Nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn trên 1000m3 trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn

Nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn trên 1000m3 trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn trên 1000m3 trong xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  ĐỖ THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ ỨNG DỤNG HẦM BIOGAS THỂ TÍCH LỚN (TRÊN 1.000m3) TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI TRẠI CHĂN NUÔI LỢN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – Năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  ĐỖ THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TẠO VÀ ỨNG DỤNG HẦM BIOGAS THỂ TÍCH LỚN (TRÊN 1.000m3) TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI TRẠI CHĂN NUÔI LỢN Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HỒI CHÂU Hà Nội-Năm 2010 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị Bản thiết kế Mở đầu LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Đề tài “Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm Biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn” cơng trình nghiên cứu khoa học tơi chưa cơng bố tài liệu, tạp chí Hội nghị, Hội thảo Những kết nghiên cứu luận văn trung thực rõ ràng Tôi xin chịu trách nhiệm trước Nhà trường Viện luận văn tôi./ Người cam đoan Đỗ Thị Hương Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Viện Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, nơi học tập thời gian qua Tại thày, cô trường dạy bảo tận tình chu đáo Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thày, giáo Viện Khoa hoc Công nghệ Môi trường, trường Đại Học Bách khoa Hà Nôi thày, cô, anh, chị Viện Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học công nghệ Việt Nam quan tâm giúp đỡ thời gian làm Luận văn tốt nghiệp Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc TS Nguyễn Hồi Châu, thày tận tình hướng dẫn bảo tơi thực Luận văn tốt nghiệp Tôi xin bày tỏ biết ơn với anh Trần Mạnh Hải, anh Phạm Hồng Long em Nguyễn Lương Thoại cơng tác Viện Công nghệ Môi trường-Viện Khoa học công nghệ Việt Nam giúp đỡ, tạo điều kiện cho hồn thành Luận văn tốt nghiệp Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, quan nơi công tác, giúp đỡ ủng hộ thời gian thực Luận văn tốt nghiệp Một lần nữa, xin trân trọng cảm ơn! Hà nôi, tháng 11 năm 2010 Học viên cao học Đỗ Thị Hương Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn MỞ ĐẦU Từ ngàn năm sống người nông dân Việt Nam gắn liền với lúa chăn nuôi gia súc Chăn nuôi heo không cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ ngày, nguồn cung cấp phân hữu cho trồng, mà chăn ni heo cịn tận dụng thức ăn thu hút lao động dư thừa nơng nghiệp Với đặc tính riêng tăng trọng nhanh, vịng đời ngắn chăn ni heo ln quan tâm trở thành vật nuôi thiếu sống ngày hầu hết gia đình nơng dân Trong năm gần đời sống nhân dân ta không ngừng cải thiện nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt chủ yếu thịt heo ngày tăng số lượng chất lượng thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển Hiện nước ta xây dựng nhiều mơ hình trại chăn ni heo với quy mô lớn (từ 900 đến 1.500 con/ trang trại), chủ yếu phân bố vùng trọng điểm Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội vùng phụ cận Hải Phòng, Vĩnh Phúc, khu vực TPHCM tỉnh xung quanh, Lâm Đồng số tỉnh duyên hải miền Trung Bên cạnh mặt tích cực, vấn đề môi trường ngành chăn nuôi gây dư luận nhà làm công tác mơi trường quan tâm Ở nước có chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… nguồn gây nhiễm lớn Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường ngành chăn nuôi quan tâm vài năm trở lại tốc độ phát triển chăn nuôi ngày tăng, lượng chất thải chăn nuôi đưa vào môi trường ngày nhiều, đe dọa đến mơi trường đất, nước, khơng khí xung quanh cách nghiêm trọng Công nghệ biến đổi chất hữu thành Khí sinh học có từ hàng trăm năm nay, KSH dùng để đun nước tắm Assyri kỷ thứ X trước CN Ba Tư kỷ thứ XVI Cho tới đầu kỷ thứ XX, công nghệ KSH áp dụng chủ yếu để xử lý chất thải (xử lý kỵ khí) Từ năm 70, khủng hoảng lượng, người ta ý tới khía cạnh sản xuất lượng tái sinh cơng nghệ khí sinh học ngày phát triển Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Công nghệ KSH nghiên cứu ứng dụng Việt Nam từ năm 1960 Trong khoảng thập niên gần đây, công nghệ KSH qui mô công nghiệp (lớn) bắt đầu áp dụng số nơi Việc phát triển chăn nuôi với qui mô tập trung ngày tăng gây vấn đề nghiêm trọng ô nhiễm môi trường Phân nước thải từ trại chăn nuôi thải nguồn gây ô nhiễm lớn ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khoẻ người vật nuôi Đây nguồn phát thải khí nhà kính góp phần làm biến đổi khí hậu Trái đất Các trang trại chăn nuôi qui mô công nghiệp hộ tiêu thụ điện lớn, cần đáp ứng điện tái tạo để tiết kiệm điện lưới Nguồn nước thải chăn nuôi nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước có nguy gây nhiễm tầng nước mặt, nước ngầm trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc Đồng thời lây lan số bệnh cho người ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh nước thải chăn ni cịn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani,…nếu không xử lý kịp thời Bên cạnh cịn có nhiều loại khí tạo hoạt động vi sinh vật NH , CO , CH , H S, Các loại khí gây nhiễm độc khơng khí nguồn nước ngầm ảnh hưởng đến đời sống người hệ sinh thái Mặt khác nhu cầu chăn nuôi quy mô công nghiệp tăng mạnh, có trang trại lên tới chục ngàn đầu lợn, xử lý chất thải biogas thể tích nhỏ vài trăm mét khối có kết cấu bê tơng cốt thép tải lượng chất thải lớn vài trăm mét khối chất thải ngày Chính mà việc nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn cần thiết Vì lý trên, năm gần ứng dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi lợn qui mô công nghiệp hầm biogas làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường tận dụng lượng tái tạo phục vụ trực tiếp cho hoạt động trang trại Với mục đích đề tài luận văn đánh giá tình hình phát triển chăn nuôi nước ta, thực trạng ô nhiễm môi trường tình hình ứng dụng giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường chăn nuôi lợn tập trung nước nước làm Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn khoa học đề xuất nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hầm biogas thể tích 1.000m3 để xử lý chất thải chăn ni lợn qui mơ cơng nghiệp Với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu cấu tạo khả xử lý nước thải ngành chăn nuôi lợn khả phát triển hầm Biogas rộng rãi Việt Nam, tác giả tiếp cận tìm hiểu vấn đề trình làm luận văn “Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn” Nội dung luận văn: Chương 1: Tổng quan ô nhiễm môi trường chăn nuôi Việt Nam Chương 2: Cơ sở lý thuyết đề xuất giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn hầm biogas Chương 3: Lựa chọn địa điểm kỹ thuật xây dựng hầm biogas thể tích lớn Chương 4: Kết bàn luận Kết luận kiến nghị Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CHĂN NUÔI Ở VIỆT NAM 1.1 Tình hình chăn ni Việt Nam 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn Theo đánh giá Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á trở thành khu vực sản xuất tiêu dùng sản phẩm chăn nuôi lớn Chăn nuôi Việt Nam, giống nước khu vực phải trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng nước bước hướng tới xuất Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi nước ta phát triển với tốc độ nhanh.