ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Hoàng Phương Thảo NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BIOGAS BẰNG BÈO TẤM Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy Ngành.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Hoàng Phương Thảo NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NI SAU BIOGAS BẰNG BÈO TẤM Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Mơi trường (Chương trình đào tạo chuẩn) Hà Nội-2019 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG Hoàng Phương Thảo NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BIOGAS BẰNG BÈO TẤM Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ quy Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Mơi trường (Chương trình đào tạo chuẩn) Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Cao Thế Hà PGS.TS Lê Văn Chiều Hà Nội-2019 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Cao Thế Hà -Phịng Nghiên cứu Cơng nghệ Môi trường - Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Môi trường Phát triển Bền vững (CETASD) - Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Đại học Quốc gia Hà Nội PGS.TS Lê Văn Chiều - Ban Quản lý dự án - Đại học Quốc gia Hà Nội tận tình hướng dẫn giúp đỡ em q trình làm khóa luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy (cô) anh (chị) Phịng Nghiên cứu Cơng nghệ Mơi trường - Trung tâm CETASD tạo điều kiện thuận lợi cho em q trình làm khóa luận tốt nghiệp trung tâm Em xin gửi lời cảm ơn tới thầy (cơ) giáo mơn Cơng nghệ Mơi trường tồn thể thầy, cô giáo Khoa Môi Trường giúp đỡ em trình học tập nghiên cứu trường Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện để tơi hồn thành tốt công việc nghiên cứu học tập Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Hoàng Phương Thảo MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ASEAN Hiệp hội Quốc gia Đông Nam Á (Association of South East Asian Nations) BNNPTNT Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn BOD Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand) BTNMT Bộ Tài Nguyên Mơi trường COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) FAO Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Thế giới (Food and Agriculture Organization) HRT Thời gian lưu thủy lực (Hydraulic Retention Time) ncs Nhóm cộng QCVN Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TDS Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids) TN Tổng Nitơ (Total Nitrogen) TP Tổng Phốtpho (Total Photphorous) TS Chất rắn tổng số (Total Solid) TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solids) VSV Vi sinh vật XLNT Xử lý nước thải DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ Chăn nuôi với trồng trọt hai lĩnh vực quan trọng nơng nghiệp, khơng đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày người xã hội mà nguồn thu nhập quan trọng hàng triệu người nông dân Đặc biệt nơng nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng Việt Nam có tới gần 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp Sự gia tăng dân số mức sống dẫn đến nhu cầu thực phẩm ngày cao người thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển nhanh chóng Những năm qua, ngành chăn ni phát triển mạnh số lượng lẫn quy mô Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ nông hộ, thiếu quy hoạch, vùng dân cư đông đúc gây ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng Ô nhiễm môi trường chăn nuôi gây nên chủ yếu từ nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không kỹ thuật Đối với sở chăn nuôi, chất thải gây ô nhiễm mơi trường có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe người, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, chi phí phịng trị bệnh, giảm suất hiệu kinh tế, sức đề kháng gia súc, gia cầm giảm sút nguy gây nên bùng phát dịch bệnh Hàng năm, đàn vật nuôi Việt Nam thải vào môi trường khoảng 73 triệu chất thải rắn 25-30 triệu m3 chất thải lỏng Trong đó, khoảng 50% lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20-24 triệu m 3) xả thẳng môi trường, sử dụng không qua xử lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [9] Ngoài chất thải rắn chất thải lỏng, ngành chăn ni cịn thải chất khí