Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học

1 MỞ ĐẦU Nghệ An tỉnh nông nghiệp có nhiều điểm đặc trưng cho nông thôn Việt Nam Theo thống kê cho thấy, tiềm phát triển mô hình biogas Nghệ An quy mô hộ gia đình quy mô công nghiệp lớn Tính đến ngày 1/10/2010, toàn tỉnh có 308.567 trâu, 395.973 bò, 1.169.574 lợn, 14.939.400 gia cầm, hàng chục ngàn dê hươu nai, hàng năm thải môi trường 7.184.592 chất thải rắn, 4.665.585 chất thải lỏng hàng trăm triệu mét khối chất thải khí [23] Nếu không xử lý, lượng chất thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, không trang trại có quy mô chăn nuôi lớn mà chăn nuôi quy mô hộ gia đình Đánh giá nhanh cho thấy, đưa vào sản xuất biogas, cho 538 triệu m3 khí sinh học/năm, tương đương khoảng 393 triệu lít xăng, tỷ kWh điện triệu gỗ củi (Khoảng 1,7 tỷ m gỗ), tương đương hàng chục nghìn hecta rừng bị phá/năm [23] Tại Nghệ An việc áp dụng biogas vào việc xử lý chất thải hình thành từ nhiều năm trước ngày phát triển thêm nhiều hầm biogas khắp địa phương tỉnh Tuy nhiên, thực tế vận hành hầm biogas có nhiều vấn đề phát sinh, nước thải, chất thải, khí thải sau xử lý chưa tối ưu hoá việc nghiên cứu khắc phục vấn đề chưa trọng, đề tài: “Áp dụng nâng cao hiệu xử lý chất thải chăn nuôi lợn hầm biogas kết hợp hồ sinh học” thực * Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiệu xử lý chất thải chăn nuôi lợn hầm biogas kết hợp hồ sinh học - Tìm cách sử dụng có hiệu nước thải sau xử lý hầm biogas - Đề xuất biện pháp nhằm nâng cao hiệu xử lý chất thải hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học nhằm góp phần bảo vệ môi trường, phát triển bền vững chăn nuôi * Phạm vi nghiên cứu Tại gia đình chăn nuôi lợn quy mô hộ đại diện cho xóm thuộc xã Nam Anh, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An * Nội dung nghiên cứu Thực trạng chăn nuôi phát sinh chất thải quy mô hộ - Thực trạng chăn nuôi: Quy trình chăn nuôi, quy mô chăn nuôi, quy định an toàn vệ sinh chăn nuôi, … - Thực trạng phát sinh chất thải quy mô hộ • Lượng phân lợn thải/ ngày (Đối với lợn nái, lợn thương phẩm, lợn cỡ…) • Nước thải: Nguồn nước vệ sinh chuồng, lượng nước thải vệ sinh chuồng, phương cách rửa chuồng… Phân tích đánh giá hoạt động hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học  Hâm biogas composite hộ gia đình nghiên cứu  Hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu Hiệu xử lý chất thải hầm biogas, hầm biogas kết hợp hồ sinh học  Hiệu xử lý chất thải hầm biogas  Hiệu xử lý chất thải hầm biogas kết hợp hồ sinh học Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas sau hồ sinh học 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: hộ gia đình chăn nuôi lợn quy mô hộ có sử dụng hầm biogas kết hợp hồ sinh học để xử lý chất thải chăn nuôi Mỗi gia đình đại diện cho xóm thuộc xã Nam Anh, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An * Điều kiện để lựa chọn hộ gia đình nghiên cứu: - Là hộ chăn nuôi lợn theo quy mô hộ gia đình đặc trưng - Có hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi lợn phù hợp với mục đích nghiên cứu: Có hầm biogas kết hợp với hồ sinh học - Là hộ gia đình hỗ trợ từ “Dự án Cạnh tranh ngành chăn nuôi an toàn thực phẩm” (Livestock Competitiveness and Food Safety Project -LIFSAP) Ngân hàng giới địa bàn tỉnh Nghệ An Vị trí hầm biogas nghiên cứu mô tả Bảng 2.1 Bảng 2.1 Vị trí hầm nghiên cứu Xóm Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành Mã số công trình LIFSAP NA ND NAh 0503 LIFSAP NA ND NAh 0247 LIFSAP NA ND NAh 0244 LIFSAP NA ND NAh 0238 LIFSAP NA ND NAh 0045 LIFSAP NA ND NAh 0234 LIFSAP NA ND NAh 0235 LIFSAP NA ND NAh 0233 LIFSAP NA ND NAh 0237 2.2 Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp thừa kế có chọn lọc công trình nghiên cứu trước + Phương pháp điều tra khảo sát thực địa (Tại hộ chăn nuôi có hầm biogas xử lý chất thải cánh đồng trồng hoa màu, lương