Mục tiêu của đề tài là phân tích, đánh giá các đặc tính ô nhiễm của nước thải chăn nuôi lợn lấy tại địa chỉ xóm Múi – Xã Bích Hòa – huyện Thanh Oai – thành phố Hà Nội. Trên cơ sở đó, khảo sát một số các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn bằng các phương pháp hóa lý, sinh học và đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2013/BTNMT, cột B).
Trang 1Đ I H C QU C GIA HÀ N I Ạ Ọ Ố Ộ
TR ƯỜ NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN Ạ Ọ Ọ Ự
NGUY N QUANG NAM Ễ
LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C Ậ Ạ Ọ
Trang 2Hà N i 2015 ộ
Đ I H C QU C GIA HÀ N I Ạ Ọ Ố Ộ
TR ƯỜ NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN Ạ Ọ Ọ Ự
NGUY N QUANG NAM Ễ
Trang 3TS. Tr n Hùng Thu nầ ậ
Hà N i – 201 ộ 5
Trang 4L I CAM ĐOAN Ờ
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi. Các s ứ ủ ố
li u, k t qu nghiên c u trong lu n văn này là hoàn toàn trung th c và ch a ệ ế ả ứ ậ ự ư
có ai công b trong m t công trình nào khác. Lu n văn này là m t ph n ố ộ ậ ộ ầ nghiên c u trong đ tài c p b : “ ứ ề ấ ộ Nghiên c u ch t o modul màng l c ứ ế ạ ọ polyme h p kh i ph c v x lý n ợ ố ụ ụ ử ướ c th i chăn nuôi” ả do TS. Tr n Hùng ầ Thu n làm ch nhi m đ tài ậ ủ ệ ề
H c viên ọ
Nguy n Quang Nam ễ
Trang 5L I C M N Ờ Ả Ơ
V i lòng bi t n sâu s c, tôi xin g i l i c m n chân thành đ n PGS ớ ế ơ ắ ử ờ ả ơ ế TS.
Tr n Văn Quy ầ Gi ng viên ả khoa Môi tr ườ ng Đ i h c Khoa h c T nhiên, TS ạ ọ ọ ự
Tr n Hùng Thu n ầ ậ Giám đ c Trung tâm Công ngh V t li u ố ệ ậ ệ Vi n ng d ng ệ Ứ ụ Công ngh , đã nhi t tình h ệ ệ ướ ng d n và giúp đ tôi hoàn thành lu n văn này. ẫ ỡ ậ Tôi xin c m n đ tài c p B KHCN ả ơ ề ấ ộ : “Nghiên c u ch t o modul màng ứ ế ạ
l c polyme h p kh i ph c v x lý n ọ ợ ố ụ ụ ử ướ c th i chăn nuôi ả ” do TS. Tr n Hùng ầ Thu n làm ch nhi m đ tài đã h tr kinh phí và t o đi u ki n cho tôi th c ậ ủ ệ ề ỗ ợ ạ ề ệ ự
hi n lu n văn này. C m n ệ ậ ả ơ TS. Chu Xuân Quang cán b Vi n ng d ng Công ộ ệ Ứ ụ ngh , NCS. Nguy n Sáng đã h ệ ễ ướ ng d n và giúp đ tôi trong quá trình th c hi n ẫ ỡ ự ệ
lu n văn, cùng toàn th cán b phòng V t li u Vô c Trung tâm Công ngh V t ậ ể ộ ậ ệ ơ ệ ậ
li u Vi n ng d ng Công ngh đã giúp đ và t o đi u ki n thu n l i đ tôi có ệ ệ Ứ ụ ệ ỡ ạ ề ệ ậ ợ ể
th hoàn thành t t lu n văn này ể ố ậ
Tôi cũng xin g i l i tri ân t i các th y cô giáo trong và ngoài khoa Môi ử ờ ớ ầ
tr ườ ng đã dìu d t, truy n đ t ki n th c, d y b o tôi trong su t th i gian theo ắ ề ạ ế ứ ạ ả ố ờ
h c t i nhà tr ọ ạ ườ ng.
Cu i cùng tôi xin c m n gia đình, ng ố ả ơ ườ i thân bà b n bè đã luôn ng h , ạ ủ ộ
đ ng viên và giúp đ trong th i gian qua ộ ỡ ờ
Tôi xin chân thành c m n! ả ơ
Hà N i, ngày tháng năm ộ 2015
H c viên ọ
Trang 6vi DANH M C VI T T TỤ Ế Ắ
i DANH M C VI T T TỤ Ế Ắ
i DANH M C B NGỤ Ả
ii DANH M C B NGỤ Ả
ii DANH M C HÌNHỤ
iii DANH M C HÌNHỤ
đ i v i c s chăn nuôiố ớ ơ ở
Trang 712 Hình 1.3. Các giai đo n trong b aeroten ho t đ ng gián đo nạ ể ạ ộ ạ
17 Hình 1.5. Mô hình Bardenpho lo i b nit sinh h cạ ỏ ơ ọ
2.3.2. Nghiên c u kh o sát m t s y u t nh hứ ả ộ ố ế ố ả ưởng đ n hi u qu x lý CODế ệ ả ử
và nit trong giai đo n x lý sinh h c k t h p mang vi loc polymeơ ạ ử ọ ế ợ ̀ ̣
26 Hinh 2.1. Mô hình b trí các thi t b trong h th ng x lý̀ ố ế ị ệ ố ử
26 Hinh 2.2. C u t o b y m khí, thi u khí̀ ấ ạ ể ế ế
28 Hình 2.3. Giá th vi sinh trong b thi u khíể ể ế
29 Hinh 2.4. S đô bê hiêu khì ơ ̀ ̉ ́ ́
29
Trang 8Hinh 2.5. C u t o s i màng̀ ấ ạ ợ
31
2.3.3. Nghiên c u các y u t nh h ứ ế ố ả ưở ng đ n hi u qu x lý tăng c ế ệ ả ử ườ ng n ướ c
th i sau x lý sinh h c k t h p màng vi l c polyme b ng ph ả ử ọ ế ợ ọ ằ ươ ng pháp keo t ụ
2.3.3. Nghiên c u các y u t nh hứ ế ố ả ưởng đ n hi u qu x lý tăng cế ệ ả ử ường nước
th i sau x lý sinh h c k t h p màng vi l c polyme b ng phả ử ọ ế ợ ọ ằ ương pháp keo tụ
3.3.3. Hi u su t x lý nitrat ệ ấ ử
46
Trang 93.3.3. Hi u su t x lý nitratệ ấ ử
46 Hình 3.5. Di n bi n NO3N theo th i gianễ ế ờ
51
3.5. Nghiên c u các y u t nh hứ ế ố ả ưởng đ n quá trình keo t giai đo n x lý tăng cế ụ ở ạ ử ườ ng
nước th i chăn nuôi l n sau khi qua h th ng sinh h c k t h p v i l c màngả ợ ệ ố ọ ế ợ ớ ọ
54 Hình 3.10. nh hẢ ưởng c a pH đ n hi u su t x lý COD ủ ế ệ ấ ử
56 Hình 3.12. nh hẢ ưởng c a n ng đ phèn nhôm đ n hi u su t x lý ủ ồ ộ ế ệ ấ ử
Trang 1063 TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
64 TÀI LI U THAM KH OỆ Ả
67
Trang 11DANH M C VI T T T Ụ Ế Ắ
BIOGAS Khí sinh h c (Biological Gas)ọ
BHT Bùn ho t tínhạ
BOD Nhu c u ôxy sinh hóa (Biological oxygen demand)ầ
COD Nhu c u ôxy hóa h c (Chemical oxygen demand)ầ ọ
HRT Th i gian l u th y l c (Hydraulic Retention Time)ờ ư ủ ự
MBR B sinh h c k t h p l c màng (Membrance Bio Reacto)ể ọ ế ợ ọMLSS Hàm lượng ch t r n l l ng (Mixed Liquor Suspendedấ ắ ơ ử
Solid)MLVSS Hàm lượng ch t h u c bay h i (Mixed Liquor Volatileấ ữ ơ ơ
Suspended Solid)QCVN Quy chu n k thu t qu c giaẩ ỹ ậ ố
XLNT X lý nử ước th iả
Trang 13
DANH M C HÌNH Ụ
Hình 1.1. Quy trình x lý nử ước th i chăn nuôi ph bi n Vi t Nam hi n nayả ổ ế ở ệ ệ
đ i v i c s chăn nuôiố ớ ơ ở
7 Hình 1.2. S đ h th ng UASBơ ồ ệ ố
12 Hình 1.3. Các giai đo n trong b aeroten ho t đ ng gián đo nạ ể ạ ộ ạ
15 Hình 1.4. Mô hình Ludzack – Ettinger lo i b nit sinh h cạ ỏ ơ ọ
17 Hình 1.5. Mô hình Bardenpho lo i b nit sinh h cạ ỏ ơ ọ
17 Hinh 2.1. Mô hình b trí các thi t b trong h th ng x lý̀ ố ế ị ệ ố ử
26 Hinh 2.2. C u t o b y m khí, thi u khí̀ ấ ạ ể ế ế
28 Hình 2.3. Giá th vi sinh trong b thi u khíể ể ế
29 Hinh 2.4. S đô bê hiêu khì ơ ̀ ̉ ́ ́
29 Hinh 2.5. C u t o s i màng̀ ấ ạ ợ
31 Hình 3.1. nh hẢ ưởng c a pH đ n hi u su t x lý b ng phèn s tủ ế ệ ấ ử ằ ắ
37 Hình 3.2. nh hẢ ưởng c a n ng đ phèn s t đ n hi u su t x lýủ ồ ộ ắ ế ệ ấ ử
39 Hình 3.3. S bi n thiên COD và hi u su t x lý c a giai đo n sinh h cự ế ệ ấ ử ủ ạ ọ
48 Hình 3.7. Hi u su t x lý COD giai đo n hóa lý k t h p sinh h cệ ấ ử ạ ế ợ ọ
51 Hình 3.8. Tính ch t mang màu khác nhau c a các ch t humic ấ ủ ấ
53 Hình 3.9. nh hẢ ưởng c a pH đ n hi u su t x lý đ màu ủ ế ệ ấ ử ộ
54 Hình 3.10. nh hẢ ưởng c a pH đ n hi u su t x lý COD ủ ế ệ ấ ử
55 Hình 3.11. nh hẢ ưởng c a n ng đ phèn s t đ n hi u su t x lý ủ ồ ộ ắ ế ệ ấ ử
56 Hình 3.12. nh hẢ ưởng c a n ng đ phèn nhôm đ n hi u su t x lý ủ ồ ộ ế ệ ấ ử
57
Trang 14
M Đ U Ở Ầ
Nh ng năm g n đây, ngành chăn nuôi đã tăng trữ ầ ưởng nhanh, đóng góp quan
tr ng vào vi c phát tri n kinh t c a đ t nọ ệ ể ế ủ ấ ước. Tuy nhiên, bên c nh l i ích kinhạ ợ
t mang l i thì chăn nuôi cũng đang n y sinh v n đ v ch t lế ạ ả ấ ề ề ấ ượng môi trường, làm nh hả ưởng đ n s c kh e c a c ng đ ng dân c và h sinh thái t nhiênế ứ ỏ ủ ộ ồ ư ệ ự
M i năm ngành chăn nuôi gia súcỗ , gia c m th i ra kho ng 75ầ ả ả 85 tri u t n phân,ệ ấ
v i phớ ương th c s d ng phân chu ng và nứ ử ụ ồ ước th i không qua x lýả ử , x tr cả ự
ti p ra môi trế ường gây ô nhi m nghiêm tr ngễ ọ [1].