(Bình quân giai đoạn 20012006 đạt 8,9%) Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006 Miền Số trang Số trang Số trang Số trang Số trang trại lợn trại gia trại bò trại trâu trại dê Tổng số cầm Cả nước 7.475 2.837 6.405 247 757 17.721 Miền Bắc 3.069 1.274 1.547 222 201 6.313 Miền 4.406 1.563 4.858 25 556 11.408 Nam Nguồn: tctk- viện kinh tế nông nghiệp việt nam-2009 Bảng 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm (Đơn vị: %) Năm 1986-1990 1990-1996 1997-2005 1986-2005 2006-2010 3,4 6,0 5,5 5,2 4,1 trồng trọt 3,4 6,1 5,4 5,2 5,5 chăn nuôi 3,4 5,8 6,7 5,6 8,5 dịch vụ 4,1 4,6 2,3 3,6 4,2 Ngành nông nghiệp khác Nguồn: tctk- viện kinh tế nông nghiệp Việt Nam-2009 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Trong năm gần xu hướng chăn nuôi nhỏ lẻ giảm đáng kể Tỷ lệ số hộ nuôi lợn giảm rõ rệt từ 45% năm 1994 xuống 30% năm 2001 nhiên, tỷ lệ số hộ nuôi lợn năm 2001 chiếm 67% tổng số hộ (so với 82% năm 1994) [21] Quy mô phát triển chăn nuôi hộ lớn cịn nhỏ, tính chun mơn hố chưa cao Trong xu chun mơn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày phổ biến Việt Nam nước giới Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày tăng Các trại chăn ni lợn tập trung có 400 500 đầu lợn có mặt thường xuyên chuồng ni Tính đến năm 2006 nước có: 17.721 trang trại, chưa kể trang trại chăn nuôi loại vật ni khác thỏ, lợn rừng, nhím loại động vật sống nước (cá sấu, ) Trong đó: có 7.475 trang trại chăn ni lợn, (miền Bắc: 3.069, miền Nam: 4.406); với 2.990 trang trại nuôi lợn nái Số trang trại chăn nuôi gia cầm 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số trang trại chăn ni bị 6.405, có 2.011 trang trại chăn ni bị sữa (miền Bắc: 3.069 miền Nam: 4.406); Số trang trại chăn nuôi trâu là: 247 miền Bắc: 222, miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê là: 757 miền Bắc: 201, miền Nam: 556) Lê Thanh Hải - Tạp Chí Khoa học Kỹ thuật Chăn nuôi, số 7-2008 (Hội Chăn Nuôi VN) Việt Nam với 74 % dân số sống vùng nông thôn Ở chăn ni ngành sản xuất có ý nghĩa lớn nông nghiệp, phát triển chăn nuôi Theo số liệu Tổng cục Thống kê thời điểm 1/4/2008 tổng đàn lợn nước 25,58 triệu con, đàn lợn nái 3,76 triệu đàn lợn thịt 21,82 triệu Tổng gia cầm nuớc năm 2008 241 triệu con, tăng 7% so với năm 2007 Tổng số đàn bò sữa năm 2008 đạt 120 nghìn tăng gần 20% so với năm 2007 Tổng đàn trâu nước 2900 nghìn giảm so với năm 2007 2996.4 nghìn [21] Tình hình phát triển chăn nuôi nước năm 2006,2007,2008 thể bảng 1.3 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Nhận xét: Như kết thu qua quan trắc số trại khác cho thấy thời gian lưu hầm khác (tất chất thải trại quan trắc xử lý hầm biogas), kích thước khác nên kết khác nhau, nhiên việc xử lý chất thải hữu đạt từ 70 đến 90% với điều kiện thời gian lưu từ 20 ngày trở lên chưa đảm bảo tiêu chuẩn cho phép thời gian lưu nước thải hầm dài xử lý chất lơ lửng chất hữu đạt hiệu cao, cần phải có hệ thống xử lý nước thải nhằm đạt tiêu chuẩn cho phép 4.4.2.So sánh lượng khí thu Theo khảo sát lượng gas hầm biogas xí nghiệp lợn giống ngoại Tam Đảo 192m3/ ngày, sử dụng cho 24h máy phát điện loại 130KVA phục vụ nhu cầu điện Xí nghiệp Gas theo lý thuyết ngày hầm biogas Xí nghiệp trại lợn giống ngoại Tam Đảo sinh lượng khí sinh học là: V khí biogas = 0,38 x V bể phân hủy = 3.919 m3; thể tích khí CH chiếm từ 50 đến 60% thể tích khí biogas, lượng khí CH theo lý thuyết sinh khoảng 1.900m3, theo thực tế (theo Burton Turner 2003) V khí CH4 = 0,35 (COD đầu vào – COD đầu )*Q= 395 m3/ngày, gas sinh gas lý thuyết lượng gas thực tế đạt hiệu 21% so với gas lý thuyết, kết thấp so với Trần Vũ Quốc Bình (2006) khảo sát từ phân bò qua hầm ủ kiểu KT1 Trung Quốc cho thấy gas thực tế so với gas lý thuyết đạt 68,4% với lý hầm tác giả Trần Vũ Quốc Bình (2006) có dùng chất thải nước thải để đưa vào hầm, hầm thiết kế xây dựng xí nghiệp lợn giống ngoại Tam Đảo không đưa chất thải vào hầm, đưa nước thải vào hầm nên chất hữu ít, dẫn đến sinh khí CH 4.5 Một số kinh nghiệm đúc rút từ thực tế Một số sở nuôi lợn lớn áp dụng thành cơng hầm biogas thể tích lớn có nắp phủ bạt Cơng ty Gia Nam Bình Dương có số lợn ni 20 nghìn con, trại lợn Tồn Thắng (Bàu Bàng, Bình Dương) có 600 lợn nái nghìn lợn thịt, trại lợn Mr Minh, Gị Dầu, Tây Ninh có 200 lợn nái 2.400 lợn thịt, trại lợn Cơng ty khống sản thương mại Hà Tĩnh có 15 nghìn