Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas bằng công nghệ sinh thái

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƢỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO SAU HỆ THỐNG BIOGAS BẰNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI Mã số: 294/HĐ-NCKHPTCN Chủ nhiệm đề tài: ThS HỒ BÍCH LIÊN BÌNH DƢƠNG, Tháng / 2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƢỜNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO SAU HỆ THỐNG BIOGAS BẰNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI Mã số: 294/HĐ-NCKHPTCN Xác nhận đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài BÌNH DƢƠNG, Tháng / 2016 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Cùng với phát triển không ngừng ngành công nghiệp, ngành chăn nuôi chuyển biến mạnh mẽ Chăn nuôi Việt Nam thập niên gần có bước phát triển lớn, đảm bảo nhu cầu cho người số lượng chất lượng Ngành chăn nuôi cung cấp lượng lớn thực phẩm thiết yếu cho người, giải việc làm, tăng thu nhập cải thiện đời sống cho người dân chăn nuôi Không phủ nhận lợi ích kinh tế cho người ngành chăn nuôi đem lại Nhưng từ vấn đề ô nhiễm môi trường chất thải chăn nuôi phát sinh ngày nặng nề Việc thải bên môi trường lượng lớn chất thải chăn nuôi gây nhiễm đất, nước, khơng khí, ảnh hưởng đến cảnh quan thiên nhiên sức khỏe người Để xử lý chất thải chăn nuôi, đa số sở chăn nuôi sử dụng công nghệ biogas Đây xem giải pháp thiết thực để phát triển bền vững cho ngành chăn nuôi Nguồn lượng sinh từ công nghệ biogas dùng để làm chất đốt sinh hoạt, vừa tiết kiệm chi phí vừa hạn chế nhiễm khơng khí sử dụng nhiên liệu hóa thạch Ngồi nguồn chất thải tạo sau xử lý từ hầm biogas tận dụng làm phân bón cho trồng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên, công nghệ làm phát sinh lượng nước thải lớn với nồng độ chất ô nhiễm nước thải vượt cao so với tiêu chuẩn yêu cầu (QCVN 40:2011/BTNMT) So với QCVN 40:2011/BTNMT, cột B nồng độ chất hữu nước thải chăn nuôi heo sau biogas vượt lần (đối với BOD5) lần (đối với COD) nồng độ số tiêu khác cao [11] Việc tiếp nhận nước thải hệ thống biogas làm cho môi trường ngày ô nhiễm Thế hầu hết hộ chăn ni khơng có biện pháp xử lý hiệu cho loại nước thải Một số hộ chăn nuôi sử dụng nước thải làm nước tưới trực tiếp cho trồng gây ảnh hưởng đến an tồn thực phẩm gây nhiễm nước ngầm Một số hộ khác cho chảy sông hồ gây tượng phú dưỡng làm ảnh hưởng đến đời sống sinh vật thủy sinh [4] Đây ngun nhân gây nhiễm môi trường, phát tán lây lan dịch bệnh ảnh hưởng đến ngành nghề liên quan ngành chăn ni Mặc dù có số hộ chăn nuôi sử dụng hồ sinh học để xử lý nước thải sau biogas, nhiên hiệu xử lý phương pháp không cao, chưa xử lý triệt để chất nhiễm có nước thải Vì cần có cơng nghệ mới, thiết kế đơn giản, tốn chi phí hiệu để xử lý nước thải sau biogas Hiện giới, việc ứng dụng cơng nghệ sinh thái nói chung ứng dụng đất ngập nước nói riêng xử lý nước thải thực nhiều nước giới cho kết khả quan Việc ứng dụng công nghệ sinh thái để xử lý nước thải phương pháp đơn giản, chi phí thấp, thân thiện với mơi trường ứng dụng hiệu việc tạo hệ sinh thái đóng kín chu trình sinh địa hóa Tuy nhiên việc nghiên cứu xử lý nước thải đặc biệt nước thải sau biogas hệ thống có ứng dụng công nghệ sinh thái chưa nghiên cứu nhiều Chính vậy, đề tài ““Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas cơng nghệ sinh thái” thực nhằm tìm phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi cách hiệu quả, vừa tốn chi phí, dễ ứng dụng thực tế bảo vệ môi trường, hướng đến phát triển bền vững ngành chăn nuôi Mục tiêu đề tài a Mục tiêu chung Ứng dụng công nghệ sinh thái (Ecological engineering) vào xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas để bảo vệ môi trường, cân hệ sinh thái hướng đến phát triển bền vững ngành chăn nuôi điều kiện Việt Nam b