Nghiên cứu thu hồi n và p từ nước thải chăn nuôi sau biogas bằng than sinh học chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.54 MB, 92 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN THỊ HIỀN
NGHIÊN CỨU THU HỒI N VÀ P TỪ NƢỚC THẢI CHĂN
NUÔI SAU BIOGAS BẰNG THAN SINH HỌC
CHẾ TẠO TỪ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2018
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NGUYỄN THỊ HIỀN
NGHIÊN CỨU THU HỒI N VÀ P TỪ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI
SAU BIOGAS BẰNG THAN SINH HỌC
CHẾ TẠO TỪ PHỤ PHẨM NƠNG NGHIỆP
Chun ngành: Kĩ thuật Mơi trường
Mã số: 60520320
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ THỊ HOÀNG OANH
PGS.TS. NGUYỄN THỊ HÀ
Hà Nội – Năm 2018
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, với lòng biết ơn và sự kính trong sâu sắc, em xin chân thành
cảm ơn TS. Lê Thị Hoàng Oanh và PGS.TS. Nguyễn Thị Hà, Giảng viên Bộ môn
Công nghệ môi trường, Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà Nội, đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điểu kiện giúp đỡ
em trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Em xin gửi lời tri ân tới quý Thầy cô thuộc Bộ môn Công nghệ môi trường,
Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà
Nội cùng tồn thể các thầy, cơ giáo trong và ngồi Khoa Mơi trường, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ em
trong suốt thời gian nghiên cứu.
Em cũng xin gửi làm cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln quan tâm động viên
và đóng góp ý kiến giúp đỡ em trong suốt q trình hồn thiện luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày tháng
năm 2018
Học viên
Nguyễn Thị Hiền
MỤC LỤC
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 3
1.1. Tổng quan nước thải chăn nuôi ................................................................ 3
1.1.1.
Phát triển chăn ni ở Việt Nam ......................................................... 3
1.1.2.
Đặc tính nước thải chăn nuôi .............................................................. 7
1.1.3.
Tác động của nước thải chăn nuôi đến môi trường và sức khỏe
con người........................................................................................................... 13
1.2. Tổng quan về các biện pháp thu hồi N, P ............................................... 14
1.2.1.
Sự cần thiết phải thu hồi N, P ........................................................... 14
1.2.2.
Những biện pháp thu hồi ................................................................... 15
1.2. Than sinh học và ứng dụng trong quá trình thu hồi N và P ................... 19
1.2.1.
Định nghĩa than sinh học .................................................................. 19
1.2.2.
Đặc điểm của than sinh học .............................................................. 19
1.2.3.
Phương pháp chế tạo và biến tính than sinh học .............................. 20
1.2.4.
Nghiên cứu ứng dụng của than sinh học trong hấp phụ N và P từ
nước thải ………………………………………………………………………….23
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 26
2.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................ 26
2.2. Phạm vi quy mô nghiên cứu...................................................................... 26
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 27
2.3.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu ............................................ 27
2.3.2. Phương pháp điều tra, khảo sát, lấy mẫu thực địa ................................. 27
2.3.3. Phương pháp chế tạo than sinh học ........................................................ 29
2.3.4. Đánh giá đặc tính cấu trúc của vật liệu .................................................. 31
2.3.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến dung lượng hấp phụ ...................... 31
2.3.6. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu ................................................... 33
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................... 34
3.1. Kết quả điều tra về hiện trạng nước thải chăn ni lợn khu vực nghiên cứu
.......................................................................................................................... 34
3.2. Đặc tính vật liệu than sinh học chế tạo từ vỏ lạc và xơ dừa ..................... 36
3.2.1. Hiệu suất chế tạo than sinh học .............................................................. 36
3.2.2. Cấu trúc bề mặt vật liệu .......................................................................... 37
3.2.3. Điện tích bề mặt ...................................................................................... 39
3.2.4. Đặc điểm các nhóm chức ........................................................................ 40
3.2.5. Thành phần nguyên tố trên bề mặt dựa trên phổ EDS ........................... 41
3.3. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình hấp phụ ..................................... 43
3.3.1. Ảnh hưởng của thời gian lên quá trình hấp phụ ..................................... 43
3.3.2. Ảnh hưởng của pH lên quá trình hấp phụ............................................... 46
3.3.3.
Ảnh hưởng của nồng độ nước thải chăn ni lên q trình hấp
phụ………………………………………………………………………………….49
3.3.4. Đánh giá khả năng thu hồi N, P của than sinh học ................................ 54
3.3.4.1. Đánh giá chất lượng nước thải sau hấp phụ ....................................... 54
3.3.4.2. Đặc điểm bề mặt vật liệu trước và sau hấp phụ .................................. 56
3.3.4.3. Điện tích bề mặt ................................................................................... 57
3.3.4.4. Thành phần nguyên tố trên bề mặt của vật liệu trước và sau hấp
phụ dựa trên phổ EDS ....................................................................................... 58
3.3.4.5. Đánh giá khả năng thu hồi N, P........................................................... 59
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 62
Kết luận ............................................................................................................ 62
Khuyến nghị ..................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 64
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
BOD
Nhu cầu ơxy sinh hóa (Biological oxygen demand)
BHT
Bùn hoạt tính
BTT
Biến tính trước
BTS
Biến tính sau
COD
Nhu cầu ơxy hóa học (Chemical oxygen demand)
EDX
Phương pháp Phổ tán xạ năng lượng tia X (Energy Dispersive X-Ray
Analysis)
FTIR
Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (Fourier Transformation Infrared
Spectrometer)
JICA
Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (The Japan International Cooperation
Agency)
KBT
Không biến tính
MBR
Bể sinh học kết hợp lọc màng (Membrane bioreactor)
MLSS
Hàm lượng chất rắn lơ lửng (Mixed liquor suspended solids)
MLVSS
Hàm lượng chất rắn dễ bay hơi (Mixed liquor volatile suspended solids)
PTN
Phịng thí nghiệm
Cs
Cộng sự
QCVN
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
TN
Tổng nitơ
TP
Tổng phơtpho
UASB
Hệ xử lý dịng chảy ngược qua tầng bùn yếm khí (Upflow anaerobic
sludge blanket)
VSV
Vi sinh vật
SEM
Kính hiển vi điện tử quét (Scaning electron microscope)
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1:Số lượng đầu lợn và lượng nước tiêu thụ tại một số trang trại ................ 7
Bảng 2: Định mức ăn hạn chế cho lợn thịt (tiepthinongnghiep.com, 2018)......... 8
Bảng 3: Đặc tính của nước thải chăn ni lợn pha lỗng ở nồng độ 15% (García
và cs, 2018) .......................................................................................................... 10
Bảng 4: Thành phần và mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trang trại ..... 11
Bảng 5: Kết quả chế tạo than sinh học từ rơm rạ và trấuError! Bookmark not
defined.
