HẠN CHẾ SỰ BAY HƠI CỦA KHÍ AMMONIA TỪ CHUỒNG HEO SỬ DỤNG BÙN HIẾU KHÍ CÙNG VỚI SỰ TUẦN HOÀN CHẤT LỎNG

Nội dung bài báo miêu tả kết quả thu được từ một mô hình nghiên cứu thí điểm nhằm giảm sự phát thải khí ammonia (NH3) từ chuồng nuôi heo. Dòng thải của 240 con heo thịt được tách ra và xử lí bằng VSV hiếu khí tạo ra dung dịch chứa một lượng lớn ammonia tự do (NH4+). Lượng chất lỏng này được tuần hoàn ngược trở lại chuồng heo để vận chuyển lượng chất thải trong chuồng ra ngoài, bùn sạch được pha loãng bằng cách cho thêm nước rửa (nước tuần hoàn) và được lấy ra khỏi chuồng từ 14 lầnngày. Lượng khí ammonia phát sinh từ 3 hệ thống sử dụng nước rửa tuần hoàn này được kiểm tra thường xuyên đồng thời lượng bùn nhão được tách ra khỏi hệ thống và đem đi xử lí để so sánh với lượng khí phát sinh từ 2 chuồng heo có kiểm soát. Kết quả: Kết quả thu được sau 280 ngày cho thấy chuồng được áp dụng mô hình trên làm giảm tối đa 70% lượng ammonia phát sinh so với chuồng có kiểm soát có sàn lót kín và không hề có sự khác nhau giữa gia súc trong chuồng

HẠN CHẾ SỰ BAY HƠI CỦA KHÍ AMMONIA

TỪ CHUỒNG HEO SỬ DỤNG BÙN HIẾU KHÍ

CÙNG VỚI SỰ TUẦN HOÀN CHẤT LỎNG

CHUYÊN ĐỀ PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG ĐẤT-NƯỚC

NOVEMBER 9, 2013 NHÓM 11-10CMT ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM

GVHD: TS TÔ THỊ HIỀN NGUYỄN THỊ HẢI 1022084 LƯU ĐỨC TÂN 1022255

REDUCTION OF AMMONIA VOLATILIZATION FROM PIG HOUSES

USING AERATED SLURRY AS RECIRCULATION LIQUID

⤻⤺⤻⤺⤻⤻⤺⤺⤻⤺⤻⤺

CÙNG VỚI SỰ TUẦN HOÀN CHẤT LỎNG

TÓM TẮT

Nội dung bài báo miêu tả kết quả thu được từ một mô hình nghiên cứu thí điểm

con heo thịt được tách ra và xử lí bằng VSV hiếu khí tạo ra dung dịch chứa một lượng

heo để vận chuyển lượng chất thải trong chuồng ra ngoài, bùn sạch được pha loãng bằng cách cho thêm nước rửa (nước tuần hoàn) và được lấy ra khỏi chuồng từ 1-4 lần/ngày Lượng khí ammonia phát sinh từ 3 hệ thống sử dụng nước rửa tuần hoàn này được kiểm tra thường xuyên đồng thời lượng bùn nhão được tách ra khỏi hệ thống và đem đi xử lí để so sánh với lượng khí phát sinh từ 2 chuồng heo có kiểm soát

hình trên làm giảm tối đa 70% lượng ammonia phát sinh so với chuồng có kiểm soát

có sàn lót kín và không hề có sự khác nhau giữa gia súc trong chuồng

GIỚI THIỆU

Sự bay hơi ammonia trong ngành chăn nuôi góp khoảng 30% vào quá trình acid hóa ở Hà Lan Trong đó gần 25% lượng ammonia có nguồn gốc từ các trại chăn nuôi heo Năm 1990, Chính phủ Hà Lan đã tuyên bố lượng phát thải ammonia vào năm

2000 có thể giảm khoảng 70% so với những năm 1980 Khí ammonia phát sinh từ bùn thải của heo trên sàn chuồng, trong suốt quá trình lưu trữ bùn ở bên trong, bên ngoài chuồng, ngay cả khi lượng phân này được phủ trên đất thì vẫn có 1 lượng ammonia được phát tán vào không khí