nhà kính gây nên 18% hiệu ứng nóng lên Trái Đất, có 9% tổng số khí CO sinh ra, 65% oxit nitơ (N2O), 37% khí mêtan (CH4) ngày gia tăng [13] Chính mà việc đầu tư nghiên cứu, áp dụng kĩ thuật xử lý chất thải chăn nuôi phù hợp hoạt động cần thiết Hiện nay, có nhiều phương pháp để XLNT chăn ni như: biogas, lọc sinh học, xử lý với lớp vật liệu mang vi sinh lơ lửng, phản ứng yếm khí ngược dịng (UASB),… Tất phương pháp áp dụng để XLNT giàu hữu nước thải chăn nuôi, chưa xử lý N, P nước thải chăn ni Chính vậy, việc lựa chọn trình bày khóa luận vấn đề “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas bèo tấm” cần thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn, góp phần tìm kiếm phương pháp hiệu để xử lý nước thải chăn nuôi phù hợp với điều kiện Việt Nam Với mục tiêu nghiên cứu thiết kế hệ xử lý nước thải chăn nuôi sau xử lý yếm khí hệ ao bèo có thu hồi sinh khối Trong khóa luận này, thiết kế hệ ao ni bèo quy mơ phịng thí nghiệm để đánh giá khả xử lý C, N, P thông số khác hệ ao bèo tấm, xác định thông số động học tương ứng đánh giá tốc độ phát triển bèo điều kiện nồng độ N tăng dần CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung ngành chăn nuôi Việt Nam 1.1.1 Tình hình chăn ni Việt Nam Trong năm vừa qua, ngành chăn nuôi Việt Nam giữ mức tăng trưởng cao ổn định, góp phần vào tăng trưởng chung tồn ngành nơng nghiệp Theo số liệu thông kê, hàng năm số lượng vật nuôi lợn gia cầm có xu hướng tăng, số lượng trâu bò giữ mức ổn định Trong số vật ni chăn ni lợn phổ biến sản lượng, thịt lợn ln đóng góp khoảng 2/3 nhu cầu thị trường Số liệu thống kê số lượng loại vật nuôi giai đoạn từ năm 2014-2018 thể Bảng Bảng Sự thay đổi số lượng vật nuôi giai đoạn 2014 – 2018 Đơn vị tính: triệu Năm Trâu Bị Lợn Gia cầm 2014 2,5 5,2 26,8 327,7 2015 2,5 5,4 27,7 341,9 2016 2,5 5,5 29,1 361,7 2017 2,5 5,7 27,4 385,5 2018 2,4 5,8 28,1 408,9 (Nguồn: Tổng cục thống kê, 2014-2018) Về quy mô, chăn nuôi với quy mơ nhỏ lẻ hộ gia đình chiếm tỷ trọng lớn chiếm 65 - 70% số lượng sản lượng Nhưng nhìn chung ngành chăn ni Việt Nam năm gần trì phát triển ổn định có bước chuyển dịch từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn ni tập trung theo mơ hình trang trại, phù hợp với xu hướng giới Theo Tổng cục thống kê, năm 2017 nước có 21.000 trang trại đạt tiêu chí kinh tế trang trại theo Thơng tư 27/2011/TTBNNPTNT Trong đó, Đồng sơng Hồng đứng đầu với với 8.000 trang trại đạt tiêu chí 1.1.2 Định hướng phát triển chăn nuôi Việt Nam Trong số nước ASEAN, Việt Nam nước chịu áp lực lớn đất đai Sự tăng trưởng dân số thị hóa nhanh làm giảm nhanh diện tích đất nơng nghiệp Để đảm bảo an tồn lương thực thực phẩm, biện pháp thâm canh chăn nuôi chăn ni lợn thành phần quan trọng định hướng phát triển Theo định số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng năm 2008 Thủ tướng Chính phủ việc phê quyệt chiến lược phát triển chăn ni đến năm 2020 [12] thì: • Đến năm 2020 ngành chăn nuôi chuyển sang phương thức trang trại công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm đảm bảo chất lượng cho tiêu dùng xuất khẩu; • Tỷ trọng chăn ni nơng nghiệp đến năm 2020 đạt 42%, năm 2010 đạt khoảng 32% năm 2015 đạt 38%; • Đảm bảo an toàn dịch bệnh vệ sinh an tồn thực phẩm, khống chế có hiệu bệnh nguy hiểm chăn ni; • Các sở chăn nuôi, chăn nuôi theo phương thức trang trại, công nghiệp sở giết mổ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thải, bảo vệ giảm nhiễm mơi trường • Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008-2010 đạt khoảng 89%/năm; giai đoạn 2010-2015 đạt khoảng 6-7%/ năm giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5-6%/năm 1.1.3 Khối lượng đặc điểm chất thải chăn nuôi Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lượng nồng độ chất ô nhiễm tăng cao, chăn ni lợn tạo tỷ lệ phân cao với (30,3%) Một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung bình hàng ngày thải lượng phân, nước tiểu khoảng 6-8 % khối lượng (Bùi Hữu Đồn, 2011) Như vậy, thấy chăn ni tập trung nguồn chất thải lớn có nguy cao gây nhiễm mơi trường nước ta Bảng Khối lượng phân nước tiểu lợn thải ngày đêm Đơn vị tính: kg/ngày Khối lượng lợn Lượng phân Lượng nước tiểu Lợn (