gal, 8 Mace, J Mata-A lvarez cứng đã khảo sát quy trình kết hợp keo tụ#ao bông trong hé SBR dé loại bỏ COD và nitơ trong quá trình

xử lý nước thải chắn mudi lon Qua khảo sát cho thấy nồng độ FcCb tối ưu là 800mg/L với chế độ khuấy: khuây nhanh trong 30 giây, sau đỏ khuây chậm 15 phủ,

và cuối cùng để làng 20 phút Kết quả là T-CỚD và 5S giảm tương ứng trên 66 và 74%, va loại bỏ T-N trên 9894 khi làm việc với thoi gran hưu nước ART 2,7 ug:

SRI 12 ngay, nhiệt độ 32°C, 3 giai đoạn hiếu khí với 1 giai doạn thiếu khí, sục khí tpắt nghĩ Liêu lượng chât keo tụ như trên không gây ảnh hưởng đến hoạt động của

VSV nmiưat hóa và khủ niưat hóa |22]

Nghiên cứu tiền xử lý hóa lý bằng keo tụ kết hợp với MBR để nâng cao hiệu

quả xử lý và giâm hiện Lượng tắc ruàng trong xử lý nước thôi chăn nuôi lụn đã được ILKim và các cộng sự (2005) thực hiện trong 5 tháng, Iiệu suất trung bình loại bỏ BOD, COD, NH;-N trong quả trình keo tụ tường ứng là 64,3, 72,3 và 40,44, trong

đó hiệu suất loại bỏ muo thấp hon các thông số khác Hiệu suất loại bỏ độ đục bởi khóa chất keo tạ đạt 96,4% chủ yêu là do trung hỏa điện tích Nước thấi sau quả trình

âu vào của MBR với lãi lượng OOD trung bình

là 0,57 kẹ COD/m” ngày Độ dục dầu vào biến động từ 1,7 56,0 NTU khéng lam

ảnh hướng đến đầu ra độ đục, vẫn duy tri duéi 2,0 NTU Chất hữu cơ và nitơ được loại bộ đáng kẻ trong MBR Hiện suất loại bỗ BOD, COD, độ đục và NHị-N tương

xử lý keo Iụ được thu gom lại và È

qua trinh MBR dat tuong ting 99,5; 99,4; 99,8 va 98,2%

19

De sy xudt hién của vị tảo và các sinh vật lơ lũng gây căn trở quả trình xử lý COD và mitơ, phốtpho nên nhóm tác giả Ignacio de Godos, Ilector 0 Guzman,

Roberto Soto (2010) da tiên hành đảnh giá khả năng loại bổ sinh khổi tảo và vi

khuẩn từ nước thấi lợn bằng các hóa chất keo tụ phố biển lá sắt claorua và sắt sunfat

và cáo polyme như: Drewfloo 4⁄47; Flacudex CS/5000, Glocusol CM/78; Chmifloc

CV/300 và Chitosan Các thí nghiệm được thục hiện trong các cốc 100 mÌ, trong đó

có 40 mÌ vị khuẩn tio và khuấy ở 300 vòng/phúi trong 1 phút và đẻ lắng trong 10

phút Hiệu quả loại bỏ sinh khối Sobliqnus, Chiorelia, C sorokiniana,

Chlorococcum sp cao nhất của muối sắt (FeCl; và Fe;(SO,)x) đại được là 66 — 98%

khi ở nông dộ 150 250 mg/L Với nòng độ muôi sắt thấp hơn 50 mạ/L hiệu quả loại bô tảo thâp Khi thêm các chất keo tụ thường làm giảm pH tử 10 ~ 10,5 xuống 3— 3,7 ở nông độ mudi sat 250 mg/L Bén cạnh dây, hiêu quả keo tụ giảm khi sử dụng nẻng độ polyme keo tụ qua liều Trong thí nghiệm với Chitosan, mac di

Chitosan có hiệu quả keo tụ tốt nhất trong việc loại bỏ các vi tảo thường được ghỉ nhận ở mức nỗng độ 25 mg/L, tuy nhiên kết quả đạt được trong các thí nghiệm này

thấp hon so với các lần trước, cụ thể hiệu quả loại bỏ dưới 40% đối với C sorokiniana, Chlerecaceum sp và 5 obliquus va chi dat 58 | 8% đối với Chiorella Consortium Két qua thap may có thẻ do các hạt keo hữu cơ tương tác với Chítosan

Thí nghiệm với Chitosan với nổng độ từ 50 — 250 mg/L không thấy làm tăng khả

năng loại bố sinh khối vi tảo pH giảm xuống 3,7 khi tăng liên lượng Chitosan do

xual bign axit acclic Chitosan trong nghign citu efa Sukenic cl al (1988) và Buelrra

at al (1990) téi ưu ở néng độ 10 và 20 mg/L Sử dụng chất keo tụ polyacrylamide như Flocusol CM-78, Drewiloc 447, Chemifloe CV-300 và Flocudex CS-5000 với

nông đỏ thấp (5 — 50 mg/L) là cần thiết để loại bỏ hầu hết sinh khói vị tảo, Đối với

