Thiết kế hệ thống xlnt cty chăn nuôi heo phú sơn, công suất 2 500 m3 ngày

Trang 1

BO TAI NGUYEN VA MOI TRUONG

DAI HOC TAI NGUYEN VA MOI TRUONG TP.HCM KHOA MOI TRUONG

KY THUAT MOI TRUONG DO AN TOT NGHIEP

TINH TOAN, THIET KE HE THONG XU LY NUOC THAI CHAN NUOI HEO CONG TY

PHU SON, CONG SUAT 2500 MẺ/NGÀY

SVTH: LÊ THỊ THẢO NGUYÊN

GVHD: PGS TS NGUYEN DINH TUAN

LUUY:

Tài liệu trong thư viện điện tử của trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP HCM chi duge sir duggetin 1c đích học tập và nghiên cứu cá nhân

Nghiêm cấm mọi hình th in an phục vụ các mục đích khác nếu

Trang 2

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHIỆM VỤ ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: _ LÊ THỊ THẢO NGUYÊN MSSV: 0450020445

NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật môi trường LỚP: ĐHLT.MT04

1 Tên Đồ án: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo công ty Phú Sơn, công suất 2500 m”/ngày

2 Nhiệm vụ Đồ án:

- Téng quan về nước thải khu công nghiệp, khu dân cư và đặc trưng của nước thải - Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải được yêu cầu xử lý, từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

- Tính toán các công trình đơn vị của phương án đã chọn - Khai toán sơ bộ chi phí xây dựng công trình

- _ Bản vẽ kỹ thuật từ 6 — 8 ban 3 Ngày giao nhiệm vụ: 12/12/2016

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 03/04/2017

5 Họ và tên người hướng dẫn: PGS.TS NGUYÊN ĐINH TUẦN 6 Phần hướng dẫn:

- _ Chỉnh sửa phần tính tốn các cơng trình - _ Chỉnh sửa bản vẽ kỹ thuật

7 Ngày bảo vệ Đồ án: 12.04.2017

8 Kết quả bảo vệ Đồ án: [IXuấtsắc; OGidi; OKha; ODat

Nội dung Đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn

Ngày tháng năm 2017

NGUGOI PHAN BIEN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

(Ký và ghi rõ họ tên) (Kỷ và ghi rõ họ tên)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN TRƯỞNG KHOA

Trang 3

2500 m”/ngày đêm

LỜI CẢM ƠN

Lời nói đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý thầy cô Khoa Môi Trường, Trường Đại học Tài nguyên & Môi trường Tp HCM những người đã giảng dạy, chỉ bảo cho em nhưng kiến thức và kinh nghiệm quý báu của mình trong suốt quá trình học tập của em

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Đinh Tuấn người đã tận tình hướng dẫn và cung cấp cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu về thiết kế hệ thống xử lý nước thải trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp này

Đồng thời, em xin cảm ơn bạn bè đã nhiệt tình cùng nhau học tập góp ý giúp đỡ,

hỗ trợ tài liệu để em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Mặc dù cố gắng nỗ lực hoàn thành đồ án tố nghiệp này nhưng chắc chắn còn

nhiều thiếu sót nhất định, em rất mong nhận được sự thông cảm và tận tình chỉ bảo

của các thầy cô nhằm rút ra những kinh nghiệm cho công việc sắp tới

Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy, Cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp của mình

Trân trọng kính chào!

Lê Thị Thảo Nguyên

SVTH: Lê Thị Thảo Nguyên

Trang 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ký tên

Trang 5

2500 m”/ngày đêm NHAN XET CUA GIAO VIEN PHAN BIEN Ky tén

SVTH: Lé Thi Thao Nguyén

Trang 6

MỤC LỤC

00979 00755 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DÂN 2 cs<cssecccsee 2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 22s ccs<czseccsze 3

/0/:8000/06.790 ca ` 7

)/0):81098:ì)0): 021215" ÔÔ 8

D980 000671070775 ~ 1 ĐẶT VẤN ĐÈ

2 MỤC TIỂU CỦA ĐỒ ÁN 2- 2-2 se ©zs€Eess©rserrseerserrserrrecre 10 3 PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU -2- «<< 11 4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐÒ ÁN . 2 2ccssccsecs<e 11 CHƯƠNGLI_ TÔNG QUAN VẺ NƯỚC THÁI CHĂN NUÔI 13 1.1 NHỮNG ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA NƯỚC THÁI CHĂN NUÔI .13 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THÁI CHĂN NUÔI HEO 16

1.2.1 Phương pháp xử lý cơ hỌc ¿+ 5225222 2+x+E+E+E+zxzxzxrererrrerrrrerre 17 ĐÀN 1 a 434<1 17 1.2.1.2 Bê điều hòa 2- 222222 2221222127112211221112112111211211211 1e cee 20 1.2.1.3 Bê lắng 22 2222221222112711221122112112111211.1121121121 re 22 1.2.1.4 Bể tách dầu -2- 22222 2222122211221121112112111211211211 re 25 1.2.1.5 Bồn lọc -©-2+2222222122212211221122112112111211.11211 11a 26 1.2.2 Phương pháp xử lý hóa Ìý ¿+ 2+2 +2+2+x+E+E+E+zEzxzxrererrrerrererre 27 ID ZZÄN‹ an 2 a d4 ẢẢ 28 1.2.2.2 Tuyển nổi 5-2252222222222212222122211221122112112121 xe 28 1.2.2.3 Khử trùng -222222 2221222 2e 29

1.2.3 Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học 29 1.2.3.1 Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học ky khí .30

Trang 7

A) — COSC UY thy Tna 30

b) Các công trình ky khí có triển vọng áp dụng trong cho xử lý nước thải 217.0./0NNNnnn 32

1.2.3.2 Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học hiếu khí.38

a) Các quá trình trong quá trình hiếu khi ©2-2ccscccseccrssrscr 38 b) _ Các cơng trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi 38

1.3 MOT SO HE THÓNG TRONG NƯỚC VÀ THẺ GIỚI 42

1.3.1 Trại chăn nuôi heo Bình Thắng -2-©22+E+2EE2EEE2EEz+EEzerrrcrre

1.3.2 Trại chăn nuôi heo vừa và lớn ở Thái Lan

CHƯƠNG II CƠ SỞ ĐÈ XUẤT, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ 45 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VÈ HOẠT ĐỘNG SẢN XUẤT CỦA CÔNG TY

CHĂN NI PHÚ SƠN -ccccccccceeeeeeek.kk.kkk iiiiiiiiiiiiiiirrie 45

2.1.1 Thơng tin chung về công ty 2-22 +22+EE+EE+22EE222EE22EEztrrxrrrrerr 45 2.1.2 Quy trình công nghệ và nhu cầu sử dụng nước của công ty 45 2.1.3 Nguồn gốc phát sinh nước thải 22©222222222222EE2222222222222222222ee 47

2.2 THANH PHAN VA TINH CHAT NUOC THAI TẠI CÔNG TY 47 2.3 ĐÈ XUẤT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẼ 48

2.3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý - 22525252222 ++z£zzzxzezeserzerrree 48

2.3.2 Đề xuất công nghệ xử lý 2-222222E2222112711271.2711211 2.1 cee 50

2.3.3 Lựa chọn phương án Xử Ìý - 252522222223 22S2E+E+E+EEeEeErrrErrrrrrrrrree 57

CHUONG III TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ VÀ DỰ TOÁN CHI PHÍ CUA TRAM XU LY NUOC THAI CHO CONG TY

