Phương pháp và quy trình xử lý chất thải nông nghiệp

Chất thải rắn nông nghiệp nguy hại chủ yếu phát sinh từ các hoạtđộng nông nghiệp chai lọ đựng hoá chất BVTV và thuốc trừ sâu, thuốc diệt côntrùng, hoạt động chăm sóc thú y chai lọ đựng t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀMôn học: Công nghệ xử lý phụ phẩm nông nghiệp bằng sinh học

MỤC LỤC

I ĐẶT VẤN ĐỀ 1

II TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI NÔNG NGHIỆP 1

2.1 Các khái niệm 1

2.2 Phân loại chất thải nông nghiệp 1

2.2.1 Chất thải rắn nông nghiệp 1

2.2.1.1 Bao bì hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón 2

2.2.1.2 Phế phẩm từ trồng trọt 2

2.2.1.3 Phế phẩm từ chăn nuôi 2

2.2.2 Chất thải lỏng sản xuất nông nghiệp 3

2.2.3 Khí thải 4

III PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP 4

3.1 Các phương pháp và quy trình xử lý chất thải rắn nông nghiệp 4

3.1.1 Phương pháp vật lý 4

3.1.2 Phương pháp hóa học 4

3.1.3 Phương pháp xử lý kị khí 5

3.1.3.1 Phương pháp sử dụng hầm biogas 5

3.1.3.2 Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí 5

3.1.3.3 Nguyên tắc hoạt động của bể biogas 7

3.1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của bể biogas 8

3.1.4 Phương pháp xử lý hiếu khí 10

3.1.4.1 Cơ chế xử lý hiếu khí 10

3.1.4.2 Quy trình chế biến compost 11

3.1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quy trình chế biến compost 12

3.1.4.4 Các phương pháp ủ phân đang được ứng dụng 13

3.1.4.5 Lợi ích và hạn chế của phân compost 13

3.2 Các phương pháp và quy trình xử lý chất thải lỏng nông nghiệp 13

3.2.1 Phương pháp cơ học 13

3.2.2 Phương pháp hóa học 13

3.2.3 Phương pháp sinh học 14

3.2.3.1 Phương pháp xử lý kị khí 14

3.2.3.2 Phương pháp xử lý hiếu khí 17

3.2.3.3 Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc 19

3.3 Các phương pháp và quy trình xử lý chất thải khí 20

3.3.1 Kiểm soát ô nhiễm mùi trong chăn nuôi 20

3.3.1.1 Nguyên tắc khống chế mùi 20

3.3.1.2 Các phương pháp xử lý mùi trong chăn nuôi 20

3.3.2 Kiểm soát ô nhiễm không khí chuồng nuôi bằng phương pháp điều chỉnh khẩu phần thức ăn của gia súc 23

3.3.2.1 Sử dụng “thức ănsạch” 23

3.3.2.2 Điều chỉnh nito trong khẩu phần ăn 23

3.3.2.3 Điều chỉnh lượng carbohydrate trong khẩu phần 24

3.3.2.4 Tăng cường họat động của hệ vi sinh vật đường tiêu hóa 25

3.4 Quy trình xử lý kết hợp 26

3.4.1 Xử lý phế thải từ hoạt động chăn nuôi 26

3.4.1.1 Tại các hộ gia đình 26

3.4.1.2 Tại các cơ sở chăn nuôi 27

3.4.2 Một số phương pháp quản lý và xử lý chất thải trên đồng ruộng 31

IV CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 34

V KẾT LUẬN 37

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

VII TRẢ LỜI CÂU HỎI 40

DANH SÁCH HÌNH

Hình 3.1 Quá trình sinh khí metan 6

Hình 3.2 Ủ phân 10

Hình 3.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 1 28

Hình 3.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 2 29

Hình 3.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 3 30

Hinh 3.6 Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi của cơ sở chăn nuôi Tam Hà 31

Hình 3.7 Quy trình công nghệ xử lý rơm rạ tại ruộng làm phân bón sinh học 32

Hình 3.8 Mô hình xử lý nước thải bằng bể ABR 33

Hình 3.9 Mô hình xử lý nước thải tại làng nghề Phong Khê 33

Hình 3.10 Mô hình xử lý nước thải sinh hoạt ven đô tại thị trấn Lim – Tiên Du – Bắc Ninh 34

Hình 3.11 Mô hình xử lý nước thải tại làng nghề chế biến bún Khắc Niệm – TP Bắc Ninh 34

Hình 4.1 Đất bỏ hoang 35

Hình 4.2 Đất trồng khoai 35

Hình 4.3 Quy trình trồng nấm bào ngư trên rơm 36

Hình 4.4 Sơ đồ hệ thống bãi lọc SAIBON kiểu chảy ngầm 37

DANH SÁCH BẢNGBảng 2.1 Khối lượng chất thải rắn chăn nuôi của Việt Nam 3 Bảng 3.1 Các con đường sinh khí metan 7

I ĐẶT VẤN ĐỀ

II Nông nghiệp đã chuyển mạnh sang cơ cấu sản xuất hiệu quả hơn vàđạt tốc độ tăng trưởng khá cao, an ninh lương thực được bảo đảm Cơ cấu hộ nôngdân theo ngành nghề đang chuyển dịch theo hướng tăng dần số lượng và tỷ trọngnhóm các hộ tham gia sản xuất phi nông nghiệp như công nghiệp, tiểu thủ côngnghiệp và dịch vụ Tỷ trọng phát triển ngành nghề công nghiệp, dịch vụ tăng lên rõrệt, góp phần tạo việc làm, tăng thu nhập, xóa đói, giảm nghèo cho nông dân

III Song song với sự chuyển biến tích cực, nông thôn Việt Nam vẫn cònbộc lộ những hạnchế,yếukém:pháttriểnthiếuquy hoạch, tự phát, có khoảng 23% xã

có quy hoạch nhưng chất lượng quy hoạch chưa cao Kết cấu hạ tầng kỹ thuật và

hạ tầng xã hội còn lạc hậu, vệ sinh môi trường nông thôn còn nhiều vấn đề bất cập

Cả nước hiện còn hơn 400 nghìn nhà ở tạm bợ Hầu hết nhà ở nông thôn được xâykhông có quy hoạch, quy chuẩn Chính những hạn chế, yếu kém này kéo theo tìnhtrạng ô nhiễm môi trường nông thôn đang ở mức báo động ở nhiều nơi

IV Một trong những nguyên nhân chính của ô nhiễm môi trường nôngthôn là do chất thảitừ hoạt động nông nghiệp, chăn nuôi, sự lạm dụng thuốc bảovệthực vật, phân bón trong sản xuất nông nghiệp

V TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI NÔNG NGHIỆP

cư, nhà hàng, khách sạn

VII Chất thải nông nghiệp là chất thải phát sinh trong quá trình hoạtđộng nông nghiệp

