MUC LUC
Danh mục từ ViẾt tt . G- ch TT TT HT HH ng 3
B010) PPẼẼ088eeeea ‹(‹(313 1 4
Darth mc fink 2.00 6 MO DAU oieccccccssssssssssssssescsescscssscssscsscssscscscscsescessesssssssssssessesscscacscavsavsssesssseessceceteses 7 CHƯƠNG I TÔNG QUAN .-G- Set 1v 9E 919v 1 ưng ng net 9 1.1 Tinh hinh chan nu6i 6 Viét Nam oo cceccscsscesecscsesescsesseesscscscsesescevseeeeees 9 1.1.1 Hién trang chan mu6i lon a 9 1.1.2 Định hướng phát triển chăn nuôi lợn tại Việt Nam se se sa 10 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường đo chăn nuôi lợn 25-5555: 11 1.1.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến năng suất chăn nuôi 13 1.1.5 Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi lợn và thiệt hại kinh tẾ 14 1.2 Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quán lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Naim - s12 S3 SE SH 3 311 1 1517171150011 0111 rxnkrườc 14
1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn - + 5 52 s2 xxx rerrrxcsree 14 1.2.2 Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam 19
1.2.3 Tống quan về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới 21
CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐÊ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THAI CHAN NUÔI LỢN PHÙ HỢP VỚI ĐIÊU KIỆN CỦA VIỆT NAM 24
Trang 23.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ, . St ng ng ưu 70 3.2.2 Vận hành cơng trình - + 22x 3E S*EEEEEEEEEESeExEEEEEkrkrkrkrerrred 71 3.2.3 Kết quả và nhận Xét - + + St SE cvc HH ch TT cac 71 3.3 Cơ sở lý thuyết và tính tốn các cơng trình theo sơ đồ DCCN số 3 74 3.3.1 BE BBiOBAS QC HTnH TH TT ng ng TH TT ngưng 75 3.3.2 Bê UASB cà cành HT TH HH H01 01T oưệu 71 3.3.3 Mương OXxy hÓa: cọ HH 000010 0010000994 82 3.3.4 BỂ lắng 21 LH HH HH TH TH TT TH TT TH TH ngu 83
E8: 0.0 1n a 83
Trang 3Danh muc tir viét tat
Ky hiéu Tiéng Anh Tiéng Viét
ADP: Adenozin Diphotphat
ATP: Adenozin Triphotphat
BOD: Biochemical Oxygen Demand = Nhu cau oxy hda sinh hdéa COD: Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học
DO: Dissolved Oxygen Oxy hoa tan
F/M Food / Microorganisms Ty lé thuc 4n / vi sinh vat
IFPRI: Viện nghiên cứu chính sách lương
thực quốc tế
MARD: Bộ nông nghiệp và phát triển nông
thôn Việt Nam
SBR: ị Sequencing Batch Reactor ị Bé phản ứng hoạt động gián đoạn SVI: Sludge Volume Index Chi s6 bin — thé tích 1g bùn chiếm
chỗ ở trạng thái lắng
TKN Tong Nito Kjehdahl
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TVTS Thực vật thủy sinh
VFA Volatile Faty acid Axit béo dé bay hoi
VLL Vật liệu lọc
VSV Vi sinh vat
UASB Upflow Anaerobic Sludge Bê với lớp bùn ky khí dịng hướng
Blanket lên
XLNT Xử lý nước thải
Trang 4Danh muc bang
Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006 - -: - 9
Bang 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm G5 cv reeed 9 Bảng 1.3 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi -.- 13
Báng 1.4 Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm 15
Bang 1.5 Lượng chất thải chăn ni ước tính năm 2008 . 2 2 2 <5s52 l6 Bang 1.6 Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm ¿ccccccccecceerreo l6 Bang 1.7 Một số thành phần vi sinh vat trong chat thải rắn chăn nuôi lợn 17
Bảng 1.8 Thành phần trung bình của nước tiêu các lọai gia sÚc - 17
Báng 1.9 Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung 18
Bảng 1.10 Phương pháp xử lý và sử dụng chất lỏng tại các hệ thống 21
Bang 2.1 Thành phần khí trong hỗn hợp khí Biogas 5-5-5 se cecsrsesed 27 Bang 2.2 Lượng khí Biogas được sinh ra từ chất thải động vật và các chất thải 0495150:)5150›140)17 1200000107877 - 28
Bang 2.3 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu 29
Báng 2.4 Tý lệ C/N trong phân gia súc gia cầẦm - 5-5 sex rrerersed 29 Báng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu qua sinh khí 30
Bảng 2.6 Các thông số kỹ thuật đối với các cơng trình xử lý ky khí 34
Bang 2.7 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biỄu . - 5 xxx rrzrrrred 41 Bảng 2.8 Hiệu quả xử lý N bằng các cơng trình xử lý thơng thường 42
Bang 2.9 Anh hướng của tỷ lệ BOD/TKN đến (%) VSV tự dưỡng trong hệ hiếu khí ¬ 43
Báng 2.10 Ảnh hướng của nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng của VSV nitrat hóa 44
Bang 2.11 Hợp chat Photpho va kha nang chuyến hóa 555252 s2 cscss2 54 Bảng 2.12 Đặc điểm nước thải chăn ni lợn -¿- ©5252 Sex serererereerred 56 Bảng 3.1: Kết quá phân tích mẫu nước thải sau bể Biogas -. 5-5 5555 62 Bảng 3.2: Kết quả phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 2 (sau bé thiếu khí) 63
Bảng 3.3: Kết quá phân tích mẫu nước tại điểm lấy mẫu số 3 (sau bề lọc SH) 64
Trang 6Danh muc hinh
Hình 1.1 Mục đích sử dụng phân trong quá trình chăn ni lợn theo điều tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 2s SE St E£E£EzEz xxx vxcczcxc 19 Hình 1.2 Mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 2-2 sE£eEEvE£E£z£vEvEeersrxrscee 20 Hình 1.3 Mơ hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới 22 Hình 2.1 Sơ đồ phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí Số liệu chỉ %COD
D490:1-01)i150 341: 8219 0P 25
Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB . G52 S2 SE SE x xi vErexekrrrrrrererrrrerree 33
Hình 2.3 Các quá trình sinh hóa XLNT trong hồ sinh học 5-55: 39 Hình 2.4 Sơ đồ quá trình khử hợp chất N - ¿5c Sex rtekrkerrrrrerree 43 Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình A2/O ccscsc<ce- 48 Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình Bardenpho 5 giai đoạn 49 Hình 2.7 Sơ đồ cơng nghệ xử lý N, P theo quy trình UCT - << 5: 49 Hình 2.8 Sơ đồ cơng nghệ xử lý N, P theo quy trình VIP - 5c ccscecee 50 Hinh 2.9 So dé hoat dong ctha bé SBR occ ccecesescecececssescecscecsccssevacsueesevseeseeeseees 50 Hinh 2.10 So dé cong nghé xt ly N, P trong mương oxy hóa . 5 50 Hinh 2.11: So dé qua trinh xtr ly N-NH4* oc eccceccceccescsesesessecesesssssesesesesesesesenes 52 Hình 2.12 Sơ đồ xử lý P bằng phương pháp sinh học sử dung vat liệu bám dính
cốt sắt (Fe) khơng có bùn hoạt tính tuần hồn «xe ceevse£eexcxe«e 55 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ nghiên cứu theo dây chuyền số 1 61 Hình 3.2 Nồng độ các chất ô nhiễm tại từng giai đoạn thời gian 68 Hình 3.3 Sơ đồ cơng nghệ nghiên cứu theo dây chuyền số 2 - 5-2 2=: 70 Hình 3.4 Diễn biến quá trình phân hủy theo thời gian tại bể thiếu khí 73 Hình 3.5 Diễn biến quá trình phân hủy theo thời gian tại bể aerotenk 74 Hình 3.6 Diễn biến quá trình phân hủy theo thời gian tại ao sinh học 74
5009 815 807.13: 008 Ẻ8Ẻ na 78
Trang 7MO DAU
Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nên nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), nó khơng những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng triệu người dân hiện nay Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng đối với nước ta khi có tới hơn 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp
Sự gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu về thực phẩm ngày càng cao của cuộc sống đã thúc đây ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ Sự phát triển bùng nỗ của ngành chăn nuôi để đáp ứng các nhu cầu là một tất yếu Cơng nghiệp hóa chăn ni có thể là hệ quả tất yếu của chuỗi thực phẩm liên kết theo chiều dọc và cung ứng cho các cửa hàng bán lẻ lớn, nhưng cũng có thể xảy ra một cách độc lập
Khi các nước tiến hành cơng nghiệp hóa họ đi theo mơ hình tổ chức vùng chuyên canh Chăn nuôi truyền thống dựa vào nguồn thức ăn sẵn có của địa phương như đồng cỏ tự nhiên và phụ phẩm cây trồng Những nguồn thức ăn sẵn có trên, giải thích sự phân bố của ngành chăn nuôi gia súc nhai lại Trong lúc đó phân bố chăn nuôi lợn và gia cầm lại sát với dân cư vì chúng chuyển hóa các vật phế thải thành
thịt và trứng Ví dụ, ở Việt Nam, nước mới bắt đầu công nghiệp hóa 90% mơ hình chăn ni gia cầm đều gắn với phân bố dân cư (Gerber và cộng sự - 2003)
Khi cịn chăn ni nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng chất thải từ chăn nuôi cho hoạt động sản xuất nơng nghiệp thì chất thải chăn nuôi từ các hộ gia đình gần như không phải là một mối hiểm họa đối với môi trường
Phát triển chăn nuôi bền vững, nhất là chăn nuôi lợn hàng hóa như thế nào
Trang 8Khi công nghiệp hóa chăn ni cộng với sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng đàn gia súc thì chất thải từ hoạt động chăn nuôi của các trang trại, gia trại đã làm cho môi trường chăn nuôi đặc biệt là môi trường xung quanh bị ơ nhiễm trầm trọng, nó đã gây nên một làn sóng mới phản đối các trang trại chăn nuôi từ phía người dân ở gần các trang trại Theo báo cáo tông kết của viện chăn nuôi [1], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nông nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức Nồng độ khí H;S và NH: cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Tổng số VSV và bào tử nắm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài ra nước thải chăn ni cịn có chứa coliform, e.coli, COD , và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép
Hiện nay với sự hội nhập quốc tế kèm với nó là sự gia tăng những quy định về bảo vệ môi trường, ý thức ngày càng được nâng cao của cộng đồng về các vấn đề mơi trường thì vẫn đề mơi trường nói chung và mơi trường chăn ni nói riêng đã nhận được nhiều sự quan tâm của cộng đồng Trên thế giới môi trường chăn nuôi đã
được đánh giá một cách khá toàn diện, một trong số đó là các nghiên cứu về xử lý
chat thải chăn nuôi.Tại Việt Nam, mặc đù đã phần nào cám nhận được tác hại về môi trường do chăn nuôi gây ra xong gần như chưa có một nghiên cứu đầy đủ nào về quán lý, xử lý chất thải chăn nuôi
Trang 9CHUONG I TONG QUAN
1.1 Tình hình chăn ni ở Việt Nam 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn
Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất Chăn nuôi Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình quân giai
đoạn 2001-2006 đạt 8,9%)
Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn ni tính đến hết năm 2006
Miễn Số trang | Số trang | Số trang | Số trang | Số trang | Tổng số trại lợn trại gia traibo | trại trâu | trại đê
cam
Cả nước 7.475 2.837 6.405 247 757 17.721
Miễn Bắc | 3.069 1.274 1.547 222 201 6.313
Miễn 4.406 1.563 4.858 25 556 11.408
Nam
Bang 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm
(Don vi: %) Nam Ngành 1986-1990 | 1990-1996 | 1997-2005 | 1986-2005 | 2006-2010 nông nghiệp 3,4 6,0 5,5 5,2 4,1 khac trông trọt 3,4 6,1 5,4 5,2 5,5 chăn nuôi 3,4 5,8 6,7 5,6 8,5 dịch vụ 4,1 4,6 2,3 3,6 4,2
Trang 10tuy nhiên, tý lệ số hộ nuôi 2 con lợn năm 2001 vẫn chiếm 67% tống số hộ (so với 82% năm 1994) [21] Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhưng vẫn cịn nhỏ, tính chun mơn hố chưa cao
Trong xu thế chun mơn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày càng phố biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên 400 - 500 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng nuôi Tính đến năm 2006 cả nước có: 17.721 trang trại, chưa kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác như thỏ, lợn rừng, nhím và các loại động vật sống trong nước (cá sấu, ) Trong đó: có 7.475 trang trại chăn nuôi lợn, (miền Bắc: 3.069, miền Nam: 4.406); với 2.990 trang trại nuôi lợn nái Số trang trại chăn nuôi gia cầm là 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số trang trại chăn ni bị là 6.405, trong đó có 2.011 trang trại chăn ni bị sữa (miền Bắc: 3.069 miền Nam: 4.406); Số trang trại chăn nuôi trâu là: 247 miền Bắc: 222, miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê là: 757 miền Bắc: 201, miền Nam: 556)
Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về số đầu con
= © © = t3 WOW HUN CC ~~ OC \C 1986-1990 1991-1995 1996-2000 2000-2003 2003-2005 [Gia súc MLợn [Gia cảm |
1.1.2 Định hướng phát triển chăn nuôi lợn tại Việt Nam
Trong số các nước thuộc khối asean, Việt Nam là nước chịu áp lực về đất đai lớn nhất Tốc độ tăng dân số và q trình đơ thị hóa đã làm giảm diện tích đất nơng
nghiệp Để dam bảo an toàn về lương thực và thực phẩm, biện pháp duy nhất là
Trang 11thâm canh chăn ni trong đó chăn nuôi lợn là một thành phan quan trong trong định hướng phát triển
Theo quyết điịnh số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng 1 năm 2008 của Thủ tướng chính phủ về việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 thì:
+ Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyên sang sản xuất phương thức trang trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm dam bao chất lượng cho tiêu dùng và xuất khẩu;
+ Tý trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó năm 2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%;
+ Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu quả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi;
+ Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại, công nghiệp và cơ sở giết mồ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thai, báo vệ và giám ô nhiễm môi trường
+ Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008-2010 đạt khoảng §-9% năm; giai đoạn 2010-2015 đạt khoảng 6-7% năm và giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5- 6% năm
1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn phát triển với tốc độ rất nhanh nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi Do đó năng suất chăn nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trường một cách trầm trọng Ơ nhiễm mơi trường không những ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn ni mà cịn ánh hưởng tất lớn đến sức khỏe con người và môi trường sống xung quanh Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn phân, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ôn định và nước thải không qua xử lý xá trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng
Trang 12đất và các sản phẩm nông nghiệp Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh
về hơ hấp, tiêu hố, do trong chất thải chứa nhiều VSV gây bệnh, trứng giun tổ
chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo: nếu khơng có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ánh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thê cướp đi sinh mạng của rất nhiều người
Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chỉ tiết và đầy đủ về ô nhiễm môi trường do ngành chăn nuôi gây ra Theo báo cáo tổng kết của viện chăn nuôi [1], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức Nồng độ khí H;§ và NH; cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Téng số VSV va bào tử nắm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài ra nước thải chăn ni cịn có chứa Coliform, E.coli, COD , và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép
Ơ nhiễm mơi trường khu vực trại chăn nuôi do sự phân huỷ các chất hữu cơ có mặt trong phân và nước thái của lợn Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn thì các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn ni bao gồm hỗn hợp nhiều loại khí trong đó có trên 40 loại gây mùi, chủ yếu là H;S và NHạ Trong điều kiện ky khí cộng với sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphát (SO¿7) thành sunphua (S”) Trong điều kiện bình thường thì H;S§ là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi Nồng độ S” tại hố thu nước thải chăn nuôi lợn có thể lên đến 330 mg/1 cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn (theo TCVN 5945-2005 cột C nồng độ sunfua là 1,0mg/)) [2]
Trang 131.1.4 Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến năng suất chăn ni
Tình hình dịch bệnh bùng phát trên quy mô rộng ngày càng tăng, dịch bệnh có nhiều nguyên nhân và từ nhiều nguồn khác nhau: do vius, vi khuẩn, ký sinh trùng Vì vậy để hạn chế các nguyên nhân gây bệnh trên, ô nhiễm môi trường chuồng nuôi là vẫn đề cấp bách cần giải quyết hiện nay
Bệnh và các loại vi khuẩn gầy bệnh trên lợn: bệnh tiêu hóa do vi khuẩn E.coli gây ra ỉa chảy ở lợn con, bệnh do ký sinh trùng gây ra làm lợn chậm lớn, còi cọc bên cạnh đó chất lượng khơng khí trong chuồng nuôi cũng rất quan trọng, gia súc hít vào phối những chất độc hại gây viêm nhiễm đường hô hấp làm ảnh hướng đến sự tăng trưởng Phân và nước thải không được thu gom xử lý sẽ phân hủy gây ô nhiễm môi trường khơng khí ảnh hưởng đến năng suất chăn nuôi, môi trường chăn nuôi bao gôm các u tơ: khí amoniac, hyđro sunfua, nhiệt độ, độ âm, bụi và các khí
gây mùi hôi thối khác
Bảng 1.3 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi
Tên mầm bệnh Loại Đường ô Gây bệnh
nhiễm ndtp* | vật nuôi | người
e coli vi trung nước, thức ăn + + +
salmonella vi trùng nước, thức ăn + + +
leptospira vi trung nước, thức ăn - + +
dịch tả lợn virut nước, thức ăn - + -
ascarissuum ký sinh trùng | nước, thức ăn - + +
bệnh ngoài da nắm, kst nước, thức ăn - + +
da niêm mạc
c parium kst nước, thức ăn - + +
Trang 14
mơi trường có ý nghĩa rất lớn đến năng suất chăn nuôi và công tác kiểm soát dịch bệnh đối với vật ni
1.1.5 Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi lợn và thiệt hại kinh tế
Dịch lở mồm long móng (LMLM): các triệu chứng điển hình như trâu, bị, lợn chảy nhiều nước bọt, loét niêm mạc lưỡi, lở mồm và tụt móng Ở nước ta bệnh LMLM đã xuất hiện đai dẳng trong nhiều năm qua và khó tiêu trừ, biện pháp duy nhất là tiêu huỷ gia súc trong khu vực dịch bệnh Đến tháng 2 năm 2007 dịch này vẫn xuất hiện ở nhiều tỉnh và phải thực hiện tiêu huỷ hàng ngàn con lợn, bò [29]
Dịch bệnh tai xanh của lợn (rỗi loạn hô hấp và sinh sản - hội chung PRRS) triệu chứng: bỏ ăn, sốt, tai chuyên màu xanh và chết bệnh tai xanh do virus lelytad tấn công và phá hủy đại thực bào (cơ quan có chức năng tiêu diệt vi khuẩn), nên lợn rất dễ chết vì bị bội nhiễm do vi khuẩn gây bệnh tả, tụ huyết trùng, hen suyễn một số bệnh tích thường gặp: não sung huyết, phối viêm xuất huyết, gan sưng Ở Việt Nam, bệnh đã xuất hiện tại miền nam nhiều năm trước đây, vào tháng 3/2007 tại Hải Dương xuất hiện dịch bệnh tai xanh, sau đó đã có thêm gần 30.000 con lợn tại một số tỉnh đồng bằng Bắc bộ bị nhiễm bệnh Vào tháng 3-4/2008 dịch bệnh tai xanh lại bùng phát ở 11 tỉnh thành ở cá 3 miền trong cả nước, số lợn mắc bệnh phải tiêu hủy là 26.300 con [29] Để chữa trị bệnh tai xanh cho lợn có thể sử dụng thuốc kháng sinh cho lợn, tuy nhiên đã xảy ra hiện tượng nhờn thuốc Biện pháp tối ưu
nhất để ngăn chặn sự lây lan dịch bệnh là khoanh vùng ố dịch và tiêu hủy lợn bệnh
Dịch bệnh đối với vật nuôi ở nước ta mấy năm gan day liên tục bùng phát, hết dịch bệnh này đến dịch bệnh khác, gây tôn thất lớn cho nền kinh tế và nhiều chủ trại chăn nuôi bị phả sản Các dịch bệnh sau khi được ngăn chặn có nguy cơ bùng phất trở lại rất cao, mặc dù các cấp các ngành và nhân dân đã mắt nhiều công sức và tiền của để phòng dịch và dập dịch Tuy nhiên để đảm bảo phát triển bền vững lâu dài, cần phải đặt công tác môi trường chuồng trại chăn nuôi lên hàng đầu
1.2 Tống quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam
1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn
Trang 15+ Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông, chất hữu cơ tại các lò mỗ
+ Chất thái lỏng: nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc, vệ sinh lò mồ,
các dụng cụ
+ Chất thải khí: CO;, NHạ, CH¡
Chất thải rắn và nước thải Chất thải rắn chủ yếu là phân, rác, thức ăn thừa của vật nuôi Chất thải rắn chăn nuôi lợn có độ âm từ 56-83%, tý lệ N, P, K cao, chứa nhiều hợp chất hữa cơ, vô cơ và một lượng lớn các vi sinh vật, trứng các ký sinh trùng có thể gây bệnh cho người và vật nuôi
Tùy theo đặc điểm chuồng ni và hình thức thu gom chất thải, chất thai chăn nuôi lợn bao gồm: chất thải rắn, nước tiểu, nước thải chăn nuôi (hỗn hợp phân, nước tiểu, nước rửa chuồng )
1.2.1.1 Chất thải rắn - 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 q trình tiêu hóa vi sinh - Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin .), các mơ tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài
- Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân a Lượng phân:
Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ước tính 6-8% trọng lượng của vật nuôi [2] Lượng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ được thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 1.4 Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm
Loại gia súc Lượng phân (kg/ngày) Nước tiêu (kg/ngày)
Trâu bò lớn 20-25 10-15
Lon (<10kg) 0,5-1 0,3-0,7
Lon (15-45kg) 1-3 0,7-2,0
Lon (45-100kg) 3-5 2-4
Trang 16Bảng 1.5 Lượng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008
TT Loạivật | Tổng số đầucon | Chất thải rắn bình | Tống chất thải rắn/
nuôi năm 2008 quân (kg/con/ngày) nim (tr tan)
(1.000.000 con) 1 | Bo 6.33 10 23.13 2 | Trau 2.89 15 15.86 3 | Lon 26.70 2 19.49 4 | Gia cim 247.32 0.2 18.05 5 Dê 1.34 1.5 0.73 6 | Cuu 0.08 1.5 0.04 7 Ngựa 0.12 4 0.17 8 | Huou, nai 0.04 2.5 0.03 9 | Ché 8.07 1 2.95 Tổng cộng 80.45 b Thành phần trong phân lợn
Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Thành phần dưỡng chất của thức ăn và nước uống:
- Đệ tuôi của lợn (môi độ ti sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau);
- Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu câu cá thê: nêu nhu câu ca thê cao thì sử dụng dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải sẽ ít và ngược lại
Bang 1.6 Thành phân (%) của phân gia súc gia cầm
Loại phân Nước Nitơ PO; KạO CaO MgO
Lon 82.0 0.60 0.41 0.26 0.09 0.10
Trâu, bò 83.14 0.29 0.17 1.00 0.35 0.13
Gà 56.0 1.63 0.54 0.85 2.40 0.74
Ngồi ra, trong phân cịn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng, trong đó vi khuân thuộc họ Enferobacfteriacea chiêm ổa sô với các giông điên hinh nhu Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella Trong 1 kg phan
Trang 17có chứa 2000-5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loai: Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)
Bảng 1.7 Một số thành phân vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn
Chỉ tiêu Đơn vị Số lượng
Coliform MNP/100g 4.10°-10° E Coli MPN/100g 10°-10' Streptococus MPN/100g 3.10°-10° Salmonella Vk/25ml 10-107 Cl Perfringens Vk/ml 10-10” Đơn bào MNP/10g 0-10” 1.2.1.2 Nước phân
Nước phân chuồng là hỗn hợp phân, nước tiểu và nước rửa chuồng Vì vậy nước phân chuồng rất giàu chất dinh dưỡng và có giá trị lớn về mặt phân bón Trong 1m nước phân có khoảng: 5-6kg N nguyên chất; 0,1kg P;O;; 12kg K;O (Bergmamn, 1965) Nước phân chuồng là nghèo lân, giàu đạm và rất giàu Kali Đạm trong nước phân chuồng tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và axit hippuric, khi để tiếp xúc với khơng khí một thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyên thành amoni
carbonat
Bảng 1.8 Thành phân trung bình của nước tiểu các loai gia sic
TT Loại gia Thành phần trong nước tiểu (%)
suc, gia | Nước | CHC| N P,.0; | K,0 | CaO | MgO Cl
cầm
Trang 181.2.1.3 Nước thai
Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất đặc trưng và có khả năng gây 6 nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn ni lợn có quy mơ tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thay đặc điểm của nước thải chăn nuôi [1]:
> Cac chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% bao gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa Các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, mudi chlorua, SO,”,
> N va P: kha nang hap thy N va P cua cac loai gia suc, 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-téng = 200 — 350 mg/1 trong đó N-NH¿ chiếm khoảng 80-90%; P tổng = 60-
100mg
> Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh
Bảng 1.9 Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung
Chỉ tiêu | Đơn vị Trại TTNC Lợn Trại lợn | Trại Cty Trại TB+SD
Trang 19Chất thải lỏng trong chăn nuôi (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng, vệ sinh dụng cụ, .) ước tính khoảng vài chục nghìn tỷ mỶ /năm
1.2.1.3 Khi thải
Chất thải khí: Chăn ni phát thải nhiều loại khí thái (CO;, NHạ, CH¿, H;§, thuộc các loại khí nhà kính chính ) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn, ước khoảng vài trăm triệu tắn/ năm
1.2.2 Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam
1.2.2.1 Chất thải rắn
Công tác quán lý chất thải trong chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn, việc sử dụng phân lợn trong nông nghiệp vẫn còn bị hạn chế do phân lợn không giống phân bò hay gia cầm khác Phân lợn ướt và hôi thối nên khó thu gom và vận chuyên, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao và có thể làm chết hoặc mắt năng suất cây trồng (sầu riêng mất mùi, nhãn khơng ngọt ) Theo điều tra tình hình quản lý chất thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP HCM và một số tỉnh lân cận [2] chỉ có 6% số hộ ni lợn có bán phân cho các đối tượng sử dụng để nuôi cá và làm phân bón, khoảng 29% số hộ chăn nuôi lợn sử dụng phân cho bề biogas và 9% hộ dùng phân lợn để nuôi cá
Phân bón 6% Biogas 29% Ban phan 6% Nuôi cá 9% Không mục đích 50%
Hình 1.1 Mục đích sử dụng phân trong q trình chăn ni lợn theo điều tra tại một số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn ni lợn có quy mô tập trung ở Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy: Chất thải rắn bao
Trang 20gồm chủ yếu là phân, chất độn chuồng, thức ăn thừa và đôi khi là xác gia súc, gia cầm chết Kết quả điều tra hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi cho thấy 100% số cơ sở chăn nuôi đều chưa tiến hành xử lý chất thải rắn trước khi chuyên ra ngoài khu vực chăn nuôi Các cơ sở này chỉ có khu vực tập trung chất thải ở vị trí cuối trại, chất thải được thu gom và đóng bao tải để bán cho người tiêu thụ làm phần bón hoặc ni cá Các bao tải này được tái sử dụng nhiều lần, không được vệ sinh tiêu độc nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và lây nhiễm lan truyền dịch bệnh từ trang trại này sang trang trại khác là rất cao Đối với phương thức nuôi lợn trên sàn bê tơng phía dưới là hầm thu gom thì khơng thu được chất thái rắn Toàn bộ chất thải, bao gồm phân, nước tiểu, nước rửa chuồng được hòa lẫn và dẫn về bề biogas 1.2.2.2 Chất thải lỏng
Đây là loại chất thải ít được sử dụng và khó quản lý đo:
- Lượng nước thải lớn, lượng nước sử dụng cho nhu cầu uống, rua chuồng và tắm cho lợn là 30-50 lít nước/1con.ngd
- Nước thải có mùi hơi thối, khó vận chuyên đi xa để sử dụng cho các mục đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản;
- Lượng nước thái quá lớn, không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh tác xung quanh Tưới cây 15% Biogas 40% ữ lý sơ bộ, thải ra MT 45%
Hinh 1.2 Muc dich sử dụng nước thải trong qua trình chăn ni lợn theo điều tra tại
wee Ad Á E A 2I A TP WA Ss AAS
ff tue su muyen or ỤC AH FHẤU QC L_ÍLE Vitter
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mơ tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh
Trang 21Binh, Nam Dinh, Quang Nam, Binh Duong, Đồng Nai cho thấy: nước thải của các cơ sở chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống và nước tắm rửa cho lợn Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn được điều tra đều có chỉ có hệ thống xử lý chất thải lông băng công nghệ biogas Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử lý nước thải tại các trang trại trên là: Nước thải > bé Biogas > hé sinh hoc > thai ra môi trường, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có sơ đồ xử lý chất thải như trên [1]
Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp cịn rất thấp Vì vậy cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vẫn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trường do một lượng chất thái chăn nuôi gây ra
Bảng 1.10 Phương pháp xử lý và sử dụng chất lỏng tại các hệ thống Đơn Chỉ tiêu VỊ VAC AC VC C trang trai| % 42,5 24,39 64,70 73,68 Chất | xử lý bằng| „, m° | 3,87+5,43 | 4,4141,28 | 3,7321,83 | 3,98 +2,98 thai biogas
được |trang trai] % 11,25 - - -
xu ly | xử lý bằng m°` | 5,59 +2,86 - - - ao lang , trang trại | % 63,75 75,60 - - Chat , đưa xuông| , thải , m | 4,99 +1,28 | 6,58+4,32 - - ao ca không trang trại| % 11,25 12,19 57,14 63,15 được „ đô ra môi 3 xu ly m™ | 2,22 42,23 | 4,9142,95 | 3,98 +5,75 | 3,50+5,40 truong
1.2.3 Téng quan vé quan ly chat thai chăn nuôi lợn trên thế giới
Trang 22nhu (Zhang va Felmann, 1997), (Boone va cs., 1993; Smith & Frank, 1988), (Chynoweth va Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith va cs., 1988; Smith va cs., 1992), (Chynoweth, 1987; Chynoweth & Isaacson, 1987) Cac céng nghé áp dụng cho xử lý nước thái trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học Ở các nước phát triển, quy mô trang trại hàng trăm hecta, trong trang trại ngồi chăn ni lợn quy mô lớn (trên 10.000 con lợn), phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vi sinh và năng lượng Biogas cho máy phát điện, nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích nơng nghiệp
Trang trại lớn quy mô Cơ sở chăn nuôi
công nghiệp quy mô nhỏ lẻ
i
Hệ thống nuôi Nuôi thá,
mot trén san ,| chuông hở
Bẻ chứa, hồ chứa nưỚC
thải, hệ thông xử lý yêm khí, bê blogas dung tích
Kho chứa chất thải răn z+“===—=—=—=—=—=—=—=~—=—=—=—=——=~¬ lớn., ⁄ ` , ` | \ Y ủ phân compost | Kênh mương tiếp nhận nước
CATT SAPP PPULU Livi
- Dòng nước thải Dòng chất thải
ran
Hình 1.3 Mơ hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thể giới
Tại các nước phát triển việc ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải chăn nuôi đã được nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến trong nhiều năm qua
Tại Hà Lan, nước thải chăn nuôi được xử lý bằng công nghệ SBR qua 2 giai đoạn: giai đoạn hiếu khí chun hóa thành phần hữu cơ thành CO;, nhiệt năng và nước, amoni được nitrat hóa thành nitrit và/hoặc khí nitơ; giai đoạn ky khí xảy ra
Trang 23quá trình đề nitrat thành khí nitơ Phốtphat được loại bỏ từ pha lỏng bằng định
lượng vôi vào bề sục khí (Willers et al.,1994)
Tại Tây Ban Nha, mước thải chăn nuôi được xử lý bằng quy trình VALPUREN (được cấp bằng sáng chế Tây Ban Nha số P9900761) Đây là quy trình xử lý kết hợp phân hủy ky khí tạo hơi nước và làm khô bùn bằng nhiệt năng được cấp bởi hỗ hợp khí sinh học và khí tự nhiên
Trang 24CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYÉT VÀ ĐÈ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THAI CHAN NUOI LON PHU HOP VOI DIEU KIEN CUA VIỆT NAM Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau: - Phương pháp xử lý cơ học
- Phương pháp xử lý hóa lý - Phương pháp xử lý sinh học
Trong các phương pháp trên, xử lý sinh học là phương pháp chính, các cơng trình xử lý sinh học thường được đặt sau các cơng trình xử lý cơ học, hóa lý
2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học và hóa lý 2.1.1 Xử lý cơ học
Mục đích là tách cặn rắn và phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, lắng cặn Có thể dùng song chắn rác, bề lắng để loại bỏ cặn dễ lắng tạo điều kiện xử lý và giảm khối tích các cơng trình phía sau
2.1.2 Xử lý hóa lý
Sau khi xử lý cơ học, nước thải còn chứa nhiều cặn hữu cơ và vơ cơ có kích thước nhỏ, có thế dùng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) với nước thải chăn nuôi lợn: phương pháp cơ học và keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng cặn trong nước thải chăn nuôi lợn Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi chi phi cao không phù hợp với các cơ sở chăn ni Ngồi ra tuyển nỗi cũng là một phương pháp để loại bỏ cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, tuy nhiên chỉ phí đầu tư và vận hành cao nên không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi
2.2 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học ky khí 2.2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý ky khí
Vào những năm 19 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 XLNT nhờ có những ưu điểm sau:
- Kha nang chiu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí;
Trang 25- Chi phi xt ly thấp (không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu kh); - _ Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thê sử dụng (khí sinh học — Biogas); - Hệ thống công trình xử lý đa dạng: UASB, lọc ky khí, ky khí xáo trộn hồn
tồn, ky khí tiếp xúc
Bên cạnh các ưu điểm trên, quá trình xử lý ky khí có một số nhược điểm sau:
- _ Nhạy cảm với môi trường (t, pH, nồng độ kim loại nặng );
Phát sinh mùi;
Tốc độ phát triển sinh khối chậm
Trong cơng nghệ ky khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng: Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt;
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 enzym đặc biệt Sơ đồ biểu diễn tống quát quá trình xử lý ky khí [41]:
Chất hữu cơ không tan, protein, hydrat
carbon, lipit 39 21 40 5 34
Acid amin, đường Acid béo
66 34 20 Hợp chất trung gian (propionat, butyrat, ) 11 23 12 8 11 Acetate Hydro 70 30 Methane
Hình 2.1 Sơ đồ phản ứng sinh bóa trong điều kiện yêm khi Sé liéu chi %COD trong
Trang 26" Giai doan 1- (giai đoạn thủy phân): Nước thải chăn nuôi lợn có chứa nhiều polyme hữu cơ phức tạp và không tan trong nước (protein, chất béo, carbon hydrat, cellulose, ligin ) Trong giai đoạn thủy phần những polyme hữu cơ bị bẻ gãy bởi các enzym ngoại bào do VSV thủy phân sinh ra để tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn Phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành acid amin, carbon hydrat thành đường đơn và chất béo thành acid hữu cơ mạch dài và glyxerin Nhưng phan ứng thủy phân cellulose và các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn tất 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 acefogenic chuyển hóa thành acid acetic, Hạ và CO¿
"_ Giai đoạn 3 - giai đoạn acefafe hóa: Sản phẩm của quá trình acid hóa được tiếp tục chuyển hóa thành nguyên liệu trực tiếp cho q trình methane hóa Trong sơ đồ 3.1 cho thấy 70%COD của nguồn được chuyén thanh acid acetic va 30%COD cịn lại đóng vai trị là chất cho điện tử và được chuyên hóa thành CO; và H;