Theo báo cáo t ng k t c a Vi n chăn nuôi, h u h t các h chăn nuôi l nổ ế ủ ệ ầ ế ộ ợ
đ u đ nề ể ước th i ch y t do ra môi trả ả ự ường xung quanh gây mùi hôi th i n ngố ồ
n c, đ c bi t là vào nh ng ngày oi b c. N ng đ khí Hặ ặ ệ ữ ứ ồ ộ 2S và NH3 cao h n m cơ ứ cho phép kho ng 30 40 l n. T ng s ả ầ ổ ố vi sinh v t (ậ VSV) và bào t n m cũng caoử ấ
h n m c cho phép r t nhi u l n. Ngoài ra nơ ứ ấ ề ầ ước th i chăn nuôi l n còn có ch aả ợ ứ COD, t ng nitổ ơ, t ng ph tphoổ ố , cao h n r t nhi u l n so v i tiêu chu n choơ ấ ề ầ ớ ẩ phép. Chính vì v y có th th y r ng m t th c tr ng nậ ể ấ ằ ộ ự ạ ở ước ta là v n đ x lýấ ề ử ngu n nồ ước th i ô nhi m này thả ễ ường b b qua ho c b ng các bi n pháp đ n l ,ị ỏ ặ ằ ệ ơ ẻ không hi u qu và b n v ng. H u h t các h th ng hi n nay đệ ả ề ữ ầ ế ệ ố ệ ược tri n khaiể
m t cách đ i phó, không đ t tiêu chu n th i, khi s d ng nh ng công ngh đ nộ ố ạ ẩ ả ử ụ ữ ệ ơ
gi n ch phù h p cho x lý nh ng ngu n nả ỉ ợ ử ữ ồ ước th i có t i tr ng ô nhi m th p vàoả ả ọ ễ ấ
áp d ng v i ngu n nụ ớ ồ ước th i đ c thù này. Nói cách khác các mô hình x lý nả ặ ử ướ c
th i chăn nuôi hi n nay t i nả ệ ạ ước ta m i đ t m c làm gi m t i tr ng ô nhi mớ ạ ở ứ ả ả ọ ễ
ch ch a đ t đứ ư ạ ược các tiêu chu n th i theo quy đ nh c a tiêu chu n ngành chănẩ ả ị ủ ẩ nuôi [9]
Chính vì v y, ậ vi c ch n và th c hi n đ tài:ệ ọ ự ệ ề “Nghiên c u nâng cao hi u ứ ệ
qu x lý n ả ử ướ c th i chăn nuôi l n b ng ph ả ợ ằ ươ ng pháp hóa lý k t h p sinh ế ợ
h c ọ ” s góp ph n phát tri n ẽ ầ ể hướng ứng d ng công ngh x lý nụ ệ ử ước th i tiênả
ti n trong lĩnh v c b o v môi trế ự ả ệ ường t i Vi t Nam.ạ ệ
Trang 15M c tiêu c a đê tài: ụ ủ
M c tiêu c a đ tài là phân tích, đánh giá các đ c tính ô nhi m c a nụ ủ ề ặ ễ ủ ướ c
th i chăn nuôi l n l y t i đ a ch xóm Múi – Xã Bích Hòa – huy n Thanh Oai –ả ợ ấ ạ ị ỉ ệ thành ph Hà N i. Trên c s đó, kh o sát m t s các y u t nh hố ộ ơ ở ả ộ ố ế ố ả ưởng đ nế
hi u qu x lý ch t ô nhi m trong nệ ả ử ấ ễ ước th i chăn nuôi l n b ng các phả ợ ằ ươ ngpháp hóa lý, sinh h c và đ xu t s đ dây chuy n công ngh ọ ề ấ ơ ồ ề ệ đ m b o ả ả ch tấ
lượng nước sau x lý đ t ử ạ Quy chu n k thu t qu c gia v nẩ ỹ ậ ố ề ước th i côngả nghi p ệ (QCVN 40:2013/BTNMT, c t B).ộ
Kh o sát m t s y u t nh hả ộ ố ế ố ả ưởng đ n hi u qu x lý tăng cế ệ ả ử ường nướ c
th i sau x lý sinh h c k t h p l c màng polyme b ng phả ử ọ ế ợ ọ ằ ương pháp keo t ụ
Trang 16th i r t đ c tr ng và có kh năng gây ô nhi m môi trả ấ ặ ư ả ễ ường cao do có ch a hàmứ
lượng cao các ch t h u c , c n l l ng, nit , phấ ữ ơ ặ ơ ử ơ ốtpho và vi sinh v t gây b nh.ậ ệ
Hàm lượng nit , phơ ốtpho trong nước th i tả ương đ i cao do kh năng h pố ả ấ
th kém c a v t nuôi. Khi ụ ủ ậ ăn th c ăn có ch a N và P thì chúng s bài ti t ra ngoàiứ ứ ẽ ế theo phân và nước ti uể Theo th i gian và s có m t c a oxy mà lờ ự ặ ủ ượng nit trongơ
nướ ồ ạ ởc t n t i các d ng khác nhau NHạ 4+, NO2, NO3
Phốtpho được sinh ra trong quá trình tiêu th th c ăn c a v t nuôi, lụ ứ ủ ậ ượ ngphốtpho chi m 0,25 – 1,4%, và m t ít trong nế ộ ước ti u, xác ch t c a v t nuôi.ể ế ủ ậ Trong nước th i chăn nuôi phả ốtpho chi m t l cao, t n t i các d ngế ỉ ệ ồ ạ ở ạ orthophotphat (HPO42, H2PO4, PO43), metaphotphat (hay polyphotphat PO43) và photphat h u c ữ ơ
Vi sinh v t: ậ
Vi khu n đi n hình nh :ẩ ể ư E.coli, Streptococcus sp, Salmonella sp, Shigenla
sp, Proteus, Clostridium sp…đây là các vi khu n gây b nh t , l , thẩ ệ ả ỵ ương hàn, ki tế
Trang 17l Các lo i virus có th tìm th y trong nỵ ạ ể ấ ước th i nh :ả ư corona virus, poio virus, aphtovirus…và ký sinh trùng trong nước g m các lo i tr ng và u trùng, ký sinhồ ạ ứ ấ trùng đ u đề ược th i qua phân, nả ước ti u và d dàng hòa nh p vào ngu n nể ễ ậ ồ ước.Theo k t qu đi u tra đánh giá hi n tr ng môi trế ả ề ệ ạ ường c a Vi n chăn nuôiủ ệ (2006) t i các c s chăn nuôi l n có quy mô t p trung thu c Hà N i, Hà Tây,ạ ơ ở ợ ậ ộ ộ Ninh Bình, Nam Đ nh, Qu ng Nam, Bình Dị ả ương, Đ ng Nai cho th y đ c đi mồ ấ ặ ể
c a nủ ước th i chăn nuôi [9]:ả
B ng 1.1. Thông sô n ả ́ ướ c th i theo đi u tra t i các tr i chăn nuôi t p trung ả ề ạ ạ ậ
QCVN 40:2011/BTNMT
1.1.2. nh h Ả ưở ng c a n ủ ướ c th i chăn nuôi đ n môi tr ả ế ườ ng
Trong nh ng năm g n đây, ngành chăn nuôi phát tri n v i t c đ r t nhanh,ữ ầ ể ớ ố ộ ấ
đ c bi t là chăn nuôi l n do nhu c u v th t l n c a ngặ ệ ợ ầ ề ị ợ ủ ười tiêu dùng tăng m nh.ạ Bên c nh đ y là vi c phát sinh ra các v n đ ô nhi m môi trạ ấ ệ ấ ề ễ ường ngày càng tr mầ
Trang 18tr ng. Nọ ước th i t các c s chăn nuôi thả ừ ơ ở ường được th i tr c ti p vào ngu nả ự ế ồ
ti p nh n không qua x lý hay x lý không đ y đ gây ô nhi m môi trế ậ ử ử ầ ủ ễ ườ ng
nh y c m v i nitrat l t vào s a m , ho c qua nạ ả ớ ọ ữ ẹ ặ ước dùng đ pha s a. Khi l t vàoể ữ ọ
c th , nitrat chuy n hóa thành nitrit nh vi khu n đơ ể ể ờ ẩ ường ru t. Ion nitrit còn nguyộ
hi m h n nitrat đ i v i s c kh e con ngể ơ ố ớ ứ ỏ ười. Khi tác d ng v i các amin hay alkylụ ớ cacbonat trong c th ngơ ể ười chúng có th t o thành các h p ch t ch a nit gâyể ạ ợ ấ ứ ơ ung th Trong c th Nitrit có th ôxy hoá s t II ngăn c n quá trình hình thànhư ơ ể ể ắ ả
Hb làm gi m lả ượng ôxy trong máu có th gây ng t, nôn, khi n ng đ cao có thể ạ ồ ộ ể
d n đ n t vong.ẫ ế ử
Kháng sinh, hoóc môn tăng tr ng m c dù đọ ặ ược tr n vào th c ăn gia súc ộ ứ ở
li u lề ượng th p nh ng có th gây ô nhi m. Kháng sinh trong nấ ư ể ễ ước có th t o raể ạ các ch ng vi khu n nh n thu c. Hooc môn có th gây bi n th , thay đ i gi iủ ẩ ờ ố ể ế ể ổ ớ tính trong các loài đ ng v t hoang dã, các loài cá.ộ ậ