VII.1 Phân loại chất thải nông nghiệp

VII.1.1 Chất thải rắn nông nghiệp

VIII Chất thải rắn nông nghiệp thông thường là chất thải rắn phát sinh từcác hoạt động sản xuất nông nghiệp như: trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làmcỏ, ), thu hoạch nông sản (rơm, rạ, trấu, cám, lõi ngô, thân ngô), bao bì đựng

phân bón, thuốc BVTV, các chất thải ra từ chăn nuôi, giết mổ động vật, chế biếnthuỷ sản,

IX Chất thải rắn nông nghiệp nguy hại chủ yếu phát sinh từ các hoạtđộng nông nghiệp (chai lọ đựng hoá chất BVTV và thuốc trừ sâu, thuốc diệt côntrùng), hoạt động chăm sóc thú y (chai lọ đựng thuốc thú y, dụng cụ tiêm, mổ).Chất thải rắn nông nghiệp gồm nhiều chủng loại khác nhau, phần lớn là các thànhphần có thể phân hủy sinh học như phân gia súc, rơm rạ, trấu, chất thải từ chănnuôi, một phần là các chất thải khó phân hủy và độc hại như bao bì chất bảo vệthực vật

IX.1.1.1 Bao bì hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón

X Trong hoạt động trồng trọt, tình trạng sử dụng hóa chất trong nôngnghiệp như phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật đang diễn ra tràn lan, thiếukiểm soát Do đó, các CTR như chai lọ, bao bì đựng hóa chất bảo vệ thực vật, vỏbình phun hóa chất: thuốc trừ sâu; thuốc trừ nấm; thuốc trừ chuột; thuốc trừ bệnh;thuốc trừ cỏ tăng lên đáng kể và không thể kiểm soát

XI Theo số liệu thống kê của Tổng cục Môi trường, Tổng cục Thống

kê, Tổng cục Hải quan từ năm 2000 đến năm 2005, mỗi năm Việt Nam sử dụngkhoảng 35.000 đến 37.000 tấn hoá chất bảo vệ thực vật, đến năm 2006, tăng độtbiến lên tới 71.345 tấn và đến năm 2008 đã tăng lên xấp xỉ 110.000 tấn Thôngthường, lượng bao bì chiếm khoảng 10% so với lượng thuốc tiêu thụ, như vậy năm

2008 đã thải ra môi trường 11.000 tấn bao bì các loại

XII Lượng phân bón hoá học sử dụng ở nước ta, bình quân 80 - 90 kg/ha(cho lúa là 150 - 180kg/ha) Việc sử dụng phân bón cũng phát sinh các bao bì, túichứa đựng Năm 2008, tổng lượng phân bón vô cơ các loại được sử dụng 2,4 triệutấn/năm Như vậy mỗi năm thải ra môi trường khoảng 240 tấn thải lượng bao bìcác loại

XII.1.1.1 Phế phẩm từ trồng trọt

XIII Vào những ngày thu hoạch, lượng rơm, rạ, và các phụ phẩm nông nghiệp khác phát sinh nhiều và chiếm thành phần chủ yếu trong chất thải rắn nông nghiệp Tại các vùng đồng bằng, diện tích canh tác lớn do vậy lượng chất thải nông nghiệp từ trồng trọt cũng lớn, thành phần chất thải cũng rất khác so với những vùng trung du, miền núi Với khoảng 7.5 triệu hecta đất trồng lúa ở nước ta,hàng năm lượng rơm rạ thải ra lên tới 76 triệu tấn

XIII.1.1.1 Phế phẩm từ chăn nuôi

XIV Chất thải rắn chăn nuôi đang là một trong những nguồn thải lớn ở nông thôn, bao gồm phân và các chất độn chuồng, thức ăn thừa, xác gia súc, gia cầm chết, chất thải lò mổ So sánh khối lượng CTR chăn nuôi của Việt Nam trong 4 năm vừa qua cho thấy tổng khối lượng chất thải chăn nuôi tương đối ổn định, do tổng số các loài vật nuôi ít biến động Theo ước tính, có khoảng 40 - 70% (tuỳ theo từng vùng) chất thải rắn chăn nuôi được xử lý, số còn lại thải trực tiếp ra

ao, hồ, kênh, rạch

XV

XVI Bảng 2.1 Khối lượng chất thải

rắn chăn nuôi của Việt Nam XVI.1.1 Chất thải lỏng sản xuất nông nghiệp

XVII Chất thải lỏng sản xuất nông nghiệp chủ yếu là nước thải từ hoạtđộng chăn nuôi Nước thải chăn nuôi bao gồm nước tiểu, nước rửa chuồng, nướctắm vật nuôi với khối lượng nước thải rất lớn Nước thải chăn nuôi có khả nănggây ô nhiễm môi tường cao do chứa hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, hàmlượng N, P, vi sinh vật gây bệnh cao

 Chất hữu cơ: Trong thành phần chất rắn của nước thải thì thành phần hữu

cơ chiếm 70-80 % gồm các hợp chất hydrocacbon, proxit, axit amin, chấtbéo và các dẫn xuất của cuả chúng có trong phân và thức ăn thừa Chất vô

cơ chiếm 20-30 % gồm cát, đất, muối clorua, SO4

 Nito và phot pho: Hàm lượng N, P trong nước thải tương đối cao do khảnăng hấp thụ kém của vật nuôi Theo Jongbloes và Lenis (1992), lượng nitơđược vật nuôi ăn vào 100% có 30% lượng nitơ tạo thành sản phẩm cho cơthể, 70% bài tiết ra goài Theo thời gian và sự có mặt của oxy mà lượngnitơ trong nước thải tồn tại ở các dạng khác nhau NH4+,NO2-, NO3-, cònphot pho tồn tại ở các dạng orthophotphate (HPO42-, H2PO4,PO43-),metaphotphate(hay polyphotphate PO43-) và photphate hữu cơ.

 Vi sinh vật: Nước thải từ quá trình chăn nuôi chứa nhiều vi trùng và virusgây bệnh Theo nghiên cứu của Nanxera vi trùng gây bệnh đóng dấuErisipelothris insidiosa có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 – 108 ngày,samonella 6 – 7 tháng Ngoài ra trong nước thải còn chứa môt lượng lớntrứng giun sáng với các loại điển hình như Fasciotahepatica, Fasciola,Fasico losis buski, Ascaris suum, Cesphagostomum sp, Trichocephalusdentatus có thể phát triển trong giai đoạn lây nhiễm sau 6 – 28 ngày và 5 –

6 tháng

XVII.1.1 Khí thải

XVIII.Chăn nuôi làmột ngànhsản xuấttạo ra nhiều loạikhí thải nhất.TheoHobbs vàcộng sự (1995), cótới trên 170 chất khí có thể sinh ratừ chăn nuôi, điểnhình là các khí CO2, CH4, NH3, NO2,N2O, NO,H2S, indol, schatol mecaptan…vàhàng loạt các khí gây mùi khác.Hầuhết các khí thải chăn nuôi có thể gây độc chogia súc, cho con người và môi trường Ở những khuvực chăn nuôi có chuồng trại

