Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường của các cơ sở giết mổ gia súc gia cầm trên địa bàn thành phố hải dương và đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho một cơ sở giết mổ tập

---o0o--- NGUYỄN THẾ MẠNH ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC CƠ SỞ GIẾT MỔ GIA SÚC GIA CẦM TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO

-o0o -

NGUYỄN THẾ MẠNH

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CỦA CÁC

CƠ SỞ GIẾT MỔ GIA SÚC GIA CẦM TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO MỘT CƠ SỞ GIẾT MỔ TẬP TRUNG

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGÔ THỊ NGA

HÀ NỘI – 2011

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 1 - 

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Thị Nga, Bà là người thầy đã truyền đạt cho tôi những kiến thức từ khi còn là sinh viên đại học Bách Khoa Hà Nội, cho đến quá trình học cao học tại trường và đặc biệt là Người hướng dẫn tôi rất tận tình để hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ của Trung tâm Quan trắc và Phân tích môi trường, nơi tôi công tác, đã vun đắp và chắp cánh cho tôi thực hiện ước mơ có được cơ hội tiếp tục học tập và nghiên cứu khóa học này Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới sự quan tâm của Lãnh đạo trung tâm, sự giúp đỡ của các đồng nghiệp

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, các cô của Viện Công nghệ môi trường, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã dành nhiều tâm huyết để truyền đạt những kiến thức quí báu về chuyên ngành kỹ thuật môi trường cho tôi và các học viên của Viện

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bè bạn đã luôn giúp đỡ và động viên tôi rất nhiều trong suốt thời gian tôi theo học chương trình cao học

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 2 - 

DANH MỤC VIẾT TẮT

ABR Thiết bị chia ngăn yếm khí - Anaerobic Baffled Reactor

ASTM Hiệp hội Hoa Kỳ về thử nghiệm và vật liệu – American Society for

testing and materials ATVSTP An toàn vệ sinh thực phẩm

BNR Phương pháp sinh học xử lý nitơ - Biological nitrogen removal

BOD Nhu cầu ôxy hóa sinh học (mgO2/l)

COD Nhu cầu ôxy hóa hóa học (mgO2/l)

DO Ôxy hòa tan – Disolved oxygen

EPA Tiêu chuẩn phân tích của Cục quản lý môi trường Mỹ

GMGS Giết mổ gia súc

GMGSGC Giết mổ gia súc, gia cầm

HRT Thời gian lưu thủy lực - Hydraulic Retention Time (hr)

MLE Hệ Ludzack Etinger cải tiến - Modified Ludzack Etinger

MLSS Hàm lượng sinh khối - Mixed liquid suspended solid (mg/L)

MLVSS Hàm lượng sinh khối bay hơi - Mixed liquid volatile suspended solid

(mg/L) NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

SBR Thiết bị phản ứng dạng mẻ nối tiếp - Sequencing Batch Reactor

SCOD Nhu cầu ôxy hóa hóa học của các chất tan

SS Chất rắn lơ lửng

TCOD Nhu cầu ôxy hóa hóa học tổng (cả cặn)

QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam

UASB Thiết bị yếm khí chảy ngược qua tầng bùn

VFA Axit béo bay hơi - Volatile fatty acid

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 4 - 

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÌNH HÌNH GMGSGC TẠI HẢI DƯƠNG 9

I.1 Đặc điểm tự nhiên và điều kiện kinh tế xã hội của TP Hải Dương 9

I.1.1 Điều kiện tự nhiên 9

I.1.1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình 9

1.1.1.2 Điều kiện thủy văn 10

I.1.1.3 Đặc điểm địa chất 11

I.1.1.4 Khí hậu 11

I.1.2 Điều kiện xã hội 11

I.1.2.1 Dân số và phân bố dân cư 11

I.1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế 12

I.2 Điều tra các cơ sở giết mổ GSGC trên đị bàn TP Hải Dương 12

I.2.1 Loại hình giết mổ thủ công 13

I.3.1 Ô nhiễm nước thải 20

I.3.2 Ô nhiễm phân và các phụ phẩm sau giết mổ 23

I.4 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải GMGSGC bằng hầm biogas 24

I.5 Quy hoạch Cơ sở GMGSGC tập trung của Thành Phố Hải Dương 25

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GMGSGC 27 II.1 Các nghiên cứu về đặc tính nước thải GMGSGC 27

II.1.1.Nguồn phát sinh 27

II.1.2 Lượng nước thải phát sinh 27

II.1.3 Thành phần ô nhiễm 27

II.2 Các nghiên cứu về xử lý nước thải GMGSGC 30

II.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới 30

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 5 - 

II.2.2 Một số công trình nghiên cứu ở Việt Nam 34

II.2.3 Tình hình phát triển công nghệ biogas trên thế giới và ở Việt Nam 36

II.2.3.1 Tầm quan trọng của việc phát triển năng lượng khí sinh học 36

II.3.1 Lựa chọn phương pháp xử lý nước thải giết mổ 40

III.3.2 Các cơ chế của quá trình xử lý 41

II.3.2.1 Cơ chế phản ứng xảy ra trong thiết bị hầm Biogas 41

II.3.2.2 Cơ chế phản ứng xảy ra trong hệ thống bể thiếu khí và hiếu khí 43

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MỘT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHO CƠ SỞ GMGSGC TẬP TRUNG THÍ ĐIỂM Ở THÀNH PHỐ HẢI DƯƠNG 50

III.1 Giới thiệu về dự án trung tâm GMGSGC tại xã Thạch Khôi 50

III 1.1 Quy mô của dự án thí điểm : 52

III 1.2 Sơ đồ công nghệ giết mổ GSGC 53

III 1.3 Tiến độ triển khai dự án 55

III.2 Xác định điều kiện để thiết kế hệ thống xử lý nước thải 56

III.3 Đề xuất sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 57

III.4 Tính toán các thông số kỹ thuật cho hệ thống 60

III.4.1.Bể điều hòa 60

III.4.2 Tính toán Thiết bị biogas dạng hồ phủ bạt 61

III.4.3 Tính toán cụm bể thiếu khí và hiếu khí 63

III.4.4 Bể lắng đứng 71

III.4.5 Bể tiếp xúc 73

II.4.6 Máy nén khí 74

III.4.7 Bơm nước thải 84

III.5 Tính toán hiệu quả thu hồi năng lượng từ khí sinh học 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 6 - 

DANH MỤC BẢNG BIÊU

Bảng 1.1: Lượng gia súc gia cầm tiêu thụ trên địa bàn thành phố 13

Bảng 1.2: Tổng hợp số lượng điểm giết mổ nhỏ lẻ nằm rải rác trên địa bàn các phường xã của thành phố 14

Bảng 1.3 Các cơ sở được lựa chọn để đánh giá 20

Bảng 1.4 Kết quả phân tích mẫu nước thải 6 cơ sở giết mổ điển hình 22

Bảng 1.5 Chất lượng nước thải giết mổ trước và sau hệ thống biogas của một số cơ sở giết mổ 24

Bảng 2.1 Lượng nước sử dụng 27

Bảng 2.2 Đặc tính nước thải giết mổ ở một số nước trên thế giới 28

Bảng 2.3 Kết quả phân tích chất lượng nước thải giết mổ tại sáu cơ sở giết mổ ở Quebec và Ontario 29

Bảng 2.4 Kết quả xử lý nước thải giết mổ của một số thiết bị yếm khí 32

Bảng 2.5 Thành phần của khí sinh học 37

Bảng 2.6 Hiệu suất sinh khí của các loại nguyên liệu, m 3 /ngày/tấn 37

Bảng 3.1 Các hạng mục công trình xây dựng 52

Bảng 3.2 Số lượng gia súc, gia cầm 52

Bảng 3.3 Khối lượng gia súc, gia cầm 53

Bảng 3.5: Lượng phân gia súc phát sinh hàng ngày 57

Bảng 3.6 Thống kê các hạng mục công trình chính 88

Bảng 3.7 thành phần của khí sinh học thu từ hầm bigas 88

Bảng 3.8 lượng nhiên liệu tiết kiệm được từ thu hồi khí sinh học 89

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 7 - 

MỞ ĐẦU

Trong thời gian qua, cùng với sự tăng trưởng nhanh của nền kinh tế đất nước, nhu cầu thực phẩm của người tiêu dùng, trong đó có sản phẩm thịt GSGC, cũng tăng theo mức sống và thu nhập Tuy nhiên, ngành chăn nuôi GSGC đang phải đối đầu với những thách thức về dịch bệnh có diễn biến phức tạp và vấn đề ô nhiễm môi trường cần được quan tâm giải quyết triệt để

