Phân tích đánh giá hiệu quả xử lý của một số dạng công trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn hiện có

Để có số liệu đánh giá hiện trạng môi trường chăn nuôi lợn và tình hình xử lý các loại chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn, làm cơ sở cho việc tìm kiếm và lựa chọn phương pháp xử

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 20 tháng 09 năm 2013

Học viên

Lê Đức Anh

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân

– Phó viện trưởng Viện Khoa học Công nghệ Môi trường – Đại học Bách Khoa Hà

Nội đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp Tôi

trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trường –

Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã dạy bảo tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu tại

trường

Đồng thời tôi xin cảm ơn tập thể các anh chị tại Công ty CP Công nghệ

Thân Thiện Môi trường Bách Khoa nơi Tôi công tác đã giúp đỡ và tạo điều kiện

cho Tôi trong thời gian học tập cũng như hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, luôn dành sự cảm

thông cảm sẻ chia giúp đỡ Tôi có đủ điều kiện để hoàn thành luận văn này

Xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 20 tháng 09 năm 2013

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC BẢNG 5

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 6

MỞ ĐẦU 7

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH CHĂN NUÔI LỢN 10

1.1 Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam[1,9,17,21] 10

1.2 Phân loại quy mô trang trại, quy trình chăn nuoi lợn[2,7,10,11,12] 11

1.2.1 Quy mô trang trại 11

1.2.2 Quy trình chăn nuôi 12

1.3 Ô nhiễm môi trường tại các trang trại chăn nuôi[3,18,19] 14

I.3.1 Nguồn gốc phát sinh, thành phần chất thải trang trại chăn nuôi lợn 14

1.3.2 Tính chất của nước thải trang trại chăn nuôi lợn 15

1.3.3 Ảnh hưởng của nước thải trang trại chăn nuôi lợn tới môi trường: 16

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÍCH HỢP CHO TRANG TRẠI LỢN 18

2.1 Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn hiện có [4,5,6,8,13] 18

2.1.1 Phương pháp xử lý yếm khí: 18

2.1.2 Phương pháp xử lý hiếu khí 19

2.1.3 Phương pháp xử lý bằng hồ sinh học 19

2.1.4 Phương pháp xử lý bằng bãi lọc trồng cây 19

2.1.5 Phương pháp hóa- lý 20

2.1.6 Công nghệ xử lý kết hợp yếm khí thu biogas- hồ sinh học tự nhiên 20

2.1.7 Công nghệ xử lý kết hợp yếm khí thu biogas- Xử lý hiếu khí 20

2.2 Giới thiệu dạng xử lý đang được áp dụng tại các trang trại 20

2.2.1 Xử lý phân lợn và nước thải bằng bể yếm khí dạng bể vòm cầu 20

2.2.2 Công nghệ xử lý yếm khí dạng bể nhiều ngăn nắp kín 23

2.2.3 Bể xử lý yếm khí bằng túi ủ polyme 24

2.2.4 Công trình xử lý dạng hồ phủ HDPE 26

2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải trang trại 29

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRANG TRẠI CHĂN NUÔI 32

3.1 Tính toán lưu lượng: 32

3.2 Tính toán hồ phủ bạt HDPE[4,5,6,8,13] 33

3.2.1 Thông số đầu vào 33

3.2.2 Tính toán thiết kế hồ phủ bạt HPDE 34

3.2 Tính toán bể xử lý hóa – lý[5,6,13] 40

3.2.1 Thông số đầu vào 40

3.2.2 Tính toán thiết kế bể xử lý hóa lý kết hợp với lắng 40

3.3 Tính toán bể lọc sinh học nhỏ giọt[4,6,13] 46

3.3.1 Thông số đầu vào 46

3.3.2 Thiết kế bể lọc nhỏ giọt hiếu khí 47

3.4 Tính toán bể lắng (lắng bùn sinh học)[6,14] 51

3.4.1 Thông số thiết kế 51

3.4.2 Tính toán thiết kế 51

3.5 Thiết kế Bãi lọc ngầm[6,13,15,18] 52

3.5.1 Thông số thiết kế 52

3.5.2 Tính toán thiết kế 53

3.6 Lựa chọn các thiết bị phụ [4,5,6,8,13] 58

3.6.1 Lựa chọn bơm nước thải 58

3.6.1.1 Tính bơm nước thải từ bể gom sang hồ phủ bạt HDPE 58

3.6.1.2 Tính bơm bùn từ bể lắng sang bể lọc sinh học 62

3.6.2 Lựa chọn bơm 65

3.6.2.1 Lựa chọn máy bơm vào hồ phủ bạt HDPE 65

3.6.2.2 Lựa chọn bơm lên bể lọc 66

3.6.3 Lựa chọn máy thổi khí 66

3.6.4 Chi phí vận hành 66

3.6.4.1 Chi phí điện năng 66

3.6.4.2 Chi phí hóa chất 67

3.6.4.3 Chi phí khác: 68

3.6.4.4 Khấu hao đầu tư cơ bản 68

3.6.4.5 Tổng chi phí vận hành 68

3.6.4.6 Ước tính chi phí lợi ích khi đầu tư công trình 68

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ngày COD Chemical Oxigen Demand Nhu cầu oxy hóa học

FWS Free Water Surface Bãi lọc trồng cây dòng chảy

mặt SSF Sub-Surface Flow Bãi lọc ngầm trồng cây

HRT Hydrolic Retention Time Thời gian lưu nước

OLR Organic Loading Retention Tải trọng hữu cơ

TSS Total Suspended Solids Tổng chất rắn lơ lửng

BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trườn Bộ Tài Nguyên Môi Trường

INEST School Of Environmental

Science And Technology

Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Phân bố chăn nuôi lợn theo các vùng [1] 10