Kim lo i n ng nh đ ng, k m, coban, s t, mangan có trong th c ăn gia súc.ạ ặ ư ồ ẽ ắ ứ Các đ ng v t ch h p th chúng r t ít, t 5 ộ ậ ỉ ấ ụ ấ ừ 15%, còn l i th i ra ngoài. Các kimạ ả
lo i y đ u có h i cho s c kh e con ngạ ấ ề ạ ứ ỏ ười khi u ng ph i nố ả ước ô nhi m hay ănễ
th t đ ng v t.ị ộ ậ
1.2 Hi n tr ng x lý nệ ạ ử ước th i chăn nuôiả
Trang 19n c ta vi c x lý ch t th i chăn nuôi còn nh l theo ph ng pháp truy n
th ng đ n gi n nh : phân đ c ho c dùng t i làm th c ăn nuôi cá ho c làm phânố ơ ả ư ượ ủ ặ ươ ứ ặ bón cho cây tr ng, ch t th i l ng đ c x lý qua biogas và ch y th ng ra ngoài môiồ ấ ả ỏ ượ ử ả ẳ
tr ng ho c dùng đ t i cây. Tuy nhiên, quy mô chăn nuôi ngày m t m r ng, ch tườ ặ ể ướ ộ ở ộ ấ
th i chăn nuôi ngày m t nhi u nên ph ng pháp x lý truy n th ng không còn thíchả ộ ề ươ ử ề ố
h p đã gây ra ô nhi m làm nh h ng tr c ti p đ n môi tr ng s ng c a nhi u vùngợ ễ ả ưở ự ế ế ườ ố ủ ề [5]
Theo k t qu đi u tra đánh giá hi n tr ng môi trế ả ề ệ ạ ường c a Vi n chăn nuôiủ ệ
t i các c s chăn nuôi l n có quy mô t p trung thu c Hà N i, Hà Tây, Ninhạ ơ ở ợ ậ ộ ộ Bình, Nam Đ nh, Qu ng Nam, Bình Dị ả ương, Đ ng Nai cho th y: nồ ấ ước th i c aả ủ các c s chăn nuôi l n bao g m nơ ở ợ ồ ước ti u, r a chu ng, máng ăn, máng u ng vàể ử ồ ố
nướ ắc t m r a cho l n. T t c các c s chăn nuôi l n đử ợ ấ ả ơ ở ợ ược đi u tra đ u ch cóề ề ỉ
h th ng x lý ch t th i l ng b ng công ngh biogas và theo quy trình: Nệ ố ử ấ ả ỏ ằ ệ ướ c
th i ả B Biogas ể H sinh h c ồ ọ th i ra môi trả ường (Hình 1.1) . H u h t cácầ ế trang tr i chăn nuôi l n khác trên toàn qu c hi n nay cũng có s đ x lý ch tạ ợ ố ệ ơ ồ ử ấ
th i nh trên. Quy trình này có u đi m là s n xu t đả ư ư ể ả ấ ược năng lượng sinh h cọ (khí Biogas) t ch t th i ph c v các m c đích sinh ho t, tuy nhiên ch t lừ ấ ả ụ ụ ụ ạ ấ ượ ng
nước th i sau khi x lý đ u không đ t các tiêu chu n th i đ c bi t đ i v i cácả ử ề ạ ẩ ả ặ ệ ố ớ
ch tiêu COD, BOD, TN, TP và các ch tiêu vi sinh khác. Ngoài ra đ i v i cácỉ ỉ ố ớ trang tr i t p trung chăn nuôi quy mô l n, mô hình này không đáp ng đạ ậ ớ ứ ược công
su t x lý do đòi h i th i gian l u dài c a nấ ử ỏ ờ ư ủ ước th i (kho ng 30 40 ngày) trongả ả thi t b x lý d n t i vi c ph i xây d ng h th ng x lý trên m t di n tích l n,ế ị ử ẫ ớ ệ ả ự ệ ố ử ộ ệ ớ
mà đi u này ch c ch n là không mong mu n đ i v i các ch trang tr i, th m chíề ắ ắ ố ố ớ ủ ạ ậ
là b t kh thi trong tình hình áp l c v đ t đai hi n nay.ấ ả ự ề ấ ệ
Trang 20(A) quy mô nh , (B) quy mô v a và l n ỏ ừ ớ
Hình 1.1. Quy trình x lý n ử ướ c th i chăn nuôi ph bi n Vi t Nam hi n nay ả ổ ế ở ệ ệ
đ i v i c s chăn nuôi ố ớ ơ ở
Trong nh ng năm qua, m t s mô hình x lý ch t th i chăn nuôi đã đữ ộ ố ử ấ ả ượ cnghiên c u và tri n khai công ngh vào th c t Vi t Namứ ể ệ ự ế ở ệ Ch ng h n mô hìnhẳ ạ
x lý nử ước th i chăn nuôi b ng th c v t th y sinh, mô hình đ t ng p nả ằ ự ậ ủ ấ ậ ước …Tuy m c đ thành công c a m i mô hình là khác nhau nh ng đã góp ph n gi mứ ộ ủ ỗ ư ầ ả thi u ô nhi m và bể ễ ước đ u đ a các công ngh x lý ch t th i tiên ti n vào Vi tầ ư ệ ử ấ ả ế ệ Nam. M c dù, các phặ ương pháp x lý ch t th i chăn nuôi đử ấ ả ược áp d ng hi n nayụ ệ
đ u d a trên các công ngh đã đề ự ệ ược áp d ng thành công trên th gi i nh ng đụ ế ớ ư ể phù h p v i th c ti n Vi t Nam v n còn g p không ít khó khăn do quy mô chănợ ớ ự ễ ệ ẫ ặ nuôi đa d ng, v n đ u t và chi phí v n hành th p, trình đ và hi u bi t c aạ ố ầ ư ậ ấ ộ ể ế ủ
người chăn nuôi ch a đáp ng nhu c u. ư ứ ầ
Chính vì v y có th th y r ng nậ ể ấ ằ ở ước ta, m t th c tr ng là v n đ x lýộ ự ạ ấ ề ử ngu n nồ ước th i ô nhi m này thả ễ ường b b qua ho c b ng các bi n pháp đ n l ,ị ỏ ặ ằ ệ ơ ẻ không hi u qu và b n v ng. H u h t các h th ng hi n nay đệ ả ề ữ ầ ế ệ ố ệ ược tri n khaiể
m t cách đ i phó, không đ t tiêu chu n th i, khi s d ng nh ng công ngh đ nộ ố ạ ẩ ả ử ụ ữ ệ ơ
gi n ch phù h p cho x lý nh ng ngu n nả ỉ ợ ử ữ ồ ước th i có t i tr ng ô nhi m th p vàoả ả ọ ễ ấ
áp d ng v i ngu n nụ ớ ồ ước th i đ c thù này. Nói cách khác các mô hình x lý nả ặ ử ướ c
Trang 21th i chăn nuôi hi n nay t i nả ệ ạ ước ta m i đ t m c làm gi m t i tr ng ô nhi mớ ạ ở ứ ả ả ọ ễ
ch ch a đ t đứ ư ạ ược các tiêu chu n th i theo quy đ nh c a ngành chăn nuôi.ẩ ả ị ủ
Nhìn chung, vi c qu n lý nệ ả ước th i chăn nuôi l n đang g p nhi u khó khăn.ả ợ ặ ề
Vì v y c n có nhi u bi n pháp tích c c k t h p đ qu n lý và kh c ph c v n đậ ầ ề ệ ự ế ợ ể ả ắ ụ ấ ề môi trường do ch t th i chăn nuôi gây ra.ấ ả
1.3 Các phương pháp x lý nử ước th i chăn nuôiả
1.3.1. Ph ươ ng pháp v t lý ậ
Các phương pháp áp dụng như: sàng lọc; tách cơ học; trộn, khuấy; lắng; lọc hay hóa l nỏ g khí…nhằm loại bỏ một phần cặn ra khỏi nước thải chăn nuôi, tạo điều kiện cho quá trình xử lý hóa học và sinh học ti p theoế được thực hiện tốt hơn. Phương pháp vật lý thường được kết hợp với các phương pháp sinh học hay hóa học để tăng hiệu quả của các quá trình chuyển hóa và tách các chất cặn, chất kết tủa hay sau tuyển nổi … [5]
Ngoài ra, ở một số cơ sở chăn nuôi có nguồn tiếp nhận nước thải đòi hỏi mức độ sạch sinh học cao, còn sử dụng các chất oxy hóa mạnh như clo
để oxy hóa các chất ô nhiễm trong nước thải hay để khử trùng nước trước
Trang 22khi thải ra nguồn tiếp nhận. Phương pháp thường gặp nhất là diệt trùng nước thải sau xử lý sinh học trước khi xả ra nguồn tiếp nhận b ngằ clo hoặc các dẫn xuất của chúng như canxihydrocloride, clorua vôi, cloramine để khử trùng nước thải. Khi vào nư cớ , clo kết hợp với nước tạo ra axit HOCl là chất có tính oxy hóa mạnh, có tác dụng diệt khuẩn và khử mùi.