Mục tiêu cụ thể - Đánh giá khái quát chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas số hộ chăn nuôi heo Thị Xã Tân Uyên Huyện Bắc Tân Uyên- Tỉnh Bình Dương dựa tiêu chuẩn nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT) - Xác định hàm lượng thành phần gây nhiễm có nước thải chăn nuôi heo sau biogas số liệu điều kiện tự nhiên Thị Xã Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương để làm sở tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas - Ứng dụng công nghệ sinh thái xây dựng hệ thống xử lý hiệu nước thải chăn nuôi heo sau biogas công suất m3/ngày phù hợp với điều kiện tự nhiên, tình hình kinh tế xã hội Thị Xã Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương Nội dung nghiên cứu - Nội dung 1: Khảo sát đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas thông qua số tiêu (pH, nhiệt độ (0C), SS (mg/L), độ đục, COD(mg/L), BOD5 (mg/L), coliforms (MPN/100ml), Nitơ tổng (mg/L), nitrat (mg/l), Phospho tổng (mg/L)) dựa QCVN 40:2011/BTNMT (phụ lục 2) - Nội dung 2: Xây dựng hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas theo công nghệ sinh thái + Thu thập, phân tích thành phần chất gây nhiễm nước thải sau biogas tìm hiểu điều kiện tự nhiên Thị Xã Tân Un-Tỉnh Bình Dương để làm sở cho việc tính tốn thiết kế hệ thống xử lý + Tính tốn thông số kỹ thuật thiết kế hệ thống xử lý + Xây dựng, vận hành đánh giá hiệu hệ thống xử lý Phạm vi nghiên cứu - Đánh giá khái quát chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas tiến hành số hộ chăn nuôi heo Thị Xã Tân Uyên Huyện Bắc Tân Uyên- Tỉnh Bình Dương - Xây dựng hệ thống xử lý với công suất 1m3/ngày (được thực hộ chăn ni heo thị xã Tân Un- Tỉnh Bình Dương - Phân tích mẫu thực khoa Tài nguyên Môi trường- Trường Đại học Thủ Dầu Một CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan tình hình chăn ni heo giới Việt Nam 1.1.1 Tổng quan tình hình chăn ni heo giới Ngành chăn nuôi heo phát triển nhiều nước như: Nga, Anh, Pháp, Mỹ, Nhật, Canada, Hà Lan, Đan Mạch, Thụy Điển, Đức, Ý, Úc, Trung Quốc, Đài Loan,… theo hình thức cơng nghiệp đạt trình độ chun mơn hóa cao [8] Tuy vậy, đàn heo giới phân bố không châu lục Có đến 70% số đàn heo nuôi châu Á châu Âu, khoảng 30% châu lục khác Trong tỉ lệ đàn heo ni nhiều nước có chăn ni heo tiên tiến Tính đến chăn ni heo nước châu Âu chiếm khoảng 52%, châu Á 30,4%, châu Úc 5,8%, châu Phi 3,2%, châu Mỹ 8,6% [8] Theo thống kê FAO, lượng thịt heo tiêu thụ tính đầu người Đức 54,7% tương đương với 60 kg; Đan Mạch: 57,46% (45 kg); Hà Lan: 51,35% (40 kg) Ở Đức, Dù tổng khối lượng thịt heo xuất tăng lượng hàng xuất sang châu Âu lại suy giảm 3%, đạt triệu khiến thị phần thịt heo Đức EU giảm từ 85% xuống 81% Do đó, để bù lại sụt giảm doanh thu châu Âu, thịt heo Đức tìm cách cơng thị trường châu Á Tiêu thụ thịt heo Trung Quốc tăng trưởng mạnh, tạo đà cho thịt heo Đức gia tăng sản lượng xuất lên gấp đôi so kỳ năm ngối Bên cạnh đó, thịt heo xuất sang Hàn Quốc tăng 10% Tính đến nay, tổng giá trị xuất thịt heo quý đầu năm Đức đạt 2,6 tỷ Euro [15] Nhìn chung sản phẩm ngành chăn nuôi heo sử dụng rộng rãi khắp nơi giới Giá trị dinh dưỡng cao nguồn thịt heo nguồn thực phẩm tốt cho người Không thế, nghề chăn nuôi heo mang lại lợi nhuận không nhỏ cho kinh tế nước 1.1.2 Tổng quan tình hình chăn ni heo Việt Nam Chăn ni heo có vai trị quan trọng hệ thống sản xuất nơng nghiệp nước ta Nghề chăn nuôi heo nghề trồng lúa nước hai hợp phần quan trọng xuất sớm sản xuất nông nghiệp Việt Nam Chăn ni heo có số vai trị bật như: Cung cấp thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao cho người; Cung cấp nguồn nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thịt; cung cấp phân bón cho trồng Có thể nói chăn ni heo Việt Nam phát triển qua giai đoạn [8]: - Giai đoạn 1960 – 1969: Giai đoạn khởi sướng quy