Lượng phát thải ammonia có thể giảm thông qua việc điều chỉnh các quá trình xảy ra trong bùn, bằng các biện pháp kĩ thuật về các khía cạnh như: xây dựng, quy hoạch chuồng nuôi, lưu trữ bùn, trải phủ và tối ưu hóa thức ăn Ví dụ như việc bổ sung enzyme vào cỏ khô có thể cải thiện khả năng tận dụng protein và tổng hợp acid amin của vật nuôi từ đó làm giảm lượng nitrogen bài tiết trong phân và nước tiểu

Sự phát sinh khí từ đất đai cũng sẽ được hạn chế nếu bùn thải có thể kết hợp chặt chẽ vào đất sai khi trải phủ Việc sử dụng lớp trải phủ này là một công cụ lưu trữ bùn bên ngoài chuồng heo và nếu chúng ta lựa chọn thiết kế chuồng trại hợp lí thì hiệu quả giảm phát thải bên trong chuồng là rất lớn, đó là rất nhiều phương pháp tiềm năng

để giảm lượng khí ammonia phát sinh từ ngành chăn nuôi heo

Nitrogen được tìm thấy trong cả phân và nước tiểu, có khoảng 85% ammonia

có nguồn gốc ban đầu từ nước tiểu, phần còn lại do sự phân hủy từ phân Nước tiểu chứa khoảng 50% tổng lượng Nitơ trong urea, chúng chuyển hóa rất nhanh thành dạng ammonia trong pha khí Sự bay hơi ammonia từ bùn thải được xác định bằng

phần của nó trong dung dịch và môi trường khí xung quanh

Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian phơi nhiễm NH3 trong quá trình bay hơi là đối tượng chính để ứng dụng và phát triển hệ thống xử lí bùn thải chăn nuôi heo nhằm

Mục tiêu của báo cáo này là kiểm tra hệ thống xử lí bùn thải chăn nuôi gia

mô hình trên

Địa điểm thí nghiệm

Trại chăn nuôi heo của Sterksel, nuôi heo lấy thịt có khối lượng 25-100 kg Trại được chia làm 5 đơn vị nhỏ mỗi đơn vị có 2 dãy nuôi nhốt 80 con heo/lần nuôi Heo được cho ăn 3 lần vào 7h, 15h và 23h mỗi ngày bằng hệ thống cho ăn tự động, lượng bùn thải sinh ra mỗi ngày ước tính khoảng 3,5L/1con heo

Đối với 3 đơn vị áp dụng mô hình tuần hoàn nước rửa: lớp lót sàn chỉ chiếm khoảng 63% diện tích sàn, có lắp đặt hệ thống thu bùn nhão hằng ngày Nhiệt cung

Đối với 2 đơn vị còn lại:

- 1 đơn vị được lót sàn hở, dưới lớp lót sàn bùn thải chứa trong hố thu trong khoảng 1 tuần sau đó bùn được thải ra ống dẫn

- Đơn vị còn lại được lót sàn kín với hầm chứa chất thải có sức chứa bùn thải

được điều chỉnh bằng thiết bị thông gió cưỡng bức

*Hai đơn vị này được coi như là đơn vị có kiểm soát

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hệ thống loại bỏ bùn

Có 3 hệ thống loại bỏ bùn được thử nghiệm và kiểm tra:

1 Hệ thống drive-out

Nước rửa được giữ lại, máng dẫn nước đáy phẳng nằm dưới tấm lót sàn 0,4 m, dưới mỗi hàng của dãy nuôi gia súc có 2 kênh dẫn rộng 0,6 m và 1,6 m Các kênh dẫn được nối với nhau và nối ra bên ngoài chuồng nuôi

Hình 1: Mô hình hệ thống drive-out

Có 1 ngưỡng chắn cao 0,1 m giữ cho lớp bùn thải đọng lại trong máng dẫn, lượng bùn thải hiện tại sẽ được đưa ra ngoài khi dung dịch tuần hoàn được bơm vào máng dẫn

Tỉ lệ lượng bùn thải sinh ra so với dung dịch nước tuần hoàn trung bình khoảng 1-25

2 Hệ thống ống dẫn

Hệ thống tháo - nạp, có máng phẳng nằm dưới tấm lót sàn 0,4 m; đường ống dẫn được lắp vào dưới sàn và nối mở với sàn với khoảng cách 2 m Bình thường các ống này bị khóa vì vậy bùn thải sẽ không chạy qua được Khi lượng nước rửa và lượng bùn thải trong ống đủ lớn sẽ tác động lên van, đường ống mở để tháo bùn bằng trọng lực