Bảng 6: Thành phần vỏ lạc .................................................................................. 26
Bảng 7: Đặc tính các chất trong xơ dừa .............................................................. 26
Bảng 8: Các phương pháp phân tích áp dụng trong nghiên cứu........................ 28
Bảng 9: Kết quả phân tích chất lượng nước đầu vào ......................................... 35
Bảng 10: Hiệu suất chế tạo than sinh học ........................................................... 36
Bảng 11: Điện tích bề mặt của các mẫu than tại các pH khác nhau ................... 40
Bảng 12: Bảng tổng hợp các peak của than sinh học chế tạo từ vỏ lạc .............. 41
Bảng 13: Thành phần các nguyên tố có trong than sinh học chế tạo từ vỏ lạc ... 42
Bảng 14: Kết quả phân tích chất lượng nước đầu vào và đầu ra sau hấp phụ ... 55
Bảng 15: Điện tích bề mặt của các mẫu than tại các pH khác nhau .................. 57
Bảng 16: Bảng tổng hợp các peak của than sinh học chế tạo từ vỏ lạc ....... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 17: Thành phần các nguyên tố có than sinh học BTT chế tạo từ vỏ lạc trước
và sau hấp phụ ..................................................................................................... 59
Bảng 18: Kết quả phân tích một số chỉ tiêu trong than sinh học BTT chế tạo từ
vỏ lạc trước và sau hấp phụ ................................................................................. 60
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Bản đồ phân bố tổng đàn lợn.................................................................... 5
Hình 2: Phân bố sản lượng thịt lợn theo địa phương ............................................ 6
Hình 3: Biểu đồ phân bố trang trại chăn ni ....................................................... 6
Hình 4: Sơ đồ chế tạo vật liệu biến tính trước nung .......................................... 30
Hình 5: Ảnh chụp SEM của than xơ dừa BTT ..................................................... 37
Hình 6: Ảnh chụp SEM của than xơ dừa BTS ...................................................... 37
Hình 7: Ảnh chụp SEM của than xơ dừa KBT ..................................................... 38
Hình 8: Ảnh chụp SEM của than vỏ lạc BTT ...................................................... 38
Hình 9: Ảnh chụp SEM của than vỏ lạc BTS ...................................................... 39
Hình 10: Ảnh chụp SEM của than vỏ lạc KBT ................................................... 39
Hình 11:Phổ FTIR của than sinh học chế tạo từ vỏ lạc ...................................... 40
Hình 12: Phổ EDS của than vỏ lạc BTT .............................................................. 41
Hình 13: Phổ EDS của than vỏ lạc KBT .............................................................. 42
Hình 14: Phổ EDS của than vỏ lạc BTS .............................................................. 42
Hình 15: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả hấp phụ PO43- ......................... 43
Hình 16: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả hấp phụ NH4+ ......................... 44
Hình 17: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả hấp phụ NO3- .......................... 45
Hình 18: Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả hấp phụ PO43- .................................. 46
Hình 19: Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả hấp phụ NH4+................................... 47
Hình 20: Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả hấp phụ NO3- ................................... 48
Hình 21: Ảnh hưởng của nồng độ PO43- đến khả năng hấp phụ trên BTT .......... 49
Hình 22: Ảnh hưởng của nồng độ PO43- đến khả năng hấp phụ trên BTS .......... 50
Hình 23: Ảnh hưởng của nồng độ PO43- đến khả năng hấp phụ trên KBT.......... 50
Hình 24: Ảnh hưởng của nồng độ NO3- đến khả năng hấp phụ trên BTT ........... 51
Hình 25: Ảnh hưởng của nồng độ NO3- đến khả năng hấp phụ trên BTS ........... 51
Hình 26: Ảnh hưởng của nồng độ NO3- đến khả năng hấp phụ trên KBT........... 52
Hình 27: Ảnh hưởng của nồng độ NH4+ đến khả năng hấp phụ trên BTT .......... 53
Hình 28: Ảnh hưởng của nồng độ NH4+ đến khả năng hấp phụ trên BTS .......... 53
Hình 29: Ảnh hưởng của nồng độ NH4+ đến khả năng hấp phụ trên KBT .......... 54
Hình 30: Ảnh chụp SEM của than vỏ lạc BTT trước hấp phụ ............................. 56
Hình 31: Ảnh chụp SEM của than vỏ lạc BTT sau hấp phụ ................................ 56
Hình 32: Ảnh chụp SEM của than xơ dừa BTT trước hấp phụ .......................... 56
Hình 33: Ảnh chụp SEM của than xơ dừa BTT sau hấp phụ ............................. 57
Hình 34: Phổ EDS của than sinh học BTT chế tạo từ vỏ lạc trước hấp phụ ....... 58
Hình 35: Phổ EDS của than sinh học BTT chế tạo từ vỏ lạc sau hấp phụ .......... 58
MỞ ĐẦU
Những năm gần đây, sự tăng trưởng nhanh của ngành chăn ni tại Việt
Nam, đã góp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nước. Tuy nhiên,
bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại, ngành chăn nuôi đã và đang làm cho môi
trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của
cộng đồng dân cư và hệ sinh thái tự nhiên.
