giai phap cong nghe xu ly nuoc thai chan nuoi lon bang phuong phap sinh hoc phu hop voi dieu kien viet nam luan van tot nghiep dai hoc thac si do an tieu luan tot nghiep

Khi công nghiệp hóa chăn nuôi cộng với sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng đàn gia súc thì chất thải từ hoạt động chăn nuôi của các trang trại, gia trại đã làm cho môi trường chăn nuôi đặc b

1.2.3 Tống quan về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới 21

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐÊ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THAI CHAN NUÔI LỢN PHÙ HỢP VỚI ĐIÊU KIỆN CỦA VIỆT NAM 24 2.1 Xử lý nước thái chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học và hóa lý 24 2.1.1 Xử lý cơ lỌC G1 1 1221 513 3 1 1 371 1117112151511 0511 11111 gu ko rệt 24 2.1.2 Xử lý hóa ly - tt HH TT HT TT HH TH HH HH Hư 24 2.2 Xử lý nước thái chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học ky khí 24 2.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý ky khí - sex rsree 24 2.2.2 Các công trình ky khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi 27 2.3 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học hiếu khí 37 2.3.1 Các quá trình trong quá trình hiểu khí + - - sex eeceveeersree 37 2.3.2 Các công trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi 37 2.4 Xử lý N, P trong nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học 41 2.4.1 Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất N trong nước thải 5555555: 43 2.4.2 Các dây chuyền xử lý N, P trong nước thải - - 555cc cecszscscee 48 2.4.3 Quá trình mới xử lý Nitơ trong nước thải -ccẶẶẶccccSS + +sss 51 2.4.4 Phương pháp xu ly P trong nue that ee essssseeneeeceesssssneeeeeeeseeses 54 2.4.5 Loại bỏ hợp chất N, P trong nước thải bằng thực vật thủy sinh: 55 2.5 Đề xuất và lựa chọn sơ đồ dây chuyên công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập trung phù hợp với điều kiện Việt Nam - 5tr rsree 56 CHƯƠNG III KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 2-5-6656 ke veeseseeereeed 60 CHƯƠNG III KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN - 6626 EE cv ceveeseseeereeed 61 3.1 Kết quả xử lý theo sơ đồ DCCN số l G6 se St eeu 61 3.1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ, - StsHkch ng grưkg 61 3.1.2 (viện (vác: ác 0n 61 3.1.3 Kết quả và thảo luận - - 2 SE xxx cv 3T vn ưng 62 3.2 Kết quả xử lý theo sơ đồ DCCN số 2 SG S enhnnrrrưyg 69

3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ, St ng ng ưu 70 3.2.2 Vận hành công trình . - + 22x 3E S*EEEEEEEEEESeExEEEEEkrkrkrkrerrred 71 3.2.3 Kết quả và nhận Xét - + + St SE cvc HH ch TT cac 71 3.3 Cơ sở lý thuyết và tính toán các công trình theo sơ đồ DCCN số 3 74 3.3.1 BE BBiOBAS QC HTnH TH TT ng ng TH TT ngưng 75 3.3.2 Bê UASB cà cành HT TH HH H01 01T oưệu 71 3.3.3 Mương OXxy hÓa: cọ HH 000010 0010000994 82 3.3.4 BỂ lắng 21 LH HH HH TH TH TT TH TT TH TH ngu 83

3.4 So sánh lựa chọn công nghệ tối ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn 84 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN . - G6 tt 3E EEE ghghgnhgn ng ngu 90 TAI LIEU THAM KHAO Sẻ te SE 3 19v HT nh cưng 91 PHU LLỤC 6-5 S221 21 1 1 1 1 123 1115131313131 11 11111111 0x 0xx 95 Phụ lục 1: Một số hình ảnh về hệ thống xử lý áp dụng đây chuyền 1 95 Phụ lục 2: Một số hình ảnh về hệ thống xử lý áp dụng đây chuyền 2 97 Phụ lục 3: Một số hình ảnh và bản vẽ hệ thống xử lý áp dụng dây chuyên 3 09

Danh muc tir viét tat

BOD: Biochemical Oxygen Demand = Nhu cau oxy hda sinh hdéa

COD: Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học

F/M Food / Microorganisms Ty lé thuc 4n / vi sinh vat

thực quốc tế

thôn Việt Nam SBR: ị Sequencing Batch Reactor ị Bé phản ứng hoạt động gián đoạn SVI: Sludge Volume Index Chi s6 bin — thé tích 1g bùn chiếm

chỗ ở trạng thái lắng

Danh muc bang

Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006 .- -: - 9

Bang 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm G5 cv reeed 9 Bảng 1.3 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi -.- 13

Báng 1.4 Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm 15

Bang 1.5 Lượng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008 . 2 2 2 <5s52 l6 Bang 1.6 Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm ¿ccccccccecceerreo l6 Bang 1.7 Một số thành phần vi sinh vat trong chat thải rắn chăn nuôi lợn 17

Bảng 1.8 Thành phần trung bình của nước tiêu các lọai gia sÚc - 17

Báng 1.9 Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung 18

Bảng 1.10 Phương pháp xử lý và sử dụng chất lỏng tại các hệ thống 21

Bang 2.1 Thành phần khí trong hỗn hợp khí Biogas 5-5-5 se cecsrsesed 27 Bang 2.2 Lượng khí Biogas được sinh ra từ chất thải động vật và các chất thải 0495150:)5150›140)17 1200000107877 - 28

Bang 2.3 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu 29

Báng 2.4 Tý lệ C/N trong phân gia súc gia cầẦm - 5-5 sex rrerersed 29 Báng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu qua sinh khí 30

Bảng 2.6 Các thông số kỹ thuật đối với các công trình xử lý ky khí 34

Bang 2.7 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biỄu - 5 xxx rrzrrrred 41 Bảng 2.8 Hiệu quả xử lý N bằng các công trình xử lý thông thường 42

Bang 2.9 Anh hướng của tỷ lệ BOD/TKN đến (%) VSV tự dưỡng trong hệ hiếu khí ¬ 43

Báng 2.10 Ảnh hướng của nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng của VSV nitrat hóa 44

Bang 2.11 Hợp chat Photpho va kha nang chuyến hóa - 555252 s2 cscss2 54 Bảng 2.12 Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn -¿- ©5252 Sex serererereerred 56 Bảng 3.1: Kết quá phân tích mẫu nước thải sau bể Biogas -. 5-5 5555 62 Bảng 3.2: Kết quả phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 2 (sau bé thiếu khí) 63

Bảng 3.3: Kết quá phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 3 (sau bề lọc SH) 64

Bảng 3.4: Kết quả phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 2 (tuần hoàn 20%) 65

Bảng 3.5: Kết quả phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 3 (tuan hoan 20%) 65 Bảng 3.6: Kết quả phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 4 (Sau hồ sinh học) 67 Bang 3.7: Kết quá phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 4 (tuần hoàn 20%) 67 Bảng 3.8: Đánh giá tống hợp hiệu quá xử lý và kết quả sau các quá trình 68 Bảng 3.9 Kết quả phân tích chất lượng nước thải trước và sau Biogas 70 Bảng 3.10:Hiệu quả xử lý sau các quá trình tuần thứ 6 . ¿-¿c5ccccccceeccea 72 Bang 3.11:Hiệu quả xử lý sau các quá trình tuần thứ 7 - 5-2 2 cscscecsea 72 Bảng 3.12 Hiệu quả xử lý sau các quá trình tuần thứ 8 -. ¿-ccccccccceso 73 Bảng 3.13 Tính toán lượng thái và xác định dung tích bê Biogas 75 Bang 3.14 Cac loai bin nudi cay ban dau bé UASB ou cceccccccescssssssesssesseesseeees 81 Bảng 3.15 Các thông số thiết kế hồ sinh học 5-55 se veeEerererxereed 83 Bảng 3.16 So sánh các sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Danh muc hinh

Hình 1.1 Mục đích sử dụng phân trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại một

số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 2s SE St E£E£EzEz xxx vxcczcxc 19 Hình 1.2 Mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 2-2 sE£eEEvE£E£z£vEvEeersrxrscee 20 Hình 1.3 Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới - 22 Hình 2.1 Sơ đồ phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí Số liệu chỉ %COD D490:1-01)i150 341: 8219 0P 25