Bảng 1.2 Phân lọai các quy mô trang trại chăn nuôi 7] 12

Bảng 1.3 Lượng thức ăn hàng ngày cho lợn 12

Bảng 1.4 Lượng phân lợn thải ra hàng ngày phụ thuộc trọng lượng[3] 14

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của phân lợn[3] 14

Bảng 1.6 Lượng nước tiểu thải ra hàng ngày của lợn phụ thuộc trọng lượng[3] 15

Bảng 1.7 Thành phần hóa học của nước tiểu lợn[3] 15

Bảng 1.8 Tính chất của nước thải chăn nuôi 3] 16

Bảng 2.1 Đặc trưng nước thải trước và sau công trình KSH của các trang trại[7] 28

Bảng 3.1 Nồng độ đầu vào hồ phủ bạt 33

Bảng 3.2 Chi tiết thiết kế các thông số với thiết bị sinh trưởng lơ lửng hòa trộn hoàn chỉnh để xử lý COD hòa tan [6] 35

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật hồ phủ bạt HDPE 39

Bảng 3.4 Nồng độ các chất ô nhiễm vào bể xử lý hóa lý 40

Bảng 3.5 Giá trị tỷ trọng riêng và mật độ chất rắn của bể lắng sơ cấp [5] 44

Bảng 3.6 Đặc tính kỹ thuật chính của bể xử lý hóa lý kết hợp lắng 45

Bảng 3.7 Nồng độ đầu vào bể lọc sinh học 46

Bảng 3.8 Lượng chất ô nhiễm cần xử lý 47

Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật bể lọc sinh học 50

Bảng 3.10 Đặc tính nước thải sau bể lọc 50

Bảng 3.11 Nồng độ đầu vào bể lắng 51

Bảng 3.12 Đặc tính kỹ thuật chính của bể lắng bùn sinh học 52

Bảng 3.13 Nồng độ đầu vào Bãi lọc ngầm 52

Bảng 3.14 Thông số thiết kế chính của Bãi lọc ngầm 58

Bảng 3.15 Chi phí vận hành HTXLNT 66

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ lý kết hợp yếm khí thu biogas - hồ sinh học tự nhiên 20

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ xử lý kết hợp yếm khí thu biogas- Xử lý hiếu khí 20

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ công xử lý dạng bể vòm cầu 21

Hình 2.4 Hầm biogas trang trại ông Đinh Xuân Thủy- Cổ Đông, Sơn Tây, Hà Nội- Thể tích 300m3 21

Hình 2.5 Hầm biogas trang trại Qu nh Phương- Hải Dương chia làm nhiều bể có tông thể tích 100m3 22

Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ công trình dạng nhiều ngăn 23

Hình 2.7 Công trình xây dựng bằng gạch thẻ của trang trại Tân Phát Nguyên 24

Hình 2.8 Hệ thống xử lý nước thải – phân bằng túi ủ yếm khí kết hợp Aeroten của công ty CP tại Nghệ An 25

Hình 2.9 Sơ đồ công nghệ xử lý dạng hồ phủ HDPE 26

Hình 2.10 Công trình tlợn công nghệ hồ phủ bạt-trang trại Hòa hội 1 27

Hình 2.11 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải 30

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi nói chung, chăn nuôi lợn nói riêng đã đạt những tiến bộ đáng kể về giống, kỹ thuật nuôi dưỡng, cơ sở chuồng trại, quản lý dịch bệnh,… Hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán, mang tính tận dụng,

tự cung tự cấp, tuy còn chiếm một tỷ lệ đáng kể, chủ yếu ở các vùng xa đô thị, vùng sâu, vùng khó khăn, nhưng đang dần bị thay thế bởi loại hình chăn nuôi tập trung, tuy còn ở quy mô vừa và nhỏ Các cơ sở chăn nuôi này chủ yếu được xây dựng gần các khu dân cư đông đúc, các khu công nghiệp tập trung người lao động nhằm tạo vành đai cung cấp thực phẩm tại chỗ hoặc vệ tinh với số lượng lớn, chất lượng cao, đáp ứng thị hiếu sử dụng thực phẩm tươi (thực phẩm không qua cấp đông) của người tiêu dùng

Theo số liệu của Tổng cục thống kê, đến năm 2011 cả nước có hơn 20.000 trang trại chăn nuôi với số lượng gia súc, gia cầm ở các trang trại có thể dao động trong khoảng từ hàng trăm đến hàng nghìn con [20] Hình thức chăn nuôi theo mô hình này ngày càng được phát triển rộng rãi và nhận được sự quan tâm của nhà nước cũng như chính quyền địa phương Đây cũng là định hướng chiến lược phát triển của Chính phủ đến năm 2020 khuyến khích phát triển chăn nuôi theo hình thức trang trại, công nghiệp Nhiều địa phương đã có chính sách và định hướng phát triển loại hình kinh tế này nên chăn nuôi trang trại tiếp tục phát triển về số lượng cũng như về quy mô [21]

Bên cạnh nhưng lợi ích không thể phủ nhận của chăn nuôi tập trung, vấn đề

vệ sinh môi trường chuồng nuôi và ảnh hưởng của chúng tới môi trường sống (không khí, đất, nước) của cư dân sống gần các cơ sở chăn nuôi này đang là vấn đề được quan tâm Ở nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc, … thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi chỉ được quan tâm trong chục năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng

nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm trọng

Để có số liệu đánh giá hiện trạng môi trường chăn nuôi lợn và tình hình xử lý các loại chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn, làm cơ sở cho việc tìm kiếm và lựa chọn phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường sống của người dân Việc mang lại môi trường trong lành xung quanh các trang trại chăn nuôi đã khiến cho vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay càng trở lên cấp thiết không chỉ ở Việt Nam mà cả trên thế giới Nhân thấy tầm quan trọng của việc xử lý nước thải chăn nuôi trang trại Tôi đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Phân tích đánh giá hiệu quả xủa lý của một số dạng công trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn hiện có và đề xuất lựa chọn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các trang trại chăn nuôi”

