Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học

Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học; tìm cách sử dụng có hiệu quả nước thải sau xử lý hầm biogas; đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý chất thải của hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học nhằm góp phần bảo vệ môi trường, phát triển bền vững trong chăn nuôi.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phan Công Ngọc ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG HẦM BIOGAS KẾT HỢP HỒ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 -1- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phan Công Ngọc ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG HẦM BIOGAS KẾT HỢP HỒ SINH HỌC Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỠNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS: Trịnh Thị Thanh Hà Nội - 2013 -2- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Người thực luận văn Phan Công Ngọc -3- LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập thực luận văn tốt nghiệp nhận giúp đỡ vô tận tình sở đào tạo, gia đình bạn bè Trước hết tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trịnh Thị Thanh, người tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Mơi trường nói chung, Bộ mơn Cơng nghệ Mơi trường nói riêng tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành khóa học Cuối tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè động viên, cổ vũ tơi suốt q trình học tập Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Người thực luận văn Phan Công Ngọc -4- MỤC LỤC MỞ ĐẦU - Mục tiêu nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chất thải chăn ni – nguồn gốc, thành phần, tính chất 1.1.1 Chất thải rắn lỏng 1.1.2 Khí thải 1.2 Ảnh hưởng chất thải chăn nuôi lợn đến môi trường 1.2.1 Ô nhiễm môi trường nước 1.2.2 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí 10 1.2.3 Ơ nhiễm mơi trường đất 15 1.3 Công nghệ sinh học kị khí xử lý nước thải chăn ni 15 1.3.1 Cơ chế trình lên men kị khí 15 1.3.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến q trình sinh khí mêtan 20 1.4 Tổng quan hồ sinh học xử lý nước thải 25 1.4.1 Khái quát chung hồ sinh học 25 1.4.2 Quan hệ giới thủy sinh hệ thống hồ sinh học vai trò chúng làm nước thải 25 1.4.3 Phân loại hồ sinh học 27 1.4.3.1 Hồ hiếu khí 27 1.4.3.2 Hồ kị khí 28 1.4.3.3 Hồ tùy nghi 28 1.5 Tổng quan cơng trình nghiên cứu liên quan 29 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu 32 2.2 Phương pháp nghiên cứu 32 -5- - Phương pháp thừa kế 32 - Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 33 - Phương pháp thống kê 33 - Phương pháp điều tra xã hội 33 - Phương pháp so sánh 33 - Phương pháp lấy mẫu, phân tích đánh giá 33 - Phương pháp thực nghiệm 34 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thực trạng chăn nuôi phát sinh chất thải quy mô hộ gia đình xã Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An 36 3.1.1 Thực trạng chăn nuôi lợn 36 3.1.1.1 Một số đặc trưng quy trình chăn ni lợn hộ gia đình 36 3.1.1.2 Quy mô chăn nuôi lợn 37 3.1.1.3 Hiện trạng an tồn vệ sinh chăn ni lợn hộ gia đình 38 3.1.2 Thực trạng phát sinh chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ 40 3.1.2.1 Lượng phân 40 3.1.2.2 Nước thải 40 3.2 Phân