độcảnhhưởngtrựctiếp,gâycácbệnhnghềnghiệpchocôngnhânchănnuôivàảnh

hưởngtớisứckhỏecủangườidânxungquanhkhuvựcchănnuôi.Trừkhichấtthải chănnuôiđượcthugomsớm,lữutrữvàxửlýhợp quycách,ởđiềukiệnbìnhthường,cácchấtbàitiếttừgiasúc,giacầmnhưphânvànướctiểunhanhchóngbịphângiảitạo ra hàng lọatchấtkhí có khả năng gây độc cho người vàvật nuôi nhất là cácbệnhvề đườnghôhấp, bệnhvềmắt,tổn thương cácniêmmạc, gâyngạt thở,xẩy thaivàởtrườnghợpnặng có thể gây tử vong

XIX PHƯƠNG PHÁP VÀ QUY TRÌNH XỬ LÝ CHẤT THẢI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP

XIX.1 Các phương pháp và quy trình xử lý chất thải rắn nông nghiệp

XIX.1.1 Phương pháp vật lý

XX Các phương pháp vật lý thường được dùng để tách chất thải rắn rakhỏi chất thải lỏng để xử lý theo các cách khác nhau Chất thải rắn sau khi tách cóthể được xử lý bằng phương pháp ủ hay đốt trước khi làm phân bón Đốt chất thảirắn, phương pháp này có độ an toàn vệ sinh dịch bệnh cao nhất, đảm bảo diệt được

cả bào tử của vi khuẩn Phương pháp này khá đơn giản chỉ cần đào một hố, lótrơm hay mùn cưa ở dưới đáy Sau đó để xác động vật, phân hay chất thải rắn kháclên, tiếp theo đậy lại bằng gỗ rồi đổ nhiên liệu lên và đốt

XX.1.1 Phương pháp hóa học

XXI Chất thải nông nghiệp sinh ra trong quá trình trồng trọt, chăn nuôi,chế biến nông sản trước và sau thu hoạch Phương pháp hóa học chỉ áp dụng để lýchất thải nông nghiệp nguy hại bao gồm chất thải chủ yếu phát sinh từ các hoạtđộng nông nghiệp (bao bì hoá chất BVTV & phân bón hoá học, chai lọ đựng hoáchất BVTV và thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng), hoạt động chăm sóc thú y (chai

lọ đựng thuốc thú y, dụng cụ tiêm, mổ)

XXII Hiện các địa phương đều chưa có công nghệ xử lý bao bì thuốc bảo

vệ thực vật, bao bì sau khi thu gom cùng với bao bì phân bón hóa học thường đemđốt hoặc chôn lấp ở xa khu dân cư Phương pháp đốt ở các lò tiêu chuẩn có khảnăng xử lý triệt để ô nhiễm nhưng các lò này chi phí xây dựng và vận hành cao, xacác cụm dân cư khó có thể yêu cầu người nông dân vận chuyển rác bao bì đến đểđốt thường xuyên khi lượng bao bì không lớn Nếu ở địa phương có thu gom tậptrung thì cũng phải thu gom một lượng đủ lớn mới có thể tổ chức đem tiêu hủy,trong khi đó số lò đủ tiêu chuẩn của Việt Nam còn quá ít, chi phí vận chuyển tớinơi tiêu hủy khá cao Như vậy việc xử lý tại chỗ để làm sạch bao bì phục vụ chotái sử dụng hoặc lưu giữ trước khi đem tái chế hoặc tiêu hủy là cần thiết Xử lýchất thải sản xuất nông nghiệp nguy hại bằng phương pháp hoá học nhằm thay đổitính chất hoá học của chất thải để chuyển nó về dạng không nguy hại

XXIII.Phương pháp xử lý bằng các tác nhân oxy hóa với các loại hóa chất

xử lý như: NaOH, CaO, Fenton là những loại hóa chất sẵn có, dễ kiếm, quá trình

xử lý không quá phức tạp, xảy ra ở điều kiện, áp suất thường, rất phù hợp để xử lýbao bì ở nguồn thải

XXIV.Quy trình:

XXV + Khi bể thu gom đã chứa đủ lượng bao bì nhất định, sẽ tiến hành xử

lý trong bể xử lý trong vòng 5 ngày, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật trong bao bì

sẽ được làm sạch

XXVI.+ Sau khi xử lý sẽ phân loại xem loại bao bì nào có thể tái chế, loạinào đem tiêu hủy Khi đem tiêu hủy có thể tiêu hủy tập trung hoặc tiêu hủy cùngrác thải sinh hoạt.

XXVI.1.1 Phương pháp xử lý kị khí

XXVI.1.1.1 Phương pháp sử dụng hầm biogas

XXVII Quá trình xử lý chất thải bằng hầm biogas sẽ tạo ra khí biogasgọi là khí sinh học nó là một hỗn hợp khí được sản sinh ra từ sự phân huỷ nhữnghợp chất hữu cơ dưới tác động của vi khuẩn trong môi trường yếm khí Khí biogas

có CH4 chiếm từ 60-70%, CO2 chiếm từ 30-40% phần còn lại là một lượng nhỏkhí N2, H2, CO2, CO, Trong hỗn hợp khí biogas thì khí CH4 chiếm tỉ lệ lớn, làloại khí được sử dụng chủ yếu để tạo ra năng lượng khí đốt Lượng CH4 chịu ảnhhưởng bởi quá trình sinh học và loại phân sử dụng

XXVII.1.1.1 Các giai đoạn của quá trình phân hủy kỵ khí

XXVIII Quá trình phân hủy kỵ khí được chia thành 3 giai đoạn khônghoàn toàn tách biệt mà đan xen lẫn nhau

XXIX

XXX Hình 3.1 Quá trình sinh khí

metan

- Giai đoạn thủy phân:

XXXI.Ở giai đoạn này các vi khuẩn tiết ra men hidrolaza phân hủy các chất hữu

cơ phức tạp, không tan bên ngoài cơ thể chúng thành các chất hữu cơ đơn giản và tan

được như các chất hydratcacbon (chủ yếu là xenluloza và tinh bột), chất béo, axit amin dễ

tan trong nước Như vậy các chất cao phân tử đã chuyển hóa thành các chất đơn phân tử

dễ tan trong nước Các chất này tiếp tục được lên men thành những chất trung gian như

acetat, propionat và butirat, những chất này lại được vi khuẩn hấp thụ và chuyển hóa

chúng thành các sản phẩm mới cho các giai đoạn sau

- Giai đoạn sinh axit:

XXXII Nhờ các loại vi khuẩn sinh axit béo bậc cao và axit amin thơm được

sinh ra ở giai đoạn đầu bị phân hủy thành các axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như

axit axetic, axit propionic, axit butyric,…các aldehyt, rượu và một số loại khí như nitơ,

hidro, cacbonic, amoniac,…

XXXIII Các phản ứng thủy phân và oxy hóa khử xảy ra một cách nhanh

chóng và đồng bộ trong cùng một pha, nhu cầu oxi sinh học (BOD) của toàn bộ quá trình

gần như bằng không Ở giai đoạn này do sinh nhiều axit nên pH môi trường giảm mạnh