Luận văn tốt nghiệp bao gồm 4 chương và được bố trí như sau :

Chương I: Giới thiệu chung về ngành chăn nuôi;

Chương II: Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho trạng trại lớn; Chương III: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải trang trại chăn nuôi; Kết luận

Mục tiêu của đề tài

Khảo sát hiện trạng áp dụng các công nghệ xử lý nước thải ở một số trang trại chăn nuôi ở nước ta;

Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi;

Lựa chọn công nghệ thích hợp với trang trại chăn nuôi

Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là công nghệ xử lý nước thải sản xuất tại các trang trại chăn nuôi;

Phạm vi nghiên cứu: Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi truyền thống hiện hiện và đề xuất công nghệ phù hợp với trang trại chăn nuôi lợn

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Xây dựng công nghệ xử lý nước thải nhằm lựa chọn công

nghệ phù hợp với điều kiện thưc tế ở các trang trại chăn nuôi ở Việt Nam

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Phương pháp đã xây dựng cho phép đánh giá

các công nghệ xử lý nước thải và phân tích những điểm mạnh, yếu của các công nghệ hiện tại đang được áp dụng tại các trang trại chăn nuôi Trên cơ sở đó, lựa chọn công nghệ phù hợp cho các cơ sở, trang trại chăn nuôi trong tương lai, khắc phục các nhược điểm của các công nghệ hiện có và đẩy mạnh việc ứng dụng các quá trình tự nhiên trong công nghệ xử lý nước thải

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH CHĂN NUÔI LỢN

1.1 Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Từ khi chuyển dịch 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 Từ năm 1990 đến nay, đàn lợn có tốc độ phát triển tăng rất nhanh so với trước đó Vào năm 1980 tổng đàn lợn nước ta mới có 10,0 triệu con, năm 1990 có 12,26 triệu con (tăng gấp 1,2 lần so với năm 1990) thì năm 2002 chúng ta có 23,2 triệu con (tăng gấp 1,9 lần so với năm 1990) và tính đến năm 2007 đàn lợn trên cả nước đã lên đến 26,6 triệu con

Số liệu này vào năm 2012 là 26,7 triệu con (*) Bình quân tốc độ tăng đàn từ năm

1990 – 2012 là 5,5,% Nhiều trang trại chăn nuôi ra đời với quy mô khác nhau, tâọ trung theo thế mạnh của từng vùng Sử dụng giống vật nuôi có năng suất cao phù hợp với thị hiếu của người tiêu dung trong cả nước và thế giới Thức ăn sản xuất theo công nghiệp đảm bảo dinh dưỡng, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh môi trường, quản lý chăm sóc đàn, quy mô phòng bệnh, …

Bảng 1.1 Phân bố chăn nuôi lợn theo các vùng [1]

Địa phương Tổng số (Con) Lợn Nái (Con) Lợn thịt (Con)

Trong năm 2012, giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi đạt mức độ tăng trưởng 9,9% Tỷ trọng của ngành chăn nuôi tăng từ mức 17,9% trong toàn ngành công nghiệp lên mức xấp xỉ 19,5% trong năm 2012 Ngành chăn nuôi từng bước đã trở thành một ngành hang sản xuất chiếm vị trí rất quan trọng trong công nghiệp 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 đai hóa

1.2 Phân loại quy mô trang trại, quy trình chăn nuoi lợn[2,7,9,10,11,12]

1.2.1 Quy mô trang trại

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) 11] 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 thế chuyên Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng Các trang trại chăn nuôi lợn tập trung phổ biến có trên 400 - 500 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng nuôi 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 Loại hình này chiếm 42,5% trong tổng số trang trại [8]

Theo số liệu năm 2007 của Hiệp hội chăn nuôi Việt Nam, chăn nuôi trang trại tập trung phát triển mạnh ở Đông Nam bộ: chiếm 37,7%%, tiếp theo là Đồng bằng sông Hồng chiếm 19,7%; Bắc Trung bộ chiếm 9,7%, trong đó các tỉnh có nhiều trang trại nhất là TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Định, Thanh Hóa, Gia Lai, Ninh Thuận, Hà Tây, Thái Bình, Hưng yên, Hải Phòng, Hà Nam Các vùng Đông Bắc, Tây Bắc với đất đai rộng lớn nhưng số lượng trang trại chỉ chiếm vài % và chủ yếu là trang trại chăn nuôi đại gia súc Đồng bằng sông Cửu Long cũng chưa phát

Ở Việt Nam còn có thể phân loại quy mô trang trại chăn nuôi dựa vào số lượng đầu lợn tương ứng thể tích bể khí sinh học ( Bảng 1.2)

Bảng 1.2 Ph n lọai c c quy mô trang trại chăn nuôi ]

Quy mô Th t ch của thi t ị m 3 ) Số lƣợng đầu lợn con

1.2.2 Quy trình chăn nuôi

a Thức ăn, nước uống:

Việc cung cấp nuwóc cho đàn lợn thong thường là:

Lợn nái: 100 l/ngày đêm/1 con;

Lợn thịt: 50 l/ngày đêm/1 con;

Lợn con: 25 l/ngày đêm/1 con

Thức ăn cho lợn rất đa dạng, được phối trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định Nhìn chung có thể được xếp vào các nhóm:

Thức ăn tinh: là các thức ăn chứa tinh bột như ngô, khoai, sắn, …

Thức ăn thô: rau, củ quả, …

Dinh dưỡng bổ sung như vitamin, …

Bảng 1.3 Lƣợng thức ăn hàng ngày cho lợn [9]

Khối lƣợng cơ th

(kg)

Lƣợng thức ăn (kg/con/ngày)

