Luận Văn Xử lý phospho trong nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học

MỞ ĐẦU
Trong quá trình nghiên cứu đề tài “Xử lí phospho trong nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học”. Em đã tham khảo một số tài liệu trong và ngoài nước và nhận thấy rằng:
Khi nước thải chứa các hợp chất hữu cơ cacbon, nitơ, phospho với nồng độ cao, sau khi sử lí sinh học bình thường giảm được 98 – 100% lượng BOD và 30 – 40% lượng nitơ và khoảng 30% lượng phospho còn lại là 60% nitơ và 70% lượng phospho đi ra khỏi công trình xử lí. Nếu hàm lượng N > 30 (mg/l), P > 6 (mg/l), xảy ra hiện tượng phú dưỡng. Nghĩa là N, P tạo nguồn thức ăn cho rong rêu, tảo và vi sinh vật trong nước phát triển, làm bẩn trở lại nguồn nước,vì các thành phần (nhiệt độ, ánh sáng, khí cacbonic, nitơ, phospho là một loạt các nguyên tố vi lượng). Vì vậy việc khử phospho đến dưới nồng độ cho phép trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là rất cần thiết.
Trong các công trình xử lý nước thải, các vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí đóng một vai trò quan trọng trong việc chọn công nghệ và thiết bị xử lý. Theo quan điểm từ trước đến nay, chúng phải được cho vào hai môi trường khác nhau ở hai điều kiện khác nhau trong hai thiết bị phản ứng khác nhau để thực hện tốt vai trò của mình.
Mãi đến những năm gần đây, các nhà công nghệ sinh học đã “ghép đôi” thành công hai loại vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí và điều này là một bước đột phá quan trọng có ý nghĩa rất lớn đến sự phát triển của ngành công nghệ sinh học nói chung và kỹ thuật môi trường nói riêng. Khi cùng sống chung trong một môi trường như vậy, người ta nhận thấy rằng thức ăn yêu thích của chúng là nước thải giàu ammonium. Đây là một dữ liệu rất tốt để phát triển một kỹ thuật mới cho việc xử lý nước thải giàu ammonium tiết kiệm và hiệu quả hơn.
Cho đến nay, các nhà vi sinh vật học vẩn nghĩ rằng Anammox kỵ khí và vi khuẩn Nitrosomonas hiếu khí không thể sống chung trong một thiết bị phản ứng. Nhưng ở nồng độ oxy rất thấp và một lượng N-NH4 dư thì hai loại này có thể sống chung được. Khám phá này của nhà vi sinh vật học DELFT được gọi là Canon (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite) có nghĩa là quá trình loại bỏ hoàn toàn nitơ tự dưỡng có sự tham gia của nitrit. Nhưng song song theo đó thì lượng phospho cũng giảm một lượng rất đáng kể. Chính vì vậy mà em quyết định thiết kế một mô hình xử lí phospho trong nước thải chăn nuôi heo theo nguyên tắc hấp thu nội và ngoại bào bởi các nhóm vi khuẩn đã nêu trên.
MỞ ĐẦU
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm chất thải chăn nuôi heo 3
1.1.1. Khối lượng chất thải chăn nuôi heo 3
1.1.2. Các thành phần của chất thải chăn nuôi heo 4
1.1.2.1. Thành phần của phân 4
1.1.2.2. Thành phần nước tiểu 7
1.1.2.3. Thành phần nước thải chăn nuôi heo 7
1.1.2. Ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi heo gây ra 9
1.1.2.1. Ô nhiễm môi trường đất 9
1.1.2.2. Ô nhiễm môi trường nước 10
1.1.2.3. Ô nhiễm môi trường không khí 16
1.2. Tổng quan về phospho 19
1.2.1. Giới thiệu về phospho 19
1.2.2. Chu trình phospho trong tự nhiên 24
1.2.3. Những nguồn phát sinh phospho 25
1.2.4. Hiện tượng phú dưỡng 28
1.3. Quá trình khử phospho bằng sinh học 30
1.3.1. Quá trình kết tủa ngoài tế bào của phospho vô cơ 30
1.3.2. Tích lũy nội tế bào polyphotphate do vi sinh của bùn hoạt tính 31
1.3.3. Các yếu tố liên quan đến việc khử phosphat bằng sinh học 31
1.3.4. Sự phân giải phospho hữu cơ 33
1.3.5. Xử lí hợp chất phospho 34
1.3.6. Ưu nhược điểm của phương pháp sinh học 34
1.4. Những phương pháp loại bỏ phospho trong nước thải 35
1.4.1. Loại bỏ Phospho bằng phương pháp hóa học 35
1.4.1.1. Dùng Ca2+ 35
1.4.1.2. Dùng muối sắt 37
1.4.2. Các công trình loại bỏ Phospho bằng phương pháp sinh học 38
1.4.2.1. Loại bỏ Phospho bằng phương pháp phối hợp 39
1.4.2.2. Hồ sinh vật 40
1.4.2.3. Xử lí phospho của nước thải bằng hệ giá thể bám dính 42
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ NHÓM VI KHUẨN VÀ CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA CÓ LIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ PHOSPHO
2.1. Tổng quan về nhóm vi khuẩn Anammox 44
2.1.1. Sự phát hiện phản ứng Anammox 45
2.1.2. Hóa sinh học của quá trình Anammox 47
2.1.2.1. Phương trình phản ứng 47
2.1.2.2. Cơ chế sinh hóa 48
2.1.3. Vi sinh học của quá trình anammox 50
2.1.3.1. Định danh và phân loại vi khuẩn Anammox 50
2.1.3.2. Cây phát sinh loài của nhóm vi khuẩn Anammox 53
2.1.4. Đặc điểm sinh lý của vi khuẩn Anammox 53
2.2. Quá trình liên quan đến xử lí phospho bằng sinh học 58
2.2.1. Quá trình SHARON 58
2.2.2. Quá trình CANON 59
2.2.3. Quá trình SNAP 60
2.2.4. Quá trình nitrat – khử nitrat 61
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Phương pháp nghiên cứu của đề tài 64
3.1.1. Giới thiệu các xí nghiệp chăn nuôi heo ở thành phố và việc lấy mẫu 65
3.1.2. Lựa chọn chất mang cho vi khuẩn bám dính 66
3.1.3. Nhóm vi khuẩn cần quan tâm 66
3.2. Vật liệu và phương pháp phân tích 66
3.2.1. Phương pháp phân tích 66
3.2.2. Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 67
3.2.2.1. Dụng cụ , thiết bị 67
3.2.2.2. Hóa chất 67
3.2.3. Phương pháp và đối tượng nghiên cứu 67
3.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu 67
3.2.3.2. Đối tượng nghiên cứu 67
3.2.3.3. Nội dung nghiên cứu 68
3.3. Mô hình xử lí phospho 68
3.3.1. Mô hình thí nghiệm 68
3.3.2. Pha môi trường để chạy mô hình 69
3.3.3. Các công đoạn chạy mô hình 71
3.4. Kết quả vận hành và thảo luận 72
3.4.1. Giai đoạn thích nghi 72
3.4.2. Giai đoạn I 74
3.4.3. Giai đoạn II 77
3.5. Nhận xét chung cho ba giai đoạn 81
Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 82
Tài liệu tham khảo
Phụ lục