Đánh giá hiện trạng môi trường và thực trạng xử lý nước thải của một số trang trại chăn nuôi lợn trên địa bàn hà nội thiết kế hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp cho trại lợn xu

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

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả Các số liệu nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chính xác Những tài liệu sử dụng trong luận văn có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng

Hà Nội, ngày 18 tháng 09 năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Ngọc

Lân – Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách Khoa Hà

Nội, với sự quan tâm, tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Nhân dịp này tôi cũng xin cám ơn các thầy, các cô và các cán bộ công tác tại Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) – Trường Đại học Bách Khoa

Hà Nội, đã giúp đỡ và huớng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu tại trường

Bên cạnh đó gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, tạo mọi điều kiện và động viên tôi hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 18 tháng 09 năm 2013

Nguyễn Thị Thanh Huyền

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3

DANH MỤC BẢNG BIỂU 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 7

1.1 Hiện trạng ngành chăn nuôi tại Việt Nam 7

1.1.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn 9

1.1.2 Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến năng suất chăn nuôi 10

1.1.3 Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi lợn và thiệt hại kinh tế 11

1.2 Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam 12

1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn 12

1.2.2 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam 19

1.2.3 Tổng quan về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới 22

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO TRANG TRẠI QUY MÔ NHỎ 24

2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học và hóa lý 24

2.1.1 Xử lý cơ học 24

2.1.2 Xử lý hóa lý 24

2.2 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kỵ khí 25

2.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý kỵ khí 25

2.2.2 Các công trình kỵ 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 hiếu khí 37

2.3.2 Các công trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi 38

2.4 Xử lý N, P trong nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học 42

2.4.1 Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất N trong nước thải 44

2.4.2 Các dây chuyền xử lý N, P trong nước thải 49

2.4.3 Quá trình mới xử lý Nitơ trong nước thải 53

2.4.4 Phương pháp xử lý P trong nước thải 56

2.4.5 Loại bỏ hợp chất N, P trong nước thải bằng thực vật thủy sinh 57

2.5 Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý nước thải trang trại chăn nuôi lợn tại Xuân Khanh, Sơn Tây 58

2.5.1 Phân tích, lựa chọn công nghệ 58

2.5.2 Thuyết minh công nghệ 61

CHƯƠNG III CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 64

3.1 Tính toán lưu lượng 64

3.2 Bể Biogas 65

3.3 Bể UASB 68

3.4 Mương oxy hóa: 73

3.5 Bể lắng 74

3.6 Hồ sinh học 74

KẾT LUẬN 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 83

Một số hình ảnh và bản vẽ hệ thống xử lý áp dụng 83

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ADP: Adenozin Diphotphat

ATP: Adenozin Triphotphat

BOD: Nhu cầu oxy hóa sinh hóa

COD: Nhu cầu oxy hóa hóa học

DO: Oxy hòa tan

F/M Tỷ lệ thức ăn / vi sinh vật

IFPRI: Viện nghiên cứu chính sách lương thực quốc tế

MARD: Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn Việt Nam SBR: Bể phản ứng hoạt động gián đoạn

SVI: Chỉ số bùn – thể tích 1g bùn chiếm chỗ ở trạng thái lắng TKN Tổng Nitơ Kjehdahl

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006 7

Bảng 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm 7

Bảng 1.3 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi 11

Bảng 1.4 Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm 14

Bảng 1.5 Lượng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008 14

Bảng 1.6 Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm 15

Bảng 1.7 Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn 15

Bảng 1.8 Thành phần trung bình của nước tiểu các lọai gia súc 16

Bảng 1.9 Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung 17

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

Bảng 2.1 Thành phần khí trong hỗn hợp khí Biogas 28

Bảng 2.2 Lượng khí Biogas được sinh ra từ chất thải động vật và các chất thải trong nông nghiệp 28