Theo Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Hải Dương mức tiêu thụ thịt gia súc, gia cầm của người dân trên địa bàn trong năm 2008 đạt 28kg/người Như vậy, mỗi năm trên địa bàn tỉnh tiêu thụ khoảng 48.000 tấn thịt gia súc, gia cầm Trên thực tế, số thực phẩm trên hầu hết được cung cấp từ nguồn GMGS-GC phân tán nên việc kiểm dịch gặp rất nhiều khó khăn Đặc biệt, việc GMGS-GC phân tán gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trong các khu dân cư, là nguy cơ phát tán dịch bệnh trên vật nuôi và truyền bệnh nguy hiểm cho người

Trong những năm gần đây, tỉnh Hải Dương cũng như các tỉnh thành khác trong

cả nước phải gánh chịu thiệt hại hàng trăm tỷ đồng do dịch bệnh trên đàn gia súc, gia cầm như dịch cúm gia cầm H5N1 vào những năm 2004, 2005 và 2007; dịch lở mồm long móng trên đàn bò và lợn; dịch tại xanh ở lợn gây hậu quả nghiêm trọng Vấn đề trên do rất nhiều nguyên nhân, trong đó chủ yếu do chưa kiểm soát được công tác giết mổ gia súc gia cầm trên địa bàn tỉnh dẫn đến dịch bệnh tiếp tục lây lan Thực trang đó đặt ra yêu cầu hết sức cấp bách cho tỉnh Hải Dương nói chung

và TP Hải Dương nói riêng phải khẩn trương tổ chức lại phương thức chăn nuôi theo hướng tập trung quy mô công nghiệp Đặc biệt phải khẩn trương tổ chức lại công tác GMGSGC từ phân tán nhỏ lẻ thành các điểm tập trung giúp cho việc kiểm soát dịch bệnh được tốt hơn và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng, có điều kiện để thực hiện công tác bảo vệ môi trường một cách đồng bộ và triệt để

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 8 - 

UBND tỉnh Hải Dương đã ra quyết định số 3828/QĐ-UBND ngày 03/11/2006 phê duyệt “ Đề án phát triển chăn nuôi – thủy sản theo hướng tập trung, nâng cao chất lượng, quy mô, đảm bảo vệ sinh môi trường tỉnh Hải Dương giai đoạn 2006-2010” Trên cơ sở đó Ủy ban nhân dân thành phố Hải Dương đã xây dựng và chỉ đạo thực hiện Đề án số 345/ĐA-UBND ngày 30/5/2008 về việc “ xây dựng cơ sở GMGSGC tập trung” trên địa bàn thành phố giai đoạn 2008-2012

Xây dựng cở sở GMGSGC tập trung không chỉ giải pháp của TP Hải Dương trên con đường phát triển mà đây sẽ là xu thế chung của các tỉnh thành khác trong cả nước Tuy nhiên các cơ sở này sẽ phát sinh một lượng lớn nước thải ô nhiễm cần xử

lý để bảo vệ môi trường Để góp phần giải quyết bài toán môi trường trong ngành

giết mổ một cách khoa học và đồng bộ, tôi chọn đề tài: “ Đánh giá hiện trạng môi trường của các cơ sở giết mổ gia súc gia cầm trên địa bàn thành phố Hải Dương và đề xuất mô hình hệ thống xử lý nước thải cho một cơ sở giết mổ tập trung công suất 250m 3 /ngày đêm” với mục tiêu điều tra và đánh giá công tác bảo

vệ môi trường tại các cơ sở GMGSGC trên địa bàn thành phố, nghiên cứu thiết kế

hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho một cơ sở GM tập trung thí điểm của thành phố đảm bảo phát triển bền vững

Để đạt được những mục tiêu và các ý nghĩa nêu trên, nội dung của Luận văn

có bố cục gồm 3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về tình hình GMGSGC tại TP Hải Dương

Điều tra và thống kê các cơ sở giết mổ GSGC trên địa bàn thành phố Hải Dương Khảo sát đặc tính nước thải của một số cơ sở điển hình trên địa bàn thành phố làm cơ sở để đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường

Chương 2: Cơ sở lý thuyết xử lý nước thải GMGSGC

Đưa ra các cơ sở pháp lý, nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải GMGSGC

Chương 3: Tính toán thiết kế một hệ thống xử lý nước thải cho cơ sở GMGSGC tập trung, công suất 250m3/ngày đêm

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 9 - 

Tính toán thiết kế một hệ thống xử lý nước thải phù hợp cho dự án thí điểm xây dựng cơ sở GMGSGC tập trung của thành phố Hải Dương tại xã Thạch Khôi

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH GMGSGC TẠI HẢI DƯƠNG

I.1 Đặc điểm tự nhiên và điều kiện kinh tế xã hội của TP Hải Dương [1]

Thành phố Hải Dương là đô thị nằm phía Đông của Thủ đô Hà Nội và trên tuyến Quốc lộ 5A từ Hà Nội ra Cảng Hải Phòng Thành phố là một trong đô thị phát triển ở khu vực phía Bắc Việt Nam, năm 2009 thành phố đã được chính phủ công nhận là thành phố loại II

Thành phố Hải Dương có địa giới hành hành chính bao gồm 15 phường và 6

xã, cụ thể các phường là: Bình Hàn; Cẩm Thượng; Hải Tân; Lê Thanh Nghị; Nhị Châu; Ngọc Châu; Nguyễn Trãi; Phạm Ngũ Lão; Quang Trung; Tân Bình; Thanh Bình; Trần Hưng Đạo; Trần Phú; Tứ Minh; Việt Hòa; các xã là: Ái Quốc, An Châu, Nam Đồng, Tân Hưng, Thạch Khôi, Thượng Đạt

I.1.1 Điều kiện tự nhiên

I.1.1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình [2]

* Vị trí địa lý

Thành phố Hải Dương là thành phố trực thuộc tỉnh Hải Dương, nằm trên đường quốc lộ 5A cách thành phố Hải Phòng 46 km về phía Đông và cách thành phố Hà Nội 58km về phía Tây Diện tích toàn bộ thành phố theo địa giới hành chính

là 71,4ha

Thành phố Hải Dương nằm ở vị trí trung tâm tỉnh, phía Bắc giáp huyện Nam Sách, phía Đông giáp các huyện Kim Thành và Thanh Hà, phía Tây giáp huyện Cẩm Giàng, phía Nam giáp huyện Gia Lộc, phía Đông Nam giáp hai huyện Thanh

Hà và Tứ Kỳ

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 10 - 

* Đặc điểm địa hình

Thành phố Hải Dương nằm trong vùng có địa hình bằng phẳng, thấp trũng,

có hướng thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, từ độ cao +2,00 ÷ +2,40 m thấp dần xuống +1,50 ÷ +1,00 m, có vùng thấp trũng cao độ từ +0,50 ÷ +0,80 m

Trong thành phố có nhiều ao hồ, kênh rạch nối liền với nhau thành 1 hệ thống liên hoàn thông với các sông, chia cắt thành phố thành các lưu vực nhỏ

1 1.1.2 Điều kiện thủy văn [3]

Thành phố Hải Dương chịu ảnh hưởng trực tiếp chế độ thủy văn của các sông Thái Bình và sông Sặt

- Sông Thái Bình là một sông lớn ở miền Bắc Việt Nam, là hợp lưu của ba sông: sông Cầu, sông Lục Nam và sông Thương vừa chịu ảnh hưởng nhật triều biển Đông Vì vậy, chế độ thủy văn của sông Thái Bình rất phức tạp Theo các tài liệu đo

ở cầu Phú Lương mức nước sông Thái Bình như sau:

+ Mực nước cao nhất vào lúc đỉnh triều trung bình hàng tháng từ tháng 6 –

10 đều cao hơn nền thành phố: Tháng 6 là 2,60 m; tháng 8 là 3,54 m; tháng 9 là 3,14 m; tháng 10 là 3,54 m

+ Mực nước cao nhất vào lúc chân triều trung bình hàng tháng từ tháng 7 đến tháng 9 còng vẫn cao hơn mức nước cần khống chế trong các hồ điều hòa: Tháng 7: 1,93m; tháng 8: 2,34m; tháng 9: 2,10m

+ Mực nước thấp nhất vào lúc chân triều: Tháng 7: 1,17m; tháng 8: 1,57m; tháng 9: 1,34m

+ Qua các số liệu trên có thể thấy rằng có thể lợi dụng xả nước mưa tự chảy

ra sông Thái Bình vào lúc mức nước thấp nhất lúc triều rút Còn vào các thời điểm khác không thể xả tự chảy được

