XỬ lý nước THẢI CHĂN NUÔI HEO

Từ lâu cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với chăn nuôi gia súc. Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, mà chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động dư thừa trong nông nghiệp. Với những đặc tính riêng của nó như tăng trọng nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo luôn được quan tâm và nó trở thành con vật không thể thiếu được của cuộc sống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nông dân. Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng và chất lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển mới.

ĐỀ TÀI: XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI HEO 1

PHỤ LỤC

I MỞ ĐẦU 3

I.1 Giới thiệu 3

I.2 Tính cấp thiết của đề tài 3

I.3 Mục tiêu đề tài 4

I.4 Nội dung đề tài 4

I.5 Phạm vi nghiên cứu 4

II TỔNG QUAN 4

II.1 Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi 4

III ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ 5

III.1 Cơ sở lựa chọn phương án xử lý nước thải 5

III.2 Đề xuất sơ đồ 6

IV TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC BỂ TRONG SƠ ĐỒ XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO 7

IV.1 Lưới chắn rác 7

IV.1.1 Nhiệm vụ 7

IV.1.2 Tính toán 7

IV.2 Ngăn tiếp nhận 8

IV.2.1 Nhiệm vụ 8

IV.2.2 Tính toán 8

IV.3 Bể lắng I 8

IV.3.1 Nhiệm vụ 8

IV.3.2 Tính toán 8

IV.4 Bể UASB 10

IV.4.1 Nhiệm vụ 10

IV.4.2 Tính toán 11

IV.5 Bể aerotank 12

IV.5.1 Nhiệm vụ 12

IV.5.2 Tính toán 13

IV.6 Bể lắng II 17

IV.6.1 Nhiệm vụ 17

IV.6.2 Tính toán 17

IV.7 Hồ sinh học thực vật 20

IV.7.1 Nhiệm vụ 20

IV.7.2 Tính toán 20

V KẾT LUẬN 21

I MỞ ĐẦU

I.1 Giới thiệu

Từ lâu cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với chăn nuôi gia súc Chănnuôi heo không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phânhữu cơ cho cây trồng, mà chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động dư thừatrong nông nghiệp Với những đặc tính riêng của nó như tăng trọng nhanh, vòng đời ngắnchăn nuôi heo luôn được quan tâm và nó trở thành con vật không thể thiếu được của cuộcsống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nông dân Trong những năm gần đây đời sốngcủa nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đóchủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng và chất lượng đã thúc đẩy ngành chănnuôi heo bước sang bước phát triển mới

Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề môi trường do ngành chăn nuôi gây ra đangđược dư luận và các nhà làm công tác môi trường quan tâm Ở các nước có nền chăn nuôicông nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… thì đây là một trongnhững nguồn gây ô nhiễm lớn nhất Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chănnuôi chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngàycàng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe dọa đếnmôi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm trọng

I.2 Tính cấp thiết của đề tài

Nguồn nước thải chăn nuôi là một nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ,virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước này có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng nướcmặt, nước ngầm và trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc.Đồng thời nó có thể lây lan một số bệnh cho con người và ảnh hưởng đến môi trường

xung quanh vì nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella,

Leptospira, Clostridium tetani,…nếu không xử lý kịp thời Bên cạnh đó còn có nhiều loại

khí được tạo ra bởi hoạt động của vi sinh vật như NH3, CO2, CH4, H2S, Các loại khí

này có thể gây nhiễm độc không khí và nguồn nước ngầm ảnh hưởg đến đời sống conngười và hệ sinh thái Chính vì vậy mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các trạichăn nuôi heo là một hoạt động hết sức cần thiết.