S obliqtms, Chloroeoeeun sp và C sorokinianabiomass thỉ polyrme Tlocusol CM-

78 tôi ưu ở nông độ 5O rmng/1,, đại hiệu suấi 83-92% Đối với ChiorellacorsorHiunt thị nông độ polnue tối ưu là 10O mg/L, hiệu suất loại bỏ sinh khỏi dạt 94% Kha năng loại bỏ sinh khối tối ru của Chưnifioc CV/200 là 84 - 91% khi ở nồng độ 25 mg/L Floeudex CS-5000 dạt hiện suất 74 - 90% ở 25 mg/L Cũng giéng Chitosan,

20

khi tăng néng dé cht keo ty cting lam giảm hiệu suất keo tụ do hình thành các lực đây Tóm lại, trang việc loại bỏ sinh khối táo, cáo polyme thương mại được sử dựng

ð nẵng độ thấp hơn so với các chất keo tu của muối sắt [18]

- Agbiên cửu một số yêu tổ ảnh hưởng đến hiệu suất xử lỳ sinh học:

Trong nghiên cửa của Anchcng Lưo và công sự (2002), khi thay đổi chế dé

sue khi ttr O — 0,667 Lựph liên tục, T-N và NHạ`-N giảm lương từng 2⁄4 và 32,3% (với đầu vào T-N là 2/88 g/1) Sue khi không liên tục (tắt bật sau 2 giò) đạt được khoảng S09 hiệu quá loại bó T-N và NH¿`¬N như sục khi Hên tục [13]

Tiên quan đến chế độ sục khí là chỉ ODO ding vai

ôxy hòa tan (DO) Chi

trỏ quan trọng trong việc loại bỏ nitơ Không cung cấp dii oxy lam giảm khá năng,

loại bỏ NHạ-N Trang hệ MBR: Hiệu suất loại bỏ NH;-N giảm xuống còn 92896

từ phan tmg sinh học trong chất hữu cơ nên cần phải làm giảm xuống 35°C để tránh

uc chế quá trình mirat hóa Theo đó sân phải kiểm soát nhiệt độ để có được phân ứng

nitrat hoan toan mà không cân thiết bị làm mát Kiểm soát nêng độ MLSS ở bể sinh

học được lựa chọn như là một giải pháp, kết quả là nhiệt độ ở bể sinh học trong mùa

thể được duy trì thấp hơn 40°C Khi nhiệt độ ở bê sinh học dược kiểm soái, tốc độ

nitrat đạt khoáng 99,5% Kết quả này cỏ thể giải thích hoặc do vi Kian nitrifying

được duy trì ở bể sinh học hoặc đo thời gian lưu đài và sự tăng nhiệt độ [18]

27

Chương 2 - ĐỎI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đỗi tượng nghiên cửu

- Nước thải chăn nuơi lợn tại xĩm Mũi, xã Bích Hĩa, huyện Thanh Oai, thành:

phơ Hà Nội được lấy sau lúc rửa chuồng, bao gồm: nước rửa chuồng trại, phan va

trước liểu của lợn Mẫu nước thấi dược loại bố cặn thơ, vật nổi, thức ăn thùa dem

vẻ phỏng thí nghiệm;

-_ Hệ xử lý nước thải chăn nuơi lợn bằng phương pháp sinh học kết hợp với

màng lọc vi lọc polyme;

-_ Hĩa chát keo Lụ: phèn sắt Fes(8Oä);, phén thom Als(SO¿)¿.18 HạO

2.2 Phương pháp nghiên cửu

2.21 Phương pháp thu thập xũ tỷ số liệu

Đã thu thập, kế thừa các tải liệu, số liệu, nguồn thơng tĩn liêu quan từ nhiêu

nguồn khác nhau: sách; các bài bảo khoa học trong các tạp chỉ; luận văn từ thư

viện và các nguồn lài liệu từ internet

32.2 Phương pháp phân tích dãnh giá

Để khảo sát các yếu tổ liên quan đến nội dung nghiên cứu, đã tiến hành các

rihém phân tích đánh giá như sau:

Bảng 2.1 Phương pháp phân tich dénk gid

2 Thiel bi eal mig VELD —

® Neng Scicnlifica (TDK142) TCWN 6835 — 2011

„ con May pha mu COD DRB200); | cas e401 -1999

8 Độ màu May do mau (HI 96727) TCVN 6185:2008

9 Dé due | May đo độ due HANNA HI93703 | TCVN 6184:1996

Giấy cân, bộ lọc, cân phân tích, tủ

say

u TP Tiếp phá mau; May UV-VIS TCVN 6202:2008

12 | Coliform BO kit fam vi sinh TCVN 6187-1:2009

s*- Thị nhiệm 1: Ính hưởng của pH đối với chất keo tự là phèn sắt

Thí nghiệm dược tiến hank voi] lit nude thai lay từ trang trại chắn nuôi lợn,

lọc sơ bộ, loại bỏ những cặn lớn bằng rây kích thước lễ 0,5 x 0,5 mm, bế sung chất