trình chăn ni heo theo hướng chăn nuôi công nghiệp - Giai đoạn 1970 – 1980: Giai đoạn hình thành nơng trường heo giống quốc doanh với mơ hình chăn ni heo cơng nghiệp, có đầu tư hỗ trợ nước khối xã hội chủ nghĩa - Giai đoạn 1986 – nay: Đây giai đoạn chuyển đổi kinh tế, chuyển đổi cấu trồng, vật nuôi phù hợp với môi trường sinh thái nông nghiệp sản xuất hàng hóa để tham gia thị trường khu vực tổ chức thương mại giới Từ mơ hình chăn ni heo hình thành phát triển tỉnh miền Nam tỉnh phía Bắc, hình thức chăn nuôi heo theo trang trại doanh nghiệp tư nhân hình thành phát triển mạnh mẽ Theo báo cáo Tổng cục Thống kê, giai đoạn 1990 – 2002, số heo tăng bình quân 5,5% năm, tính đến ngày 1/10/2002, nước có 23,16 triệu heo, tăng 1,369 triệu so với kỳ năm 2001 Trong giai đoạn 2002 – 2006, số lượng heo thịt heo nái tăng cách nhanh chóng với tốc độ tăng năm từ 5,9 – 7,7% Sau năm 2006, ngành chăn nuôi heo phát triển chậm lại chủ yếu bùng phát dịch bệnh liên tục Trong năm 2013, tổng số heo toàn Việt Nam vào khoảng 26,3 triệu con, số heo nái 3.910.000 Theo Bộ NN & PTNT, năm 2014, việc sản xuất thị heo ước tính khoảng 3,22 triệu Theo nông nghiệp phát triển nông thôn, giá trị sản xuất, tỷ lệ doanh thu suất đàn lợn năm 2014 vượt lên hẳn so với năm 2013, 2012 năm trước Việt Nam xếp thứ giới tổng số heo, nhiên, sản phẩm thịt heo sử dụng chủ yếu cho tiêu dùng nước giá trị xuất không đáng kể Theo kết điều tra sơ thời điểm 2015 Tổng cục Thống kê, nước có 26,39 triệu heo, tăng nhẹ (0,3%) so với kỳ Hiện chăn nuôi heo thuận lợi giá heo tăng dịch heo tai xanh khơng xảy kích thích người chăn ni đầu tư tái đàn Sản lượng thịt heo xuất chuồng tháng đầu năm ước tính đạt 1963,3 nghìn tấn, tăng 1,65% so với kỳ năm trước [15] Chăn nuôi heo Việt Nam chủ yếu loại quy mô nhỏ Việc đầu tư sở hạ tầng nông trại sản xuất heo hạn chế; tỷ lệ trang trại lớn tích hợp với hệ thống cho ăn tự động, uống hệ thống làm mát thấp - Định hướng phát triển chăn nuôi lợn Việt Nam [15] Trong số nước thuộc khối asean, Việt Nam nước chịu áp lực đất đai lớn Tốc độ tăng dân số trình thị hóa làm giảm diện tích đất nơng nghiệp Để đảm bảo an toàn lương thực thực phẩm, biện pháp thâm canh chăn ni 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 phủ việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn ni đến năm 2020 thì: + Đến năm 2020 ngành chăn nuôi chuyển sang sản xuất 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 nuôi 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 nuôi; + 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 ô nhiễm môi trường; + Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008-2010 đạt khoảng 8-9% năm; giai đoạn 2010-2015 đạt khoảng 6-7% năm giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5- 6% năm 1.2.3 Tổng quan tình hình chăn ni heo Tỉnh Bình Dƣơng Bình Dương tỉnh có sản xuất nông nghiệp phát triển Đối với ngành chăn nuôi lĩnh vực chăn ni heo mạnh Chăn ni heo phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa chiếm tỷ tọng lớn cấu sản xuất nông nghiệp Nhiều trang trại chăn nuôi quy mô vừa quy mô lớn áp dụng kỹ thuật tiên tiến cho suất chất lượng cao, có khả cạnh tranh với nhiều địa phương vùng Là tỉnh công nghiệp, số lượng người dân sống nghề nông không nhỏ, nên việc tạo điều kiện, giúp đỡ người dân chăn ni có sống ổn định, làm giàu mảnh đất thách thức khơng nhỏ quyền cấp Do vậy, ngành chức Bình Dương sớm có sách đắn, nhàm vực dậy ngành chăn nuôi tỉnh theo hướng ổn định, bền vững Theo quy hoạch phát triển ngành nông, lâm, ngư nghiệp Tỉnh Bình Dương đến năm 2015 địa bàn Thị Xã Tân Uyên không quy hoạch vùng chăn ni heo thực tế có số hộ dân chăn nuôi heo khu dân cư, không đảm bảo khoảng cách cách ly theo quy định, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến hộ dân khu dân cư Để phát triển đô thị quy