1.3.3. Công ngh x lý b ng ph ệ ử ằ ươ ng pháp vi sinh
Phương pháp này d a trên c s s d ng ho t đ ng c a ự ơ ở ử ụ ạ ộ ủ VSV đ phân h yể ủ các ch t h u c gây nhi m b n trong nấ ữ ơ ễ ẩ ước th i. Các ả VSV s d ng các ch t h uử ụ ấ ữ
c và m t s ch t khoáng làm ngu n dinh dơ ộ ố ấ ồ ưỡng t o năng lạ ượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nh n các ch t dinh dậ ấ ưỡng đ xây d ng t bào, sinh trể ự ế ưởng và sinh s n nên sinh kh i c a chúng tăng lên. Quá trình phân h y các ch t h u cả ố ủ ủ ấ ữ ơ
nh ờ VSV g i là quá trình oxy hóa sinh hóa.ọ
Nước th i có th x lý sinh h c s đả ể ử ọ ẽ ược đ c tr ng b i ch tiêu BOD ho cặ ư ở ỉ ặ COD. Đ có th x lý b ng phể ể ử ằ ương pháp sinh h c nọ ước th i c n không ch a cácả ầ ứ
ch t đ c và t p ch t, các mu i kim lo i n ng ho c n ng đ c a chúng khôngấ ộ ạ ấ ố ạ ặ ặ ồ ộ ủ
vượt quá n ng đ c c đ i cho phép và có t s BOD/COD ≥ 0,5. Nhìn chung,ồ ộ ự ạ ỷ ố
phương pháp sinh h c ọ có th chia thành 2 lo i ể ạ là: x lý k khí và x lý hi u khíử ỵ ử ế
Ph ươ ng pháp x lý k khí (y m khí): ử ị ế
+) L c k khí ọ ị (giá th c đ nh dòng ch y ngể ố ị ả ược dòng): B l c k khí là c tể ọ ị ộ
ch a đ y v t li u r n tr là giá th c đ nh cho ứ ầ ậ ệ ắ ơ ể ố ị VSV k khí s ng bám trên bị ố ề
m t. Giá th có th là đá, s i, than, giá th nh a t ng h p, t m nh a, giá thặ ể ể ỏ ể ự ổ ợ ấ ự ể
s … Dòng nứ ước th i phân b đ u, đi t dả ố ề ừ ưới lên, ti p xúc v i màng vi sinh bámế ớ dính trên b m t giá th Do kh năng bám dính t t c a màng vi sinh d n đ nề ặ ể ả ố ủ ẫ ế
lượng sinh kh i tăng lên và th i gian l u bùn kéo dài, vì v y th i gian l u nố ờ ư ậ ờ ư ướ c
gi m có th v n hành v i t i tr ng cao. L c k khí có s d ng giá th là đá ho cả ể ậ ớ ả ọ ọ ị ử ụ ể ặ
s i thỏ ường bi b t t c do các ch t l l ng ho c màng vi sinh không bám dính giị ắ ấ ơ ử ặ ữ
l i khe r ng. Giá th là v t li u t ng h p có c u trúc thoáng, đ r ng cao (95%)ạ ổ ể ậ ệ ổ ợ ấ ộ ỗ
Trang 23nên VSV bám dính và chúng thường được thay th cho s i đá. T l riêng di nế ỏ ỷ ệ ệ tích b m t/th tích b m t v t li u thông thề ặ ể ề ặ ậ ệ ường dao d ng trong kho ng 100ộ ả
220 m2/m3. Trong b l c k khí do dòng ch y quanh co đ ng th i do tích lũy sinhể ọ ị ả ồ ờ
kh i, nên r t d gây ra các vùng ch t và dòng ch y ng n. Đ kh c ph c nhố ấ ễ ế ả ắ ể ắ ụ ượ c
đi m này có th b trí thêm h th ng xáo tr n b ng khí biogas sinh ra thông quaể ể ố ệ ố ộ ằ
h th ng phân ph i khí. Sau th i gian v n hành, các ch t r n không bám dính giaệ ố ố ờ ậ ấ ắ tăng trong b Có th nh n th y để ể ậ ấ ược khi hàm lượng SS đ u ra tăng, hi u quầ ệ ả
x lý gi m do th i gian l u nử ả ờ ư ước th c trong b b rút ng n. Ch t r n không bámự ể ị ắ ấ ắ dính có th l y ra kh i b b ng x đáy và r a ngể ấ ỏ ể ằ ả ử ược
+) H y m khí: ồ ế đây các vi khu n y m khí phân h y các ch t h u cở ẩ ế ủ ấ ữ ơ thành các s n ph m cu i d ng khí là COả ẩ ố ở ạ 2 và CH4, them vào đó là h p ch t trungợ ấ gian phát sinh mùi nh các axit h u c , Hư ữ ơ 2S. Đ c tính c a nặ ủ ước th i có th đả ể ượ c
x lý b ng phử ằ ương pháp y m khí là có hàm lế ượng ch t h u c cao, c th làấ ữ ơ ụ ể protein, m , có nhi t đ tỡ ệ ộ ương đ i cao, không ch a các ch t đ c và đ các ch tố ứ ấ ộ ủ ấ dinh dưỡng. Các tiêu chu n v n hành bình thẩ ậ ường đ i v i h y m khí có th đ tố ớ ồ ế ể ạ
hi u su t kh BOD b ng 75% là t i tr ng BOD b ng g BOD/mệ ấ ử ằ ả ọ ằ 3.ngày, th i gianờ
l u t i thi u là 4 ngày, h làm vi c nhi t đ t i thi u 25ư ố ể ồ ệ ở ệ ộ ố ể oC. V n đ v n hànhấ ề ậ
thường g p đ i v i lo i h này là s gi m nhi t đ do m t h không đặ ố ớ ạ ồ ự ả ệ ộ ặ ồ ượ ớ c l p
d u m ph kín đ cách nhi t và tránh tác đ ng khu y tr n c a gió. N u h v nầ ỡ ủ ể ệ ộ ấ ộ ủ ế ồ ậ hành đúng s không phát sinh mùi làm ô nhi m môi trẽ ễ ường xung quanh. u đi mƯ ể
c a x lý y m khí so v i quá trình hi u khí là sinh ra ít bùn h n và không c nủ ử ế ớ ế ơ ầ thi t b thông khí, nh ng nhế ị ư ược đi m c a nó là phân h y không tri t đ nên ch tể ủ ủ ệ ể ấ
th i c n đả ầ ược x lý ti p b ng quá trình th c p là quá trình hi u khí. M t khácử ế ằ ứ ấ ế ặ quá trình phân h y y m khí c n nhi t đ khá cao. ủ ế ầ ệ ộ
+) B x lý sinh h c dòng ch y ng ể ử ọ ả ượ c qua t ng bùn k khí (Upflow ầ ỵ anearobic sludge blanket UASB): đây là m t trong nh ng quá trình x lý k khíộ ữ ử ị
đượ ử ục s d ng r ng rãi nh t trên th gi i nh có các đ c đi m nh tích h p c 3ộ ấ ế ớ ờ ặ ể ư ợ ả quá trình phân h y ủ l ng bùn ắ tách khí trong m t công trình; th 2 là t o ra cácộ ứ ạ
Trang 24lo i bùn h t có n ng đ ạ ạ ồ ộ VSV cao và t c đ l ng cao h n so v i bùn c a quá trìnhố ộ ắ ơ ớ ủ
hi u khí d ng l l ng. Quá trình ho t đ ng c a UASB nh sau: nế ạ ơ ử ạ ộ ủ ư ước th i đả ượ c
n p li u t phía đáy b và đi qua l p bùn h t, quá trình x lý x y ra khi các ch tạ ệ ừ ể ớ ạ ử ả ấ
h u c trong nữ ơ ước th i ti p xúc v i bùn h t. Khí sinh ra trong đi u ki n k khíả ế ớ ạ ề ệ ị
ch y u là CHủ ế 4 và CO2, s t o dòng tu n hoàn c c b giúp cho quá trình hìnhẽ ạ ầ ụ ộ thành và duy trì sinh h c d ng h t. Khí sinh ra t các h t bùn s dính vào các h tọ ạ ạ ừ ạ ẽ ạ bùn và cùng v i khí t do n i lên phía m t b T i đây quá trình tách khí ớ ự ổ ặ ể ạ l ng ỏ
r n đắ ược th c hi n nh b ph n tách pha. Khí có th đự ệ ờ ộ ậ ể ược thu h i nh đi quaồ ờ
b n h p th ch a NaOH 5 – 10%, ho c th i ra môi trồ ấ ụ ứ ặ ả ường n u kh i lế ố ượng ít.
Nước th i đả ược ch y qua máng ch y tràn vào thi t b x lý ti p theo.ả ả ế ị ử ế
V n t c nậ ố ước th i đ a vào b duy trì kho ng 0,6 – 0,9 m/h, pH thích h pả ư ể ở ả ợ cho quá trình phân h y k khí dao đ ng trong kho ng 6,6 – 7,6. Do đó c n cungủ ị ộ ả ầ
c p đ đ ki m cho thi t b ( n ng đ trong kho ng 1000 – 5000mg/L) đ đ mấ ủ ộ ề ế ị ồ ộ ả ể ả
b o nả ước th i luôn có pH > 6,2 vì n u < 6,2 vi khu n chuy n hóa khí metan sả ế ẩ ể ẽ không ho t đ ng đạ ộ ược
Trang 25Hình 1.2. S đ h th ng UASB ơ ồ ệ ố
Ph ươ ng pháp x lý hi u khí: ử ế là phương pháp x lý s d ng các nhómử ử ụ VSV hi u khí. Đ đ m b o ho t đ ng s ng c a chúng c n cung c pế ể ả ả ạ ộ ố ủ ầ ấ oxy liên t c và duy trì nhi t đ trong kho ng 20ụ ệ ộ ả 40oC. M t s quyộ ố trình x lý hi u khí có th k đ n nh :ử ế ể ể ế ư
+) B ph n ng sinh h c hi u khí ể ả ứ ọ ế (aeroten truy n th ng) ề ố : Aeroten là công
trình bê tông c t thép hình kh i ch nh t ho c hình tròn, cũng có trố ố ữ ậ ặ ường h pợ thi t k b ng kim lo i hình kh i tr Thông d ng nh t là b ế ế ằ ạ ố ụ ụ ấ ể aeroten d ng kh iạ ố hình ch nh t. Nữ ậ ước th i ch y qua suả ả ốt chi u dài c a b và đề ủ ể ược s c khí,ụ khu y đ o nh m tăng cấ ả ằ ường lượng oxy hòa tan và tăng cường quá trình oxy hóa
ch t b n h u c có trong nấ ẩ ữ ơ ước. Nước th i sau khi x lý s b còn ch a ph nả ử ơ ộ ứ ầ
l n các ch t h u c hòa tan cùng các ch t l l ng đi vào aeroten. Các ch t lớ ấ ữ ơ ấ ơ ử ấ ơ
l ng này là s ch t r n và có th là các ch t h u c d ng ch a ph i hòa tan. Cácử ố ấ ắ ể ấ ữ ơ ạ ư ả
ch t l l ng làm n i đ ấ ơ ử ơ ể VSV bám vào đ c trú, sinh s n và phát tri n d n thànhể ư ả ể ầ các h t bông c n. Các h t này d n to và l l ng trong nạ ặ ạ ầ ơ ử ước, chính vì v y phậ ươ ng
Trang 26pháp này g i là quá trình x lý v i sinh trọ ử ớ ưởng l l ng c a qu n thơ ử ủ ầ ể VSV. Các bông c n này chính là bùn ho t tính, chúng có màu nâu s m, ch a các ch t h pặ ạ ẫ ứ ấ ấ
ph trong nụ ước th i là n i c trú cho các vi khu n cùng các VSV b c th p khác.ả ơ ư ẩ ậ ấ
H p ch t h u c hòa tan là h p ch t d phân h y nh t. Ngoài ra có các h p ch tợ ấ ữ ơ ợ ấ ễ ủ ấ ợ ấ khó phân h y, ho c h p ch t ch a hòa tan, khó hòa tan d ng keo – các h pủ ặ ợ ấ ư ở ạ ợ
ch t này có c u trúc ph c t p c n đấ ấ ứ ạ ầ ược vi khu n ti t ra enzym ngo i bào, phânẩ ế ạ
h y thành các ch t đ n gi n r i th m th u qua màng t bào và b oxy hóa ti pủ ấ ơ ả ồ ẩ ấ ế ị ế thành s n ph m cung c p v t li u cho các t bào ho c s n ph m cu i cùng làả ẩ ấ ậ ệ ế ặ ả ẩ ố
CO2 và nước
+) M ươ ng oxy hóa (Oxidation ditch) : Là m t d ng aeroten khu y tr n hoànộ ạ ấ ộ
ch nh, làm vi c trong đi u ki n hi u khí kéo dài v i bùn ho t tính chuy n đ ngỉ ệ ề ệ ế ớ ạ ể ộ
tu n hoàn trong mầ ương. Nước th i có đ nhi m b n cao BODả ộ ễ ẩ 20 kho ng tả ừ 1000
đ nế 5000 mg O2/L có th đ a vào x lý mể ư ử ở ương oxy hóa. Đ i v i nố ớ ước th iả sinh ho t ch c n song ch n rác, l ng cát và không c n qua l ng s c p là có thạ ỉ ầ ắ ắ ầ ắ ơ ấ ể
đ a vào mư ương oxy hóa. T i tr ng c a mả ọ ủ ương tính theo bùn ho t tính vàoạ kho ng 200g ả O2/kg.ngày. M t ph n bùn độ ầ ược khoáng hóa ngay trong mương, do
đó s lố ượng bùn gi m kho ng 2,8 l n. Th i gian x lý t 1ả ả ầ ờ ử ừ 3 ngày. Mương có
d ng hình ch nh t hay hình elip, đáy làm b ng bê tông c t thép, chi u sâu t 0,7ạ ữ ậ ằ ố ề ừ
1 m, t c đ nố ộ ước ≥ 0,3 m/s.