tích đánh giá hoạt động hầm biogas composite, hồ sinh học 41 3.2.1 Hiện trạng hầm biogas composite hộ gia đình 41 3.2.2 Hiện trạng hồ sinh học hộ gia đình 44 3.3 Đánh giá hiệu xử lý hầm biogas hầm biogas kết hợp hồ sinh học 46 3.3.1 Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn số hầm biogas nghiên cứu 46 3.3.1.1 Tính chất nước thải đầu vào hầm biogas 46 3.3.1.2 Tính chất nước thải đầu hầm biogas 47 3.3.1.3 Đánh giá hiệu xử lý hầm biogas nghiên cứu 49 3.3.2 Đánh giá hiệu xử lý nước thải hầm Biogas kết hợp hồ sinh học 53 3.3.2.1 Tính chất nước thải hồ sinh học 53 -6- 3.3.2.2 Đánh giá hiệu xử lý hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học 54 3.4 Xây dựng mơ hình thực nghiệm sử dụng chất thải sau hầm biogas nước hồ sinh học 59 3.4.1 Mơ hình thực nghiệm sử dụng nước xả sau hầm biogas 59 3.4.1.1 Mô hình thực nghiệm sử dụng nước xả sau hầm biogas tưới 59 3.4.1.2 Năng suất ớt bình nghiên cứu 61 3.4.2 Mơ hình thực nghiệm sử dụng nước hồ sinh học tưới 62 3.4.2.1 Quá trình sinh trưởng, phát triển ớt 62 3.4.2.2 Năng suất ớt 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 65 Kiến nghị 67 -7- DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Lượng phân trung bình gia súc ngày đêm Bảng 1.2 Thành phần hóa học loại phân gia súc, gia cầm Bảng 1.3 Thành phần hóa học phân lợn (Trọng lượng lợn từ 70 - 100 kg) Bảng 1.4 Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng có phân gia súc điều kiện tiêu diệt Bảng 1.5 Thành phần nước thải số trại lợn khu vực phía bắc Bảng 1.6 Chất lượng khơng khí chuồng ni xí nghiệp quốc doanh 11 Bảng 1.7 Đặc điểm khí sinh phân hủy kị khí 11 Bảng 1.8 Tác hại amoniac lên người, gia súc, gia cầm 12 Bảng 1.9 Tác hại H2S lên người gia súc 13 Bảng 1.10 Thành phần khí biogas theo tài liệu khác 19 Bảng 1.11 Tỷ lệ C/N số chất thải hữu có nguồn gốc động vật 21 Bảng 1.12 Tỷ lệ C/N chất thải hữu có nguồn gốc thực vật 22 Bảng 1.13 Khả gây độc hại số chất 22 Bảng 1.14 Các điều kiện thích hợp trình sản xuất biogas 23 Bảng 2.1 Vị trí hầm nghiên cứu 31 Bảng 3.1 Đặc điểm quy trình chăn ni lợn hộ gia đình 37 Bảng 3.2 Một số đặc điểm quy mô chăn nuôi hộ nghiên cứu 38 Bảng 3.3 Một số đặc điểm trạng vệ sinh chăn nuôi hộ gia đình nghiên cứu 40 Bảng 3.4 Khối lượng phân nước thải lợn thải ngày đêm hộ gia đình nghiên cứu 41 Bảng 3.5 Một số thông tin hầm biogas composite, hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu 42 Bảng 3.6 Hoạt động hầm biogas composite hộ gia đình nghiên cứu 43 Bảng 3.7 Một số thông tin hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu 45 -8- Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý chất thải hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu 45 Bảng 3.9 Hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An 47 Bảng 3.10 Hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An 53 Bảng 3.11 Quá trình phát triển ớt bình sử dụng hỗn hợp nước xả với tỷ lệ khác qua tuần quan sát 54 Bảng 3.12 Năng suất thu bình thực nghiệm 59 Bảng 3.13 Quá trình sinh trưởng ớt sử dụng nước hồ sinh học tưới (B11) so với sử dụng 100% nước kênh mương (B0) 61 Bảng 3.14 Năng suất thu bình thực nghiệm tưới bón nước hồ sinh học so với bình đối chứng 62 -9- DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Biểu đồ phát triển nhóm