hoạch, thực tốt công tác quản lý tình hình chăn ni heo, UBND Thị Xã Tân Uyên yêu cầu quan có liên quan thực tốt nội dung như: không cho phép xây dựng, mở rộng chuồng, trại chăn nuôi heo khu dân cư; trại, hộ chăn nuôi hoạt động không đảm bảo khoảng cách cách ly theo quy định, không xử lý chất thải gây ô nhiễm môi trường phải tiến hành thu dọn chuồng, trại ngưng hoạt động trước ngày 31/12/2015,… Trong tháng đầu năm tình hình chăn ni heo Thị Xã Tân Uyên phát triển ổn định mức cao vào tháng cuối năm giá liên tục bị giảm mức thấp, làm cho đàn heo đàn gia cầm giảm mạnh so với tháng đầu năm Đa số trại chăn nuôi Thị Xã Tân Uyên có quy mơ vừa nhỏ, người dân tự tổ chức mà ý đến khuyến cáo ngành chức mơi trường Trong tồn Huyện có khoảng 225 hộ chăn nuôi heo với tổng số heo gần 15.800 con, có 158 hộ có sử dụng biogas Tuy nhiên, vào trước ngày 31/12/2015 có 78 hộ chăn ni heo có sử dụng biogas địa bàn Thị Xã Tân Uyên ngưng họat động gần khu dân cư, nên có khoảng 80 hộ chăn ni heo có sử dụng hệ thống biogas[13] Huyện Bắc Tân Uyên thành lập thức vào hoạt động từ ngày 1/4/2014 Mặc dù thành lập kinh tế Huyện phát triển hướng, tạo tiền đề để Huyện phát triển bền vững năm Bên cạnh việc phát triển nông nghiệp, địa bàn Huyện Bắc Tân Un cịn phát triển mạnh ngành chăn ni, đặc biệt ngành chăn ni heo Với địa hình điều kiện thuận lợi, Huyện Bắc Tân Uyên sử dụng lợi để phát triển Đa số trại chăn nuôi heo Huyện Bắc Tân Uyên trang trại lớn số hộ chăn ni với quy mơ hộ gia đình Với 25 hộ chăn ni có sử dụng biogas, Số heo Huyện Bắc Tân Uyên lên khoảng 56.000 Tuy nhiên tình hình dịch bệnh (heo tai xanh, dịch cúm H5N1, ) đáng quan tâm người chăn ni cần có biện pháp phù hợp để đối phó [14] 1.2 Tổng quan phƣơng pháp ủ yếm khí xử lý chất thải chăn ni heo (Biogas) 1.2 Khái niệm biogas Biogas cịn gọi khí sinh học, từ viết tắt biological gas, hỗn hợp khí sinh từ trình phân hủy chất hữu tác động vi sinh vật mơi trường yếm khí [18] Thành phần Biogas gồm có CH4, CO2, N2 ,H2, H2S …, khí CH4, CO2 chủ yếu Biogas phương pháp xử lý yếm khí đơn giản, áp dụng hầu hết sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể quy mô hộ gia đình Ưu điểm bể biogas sản xuất nguồn lượng khí sinh học để thay phần nguồn lượng khác Trong bể biogas chất hữu phân hủy phần, sau biogas nước thải có hàm lượng chất hữu thấp mùi Bùn cặn bể biogas sử dụng để cải tạo đất nơng nghiệp Cùng với việc có nguồn lượng sử dụng (khí CH4 tạo q trình xử lý biogas), cịn góp phần giảm thiểu tượng chặt phá rừng bảo vệ mơi trường Khí biogas nguồn lượng có triển vọng tương lai đồng thời góp phần bảo vệ mơi trường bảo tồn tài nguyên thiên nhiên Theo nghiên cứu Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) nước thải sau qua bể biogas BOD giảm 79-87%, coliform giảm 98-99,7%, trứng giun sán giảm 95,6-97% [6] 1.2 Đặc tính biogas Biogas hỗn hợp khí sản sinh từ phân hủy hợp chất hữu tác dụng vi khuẩn mơi trường yếm khí Hỗn hợp khí chiếm tỉ lệ gồm : CH4: 60 - 70%; CO2: 30 - 40%, phần lại lượng nhỏ khí: N2, H2, CO, CO2…CH4 chiếm lượng lớn khí chủ yếu tạo lượng khí đốt Lượng CH4 chịu ảnh hưởng trình phân hủy sinh học phụ thuộc loại phân, tỉ lệ phân nước, nhiệt độ môi trường, tốc độ dịng chảy… hệ thống phân hủy khí sinh học kỵ khí Khí biogas có trọng lượng riêng khoảng 0,9 – 0,94 kg/m3, trọng lượng riêng thay đổi tỉ lệ CH4 so với khí khác hỗn hợp Lượng H2S chiếm lượng ít, có mùi hơi, tạo thành acid H2SO4 tác dụng với nước gây độc cho người làm hỏng dụng cụ đun 10 3.2.8 Khuyến cáo sử dụng hệ thống xử lý - Định kỳ tháng/lần tiến hành súc rữa đường ống phân phối nước thải đầu vào bể đất ngập nước dòng chảy đứng cho bùn bám ống để tránh tình trạng nghẹt ống làm nước tràn ngược vào hệ thống biogas gây hỏng hệ thống biogas - Định kỳ tháng/lần tiến hành vét bùn hồ xử lý để giảm bớt lượng bùn vào bể đất