- Sông Sặt là 1 sông nội đồng, một phần của hệ thống thủy nông Bắc Hưng Hải Về mùa mưa, mực nước trên sông Sặt thường lớn hơn +2,00 m; mực nước lớn nhất là 3m; mực nước trung bình là 2,4 m – 2, 8m

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 11 - 

I.1.1.3 Đặc điểm địa chất [4]

Thành phố Hải Dương là nơi phát triển các trầm tích Đệ tứ, đặc trưng cho vùng đất yếu Các tài liệu nghiên cứu địa chất của khu vực đã khẳng định thành phố Hải Dương có các trầm tích Holocen lộ ra trên mặt, với sự có mặt của hệ tầng Thái Bình

và hệ tầng Hải Hưng

Quy luật cấu trúc theo chiều đứng, từ trên xuống có:

- Hệ tầng Thái Bình, tuổi Holocen muộn (Q23tb)

- Hệ tầng Hải Hưng, tuổi Holocen sớm – giữa (Q21-2hh)

Quy luật cấu trúc theo chiều ngang, trầm tích hệ tầng Thái Bình chỉ phân bố thành những dải hẹp ven các con sông, hồ nguyên thủy Trầm tích hệ tầng Hải Hưng phân bố rộng rãi ở nhiều nơi dưới dạng các vòm nâng tương đối tân kiến tạo, cục bộ

- Lượng mưa: Trung bình năm dao động từ 1.300 ÷ 1.700 mm/năm, tập trung nhiều vào tháng 6, 7, 8 Lượng mưa mùa hè chiếm 75 ÷ 80%, tháng 8 là tháng nhiều mưa nhất Độ ẩm tương đối cao, dao động từ 85% đến 90%

- Chế độ gió: Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau (mùa khô) chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và từ tháng 5 đến tháng 10 (mùa mưa) chịu ảnh hưởng của gió Đông Nam Tốc độ gió trung bình tại khu vực đạt 1,5 m/s

I.1.2 Điều kiện xã hội [5]

I.1.2.1 Dân số và phân bố dân cư

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 12 - 

* Dân số

Theo niên giám thống kê của tỉnh Hải Dương năm 2009, dân số thành phố Hải Dương là 213.693 người, mật độ dân số là 2.998 người/km2, trong đó dân số đô thị

là 171.412 người, số dân ngoại thành là 42.227 người

* Phân bố dân cư

Mật độ phân bố dân cư khu vực thành phố Hải Dương không đồng đều, tập trung cao nhất tại các phường ở trung tâm thành phố như phường Trần Phú, Nguyễn Trãi, Phạm Ngũ Lão, Quang Trung và Trần Hưng Đạo Mật độ thấp nhất tập trung tại một số phường và các xã ngoại thành như xã Việt Hòa, Tứ Minh, phường Cẩm Thượng, Hải Tân, Ngọc Châu

I.1.2.2 Tình hình phát triển kinh tế [5]

TP Hải Dương là trung tâm công nghiệp, thương mại và dịch vụ của tỉnh Năm 2008, giá trị sản xuất công nghiệp và xây dựng đạt hơn 1.346 tỷ đồng, tăng 52% so với năm 2007 Cũng năm này, thành phố có 1.700 doanh nghiệp hoạt động trong các lĩnh vực, trong đó có hơn 900 doanh nghiệp sản xuất công nghiệp Thu nhập bình quân đầu người một năm đạt 1.344 Usd/người

Trong 6 tháng đầu năm 2009, giá trị sản xuất công nghiệp trên địa bàn TP Hải Dương đạt hơn 676 tỷ đồng, bằng 50,8% kế hoạch năm và tăng 14% so với cùng kỳ năm ngoái Trong đó, kinh tế tập thể đạt hơn 11 tỷ đồng, bằng 50,3% kế hoạch năm; doanh nghiệp tư nhân gần 124 tỷ đồng, bằng 49,7%; công ty trách nhiệm hữu hạn hơn 238 tỷ đồng, bằng 50,8%; công ty cổ phần hơn 206 tỷ đồng, bằng 50,9%; hộ cá thể, gần 98 tỷ đồng, bằng 48,7% kế hoạch năm Thành phố hiện có gần 2.000 doanh nghiệp hoạt động trong các lĩnh vực, trong đó có gần 1.000 doanh nghiệp sản xuất công nghiệp

I.2 Điều tra các cơ sở giết mổ GSGC trên đị bàn TP Hải Dương [6]

Theo Trạm thú y thành phố Hải Dương Trong những năm đổi mới tốc độ đô thị hóa rất nhanh cùng với sự phát triển các khu công nghiệp, hoạt động thương mại

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 13 - 

ngày một phát triển TP có 13 chợ chính và một số chợ nhỏ, quầy bán lẻ rải rác Mỗi ngày trung bình TP tiêu thụ 20- 21 tấn thực phẩm là thịt gia súc gia cầm và hàng con gia cầm sống, nhất là những ngày lễ tết mức tiêu thụ tăng cao

Với tốc độ tăng dân số như hiện nay nhu cầu thực phẩm tươi sống như thịt cũng tăng theo, có thể cho phép xác định số lượng gia súc gia cầm sẽ bị giết mổ tăng qua các năm như sau:

Bảng 1.1: Ước tính lượng gia súc gia cầm tiêu thụ trên địa bàn thành phố Loại GSGC Đơn vị 2010 2011 2012 2013 2014

Lợn Con/năm 172.800 179.712 192.292 205.752 220.155 Gia cầm Con/năm 2.160.000 2.203.200 2.357.424 2.522.444 2.699.015

Thịt gia súc gia cầm cung cấp cho thành phố chủ yếu từ các hộ chăn nuôi trên địa bàn và một số huyện lân cận Nguồn thực phẩm đó qua giết mổ từ các hộ gia đình nhỏ lẻ, phân tán từ nội và ngoại thành

I.2.1 Loại hình giết mổ thủ công (hộ gia đình)

Loại hình giết mổ thủ công rất phổ biến ở Việt Nam nói chung và Hải Dương nói riêng Tại thành phố Hải Dương loại hình này đa phần là những lò mổ tự phát quy mô hộ gia đình Loại hình giết mổ có chi phí giết mổ thấp, giá thành giết mổ một con lợn chỉ từ 20.000-30.000 đồng

Số lượng các cơ sở giết mổ thủ công

Trên địa bàn thành phố có khoảng 100 điểm giết mổ lợn, 6 điểm giết mổ trâu

bò, 180 điểm giết mổ gia cầm (theo số liệu điều tra)

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 14 - 

Bảng 1.2: Tổng hợp số lượng điểm giết mổ nhỏ lẻ nằm rải rác trên địa bàn các phường xã của thành phố

Tổng công suất (con/ngày) STT Địa bàn phường xã Số điểm GM

Lợn Trâu, bò Gia cầm

Diện tích (m 2 )

Nước tiêu thụ tại các điểm GM (m3/ngày)

Số hộ có HTXLNT (hầm biogas)

Số hộ chưa có HTXLNT

Nước tiêu thụ tại các điểm GM (m3/ngày)

Số hộ có HTXLNT (hầm biogas)

Số hộ chưa có HTXLNT

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 16 - 

Đặc điểm chung của các cơ sở giết mổ thủ công

- Cơ sở hạ tầng sơ sài

- Thường nằm xen lẫn trong khu dân cư hoặc nằm trong các khu chợ (đối với giết mổ gia cầm)

- Thực hiện về đêm vì hầu hết các lò mổ này đều không có kho trữ lạnh

- Các công đoạn giết mổ, làm lòng được thực hiện trên sàn xi măng Dụng cụ giết mổ không đảm bảo vệ sinh

- Nhiều hộ sử dụng nước giếng khoan không qua xử lý trong quá trình giết mổ

- Không phân khu: khu nhốt lợn, khu giết mổ, khu làm lòng cùng nằm trên một diện tích chật hẹp của lò mổ Không có khu vực nhốt lợn bệnh để cách ly với các con lợn khỏe mạnh

- Toàn bộ chất thải từ hoạt động giết mổ không được thu gom triệt để mà thải thẳng vào cống thải chung Một số cơ sở có những bể biogas với mục đích xử lý sơ

bộ nước thải và thu khí sinh học là nhiên liệu đốt trước khi thải vào cống thoát nước chung hoặc ao hồ

- Hoạt động kiểm dịch thực hiện không nghiêm túc Vi phạm nghiêm trọng các qui định của pháp luật về hoạt động giết mổ như: Pháp lệnh Thú Y và Pháp lệnh vệ sinh an toàn thực phẩm, quy định của thành phố trong việc vận chuyển gia súc đã qua giết mổ

- Gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng không nhỏ đến cuộc sống của những người dân sống xung quanh khu vực lò mổ

Minh họa công nghệ giết mổ thủ công qua công đoạn giết mổ lợn

Qui trình giết mổ thủ công, phổ biến tại các điểm giết mổ nhỏ lẻ trên địa bàn thành phố Hải Dương bao gồm các công đoạn sau:

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 17 - 

Sơ đồ 1.1: Quy trình giết mổ lợn thủ công

lợn được chọc tiết, dội nước sôi, sau đó được lôi ra sàn cạo lông và mổ phanh; bộ lòng được lấy ra và chuyển cho bộ phận làm lòng Phần nước thải giết mổ và các chất thải từ công đoạn làm lòng như thức ăn vẫn còn trong dạ dày gia súc, các tuyến nội tiết, các bộ phận không tiêu thụ được của phủ tạng, những bộ phận bị hư hỏng

Chuồng nhốt

Làm sạch sơ bộ bằng vòi phun áp lực

nước rửa (II), CTR (lông) nước rửa (III)

nước rửa (IV)

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 18 - 

trong cơ thể như khối u v.v phần lớn được thải thẳng xuống cống hoặc được thu gom một phần của những tư nhân làm nghề nuôi cá Nước được dội thủ công bằng

xô hoặc bằng vòi để làm sạch phần tiết bám trên mình con lợn Mùi hôi từ phân lợn

ở bộ phận làm lòng cũng như mùi xú uế của các cống thải quanh khu vực lò mổ bao trùm cả không gian khu lò mổ cũng như các khu vực lân cận

I.2.2 Loại hình giết mổ công nghiệp

Ngoài các điểm giết mổ phân tán cung cấp thịt GSGC cho tiêu thụ nội tỉnh, trên địa bàn thành phố hiện có 2 cơ sở chế biến lợn sữa xuất khẩu với quy mô trung bình là:

Công ty TNHH thực phẩm xuất khẩu Thắng Lợi, công suất 5 tấn/ngày, địa chỉ Phường Hải Tân

Công ty TNHH thực phẩm xuất khẩu Long Thành, công suất 3 tấn/ngày, phường Cẩm Thượng

Hai cơ sở này có đầu tư dây chuyền giết mổ công nghiệp như:

Có hệ thống giám sát, kiểm soát chất lượng từ khâu vận chuyển đến công đoạn cuối cùng là xuất xưởng các sản phẩm thịt

Qui trình giết mổ thực hiện theo dây chuyền bán tự động

Tuy nhiên cả hai cơ sở này chưa đầu tư hệ thống xử lý nước thải triệt để, toàn

bộ phân đều thải cùng nước sau đó qua bể lắng xử lý sơ bộ rồi chảy vào cống thành phố

Sơ đồ dây chuyền giết mổ cũng qua các khâu như quá trình giết mổ thủ công, nhưng thêm công đoạn gây choáng trước khi trọc tiết và sản phẩm được bảo quản lạnh Toàn bộ công đoạn được mô tả như sau:

Khâu tiếp nhận: Lợn sữa được nhập về từ các cơ sở chăn nuôi trên địa bàn toàn

tỉnh Sau quá trình vận chuyển về đến cơ sở, chúng được giữ trong 24 giờ để phục hồi lại sức khỏe và các căng thẳng trong quá trình vận chuyển Công đoạn chuẩn bị

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 19 - 

cho lợn trước khi giết mổ là công đoạn quan trọng Nó quyết định chất lượng thịt lợn sau giết mổ

Gây choáng: Có hai phương pháp gây choáng cho lợn Phương pháp gây

choáng bằng điện và bằng khí CO2 Cả hai cơ sở đều sử dụng phương pháp gây choáng bằng điện sử dụng dòng điện có tần số cao 50Hz, hiệu điện thế thấp được cấp cho hai điện cực nhúng trong dung dịch nước muối Dòng điện làm cho tình trạng động kinh tức thì trong bộ não và lợn bị ngất đi trong khoảng thời gian này Trong lúc này, lợn được nâng lên giàn treo chuẩn bị cho các công đoạn giết mổ tiếp theo

Lấy tiết: Trong trạng thái bị gây tê, lợn được xích lại và treo lên để lấy tiết

Động mạch và tĩnh mạch cổ bị cắt đứt để máu chảy ra hết và để các bắp cơ được thả lỏng, tạo thuận lợi cho quá trình cạo lông Tiết được thu vào các phễu dẫn vào bể chứa

Nhúng nóng và cạo lông: Lợn sau khi được lấy tiết sẽ được trụng vào bể nước

nóng để làm giãn nở lỗ chân lông làm cho quá trình cạo lông được dễ dàng Các con lợn được di chuyển bằng băng truyền đi qua các bể nước nóng Nhiệt độ của nước nóng dao động từ 58-600C và thời gian nhúng nước nóng là khoảng 4-4,5 phút Việc kiểm soát thời gian nhúng nước nóng, nhiệt độ nước cũng như yếu tố thời tiết đều ảnh hưởng đến kết quả của quá trình cạo lông Công đoạn cạo lông được thực hiện bằng tay Trong quá trình cạo, nước nóng 600C được phun trên bề mặt da của con lợn Phần lông còn xót lại sẽ được hơ xém lửa

Moi ruột: Sau khi nhúng nước sôi, cạo lông, hơ xém lửa, rửa sạch và gián tem

kiểm tra Sau đó, tiến hành moi ruột

Làm lạnh: thành phẩm được chuyển vào buồng lạnh ở nhiệt độ -10C đến -5 0 C

I.3 Hiện trạng môi trường tại các điểm giết mổ trên địa bàn thành phố Hải Dương

Chất thải phát sinh từ các cơ sở giết mổ bao gồm chất thải rắn và nước thải

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 20 - 

I.3.1 Ô nhiễm nước thải

Toàn bộ lượng nước thải của lò mổ và phần lớn lượng chất rắn phát sinh trong hoạt động giết mổ và làm lòng đều thải vào hệ thống thoát nước hoặc chảy lênh láng trên mặt sân Một phần nhỏ chất thải rắn được thu gom để làm thức ăn cho cá Nhiều

hộ dân sống quanh các lò mổ phàn nàn về cống thoát nước thải các cơ sở này hay bị

ứ đọng do chất thải rắn đã làm tăng thêm tình trạng mất vệ sinh của khu vực Theo điều tra có khoảng 10% các hộ này xây được hầm Biogas để xử lý nước thải còn lại 90% các lò mổ đều không có hệ thống thu gom xử lí nước thải, đặc biệt là 2 cơ sở lớn là công ty Thắng Lợi và Long Thành mới chỉ có biện pháp hố gas lắng sơ bộ Nước thải của cả khu lò mổ chảy thẳng ra ao hồ, kênh mương, hệ thống thoát nước của thành phố gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải từ các cơ sở giết mổ trên địa bàn thành phố, đồng thời làm căn cứ để tính toán thiết kế hệ thống XLNT, lựa chọn một

số dòng thải đặc trưng điển hình Theo tiêu chí như vậy các bước tiến hành như sau:

Bước 1: Lựa chọn cơ sở điển hình

Cơ sở điển hình là phải có công suất hoạt động lớn nhất trên địa bàn, các cơ sở này có lưu lượng nước thải lớn hơn các cơ sở nhỏ vì vậy tính chất nước thải sẽ đặc trưng hơn

Về mặt phân bố, đảm bảo tính khách quan đánh giá lựa chọn các cơ sở tại nhiều Phường, Xã khác nhau trong Thành phố

Về loại hình, qua khảo sát cho thấy các cơ sở trên địa bàn có đặc điểm là chỉ chuyên giết mổ một loại như: cơ sở giết mổ trâu bò thì không không giết mổ lợn và gia cầm; cơ sở giết mổ lợn thì cũng không giết mổ loại khác, cơ sở giết mổ gia cầm cũng tương tự như vậy Do vậy lựa chọn 3 loại hình cơ sở khác nhau

Bảng 1.3 Các cơ sở được lựa chọn để đánh giá

STT Tên cơ sở GMGSGC,

địa chỉ

Loại hình giết mổ Số con/ngày

Lưu lượng nước thải

Ký hiệu mẫu

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 21 - 

1 Ông Nguyễn Văn Quý,

Phường Hải Tân

2 Công Ty TNHH Thắng

Lợi, Phường Hải Tân

Lợn sữa 5 tấn/ngày 25 m 3 /ngày N2

Bước 2: lựa chọn phương thức lấy mẫu

Thời điểm lấy mẫu: Qua khảo sát các cơ sở có giờ hoạt động khác nhau, cơ sở giết mổ trâu bò, lợn hoạt động 1 ca vào ban đêm từ 1 giờ đến 5 giờ Các cơ sở giết

mổ gia cầm thì 2 ca, ca sáng từ 3giờ đến 7giờ, ca chiều từ 13 giờ đến 17 giờ Do vậy phải tiến hành lấy mẫu trong giờ hoạt động