thực): Quan sát, chụp ảnh đặt câu hỏi, ghi chép số liệu thu thực địa Nội dung câu hỏi đưa cho hộ: - Số lợn thường nuôi lứa (Lợn nái, lợn thịt) ? - Lượng thức ăn (Cám công nghiệp, sản phẩm nông nghiệp…)/1 tháng ? - Tình hình dịch bệnh đàn lợn hàng năm ? - Lượng phân lợn, nước thải ước lượng hàng ngày ? - Số lần, thời gian dọn rửa chuồng ngày ? - Số lần, thời gian tắm cho lợn hàng ngày, hàng tuần (Mùa hè, mùa đông) ? - Nguồn, lượng nước sử dụng lần dọn rửa tắm cho lợn ? - Hiện trạng hoạt động hầm biogas, thời gian đưa vào vận hành ? - Tần suất nạo vét hồ sinh học ? - Tần suất vớt bèo hồ sinh học ? - Có sử dụng nước xả sau hầm biogas tưới hay không ? - Có sử dụng nước hồ sinh học tưới hay không ? + Phương pháp thống kê: Thống kê số liệu từ tài liệu, báo cáo sổ sách lưu trữ, đo đạc tính toán chọn lọc thông tin + Phương pháp điều tra xã hội (Đối tượng chủ hộ chăn nuôi dân cư lân cận) + Phương pháp so sánh: Các kết phân tích nước thải so sánh với: - QCVN 40:2011/BTNMT-Nước thải công nghiệp - QCVN 39:2011/BTNMT-Chất lượng nước dùng cho tưới tiêu - TCN 678-2006: Tiêu chuẩn vệ sinh nước thải chăn nuôi - So sánh với kết tương tự tác giả khác + Phương pháp lấy mẫu, phân tích đánh giá: • Mẫu nước thải đem phân tích chất lượng Các mẫu nước lấy đợt hộ gia đình vào ngày: 03/03/2013 (Đợt 1), 03/04/2013 (Đợt 2) 03/05/2013 (Đợt 3) Ở hộ lấy mẫu bao gồm mẫu nước thải đầu vào hầm biogas, mẫu nước xả đầu hầm biogas mẫu hồ sinh học Tổng số mẫu 27 mẫu/đợt Các mẫu nước lấy theo TCVN 6663-1: 2011 Mẫu nước thải đầu vào lấy cống thải chuồng nuôi vào thời điểm dội rửa chuồng (Trong khoảng thời gian từ 00 – 00 16 00 – 17 30) Mẫu nước xả đầu lấy cống xả hầm biogas Mẫu lại lấy hồ sinh học cách xa cống thải vào hồ * Phương pháp phân tích mẫu Các thông số phân tích bao gồm: Chất rắn lơ lửng (SS), nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD5), COD (Nhu cầu ôxy hóa học), tổng nitơ (T-N), tổng phốt-pho (T-P), Coliform Phương pháp phân tích mẫu hầu hết tuân theo tiêu chuẩn APHA [39] Phân tích mẫu tiến hành phòng thí nghiệm trung tâm quan trắc môi trường tỉnh Nghệ An • Mẫu nước xả sau hầm biogas để tưới thực nghiệm Mẫu nước xả sau hầm biogas lấy bể chứa nước xả Thời gian lấy nước thải từ 16 – 17 Tần suất lấy tương ứng với giai đoạn phát triển trồng cần tưới bón Lượng nước lấy đợt 50 lít chứa can nhựa PET • Mẫu nước dùng để pha trộn Nước dùng để pha trộn với nước xả tưới lấy mương dẫn nước đồng ruộng, nước mương dẫn nước bơm thẳng từ sông Lam vào nguồn thải khác trộn lẫn Thời gian, tần suất, lượng nước lấy tương đương với đợt lấy mẫu nước xả • Mẫu nước hồ sinh học dùng tưới thực nghiệm Mẫu nước hồ sinh học lấy hồ có vị trí cách xa cống thải vào hồ Thời gian lấy nước thải từ 16 30 – 17 30 Tần suất lấy tương ứng với giai đoạn phát triển trồng cần tưới bón Lượng nước lấy đợt 50 lít chứa can nhựa PET + Phương pháp thực nghiệm * Mục đích: Nước xả đem trộn lẫn với nước kênh mương lấy mương dẫn nước với tỷ lệ khác nhau, sau đem tưới cho bình khác Quan sát sinh trưởng suất trồng từ xác định tỷ lệ nước tưới phù hợp với trồng Đánh giá hiệu việc sử dụng nước hồ sinh học đem tưới * Phương pháp thực hiện: Cây trồng bình nhựa tích lít, kích thước 25×12×17 (cm), số lượng bình nhựa sử dụng 12 bình tương ứng với tỷ lệ pha trộn nước xả/nước kênh mương dùng để tưới bình Cụ thể bình sau: Bình (B0): Bình đối chứng, tưới 100% nước kênh mương Bình (B1): 10% nước xả + 90% nước kênh mương Bình (B2): 20% nước xả + 80% nước kênh mương Bình (B3): 30% nước xả + 70% nước kênh mương Bình (B4): 40% nước xả + 60% nước kênh mương Bình (B5): 50% nước xả + 50% nước kênh mương Bình (B6): 60% nước xả + 40% nước kênh mương Bình (B7): 70% nước xả + 30% nước kênh mương Bình (B8): 80% nước xả + 20% nước kênh mương Bình (B9): 90% nước xả + 10% nước kênh mương Bình 10 (B10): 100% nước xả Bình 11 (B11): Nước hồ sinh học * Hàm lượng