I.3 Mục tiêu đề tài

Xác định các chỉ tiêu hoá lý của nước thải chăn nuôi để làm cơ sở cho việc đề xuấtcác phương án xử lý

I.4 Nội dung đề tài

Xác định thành phần, một số chỉ tiêu hóa lý,… của nước thải chăn nuôi

Thu thập các thông tin về các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo từ các tài liệu

Đề xuất các dây chuyền xử lý nước thải chăn nuôi heo.Tổng hợp số liệu, tính toán thiết

kế các công trình đơn vị

I.5 Phạm vi nghiên cứu

Chỉ áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi heo công suất 500m3/ngđ Không áp dụng chonước thải các ngành khác Chất thải rắn và khí không tính đến trong đề tài này

II TỔNG QUAN

II.1 Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng, có khả nănggây ô nhiễm môi trường cao bằng hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và sinh vậtgây bệnh Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường Lựa chọn mộtquy trình xử lý nước thải cho một cơ sở chăn nuôi phụ thuộc rất nhiều vào thành phầntính chất nước thải, bao gồm:

III ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ

III.1 Cơ sở lựa chọn phương án xử lý nước thải

Để xác định được dây chuyền công nghệ xử lý cần phải phân tích được các chỉ tiêu gây ônhiễm, công việc này có tính chất rất quan trọng vì nó quyết định dây chuyền công nghệ

và hiệu suất của quá trình xử lý nước thải

Phân tích thành phần dinh dưỡng: BOD : N : P =2518:206:37 = 68:5,6:1

Hàm lượng Nito trong nước thải cao cần loại bỏ

Lượng nước thải chăn nuôi chủ yếu là từ công đoạn tắm cho heo và rửa chuồng, vì vậy

mà thành phần của nước thải chủ yếu là của phân và nước tiểu Đó là lý do mà hàm lượngBOD, Nitơ tổng và photpho tổng trong nước thải cao Công việc loại bỏ Nitơ và photphotrong nước là rất khó, thường được xử lý bằng phương pháp sinh học

III.2 Đề xuất sơ đồ

Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi heo

IV TÍNH TOÁN CHI TIẾT CÁC BỂ TRONG SƠ ĐỒ

XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO

Nguồntiếp nhận

Ủ phân

PhânRác

UASB

Lắng 1Hầm tiếp

nhậnSCR

IV.1 Lưới chắn rác

IV.1.1 Nhiệm vụ

Lưới chắn rác có nhiệm vụ tách các vật thô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ vàcác vật khác trước khi đưa vào các công trình xử lý phía sau Lưới chắn rác có thể đặt cốđịnh hoặc di động, lưới chắn rác giúp tránh các hiện tượng tắc nghẽn đường ống, mươngdẫn

IV.1.2 Tính toán

Lưu lượng nước thải ra của trại chăn nuôi là Qt = 500(m3/ngđ) Thời gian tắm heo trongngày là 3 lần, mỗi lần là từ 5h - 7h, 9h - 11h và từ 16 - 18h Thời gian nước thải ra trongmột ngày là 6 giờ, vậy lưu lượng trong 1 giờ là:

Chọn lưới cố định dạng lõm có kích thước mắt lưới d = 0,35mm tương ứng với tảitrọng LA = 700l/phut.m2, đạt hiệu quả xử lý cặn lơ lửng E = 10%

Giả sử lưới chắn rác được chọn theo thiết kế định hình có kích thước lưới B* L = 0,8

IV.2.1 Nhiệm vụ

Nước thải từ trại chăn nuôi heo sau khi qua lưới chắn sẽ chảy đến ngăn tiếp nhận Từđây nước thải được đưa đi phân phối cho các công trình xử lý tiếp theo

IV.2.2 Tính toán

Thể tích hữu ích của ngăn tiếp nhận được tính theo công thức:

Với : t là thời gian lưu nước trong ngăn tiếp nhận, t = 10 – 30 phút

Chọn t = 30 phút

Kích thước ngăn tiếp nhận:

Chọn chiều sâu hữu ích h = 2 m

Chiều cao bảo vệ hbv = 0,5 m

Chiều cao xây dựng ngăn tiếp nhận: H = h + hbv = 2,5 (m)

Chọn bể lắng đợt I có dạng hình tròn trên mặt bằng, nước thải vào từ tâm và thu nướctheo chu vi bể (bể lắng ly tâm).