VSV lên men mêtan 15 Hình 1.2 Sơ đồ chế tạo mêtan từ chất hữu 17 Hình 1.3 Sơ đồ ba giai đoạn trình phân hủy kị khí 18 Hình 1.4 Sơ đồ phân bố vùng hồ sinh hoc 26 Hình 3.1 Biểu đồ hiệu xử lý BOD5 nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu 50 Hình 3.2 Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu 50 Hình 3.3 Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu 51 Hình 3.4 Biểu đồ hiệu xử lý T-N nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu 52 Hình 3.5 Biểu đồ hiệu xử lý T-P nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu 52 Hình 3.6 Biểu đồ hiệu xử lý Coliform nước thải chăn nuôi lợn hầm biogas nghiên cứu 53 Hình 3.7 Biểu đồ hiệu xử lý BOD5 nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu 55 Hình 3.8 Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu 56 Hình 3.9 Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu 56 Hình 3.10 Biểu đồ hiệu xử lý T-N nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu 57 Hình 3.11 Biểu đồ Hiệu xử lý T-P nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu 57 - 10 - chất hữu cơ, chất dinh dưỡng xử lý bước làm giảm đáng kể nồng độ chất ô nhiễm Kết xử lý bước hồ sinh học thể bảng 3.10 * Hiệu xử lý chất hữu Nước thải sau xử lý hồ sinh học có hàm lượng chất hữu thấp nhiều so với đầu vào, hiệu xử lý chất hữu hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cao 96% BOD5 97% với COD Cụ thể hiệu xử lý chất hữu hệ thống trình bày hình 3.7 hình 3.8 Hiệu xử lý chất hữu hệ thống có chênh lệch với khả hoạt động hồ sinh học hệ thống khác Phụ thuộc vào kích thước hồ hoạt động sinh vật hồ BOD vào BOD hsh Hiệu suất xử lý 1800 97.5 97 1400 96.5 1200 96 1000 800 95.5 600 95 400 Hiệu suất xử lý (%) BOD vào, hsh (mg/l) 1600 94.5 200 94 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 Ký hiệu mẫu Hình 3.7 Biểu đồ hiệu xử lý BOD5 nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học COD hsh Hiệu suất xử lý 4500 98.5 4000 98 3500 97.5 3000 2500 97 2000 96.5 1500 96 1000 95.5 500 95 X1 X2 X3 X4 X5 X6 Ký hiệu mẫu X7 X8 X9 Hình 3.8 Biểu đồ hiệu xử lý COD nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học - 65 - Hiệu suất xử lý (%) COD vào, hsh (mg/l) COD vào * Hiệu xử lý chất rắn lơ lửng Hiệu suất xử lý chất rắn lơ lửng hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học lên đến 97% cao nhiều so với hệ thống có hầm biogas (79%) Hiệu suất xử lý SS riêng hệ thống nghiên cứu trình bày hình 3.9 Có chênh lệch hiệu suất xử lý SS hệ thống trạng hầm biogas hoạt động hệ sinh vật hồ khác SS hsh Hiệu suất xử lý 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 98.2 1500 1000 500 97 98 97.8 97.6 97.4 97.2 Hiệu suất xử lý (%) SS vào, hsh (mg/l) SS vào 96.8 96.6 96.4 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 Ký hiệu m ẫu Hình 3.9 Biểu đồ hiệu xử lý SS nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An * Hiệu xử lý chất dinh dưỡng Khác với trình xử lý hầm biogas, chất dinh dưỡng (N,P) hồ sinh học xử lý tốt chất dinh dưỡng sử dụng hệ động thực vật hồ Trong hiệu xử lý N, P sau hầm biogas 15,8% T-N, 13,8% T-P sau xử lý hồ sinh học hiệu suất tăng lên 52,3% với T-N 48,5% với T-P Hiệu suất xử lý chất dinh dưỡng hệ thống thể hình 3.10 3.11 sau - 66 - T-N hsh Hiệu suất xử lý 70 800 60 700 50 