Trong nước thải chăn nuôi, hàm lượng chất hữu cơ, N, P và coliform rất
cao. Hiện nay ở nước ta, xử lý nước thải chăn nuôi lợn chủ yếu mới là xử lý bằng
công nghệ biogas và hồ sinh học. Ưu điểm của bể biogas là có thể sản xuất được
nguồn năng lượng khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng
khác và xử lý được một phần ô nhiễm trong nước thải. Tuy nhiên nước thải sau
biogas vẫn chứa một lượng lớn các chất hữu cơ và vi sinh vật, chưa đáp ứng các
tiêu chuẩn thải của quốc gia và ngành về COD, tổng N và tổng P. Kết quả khảo
sát của Viện KH&CN Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2009) cho
thấy, giá trị COD, TN, TP trong nước thải chăn nuôi lợn rất cao, với các giá trị
tương ứng là 2500 – 12120 mgO/L, 185 – 4539 mg/L, 28 – 831 mg/L. Hồ sinh
học có thể xử lý N và P nhưng hiệu quả thấp, cần diện tích lớn và thời gian lưu
lâu. N và P là yếu tố gây phú dưỡng cho các thuỷ vực tiếp nhận dẫn đến suy giảm
chất lượng nước, đặc biệt lượng oxy hòa tan gây chết các sinh vật thủy sinh. Việc
xử lý chúng gây chi phí tốn kém trong khi chúng là các yếu tố dinh dưỡng cần
được thu hồi để sử dụng cho các mục đích nơng nghiệp.
Việt Nam là một đất nước có truyền thống nông nghiệp lâu đời với nền
nông nghiệp lúa nước và cần một lượng phân bón lớn cho cây trồng. Hiện tại
lượng N, P trong phân bón khống có chi phí khoảng 7.000-8.000 đồng/kg.
Lượng phân bón cây khơng hấp thụ hết sẽ đi vào trong môi trường làm đất chai
cứng, hoặc bị rửa trôi hay thấm rút gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm,
hoặc bị bay hơi gây ơ nhiễm khơng khí. Do vậy, cần nguồn phân bón thân thiện
với mơi trường có khả năng lưu trữ dinh dưỡng cho đất vừa hạn chế việc sử dụng
phân bón vừa tiết kiệm chi phí cho người nơng dân.
1
Hiện nay than sinh học đang là một vật liệu hấp phụ chi phí thấp nhận được
nhiều sự quan tâm bởi những tiềm năng ứng dụng trong môi trường và lợi ích của
vật liệu này. Khơng những được sử dụng để loại bỏ chất ô nhiễm vô cơ, hữu cơ;
than sinh học cịn được ứng dụng trong nơng nghiệp như một loại phân bón thế
hệ mới, cải tạo độ phì nhiêu của đất, tăng khả năng giữ nước và các chất dinh
dưỡng. Nguyên liệu chế tạo than sinh học là những phụ phẩm nơng nghiệp được
thải bỏ trong q trình sử dụng. Từ đó, phân bón thành phẩm có chi phí thấp và
thân thiện với mơi trường. Tuy nhiên khả năng hấp phụ của than sinh học chưa
cao đặc biệt đối với ion âm nên cần biến tính để tăng cường hiệu quả hấp phụ.
Do đó luận văn “Nghiên cứu thu hồi N và P từ nƣớc thải chăn nuôi sau
biogas bằng than sinh học chế tạo từ phụ phẩm nơng nghiệp” có mục tiêu
đánh giá khả năng thu hồi N và P trong nước thải chăn nuôi sau biogas bằng than
sinh học chế tạo theo các cách biến tính khác nhau hướng tới ứng dụng trong
nông nghiệp.
Đề tài gồm các nội dung nghiên cứu sau:
Khảo sát đặc trưng của nước thải chăn nuôi khu vực nghiên cứu.
Chế tạo và đánh giá đặc tính cấu trúc vật liệu biến tính từ phụ phẩm nơng
nghiệp vỏ lạc và xơ dừa.
Đánh giá khả năng thu hồi N và P bằng vật liệu hấp phụ than sinh học.
2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.
Tổng quan nƣớc thải chăn nuôi
1.1.1. Phát triển chăn nuôi ở Việt Nam
1.1.1.1. Lịch sử phát triển ngành chăn nuôi
Chăn nuôi là một ngành quan trọng của nông nghiệp hiện đại, nuôi lớn vật
nuôi để sản xuất những sản phẩm như thực phẩm, lông và sức lao động. Sản
phẩm từ chăn nuôi nhằm cung cấp lợi nhuận và phục vụ cho đời sống sinh hoạt
của con người.
Đặc điểm nổi bật của nông nghiệp Việt Nam từ xa xưa là hệ thống sản
xuất kết hợp mà rõ ràng nhất là sự kết hợp mật thiết giữa chăn nuôi và trồng trọt.
Việc kết hợp này có tác động hỗ trợ và sử dụng hợp lý các nguồn thức ăn tại chỗ
sẵn có. Ví dụ, chăn nuôi gia súc để lấy sức kéo phục vụ cho trồng trọt; phụ phẩm
từ chăn nuôi được sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi thuỷ sản và phân bón cho
ngành trồng trọt. Ngày nay, hình thức kết hợp này vẫn cịn đang được sử dụng
dưới hình thức chăn ni nơng hộ, và theo mơ hình vườn ao chuồng (VAC).
