xử lí nước thải chăn nuôi lợn bằng công nghệ biogas tại huyện đan phượng

ĐỀ TÀI: XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS TẠIHUYỆN ĐAN PHƯỢNG... Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả QCVN 24:2009/BTNMT Cột B Nguồn:Công ty môi trường xuyên Việt Nhận xét

ĐỀ TÀI: XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS TẠI

HUYỆN ĐAN PHƯỢNG

I Đặt vấn đề

1 Tính cấp thiết

Chất thải do hoạt động chăn nuôi lợn tại huyện Đan Phượng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người dân Đặc biệt, ở các khu dân cư có mật độ cao ven các khu đô thị lớn, tình trạng các chuồng trại chăn nuôi lợn xen lẫn trong khu nhà ở làm ảnh hưởng tới các hộ gia đình ở gần là khá phổ biến Do đó, việc xử lý ô nhiễm môi trường

do hoạt động chăn nuôi lợn ngày càng trở nên bức bách

Vì thế việc áp dụng công nghệ Biogas trong xử lí nước thải chăn nuôi là 1 trong những phương pháp tối ưu đem lại hiệu quả cao

2 Đặc điểm nước thải ngành chăn nuôi lợn

Nước thải ngành chăn nuôi lợn bắt nguồn từ các công đoạn tắm rửa, vệ sinh cho vật nuôi, vệ sinh làm sạch chuồng trại, máng ăn, các dụng cụ chăn nuôi, đảm bảo bảo vệ cho đàn lợn tăng trưởng phát triển Tuy nhiên thực tế là việc tắm rửa vệ sinh chuồng trại phải diễn ra hàng ngày nên lượng nước thải chăn nuôi lợn là đáng kể Nếu không được xử lý thì ảnh hưởng rất lớn tới môi trường xung quanh

Nước thải chăn nuôi lợn có hàm lượng chất hữu cơ, vô cơ, khoáng cao Hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi lợn chiếm khoảng 70 - 80

%, bao gồm protein, lipid, hydrocacbon và các dẫn xuất như cellulose, acid amin Hàm lượng các chất vô cơ chiếm từ 20 - 30% bao gồm đất, cát, bụi muối phosphate, muối nitrat, ion Cl-, SO4 2-, PO4 3-…, lượng Nitơ, Photpho lớn, mùi, màu Ngoài ra, trong loại nước thải này chứa nhiều vi khuẩn, vi trùng gây bệnh cho con người, ảnh hưởng tới môi trường như E.coli, samonella, shigenla…chúng là tác nhân gây nên bệnh tả, thương hàn, kiết lỵ… đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh trên gia súc như lở mồm long móng, tai xanh…

Vì vậy, rất cần thiết phải xử lý nước thải ngành chăn nuôi, trước khi thải

ra môi trường Sau đây là bảng tổng hợp nồng độ các chất thải để đánh giá ô nhiễm trong nước thải ngành chăn nuôi lợn

Bảng 1 Kết quả phân tích thành phần nước thải lợn tại mương lắng

Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả QCVN 24:2009/BTNMT (Cột B)

(Nguồn:Công ty môi trường xuyên Việt)

Nhận xét: Nước thải chăn nuôi lợn có nồng độ ô nhiễm lớn, hàm lượng chất hữu cơ cao, lượng BOD, COD lớn, lượng chất dinh dưỡng lớn, N, P vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép, với đặc điểm trên việc áp dụng các công nghệ xử lý sinh học, kết hợp với xử lý N, P là hợp lý, đảm bảo hiệu quả xử lý hữu cơ cao