3.1 TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ, sccssccee

3.1.1 Song chắn rác -2-2+2222222122211221127112211211.2211.112 11 cee 58

3.12 Hồ thu gom -© 2+2222222222212211211271122112112211.11 211 cee 62 3.1.3 Bể điều hòa 2222 2222212221221 eeree 63

Trang 8

3.1.4 Bế lắng H 22222222222212211211212erree 68 3.1.5 Bế UASB 2222222222222221212122erree 74 3.1.6 BỂ Aerotank -s2222222212221221122112711221121121111 1e 84 3.17 Bế lắng2 22 222 2222122212211211221erree 93 3.1.8 Bể khử trùng 222-22222222122112221221 11 re 99 3.1.9 Bể chứa DU ieee cccscecssessssessseesseesssessseecssecssessuessseessessaeesseecaseesees 101 3.2 TÍNH TỐN KINH PHÍ -s s<ss©++seervxseerrsserrsserre 103 3.2.1 Vốn đầu tư ban đầu + 2+22E22E21222122711271127112211221 2.1 xe 103 3.2.2 Mô tả thiết bị và đặc tính kỹ thuật -2-©22222z2EEEEEEEEEerrrrerrree 104 3.2.3 Chi phí vận hành trạm xử lỹ -¿-2 52 ++2+2+++++x+E+Exezererrrrrrerrree 105 3.3 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH HỆ THÓNG XỬ LÝ NƯỚC THÁI 106 3.3.1 Chạy thử -2 2222222 22 22 reo 106 3.3.2 Vận hành hàng ngày . - ¿2+ 22222 +2 S2 *2E2E2E S2 EEEEEErrrrrrrrrrrrrree 106 3.3.3 Các sự có và cách khắc phục - - 5222222222222 zxrxrrrrsrsrrrerrer 106

3.3.4 Một số sự cô ở các công trình đơn vị 2-2+z2+2zzz+zz+zzzz+rse+ 107 CHƯƠNG IV: KÉT LUẬN VÀ KIÊN NGHHỊ, -2- s52 ©csecs<cee 108 AL 000/9) A 108 4.2 KIÊN NGHỊ, 5-2222 ©See©eseEssErsEEsEEseereetrserrserserrsersser 108

Trang 9

DANH MỤC BÁNG

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nước tiểu heo (70-100kg) 2 -22- 13 Bảng 1.2 Lượng phân và nước tiểu thải ra hằng ngày .-2-©2222222z22222zzc2 14 Bang 1.3 Thành phần hóa học và nguyên tố đa lượng của gia súc và gia cầm 15 Bang 1.4 Thanh phan hoa hoc ctia phan heo oo eee cece ceecceeeceseeeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 15 Bang 1.5 Một số thành phần vi sinh vat trong chat thai rắn chăn nuôi lợ 16 Bang 1.6 Thành phần khí trong hỗn hợp khí biogas 222 ©2222222z222222zZ 32 Bang 1.7 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm -2-©2+2E22+EzzEEzztrrrerr 34 Bang 1.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu qua sinh khi 35 Bảng 2.1 Bang phân tích nồng độ ô nhiễm nước thải tại công ty 47

Bảng 2.2 Hệ số khơng điều hịa 2.©©2222222222221122221222711222711227112227112221XeC 49

Bảng 2.3 Bảng dự toán hiệu suất các công trình theo phương án l 57 Bang 3.1 Cac thông số thiết kế song chắn rác -2 -2+2222222222222722222222-ee 61 Bảng 3.2 Các thông số thiết kế hố thu gom 22+222222EEE222222222722222222-e2 63 Bảng 3.3 Các thông số thiết kế bề điều hòa 2-©22222222222221222221222722222222eC 67 Bảng 3.4 Các thông số thiết kế bề lắng I 2-©22222222222221222221222722222222eC 73

Bảng 3.5 Các thơng số thiết kế bể UASB -22-222222222222221222221222712222222eC 83

Bảng 3.6 Các thơng số tính tốn bề Aerotank 2-2 222222222222222222222222-ee 85 Bảng 3.7 Các thông số thiết kế bể Aerotank 2-©-222222222222222221222722222222-ee 93 Bảng 3.8 Cac thông số thiết kế bề lắng 2 ©22222222222222222212227112227122221.eC 99 Bảng 3.9 Các thơng số thiết kế bé khử trùng 22©222222222222222222722222222-ee 101

Bảng 3.10 Các thông số thiết kế bể chứa bùn 22222 222222222222222722222222-ee 103

Bang 3.11 Vốn đầu tư phần xây dựng và thiết bị 222222S2E2E2EEEEEEerrerrereres 103

Bang 3.12 Bang tính toán thiết bị kỹ thuật 22©222222222222212227112227122221.ceC 104

Bang 3.13 Bang chi phi van ham 1 nn 105

Trang 10

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Một kiêu song chắn rác cào bằng tay 22-222 222c2EE2EEEcErrrrrrrre 18

Hình 1.2 Một số kết cấu chắn rác với thiết bị làm sạch bằng cơ giới 19

Hình 1.3 Mô hình bể điều hòa -2222252222cc+ttttEEEEEEkrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrk 21

Hình 1.4 Bé lắng đứng -2222222222222112222112271122271122271222711221122711222122cee 22 Hình 1.5 Bê lắng ly tâm -2-©22+2E<+2EEE222122711271122711271122112111211211.212 e0 24

Hình 1.6 Bê tách dầu dạng ngang -2-©222+2EE22EEE2EE122712711227122211211 22 25

Hình 1.7 Bê tách dầu ñbu 000111 26

Hình 1.8 Bồn lọc áp lực -¿22s+222222EE22712271122711271122112211211211 21 ee 27

Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo bể UASB -7222ccccccrrtrtrtrrrrrrrrrrrrrrrrrrrie 37

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải trại chăn nuôi heo Bình Thắng 42

Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải trại chăn nuôi heo vừa và lớn ở Philippin eceveueueseuescscscscacscscsescscscssscesessverssanenesessucacacicacscscscscseecsceceeserarereseneeeseecacacacacscecacecseeeees 43

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải ở các trại chăn nuôi heo vừa và lớn ở Thai

0 ., 44 Hình 2.1 Sơ đồ sản xuất chăn nuôi heo tại công ty chăn nuôi Phú Sơn 46 Hình 2.2 Quy trình sản xuất thức ăn cho heo 22©22222222222222222722222222-ee 46 Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ phương án l 2-©-2222E222222E222222222722222222-eC 51 Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ phương án 2 . 22222222222222221222721222712222222eC 54 Hình 3.1 Song chắn rác 2+2222222222222711227112227112227122271127111271122201222cee 61

Hình 3.2 Tắm chắn khí -ccccc+++++22222EE22E tr tre 76

Trang 11

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD (Biochemical oxygen demand) : Nhu cầu oxy sinh hoá

CBOD (Cacbonaceous biochemical oxygen demand) : Nhu cau oxy sinh hoa đề khử hợp chất hữu cơ chứa carbon

COD (Chemical oxygen demand ) :Nhu cau oxy hoa hoc DO (Dissolved oxygen ): Hàm lượng Oxy hoà tan

EGSB (Expanded granular sludge blanket ) : Bé phan huy ky khi tầng vi sinh vật lơ lửng mở rộng

F/M Tỷ lệ thức ăn trên vi sinh vật

MLSS (Mixed liquor suspended solids): Nồng độ bùn hoạt tính tính theo SS MLVSS (Mixed liquor volatile spended solids) Nồng độ bùn hoạt tính tính theo