- Giai đoạn sinh mêtan

LIII Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình, dưới tác

dụng của các vi khuẩn sinh mêtan sử dụng axit hữu cơ và các hợp chất đơn giản

khác như axit axetic, axit fomic, hidro cacbon biến thành khí mêtan, cacbonic,

oxy, nitơ, hidro sulfua,

LIV Sự hình thành khí mêtan có thể theo hai con đường như sau: Nhóm

metyl của axit axetic, phân hủy trực tiếp thành mêtan, nhóm cacboxyl của axit

axetic trước tiên chuyển hóa thành dioxit cacbon sau đó thì biến đổi thành mêtan

LV Như vậy cả hai con đường năng suất tạo khí metan phụ thuộc vào

quá trình axit hoá Nếu quá trình lên men quá nhanh hoặc dịch phân có nhiều chất

liên kết phân tử thấp sẽ dễ dàng bị thuỷ phân nhanh chóng đưa đến tình trạng axit

hoá và ngừng trệ quá trình lên men mêtan

LV.1.1.1 Nguyên tắc hoạt động của bể biogas

LVI Bể biogas hoạt động dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật yếm

khí hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ và trải qua các giai đoạn sau:

 Giai đoạn 1 (Chuẩn bị nguyên liệu): Nguyên liệu cung cấp cho hệ thống biogasnhư phân gia súc, gia cầm, các bộ phận cơ thể của động vật như xác động vậtchết, rác và nước thải lò mổ, cơ sở chế biến thủy,hải sản, Giai đoạn này cần làmlỏng phân gia súc và chất thải chăn nuôi, hay cắt nhỏ rác thải như rau, cỏ ăn thừacủa gia súc hay một phần rơm rạ, thân cây ngô già, bèo tây, nhằm cung cấpnguyên liệu cho vi khuẩn thuỷ phân chất rắn thành các phần tử hoà tan

 Giai đoạn 2 (Giai đoạn thủy phân): Giai đoạn này các chất hữu cơ được ủ trong bể

hở, hay ở tầng trên của hầm biogas lúc này dưới tác động của các vi khuẩn lênmen sẽ thủy phân các phân tử hữu cơ lớn chuyển thành các phân tử hữu cơ nhỏ,như axit béo, axit amin và hình thành khí H2, CO2

 Giai đoạn 3 (Giai đoạn sinh khí mêtan): Giai đoạn này nhờ hoạt động của hệ vikhuẩn yếm khí phân giải các hợp chất hữu cơ nhỏ (sản phẩm của giai đoạn 2)thành các axit béo nhẹ và chuyển hóa thành khí sinh học

LVI.1.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của

bể biogas

- Môi trường yếm khí

LVII Quá trình lên men có sự tham gia của nhiều vi khuẩn, trong đó các vikhuẩn sinh mêtan là quan trọng nhất, chúng là những vi khuẩn yếm khí bắt buộc

Sự có mặt của oxy sẽ kìm hãm hoặc tiêu diệt các vi khuẩn này, vì vậy phải đảmbảo điều kiện yếm khí tuyệt đối của môi trường lên men

- Hàm lượng vật chất khô trong phân hữu cơ (TS %)

LX Hàm lượng nàytùy thuộc vào loại phân khác nhau, ở phân bòTS là17%, phân lợn TSlà 18%, phân gà TS là 20% Hàm lượng vật chất khô chiếm dưới9% thì hoạt động của túi ủ sẽ tốt, hàm lượng chất rắn thay đổi khoảng 7-9% Với

các loại phân gia súc cần hòa vào nước tạo thành hỗn hợp loãng, với phân gà cầntrộn thêm rơm rạ băm nhỏ để sự phân hủy dễ dàng Thông thường yêu cầu tỉ lệphân và nước đạt ở tỉ lệ 1:4 - 1:6 là thích hợp.

- Thời gian ủ và số lượng vi khuẩn sinh khí mêtan

LXII Bảy ngày đầu sau khi nạp nguyên liệu, lượng khí trong hầm đã cónhưng ít, sản lượng khí cao nhất là 40-45 ngày sau khi nạp nguyên liệu Tuy nhiêncòn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, nếu nhiệt độ môi trường đạt ở 30-350C,sản lượng khí sinh học lúc này có thể đạt 0,3m3/ngày Nếu trong quá trình ủ vi sinhvật không phát triển thì cần phải kiểm tra lại nguyên liệu, hoặc bổ sung vi sinh vật

có sẵn trong tự nhiên

- Tỉ lệ cacbon/nitơ (C/N):

LXIII C và N là nguồn dinh dưỡng chủ yếu của vi khuẩn sinh mêtan Bởivậy thành phầnchính của nguyên liệu để sản xuấtkhí mêtan là C và N Cacbon ởdạng carbonhydrate (C tạo năng lượng), Nitơ ở dạngNitrate, Protein, Amoniac (Ntham gia cấutrúc tế bào) Tốc độ tiêu thụ C nhanh hơn N khoảng 25-30lần, do đó

để quá trình phân giải kỵ khíntốt nhất khi nguyên liệu có tỉ lệ C/N là 25:1 đến30:1 Hàm lượng C trong rơm rạ quá lớn, N lại ít do đó dẫn đến tình trạng thừa Clàm giảm khả năng phân giải kỵ khí Có thể trộn lẫn rơm rạ băm nhỏ với phân giacầm trộn thêm trấu để đảm bảo cân bằng tỉ lệ C/N

- Thời gian lưu

LXIV Quá trình phân hủy của nguyên liệu xảy ra trong một thời gian nhấtđịnh Đối với phân gia súc thời gian phân hủy hoàn toàn có thể kéo dài tới vàitháng Đối với nguyên liệu thực vật thời gian phân hủy hoàn toàn có thể kéo dàihàng năm Tuy nhiên tốc độ sinh khí cao ở thời gian đầu, càng về sau tốc độ sinhkhí giảm Thời gian nguyên liệu nằm trong thiết bị là thời gian sản sinh khí sinhhọc Đối với chế độ nạp liên tục, nguyên liệu được bổ sung hàng ngày Khi nguyên

liệu mới vào nó sẽ chiếm chỗ của nguyên liệu cũ và đẩy dần nguyên liệu cũ vềphía lối ra.