Bảng 2.3 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu 30

Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm 30

Bảng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu quả sinh khí 31

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

Bảng 2.7 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biểu 42

Bảng 2.8 Hiệu quả xử lý N bằng các công trình xử lý thông thường 43

Bảng 2.9 Ảnh hưởng của tỷ lệ BOD/TKN đến (%) VSV tự dưỡng trong hệ hiếu khí 44

Bảng 2.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng của VSV nitrat hóa 45

Bảng 2.11 Hợp chất Photpho và khả năng chuyển hóa 56

Bảng 2.12 Nồng độ thông số ô nhiễm nước thải trang trại chăn nuôi 58

Bảng 3.13 Tính toán lượng thải và xác định dung tích bể Biogas 65

Bảng 3.14 Các loại bùn nuôi cấy ban đầu bể UASB 72

Bảng 3.15 Các thông số thiết kế hồ sinh học 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.2 Mục đích sử dụng phân trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại một

số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 19

Hình 1.3 Mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 20

Hình 1.4 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 trong từng giai đoạn 26

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB 34

Hình 2.3 Các quá trình sinh hóa XLNT trong hồ sinh học 40

Hình 2.3 Sơ đồ quá trình khử hợp chất N 44

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình A2/O 50

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình Bardenpho 5 giai đoạn 50

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình UCT 51

Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình VIP 51

Hình 2.7 Sơ đồ hoạt động của bể SBR 52

Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P trong mương oxy hóa 52

Hình 2.9: Sơ đồ quá trình xử lý N-NH4+ 54

Hình 2.10 Sơ đồ xử lý P bằng phương pháp sinh học sử dụng vật liệu bám dính cốt sắt (Fe) không có bùn hoạt tính tuần hoàn 57

Hình 3.1 Cấu tạo bể UASB 69

Hình 3.8 Tấm chắn khí trong bể UASB 70

Hình 3.2 Tấm hướng dòng trong bể UASB 71

MỞ ĐẦU

Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nền 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

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 đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ 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, trong đó

phân và nước thải từ các trang trại chính là nguồn gây ô nhiễm lớn, ảnh hưởng tới

sức khỏe của người và vật nuôi nếu như không có biện pháp xử lý

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 H2S và NH3 cao hơn mức cho phép khoảng

30-40 lần [2] Tổng số VSV và bào tử nấm 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 một số trang trại chăn nuôi lợn đã có hệ thống xử lý nước thải đơn

giản (hầm biogas) để cung cấp khí gas cho việc đun nấu, thắp sáng, chạy máy phát

điện… Hạn chế hiện nay là phần nước thải sau Biogas thải ra không đạt tiêu chuẩn

thải hiện hành cho phép Chính vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài “Đánh giá hiện

trạng môi trường và thực trạng xử lý nước thải của một số trang trại chăn nuôi

lợn trên địa bàn Hà Nội Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp cho trại

lợn Xuân Khanh, Sơn Tây” với mục đích lựa chọn công nghệ tối ưu để xử lý chất

thải lỏng trong quá trình chăn nuôi lợn Đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn

quy định và giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời góp phần tăng năng suất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Hiện trạng ngành chăn nuôi tại Việt Nam

Từ khi chuyển dịch từ nền kinh tế bao cấp sang nền kinh tế thị trường, ngành chăn nuôi không ngừng phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng 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

Miền Số trang

trại lợn

Số trang trại gia cầm

Số trang trại bò

Số trang trại trâu

Số trang trại dê

Trong những năm gần đây xu hướng chăn nuôi nhỏ lẻ đã giảm đi đáng kể Tỷ

lệ số hộ nuôi 1 con lợn giảm đi rõ rệt từ 45% năm 1994 xuống dưới 30% năm 2001 tuy nhiên, tỷ lệ số hộ nuôi 2 con lợn năm 2001 vẫn chiếm 67% tổng 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 phổ 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:

Việc phát triển mạnh ngành chăn nuôi cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ngành công nghiệp khác liên quan như công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, công nghiệp thực phẩm và do vậy góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp

Các cơ sở chăn nuôi phát triển tự phát, chưa theo quy hoạch, chủ yếu trên đất vườn nhà, đất mua hoặc thuê tại địa phương Khoảng 80% tổng số cơ sở chăn nuôi còn xây dựng ngay trong khu dân cư, gây ô nhiễm môi trường, tăng nguy cơ dịch bệnh cho vật nuôi, con người và ảnh hưởng lớn đến sự phát triển bền vững của ngành chăn nuôi

1.1.1 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 ảnh hưởng rất 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 ổn định và nước thải không qua xử lý xả 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 ảnh 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 thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người

Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chi 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 H2S và

NH3 cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Tổng số VSV và bào tử nấm 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 thải 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 H2S và NH3 Trong điều kiện kỵ khí cộng với

sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphát (SO42-) thành sunphua (S2-) Trong điều kiện bình thường thì H2S là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi Nồng độ S2- tại hố thu nước thải chăn nuôi lợn có thể lên đến 330 mg/l cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn (theo TCVN 5945-2005 cột C nồng độ sunfua là 1,0mg/l) [2]

Việc kiểm 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, bảo vệ sức khỏe của con người, cảnh quan khu dân cư cũng như không kìm hãm sự phát triển của ngành

1.1.2 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 vấn đề cấp bách cần giải quyết hiện nay

Bệnh và các loại vi khuẩn gây 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 phổi những chất độc hại gây viêm nhiễm đường hô hấp làm ảnh hưởng 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 gồm các yếu tố: khí amoniac, hyđro sunfua, nhiệt độ, độ ẩm, bụi và các khí gây mùi hôi thối khác

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

nhiễm

Gây bệnh nđtp* vật nuôi người

1.1.3 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 dai 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 (rối loạn hô hấp và sinh sản - hội chứng PRRS)

triệu chứng: bỏ ăn, sốt, tai chuyển 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, phổi 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 cả 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 ổ dịch và tiêu hủy lợn bệnh Dịch bệnh đối với vật nuôi ở nước ta mấy năm gần đây liên tục bùng phát, hết dịch bệnh này đến dịch bệnh khác, gây tổn thất lớn cho nền kinh tế và nhiều chủ trại chăn nuôi bị phá sản Các dịch bệnh sau khi được ngăn chặn có nguy cơ bùng phát trở lại rất cao, mặc dù các cấp các ngành và nhân dân đã mất 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 Tổng 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

Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng, có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao bằng hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và sinh vật gây bệnh Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường Lựa chọn một quy trình xử lý nước thải cho một cơ sở chăn nuôi phụ thuộc rất nhiều vào thành phần tính chất nước thải, bao gồm:

 Các chất hữu cơ và vô cơ: Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hydratcarbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy Các chất

vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, ure, amonium, muối chlorua, SO4

2- N và P: Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, 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 lợn thường chứa hàm lượng N và P rất cao

 Vi sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh Nguồn nước thải này có nguy cơ trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc đồng thời lây lan một số bệnh cho người vì nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani, Bacilus anthracis, Fasciolosis buski

Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm:

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

+ Chất thải lỏng: nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc, vệ sinh lò mổ, các dụng cụ…

+ Chất thải khí: CO2, NH3, CH4…

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 ẩm từ 56-83%, tỷ 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 thải chăn nuôi lợn bao gồm: chất thải rắn, nước tiểu, nước thải chăn nuôi (hỗn hợp phân, nước tiểu, nước rửa chuồng )

- 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

Loại gia súc Lượng phân (kg/ngày) Nước tiểu (kg/ngày)

Chất thải rắn bình quân (kg/con/ngày)

Tổng chất thải rắn/ năm (tr tấn)

b Thành phần trong phân lợn

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

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

- Độ tuổi của lợn (mỗi độ tuổi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau);

- Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể: nếu nhu cầu cá thể cao thì sử dụng dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải sẽ ít và ngược lại

Bảng 1.6 Thành phần (%) 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 khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình như Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella Trong 1 kg phân

có chứa 2000-5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum,

Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)