VSS

NBOD (Nitrogenous oxygen demend) :Nhu cau oxy sinh hoa dé khir hop chat hữu cơ chứa nito

SS (Suspended solids) :Chat ran lơ lửng

TSS (Total suspended solids ) : Chất rắn lơ lửng tổng cộng

TBVS Thiết bị vệ sinh TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TCXD Tiêu chuân xây dựng

UASB (Upflow anaerobic sludge blanket ): Bé phan huỷ ky khí tầng lơ lửng ngược dòng

VSS (Volatile suspended solids):Chat ran lo limg co kha năng hoá hơi XLNT Xử lý nước thải

Trang 12

PHAN MO ĐẦU

1 DAT VAN DE

Là một trong nhiều xí nghiệp, công ty hoạt động trong lĩnh vực chăn nuôi, công ty cổ phần chăn nuôi Phú Sơn đóng góp một sản lượng lớn heo thịt trên thị trường trong và ngoài tỉnh

Công ty chăn nuôi Phú Sơn được thành lập vào tháng 3/1976 theo Quyết định số 41/UBT của UBND Tỉnh Đồng Nai trên cơ sở trại heo tư nhân có tên KYCANOCO Khi mới thành lập, Công ty có tên là Quốc doanh chăn nuôi heo Phú Sơn - đơn vị hạch toán độc lập thuộc Ty nông nghiệp Đồng Nai

Trại heo Phú Sơn đóng trên địa bàn ấp Phú Sơn, xã Bắc Sơn, huyện Trắng Bom, tỉnh Đông Nai Với tổng diện tích công ty 363000 m”, trong đó diện tích

chuồng trại là 34000m”

Với quy mô hoạt động tương đối lớn: Tổng lao động hiện có 150 người (80

nữ), tổng đàn heo 25000 con trong đó có 3000 heo nái, 22000 heo nái sinh sản, số

lượng thức ăn hỗn hợp chăn nuôi heo 7000 — 7500 tấn/năm Hằng năm cung cấp một sản lượng thịt lớn và chất lượng cho thị trường, tuy nhiên trong quá trình hoạt động của công ty đã phát sinh một lượng lớn các chất ô nhiễm, ảnh hưởng đến môi trường (nước, không khí, đất ), đồng thời gây ảnh hưởng đến sức khỏc của công nhân và người dân xung quanh

Trước vấn đề trên, cần thiết phải có các biện pháp tối ưu để giảm thiểu

nguồn ô nhiễm phát sinh như: mùi, nước thải, chất thải rắn nhằm cải thiện môi trường, đảm bảo sức khỏe cho công nhân và người dân sống gần đó

Vì giới hạn về thời gian nên đổ án chỉ tập trung chủ yếu vào vấn để xử lý nước thải tại công ty

2 MỤC TIÊU CỦA ĐÒ ÁN

Trang 13

Nhằm giảm thiểu các nguồn ô nhiễm do các nghành chăn nuôi gây ra đối với môi trường (đất, nước, không khí ) và các hệ sinh thái trong vùng ảnh hưởng

3 PHAM VI VA NOI DUNG NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu là nuéc thai chin nudi heo — Công ty cổ phần chăn

nuôi Phú Sơn

Đề tài giới hạn trong việc nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho Cụm Công nghiệp Otoozon

Nội dung nghiên cứu đồ án:

- Diéu tra thực địa, thu thập số liệu về các hoạt động của công ty, lấy mẫu nước thải tại nguồn xa thải

-_ Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm, đánh giá mức độ ô nhiễm tại các nguồn thải

- _ Để xuất và lựa chọn công nghệ xử ly phù hợp

- _ Tính tốn và thiết kế cơng nghệ đã lựa chọn

4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐÒ ÁN

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các tài liệu về khu công nghiệp, tìm

hiểu thành phan, tính chất nước thải và các số liệu cần thiết khác

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu những công nghệ xử lý nước thải cho các khu công nghiệp qua các tài liệu chuyên ngành

Phương pháp so sánh: So sánh ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý hiện có và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phủ hop

Phương pháp tốn: Sử dụng cơng thức toán học để tính tốn các cơng trình

đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, dự toán chi phí xây dựng, vận hành

trạm xử lý

Phương pháp đỗ họa: Dùng phần mềm AutoCad để mô tả kiến trúc các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải

5 Ý NGHĨA ĐÒ ÁN

Xây dựng trạm xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường cho nước thải chăn nuôi

GVHD: PGS TS Nguyén Dinh Tuan

Trang 14

Góp phần nâng cao ý thức về môi trường cho nhân viên cũng như Ban quản lý công ty

Trang 15

CHUONGI TONG QUAN VE NUOC THAI CHAN NUOI

1.1 NHUNG DAC TRUNG CO BAN CUA NUOC THAI CHAN NUOI

Các chất hữu cơ và vô cơ

Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose,

protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân,

thức ăn thừa Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy Các chất vô cơ chiếm 20— 30% gdm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO¿”,

Nước tiểu của heo có thành phần chủ yếu là nước, ngoài ra còn có hàm lượng nito va ure kha cao ding đê bô sung đạm cho dat va cay trong

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của nước tiểu heo (70 — 100kg) Đặc tính Don vị tính Giá trị Vật chất khô g/kg 30,9 — 35,9 NH¿-N g/kg 0,13 — 0,4 N tổng g/kg 4,9 — 6,63 Tro g/kg 8,5 — 16,3 Urea M mol/l 123 — 196 Carbonate g/kg 0,11 —0,19 pH - 6,77 — 8,19 Nguôn: Trương Thanh Cảnh và cw, 1998 (Trích dẫn bởi Nguyễn Chí Minh, 2002) N va P

Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng N-tổng trong nước thải chăn nuôi 571 - 1026 mg/L, Photpho tiv 39 — 94 mg/L

Vi sinh vat gây bệnh

GVHD: PGS TS Nguyén Dinh Tudn

Trang 16

Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun

sán gây bệnh

Phân và nước tiểu gia súc

Chat thai ran — phân là những thành phần từ thức ăn nước uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể Phân gồm những thành phần:

-_ Những dưỡng chất không tiêu hóa được của quá trình tiêu hóa vi sinh

- _ Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin, ), các mô tróc ra từa các

niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài

- Cac loai vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân,

Lượng phân và nước tiểu gia súc thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào

giống, loài, tuổi, khẩu phần thức ăn, trọng lượng gia súc Lượng phân và nước

tiểu các loài gia súc thải ra trong ngày đêm được trình bày ở bảng 1.1 Số lượng chất thải của một số loài gia súc gia cầm

Bảng 1.2 Lượng phân và nước tiểu thải ra hàng ngày Loài gia súc, gia cầm | Lượng phân (kg/ngày) | Lượng nước tiểu (kg/ngày) Trâu bò lớn 20-25 10-15 Heo dưới 10 kg 0,5— 1 0,3 - 0,7 Heo 15 - 45 kg 1-3 0,7 -2 Heo 45 - 100 kg 3-5 2-4 Gia cim 0,08 -

Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994, (trích dẫn bởi Nguyễn Chí Minh, 2002) Thành phần các chat trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

- Thanh phan dưỡng chất của thức ăn và nước uống

Trang 17

-_ Tỉnh trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể; nếu nhu cầu cá thể cao thì sử

dụng dưỡng chất nhiều và lượng phân thải sẽ ít và ngược lại

-_ Bảng 1.3 Thành phần hóa học và nguyên tố đa lượng của gia súc và gia cầm (%) Loại phân Nước Nito P20; K;O CaO MgO Heo 82,0 0,6 0,41 0,26 0,09 0,1 Trâu, bò 83,1 0,29 0,17 1,0 0,35 0,13 Ga 56,0 1,63 0,54 0,85 2,4 0,74 Vit 56,0 1,0 1,4 0,62 1,7 0,35