thời gian tưới bón: Thể tích nước tưới bình 200ml/300cm2 (Tương đương 60m3/ha), tưới hay bón thúc vào giai đoạn: Giai đoạn mầm, giai đoạn để nhánh giai đoạn hoa * Đất dùng để trồng lấy ruộng trồng hoa màu bà nông dân Trước cho vào bình, đất làm loại bỏ đá sạn, cỏ * Giống trồng: Giống ớt cay địa phương * Số lượng trồng bình: Ban đầu bình trồng tuần tuổi, đến sau giai đoạn để nhánh phát triển tốt bình giữ lại khoẻ * Chu kỳ theo dõi: Mỗi tuần lần tính từ thời điểm tưới đến giai đoạn bắt đầu chín * Thời gian thí nghiệm: tháng từ tháng 03/2013 đến tháng 07/2013 * Điều kiện thí nghiệm: Thí nghiệm thực mô hình thực nghiệm, trồng bình nhựa điều kiện môi trường tự nhiên Tuy nhiên, để đảm bào kết thí nghiệm trồng bảo vệ, tránh điều kiện khắc nghiệt thời tiết như: Nắng gắt, gió lớn, ngập nước Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thực trạng chăn nuôi lợn phát sinh chất thải quy mô hộ gia đình xã Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An 3.1.1 Thực trạng chăn nuôi lợn 3.1.1.1 Một số đặc trưng quy trình chăn nuôi lợn hộ gia đình xã Nam Anh Một số đặc trưng quy trình chăn nuôi lợn xã Nam Anh khảo sát hộ gia đình trình bày bảng sau: Bảng 3.1 Đặc điểm quy trình chăn nuôi lợn hộ gia đình Số lợn trung bình Xóm Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành chuồng (con) Lượng thức ăn/tháng Dịch (kg/con) bệnh Lợn Lợn Thức ăn Sản phẩm nái thịt công nghiệp nông nghiệp 1-2 2-3 1-2 1-2 1-2 0-1 7-10 6-9 4-8 8-10 7-10 6-11 8-10 7-10 8-10 9,0-9,2 9,4-9,6 9,2-11,2 9,0-9,1 9,5-11,8 9,2-10,6 9,2-10,2 9,2-10,4 9,4-10,6 27-27,2 28,4-29 27,7-33,5 27-33,8 28,5-32,2 27,5-31,9 27,6-30,8 27,6-31,3 28,4-32,1 (lần/năm) 1 0 3.1.1.2 Quy mô chăn nuôi lợn Chuồng kiên cố loại chuồng nuôi xây xi măng gạch, bên lợp ngói bờ rô xi măng tôn Nền chuồng tráng xi măng, có mương dẫn nước tiểu sát vách tường thuận lợi cho việc vệ sinh chuồng nuôi Chuồng bán kiên cố loại chuồng xây dựng chuồng kiên cố, sử dụng lâu năm nên điều kiện chuồng xuống cấp loại chuồng xây dựng loại vật liệu đan xen, phần tường bao xây gạch, vữa, cột chống gỗ, mét, mái lợp bờ rô xi măng Chuồng tạm bợ loại chuồng xây dựng loại vật liệu có sẵn gỗ, tre nứa Tường bao hàng rào tre, mái cọ bờ rô xi măng, đất láng xi măng Bảng 3.2 Một số đặc điểm quy mô chăn nuôi hộ nghiên cứu Xóm Diện tích Số lợn nuôi Họ tên chủ hộ chuồng (con) Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành (m2) 15 12 20 12 16 10 Kiểu chuồng Lợn nái Lợn thịt 1-2 2-3 1-2 1-2 1-2 0-1 7-10 6-9 4-8 8-10 7-10 6-11 8-10 7-10 8-10 Kiên cố Kiên cố Kiên cố Bán kiên cố Kiên cố Kiên cố Kiên cố Kiên cố Bán kiên cố 3.1.1.3 Hiện trạng an toàn vệ sinh chăn nuôi hộ gia đình nghiên cứu Ví trí chuồng nuôi lợn hộ gia đình gần với công trình sinh hoạt gia đình nhà ở, giếng nước, bếp ăn Đặc biệt nguy hiểm số hộ gia đình chuồng nuôi lợn sát vách với bếp ăn chuồng nuôi, bếp ăn, nhà xây dựng liền khối Điều vô nguy hiểm phân thải, khí thái từ chuồng nuôi ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người gia đình Tần suất dọn chuồng ngày hộ gia đình Do mùi hôi thối bốc từ lượng phân lợn tích tụ ngày chờ dọn ảnh hưởng xấu đến môi trường không khí vùng quanh chuồng nuôi Tại hộ có chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình thường có mùi đặc trưng-mùi hôi chuồng lợn Bảng 3.3 Một số đặc điểm trạng vệ sinh chăn nuôi lợn hộ gia đình nghiên cứu Xóm Họ tên chủ hộ Vị trí chuồng so với vị trí Tần suất (m) dọn Nguồn nước Nhà Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành 3 Giếng nước Bếp ăn 2 8 chuồng (lần/ngày) 1 1 2 Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan Giếng khoan 3.1.2 Thực trạng phát sinh chất thải quy mô hộ 3.1.2.1 Lượng phân Lượng phân thải ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi phần ăn Lượng phân lợn thải ngày hộ gia đình nghiên cứu tính toán theo công thức kế thừa Bùi Xuân An, 2007 Có thể ước tính khoảng 