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

(Bergmann, 1965) Nước phân chuồng là nghèo lân, giàu đạm và rất giàu Kali Đạm

trong nước phân chuồng tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và axit hippuric, khi để tiếp xúc với không khí một thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển thành amoni carbonat

Bảng 1.8 Thành phần trung bình của nước tiểu các lọai gia súc

TT Loại gia

súc, gia

cầm

Thành phần trong nước tiểu (%) Nước CHC N P 2 O 5 K 2 O CaO MgO Cl

 Các 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, muối chlorua, SO42-,…

 N và P: khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, 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-tổng = 200 – 350 mg/l trong đó N-NH4 chiếm khoảng 80-90%; P_tổng = 60-100mg/l

 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

TTNC Lợn Thụy Phương

Trại lợn Tam Điệp

Trại Cty Gia Nam

Trại Hồng Điệp

* Ảnh hưởng của nước thải trang trại chăn nuôi heo tới môi trường:

Nước thải nếu không được xử lý thích hợp sẽ để lại những tác động cục bộ và nhiều vấn đề tiềm ẩn trên diện rộng, thông qua việc gây ô nhiễm đất, nước và không khí, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Mùi hôi là do sự phân hủy kị khí các chất thải chăn nuôi (chủ yếu là phân và nước tiểu) phóng thích ra các chất khí NH3, H2S… trong 3 – 5 ngày đầu, do vi sinh vật chưa kịp phân hủy các chất thải nên mùi hôi ít sinh ra, sau một thời gian dài tạo thành mùi rất khó chịu Chất H2S có mùi trứng thối đặc trưng, khiến cho người ngửi vào buồn nôn, choáng, nhức đầu NH3 kích thích mắt và đường hô hấp trên gây ngạt

ở nồng độ cao và có thể dẫn đến tử vong Các bể chứa phân kị khí còn tạo ra CH4 có

tác dụng giữ lại năng lượng mặt trời, do đó làm thay đổi thời tiết toàn cầu Theo Delgado (1999), 16% lượng CH4 sản xuất hàng năm trên thế giới từ chăn nuôi Chất thải chăn nuôi có thể dùng làm phân bón để tăng độ màu mỡ của đất, tăng năng suất cây trồng Tuy nhiên, khi đưa vào trong đất với nồng độ quá nhiều, nếu cây sử dụng không hết, sẽ tích tụ lại có thể làm chết cây, ô nhiễm đất, ô nhiễm nước mặt và nước ngầm

Ví dụ: đất bón nhiều phân gia súc có chứa nhiều nitrogen và phospho khi có mưa nitrogen ngấm qua đất vào nước ngầm dưới dạng nitrat Nitrogen và phospho còn có thể hòa vào nước chảy tràn trên mặt đất để ra ao hồ, sông suối gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa làm ô nhiễm nước mặt

Ngoài ra, đất bón phân heo trong nhiều năm ở lượng cao có thể bị nhiễm những kim loại nặng như Cu, Zn vì những chất này thường được trộn vào thức ăn gia súc để kích thích tiêu hóa và phòng ngừa dịch bệnh Về lâu dài, các chất này có thể có hại cho cây trồng, vật nuôi và cả con người

Trong chất thải chăn nuôi còn có nhiều loại vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán Khi dùng phân tươi để bón cây, nhất là các loại rau, nguy cơ nhiễm bệnh cho người

và gia súc cũng tăng lên

Chất thải gia súc có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng đối với nước mặt, ô nhiễm NH3, kim loại nặng và các loại kí sinh trùng, vi trùng (như E.Coli, Samonella…) Hiện tượng phú dưỡng hóa là sự phát triển quá mức của tảo do dư thừa Nitơ, phospho Do đó, các vi khuẩn phân hủy rong tảo cũng phát triển, sử dụng oxi trong nước làm cạn kiệt nguồn oxi hóa bị ngưng lại, khi đó các vi khuẩn kị khí

có sẵn trong nguồn nước thải sẽ phân hủy kị khí các chất hữu cơ tạo thành CH4,

CO2, H2S… Cũng chính môi trường này, một số loại sinh vật không tồn tại sự sống như cá, ếch, nhái… Nếu lượng nước này được xả trực tiếp ra mạng lưới thoát nước

sẽ gây mùi hôi thối, gây ô nhiễm nước mặt và ít nhiều làm ảnh hưởng đến mạch nước ngầm