 Tổng thể tích phân, nước cho vào trong ngày và tỉ lệ nước

 Các loại phân khác nhau cho số lượng gas khác nhau

 Tỉ lệ phân nước: Dịch phân quá loãng thì lượng phân không đủ để phân hủy,ngược lại dịch phân quá đặc sẽ tạo lớp váng trên bề mặt của hầm gây cản trở quátrình sinh khí

LXV.1.1 Phương pháp xử lý hiếu khí

LXVI Đối với chất thải từ nông nghiệp xử lý phân hủy sinh học hiếu khíđang được sử dụng rất phổ biến Chất thải hửu cơ sẽ được phân hủy nhờ sự hoạtđộng của các vi khuẩn hiếu khí với sự có mặt của oxy, dưới sự tác động và kiểmsoát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost Phân Compost

là sản phẩm giàu chất hữu cơ và có hệ VSV phong phú, ngoài ra còn chứa cácnguyên tố vi lượng có lợi cho đất và cây trồng

LXVII

LXVIII Hình 3.2 Ủ phân

LXVIII.1.1.1 Cơ chế xử lý hiếu khí

LXIX Trong khi ủ phân, các vi sinh vật sẽ tiến hành phân hủy các chấtcellulose, glucose, protein, lipit có trong thành phần của phân chuồng Trong khi ủ

có hai quá trình xảy ra đó là quá trình phá vỡ các hợp chất không chứa N và quátrình khoáng hóa các hợp chất có chứa N Chính do sự phân hủy này mà thànhphần phân chuồng thay đổi, có nhiềuloại khí như H2, CH4, CO2, NH3,… và hơinước thoát ra làm cho đống phân ngày càng giảm khối lượng

LXX Quá trình ủ phân gồm có 4 giai đoạn biến đổi:

- Giai đoạn phân tươi

- Giai đoạn phân hoai dang dở

- Giai đoạn phân hoai

- Giai đoạn phân chuyển sang dạng mùn

LXXI Khi ủ phân cần trộn thêm Super lân để giữ NH3, cơ chế giữ lại NH3

LXXIV.CaO +H2O → Ca(OH)2

LXXV K2O +H2O → KOHLXXVI Thông thường sự phân hủy hoàn toàn xảy ra trong thời gian

từ 40-60 ngày Để tăng hiệu quả ủ phân và rút ngắn thời gian người ta có thể bổsung các chất hữu cơ để tăng cường hoạt động của vi sinh vật hoặc bổ sung trựctiếp các vi sinh vật khi ủ phân Quá trình ủ phân kích thích các vi sinh vật hoạtđộng làm nhiệt độ tăng đáng kể đạt khoảng 45-700C sau 4-5 ngày đầu vào thờiđiểm phân có độ axit với pH từ 4-4,5 Ở nhiệt độ và pH này các vi sinh vật gâybệnh hầu hết kém chịu nhiệt sẽ dễ dàng bị tiêu diệt và các ký sinh trùng hay nhữnghạt cỏ dại cũng bị phá hủy Quá trình ủ còn làm cho một lượng lớn hơi nước vàkhí CO2 thoát ra môi trường Sự thoát khí nhiều hay ít còn phụ thuộc vào diện tíchđống ủ Khi quá trình ủ kết thúc hợp chất hữu cơ bị phân hủy, phân trở nên xốp,màu nâu sẫm không có mùi khó ngửi

LXXVII Quá trình ủ phân có thể được thực hiện trên quy mô côngnghiệp tại các trại chăn nuôi lớn Phân sau khi ủ có thể được đóng gói bán ra thịtrường Ở qui mô gia đình phương pháp ủ phân vẫn được sử dụng rộng rãi nhằmtận thu nguồn phân và rác hữu cơ có sẵn để làm phân bón trong vườn

LXXVIII Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997) (dẫn theoTrần Mỹ Hạnh 2005), trong điều kiện hiếu khí chất hữu cơ được vi sinh vật phânhủy theo phương trình sau:

LXXIX (CHO)nNS → CO2(60%) + H2O + tế bào vi sinh vật (40%) +các sản phẩm dự trữ + NH4+ + H2S + năng lượng (CH4).

LXXIX.1.1.1 Quy trình chế biến compost

LXXX Lựa chọn địa điểm ủ phân => Chuẩn bị nguyên liệu => Ủ phân =>Trộn phân

 Lựa chọn địa điểm ủ phân: Gần nguồn nước, khu chăn nuôi, khu canh tác.Thuận tiện cho việc đi lại

 Chuẩn bị nguyên liệu: Nguyên liệu đầu vào có nguồn gốc hữu cơ (chất thải từnông nghiệp) Chuẩn bị xỉa phân, cuốc cào, xẻng, bình tưới

 Ủ phân:theo tỷ lệ 1/3 phân: 2/3 chất xanh

- Rải đều, lần lượt từng lớp lá, lớp phân sau đó tưới nước Cứ như vậy ta

sẽ hoàn thành quy trình ủ phân

- Ủ phân dạng hình chóp nón

 Trộn phân :

- Đảo đúng ngày, đúng quy trình

- Kiểm tra độ ẩm, nhiệt độ

- Quan sát mầu, mùi của phân qua từng lần đảo

LXXX.1.1.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới quy trình chế biến compost

 Độ xốp : Tùy vật liệu chế biến

- Độ xốp thấp: hạn chế vận chuyển oxy => Tăng nhiệt độ trong khối ủ

- Độ xốp cao: Nhiệt trong khối ủ giảm => Không diệt được mầm bệnh

 Thông khí: phương pháp thông khí hiệu quả nhất

- Cấp khí không đủ theo tỉ lượng tốc độ phân hủy giảm, quá trình ủ phânhoàn toàn bị kéo dài

- Cấp khí quá nhiều chi phí cao, gây mất nhiệt của khối phân sản phẩmkhông đảm bảo an toàn vì chứa vsv gây bệnh.

LXXX.1.1.1.2 Các yếu tố hóa sinh

 PH : giá trị PH tối ưu 5.5 - 8.5

 Các chất dinh dưỡng: tỉ lệ C/N là quan trọng nhất, tối ưu là 30:1

LXXXI.1.1.1 Các phương pháp ủ phân đang được ứng dụng

 Ủ theo luống dài và khí thụ động có xáo trộn

 Ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức

- Môi trường: làm phân compost được thực hiện trong quy trình khép kín nênkhông ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Cải tạo đất

- Cây trồng : tăng khảnăng kháng bệnh cho cây trồng

 Hạn chế

- Quá trình sản xuất không đúng cách sẽ tạo mùi khó chịu

- Hàm lượng chất dinh dưỡng không thỏa mãn yêu cầu

- Khả năng làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh không hoàn toàn

LXXXI.2 Các phương pháp và quy trình xử lý chất thải lỏng nông nghiệp

LXXXI.2.1 Phương pháp cơ học

LXXXII Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nướcthải bằng cách thu gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ đểloại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các côngtrình xử lý tiếp theo.Ngoài ra ,có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc Hàm

lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá cao (khoảng vài ngàn mg/l) và dễlắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi mới đưa sang các công trình xử lý phíasau.Sau khi tách, nước thải được đưa vào các công trình xử lý phía sau, còn chấtrắn tách được có thể đem đi ủ để làm phân bón.