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB G52 S2 SE SE x xi vErexekrrrrrrererrrrerree 33

Hình 2.3 Các quá trình sinh hóa XLNT trong hồ sinh học . 5-55: 39 Hình 2.4 Sơ đồ quá trình khử hợp chất N - ¿5c Sex rtekrkerrrrrerree 43 Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình A2/O ccscsc<ce- 48 Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình Bardenpho 5 giai đoạn 49 Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình UCT - << 5: 49 Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình VIP - 5c ccscecee 50 Hinh 2.9 So dé hoat dong ctha bé SBR occ ccecesescecececssescecscecsccssevacsueesevseeseeeseees 50 Hinh 2.10 So dé cong nghé xt ly N, P trong mương oxy hóa 5 50 Hinh 2.11: So dé qua trinh xtr ly N-NH4* oc eccceccceccescsesesessecesesssssesesesesesesesenes 52 Hình 2.12 Sơ đồ xử lý P bằng phương pháp sinh học sử dung vat liệu bám dính cốt sắt (Fe) không có bùn hoạt tính tuần hoàn «xe ceevse£eexcxe«e 55 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ nghiên cứu theo dây chuyền số 1 - 61 Hình 3.2 Nồng độ các chất ô nhiễm tại từng giai đoạn thời gian 68 Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ nghiên cứu theo dây chuyền số 2 - 5-2 2=: 70 Hình 3.4 Diễn biến quá trình phân hủy theo thời gian tại bể thiếu khí 73 Hình 3.5 Diễn biến quá trình phân hủy theo thời gian tại bể aerotenk 74 Hình 3.6 Diễn biến quá trình phân hủy theo thời gian tại ao sinh học 74

5009 815 807.13: 008 Ẻ8Ẻ na 78

Hình 3.8 Tắm chắn khí trong bể UAASB G5 SE che crec 79 Hình 3.9 Tắm hướng đòng trong bể UASB - G5 S6 tre rrec 80

MO DAU

Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nên nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), nó không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng triệu người dân hiện nay Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng đối với nước ta khi có tới hơn 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp

Sự gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu về thực phẩm ngày càng cao của cuộc sống đã thúc đây ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ Sự phát triển bùng nỗ của ngành chăn nuôi để đáp ứng các nhu cầu là một tất yếu Công nghiệp hóa chăn nuôi có thể là hệ quả tất yếu của chuỗi thực phẩm liên kết theo chiều dọc và cung ứng cho các cửa hàng bán lẻ lớn, nhưng cũng có thể xảy ra một cách độc lập

Khi các nước tiến hành công nghiệp hóa họ đi theo mô hình tổ chức vùng chuyên canh Chăn nuôi truyền thống dựa vào nguồn thức ăn sẵn có của địa phương như đồng cỏ tự nhiên và phụ phẩm cây trồng Những nguồn thức ăn sẵn có trên, giải thích sự phân bố của ngành chăn nuôi gia súc nhai lại Trong lúc đó phân bố chăn nuôi lợn và gia cầm lại sát với dân cư vì chúng chuyển hóa các vật phế thải thành

thịt và trứng Ví dụ, ở Việt Nam, nước mới bắt đầu công nghiệp hóa 90% mô hình chăn nuôi gia cầm đều gắn với phân bố dân cư (Gerber và cộng sự - 2003)

Khi còn chăn nuôi nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng chất thải từ chăn nuôi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp thì chất thải chăn nuôi từ các hộ gia đình gần như không phải là một mối hiểm họa đối với môi trường

Phát triển chăn nuôi bền vững, nhất là chăn nuôi lợn hàng hóa như thế nào

trong hoàn cảnh cuộc sống của phần lớn các hộ nông dân còn chật vật khó khăn, đại

bộ phận' người dân chăn nuôi theo kinh nghiệm; thiếu kiến thức chuyên môn, it quan tâm về thông tin thị trường, nếu có thì thiếu cụ thế; hiểu biết về sản xuất hàng hóa chưa trở thành tiềm thức; kinh tế phát triển chưa đồng đều giữa các vùng, là những rào cản trong phát triển chăn nuôi lợn hàng hóa hiện nay

Khi công nghiệp hóa chăn nuôi cộng với sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng đàn gia súc thì chất thải từ hoạt động chăn nuôi của các trang trại, gia trại đã làm cho môi trường chăn nuôi đặc biệt là môi trường xung quanh bị ô nhiễm trầm trọng, nó

đã gây nên một làn sóng mới phản đối các trang trại chăn nuôi từ phía người dân ở gần các trang trại Theo báo cáo tông kết của viện chăn nuôi [1], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nông nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức Nồng độ khí H;S và NH: cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Tổng số VSV và bào tử nắm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài ra nước thải chăn nuôi còn có chứa coliform, e.coli, COD , và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép

Hiện nay với sự hội nhập quốc tế kèm với nó là sự gia tăng những quy định về bảo vệ môi trường, ý thức ngày càng được nâng cao của cộng đồng về các vấn đề môi trường thì vẫn đề môi trường nói chung và môi trường chăn nuôi nói riêng đã nhận được nhiều sự quan tâm của cộng đồng Trên thế giới môi trường chăn nuôi đã

được đánh giá một cách khá toàn diện, một trong số đó là các nghiên cứu về xử lý

chat thải chăn nuôi.Tại Việt Nam, mặc đù đã phần nào cám nhận được tác hại về môi trường do chăn nuôi gây ra xong gần như chưa có một nghiên cứu đầy đủ nào

về quán lý, xử lý chất thải chăn nuôi

Trong khuôn khô luận văn thạc sỹ ngành hóa môi trường tác giả xin đưa ra:

“Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam” với mục đích lựa chọn công nghệ tối ưu để xử lý triệt để chất thải lỏng trong quá trình chăn nuôi lợn ở Việt Nam Đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn quy định, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời góp phần tăng năng suất và chất lượng chăn nuôi lợn theo định hướng phát triển kinh tê và bảo vệ môi trường

CHUONG I TONG QUAN

1.1 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn

Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất Chăn nuôi Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình quân giai

đoạn 2001-2006 đạt 8,9%)

Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006

Miễn Số trang | Số trang | Số trang | Số trang | Số trang | Tổng số

trại lợn trại gia traibo | trại trâu | trại đê

tuy nhiên, tý lệ số hộ nuôi 2 con lợn năm 2001 vẫn chiếm 67% tống số hộ (so với 82% năm 1994) [21] Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhưng vẫn còn nhỏ, tính chuyên môn hoá chưa cao

Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày càng phố biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên 400 -

500 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng nuôi Tính đến năm 2006 cả nước có: 17.721 trang trại, chưa kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác như thỏ, lợn rừng, nhím và các loại động vật sống trong nước (cá sấu, ) Trong đó: có 7.475 trang trại chăn nuôi lợn, (miền Bắc: 3.069, miền Nam: 4.406); với 2.990 trang trại nuôi lợn nái Số trang trại chăn nuôi gia cầm là 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số trang trại chăn nuôi bò là 6.405, trong đó có 2.011 trang trại chăn nuôi bò sữa (miền Bắc: 3.069 miền Nam: 4.406); Số trang trại chăn nuôi trâu là:

247 miền Bắc: 222, miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê là: 757 miền Bắc:

1.1.2 Định hướng phát triển chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Trong số các nước thuộc khối asean, Việt Nam là nước chịu áp lực về đất đai lớn nhất Tốc độ tăng dân số và quá trình đô thị hóa đã làm giảm diện tích đất nông

nghiệp Để dam bảo an toàn về lương thực và thực phẩm, biện pháp duy nhất là

10

thâm canh chăn nuôi trong đó chăn nuôi lợn là một thành phan quan trong trong định hướng phát triển

Theo quyết điịnh số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng 1 năm 2008 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 thì:

+ Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyên sang sản xuất phương thức trang trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm dam bao chất lượng cho tiêu dùng và xuất khẩu;

+ Tý trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó năm 2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%;

+ Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu quả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi;

+ Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại, công nghiệp và cơ sở giết mồ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thai, báo vệ và giám ô nhiễm môi trường

+ Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008-2010 đạt khoảng §-9% năm; giai đoạn 2010-2015 đạt khoảng 6-7% năm và giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5- 6% năm

1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn phát triển với tốc độ rất nhanh nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi Do đó năng suất chăn nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trường một cách trầm trọng Ô nhiễm môi trường không những ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn nuôi mà còn ánh hưởng tất lớn đến sức khỏe con người và môi trường sống xung quanh Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn phân, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ôn định và nước thải không qua xử lý xá trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng

Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều khía cạnh: gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường

đất và các sản phẩm nông nghiệp Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh

về hô hấp, tiêu hoá, do trong chất thải chứa nhiều VSV gây bệnh, trứng giun tổ

chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo: nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ánh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thê cướp đi sinh mạng của rất nhiều người

Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chỉ tiết và đầy đủ về ô nhiễm môi trường do ngành chăn nuôi gây ra Theo báo cáo tổng kết của viện chăn nuôi [1], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức Nồng độ khí H;§ và NH; cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Téng số VSV va bào tử nắm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài ra nước thải chăn nuôi còn có chứa Coliform, E.coli, COD , và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép

Ô nhiễm môi trường khu vực trại chăn nuôi do sự phân huỷ các chất hữu cơ có mặt trong phân và nước thái của lợn Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn thì các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nhiều loại khí trong

đó có trên 40 loại gây mùi, chủ yếu là H;S và NHạ Trong điều kiện ky khí cộng với

sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphát (SO¿7) thành sunphua (S”) Trong điều kiện bình thường thì H;S§ là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi Nồng độ S” tại hố thu nước thải chăn nuôi lợn có thể lên đến 330 mg/1 cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn (theo TCVN 5945-2005 cột C nồng độ sunfua là 1,0mg/)) [2]

Việc kiếm soát chất thải chăn nuôi là một nội dung cấp bách cần được các cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân cư bắt buộc quan tâm để: hạn chế ô nhiễm môi trường, báo vệ sức khỏe của con người, cảnh quan khu dân cư cũng như không kìm hãm sự phát triển của ngành

1.1.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến năng suất chăn nuôi

Tình hình dịch bệnh bùng phát trên quy mô rộng ngày càng tăng, dịch bệnh có nhiều nguyên nhân và từ nhiều nguồn khác nhau: do vius, vi khuẩn, ký sinh trùng

Vì vậy để hạn chế các nguyên nhân gây bệnh trên, ô nhiễm môi trường chuồng nuôi

là vẫn đề cấp bách cần giải quyết hiện nay

Bệnh và các loại vi khuẩn gầy bệnh trên lợn: bệnh tiêu hóa do vi khuẩn E.coli gây ra ỉa chảy ở lợn con, bệnh do ký sinh trùng gây ra làm lợn chậm lớn, còi cọc bên cạnh đó chất lượng không khí trong chuồng nuôi cũng rất quan trọng, gia súc hít vào phối những chất độc hại gây viêm nhiễm đường hô hấp làm ảnh hướng đến

sự tăng trưởng Phân và nước thải không được thu gom xử lý sẽ phân hủy gây ô nhiễm môi trường không khí ảnh hưởng đến năng suất chăn nuôi, môi trường chăn nuôi bao gôm các yêu tô: khí amoniac, hyđro sunfua, nhiệt độ, độ âm, bụi và các khí

gây mùi hôi thối khác

Bảng 1.3 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi

nhiễm ndtp* | vật nuôi | người

ascarissuum ký sinh trùng | nước, thức ăn - + +

da niêm mạc

c parium kst nước, thức ăn - + +

(*nẩtp: ngộ độc thực phẩm) Theo nghiên cứu của viện chăn nuôi [26] về ảnh hướng của môi trường tới năng suất chăn nuôi cho thấy, nếu lợn được chăn nuôi trong một môi trường không

ô nhiễm có thế tăng trọng cao hơn nuôi trong môi trường ô nhiễm bình quân 34g/ngày/con (tăng 7% so với chuồng nuôi bị ô nhiễm), tỷ lệ lợn mắc bệnh ở chuông ô nhiễm cũng cao hơn 7% so với chuồng không ô nhiễm Điều đó cho thây

môi trường có ý nghĩa rất lớn đến năng suất chăn nuôi và công tác kiểm soát dịch bệnh đối với vật nuôi

1.1.5 Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi lợn và thiệt hại kinh tế

Dịch lở mồm long móng (LMLM): các triệu chứng điển hình như trâu, bò, lợn chảy nhiều nước bọt, loét niêm mạc lưỡi, lở mồm và tụt móng Ở nước ta bệnh LMLM đã xuất hiện đai dẳng trong nhiều năm qua và khó tiêu trừ, biện pháp duy nhất là tiêu huỷ gia súc trong khu vực dịch bệnh Đến tháng 2 năm 2007 dịch này vẫn xuất hiện ở nhiều tỉnh và phải thực hiện tiêu huỷ hàng ngàn con lợn, bò [29] Dịch bệnh tai xanh của lợn (rỗi loạn hô hấp và sinh sản - hội chung PRRS) triệu chứng: bỏ ăn, sốt, tai chuyên màu xanh và chết bệnh tai xanh do virus lelytad tấn công và phá hủy đại thực bào (cơ quan có chức năng tiêu diệt vi khuẩn), nên lợn rất dễ chết vì bị bội nhiễm do vi khuẩn gây bệnh tả, tụ huyết trùng, hen suyễn một

số bệnh tích thường gặp: não sung huyết, phối viêm xuất huyết, gan sưng Ở Việt Nam, bệnh đã xuất hiện tại miền nam nhiều năm trước đây, vào tháng 3/2007 tại Hải Dương xuất hiện dịch bệnh tai xanh, sau đó đã có thêm gần 30.000 con lợn tại một số tỉnh đồng bằng Bắc bộ bị nhiễm bệnh Vào tháng 3-4/2008 dịch bệnh tai xanh lại bùng phát ở 11 tỉnh thành ở cá 3 miền trong cả nước, số lợn mắc bệnh phải tiêu hủy là 26.300 con [29] Để chữa trị bệnh tai xanh cho lợn có thể sử dụng thuốc kháng sinh cho lợn, tuy nhiên đã xảy ra hiện tượng nhờn thuốc Biện pháp tối ưu

nhất để ngăn chặn sự lây lan dịch bệnh là khoanh vùng ố dịch và tiêu hủy lợn bệnh

Dịch bệnh đối với vật nuôi ở nước ta mấy năm gan day liên tục bùng phát, hết dịch bệnh này đến dịch bệnh khác, gây tôn thất lớn cho nền kinh tế và nhiều chủ trại chăn nuôi bị phả sản Các dịch bệnh sau khi được ngăn chặn có nguy cơ bùng phất trở lại rất cao, mặc dù các cấp các ngành và nhân dân đã mắt nhiều công sức và tiền của để phòng dịch và dập dịch Tuy nhiên để đảm bảo phát triển bền vững lâu dài, cần phải đặt công tác môi trường chuồng trại chăn nuôi lên hàng đầu

1.2 Tống quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam

1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn

Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm:

+ Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông, chất hữu cơ tại các lò mỗ

+ Chất thái lỏng: nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc, vệ sinh lò mồ,

các dụng cụ

+ Chất thải khí: CO;, NHạ, CH¡

Chất thải rắn và nước thải Chất thải rắn chủ yếu là phân, rác, thức ăn thừa của vật nuôi Chất thải rắn chăn nuôi lợn có độ âm từ 56-83%, tý lệ N, P, K cao, chứa nhiều hợp chất hữa cơ, vô cơ và một lượng lớn các vi sinh vật, trứng các ký sinh trùng có thể gây bệnh cho người và vật nuôi

Tùy theo đặc điểm chuồng nuôi và hình thức thu gom chất thải, chất thai chăn nuôi lợn bao gồm: chất thải rắn, nước tiểu, nước thải chăn nuôi (hỗn hợp phân, nước tiểu, nước rửa chuồng )

1.2.1.1 Chất thải rắn - Phân

Là những thành phần từ thức ăn nước uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể Phân gồm những thành phần:

- Những dưỡng chất không tiêu hóa được của quá trình tiêu hóa vi sinh

- Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin .), các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài

- Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân

a Lượng phân:

Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ước tính 6-8% trọng lượng của vật nuôi [2] Lượng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 1.4 Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm

Bảng 1.5 Lượng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008

TT Loạivật | Tổng số đầucon | Chất thải rắn bình | Tống chất thải rắn/

Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Thành phần dưỡng chất của thức ăn và nước uống:

- Đệ tuôi của lợn (môi độ tuôi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau);

- Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu câu cá thê: nêu nhu câu ca thê cao thì sử dụng dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải sẽ ít và ngược lại

Bang 1.6 Thành phân (%) của phân gia súc gia cầm

Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng, trong đó vi khuân thuộc họ Enferobacfteriacea chiêm ổa sô với các giông điên hinh nhu Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella Trong 1 kg phan

có chứa 2000-5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loai: Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)

Bảng 1.7 Một số thành phân vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn

Bảng 1.8 Thành phân trung bình của nước tiểu các loai gia sic

suc, gia | Nước | CHC| N P,.0; | K,0 | CaO | MgO Cl

cầm

1 Trâu bò 92,5 | 3,0 1,0 0,01 1,5 0,15 | 0-0,1 | 0,1

2 Ngựa 89,0 | 7,0 1,2 0,05 | 1,50 | 0,02 | 0,24 | 0,2

3 Lon 94.0 | 2,5 0,5 0,05 1,0 | 0-0,2 | 0-0,1 | 0,1

> Cac chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% bao gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa Các chất

vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, mudi chlorua, SO,”,

> N va P: kha nang hap thy N va P cua cac loai gia suc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng N-téng = 200 — 350 mg/1 trong đó N-NH¿ chiếm khoảng 80-90%; P tổng = 60- 100mg

> Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh

Bảng 1.9 Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung

Chỉ tiêu | Đơn vị Trại TTNC Lợn Trại lợn | Trại Cty Trại TB+SD

kiểm tra Đan Phượng | Thụy Phương | Tam Điệp | Gia Nam | Hồng Điệp

7,02

+0,24 1061,40

+278 2324,60

+ 1073 4412,80

Chất thải lỏng trong chăn nuôi (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng, vệ sinh dụng cụ, .) ước tính khoảng vài chục nghìn tỷ mỶ /năm

1.2.1.3 Khi thải

Chất thải khí: Chăn nuôi phát thải nhiều loại khí thái (CO;, NHạ, CH¿, H;§, thuộc các loại khí nhà kính chính ) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn, ước khoảng vài trăm triệu tắn/ năm

1.2.2 Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam

1.2.2.1 Chất thải rắn

Công tác quán lý chất thải trong chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn, việc

sử dụng phân lợn trong nông nghiệp vẫn còn bị hạn chế do phân lợn không giống phân bò hay gia cầm khác Phân lợn ướt và hôi thối nên khó thu gom và vận chuyên, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao và có thể làm chết hoặc mắt năng suất cây trồng (sầu riêng mất mùi, nhãn không ngọt ) Theo điều tra tình hình quản lý chất thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP HCM và một số tỉnh lân cận [2] chỉ có 6% số hộ nuôi lợn có bán phân cho các đối tượng sử dụng để nuôi cá và làm phân bón, khoảng 29% số hộ chăn nuôi lợn sử dụng phân cho bề biogas và 9% hộ dùng phân lợn để nuôi cá

Phân bón 6% Biogas 29%

Ban phan 6%

Nuôi cá

9%

Không mục đích

50%

Hình 1.1 Mục đích sử dụng phân trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều

tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh

Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung ở Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy: Chất thải rắn bao

19

gồm chủ yếu là phân, chất độn chuồng, thức ăn thừa và đôi khi là xác gia súc, gia cầm chết Kết quả điều tra hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi cho thấy 100% số

cơ sở chăn nuôi đều chưa tiến hành xử lý chất thải rắn trước khi chuyên ra ngoài khu vực chăn nuôi Các cơ sở này chỉ có khu vực tập trung chất thải ở vị trí cuối trại, chất thải được thu gom và đóng bao tải để bán cho người tiêu thụ làm phần bón hoặc nuôi cá Các bao tải này được tái sử dụng nhiều lần, không được vệ sinh tiêu độc nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và lây nhiễm lan truyền dịch bệnh từ trang trại này sang trang trại khác là rất cao Đối với phương thức nuôi lợn trên sàn bê tông phía dưới là hầm thu gom thì không thu được chất thái rắn Toàn bộ chất thải, bao gồm phân, nước tiểu, nước rửa chuồng được hòa lẫn và dẫn về bề biogas 1.2.2.2 Chất thải lỏng

Đây là loại chất thải ít được sử dụng và khó quản lý đo:

- Lượng nước thải lớn, lượng nước sử dụng cho nhu cầu uống, rua chuồng và tắm cho lợn là 30-50 lít nước/1con.ngd

- Nước thải có mùi hôi thối, khó vận chuyên đi xa để sử dụng cho các mục đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản;

- Lượng nước thái quá lớn, không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh tác xung quanh

Tưới cây 15%

Biogas 40%

ữ lý sơ bộ, thải ra

MT 45%

Hinh 1.2 Muc dich sử dụng nước thải trong qua trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại

wee Ad Á E A 2I A TP WA Ss AAS

ff tue su muyen or ỤC AH FHẤU QC L_ÍLE Vitter

Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh

20

Binh, Nam Dinh, Quang Nam, Binh Duong, Đồng Nai cho thấy: nước thải của các

cơ sở chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống và nước tắm rửa cho lợn Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn được điều tra đều có chỉ có hệ thống xử

lý chất thải lông băng công nghệ biogas Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử

lý nước thải tại các trang trại trên là: Nước thải > bé Biogas > hé sinh hoc > thai

ra môi trường, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có sơ đồ xử lý chất thải như trên [1]

Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp Vì vậy cần

có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vẫn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trường do một lượng chất thái chăn nuôi gây ra

1.2.3 Téng quan vé quan ly chat thai chăn nuôi lợn trên thế giới

Việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn đã được nghiên cứu triển khai ở các nước phát triên từ cách đây vài chục năm Các nghiên cứu của các tô chức và các tác giả

nhu (Zhang va Felmann, 1997), (Boone va cs., 1993; Smith & Frank, 1988), (Chynoweth va Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith va cs., 1988; Smith

va cs., 1992), (Chynoweth, 1987; Chynoweth & Isaacson, 1987) Cac céng nghé

áp dụng cho xử lý nước thái trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học Ở các nước phát triển, quy mô trang trại hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi lợn quy mô lớn (trên 10.000 con lợn), phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vi sinh và năng lượng Biogas cho máy phát điện, nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp

Trang trại lớn quy mô Cơ sở chăn nuôi

Bẻ chứa, hồ chứa nưỚC

thải, hệ thông xử lý yêm

khí, bê blogas dung tích

Kho chứa chất thải răn

Hình 1.3 Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thể giới

Tại các nước phát triển việc ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải chăn nuôi đã được nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến trong nhiều năm qua Tại Hà Lan, nước thải chăn nuôi được xử lý bằng công nghệ SBR qua 2 giai đoạn: giai đoạn hiếu khí chuyên hóa thành phần hữu cơ thành CO;, nhiệt năng và nước, amoni được nitrat hóa thành nitrit và/hoặc khí nitơ; giai đoạn ky khí xảy ra

22

quá trình đề nitrat thành khí nitơ Phốtphat được loại bỏ từ pha lỏng bằng định

lượng vôi vào bề sục khí (Willers et al.,1994)

Tại Tây Ban Nha, mước thải chăn nuôi được xử lý bằng quy trình VALPUREN (được cấp bằng sáng chế Tây Ban Nha số P9900761) Đây là quy trình xử lý kết hợp phân hủy ky khí tạo hơi nước và làm khô bùn bằng nhiệt năng được cấp bởi hỗ hợp khí sinh học và khí tự nhiên