600 500 40 400 30 300 20 200 Hiệu suất xử lý (%) TKN vào, hsh (mg/l) T-N vào 900 10 100 0 X1 X2 X3 X4 X5 Ký hiệu mẫu X6 X7 X8 X9 Hình 3.10 Biểu đồ hiệu xử lý T-N nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học T-P hsh Hiệu suất xử lý 600 60 500 50 400 40 300 30 200 20 100 10 Hiệu suất xử lý (%) T-P vào, hsh (mg/l) T-P vào X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 Ký hiệu mẫu Hình 3.11 Biểu đồ Hiệu xử lý T-P nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học Hiệu suất xử lý chất dinh dưỡng hệ thống có chênh lệch khả hấp thu N, P hồ khác Khả phụ thuộc nhiều vào đặc điểm chế độ vệ sinh hồ Hồ có hệ sinh vật phong phú khả tiêu thụ dinh dưỡng cao hồ nghèo sinh vật * Hiệu xử lý vi sinh vật Giai đoạn xử lý hồ sinh học xử lý phần lớn coliform nước thải Do đó, hiệu xử lý coliform hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học đạt - 67 - 99% cao nhiều so với hệ thống có hầm biogas Nguyên nhân dẫn đến kết trình hoạt động quang hợp tảo hồ, ion carbonat bicarbonat thực phản ứng cung cấp nhiều dioxit cácbon cho tảo nhiều ion hydroxyl giải phóng, pH nước tăng lên làm cho nước trở nên kiềm mạnh Quá trình quang hợp làm pH tăng đôi với cường độ xạ hồ lớn Đây yếu tố kìm hãm phát triển vi khuẩn gây bệnh Hiệu suất xử lý coliform hệ thống trình bày hình 3.12 Sự chênh lệch hiệu suất xử lý hệ thống mức độ hoạt động khác hệ sinh vật hồ diện tích khác hồ Coliform vào Coliform hsh Hiệu suất xử lý 99.95 99.9 140 99.85 99.8 99.75 120 100 80 99.7 99.65 99.6 99.55 60 40 20 Hiệu suất xử lý (%) Coliform vào, hsh (mg/l) 160 99.5 99.45 X1 X2 X3 X4 X5 X6 Ký hiệu mẫu X7 X8 X9 Hình 3.12 Biểu đồ hiệu xử lý Coliform nước thải chăn nuôi lợn hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học Kết luận: Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn cao, hiệu xử lý đạt 95% BOD5, COD, SS, số Coliform đạt đến 99% Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học khắc phục phần hạn chế hệ thống có hầm biogas, xử lý phần chất dinh dưỡng (N,P) mà hầm biogas chưa xử lý Hiệu xử lý T-N đạt 52,3%, T-P đạt 48,5% Tuy nhiên, nồng độ chất dinh dưỡng hồ sinh học cao Theo thời gian chất dinh dưỡng tích tụ đáy hồ nguy cao gây tượng phú dưỡng Vì cần có biện pháp nạo vét hồ hàng năm để đối phó trước với nguy Nước thải sau xử lý hồ sinh học phù hợp với mục - 68 - đích phục vụ nước tưới tiêu, thuỷ lợi (Không dùng tưới cho loại rau thực vật ăn sống) 3.4 Xây dựng mơ hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas nước hồ sinh học 3.4.1 Mơ hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas 3.4.1.1 Mơ hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas tưới bón Mơ hình thực nghiệm xây dựng bao gồm 11 bình trồng ớt cay giống địa phương Nước xả sau biogas trộn với nước kênh mương với tỷ lệ khác dùng để tưới vào giai đoạn sinh trưởng ớt: Giai đoạn mầm, giai đoạn đẻ nhánh giai đoạn hoa Quá trình sinh trưởng phát triển ớt đo đạc, ghi chép lại hàng tuần trình bày bảng 3.14 Bảng 3.11 Quá trình phát triển ớt bình sử dụng hỗn hợp nước xả/nước kênh mương với tỷ lệ khác qua tuần quan sát (Đơn vị: cm) Bình B0 Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 2,7 3,5 11,5 13 17,5 20 23 23 B1 5,25 9,1 13,5 17 19 25,5 29,5 33,5 33,6 B2 B3 2,2 3,7 3,6 5,5 7,2 10,5 10,1 15,2 13,2 