LXXXII.1.1 Phương pháp hóa học

LXXXIII Làphươngphápdùngcáctácnhânhóahọcđểloạibỏhoặcchuyểnhóa làm thay đổibản chất chất ônhiễmtrongnước thải chăn nuôi Cácquátrìnhhóahọccó thểáp dung là:trunghòa,sửdụngcácchấtoxyhóakhử,kếttủahaytuyểnnổihóahọc,hấpphụhóa học,táchbằng màng và khử trùnghóahọc….Xửlý hóahọc thườnggắnvới phương pháp xửlývậtlý hayxửlý sinhhọc.Phương phápxửlý hóa thườnghạn chếsửdụng trong thực tế do cómộtsốbấtlợi:

- Việc sử dụng hóa chất trong quá trình xử lý có thể tạo ra các ô nhiễm thứ

cấp, đặc biệt là trong thành phần bùn thải sau xử lý, gây nên tốn kém phátsinh của hậu xử lý nước thải

- Giá thành xử lý cao do chi phí về hóa chất, năng lượng, thiết bị của hệ

thống phức tạp hay bị hỏng hóc, khó vận hành, bảo trì hệ thống và tiêu tốnnhiều nănglượng Nên áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chănnuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế

LXXXIV Trongnướcthảichănnuôi

thườngchứanhiềuthànhphầnhòatanhaycáchạt có kích thướcnhỏ, không thểtáchkhỏidòngnước thảibằng phương phápvậtlý Chonên đểtách các chấtnàyra

keotụnhưphènsắt,phènnhôm,chấttrợkeotụ, polymerhữucơ… đểtăngtínhtủa,lắnghaytuyểnnổicủa cáchạtrắnvàkeotronghỗnhợp phânlỏngvà cuối cùngtáchchúngrakhỏi dòng thải

LXXXIV.1.1 Phương pháp sinh học

LXXXV Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạtđộng sống của vi sinh vật có trong nước, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoạisinh.Phương pháp xử lý sinh học có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lýkhác ở chổ chi phí thấp và tính ổn định cao, đặc biệt hiệu quả xử lý rất cao ở thờigian lưu ngắn đối với các loại nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinhhọc.Nước thải chăn nuôi được xác định là loại nước thải dễ phân huỷ sinh học vìchứa chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ như carbon hidrat (cellulose,hemicellulose, tinh bột, đường, dextrin…), protit Xử lý nước thải chăn nuôi bằngbiện pháp sinh học là phổ biến ở hầu hết các trại chăn nuôi công nghiệp nhờ tínhkhả thi và tính kinh tế cao của nó

LXXXV.1.1.1 Phương pháp xử lý kị khí

LXXXV.1.1.1.1 Cơ chế xử lý kị khí

LXXXVI Phươngphápsinhhọckỵ

khílàphươngphápxửlýchấtônhiễmtrongnướcthải nhờcácvisinhvậtkịkhí,khôngcósựthamgiacủaoxynhưmột tác nhân oxy hóa các chấthữucơ Ở điềukiệnkỵkhíhoàntoàn, các chất thảisinhhọchữu cơ (biowastes) trongphânrắnhaynướcthảichănnuôibịphânhủy từngbướcvàcuốicùnghìnhthànhcácsảnphẩmnhưCH4, CO2,NH3,vàH2S.Sựphânhủy hoàntoàncáchợp chat hữu cơ cao phântử(polymer) hay cácđơnvịcấutạocủachúngbằngcácconđườngthủyphân, thủyphân/lênmen, sinh acetate vàsinh metannhờtác độngcủahệ thốngvisinhvậtkỵ khíbao gồmvikhuẩnlênmen,vikhuẩnsinhacetatevàvisinhvậtsinhmetanhaykhử sulfate.Quátrìnhcóthểchỉxảyrakhisựtraođổigiữacácvikhuẩnsinhacetate,sinhmetantập

trunggầnnhautronglớpmàngvisinhvậtvớikhỏangkhuếchtánngắn.SảnphẩmchínhcủaquátrìnhchuyểnhóakỵkhílàCH4vàCO2nếunhưtronghệthốngthiếu sulfate, còn khi

có sulfate thìsản phẩm chính còn cócảsulfite

LXXXVII Quátrìnhxửlýsinhhọckykhícóthểdiễnratrongđiềukiệnnhântạohoặctựnhiên Ở đó, các visinhvật phângiải cácchất ô nhiễmbằngphương thứclênmen để khai thácnănglượngtrongđiềukiệnkhôngcóoxy.Sảnphẩmcủaquátrìnhoxyhoákỵ khí thườnglà alcohol, axitbéomạchngắn,CH4, CO2, Ngườitathườngkếthợpxửlýkỵ khí vớisảnxuất khísinhhọc(metan) chomục đíchnănglượng

cơsởchănnuôithườngsửdụngbểkỵkhíđểsảnxuấtkhíđốt.Cóthể phân chia quá trìnhchuyểnhóacácchấthữucơbằngcácvisinhvậttrongbểkỵkhídiễn ra theo 2 pha chínhnhư sau:

LXXXVIII

-Phaaxit:baogồmcácgiaiđọanthủyphân(hydrolysis)cáchợpchấthữucơ do

men(fermentation).Cácvisinhvậtsinhaxitbaogồmcảnhómvisinhvậtkỵkhívàvisinhvậtkỵ khí tùy nghi(facultative

anaerobic).Chúngchuyểnhóacácsảnphẩmphânhủy

trunggiantừcácpolymerhữucơthànhcác axithữucơbậc thấp Đầutiên

cácvisinhvật phânhủy các polimersinhhọc như protein, polysacchridevàlipid thành các đơnvịcấutạo nhưaxit amin, các monosaccharidevàaxítbéo.Sau đó,cácchấtnàyđượcchuyểnhóatiếpthànhcácchấtđơngiảnhơn,chủ

yếulàaxíthữucơ(chiếm99%),gồmaxítbutyric,

acetic,cácaldehyde,alcoholvàmộtsốchấtvôcơđơngiảnnhưNH4OH,H2S,

CO2,…Docácsảnphẩm axit làm cho

pH môi trường trở nên axit nêngọi

là giai đoạn lên men axít

-Phasinhmetan:đâylàphabaogồmcácgiaiđọan acetate hóa (acetogenesis)

và sinh metan (methanogenis).Ởpha nàyhoạt độngcủa nhóm visinhvật sinh metantăng lênmạnhmẽ Đâylà quátrìnhkịkhí,chuyểnhóa các axit,sản phẩmcủa

CH4làchủyếu.CácphảnứngởphanàychuyểnpHcủamôitrườngsangkiềmnênpha sinh metan còngọilà pha kiềm

LXXXIX.1.1.1.1 Quá trình xử lý kị khí trong bể Biogas

XC Đây là phương pháp xử lý kị khí khá đơn giản, chi phí đầu tư thấp,thường thấy ở hầu hết các trại chăn nuôi heo công nghiệp vừa và lớn, kể cả qui mô

hộ gia đình Nước thải từ hệ thống chuồng trại được dẫn trực tiếp vào bể kín vớithời gian lưu nước trong bể khoảng 15-30 ngày, tận dụng hoạt động của các visinh vật kị khí trong bể và trong lớp bùn đáy để khoáng hoá các chất hữu cơ.Thông thường, mực nước trong bể được thiết kế chiếm 2/3 chiều cao bể, còn phầnthể tích ứng với 1/3 chiều cao ở phía trên bị khí CH4, CO2 và các khí khác sinh ra

do phân huỷ kị khí chiếm chỗ Phía trên có đặt hệ thống thu khí để thu hồi các khísinh ra (biogas) tận dụng làm khí đốt hoặc chạy máy phát điện… Dưới cùng là lớpbùn đáy tương đối ổn định Cặn ở lớp bùn đáy được tháo ra định kì và có thể đem