ngập nước làm giảm tuổi thọ bể Bùn sau thu gom phối trộn với xơ dừa tro trấu làm giá thể phục vụ nông nghiệp - Nên trồng loại thực vật xử lý tốt thông số nước thải để tang hiệu xử lý hệ thống có giá trị kinh tế cỏ vetiver, phát tài, thủy trúc - Nên bổ sung thiên địch muỗi lăng quăng để tránh phát sinh muỗi, lăng quăng khu vực bể xử lý Bọ cánh cứng, cá kiểng,… - Hạn chế gia cầm vào khu vực xử lý để tránh phá hủy hệ thực vực hệ thống - Khi thấy hệ thống có dấu hiệu nghẹt (khoảng 10 năm) dừng đưa nước thải vào hệ thống thời gian (có thể tháng) để hệ thống phục hồi khả xử lý - Thu hoạch thực vật biện pháp hữu hiệu loại bỏ dinh dưỡng khỏi hệ thống cần có nghiên cứu thêm chu kỳ thu hoạch sử dụng thực vật - Theo khuyến cáo US EPA, 2004, nước thải sau xử lý để tái sử dụng cho hoạt động nơng nghiệp (tưới thực phẩm) phải đảm bảo điều kiện pH=6-9; BOD ≤30mg/L, TSS ≤30mg/L, < 200 fecal coli/100ml Như nước thải sau xử lý hệ thống đề tài đáp ứng u cầu tái sử dụng nước sau xử lý cho hoạt động nông nghiệp tưới cây, nuôi cá,… 3.2.9 Những hạn chế hệ thống xử lý - So với công suất 1m3/ngày.đêm diện tích dùng để xây dựng hệ thống đất ngập nước lớn nên cần tối ưu lại diện tích bể đất ngập nước cho phù hợp mà hiệu xử lý không đổi - Tăng thể tích hồ lắng để tăng khả lắng bùn, hạn chế nghẹt bể đất ngập nước, kéo dài tuổi thọ bể 79 - Hệ thống cần kiểm tra thường xuyên súc rữa đường ống dẫn nước thải đầu vào để tránh tình trạng bùn làm nghẹt đường ống - Hệ thống vận hành lâu ngày có tượng đọng nước lớp đất bể đất ngập nước dịng chảy đứng gây nên mùi trùng có hại phát triển nên cần có giải pháp xử lý - Có tượng tảo phát triển bề mặt bể đất ngập nước dòng chảy bề mặt đứng, nên cần quan tâm nghiên cứu quy mô lớn - Hiệu suất xử lý SS, độ đục nitrat giảm theo thời gian vận hành nên cần có biện pháp cải thiện hệ thống thêm để tang hiệu loại bỏ SS, độ đục nitrat theo thời gian vận hành - Hộ chăn ni chưa có phương pháp quản lý chặc chẽ gia cầm: gà, vịt nên hệ thực vật hệ thống thường xuyên bị phá hại chậm phát triển, nhiều bị ăn trụi chết Đây nguyên nhân làm giảm hiệu xử lý hệ thống 80 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Sau thời gian nghiên cứu đề tài rút số kết luận sau: - Chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas vượt xa so với giới hạn cho phép QCVN 40:2011/BTNMT (Phụ lục 2) 100% hộ khảo sát (15/15) có tiêu photpho tổng, nitơ tổng, COD coliforms không đạt chuẩn (cột B) 73,33% hộ khảo sát (11/15) có tiêu BOD5 không đạt quy chuẩn (cột B) 93,33% hộ khảo sát có tiêu SS có khơng đạt chuẩn (cột B) 93,33% hộ khảo sát có tiêu pH đạt chuẩn (cột A) có 15 hộ chăn nuôi khaỏ sát đạt chuẩn (cột B) (chiếm 6,67%) Chỉ có tiêu nhiệt độ có 15 15 hộ chăn nuôi đạt chuẩn (cột A) (chiếm 100%) - Số heo nuôi lượng nước thải thải không ảnh hưởng đến hàm lượng chất ô nhiễm nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas - Tuổi thọ hầm biogas có ảnh hưởng đến số chất ô nhiễm nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas - Hệ thống xử lý xây dựng theo công nghệ sinh thái với công suất 1m3/ngày gồm cơng trình đơn vị: Hồ thu nước thải sau hầm biogas lắng bùn; bể đất ngập nước dòng chảy bề mặt ngang; bể đất ngập nước dòng chảy ngầm đứng; Hồ thu nước sau xử lý với tổng diện tích xây dựng gần 100m2 Hệ thống xây dựng xử lý hiệu nước thải chăn nuôi heo sau biogas cho kết loại bỏ chất ô nhiễm cao 85% Hiệu xử lý nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh học (BOD5), chất rắn lơ lững (SS), độ đục, tổng nitơ, nitrate, tổng photpho, coliforms 99,42%; 98,40%; 92,05%; 84,62; 90,08%; 87,17; 99,7%; 99,99% Các tiêu photpho tổng, SS, coliform, BOD5, COD, pH, SS đạt chuẩn cột A nitrat đạt chuẩn cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT - Hiệu xử lý hệ thống sau 60 ngày vận hành không thay đổi nhiều so