Khối lƣợng cơ th

(kg)

Lƣợng thức ăn (kg/con/ngày)

60 – 80

80 – 100

2,1 – 3 3,0 – 3,5

b Tắm rửa, vệ sinh chuồng trại

Lượng nước này cũng là 1 phần phải xét đến trong thành phần nước thải Đàn lợn thường xuyên được tắm rửa, khoảng 1- 2 lần/ngày, trừ những ngày mưa rét, nước tắm rửa theo độ dốc nền chuồng chảy về hố gom Lượng nước tắm rửa phải xét đến như là 1 phần lưu lượng trung bình nước thải ra trong ngày Việc vệ sinh chuòng trại tiến hành theo định k , thường 3 ngày 1 lần, lượng nước này được xem

là phần nước thải trong giờ lớn nhất

c Chuồng trại:

Đàn lợn được nuôi trong các ô rộng và nuôi thành từng nhóm Chuồng nuôi lợn có thể thiết kế đa dạng các kiểu, có độ dốc để thoát nước Theo quan điểm về chế độ xả thải, chuồng trại cũng như quy trình chăn nuôi lợn được chia ra làm 2 nhóm chính:

- Nhóm 1: Phân riêng chất thải rắn và nước thải Với nhóm này, chất thải rắn bao gồm: phân, thức ăn vung vãi, chất độn chuồng,…không được pha loãng và được lấy đi tlợn chế độ vệ sinh chuồng trại định k , thông thường là 3 ngày, đem làm nguồn nguyên liệu tạo khí sinh học Nước thải bao gồm nước tiểu, nước vệ sinh chuồng trại, nước tắm lợn, …sẽ được tập trung về hố gom theo độ dốc ở các ô

- Nhóm 2: Tập trung chung chất thải rắn và nước thải Với nhóm này, thông thường trong chuồng trại có bố trí thêm 1 rãnh chứa nước đủ rộng để lợn tắm và vệ sinh Phân sẽ được pha loãng cùng với nước thải, kết hợp với nước vệ sinh chuồng trại đã trộn lẫn với các chất thải rắn khác, chảy dọc tlợn các ô sau đó đi vào hố gom Nhóm 1 gây ra mùi khó chịu hơn trong chuồng trại do lượng phân không được

vệ sinh hàng ngày, gây mất cảm quan Nước thải nhóm 2 mặc dù có nồng độ các chất bẩn lớn hơn (do lẫn cả phân, chất độn chuồng,…), nhưng rất dễ lắng trong bể

sơ cấp, thành phần không lắng lại chính là nguồn các bon tốt cho vi sinh vật sử

1.3 Ô nhiễm môi trường tại các trang trại chăn nuôi[3,8,18,19]

I.3.1 Nguồn gốc phát sinh, thành phần chất thải trang trại chăn nuôi lợn

Như trên đã phân tích, chất thải nhóm 1 và nhóm 2 đều bao gồm chất thải rắn như phân, chất độn chuồng, thức ăn vung vãi trong chuồng và nước thải gồm: nước tiểu, nước vệ sinh chuồng trại, nước tắm rửa cho lợn,… Lượng phân thải ra mỗi ngày tùy thuộc vào giống, độ tuổi, khẩu phần thức ăn và trọng lượng của lợn

Bảng 1.4 Lượng phân lợn thải ra hàng ngày phụ thuộc trọng lượng[3]

Thành phần của phân lợn bao gồm:

- Các chất không tiêu hóa được hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của vi sinh vật hay các men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được), acid amin thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua nước tiểu: acid uric ở gia cầm, ure ở gia súc), các khoáng chất cơ thể không sử dụng được K2O, P2O5, CaO, MgO,

- Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa: trypsin, pepsin,

- Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn tlợn phân ra ngoài

- Các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn, ruột: virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán, bị tống ra ngoài

Bảng 1.5 Thành phần hóa học của phân lợn[3]

Bảng 1.6 Lượng nước ti u thải ra hàng ngày của lợn phụ thuộc trọng lượng[3]

Trọng lượng (kg)

Lượng nước tiểu (kg/ngày)

1.3.2 Tính chất của nước thải trang trại chăn nuôi lợn:

Trong nước thải, hợp chất hữu cơ chiếm 70÷80% gồm cenllulose, protit, axit amin, chất béo, hydrat carbon và các dẫn xuất của chúng Hầu hết các chất hữu cơ

dễ phân hủy sinh học, các chất vô cơ chiếm 20÷30% gồm cát, đất, muối, urê, amonium, muối chlorua, SO4,

Nhìn chung, nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải của cácngành công nghiệp khác nhưng chứa nhiều ấu trùng, vi trùng, trứng giun sán: điển hình là nhóm vi trùng đường ruột với các genus như E.Coli, Salmonella, Shigella, Proteus, Arizona Tlợn nghiên cứu của A.Kigirov (1982), Nanxena (1978)

và Bonde (1967): vi trùng gây bệnh đóng dấu cho lợn tồn tại trong nước thải 92 ngày, Brucella từ 74÷108 ngày, Salmonella từ 3÷6 tháng, Leptospira 3÷5 tháng, Virus FMD trong nước thải 2÷3 tháng Các loại vi trùng có nha bào như Bacillus anthracis tồn tại 10 năm (gần đây có tài liệu đến 20 năm), B.tetani tồn tại có khả năng gây bệnh 3÷4 năm Trứng giun sán trong nước thải với những loại điển hình là

Oesophagostomum và Trichocephalus dentatus, Có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6÷28 ngày ở nhiệt độ và khí hậu nước ta và có thể tồn tại được 2÷5 tháng Nhiều loại mầm bệnh có khả năng xâm nhập vào mạch nước ngầm như B.anthracis, Salmonella, E.Coli,…

Bảng 1.8 Tính chất của nước thải chăn nuôi 3]