6-8% trọng lượng lợn [1] Như vậy, lượng phân thải trung bình ngày khoảng 6-8 kg lợn nặng 100 kg Lượng phân thải ngày hộ từ 21 – 52,5 kg Tất lượng phân nạp liên tục vào hầm biogas 3.1.2.2 Nước thải Nước thải chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, nước rửa máng ăn, chuồng trại nước tắm cho lợn Nguồn nước vệ sinh chuồng tắm cho lợn sử dụng gia đình thường nước giếng khoan bơm lên máy bơm, tuỳ theo chất lượng nguồn nước máy bơm vùng mà có bể lọc cát hay không Lượng nước sử dụng cho công việc thường khoảng 210 - 650 lít/ngày Tương đương 33-55 lít nước/con/ngày Bảng 3.4 Khối lượng phân nước thải lợn thải ngày đêm hộ gia đình nghiên cứu Xóm Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Lượng phân Nước thải (kg/ngày) 24,5-35 28-39 (lít/ngày) 270-450 300-500 Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành 21-39 28-35 38,5-51 28-52,5 35-49 31,5-41 28-42 210-350 240-400 390-650 240-400 300-500 330-550 240-400 3.2 Phân tích đánh giá hoạt động hầm biogas composite, hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu 3.2.1 Hiên trạng hầm biogas composite hộ gia đình nghiên cứu - Các hầm biogas composite nghiên cứu xã Nam Anh có cỡ, loại m3 loại m3 Và bắt đầu đưa vào lắp đặt từ năm 2011 Thông tin thể tích, số năm hoạt động hầm biogas nghiên cứu trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Một số thông tin hầm biogas composite hộ gia đình Xóm Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành Thể tích hầm Số năm hoạt biogas (m3) 7 9 9 9 động (năm) 2 2 2 Thực trạng hoạt động hầm nghiên cứu trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 Hoạt động hầm biogas composite hộ gia đình Xóm Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành Số người Tình trạng Lượng khí Sự cố hộ 5 6 7 hoạt động Tốt Tốt Bình thường Tốt Tốt Bình thường Bình thường Tốt Tốt sinh Đủ Thừa Thừa Đủ Thừa Đủ Thừa Thừa Đủ (lần) 0 0 1 0 Trong trình hoạt động hầm biogas composite cố xảy phân sống bị đẩy ống thải hầm biogas 3.2.2 Hiện trạng hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu Bảng 3.7 Một số thông tin hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu Xóm Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành Diện tích % diện tích Chu kỳ nạo Số nguồn hồ (m2) bèo bao phủ vét bùn thải vào 400 150 120 120 450 200 100 300 500 (%) 30 70 50 50 30 90 10 70 50 (năm /lần) 1 2 hồ 1 1 2 Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý chất thải hồ sinh học hộ gia đình Họ tên chủ hộ Hồ Thị Hảo Nguyễn Thị Minh Nguyễn Thị Liên Phạm Ngọc Dụng Hiệu suất xử lý nước thải hồ sinh học (%) BOD5 COD SS T-N T-P Coliform 91,0 87,3 81,3 57,0 52,9 99,0 83,6 77,0 81,6 42,1 33,6 93,3 88,8 87,0 83,5 48,0 36,9 98,2 88,4 86,7 85,3 46,4 38,3 99,0 Hồ Sỹ Huệ Nguyễn Văn Sơn Bùi Đình Trung Buì Đình Chuyên Lương Văn Thành 90,1 79,0 87,7 88,9 89,3 86,4 78,1 85,3 87,3 86,2 86,6 83,9 86,5 83,6 83,3 57,3 38,3 50,5 46,6 51,6 68,2 25,8 35,1 43,8 39,2 98,4 88,3 98,5 99,0 99,0 3.3 Đánh giá hiệu xử lý hầm biogas hầm biogas kết hợp hồ sinh học 3.3.1 Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn số hầm biogas nghiên cứu Hiệu suất xử lý nước thải hầm biogas trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas hộ nghiên cứu TT Thông số BOD5 mg/l Nồng độ đầu vào (TB± s) Nồng độ đầu (TB± s) Hiệu suất xử lý (%) TCN 6782006 QCVN 40-2011 BTNMT (Cột B) 1240 ± 197 386 ± 70 68,9 300 50 COD mg/l 2787 ± 478 628 ± 125 77,5 400 150 SS mg/l 3260 ± 515 620 ± 75 79 100 T-N mg/l 624 ± 80 526 ± 75 15,8 150 40 T-P mg/l 326 ± 70 281 ± 69 13,8 20 Coliform 328*105 408*104 88 5000 MPN/100ml (Ghi chú: TB giá trị trung bình (Trung bình cộng, riêng Coliform trung bình nhân); s độ lệch chuẩn) 3.3.1.1 Tính chất nước thải đầu vào hầm biogas nghiên cứu Về cảm quan, nước thải chăn nuôi lợn có màu đen, đục, mùi hôi thối khó chịu Phụ lục hình ảnh cho thấy màu đặc trưng loại nước thải đợt lấy