Chất NH3, sau một quá trình chuyển hóa, tạo NO3- trong nước NO3- tồn tại trong đất với một lượng cao có thể ngấm qua đất để vào nước ngầm Nước có nồng

độ NO3- cao có khả năng gây tử vong cho trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi

1.2.1.4 Khí thải

Chất thải khí: Chăn nuôi phát thải nhiều loại khí thải (CO2, NH3, CH4, H2S, 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 tấn/ năm

1.2.2 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam

1.2.2.1 Chất thải rắn

Công tác quản 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 chuyển, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao và có thể làm chết hoặc mất 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 Hồ Chí Minh 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 bể biogas và 9% hộ dùng phân lợn để nuôi cá

Hình 1.2 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 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 chuyển 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 phân 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 thải rắn Toàn bộ chất thải, bao gồm phân, nước tiểu, nước rửa chuồng được hòa lẫn và dẫn về bể biogas

1.2.2.2 Chất thải lỏng

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

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

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

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

Hình 1.3 Mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều

tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh

Xử lý sơ bộ, thải

ra MT 45%

Biogas

40%

Tưới cây 15%

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 Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, 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 lỏng bằng công nghệ biogas Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử

lý nước thải tại các trang trại trên là: Nước thải  bể Biogas  hồ sinh học  thải

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 vấn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trường do một lượng chất thải chăn nuôi gây ra

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

Việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn đã được nghiên cứu triển khai ở các nước phát triển từ cách đây vài chục năm Các nghiên cứu của các tổ chức và các tác giả như (Zhang và Felmann, 1997), (Boone và cs., 1993; Smith & Frank, 1988), (Chynoweth và Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith và cs., 1988; Smith

và cs., 1992), (Chynoweth, 1987; Chynoweth & Isaacson, 1987) Các công nghệ

áp dụng cho xử lý nước thải 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

Hình 1.4 Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới

Cơ sở chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ

Nuôi thả, chuông hở

Hệ thống nuôi

trên sàn

Kho chứa chất thải rắn

Land

Trang trại lớn quy mô

công nghiệp

Dòng nước thải Dòng chất thải rắn

Ruộng, cánh đồng

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 chuyển hóa thành phần hữu cơ thành CO2, nhiệt năng và nước, amoni được nitrat hóa thành nitrit và/hoặc khí nitơ; giai đoạn kỵ khí xảy ra quá trình đề nitrat thành khí nitơ Phốtphat được loại bỏ từ pha lỏng bằng định lượng vôi vào bể 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 kỵ 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 UASB Đây là công trình xử lý sinh học kỵ khí ngược dòng Nước thải được đưa vào từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn kỵ 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 kỵ khí (CH4, CO2 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 Để tăng tiếp xúc giữa nước thải với các bông bùn, lượng khí tự do sau khi thoát ra khỏi bể được tuần hoàn trở lại hệ thống

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI CHO TRANG TRẠI QUY MÔ NHỎ

Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào: thành phần và tính chất nước thải, mức độ cần thiết xử lý nước thải, lưu lượng và chế độ xả thải, điều kiện mặt bằng và địa hình khu vực dự kiến xây dựng hệ thống xử lý nước thải, điều kiện địa chất-thủy văn, khí hậu Bên cạnh đó, một số yếu tố cần được cân nhắc đến nữa là điều kiện cơ sở hạ tầng (cấp điện, cấp nước, giao thông), điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý nước thải

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 thể 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 phí cao không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp để loại bỏ cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, tuy nhiên chi 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 kỵ khí