"- Giai đoạn 4 - giai đoạn methane hóa: là giai đoạn chậm nhất trong quá trình xử lý yếm khí Khí methane hình thành từ phản ứng của acid acetic hoặc khí CO; và H; Quá trình này được thực hiện bởi loại VK acefofrophic và hydrogenotrophic
CH;COOH > CH, + CO, ; 4H, + CO, > CH, + HO
Vi sinh vat tao methane ti hydro va carbonic (hydrogenotrophic) c6 tc d6 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 tống 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 yếm khí cho thấy:
Trang 27- Trong giai đoạn acid hóa, pH của mơi trường bị giảm do hình thành acid béo và các sản phẩm trung gian có tính acid Mặt khác chủng loại vi sinh tạo methane chỉ phát triển thuận lợi trong mơi trường trung tính Để khắc phục hiện tượng “chua” cần tạo thế cân băng giữa hai q trình acid hóa và methane hóa bằng cách thúc đây hoạt tính của VSV mecthane 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 hơi, vì vậy chúng chỉ được coi là một bước tiền xử lý trong hệ thống xử lý 2.2.2 Các cơng trình ky khí có triển vọng áp đụng cho XLNT chăn nuôi
a Bề Biogas: Đây là phương pháp xử lý ky khí khá đơn giản, thấy ở hầu hết các cơ
sở chăn nuôi quy mô trang trại, kế cả quy mô hộ gia đình Ưu điểm của bê Biogas là
có thể sản xuất được nguôồn năng lượng khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác
Trong bể Biogas các chất hữu cơ được phân hủy mét phan, do dé sau Biogas nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và ít mùi hơn Bùn cặn trong bề biogas có thể sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp Cùng với việc có nguồn năng lượng mới sử dụng, cịn góp phần giảm thiếu hiện tượng chặt phá rừng và báo vệ mơi trường Khí Biogas là một nguồn năng lượng có triển vọng trong tương lai đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên
Bảng 2.1 Thành phần khí trong hỗn hop khi Biogas
Loại khí Thành phần khí CH, 55-65% CO, 35-45% Na 0-3% H; 0-1% H;S 0-1%
Khi đốt cháy 1m” hỗn hợp khí biogas sinh ra nhiệt lượng khoảng 4.500-6.000 calo/m” tương đương với 1 lit cồn, 0,8 lít xăng, 0,6 lít dầu thơ, 1,4 kg than hoa hay
Trang 28Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tái trọng chất hữu cơ, nhiệt độ mà lượng khí sinh ra là khác nhau
Bảng 2.2 Lượng khí Biogas được sinh ra từ chất thải động vật và các chất thải trong
nông nghiệp
Động vật Khí được sản sinh Thực vật Khí được sản sinh (1kg chất thải rắn) (1kg chất thải rắn)
Lợn 340-500 Cỏ 90-130
Gà 310-620 Rơm 105
Bò 280-550 Bèo tây 375
Các quá trình sinh hóa trong bể Biogas:
Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas như sau: Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose và nhóm vi khuẩn sinh khí metan
+ Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose: Những vi khuẩn này đều có enzym cellulosase và nằm rải rác trong các họ khác nhau, hầu hết các trực trùng, có bào tử Theo A.R.Prevot, chúng có mặt trong các ho: Clostridium, Plectridium, Caduceus, Endosponus, Terminosponus Trong điều kiện yếm khí chúng phân hủy tạo ra: CO›, H; và một số chất tan trong nước như formandehit, acetat, ancol methylic Cac chất này đều được đùng đề dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi khuẩn sinh khí metan
Trang 29Các yếu tố ảnh hưởng và duy tri hé théng Biogas:
- Nguyên liệu đưa vào: cần phải bỗ sung hàng ngày khối lượng phân đầy đủ, nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thê sản sinh ra ít khí hoặc khơng có khí Do đó cần phải duy trì sự cân bằng giữa các nhóm vi khuẩn trên, nếu đư các chất hữu cơ nhóm sinh vật thứ nhất sản sinh ra nhiều acid gây ức chế sự phát triển và hoạt động của nhóm vi khuẩn thứ hai Công thức pha trộn chung là: 1,5kg phân tự nhiên + 30 lít nước = hỗn hợp bùn lỏng có nồng độ căn lơ lửng 5% Sản phẩm khí tạo ra 0,35-0,40m” khí/Ikg cặn lơ lửng, thời gian lưu nước trong bể Blogas đối với phân lợn là 10-15 ngày [29]
Bảng 2.3 Năng suất khí sinh học từ q trình lên men các loại nguyên liệu
STT Nguyên liệu Lượng khí sinh %CH, trong Thoi gian học/1kg chất khơ | khí sinh học lên men
(m*/kg) (ngay)
1 Phan trau bo 0,33 58 10
2 Phan gia suc khac 0,23-0,50 58 10
3 Phân trâu 0,86-1,11 57 10
4 Phan ga 0,31-0,54 60 30
5 Phan lon 0,69-0,76 58-60 10-15
6 Phan Cuu 0,37-0,61 64 20
- Ảnh hưởng của tỷ lệ CN: quá trình phân huỷ ky khí tốt nhất nếu nguyên liệu đưa vào đảm bảo ty lệ C/N=30/1 [29]
Bảng 2.4 Tỷ lệ CN trong phân gia súc gia cầm
Trang 30Chất lượng nguyên liệu và tỷ lệ hỗn hợp phân/nước: dung dịch lên men phải đảm báo hàm lượng chất khô 2-4%, với chất dễ tiêu khống 7% Thơng 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 để tạo điều kiện cho khí thốt lên vịm bể và thúc đây quá trình sinh khí Đồng thời trong các vi khuẩn sinh khí có lồi thụ động có lồi năng động, do đó cần khuấy trộn đề cung cấp thức ăn cho loài vi khuẩn thụ động
- Hoá chất, các độc tố: các hóa chất như thuốc kháng sinh hoặc các sản phẩm hoá học khác có thể gây ức chế cho quá trình phát triển của VSV Vi sinh vat có thé ngừng làm việc và hiệu quả sinh khí thấp, vì vậy cần hạn chế sự có mặt của các chất hoa hoc trong bé Biogas
- pH: tối wu khoang 7-8,5
- ap 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 [29]
- Nhiệt độ: lý tưởng là 35” C, tuy nhiên quá trình phân huỷ vẫn xảy ra ở nhiệt độ 15-20°C Nếu nhiệt độ thấp hơn thì VSV khó phát triển, đưới 10°C thì gần như q trình sinh khí không diễn ra Theo Mignotte lượng khí sinh ra trên 1 tấn phân ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau được thê hiện trong bảng
sau:
Bảng 2.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến biện 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
Trang 31b Hồ ky khí: Chiều sâu hồ khoảng 3-5m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ
các bọt khí sinh ra từ q trình ky khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển
động đối lưu Hiệu quá 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 [2]: E(%) = 1 — 2„4 0°
Tải trọng BOD của hồ ky khí tương đối cao, từ 200-500 kgBOD/ha.ngày Hiệu quả khử BOD từ 50-85% Hàm lượng chất lo lửng khi ra khỏi hồ 80-160 mg/1 [21] c 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 yếm khí có thể đạt tới 1-20 kgBOD/m ngđ [2]
Quá trình lọc ky khí đính bám, sử dụng giá thể mang vi sinh như sỏi, đá, vòng nhựa tổng hợp, tắm nhựa, xơ dừa để xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy Bê lọc ky khí có dịng chảy hướng lên hoặc đòng chảy ngang Nước thải đi qua và tiếp xúc với toàn bộ lớp vật liệu lọc 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 thê lên đến 100 ngày)
Quy trình này có nhiều ưu điểm: - Đơn giản trong vận hành;