3 Thực trạng, hiện trạng việc sử dụng công nghệ Biogas trong xử lí nước thải chăn nuôi lợn tại huyện Đan Phượng.

Trong thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, huyện Đan Phượng đang ngày càng phát triển mạnh hơn về công nghiệp, nông nghiệp, cũng như thương mại và dịch vụ Theo đà phát triển, ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm ở huyện Đan Phượng vẫn tiếp tục phát triển Tuy nhiên, sự phát triển càng tăng thì chất thải ra trong quá trình sản xuất ngày càng nhiều và đây chính là nguồn gốc phát sinh dịch bệnh cho người dân xung quanh và gia súc Hiện trạng chất thải trong sản xuất chăn nuôi lợn của người dân ở Đan Phượng chưa được quan tâm xử lý Phần lớn mọi người có thói quen xả chất thải chăn nuôi ra cống, rãnh ven đường hoặc xuống ao, hồ Trong khi đó, hệ thống cống rãnh tiêu thoát nước thải trong nông thôn chưa hoàn thiện làm ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm không khí nặng mùi xú uế đã tác động trực tiếp và xâm hại

mạnh đến sức khoẻ con người, mất vệ sinh làng xóm Tình trạng trên làm cho nguồn nước sinh hoạt ở Đan Phượng bị ô nhiễm trầm trọng, hàm lượng Colifom đo vượt quá giới hạn cho phép đối với nước sinh hoạt Lượng trứng giun có trong đất rất cao, môi trường không khí bị ô nhiễm nặng, các khí gây mùi ở khu chuồng trại và hố xí không hợp vệ sinh có nông độ khá cao Những tồn tại này là là nguồn gốc gây ra nhiều loại bệnh tật cho con người và chi gia súc.Chăn nuôi lợn được coi là một trong những nguyên nhân lớn gây ra ô nhiễm môi trường Một sự thật là người dân chưa nhận thức rõ ràng đó là tác nhân gây ra các bệnh truyền nhiễm và ung thư Giải pháp khắc phục tổng thể

là quy hoạch lại ngành chăn nuôi, song còn nhiều khó khăn, do những lực cản khác nhau Các nhà chuyên môn cho rằng cần tăng cường giải pháp kỹ thuật thân thiện với môi trường, trong đó, mũi nhọn là ứng dụng hầm khí Biogas, lồng ghép chăn nuôi vào các trang trại theo mô hình sinh thái VAC Theo thống kê số lượng của huyện Đan Phượng tháng 4 năm 2013 toàn huyện có

51215 con lợn.Từ số liệu thống kê trên ta có thể thấy tiềm năng để khai thác khí sinh học khá lớn

Ngoài ngành chăn nuôi lợn phát triển chủ đạo, huyện Đan Phượng còn có nhiều làng nghề chế biến nông sản như: làm bún, phở khô, miến khô… Với nguồn nước thải chứa nhiều tinh bột, đây là nghuên kiệu thích hợp để làm nguyên liệu cho hầm Biogas Song, đa phần ở các làng nghề này lại không sử dụng hầm Biogas Hiện nay, nguồn năng lượng Biogas đã và đang được người dân huyện Đan Phượng chú ý khai thác Việc ứng dụng Biogas đã xuất hiện ở nhiều nơi trong khu vực huyện Đan Phượng và bước đầu có hiệu quả rõ rệt, nhưng thực tế số hộ có hầm chưa đáng kể Theo thống kê của Phòng Thống kê huyện Đan Phượng và huyện, tất cả các chương trình do Nhà nước và các tổ chức hỗ trợ phát triển Biogas đến nay, và do nhân dân tự phát, mới triển khai được khoảng hơn 2.500 hầm Biogas, lọt thỏm so với số lượng hộ chăn nuôi lợn rất lớn của toàn huyện Thông qua những số hầm đã có được, chúng ta có

thể khẳng định rằng: Huyện Đan Phượng có tiềm năng năng lượng Biogas rất dồi dào, song chưa được người dân khai thác hết tiềm năng, lượng năng lượng khai thác còn thương đối ít so với tiềm năng của huyện

Trước những lợi ích của khí sinh học mang lại, người dân huyện đã tích cực ứng dụng hầm khí Biogas Theo điều tra thực tế, năng lượng Biogas đã được người dân huyện Đan Phượng bắt đầu sử dụng từ hơn 10 năm nay Đa số các hầm Biogas được người dân sử dụng tới nay vẫn dùng tốt, chưa có sự cố Trong đó: Khoảng gần 1600 hầm được xây dựng theo tiêu chuẩn của các dự