mẫu Kết phân tích số thông số chất lượng nước thải chăn nuôi lợn hộ nghiên cứu trình bày bảng 3.9 Số liệu phân tích cho thấy nồng độ chất hữu nước thải chăn nuôi lợn lớn BOD5 vượt TCN 678 - 2006 lần vượt 26 lần so với QCVN 40:2011/ BTNMT COD vượt TCN 678-2006 lần vượt QCVN 40:2011/BTNMT 19 lần Kết tương đương với kết nghiên cứu Vũ Đình Tôn [31] Tỷ lệ BOD5/COD 0,44 Theo Lương Đức Phẩm [21] với tỷ lệ vậy, nước thải chứa chủ yếu xenlulozơ, hemixenlulozơ, protein, tinh bột chưa tan phải qua bước xử lý kị khí [17] Hầu hết thông số chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng, vi sinh vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần So với QCVN 40:2011/BTNMT, SS vượt 32,6 lần, T-P vượt 54 lần, T-N vượt 15,6 lần Mật độ Coliform cao vượt QCVN 40:2011/BTNMT 6560 lần biến động lớn hầm khảo sát Với đặc điểm vậy, nước thải chăn nuôi lợn không xử lý ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh, sức khỏe người gia súc 3.3.1.2 Tính chất nước thải đầu hầm biogas nghiên cứu Về cảm quan, nước thải sau hầm biogas có màu đen xanh đen, có mùi hôi thối Phụ lục hình ảnh cho thấy, màu sắc nước thải đầu hầm biogas Kết phân tích chất lượng nước thải trình bày Bảng 3.9 Nhìn chung, nước thải đầu hầm biogas có hàm lượng chất ô nhiễm cao Các thông số nước thải sau hầm biogas vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, cụ thể sau: So với tiêu chuẩn TCN 678 - 2006: + Nồng độ chất hữu vượt nhẹ BOD5 vượt 1,3 lần, COD vượt 1,57 lần + Nồng độ chất dinh dưỡng cao, vượt 3,5 lần (Đối với T-N) 14 lần (Đối với T-P) So với Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B): + Nồng độ chất hữu vượt 7,7 lần (Đối với BOD5) 4,2 lần (Đối với COD) + Nồng độ chất dinh dưỡng vượt 13,15 lần (Đối với T-N) 46,8 lần (Đối với T-P) + Nồng độ SS vượt 6,2 lần + Coliform có nồng độ cao, vượt 816 lần Kết so sánh cho thấy, nước thải đầu hầm biogas không đủ tiêu chuẩn thải vào môi trường Với nồng độ chất ô nhiễm cao, nước thải góp phần làm suy giảm chất lượng môi trường nguồn tiếp nhận Trong đó, nguy gây phú dưỡng nguồn nước lớn Mật độ Coliform cao (Khoảng 10 MPN/100ml) nguy hiểm cho sức khỏe người gia súc 3.3.1.3 Đánh giá hiệu xử lý hầm biogas nghiên cứu Các hầm biogas khảo sát Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An có khả xử lý tốt chất hữu (Trung bình COD giảm 77,5%, BOD giảm 68,9%, chất rắn lơ lửng (Trung bình SS giảm 79%), Coliform gây bệnh (Giảm 88%) Đối với chất dinh dưỡng (N, P), hầm biogas xử lý giảm phần (Trung bình T-N giảm 15,8%, T-P giảm 13,8%) Nồng độ chất ô nhiễm nước thải đầu hầm biogas cao, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, đặc biệt chất dinh dưỡng Để đủ điều kiện xả thải môi trường, nước thải đầu cần tiếp tục xử lý biện pháp hồ sinh học Nếu đem nước thải tưới bón cho cần phải xử lý sơ cách pha loãng làm giảm nồng độ chất ô nhiễm không sử dụng tưới cho rau thực vật ăn sống 3.3.2 Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas kết hợp hồ sinh học Hiệu suất xử lý nước thải hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10 Tính chất nước thải hồ sinh học khu vực nghiên cứu TT Thông số Nồng độ đầu vào TB± s Nồng độ hồ sinh học TB± s Hiệu suất xử lý (%) TCN 6782006 QCVN 40-2011 BTNMT (Cột B) BOD5 mg/l 1240 ± 197 51 ± 23 96 300 50 COD mg/l 2787 ± 478 99 ± 33 97 400 150 SS mg/l 3260 ± 515 105 ± 52 97 - 100 T-N mg/l 624 ± 80 326,4 ± 75 52,3 150 40 T-P mg/l 326 ± 90 158,1 ± 46 48,5 20 6 Coliform MPN/100ml 328*105 328000 99 - 5000 (Ghi chú: TB giá trị trung bình (Trung bình cộng, riêng Coliform trung bình nhân); s độ lệch chuẩn) 3.3.2.1 Tính chất nước thải hồ sinh học nghiên cứu Về cảm quan, nước hồ sinh học tương đối trong, màu đen xanh đen, mùi hôi thối Phụ lục hình cho thấy, màu sắc nước thải hồ sinh học Kết phân tích chất lượng nước thải trình bày Bảng 3.10 Từ số liệu bảng cho thấy khả xủ lý chất hữu nước thải hồ sinh