+) L c sinh h c (Biofilter) ọ ọ : Phương pháp này d a trên quá trình ho t đ ngự ạ ộ
c a ủ VSV màng sinh h c, oxy hóa các ch t b n h u c có trong nở ọ ấ ẩ ữ ơ ước. Các vi khu n hi u khí đẩ ế ượ ậc t p trung ph n l p ngoài c a màng sinh h c. đâyở ầ ớ ủ ọ Ở chúng phát tri n và g n v i giá mang là các v t li u l c. Trong quá trình làmể ắ ớ ậ ệ ọ
vi c, các v t li u l c ti p xúc v i nệ ậ ệ ọ ế ớ ước ch y t trên xu ng, sau đó nả ừ ố ước th i đãả
được làm s ch đạ ược thu gom vào l ng 2. Nắ ước vào l ng 2 có th kéo theo nh ngắ ể ữ mãnh v c a màng sinh h c b lóc khi l c. Trong th c t , m t ph n nỡ ủ ọ ị ọ ự ế ộ ầ ước đã qua
l ng 2 đắ ược quay tr l i làm nở ạ ước pha loãng cho các lo i nạ ước th i đ m đ cả ậ ặ
Trang 27trước khi vào b l c và gi nhi t cho màng sinh h c làm vi c. L c sinh h c chiaể ọ ữ ệ ọ ệ ọ ọ làm hai lo i: l c sinh h c v i v t li u ti p xúc không ng p trong nạ ọ ọ ớ ậ ệ ế ậ ướ và ng pc ậ trong nước.
+) H sinh h c hi u khí ồ ọ ế : hay còn g i là h oxy hóa ho c h n đ nhọ ồ ặ ồ ổ ị , là m tộ chu i t 3 đ n 5 h , nỗ ừ ế ồ ước th i ch y qua h th ng h v i v n t c không l n.ả ả ệ ố ồ ớ ậ ố ớ Trong h nồ ước th i đả ược làm s ch b ng t nhiên bao g m c t o và vi khu nạ ằ ự ồ ả ả ẩ nên t c đ oxy hóa ch m, đòi h i th i gian l u th y l c l n 30 – 50 ngày. Các viố ộ ậ ỏ ờ ư ủ ự ớ khu n s d ng oxy sinh ra trong quá trình quang h p c a t o và oxy đẩ ử ụ ợ ủ ả ược h pấ
th t không khí đ phân h y các h p ch t h u c Còn t o đ n lụ ừ ể ủ ợ ấ ữ ơ ả ế ượt mình sử
d ng COụ 2, NH4+, ph tpho đố ược gi i phóng ra trong quá trình phân h y các ch tả ủ ấ
h u c đ th c hi n quá trình quang h p. Đ h sinh h c làm vi c bình thữ ơ ể ự ệ ợ ể ồ ọ ệ ường,
c n duy trì pH và nhi t đ giá tr t i u. Trong h x y ra các quá trình sau: oxyầ ệ ộ ở ị ố ư ồ ẩ hóa các ch t h u c b i các VSV hi u khí l p nấ ữ ơ ở ế ở ớ ướ ởc trên h ; quang h p c aồ ợ ủ
t o l p nả ở ớ ước phía trên; phân h y ch t h u c c a các vi khu n y m khí đáyủ ấ ữ ơ ủ ẩ ế ở
h Gió và nhi t đ là nh ng y u t quan tr ng nh hồ ệ ộ ữ ế ố ọ ả ưởng t i m c đ khu yớ ứ ộ ấ
tr n nộ ước trong h đây khu y tr n có hai ch c năng: gi m t i m c t i thi u,ồ Ở ấ ộ ứ ả ớ ứ ố ể rút ng n th i gian l u và các vùng ch t trong h ; phân ph i đ u các ch t dinhắ ờ ư ế ồ ố ề ấ
dưỡ , oxy cho t o và ng ả VSV
+) B Aeroten k t h p l ng ho t đ ng gián đo n theo m ể ế ợ ắ ạ ộ ạ ẻ (SBR Sequencing
Batch Reactor): các giai đo n ho t đ ng di n ra trong m t ngăn b bao g m: làmạ ạ ộ ễ ộ ể ồ
đ y nầ ước th i, th i khí, đ l ng tĩnh, x nả ổ ể ắ ả ước th i và x bùn d ả ả ư Đ u tiênầ , nướ c
th i ả cho vào b tr n v i bùn ho t tính l u l i t chu k trể ộ ớ ạ ư ạ ừ ỳ ước. Sau đ y, h n h pấ ỗ ợ
nước th i và bùn đả ượ ục s c khí v i th i gian th i khí ớ ờ ổ theo yêu c u. Quá trình di nầ ễ
ra g n v i đi u ki n tr n hoàn toàn và các ch t h u c đầ ớ ề ệ ộ ấ ữ ơ ược oxy hoá trong giai
đo n này. ạ Bùn để l ng trong đi u ki n tĩnhắ ề ệ , nước trong n m phía trên l p bùnằ ớ
được x ra kh i b ả ỏ ể Lượng bùn d đư ược hình thành trong quá trình th i khí ổ x ả ra
kh i ngăn b , các ngăn b ho t đ ng l ch pha đ đ m b o cho vi c cung c pỏ ể ể ạ ộ ệ ể ả ả ệ ấ
Trang 28nước th i lên tr m x lý nả ạ ử ước th i liên t c. Công trình SBR ho t đ ng giánả ụ ạ ộ
đo n, ạ theo chu k Các quá trình tr n nỳ ộ ước th i v i bùn, l ng bùn c n, .v.v. di nả ớ ắ ặ ễ
ra g n gi ng đi u ki n lý tầ ố ề ệ ưởng nên hi u qu x lý nệ ả ử ước th i cao. BOD c aả ủ
nước th i sau x lý thả ử ường th p h n 50 mg/L, hàm lấ ơ ượng c n l l ng t 10ặ ơ ử ừ 45 mg/L và NH3N kho ng t 0,3 ả ừ 12 mg/L. B aeroten ho t đ ng gián đo n theoể ạ ộ ạ
m làm vi c không c n b l ng đ t hai. Trong nhi u trẻ ệ ầ ể ắ ợ ề ường h p, ợ có thể b quaỏ
b đi u hoà và b l ng s c p.ể ề ể ắ ơ ấ
H th ng aeroten ho t đ ng gián đo n (SBR) có th kh đệ ố ạ ộ ạ ể ử ược nit vàơ
ph tphoố do có th đi u ch nh để ề ỉ ược các quá trình hi u khí, thi u khí và k khíế ế ỵ trong b b ng vi c thay đ i ch đ cung c p ôxy. Chu k ho t đ ng c a ngănể ằ ệ ổ ế ộ ấ ỳ ạ ộ ủ
b để ược đi u khi n b ng r le. Trong ngăn b ề ể ằ ơ ể đượ b trí h th ng v t váng,c ố ệ ố ớ thi t b đo m c bùn.ế ị ứ
Hình 1.3. Các giai đo n trong b aeroten ho t đ ng gián đo n ạ ể ạ ộ ạ
1.3.4. Các nghiên c u x lý n ứ ử ướ c th i chăn nuôi ả
Vi c x lý ch t th i chăn nuôi đã đệ ử ấ ả ược nghiên c u tri n khai các nứ ể ở ướ cphát tri n t cách đây vài ch c năm. Các nghiên c u c a các t ch c và các tácể ừ ụ ứ ủ ổ ứ
gi nh (Zhang và Felmann, 1997), (Boone và cs., 1993; Smith & Frank, 1988),ả ư (Chynoweth và Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith và cs., 1988; Smith
Trang 29áp d ng cho x lý nụ ử ước th i chăn nuôiả có t i tr ng ô nhi m cao trên th gi i chả ọ ễ ế ớ ủ
y u là các phế ương pháp sinh h c. các nọ Ở ước phát tri n, quy mô trang tr i hàngể ạ trăm hecta, trong trang tr i ngoài chăn nuôi l n quy mô l n (trên 10.000 con l n),ạ ợ ớ ợ phân l n và ch t th i l n ch y u làm phân vi sinh và năng lợ ấ ả ợ ủ ế ượng Biogas cho máy phát đi n, nệ ước th i chăn nuôi đả ượ ử ục s d ng cho các m c đích nông nghi p.ụ ệ
Nghiên c u x lý nit trong n ứ ử ơ ướ c th i chăn nuôi: ả
Hai phương pháp đượ ử ục s d ng ph bi n nh t đ lo i b nit kh i nổ ế ấ ể ạ ỏ ơ ỏ ướ c
th i là v t lý và sinh h c. Phả ậ ọ ương pháp v t lý đó là s d ng sàng l c đ lo i bậ ử ụ ọ ể ạ ỏ nit bám dính trong ch t r n l l ng. Van Horn và c ng s (1994) đã ch ra r ngơ ấ ắ ơ ử ộ ự ỉ ằ
có r t nhi u các ch t dinh dấ ề ấ ưỡng bao g m nit t n t i trong nồ ơ ồ ạ ước th i sau khi đãả qua sàng l c. Nghiên c u c a Powers (1993) cho th y ch a đ n 10% nit b lo iọ ứ ủ ấ ư ế ơ ị ạ
b b i sàng l c. Sàng l c có th lo i b m t s ch t dinh dỏ ở ọ ọ ể ạ ỏ ộ ố ấ ưỡng, nh ng khôngư
th lo i b hoàn toàn các nit hòa tan. Chính vì th mà phể ạ ỏ ơ ề ương pháp sinh h c làọ
s l a ch n ti p theo trong x lý nit ự ự ọ ế ử ơ
Nhi u lo i h th ng sinh h c lo i b nit đã đề ạ ệ ố ọ ạ ỏ ơ ược phát tri n. Ph bi n làể ổ ế
h k t h p n i ti p nhau 2 khu v c hi u khí và y m khí, t o đi u ki n đ quáệ ế ợ ố ế ự ế ế ạ ề ệ ể trình nitrat hóa và kh nitrat x y ra. M t vài h x lý tách bi t quá trình nitrat hóaử ả ộ ệ ử ệ
và kh nitrat hóa thành hai b bùn riêng bi t. Quá trình nitrat hóa và kh nitratử ể ệ ử
x y ra trong cùng m t b bùn nh ng tách thành hai khu v c cũng đã đả ộ ể ư ự ược sử
d ng.ụ
M t vài quá trình x lý lo i b nit trong cùng m t b bùn độ ử ạ ỏ ơ ộ ể ược phát tri nể
b i Ludzack – Ettinger (MLE) (1962) và Bardenpho (1975) (ở Hình 1.4 và 1.5). Các quá trình làm vi c tách bi t s c khí và không s c khí. Trong MLE, nệ ệ ụ ụ ước th i tu nả ầ hoàn t b hi u khí quay tr l i b thi u khí. Trong Bardenpho có thêm 2 b (1ừ ể ế ở ạ ể ế ể