với 30 ngày vận hành Hiệu loại bỏ COD, BOD5, coliforms, nitơ tổng, photpho tổng tăng so với 30 ngày vận hành Riêng hiệu suất xử lý SS, độ đục nitrat có giảm theo thời gian vận hành không nhiều - Chất lượng nước thải sau xử lý đáp ứng điều kiện nước thải tái sử dụng cho hoạt động nông nghiệp theo khuyến cáo US EPA, 2004 81 4.2 Kiến nghị - Nồng độ chất ô nhiễm nước thải chăn nuôi heo sau biogas cao nên nước thải thải trực tiếp kênh mương gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, mỹ quan, ảnh hưởng xấu đến đời xống người dân hệ sinh thái khu vực tiếp nhận nguồn thải, cần có biện pháp xử lý phù hợp nhằm đảm bảo chất lượng nước trước thải môi trường - Việc ứng dụng công nghệ đất ngập nước xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas khả quan cần thiết - Do hạn hẹp thời gian kinh phí thực nên việc bố trí thí nghiệm men vi sinh, thực vật thủy sinh, men vi sinh kết hợp thực vật thủy sinh để thấy hiệu xử lý thực vật hay men vi sinh chủ yếu không khả thi - Cần phải khảo sát thêm nhiều hộ chăn ni heo để đánh giá xác chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau biogas - Cần tiếp tục nghiên cứu hệ thống xử lý đề tài cho nhiều họ chăn nuôi để kiểm tra hiệu hệ thống tang khả ứng dụng thức đưa vào thực tế - Cần tiếp tục nghiên cứu thời gian dài để đánh giá mức độ ổn định hệ thống xử lý - Nghiên cứu thêm nhiều thông số kim loại nặng, dầu mở, amoni, H2S, … để đánh giá xác hiệu xử lý hệ thống - Tăng lưu lượng nước so với lý thuyết để hiệu xử lý đạt kết tốt - Diện tích bể q lớn so với cơng suất xử lý nên cần tối ưu lại diện tích nhỏ lại mà đạt hiệu xử lý tốt - Nghiên cứu thêm phương pháp thấm ngang thấm ngầm cách mặt đất 2-3cm để giảm mùi hôi kết thiết kế đạt tối ưu 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] Bùi Xuân An (2007), Nguy tác động đến môi trường trạng quản lý chất thải chăn nuôi vùng Đông Nam Bộ, Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh [2] Antoine Pouilieute, Cao Đức Phát, Bùi Bá Bổng (2010), Báo cáo “Chăn nuôi Việt Nam triển vọng 2010”, Ấn phẩm tổ chức PRISE Pháp [3] Liều Thọ Bách, D.xanthoulis, wang chengduan, hans brix (2000) Xử lý nước thải chi phí thấp NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [4] Hồ Thị Mỹ Dung, Huỳnh Thị Huệ, Hồ Bích Liên (2016), Đánh giá trạng xử lý nước thải chăn nuôi heo qua hệ thống biogas thị xã Tân Uyên Huyện Bác Tân Uyên, Tỉnh Bình Dương, Báo cáo nghiên cứu khoa học sinh viên Trường Đại học Thủ Dầu Một [5] Huỳnh Thị Thu Hà, Hồ Bích Liên (2012), Nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn ni heo sau biogas lục bình (Eichhornia crassipes S.), bèo (Pistia stratiotes L.) cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.), Luận văn tốt nghiệp, trường ĐH Bình Dương [6] Đặng Thị Diệu Linh Hồ Bích Liên (2013), Nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.), Luận văn tốt nghiệp, trường ĐH Bình Dương [7] Ngơ Thị Thanh Tiền, Hồ Bích Liên (2015), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas công nghệ đất ngập nước kiến tạo, Luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Thủ Dầu Một [8] Nguyễn Thị Hoa Lý (2005), Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý chất thải chăn ni, lị mổ, Tạp chí khoa học kĩ thuật thú y, tập XII ( ) [9] Nguyễn Đức Lượng (2003), Công nghệ sinh học môi trường, Đại học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, Tập1 [10] Hồ Văn Ngọc (2010), Khảo sát khả xử lý nước thải chăn nuôi heo hệ thống hầm biogas kết hợp với hồ sinh học, trại ông Phạm Công Khải, huyện Tân Uyên, tỉnh Bình Dương, Đại học Bình Dương 83 [11] Nguyễn Thị Tần (2010), Khảo sát khả xử lý nước thải sau biogas hồ sinh học tự nhiên trại heo Kim Long, Tỉnh Bình Dương, Luận văn tốt nghiệp, trường ĐH Bình Dương [12] Phạm Thành Thật (2011), Khảo sát khả xử lý nước thải chăn nuôi