án hỗ trợ khí sinh học Còn lại đa phần là các hộ gia đình chăn nuôi lợn xây hầm tự túc Hiện nay, Ủy ban nhân dân huyện Đan Phượng đang triển khai trương chương trình Khí sinh học của Thành phố Hà Nội, do Hà Lan hỗ trợ xây dựng hơn 90 hầm Biogas cho huyện Đan Phượng Từ số liệu thống kê các hầm Biogas xây theo các dự án về Khí sinh học do huyện Đan Phượng triển khai trong năm 2009 là 359 hầm Biogas, mặc dù số liệu thống kê được chỉ là

số hầm được xây theo dự án hỗ trợ (359 hầm), một số lượng hầm còn khá nhỏ

so với số hầm cần thực tế nên không thể phân bố đồng đều trên địa bàn huyện

Đồ thị phân bố hầm Biogas các xã của huyện Đan Phượng

I Nội dung

1 Khái niệm:

Công nghê Biogas: Các loại sinh vật nhỏ bé có tác dụng làm thối các hợp chất hữu cơ (mắt thường không thể nhìn rõ được) Những hợp chất hữu cơ này được gọi là vi sinh vật Đây là quá trình phân hủy Có hai quá trình phân hủy đó là:

 Phân hủy hiếu khí: Là quá trình được xảy ra trong điều kiện có oxi Sản phẩm sinh ra trong quá trình này là khí cacbonic (CO2)

 Phân hủy kỵ khí: Quá trình xảy ra trong điều kiện không có oxi Sản phẩm sinh ra là một hỗn hợp khí gồm nhiều chất khí, trong đó chủ yếu là cacbonic và metan (CH4) Hỗn hợp khí này được gọi là khí Biogas

2 Quy trình công nghệ Biogas

 Giai đoạn 1: nước thải chăn nuôi lợn

+ Nước thải chăn nuôi lợn đươc gom về túi Biogas, tại dây quá trình lên men kị khí diễn ra, các vi sinh vật kị khí sử dụng hàm lượng hữu cơ dồi dào trong nước thải để sinh trưởng và phát triển, sản phẩ m của quá trình trên là khí CH4 và CO2

và các khí khác như H2S với hàm lượng nhỏ

+ Chất lượng Biogas sinh ra cũng như quá trình lên men kị khí phụ thuộc nhiều điều kiện khác nhau như thành phần nước thải, pH, nhiệt độ

+ Thông thường hàm lượng CH4 chiếm từ 70 – 90 %.Hỗn hợp Biogas này sinh

ra bay lên phía trên trên bể và được thu bằng hệ thống ống thu khí phía trên nắp túi Lượng khí này là nguồn khí đốt rất tốt, có thể sử dụng, phục vụ các công việc khác, giúp giảm chi phí dùng gas, tiết kiệm nhiên liệu

 Giai đoạn 2: tại bể Anoxit

+ Sau đó nước thải được bơm qua bể Anoxic để xử lý hàm lượng Nito và Photpho.Tại bể Anoxic diễn ra quá trình thiếu khí

+ Quá trình nitrat hóa xảy ra như sau:

Trong môi trường thiếu oxy, các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat (NO3-) và Nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa:

NO3- → NO2- → N2O → N2↑

Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi nước và ra ngoài

+ Quá trình Photphorit hóa xảy ra như sau:

Chủng loại vi khuẩn tham gia vào quá trình này là Acinetobacter Các hợp chất hữu cơ chứa photpho sẽ được hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành các hợp chất mới không chứa photpho và các hợp chất có chứa photpho nhưng dễ phân hủy đối với chủng loại vi khuẩn hiếu khí

+ Để quá trình Nitrat hóa và Photphoril hóa diễn ra thuận lợi, tại bể Anoxic bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp Máy khuấy có chức năng khuấy trộn dòng nước tạo ra môi trường thiếu oxy cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển + Ngoài ra, để tăng hiệu quả xử lý và làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, tại bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học để hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh trưởng và phát triển