1.3.3 Ảnh hưởng của nước thải trang trại chăn nuôi lợn 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 VSV 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 xuất 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 lợn 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 hóa đối với nước mặt,

ô nhiễm NH3, kim loại nặng và các loại kí sinh trùng, vi trùng (như E.Coli, Salmonella, Cryptospridium, Giardia, Cholera, Streptococus,…) 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 một cách nhanh chóng và khi chết chúng tạo ra mùi khó chịu cho nước Khi quá trình 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

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI THÍCH HỢP CHO TRANG TRẠI LỢN

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 qản lý hệ thống xử lý nước thải, …

Nước thải chăn nuôi với đặc tính hàm lượng chất hữu cơ rất cao, dễ phân hủy sinh học, giàu N, P nên phương pháp sinh học thường được sử dụng

Xử lý sinh học gồm hai phương pháp:

 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo

2.1 Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn hiện có [4,5,6,8,13]

Khái quát các công nghệ xử lý chính ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Do đặc thù nước thải của ngành chăn nuôi nên phương pháp xử lý chủ yếu là dùng kết hợp các phương pháp sinh học và hóa lý như:

nhất là dạng bể vòm hình cầu để thu khí biogas, nhưng chủ yếu dạng này được áp dụng cho quy mô hộ gia đình, trang trại <1000 con Dạng bể yếm khí nhiều ngăn, mặc dù dạng này xây dựng đơn giản nhưng ít được áp dụng do hiệu quả thấp, thu khí khó khăn Dạng túi ủ bằng polyme, dạng này được áp dụng phổ biến tại Thái Lan Hiện nay ở Việt nam đã đươc công ty thức ăn chăn nuôi CP áp dụng cho các trang trại chăn nuôi của Công ty nhưng do giá thành rất đắt, vận hành phức tạp nên rất khó khăn khi áp dụng cho các trang trại của người dân Một dạng khác mới được

áp dụng tại Việt Nam nhưng đã đem lại rất nhiều lợi thế và khá phù hợp cho các trang trại có quy mô trung bình đến quy mô lớn là Hồ yếm khí phủ bạt (hồ Cigas), dạng hồ này không những được áp dụng cho các trang trại mà còn được áp dụng nhiều cho các ngành chế biến thực phẩm khác như: chế biến tinh bột, sản xuất cồn…(những dạng công nghệ này sẽ được giới thiệu phần sau)

2.1.2 Phương ph p xử lý hi u khí

Phương pháp này chủ yếu được áp dụng để xử lý nước thải được tách ra từ phân sau quá trình phân hủy yếm khí Do quá trình phân hủy yếm khí chỉ đạt hiệu quả 60-70% nên nước thải sau hệ thống này chưa đạt được tiêu chuẩn thải vì vậy cần phải dùng biện báp này để xử lý triệt để hơn Phương pháp này có thể được áp dụng tlợn nhiều dạng khác nhau như: Bùn hoạt tính lơ lửng (Aeroten), lọc sinh học qua lớp vật liệu, mương ôxy hóa…

2.1.3 Phương ph p xử lý bằng hồ sinh học

Hồ sinh học được nhiều trang trại, các cơ sở chăn nuôi có diện tích lớn áp dụng để xử lý nước thải sau công đoạn xử lý yếm khí thu biogas Các trang trại có thể tận dụng vừa xử lý nước thải vừa nuôi trồng thủy sản (nuôi cá…), tuy nhiên hiệu quả xử lý rất thấp và thường gây ô nhiễm môi trường hồ do tảo và các thực vật thủy sinh khác phát triển mạnh (do dư thừa dinh dưỡng…)

2.1.4 Phương ph p xử lý bằng bãi lọc trồng cây

Đây là phương pháp được áp dụng khá nhiều trên thế giới nhưng hiện nay tại Việt nam mới nghiên cứu và áp dụng Phương pháp này khá đơn giản, chủ yếu được

áp dụng ở công đoạn sau để loại bỏ triệt để các chất dinh dưỡng, cặn, vi sinh

vật…Phuơng pháp này chủ yếu dùng thực vật chịu nước và tạo hệ vi sinh vật để hấp thụ, phân hủy các chất dinh dưỡng còn lại trong nước

2.1.5 Phương ph p hóa- lý

Chủ yếu được áp dụng để loại bỏ cặn và trung hòa cũng như khử trùng

2.1.6 Công nghệ xử lý k t hợp y m khí thu biogas- hồ sinh học tự nhiên

2.1.7 Công nghệ xử lý k t hợp y m khí thu biogas- Xử lý hi u khí

2.2 Giới thiệu dạng xử lý đang được áp dụng tại các trang trại

2.2.1 Xử lý phân lợn và nước thải bằng b y m khí dạng b vòm cầu

Công nghệ xử lý dạng vòm được áp dụng khá phổ biến tại các trang trại chăn nuôi lợn Nguyên tắc hoạt động: Nước thải rửa chuồng có lẫn phân, nước tiểu của gia súc được hệ thống mương dẫn đưa vào cửa nạp liệu và được ống dẫn thẳng xuống gần đáy bể xử lý chính nhằm tạo thành van thủy lực, không cho khí sinh học thoát ra tlợn đường ống nạp liệu Tại ngăn xử lý chất thải được phân huỷ và tạo khí sinh học thoát lên phía trên nắp vòm và được thu vào ống dẫn mang đi sử dụng Phần nước sau xử lý được đưa qua bể điều áp để cân bằng áp lực trong bể và tránh thoát khí qua đường thoát nước

Nước thải,

Phân lợn

Bể xử lý yếm khí

Hệ thống hồ sinh học (2-3 hồ)

Xả ra môi trường

Bể chưa phân cặn

Mang đi trồng cây

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ lý k t hợp y m khí thu biogas - hồ sinh học tự nhiên