Thời gian lưu nước, giờ

Tải trọng bề mặt, m3/m2.ngày

 Lưu lượng trung bình

 Lưu lượng cao điểmTải trọng máng tràn, m3/m.ngày

Ống trung tâm

 Đường kính

 Chiều caoChiều sâu H của bể lắng, m

62 – 167

2.0

102248

3.6

12 – 4583

Diện tích bề mặt của bể lắng ly tâm trên mặt bằng được tính theo công thức:

Chọn chiều sâu hữu ích của bể lắng H=3m, chiều cao lớp bùn lắng hb=0,7m, chiều caolớp trung hoà hth= 0,2m, chiều cao bảo vệ hbv= 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng của bểlắng đợt I là:

Mtươi = 461gSS/m3.500m3/ngày.0,6/1000g/kg = 138,3 (kgSS/ngày)

Giả sử nước thải có hàm lượng cặn 5% (độ ẩm 95%), tỷ số VSS : SS = 0,8 và khốilượng riêng của bùn tươi = 1,053kg/l Vậy lưu lượng bùn tươi cần phải xử lý là:

Qtươi = 2,63 (m3/ngày)

Lượng bùn tươi có khả năng phân huỷ sinh học:

Mtươi (VSS)= 138,3 kgSS/ngày.0,8 = 110,64 (VSS/ ngày)

IV.4 Bể UASB

IV.4.1 Nhiệm vụ

Làm giảm đáng kể hàm lượng COD, BOD trong nước thải bằng cách sử dụng lớp cặn

lơ lửng (có chứa rất nhiều vi sinh vật yếm khí) trong dịch lên men nhờ hệ thống nước thải

chảy từ phía dưới lên Đồng thời tạo thuận lợi cho quá trình xử lý hiếu khí trong bểaerotank.

C: Hàm lượng COD đầu vào (mg/l)

LCOD: Tải trọng thể tích LCOD = 8kgCOD/m3.ngày

Diện tích bề mặt bể UASB:

Với: LA : Tải trọng bề mặt phần lắng, L = 12 m3/m2.ngày

Chia bể thành 2 đơn nguyên hình vuông, vậy cạnh mỗi đơn nguyên là:

Chiều cao phần xử lý kỵ khí:

Tổng chiều cao của bể là:

IV.5.2 Tính toán

Các thông số thiết kế như sau:

Lưu lượng nước thải : Q = 500 m3/ ngày đêm

Hàm lượng BOD5 trong nước thải dẫn vào aeroten là 451 mg/l

Hàm lượng BOD5 trong nước thải ở đầu ra là 90 mg/l

Chọn aerotank kiểu xáo trộn hoàn toàn để tính toán thiết kế Các thông số cơ bản tínhtoán :

 Thời gian lưu bùn : ngày

 Tỷ số F/M : 0,2 – 0,6 kg/kg.ngày

 Tải trọng thể tích : 0,8 – 1,92 kgBOD5/m3.ngày

 Nồng độ MLVSS : 2500 – 4000 mg/l

 Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính : Qth/Q = 0,25 – 1

Giả sử kết quả thực nghiệm tìm được các thông số động học như sau:

 Hệ số sản lượng bùn : Y = 0,5 mgVSS/mgBOD5.

 Hệ số phân huỷ nội bào : kd = 0,06 ngày-1

Áp dụng các số liệu sau dùng để tính toán:

 Tỷ số giữa lượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (MLVSS) với lượng chất rắn lơlửng (MLSS) có trong nước thải là 0,8 (MLVSS/MLSS = 0,8)

 Nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn (tính theo chất rắn lơ lửng) là 10000mg/l

 Hàm lượng chất lơ lửng dễ bay hơi (MLVSS) trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bểaerotank X = 3800mg/l

 Hàm lượng bùn hoạt tính trong bể aerotank:

MLSS =

 Nước thải đầu ra chứa 60mg/l cặn sinh học, trong đó có 65% cặn dễ phân huỷsinh học.

