LỜI CẢM ƠN Với bốn năm giảng đƣờng đại học, dƣới dạy tận tình quý thầy cô, em nhận đƣợc kiến thức quý báu luận văn kết sau chặng đƣờng dài đƣợc học tập dƣới trƣờng Trƣớc tiên, em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô khoa Môi trƣờng – trƣờng Đại Học Lạc Hồng tận tình giáo dƣỡng giúp em có tảng kiến thức vững vàng, đồng thời trang bị kinh nghiệm quý giá để em vững bƣớc đƣờng nghiệp tƣơng lai Để hoàn thành tốt luận văn này, em xin gởi lời biết ơn sâu sắc chân thành đến Cô Th.S Phan Thị Phẩm tận tình truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, hƣớng dẫn hỗ trợ mặt để chúng em hồn thành tốt nghiên cứu tốt nghiệp Chúng em xin chân thành cảm ơn quan tâm giúp đỡ Thầy Cô, anh chị bạn làm nghiên cứu phòng thí nghiệm khoa Mơi trƣờng – Trƣờng ĐH Bách Khoa, nơi chúng em đặt mơ hình nghiên cứu Mặc dù đƣợc giúp đỡ nhiều ngƣời, nhƣng với lƣợng kiến thức hạn chế nên chắn báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp chân thành Thầy Cô, anh chị bạn để báo cáo tốt nhƣ để nâng cao kiến thức Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu : 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5.1 Phƣơng pháp tổng hợp thông tin 1.5.2 Phƣơng pháp thực nghiệm mơ hình 1.5.3 Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích phịng thí nghiệm .4 1.5.4 Phƣơng pháp phân tích xử lý số liệu: 1.6 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan ngành nuôi trồng thủy sản: 2.1.1 Thành phần tích chất nƣớc ao nuôi cá: 2.1.2 Khả gây ô nhiễm nƣớc thải 2.2 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ao nuôi thủy sản .10 2.2.1 Giới thiệu 10 2.2.2 Phƣơng pháp học 10 2.2.3 Phƣơng pháp hóa học 10 2.2.4 Phƣơng pháp hóa lý 11 2.2.5 Phƣơng pháp sinh học 11 2.3 Tổng quan công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) 11 2.3.1 Giới thiệu công nghệ MBBR 11 2.3.2 Giá thể động 13 2.3.3 Lớp màng biofilm 15 2.3.4 Tính chất màng vi sinh vật 17 2.3.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình xử lí cơng nghệ MBBR 20 2.4 Ƣu điểm nhƣợc điểm công nghệ MBBR: 24 2.5 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ ngồi nƣớc 25 2.5.1 Nghiên cứu nƣớc 25 2.5.2 Nghiên cứu nƣớc 26 CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 3.1 Vật liệu 27 3.2 Mơ hình nghiên cứu 27 3.3 Cấu tạo mơ hình 29 3.4 Nguyên tắc hoạt động 30 3.5 Quy trình nghiên cứu 30 3.6 Phƣơng pháp xác định thơng số thí nghiệm .32 3.7 Quá trình vận hành thí nghiệm .34 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 4.1 Nghiên cứu khả xử lý hợp chất hữu hiệu xử lý COD: 36 4.2 Hiệu xử lý N-Amonia: .39 4.3 Hiệu xử lý nitrite (NO2- ): 41 4.4 Hiệu xử lý nitrate (NO3- ): 44 4.5 Hiệu xử lý Phospho: 47 CHƢƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 5.1 KẾT LUẬN 50 5.2 KIẾN NGHỊ 51 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Ô nhiễm nước thải ao nuôi cá tỉnh An Giang Bảng 2.2 Thông số loại giá thể MBBR 13 Bảng 2.3 Công dụng thiết kế điển hình cho bể phản ứng KMT 15oC 20 Bảng 3.1 Tóm tắt thơng số thiết kế mơ hình MBBR 29 Bảng 3.2 Các thông số vận hành cho bể MBBR hiếu khí 31 Bảng 3.3 Thơng số nước thải đầu vào .32 Bảng 3.4 Các thông số vận hành mơ hình MBBR hiếu khí 32 Bảng 3.5 Các tiêu phương pháp phân tích 34 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Các tác động vào mơi trường nước chất thải ao nuôi Hình 2.2.Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofim Chip M, Natrix – O 14 Hình 2.3 Sự phát triển lớp màng biofilm bên ngồi bên giá thể 15 Hình 2.4 Mô tả khuếch tán chất dinh dưỡng màng biofilm 16 Hình 2.5 Nồng độ chất theo chiều sâu lớp màng 17 Hình 2.6 Lớp biofilm dính bám bề mặt giá thể 22 Hình 2.7 Các sơ đồ xử lý nước thải phương pháp MBBR điển hình 24 Hình 3.2 Mơ hình thực tế 28 Hình 3.3 Sơ đồ khối 28 Hình 4.1 Sự thay đổi COD ứng với tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 36 Hình 4.2 Sự thay đổi COD ứng với tải trọng 0.9 kgCOD/m3.ngày 37 Hình 4.3 Sự thay đổi COD ứng với tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 37 Hình 4.4 Hiệu suất xử lý COD qua tải 38 Hình 4.5 Sự thay đổi NH3 ứng với tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 39 Hình 4.6 Sự thay đổi NH3 ứng với tải trọng 0.9 kgCOD/m3.ngày 39 Hình 4.7 Sự thay đổi NH3 ứng với tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 40 Hình 4.8 Hiệu suất xử lý NH3 qua tải .40 Hình 4.9 Sự thay đổi NO2- ứng với tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 41 Hình 4.10 Sự thay đổi NO2- ứng với tải trọng 0.9 kgCOD/m3.ngày 42 Hình 4.11 Sự thay đổi NO2- ứng với tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 42 Hình 4.12 Hiệu suất xử lý NO2- qua tải 43 Hình 4.13 Sự thay đổi NO3-ứng với tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 44 Hình 4.14 Sự thay đổi NO3-ứng với tải trọng 0.9 kgCOD/m3.ngày 44 Hình 4.15 Sự thay đổi NO3-ứng với tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 45 Hình 4.16 Hiệu suất xử lý NO3- qua tải 46 Hình 4.17 Sự thay đổi PO42- ứng với tải trọng 0.6 kgCOD/m3.ngày 47 Hình 4.18 Sự thay đổi PO42- ứng với tải trọng 0.9 kgCOD/m3.ngày 47 Hình 4.19 Sự thay đổi PO42- ứng với tải trọng 1.2 kgCOD/m3.ngày 48 Hình 4.20 Hiệu suất xử lý PO42- ứng với tải 48 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL: Đồng sông Cửu Long NTTS: Nước thải thủy sản VAC : Vườn – Ao – Chuồng QCVN: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường MBBR : Moving Bed Biofilm Reactor BOD5: Nhu cầu oxy hóa sinh học sau ngày BOD7: Nhu cầu oxy hóa sinh học sau ngày COD: Nhu cầu oxy hóa học HRT: Thời gian lưu nước DO: Nồng đọ oxy hòa tan UASB: Upflow anaerobic sludge blanket PCA: Polyvinyl Alchohol LAS: Linear Alkylbenzene Sulfonate IR: Hệ số tuần hoàn nội SMEWW:Standard Methods for the Examination of Water anh Wastewater CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thập niên vừa qua, lĩnh vực ni trồng thủy sản Việt Nam có phát triển nhanh chóng, góp phần tích cực vào việc cung cấp nguồn thực phẩm, tăng cƣờng sản lƣợng nuôi trồng, đóng góp vào tổng kim nghạch xuất thủy sản lớn Tuy nhiên, phát triển ạt, thiếu qui hoạch ngành thủy sản năm gần đặc biệt nuôi cá dẫn đến môi trƣờng ao bị ô nhiễm cách nghiêm trọng Ơ nhiễm mơi trƣờng, bệnh dịch bệnh mối quan tâm hàng đầu ngƣời nuôi cá ngƣời quản lý nghề nuôi trồng thủy sản nói chung Các nhà nghiên cứu nhận định ngun nhân gây nhiễm mơi trƣờng nƣớc vùng ni thủy sản loại thức ăn Để tăng cƣờng sản lƣợng thu hoạch mang lại nhiều lợi nhuận ngƣời ni cá sẵn sàng nuôi với mật độ cao sử dụng lƣợng thức ăn lớn đa dạng, với lƣợng hóa chất, chất kháng sinh gây tình trạng ô nhiễm ngày nghiêm trọng đáng báo động Từ đƣa biện pháp xử lý vừa phù hợp với điều kiện kinh tế vùng, lại vừa đạt hiệu xử lý cao, trọng đến biện pháp sinh thái gắn liền với tự nhiên đồng thời hƣớng đến phát triển bền vững để bảo đảm sản lƣợng chất lƣợng sản phẩm tạo ổn định, ngày phát triển cách tốt Có nhiều cơng nghệ xử lý nƣớc thải thủy sản đƣợc áp dụng giới, chủ yếu ứng dụng giải pháp sinh học để xử lý hợp chất hữu dễ phân hủy thành phần nƣớc thải Hiện có nhóm cơng nghệ đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải ao nuôi thủy sản: - Hệ thống xử lý bùn hoạt tính - Hệ thống xử lý kỵ khí - Hệ thống xử lý kỵ khí kết hợp hiếu khí - Hệ thống xử lý bùn hoạt tính kết hợp với thực vật thủy sinh Phƣơng pháp thiếu khí đƣợc quan tâm thời gian xử lý kéo