Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR sau xử lý yếm khí

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Mục tiêu của đề tài

1.2. Yêu cầu của đề tài

1.3. Ý nghĩa của đề tài

1.3.1. Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học

1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Cơ sở khoa học của đề tài

2.2. Quá trình oxy hóa amoni

2.3. Quá trình khử nitrat

2.4. Cơ sở thực tiễn

2.5. Tổng quan về tình hình chăn nuôi lợn

2.6. Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới và ở Việt Nam

2.6.1. Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn

2.6.2. Chất thải rắn - Phân

2.6.3. Tổng quan về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới

2.6.4. Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam

2.6.4.1. Chất thải rắn

2.6.4.2. Chất thải lỏng

2.7. Một số phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi

2.7.1. Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp cơ học và hóa lý

2.7.2. Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh

2.7.3. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kỵ khí

2.7.3.1. Hồ kỵ khí

2.7.3.2. Quá trình lọc sinh học kỵ khí

2.7.3.3. Quá trình kỵ khí trong UASB

2.7.4. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp hiếu khí – thiếu khí

2.7.4.1. Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí – thiếu khí kết hợp

2.7.4.2. Phương pháp lọc sinh học ngập nước hiếu khí – thiếu khí kết hợp

2.7.4.3. Phương pháp mương ôxy hóa

2.7.4.4. Phương pháp Anamox

2.7.4.5. Công nghệ SBR

2.7.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1.1. Đối tượng nghiên cứu

3.1.2. Phạm vi nghiên cứu

3.1.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.1.3.1. Thời gian nghiên cứu

3.1.3.2. Địa điểm nghiên cứu

3.2. Nội dung nghiên cứu

3.3. Phương pháp nghiên cứu

3.3.1. Phương pháp khảo sát hiện trường

3.3.2. Xây dựng mô hình thí nghiệm

3.3.3. Các chế độ thí nghiệm

3.3.3.1. Các chế độ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu quả hoạt động của hệ thống SBR

3.3.3.2. Các chế độ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cấp nước thải đến hiệu quả hoạt động của hệ thống SBR

3.3.4. Phương pháp phân tích

3.3.5. Phương pháp tính toán

4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1. Đặc trưng nước thải thí nghiệm

4.2. Sự thay đổi của các thông số vận hành trong chu trình xử lý và các chế độ thí nghiệm

4.2.1. Sự thay đổi của nồng độ oxy hòa tan (DO), pH và khả năng khử oxy hóa (ORP)

4.2.2. Sự thay đổi của các thông số vận hành khác

4.3. Ảnh hưởng của tải lượng COD, T-N đến hiệu suất xử lý COD và Nitơ

4.3.1. Hiệu quả xử lý COD

4.3.2. Hiệu quả xử lý Nitơ

4.3.2.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý COD, Nitơ

4.3.2.2. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu quả xử lý COD

4.3.2.3. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu quả xử lý Nitơ

4.3.2.4. Hiệu quả xử lý N-NH4+

4.3.2.5. Sự chuyển hóa NO2-

4.3.2.6. Sự chuyển hóa NO3-

4.3.2.7. Hiệu quả xử lý T-N

4.3.3. Ảnh hưởng của chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý COD, N

4.3.3.1. Ảnh hưởng của chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý COD

4.3.3.2. Ảnh hưởng của chế độ cấp nước đến hiệu suất xử lý Nitơ

4.3.3.2.1. Hiệu quả xử lý N-NH4+

4.3.3.2.2. Hiệu quả xử lý N-NO3- và N-NO2-

4.3.3.2.3. Hiệu quả xử lý T-N

4.3.4. Đánh giá hiệu quả xử lý COD, N-NH4+, T-N của hệ thống SBR ở các chế độ vận hành khác nhau

5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

I. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Xử lý nước thải chăn nuôi lợn là một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh ngành chăn nuôi phát triển mạnh tại Việt Nam. Nước thải từ các trang trại chăn nuôi lợn chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ, và vi khuẩn gây bệnh, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường. Phương pháp SBR (Sequencing Batch Reactor) được nghiên cứu như một giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải sau quá trình xử lý yếm khí. Phương pháp này kết hợp các quá trình hiếu khí, thiếu khí, và yếm khí trong một bể duy nhất, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm một cách triệt để.