học tương đối tốt Tuy nhiên, khả xủ lý chất dinh dưỡng (N,P) chưa cao, số coliform giảm mạnh nhìn chung cao So với TCN 678-2006: - Các tiêu BOD5, COD, thấp - Các tiêu chất dinh dưỡng cao hơn: T-N vượt 2,2 lần, T-P vượt 7,9 lần So với QCVN 40-2011/BTNMT: - COD thấp quy chuẩn, BOD5 SS vượt nhẹ - T-N vượt 8,16 lần, T-P vượt 26,3 lần - Coliform giảm đáng kể vượt 65,6 lần 3.3.2.2 Đánh giá hiệu xử lý hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn cao, hiệu xử lý đạt 95% BOD 5, COD, SS, số Coliform đạt đến 99% Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học khắc phục phần hạn chế hệ thống có hầm biogas, xử lý phần chất dinh dưỡng (N,P) mà hầm biogas chưa xử lý Hiệu xử lý T-N đạt 52,3%, T-P đạt 48,5% Tuy nhiên, nồng độ chất dinh dưỡng hồ sinh học cao Theo thời gian chất dinh dưỡng tích tụ đáy hồ nguy cao gây tượng phú dưỡng Vì cần có biện pháp nạo vét hồ hàng năm để đối phó trước với nguy Nước thải sau xử lý hồ sinh học phù hợp với mục đích phục vụ nước tưới tiêu, thuỷ lợi (Không dùng tưới cho loại rau thực vật ăn sống) 3.4 Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas nước hồ sinh học 3.4.1 Mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas 3.4.1.1 Mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas tưới bón Quá trình sinh trưởng phát triển ớt đo đạc, ghi chép lại hàng tuần trình bày bảng 3.11 Bảng 3.11 Quá trình phát triển ớt bình sử dụng hỗn hợp nước xả/nước kênh mương với tỷ lệ khác qua tuần quan sát (Đơn vị: cm) Bình B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 2,7 3,5 11,5 13 17,5 20 23 23 2,2 3,7 3,7 3,5 2,8 2,7 3,1 5,25 3,6 5,5 4,7 5,5 5,5 4,5 4,2 4 9,1 7,2 8,4 9,5 10,2 6,7 13,5 10,5 10,1 11,8 13 13,5 8,7 9,7 9,1 11 17 15,2 13,2 15,7 17 18,5 11,5 12,7 11,2 13 19 18,5 15 17,7 19,5 20,5 14,3 16,7 13 14,7 25,5 26,5 20,7 22 29 27,5 23,5 22,2 16,2 15,7 29,5 31,5 25,5 27 34 31 24 25 17,5 16 33,5 34,5 29,5 29,5 38 37 28 28 20,5 18 33,6 34,5 29,5 30 38 37 31 28 21,5 18 Hình 3.13 Biểu đồ tăng trưởng kích thước ớt bình sử dụng hỗn hợp nước xả với tỷ lệ khác qua tuần quan sát Từ biểu đồ thấy, bình bình ớt đạt kích thước cao Ngược lại bình bình 10 kích thước ớt thấp Chiều cao thân có xu hướng cao dần từ bình (B0) đến bình (B5), bình (B6) thấp dần từ bình đến bình 10 (B10) Điều chứng tỏ ớt cần lượng phân bón phù hợp cho trình sinh trưởng, trồng phát triển tốt thiếu chất thừa chất 3.4.1.2 Năng suất ớt bình nghiên cứu Năng suất bình tính dựa số ớt bình tổng khối lượng ớt bình trình bày bảng 3.15 Số bình tưới hỗn hợp nước xả từ 15-45 quả, tổng khối lượng từ 0,24-0,706 kg, khối lượng trung bình từ 11,7-16,5 g Kết cho thấy tỷ lệ đậu bình bình cao Số lượng bình cao gấp 1,5 – lần so với bình khác Kích thước ớt lớn hơn, trọng lượng trung bình từ 15,7 – 16,5 g Bảng 3.12 Năng suất thu bình thực nghiệm Bình B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 Số (quả) 11 18 15 30 31 45 40 34 26 20 21 Tổng khối lượng (kg) 0,165 0,24 0,215 0,35 0,445 0,706 0,66 0,53 0,395 0,30 0,325 Khối lượng trung bình (g) 3.4.2 Mô hình thực nghiệm sử dụng nước hồ sinh học tưới 15 13,3 14,3 11,7 14,4 15,7 16,5 15,6 15,2 15 15,5 3.4.2.1 Quá trình sinh trưởng, phát triển ớt Mô hình thực nghiệm xây dựng có bình trồng ớt Bình thứ (B11) tưới bón nước lấy hồ sinh học Bình thứ (B0) tưới nước kênh mương lấy mương dẫn nước Chế độ tưới bón thực vào giai đoạn sinh trưởng ớt: Giai đoạn mầm, giai đoạn đẻ nhánh giai đoạn hoa Kết quan sát sinh trưởng ớt qua tuần theo dõi trình bày bảng 3.13 Bảng 3.13 Quá trình sinh trưởng ớt sử dụng nước hồ sinh học tưới (B11) so với sử dụng 100% nước kênh mương (B0) (Đơn vị: cm) Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 B0 2,7 3,5 11,5 13 17,5 20 23 23 B11 5,2 10,2 14,5 18,5 22,5 28 31 33 33 Hình 3.14 Biểu đồ so sánh trình sinh trưởng ớt sử dụng nước hồ sinh học tưới (B11) nước kênh mương (B0) Quá trình sử dụng nước hồ sinh học