Tên luận án:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG CÔNG NGHỆ SBR SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN NITRIT/NITRAT HÓA CHỌN LỌC
Ngành:
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung nghiên cứu giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn (NTCNL) sau bể biogas, một nguồn thải lớn gây áp lực ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là do hàm lượng cao các hợp chất nitơ khó xử lý. Công nghệ SBR được đánh giá là khả thi trong việc xử lý NTCNL, nhưng quá trình nitrat hóa truyền thống bởi vi khuẩn tự dưỡng còn gặp hạn chế về độ ổn định. Nghiên cứu này khai thác tiềm năng của vi khuẩn dị dưỡng, vốn ưu việt hơn nhờ khả năng sinh trưởng nhanh, đồng thời nitrat hóa, khử nitrat và loại bỏ chất hữu cơ, cũng như thích nghi tốt với các điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Mục tiêu chính của đề tài là phân lập, định danh và chọn lọc các chủng vi khuẩn dị dưỡng có khả năng chuyển hóa amoni/nitrit từ nước thải lò mổ và NTCNL sau biogas. Đồng thời, nghiên cứu nhằm đánh giá các điều kiện sinh trưởng tối ưu và khả năng chuyển hóa của chúng. Luận án cũng hướng đến việc đánh giá hiệu quả và xác định các điều kiện vận hành phù hợp cho công nghệ SBR khi kết hợp bổ sung các chủng vi khuẩn đã phân lập, nhằm xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ trong NTCNL sau biogas.
Kết quả nghiên cứu đã phân lập và định danh được bốn chủng vi khuẩn dị dưỡng chuyển hóa amoni (Bacillus megaterium HT1, Bacillus licheniformis HT1, Bacillus subtilis HT1, Pseudomonas aeruginosa HT1) và hai chủng chuyển hóa nitrit (Lactobacillus fermentum HT2, Pseudomonas stuzeri HT2) từ nước thải. Các chủng này cho thấy khả năng chuyển hóa hoàn toàn amoni và nitrit ở hàm lượng cao (≤750 mg/L) sau 4-5 ngày nuôi cấy, đồng thời có thể sinh trưởng và chuyển hóa hiệu quả trong điều kiện môi trường bất lợi như pH thay đổi (từ 5,0-8,5), DO thấp (≥0,1 mg/L) và độ muối cao (≤3%). Lưu ý, chủng Pseudomonas aeruginosa HT1 không được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo do khả năng gây bệnh.
Nghiên cứu cũng xác định tỉ lệ phối trộn tối ưu của các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni (1:1:1) và nitrit (1:1) để đạt hiệu quả xử lý cao hơn so với đơn chủng, với tỉ lệ phối trộn thích hợp giữa hai nhóm là 2:1 (nhóm amoni:nhóm nitrit). Khi áp dụng công nghệ SBR kết hợp bổ sung các chủng tuyển chọn, hiệu quả xử lý COD đạt 68-85%, và hiệu quả xử lý TN dao động 42-72%. Chế độ sục khí 70/130 phút (thiếu khí/hiếu khí) cho hiệu quả xử lý TN tốt nhất (64-72%), đạt Cột B của QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Tải trọng COD ít ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD, trong khi tải trọng TN tăng dần làm giảm hiệu suất xử lý TN.
Mục lục chi tiết:
-
MỞ ĐẦU
- 1. Tính cấp thiết của đề tài
- 2. Mục tiêu nghiên cứu
- 3. Nội dung nghiên cứu
-
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
- 1.1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam
- 1.2. Tổng quan các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn
-
1.3. Cơ chế chuyển hóa sinh học CHC và nitơ của công nghệ SBR
- 1.3.1. Chuyển hóa sinh học chất hữu cơ
- 1.3.2. Chuyển hóa sinh học nitơ
- 1.4. Tổng quan về vi khuẩn nitrat hóa dị dưỡng (HBN)
-
Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
-
2.1. Đối tượng, phạm vi và vật liệu nghiên cứu
- 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- 2.1.3. Vật liệu nghiên cứu
-
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- 2.2.1. Phương pháp thu và bảo quản mẫu
- 2.2.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong nghiên cứu
- 2.2.3. Phương pháp nuôi cấy và phân lập các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni/nitrit
- 2.2.4. Phương pháp nhuộm Gram
- 2.2.5. Định danh và xác định các chủng vi khuẩn nitrit/nitrat hóa
- 2.2.6. Khảo sát ảnh hưởng của điều kiện MT nuôi cấy tới khả năng sinh trưởng và chuyển hóa của các chủng vi khuẩn phân lập được
-
2.2.7. Khảo sát khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas của các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni, nitrit phân lập được
- 2.2.7.1. Ảnh hưởng của mật độ vi sinh bổ sung ban đầu đến hiệu quả XLNT
- 2.2.7.2. So sánh khả năng xử lý của đơn chủng và tổ hợp các chủng
- 2.2.7.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni và nitrit phân lập được đến hiệu quả xử lý nước thải
- 2.2.7.4. Nghiên cứu XLNT CNL sau bể biogas bằng công nghệ SBR kết hợp bổ sung các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni và nitrit phân lập được
- 2.2.8. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
-
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
- 3.1. Phân lập, định danh một số chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa amoni/nitrit từ nước thải
-
3.2. Khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố MT nuôi cấy đến sự sinh trưởng và chuyển hóa amoni/nitrit của các chủng VK phân lập được
-
3.2.1. Khảo sát các chủng chuyển hóa amoni
- 3.2.1.1. Ảnh hưởng của pH
- 3.2.1.2. Ảnh hưởng của DO và nhiệt độ
- 3.2.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ muối
- 3.2.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ amoni nuôi cấy ban đầu
-
3.2.2. Khảo sát các chủng chuyển hóa nitrit
- 3.2.2.1. Ảnh hưởng của pH
- 3.2.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ oxy hòa tan (DO) và nhiệt độ
- 3.2.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ muối
- 3.2.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ nitrit ban đầu trong MT nuôi cấy
-
3.3. Đánh giá khả năng xử lý nước thải CNL sau bể biogas của các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni và nitrit phân lập được
- 3.3.1. Ảnh hưởng của mật độ vi sinh đến khả năng chuyển hóa amoni
- 3.3.2. So sánh khả năng chuyển hóa amoni của đơn chủng và tổ hợp chủng
- 3.3.3. Ảnh hưởng của mật độ vi sinh đến khả năng chuyển hóa nitrit
- 3.3.4. So sánh khả năng chuyển hóa nitrit của đơn chủng và tổ hợp chủng
- 3.3.5. Khảo sát tỷ lệ phối trộn các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni và nitrit phân lập được đến hiệu quả xử lý nước thải
-
3.3.6. Khả năng XLNT CNL sau bể biogas bằng công nghệ SBR kết hợp bổ sung các chủng vi khuẩn chuyển hóa amoni và nitrit phân lập được
- 3.3.6.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí gián đoán 1 chu trình
- 3.3.6.2. Ảnh hưởng của OLR, NLR đến hiệu suất xử lý
-
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
-
NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN
-
DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ XUẤT BẢN LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN