Nội dung bài báo miêu tả kết quả thu được từ một mô hình nghiên cứu thí điểm nhằm giảm sự phát thải khí ammonia (NH3) từ chuồng nuôi heo. Dòng thải của 240 con heo thịt được tách ra và xử lí bằng VSV hiếu khí tạo ra dung dịch chứa một lượng lớn ammonia tự do (NH4+). Lượng chất lỏng này được tuần hoàn ngược trở lại chuồng heo để vận chuyển lượng chất thải trong chuồng ra ngoài, bùn sạch được pha loãng bằng cách cho thêm nước rửa (nước tuần hoàn) và được lấy ra khỏi chuồng từ 14 lầnngày. Lượng khí ammonia phát sinh từ 3 hệ thống sử dụng nước rửa tuần hoàn này được kiểm tra thường xuyên đồng thời lượng bùn nhão được tách ra khỏi hệ thống và đem đi xử lí để so sánh với lượng khí phát sinh từ 2 chuồng heo có kiểm soát. Kết quả: Kết quả thu được sau 280 ngày cho thấy chuồng được áp dụng mô hình trên làm giảm tối đa 70% lượng ammonia phát sinh so với chuồng có kiểm soát có sàn lót kín và không hề có sự khác nhau giữa gia súc trong chuồng
HẠN CHẾ SỰ BAY HƠI CỦA KHÍ AMMONIA TỪ CHUỒNG HEO SỬ DỤNG BÙN HIẾU KHÍ CÙNG VỚI SỰ TUẦN HỒN CHẤT LỎNG CHUN ĐỀ PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG ĐẤT-NƯỚC GVHD: TS TÔ THỊ HIỀN NGUYỄN THỊ HẢI 1022084 LƯU ĐỨC TÂN 1022255 NOVEMBER 9, 2013 NHÓM 11-10CMT ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HCM REDUCTION OF AMMONIA VOLATILIZATION FROM PIG HOUSES USING AERATED SLURRY AS RECIRCULATION LIQUID ⤻⤺⤻⤺⤻⤻⤺⤺⤻⤺⤻⤺ HẠN CHẾ SỰ BAY HƠI CỦA KHÍ NH3 TỪ CHUỒNG HEO SỬ DỤNG BÙN HIẾU KHÍ CÙNG VỚI SỰ TUẦN HỒN CHẤT LỎNG TĨM TẮT Nội dung báo miêu tả kết thu từ mô hình nghiên cứu thí điểm nhằm giảm phát thải khí ammonia (NH3) từ chuồng ni heo Dòng thải 240 heo thịt tách xử lí VSV hiếu khí tạo dung dịch chứa lượng lớn ammonia tự (NH4+) Lượng chất lỏng tuần hoàn ngược trở lại chuồng heo để vận chuyển lượng chất thải chuồng ngoài, bùn pha loãng cách cho thêm nước rửa (nước tuần hoàn) lấy khỏi chuồng từ 1-4 lần/ngày Lượng khí ammonia phát sinh từ hệ thống sử dụng nước rửa tuần hoàn kiểm tra thường xuyên đồng thời lượng bùn nhão tách khỏi hệ thống đem xử lí để so sánh với lượng khí phát sinh từ chuồng heo có kiểm sốt Kết quả: Kết thu sau 280 ngày cho thấy chuồng áp dụng mơ hình làm giảm tối đa 70% lượng ammonia phát sinh so với chuồng có kiểm sốt có sàn lót kín khơng có khác gia súc chuồng GIỚI THIỆU Sự bay ammonia ngành chăn ni góp khoảng 30% vào q trình acid hóa Hà Lan Trong gần 25% lượng ammonia có nguồn gốc từ trại chăn ni heo Năm 1990, Chính phủ Hà Lan tuyên bố lượng phát thải ammonia vào năm 2000 giảm khoảng 70% so với năm 1980 Khí ammonia phát sinh từ bùn thải heo sàn chuồng, suốt trình lưu trữ bùn bên trong, bên ngồi chuồng, lượng phân phủ đất có lượng ammonia phát tán vào khơng khí Lượng phát thải ammonia giảm thơng qua việc điều chỉnh trình xảy bùn, biện pháp kĩ thuật khía cạnh như: xây dựng, quy hoạch chuồng nuôi, lưu trữ bùn, trải phủ tối ưu hóa thức ăn Ví dụ việc bổ sung enzyme vào cỏ khơ cải thiện khả tận dụng protein tổng hợp acid amin vật ni từ làm giảm lượng nitrogen tiết phân nước tiểu Sự phát sinh khí từ đất đai hạn chế bùn thải kết hợp chặt chẽ vào đất sai trải phủ Việc sử dụng lớp trải phủ công cụ lưu trữ bùn bên chuồng heo lựa chọn thiết kế chuồng trại hợp lí hiệu giảm phát thải bên chuồng lớn, nhiều phương pháp tiềm để giảm lượng khí ammonia phát sinh từ ngành chăn nuôi heo Nitrogen tìm thấy phân nước tiểu, có khoảng 85% ammonia có nguồn gốc ban đầu từ nước tiểu, phần lại phân hủy từ phân Nước tiểu chứa khoảng 50% tổng lượng Nitơ urea, chúng chuyển hóa nhanh thành dạng ammonia pha khí Sự bay ammonia từ bùn thải xác định cân nồng độ NH4+ NH3 dung dịch Tỉ lệ NH4+ NH3 dung dịch phụ thuộc nhiều vào pH nhiệt độ NH3 bay dựa chênh lệch áp suất riêng phần dung dịch mơi trường khí xung quanh Ảnh hưởng nồng độ thời gian phơi nhiễm NH3 trình bay đối tượng để ứng dụng phát triển hệ thống xử lí bùn thải chăn ni heo nhằm hạn chế lượng phát thải NH3 Do NH3 bay từ bùn làm tăng pH, nhiệt độ chuồng nồng độ NH3 khí góp phần gây mưa acid Mục tiêu báo cáo kiểm tra hệ thống xử lí bùn thải chăn ni gia súc điều kiện thực tế xác định hiệu suất giảm phát thải khí NH3 mơ hình Địa điểm thí nghiệm Trại chăn nuôi heo Sterksel, nuôi heo lấy thịt có khối lượng 25-100 kg Trại chia làm đơn vị nhỏ đơn vị có dãy nuôi nhốt 80 heo/lần nuôi Heo cho ăn lần vào 7h, 15h 23h ngày hệ thống cho ăn tự động, lượng bùn thải sinh ngày ước tính khoảng 3,5L/1con heo Đối với đơn vị áp dụng mơ hình tuần hồn nước rửa: lớp lót sàn chiếm khoảng 63% diện tích sàn, có lắp đặt hệ thống thu bùn nhão ngày Nhiệt cung cấp floor heating additional air heating Đối với đơn vị lại: - đơn vị lót sàn hở, lớp lót sàn bùn thải chứa hố thu khoảng tuần sau bùn thải ống dẫn - Đơn vị lại lót sàn kín với hầm chứa chất thải có sức chứa bùn thải gần tháng cấp nhiệt air heating Nhiệt độ bên điều chỉnh thiết bị thơng gió cưỡng *Hai đơn vị coi đơn vị có kiểm sốt PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hệ thống loại bỏ bùn Có hệ thống loại bỏ bùn thử nghiệm kiểm tra: Hệ thống drive-out Nước rửa giữ lại, máng dẫn nước đáy phẳng nằm lót sàn 0,4 m, hàng dãy ni gia súc có kênh dẫn rộng 0,6 m 1,6 m Các kênh dẫn nối với nối bên ngồi chuồng ni Hình 1: Mơ hình hệ thống drive-out Có ngưỡng chắn cao 0,1 m giữ cho lớp bùn thải đọng lại máng dẫn, lượng bùn thải đưa dung dịch tuần hoàn bơm vào máng dẫn (khoảng m3/lần) Bùn thải lấy từ 1-4 lần/ngày phụ thuộc lượng bùn sinh Tỉ lệ lượng bùn thải sinh so với dung dịch nước tuần hồn trung bình khoảng 1-25 Hệ thống ống dẫn Hệ thống tháo - nạp, có máng phẳng nằm lót sàn 0,4 m; đường ống dẫn lắp vào sàn nối mở với sàn với khoảng cách m Bình thường ống bị khóa bùn thải không chạy qua Khi lượng nước rửa lượng bùn thải ống đủ lớn tác động lên van, đường ống mở để tháo bùn trọng lực Sau ống đóng lại lần nước tuần hoàn tiếp tục bơm vào máng đến mức 0,3 m Tỉ lệ lượng bùn thải sinh so với dung dịch nước tuần hoàn trung bình khoảng 1-25 Hình 2: Mơ hình hệ thống tháo-nạp Hệ thống rửa Hệ thống có máng dẫn nước đặt nghiêng, dòng nước tiểu dẫn vào kênh bên ngồi chuồng chảy vào hố Còn phân rửa trơi vào máng nghiêng Dung dịch nước rửa tuần hoàn cung cấp đường ống trữ lại hố xây dựng chuồng Việc gột rửa thực lần/ngày với thể tích nước dùng gột rửa khoảng 1,25 m3 Hình 3: Mơ hình hệ thống rửa Quy trình xử lí Nước thải xử lí qua bước liên tục gồm: tách, xử lí hiếu khí lắng Có sàn lọc rung dùng để tách bùn thải khỏi chuồng heo Từ 3-5% thể tích dòng chảy tách cấu tử rắn với khối lượng vật chất khơ từ 12-15%, thể tích trung bình cấu tử 840L/ngày, gần với lượng bùn thải sinh ngày Điều có nghĩa lượng dung dịch khơng thay đổi tuần hồn Chất lỏng cấp khí liên tục nhiệt độ thấp 150C, vậy, NH3 chuyển hóa sinh học thành Nitrat Sau sục khí, bùn lắng, mục đích bể lắng phần thí nghiệm, bùn dư trộn với chất rắn tách giai đoạn trước dùng làm phân bón Hình 4: sơ đồ xử lí nước thải từ chuồng ni Phân tích hóa học Thực phòng Thí nghiệm IMAG-DLO, mẫu đưa vào máy lí tâm làm lạnh 40C sau lấy mẫu phân tích Mục đích giữ cho ammonium, nitrat, nitrit không bị phân hủy, hợp chất vật chất khô, pH, COD, BOD phân tích theo phương pháp viện tiêu chuẩn Hà Lan Đo đặc bay NH3 Lượng bay NH3 đo đạc tỉ lệ cấp khí nồng độ NH3 thải vào dòng khí cấp, việc đo đạc tiến hành liên tục máy phân tích NOx dựa ngun tắc hóa phát quang Ngồi nhiệt độ bên bên ngồi chuồng ni độ ẩm khơng khí đo đạc Gia súc Các thông số thức ăn đầu vào, thời gian nuôi, cân nặng bắt đâu nuôi giết thịt ghi chép Các phân tích thống kê thực nhằm đánh giá chất lượng heo thịt nuôi chuồng đơn vị, sau giết thịt heo phân loại thành loại AA (tốt nhất), loại A; loại B loại C KẾT QUẢ & THẢO LUẬN Vận hành hệ thống loại bỏ bùn Cả hệ thống loại bỏ bùn hoạt động tốt, cấu trúc xây dựng hệ thống rửa điều chỉnh liên lục suốt q trình thí nghiệm Ví dụ ống dẫn nước làm ngắn lại mở rộng Hố thu nước rửa đặt bên dãy chuồng tạo dòng nước mạnh để chắn phân gột rửa hoàn toàn máng dẫn Vì mà lượng phát thải NH3 giảm đáng kể Xử lí bùn Nồng độ trung bình hầu hết chất có dòng thải vào hệ thống xử lí cho bảng sau: Bảng 1: Nồng độ chất nhiễm dòng thải từ chuồng heo Effluent Influent Effluent pig house aerator aerator Ammonium-N mg/L 200 180 Nitrate N mg/L 7 150 BOD mg/L 500 000 200 COD mg/L 30 000 23 000 20 000 7,7 7,7 8,0 pH - Nồng độ NH3 NO3- dòng thải trước qua phận tách gần giống với nồng độ dòng chảy từ chuồng heo Cả NH3 NO3- tan tốt nước nước thải chứa lượng nhỏ chất rắn cấu tử dạng lỏng khác Kết thu sau gạn tách cho ta thấy rõ điều này, hiệu xử lí sau gạn tách COD giảm khoảng 20% BOD giảm 30%, pH ko thay đổi sau gạn tách Trong trình thơng khí, tất NH3 chuyển đổi thành dạng NO3-, NO3- hình thành phản Nitrat tự nhiên kênh phía chuồng, đồng thời phần chất hữu bùn bị oxi hóa VSV hiếu khí Kết NH3 gần loại bỏ hoàn toàn, COD giảm 30%, BOD giảm 40%, pH dung dịch tăng nhẹ chuyển đổi acid béo CO2 Lắng bùn bể lắng khơng mang lại hiệu cao, ngồi việc sử dụng chất tạo không nâng cao hiệu lắng bùn Nồng độ bùn bể có cấp khí làm tăng số lượng vi khuẩn Các điều kiện thí nghiệm Sự thay đổi nhiệt độ bên chuồng, tỷ lệ thơng khí, nồng độ NH3 khí thơng gió từ hệ thống loại bỏ bùn đơn vị kiểm soát 48h thể sơ đồ sau: a, System b, System Fully slatted Partly slatted System Hình 5: Sự thay đổi nhiệt độ bên chuồng ni Hình 6: Tỉ lệ thơng khí chuồng Hình 7: Nồng độ NH3 dòng khí làm thống Hình 8: Lượng phát thải NH3 10 Khối lượng heo trung bình chuồng khoảng 50 kg thời điểm Bùn tháo lần/ngày từ hệ thống drive-out(system 1) hệ thống ống dẫn(system 2), hệ thống rửa lần/ ngày Nhiệt độ trung bình chuồng lót sàn kín 180C, chuồng lót sàn hở 170C Nhiệt độ tốc độ cấp khí có quan hệ tương quan mạnh mẽ, nhiệt độ tốc độ cấp khí cao làm cho nồng độ NH3 dòng khí cấp giảm xuống thấp đồng thời lượng phát thải NH3 tăng cao Chuồng kiểm soát vận hành đồng bộ, chuồng có lót sàn hở bùn lấy hàng tuần, chuồng có lớp lót sàn kín bùn thải lấy lần/100 ngày Phát thải NH3 Nồng độ mức phát thải NH3 từ chuồng có hệ thống loại bỏ bùn thấp nhiều so với chuồng kiểm soát Trong chuồng kiểm sốt có lớp lót sàn kín tốc độ cấp khí cao so với chuồng lót sàn hở Hình 9: Mức độ phát thải NH3 chuồng thí nghiệm 11 Mức phát thải NH3 280 ngày chuồng kiểm sốt có lớp lót sàn kín quy ước 100 Việc sử dụng hệ thống loại bỏ bùn làm giảm tới 70% lượng khí NH3 phát thải vào khơng khí Hình 10a: Phát thải NH3 TB chuồng có hệ thống loại bỏ bùn Hình 10b: Phát thải NH3 TB chuồng kiểm sốt Các dấu mũi tên hình thời điểm mà heo thịt bị chuyển đi, ô nuôi làm làm cho lượng phát thải giảm xuống mạnh Trong thời gian vỗ béo, lượng phát thải tăng, chuồng có lớp lót sàn hở phát thải nhanh so với sàn lót kín 12 Gia súc Thơng tin gia súc thời gian tiến hành thí nghiệm, có 80 heo/chuồng Bảng 2: Hoạt động gia súc đơn vị System System System Fully Partly slatted slatted Số lượng heo (con) 320 320 320 320 320 KL bắt đầu nuôi (kg) 24,5 23,6 23,9 23,5 23,5 KL xuất chuồng (kg) 106,2 102,7 106,1 107,5 108,5 Tăng trọng hàng ngày (kg) 0,769 0,751 0,748 0,763 0,772 Lượng thức ăn (kg/ngày) 2,09 2,02 2,06 2,10 2,11 Tỉ lệ chuyển đổi (kg/kg) 2,71 2,70 2,76 2,75 2,73 Số lượng chết (con) % AA 13,1 10,7 8,1 6,9 8,0 %A 72,3 66,4 67,2 68,3 71,9 %B&C 14,6 22,9 24,7 24,8 19,1 Thịt nạc (%) 52,6 52,9 52,4 52,0 52,1 Phân loại thịt Kết quả: gần khơng có khác biệt nhiều gia súc chuồng nuôi 13 KẾT LUẬN Nhiệt độ bên tốc độ làm thoáng có ảnh hưởng lớn đến lượng phát thải NH3 từ chuồng ni, nhiệt độ tốc độ làm thống cao lượng khí NH3 phát thải vào khơng khí lớn Do nhiệt độ cao dẫn đến tốc độ bay lớn, tốc độ làm thoáng tăng khiến vận tốc khí bề mặt lớn dẫn đến tăng tốc độ bay Nồng độ amoni lượng khí NH3 từ hệ thống xả thải cho thấy có thay đổi lớn áp dụng hệ thống loại bỏ bùn vào chuồng nuôi tần số loại bỏ bùn khơng ảnh hưởng trực tiếp đến lượng khí phát thải, khả đệm dung dịch tuần hoàn cao lượng khí NH3 phát thải thấp Ngoài ra, thời điểm xả bùn phụ thuộc vào chế độ ăn vật ni đồng thời có ảnh hưởng lớn tới hoạt động vật nuôi Tuy nhiên để có kết luận xác phát thải NH3 ta cần thêm số liệu lượng khí phát thải từ hố bùn sàn hở Sự gia tăng khí amoniac thời gian vỗ béo giải thích gia tăng bùn vật giai đoạn phát triển Phát thải amoniac thoát từ đơn vị với sàn hở tăng nhanh thời gian vỗ béo so với phát thải từ đơn vị với sàn kín Khoảng 40% lượng khí amoniac từ chăn ni lợn có nguồn gốc từ chuồng ni, biện pháp kĩ thuật việc xây dựng, vận hành chuồng trại kết hợp với biện pháp giai đoạn lưu trữ bên trải phủ cần phải thực để làm giảm phát thải khí NH3 Tóm lại, phát thải khí NH3 từ chuồng heo hạn chế cách hiệu cách loại bỏ bùn thường xuyên nước rửa tuần hoàn từ máng thu bùn bên chuồng heo Chất lỏng tuần hoàn chuyển đổi NH3 cách xử lý bùn hiếu khí làm cho mức độ phát thải NH3 thấp đến 60-70% so với hình thức chuồng trại cổ điển thơng thường THE END 14 ... OF AMMONIA VOLATILIZATION FROM PIG HOUSES USING AERATED SLURRY AS RECIRCULATION LIQUID ⤻⤺⤻⤺⤻⤻⤺⤺⤻⤺⤻⤺ HẠN CHẾ SỰ BAY HƠI CỦA KHÍ NH3 TỪ CHUỒNG HEO SỬ DỤNG BÙN HIẾU KHÍ CÙNG VỚI SỰ TUẦN HỒN CHẤT LỎNG... giảm phát thải khí NH3 Tóm lại, phát thải khí NH3 từ chuồng heo hạn chế cách hiệu cách loại bỏ bùn thường xuyên nước rửa tuần hoàn từ máng thu bùn bên chuồng heo Chất lỏng tuần hoàn chuyển đổi... chất lỏng tuần hoàn ngược trở lại chuồng heo để vận chuyển lượng chất thải chuồng ngoài, bùn pha loãng cách cho thêm nước rửa (nước tuần hoàn) lấy khỏi chuồng từ 1-4 lần/ngày Lượng khí ammonia