THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠI CHĂN NUÔI HEO TRÍ CÔNG CÔNG SUẤT 210 M3/NGÀY ĐÊM

Phương án I: Nước thải từ các trại heo theo hệ thống thoát nước chảy qua song chắn rác vào hầm bơm, bơm nước thải được trang bị trong hầm bơm, vận hành theo chế độ tự động hoàn toàn theo

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH



LÂM MỘNG QUỲNH ĐOAN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠI CHĂN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Tp Hồ Chí Minh Tháng 7/2010

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH



LÂM MỘNG QUỲNH ĐOAN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRẠI CHĂN

Ngành: Kỹ thuật môi trường

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: ThS LÊ TẤN THANH LÂM

Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 7/2010

Chính vì vậy, em xin gởi đến tất cả lời cảm ơn chân thành đến mọi người

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn thầy Lê Tấn Thanh Lâm đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và truyền đạt nhiều kinh nghiệm thực tế cho em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Chân thành cảm ơn tất cả các bạn DH06MT đã đoàn kết, động viên và giúp đỡ tôi Cảm ơn các bạn đã cho tôi nhiều kĩ niệm đẹp của thời sinh viên

Cảm ơn người bạn của tôi đã luôn bên cạnh quan tâm, giúp đỡ, chia sẽ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm khóa luận cũng như những lúc tôi khó khăn nhất

Mặc dù rất cố gắng nhưng không thể tránh những sai sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè

Tp HCM, ngày 10 tháng 07 năm 2010

Lâm Mộng Quỳnh Đoan

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải trại chăn nuôi heo Trí Công” được thực hiện trong khoảng thời gian từ 15/02/2009 đến 10/07/2010 Đề tài bao gồm các nội dung:

 Tổng quan lý thuyết, bao gồm:

- Thành phần, tính chất đặc trưng nước thải chăn nuôi heo

- Tổng quan về trang trại chăn nuôi heo Trí Công

- Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo

 Các nghiên cứu và ứng dụng phương pháp xử lý nước thải ở trong và ngoài nước

 Đề xuất 2 phương án thiết kế mới hệ thống xử lý nước thải thải chăn nuôi heo, tiêu chuẩn xả thải áp dụng TCVN 5945-2005

Phương án I: Nước thải từ các trại heo theo hệ thống thoát nước chảy qua song chắn rác vào hầm bơm, bơm nước thải được trang bị trong hầm bơm, vận hành theo chế độ tự động hoàn toàn theo tín hiệu mực nước, bơm nước thải vào bể điều hoà Trong bể điều hòa bố trí 02 bơm nước thải nhúng chìm để bơm nước lên bể lắng Trong bể lắng nước di chuyển trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di chuyển ngược từ dưới lên trên chảy vào máng thu nước, để tràn sang bể UASB Bể UASB luôn hoạt động ở điều kiện sinh học kị khí, nước thải theo cơ chế tự chảy tiếp tục chảy qua bể USBF Sau đó nước thải tiếp tục tự chảy vào hồ sinh học Hóa chất khử trùng được châm trực tiếp vào ống dẫn nước thải từ hố sinh học đến bể tiếp xúc

Phương án II: Tương tự phương án 1, nhưng sử dụng bể sinh học từng mẻ (SBR) để xử lý thay cho bể USBF

 Tính toán chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải và giá thành xử lý 1 (m3) nước thải cho 2 phương án thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế chính là phương án 1

 Lập bản vẽ thiết kế hệ thống xử lý nước thải của trại chăn nuôi heo Trí Công

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i 

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii 

MỤC LỤC iii 

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi 

DANH MỤC HÌNH vii 

DANH MỤC BẢNG viii 

Chương 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1 

1.2.MỤC TIÊU KHÓA LUẬN 2 

1.3.NỘI DUNG KHÓA LUẬN 2 

1.4.PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2 

1.5.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI 3 

1.6.Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 3 

Chương 2 TỔNG QUAN 4 

2.1 TỔNG QUAN VỀ TRANG TRẠI CHĂN NUÔI HEO TRÍ CÔNG 4 

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về trang trại 4 

2.1.2 Quy mô của trang trại 4 

2.1.3 Đặc điểm địa hình 5 

2.1.4 Đặc điểm địa chất 5 

2.1.5 Điều kiện khí tượng 6 

2.1.6 Điều kiện thủy văn 6 

2.1.7 Công nghệ chăn nuôi heo tại trang trại 8 

2.1.8 Nhu cầu nguyên - nhiên liệu và nhân Công của trang trại 8 

2.1.9 Nguồn phát sinh và nguồn tiếp nhận nước thải 10 

2.2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 13 

2.2.1 Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi heo 13 

2.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo 14 

2.2.3 Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học 17 

2.2.4 Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học 18 

Chương 3 CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG 21 

3.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 21 

3.1.1 Các nước trên thế giới 21 

3.1.2 Việt Nam 23

3.2 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐƯỢC ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM 26 

3.2.1 Hệ thống XLNT tập trung của trại chăn nuôi heo Xuân Thọ II, huyện Xuân Lộc, tỉnh Đồng Nai 26 

3.2.2 Hệ thống XLNT tập trung của trại chăn nuôi heo Đồng Hiệp: 28 

3.2.3 Hệ thống XLNT tập trung tại trại nghiên cứu, thực nghiệm dinh dưỡng, thú y và kỹ thuật heo, Công ty TNHH Guyomarch, chi nhánh tỉnh Đồng Nai 30 

3.2.4 Hệ thống XLNT tập trung tại trang trại chăn nuôi heo nái sinh sản, quy mô 600 con, tại ấp 9, xã Nhân Nghĩa, huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai 32 

Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HTXLNT 35 

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 35 

4.2 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XLNT 36 

4.2.1 Phương án 1 36 

4.2.2 Phương án 2 40 

4.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HTXLNT 42 

4.3.1 Phương án 1 42 

4.3.2 Phương án 2 47 

4.4 DỰ TOÁN KINH TẾ 48 

4.4.1 Phương án 1 48 

4.4.2 Phương án 2 48 

4.5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 48 

4.5.1 Về mặt kinh tế 48 

4.5.2 Về mặt kỹ thuật 48 

4.5.3 Về mặt thi công 49 

4.5.4 Về mặt vận hành 49 

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 

5.1 KẾT LUẬN 50 

5.2 KIẾN NGHỊ 50 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 

PHỤ LỤC 52 

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AC Chế phẩm Active Cleaner

BOD5 Nhu cầu oxy sinh hóa 5 (Biochemical Oxygen Demand)

COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

ĐHQG Đại học quốc gia

SS Cặn lơ lửng (Suspended Solids)

F/M Tỷ số thức ăn/ vi sinh vật (Food and microorganism ratio)

UASB Bể lên men kị khí

USBF Công nghệ sinh học kết hợp lọc ngược dòng (The Upflow Sludge Blanket) SBR Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (Sequencing Batch Reactor)

HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải

MLSS Chất rắn lơ lửng trong hỗn dịch (Mixed Liquor Suspended Solids)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1: Sơ đồ tổng quát xử lý nước thải giàu chất hữu cơ 23

Hình 3.2: Sơ đồ Công nghệ hệ thống XLNT của trại chăn nuôi heo Xuân Thọ II 27

Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT của trại chăn nuôi heo Đồng Hiệp 29

Hình 3.4: Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT công ty TNHH Guyomarch, Đồng Nai 31

Hình 3.5: Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT trại chăn nuôi heo nái sinh sản, huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai 33

Hình 4.1: Sơ đồ công nghệ xử lý theo phương án 1 36

Hình 4.2: Hiệu suất xử lý phương án 1 37

Hình 4.3: Sơ đồ công nghệ xử lý theo phương án 2 40

Hình 4.4: Hiệu suất xử lý phương án 2 41

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Nhu cầu thức ăn của trang trại chăn nuôi heo 9

Bảng 2.2: Bố trí nhân viên hoạt động trong trại 10

Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt 11

Bảng 2.4: Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi heo 12

Bảng 2.5: Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học 17

Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm dùng rau thủy trúc XLNT chăn nuôi heo 24

Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý nước thải trại chăn nuôi Xuân Thọ III 27

Bảng 3.3: Hiệu quả xử lý nước thải trại chăn nuôi Đồng Hiệp 30

Bảng 3.4: Hiệu quả xử lý nước thải công ty TNHH Guyomarch, Đồng Nai 31

Bảng 3.5: Hiệu quả xử lý nước thải trại chăn nuôi nái sinh sản tại huyện Cẩm Mỹ, tỉnh Đồng Nai 32

Bảng 4.1: Thông số song chắn rác 42

Bảng 4.2: Thông số ngăn tiếp nhận 43

Bảng 4.3: Thông số bể điều hòa 43

Bảng 4.4: Thông số bể lắng đứng 44

Bảng 4.5 Thông số bể UASB 44

Bảng 4.6: Thông số bể USBF 45

Bảng 4.7: Thông số hồ sinh học bậc 1 45

Bảng 4.8: Thông số hồ sinh học bậc 2 46

Bảng 4.9: Thông số bể tiếp xúc 46

Bảng 4.10: Thông số bể chứa bùn 46

Bảng 4.11: Thông số bể SBR 47

Bảng 4.12: Thông số bể trung gian 47

nâng cao mức sống của nhân dân

Từ năm 2000 đến nay, nhất là từ năm 2005 nền kinh tế của Lâm Đồng đang trên đà phát triển, bước đầu phát huy được các lợi thế so sánh của địa phương, giá trị sản xuất ngành nông nghiệp hàng năm tăng bình quân 11,6 % năm Trong đó giá trị sản xuất ngành trồng trọt (tính theo giá thực tế) năm 2005 đến nay liên tục tăng: năm

2005 chiếm 80,2 %, năm 2006 chiếm 84,2 %, năm 2007 chiếm 84,3 %, năm 2008 ước đạt 84,7 % Trong khi đó, giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi trong nông nghiệp năm

2005 chiếm 17,7 %, năm 2006 chiếm 14 %, năm 2007 chiếm 13,8 %, năm 2008 ước đạt 14 %, tỷ lệ này cho thấy ngành chăn nuôi chưa được quan tâm đầu tư đúng mức Với mục tiêu phát triển chăn nuôi phấn đấu đến năm 2010 đưa tỉ trọng ngành chăn nuôi 25-30 % Trang trại chăn nuôi heo chất lượng cao theo mô hình sinh thái bền vững xã Mađaguoi, huyện Đạ Huai, tỉnh Lâm Đồng được xây dựng nhằm thực hiện mục tiêu phát triển chung của toàn tỉnh

Như chúng ta đã biết, nguồn nước thải chăn nuôi có chứa nhiều chất hữu cơ, virut, vi trùng, trứng giun sán nguồn nước này có nguy cơ trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc đồng thời lây lan 1 số bệnh cho con người và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh nếu không xử lý kịp thời

Chính vì lý do đó tác giả chọn đề tài “ thiết kế hệ thống xử lý nước thải trại chăn nuôi heo Trí Công, thôn 4, xã Mađaguoi, huyện Đạ Huai, tỉnh Lâm Đồng” làm

đề tài nghiên cứu cho luận văn tốt nghiệp của mình

1.2 MỤC TIÊU KHÓA LUẬN

Thiết kế hệ thống XLNT cho trang trại chăn nuôi heo trại chăn nuôi heo Trí Công, thôn 4, xã Mađaguoi, huyện Đạ Huai, tỉnh Lâm Đồng đạt TCVN 5945-2005 loại A, với Công suất 210 m3/ngày.đêm

1.3 NỘI DUNG KHÓA LUẬN

 Khảo sát quy trình chăn nuôi heo của trang trại chăn nuôi heo

 Xác định lưu lượng, nguồn gốc, tính chất nước thải chăn nuôi heo tại trang trại chăn nuôi

 Đề xuất phương án thiết kế HTXLNT cho trang trại chăn nuôi heo với Công suất thiết kế là 210 m3/ngày.đêm đạt TCVN 5945-2005 loại A

 Tính toán thiết kế HTXLNT cho trang trại chăn nuôi heo với Công suất thiết kế

là 210 m3/ngày.đêm đạt TCVN 5945-2005 loại A

 Dự toán kinh tế và lựa chọn phương án tối ưu để xử lý nước thải chăn nuôi

 Thể hiện mặt bằng, mặt cắt Công nghệ và bản vẽ chi tiết các Công trình đơn vị trên bản vẽ A2

1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI

 Thiết kế HTXLNT cho trang trại chăn nuôi heo

 Ngăn ngừa hoặc giảm thiểu những nguy cơ gây ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi heo

 Cải thiện môi trường sống

 Cải thiện sức khỏe cộng đồng

 Tiết kiệm tối đa chi phí cho việc xử lý nước thải ra từ trại chăn nuôi

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 TỔNG QUAN VỀ TRANG TRẠI CHĂN NUÔI HEO TRÍ CÔNG

2.1.1 Giới thiệu sơ lược về trang trại

Tên trang trại: trang trại chăn nuôi heo Trí Công, thôn 4, xã Mađaguoi, huyện

Đạ Huai, tỉnh Lâm Đồng

Chủ đầu tư: Công ty TNHH một thành viên Công Trí

Vị trí địa lý của trang trại: Trang trại chăn nuôi heo chất lượng cao được xây dựng tại khoảnh 4, tiểu khu 587, thuộc thôn 4, xã Mađaguoi huyện ĐạHuai tỉnh Lâm Đồng Tổng diện tích của trang trại là 44,408 ha vị trí trung tâm của trang trại có tọa

độ địa lý như sau:

- Phía Đông giáp: vườn rẫy của dân

- Phía Tây giáp: diện tích giao khoán 135 cho bà con dân tộc thôn 2 xã Đạ Oai và thôn 8 xã Mađaguoi

- Phía Nam giáp: vườn rẫy và đất trồng rừng đã khai thác keo tai tượng, đã bàn giao cho UBND huyện Đạ huai quản lý

- Phía Bắc giáp: phần diện tích còn lại của rừng trồng của Công ty lâm nghiệp huyện Đạ Huai sẽ bàn giao cho huyện và đất vườn rẫy của dân

2.1.2 Quy mô của trang trại

Tổng đàn lợn là 24.950 con (không tính lợn con theo mẹ và lợn con giống chất lượng cao xuất bán hàng năm) Trong đó:

- Lợn nái sinh sản: 2000 con

- Lợn hậu bị nuôi tại trại: 400 con

- Lợn đực giống các loại xuất tinh chất lượng cao: 30 con

- Lợn con giống chất lượng cao để lại nuôi thịt: 22.520 con

2.1.3 Đặc điểm địa hình

Huyện Đạ Huoai nằm trong khu vực chuyển tiếp giữa vùng Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, nên địa hình khá phức tạp, có xu hướng thấp dần theo hướng Đông Bắc xuống Tây Nam, với 3 dạng địa hình chính: núi, đồi thấp và thung lũng

- Dạng địa hình núi: Diện tích 34.143 ha, chiếm 68,92 % diện tích tự nhiên toàn huyện, tập trung thành vòng cung lớn bao quanh 3 phía (Bắc, Đông, Nam); mức độ chia cắt mạnh: độ cao trung bình từ 400 – 900 m, độ dốc phổ biến trên 250; không thích hợp với phát triển nông nghiệp, hiện trạng chủ yếu là rừng tự nhiên

- Dạng địa hình đồi thấp: Diện tích 11.060 ha, chiếm 22,33 % diện tích tự nhiên toàn diện, phân bố ở khu vực trung tâm huyện và trải dài từ Đông sang Tây; độ cao trung bình từ 100 – 300 m, độ dốc phổ biến từ 150 – 250; tương đối thích hợp với cây lâu năm

- Dạng địa hình thung lũng ven sông: Diện tích 4.335 ha, chiếm khoảng 8,75

% diện tích toàn huyện, phân bố thành dải nhỏ và hẹp ven sông; địa hình tương đối bằng, độ cao trung bình từ 30 – 40 m, độ dốc phổ biến dưới 800; thổ nhưỡng chủ yếu là phù sa và đất xám, khá thích hợp với canh tác lúa và các cây Công nghiệp ngắn ngày

2.1.4 Đặc điểm địa chất

Khu đất trang trại có cấu tạo chủ yếu là đất đỏ hình thành trên đá mẹ bazan Địa chất Công trình ổn định, có khả năng chịu tải cường độ cao, thuận lợi cho xây dựng Cấu trúc địa tầng tại khu vực dự án có các đặc điểm sau đây:

- Từ 0 - 3m là lớp đất có thành phần cơ bản là đất đỏ

- Từ 3 - 6m là lớp đất có đá cuội, khả năng chịu tải tốt, thuận lợi xây dựng

- Dưới 45m là đá nền

- Mực nước ngầm thấp, cách mặt đất khoảng 20 - 40m

2.1.5 Điều kiện khí tượng

Đạ Huoai nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, với những đặc trưng cơ bản như sau:

- Nắng nhiều: trung bình từ 6,0 – 7,0 giờ/ngày Năng lượng bức xạ tổng cộng lớn: trung bình từ 150 – 160 kcal/cm2 năm Nhiệt độ cao và ôn hòa: nhiệt độ trung bình năm từ 23,60C – 27,30C, tháng có nhiệt độ trung bình thấp nhất là tháng 12 và tháng 1 (khoảng 24,10C - 23,60C), tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 4 và tháng 5 (khoảng 26,50C - 27,30C) Nắng nhiều, bức xạ dồi dào, nhiệt độ cao và hầu như không

có bão là những thuận lợi rất cơ bản cho phát triển nông nghiệp của Đạ Huoai nói riêng và Đông Nam Bộ nói chung

- Lượng mưa lớn: trung bình từ 2.139 – 2.826 mm/năm, mùa mưa dài: từ cuối tháng 4 đến đầu tháng 12, khá thuận lợi với các loại cây lâu năm, nhưng vào những năm mùa mưa kết thúc muộn thì ảnh hưởng khá nặng đến chất lượng thụ phấn của cây điều là cây hiện chiếm diện tích lớn nhất ở Đạ Huoai.Do mưa rất lớn vào thời kỳ từ tháng 6 đến tháng 11 (từ 400 – 500 mm/tháng, đặc biệt tháng 8 lượng mưa lên tới 612 mm), một mặt gây xói mòn và rửa trôi đất, mặt khác kết hợp với nước từ thượng nguồn đổ về làm mực nước sông Đạ Huoai dâng nhanh và tràn vào đồng ruộng, gây tình trạng ngập úng cục bộ ở các khu vực trũng

- Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 3 với lượng mưa chỉ chiếm khoảng 5 % tổng lượng mưa năm, tuy chỉ kéo dài khoảng 4 tháng nhưng cũng đủ gây tình trạng mất cân đối nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh trưởng – phát triển của cây trồng – vật nuôi Việc xây dựng các Công trình thủy lợi để cung cấp nước sản xuất

và sinh hoạt trong mùa khô có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội của huyện

2.1.6 Điều kiện thủy văn

Do ảnh hưởng của địa hình và nằm ở vị trí đầu nguồn, nên sông suối trong phạm vi huyện thường có lưu vực nhỏ, ngắn và dốc, có môđun dòng chảy lớn và thường nghèo kiệt vào mùa khô

 Mạng lưới sông suối:

- Sông Đạ Houai là sông chính với chiều dài 20,3 km, là hợp lưu của 3 nhánh chính

- Sông Đạ M'ri, sông Đạ Houai và sông Đạ M'rê Dưới đây là đặc điểm của một số sông suối chính có liên quan

- Suối Đạ Liong: Bắt nguồn từ dãy núi phía Đông Bắc, chảy theo hướng Bắc Nam đổ ra suối Đạ Gui, chiều dài suối khoảng 8,5 km

- Suối Đạ Kên: Cũng bắt nguồn từ dãy núi phía Đông Bắc, chảy theo hướng Bắc Nam đổ ra sông Đạ M'rê, chiều dài suối khoảng 21,3 km

- Suối Đạ Narr (xã Mađaguôi): Bắt nguồn từi các dãy núi cao phía Bắc, chảy theo hướng Bắc Nam, chiều dài khoảng 7 km

- Suối Đạ Tràng (xã Đạ Tồn): Bắt nguồn từ các dãy núi cao phía Bắc, chảy theo hướng Bắc Nam, chiều dài khoảng 11 km

 Tài nguyên nước ngầm

- Nước ngầm tầng mặt (giếng đào): Nước ngầm tầng mặt và nước sát mặt (ngầm bán áp, độ sâu < 20 m) thường có độ cứng khá cao (> 50 mg CaCO3/lít), mực nước thay đổi theo vùng và theo mùa: vùng thấp ven sông Đạ Huoai có mực nước ngầm của các giếng đào từ 2-6 m, vùng đồi núi có mực nước ngầm từ 15-20 m Vào mùa mưa, mực nước cách mặt đất từ 1-2m Nhưng về mùa khô mực nước hạ xuống cách mặt đất 5-6 m ở những khu vực bào mò tích tụ và 7-12 m ở những khu vực tích tụ xâm thực gần thềm sông Đạ Huoai

- Nước ngầm tầng sâu (giếng khoan với độ sâu > 20 m): Ở độ sâu > 20 m, nước ngầm có độ cứng và độ kiềm khá cao (độ cứng toàn phần 1.950 mg CaCO3/lít, độ kiềm toàn phần 1.325 mg CaCO3/lít, môi trường axít 0,8 mg oxy/lít) Như vậy, nếu khai thác nước ngầm cung cấp nước sạch cho các khu dân cư tập trung như thị trấn và các khu Công nghiệp thì đòi hỏi phải có các biện pháp kỹ thuật để xử lý

2.1.7 Công nghệ chăn nuôi heo tại trang trại

Trang trại áp dụng chăn nuôi lợn theo hướng Công nghệ mới như sau:

- Nhập giống mới, khoa học kỹ thuật – Công nghệ và thiết bị chăn nuôi mới của các nước có nền chăn nuôi lợn phát triển nhất thế giới

- Hệ thống chuồng trại được thiết kế các ô chuồng gắn liền với sân chơi đảm bảo thông thoáng phù hợp với đàn lợn theo từng nhóm chức năng, lợn nái chờ phối và mang thai được nằm trong chuồng cá thể, lợn nái và lợn cai sữa nằm trên sàn cách mặt đất, điều kiện chăm sóc với từng cá thể sẽ tốt hơn; định hướng khẩu phần riêng biệt, đúng với nhu cầu về số lượng và chất lượng thức ăn cho từng loại, tiết kiệm được thức

ăn và thuốc thú y do thuận lợi trong việc phòng chống dịch bệnh, hạn chế người Công nhân bước vào nền chuồng, tránh sự lây nhiễm từ bên ngoài

- Thiết kế hệ thống nước cho lợn uống với hệ thống tự động, hệ thống cho ăn bán

tự động và định lượng khẩu phần ăn theo từng con và từng nhóm lợn

- Toàn bộ chuồng trại sẽ có khoảng không gian trống và thoáng nhất định để sát trùng và với môi trường sinh thái bền vững không gây độc cho đàn lợn và không tác động ảnh hưởng đến con người và môi trường xung quanh

- Lợn con tập ăn từ 5 ngày tuổi, giúp cho lợn con nhanh thích nghi với thức ăn mới khi cai sữa, vì vậy lợn con ít bị nhiễm các loại bệnh nhất là bệnh tiêu chảy, lợn có sức đề kháng cao, mau lớn

- Lợn con cai sữa trong vòng 25 ngày tuổi giúp đàn lợn nái sinh sản rút ngắn thời gian nuôi con, làm cho lượng lợn sinh ra mỗi năm đạt từ 2 đến 2,2 lứa

2.1.8 Nhu cầu nguyên - nhiên liệu và nhân Công của trang trại

a Nhu cầu nguyên liệu:

Nguyên liệu cung cấp cho trại bao gồm thức ăn cho heo và được cung cấp bởi nhà máy sản xuất thức ăn gia súc được xây dựng ngay tại dự án Nhu cầu thức ăn được liệt kê trong bảng 2.1

Bảng 2.1: Nhu cầu thức ăn của trang trại chăn nuôi heo

(con)

Lượng tiêu thụ (kg) Giá thức ăn

đồng/kg) Chủng loại mức/con/kg Định

(Nguồn: Báo cáo Dự án đầu tư, Công ty TNHH MTV Công Trí, tháng 01/2009)

 Ngoài ra, còn một số nguyên liệu phục vụ cho hoạt động của trang trại gồm:

- Vacine: FMD, dịch tả, PARVO, Mypravac, Auskipra…

- Xử lý mùi hôi: chế phẩm Yucca do Công ty VIPHAVET cung cấp

- Thuốc sát trùng: vikon ( BAYER) Pacoma(Nhật bản)

b Nhu cầu nhiên liệu:

 Lượng điện sử dụng: 20.000 kWh/tháng

 Lượng nước sử dụng: khoảng 255 m3/ngày Trong đó:

- Nước dùng cho sinh hoạt: 80 người  120 lít/người.ngày = 8600 lít/ngày = 9

m3/ngày

- Nước dùng cho chăn nuôi (cho heo uống, vệ sinh chuồng trại):

(2000 nái + 400 hậu bị + 30 đực giống)*30 l/ngày + 22.520 heo con * 1l/ngày

= 97,4 m3/ngày

- Vệ sinh chuồng: 43.160 m2 x 3lít/m2.ngày = 129,5 m3/ngày

- Nước làm mát khu trại: 20 m3/ngày

c Nhu cầu về nhân công:

Tổng số cán bộ Công nhân viên trang trại giai đoạn này là 80 người được bố trí

trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Bố trí nhân viên hoạt động trong trại

STT Vị trí Công việc Số lượng (người)

(Nguồn: Báo cáo Dự án đầu tư, Công ty TNHH MTV Công Trí, tháng 01/2009.)

2.1.9 Nguồn phát sinh và nguồn tiếp nhận nước thải

a Nguồn phát sinh nước thải

 Nước thải sinh hoạt:

- Nước dùng cho sinh hoạt: 80 người  120 lít/người.ngày = 9600 lít/ngày

- Tổng số Công nhân và nhân viên kỹ thuật làm việc khi trại đi vào hoạt động ổn

định là 80 người Định mức cấp nước sinh hoạt là 120 lít/người/ngày.đêm và định mức

phát sinh nước thải là là 100 lít/người/ngày.đêm (tương đương khoảng 80% nước cấp)

Như vậy, tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt trung bình phát sinh là khoảng 8

m3/ngày.đêm Tính chất nước thải sinh hoạt được trình bày dưới bảng 2.3

Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt

STT Chất ô nhiễm

Nồng độ các chất ô nhiễm (mg/l) Không qua

Xử lý

Xử lý bằng

bể tự hoại

TCVN 5945:2005 (cột A; K f =1,1;

- Sau khi được xử lý bằng bể tự hoại, nước thải sinh hoạt sẽ được đưa đến trạm

xử lý nước thải của trại để đảm bảo nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn TCVN 5945:2005 (cột A; Kf = 1,1; Kq = 0,9)

 Nước thải chăn nuôi heo

- Nước thải chăn nuôi có nguồn gốc từ nước tiểu gia súc, nước rửa chuồng trại, gia súc và nước uống rơi vãi của gia súc Những nước thải này luôn luôn trộn lẫn với chất thải rắn vô cơ như phân, thức ăn thừa, lông, của gia súc, các vi sinh vật cùng với các vật thể rắn vô cơ như đất, cát, mẩu bao bì Đặc trưng của nước thải chăn nuôi heo là ô nhiễm hữu cơ, N, P cao và chứa nhiều vi sinh gây bệnh

- Nước dùng cho chăn nuôi (cho heo uống, vệ sinh chuồng trại):

(2000 nái + 400 hậu bị+30 đực giống) x30 l/ngày + 22.520 heo con x 1 l/ngày

= 97,4m3/ngày

- Vệ sinh chuồng: 43.160 m2 x 3lít/m2.ngày = 129,5 m3/ngày

- Lưu lượng nước thải chăn nuôi ở trại vào khoảng 204 m3/ngày.đêm (bằng khoảng 80% lượng nước cấp)

 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi heo được trình bày dưới bảng 2.4

Bảng 2.4: Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi heo

(Nguồn: Phân tích tại phòng thí nghiệm khoa môi trường và tài nguyên trường

Đại học Nông Lâm năm 2010)

 Nước mưa chảy tràn

- Nước mưa chảy tràn trên mặt bằng của trại cuốn theo những chất ô nhiễm vương vãi trên mặt đất Thành phần chủ yếu của nước mưa chảy tràn là đất cát, cặn, rác thải, dầu mỡ,

- Theo số liệu thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới thì nồng độ các chất ô nhiễm trong nước mưa chảy tràn thông thường khoảng 0,5 - 1,5mg N/l, 0,004 - 0,03mg P/l,

10 -20mg COD/l, 10 - 20mg TSS/l Tuy nhiên, so với tiêu chuẩn nước thải thì nước mưa chảy tràn tương đối sạch do đó có thể tách riêng biệt đường nước mưa ra khỏi nước thải và cho thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận là suối Đá cách trang trại khoảng 200m

b Nguồn tiếp nhận nước thải:

Nước thải sau khi được xử lý sẽ thải ra nguồn tiếp nhận là suối Đá cách trang trại khoảng 200m

2.2 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

2.2.1 Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi heo

Thành phần của nước thải chăn nuôi heo hầu hết là các chất hữu cơ, vô cơ, VSV tồn tại ở dạng hòa tan, phân tán nhỏ hay có kích thước lớn hơn Đặc trưng ô nhiễm của loại nước thải này là chất hữu cơ, Nitơ, Phospho và vi sinh gây bệnh Tùy theo qui mô sản xuất, quỹ đất dùng cho xử lý, điều kiện kinh tế, mục đích sử dụng chất thải, nước thải từ chăn nuôi, yêu cầu của nguồn tiếp nhận…mà có thể áp dụng các biện pháp xử lý thích hợp Lựa chọn một quy trình xử lý nước thải cho một cơ sở chăn nuôi phụ thuộc rất nhiều vào thành phần tính chất nước thải, bao gồm:

 Các chất hữu cơ và vô cơ:

- Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức

ăn thừa Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy Các chất vô cơ chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,… N và P: Khả năng hấp thụ N và

P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng N-tổng trong nước thải chăn nuôi 571 – 1026 mg/L, Photpho từ 39 – 94 mg/L Theo Jongbloed và Lenis (1992), đối với heo trưởng thành khi ăn vào 100 g Nitơ thì: 30 g được giữ lại cơ thể, 50 g bài tiết ra ngoài theo nước tiểu dưới dạng ure, còn 20 g ở dạng phân Nitơ vi sinh khó phân huỷ và an toàn cho môi trường Nitơ bài tiết ra ngoài theo nước tiểu và phân dưới dạng ure, sau đó ure nhanh chóng chuyển hoá thành NH3 theo phương trình sau:

(NH2)2CO + H2O → NH4 + OH- + CO2 → ← NH3 ↑ + CO2 + H2O

- Khi nước tiểu và phân bài tiết ra ngoài, vi sinh vật sẽ tiết ra enzime ureaza chuyển hoá ure thành NH3, NH3 phát tán vào không khí gây mùi hôi hoặc khuyếch tán vào nước làm ô nhiễm nguồn nước

- Nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng lớn N, P Đây là nguyên nhân có thể gây hiện tượng phú dưỡng hoá cho các nguồn nước tiếp nhận, ảnh hưởng xấu đến chất lượng nguồn nước và các sinh vật sống trong nước

 Vi sinh vật gây bệnh:

- Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh Do đó, loại nước thải này có nguy cơ trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc, gia cầm đồng thời lây lan 1 số bệnh cho người nếu không được xử lý

2.2.2 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo

Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp sau :

 Phương pháp xử lý cơ học

- Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các Công trình xử lý tiếp theo Ngoài ra

có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn (khoảng vài ngàn mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các Công trình xử lý phía sau

- Sau khi tách, nước thải được đưa sang các Công trình phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón

 Phương pháp xử lý hóa lý

- Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,… kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ

- Nguyên tắc của phương pháp này là : cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxid và sắt

hidroxi được đưa vào mang điện tích dương) Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn

và dễ lắng hơn

- Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi heo 2/9: phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải chăn nuôi heo

- Ngoài keo tụ còn loại bỏ được P tồn tại ở dạng( PO4 )3- do tạo thành kết tủa AlPO4 và FePO4

- Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi Tuy nhiên chi phí xử lý cao Áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế

- Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phương pháp để tách các hạt có khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên Tuy nhiên chi phí đầu tư, vận hành cho phương pháp này cao, cũng không hiệu quả về mặt kinh tế đối với các trại chăn nuôi

 Phương pháp xử lý sinh học: Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các Công trình khác nhau

Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý

 Phương pháp xử lý hiếu khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn :

+ Oxy hóa các chất hữu cơ :

CxHyOz + O2   Enzyme

CO2 + H2O + OH + Tổng hợp tế bào mới :

CxHyOz + O2 + NH3Enzyme 

Tế bào vi khuẩn (C5H7O2N) + CO2 + H2O - OH

+ Phân hủy nội bào :

C5H7O2N + O2   Enzyme

5CO2 + 2H2O + NH3 - OH

 Phương pháp xử lý kỵ khí: Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí không hoặc có lượng O2 hòa tan trong môi trường rất thấp, để phân hủy các chất hữu cơ

- Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí :

+ Thủy phân: Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (như polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (như đường, các acid amin, acid béo)

+ Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới

+ Acetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới

+ Methane hóa: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí Acid acetic, H2, CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới

 Để chọn được phương pháp xử lí sinh học hợp lí cần phải biết hàm lượng chất hữu cơ (BOD, COD) trong nước thải Các phương pháp lên men kị khí thường phù hợp khi nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao Đối với nước thải hàm lượng chất hữu cơ thấp và tồn tại chủ yếu dưới dạng chất keo và hoà tan thì cho chúng tiếp xúc với màng vi sinh vật là hợp lí Cơ sở chọn lựa các phương pháp xử lí sinh học nước thải thể hiện trong bảng 2.5

Bảng 2.5: Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học

Hàm lượng BOD 5 của

nước thải

Chất hữu cơ không hoà tan

Chất hữu cơ dạng keo

Chất hữu cơ hoà tan

- Trong các hồ, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kị khí, quá trình cộng sinh của

vi khuẩn và tảo là các quá trình sinh học chủ đạo Các quá trình lý học, hóa học bao gồm các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp phụ, kết tủa, các phản ứng hóa học … cũng diễn ra tại đây Việc sử dụng ao hồ để xử lý nước thải có ưu điểm là ít tốn vốn đầu tư cho quá trình xây dựng, đơn giản trong vận hành và bảo trì Tuy nhiên, do các cơ chế

xử lý diễn ra với tốc độ tự nhiên (chậm) do đó đòi hỏi diện tích đất rất lớn Hồ sinh học chỉ thích hợp với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp Hiệu quả xử lý phụ thuộc sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng với sự phát triển của các loại vi nấm, rêu, tảo và một số loài động vật khác nhau

- Hệ hồ sinh học có thể phân loại như sau:

+ Hồ hiếu khí (Aerobic Pond);

+ Hồ tùy nghi (Facultative Pond);

+ Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond);

+ Hồ xử lý bổ sung

 Cánh đồng tưới và bãi lọc:

- Việc XLNT được thực hiện trên những cánh đồng tưới và bãi lọc là dựa vào khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng xuống sâu lượng oxy càng ít và quá tình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn giảm dần, tại độ sâu đó chỉ diễn ra quá trình khử Nitrat

- Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virus gây bệnh trong nước thải chưa được loại bỏ có thể gây tác hại cho sức khỏe của con người sử dụng các loại rau và thực phẩm này

2.2.4 Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học

 Các phương pháp xử lý hiếu khí

- Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng (bùn hoạt tính) Quá trình này sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển Các hạt lơ lửng trong nước thải được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ Các hạt bông cặn dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển Một số Công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính :

+ Bể aeroten thông thường: Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng Trong bể, nước thải vào

(plug-có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính tuần hoàn đưa vào đầu bể Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể Quá trình phân hủy nội bào xảy ra ở cuối bể

+ Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn: Đòi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp Thiết bị sục khí cơ khí (motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng Bể này thường có dạng tròn hoặc vuông, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất trong toàn bộ thể tích bể

+ Bể aeroten mở rộng: Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp và chất lượng nước ra cao hơn Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20-30 ngày)

+ Mương oxy hóa: Là mương dẫn dạng vòng có sục khí để tạo dòng chảy trong mương có vận tốc đủ xáo trộn bùn hoạt tính Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để tránh lắng cặn Mương oxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý N

+ Bể hoạt động gián đoạn (SBR): Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm đầy và xả cặn Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt động liên tục, chỉ có điều tất cả quá trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần lượt theo các bước: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng

- Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám điển hình là

bể lọc sinh học: Khi dòng nước thải đi qua những lớp vật liệu rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ bám dính lên bề mặt Trong số các vi sinh vật này có loài sinh ra các polysaccaride có tính chất như là một polymer sinh học có khả năng kết dính tạo thành màng Màng này cứ dày thêm với sinh khối của vi sinh vật dính bám hay cố định trên màng Màng được tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, với mật độ vi sinh vật rất cao Màng có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, trong do ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận được O2 sẽ chuyển sang phân hủy kị khí, sản phẩm của biến đổi

kị khí là các acid hữu cơ, các alcol,…Các chất này chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử dụng Kết quả là lớp sinh khối ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong lại bị phân hủy hấp thụ các chất bẩn lơ lửng có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng

 Các phương pháp xử ly kị khí

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng:

+ XLNT bằng hầm ủ khí sinh vật (biogas): Quá trình trải qua nhiều giai đoạn với hàng loạt phản ứng hóa học có sự tham gia của nhiều loại

VSV kị khí Sự lên men các hchc tạo ra khí sinh học có chứa 60 – 70% CH4, 30 – 35% CO2, phần còn lại là H2, N2, H2S, NH3, hơi nước Sau quá trình lên men hàm lượng chất hữu cơ giảm 80 – 85%

+ Bể phân hủy kị khí tiếp xúc: Hỗn hợp bùn và nước thải được khuấy trộn hoàn toàn trong bể kín, sau đó được đưa sang bể lắng để tách riêng bùn và nước Bùn tuần hoàn trở lại bể kị khí, lượng bùn dư thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm Bể phản ứng tiếp xúc thực sự là một bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho

vi sinh vật tiếp xúc với các chất ô nhiễm trong nước thải

- Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB)

+ Về cấu trúc : Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có

hệ thống tách và thu khí, nước ra ở phía trên Khi nước thải được phân phối

từ phía dưới lên sẽ đi qua lớp bùn, các vi sinh vật kị khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Bên trong bể UASB có các tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo theo nước đầu ra

+ Về đặc điểm : Cả ba quá trình phân hủy - lắng bùn - tách khí được lắp đặt trong cùng một Công trình Sau khi hoạt động ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ vi sinh rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám: Bể lọc kị khí

là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa nhiều cacbon trong nước thải Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp xúc với lớp vật liệu có các vi sinh vật kị khí sinh trưởng và phát triển

Chương 3 CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG

3.1 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

CHĂN NUÔI

3.1.1 Các nước trên thế giới

Ở Châu Á, các nước như: Trung Quốc, Thái Lan,… là những nước có ngành chăn nuôi công nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi

 Nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra nhiều Công nghệ xử lý nước thải thích hợp như là:

- Bể Biogas tự hoại: Hiện nay ở Trung Quốc các bể Biogas tự hoại đã sử dụng rộng rãi như phần phụ trợ cho các hệ thống xử lý trung tâm Bể Biogas là một phần không thể thiếu trong các hộ gia đình chăn nuôi heo vừa và nhỏ ở các vùng nông thôn,

nó vừa xử lý được nước thải và giảm mùi hôi thối mà còn tạo ra năng lượng để sử dụng

- Kỹ thuật bể chất rắn chảy ngược (USR): Áp dụng cho nước thải có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi sử dụng kỹ thuật này

để xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả khử COD 887%, khử SS 60%, thời gian lưu tại

bể này tương đối dài, theo tính toán nếu thời gian lưu nước là 5 ngày thì thời gian lưu bùn là 24,5 ngày

- Kỹ thuật bể lọc yếm khí: Người ta đã đạt được tải trọng là 10,75 kgCOD/m3/ ngày.đêm, đối với nước thải chăn nuôi hiệu quả xử lý đạt 85%

 Trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo tại Thái Lan thì trường đại học Chiang Mai đã có nhiều đóng góp rất lớn

- Hệ thống xử lý tốc độ cao kết hợp với hệ thống chảy nút: hệ thống gồm có thùng lắng, bể chảy nút và bể UASB Phân heo được tách làm 2 đường, đường thứ

nhất là chất lỏng có ít chất rắn tổng số, còn đường thứ hai là phần chất rắn với nồng độ chất rắn tổng số cao, kỹ thuật này đã được xây dựng cho các trại heo trung bình và lớn

- Lịch trình hoạt động của bể SBR là 8 giờ và chia ra như sau: nạp liệu ¼ giờ, để yếm khí 2 giờ, hiếu khí 3,5 giờ, thiếu khí 2,5 giờ, lắng 1 giờ cuối cùng là cho nước đã

lý thông thường không thể đạt được các tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng về Nitơ và Phospho trong nước ra sau xử lý Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi giàu chất hữu

cơ ở Ý đưa ra là SBR có thể giảm trên 97% nồng độ COD, Nitơ, Phospho

Nhận xét chung: Công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ sinh học trên thế giới là áp dụng tổng thể và đồng bộ các thành tựu kỹ thuật lên men yếm khí, lên men hiếu khí và lên men thiếu khí, nhằm đáp ứng các yêu cầu kinh tế

xã hội và bảo vệ môi trường Trên cơ sở đó có thể đề xuất ra những giải pháp

kỹ thuật phù hợp với từng điều kiện sản xuất cụ thể Sơ đồ khái quát hình 3.1 là

cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp

1) loại N,P,K và các yếu tố gây độc 2) tiếp tục giảm COD và BOD

1) 90%BOD > Biogas 2) 99% mầm bệnh bị diệt 3) N,P,K còn nguyên

xử lý hiếu khí xử lý yếm khí

AEROTANK Lọc hiếu khí RBC Lọc hiếu khí và thiếu khí Phân hủy yếm

khí tiếp xúc

Tháp lọc yếm khí UASB

Phân hủy yếm khí tốc độ thấp (bể yếm khí kiểu Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam, túi PE,

Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải chăn nuơi heo đang được hết sức quan tâm vì mục tiêu giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trường, đồng thời với việc tạo ra năng lượng mới Các nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuơi heo ở Việt Nam đang tập trung vào hai hướng chính, hướng thứ nhất là sử dụng các thiết bị yếm khí tốc

độ thấp như hầm Biogas kiểu Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam, hoặc dùng các túi PE Phương hướng thứ nhất nhằm mục đích xây dựng kỹ thuật xử lý yếm khí nước thải chăn nuơi heo trong các hộ gia đình chăn nuơi heo với số đầu heo khơng nhiều Hướng thứ hai là xây dựng quy trình Cơng nghệ và thiết bị tương đối hồn chỉnh, đồng bộ nhằm áp dụng trong các xí nghiệp chăn nuơi mang tính chất Cơng nghiệp Trong các nghiên cứu về quy trình Cơng nghệ xử lý nước thải chăn nuơi heo Cơng nghiệp đã đưa

ra một số kiến nghị sau:

Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi công nghiệp có thể tiến hành như sau: (1)

xử lý cơ học: lắng; (2) xử lý sinh học: bắt đầu bằng sinh học kị khí UASB, tiếp theo là sinh học hiếu khí (Aerotank hoặc hồ sinh học); (3) khử trùng trước khi thải ra ngoài môi trường

Nhìn chung những nghiên cứu của chúng ta đã đi đúng hướng, tiếp cận được công nghệ thế giới đang quan tâm nhiều Tuy nhiên số lượng nghiên cứu và chất lượng các nghiên cứu của chúng ta còn cần được nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng được áp dụng trong thực tế sản xuất Một số nghiên cứu điển hình tại Việt Nam:

 Đề tài: Dùng thủy trúc xử lý nước thải chăn nuôi

- Tác giả: Lê Thế Trung, lớp 11 M1 trường THPT Mỹ Hương, Sóc Trăng

- Phương pháp nghiên cứu: Lấy 1 lít nước thải từ chuồng lợn đựng vào bốn chai nhựa Sau đó lấy một bụi thủy trúc, rau chai và một bụi cỏ mần trầu, cho mỗi loài thực vật trên vào một chai, một chai còn lại để không, đem tất cả 4 chai cất vào chỗ mát Bảy ngày sau, Trung mang nước từ bốn chai đó ra thử nghiệm Mượn dụng

cụ thí nghiệm tại trường học, Trung đã đo đạc và khẳng định được sự cải thiện ô nhiễm của nguồn nước khi chảy qua thủy trúc và rau chai

- Kết quả:

Bảng 3.1: Kết quả thí nghiệm dùng rau thủy trúc XLNT chăn nuôi heo

Chai có thủy trúc Chai có rau chai Chai có cỏ mần trầu Chai không có thực vật

Nhiệt độ: 27 o C Nhiệt độ: 27 o C Nhiệt độ: 28 o C Nhiệt độ: 28 o C Lượng cặn: 5g/l Lượng cặn: 5g/l Lượng cặn: 10g/l Lượng cặn: 10g/l

Nước không có mùi Nước không có mùi Nước có mùi ở mức: 4 Nước có mùi ở mức: 4

(Nguồn:

http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Dung-thuy-truc-rau-chai-xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi/40147702/188/ )

- Nghĩ tới việc mở rộng mô hình xử lý nước thải công nghiệp, Trung đã phát triển ý tưởng của mình bằng giải pháp: Trước khi thải ra môi trường, nước thải

được tập trung vào một bể chứa (bể chứa sẽ được hút bùn định kỳ), chảy qua mương trồng rau dừa, rau ngổ, sau đó tiếp tục sang mương trồng thủy trúc, rau chai trước khi

đổ ra sông

 Đề tài: nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của cỏ Hương Bài

- Tác giả: Nguyễn Minh Trí, Nguyễn Duy Chinh, Nguyễn Việt Thắng - Trường Đại học Khoa học Huế

- Kết quả: Theo kết quả nghiên cứu này, hàm lượng oxy hòa tan (DO) sau

xử lý bằng cỏ Vetiver tăng từ 2,95mg/l đến 4,93mg/l trong 12 ngày, hiệu suất đạt tới 67,12% Ngược lại nhu cầu oxy hóa học (COD) lại giảm đáng kể, từ 420 mg/l xuống còn 120 mg/l sau 12 ngày xử lý và đã giảm 1,92 lần so với trướckhi xử lý Hàm lượng Nitơ cũng giảm 1,94 lần, hàm lượng P cũng giảm 2,503 lần so với trước khi xử lý Nguồn nước sau khi xử lý có giá trị các thông số kỹ thuật hầu hết đạt TCVN 5945 -

2005 loại B, điều này chứng tỏ cỏ Hương Bài có khả năng xử lý chất thải chăn nuôi lợn rất hữu hiệu, rẻ tiền và dễ nhân rộng