tưới cho kết tốt, ớt tưới nước hồ sinh học sinh trưởng nhanh, chiều cao thân tuần thứ 10 33cm cao hẳn so với việc dùng nước kênh mương tưới cao 23cm 3.4.2.2 Năng suất ớt Năng suất ớt thu sau trình thử nghiệm cho thấy tỷ lệ đậu tưới nước hồ sinh học cao nhiều so với tưới nước kênh mương lần Trọng lượng trung bình cao 0,3 g suất thu cao 3,2 lần Kết suất trình bày bảng 3.14 Bảng 3.14 Năng suất thu bình thực nghiệm tưới bón nước hồ sinh học so với bình đối chứng Bình Số (quả) Tổng khối lượng (kg) Trọng lượng trung bình (g) B0 11 0,165 15 B11 34 0,520 15,3 Kết luận: Qua thực nghiệm cho thấy, việc sử dụng nước xả sau biogas làm nước tưới đem lại hiệu tốt, tăng suất trồng, thay đáng kể lượng phân bón vô Để đạt suất trồng cao cần pha trộn nước xả với nước kênh mương với tỷ lệ 1:1 1,5:1 Kết tương đương với kết thí nghiệm Viên Thổ nhưỡng nông hoá bắp cải thí nghiệm Sở Nông nghiệp Bình Định mướp đắng [6] Việc sử dụng nước hồ sinh học để tưới bón cho kết tốt, suất trồng cao so với đối chứng Tuy nhiên, so với khả tăng trưởng suất tưới hỗn hợp nước xả/nước kênh mương tỉ lệ 1:1 1,5:1 tưới nước hồ sinh học thấp (Năng suất thấp 1,4 lần, số bình thấp 1,3 lần) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Lượng phân thải nước thải ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, phần ăn thời tiết ngày Bình quân hộ gia đình ngày thải từ 21 – 52,5 kg phân 210 - 650 lít nước thải Kết khác hộ gia đình tuỳ thuộc vào số lợn nuôi chế độ chăm sóc Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn cao, hiệu xử lý đạt 95% phần lớn tiêu chất hữu cơ, coliform đạt 99% Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học khắc phục số hạn chế hệ thống cố hầm biogas, xử lý phần chất dinh dưỡng (N,P) mà hầm biogas chưa xử lý Tuy nhiên, hàm lượng chất dinh dưỡng nước hồ cao, vượt tiêu chuẩn cho phép Nước thải sau xử lý hồ sinh học phù hợp với mục đích phục vụ nước tưới tiêu, thuỷ lợi (Không tưới cho loại rau thực vật ăn tươi sống) Nước xả trộn với nước kênh mương lấy mương dẫn nước sử dụng tưới cho ớt trồng bình thực nghiệm với hàm lượng 200ml/bình thời gian tưới bón vào giai đoạn, mầm, đẻ nhánh giai đoạn hoa Kết cho thấy với tỷ lệ pha trộn nước xả/nước kênh mương 1/1 1,5/1 cho hiệu tốt nhất, trồng phát triển nhanh cho suất cao Kiến nghị: Để giảm ảnh hưởng chất thải chăn nuôi lợn đến sức khoẻ người chăn nuôi cần ý đến vấn đề quy hoạch xây dựng chuồng nuôi lợn hộ gia đình Chuồng nuôi lợn nên tách biệt, không liền khối với công trình sinh hoạt người, khoảng cách từ chuồng nuôi lợn đến giếng nước, bếp ăn, nhà nên quy hoạch xa khuân viên hộ gia đình Để tránh xảy cố trình vận hành hầm biogas, cần ý đến nguồn phân nạp vào hầm phải phù hợp với thiết kế ban đầu hầm, không nên nạp vào nhiều hay Phân nạp vào hầm biogas cần phối trộn với nước với tỷ lệ thích hợp phân/nước 1/2 1/3 1/4 Đối với hệ thống hầm biogas kết hợp với hồ sinh hoc, để nâng cao hiệu xử lý chất thải hệ thống cần thiết phải nâng cao hiệu xử lý hồ cách: - Chăm sóc, thu don bèo hồ để diện tích bao phủ bèo khoảng 30% so với mặt hồ - Cần có phương án nạo vét bùn cho hồ tối thiểu năm/lần - Cần chia nguồn thải sau hầm biogas làm nhiều nhánh để đổ vào hồ Đối với hộ gia đình chăn nuôi lợn có sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải tận dụng nguồn nước xả sau hầm biogas để tưới cho trồng vườn nhà ruộng, cách pha loãng với nước kênh mương với tỷ lệ 1:1 đến 1,5:1 Như vậy, tiết kiệm tiền phân bón góp phần xử lý nguồn nước thải [...]