Giá thành chăn nuôi cao do thức ăn chăn nuôi, con giống và những chất phụ
gia thuốc thú y đều nhập khẩu với tỉ trọng lớn. Chỉ một số ít cơ sở có giá thành
cạnh tranh khi ni lợn theo phương thức VAC kết hợp trồng trọt, nuôi thủy sản.
Một trong những xu hướng của chăn nuôi là nuôi gia cơng cho cơng ty nước
ngồi (Thanh Trà và Huy Vũ, 2016).
Hiện nay, chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ hộ gia đình vẫn chiếm tỷ trọng lớn
khoảng 65 - 70% về số lượng và sản lượng. Tuy nhiên, ngành chăn nuôi nước ta
đang có những dịch chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi quy
mô lớn, trang trại, cơng nghiệp. Đặc biệt là đã có sự hình thành, đầu tư của các
doanh nghiệp lớn, đó là nền tảng bền vững cho nền chăn nuôi Việt Nam trong
tương lai (Nam Nguyên, 2015).
Từ một nước thiếu thốn trầm trọng về thực phẩm, đến nay, có thể nói
nhiều sản phẩm chăn nuôi sản xuất trong nước như trứng, thịt lợn, thịt gia cầm…
đã cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước với giá cả không cao hơn
3
nhiều so với mặt bằng chung thế giới, một số sản phẩm chăn ni như thịt lợn,
trứng, sữa… đã có xuất khẩu. Nhiều giống lợn ngoại phong phú về nguồn gốc đã
được đưa vào sản xuất và lai tạo giúp giống lợn trong nước được nâng lên một
bước, nhất là tỉ lệ nạc. Tỉ lệ giống lợn ngoại, lợn lai 2-3 máu ngoại được nuôi ở
các trang trại đang ngày càng tăng. Tiến bộ về giống là yếu tố quan trọng giúp
trọng lượng lợn thịt xuất chuồng cả nước bình quân từ 67,7 kg/con (năm 2011)
tăng lên trên 70 kg/con (năm 2015).
1.1.1.2. Sản lượng ngành chăn nuôi
Trong những năm vừa qua, ngành chăn nuôi trong nước luôn giữ mức tăng
trưởng cao và ổn định. Theo số liệu tổng hợp kết quả chương trình điều tra chăn
ni năm 2012, cả nước có khoảng 26494 nghìn đầu lợn; năm 2013 cả nước có
khoảng 26264,4 nghìn đầu lợn; năm 2014 cả nước có khoảng 26761,4 nghìn đầu
lợn đến năm 2015 cả nước có khoảng 27750,7 nghìn đầu lợn (Tổng cục thống kê,
2015). Tại thời điểm 1/10/2016, đàn lợn 29,1 triệu con, tăng 1,3 triệu con (Tổng
cục thống kê, 2016). Tại thời điểm 01/10/2017, đàn lợn có 27,4 triệu con, giảm
5,7%[3]. Về sản lượng thịt lợn các năm gần đây có xu hướng tăng dần, cụ thể:
Năm 2010 sản lượng thịt hơi đạt 3.036 tấn; năm 2011 đạt 3.200 tấn/năm, tăng
1,05% so với năm 2010; năm 2013 đạt 3.217,9 tấn/năm, tăng 1,06% so với năm
2010; năm 2015 đạt 3.491,6 tấn/năm, tăng 1,15% và năm 2017 đạt 3.733,2
tấn/năm, tăng 1,23% so với năm 2010 (Tổng cục thống kê, 2017). Về lượng chất
thải thì để sản xuất 1000 kg thịt lợn thì hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39
kg phân, 11 kg TS (rắn tổng số), 3,1 kg BOD5, 0,24 kg NH4+-N (Bùi Hữu Đoàn,
2011).
Từ chỗ thiếu thốn trầm trọng về thực phẩm, nước ta đã cơ bản đáp ứng đủ
nhu cầu nhiều sản phẩm chăn nuôi. Đến nay, chăn nuôi lợn mới đạt 17-20 con cai
sữa/nái/năm (so với mức 31-33 con/nái/năm của Đan Mạch, 24-26 con/nái/năm
của các nước như Trung Quốc, Mỹ, Thái Lan…). Tỷ lệ hao hụt lợn con vẫn còn
lớn, từ lúc sơ sinh đến cai sữa lên tới 20-25%. Tuy vậy, năng suất thịt của chăn
ni nước ta nói chung vẫn còn ở mức thấp; tổ chức sản xuất dù đã tăng quy mô
4
nhưng nhìn chung vẫn cịn phân tán nhỏ lẻ, chưa hình thành được các chuỗi liên
kết; cơng tác vệ sinh ATTP trong giết mổ, dịch bệnh luôn tiềm ẩn… cũng là
những yếu tố khiến khả năng cạnh tranh của chăn ni Việt Nam cịn thua kém
xa so với nhiều nước, nhất là các nước có thế mạnh chăn ni trong khối hiệp
định TPP (Hoàng Thanh Vân, 2015).
1.1.1.3. Phân bố ngành chăn nuôi
Mặc dù chăn nuôi ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ tuy nhiên mật độ vật
nuôi và số lượng các trang trại chăn nuôi ở nước ta phân bố không đồng đều giữa
các vùng miền trong cả nước. Tỷ lệ phân bố các hộ chăn nuôi ở nước ta tập trung
chủ yếu tại khu vực miền Bắc đặc biệt là các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc.