Chịu được biến động lớn về tải lượng ô nhiễm; vận hành ở tải trọng cao; Khơng phải kiểm sốt lượng bùn nỗi nhu trong bé UASB;
Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phân hủy chậm; Thời gian lưu bùn rất cao (khoảng 100 ngày) [9]
Trang 32đánh thủng lớp VLL làm cho dong chay ngắn và phân bố không đều dẫn đến giảm hiệu quả xử lý Vì vậy cần loại bỏ cặn lơ lửng trước khi đi vào cơng trình
Sự phát triển của mơ hình động học phân hủy yếm khí hiện chưa đạt tới mức độ cho phép thiết lập các thông số thiết kế cho một hệ xử lý hoặc cần tới quá nhiều các thơng số nhưng tính đặc trưng và ôn định của chúng thấp, vì vậy thiết kế hệ lọc yếm khí chủ yếu dựa trên kinh nghiệm hoặc từ kết quả nghiên cứu từ thí nghiệm pilot [2]
Trên cơ sở các thí nghiệm và thực nghiệm với hệ lọc sử dụng vật liệu mang khác nhau, mặc dù số liệu khá tán mạn nhưng người ta xác lập được mối quan hệ
[2]:
Ig(Se/Si)=-Alg0+B; E=1-Se/Si=1-B (6)“ (3-1)
Trong d6 :Si, Se: nồng độ cơ chất đầu vào và đầu ra khỏi hệ A, B : hang sé kinh nghiệm
E: hiệu quả xử lý 0: thời gian lưu (gid)
Theo các số và B=0,§7, nếu thời gian lưu tính theo giờ thì hiệu quá xử lý được
xác định theo công thức: E=1—0,87.9” [2]
Theo [1] tông hợp các kết quả nghiên cứu về lọc ky khí trên thế giới cho thấy bê lọc ky khí Đối với nước thải sau Biogas trong đối tượng nghiên cứu có COD khoảng 1500mg/1 tương ứng với hiệu suất xử lý COD khoáng E=65% tương ứng
với thời gian lưu nước qua bể lọc ky khí là 8giờ Kết quả trên cũng phù hợp với công thức tổng hợp của Lê Văn Cát (E = 1— 0,87.0)
d Q trình ky khí trong UASB: Hệ thống này được nghiên cứu và ứng dụng bởi Gatze Lettinga và các cộng sự của trường đại học Wageningen ở Hà Lan từ những năm 1970, nó thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp tới cao tại các vùng nhiệt đới Trong quả trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khí Biogas đáng kẻ
Trang 33lên đến đỉnh các bọt khí sẽ va chạm với các tâm chắn nghiêng, các bọt khí được giái phóng tự do còn bùn được rơi xuống theo trọng lực Tắm chắn được đặt nghiêng trong vùng tách pha để tăng tiết điện, tiết điện dòng cháy tăng do đó làm giảm tốc độ lắng của pha rắn tai vùng này, bùn được tích tụ trên bề mặt tắm chắn nghiêng khi đủ lớn tách ra và rơi xuông vùng lăng
Tầng pha nước, Khí Biogas
pha khí ¬ \ 1 Vách ngăn tách khí => Nước Ủng Sau bé Máng thu nước quanh bể Tầng bùn lơ lửng Hệ thống phân phối nước
Nước thải vào —=x€”
E in eanane
Hình 2.2 Sơ đồ câu tgo bé UASB
Hiệu quả xử lý của bê UASB có tách pha và không tách pha khác nhau [35] Trường hợp không tách pha: E=1-—1,53.0“
Trường hợp có tách pha: E=1-0,68 0®“ Theo G Lettinga, 2002:
lg(Se/Si) =-Alg0+B; E=1-Se/Si=1-B.(0)“ (3-1) Trong dé :Si, Se : néng dé co chat dau vao va dau ra khéi hé
A, B : hang sé kinh nghiém E: hiệu qua xu lý
0: thời gian lưu (g1ờ)
Trang 34Bang 2.6 Cúc thông số kỹ thuật đối với các công trình xử lý kụ khí
Hệ thống xứ lý yếm khí A B 6 đối với
E=80% (gid)
UASB tiêu chuẩn 0,68 0,68 5,5
Lưu thể giãn nở 0,60 0,56 5,5
Loc sinh hoc 0,50 0,87 20,0
Hồ yếm khí 0,50 2,40 144,0
So sánh với các kỹ thuật xử lý yêm khí khác, trên nhiêu phương diện cho thây kỹ thuật UASB là phương án tốt nhất Thông thường thời gian lưu là 6 ngày cho vùng khí hậu nhiệt đới, chiều cao bể 4-6m, vận tốc nước dâng v = 0,6-0,9 m/h [3]
Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bê UASB:
- Nhiệt độ: UASB có thê hoạt động ở nhiệt độ ấm (30 — 35°C) hoặc nóng (50 —
55°C) Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hoạt động của bể UASB là 35C Khi
nhiệt độ đưới 10°C vi khuẩn tạo methane hầu như không hoạt động
- pH: pH tối ưu cho quá trình hoạt động của bê UASB 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 1.000-1.500mg/1 làm dung dịch đệm dé không cho pH<6,3
- Ham lượng chất hữu cơ: khi COD < 100mg/l, xt ly bang USAB khé6ng thich hợp Khi COD>50.000mg/1, cần pha loãng nước thải [2]
Trang 35- Ham lượng cặn lơ lửng: UASB không thích hợp đối với nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng lớn > 3000mg/1 Cặn khó có thể phân hủy sinh học được, do đó cặn sẽ tích lũy dần trong bề gây trở ngại cho quá trình xử lý nước thái
+ Ưu điểm:
- Theo nghiên cứu XLNT trại chăn nuôi lợn Vĩnh An (CEEFINA-Trung tâm Công nghệ quản lý môi trường) trên mô hình ky khí UASB cho thấy: ở tải lượng 2-5 kgCOD/m.ngày, hiệu suất xử lý đạt 70-72% còn ở tải trọng 5- 6kgCOD/mỶ.ngày thì hiệu quả là 48% [19] Hệ thống UASB có ưu điểm nổi
bật là khả năng chịu tải trọng COD lớn và có chịu được sự thay đổi đột ngột
COD trong nuéc thai
- Trong bể UASB các loại bùn có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng Vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí ở đạng lơ lửng Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý UASB chỉ bằng khoảng 1/5 so với phương pháp hiếu khí [34,36,38] - Cá 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;
- 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
- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn ky khí có thê 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 nỗi, tức là phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt nhất giữa bùn và nước thải để duy trì hiệu quả xử lý của bẻ
Một số thông số kỹ thuật khi thiết kế bể UA.SB:
- Vận tốc nước thải đưa vào bề đuy trì trong khoảng 0,6-0,9m/h;
- pH duy tri trong khoáng 6,6-7,6 (pH<6,2 thì vi khuẩn chuyển hóa methane hoạt động kém), cần duy trì dung dịch đệm độ kiềm cần duy trì 1000-
1500mg/1);
Trang 36acid này thành acetate dưới tác dụng của vi khuân acetate Do ở Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành ban đầu tải trọng COD khoảng 3kg COD/m.ngđ, khi hệ thống hoạt động én định có thể tăng lên đến 15-20 kgCOD/nm.ngđ (thời gian này kéo dài khoảng 3-4 tháng) [16]
e BÉ EGSB (Expanded Granular Slugde Bed): M6t trong những yêu tố quan trọng của hệ UASB là dạng tập hợp sinh khối, sinh khối keo tụ thành hạt bùn: kích thước 1-5mm, khối lượng riêng lớn, độ bèn cơ học cao, tốc độ sa lắng lớn và hoạt tính methane hóa cao Một hệ UASB thông thường khơng có khả năng tạo ra các hạt bùn có tính chất như trên mặc dù có hiệu quá xử lý cao, chứng tỏ chúng không phải là điều kiện tiên quyết cho hiệu quả xử lý của hệ, chính từ quan điểm trên người ta đã biến thế hệ UASB thành hệ EGSB Năm 1983 Lettinga và cs, đã phát minh ra hệ thống EGSB - Expanded Granular Sludge Bed (lớp bùn hạt mở rộng)
Dòng nước thải đi vào hệ thống theo chiều từ đưới lên, qua một lớp bùn hạt mở rộng, chứa những vi sinh vật ky khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa trong bùn thải Vận tốc dòng lên của hệ thống có thê đạt trên 9 m/h, cao hơn nhiều hệ thống UASB (0,6 - 0,9m/n) Nước thải ra khói hệ thống có thể được tuần hoàn trở lại một phần, do tải lượng của bể EGSB (2-4kgCOD/mÌ.ngày [17]) thấp hơn so với bể