 Giai đoạn 3: tại bể Aerotank

+ Sau quá trình thiếu khí ở bể Anoxic, nước thải được bơm vào bể Aerotank, bắt đầu quá trình xử lý hiếu khí, xử lý hàm lượng BOD, COD

+ Trong điều kiện hiếu khí do hệ thống cung cấp khí được lắp đặt phía dưới đáy

bể, các vi sinh vật hiếu khí dùng các chất hữu cơ làm thức ăn để tăng trưởng, phát triển, tạo ra lượng bùn, sinh khối mới

+ Bể Aerotank cho hiệu quả xử lý hữu cơ rất cao, có thể đạt từ 70 – 90 %

 Giai đoạn 4: Tại bể lắng

+ Sau quá trình hiếu khí, tạo các bông bùn, xừ lý các chất hữu cơ, nước thải được dẫn chảy qua bể lắng nhằm tách bùn, các chất hữu cơ

+ Nước thải dẫn qua bể lắng, bùn nặng hơn sẽ lắng xuống đáy bể, còn nước mặt nổi lên trên và được dẫn đi xử lý tiếp Phía dưới bể lắng đặt ống thu bùn, dẫn bùn láng xuống ra ngoài bể chứa bùn

 Giai đoạn 5: Tại bể khử trùng

+ Nước thải sau tách bùn được dẫn qua bể khử trùng, nước thải chăn nuôi chứa nhiều vi khuẩn, vi trùng gây bệnh nên nhất thiết phải khử trùng trước khi thải ra môi trường Hóa chất NaClO được thêm vào nhằm oxy hóa, diết các vi trùng, vi khuẩn tồn tại trong nước

Sau công đoạn khử trùng, nước thải đạt QCVN 40/2011 BTNMT cột B

Hàm lượng vi sinh vật trong phân lợn trước và sau Biogas của một số trại lợn huyện Đan Phượng (Nguồn:Công ty môi trường xuyên Việt)

2.1Ưu điểm

 Về kinh tế: giảm bớt một khoản chi phí xử lí chất thải, không mất tiền mua gas

 Về năng lượng: Đem lại nhiều lợi ích trong việc đun nấu, thắp sáng, chạy động cơ đốt trong (thay thế xăng, dầu dieden), úm gà con, nuôi tằm, sưởi nhà kính…

 Về nông nghiệp: Nguyên liệu khi qua công nghệ Biogas thì một phần sẽ chuyển hóa thành khí Biogas, còn một phần là bã đặc và nước thải lỏng

Bã thải này có thể được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau: như dùng

để làm phân bón (giúp tăng năng suất cây trồng, hạn chế sâu bệnh, nâng cao độ phì cho đất); các mục đích khác (xử lí hạt giống trước khi gieo trồng, nuôi thủy sản, trồng nấm…)

 Về môi trường: giúp cho môi trường trong lành hơi, không còn mùi hôi thối từ phân động vật gây ra

 Ngoài những lợi ích về kinh tế, năng lượng, nông nghiệp, môi trường, công nghệ Biogas còn giúp ích rất nhiều trong chăn nuôi Góp phần làm cho chuồng trại chăn nuôi sạch sẽ hơn, giảm bớt tình trạng gây bệnh cho vật nuôi, quy trình xử lí chất thải chăn nuôi dễ dàng hơn…

2.2Nhược điểm

 Chất lượng đầu ra của việc xử lí chất thải không đạt QCVN 24:

2009/BTNMT

 Chi phí đầu tư ban đầu lớn

 Khả năng tạo khí chưa cao

 Khó khăn trong việc lấy chất thải sau khi xử lí

 Mất nhiều thời gian xử lí

3 Ví dụ

Gia đình ông Phan xã Hạ Mỗ - huyện Đan Phượng dùng Biogas đun nấu và thắp sáng là 1 trong những hộ gia đình có sử dụng năng lượng khí sinh học – Biogas Thể tích bể là 54m3, kinh phí khoảng 25 triệu đồng Mặc dù thời gian

sử dụng hầm Biogas chưa lâu, nhưng gia đình ông đã nhận thấy rõ hiệu quả của việc sử dụng năng lượng Biogas