Tuy nhiên hoạt động chăn nuôi tập trung chủ yếu lại phát triển mạnh nhất tại khu
vực đồng bằng châu thổ sơng Hồng.
Dưới đây là một số hình thể hiện tỷ lệ phân bố ở nước ta (Chăn nuôi Việt
Nam - Thơng tin chun ngành chăn ni, 2018):
Hình 1: Bản đồ phân bố tổng đàn lợn
5
Hình 2: Phân bố sản lƣợng thịt lợn theo địa phƣơng
Hình 3: Biểu đồ phân bố trang trại chăn ni
Qua thống kê tính hình chăn ni lợn ở Việt Nam năm 2018 cho thấy chăn
nuôi lợn phân bố chủ yếu ở khu vực đồng bằng sông Hồng chiếm 34,8%; khu
vực Đông Nam Bộ chiếm 25,5%; khu vực Đông Bắc chiếm 12,3%; khu vực
Đồng Bằng sông Cửu Long chiếm 9,2%; khu vực Bắc Trung Bộ chiếm 8,2%;
khu vực Tây Nguyên chiếm 6,2%; khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ chiếm 3%
và khu vực Tây Bắc chiếm 0,8%.
6
1.1.2. Đặc tính nƣớc thải chăn ni
1.1.2.1. Lưu lượng nước thải
Theo khảo sát của tổ chức JICA và Viện Công nghệ môi trường trước đây
tại các trang trại chăn nuôi lợn điển hình tại 5 tỉnh thuộc miền Bắc gồm Hà Nội,
Vĩnh Phúc, Hưng n, Thái Bình và Hịa Bình cho thấy: lượng nước tiêu thụ từ
10-40 lít/đầu lợn/ngày, trong khi đó tại Nhật Bản con số này là 20 - 30 lít/đầu
lợn/ngày. Với 4293 trang trại chiếm 35% số đầu lợn trong cả nước (9345 triệu
lợn), nếu trung bình lượng nước thải ra là 25 lít/con/ngày thì lượng nước thải
trung bình khoảng 85 triệu m3/năm, một con số đáng kể (Trần Văn Tựa, 2015).
Theo kết quả khảo sát tại 05 địa phương là Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên,
Thái Bình và Hịa Bình với 20 trang trại (Đề tài KH&CN của Viện Công nghệ
Môi trường) cho thấy:
Về lượng nước tiêu thụ, kết quả khảo sát tại một số trang trại chăn nuôi lợn
với số lượng từ 1000 đầu trở lên (bao gồm lợn thịt, nái và hậu bị) cho thấy lương
nước tiêu thụ có sự biến động lớn, dao động từ 15 đến 60 lít/đầu lợn/ngày đêm
(bảng 1).
Bảng 1: Số lƣợng đầu lợn và lƣợng nƣớc tiêu thụ tại một số trang trại
Lƣợng nƣớc tiêu thụ
TT
Trang trại
Số đầu lợn nuôi
1
VP1
1000
70-80
2
VP3
1800
120
3
VP5
1600
100
4
VP8
1300
100
5
TB1
1320
90
6
TB2
6600
100
7
TB3
3320
100
8
TB4
1700
80
9
TB5
2750
60
7
(m3/ng.đêm)
10
TB6
4000
250
11
HY1
1040
40
12
HY2
1320
20-30
13
HY3
1380
60
14
HN1
590
20-30
15
HN2
690
40
16
HB1
1400
40
Ghi chú:
VP: Vĩnh Phúc; TB: Thái Bình; HY: Hưng Yên; HN: Hà Nội; HB: Hịa Bình.
Định mức tiêu thụ thức ăn và các nguyên liệu khác phụ thuộc vào loại lợn
và quy trình chăn ni áp dụng. Bảng 2 nêu ví dụ về định mức thức ăn cho lợn
thịt.
Bảng 2: Định mức ăn hạn chế cho lợn thịt (tiepthinongnghiep.com, 2018)
Khối lượng cơ
Lượng thức ăn
thể (kg)
(kg/con/ngày)
18
0,9
27
1,2
38
1,5
50
2,0
60
2,2
68
2,3-2,4
75
2,4-2,6
85
2,6-2,8
86-100
2,6-2,8
Hàm lượng protein/kg Năng lượng/kg
thức ăn (%)
thức ăn (kCal)
17-18
3100
15
3100
13
3000
Định mức thức ăn cho lợn nái hậu bị từ 3 tháng đến 8 tháng tuổi giống như
heo nái giống. Mức ăn tùy thuộc vào các tháng tuổi từ 1,2 đến 2 kg/con/ngày. Từ
90 kg cho đến 10 - 14 ngày trước khi dự kiến phối giống cho ăn 2 kg/con/ngày;
sau phối giống cho ăn 1,8 kg/con/ngày.
8
1.1.2.2. Tính chất nước thải
Nước thải chăn ni là hỗn hợp bao gồm nước tiểu, nước rửa chuồng, nước
tắm vật ni. Trong nước thải chăn ni cịn có thể chứa một phần hay tồn bộ
lượng phân được vật ni thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng
lớn nhất trong chăn nuôi.
Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất đặc trưng, phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như tuổi vật nuôi, chế độ ăn uống, nhiệt độ, độ ẩm trong chuồng,
cách xử lý chất thải, .... Đặc tính nước thải chăn ni bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi
sự pha loãng, lưu trữ và cách tách loại rắn lỏng. Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp
bao gồm nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm vật nuôi. Trong nước thải chăn
ni cịn có thể chứa một phần hay tồn bộ lượng phân được vật nuôi thải ra.
Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi.
Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lượng và
nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao. Một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung
bình hàng ngày thải ra lượng phân, nước tiểu khoảng 6 - 8% khối lượng của nó.