đi làm phân bón Tuỳ thuộc vào thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi, thời

gian lưu nước, tải trọng hữu cơ, nhiệt độ…mà thành phần biogas sinh ra có thểkhác nhau Trong đó, CH4 có ý nghĩa quan trọng nhất trong việc tận dụng nguồnnăng lượng tái sinh này vì có nhiệt trị cao khoảng 9 000 kcal/m3 Phần trăm cácchất khí trong biogas:

XCI.1.1.1.1 Quá trình kị khí UASB

XCII Đây là công trình xử lý sinh học kị khí ngược dòng Nước thải đượcđưa từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn kị khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn Quátrình khoáng hoá các chất hữu cơ diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các bông bùnnày Một phần khí sinh ra trong quá trình phân huỷ kị khí (CH4, CO2 và một số khíkhác) sẽ kết dính với các bông bùn và kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bể, tạo

sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi lên đến đỉnh bể, các bọt khí sẽ va chạmvào các tấm chắn hình nón, các bọt khí được giải phóng cùng với khí tự do và bùn

sẽ rơi xuống Để tăng tiếp xúc giữa nước thải với các bông bùn, lượng khí tự dosau khi thoát ra khỏi bểđược tuần hoàn trở lại hệ thống.Nghiên cứu xử lý nước thảichăn nuôi từ xí nghiệp chăn nuôi heo Vĩnh An được thực hiện ở viện CEFINA trên

mô hình kị khí UASB đối với nước thải nguyên thuỷ cho thấy: ở tải trọng 2-5 kgCOD/m3.ngày, hiệu quả xử lý đạt 70-72%; còn ở tải trọng 5-6 kgCOD/m3.ngày,thì hiệu quả khoảng 48%.Nhiều trại chăn nuôi heo ở Thái Lan, công trình xử lýsinh học nước thải sau Biogas là UASB Khó khăn khi vận hành bể UASB là kiểmsoát hiện tượng bùn nổi, tức phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa bùn và nước thải đểduy trì hiệu quả xử lý của bể

XCII.1.1.1.1 Quá trình lọc sinh học kị khí

XCIII. Đây là quá trình kị khí dính bám, sử dụng những vi sinh vậtdính bám trên các giá thểnhư sỏi, đá, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ, xơ

dừa…để khoáng hoá các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy Quá trình này

có nhiều ưu điểm:

- Đơn giản trong vận hành

- Khả năng chịu biến động về tải lượng ô nhiễm,

- Không phải kiểm soát hiện tượng bùn nổi như trong bể UASB,

- Có thể vận hành ở tải trọng cao,

- Có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ chậm phân huỷ…

XCIV. Tuy nhiên không điều khiển được sinh khối trong các bể lọcnày

XCV Sử dụng quá trình màng vi sinh vật kị khí cũng như hiếu khí để xử lý

nước thải chăn nuôi, ngoài việc loại bỏ được các chất bẩn hữu cơ, còn có thể loại

bỏ được một lượng lớn các chất lơ lửng, trứng giun sán kể cả các loài vi trùng, vikhuẩn gây bệnh…nhờ cơ chế hấp phụ Vì khi sinh khối của màng tăng lên ( tứclớp màng càng dày hơn) dần dần bịt các khe giữa các vật liệu lọc, phin lọc, giữ lạicác tạp chất, các thành phần sinh học có trong nước…làm cho vận tốc nước quamàng chậm dần, khi đó màng sẽ làm việc có hiệu quả hơn

XCVI. Tuy nhiên khi xử lý nước thải chăn nuôi bằng quá trình lọcsinh học, cần lưu ý sự tích luỹ cặn trong lớp lọc vì hàm lượng cặn lơ lửng trongnước thải chăn nuôi khá lớn Sự tích luỹ cặn quá nhiều sẽ làm nghẹt lớp vật liệulọc tạo ra các vùng chết, hoặc nếu xãy ra hiện tượng “đánh thủng lớp lọc” sẽ làmcho dòng chảy ngắn và nước thải phân bố không đều Cả 2 trường hợp đều làmgiảm thời gian lưu nước trong bể dẫn đến hiệu quả xử lý kém

XCVI.1.1.1 Phương pháp xử lý hiếu khí

XCVI.1.1.1.1 Aerotank

XCVII. Đây là quá trình xử lý hiếu khí lơ lửng.Vi sinh vật bám lêncác hạt cặn có trong nước thải và phát triển sinh khối tạo thành các bông bùn cóhoạt tính phân huỷ chất hữu cơ nhiễm bẩn Các bông bùn này được cấp khí cưỡngbức để đảm bảo lượng oxy cần thiết cho hoạt động phân huỷ và giữ cho bông bùn

ở trạng thái lơ lửng Các bông bùn lớn dần lên do hấp phụ các hạt chất rắn lơ lửngnhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc, nhờ đó nước thảiđược làm sạch

XCVIII. Theo nghiên cứu của Lâm Quang Ngà (1998) ở trại chăn nuôiheo 3/2, TP HCM: ứng với tải trọng 0.6-1.5 kg COD/m3.ngày, nồng độ COD đầuvào 200-500mg/l và thời gian lưu nước 8-10 giờ, hiệu quả xử lý của aerotank đạt80-85% Khi tăng thời gian lưu nước lên, hiệu quả xử lý không tăng nữa

XCIX. Xử lý nước thải chăn nuôi bằng bể aerotank có ưu điểm là tiếtkiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao, ổn định, nhưng chi phí đầu tư và vậnhành khá lớn so với các phương pháp hiếu khí khác như ao hồ thực vật, cánh đồngtưới, cánh đồng lọc Do đó tuỳđiều kiện kinh tế, quĩ đất xử lý, yêu cầu xả thải củatrại chăn nuôi mà lựa chọn hình thức xử lý thích hợp

XCIX.1.1.1.1 Lọc sinh học hiếu khí

C Sử dụng hệ vi sinh vật dính bám trên các giá thể để khoáng hoá chấthữu cơ khi tiếp xúc với nước thải, giống như lọc sinh học kị khí Sở dĩ vi sinh vật

có thể bám dính lên giá thể vì nhiều loài có khả năng tiết ra các polymer sinh họcgiống như chất dẻo dính vào giá thể, tạo thành màng Màng này cứ dày lên và cókhả năng oxy hoá các chất hữu cơ, hấp phụ các chất bẩn lơ lửng hoặc trứng giunsán