Tại Thái Lan, công trình xử lý nước thải sau Biogas là UASH Đây là công trình xử lý sinh học ky khí ngược dòng Nước thải được đưa vào từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn ky khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các bông bùn này Một phần khí sinh ra trong quá trình phân hủy ky khí (CHạ, CO; và một số khí khác) sẽ kết dính với các bông bùn và kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bùn, tạo sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi lên đến đỉnh bể, các bọt khí được giải phóng với khí tự do và bùn

sẽ rơi xuống Đề tăng tiếp xúc giữa nước thải với các bông bùn, lượng khí tự do sau khi thoát ra khỏi bê được tuần hoàn trở lại hệ thống

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYÉT VÀ ĐÈ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THAI CHAN NUOI LON PHU HOP VOI DIEU KIEN CUA VIỆT NAM

Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau:

2.1.2 Xử lý hóa lý

Sau khi xử lý cơ học, nước thải còn chứa nhiều cặn hữu cơ và vô cơ có kích thước nhỏ, có thế dùng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) với nước thải chăn nuôi lợn: phương pháp cơ học và keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng cặn trong nước thải chăn nuôi lợn Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi chi phi cao không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi Ngoài ra tuyển nỗi cũng là một phương pháp để loại bỏ cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, tuy nhiên chỉ phí đầu tư và vận hành cao nên không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi

2.2 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học ky khí

2.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý ky khí

Vào những năm 19 quá trình phân hủy ky khí được ứng dụng rộng rãi trong xử

lý bùn thải và phân, sau đó phương pháp này được áp dụng cho XLNT nhờ có những ưu điểm sau:

- Kha nang chiu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí;

- - Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước Một lượng sinh

- Chi phi xt ly thấp (không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu kh);

- _ Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thê sử dụng (khí sinh học — Biogas);

- Hệ thống công trình xử lý đa dạng: UASB, lọc ky khí, ky khí xáo trộn hoàn toàn, ky khí tiếp xúc

Bên cạnh các ưu điểm trên, quá trình xử lý ky khí có một số nhược điểm sau:

- _ Nhạy cảm với môi trường (t, pH, nồng độ kim loại nặng );

Phát sinh mùi;

Tốc độ phát triển sinh khối chậm

Trong công nghệ ky khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng:

Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt;

Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn

Quá trình phân hủy ky khí các hợp chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản ứng được xúc tác bởi những enzym đặc biệt Sơ đồ biểu diễn tống quát quá trình xử lý ky khí [41]:

từng giai đoạn

" Giai doan 1- (giai đoạn thủy phân): Nước thải chăn nuôi lợn có chứa nhiều polyme hữu cơ phức tạp và không tan trong nước (protein, chất béo, carbon hydrat, cellulose, ligin ) Trong giai đoạn thủy phần những polyme hữu cơ bị bẻ gãy bởi các enzym ngoại bào do VSV thủy phân sinh ra để tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn Phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành acid amin, carbon hydrat thành đường đơn và chất béo thành acid hữu cơ mạch dài và glyxerin Nhưng phan ứng thủy phân cellulose và các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn tất nhiều trong giai đoạn 1 và các giai đoạn sau, yếu tố này cũng sẽ hạn chế tốc độ quá trình phân hủy ky khí

Tốc độ của quá trình thủy phân phụ thuộc vào nồng độ chất nền, lượng vi khuẩn và

các yếu tố môi trường khác (tốc độ thủy phân xảy ra rất chậm khi nhiệt độ<20°C)

"_ Giai đoạn 2 - giai đoạn acid hóa: các hợp chất hữu cơ đơn giản từ quá trình thủy phân được các vi khuẩn acefogenic chuyển hóa thành acid acetic, Hạ và CO¿

"_ Giai đoạn 3 - giai đoạn acefafe hóa: Sản phẩm của quá trình acid hóa được tiếp tục chuyển hóa thành nguyên liệu trực tiếp cho quá trình methane hóa Trong sơ

đồ 3.1 cho thấy 70%COD của nguồn được chuyén thanh acid acetic va 30%COD còn lại đóng vai trò là chất cho điện tử và được chuyên hóa thành CO; và H;

"- Giai đoạn 4 - giai đoạn methane hóa: là giai đoạn chậm nhất trong quá trình

xử lý yếm khí Khí methane hình thành từ phản ứng của acid acetic hoặc khí CO; và H; Quá trình này được thực hiện bởi loại VK acefofrophic và hydrogenotrophic

CH;COOH > CH, + CO, ; 4H, + CO, > CH, + HO

Vi sinh vat tao methane ti hydro va carbonic (hydrogenotrophic) c6 tc d6 phát triển nhanh hơn nên đóng vai trò quyết định trong quá trình này Song song với quá trình phân hủy các chất hữu cơ là quá trình tống hợp tế bào của tất cả các nhóm

vi sinh có mặt trong quá trình xử lý

Từ cơ chế phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí cho thấy:

- Theo sơ đồ 3.1 quá trình hình thành methane COD chuyến thành H; chỉ

là 30% thông qua nhóm vi khuẩn hydrogenotrophic Vi vay, dé dat hiéu qua xt ly COD cao cần tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn này phát triển

- Trong giai đoạn acid hóa, pH của môi trường bị giảm do hình thành acid béo và các sản phẩm trung gian có tính acid Mặt khác chủng loại vi sinh tạo methane chỉ phát triển thuận lợi trong môi trường trung tính Để khắc phục hiện tượng “chua” cần tạo thế cân băng giữa hai quá trình acid hóa và methane hóa bằng cách thúc đây hoạt tính của VSV mecthane hóa và duy trì điều kiện đệm (hệ đệm là

HCO; - CO;”)

Biện pháp xử lý ky khí cho chất lượng nước đầu ra còn chứa nhiều hợp chất có mùi hôi, vì vậy chúng chỉ được coi là một bước tiền xử lý trong hệ thống xử lý 2.2.2 Các công trình ky khí có triển vọng áp đụng cho XLNT chăn nuôi

a Bề Biogas: Đây là phương pháp xử lý ky khí khá đơn giản, thấy ở hầu hết các cơ

sở chăn nuôi quy mô trang trại, kế cả quy mô hộ gia đình Ưu điểm của bê Biogas là

có thể sản xuất được nguôồn năng lượng khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác

Trong bể Biogas các chất hữu cơ được phân hủy mét phan, do dé sau Biogas nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và ít mùi hơn Bùn cặn trong bề biogas có thể sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp Cùng với việc có nguồn năng lượng mới sử dụng, còn góp phần giảm thiếu hiện tượng chặt phá rừng và báo vệ môi trường Khí Biogas là một nguồn năng lượng có triển vọng trong tương lai đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên

Bảng 2.1 Thành phần khí trong hỗn hop khi Biogas

Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tái trọng chất hữu cơ, nhiệt độ mà lượng khí sinh ra là khác nhau

Bảng 2.2 Lượng khí Biogas được sinh ra từ chất thải động vật và các chất thải trong

nông nghiệp Động vật Khí được sản sinh Thực vật Khí được sản sinh

Các quá trình sinh hóa trong bể Biogas:

Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas như sau: Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose và nhóm vi khuẩn sinh khí metan

+ Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose: Những vi khuẩn này đều có enzym cellulosase và nằm rải rác trong các họ khác nhau, hầu hết các trực trùng, có bào tử Theo A.R.Prevot, chúng có mặt trong các ho: Clostridium, Plectridium, Caduceus, Endosponus, Terminosponus Trong điều kiện yếm khí chúng phân hủy tạo ra: CO›, H; và một số chất tan trong nước như formandehit, acetat, ancol methylic Cac chất này đều được đùng đề dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi khuẩn sinh khí metan + Nhóm vi khuẩn sinh khí metan: Nhóm này rat chuyên biệt và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng bởi W.E.Balch và cs , 1997 ở Mỹ, được xếp thành 3 bộ, 4 họ,

17 loài Mỗi loài vi khuân metan chỉ có thể sử dụng một số chất nhất định Do đó việc lên men ky khí bắt buộc phải sử dụng nhiều loài vi khuẩn metan, như vậy quá trình lên men mới đảm bảo triệt để Điều kiện cho các vi khuẩn metan phát triển cần

có lượng CO; đủ trong môi trường, nguồn nitơ (khoảng 3,5 mg/g bùn lắng), tỷ lệ C/N = 20:1 Trong quá trình lên men ky khí các loài VSV gây bệnh bị tiêu diệt không phải do nhiệt độ mà do tác động tông hợp của nhiều yếu tố khác nhau, trong