Để sản xuất 1000 kg thịt lợn thì hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân,
11 kg TS (rắn tổng số), 3,1 kg BOD5, 0,24 kg NH4+-N (Bùi Hữu Đoàn, 2011).
Như vậy, có thể thấy rằng chăn ni tập trung là một trong các nguồn chất thải
lớn có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường ở nước ta.
Trung Quốc là quốc gia lớn trong chăn ni lợn. Năm 2015 có khoảng
700 triệu đầu lợn, chiếm 50% sản lượng toàn thế giới, được xuất chuồng tại quốc
gia này. Lượng phân lợn ước tính trên đầu lợn là 3 kg/ngày, ứng với 2 tỉ cân phân
khô được tạo ra hàng ngày trên quốc gia này. Đặc tính của nước thải chăn ni
lợn biến đổi mạnh tuỳ thuộc vào phương pháp thu gom và mùa chăn ni. Các
phương pháp này gồm có thu gom phân tách nước tiểu, thu gom hỗn hợp phân và
nước tiểu và phương pháp ngâm phân trong nước tiểu (Wang và Guo, 2009).
Phương pháp thứ nhất được áp dụng phổ biến nhất ở Trung Quốc với hình thức
dội rửa vệ sinh chuồng. Loại nước thải không chứa phân thu được có hàm lượng
amoni cao và COD cũng như tỉ lệ C/N thấp (Zhao và cs, 2014).
9
Tại nhiều quốc gia Châu Âu, chăn nuôi lợn là một ngành kinh tế trọng
điểm với số đầu lợn là 148,7 triệu chiếm 44,3% sản lượng chăn ni tồn Châu
Âu (EU, 2015). Con số này lên đến 150,11 triệu đầu lợn vào năm 2017 (EU,
2018). Chăn nuôi lợn ở dây phát sinh 217- 434 triệu m3 nước thải trên năm, ứng
với 4-8 L/ngày/đầu lợn (De Godos et al., 2009). Ước tính trung bình về lượng
chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi lợn vào 2015 là 8923 nghìn
tấn COD/năm, 890 nghìn tấn N/năm và 223 nghìn tấn P/năm (EU, 2016).
Nước thải chăn nuôi tại Châu Âu cũng mang đặc điểm chung của nước
thải chăn ni là có tải lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng cao. Ngoài ra, nước thải
chăn ni lợn cịn chứa hàm lượng các kim loại cao như Zn và Cu được sử dụng
làm chất kích thích tăng trưởng (Abe et al., 2012; De la Torre et al., 2000). Đặc
tính của nước thải chăn nuôi được xác định như trong Bảng 8.
Bảng 3: Đặc tính của nước thải chăn ni lợn pha lỗng ở nồng độ 15% (García
và cs, 2018)
Chỉ tiêu
Đơn vị
Giá trị
TSS
mg/L
1340±34
TOC
mg/L
1375±121
IC
mg/L
314±55
TN
mg/L
393±26
NO2-
mg/L
<0,5
NO3-
mg/L
<0,5
TP
mg/L
9,4±0.4
Zn
mg/L
0,7±0.2
Cu
mg/L
<0,6
As
<0.6
Qua kết quả khảo sát của Viện KH&CN Môi trường, trường Đại học Bách
khoa Hà Nội (2009) cho thấy, giá trị COD, TN, TP, SS và coliform trong nước
thải chăn nuôi lợn rất cao, với các giá trị tương ứng là 2500 – 12120 mgO2/L,
10
185 – 4539, 28 - 831, 190 – 5830 mg/L và 4x104 - 108 MPN/100 mL. Trong khi
đó, kết quả về chất lượng nước thải tại trang trại Hịa Bình Xanh (xã Hợp Hịa,
huyện Lương Sơn, tỉnh Hịa Bình) với khoảng 3000 đầu lợn cũng cho thấy các
thông số ô nhiễm như COD, NH4+, TP và SS tương ứng lần lượt là 5630 ± 1032,
544 ± 57, 60 ± 18 và 4904 ± 901 (Cao Thế Hà và cs, 2015). Các giá trị ô nhiễm
này đều không đạt Quy chuẩn 62:2016/BTNMT về nước thải chăn nuôi và vượt
gấp nhiều lần tiêu chuẩn khắt khe hơn là Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước
thải chăn nuôi gia súc (QCVN 01-79:2011/BNNPTNT).
Theo kết quả khảo sát tại 05 địa phương là Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng n,
Thái Bình và Hịa Bình với 20 trang trại (Đề tài KH&CN của Viện Công nghệ
Môi trường) cho thấy:
Bảng 4: Thành phần và mức độ ô nhiễm nƣớc thải chăn nuôi lợn trang trại
Trƣớc biogas
Thông số
TB
MinMax
7,30-
Sau biogas
TB
pH
7,56
T0 (0C)
30,35
29-32
30,35
DO (mg/L)
0,00
0-0
0,08
3587,3
860-
3
4590
COD (mg/L)
T-N (mg/L)
N-NH4+
(mg/L)
T-P (mg/L)
343,16
315,00
92,17
7,87
167907
130870
250-
7,76
800,71
307,13
289,38
62,13
11
MinMax
7,197,90
28,232,6
00,60
3911792
115531
110506
19-
Ao sinh hoc
TB
7,59
30,57
3,83
161,83
MinMax
7,507,80
29,633,0
QCVN 62:
2016/
BTNMT
cột B
5,5-9
-
1,2-6,39
1044150
300
55,92
10-270
150
54,0
10- 274
-
29,0
10-48
-
295
SS (mg/L)
Coliform
(MPN/100ml)
E.coli
(MPN/100ml)
2247,5
5209520
127
1431,43
3603280
175,0
150-350
150
372.104
-
226.104
-
206.104
-
5.103
169.104
-
135.104
-
135.104
-
-
Ghi chú: QCVN 62:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng
nước thải chăn nuôi
Về thành phần và mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi lợn trang trại,
kết quả khảo sát được tổng hợp ở bảng 3. Trước biogas lượng COD, TN, TP
trong nước thải rất cao với các số liệu tương ứng là 3587 mg/l, 343 mg/l và 92
mg/l. Sau khi được xử lý kỵ khí bàng hầm biogas các thơng số trên giảm cịn 800
mg/l; 307mg/l và 62mg/l. Tại các ao sinh học các số liệu nhận được cũng còn khá
cao: 161 mg/l COD; 55 mg/l- TN và 12 mg/l- TP. Lượng ơxy hịa tan trong nước
thải trước biogas hầu như khơng có, sau xử lý biogas cũng không đáng kể con tại
ao sinh học cũng rất thấp (3,83 mg/l).