UASB + Uu diém:
- Giảm được chi phí xây dựng (do tai trong xử lý cao);
- Độ ốn định cao ngay cả với những điều kiện hoạt động khơng thuận lợi, có thể hoạt động được ở nhiệt độ thấp: 8-120C; có thê xử lý nhiều chất độc hại và nhiều loại acid béo có cấu tạo bền vững;
- Vận tốc nước dâng lớn: 9-12m/h (trong bê UASB là 0,6-0,9m/h)
+ Nhược điểm:
- Tốn năng lượng đo dòng tuần hồn;
- Bùn dư có khả năng phân tách kém hơn bùn trong hệ UASB;
Trang 372.3 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học hiếu khí 2.3.1 Các quá trình trong quá trình hiếu khí
Q trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn: - Oxy hóa các chất hữu cơ:
C,H,O,+ O; —“#“—› CO; + H;O + AH - Tông hợp tế bào mới:
C,H,O,+ O, + NH, 2” > TE bao vi khudn (C;H,O,N)+CO, + H,O - AH
- Phân hủy nội bào:
C;H;O;N + O; —”””° › 5CO; + 2H;O + NH; + AH
2.3.2 Các cơng trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi
a Aerofank: Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phat minh béi Arden va Lockett nam 1914 tại Anh Vi khuẩn dính bám lên các bơng cặn có trong nước thải và phát triển sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt tính phân hủy chất hữu cơ Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo lượng oxy cần thiết cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ lửng Các bông bùn lớn dần lên đo hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động vật nguyên sinh qua đó nước thải được làm sạch
Theo nghién ctu cua Lam Quang Nga (1998) ở trại chăn nuôi 3/2 TP HCM: ứng với tải trọng 0,6-1,5kgCOD/m.ngày, nồng độ COD đầu vao 200-500 mg/l va thời gian lưu nước 8-10 giờ thì hiệu quả xử lý đạt được §0-85% Khi tăng thời gian xử lý lên thì hiệu quả xử lý không tăng nữa
Trang 38+ Bể lọc nhỏ giot: vat liéu lọc là sỏi nhẹ, than đường kính hạt 20 - 50 mm Chiều dày lớp vật liệu lọc từ 1,5 - 2,0 m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh bê hoặc cấp khí cưỡng bức Tải trọng của bề lọc sinh học nhỏ giọt thấp 0,1-0,2 kgBOD/m” VLL, tải trọng thủy lực 1-3m” nước thải/m” bề mặt bể.ngày Thông thường hiệu quả xử lý BOD của bề lọc sinh học nhỏ giọt E=75-90% [19]
+ Bể lọc sinh học cao tải: chiều dày lớp vật liệu lọc khoảng 2,0 - 4,0 m Bé được cấp khí cưỡng bức với lưu lượng 8-12 mỶ khí/m” nước thải Tải trọng của bể lọc sinh học cao tải 0,2-1,5 kgBOD/m’° VLL, tai trọng thủy lực 10-30m” nước thải/m” bề mặt bễ.ngày Hiệu quả xử lý BOD của bề lọc sinh học cao tải E=60-85% [19]
c Hồ sinh học: Các quá trình diễn ra trong hồ sinh học tương như quá trình tự làm sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả cao hơn Trong hồ có thê ni trồng thủy thực vật, tảo, vi sinh vật, cá dé tăng hiệu quả xử lý Quần thể động thực vật trong hồ đóng vai trị rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải Đầu tiên VSV phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành
các chất đơn giản, đồng thời trong quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy
cung cấp cho động thực vật Cá bơi khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc của oxy với nước, thúc đây sự họat động, phân hủy của vi sinh vật
Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học cịn có các lợi ích: ni trồng thủy sản và cây trồng, điều hòa lưu lượng, dự trỡ nước cho các mục đích sử dụng nước khác
Căn cứ vào đặc tính tồn tại của các nhóm VSV và cơ chế xử lý mà có thé chia ra các loại hồ: hồ hiếu khí; hồ ky khí; hồ tùy tiện
Trang 39Đối với hồ hiếu khí nhân tạo (cung cấp oxy cưỡng bức) thì chiều sâu hồ có thể 2-4,5m; tải lượng 400 kgBỗOD/ha.ngày; thời gian lưu nước 1-3 ngày
+ Hồ tùy tiện: được sử dụng rộng rãi trong XLNT, trong hồ xảy ra song song hai quá trình: oxy hóa hiếu khí chất hữu cơ và phân hủy methane cặn lắng Chiều sâu của hồ tùy tiện thường lấy 1,0-1,5m Theo chiều sâu của hồ phân ra thành ba vùng: Lớp nước phía trên có nhiều oxy hịa tan nên q trình oxy hóa xảy ra ở môi trường hiếu khí; Lớp giữa là lớp trung gian; Lớp đưới cùng quá trình phân hủy các chất hữu cơ ở môi trường yêm khí
Mặt trời Gió (gió thúc đẩy quá trình
hịa trộn và lầm thống)
Nếu khơng có Q ở lớp
O O (các giờ chiếu phía trên của hồ có thể
: sáng trong ngày) sinh ra khí có mùi
HS co, Làm thoáng 2 Tảo { Ving NH, > hiếu
Nước thải ” Tế bào mới Tế bào chết PO}, ene khí
> H§ +20, — HSO, Chất tắn có NH, Tế bào mới N thể lắng PO Vi khuẩn Vùng \ thy TE bao chét tién
Chất thải hữu cơ em Axihữucd, rượu m CO +NH+H§S +CH, 2 3
Vùng
Hình 2.3 Cúc quá trình sinh hóa XLNT trong bộ sinh học
d Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng thuỷ sinh thực vật
Trong XLNT, thực vật thủy sinh (TVTS) có vai trị rất quan trọng TVTS tham gia loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtpho, kim loại nặng và VSV gây bệnh Trong quá trình XLNT thì sự phối hợp chặt chẽ giữa TVTS và các sinh vật khác (động vật phù du, tảo, vi khuẩn, vi nẫm, động vật nguyên sinh,
39
Trang 40nhuyễn thể, ấu trùng, côn trùng ) có ý nghĩa quan trọng Vi sinh vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân húy các hợp chất hữu cơ và tạo nguyên liệu dinh dưỡng (N, P và các khoáng chất khác ) cho thực vật sử dụng Đây chính là cơ chế quan trọng để TVTS loại bỏ các hợp chất vô cơ N, P Hiện nay việc sử dụng TVTS trong công tác bảo vệ môi trường ngày càng được chú ý hơn vì chúng có những ưu điểm nỗi bật:
- Xử lý được nhiều tác nhân gây ô nhiễm; - Thân thiện với môi trường;
- Tốc độ tăng trưởng sinh khối nhanh: sinh khối của TVTS sau xử lý có thể sử
dụng làm thức ăn chăn ni, sản xuất khí mêtan, phân bón ; - Giá thành xử lý thấp hơn so với các phương pháp sinh học khác
+Xứ lý nước thải bằng fảo: Tảo có khả năng quang hợp, chúng có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu được các thay đổi của mơi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị đinh dưỡng cao Do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của táo để: chuyến đối năng lượng mặt trời và chất dinh dưỡng trong nước thải thành năng lượng sinh khối tảo Thông thường người ta kết hợp việc XLNT với sản xuất và thu hoạch tảo đề loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải,
Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng tảo:
Dưỡng chất: Ammoni là nguồn đạm chính cho q trình tống hợp nên protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp của tảo Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo, trong té bao tao ty 16 P: Mg: K 1a 1,5:1:0,5 [18]
Độ sâu của tảo: độ sâu của tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng sử dụng ánh sáng trong quá trình quang hợp của tảo, độ sâu thường là 40 - 50cm
Thời gian lưu chất thải trong ao: thường chọn lớn hơn 2-8 ngày [18]
Lượng BOD nạp cho hồ tảo: ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng BOD