Tính kích thước bể aerotank:

Xác định nồng độ BOD5 hoà tan trong nước ở đầu ra theo công thức:

BOD5 ở đầu ra = BOD5 hòa tan đi ra từ bể aerotank + BOD5 chứa trong lượng cặn lơlửng ở đầu ra

Phần có khả năng phân huỷ sinh học của chất rắn sinh học ở đầu ra là:

60.0,65mg/l = 39mg/lVậy BOD hoàn toàn của chất rắn có khả năng phân huỷ sinh học ở đầu ra là:

39 x 1,42 (mgO2 tiêu thụ/mg tế bào bị oxy hoá) = 55mg/l

BOD5 của cặn lơ lửng của nước thải sau bể lắng II là:

BOD5 = 0,68 BOD20 = 0,68 x 55= 37 mg/lBOD5 hoà tan trong nước ở đầu ra xác định như sau:

90 mg/l = BOD + 37mg/l BOD = 53mg/l

Xác định hiệu quả xử lý E:

Hiệu quả xử lý được xác định theo phương trình sau:

E = Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 hoà tan:

E = Hiệu quả xử lý tính theo BOD5 tổng cộng:

Etc =

Thể tích bể aeroten được tính theo công thức sau:

V=

Trong đó:

: thời gian lưu bùn, theo quy phạm 5 – 15 ngày, chọn = 10ngày

Q : lưu lượng trung bình ngày, Q = 500m3/ngày

Chiều cao hữu ích, (m) 3.0 – 4.6

Chiều cao bảo vệ, (m) 0.3 – 0.6

Khoảng cách từ đáy đến đầu khuyếch tán khí, (m) 0.45 – 0.75

Tỷ số rộng : sâu ( W: H) 1 : 1 – 2.2 : 1

Chọn chiều cao hữu ích của bể là 3,5m, chiều cao bảo vệ là 0,5m

Vậy chiều cao tổng cộng của bể: H = 4m

Chiều dài của aerotank là L = 9m

Chiều rộng bể aerotank là W = 5,2m

Kích thước bể aerotank: L x W x H = 9 x 5,2 x 3,5

Tính toán lưu lượng bùn thải bỏ mỗi ngày:

Giả sử bùn dư được xả bỏ (dẫn đến bể nén bùn) từ đường ống dẫn bùn tuần hoàn và hàmlượng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi (MLVSS) trong bùn ở đầu ra chiếm 80% hàm lượngchất rắn lơ lửng (MLSS) Khi đó lưu lượng bùn dư thải bỏ được tính dựa vào công thức:

Trong đó: V : thể tích aerotank, V = 163m3

X : nồng độ MLVSS trong hỗn hợp bùn hoạt tính ở bể aerotank,

X = 3800mg/l

Qw: lưu lượng bùn thải, m3

Xr: nồng độ MLVSS có trong bùn hoạt tính tuần hoàn

Tỷ số F/M xác định theo công thức sau:

(ngày-1)Tải trọng thể tích:

Chọn đĩa phân phối khí dạng đĩa xốp đường kính 170mm, diện tích bề mặt F =0,02m2

Lưu lượng riêng phân phối khí của đĩa thổi khí = 150 – 200 l/phút, chọn = 200l/phút

Lượng đĩa thổi khí trong bể aerotank:

Để thuận lợi cho việc bố trí ta chọn số đĩa thổi khí là 60 đĩa

Phân phối đĩa thành hàng 10 hàng theo chiều dài bể, mỗi hàng 6 đĩa

Lưu lượng không khí cần để khử 1kg BOD5:

Lưu lượng khí cấp cho 1m3 nước thải:

C = (m3/m3)

IV.6 Bể lắng II

IV.6.1 Nhiệm vụ

Nước thải sau khi qua bể Aerotank sẽ được đưa đến bể lắng II, bể này có nhiệm vụ lắngcác bông bùn hoạt tính từ bể Aerotank đưa sang Một phần bùn lắng sẽ được tuần hoàntrở lại bể Aerotank, phần bùn dư được thải ra ngoài.