b thi u khí và 1 b hi u khí) l p sau b thi u khí và hi u khí đ u tiên, do đó ể ế ể ế ắ ể ế ế ầ ở
Trang 30b thi u khí th 2 x y ra quá trình kh nitrat nhi u h n b i phân h y n i sinh vàể ế ứ ả ử ề ơ ở ủ ộ
c ch t ch m, đóng vai trò nh m t ngu n cacbon cho quá trình kh nitrat. ơ ấ ậ ư ộ ồ ử
Hình 1.4. Mô hình Ludzack – Ettinger lo i b nit sinh h c ạ ỏ ơ ọ
Hình 1.5. Mô hình Bardenpho lo i b nit sinh h c ạ ỏ ơ ọ
Các tác gi Ancheng Luo; Jun Zhu; Pius M Ndegwa (2002) đã nghiên c u vả ứ ề
hi u qu x lý nitệ ả ử ơ trong nước th i chăn nuôi l n v i đi u ki n s c khí liên t cả ợ ớ ề ệ ụ ụ
và không liên t c b ô xi hóa kh th p. K t qu cho th y: S c khí t c đ 0 –ụ ở ể ử ấ ế ả ấ ụ ở ố ộ 0.667 L/ph.L liên t c làm gi m Tụ ả N, NH4 N tương ng 24%, 32,3% (v i đ u vàoứ ớ ầ TN là 2,88 g/l). S c khí không liên t c (t t b t sau 2 gi ) đ t đụ ụ ắ ậ ờ ạ ược kho ng ½ả
hi u qu lo i b Tệ ả ạ ỏ N và NH4+N nh s c khí liên t cư ụ ụ [13]. Cũng nghiên c u vứ ề các h m s c khí không liên t c, nh ng có các đi u ch nh v m t v n hành vàệ ẻ ụ ụ ư ề ỉ ề ặ ậ thêm hóa ch t MgSOấ 4 làm k t t a NHế ủ 4N c a nhóm tác gi Takaaki Maekawa,ủ ả Chung Min Liao và Xing Dong Feng (1995) nên đã đ t đạ ược hi u qu x lý caoệ ả ử
h n. ơ Hi u su t lo i b TN t 1166 xu ng 102 mg/L và NHệ ấ ạ ỏ ừ ố 4 N t 519 xu ng 2ừ ố
Trang 31mg/L, tương ng đ t 91 và 99% v i đi u ki n ho t đ ng đứ ạ ớ ề ệ ạ ộ ượ ực l a ch n là: pH =ọ 7,5; th i gian l u th y l c là 1 gi ; nhi t đ 25ờ ư ủ ự ờ ệ ộ oC; s c khí t t m sau 1 gi ; t lụ ắ ở ờ ỷ ệ
NH4N:PO4P:Mg = 1:0,6:0,9
Ph n ng k t t a amoni:ả ứ ế ủ
Mg2+ + NH4+ + PO43 + 6H20 MgNH↔ 4PO4.6H20 ↓Các nghiên c u lo i b nit g n đây thứ ạ ỏ ơ ầ ường s d ng h x lý theo m liênử ụ ệ ử ẻ
t c SBR. H SBR g m r t nhi u giai đo n x lý đụ ệ ồ ấ ề ạ ử ược th c hi n trong cùng m tự ệ ộ
b ph n ng. H SBR có kh năng lo i b các ch t dinh dể ả ứ ệ ả ạ ỏ ấ ưỡng trong nước th iả chăn nuôi sau khi qua phân h y k khí. K t qu nghiên c u c a nhóm D.Obajaủ ỵ ế ả ứ ủ cho th y: v i ch đ v n hành HRT 8 gi m i chu k và SRT 11 ngày, n ng đấ ớ ế ộ ậ ờ ỗ ỳ ồ ộ bùn trong b dao đ ng 3000 – 4000 mg/L: Trong 2 gi đ u (giai đo n k khí),ể ộ ờ ầ ạ ỵ
h u nh n ng đ nit không thay đ i. Sau đ y, quá trình nitrat hóa x y ra trong 4ầ ư ồ ộ ơ ổ ấ ả
gi , NHờ 4+ chuy n sang NOể 3, n ng đ nitrat tăng. Sau giai đo n hi u khí, h u nhồ ộ ạ ế ầ ư
NH4+ đã chuy n sang NOể 3. Trong giai đo n thi u khí, nitrat gi m, chuy n sangạ ế ả ể
N2. Giai đo n này h c n b sung ngu n cacbon bên ngoài vào nh axit acetic,ạ ệ ầ ổ ồ ư etanol. Hi u su t lo i b nit đ t đệ ấ ạ ỏ ơ ạ ượ ấc r t cao, 99,7%. Tuy nhiên, khi n ng đồ ộ
NH4 cao h n 500 mg/L, quá trình nitrat hóa không x y ra hoàn toàn. ơ ả Ch ng h nẳ ạ ,
v i n ng đ NHớ ồ ộ 4+ 550 mg/L, n ng đ NHồ ộ 4+ đ u ra là 50 mg/L, m c dù hi u su tầ ặ ệ ấ
đ t đạ ược v n r t cao, 90,9% [1ẫ ấ 9]. Do đó, h này c n ph i tăng hàm lệ ầ ả ượng sinh
kh i trong b ph n ng ho c ph i kéo dài th i gian s c khí.ố ể ả ứ ặ ả ờ ụ
Hee Seok Kim và các c ng s (2008) ộ ự đã nghiên c u tăng cứ ường kh năngả
lo i b nit c a nạ ỏ ơ ủ ước th i chu ng l n b ng màng l c k t h p v i b ph n ngả ồ ợ ằ ọ ế ợ ớ ể ả ứ nitrat hóa. Thông thường nước th i chăn nuôi ch a hàm lả ứ ượng cao các ch t h uấ ữ
c , nitơ ơ và phốtpho. Do đó, r t khó đ duy trì t t hi u qu ch t lấ ể ố ệ ả ấ ượng b ng quáằ trình bùn ho t tính truy n th ng. Vi sinh oxy hóa ch t h u c có giá tr năng su tạ ề ố ấ ữ ơ ị ấ cao h n so v i ơ ớ VSV nitrat hóa. N u th i gian l u bùn (SRT) ng n h n thì s r tế ờ ư ắ ơ ẽ ấ khó đ n đ nh ể ổ ị VSV nitrat hóa. Vì th các tác gi đã s d ng h MBR đ đ tế ả ử ụ ệ ể ạ
Trang 32được thông s MLSS cao và th i gian l u bùn dài nh m tăng cố ờ ư ằ ường ho t đ ngạ ộ
b nitrat hóa. Các tác gi đã s d ng h th ng AO và AO2 v i th i gian l uể ả ử ụ ệ ố ớ ờ ư
nước (HRT) 5 ngày. Trước b nitrat hóa k t h p v i h th ng AO, ngu n amoniể ế ợ ớ ệ ố ồ
đ u vào đầ ược duy trì n ng đ cao đ quá trình nitrat hóa chi m u th bở ồ ộ ể ế ư ế ở ể nitrat hóa. H th ng AO2 đệ ố ược k t h p v i b thi u khí 6 L, b hi u khí 12L vàế ợ ớ ể ế ể ế
b nitrat hóa 9L. H th ng để ệ ố ược nghiên c u v i 4 bứ ớ ước: thay đ i t l tu nổ ỷ ệ ầ hoàn, thay đ i HRT, và trổ ường h p có ho c không có b nitrat hóa. Nợ ặ ể ước th iả chu ng l n đã đồ ợ ược ti n x lý b ng ly tâm và ti n x lý sinh h c. Đ c tính nề ử ằ ề ử ọ ặ ướ c
th i đ u vào: COD 6419 mg/L, TN 4212 mg/L, NHả ầ 4+N 2560 mg/L và NO3N
1050 mg/L. Nh v y, trong trư ậ ường h p này t l C/N r t th p. Trong h th ngợ ỷ ệ ấ ấ ệ ố
AO, t l tu n hoàn thay đ i t 100% đ n 500%. K t qu cho th y t l tu nỷ ệ ầ ổ ừ ế ế ả ấ ỷ ệ ầ hoàn 300% đ t đạ ược hi u qu t t nh t. K t qu lo i b TN c a h AO2 là 238ệ ả ố ấ ế ả ạ ỏ ủ ệ mg/L và đ t hi u su t 94%, còn h AO ch đ t 539mg/L. Nh v y hi u su t lo iạ ệ ấ ệ ỉ ạ ư ậ ệ ấ ạ
b là 56% tăng so v i h AO. Đ c bi t, hi u su t lo i b NHỏ ớ ệ ặ ệ ệ ấ ạ ỏ 4+N là 68% và
NO3N là 37% tăng so v i h AO. K t qu nói lên r ng vi c k t h p v i bớ ệ ế ả ằ ệ ế ợ ớ ể nitrat hóa có th đ t để ạ ược hi u qu t t h n trong vi c lo i b nit mà không c nệ ả ố ơ ệ ạ ỏ ơ ầ
b sung thêm ngu n cacbon trong trổ ồ ường h p t s C/N th pợ ỉ ố ấ [16]
Nghiên c u x lý ph tpho: ứ ử ố
X lý hóa lý làm gi m h u h t TP b i làm gi m s lử ả ầ ế ở ả ố ượng các h t r n lạ ắ ơ
l ng trong nử ước th i và làm k t t a TP b ng các h p ch t c a s t, nhôm vàả ế ủ ằ ợ ấ ủ ắ canxi
Nghiên c u c a D. M. Weaver & G. S. P. Ritchie v lo i b phứ ủ ề ạ ỏ ốtpho từ
nước th i chu ng l n cho th yả ồ ợ ấ , hi u qu lo i b TP b ng vôi tôi và hóa lý đ tệ ả ạ ỏ ằ ạ 95% và không nh hả ưởng b i ch t lở ấ ượng nước th i. ả
Theo nghiên c u c a Ancheng Luoứ ủ (2002), có th làm gi m POể ả 43 đ ng th iồ ờ
ti t ki m năng lế ệ ượng b ng cách s c khí không liên t c m c ôxi hóa th p.ằ ụ ụ ở ứ ấ
Trang 33Trong vòng 24 gi đã lo i b đờ ạ ỏ ược 75% PO43. Kh năng lo i b ph tpho gi aả ạ ỏ ố ữ
s c khí liên t c và không liên t c không có s khác nhau nhi uụ ụ ụ ự ề [13]
H. Kim và các c ng s (2005) ộ ự đã nghiên c u v h th ng MBR ứ ề ệ ố g m các ồ bể sinh h c ọ theo chu i thi u khỗ ế í hi u khí r i hi u khí ế ồ ế hi u khí đ lo i bế ể ạ ỏ nitơ,
ph tpho ố và các h p ch tợ ấ h u c trongữ ơ nước th iả chăn nuôi. Các màng làm từ polysulfone v i tr ng lớ ọ ượng phân t (MWCO) 30kDa; di n tích b m t c a màngử ệ ề ặ ủ
là 0,5 m2. HRT t i đa c a b thi u khí, hi u khí, hi u khí không liên t c và hi uố ủ ể ế ế ế ụ ế khí tương ng là 5.3, 3.3, 5.9 và 4.2 ngày, trong khi t l tái sinh bên trong c a #1,ứ ỉ ệ ủ
#2, #3 t 860% ừ 1.060%, và duy trì tương ng 150 và 100%.ứ ở Trong quá trình
ho t đ ngạ ộ , t iạ b ph n ng sinh h c MLSSể ả ứ ọ dao đ ngộ trong kho ngả 4.040 11.100 mg/L, và nhi t đệ ộ t iạ b ph n ng sinh h cể ả ứ ọ dao đ ngộ từ 25,3 40,2 oC.