- Nguon: Nguyén Chi Minh (2002)

- _ Thành phần nguyên tổ vi lượng trong phân thay đổi phụ thuộc vào lượng và loại thức ăn Trong quá trình ủ phân, các vi sinh vật phân giải những nguyên liệu này, giải phóng chất khoáng hòa tan cho cây trồng hấp thu

Thành phần dinh dưỡng của phân heo được trình bày như bảng sau: Bảng 1.4 Thành phần hóa học của phân heo Chỉ số Hàm lượng N tổng (%) 4 PO; 1,76 K;O 1,37 Ca?” 38,47 Mg”* 5,49 Mun (%) 62,26 Tile C/N 15,57

GVHD: PGS TS Nguyén Dinh Tudn

15

Trang 18

Cu tổng 81,61

Zn tông 56,36

Nguon: Tran Tan Viét va ctv, 2001 (Trích dẫn bởi Nguyễn Chí Minh, 2002) Tỉ lệ CN có vai trò quyết định đối với quá trình phân giải và tốc độ phân giải các

hợp chất hữu cơ trong phân chuồng

Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng, trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình như Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus Trong Ikg phân có chứa 2000 — 50000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)

Bảng 1.5 Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Coliform MNP/100g 4.10— 10Ẻ E Coli MNP/100g 10” — 107 Streptococus MNP/100g 3.10?— 10 Salmonella Vk/25ml 10— 10! Cl Perfringens Vk/ml 10 - 10° Don bao MNP/10g 0-10°

Nguôn: Nguyễn Chí Minh (2002) 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NUOC THAI CHAN NUOI HEO

Với thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi như trên, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau:

- Phuong phap cơ học - Phương pháp hóa lý

Trang 19

- Phuong pháp sinh hoc

Trong các phương pháp trên ta chọn xử lý sinh học là phương pháp chính, vì trong nước thải chăn nuôi heo thành phần hữu cơ là chủ yếu Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau các công trình xử lý cơ học, hóa lý

1.2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu

gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ

lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn (khoảng vài ngàn mg/L) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình xử lý phía sau

Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất

rắn được đem đi ủ để làm phân bón

Phương pháp cơ học dựa vào các lực vật lý như lực trọng trường, lực ly tâm để tách các chất không hòa tan, các hạt lơ lửng có kích thước đáng kế ra khỏi nước thải

Các công trình thường được sử dụng chủ yếu như: Song/ lưới chắn rác, Thiết bị

nghiền rác, Bề lắng cát, Bê điều hòa, Bê lắng (đợt 1),

1.2.1.1 Song chắn rác

Cơ chế hoạt động

- Song chắn rác là một hay nhiều lớp thanh đan xen kẽ với nhau (còn gọi là mắc song) đặt ngang đường dẫn nước thải

- Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 — 90° theo hướng dòng chảy ngăn giữ

rac ban thé gom giấy, bọc nylon, chất đẻo, cỏ cây, vỏ đồ hộp, gỗ - Bảo vệ bơm, van, đường ống, cánh khuấy,

- Đặt trước bơm, hoặc bể lắng cát/ lắng 1

Phân loại

Trang 20

- Theo khe hở của song chắn có 3 kích cỡ: loại thô lớn (30 - 200 mm), loại trung bình

(16 - 30 mm), loại nhỏ (dưới 16 mm )

- Theo cấu tạo của song chắn: loại cố định và loại đi động

- Theo phương cách lấy rác: loại thủ công và loại cơ giới Tấm đậy

Hình 1.1 Một kiểu song chắn rác cào bằng tay

> Loại song chắn rác di động thường ít được sử dụng do thiết bị phức tạp và quản lý khó

> Phổ biến là loại chắn rác dạng thanh chữ nhật cố định, rác được lấy bằng cào

sắt gắn với một trục quay

> Lượng rác được giữ lại phụ thuộc vào khe hở giữa các thanh chắn Tuỳ theo mức độ rác trong nước thải, người ta định các khe hở của song chắn, nếu rộng quá thì sẽ không ngăn rác hiệu quả, còn nếu hẹp quá thì cản trở dòng chảy

Song chắn rác có bộ phận lẫy rác bằng cơ giới rất đa dạng về hình kiểu, mỗi loại đều có ưu điểm và khuyết điểm riêng

Trang 21

2500 m”/ngày đêm BS phan wesess tam sach ich cso liên cục cự động ⁄ Máng lọc Thanh cáo Khe cáo Song chặn rác cơ giới Thanh %i-tanh tấp thúy bre my Ber

Dong Thanh cdo

ane 2 Dong chy (mage xudng)

Hình 3.4: Một số kết cầu chắn rác với thiết bị làm sạch bằng cơ giới

(a) kiểu vận hành bằng xích quay; (b) kiểu bàn cào trượt (theo Franklin Miller);

(c) kiểu tời quay (theo Dresser Industries); (d) kiểu đầu cáp

Hình 1.2 Một số kết cấu chắn rác với thiết bị làm sạch bằng cơ giới

Hình 3.4(a) bộ phận cào rác vận hành bằng xích quay theo một đầu dẫn, rác được

cuốn theo chiều đi xuống của dây xích và đưa lên một máng lọc đồ

Ưu điểm : của kiêu này là việc lay rác tương đối triệt để nhất là các loại rác "mềm"

như giấy, vải, nylon, các thanh chắn được bảo vệ khỏi bị hư hại do các mãnh vỡ

gây ra

Khuyết điểm : là nó thỉnh thoảng bị kẹt do các loại rác "cứng" gây ra, đồng thời gặp khó khăn khi chỉnh sửa bánh xích và cần thiết phải tháo nước khỏi lòng kênh

Hình 3.4(b) là một kiểu lấy rác theo cách trượt, bộ phận cào rác di chuyên theo một

giá đỡ, lên đến đâu giá đỡ, rác sẽ tự rơi xuống và đưa đi nơi khác Độ nghiêng của giá đỡ có thê điều chỉnh tùy theo tình trạng rác thải

Ưu điểm : của kiểu này là hầu hết các bộ phận lấy rác đều nằm trên mực nước, có thể

dễ dàng làm sạch và quản lý mà không cần phải tháo sạch nước trong lòng kênh Khuyết điểm : của nó là bộ phần cào rác chỉ hoạt động trên một chiều giá đỡ thay vì liên tục như loại xích quay

Trang 22

Hình 3.4(c) là một hình thức lấy rác theo kiểu tời quay, bộ phận cào rác được giữ trên giá đỡ nhờ vào trọng lượng của dây xích

Ưu điểm : của kiểu nàu là bộ phận đầu bánh răng cơ khí không bị ngập chìm trong nước thải

Khuyết điểm : của nó là chiếm nhiều không gian lắp đặt

Hình 3.4(4) cho một kiêu lay rác bằng đầu cáp, bộ phận cào rác đi lên xuống trên một giá trục qua sự chuyên động của hệ thống dây cáo và đầu trống quay Bộ phận cào đi xuống bằng trọng lượng bản thân và nâng lên bằng cáp quay

Ưu điểm : của kiêu này là bộ phận cào rác tự trọng lượng bản thân nó đảm nhận một

phần việc vận hành cơ học khi rơi vào vùng nước thải

Khuyết điểm : của nó là khả năng cào rác bị giới hạn, quan lý hơi phức tạp, cuộn cáp hay bị vướng do chất thải rắn và bộ phận thắng hãm cơ học thường bị trục trặt Pham vi 4p dung - Hầu hết các công trình xử lý nước thải bằng biện pháp xử lý cơ học đều có song chắn rác Các yếu tố ảnh hưởng - Van téc dong chảy qua song chắn tối ưu: 0.6 m/s - Kích thước song chắn - Độ đốc so với phương thắng đứng 1.2.1.2 Bể điều hòa Cơ chế hoạt động

- Cần xáo trộn và thôi khí cho toàn bộ khối thể tích để tránh cặn lắng

- Bé lắng cát nên đặt trước bề điều hòa để hạn chế cặn nặng lắng xuống đáy - giảm nhu cầu năng lượng khuấy

- Nhu cầu khuấy trộn cho nước thải sinh hoat c6 SS khoang 200 mg/L = 4 — 8 W/m?