Cách lấy mẫu: Các cơ sở này đều không phân tách dòng thải, nước vệ sinh truồng trại, rửa sàn, nước giết mổ chứa dịch tiết, nội tạng, phân thức ăn trong hệ tiêu hóa của động vật đều thải trung một dòng ra hố ga rồi chảy qua cửa cống Lưu lượng

và thành phần nước thải thay đổi trong thời gian ca làm việc, đầu ca tính chất khác với giữa ca, đặc biệt là cuối ca khi có nhiều nước từ công đoạn làm lòng Vậy cách lấy mẫu là tiến hành lấy 3 mẫu đơn: đầu ca, giữa ca, cuối ca sau đó trộn vào để lấy mẫu tổ hợp đi phân tích

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 23 - 

Nhận xét kết quả phân tích chất lượng nước thải

Nồng độ TSS cao hơn từ 5 lần đến 20 lần so với TCCP chứng tỏ thành phần chất rắn phát sinh từ hoạt động giết mổ là rất lớn Thành phần này chủ yếu là các dạng chất thải trong nội tạng của lợn sinh ra từ công đoạn làm lòng

Nồng độ COD vượt TCCP từ 15 đến 50 lần

Nồng độ BOD5 vượt TCCP từ 20 đến 43 lần Tỉ lệ BOD5/COD dao động từ 0,5 đến 0,6 chứng tỏ thành phần chất hữu cơ trong nước thải giết mổ dễ phân hủy sinh học

Nồng độ NH4+ vượt TCCP từ 3,6 đến 15 lần, nồng độ nito tổng cao hơn tiêu chuẩn từ 2,5 đến 8 lần

Nồng độ TP cao hơn tiêu chuẩn (1,3 lần)

Nồng độ dầu mỡ cao mang đặc trưng của nước thải giết mổ

I.3.2 Ô nhiễm phân và các phụ phẩm sau giết mổ

Tại các lò mổ, phân từ chuồng nhốt gia súc, gia cầm trước mổ và từ khâu làm sạch phụ tạng phát sinh khí thải bao gồm: H2S, CH4 và một số chất khí khác do quá trình lên men thiếu oxy hoặc môi trường không thuận lợi cho sự hoạt động của vi sinh vật

Phân thải rắn → CH4↑+ H2S↑+ H2O (nước thải) + Compost

Ngoài các chất ô nhiễm khí trên, quá trình này còn làm phát tán các vi khuẩn gây bệnh nếu chất thải không được xử lý và khử trùng tốt

Ngoài ra phân có mùi thối chủ yếu là do phân bị phân hủy sẽ gây mùi Trong điều kiện đủ oxy thì protein bị chuyển hóa hoàn toàn thành CO2, NH3, H2S, H2O và muối khoáng; trong điều kiện hiếm khí không xảy ra khoáng hóa protein mà tích tụ các hợp chất hữu cơ vòng thơm gây độc, sản phẩm phân hủy các axit amin dãy thơm

là thenol krezol, skatol, indol… các chất có mùi khó chịu, còn sự phân hủy các axit amin có chứa lưu huỳnh sẽ cho hydrosunfua (H2S) và phân hủy dẫn xuất của nó –

+ Các phụ tạng bỏ đi như: lông lợn, lông gà, da, móng Các chất thải này cũng chưa được thu gom triệt để nên gây mùi khó chịu và làm mất mỹ quan của khu vực

+ Da trâu, da bò, sừng, xương trâu, xương bò chưa được xử lý kịp thời, diễn

ra hiện tượng phân hủy gây mùi hôi thối, thu hút nhiều ruồi muỗi đến cư trú và sinh sản

I.4 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải GMGSGC bằng hầm biogas

Qua điều tra cho thấy trên địa bàn Thành Phố Hải Dương đã có một số hộ giết

mổ GSGC ứng dụng hầm biogas vừa để xử lý nước thải vừa để thu hồi năng lượng

từ khí sinh học Tuy mô hình này mới chỉ được áp dụng ở một số cơ sở có quy mô nhỏ nhưng đã đem lại hiệu quả đáng kể về kinh tế và môi trường Do vậy tác giả đã tiến hành lựa chọn một số cơ sở để lấy nước mẫu dòng vào dòng ra để đánh giá hiệu quả xử lý Kết quả được tổng hợp trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Chất lượng nước thải giết mổ trước và sau hệ thống biogas của

một số cơ sở giết mổ

Kết quả STT Chỉ tiêu Đơn vị

Đầu vào Đầu ra

QCVN24:2009 /BTNMT, mức B

Ghi chú: QCVN24:2009 /BTNMT – quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất

lượng nước thải công nghiệp

Nhận xét: So sánh giữa kết quả chất lượng nước thải đầu vào và đầu ra cho

thấy hiệu quả xử lý của các hầm biogas đối với các chỉ tiêu COD, BOD5, TSS, Ntổng khá cao Tuy nhiên nước thải sau xử lý vẫn còn vượt quy chuẩn cho phép nhiều lần vì vậy cần phải có các công đoạn xử lý tiếp theo

I.5 Quy hoạch Cơ sở GMGSGC tập trung của Thành Phố Hải Dương

Với tình hình thực tế các cơ sở giết mổ phân tán xen lẫn trong khu dân cư, diện tích nhỏ hẹp, cơ sở hạ tầng yếu kém nên rất phức tạp cho việc quản lý kiểm dịch VSATTP và hầu hết các cơ sở này không có đủ điều kiện để xây dựng hệ thống xử

lý nước thải một cách triệt để UBND tỉnh Hải Dương, đã quyết tâm thực hiện tổ chức lại khâu giết mổ và tiêu thụ thịt GSGC trên địa bàn theo hướng quy hoạch tập trung thành các cơ sở được giám sát chặt chẽ VSATTP và thực hiện khâu xử lý môi trường, trong đó đặc biệt là xử lý nước thải từ lò mổ một cách triệt để

Căn cứ pháp lệnh thú y sửa đổi ngày 29/4/2004 của UBTV Quốc Hội; Nghị định 33/2005/NĐ-CP ngày 15/3/2005 của chính phủ; Chỉ thị 30/2005/CT-TTg ngày 26/9/2005 của Thủ tướng chính phủ về tăng cường quản lý giết mổ gia súc, gia cầm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm UBND tỉnh Hải Dương đã ra Quyết định số 3828/QĐ-UBND ngày 03/11/2006 phê duyệt “ Đề án phát triển chăn nuôi – thủy sản theo hướng tập trung, nâng cao chất lượng, quy mô, đảm bảo vệ sinh môi trường tỉnh Hải Dương giai đoạn 2006-2010”

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 26 - 

Để triển khai nội dung của Quyết định số 3828/QĐ-UBND, Ủy ban nhân dân thành phố Hải Dương đã xây dựng chỉ đạo thực hiện Đề án số 345/ĐA-UBND ngày 30/5/2008 về việc “ xây dựng cơ sở GMGSGC tập trung” trên địa bàn thành phố giai đoan 2008-2012

Quy mô thực hiện mà đề án đã xác định dựa trên định hướng phát triển không gian thành phố Hải Dương đến 2020 và nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, thực phẩm đảm bảo an toàn của người dân thành phố và vùng phụ cận hiên tại cũng như tương lai,

từ năm 2008 đến 2012 thành phố Hải Dương sẽ xây dựng 2 đến 3 cơ sở GMGSGC tập trung tại các điểm: Xã Thạch Khôi, Xã Nam Đồng, Phường Việt Hòa

Ban chỉ đạo đề án đã quyết định lựa chọn địa điểm Xã Thạch Khôi để xây dựng thí điểm cơ sở GMGSGC tập trung với diện tích trên 2,8 Ha Vị trí dự án đảm bảo các điều kiện: xa khu dân cư; xa trục đường giao thông chính và thuận lợi cho việc cấp thoát nước, xử lý môi trường

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 27 - 

CHƯƠNG II:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI GMGSGC

II.1 Các nghiên cứu về đặc tính nước thải GMGSGC

II.1.1.Nguồn phát sinh

Nước thải giết mổ có lưu lượng thải và độ ô nhiễm cao nhất phát sinh chủ yếu

từ các hoạt động như nhúng nóng cạo lông, moi ruột và rửa thịt Nước thải có lưu lượng và độ ô nhiễm thấp hơn là nước thải phát sinh từ các hoạt động vệ sinh thiết

bị, nhà xưởng Trong các cơ sở giết mô công nghiệp nước thải từ quá trình trao đổi nhiệt là nước sạch được tuần hoàn và chỉ có nước thải từ hoạt động giết mổ và vệ sinh thiết bị, nhà xưởng sẽ đi vào hệ thống xử lý nước thải