đó có mức độ ky khí, tác động của các sản phẩm trao đổi chất, tác động cạnh tranh đinh dưỡng, Mức độ tiêu diệt các VSV gây bệnh trong quá trình ky khí từ 80 đến 100%

Các yếu tố ảnh hưởng và duy tri hé théng Biogas:

- Nguyên liệu đưa vào: cần phải bỗ sung hàng ngày khối lượng phân đầy đủ, nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thê sản sinh ra ít khí hoặc không có khí Do

đó cần phải duy trì sự cân bằng giữa các nhóm vi khuẩn trên, nếu đư các chất hữu

cơ nhóm sinh vật thứ nhất sản sinh ra nhiều acid gây ức chế sự phát triển và hoạt động của nhóm vi khuẩn thứ hai Công thức pha trộn chung là: 1,5kg phân tự nhiên + 30 lít nước = hỗn hợp bùn lỏng có nồng độ căn lơ lửng 5% Sản phẩm khí tạo ra 0,35-0,40m” khí/Ikg cặn lơ lửng, thời gian lưu nước trong bể Blogas đối với phân lợn là 10-15 ngày [29]

Bảng 2.3 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu

STT Nguyên liệu Lượng khí sinh %CH, trong Thoi gian

học/1kg chất khô | khí sinh học lên men

Chất lượng nguyên liệu và tỷ lệ hỗn hợp phân/nước: dung dịch lên men phải đảm báo hàm lượng chất khô 2-4%, với chất dễ tiêu khoáng 7% Thông thường tỷ lệ phân/nước=1/1-1/5

- Quá trình khuấy trộn: phải thường xuyên thực hiện phá lớp váng nỗi trong

bể Biogas để tạo điều kiện cho khí thoát lên vòm bể và thúc đây quá trình sinh khí Đồng thời trong các vi khuẩn sinh khí có loài thụ động có loài năng động, do đó cần khuấy trộn đề cung cấp thức ăn cho loài vi khuẩn thụ động

- Hoá chất, các độc tố: các hóa chất như thuốc kháng sinh hoặc các sản phẩm hoá học khác có thể gây ức chế cho quá trình phát triển của VSV Vi sinh vat có thé ngừng làm việc và hiệu quả sinh khí thấp, vì vậy cần hạn chế sự có mặt của các chất hoa hoc trong bé Biogas

- pH: tối wu khoang 7-8,5

- ap suất: Vi khuẩn tạo khí methane rất nhạy cảm với áp suất, chúng chỉ hoạt động bình thường trong điều kiện áp suất <40mm cột nước [29]

- Nhiệt độ: lý tưởng là 35” C, tuy nhiên quá trình phân huỷ vẫn xảy ra ở nhiệt

độ 15-20°C Nếu nhiệt độ thấp hơn thì VSV khó phát triển, đưới 10°C thì gần như quá trình sinh khí không diễn ra Theo Mignotte lượng khí sinh ra trên 1 tấn phân ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau được thê hiện trong bảng

sau:

Bảng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến biện quả sinh khí

b Hồ ky khí: Chiều sâu hồ khoảng 3-5m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ

các bọt khí sinh ra từ quá trình ky khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển

động đối lưu Hiệu quá xử lý của hồ ky khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất hữu cơ, mối quan hệ giữa hiệu quả xử lý và thời gian lưu được thể hiện qua công thức [2]: E(%) = 1 — 2„4 0°

Tải trọng BOD của hồ ky khí tương đối cao, từ 200-500 kgBOD/ha.ngày Hiệu quả khử BOD từ 50-85% Hàm lượng chất lo lửng khi ra khỏi hồ 80-160 mg/1 [21]

c Quá trình lọc sinh học ky khí: Kỹ thuật lọc yếm khí được sử dụng trong thực tế lần đầu tiên vào năm 1969, kỹ thuật trên phù hợp với nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao Tải lượng chất hữu cơ của bể lọc yếm khí có thể đạt tới 1-20 kgBOD/m ngđ [2]

Quá trình lọc ky khí đính bám, sử dụng giá thể mang vi sinh như sỏi, đá, vòng nhựa tổng hợp, tắm nhựa, xơ dừa để xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy

Bê lọc ky khí có dòng chảy hướng lên hoặc đòng chảy ngang Nước thải đi qua và tiếp xúc với toàn bộ lớp vật liệu lọc Sinh khối dính bám trên bề mặt lớp vật liệu lọc

cố định do đó sinh khối được giữ lại trong bể với thời gian lâu hơn thời gian lưu nước (thời gian lưu nước là 8h, thời gian lưu bùn có thê lên đến 100 ngày)

Quy trình này có nhiều ưu điểm:

- Đơn giản trong vận hành;

Chịu được biến động lớn về tải lượng ô nhiễm; vận hành ở tải trọng cao; Không phải kiểm soát lượng bùn nỗi nhu trong bé UASB;

Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phân hủy chậm;

Thời gian lưu bùn rất cao (khoảng 100 ngày) [9]

Tuy nhiên có nhược điểm là không điều khiến được sinh khối của bể lọc này

Sử dụng quá trình màng VSV ky khí cũng như hiếu khí để XLNT chăn nuôi ngoài việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ còn có thế loại bỏ một lượng lớn các chất lơ lửng, trứng giun sán, vi khuẩn nhờ cơ chế hấp phụ Tuy nhiên khi XLNT chăn nuôi cần lưu ý sự tích lũy cặn trong lớp VLL vì hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải là khá lớn Sự tích lũy cặn sẽ làm tắc lớp VLL tạo ra các vùng chết hoặc xảy ra hiện tượng

đánh thủng lớp VLL làm cho dong chay ngắn và phân bố không đều dẫn đến giảm hiệu quả xử lý Vì vậy cần loại bỏ cặn lơ lửng trước khi đi vào công trình

Sự phát triển của mô hình động học phân hủy yếm khí hiện chưa đạt tới mức

độ cho phép thiết lập các thông số thiết kế cho một hệ xử lý hoặc cần tới quá nhiều các thông số nhưng tính đặc trưng và ôn định của chúng thấp, vì vậy thiết kế hệ lọc yếm khí chủ yếu dựa trên kinh nghiệm hoặc từ kết quả nghiên cứu từ thí nghiệm pilot [2]

Trên cơ sở các thí nghiệm và thực nghiệm với hệ lọc sử dụng vật liệu mang khác nhau, mặc dù số liệu khá tán mạn nhưng người ta xác lập được mối quan hệ [2]:

Trong d6 :Si, Se: nồng độ cơ chất đầu vào và đầu ra khỏi hệ

A, B : hang sé kinh nghiệm

E: hiệu quả xử lý

0: thời gian lưu (gid)

Theo các số và B=0,§7, nếu thời gian lưu tính theo giờ thì hiệu quá xử lý được

xác định theo công thức: E=1—0,87.9” [2]

Theo [1] tông hợp các kết quả nghiên cứu về lọc ky khí trên thế giới cho thấy

bê lọc ky khí Đối với nước thải sau Biogas trong đối tượng nghiên cứu có COD khoảng 1500mg/1 tương ứng với hiệu suất xử lý COD khoáng E=65% tương ứng

với thời gian lưu nước qua bể lọc ky khí là 8giờ Kết quả trên cũng phù hợp với công thức tổng hợp của Lê Văn Cát (E = 1— 0,87.0)

d Quá trình ky khí trong UASB: Hệ thống này được nghiên cứu và ứng dụng bởi Gatze Lettinga và các cộng sự của trường đại học Wageningen ở Hà Lan từ những năm 1970, nó thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp tới cao tại các vùng nhiệt đới Trong quả trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khí Biogas đáng kẻ

Nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn ky khí lơ lửng ở dạng hạt Quá trình sinh hóa diễn ra khi nước thải tiếp xúc với lớp hạt bùn này Khí sinh ra sẽ kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bề tạo ra sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi

lên đến đỉnh các bọt khí sẽ va chạm với các tâm chắn nghiêng, các bọt khí được giái phóng tự do còn bùn được rơi xuống theo trọng lực Tắm chắn được đặt nghiêng trong vùng tách pha để tăng tiết điện, tiết điện dòng cháy tăng do đó làm giảm tốc