dài, thích hợp cho nơi có diện tích rộng lớn Phƣơng pháp xử lý hiếu khí kỵ khí đƣợc áp dụng nhiều hơn, chủ yếu hiếu khí tăng cƣờng (Aerotank) kỵ khí cải tiến UASB có ƣu điểm hiệu suất cao, thời gian xử lý ngắn Nhƣng hai phƣơng pháp có nhƣợc điểm là: kinh phí vận hành cao sử dụng điện cho thiết bị nhƣ bơm máy thổi khí, khơng có khả xử lý nƣớc thải bị ô nhiễm cao, tạo lƣợng bùn thải lớn tính ổn định hệ thống thƣờng khơng cao Kết hợp với nhu cầu thực tế khắc phục yếu điểm phƣơng pháp trƣớc đây, luận văn tiến hành “Nghiên cứu hiệu xử lý nước thải ao nuôi cá công nghệ MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor” So với q trình bùn hoạt tính q trình diễn bể MBBR có khả loại bỏ chất ô nhiễm cao chuỗi thức ăn dài lớp màng hình thành giá thể lơ lửng bể có số lƣợng nhiều phong phú loài nhƣ: protozoa, metozoa, vi khuẩn nấm Khả xử lý đơn vị thể tích bể cao q trình bùn hoạt tính thơng thƣờng số lƣợng sinh khối đơn vị thể tích màng vi sinh cao Nhờ q trình tạo màng liên tục loại bỏ phần vi sinh già chết phía ngồi, điều làm cho trẻ hóa lƣợng, vi sinh nhanh chóng phát triển Lƣợng bùn dƣ sinh q trình bùn hoạt tính Bên cạnh đó, cơng nghệ có khả chịu biến đổi thủy lực tải trọng cao hữu cao Do việc đề xuất sử dụng bể MBBR ứng dụng điều kiện diện tích xử lý hạn hẹp với chi phí xử lý tốn,là nghiên cứu bƣớc đầu phù hợp với hƣớng 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu hiệu xử lý nƣớc thải ao nuôi cá công nghệ MBBR 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu đƣợc thực phịng thí nghiệm mơ hình gồm bể MBBR bể lắng Nƣớc thải đƣợc sử dụng nghiên cứu đƣợc lấy từ xã Tân Nhựt, Huyện Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh 1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu : Xử lý nƣớc thải ao cá công nghệ MBBR đạt tiêu chuẩn xả thải 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu hiệu xử lý mô hình nƣớc thải ao ni cá với quy mơ phịng thí nghiệm Nghiên cứu hiệu giảm COD, NO2- , NO3- , NH3+ , TP 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Thiết kế, lắp rắp mơ hình MBBR đánh giá hiệu suất xử lý mơ hình MBBR Thiết kế lắp rắp mơ hình gồm: 01 bể MBBR, 01 bể lắng  Chạy thích nghi  Vận hành mơ hình với tải trọng COD đầu vào khác lần lƣợt là: 0,6 kgCOD/m3, 0,9 kgCOD/m3, 1,2 kgCOD/m3  Nghiên cứu khả xử lý COD nƣớc thải  Nghiên cứu khả xử lý hợp chất hữu Nitơ nƣớc thải  Nghiên cứu khả xử lý hợp chất hữu Photpho nƣớc thải  So sánh chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý với quy chuẩn xả thải 1.5 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5.1 Phƣơng pháp tổng hợp thông tin Thu thập tài liệu liên quan ( thành phần tính chất nƣớc thải ao ni cá,…) đƣợc tham khảo từ số luận văn khác, tài liệu hội thảo chun ngành có liên quan, tài liệu tìm hiểu mạng, từ tổng hợp nên số liệu đáng tin cậy 1.5.2 Phƣơng pháp thực nghiệm mô hình Tiến hành thiết kế, lắp đặt mơ hình thí nghiệm phịng thí nghiệm khoa Mơi Trƣờng – Trƣờng ĐH Bách khoa, Tp.Hồ Chí Minh Thiết kế, lắp ráp mơ hình gồm: 01 bể MBBR, 01 bể lắng ... MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu hiệu xử lý nƣớc thải ao nuôi cá công nghệ MBBR 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: Nghiên cứu đƣợc thực phịng thí nghiệm mơ hình gồm bể MBBR bể lắng Nƣớc thải đƣợc... kgCOD/m3  Nghiên cứu khả xử lý COD nƣớc thải  Nghiên cứu khả xử lý hợp chất hữu Nitơ nƣớc thải  Nghiên cứu khả xử lý hợp chất hữu Photpho nƣớc thải  So sánh chất lƣợng nƣớc thải sau xử lý với... nƣớc thải Hiện có nhóm cơng nghệ đƣợc áp dụng để xử lý nƣớc thải ao nuôi thủy sản: - Hệ thống xử lý bùn hoạt tính - Hệ thống xử lý kỵ khí - Hệ thống xử lý kỵ khí kết hợp hiếu khí - Hệ thống xử lý