heo hệ thống hầm biogas kết hợp với hồ sinh học trại heo Hiền Thoa, Huyện Đức Linh, Tỉnh Bình Thuận, Luận văn tốt nghiệp, trường ĐH Bình Dương [13] Lê Anh Tuấn (2007) Xử lý nước thải ao nuôi cá nước đất ngập nước kiến tạo, Đại học Cần Thơ [14] Trần Thị Thanh Vân (2011), Nghiên cứu ứng dụng lục bình xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas, luận văn tốt nghiệp Trường Đại học Bình Dương [15] Phịng Tài ngun Mơi trường Thị Xã Tân Uyên-Tỉnh Bình Dương (2015), Hoạt động chặn nuôi địa bàn Thị Xã Tân Uyên [16] Phịng Tài ngun Mơi trường Huyện Bắc Tân Un-Tỉnh Bình Dương (2015), Hoạt động chặn nuôi địa bàn Huyện Bắc Tân Uyên [17] Bộ tài nguyên môi trường, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước thải công nghiệp, QCVN 40-2011/BTNMT, Việt Nam, 2011 [18] http://www.dairyvietnam.com/vn/Sua-The-gioi/Tinh-hinh-chan-nuoi-the-gioi-va-khuvuc TIẾNG NƢỚC NGOÀI [18a] APHA, AWWA, WEF, Standard methods for the examination of water and wastewater, American Public Health Association, Washington DC, USA, 1998 [18b] Andreas Kanzler (2011), Technology review of constructed wetlands Subsurface flow constructed wetlands for greywater and domestic wastewater treatment Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH Eschborn, Germany [19] Brix H (1994), Use of CWs in water pollution control: historical development, present status, and future perspectives Wat Sci Tech., 209-223 [20] E Timothy Oppelt (1999), Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters National Risk Management Research Laboratory, The U.S Environmental Protection Agency 84 [21] Harilal S Sorathia* , Dr Pravin P Rathod, Arvind S Sorathiya (2012), Biogas generation and factors affecting the biogas generation – a review, International Journal of Advanced Engineering Technology, 71/78 [22] Jens Rjbye Schmidt and Birgitte Kiar Ahring (1997), Treatment of waste water from a multi product food-processing company, inflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors: The effect of sesonal variation, Pure & Appl Chem, Vol.69, No 11, pp 2447-2452 [23] Morel A and Diener S (2006), Greywater Management in Low and Middle-Income Countries, Review of diff erent treatment systems for households or neighbourhoods Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (Eawag) Dubendorf, Switzerland [24] Robert H Kadlec Scott D Wallace (2009), Treatment wetlands Taylor & Francis Group, LLC ISBN 978-1-56670-526-4 [25] S Kayombo, T.S.A Mbwette, J.H.Y Katima N Ladegaard, S.E Jorgensen (2004), Waste stabilization ponds and constructed wetlands design manual, research Project Danish University of Pharmaceutical Sciences Prospective College of Engineering and Technology Section of Environmental Chemistry University of Dar es Salaam Copenhagen Denmark [26] United Nations Human Settlements Programme (UN-HABITAT), 2008 Constructed Wetlands Manual UN-HABITAT Water for Asian Cities Programme Nepal, Kathmandu [27] U.S Environmental Protection Agency (U.S EPA) (1993), Constructed Wetlands for Wastewater Treatment and Wildlife Habitat 17 Case Studies Washington, DC: U.S Environmental Protection Agency and U.S Agency for International Development [28] U.S Environmental Protection Agency (U.S EPA) (1999), Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewater, National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio [29] U.S Environmental Protection Agency (U.S EPA) (2011), Principles of design and operations of wastewater treatment pond systems for plant operators, engineers, and managers, Cincinnati, OH: National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development [30] U.S Environmental Protection Agency (U.S EPA) (2004), Guidelines for water reuse,Washington, DC: U.S Environmental Protection Agency and U.S Agency for International