- Thổi khí nhằm tránh nước thải lên men kị khí và gây mùi Để tạo điều kiện hiếu

khí, tốc độ thôi khí là 10-15 mỶ khí/ phút.mỶ

- Việc thôi khí có thé thay bang khuấy trộn nếu phía sau có bề lang 1 (HRT khoang 2

Trang 23

Hình 1.3 Mô hình bễ điều hòa

Ưu/ nhược điểm Uu điểm: - Xử lý sinh học được nâng cao, giảm nhẹ quá tải, pha loãng các chất gây ức chế sinh học và pH được én định - Chất lượng đầu ra và hiểu quả nén bùn của bể lắng đợt 2 được cải thiện do bộng cặn đặc chắc hơn

- Diện tích bề mặt lọc giảm, hiệu quả lọc được nâng cao, và hơn nữa chu kỳ rửa lọc

đồng đều hơn do tải lượng thủy lực thấp hơn

- Trong xử lý hóa học, ổn định tải lượng sẽ dé dàng điều khiển giai đoạn chuẩn bị và châm hóa chất -> tăng cường độ tin cậy của quá trình

Nhược điểm:

- Diện tích mặt bằng hoặc chỗ xây dựng cần phải tương đối lớn

- Bể điều hòa ở những chỗ gần khu dân cư cần được che kin dé han chế mùi - Đồi hỏi phải khuấy trộn và bảo dưỡng

- Chi phí đầu tư cao Pham vi 4p dung

Trang 24

- Có ở tất cả các công trình lớn trên 1000m?/ngay Các yếu tố ảnh hưởng

- Dat trước lắng 1 khi nồng độ chất lơ lửng SS không Cao < 250-400mg/L Cần phải khuây trộn đê ngăn sự lăng đọng của cặn, và thôi khí đê ngăn hình thành mùi

- Đặt sau lắng 1 và trước xử lý sinh học khi SS cao > 400mg/L Ít gây ra sự tích lũy ván nôi và cặn lăng

1.2.1.3 Bé lắng

Bể lắng đứng

* Cơ chế hoạt động

- Tách cặn bằng trọng lực, nước thải sẽ được lưu ở bề một thời gian nhất định, dựa

vào trong lực các hạt cặn sẽ lắng xuống đáy bê - Mục tiêu: Khử SS trong nước thải wD Jp] TT Sah

Hinh 1.4 Bé ling ding

Trang 25

2500 m”/ngày đêm s* Pham vi 4p dung Áp dụng hầu hết cho các công trình, thường đứng sau các bể phản ứng sinh học, hóa lý Bể lắng ngang * Cơ chế hoạt động

- Nước theo máng phân phối ngang vào bê qua đập tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể dọc suốt chiều rộng Đối diện ở cuối bể cũng xây dựng máng

tưng tự để thu nước và đặt tắm chắn nữa chìm nửa nổi cao hơn mực nước 0.15 — 0.2 m và không sâu quá 0.25 - 0.5m đề thu và xả chất nỗi, người ta đặt một máng đặc

biệt ngay sát ngay sát kề tắm chắn

- Tam chan 6 dau bé đặt cách thành cửa vào khoảng 0.5 — 1 m và không nông hơn 0.2m với mục đích phân phối đều nước trên tồn bộ chiều rơng của bẻ

- Đáy bể làm đốc ¡ = 0.01 để thuận tiện cho việc thu gom cặn Độ đốc của hồ thu cặn không nhỏ hơn 45° ¢ Ưu/ nhược điểm Uu điểm: - Dễ thiết kế, xây dựng và vận hành - Áp dụng cho lưu lượng lớn Nhược điểm:

- Thời gian lưu dài

- Chiếm mặt bằng và chỉ phí xây dựng cao s* Pham vi 4p dung Ap dung cho lưu lượng lớn (>15000 m”/ngày đêm) Bể lắng ly tâm * Cơ chế hoạt động - Nước chuyên động từ tâm ra xung quanh theo phương gần như bề ngang

Trang 26

[ Máng thu váng nổi Vào Ra tới xlý bàn Rốn bể chứa bàn Hình 1.5 Bể lắng ly tâm ¢ Ưu/ nhược điểm Uu điểm:

- Tiết kiệm diện tích

- Ứng dụng xử lý nước thải có hàm lượng cặn khác nhau

- Hiệu suất cao - Tỉ trọng cặn nhỏ cũng có thê lắng được Nhực điểm: - Vận hành đòi hỏi kinh nghiệm - Chi phí vận hành cao s* Pham vi 4p dung

Ứng dụng: cho nước thai có hàm lượng chất lơ lửng cao * Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lắng

Dòng chảy:

+ Dòng xoáy: hình thành do dòng chảy vào phân bó không đều + Dòng bề mặt: Do ảnh hưởng của gió lên bề mặt nước

Trang 27

+ Dòng đối lưu: Do nhiệt

+ Dòng phân tầng: Do dòng nóng phía trên và dòng lạnh phía dưới + Do cách sắp đặt vào ra không hợp lý Hình thành vòng chảy cụt: + Thay đổi HRT + Nhận biết bằng cách thêm chất nhuộm, điện phân hoặc chất tạo vết Kéo nỗi cặn lắng: + Do thu nước không đều -> điều chỉnh máng răng cưa, tăng cường chiều đài máng thu nước 1.2.1.4 Bé tach dau Bể tách dầu ngang:

Nguyên lý hoạt động: có thiết kế tương đối giống bề lắng ngang Nước thải di

vào đầu bề và thu nước ở cuối bể Trước máng thu nước của bể có đặt tắm chắn dầu và cặn nồi Bề mặt về có thiết bị cào dầu Dầu được thu hồi và xử lý ( Ngan thu Ngan thu dau nước | | Nước oo “inst qua xtr ly f [ 0 —= bj Nước Ki 4m vào \ —— ls Bun Hinh 1.6 Bé tach dau dang ngang

Trang 28

Bễ tách dầu dạng tròn:

Nguyên lý hoạt động: Nước thải đi vào từ đưới lên trong ống đặt giữa bề, dầu

nổi lên bề mặt bể, nước sạch dầu được thu qua một máng chắn dầu hở ở day bé đi lên

qua máng thu qua công trình tiếp theo Dầu được thu và xử lý Nước qua xử lý Hình 1.7 Bễ tách dầu dạng tròn Ưu điểm so với bé dạng ngang:

Đáy rất đốc, có ngăn cô đặc dầu, có thanh gat bùn -> quét được tất cả các vị

trí trên bề lắng

Ống phân phối trung tâm có thê được lắp đặt them thiết bị hút dầu ra ngoài

Thời gian lưu nước từ 2 — 5 phút, cô đặc được dầu Tránh được ảnh hưởng của

gid va it gay mui

Tén it dién tich hon 1.2.1.5 Bồn lọc

Đây là giai đoạn cuối cùng dùng để làm sạch nước, thường đặt sau bể lắng 2 Công trình này dùng dé tách các phần tử lơ lửng, phân tán có trong nước thải với kích thước tương đối nhỏ sau bê lắng bằng cách cho nước thải đi qua các vật liệu lọc

như cát, thạch anh, than cốc, than bùn, than gỗ, SỎI nghiền nhỏ Bề lọc thường làm việc với hai chế độ lọc và rửa lọc Đối với nước thải ngành chế biến thủy sản thì bể

lọc ít được sử dụng vì nó làm tăng giá thành xử lý

Trang 29

2500 m’/ngay dém Hình 1.8 Bồn lọc áp lực

= Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học

Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất khơng hồ tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30% Để tăng hiệu suất công tác của các công trình xử lý cơ học có thé dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể

đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40-50 % theo BOD

1.2.2 Phương pháp xử lý hóa lý Nguyên lý hoạt động

Cơ chế của phương pháp hóa lý là đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó, chất này phản ứng với các tập chất bân trong nước thải và có khả năng loại chúng ra

khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại

Pham vi 4p dung

Thuong duoc ap dung đề khử màu, giảm độ đục, cặn lơ lửng, các chất độc hại và vi sinh vật

Ưu điểm

- Có khả năng loại các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học

- Hiệu quả xử lý cao hơn

- Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hơn

- Độ nhạy đối với sự thay đi tải trọng thấp hơn

Trang 30

- Có thê tự động hóa hoàn tồn

- Khơng cần theo dõi hoạt động của sinh vật - Có thể thu hồi các chất khác nhau

Nhược điểm: - Lượng bùn sinh ra lớn - Chỉ phí cho hóa chất cao

- Nếu dùng các muối sắt sẽ có hiện tượng nhuộm màu

Các phương pháp hóa lý thường được ứng dụng để xử lý nước thải gồm keo tụ,

tuyên nổi, một số công nghệ xử lý bậc cao hấp phụ, trao đổi ion, lọc mang, Cac

phương pháp này được ứng dụng đề loại ra khỏi nước thải các hạt phân tán lơ lửng ( rắn và lỏng), các khí tan những chất vô cơ và hữu cơ hòa tan

1.2.2.1 Keo tụ - tạo bông

Nhằm loại bỏ các chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng,

khó có thé tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bin, két hop véi polymer

trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ

Nguyên tắc: cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và chất hữu cơ có trong

nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxid và sắt hidroxi được đưa vào mang điện tích dương) Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái

dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và dễ lắng hơn Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001): phương pháp keo tụ có thê tách được 80 — 90% hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải chăn ni heo

Ngồi keo tụ còn loại bỏ được P ton tại ở dạng Po, đo tạo thành kết tủa AIPO,

và FePOa

1.2.2.2 Tuyển nỗi

Mục đích của việc tuyên nổi là để tách các tạp chất rắng không tan, hoặc btan có

khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, hoặc các chất lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền, trong nước thải chăn nuôi, tuyển nổi được áp dụng nhằm tách các chất rắn có kích thước nhỏ, lắng kém

Trang 31

° Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học, được sử dụng rộng rãi

trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải, các thiết

bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ

e Tuyén ndi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén: qua các vòi phun (xử lý

nước thải chưa các tạp chất dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ ĐIỚI VỚI

các chỉ tiết chuyển động), qua các tắm xóp,

e_ Tuyền nổi với tách không khí từ nước (tuyên nổi chân không, tuyên nổi không

ap, tuyén nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước): được sử dụng rộng rãi với

nước thải chứa chất ban kich thước nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ e _ Tuyển nỗi điện, tuyên nổi sinh học, tuyển nổi hóa học

1.2.2.3 Khử trùng

Mục đích nhằm loại bỏ các vi sinh vật (có nhiều trong nước thải chăn nuôi) có

khả năng gây ảnh hưởng đến môi trường tiếp nhận và sức khỏe con người Một số phương pháp và hóa chất khử trùng thường gặp:

e Phương pháp Chlor hóa: là phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay

Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Chlorua vôi Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m sau xử lý sinh học hoàn toàn Chlor phải được trộn

đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hóa chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn Hệ thống Chlor hóa nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorato, máng trộn và bê tiếp xúc Chlorato

phục vụ cho mục đích chuyên Chlor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hòa

trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân không và nhóm áp

lực Chlor hơi được vận chuyên về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén

trong banlon chịu áp Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dùng phô biến

e_ Phương pháp Ozon hóa: ozon hóa tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước Bằng ozon hóa có thê xử lý phenol, sản phâm dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm, Sau quá trình ozon còn oxy hóa các hợp chất Nito, Photpho, Nhược điểm của phương pháp này là giá thành cao và thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp

1.2.3 Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học

Trang 32

Mục đích nhằm loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (đặc trưng của nước thải chăn nuôi)

Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các loài vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Tùy theo nhóm vi khuân sử dụng là hiếu khí hay ky khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau Và tùy theo khả năng

về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể

nhân tạo đề xử lý

1.2.3.1 Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học ky khí

a)_ Cơ sở lý thuyết

Quá trình phân hủy ky khí được ứng dụng rộng rãi trong xử lý bùn thải và phân, sau đó phương pháp này được áp dụng cho xử lý nước thải nhờ có những ưu điểm sau:

e Kha nang chịu được tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí;

e_ Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước Một lượng sinh

khối lớn được giữ lại trong bể;

e _ Chỉ phí xử lý thấp (không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu khí);

e Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thể sử dụng (khí sinh học — Blogas);

e Hé thống công trình xử lý đa dạng: UASB, lọc ky khí, ky khí xáo trộn hoàn toàn, ky khí tiếp xúc

Bên cạnh các ưu điểm trên, quá trình xử lý ky khí có một số nhược điểm sau: e Nhạy cảm với môi trường (t’, pH, nong độ kim loại nặng, );

e Phat sinh mui;

e _ Tốc độ phát triển sinh khối chậm

Trong công nghệ ky khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng: e Duy tri sinh khối càng nhiều càng tốt;

e _ Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn

Quá trình phân hủy ky khí các hợp chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản ứng được xúc tác bởi những enzyme đặc biệt Sơ đồ biêu diễn tổng quát quá trình xử lý ky khí:

Trang 33

Nước thải chăn nuôi heo có chứa nhiều polyme hữu cơ phức tạp và không tan trong nước (protein, chất béo, carbon hydrat, cellulose, lignin, ) Trong giai đoạn thủy phân những polyme hữu cơ bị bẻ gãy bởi các enzyme ngoại bảo do vi sinh vật thủy phân sinh ra để tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn Phản ứng thủy phân sẽ chuyên hóa protein thành acid amin, carbon hydrat thành đường đơn và chất béo thành axit hữu cơ mạch dài glyxerin Nhưng phản ứng thủy phân cenllulose và các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn rất nhiều trong giai đoạn 1 và các giai đoạn sau, yếu tố này cũng sẽ hạn chế tốc độ quá trình phân hủy ky khí

Tốc độ của quá trình thủy phân phụ thuộc vào nồng độ chất nền, lượng vi khuẩn và các yếu tố môi trường khác (tốc độ thủy phân xảy ra rất chậm khi nhiệt độ

<20°C)