độ lắng của pha rắn tai vùng này, bùn được tích tụ trên bề mặt tắm chắn nghiêng khi

đủ lớn tách ra và rơi xuông vùng lăng

quanh bể

Tầng bùn lơ lửng

Hệ thống phân phối nước

Nước thải vào —=x€”

E in eanane

Hình 2.2 Sơ đồ câu tgo bé UASB

Hiệu quả xử lý của bê UASB có tách pha và không tách pha khác nhau [35]

Trường hợp không tách pha: E=1-—1,53.0“

Trường hợp có tách pha: E=1-0,68 0®“

Theo G Lettinga, 2002:

lg(Se/Si) =-Alg0+B; E=1-Se/Si=1-B.(0)“ (3-1)

Trong dé :Si, Se : néng dé co chat dau vao va dau ra khéi hé

A, B : hang sé kinh nghiém

E: hiệu qua xu lý

0: thời gian lưu (g1ờ)

Các hằng số kinh nghiệm A, B trong công thức (3-1) được thể hiện trong bảng sau:

Bang 2.6 Cúc thông số kỹ thuật đối với các công trình xử lý kụ khí

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bê UASB:

- Nhiệt độ: UASB có thê hoạt động ở nhiệt độ ấm (30 — 35°C) hoặc nóng (50 —

55°C) Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hoạt động của bể UASB là 35C Khi

nhiệt độ đưới 10°C vi khuẩn tạo methane hầu như không hoạt động

- pH: pH tối ưu cho quá trình hoạt động của bê UASB là từ 6,5-7,5 Nếu pH giảm thì ngưng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì hàm lượng acid tăng lên dẫn đến làm chết các vi khuẩn tạo CH¿ Phải duy trì độ kiềm trong nước thải khoảng 1.000-1.500mg/1 làm dung dịch đệm dé không cho pH<6,3

- Ham lượng chất hữu cơ: khi COD < 100mg/l, xt ly bang USAB khé6ng thich hợp Khi COD>50.000mg/1, cần pha loãng nước thải [2]

- Khả năng phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ: có thể xác định bằng cách cho một lượng COD đã định lượng trước vào mô hình tĩnh và theo dõi lượng khí methane sinh ra hoặc lượng COD còn lại trong thời gian khoảng 40 ngày

- Chất dinh dưỡng: nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi khuẩn kị khí thường thấp hơn so với vi khuẩn hiếu khí Hàm lượng tối thiêu của các nguyên

tố dinh dưỡng xác định theo tý lệ (COD/Y):N:P:S=(50Y:5:1:1) Trong đó Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào nước thải Nước thải không để acid hóa có Y = 0,15; nước thải đễ acid hóa có Y = 0,03

- Ham lượng cặn lơ lửng: UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn > 3000mg/1 Cặn khó có thể phân hủy sinh học được, do

đó cặn sẽ tích lũy dần trong bề gây trở ngại cho quá trình xử lý nước thái

+ Ưu điểm:

- Theo nghiên cứu XLNT trại chăn nuôi lợn Vĩnh An (CEEFINA-Trung tâm Công nghệ quản lý môi trường) trên mô hình ky khí UASB cho thấy: ở tải lượng 2-5 kgCOD/m.ngày, hiệu suất xử lý đạt 70-72% còn ở tải trọng 5- 6kgCOD/mỶ.ngày thì hiệu quả là 48% [19] Hệ thống UASB có ưu điểm nổi

bật là khả năng chịu tải trọng COD lớn và có chịu được sự thay đổi đột ngột

COD trong nuéc thai

- Trong bể UASB các loại bùn có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng Vượt xa

so với bùn hoạt tính hiếu khí ở đạng lơ lửng Lượng bùn sinh ra trong quá trình

xử lý UASB chỉ bằng khoảng 1/5 so với phương pháp hiếu khí [34,36,38]

- Cá ba quá trình: phân hủy, lắng bùn, tách khí được xây dựng, lắp đặt trong cùng một công trình và có khả năng thu hồi khí Methane;

- Tốn ít năng lượng cho quá trình vận hành, lượng bùn dư ít nên giảm chỉ phí

xử lý bùn, bùn sinh ra sau hệ thống dễ tách nước

- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn ky khí có thê phục hồi và hoạt động trở lại sau một thời gian ngưng nạp nhiên liệu

+ Nhược điểm: Khó khăn khi kiểm soát hiện tượng bùn nỗi, tức là phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt nhất giữa bùn và nước thải để duy trì hiệu quả xử lý của bẻ

Một số thông số kỹ thuật khi thiết kế bể UA.SB:

- Vận tốc nước thải đưa vào bề đuy trì trong khoảng 0,6-0,9m/h;

- pH duy tri trong khoáng 6,6-7,6 (pH<6,2 thì vi khuẩn chuyển hóa methane hoạt động kém), cần duy trì dung dịch đệm độ kiềm cần duy trì 1000- 1500mg/1);

- Chu trình sinh trưởng của VSV acid hóa ngăn hơn tất nhiều so với VSV acetate hóa (2-3 giờ, so với 2-3 ngày) Do đó trong quá trình vận hành ban đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì VSV acid hóa sẽ tạo ra các acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn tất nhiêu lần so với tốc độ chuyển hóa các

acid này thành acetate dưới tác dụng của vi khuân acetate Do ở Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành ban đầu tải trọng COD khoảng 3kg COD/m.ngđ, khi hệ thống hoạt động én định có thể tăng lên đến 15-20 kgCOD/nm.ngđ (thời gian này kéo dài khoảng 3-4 tháng) [16]

e BÉ EGSB (Expanded Granular Slugde Bed): M6t trong những yêu tố quan trọng của hệ UASB là dạng tập hợp sinh khối, sinh khối keo tụ thành hạt bùn: kích thước 1-5mm, khối lượng riêng lớn, độ bèn cơ học cao, tốc độ sa lắng lớn và hoạt tính methane hóa cao Một hệ UASB thông thường không có khả năng tạo ra các hạt bùn có tính chất như trên mặc dù có hiệu quá xử lý cao, chứng tỏ chúng không phải là điều kiện tiên quyết cho hiệu quả xử lý của hệ, chính từ quan điểm trên người ta đã biến thế hệ UASB thành hệ EGSB Năm 1983 Lettinga và cs, đã phát minh ra hệ thống EGSB - Expanded Granular Sludge Bed (lớp bùn hạt mở rộng) Dòng nước thải đi vào hệ thống theo chiều từ đưới lên, qua một lớp bùn hạt

mở rộng, chứa những vi sinh vật ky khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa trong bùn thải Vận tốc dòng lên của hệ thống có thê đạt trên 9 m/h, cao hơn nhiều hệ thống UASB (0,6 - 0,9m/n) Nước thải ra khói hệ thống có thể được tuần hoàn trở lại một phần, do tải lượng của bể EGSB (2-4kgCOD/mÌ.ngày [17]) thấp hơn so với bể

UASB

+ Uu diém:

- Giảm được chi phí xây dựng (do tai trong xử lý cao);

- Độ ốn định cao ngay cả với những điều kiện hoạt động không thuận lợi, có thể hoạt động được ở nhiệt độ thấp: 8-120C; có thê xử lý nhiều chất độc hại và nhiều loại acid béo có cấu tạo bền vững;

- Vận tốc nước dâng lớn: 9-12m/h (trong bê UASB là 0,6-0,9m/h)

+ Nhược điểm:

- Tốn năng lượng đo dòng tuần hoàn;

- Bùn dư có khả năng phân tách kém hơn bùn trong hệ UASB;

- Do tốc độ dâng nước lớn nên rất khó tạo bùn hạt (loại bùn có hoạt tính cao)

Từ các ưu nhược điểm trên cho thấy hệ thống EGSB nên áp dụng cho nước thải có tải lượng COD thấp và chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan

2.3 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học hiếu khí

2.3.1 Các quá trình trong quá trình hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn:

- Oxy hóa các chất hữu cơ:

C,H,O,+ O; —“#“—› CO; + H;O + AH

- Tông hợp tế bào mới:

C,H,O,+ O, + NH, 2” > TE bao vi khudn (C;H,O,N)+CO, + H,O - AH

- Phân hủy nội bào:

C;H;O;N + O; —”””° › 5CO; + 2H;O + NH; + AH

2.3.2 Các công trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi

a Aerofank: Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phat minh béi Arden va Lockett nam 1914 tại Anh Vi khuẩn dính bám lên các bông cặn có trong nước thải

và phát triển sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt tính phân hủy chất hữu cơ Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo lượng oxy cần thiết cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ lửng Các bông bùn lớn dần lên đo hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động vật nguyên sinh qua đó nước thải được làm sạch

Theo nghién ctu cua Lam Quang Nga (1998) ở trại chăn nuôi 3/2 TP HCM: ứng với tải trọng 0,6-1,5kgCOD/m.ngày, nồng độ COD đầu vao 200-500 mg/l va thời gian lưu nước 8-10 giờ thì hiệu quả xử lý đạt được §0-85% Khi tăng thời gian

xử lý lên thì hiệu quả xử lý không tăng nữa

XLNT chăn nuôi bằng bể Aerotank có ưu điểm là tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao, ôn định nhưng chỉ phí đầu tư xây dựng và chỉ phí vận hành khá lớn so với các phương pháp xử lý hiếu khí khác như: ao hồ sinh học, mương oxy hóa Do đó tùy điều kiện kinh tế, quỹ đất mà lựa chọn hình thức xử lý phù hợp

b Lọc sinh học hiếu khí: Sử dụng hệ VSV dính bám trên các VLL để xử lý các chất hữu cơ trong nước thải Vi sinh vật có thể dính bám lên giá thể vì có nhiều loại VSV có khả năng tiết ra các polyme sinh học giống như keo dính vào giá thể, tạo thành màng Lớp màng này dày lên và có khá năng oxy hóa, hấp phụ: chất hữu cơ, cặn lơ lửng hoặc trứng g1un sản

+ Bể lọc nhỏ giot: vat liéu lọc là sỏi nhẹ, than đường kính hạt 20 - 50 mm Chiều dày lớp vật liệu lọc từ 1,5 - 2,0 m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh bê hoặc cấp khí cưỡng bức Tải trọng của bề lọc sinh học nhỏ giọt thấp 0,1-0,2 kgBOD/m” VLL, tải trọng thủy lực 1-3m” nước thải/m” bề mặt bể.ngày Thông thường hiệu quả xử lý BOD của bề lọc sinh học nhỏ giọt E=75-90% [19]

+ Bể lọc sinh học cao tải: chiều dày lớp vật liệu lọc khoảng 2,0 - 4,0 m Bé được cấp khí cưỡng bức với lưu lượng 8-12 mỶ khí/m” nước thải Tải trọng của bể lọc sinh học cao tải 0,2-1,5 kgBOD/m’° VLL, tai trọng thủy lực 10-30m” nước thải/m” bề mặt bễ.ngày Hiệu quả xử lý BOD của bề lọc sinh học cao tải E=60-85% [19]

c Hồ sinh học: Các quá trình diễn ra trong hồ sinh học tương như quá trình tự làm sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả cao hơn Trong hồ có thê nuôi trồng thủy thực vật, tảo, vi sinh vật, cá dé tăng hiệu quả xử lý Quần thể động thực vật trong hồ đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải Đầu tiên VSV phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành

các chất đơn giản, đồng thời trong quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy

cung cấp cho động thực vật Cá bơi khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc của oxy với nước, thúc đây sự họat động, phân hủy của vi sinh vật

Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học còn có các lợi ích: nuôi trồng thủy sản và cây trồng, điều hòa lưu lượng, dự trỡ nước cho các mục đích sử dụng nước khác

Căn cứ vào đặc tính tồn tại của các nhóm VSV và cơ chế xử lý mà có thé chia

ra các loại hồ: hồ hiếu khí; hồ ky khí; hồ tùy tiện

+ Hồ hiễu khí: Là loại hồ cạn, độ sâu lớp nước trong hồ 0,4-0,8m để cho ánh sáng mặt trời xâm nhập sâu vào lớp nước Lượng oxy cho các quá trình sinh hóa chủ yếu

là oxy trong không khí xâm nhập qua bề mặt và hoạt động quang hợp của thực vật trong nước Tải lượng của hồ khoảng 250-300 kgBOD/ha.ngày; thời gian lưu nước khoảng 3-12 ngày Do độ sâu nhỏ và thời gian lưu nước lớn do đó hồ hiếu khí có thể kết hợp xử lý nước thải và nuôi trồng thủy sản

Đối với hồ hiếu khí nhân tạo (cung cấp oxy cưỡng bức) thì chiều sâu hồ có thể 2-4,5m; tải lượng 400 kgBỗOD/ha.ngày; thời gian lưu nước 1-3 ngày

+ Hồ tùy tiện: được sử dụng rộng rãi trong XLNT, trong hồ xảy ra song song hai quá trình: oxy hóa hiếu khí chất hữu cơ và phân hủy methane cặn lắng Chiều sâu của hồ tùy tiện thường lấy 1,0-1,5m Theo chiều sâu của hồ phân ra thành ba vùng: Lớp nước phía trên có nhiều oxy hòa tan nên quá trình oxy hóa xảy ra ở môi trường hiếu khí; Lớp giữa là lớp trung gian; Lớp đưới cùng quá trình phân hủy các chất hữu cơ ở môi trường yêm khí

Mặt trời Gió (gió thúc đẩy quá trình

hòa trộn và lầm thoáng)

Nếu không có Q ở lớp

Hình 2.3 Cúc quá trình sinh hóa XLNT trong bộ sinh học

d Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng thuỷ sinh thực vật

Trong XLNT, thực vật thủy sinh (TVTS) có vai trò rất quan trọng TVTS tham gia loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtpho, kim loại nặng và VSV gây bệnh Trong quá trình XLNT thì sự phối hợp chặt chẽ giữa TVTS và các sinh vật khác (động vật phù du, tảo, vi khuẩn, vi nẫm, động vật nguyên sinh,

39

nhuyễn thể, ấu trùng, côn trùng ) có ý nghĩa quan trọng Vi sinh vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân húy các hợp chất hữu cơ và tạo nguyên liệu dinh dưỡng (N,

P và các khoáng chất khác ) cho thực vật sử dụng Đây chính là cơ chế quan trọng

để TVTS loại bỏ các hợp chất vô cơ N, P Hiện nay việc sử dụng TVTS trong công tác bảo vệ môi trường ngày càng được chú ý hơn vì chúng có những ưu điểm nỗi bật:

- Xử lý được nhiều tác nhân gây ô nhiễm;

- Thân thiện với môi trường;

- Tốc độ tăng trưởng sinh khối nhanh: sinh khối của TVTS sau xử lý có thể sử

dụng làm thức ăn chăn nuôi, sản xuất khí mêtan, phân bón ;

- Giá thành xử lý thấp hơn so với các phương pháp sinh học khác

+Xứ lý nước thải bằng fảo: Tảo có khả năng quang hợp, chúng có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị đinh dưỡng cao Do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của táo để: chuyến đối năng lượng mặt trời và chất dinh dưỡng trong nước thải thành năng lượng sinh khối tảo Thông thường người ta kết hợp việc XLNT với sản xuất và thu hoạch tảo đề loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải,

Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng tảo:

Dưỡng chất: Ammoni là nguồn đạm chính cho quá trình tống hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp của tảo Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo, trong té bao tao ty 16 P: Mg: K 1a 1,5:1:0,5 [18]

Độ sâu của tảo: độ sâu của tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng

sử dụng ánh sáng trong quá trình quang hợp của tảo, độ sâu thường là 40 - 50cm

Thời gian lưu chất thải trong ao: thường chọn lớn hơn 2-8 ngày [18]

Lượng BOD nạp cho hồ tảo: ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD

nạp quá cao môi trường sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn Một số thí nghiệm ở Thái lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới thì lượng BOD nạp vào là 336 kg/ha.ngày (33,6 g/m”.ngày) [18]