Nước thải,

Phân lợn Bể xử lý

yếm khí

Bể xử lý hiếu khí (Aeroten hoặc mương ôxy hóa)

Xả ra môi trường

Bể chứa

trồng cây

Bể lắng cặn Khử trùng

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ xử lý k t hợp y m khí thu biogas- Xử lý hi u khí

Bể khí sinh học vòm cầu nắp cố định:

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ công xử lý dạng b vòm cầu

Hình 2.4 Hầm biogas trang trại ông Đinh Xu n Thủy- Cổ Đông, Sơn T y,

Hà Nội- Th tích 300m 3

của nạp liệu

bể xử

lý chính

bể điều

áp

ống thu khí

Hình 2.5 Hầm biogas trang trại Quỳnh Phương- Hải Dương chia làm nhiều b

có tông th tích 100m 3

Công nghệ này đã được phổ biến và nhân rộng ở quy mô nhỏ (hộ gia đình), đã được chuẩn hóa về thiết kế cũng như việc vận hành và bảo dưỡng, nên các trang trại

áp dụng thường tự học hỏi được

Với quy mô trang trại áp dụng công nghệ này cũng khá biến hóa Một số trang trại nhận thức được các vấn đề khó khăn khi xây dựng công trình >50m3 nên đã chia thành nhiều hầm giống nhau tại mỗi chuồng trại Như trang trại ông Bình –Bình Định có 4 bể mỗi bể 12 m3

, trang trại Hòa hội 2 xây dựng 4 bể mỗi bể 25m3

Tỷ lệ thu khí biogas cao từ 0,2-0,4 m3/m3 bể cao hơn so với công trình xử lý dạng nhiều ngăn

Khả năng giữ nhiệt tốt do bề mặt hở nhỏ Điều này khá quan trọng đối với công trình KSH ở khu vực miền Bắc vào mùa đông

Thời gian lưu nước của công trình 10-15 ngày

Khả năng phân bố và đảo trộn nước tự nhiên trong bể khá đều (nhờ việc có dòng chảy đi lên và sự nổi của các bọt khí) Do kết cấu hình vòm cầu của bể, không tạo nên góc chết cũng làm tăng khả năng phân bố và đảo trộn bên trong bể

+ Hạn chế và các sự cố thường gặp

Đối với các công trình >100m3

xây dựng phức tạp, đòi hỏi gia công nền móng tốt

Khó bảo trì, bảo dưỡng và phát hiện rò rỉ do xây dựng ngầm hoàn toàn

Hạn chế thu cặn vô cơ dưới đáy bể, gây lắng đọng lâu ngày làm giảm thể tích hoạt động hiệu dụng của công trình

Chỉ áp dụng cho quy mô chăn nuôi nhỏ (do kết cấu bể nên không thể xây bể

có dung tích lớn)

2.2.2 Công nghệ xử lý y m khí dạng b nhiều ngăn nắp kín

Công nghệ dạng này cũng được áp dụng khá phổ biến, dựa trên các nguyên tắc phân hủy yếm khí dạng bể phốt Thông thường công trình dạng này có hình chữ nhật, được chia thành nhiều ngăn từ 3-7 ngăn tùy tlợn mục tiêu thiết kế của trang trại

Nguyên tắc hoạt động: Nước thải rửa chuồng và phân lợn được pha loãng khoảng 4% và dẫn vào ngăn đầu tiên của hệ thống Ngăn này có tác dụng như là một bể điều hòa nồng độ và lắng các cặn vô cơ và bắt đầu xảy ra quá trình lên men yếm khí Hỗn hợp bùn và phân tiếp tục chảy sang các ngăn tiếp tlợn để thực hiện quá trình phân hủy, qua các ngăn cặn không có khả năng phân hủy được lắng dần xuống đáy bể cho đến ngăn cuối cùng thì hàm lượng cặn thoát ra cùng dòng nước thải đã giảm đáng kể

Sơ đồ nguyên tắc của công nghệ này như sau:

Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ công trình dạng nhiều ngăn

SH

Hình 2.7 Công trình xây dựng bằng gạch thẻ của trang trại Tân Phát Nguyên

+ Ưu điểm:

Dễ cải tạo, nạo vét bùn cho từng ngăn

Thi công, lắp đặt dễ dàng, đòi hỏi trình độ công nhân không cao

Vật liệu xây dựng đa dạng (gạch thẻ hoặc gạch xỉ) có thể dùng tấm đan, đổ bê tông trần hoặc phủ bạt

Vận hành đơn giản ít tắc ngẽn đường ống

+ Các vấn đề tồn tại:

Lượng khí thu được rất thấp,

Không giữ được nhiệt do diện tích rộng

Khó kiểm soát quá trình thu khí do nhiều ngăn, nếu thu khí tập chung tại một điểm thì khả năng thoát khí tại các ngăn khác lại bị hạn chế Thất thoát khí lớn, nếu

là nắp bê tông cốt thép hay phủ bạt thường bị hở giữa các mối hàn hay bề mặt bê tông và tường xây

Bể thường có kết cấu hình chữ nhật chia nhiều ngăn, tạo nhiều góc chết không hoạt động, dòng chảy trong bể tĩnh không làm giảm khả năng đảo trộn, làm giảm hiệu suất sử dụng bể

Thời gian lưu nước trong bể lớn 20-50 ngày

Hiệu quả xử lý thấp

2.2.3 B xử lý y m khí bằng túi ủ polyme

Công nghệ này được áp dụng phổ biến tại Thái Lan Hiện nay công ty CP đã

áp dụng cho các trang trại chăn nuôi của Công ty tại Việt Nam Về nguyên tắc cơ

bản cũng tương tụ như các dạng bể yếm khí khác, chỉ khác nhau là các túi ủ này được chế tạo sẵn có dung tích đa dạng bằng polyme Các túi này được đặt trong các