Th i gian l u bùn (SRT) kho ng 24 ờ ư ả 61 ngày. Trong 6 tháng ho t đ ng, ạ ộ hi u quệ ả
lo i b Tạ ỏ P đ t 82.7% v i đ u vào dao đ ng ạ ớ ầ ộ trong kho ng ả 34 192 mg/L [18]
Nghiên c u v keo t : ứ ề ụ
Các nghiên c uứ v keo t cũng đã đề ụ ược ứng d ngụ trong x lý nử ước th iả chăn nuôi l n. Vi c lo i b phợ ệ ạ ỏ ốtpho được th c hi n b ng phự ệ ằ ương pháp k t t aế ủ
b i nh ng hóa ch t ph bi n nh phèn nhôm, vôi tôi, phèn s t và các ch t tr keoở ữ ấ ổ ế ư ắ ấ ợ
t K t t a struvite MgNHụ ế ủ 4PO4.6H2O đã được c i ti n và có th lo i b cả ế ể ạ ỏ ả phốtpho và nitơ. Các y u t nh hế ố ả ưởng nh pH và li u lư ề ượng hóa ch t đã đấ ượ cnhóm tác gi P.H. Liao, Y. Gao và K.V. Lo nghiên c u. Ch đ khu y đả ứ ế ộ ấ ược th cự
hi n trên máy jar test trong các c c 500 ml: khu y nhanh 100 vòng/phút trong 5ệ ố ấ phút, sau đ y khu y ch m 20 vòng/phút trong 30 phút. Cu i cùng đ l ng 100ấ ấ ậ ố ể ắ phút. K t qu cho th y, hi u qu lo i b ph tpho cao nh t pH= 9, trong khi đóế ả ấ ệ ả ạ ỏ ố ấ ở
hi u qu lo i b amonia cao nh t pH= 11. Polyme PERCOL 728 đã đệ ả ạ ỏ ấ ở ược sử
d ng làm ch t tr keo t Và vi c k t h p gi a MgNHụ ấ ợ ụ ệ ế ợ ữ 4PO4.6H2O và PERCOL
728 có hi u qu cao h n trong vi c lo i b ph tpho, amonia và ch t r n l l ngệ ả ơ ệ ạ ỏ ố ấ ắ ơ ử [21]
Trang 34J. Dosta, J. Rovira, A. Galı, S. Mace, J. MataA lvarez cúng đã kh o sát quyả trình k t h p keo t /t o bông trong h SBR đ lo i b COD và ế ợ ụ ạ ệ ể ạ ỏ nit trong quáơ trình x lý nử ước th i chăn nuôi l n. Qua kh o sát cho th y n ng đ FeClả ợ ả ấ ồ ộ 3 t i uố ư
là 800mg/L v i ch đ khu y: khu y nhanh trong 30 giây, sau đó khu y ch m 15ớ ế ộ ấ ấ ấ ậ phút, và cu i cùng đ l ng 20 phút. K t qu là TCOD và SS gi m tố ể ắ ế ả ả ương ngứ trên 66 và 74%, và lo i b TN ạ ỏ trên 98% khi làm vi c v i th i gian l u nệ ớ ờ ư ướ cHRT 2,7 ngày và SRT 12 ngày, nhi t đ 32ệ ộ oC, 3 giai đo n hi u khí v i 1 giaiạ ế ớ
đo n thi u khí, s c khí ng t ngh Li u lạ ế ụ ắ ỉ ề ượng ch t keo t nh trên không gâyấ ụ ư
nh h ng đ n ho t đ ng c a VSV nitrat hóa và kh nitrat hóa
Nghiên c u ti n x lý hóa lý b ng keo t k t h p v i MBR đ nâng caoứ ề ử ằ ụ ế ợ ớ ể
hi u qu x lý và gi m hi n tệ ả ử ả ệ ượng t c màng trong x lý nắ ử ước th i chăn nuôi l nả ợ
đã được H.Kim và các c ng s (2005) ộ ự th c hi n trong 5 tháng. Hi u su t trungự ệ ệ ấ bình lo i b BOD, COD, NHạ ỏ 3N trong quá trình keo t tụ ương ng là 64,3ứ ; 77,3 và 40,4%, trong đó hi u su t lo i b nit th p h n các thông s khác. Hi u su tệ ấ ạ ỏ ơ ấ ơ ố ệ ấ
lo i b đ đ c b i hóa ch t keo t đ t 96,4% ch y u là do trung hòa đi n tích.ạ ỏ ộ ụ ở ấ ụ ạ ủ ế ệ
Nước th i sau quá trình x lý keo t đả ử ụ ược thu gom l i và là đ u vào c a MBRạ ầ ủ
v i t i lớ ả ượng COD trung bình là 0,57 kg COD/m3 ngày. Đ đ c đ u vào bi nộ ụ ầ ế
đ ng t 1,7 – 56,0 NTU không làm nh hộ ừ ả ưởng đ n đ u ra đ đ c, v n duy trìế ầ ộ ụ ẫ
dưới 2,0 NTU. Ch t h u c và nitấ ữ ơ ơ được lo i b đáng k trong MBR. Hi u su tạ ỏ ể ệ ấ
lo i b BOD, COD, đ đ c và NHạ ỏ ộ ụ 3N trong quá trình MBR đ t ạ tương ngứ 99,5; 99,4; 99,8 và 98,2%
Do s xu t hi n c a vi t o và các sinh v t l l ng gây c n tr quá trình xự ấ ệ ủ ả ậ ơ ử ả ở ử
lý COD và nitơ, ph tố pho nên nhóm tác gi Ignacio de Godos, Hector O. Guzman,ả Roberto Soto (2010) đã ti n hành đánh giá kh năng lo i b sinh kh i t o và viế ả ạ ỏ ố ả khu n t nẩ ừ ước th i l n b ng các hóa ch t keo t ph bi n là s t chorua và s tả ợ ằ ấ ụ ổ ế ắ ắ sunfat và các polyme như: Drewfloc 447; Flocudex CS/5000; Glocusol CM/78; Chmifloc CV/300 và Chitosan. Các thí nghi m đệ ược th c hi n trong các c c 100ự ệ ố
ml, trong đó có 40 ml vi khu n t o và khu y 300 vòng/phút trong 1 phút và đẩ ả ấ ở ể
Trang 35l ng trong 10 phút Hi u qu lo i b sinh kh i S.obliquus, Chlorella, C.ắ ệ ả ạ ỏ ố sorokiniana, Chlorococcum sp cao nh t c a mu i s t (FeClấ ủ ố ắ 3 và Fe2(SO4)3) đ tạ
được là 66 – 98% khi n ng đ 150 – 250 mg/L. V i n ng đ mu i s t th pở ồ ộ ớ ồ ộ ố ắ ấ
h n 50 mg/L hi u qu lo i b t o th p. Khi thêm các ch t keo t thơ ệ ả ạ ỏ ả ấ ấ ụ ường làm
gi m pH t 10 – 10,5 xu ng 3 – 3,7 n ng đ mu i s t 250 mg/L. Bên c nhả ừ ố ở ồ ộ ố ắ ạ
đ y, hi u qu keo t gi m khi s d ng n ng đ polyme keo t quá li u. Trongấ ệ ả ụ ả ử ụ ồ ộ ụ ề thí nghi m v i Chitosan, m c dù Chitosan có hi u qu keo t t t nh t trong vi cệ ớ ặ ệ ả ụ ố ấ ệ
lo i b các vi t o thạ ỏ ả ường được ghi nh n m c n ng đ 25 mg/L, tuy nhiên k tậ ở ứ ồ ộ ế
qu đ t đả ạ ược trong các thí nghi m này th p h n so v i các l n trệ ấ ơ ớ ầ ước, c thụ ể
hi u qu lo i b ệ ả ạ ỏ dướ 40% đ i v i C. sorokiniana, Chlorococcum sp. và S.i ố ớ obliquus, và ch đ t 58 ± 8% đ i v i Chlorella Consortium. K t qu th p này cóỉ ạ ố ớ ế ả ấ
th do các h t keo h u c tể ạ ữ ơ ương tác v i Chitosan. Thí nghi m v i Chitosan v iớ ệ ớ ớ
n ng đ t 50 – 250 mg/L không th y làm tăng kh năng lo i b sinh kh i vi t o.ồ ộ ừ ấ ả ạ ỏ ố ả
pH gi m xu ng 3,7 khi tăng li u lả ố ề ượng Chitosan do xu t hi n axit acetic.ấ ệ Chitosan trong nghiên c u c a Sukenic et al. (1988) và Buelna et al. (1990) t i uứ ủ ố ư
n ng đ 10 và 20 mg/L. S d ng ch t keo t polyacrylamide nh Flocusol CM
78, Drewfloc 447, Chemifloc CV300 và Flocudex CS5000 v i n ng đ th p (5 –ớ ồ ộ ấ
50 mg/L) là c n thi t đ lo i b h u h t sinh kh i vi t o. Đ i v i S. obliquus,ầ ế ể ạ ỏ ầ ế ố ả ố ớ Chlorococcum sp. và C. sorokinianabiomass thì polyme Flocusol CM78 t i u ố ư ở
n ng đ 50 mg/L, đ t hi u su t 83–92%. Đ i v i Chlorellaconsortium thì n ngồ ộ ạ ệ ấ ố ớ ồ
đ polyme t i u là 100 mg/L, hi u su t lo i b sinh kh i đ t 94%. Kh năngộ ố ư ệ ấ ạ ỏ ố ạ ả
lo i b sinh kh i t i u c a Chmifloc CV/300 là 84 91% khi n ng đ 25ạ ỏ ố ố ư ủ ở ồ ộ mg/L Flocudex CS5000 đ t hi u su t 74 90% 25 mg/L Cũng gi ngạ ệ ấ ở ố Chitosan, khi tăng n ng đ ch t keo t cũng làm gi m hi u su t keo t do hìnhồ ộ ấ ụ ả ệ ấ ụ thành các l c đ y. Tóm l i, trong vi c lo i b sinh kh i t o, các polyme thự ẩ ạ ệ ạ ỏ ố ả ươ ng
m i đạ ượ ử ục s d ng n ng đ th p h n so v i các ch t keo t c a mu i s t [18].ở ồ ộ ấ ơ ớ ấ ụ ủ ố ắ
Nghiên c u m t s y u t nh h ứ ộ ố ế ố ả ưở ng đ n hi u su t x lý sinh h c: ế ệ ấ ử ọ
Trang 36Trong nghiên c u c a Ancheng Luoứ ủ và c ng s ộ ự (2002), khi thay đ i ch đổ ế ộ
s c khí tụ ừ 0 – 0,667 L/ph liên t cụ , TN và NH4+N gi m ả tương ng 24ứ và 32,3% (v i đ u vào TN là 2,88 g/l). S c khí không liên t c (t t b t sau 2 gi ) đ t đớ ầ ụ ụ ắ ậ ờ ạ ượ ckho ng ả 50% hi u qu lo i b Tệ ả ạ ỏ N và NH4 N nh s c khí liên t cư ụ ụ [13].