2.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý kỵ khí

Vào những năm 19 quá trình phân hủy kỵ 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:

- Khả năng chịu 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 khối lớn được giữ lại trong bể;

- Chi phí xử lý thấp (không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu khí);

- Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thể sử dụng (khí sinh học – Biogas);

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

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

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

- Phát sinh mùi;

- Tốc độ phát triển sinh khối chậm

Trong công nghệ kỵ 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 kỵ 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 tổng quát quá trình xử lý kỵ khí [41]:

Hình 2.1 Sơ đồ phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí Số liệu chỉ %COD

trong từng giai đoạn

 Giai đoạn 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 phân 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 phản ứng thủy phân cellulose và các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn rất nhiều trong giai đoạn 1 và các giai đoạn sau, yếu tố này cũng sẽ hạn chế tốc độ quá trình phân hủy kỵ 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<200C)

Chất hữu cơ không tan, protein, hydrat

 Giai đoạn 2 - giai đoạn acid hóa: các hợp chất hữu cơ đơn giản từ quá trình

thủy phân được các vi khuẩn acetogenic chuyển hóa thành acid acetic, H2 và CO2

 Giai đoạn 3 - giai đoạn acetate 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 chuyển thành acid acetic và 30%COD còn lại đóng vai trò là chất cho điện tử và được chuyển hóa thành CO2 và H2

 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 CO2 và

H2 Quá trình này được thực hiện bởi loại VK acetotrophic và hydrogenotrophic

CH3COOH > CH4 + CO2 ; 4H2 + CO2 > CH4 + H2O

Vi sinh vật tạo methane từ hydro và carbonic (hydrogenotrophic) có tốc độ

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 tổng 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 chuyển thành H2 chỉ là

30% thông qua nhóm vi khuẩn hydrogenotrophic Vì vậy, để đạt hiệu quả xử lý

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 bằng giữa hai quá trình acid hóa và methane hóa bằng cách thúc đẩy hoạt tính của VSV methane hóa và duy trì điều kiện đệm (hệ đệm là HCO3-

- CO32-)

Biện pháp xử lý kỵ 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 kỵ khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi

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

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

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

Trong bể Biogas các chất hữu cơ được phân hủy một phần, do đó sau Biogas nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và ít mùi hơn Bùn cặn trong bể 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 thiểu hiện tượng chặt phá rừng và bảo 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

Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tải 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

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 họ: Clostridium, Plectridium, Caduceus,

Endosponus, Terminosponus Trong điều kiện yếm khí chúng phân hủy tạo ra: CO2,

H2 và một số chất tan trong nước như formandehit, acetat, ancol methylic Các chất này đều được dùng để dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi khuẩn sinh khí metan + Nhóm vi khuẩn sinh khí metan: Nhóm này rất 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 khuẩn metan chỉ có thể sử dụng một số chất nhất định Do đó việc lên men kỵ 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 CO2 đủ trong môi trường, nguồn nitơ (khoảng 3,5 mg/g bùn lắng), tỷ lệ C/N = 20:1 Trong quá trình lên men kỵ khí các loài VSV gây bệnh bị tiêu diệt không phải do nhiệt độ mà do tác động tổng hợp của nhiều yếu tố khác nhau, trong

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

Các yếu tố ảnh hưởng và duy trì hệ thống Biogas:

- Nguyên liệu đưa vào: cần phải bổ sung hàng ngày khối lượng phân đầy đủ,

nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thể 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 dư 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 0,35-0,40m3 khí/1kg cặn lơ lửng, thời gian lưu nước trong bể Biogas 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

học/1kg chất khô (m3/kg)

%CH4 trong khí sinh học

Thời gian lên men (ngày)

- Ảnh hưởng của tỷ lệ C/N: quá trình phân huỷ kỵ khí tốt nhất nếu nguyên

liệu đưa vào đảm bảo tỷ lệ C/N=30/1 [29]

Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm

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

bể Biogas để tạo điều kiện cho khí thoát lên vòm bể và thúc đẩy 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 để 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 vật có thể

ngừng làm việc và hiệu quả sinh khí thấp, vì vậy cần hạn chế sự có mặt của các chất hoá học trong bể Biogas

- pH: tối ưu khoảng 7-8,5

- áp 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 350C, tuy nhiên quá trình phân huỷ vẫn xảy ra ở nhiệt

độ 15-200C Nếu nhiệt độ thấp hơn thì VSV khó phát triển, dưới 100C 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 thể hiện trong bảng sau:

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

Nhiệt độ ( 0 C) Khí sinh ra (m 3 /ngày) Thời gian (tháng)

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

các bọt khí sinh ra từ quá trình kỵ khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối lưu Hiệu quả xử lý của hồ kỵ 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 0,5

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

c Quá trình lọc sinh học kỵ 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/m3.ngđ[2]

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

Bể lọc kỵ khí có dòng chảy hướng lên hoặc dòng 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 thể 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 nổi như trong bể 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 khiển được sinh khối của bể lọc này

Sử dụng quá trình màng VSV kỵ khí cũng như hiếu khí để XLNT chăn nuôi ngoài việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ còn có thể 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 dòng chảy 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 ổn 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 tản mạn nhưng người ta xác lập được mối quan hệ [2]:

lg(Se/Si) = -A lg + B; E = 1- Se/Si = 1 – B ()-A (3-1)

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

A, B : hằng số kinh nghiệm E: hiệu quả xử lý

: thời gian lưu (giờ) Theo các số và B=0,87, nếu thời gian lưu tính theo giờ thì hiệu quả xử lý được xác định theo công thức: E = 1 – 0,87.-0,5 [2]

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

bể lọc kỵ khí Đối với nước thải sau Biogas trong đối tượng nghiên cứu có COD khoảng 1500mg/l tương ứng với hiệu suất xử lý COD khoảng E=65% tương ứng với thời gian lưu nước qua bể lọc kỵ khí là 8giờ Kết quả trên cũng phù hợp với công thức tổng hợp của Lê Văn Cát (E = 1 – 0,87.-0,5)

d Quá trình kỵ 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 quá trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khí Biogas đáng kể

Nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn kỵ 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 bể tạo ra sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi lên đến đỉnh các bọt khí sẽ va chạm với các tấm chắn nghiêng, các bọt khí được giái phóng tự do còn bùn được rơi xuống theo trọng lực Tấm chắn được đặt nghiêng trong vùng tách pha để tăng tiết diện, tiết diện dòng chảy tăng do đó làm giảm tốc

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

đủ lớn tách ra và rơi xuống vùng lắng

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB

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

Trường hợp không tách pha: E = 1 – 1,53 -0,64

Trường hợp có tách pha: E = 1 – 0,68 -0,64

Theo G Lettinga, 2002:

lg(Se/Si) = -A lg + B; E = 1- Se/Si = 1 – B ()-A (3-1) Trong đó : Si, Se : nồng độ cơ chất đầu vào và đầu ra khỏi hệ

A, B : hằng số kinh nghiệm E: hiệu quả xử lý

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

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

Hệ thống xử lý yếm khí A B  đối với E=80% (giờ)

Níc th¶i sau bÓ UASB

HÖ thèng ph©n phèi níc TÇng bïn l¬ löng Níc th¶i vµo M¸ng thu níc

So sánh với các kỹ thuật xử lý yếm khí khác, trên nhiều phương diện cho thấy

kỹ thuật UASB là phương án tốt nhất Thông thường thời gian lưu là 6 ngày cho vùng khí hậu nhiệt đới, chiều cao bể 4-6m, vận tốc nước dâng v = 0,6-0,9 m/h [3] Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể UASB:

- Nhiệt độ: UASB có thể hoạt động ở nhiệt độ ấm (30 – 350C) hoặc nóng (50 –

550C) Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hoạt động của bể UASB là 350C Khi nhiệt độ dưới 100C vi khuẩn tạo methane hầu như không hoạt động