18,5 15 26,5 20,7 31,5 25,5 34,5 29,5 34,5 29,5 B4 B5 3,7 4,7 5,5 8,4 9,5 11,8 13 15,7 17 17,7 19,5 22 29 27 34 29,5 38 30 38 B6 B7 3,5 5,5 4,5 10,2 13,5 8,7 18,5 11,5 20,5 14,3 27,5 23,5 31 24 37 28 37 31 B8 B9 2,8 2,7 4,2 6,7 9,7 9,1 12,7 11,2 16,7 13 22,2 16,2 25 17,5 28 20,5 28 21,5 B10 3,1 11 13 14,7 15,7 16 18 18 - 69 - 40 35 B0 Kích thước trồng (cm) 30 B1 B2 25 B3 B4 20 B5 B6 B7 15 B8 B9 10 B10 Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 Thời gian sinh trưởng Hình 3.13 Biểu đồ tăng trưởng kích thước ớt bình sử dụng hỗn hợp nước xả với tỷ lệ khác qua tuần quan sát Từ biểu đồ thấy, bình bình ớt đạt kích thước cao Ngược lại bình bình 10 kích thước ớt thấp Chiều cao thân có xu hướng cao dần từ bình (B0) đến bình (B5), bình (B6) thấp dần từ bình đến bình 10 (B10) Điều chứng tỏ ớt cần lượng phân bón phù hợp cho q trình sinh trưởng, trồng khơng thể phát triển tốt thiếu chất thừa chất 3.4.1.2 Năng suất ớt bình nghiên cứu Năng suất bình tính dựa số ớt bình tổng khối lượng ớt bình trình bày bảng 3.15 Số bình tưới hỗn hợp nước xả từ 15-45 quả, tổng khối lượng từ 0,24-0,706 kg, khối lượng trung bình từ 11,7-16,5 g So với bình đối chứng (B0) suất thu bình: - Năng suất B1 cao gấp 1,5 lần B0 - Năng suất B2 cao gấp 1,3 lần B0 - Năng suất B3 cao gấp 2,1 lần B0 - Năng suất B4 cao gấp 2,7 lần B0 - 70 - - Năng suất B5 cao gấp 4,3 lần B0 - Năng suất B6 cao gấp 4,0 lần B0 - Năng suất B7 cao gấp 3,2 lần B0 - Năng suất B8 cao gấp 2,4 lần B0 - Năng suất B9 cao gấp 1,8 lần B0 - Năng suất B10 cao gấp lần B0 Kết cho thấy tỷ lệ đậu bình bình cao Số lượng bình cao gấp 1,5 – lần so với bình khác Kích thước ớt lớn hơn, trọng lượng trung bình từ 15,7 – 16,5 g Năng suất thu bình lớn So sánh suất bình với bình khác: - Cao gấp 2,9 lần so với B1 - Cao gấp 3,3 lần so với B2 - Cao gấp 2,0 lần so với B3 - Cao gấp 1,6 lần so với B4 - Cao gấp 1,3 lần so với B7 - Cao gấp 1,8 lần so với B8 - Cao gấp 2,4 lần so với B9 - Cao gấp 2,2 lần so với B10 Bảng 3.12 Năng suất thu bình thực nghiệm Bình Số (quả) Tổng khối lượng (kg) Khối lượng trung bình (g) B0 B1 11 18 0,165 0,24 15 13,3 B2 B3 15 30 0,215 0,35 14,3 11,7 B4 B5 31 45 0,445 0,706 14,4 15,7 B6 B7 40 34 0,66 0,53 16,5 15,6 B8 B9 26 20 0,395 0,30 15,2 15 B10 21 0,325 15,5 - 71 - 3.4.2 Mô hình thực nghiệm sử dụng nước hồ sinh học tưới 3.4.2.1 Quá trình sinh trưởng, phát triển ớt Mơ hình thực nghiệm xây dựng có bình trồng ớt Bình thứ (B11) tưới bón nước lấy hồ sinh học Bình thứ (B0) tưới nước kênh mương lấy mương dẫn nước Chế độ tưới bón thực vào giai đoạn sinh trưởng ớt: Giai đoạn mầm, giai đoạn đẻ nhánh giai đoạn hoa Kết quan sát sinh trưởng ớt qua tuần theo dõi trình bày bảng 3.16 Bảng 3.13 Quá trình sinh trưởng ớt sử dụng nước hồ sinh học tưới (B11) so với sử dụng 100% nước kênh mương (B0) (Đơn vị: cm) Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 B0 2,7 3,5 11,5 13 17,5 20 23 23 B11 5,2 10,2 14,5 18,5 22,5 28 31 33 33 Kích thước trồng (cm) 35 30 25 20 B0 15 B11 10 Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần 10 Thời gian sinh trưởng Hình 3.14 Biểu đồ so sánh trình sinh trưởng ớt sử dụng nước hồ sinh học tưới (B11) nước kênh mương (B0) - 72 - Quá trình sử dụng nước hồ sinh học tưới cho kết tốt, ớt tưới nước hồ sinh học sinh trưởng