Liên quan đ n ch đ s c khí là ch s ôxy hòa tan (DO). Ch s DO đóngế ế ộ ụ ỉ ố ỉ ố vai trò quan tr ng trong vi c lo i b nitọ ệ ạ ỏ ơ. Không cung c p đ oxy làm gi m khấ ủ ả ả năng lo i b NHạ ỏ 3N. Trong h MBR: Hi u su t lo i b NHệ ệ ấ ạ ỏ 3N gi m xu ng cònả ố 92,8% khi n ng đ DO gi m còn 1,0 mg/L. DO nên duy trì trên 2 mg/L b hi uồ ộ ả ở ể ế khí đ h MBR ho t đ ng n đ nh.ể ệ ạ ộ ổ ị
Theo nghiên c u c a H. Kimứ ủ và c ng s (2005), ộ ự nhi t đ trong b ph n ngệ ộ ể ả ứ sinh h c trong mùa hè thọ ường tăng lên kho ng 50ả oC do m t lộ ượng l n nhi t thoátớ ệ
ra t ph n ng sinh h c trong ch t h u c nên c n ph i làm gi m xu ng 35ừ ả ứ ọ ấ ữ ơ ầ ả ả ố oC để tránh c chứ ế quá trình nitrat hóa. Theo đó c n ph i ki m soát nhi t đ đ có đầ ả ể ệ ộ ể ượ c
ph n ng nitrat hoàn toàn mà không c n thi t b làm mát. Ki m soát n ng đả ứ ầ ế ị ể ồ ộ MLSS b sinh h c đở ể ọ ượ ực l a ch n nh là m t gi i pháp, k t qu là nhi t đ ọ ư ộ ả ế ả ệ ộ ở
b sinh h c trong mùa hè để ọ ược duy trì th p h n 40ấ ơ oC. Khi nhi t đ b sinh h cệ ộ ở ể ọ
được ki m soát, t c đ nitrat đ t kho ng 99,5%. K t qu này có th gi i thíchể ố ộ ạ ả ế ả ể ả
ho c do vi khu n nitrifying đặ ẩ ược duy trì b sinh h c ho c do th i gian l u dài vàở ể ọ ặ ờ ư
s tăng nhi t đự ệ ộ [18]
Trang 37
Ch ươ ng 2 Đ I T Ố ƯỢ NG VÀ PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN
2.1. Đôi t́ ượng nghiên c uứ
Nước th i chăn nuôi l nả ợ t i xóm Múi, xã Bích Hòa, huy n Thanh Oai,ạ ệ thành ph Hà N iố ộ đượ ấc l y sau lúc r a chu ng, bao g m: nử ồ ồ ướ ửc r a chu ng tr i,ồ ạ phân và nước ti u c a l n. M u nể ủ ợ ẫ ước th i đả ược lo i b c n thô, v t n i, th cạ ỏ ặ ậ ổ ứ
ăn th a đem v phòng thí nghi m;ừ ề ệ
H x lý nệ ử ước th i chăn nuôi l n b ng phả ợ ằ ương pháp sinh h c k t h pọ ế ợ
v i màng l c vi l c polyme;ớ ọ ọ
Hóa ch t keo t : phèn s t Feấ ụ ắ 2(SO4)3, phèn nhôm Al2(SO4)3.18 H2O
2.2. Phương phap nghiên c ú ứ
2.2.1. Ph ươ ng phap thu th p x lý sô liêú ậ ử ́ ̣
Đã thu th p, k th aậ ế ừ các tài li u, s li u, ngu n thông tin ệ ố ệ ồ liên quan t nhi uừ ề nguồn khác nhau: sách; các bài báo khoa h cọ trong các t p chíạ ; lu n văn… t thậ ừ ư
vi n và các ngu n tài li u t internet.ệ ồ ệ ừ
2.2.2. Ph ươ ng phap phân tich đanh giá ́ ́ ́
Đ kh o sát các y u t liên quan đ n n i dung nghiên c uể ả ế ố ế ộ ứ , đã ti n hành cácế nhóm phân tích đánh giá nh sau:ư
Bang 2.1. Ph ̉ ươ ng pháp phân tích đánh giá
STT Ch tiêuỉ Thi t b phân tíchế ị Tiêu chu nẩ
Trang 38STT Ch tiêuỉ Thi t b phân tíchế ị Tiêu chu nẩ
2.3. Phương phap th c nghiêḿ ự ̣
2.3.1. Nghiên c u các y u t nh h ứ ế ố ả ưở ng đ n quá trình keo t giai đo n ti n ế ụ ở ạ ề
x lý n ử ướ c th i chăn nuôi ả
Thí nhi m 1: nh h ệ Ả ưở ng c a pH đ i v i ch t keo t là phèn s t ủ ố ớ ấ ụ ắ
Thí nghi m đệ ược ti n hành ế v i 1 lít nớ ước th i l y t trang tr i chăn nuôiả ấ ừ ạ
l n, lợ oc s bô, loai bo nh ng căn l ṇ ơ ̣ ̣ ̉ ữ ̣ ơ b ng rây kích th́ ằ ướ ỗc l 0,5 × 0,5 mm, bổ sung ch t keo t là ấ ụ phèn s tắ Fe2(SO4)3, n ng đ ồ ộ 200 mg/L. Đi u ch nh pH c aề ỉ ủ
h n h p nỗ ợ ước th i trong kho ng 5 9, kả ả hu y nhanh 300 vòng/phút trong 1 phútấ , khu y ch m 30 vòng/phút trong 10 phútấ ậ b ng thi t b jar test, ằ ế ị đ l ng 60 phút.ể ắ
L y ph n nấ ầ ước trong phân tích các ch tiêu pH, TSS, COD, đ đ c, đ màu,ỉ ộ ụ ộ
NH4+N đ đánh giá hi u qu x lý, t đó tìm ra kho ng pH t i u [10,20].ể ệ ả ử ừ ả ố ư
Thí nhi m 2: nh h ệ Ả ưở ng c a n ng đ phèn s t ủ ồ ộ ắ
Trang 39Thí nghi m đệ ược ti n hành ế v i 1 lít nớ ước th i l y t trang tr i chăn nuôiả ấ ừ ạ
l n, lợ oc s bô, loai bo nh ng căn l ṇ ơ ̣ ̣ ̉ ữ ̣ ơ b ng rây kích th́ ằ ướ ỗc l 0,5 × 0,5 mm, bổ sung ch t keo t là ấ ụ phèn s tắ Fe2(SO4)3, n ng đ ồ ộ thay đ i tổ ừ 400 đ n 120ế 0 mg/L.
Đi u ch nh pH t i u thu đề ỉ ố ư ượ ừ thí nghi m 1c t ệ , khu y nhanh 300 vòng/phút trongấ
1 phút, khu y ch m 30 vòng/phút trong 10 phútấ ậ b ng thi t b jar test, ằ ế ị đ l ng 60ể ắ phút. L y ph n nấ ầ ước trong phân tích các ch tiêu pH, TSS, COD, đ đ c, đ màu,ỉ ộ ụ ộ
PO43P đ đánh giá hi u qu x lý [10,20].ể ệ ả ử
2.3.2. Nghiên c u kh o sát m t s y u t nh h ứ ả ộ ố ế ố ả ưở ng đ n hi u qu x lý ế ệ ả ử COD và nit trong giai đo n x lý sinh h c k t h p mang vi loc polyme ơ ạ ử ọ ế ợ ̀ ̣
2.3.2.1. H th ng ệ ố x lý ử sinh h c k t h p màng vi l c polyme ọ ế ợ ọ
H x lý nệ ử ước th i chăn nuôi l n b ng phả ợ ằ ương pháp sinh h c k t h p v iọ ế ợ ớ màng vi l c polyme đọ ược b trí nh trên Hình ố ư 2.1:
Hinh 2.1. Mô hình b trí các thi t b trong h th ng x lý̀ ố ế ị ệ ố ử
1B đ u vào (10L); 2C t y m khí (8 ể ầ ộ ế ,5L); 3C t thi ộ ếu khí (8,5L); 4B hi u khí ể ế
k t h p l c màng (13L); 5B đ u ra (10L ế ợ ọ ể ầ )
Thuy t minh mô hình x lýế ử
Hệ th ng các thi t bố ế ị x ly gômử ́ ̀ : bê đâu vao, bê yêm khi,̉ ̀ ̀ ̉ ́ ́ b thi u khí,ể ế bể hiêu khi va bê ch a. Ń ́ ̀ ̉ ứ ươc thai đ́ ̉ ược loc s bô, loai bo nh ng loai căn l ṇ ơ ̣ ̣ ̉ ữ ̣ ̣ ơ b nǵ ằ
Trang 40rây l c kích thọ ướ ỗc l 0,5 × 0,5 mm, ti n x lý b ng phề ử ằ ương pháp keo tụ trươ ćkhi d n ẫ vao bê ̀ ̉ s 1ố Nươc thai đ́ ̉ ược b m t bê đâu sang ơ ừ ̉ ̀ c tộ yêm khi ́ ́(s ố 2), tiêṕ tuc t chay qua ̣ ự ̉ c tộ thi uế khi ́(sô 3́ ), sau đo ń ươc thai đ́ ̉ ược đ a vao x ly trong bêư ̀ ử ́ ̉ hiêu khi ́ ́(sô 4́ ). Màng l c đọ ược đ t trong b hi u khí, nh b m áp l c nặ ể ế ờ ơ ự ước th iả hút qua màng tách thành 2 dong, 1 dong chay ̀ ̀ ̉ tu n hoàn v c t thi u khíầ ề ộ ế , dong coǹ ̀ lai ̣là nước đ u ra sau x lý sinh h c.ầ ử ọ
Bê đâu vao ̉ ̀ ̀
Nước th i chăn nuôi th i ra t các công đo n r a chu ng, theo đả ả ừ ạ ử ồ ườ ng
mương d n ch y v khu x lý và đi vào b ch a cua cac hô chăn nuôi. Tai đâyẫ ả ề ử ể ứ ̉ ́ ́ ̣
nươc thai đ́ ̉ ược tach cac căn ́ ́ ̣ thô, ti n x lý b ng phề ử ằ ương pháp keo t Nụ ước th iả sau keo t d n vào b y m khí b ng b m đ nh lụ ẫ ể ế ằ ơ ị ượng. T i bạ ê đâu vao đ̉ ̀ ̀ ược găn 1́ may khuây co tac dung khuây trôn đêu ń ́ ́ ́ ̣ ́ ̣ ̀ ươc thai đâu vao, duy tri ń ̉ ̀ ̀ ̀ ươc thai đâú ̉ ̀ vao ôn đinh, không bi lăng cuc bô. ̀ ̉ ̣ ̣ ́ ̣ ̣
Bê yêm khi ̉ ́ ́
Bê yêm khi đ̉ ́ ́ ược thiêt kê nh trên Hinh ́ ́ ư ̀ 2.2a băng vât liêu PVC hinh trù ̣ ̣ ̀ ̣
v i thê tich la ớ ̉ ́ ̀8,5 lit. ́
a) B y m khí ể ế