- pH: pH tối ưu cho quá trình hoạt động của bể 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 CH4 Phải duy trì độ kiềm trong nước thải khoảng 1.000-1.500mg/l làm dung dịch đệm để không cho pH<6,3

- Hàm lượng chất hữu cơ: khi COD < 100mg/l, xử lý bằng USAB không thích

hợp Khi COD>50.000mg/l, 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 thiểu của các nguyên tố dinh dưỡng xác định theo tỷ lệ (COD/Y) : N : P : S = (50/Y : 5 : 1 : 1) Trong đó Y

là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào nước thải Nước thải không dễ acid hóa có

Y = 0,15; nước thải dễ acid hóa có Y = 0,03

- Hàm lượng cặn lơ lửng: UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm

lượng cặn lơ lửng lớn > 3000mg/l Cặn khó có thể phân hủy sinh học được, do đó cặn sẽ tích lũy dần trong bể gây trở ngại cho quá trình xử lý nước thải

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 nước thải

- 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 dạng 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]

- Cả 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 chi phí

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

- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể 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 nổi, tức là phải đảm

bảo sự tiếp xúc tốt nhất giữa bùn và nước thải để duy trì hiệu quả xử lý của bể

Một số thông số kỹ thuật khi thiết kế bể UASB:

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

- pH duy trì trong khoảng 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/l);

- Chu trình sinh trưởng của VSV acid hóa ngắn hơn rất 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 rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi khuẩn acetate Do ở Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành ban đầu tải trọng COD khoảng 3kg COD/m3.ngđ, khi hệ thống hoạt động ổn định có thể tăng lên đến 15-20 kgCOD/m3.ngđ (thời gian này kéo dài khoảng 3-4 tháng) [16]

e Bể EGSB (Expanded Granular Slugde Bed): Một trong những yếu 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 bền 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 quả 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 thể 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 dưới lên, qua một lớp bùn hạt

mở rộng, chứa những vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa trong bùn thải Vận tốc dòng lên của hệ thống có thể đạt trên 9 m/h, cao hơn nhiều hệ thống UASB (0,6 - 0,9m/h) Nước thải ra khỏi hệ thống có thể được tuần hoàn trở lại một phần, do tải lượng của bể EGSB (2-4kgCOD/m3.ngày [17]) thấp hơn so với bể UASB

+ Ưu điểm:

- Giảm được chi phí xây dựng (do tải trọng xử lý cao);

- Độ ổn 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 thể 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 bể UASB là 0,6-0,9m/h)

+ Nhược điểm:

- Tốn năng lượng do 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:

CxHyOz + O2   Enzyme CO2 + H2O + H

- Tổng hợp tế bào mới:

CxHyOz+ O2 + NH3Enzyme   TÕ bµo vi khuÈn (C5H7O2N)+CO2 + H2O - H

- Phân hủy nội bào:

C5H7O2N + O2 Enzyme   5CO2 + 2H2O + NH3H

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

a Aerotank:

Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phát minh bởi Arden và Lockett năm

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 do hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động vật nguyên sinh qua đó nước thải được làm sạch

Theo nghiên cứu của Lâm Quang Ngà (1998) ở trại chăn nuôi 3/2 TP HCM: ứng với tải trọng 0,6-1,5kgCOD/m3.ngày, nồng độ COD đầu vào 200-500 mg/l và thời gian lưu nước 8-10 giờ thì hiệu quả xử lý đạt được 80-85% 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, ổn định nhưng chi phí đầu tư xây dựng và chi 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 khả năng oxy hóa, hấp phụ: chất hữu cơ, cặn lơ lửng hoặc trứng giun sán

+ Bể lọc nhỏ giọt: vật liệu 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 bể hoặc cấp khí cưỡng bức Tải trọng của bể lọc sinh học nhỏ giọt thấp 0,1-0,2 kgBOD/m3 VLL, tải trọng thủy lực 1-3m3 nước thải/m2 bề mặt