... giá hiệu quả xử lý của các hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn rất cao, hiệu quả xử lý đạt trên 95% đối với BOD 5, COD, SS, chỉ số Coliform đạt đến 99% Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học đã khắc phục được một phần hạn chế của hệ thống chỉ có hầm biogas, xử lý một phần các chất dinh dưỡng (N,P) mà hầm biogas chưa xử. .. giá hiệu quả xử lý của hầm biogas và hầm biogas kết hợp hồ sinh học 3.3.1 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của một số hầm biogas nghiên cứu Hiệu suất xử lý nước thải của các hầm biogas được trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas tại các hộ nghiên cứu TT 1 Thông số BOD5 mg/l Nồng độ đầu vào (TB± s) Nồng độ đầu ra (TB± s) Hiệu suất xử lý (%)... rau và thực vật ăn sống 3.3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của hầm biogas kết hợp hồ sinh học Hiệu suất xử lý nước thải hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học được trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10 Tính chất nước thải tại hồ sinh học khu vực nghiên cứu TT Thông số Nồng độ đầu vào TB± s Nồng độ tại hồ sinh học TB± s Hiệu suất xử lý (%) TCN 6782006 QCVN 40-2011 BTNMT (Cột B) 1 BOD5 mg/l... vận hành hầm biogas, cần chú ý đến nguồn phân nạp vào hầm phải phù hợp với thiết kế ban đầu của hầm, không nên nạp vào quá nhiều hay quá ít Phân nạp vào hầm biogas cần phối trộn với nước với tỷ lệ thích hợp phân/nước là 1/2 hoặc 1/3 hoặc 1/4 Đối với hệ thống hầm biogas kết hợp với hồ sinh hoc, để nâng cao hiệu quả xử lý chất thải của hệ thống cần thiết phải nâng cao hiệu quả xử lý của hồ bằng cách:... nước thải chăn nuôi lợn rất cao, hiệu quả xử lý đạt trên 95% đối với phần lớn các chỉ tiêu về chất hữu cơ, coliform đạt 99% Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học đã khắc phục được một số hạn chế của hệ thống chỉ cố hầm biogas, xử lý một phần các chất dinh dưỡng (N,P) mà hầm biogas chưa xử lý được Tuy nhiên, hàm lượng chất dinh dưỡng trong nước hồ còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép Nước thải sau xử lý. .. lần) KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: 1 Lượng phân thải và nước thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, khẩu phần ăn và thời tiết trong ngày Bình quân tại mỗi hộ gia đình mỗi ngày thải ra từ 21 – 52,5 kg phân và 210 - 650 lít nước thải Kết quả này khác nhau giữa các hộ gia đình tuỳ thuộc vào số lợn nuôi và chế độ chăm sóc 2 Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu quả xử lý. .. của hầm biogas còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, đặc biệt là chất dinh dưỡng Để đủ điều kiện xả thải ra môi trường, nước thải đầu ra cần được tiếp tục xử lý bằng biện pháp hồ sinh học Nếu đem nước thải này tưới bón cho cây cần phải được xử lý sơ bộ bằng cách pha loãng làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm và không sử dụng tưới cho cây rau và thực vật ăn sống 3.3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý. .. (N,P) mà hầm biogas chưa xử lý được Hiệu quả xử lý T-N đạt 52,3%, T-P đạt 48,5% Tuy nhiên, nồng độ chất dinh dưỡng tại các hồ sinh học còn khá cao Theo thời gian các chất dinh dưỡng sẽ tích tụ dưới đáy hồ và nguy cơ cao gây ra hiện tượng phú dưỡng Vì vậy cần có biện pháp nạo vét hồ hàng năm để đối phó trước với nguy cơ này Nước thải sau xử lý tại hồ sinh học có thể phù hợp với các mục đích phục vụ... chuẩn) 3.3.2.1 Tính chất nước thải tại các hồ sinh học nghiên cứu Về cảm quan, nước tại hồ sinh học tương đối trong, không có màu đen hoặc xanh đen, không có mùi hôi thối Phụ lục hình 6 cho thấy, màu sắc của nước thải tại hồ sinh học Kết quả phân tích chất lượng nước thải được trình bày ở Bảng 3.10 Từ số liệu bảng trên cho thấy khả năng xủ lý chất hữu cơ trong nước thải tại hồ sinh học tương đối tốt... Tính chất nước thải đầu vào hầm biogas nghiên cứu Về cảm quan, nước thải chăn nuôi lợn có màu đen, đục, mùi hôi thối khó chịu Phụ lục hình ảnh cho thấy màu đặc trưng của loại nước thải này trong một đợt lấy mẫu Kết quả phân tích một số thông số về chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại các hộ nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.9 Số liệu phân tích cho thấy nồng độ chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi lợn