1.1. Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn

Nước thải chăn nuôi lợn có thành phần phức tạp, bao gồm phân, nước tiểu, và nước rửa chuồng trại. Các chất ô nhiễm chính là COD, BOD, Nitơ, và Amoni. Việc xử lý không triệt để các chất này dẫn đến ô nhiễm nguồn nước, đất, và không khí. Công nghệ xử lý nước thải hiện nay chủ yếu sử dụng hệ thống Biogas, nhưng hiệu quả chỉ đạt 50-70%, đòi hỏi các phương pháp bổ sung như SBR để đạt tiêu chuẩn môi trường.

1.2. Ứng dụng phương pháp SBR

Phương pháp SBR là một công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, đặc biệt phù hợp với nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý yếm khí. Quy trình xử lý bao gồm các giai đoạn: cấp nước, sục khí, lắng, và xả nước. Hệ thống xử lý nước thải SBR có khả năng loại bỏ hiệu quả COD và Nitơ, đáp ứng các quy chuẩn môi trường nghiêm ngặt.

II. Phương pháp SBR và xử lý yếm khí

Phương pháp SBR kết hợp với xử lý yếm khí tạo thành một quy trình xử lý nước thải hoàn chỉnh. Sau khi nước thải được xử lý qua hệ thống Biogas, các chất hữu cơ và nitơ vẫn còn tồn tại ở mức cao. Bể SBR tiếp tục quá trình xử lý bằng cách sử dụng vi sinh vật hiếu khí và thiếu khí để phân hủy các chất ô nhiễm. Quá trình này đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn môi trường.

2.1. Quy trình xử lý trong bể SBR

Bể SBR hoạt động theo chu kỳ, bao gồm các giai đoạn: cấp nước, sục khí, lắng, và xả nước. Trong giai đoạn sục khí, vi sinh vật hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ và chuyển hóa Amoni thành Nitrat. Giai đoạn thiếu khí tiếp theo giúp khử Nitrat thành khí Nitơ, giải phóng vào khí quyển. Xử lý sinh học trong bể SBR đảm bảo hiệu quả xử lý cao và ổn định.

2.2. Hiệu quả xử lý COD và Nitơ

Nghiên cứu cho thấy xử lý nước thải bằng SBR đạt hiệu suất loại bỏ COD lên đến 90% và Nitơ lên đến 80%. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý bao gồm chế độ sục khí, tải lượng chất hữu cơ, và tỷ lệ COD/N. Công nghệ SBR được đánh giá là phù hợp với điều kiện thực tế tại các trang trại chăn nuôi lợn ở Việt Nam.

III. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp SBR sau xử lý yếm khí có ý nghĩa quan trọng cả về mặt khoa học và thực tiễn. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở lý thuyết và thực nghiệm cho việc áp dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến tại Việt Nam. Đồng thời, nghiên cứu góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, và phát triển bền vững ngành chăn nuôi.

3.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu làm sáng tỏ cơ chế xử lý sinh học trong bể SBR, đặc biệt là quá trình oxy hóa Amoni và khử Nitrat. Kết quả nghiên cứu là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo về xử lý nước thải chăn nuôi bằng các phương pháp sinh học khác.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng SBR có thể được áp dụng rộng rãi tại các trang trại chăn nuôi ở Việt Nam. Phương pháp này không chỉ đảm bảo hiệu quả xử lý mà còn tiết kiệm chi phí và dễ dàng vận hành. Nghiên cứu góp phần thúc đẩy việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải tiên tiến, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Lợn Bằng Phương Pháp SBR Sau Xử Lý Yếm Khí