CI Sự phân loại màng sinh học kị khí và màng sinh học hiếu khí chỉmang tính tương đối, vì trong quá trình màng hiếu khí vẫn luôn tồn tại các chủng

vi sinh vật kị khí ở lớp màng phía trong tuỳ thuộc vào điều kiện cấp khí

CI.1.1.1.1 Ao hồ sinh học (hay ao hồ ổn định nước thải) CII Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm

sạch của nước, chủ yếu là hệ vi sinh vật và các thủy sinh sống trong nước

 Ao hồ hiếu khí

CIII Là loại ao nông, sâu từ 0.3-1m, đủ để ánh sáng mặt trời chiếu rọi và

oxy có thể khuyếch tán vào để tảo phát triển Tảo quang hợp cung cấp oxy cho visinh vật phân huỷ chất hữu cơ, ngược lại vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ giảiphóng CO2 làm nguồn C cho tảo và các thực vật thủy sinh quang hợp Thời gianlưu nước trong hồ hiếu khí thường từ 3-15 ngày

 Ao hồ kị khí

CIV Là loại ao sâu, từ 2.8-4.8m, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí Vi

sinh vật kị khí phân huỷ chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối cùng là CO2, CH4,H2S…Nước thải lưu ở hồ kị khí thường có mùi hôi thối do các khí H2S, NH3 …sinh ra.Ao hồ kị khí thường dùng để lắng và phân huỷ cặn ở vùng đáy Có khảnăng chịu được tải trọng cao Thời gian lưu nươc từ 20-50 ngày

 Ao hồ tuỳ nghi

CV Sâu 1.2-2 m, phổ biến trong thực tế Trong hồ xãy ra 2 quá trình

song song: phân huỷ các chất hữu cơ hoà tan có đều trong nước và phân huỷ kị khícặn lắng ở vùng đáy Ao hồ tuỳ nghi có 3 vùng: vùng hiếu khí ở trên, vùng tuỳ

nghi ở giữa và vùng kị khí ở dưới Thời gian lưu nước trong hồ này thường từ 5-30ngày.

CVI Trong các ao hồ sinh học thường kết hợp nuôi cá, thả thực vật thuỷ

sinh như bèo cái, bèo tây, rau muống…

CVII Trong thực tế, ao hồ sinh học được dùng phổ biến để xử lý nước thải

chăn nuôi vì có nhiều ưu điểm:

- Đây là phương pháp kinh tế nhất, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành

(không cần quản lý, theo dõi chặt chẽ như các công trình xử lý khác),không đòi hỏi cung cấp năng lượng (sử dụng năng lượng mặt trời) phù hợpvới điều kiện kinh tế và trình độ kĩ thuật của các trại chăn nuôi trong côngtác giảm thiểu các tác động môi trường do trại gây ra

- Các trại chăn nuôi heo hầu hết nằm ở vùng nông thôn, vùng ven đô thị, có

diện tích đất rộng, thích hợp để xử lý bằng ao hồ sinh học

- Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh nhiễm trong nước thải

xuống tới mức thấp nhất (dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời) Mà nướcthải chăn nuôi là loại nước thải có chứa nhiều vi trùng, vi khuẩn gây bệnhcần phải loại bỏ trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận

- Khả năng khử N-NH3 và P cao

- Có khả năng loại được các chất vô cơ và hữu cơ hoà tan trong nước thông

qua quá trình sinh trưởng của vi sinh vật và thực vật thủy sinh

CVII.1.1.1 Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc

CVIII Cánh đồng tưới là những khu đất được qui hoạch cẩn thận để vừa xử

lý nước thải, vừa trồng cây nông nghiệp hoặc rau quả

CIX Cánh đồng lọc chỉ có chức năng xử lý nước thải

CX Nguyên tắc xử lý: nước thải đi qua đất như đi qua lọc, cặn nướcđược giữ lại trên mặt đất, nhờ có oxy trong các lổ hổng và mao quản của lớp đấtmặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ ô nhiễm Càngsâu xuống, oxy càng ít và quá trình oxy hoá chất bẩn giảm dần Cuối cùng đến độsâu ở đó chỉ diễn ra quá trình khử nitrat Các nhà nghiên cứu đã xác định được quátrình oxy hoá nước thải chỉ diễn ra ở lớp đất mặt đến độ sâu 1.5m.Kỹ thuật này đãtận dụng được:

- Đặc tính hoá lý của nền đất: lọc, hấp phụ, trao đổi ion, khả năng thấm nước

và giữ nước, giữ cặn và các cá thể sinh vật nhỏ

- Đặc tính sinh học của nền đất: tác động của vi sinh vật và cây cỏ.Hiệu quả

làm sạch của cánh đồng lọc rất cao: hiệu quả xử lý BOD lớn hơn 90%,Coliform hơn 95%, nước thải sau xử lý khá trong

CXI Với nguồn nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân huỷ sinhhọc như nước thải chăn nuôi, có thể sử dụng cánh đồng tưới để xử lý Cây trồnghấp thụ các chất hữu cơ sẽ đẩy nhanh tốc độ phân hủy Bộ rễ của cây còn có tácdụng vận chuyển oxy xuống tầng đất sâu dưới mặt đất để oxy hoá các chất hữu cơthấm xuống.

CXIII Tuynhiên,việcxửlýnướcthải

bằngcánhđồnglọccũngcónhữnghạnchếnhưcầnmộtdiệntíchđấtlớn,phụthuộcvàocấutrúc đất và có thểlàmkhuyếchtán các chấtô nhiễmvào nguồnnướcdưới đấtnếunhưtảilượnghữucơtrongnướcthảiquácaohaycóthểsinhcáckhí gây mùipháttánvàokhông khí…

CXIV.Khi sử dụng cánh đồng tưới, cánh đồng lọc để xử lý nước thải chănnuôi cũng như các loại nước thải khác, sau một thời gian thì các lỗ hổng trong đất

sẽ bị bít vì cặn và màng vi sinh dính bám, dẫn đến hiệu quả xử lý giảm Để tránhhiện tượng này, cánh đồng tưới phải được làm thoáng định kì và tránh ứ đọng bùn.Ngoài ra còn phải chú ý đến độ ẩm, chế độ tưới nước cũng như yêu cầu phân bóncho cây trồng

CXIV.1 Các phương pháp và quy trình xử lý chất thải khí

CXIV.1.1 Kiểm soát ô nhiễm mùi trong chăn nuôi

CXIV.1.1.1 Nguyêntắc khống chế mùi

CXV Khống chế ô nhiễm mùi trong chăn nuôi là công việc phải thực hiệnthường xuyên Để khống chế mùi chủ yếudựa theo 3hướng giải quyết :

- Ức chếsự hình thành mùi: các chất gây mùi nói chung làsản phẩmcủasự

phân giải sinhhọc các chất thải, cho nênvề nguyên lý, để kiểm soát ô nhiễmmùicần ức chế quá trình phân giải vi sinhvật theohướng giảm các quátrìnhtạo khí sinh mùi Kiểm soát các yếutốmôitrườngnhưgiảmnhiệtđộ,