Development 85 [31] Vymazal, J (2001) Types of constructed wetlands for wastewater treatment: Their potential for nutrient removal In Transformations on nutrients in natural and constructed wetlands (pp 1–93) Leiden, the Netherlands: Backhuy [32] Vymazal, J (2006) Removal of nutrients in various types of constructed wetlands Science of the Total Environment, 380(1–3), 48–65 [33] Vymazal, J., Sengupta, M., & Dalwani, R (2007, October) Constructed wetlands for wastewater treatment Proceedings of the 12th World Lake Conference, India [34] W.J Mitsch (2015), Ecological Engineering The Journal of Ecosystem Restoratio 86 PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: MẪU PHIẾU KHẢO SÁT PHIẾU KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG CHĂN NI HEO CĨ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BIOGAS 1.Họ tên người điều tra: Địa chỉ: Ấp………………………Xã (phường)……………………………… Huyện (Thị Xã)………………… - Tỉnh (Thành phố)……………………… Loại hình chăn ni:  Tư nhân  Cơ sở  Khác Tổng số lượng heo: Giống heo  Heo  Heo Yorshire  Không biết Thời gian xây dựng hầm biogas: Kích thước hầm biogas + Dài: + Rộng: +Sâu: Hình dạng hầm  Hình trịn  Hình tháp  Khác Loại hình hầm  Loại chìm  Loại  Khác 10 Lượng nước sử dụng cho việc chăn nuôi heo ngày: 11 Cảm nhận nước thải sau hệ thống biogas người dân?  Không ô nhiễm  Khá ô nhiễm  Ô nhiễm 12 Hầm biogas giải chất thải rắn chăn ni?  Có  Khơng 13 Nước thải sau hệ thống biogas dùng vào mục đích ?  tưới  khơng sử dụng 14 Nước thải sau hệ thống biogas sau thải có tiếp tục xử lý hay khơng?(nếu khơng tiếp câu 17)  Có  Khơng 15 Nước thải sau hệ thống biogas xử lí cách nào?  hồ sinh học  đất ngập nước 16 Việc xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas có cần thiết hay khơng?  Có  Không 17 Nước thải sau hệ thống biogas thải đâu?  đất  sông, suối Ngày….tháng….năm Người điều tra Cơ sở chăn nuôi 87 PHỤ LỤC 2: Giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp theo QCVN 40:2011/BTNMT Bảng 1: Giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp theo QCVN 40:2011/BTNMT Giá trị C TT Thông số Đơn vị A B Nhiệt độ Màu pH o C 40 40 Pt/Co 50 150 - đến 5,5 đến BOD5 (20oC) mg/l 30 50 COD mg/l 75 150 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 Asen mg/l 0,05 0,1 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01 Chì mg/l 0,1 0,5 10 Cadimi mg/l 0,05 0,1 11 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 12 Crom (III) mg/l 0,2 13 Đồng mg/l 2 14 Kẽm mg/l 3 15 Niken mg/l 0,2 0,5 16 Mangan mg/l 0,5 17 Sắt mg/l 18 Tổng xianua mg/l 0,07 0,1 19 Tổng phenol mg/l 0,1 0,5 20 Tổng dầu mỡ khoáng mg/l 10 21 Sunfua mg/l 0,2 0,5 22 Florua mg/l 10 23 Amoni (tính theo N) mg/l 10 24 Tổng nitơ mg/l 20 40 25 Tổng phốt (tính theo P) mg/l 88 Clorua (không áp dụng 26 xả vào nguồn nước mặn, mg/l 500 1000 mg/l mg/l 0,05 0,1 mg/l 0,3 nước lợ) 27 28 29 Clo dư Tổng hoá chất bảo vệ thực vật clo hữu Tổng hoá chất bảo vệ thực vật phốt hữu 30 Tổng PCB mg/l 0,003 0,01 31 Coliform MPN/100ml 3000 5000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 Trong đó:  Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt  Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;  Mục đích sử dụng nguồn tiếp nhận nước thải xác định khu vực tiếp nhận nước thải 89 PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 90 PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH XÂY DỰNG HỆ THỐNG XỬ LÝ (a) (b) Hình 1: (a) Quang cảnh khu vực xả thải trƣớc xây dựng hệ thống xử lý (b) kênh chứa nƣớc thải trƣớc xử lý Hình 2: Đào hồ xử lý 91 (a) (b) Hình 3: (a) Sắp xếp lớp vật liệu hồ xử lý 2; (b) Sắp xếp lớp vật liệu hồ xử lý Hình 4: San lớp vật liệu đá 1x2cm Hình 5: Trồng thực vật bể đất ngập nƣớc dòng chảy bề mặt đứng 92 Hình 6: Gắn ống dẫn nƣớc sang hồ xử lý Hình 7: Vận hành thử hệ thống xử lý 93