Một trong các yếu tố ô nhiễm nghiêm trọng nước thải chăn nuôi lợn là
lượng coliform. Kết quả khảo sát của đề tài cho thấy rằng lượng coliform trong
nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Điều này không chỉ đối với nước
thải từ chuồng trại, nước sau biogas mà cả nước ở các ao xử lý sinh học. Trong
nước thải trước khi vào hầm biogas lượng coliform 372.104 MPN/100 ml. Nước
sau xử lý bằng biogas chứa 226.104 MPN/100 ml, còn nước ở ao sinh học là
206.104 MPN/100 ml.
Qua số liệu khảo sát có thể nhận thấy rằng nước thải sau quá trình xử lý
bằng hầm biogas chứa hàm lượng cao các gây ô nhiễm môi trường, hàm lượng
COD, tổng N, tổng P, coliform... vượt rất nhiều lần quy định theo QCVN
40:2011/BTNMT. Vì vậy, nếu thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường
12
nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và đời sống của sinh vật thủy
sinh.
Đặc điểm chung của loại nước thải này có thể được tổng kết như sau (Phan
Đỗ Hùng, 2015):
Chất hữu cơ chiếm 70-80% thành phần của nước thải, bao gồm cả thức ăn
thừa, các hợp chất xenlulozo, protit, axit amin, chất béo, hydrat cacbon và các
dẫn xuất của chúng. Hầu hết các chất hữu cơ là chất hữu cơ dễ phân huỷ, phần
những chất hữu cơ khó phân huỷ có thể là các hợp chất vòng thơm, hợp chất đa
vòng, hợp chất cơ clo.
Chất vô cơ chiếm 20-30%, bao gồm: cát, đất, muối, ure, amoni, clorua,
sunphat, …
Hàm lượng N và P rất cao, do khả năng hấp thụ N và P của các loài gia
súc kém nên bị bài tiết theo phân, nước tiểu và đi vào dòng nước thải. Trong
thành phần N, amoni chiếm đến 80-90%.
Sinh vật gây bệnh có số lượng và thành phần phong phú gồm virus, vi
khuẩn và các trứng cũng như ấu trùng giun, sán gây bệnh.
1.1.3. Tác động của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng và sức khỏe con
ngƣời
1.1.3.1. Tác động của nước thải chăn nuôi đến môi trường
Trong nước thải chứa hàm lượng N, P cao khi xả ra môi trường gây hiện
tượng phú dưỡng môi trường thuỷ vực tiếp nhận dẫn đến, làm mất cân bằng sinh
thái và suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng xấu đến môi trường sống và sức
khỏe cộng đồng (Đặng Đình Kim và cs, 2005). Bên cạnh đó, do nước thải cũng
chứa hàm lượng chất hữu cơ cao nên làm giảm nồng độ ơxy hồ tan cho nguồn
nước tiếp nhận, dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái thuỷ sinh vật nguồn nước
tiếp nhận. Ngoài ra, trong trường hợp gia súc mắc các bệnh truyền nhiễm hoặc ký
sinh trùng, cơn trùng sẽ đóng vai trị trung gian truyền bệnh cho dịch lây lan
rộng, đồng thời làm tăng nguy cơ mắc các bệnh giun sán.
13
Nguồn nước thải chăn nuôi không được xử lý và thải thẳng ra cống rãnh,
chắc chắn sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến nguồn nước ngầm. Với hiện trạng hiện nay
các vùng nông thôn vẫn hay dùng giếng làm nước sinh hoạt chính nên nguồn
nước ngầm rất quan trọng và nguồn đất bị ảnh hưởng, cây cối có thể bị thối rễ
hoặc chết.
1.1.3.2. Tác động của nước thải chăn nuôi đến sức khỏe con người
Đặc trưng nước thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu cơ, vi sinh vật do đó
ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng rất nghiệm trọng. Con người sống quanh khu
vực bị ô nhiễm nước thải chăn nuôi thường xuyên mắc phải những bệnh như tiêu
chảy, đau đầu, ói mửa,…
Nguy hiểm hơn nữa, đây thường là địa điểm trú ngụ của nhiều loại côn
trùng gây nguy hiểm như ruồi, muỗi, gián, các vi khuẩn gây bệnh… đây là những
loại rất dễ truyền các bệnh nguy hiểm như: sốt xuất huyết, tay chân miệng, hay
nguy hiểm hơn là mầm mống của các bệnh ung thư, hơ hấp.