Giai đoạn 2: Giai đoạn acid hóa

Các hợp chất hữu cơ đơn giản từ quá trình thủy phân được các vi khuẩn

acetogenic chuyén hóa thành acid acetic, Hạ và CO¿

Giai đoạn 3: Giai đoạn acetate hóa

Sản phẩm của quá trình acid hóa được tiếp tục chuyển hóa thành nguyên liệu trực tiếp cho quá trình methane hóa Một phần COD của nguồn được chuyên hóa thành

acid acetic và phần còn lại đóng vai trò là chất đệm cho điện tử và được chuyên hóa

thành CO; và Hạ

Giai đoạn 4: Giai đoạn methane hóa

Đây là giai đoạn chậm nhất trong quá trình xử lý yếm khí Khí methane hình

thành từ phản ứng của acid acetic hoặc khí CO2 và H2 Quá trình này được thực hiện

bởi vi khuẩn acetotrophic và hydrogenotrophic

CH;COOH > CH¿ + CO; ; 4H; + CO; > CH¿ + HạO

Vi sinh vật tạo methane từ hydro và carbonic (hydrogenotrophic) có tốc độ phát triển nhanh hơn nên đóng vai trò quyết định trong quá trình này Song song với quá trình phân hủy các chất hữu cơ là quá trình tổng hợp tế bào của tất cả các nhóm vi sinh có mặt trong quá trình xử lý

Từ cơ chế phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yễm khí cho thấy:

Trang 34

e_ Quá trình hình thành methane COD chuyền thành H2 chỉ là 30% thông qua nhóm vi khuân hydrogenotrophic Vì vậy, để đạt hiệu quả xử lý COD cao cần tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn này phát triển

e Trong giai đoạn acid hóa, pH của môi trường bị giảm do hình thành acid béo và các sản phẩm trung gian có tính acid Mặt khác chủng loài vi sinh tạo methane chỉ phát triển thuận lợi trong môi trường trung tính Để khắc phục hiện tượng “chua” cần tạo thế cân bằng giữa quá trình acid hóa và methane hóa bằng cách thúc đây hoạt tính của vi sinh vật methane hóa và duy trì điều

kiện đệm (hệ đệm là HCO; - CO”)

Biện pháp xử lý ky khí cho chất lượng nước đầu ra còn chứa nhiều hợp chất có mùi hôi, vì vậy chúng chỉ được coi là một bước tiền xử lý trong hệ thống xử lý

b)_ Các công trình ky khí có triển vọng úp dụng trong cho xử lý nước thải chăn nuôi

Bé Biogas

Đây là phương pháp xử lý ky khí khá đơn giản, thấy ở hầu hết các cơ sở quy mô trang trại, kế cả quy mô hộ gia đình Ưu điểm của bể Biogas là có thê sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác

Trang 35

2500 m”/ngày đêm H2S 0-1%

Khi đốt cháy ImỶ hỗn hợp khí biogas sinh ra nhiệt lượng khoảng 4.500 — 6.000

cal/mẺ tương đương với llit cồn, 0,8 lit xăng, 0,6 lit dầu thô, 1,4 kg than hoa hay 2,2

kW điện

Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước,

tải trọng chất hữu cơ, nhiệt độ, mà lượng khí sinh ra là khác nhau

Các quá trình sinh hóa trong bé biogas:

Có 2 nhóm vi khuân tham gia trong bể biogas như sau: nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose và nhóm vi khuẩn sinh khí methane

e Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose: những vi khuẩn này đều có enzyme

cellulose và nằm rải rác trong các họ khác nhau, hầu hết các trực trùng, có bảo

tử Trong điều kiện ky khí chúng phân hủy tạo ra: CO2, H2 và một số chất tan trong nước như formandehit, acetat, ancol methylic Các chất này đều được dùng làm chất dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi khuẩn sinh khí methane Nhóm vi khuân sinh khí methane: Nhóm này rất chuyên biệt và đã được nghiên cứu kỹ lưỡng bởi W.E.Balch và cộng sự 1997 ở Mỹ, được xếp thành

3 bộ, 4 họ, 17 loài Mỗi loài vi khuẩn methane chỉ có thể sử dụng một số chất nhất định Do đó, việc lên men ky khí bắt buộc phải sử dụng nhiều loài vi khuẩn methane, như vậy quá trình lên men mới đảm bảo triệt để Điều kiện

cho các vi khuân methane phát triển cần có lượng CO; đủ trong môi trường, nguồn nito (khoảng 3,5 mg/g bùn lắng), tỷ lệ C/N = 20:1 Trong quá trình lên men ky khí các loài vi sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt không phải đo nhiệt đồ mà do tác động tổng hợp của nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có mức độ ky

khí, tác động của các sản phẩm trao đổi chất, tác động cạnh tranh dinh

dưỡng Mức độ tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong quá trình ky khí từ 80

đến 100%

Các yếu tố ảnh hưởng và duy trì hệ thống biogas:

e Nguyên liệu đưa vào: cần phải bố sung hàng ngày khối lượng phân đầy đủ, nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thể sản sinh ra ít khí hoặc không có khí Do đó cần phải duy trì sự cân bằng giữa các nhóm vi khuẩn trên, nếu dư các chất hữu cơ nhóm vi sinh vật thứ nhất sản sinh ra nhiều acid gây ức chế sự phát triển và hoạt động của nhóm vi khuẩn thứ hai

Trang 36

e_ Ảnh hưởng của tỷ lệ C/N: quá trình phân hủy ky khí tốt nhất nếu nguyên liệu

đưa vào đảm bảo tỷ lệ C/N = 30/1

Bảng 1.7 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm Thành phần Vật nuôi - Chat tan (%) N(%) P(%) C/N Bo stra 7,33 0,38 0,1 25,3 Bo thit 9,53 0,7 0,2 26,3 Lon 21,5 1,00 0,3 25,5 Ga 16,6 1,2 1,2 15,00 Trau 10,2 0,31 - -

Chất lượng nguyên liệu va ty lệ hỗn hợp phân/nước: dung dịch lên men phải đảm

bảo hàm lượng chất khô 2 — 4%, với chất dé tiêu khoảng 7% Thông thường tỷ lệ

phân/nước = 1/1 — 1/5

Quá trình khuấy trộn: phải thường xuyên thực hiện phá lớp váng nỗi trong bể biogas dé tao điều kiện cho khí thoát lên vòm bể và thúc đây quá trình sinh khí Đồng thời trong các vi khuân có sinh khí có loài thụ động có loài năng động, do đó cần khuấy trộn dé cung cấp thức ăn cho loài vi khuẩn thụ động

Hóa chất, các độc tố: các hóa chất như thuốc kháng sinh hoặc các sản phẩm

hóa học khác có thể gây ức chế cho quá trình phát triển của vi sinh vật Vi sinh vật có thể ngừng làm việc và hiệu quả sinh khí thấp, vì vậy cần hạn chế sự có mặt của các chất hóa học trong bề biogas

pH: tối ưu khoảng 7 - 8,5

Áp suất: vi khuẩn tạo khí methane rất nhạy cảm với áp suất, chúng chỉ hoạt

động bình thường trong điều kiện áp suất <40mm cột nước

Nhiệt độ: lý tưởng là 35C, tuy nhiên quá trình phân hủy vẫn xảy ra ở nhiệt dộ

15 — 20°C Nếu nhiệt độ thấp hơn thì vi sinh vật khó phát triển, đưới 10°C thì

Trang 37

2500 m”/ngày đêm Bảng 1.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu quả sinh khí Nhiệt độ (°C) Khí sinh ra (m”/ngày) Thời gian (tháng) 15 0,15 12 20 0,3 6 25 0,6 3 30 1,0 2 35 2,0 1

(Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) nước thải sau khi qua bé biogas, BOD giảm 79 — 87%, Colform giảm 98 — 99,7%, trứng giun sán giảm 95,6 — 97%)

Hồ ky khí

Chiều sâu hồ khoảng 3 — 5m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ các bọt khí sinh ra từ quá trình ky khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối lưu Hiệu quả xử lý của hồ ky khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất hữu cơ, mối quan hệ giữa hiệu quả xử lý và thời gian lưu được thể hiện qua công thức

E(%) = 1 —2,4.0°°

Tải trọng BOD của hồ ky khí tương déi cao, tir 200 — 500 kgBOD/ha.ngay Hiệu quả khử BOD từ 50 — 85% Hàm lượng chất lơ lửng khi ra khỏi hồ 80 — 160 mg/l

Quá trình lọc sinh học ky khí

Kỹ thuật lọc yếm khí được sử dụng trong thực tế lần đầu tiên vào năm 1969, kỹ

thuật trên phù hợp với nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao Tải lượng chất hữu cơ của bể lọc yém khí có thể đạt tới I - 20 kgBOD/mẺ.ngd

Quá trình lọc ky khí dính bám, sử dụng giá thể mang vi sinh như sỏi, đá, vòng nhựa tổng hợp, tắm nhựa, xơ dừa, đê xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy Bề lọc ky khí có dòng chảy hướng lên hoặc dòng chảy ngang Nước thải đi qua và

tiếp xúc với toàn bộ lớp vật liệu sinh học Sinh khối dính bám trên bề mặt lớp vật

liệu lọc cố định do đó sinh khối được giữ lại trong bể với thời gian lâu hơn thời gian

lưu nước (thời gian lưu nước là 8h, thời gian lưu bùn có thể lên đến 100 ngày)

Quy trình này có nhiều ưu điểm:

Trang 38

e Đơn giản trong vận hành;

e_ Chịu được biến động lớn về tải lượng ô nhiễm; vận hành ở tải trọng cao;

e _ Không phải kiểm soát lượng bùn nỗi như trong bể UASB; e _ Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phân hủy chậm; e_ Thời gian lưu bùn rất cao (khoảng 100 ngày)

Tuy nhiên có nhược điểm là không điều khiển được sinh khối của bê lọc này Sử dụng quá trình màng vi sinh vật ky khí cũng như hiếu khí để xử lý nước thải chăn

ni ngồi việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ còn có thể loại bỏ một lượng lớn các

chất lơ lửng, trứng giun sán, vi khuẩn, nhờ cơ chế hấp phụ Tuy nhiên khi xử lý

nước thải chăn nuôi cần lưu ý sự tích lũy cặn trong lớp vật liệu lọc vì hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải là khá lớn Sự tích lũy cặn sẽ làm tắc lớp vật liệu lọc tạo ra

các vùng chết hoặc xảy ra hiện tượng đánh thủng lớp vật liệu lọc làm cho dòng chảy ngắn và phân bố không đều dẫn đến giảm hiệu quả xử lý Vì vậy cần loại bỏ cặn lở lửng trước khi đi vào công trình

Quá trình ky khí trong UASB

Quá trình này thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp tới cao tại các vùng nhiệt đới Trong quá trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khi biogas dang ké

Nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn ky khí lơ lửng ở dạng hạt Quá trình sinh hóa diễn ra khi nước thải tiếp xúc với lớp hạt bùn này Khí sinh ra sẽ kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bể tạo ra sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi lên đến đỉnh các bọt khí sẽ va chạm với các tắm chắn nghiêng, các bọt khí được giải phóng tự do còn bùn được rơi xuống theo trọng lực Tắm chắn được đặt nghiêng trong vùng

tách pha để tăng tiết điện, bùn được tích tụ trên bề mặt tắm chắn nghiêng khi đủ lớn

Trang 39

2500 m”/ngày đêm Sludge Blanket Zone Biogas Sludge Bed Zone Cistri butor

Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo bễ UASB

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bê UASB:

Nhiệt độ: UASB có thể hoạt động ở nhiệt độ ẩm (30 — 35°C) hoặc nóng (50 0 55°C) Nhiét độ tối ưu cho quá trình hoạt động của bê UASB là 35°C Khi

nhiệt độ dưới 10°C vi khuẩn tạo methane hầu như không hoạt động

pH: pH tối ưu cho quá trình hoạt động của bê là từ 6,5 — 7,5 Nếu pH giảm thì

ngưng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì hàm lượng acid tăng lên dẫn đến làm chết các vi khuẩn tạo CH¡ Phải duy trì độ kiềm trong nước thải khoảng 1000 — 1500 mg/1 làm dung dịch đệm để không cho pH < 6,3

Hàm lượng chất hữu cơ: khi COD < 100mg/1, xử lý bằng UASB không thích hợp Khi COD > 50000mg/1, cần pha loãng nước thải

Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ: có thê xác định bằng cách

cho một lượng COD đã định lượng trước vào mô hình tĩnh và theo dõi lượng

khí methane sinh ra hoặc lượng COD còn lại trong một thời gian 40 ngày Chất dinh dưỡng: nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi khuẩn ky khí thường thấp hơn so với vi khuẩn hiếu khí Hàm lượng tối thiểu của các nguyên tố dinh dưỡng xác định theo ti 1é (COD/Y) : N:P: S=(50/Y :5:1:

1) Trong đó Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào nước thải Nước thải

không dễ acid hóa có Y = 0,15; nước thải dễ acid hóa Y = 0,03

Trang 40

e_ Hàm lượng cặn lơ lửng: UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm

lượng cặn lơ lửng > 3000 mg/l Cặn khó có thể phân hủy sinh học được, do đó

cặn sẽ tích lũy dần trong bể gây trở ngại cho quá trình xử lý nước thải Ưu điểm:

e®_ Khả năng chịu tải trọng COD lớn và có chịu được sự thay đổi đột ngột COD

trong nước thải

e_ Các loại bùn có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt

tính hiểu khí ở dạng lơ lửng Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý UASB chỉ bằng khoảng 1/5 so với phương pháp hiếu khí

e_ Cả ba quá trình: phân hủy, lắng bùn, tách khí được xây dựng, lắp đặt trong cùng một công trình và có khả năng thu hồi khí methane

e_ Tốn ít năng lượng cho quá trình vận hành, lượng bùn dư ít nên giảm chỉ phí xử lý bùn, bùn sinh ra sau hệ thống dễ tách nước

e Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn ky khí có thể phục hồi và hoạt động trở lại sau một thời gian ngưng nạp nhiên liệu

Nhược điểm: khó khăn khi kiểm soát hiện tượng bùn nổi, tức là phải đảm bảo sự tiếp

xúc tốt nhất giữa bùn va nước thai để duy trì hiệu quả xử lý của bẻ

1.2.3.2 Xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng phương pháp sinh học hiếu khí

a) Các quá trình trong quá trình hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn: e_ Oxy hóa các chất hữu cơ:

C,H/O, + O, —> CO; + HO +AH

e_ Tổng hợp tế bào mới:

C,H,O, + O; + NH; — Tế bảo vi khuân (C;H;O¿N) + CO; + HạO - AH

e_ Phân hủy nội bào:

C;H;O;NÑ + O; —> 5CO, + 2H,O + NH; + AH

b) Cac céng trinh hiéu khi co triển vọng áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	38,5 MB