nhanh, chiều cao thân tuần thứ 10 33cm cao hẳn so với việc dùng nước kênh mương tưới cao 23cm 3.4.2.2 Năng suất ớt Năng suất ớt thu sau trình thử nghiệm cho thấy tỷ lệ đậu tưới nước hồ sinh học cao nhiều so với tưới nước kênh mương lần Trọng lượng trung bình cao 0,3 g suất thu cao 3,2 lần Kết suất trình bày bảng 3.17 Bảng 3.14 Năng suất thu bình thực nghiệm tưới bón nước hồ sinh học so với bình đối chứng Bình Số (quả) Tổng khối lượng (kg) Trọng lượng trung bình (g) B0 11 0,165 15 B11 34 0,520 15,3 Kết luận: Qua thực nghiệm cho thấy, việc sử dụng nước xả sau biogas làm nước tưới đem lại hiệu tốt, tăng suất trồng, thay đáng kể lượng phân bón vơ Để đạt suất trồng cao cần pha trộn nước xả với nước kênh mương với tỷ lệ 1:1 1,5:1 Kết tương đương với kết thí nghiệm Viên Thổ nhưỡng nơng hố bắp cải thí nghiệm Sở Nơng nghiệp Bình Định mướp đắng [6] Việc sử dụng nước hồ sinh học để tưới bón cho kết tốt, suất trồng cao so với đối chứng Tuy nhiên, so với khả tăng trưởng suất tưới hỗn hợp nước xả/nước kênh mương tỉ lệ 1:1 1,5:1 tưới nước hồ sinh học thấp (Năng suất thấp 1,4 lần, số bình thấp 1,3 lần) - 73 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Lượng phân thải nước thải ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, phần ăn thời tiết ngày Bình quân hộ gia đình ngày thải từ 21 – 52,5 kg phân 210 - 650 lít nước thải Kết khác hộ gia đình tuỳ thuộc vào số lợn ni chế độ chăm sóc Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn cao, hiệu xử lý đạt 95% phần lớn tiêu chất hữu cơ, coliform đạt 99% Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học khắc phục số hạn chế hệ thống cố hầm biogas, xử lý phần chất dinh dưỡng (N,P) mà hầm biogas chưa xử lý Tuy nhiên, hàm lượng chất dinh dưỡng nước hồ cao, vượt tiêu chuẩn cho phép Nước thải sau xử lý hồ sinh học phù hợp với mục đích phục vụ nước tưới tiêu, thuỷ lợi (Không tưới cho loại rau thực vật ăn tươi sống) Nước xả trộn với nước kênh mương lấy mương dẫn nước sử dụng tưới cho ớt trồng bình thực nghiệm với hàm lượng 200ml/bình thời gian tưới bón vào giai đoạn, mầm, đẻ nhánh giai đoạn hoa Kết cho thấy với tỷ lệ pha trộn nước xả/nước kênh mương 1/1 1,5/1 cho hiệu tốt nhất, trồng phát triển nhanh cho suất cao Kiến nghị: Để giảm ảnh hưởng chất thải chăn ni lợn đến sức khoẻ người chăn nuôi cần ý đến vấn đề quy hoạch xây dựng chuồng ni lợn hộ gia đình Chuồng nuôi lợn nên tách biệt, không liền khối với cơng trình sinh hoạt người, khoảng cách từ chuồng nuôi lợn đến giếng nước, bếp ăn, nhà nên quy hoạch xa khuân viên hộ gia đình Để tránh xảy cố trình vận hành hầm biogas, cần ý đến nguồn phân nạp vào hầm phải phù hợp với thiết kế ban đầu hầm, không nên nạp - 74 - vào nhiều hay Phân nạp vào hầm biogas cần phối trộn với nước với tỷ lệ thích hợp phân/nước 1/2 1/3 1/4 Đối với hệ thống hầm biogas kết hợp với hồ sinh hoc, để nâng cao hiệu xử lý chất thải hệ thống cần thiết phải nâng cao hiệu xử lý hồ cách: - Chăm sóc, thu don bèo hồ để diện tích bao phủ bèo khoảng 30% so với mặt hồ - Cần có phương án nạo vét bùn cho hồ tối thiểu năm/lần - Cần chia nguồn thải sau hầm biogas làm nhiều nhánh để đổ vào hồ Đối với hộ gia đình chăn ni lợn có sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải tận dụng nguồn nước xả sau hầm biogas để tưới cho trồng vườn