keo tụ là phên sắt Fea(SOa), nông độ 200 ing/1 Điều chính pH của hỗn hợp nước

thải trong khoảng 5 - 9, khuấy nhanh 300 vòng/phút trong 1 phút, khuấy chậm 30 vẻng/phút trong 10 phút bằng thiết bị jar test, để lắng 60 phút Lây phân nước trong,

phân tích các chỉ Iiêu pH, T88, COD, độ đục, độ màu, NH'~N để đánh giá hiệu quả

xử lý, từ đó tìm ra khoảng pH tối ưu [10,20]

s* Thị nhiệm 2: Ảnh hướng của nông độ phèn sắt

Thi nghiệm được tiến hành với 1 lít nước thải lẫy từ trang trại chăn nuôi lợn,

lọc sơ bộ, loại bỏ những cặn lớn bằng rây kích thước lễ 0,5 x 0,5 mm, bế sung chất

23

keo tụ là phẻn sắt Fe(SO¿);, nông độ thay đổi từ 400 đến 1200 mg/L Điều chỉnh

pH tối ưu thu được từ £hí nghiệm 1, khuây nhanh 300 vỏng/phút trong 1 phút, khuấy cham 30 véng/phut trong 10 phút bằng thiết bi jar test, đẻ lắng 60 phút Lấy phản

nước trong phan tich cac chi tiéu pH, TSS, COD, độ đục, độ mảu, PO, *-P đẻ đánh

giả hiệu quả xử lý [10,20]

232 Nghiên cứu khảo sát một số yêu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD và

niờ trong giai đoạn xứ lý sinh học kết hợp màng vi lọc polyme

2.3.2.1 Hệ thông xử lý sinh học kết hợp mang vi loc polyme

Hệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kết hợp với

mảng vi lọc polyme được bỏ trí như trên Hình 2.1:

Hình 2.1 Mô hình bỗ trí các thiết bị trong hệ thống xử lý

1-Bé dau vào (10L); 2-Cột yếm khí (8,5L); 3-Cột thiếu khí (8,51); 4-Bễ hiếu khí kết

hợp lọc màng (13L); 5-Bễ đầu ra (10L)

“Thuyết minh mô hình xử lý

Hệ thống các thiết bị xử lý gồm: bể đầu vào, bề yếm khi, bề thiếu khi, bề hiểu

khí vả bê chứa Nước thải được lọc sơ bộ „ loại bỏ những loại căn lớn bằng ray loc kích thước lỗ 0,5 x 0,5 mm, tiền xử lý bằng phương pháp keo tụ trước khi dan vao

bể số 1 Nước thải được bơm từ bể đầu sang cột yêm khi (số 2), tiếp tục tự chảy qua

cột thiểu khí (số 3), sau đỏ nước thải được đưa vào xử lý trong bẻ hiểu khí (số 4)

Mang lọc được đặt trong bẻ hiểu khi, nhờ bơm áp lực nước thải hút qua mảng tách

thành 2 dòng, 1 dòng chảy tuân hoàn về cột thiểu khí, dòng còn lại là nước đầu ra

sau xử lý sinh học

> Bế đầu vào

Nước thải chăn nuôi thải ra từ các công đoạn rửa chuồng, theo đường mương

dân chảy về khu xử lý vả đi vào bẻ chứa của các hỗ chăn nuôi Tại đây nước thải

được tách các cặn tử ên xử lý bằng phương pháp keo tụ Nước thải sau keo tụ

dan vào bê yêm khí bằng bơm định lượng Tại bẻ đầu vào được gắn 1 may khuấy có

w)Im{ Van xa

@) Bé yém khi b) Bễ thiểu khí

Hình 2.2 Câu tạo bễ yểm khi, thiểu khí

- Bé yém khí được thiết kế cho dòng nước thải đi vào từ đáy cột vả đi ra phía trên của cột Tại đây nước thải sẽ được phân phỏi đêu trên diện tích bẻ Nhờ hôn

hợp bủn yếm khí trong bể mà các chất hữu cơ hoả tan trong nước được hấp thụ,

phan huỷ và chuyên hoá thành khí (khoảng 70- 8O % la CHy, 20-30% la CO) Bot

khí sinh ra bám vảo hạt bùn cặn nỗi lên trên làm xảo trộn gây ra dòng tuần hoàn cục

bộ trong lớp cặn lơ lửng,

> Bé thiéu khi

~_ Bể thiếu khí được thiết kế như trên Hinh _ 2.2b bằng vật liệu PVC hình trụ

với thé tích là 8,5 lít Bê thiểu khí số 3 được thiết ke cho nước thải đi từ đáy cột lên , bên trong chửa giá thể vỉ sinh Giá thẻ vi sinh cé tac dung t& ng dién tích tiếp xúc giữa nước thai va vi sinh, phân phối đều dòng nước thải trong cột

a) Giá thê vi sinh

Hình 2.3 Giá thể vi sinh trong bễ thiếu khí

> Bé hiéu khi

~ Bề hiểu khi tông thẻ tich nước hữu dụng 13L, làm bằng nhựa PVC, thiết kế

như trên Hình 2.4