Chiều cao công tác,m : 3,7 – 6,1

Chọn tải trọng bề mặt thích hợp cho bùn hoạt tính này là 20m3/m2.ngày và tảitrọng chất rắn là 5,5kg/m2.h

Diện tích bề mặt bể lắng theo tải trọng bề mặt:

AL = Trong đó:

Q : lưu lượng trung bình ngày, m3/ngày

LA: tải trọng bề mặt, m3/m2.ngàyDiện tích bề mặt bể lắng tính theo tải trọng chất rắn là:

AS = Trong đó:

Qr: lưu lượng bùn tuần hoàn, m3/ngày

d = 20%D = 20%.6,6 = 1,3 (m)Chọn chiều cao hữu ích của bể lắng là hL= 3m, chiều cao lớp bùn lắng hb= 1,5m vàchiều cao bảo vệ hbv= 0,3m Vậy chiều cao tổng cộng của bể lắng II:

Htc = hL + hb + hbv = 3 + 1,5 + 0,3 = 4,8 (m)Chiều cao ống trung tâm;

h = 60%hL = 60%.3,2 = 1,92 (m)Thời gian lưu nước của bể lắng:

+ Thể tích phần lắng:

VL = + Thời gian lưu nước:

t = Thể tích bể chứa bùn:

Vb = A.hb = 33,9.1,5 = 50,85 (m3)Thời gian lưu giữ bùn trong bể:

tb = Tải trọng bề mặt:

IV.7.2 Tính toán

Nước thải sau khi qua bể lắng II, hàm lượng BOD5 giảm khoảng 20%

BOD5 của nước thải vào hồ sinh học là 72mg/l

Hiệu quả xử lý BOD5 của hồ sinh học là 60% Như vậy, hàm lượng BOD5 của nướcthải ra khỏi hồ sinh học là 28,8mg/l (đạt tiêu chuẩn loại B)

Diện tích của hồ sinh học được xác định:

Trong đó:

La: BOD5 của nước thải đầu vào (mg/l)

Lt: BOD5 của nước thải đầu ra (mg/l).

Q: lưu lượng nước thải (m3/ngđ)

OM: tải trọng bề mặt (kgBOD5/ha.ngày), có thể lấy 150 – 350 kgBOD5/ha.ngàyphụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, lượng nắng Chọn OM = 180 kgBOD5/ha.ngày.Thể tích của hồ:

V = A.H = 1200.0,8 = 960 (m3)

Trong đó: H: Chiều cao hữu ích của hồ (m3) Chọn H = 0,8 m

Chiều cao dự trữ khi trời mưa là 0,3 m

Chiều cao tổng cộng của hồ là H = 1,1m

Thời gian lưu nước trong hồ:

Chọn chiều dài của hồ sinh học là: L = 40m

Chiều rộng của hồ sinh học là W = 30m

Trong đề tài này, chúng tôi đề xuất phương án xử lý hiệu quả chất thải chăn nuôi heogần như triệt để các thành phần gây ô nhiễm môi trường có trong nước thải, nhằm tạo ranguồn nước thải phù hợp với điều kiện xử lý nước thải của ngành chăn nuôi Việt Nam:Nước thải chăn nuôi heo  hầm tiếp nhận lắng 1  UASB  Aerotank  lắng 2

 hồ sinh học  nguồn tiếp nhận

Trong phương án xử lý này, ngoài việc xử lý được các thành phần trong nước thải, tacòn có thể dung lượng phân, bùn thu được ở các bể xử lý để ủ làm phân bón cho câytrồng

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• http://luanvan.co/luan-van/xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-heo-664/

• lon-bang-phuong-phap-sinh-hoc-phu-hop-voi-dieu-kien-viet-nam-17407/

http://luanvan.co/luan-van/de-tai-giai-phap-cong-nghe-xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-• Bài giảng “ Xử lý nước thải”_ GV: Nguyễn Mộng Nghi

• Lâm Minh Triết_Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp_NXB Khoa học và kỹ thuật, 2012