Gia đình ông có 4 người và trong trang trại nuôi hơn 100 con lợn

 Khi không sử dụng Biogas cơ câu chí phí như sau:

+ điện: khoảng 200.000 đ/tháng chủ yếu là đồ gia dụng, máy bơm, đèn sưởi cho lợn

+ than: khoảng 800.000 đ/tháng dung đun nấu sinh hoạt và nấu cám

+ củi: khoảng 150.000 đ/tháng

 Khi sử dụng Biogas cơ cấu chi phí như sau:

+ điện khoảng 300.000 đ/tháng,chủ yếu là đồ gia dụng

+than khoảng 200.000 đ/tháng, dung cho nhưng lúc Biogas ít gas, tắc bể + củi: 50.000 đ/tháng

cơ cấu chi phí năng lượng khi không sử dụng Biogas

Cơ cấu chi phí năng lượng khi sử dụng Biogas

 Đánh giá hiệu quả sử dụng Biogas tại gia đình ông Phan:

Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy sự thay đổi rõ rệt của cơ cấu chi phí năng lượng trước và sau khi gia đình sử dụng năng lượng Biogas:

- Tỉ trọng năng lượng Biogas chiếm tới 53% tổng chi phí năng lượng gia đình

sử dụng trong 1 tháng

- Tỉ trọng sử dụng năng lượng than của gia đình ông Phan chiếm tới 67%, hơn một nửa tổng năng lượng gia đình sử dụng Và khi sử dụng Biogas, tỉ trọng

sử dụng năng lượng than đã giảm bớt ¾ tỉ trọng ban đầu, giảm từ 67% xuống còn 17%

- Tỉ trọng năng lượng than củi giảm một nửa, giảm từ 8% xuống còn 4% Như vậy, khi thay thế năng lượng than, củi bằng năng lượng tái tạo Biogas thì chi phí năng lượng tiết kiệm được rất lớn Nếu gia đình sử dụng máy phát điện khí Biogas, ta sẽ nhận thấy rõ hơn hiệu quả kinh tế mà năng lượng Biogas mang lại

Gia đình ông Phan nuôi hơn 100 con lợn, thể tích hầm Biogas là 54 m3, phù hợp để lắp đặt máy phát điện khí Biogas công suất 7,5 kW

II Kết luận

1 Lợi ích của việc áp dụng công nghệ Biogas trong xử lí nước thải chăn nuôi lợn là rất đáng kể xem như là biện pháp tối ưu nhất cần được nhân rộng

2 Nhà nước cần có biện pháp tuyên truyền, quy hoạch khu chăn nuôi, ứng dụng khoa học kĩ thuật kết hợp công nghệ Biogas để nâng cao hiệu quả, tiết kiệm chi phí đặc biệt giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi trường sống

III Tài liệu tham khảo

1 Tổng quan thị trường Biogas ở Việt Nam

2 Đồ án Nghiên cứu đánh giá tiềm năng về sản lượng Biogas và thực trạng sử dụng năng lượng Biogas tại khu vực Đan – Hoài – Hà Nội http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-nghien-cuu-danh-gia-tiem-nang-ve-san- luong-biogas-va-thuc-trang-su-dung-nang-luong-biogas-tai-khu-vuc-dan-hoai-ha-8421/

3. Thiết kế thi công hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn của Công Ty TNHH Công Nghệ Môi Trường Hòa Bình Xanh http://xulynuocthai.net/xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-lợn/ a

4. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn của Công Ty Tnhh Xây Dựng Dịch Vụ Môi Trường Nguồn Sống Xanh

http://khoahocmoi.vn/he-thong-xu-ly-nuoc-thai/xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-lợn-221.html

5. “Biogas ở Việt Nam: Triển vọng trong tầm tay” Chương trình Môi trường Quốc gia về Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm & Hiệu quả - Bộ Công Thương http://tietkiemnangluong.com.vn/tin-tuc/pho-bien-kien-thuc/t13304/Biogas-o-viet-nam-trien-vong-trong-tam-tay.html