ô bể để cân bằng, nước thải và phân được đưa vào túi ủ qua hệ thống bơm phân phối vào một đầu của túi, sau khi phân hủy các túi này phồng nên và khí biogas được thu từ trên đỉnh túi, nước thải từ phía cuối của túi được thu gom về hệ thống

xử lý sinh học hiếu khí (Aeroten) đến đạt tiêu chuẩn và thải ra môi trường

Hình 2.8 Hệ thống xử lý nước thải – phân bằng túi ủ y m khí k t hợp Aeroten

của công ty CP tại Nghệ An

+ Ưu điểm:

Hiệu quả xử lý cao

Độ bền công trình cao

Đảm bảo cảnh quan mỹ thuật

Hiệu quả thu khí tốt

+ Nhược điểm:

Giá thành đầu tư lớn

Thi công, lắp đặt khó khăn (thuê chuyên gia)

Vận hành phức tạp

2.2.4 Công trình xử lý dạng hồ phủ HDPE

Công nghệ này hiện nay bắt đầu được áp dụng tại Việt nam cho một số loại hình xử lý chất thải công nghiệp thực phẩm như: chế biến sắn, bột m chính, sản xuất rượu….Với quy mô công trình khá lớn từ 1000- 50.000m3/hồ

Thuyết minh: Theo công nghệ này, hồ phủ bạt HDPE thường có 02 ngăn, ngăn phản ứng và ngăn lắng Nước thải từ chuồng trại được đưa vào hồ tlợn phương ngang hoặc từ đáy tùy tlợn thiết kế của từng trang trại Đáy hồ được rải một lớp bạt chống thấm sau đó phủ một lớp đất sét và đầm nén để tránh bạt bị xô và rách do lực kéo Phần bạt phía trên để thu biogas thường có độ dầy 1mm để đảm bảo độ bền lâu dài cũng như dễ dàng hàn kín khi có rò rỉ Nước thải được phân hủy tại ngăn 1 tạo khí biogas làm lớp bạt HDPE phồng lên tạo khoang chứa khí lớn Khí được lưu trữ tại bể mặt của hồ và dẫn đi sử dụng hoặc thải bỏ Phần nước sau khi đã phân hủy tại ngăn số một được chảy sang ngăn thứ 2 có tác dụng lắng bùn trước khi được đưa sang các hạng mục xử lý khác

Sơ đồ công nghệ:

Nước thải

vào

Hồ phủ bạt

Hồ lắng phủ bạt

Hình 2.10 Công trình tlợn công nghệ hồ phủ bạt-trang trại Hòa hội 1

+ Ưu điểm:

Thời gian thi công nhanh

Giá thành đầu tư thấp

Hiệu quả thu khí cao, khả năng tích trữ khí tốt do tận dụng được độ co dãn của vải phủ

Khả năng quan sát và kiểm soát được hoạt động của công trình tốt (thông qua

độ phồng lên của lớp phủ)

Vận hành đơn giản ít tắc ngẽn đường ống

+ Các vấn đề tồn tại:

Khó kiểm soát lượng bùn cặn trong hồ, khả năng thu bùn khó khăn

Khó phát hiện các vị trí rò rỉ khí, khả năng tạo váng trên bề mặt hồ cao

Bảng 2.1 Đặc trưng nước thải trước và sau công trình KSH của các trang trại[7]

Kết quả phân tích mẫu chất thải lỏng sau hệ thống khí sinh học so với trước khi được xử lý cho thấy hàm lượng các chỉ tiêu giảm đáng kể Tuy nhiên, đối chiếu với giới hạn mà tiêu chuẩn QCVN 24:2009 quy định, chỉ có chỉ tiêu pH đạt tiêu chuẩn mức B, các chỉ tiêu còn lại đều vượt, thậm chí vượt gấp nhiều lần tại miền Bắc: COD (5,8-33,6 lần), BOD (3,6 – 47,5 lần), SS (1,4-6,8 lần), T-N (7,4 – 48,7 lần), T-P (20 – 80,1 lần), Colifrom (6 – 1000 lần), chỉ có tại trang trại nhà Bà Trần Thị Mai và Bà Nguyễn Thị Sửu là hàm lượng SS đạt tiêu chuẩn nước thải đầu ra Tại miền Trung COD (3,4 – 14,6 lần), BOD (3,2 – 10,8 lần), SS (1,2 – 3,2 lần), T-N (6,06 – 13,7 lần), T-P (3,5 – 7,8 lần), Colifrom (100 - 800 lần) Tại miền Nam COD (32,4 - 49 lần), BOD (21 – 28,4 lần), SS (1,45 – 3,15 lần), T-N (1,5 – 6,5 lần), T-P (6,8 – 12,5 lần), Colifrom (20 - 2000 lần) (Dự án KSH – Hà Lan năm 2009)

2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải trang trại

Căn cứ vào các ưu nhược điểm đã phân tích đối với từng loại công trình dựa vào các chỉ tiêu kỹ thuật, hiệu quả thực tế, qua quá trình điều tra, khảo sát thực tế dựa vào đặc tính thành phần nước thải, lưu lượng và yêu cầu chất lượng nước sau

xử lý chúng tôi đưa ra giải pháp công nghệ xử lý nước thải như sau: Để đảm bảo tiêu chuẩn thải hoặc tuần hoàn tái sử dụng cho mục đích rửa chuồng, làm mát chuồng trại vào mùa hè, tưới cây thì cần thiết phải kết hợp biện pháp xử lý yếm khí – hiếu khí để xử lý toàn bộ phân và nước thải của trang trại

Các hạng mục xử lý chính thi t k như sau:

Hồ Cigas (hồ phủ bạt HDPE) để xử lý phân và nước thải thu biogas

Hệ thống xử lý nước thải sau hồ Cigas đến đạt tiêu chuẩn

Phân, nước rửa chuồng trại từ các khu chăn nuôi lợn được hệ thống mương dẫn đưa vào bể nạp liệu Tại ngăn xử lý của bể nạp liệu chất thải được khuấy trộn