Ngồi ra cịn các loại dịch bệnh H5N1, H1N1, tai mũi họng, … Các loại ký
sinh trùng được hình thành qua quá trình hô hấp và thải trực tiếp vi sinh vật gây
bệnh tới con người như: vi khuẩn Ecoli, Enterobacteriae,…
1.2. Tổng quan về các biện pháp thu hồi N, P
1.2.1. Sự cần thiết phải thu hồi N, P
N, P là nguồn ô nhiễm có trong rất nhiều nước thải, trong đó có nước thải
chăn nuôi. Nước thải chứa hàm lượng N, P cao gây hiện tượng phú dưỡng môi
trường thuỷ vực tiếp nhận, làm mất cân bằng sinh thái và suy giảm chất lượng
nước, ảnh hưởng xấu đến môi trường sống và sức khỏe cộng đồng (Đặng Đình
Kim và cs, 2005). Bên cạnh đó, do nước thải cũng chứa hàm lượng chất hữu cơ
cao sẽ làm giảm nồng độ ơxy hồ tan cho nguồn nước tiếp nhận, dẫn đến ảnh
hưởng đến hệ sinh thái thuỷ sinh vật và nguồn nước ngầm.
Việt Nam là một đất nước có truyền thống nơng nghiệp lâu đời với nền
nông nghiệp lúa nước và cần một lượng phân bón lớn cho cây trồng. Trong khi
đó lượng phân bón cho cây trồng cần một hàm lượng lớn N và P. Sản xuất phân
14
bón N cần năng lượng lớn, sản xuất phân bón P cần khai thác từ các mỏ đá. Hiện
nay, hàm lượng N và P trong nước thải hầu hết không được thu hồi và mất đi
trong quá trình thải bỏ vào mơi trường. Do đó việc thu hồi N, P là rất cần thiết
vừa hạn chế việc sử dụng phân bón vừa tiết kiệm chi phí cho người nơng dân.
Mặt khác, P là nguyên tố đang cạn kiệt trong thời gian ngắn. Cedells,
(2015) dự báo nguyên tố P sẽ cạn kiệt khoảng 50-100 năm tới, do đó việc thu hồi
P rất cần thiết trong thời gian tới.
Để thu hồi N, P từ các loại nước thải giàu hữu cơ nêu trên đã có nhiều
biện pháp cơng nghệ được nghiên cứu và áp dụng như: kết tủa, hấp phụ, trao đổi
ion…. Trong đó phương pháp hấp phụ được xem là phù hợp để thu hồi N, P từ
các loại nước thải này.
1.2.2. Những biện pháp thu hồi
1.2.2.1. Phương pháp hấp phụ
Định nghĩa: Hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất lỏng bị
hút trên bề mặt một chất rắn xốp. Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ
(adsorbent), chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ (adsorbate).
Các chất hấp phụ u cầu phải có một diện tích bề mặt rất lớn tạo điều kiện cho
chất gây ô nhiễm có thể bám vào. Trong cơng nghệ xử lý nước, hấp phụ đã đư ợc
chứng minh là một quá trình loại bỏ hiệu quả rất nhiều loại chất gây ô nhiễm, các
ion tác ra khỏi dung dịch và bán trên bề mặt vật liệu hấp phụ.
Phân loại: Có 2 quá trình hấp phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Giữa hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học khó phân biệt tùy thuộc tính chất của bề
mặt chất hấp phụ và chất bị hấp phụ hay điều kiện quá trình (nhiệt độ, áp suất…).
Hấp phụ vật lý: Các phân tử chất bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân
(nguyên tử, phân tử, các ion…) ở bề mặt phân chia pha bởi lực Van der Walls
yếu. Đó là tổng hợp của nhiều loại lực khác nhau: tĩnh điện, tán xạ, cảm ứng và
lực định hướng. Trong hấp phụ vật lý, các phân tử của chất bị hấp phụ và chất
hấp phụ khơng tạo thành hợp chất hố học (khơng tạo thành các liên kết hóa học)
mà chất bị hấp phụ chỉ ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề
15
mặt chất hấp phụ. Do vậy, trong quá trình hấp phụ vật lý khơng có sự biến đổi
đáng kể cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. Ở hấp phụ vật
lý, nhiệt hấp phụ khơng lớn, năng lượng tương tác thường ít khi vượt quá 10
kcal/mol, phần nhiều từ 3 ÷ 5 kcal/mol và năng lượng hoạt hóa khơng vượt q 1
kcal/mol.
Hấp phụ hóa học: Xảy ra khi các phân tử chất hấp phụ tạo hợp chất hóa
học với các phân tử chất bị hấp phụ. Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết
hóa học thơng thường (liên kết ion, cộng hóa trị, liên kết phối trí…). Nhiệt hấp
phụ hóa học tương đương với nhiệt phản ứng hóa học và có thể đạt tới giá trị 100
kcal/mol. Cấu trúc điện tử của cả chất hấp phụ và chất bị hấp phụ đều có sự biến
đổi sâu sắc, tạo thành liên kết hóa học. Trong thực tế, sự phân biệt hấp phụ vật lý
và hấp phụ hóa học chỉ là tương đối vì ranh giới giữa chúng khơng rõ rệt. Trong
một số quá trình hấp phụ xảy ra đồng thời cả hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học.
Một số phương trình đẳng nhiệt mơ tả q trình hấp phụ
-
Thuyết hấp phụ Langmuir được mơ tả bởi phương trình:
(1)
Trong đó: qe, qm: dung lượng và dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
Ce: Nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng
b: hệ số của phương trình Langmuir (xác định từ thực nghiệm)
-
Mơ hình Freundlich:
(2)
Trong đó: qe: Lượng hấp phụ đơn vị, mg chất bẩn/cm3 chất hấp phụ (mg/g)
Ce : Nồng độ cân bằng, mg/l
kF là 1/n là các hằng số đặc trưng, kF đặc trưng cho khả năng hấp
phụ của vật liệu đối với chất bị hấp phụ, n là đặc trưng đính tính
cho bản chất tương tác của hệ hấp phụ.
16