nhà ruộng, cách pha loãng với nước kênh mương với tỷ lệ 1:1 đến 1,5:1 Như vậy, tiết kiệm tiền phân bón góp phần xử lý nguồn nước thải - 75 - DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bùi Xuân An (2007), Nguy tác động đến môi trường trạng quản lý chất thải chăn nuôi vùng Đông Nam Bộ, Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh [2] Trương Thanh Cảnh (2002), Mùi nhiễm khơng khí từ hoạt động chăn nuôi, ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP Hồ Chí Minh [3] Trương Thanh Cảnh (2002), Xử lý nước thải chăn nuôi heo keo tụ điện hóa, ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐHQG TP Hồ Chí Minh [4] Trương Thanh Cảnh (2009), Sinh hóa mơ trường, NXB Khoa học kỹ thuật, TP Hồ Chí Minh [5] Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ phốt pho, NXB Khoa học Công nghệ, Hà Nội [6] Cục chăn nuôi, Ban quản lý hợp phần phát triển chương trình khí sinh học (BPMU) thuộc dự án QSEAP-BD (2010), Tài liệu hướng dẫn lắp đặt, nghiệm thu, vận hành, bảo dưỡng cơng trình khí sinh học Composite, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [7] Phạm Ngọc Đăng (2003), Môi trường khơng khí, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [8] Tăng Văn Đồn, Trần Đức Hạ (2004), Giáo trình sở kỹ thuật môi trường NXB Giáo dục (Tái lần thứ 3-2013) [9] Hồng Kim Giao (2011), Cơng nghệ khí sinh học quy mơ hộ gia đình, Tài liệu dùng để tập huấn cho Kỹ thuật viên khí sinh học [10] Đinh Hải Hà (2008), Giáo trình thực hành Hóa Mơi trường, NXB ĐH Kỹ thuật Cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh [11] Dương Thúy Hoa (2004), Hiệu xử lý nước thải sau hầm ủ biogas lò giết mổ lục bình, Luận văn Cao học, ĐH Cần Thơ - 76 - [12] Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu (2012), “Đánh giá hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hầm Biogas quy mô hộ gia đình Thừa Thiên Huế”, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, tập 73, số [13] Nguyễn Quang Khải (2001), Cơng nghệ khí sinh học, NXB Xây Dựng, Hà Nội [14] Dương Nguyên Khang (2004), Hiện trạng xu hướng phát triển công nghệ biogas Việt Nam, Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh [15] Phạm Thị Ngọc Lan (2001), “Một số điều kiện nuôi cấy tối ưu nhóm vi khuẩn kị khí phân giải cellulose” Tạp chí khoa học Đại học Huế, số 8, tr 43-50 [16] Nguyễn Đức Lượng Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh học môi trường tập II, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [17] Nguyễn Thị Hoa Lý (2005), “Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý nước thải chăn nuôi, lò mổ”, Tạp chí khoa học nơng nghiệp, số 5, tr 67-73 [18] Trần Viết Mỹ (2008), Cẩm chăn nuôi Heo, Sở Nông nghiệp Phát triển Nông thôn TP Hồ Chí Minh [19] Đỗ Thành Nam (2009), Khảo sát khả sinh gas xử lý nước thải heo hệ thống biogas phủ nhựa HDPE, Đại học Nơng nghiệp Hà Nội [20] Trần Hiếu Nhuệ (1992), Thốt nước xử lý nước thải công nghiệp tập II, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Hà Nội [21] Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý chất thải biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội [22] Nguyễn Hữu Phú (2006), Hoá lý hoá keo NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [23] Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn Nghệ An (2010), Thống kê số lượng gia súc, gia cầm 2010, Nghệ An [24] Lâm Vĩnh Sơn (2007), Giáo trình Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB ĐH Kỹ thuật Công nghệ Tp Hồ Chí Minh [25] Lâm Vĩnh Sơn, Nguyễn Trần Ngọc Phương (2011), “Nghiên cứu nâng cao hiệu xử lý nước thải chăn ni mơ hình Biogas có bổ sung bã mía”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Mơi trường Công nghệ sinh học năm 2011, tr 89 – 105 - 77 - [26] Nguyễn Hồng Sơn (2012), Báo cáo trạng Biogas Nghệ An năm 2012, Nghệ An [27] Trịnh Thị Thanh (2003), Độc học môi trường sức khoẻ người, NXB ĐHQG Hà Nội [28] Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan (2003), Giáo trình công nghệ môi trường, NXB ĐHQG Hà Nội [29] Nguyễn Duy Thiện (2001), Cơng trình lượng khí sinh học Biogas, NXB Xây Dựng, Hà Nội [30] Nguyễn Văn Thu (2010), “Kết bước đầu khảo sát sử dụng loại thực vật để sản xuất khí sinh học (Biogas)”, Kỷ yếu khoa học: Khép kín q trình tuần hồn dinh dưỡng chất vơ hại đến vệ sinh từ hệ thống thủy lợi phi tập trung đồng sông Mê Kông (Sansed II), NXB ĐH Cần Thơ, tr 88 – 92 [31] Vũ Đình Tôn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy (2008), “Đánh giá hiệu xử lý chất thải bể Biogas số trang trại chăn nuôi lợn vùng đồng sơng Hồng”, Tạp chí Khoa học phát triển, (6), 6, (2008), tr 556-561 [32] Lê Trình (1997), Quan trắc Kiểm sốt Ơ nhiễm Mơi trường nước NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [33] Trung tâm đào tạo ngành nước & môi trường (1999), Sổ tay xử lý nước thải NXB Xây Dựng, Hà Nội [34] Viện Công nghệ Môi trường (2012), Báo cáo trạng chăn ni số trang trại lơn phía bắc năm 2012, Hà Nội [35] Viện Khoa Học Nông Nghiệp Miền Nam (1999), Báo cáo kết phân tích chất lượng mơi trường khơng khí số xí nghiệp chăn ni quốc doanh năm 1999, TP Hồ Chí Minh [36] Lê Hồng Việt (2003), Giáo trình phương pháp xử lý nước thải, Đại học Cần Thơ [37] Lê Hoàng Việt (2003), Giáo trình xử lý chất thải rắn, Đại học Cần Thơ - 78 - [38] Vũ Hải Yến (2009), Tài nguyên Nông nghiệp Môi trường nông thôn, ĐH Kỹ thuật Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh Tiếng Anh [39] APHA, AWWA, WEF, Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th edition, Washington DC, USA, 1999 [40] Chongrak Polprasert (1989), Organic Waste Recycling, John Wiley & Son Ltd [41] Dieter Deublein and Angelika Steinhauser (2008), Biogas from waste and renewable waste, Germany [42] Kanda J., (1995), “Determination of ammonium in seawater based on indophenol raction with o-phenylphenol (OPP)”, Water Research, 29 (12), 2746-2750 [43] SwedishCentec, (2012), Summary Market Brief on Biogas in Vietnam, Netherland - 79 - ... giá hiệu xử lý chất thải chăn nuôi lợn hầm biogas kết hợp hồ sinh học - Tìm cách sử dụng có hiệu nước thải sau xử lý hầm biogas - Đề xuất biện pháp nhằm nâng cao hiệu xử lý chất thải hệ thống hầm. ..ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phan Công Ngọc ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG HẦM BIOGAS KẾT HỢP HỒ SINH HỌC Chuyên ngành: Khoa học Môi... thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học  Hâm biogas composite hộ gia đình nghiên cứu  Hồ sinh học hộ gia đình nghiên cứu Hiệu xử lý chất thải hầm biogas, hầm biogas kết hợp hồ sinh học  Hiệu xử lý