II.1.2 Lượng nước thải phát sinh

Lượng nước sử dụng trong hoạt động giết mổ dao động rất lớn, phụ thuộc vào công nghệ áp dụng trong hoạt động giết mổ của từng quốc gia, dao động từ 1-8,3

Mỹ 2,1-8,3 Anh <2,5-7,5

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 28 - 

các công đoạn thu gom nước thải và chất thải rắn phát sinh trong hoạt động này

Nước thải giết mổ GSGC nói chung có hàm lượng chất rắn, TCOD, SCOD, BOD,

dầu mỡ, nitơ và photpho cao Nguồn của các chất hữu cơ có trong nước thải là từ

máu, chất béo và dầu động vật được tách ra trong quá trình nhúng nóng, phân và các

chất thải từ phụ tạng Nguồn nitơ mà chủ yếu là nitơ hữu cơ có trong nước thải chủ

yếu đi từ máu, nước tiểu và phân Thành phần photpho có trong nước thải là từ máu,

phân, và các hợp chất tẩy rửa khác (USEPA,2002) Mức độ ô nhiễm của nước thải

giết mổ tại một số quốc gia khác nhau được cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Đặc tính nước thải giết mổ ở một số nước trên thế giới [36]

Nguồn: 1: Sayed& de Zeeuw (1988) (Hà Lan); 2 Sayed (1987) (Hà Lan), 3

Sachon (1984) (Pháp); 4 Stebor (1990) (Mỹ); 5.Tritt & Schuchardt (1992) (Đức);

6 Russell (1993); 7 Borja (1993) (Tây Ban Nha)

Một nghiên cứu khác thực hiện tại 6 cơ sở giết mổ thịt lợn ở Quebec và

Ontario trong thời gian từ tháng 6 năm 1995 đến tháng 1 năm 1996 đã đưa ra các kết

ƒ Gía trị TCOD của 6 cơ sở giết mổ dao động từ 2333-8627 mg/L Những giá trị này cũng tương tự như nước thải của các cơ sở giểt mổ ở Pháp với nồng độ TCOD: 4118 ± 1409 mg/L(Sachon1986)

ƒ Hàm lượng nitơ hữu cơ dao động từ 70 đến 424 mg/L chiếm trên 70% giá trị của TKN, trừ trường hợp của mẫu số 2 Thành phần protein thô được tính theo công thức: (TKN-NH4)x 6,25 Gía trị này dao động từ 444 đến 2775 mg/L, chiếm từ 37-

58% tổng chất rắn bay hơi (VS) và chiếm 30% ± 7% TCOD (được tính theo nồng độ tương đương: 1,15g COD/g protein, theo Sayed,1988)

Bảng 2.3 Kết quả phân tích chất lượng nước thải giết mổ tại sáu cơ sở

giết mổ ở Quebec và Ontario [30]

Cơ sở giết mổ Thông số Đơn vị

II.2 Các nghiên cứu về xử lý nước thải GMGSGC

II.2.1 Các nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu các kỹ thuật xử lý nước thải giết mổ Đây là đối tượng nước thải có nhiều thành phần ô nhiễm khác nhau đòi hỏi phải áp dụng đầy đủ các bước công nghệ từ các quá trình xử lý sơ cấp nhằm loại

bỏ một số thành phần như SS, dầu mỡ, một phần COD, BOD đến các bước xử lý bậc 2 để loại bỏ thành phần chất hữu cơ và cần đến bước xử lý bậc 3 nhằm xử lý các thành phần dinh dưỡng nitơ, photpho.[36]

a, Xử lý sơ cấp

Thiết bị chắn rác, lắng, tuyển nổi và đông keo tụ là những công nghệ được sử dụng rộng rãi nhằm loại bỏ các dạng chất rắn, dầu mỡ có trong nước thải giết mổ để tránh tình trạng nổi bùn, phồng bùn do thành phần dầu mỡ và quá tải trong hệ thống sinh học vì lượng chất hữu cơ nằm trong chất rắn là rất lớn

Một số nghiên cứu nhằm áp dụng công nghệ tuyển nổi điện hóa để thay thế cho thiết bị tuyển nổi khí hòa tan đều không có tính khả thi về mặt kinh tế và ứng dụng trong thực tế (Bull và cộng sự, 1982) Vào cuối những năm 1970, ở Châu Âu, New Zealand và Mỹ áp dụng phương pháp tuyển nổi kết hợp với kết tủa hóa học để thu hồi protein Tuy nhiên, protein thu được không có giá trị kinh tế nên những hệ thống tuyển nổi kết hợp kết tủa hóa học không được áp dụng rộng rãi Một số nghiên cứu khác nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình tuyển nổi nước thải giết mổ cho hiệu suất xử lý cao hơn phương pháp tuyển nổi bằng không khí như tiến hành ở

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 31 - 

pH thấp, bổ sung hóa chất …Tuy nhiên việc điều chỉnh pH nước thải là không phổ biến Có thể bổ sung hóa chất vào công đoạn tuyển nổi để tăng khả năng thu hồi chất béo và chất rắn Phương pháp này thường được áp dụng ở Mỹ nhưng lượng bùn tạo thành không ổn định

Với đặc tính nước thải giết mổ có hàm lượng SS và độ màu cao, phương pháp đông keo tụ cũng là một lựa chọn để xử lý sơ bộ Tác giả Nuflez (1999) thực hiện quá trình này để loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải giết mổ với việc sử dụng muối sắt (III), muối nhôm và các hợp chất PAC cho hiệu quả xử lý COD là 45-75% Theo kết quả nghiên cứu của N.Z.Al-Mutairi (2004), khi sử dụng độc lập phèn nhôm

Al2(SO4)3.18H2O và một loại polyme cho quá trình keo tụ nước thải giết mổ thì hiệu suất xử lý COD,SS, độ đục lần lượt từ 3-20%, 98-99% và từ 76-93% khi nồng độ phèn nhôm thay đổi từ 100-1000mg/L, pH quá trình keo tụ từ 4-9 Sử dụng riêng polyme với nồng độ từ 10-90 mg/L cho hiệu suất xử lý COD, SS lần lượt là từ 9-43%, 95-96% Hiệu suất xử lý COD, SS của phèn nhôm và polyme là không có sự khác biệt nhiều song phần bùn tạo thành của quá trình keo tụ với phèn nhôm thì có

độ nén chặt hơn so với dùng polyme.[34]

b Xử lý sinh học

- Hệ xử lý yếm khí

Các hệ xử lý yếm khí khá thích hợp cho xử lý nước thải giết mổ Có hai hình thức của hệ xử lý yếm khí được áp dụng ở nhiều nước là dạng ao yếm khí có đậy nắp và các thiết bị yếm khí tải lượng cao

+ Ao yếm khí có nắp đậy được xây dựng nhiều trên Thế giới trong thập niên trước để có thể ngăn ngừa mùi và thu khí gas (Dague, 1990, Safley và Westerman, 1992)

+ Các thiết bị yếm khí tải lượng cao (hệ yếm khí tiếp xúc, UASB và lọc yếm khí) để xử lý nước thải và chất thải lò mổ được quan tâm rất nhiều trong thập niên vừa qua Các công nghệ này đã được ứng dụng thực tế tại Albert Lea (Mỹ), Leads (Anh), Den Haag (New Zealand), Genk (Bỉ), Castres (Pháp) và Bylderup (Đan

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 32 - 

Mạch) Trong thiết bị xử lý yếm khí tốc độ cao, thiết bị yếm khí tiếp xúc được áp

dụng phổ biến hơn cả bởi giảm thiểu được ảnh hưởng của lớp bọt Thiết bị yếm khí

đã được áp dụng thành công ở một cơ sở giết mổ bò ở Mỹ, hiệu quả xử lý COD,

BOD và TSS đạt 84%, 93% và 75% (Stebor và các cộng sự, 1990) So sánh với các

quá trình xử lý yếm khí khác, thiết bị chia ngăn yếm khí (ABR-Anaerobic Baffled

Reactor) có khả năng xử lý nước thải từ thấp đến cao tải và có nhiều ưu điểm trong

xây dựng, vận hành thiết bị [28,36] Một số nghiên cứu trên thiết bị UASB, thiết bị

yếm khí tầng sôi (anaerobic fluidized bed), thiết bị yếm khí tiếp xúc (anaerobic

contact), thiết bị lọc chảy ngược (upflow anaerobic filter) và ABR trong việc xử lý

nước thải giết mổ được chỉ ra ở bảng dưới đây

Bảng 2.4: So sánh kết quả xử lý nước thải giết mổ

của một số thiết bị yếm khí [28]