để đánh tơi phân và nước Phần nước và phân sau sau đó sẽ tự chảy qua hồ yếm khí phủ bạt 3 ngăn Tại đây xảy ra quá trình phân hủy yếm khí các chất hưu cơ nhờ tác dụng của các vi sinh vật yếm khí Khí CH4 sinh ra từ quá trình được thu để tái sử dụng làm chất đốt hoặc chạy máy phát điện Tại hồ phủ bạt HDPE các mạch vòng cacbon sẽ bị phân cắt thành những mạch nhỏ sẽ thuận tiện cho việc xử lý về sau Nước thải sau khi qua hồ yếm khí sẽ tự chảy qua bể điều hòa nhằm ổn định và điều hòa lưu lượng nước thải Tiếp đó chảy qua bể xử lý hóa lý, tại đây, bổ sung sữa vôi để trung hòa pH và các hóa chất keo tụ (khi cần thiết) và lắng các chất hữu cơ lơ lửng có trong nước thải Nước thải sẽ được bơm sang bể lọc sinh học kiểu nhỏ giọt Tại bể lọc sinh học, các vi sinh vật có hoạt lực cao được bổ sung nhằm xử lý triệt để các chất hữu cơ gây ô nhiễm trong nước thải Hệ thống phân phối khí cung cấp không khí cho vi sinh vật hoạt động (được đặt dưới đáy bể) nhờ các đĩa phân phối khí Tại đây lượng BOC và COD trong nước thải được giảm đi đáng kể nhờ các VSV hoạt lực cao Nước thải sau bể lọc sinh học tiếp tục được xử lý và ổn định

thành phần tại Bể lắng sinh học Nước thải taih bể lắng để loại bỏ phần cặn lơ lửng còn lại trong nước Bùn từ bể lắng một phần được tuần hoàn lại bể xử lý hiếu khí để

ổn định lượng vi sinh vật, một phần bùn dư được thu hồi đem đi xử lý chung với phân lợn Sau đó nước thải được chảy vào Bãi lọc ngầm trồng cây được xử lý triệt

để lượng BOD và COD còn tồn đọng lại và lượng N và P trước khi nước thải đi ra môi trường sẽ được bơm hóa chất khử trùng để khử trùng và tiêu diệt vi khuẩn Nước thải sau đó sẽ được thu về hồ chứa Nước trong hồ chứa để tái sử dụng vào việc rửa chuồng trại

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TRANG TRẠI CHĂN NUÔI 3.1 T nh to n lưu lượng [4,5,6]

Với quy trình chăn nuôi heo và đặc tính nước thải đã phân tích ở phần trước,

ta thấy thành phần nước thải bao gồm những thành phần chủ yếu sau:

- Nước vệ sinh chuồng trại, nước tắm rửa cho heo

- Nước tiểu thải ra

- Lượng phân thải ra, nước phân chuồng

- Ngoài ra còn 1 phần nhỏ từ nước thải sinh hoạt của công nhân tại trang trại Việc tính toán lưu lượng khi không có điều kiền quan trắc dòng thải, ta có thể tính toán dựa vào số đầu heo trong trang trại Kết hợp với mục tiêu của đề tài là hướng đến trang trại quy mô nhỏ, ta có thể giả định số đầu heo tại trang trại như sau:

Quy mô trang trại: 4000 con heo thịt, nuôi từ 15 kg cho tới khi xuất chuồng là

90 kg trong đó có 900 con từ 15 – 45 kg, 3100 con từ 45 – 90 kg, trang trại có 2 công nhân làm việc

- Tính toán lượng nước tiểu thải ra hàng ngày:

V1 = 900.1,35 + 3100.3 = 10515 l/ngày (theo bảng I.5)

- Tính toán lượng phân thải ra hàng ngày:

Q1 = 900.2 + 3100.4 = 14200 kg/ngày, quy ra thể tích 14200 l/ngày (theo bảng I.3)

- Tính toán lượng nước vệ sinh chuồng trại hàng ngày:

V2 = 5.Q1 = 5.14200 = 71000 l/ngày

Thực chất đây là lượng nước dùng để pha loãng phân với tỷ lệ tối ưu là 5:1 Nước này dùng để tắm rửa cho lợn, vệ sinh chuồng trại

- Tính toán lượng nước thải sinh hoạt cho công nhân:

Tính toán lượng nước cấp cho việc sinh hoạt hàng ngày [4]:

Tiêu chuẩn cấp nước cho nông thôn: a = 60 l/người.ngày

Nước dịch vụ: b = 10%.a = 10 l/ngày

Nước thất thoát: c < 20%(a + b),chọn c = 10%.(a+b) = 7 l/ngày

Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước:

Lượng nước thải sinh hoạt hàng ngày:

Lấy bằng 90% lượng nước sinh hoạt hàng ngày lớn nhất Lượng nước thải sinh hoạt hàng ngày là:

Lưu lượng trung bình: 100 m3/ngày

Lưu lượng tại giờ lớn nhất: 150 m3/ngày

SS mg/l 4000-8000 6000

3.2.2 Tính toán thi t k hồ phủ bạt HPDE

Nước thải đầu vào có khoảng 50% COD dạng hạt và 90% VSS có khả năng phân hủy bằng sinh học(COD, VSS) VSS đầu ra là 750 mg/l

Tính toán thiết kế hồ phủ bạt, cần xác định:

(1): kích thước và diện tích của bể

(2): thời gian lưu, T h

(3): thời gian lưu bùn trong bể, SRT h

(4): VSS trung bình trong tầng bùn lơ lửng

(5): sản lượng khí, năng lượng có thể sinh ra từ khí biogas