Sau đó ống này sẽ đóng lại lần nữa và nước tuần hoàn tiếp tục được bơm vào máng đến mức 0,3 m Tỉ lệ lượng bùn thải sinh ra so với dung dịch nước tuần hoàn trung bình khoảng 1-25

Hình 2: Mô hình hệ thống tháo-nạp

3 Hệ thống rửa

Hệ thống này có máng dẫn nước được đặt nghiêng, dòng nước tiểu dẫn vào kênh

ở bên ngoài chuồng và chảy vào hố Còn phân thì được rửa trôi vào máng nghiêng Dung dịch nước rửa tuần hoàn được cung cấp bằng đường ống và được trữ lại trong hố xây dựng trong chuồng Việc gột rửa được thực hiện 6 lần/ngày với thể

Hình 3: Mô hình hệ thống rửa

Quy trình xử lí

Có 1 sàn lọc rung dùng để tách bùn thải khỏi chuồng heo Từ 3-5% thể tích dòng chảy được tách ra là các cấu tử rắn với khối lượng vật chất khô từ 12-15%, thể tích trung bình của các cấu tử này là 840L/ngày, gần bằng với lượng bùn thải sinh ra hằng ngày

hóa sinh học thành Nitrat Sau khi sục khí, bùn sẽ được lắng, mục đích của bể lắng là

1 phần của thí nghiệm, bùn dư sẽ được trộn với chất rắn được tách ra ở giai đoạn trước dùng làm phân bón

Hình 4: sơ đồ xử lí nước thải từ chuồng nuôi

Phân tích hóa học

Thực hiện tại phòng Thí nghiệm IMAG-DLO, mẫu được đưa vào máy lí tâm và làm lạnh

Mục đích là giữ cho ammonium, nitrat, nitrit không bị phân hủy, các hợp chất và vật chất khô, pH, COD, BOD được phân tích theo phương pháp của viện tiêu chuẩn Hà Lan

Đo đặc sự bay hơi của NH 3

tắc hóa phát quang

Ngoài ra thì nhiệt độ bên trong bên ngoài chuồng nuôi và độ ẩm không khí cũng được

đo đạc

Gia súc

Các thông số như thức ăn đầu vào, thời gian nuôi, cân nặng khi bắt đâu nuôi và giết thịt cũng được ghi chép

Các phân tích thống kê được thực hiện nhằm đánh giá chất lượng heo thịt nuôi trong các chuồng đơn vị, sau khi giết thịt heo được phân loại thành 4 loại AA (tốt nhất), loại A; loại B và loại C

KẾT QUẢ & THẢO LUẬN

Vận hành hệ thống loại bỏ bùn

Cả 3 hệ thống loại bỏ bùn đều hoạt động tốt, cấu trúc xây dựng hệ thống rửa cũng được điều chỉnh liên lục trong suốt quá trình thí nghiệm Ví dụ như ống dẫn nước làm ngắn lại và mở rộng hơn Hố thu nước rửa được đặt bên trong dãy chuồng tạo ra một dòng nước mạnh để chắc chắn phân được gột rửa hoàn toàn ra ngoài máng dẫn Vì thế

Xử lí bùn

Nồng độ trung bình của hầu hết các chất có trong dòng thải vào hệ thống xử lí được cho ở bảng sau:

Bảng 1: Nồng độ các chất ô nhiễm trong các dòng thải từ chuồng heo

Effluent pig house

Influent aerator

Effluent aerator

và nước thải chỉ chứa một lượng nhỏ chất rắn và cấu tử dạng lỏng khác Kết quả thu được sau khi gạn tách cho ta thấy rõ điều này, hiệu quả xử lí sau gạn tách COD giảm khoảng 20% và BOD cũng chỉ giảm 30%, pH cũng ko thay đổi sau khi gạn tách