Loại thiết bị Kích thước

(lít)

Tải trọng khối (g COD/l,ngày)

COD đầu vào (g/l)

Nhiệt độ (0C)

Hiệu suất xử lý COD (%)

Một số kết quả xử lý nước thải giết mổ trên thiết bị ABR trong nghiên cứu của

C, Polprasert và cộng sự (1992) cho thấy có sự giống nhau về hiệu quả xử lý COD

với các thiết bị khác nhưng thiết bị ABR có thể tích nhỏ hơn Ở tải lượng 0,9g

COD/L.ngày, phần lớn COD đã được loại ở ngăn thứ nhất Khi tải trọng cao hơn 1,8

– 4,7gCOD/L.ngày thì có sự giảm mạnh COD ở hai ngăn đầu Khi tải trọng COD

thấp, tốc độ dâng của chất lỏng dao động từ 1-17 cm/giờ (trong khoảng vận hành

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 33 - 

UASB) Ngược lại, ở tải trọng là 4,7 g COD/L.ngày, tốc độ dâng là 24 cm/giờ, tương đương với giá trị của thiết bị tầng mở rộng Tỉ lệ CO2 trong khí sinh học dao động từ 2-4% Thành phần metan dao động từ 70-75% Các kết quả này cũng tương

tự với các nghiên cứu khác khi xử lý nước thải có COD<1000 mg/L Hoạt tính của bùn được đo là tốc độ sinh khí mêtan chia cho lượng VSS Giá trị này dao động từ 0,066 đến 0,293 kg CH4-COD/L.ngày Kết quả này cũng tương tự với các thiết bị UASB xử lý nước thải giết mổ [28]

- Hệ xử lý hiếu khí

Các phương pháp sinh học hiếu khí được áp dụng để xử lý nước thải giết mổ gồm có: phương pháp bùn hoạt tính; phương pháp lọc, đĩa sinh học, phương pháp tầng sôi v.v

Nhiều hệ thống xử lý theo phương pháp bùn hoạt tính đã được sử dụng tại các

lò giết mổ gia súc ở Mỹ từ cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980 để loại bỏ BOD và thực hiện quá trình nitrat hóa (Green và các cộng sự, 1981; Witmayer và các cộng sự, 1985) Nghiên cứu của tác giả Hopwood (1977) cho thấy bùn trong hệ thống xử lý nước thải giết mổ thường nhẹ và lắng kém Nguyên nhân chính của hiện tượng lày là do hàm lượng protein cao có trong nước thải giết mổ và hiện tượng thiếu ôxy trong bể bùn hoạt tính (Travers và Lovett, 1984)

Ở Châu Âu, hệ lọc nhỏ giọt cao tải đã được áp dụng để xử lý sơ bộ với BOD trong nước thải giết mổ Ưu điểm chính của hệ lọc nhỏ giọt so với các hệ xử lý khác

là yêu cầu diện tích và nhu cầu năng lượng thấp Tuy nhiên khi áp dụng hệ lọc nhỏ giọt thì thành phần chất béo cần được loại trước để tránh việc chúng phủ trên bề mặt vật liệu lọc và gây tắc Một số tiêu chuẩn thiết kế của Pháp cho hệ lọc nhỏ giọt cao tải để xử lý nước thải giết mổ được đề xuất trong nghiên cứu của Sachon,1984 [35]

c, Xử lý nitơ và photpho

Có rất nhiều công nghệ được thực hiện để xử lý thành phần dinh dưỡng (hợp chất của nitơ và photpho) Các nghiên cứu về công nghệ xử lý dinh dưỡng đã và

Thành phần nitơ trong nước thải giết mổ thường rất cao (~200mgN/l) Có khá nhiều hệ thống bùn hoạt tính kết hợp với công đoạn xử lý chất dinh dưỡng (AS-BNR, Activated Sludge-Biological Nutrient Removal) đã và đang được phát triển để loại bỏ nitơ, photpho Mặc dù vậy, có rất ít các nghiên cứu cụ thể được công bố đối với đối tượng nước thải phát sinh từ các lò mổ Hệ thống AS-BNR có thể được chia làm hai dạng chính là dạng hoạt động liên tục và dạng hoạt động theo mẻ nối tiếp (SBR) Hệ AS-BNR đã được thử nghiệm trên nước thải giết mổ tại Ý (Beccari,1984) Tốc độ khử đạt 0,05 – 0,21 kgN-NO3/kgVSS/ngày tại nhiệt độ 20 -

23oC Hệ xử lý này cũng đã được sử dụng ở Đức (Frose và Kayser, 1985) Các hệ SBR cũng được biết đến là có thể xử lý tốt nước thải giết mổ Việc sử dụng một phần dòng ra của hệ xử lý kị khí đóng vài trò là nguồn cung cấp chất hữu cơ cho quá trình khử nitrat mà không cần bổ sung thêm chất hữu cơ Một nghiên cứu áp dụng

kỹ thuật SBR để xử lý nước thải của cơ sở giết mổ bò cho hiệu quả loại nitơ và photpho lần lượt là 92 và 84% (Belanger, 1986) [35]

II.2.2 Một số công trình nghiên cứu ở Việt Nam

Tại Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu về xử lý nước thải giết mổ gia súc gia cầm được công bố Sự ứng dụng của các đề tài trong thưc tiễn chưa được phổ biến Một vài công trình đã công bố như:

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 35 - 

- Nghiên cứu xử lý nước thải giết mổ bằng phương pháp chảy ngược qua lớp bùn yếm khí của phòng Môi trường, Viện Hóa học Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý COD đạt 68% [21]

- Đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam “ Nghiên cứu xử lý nước thải lò mổ gia súc, gia cầm tập trung bằng kỹ thuật sinh học” do Viện Công nghệ môi trường thực hiện.[25]

Các nghiên cứu về xử lý nước thải đều đạt được hiệu quả xử lý cao, nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường và thống nhất một quy trình xử lý gồm 3 nhóm phương pháp chính: xử lý sơ bộ bằng các phương pháp cơ học, hóa lý; xử lý chất ô nhiễm hữu cơ tải lượng cao bằng các thiết bị yếm khí như UASB, ABR, yếm khi tiếp xúc, hay yếm khí tầng linh động; xử lý hiếu khí dùng bể aeroten, lọc sinh học, ngoài ra kết hợp cả quá trình khử Nito và phốt pho

Với đặc tính của nước thải giết mổ GSGC chứa hàm lượng lớn phân và các thức ăn còn tồn lưu trong hệ đường ruột của vật nuôi do vậy nếu nước thải đi thẳng vào hệ thống bể UASB hay SBR sẽ làm giảm hiệu quả xử lý do vậy trong các phương pháp này khâu tiền xử lý rất quan trọng Do vậy nên hầu hết các dây chuyền

xử lý thực tế phải áp dụng phương pháp đông keo tụ để loại bỏ các chất rắn trong nước thải

Xét trên khía cạnh kinh tế và môi trường, việc áp dụng phương pháp đông keo

tụ tiêu tốn một lượng hóa chất, phải đầu tư dây chuyền gồm nhiều bể xử lý, các thiết

bị phụ trợ cho quá trình và đặc biệt là quá trình này loại bỏ khoảng 70% các chất ô nhiễm hữu cơ có khả năng sản sinh ra khi sinh học do vậy hiệu quả thu hồi năng lượng từ quá trình xử lý nước thải giảm Trong khi đó qua khảo sát cho thấy tại một

số hộ giết mổ tại Hải Dương đã dùng hầm Biogas thay thế cho các thiết bị đông keo

tụ và UASB, ABR thì vẫn đạt hiệu quả xử lý chất ô nhiễm hữu cơ cao (số liệu khảo

sát tại chương 1) và đặc biệt thu hồi được lượng khí sinh học cao để phục vụ cung cấp năng lượng giảm được lượng điện và than tiêu tốn

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 36 - 

Do vậy hoàn toàn có thể áp dụng thiết bị xử lý thu hồi khí sinh học biogas cho

xử lý nước thải giết mổ Tuy nhiên để áp dụng thiết bị nào phù hợp với điều kiện thực tế cần xem xét một vài kết quả nghiên cứu về hầm biogas

II.2.3 Tình hình phát triển công nghệ biogas trên thế giới và ở Việt Nam II.2.3.1 Tầm quan trọng của việc phát triển năng lượng khí sinh học