 Đề tài: nghiên cứu khă năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ keo tụ điện hóa

- Tác giả: Trương Thanh Cảnh, trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG thành phố Hồ Chí Minh

- Kết quả: Trong một hệ thống pilot, nước thải từ hệ thống chăn nuôi heo được xử lý bằng keo tụ hóa học hoặc điện hóa học Kết quả phân tích nước thải sau xử

lý cho thấy 95% và 74% chất rắn lơ lửng được loại bỏ Keo tụ điện hóa có thể là một phương pháp đơn giản để xử lý nước thải chăn nuôi

 Đề tài: đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo của chế phẩm Active Cleaner

- Tác giả: Võ Lê Thùy Trang, trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh

- Phương pháp thực hiện: Nước thải chăn nuôi heo được xử lý bằng chế phẩm Active Cleaner ở 3 nồng độ 1/100, 1/200, 1/300 (ml AC/ml) nước thải theo từng

mẻ trong 2 điều kiện, có sục khí và không sục khí Sau 24 giờ, đánh giá hiệu quả xử lý qua các chỉ tiêu: đánh giá cảm quan về mùi, COD, BOD5, tổng Nito, tổng Phospho

- Kết quả: Mùi hôi được cải thiện đáng kể, có sự khác biệt giữa điều kiện

xử lý, điều kiện sục khí là yếu tố cần thiết để gia tăng hiệu quả hoạt động của chế phẩm AC Các chỉ số , COD, BOD5, tổng Nitơ, tổng Phospho trong nước thải cũng giảm nhiều sau xử lý, hiệu quả xử lý trên 50% Như vậy AC có khả năng xử lý tốt nước thải chăn nuôi heo Kết hợp việc sục khí sẽ tăng hiệu quả xử lý của AC Nồng độ

AC thấp, hiệu quả xử lý càng cao

3.2 M T S CÔNG NGH X LYA N C TH I C NG D NG T I

VI T NAM

3.2.1 Hệ thống XLNT tập trung của trại chăn nuôi heo Xuân Thọ II, huy n Xuân

L c, t nh ng Nai

 Công suất xử lý của hệ thống: 300 m3/ngày

 Nước thải sau xử lý đạt nguồn B theo TCVN 5945-2005

bón

Hình 3.2 Sơ đồ Công nghệ hệ thống XLNT của trại chăn nuôi heo Xuân Thọ II

Bảng 3.2: Hiệu quả xử lý nước thải trại chăn nuôi Xuân Thọ III

STT Chỉ tiêu Đơn vị Thông số

đầu vào

Thông số đầu ra

Tiêu chuẩn so sánh (TCVN 5945:2005/cột B)

(Nguồn: Phòng thí nghiệm khoa môi trường trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM )

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Nước thải ở các trại được gom về bể biogas 4 ngăn với thời gian lưu nước là 20 ngày Qua bể biogas loại bỏ được khoảng 50-60% COD và 70-80% cặn lơ lửng

Nước thải sau khi qua bể biogas được dẫn qua ao lọc kỵ khí xơ dừa (30m*30m*4m) Thời gian lưu nước trong ao này là 5 ngày Xơ dừa được làm tơi và cho vào các sọt đan bằng tre, các sọt được cột sát nhau, cứ 4 sọt tạo dàn ngang thành một lớp lọc, các lớp lọc được bố trí từ trên mặt ao xuống đáy ao nhờ cột các sọt vào cây tầm vông Các cây tầm vông này được thả đứng xuống ao và được giữ dưới nước bằng cách cột vào các hòn đá nặng Điều này nhằm tránh cho xơ dừa không bị nổi lên mặt nước, phát huy tối đa hiệu quả xử lý của ao lọc

Nước thải sau đó được dẫn tiếp qua hai ao tùy nghi, kích thước mỗi ao là 30m*30m*4m, thời gian lưu nước trong mỗi ao khoảng 10 ngày

Sau khi ra khỏi các ao tùy nghi, nước thải được xử lý tiếp ở cánh đồng tưới (70mx43mx1.5m) Thời gian lưu nước là 10 ngày Sau đó nước được thải ra nguồn thải

 Nhận xét – đánh giá:

Hiện nay ao kị khí xơ dừa hoạt động không tốt do lượng xơ dừa trong ao quá ít, chỉ khoảng 1/3 thể tích của ao là có xơ dừa, còn 2/3 thể tích còn lại chưa được bổ sung

xơ dừa nên chất lượng nước ra sau ao xơ dừa chưa đạt hiệu quả mong muốn Mặt khác, hàm lượng SS trong nước thải vào ao khá cao (1700-3200 mg/l), làm giảm hiệu quả dính bám của vi sinh, và sau 1 thời gian vận hành chính sự phân huỷ của lượng cặn này sẽ làm COD ra ao xơ dừa tăng lên Do đó nồng độ nước thải vào hồ hiếu khí cao so với khả năng chịu đựng của lục bình Hiện nay, COD vào ao hiếu khí là 840 mg/l, lục bình trong ao đã chết Theo các nghiên cứu dùng lục bình trong XLNT cho thấy lục bình chỉ phát triển được ở COD không quá 200-250 mg/l

Hiện tại ao xơ dừa hoạt động không tốt, còn ao hiếu khí thả lục bình thực chất chỉ là ao chứa nước Hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống không đạt Chất lượng

nước đầu ra không đạt tiêu chuẩn thải loại B (TCVN 5945-2005)

Hiệu quả XLNT của hệ thống không đạt, chất lượng nước đầu ra không đạt tiêu chuẩn thải loại B (TCVN 5945:2005)

3.2.2 Hệ thống XLNT tập trung của trại ch n nuôi heo ng Hi p:

 Công suất xử lý của hệ thống: 250 m3/ngày

 Nước thải sau xử lý đạt nguồn B theo TCVN 5945-2005

Nước

Bể hiếu khí số 1

Bể hiếu khí số 2

Bể hoàn thiện 2 (thả bèo)

Bể hoàn thiện 3 (nuôi cá)

Tưới cây

Bùn

Bùn

Bùn

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống XLNT của trại chăn nuôi heo Đồng Hiệp

Bảng 3.3: Hiệu quả xử lý nước thải trại chăn nuôi Đồng Hiệp

STT Chỉ tiêu Đơn vị Thông số

đầu vào

Thông số đầu ra

Tiêu chuẩn so sánh (TCVN 5945:2005/cột B)

Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu đạt chuẩn

Hệ thống khép kín nên tránh được mùi hôi và đảm bảo mỹ quan môi trường

3.2.3 Hệ thống XLNT tập trung tại trại nghiên cứu, thực nghiệm dinh dưỡng, thú y và kỹ thuật heo, Công ty TNHH Guyomarch, chi nhánh tỉnh Đồng Nai

 Công suất xử lý của hệ thống: 35 m3/ngày

 Nước thải sau xử lý đạt nguồn B theo TCVN 5945-2005