Trong quá trình thông khí, tất cả NH3 đã được chuyển đổi thành dạng NO3-, NO3- hình thành và mất đi do sự phản Nitrat tự nhiên trong kênh phía dưới chuồng, đồng thời

như được loại bỏ hoàn toàn, COD giảm 30%, BOD giảm 40%, pH dung dịch tăng nhẹ

Lắng bùn trong bể lắng không mang lại hiệu quả cao, ngoài ra việc sử dụng chất tạo bông cũng không nâng cao hiệu quả lắng bùn Nồng độ bùn trong bể có cấp khí làm tăng số lượng vi khuẩn

Các điều kiện thí nghiệm

gió từ hệ thống loại bỏ bùn và các đơn vị kiểm soát trong 48h được thể hiện ở các sơ

đồ sau:

System 3

Hình 5: Sự thay đổi nhiệt độ bên trong chuồng nuôi

Hình 6: Tỉ lệ thông khí trong chuồng

Hình 7: Nồng độ NH3 trong dòng khí làm thoáng

Hình 8: Lượng phát thải NH3

Khối lượng heo trung bình trong 5 chuồng khoảng 50 kg ở cùng thời điểm

Bùn được tháo 3 lần/ngày từ hệ thống drive-out(system 1) và hệ thống ống dẫn(system 2), hệ thống 3 được rửa 6 lần/ ngày

Chuồng kiểm soát được vận hành đồng bộ, những chuồng có lót sàn hở thì bùn được lấy ra hàng tuần, chuồng có lớp lót sàn kín thì bùn thải được lấy ra 1 lần/100 ngày

Phát thải NH 3

so với chuồng được kiểm soát Trong chuồng kiểm soát có lớp lót sàn kín thì tốc độ cấp khí cao hơn so với những chuồng lót sàn hở

Hình 9: Mức độ phát thải NH3 của chuồng thí nghiệm

Mức phát thải NH3 trong 280 ngày của chuồng kiểm soát có lớp lót sàn kín được

quy ước là 100 Việc sử dụng hệ thống loại bỏ bùn có thể làm giảm tới 70%

Hình 10a: Phát thải NH3 TB của 3 chuồng có hệ thống loại bỏ bùn

Hình 10b: Phát thải NH3 TB của 2 chuồng được kiểm soát

Các dấu mũi tên trong hình là thời điểm mà heo thịt bị chuyển đi, các ô nuôi được làm

sạch làm cho lượng phát thải giảm xuống mạnh Trong thời gian vỗ béo, lượng phát

Gia súc

Thông tin về gia súc trong thời gian tiến hành thí nghiệm, có 80 con heo/chuồng

Bảng 2: Hoạt động của gia súc trong mỗi đơn vị

System

1

System

2

System

3

Fully slatted

Partly slatted

Phân loại thịt

% AA

% A

% B & C

Kết quả: gần như không có sự khác biệt nhiều giữa gia súc trong các chuồng nuôi

KẾT LUẬN

vào không khí càng lớn Do nhiệt độ cao dẫn đến tốc độ bay hơi lớn, tốc độ làm thoáng tăng khiến vận tốc khí trên bề mặt lớn dẫn đến tăng tốc độ bay hơi

lớn khi áp dụng hệ thống loại bỏ bùn vào chuồng nuôi và tần số loại bỏ bùn không ảnh hưởng trực tiếp đến lượng khí phát thải, nhưng khả năng đệm của dung dịch tuần

thuộc vào chế độ ăn của vật nuôi đồng thời có ảnh hưởng lớn tới hoạt động của vật

liệu về lượng khí phát thải từ các hố bùn và sàn hở

Sự gia tăng của khí amoniac thoát ra trong thời gian vỗ béo có thể được giải thích bởi

sự gia tăng bùn bởi những con vật trong giai đoạn phát triển Phát thải amoniac thoát

ra từ các đơn vị với sàn hở tăng nhanh hơn trong thời gian vỗ béo hơn so với phát thải

từ các đơn vị với sàn kín

Khoảng 40% lượng khí amoniac từ chăn nuôi lợn có nguồn gốc từ các chuồng nuôi, do

đó các biện pháp kĩ thuật trong việc xây dựng, vận hành chuồng trại kết hợp với các biện pháp ở giai đoạn lưu trữ bên ngoài hoặc trải phủ cần phải được thực hiện để làm

bằng cách loại bỏ bùn thường xuyên bằng nước rửa tuần hoàn từ các máng thu bùn

trại cổ điển thông thường

-THE END -