Ngày nay, thế giới đang phải đối mặt với nguy cơ cạn kiệt nguồn năng lượng hoá thạch, các hoạt động khai thác và sử dụng đã và đang gây ra các tác động môi trường nghiêm trọng mà tác động lớn nhất của nó là phát thải các khí nhà kính gây

ra hiện tượng ấm lên toàn cầu, có nguy cơ gây ngập lụt nhiều nơi trên trái đất

Do vậy việc tìm ra nguồn năng lượng thay thế là việc làm hết sức cấp bách đối với các quốc gia trên thế giới Với ý nghĩa đó, trong những thập kỷ vừa qua, con người đã nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo và ít gây ảnh hưởng tới môi trường như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, thuỷ điện, địa nhiệt, năng lượng sinh khối… đã đem lại những thành công nhất định, đồng thời cũng khẳng định chúng là những nguồn năng lượng của tương lai Ở nước ta, các nguồn năng lượng mới này rất có tiềm năng song mức độ khai thác vẫn còn nhiều hạn chế do một số nguyên nhân sau:Khoa học kỹ thuật, nhân lực và kinh phí đầu tư cho nghiên cứu còn nhiều hạn chế; Các chính sách khuyến khích phát triển các nguồn năng lượng có khả năng tái tạo chưa đầy đủ và chưa phát huy được hiệu quả Trong các nguồn năng lượng mới thì nguồn năng lượng sinh khối và cụ thể là năng lượng khí sinh học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các nước đang phát triển như Việt Nam Khí sinh học là loại khí được sinh ra từ qúa trình phân huỷ yếm khí phân động vật và có thành phần như sau:

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 37 - 

Bảng 2.5: Thành phần của khí sinh học [26]

Mêtan (CH 4 ) 50 – 70 Hiđro (H 2 ) 0 – 3

Khí Cacbonic (CO 2 ) 30 – 45 Oxi (O 2 ) 0 – 3

Nitơ (N2) 0 – 3 Hiđro Sunfua (H2S) 0 – 3

Với mỗi loại chất thải khác nhau, khả năng thu hồi khí sinh học khác nhau, các

nghiên cứu đã cho xác định hiệu suất sinh khí như sau:

Bảng 2.6: Hiệu suất sinh khí của các loại nguyên liệu, m 3 /ngày/tấn[26]

Loại nguyên liệu Sản lượng Loại nguyên liệu Sản lượng

Về mặt năng lượng thì 1 m3 khí sinh học khi đốt cháy toả ra một nhiệt lượng

tương đương với 1,4 kg than đá; 0,8 lít xăng; 1 lít cồn; hay 2,2 kW điện

Khí sinh học được hy vọng sẽ là nguồn năng lượng chính trong tương lai

nhằm giải quyết chất đốt sinh hoạt, bảo vệ môi trường và giải quyết vấn đề ô nhiễm

môi trường bao gồm việc nâng cao sức khoẻ cho cộng đồng dân cư và phục vụ trực

tiếp cho sản xuất

Như vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ khí sinh học sẽ góp phần

đảm bảo an ninh năng lượng cho đất nước, đồng thời làm giảm chi phí nhập khẩu

xăng dầu và giảm khai thác các nguồn năng lượng hoá thạch Từ đó giảm thiểu được

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 38 - 

các tác động xấu tới môi trường do quá trình khai thác dầu mỏ, than đá và thuỷ điện gây ra, đồng thời còn làm giảm đáng kể lượng khí thải thoát ra từ quá trình cháy so với nhiên liệu truyền thống Việc xử lý chất thải thu biogas còn góp phần làm giảm nguy cơ lây lan bệnh dịch bởi các vi sinh vật gây bệnh và giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí

Một số nước đã phát triển công nghệ biogas

Nhận thấy được tầm quan trọng cũng như tiềm năng của năng lượng khí sinh học đối với nhu cầu năng lượng trong tương lai và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường của chất thải chăn nuôi, hầu hết các nước trên thế giới từ các nước phát triển cho đến các nước đang phát triển đều quan tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ biogas Đức là nước dẫn đầu các nước phát triển trong lĩnh vực phát triển công nghệ biogas, còn Trung Quốc và Ấn độ là hai quốc gia đứng đầu về phát triển công nghệ biogas ở châu Á cũng như nhóm nước đang phát triển khác

Tình hình phát triển công nghệ biogas ở Việt Nam

Công nghệ khí sinh học đã được nghiên cứu và ứng dụng ở Việt Nam từ lâu, tuy nhiên đến những năm gần đây mới đạt được bước phát triển nhan chóng

Trong thời kỳ 1981 – 1990, công nghệ khí sinh học là một trong những lĩnh vực được ưu tiên hàng đầu trong chương trình nghiên cứu nhà nước về năng lượng mới Một số sản phẩm nghiên cứu thành công bao gồm: Hầm biogas có nắp nổi bằng tôn, bể phân huỷ xây bằng gạch và cổ bể có gioăng nước, hầm biogas có nắp

cố định vòm cầu xây bằng gạch và hầm biogas có nắp cố định hình trụ bằng xi măng lưới thép Một số ứng dụng như sử dụng các loại thực vật làm nguyên liệu nạp

để thay thế, bổ sung cho phân động vật, đưa các mẫu hầm biogas dạng nắp cố định vòm cầu bằng composit của Trung tâm phát triển nông thôn và hầm biogas hình hộp chữ nhật của Trung tâm phát triển cộng đồng đã cho hiệu quả khá cao Vào những năm 1990, có khoảng 2.000 công trình khí sinh học quy mô hộ gia đình được đưa vào sử dụng và trong khoảng 10 năm từ 1991 – 2001, công nghệ sinh học đã phát triển nhanh chóng với sự hỗ trợ mạnh mẽ của các tổ chức trong và ngoài nước

Nguyễn Thế Mạnh  ‐ 39 - 

Năm 1996, chương trình mục tiêu quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường cũng phát triển loại hầm biogas có nắp cố định vòm cầu làm bằng vật liệu composit hoặc xi măng lưới thép Ngoài những hoạt động nghiên cứu thì những hoạt động chuyển giao công nghệ, triển khai ứng dụng công nghệ khí sinh học cũng đã thu hút được nhiều cơ quan, địa phương và cá nhân tham gia Đặc biệt đã nhận được

sự giúp đỡ và hợp tác của nhiều tổ chức nước ngoài như Viện Sinh lý sinh hoá và Vi sinh vật của Liên xô cũ, tổ chức OXFAM của Anh, UNICEF của Liên hiệp quốc, FAO – Tổ chức nông lương thế giới, ACCT của các nước sử dụng tiếng Pháp, SIDA của Thuỵ Điển và hiện nay chúng ta đang thực hiện dự án do tổ chức SNV của Hà Lan tài trợ Dự án được triển khai thực hiện từ năm 2003 và chia làm hai giai đoạn: Giai đoạn I từ năm 2003 – 2006, giai đoạn II từ năm 2007 – 2011 với số lượng công trình khí sinh học dự kiến xây dựng trong cả hai giai đoạn là 160.000 công trình tại

50 tỉnh, thành trong cả nước Mục tiêu tổng thể của dự án là góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường thông qua xử lý chất thải chăn nuôi từ đó giảm phát thải khí nhà kính; cung cấp nguồn năng lượng sạch và rẻ tiền cho người dân ở khu vực nông thôn; cung cấp phụ phẩm khí sinh học cho trồng trọt, chăn nuôi, góp phần tạo ra thực phẩm sạch; cải thiện sinh kế và chất lượng cuộc sống cho người nông dân từ đó phát triển ngành khí sinh học bền vững gắn với thị trường

Thông qua các chương trình mục tiêu quốc gia nước sạch và vệ sinh môi trường, các Trường Đại học, Viện, Sở Khoa học Công nghệ, Sở Nông nghiệp, Trung tâm khuyến nông, Trung tâm nghiên cứu và phát triển cộng đồng nông thôn (VACVINA), Trung tâm khí sinh học, Hội liên hiệp phụ nữ… các công nghệ biogas

đã thực hiện ở qui mô nhỏ với trên 70.000 túi ủ nylon, 88.000 hầm biogas có nắp cố định vòm cầu KT1, KT2, 5.000 hầm biogas VACVINA cải tiến… Trong tương lai, các kiểu hầm này sẽ tiếp tục được lựa chọn, song đối với các trang trại lớn thì hiện nay các nhà chăn nuôi đang lựa chọn công nghệ biogas phủ nhựa HDPE để lấy khí gas chạy máy phát điện đáp ứng nhu cầu năng lượng của trang trại, đồng thời tiến