lợn, trại lợn cơng ty Việt Hưng (Ba vì, Hà Tây) có quy mơ nghìn lợn 62 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn - Các trang trại Miền Bắc áp dụng phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi hầm biogas, nhiên hầm biogas làm từ nguyên liệu bê tông, túi nhựa nilong phủ bạt nhựa HDPE Kết cho thấy: + Hầm biogas làm từ nguyên liệu đổ bê tông, có sắt, thép thì: Thích hợp với vùng đất thịt cát, đất có kết cấu khơng cao, áp dụng cho hầm tích nhỏ (hiện Việt Nam thường xây hầm 200m3), thời gian lưu trữ ngắn, sau xử lý nước thải mùi hơi, chi phí cho xây dựng 1m3 hầm cao (khoảng 1.500.0000đ/m3 –theo tài liệu kỹ thuật xây dựng hầm biogas), khả sử dụng hầm sinh gas thấp trình nứt, vỡ hầm + Hầm biogas làm từ nguyên liệu túi nhựa nilong: áp dụng cho hầm tích nhỏ, thời gian lưu trữ ngắn, sau xử lý nước thải mùi hơi, chi phí cho làm hầm loại rẻ mau hỏng thủng rách + Hầm biogas làm từ nguyên liệu nhựa phủ HDPE: Thích hợp với vùng địa hình đất đồi, đá, đất có kết cấu vững Áp dụng tốt cho hầm tích lớn vài ngàn mét khối đến chục ngàn mét khối, thời gian lưu trữ dài, 45 ngày, sau xử lý nước thải khơng cịn mùi chi phí cho mét khối hầm không cao (khoảng 130.000 đồng/m3) với độ bền cao, khả sinh gas tốt - Thực tế, chủ trang trại chăn nuôi lợn Đồng Nai áp dụng phương pháp biogas để xử lý mơi trường, nhìn chung, hầu hết sử dụng phương pháp yếm khí hồ hở dẫn đến việc xử lý môi trường đạt khoảng 30% -50% Phương pháp sử dụng nhựa HDPE làm hầm biogas dạng kín cho phép chủ trang trại thu gom triệt để chất thải từ chăn nuôi heo vào túi nhựa HDPE, tăng q trình lên men, hạn chế mùi hơi, đặc biệt xử lý chất hữu sau biogas đạt từ 80% - 95% Sau tiếp tục xử lý mương ơxi hóa, bể lắng, hồ sinh học, nước thải đạt tiêu chuẩn loại B, theo tiêu chuẩn ngành trước thải mơi trường 4.6 Chi phí xây dựng vận hành 4.6.1 Chi phí xây dựng Bảng 4.6 Chi phí xây dựng 63 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn ni lợn STT Cơng trình Cơng đào Đơn Số Đơn giá vị lượng (VNĐ/m bể m3 10.300 Thành tiền (triệu Ghi đồng) 206 Tính cho hầm thể 20.000 tích > 1.000 m3 biogas Bạt lót đáy m2 2532 150.000 379 Bạt phủ m2 3092 200.000 618 Xây 300 200.000 60 1.500.000 15 dựng rãnh m chảy nước thải vào hầm Xây dựng 02 bể M2 chứa nước 10 thải (đầu vào đầu ra) Tổng cộng 1278 4.5.2 Chi phí thiết bị Bảng 4.7 Chi phí thiết bị Thành Thiết bị STT Đơn Số Đơn giá tiền vị lượng (VNĐ) (triệu Ghi đồng) Đường ống dẫn m 10 1.500.000 254 200.000 30 200.000 15 nước thải Đường ống dẫn m 50,8 khí Phao Tính cho hầm thể tích > 1.000 m3 Bơm hút bùn hầm 20.000.000 biogas 64 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 20 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Phụ kiện (đồng hồ Hệ 01 50 Tính cho hầm thể 50.000.000 áp lực, van ….) tích > 1.000 m3 Hệ thống lọc gas Hệ 01 50.000.000 Tổng cộng 50 199 Tổng vốn đầu tư bao gồm chi phí khấu hao xây dựng 20 năm chi phí thiết bị máy móc 10 năm T v = chi phí xây dựng bản/20 + chi phí thiết bị/10 = 1.278.000.000/20 + 199.000.000/10 = 63.900.000+19.900.000 = 83.800.000 (đồng/năm) * Chi phí điện sử dụng cho bơm hút bùn hầm biogas khơng đáng kể lượng bùn thường sau đến năm hút lần * Chi phí quản lý vận hành Số công nhân để vận hành người phụ, người phụ 500.000 đồng/ tháng Tổng chi phí nhân cơng là: T QL = 1.000.000 đồng/tháng = 12.000.000đồng/năm * Chi phí bảo dưỡng máy móc thiết bị Chi phí bảo dưỡng máy móc hàng năm ước tính 1% tổng số vốn đầu tư vào cơng trình xử lý T bd = 0,01 x T v = 0,01 x 83.800.000 = 838.000 (đồng/năm) * Chi phí xử lý cho 1m3 nước thải Tổng chi phí xử lý: T TC = T v + T QL + T bd = 83.800.000 + 12.000.000 + 838.000 = 96.638.000 (đồng/năm) Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải T = 96.638.000 / 230 x 365 = 1.150 (đ/m3) - Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải hết 1.150 đồng, ngày xí nghiệp chi hết (1.150đồng/m3 x 230m3/ngày) = 246.700đồng/ ngày (Hai trăm bốn mươi sáu ngàn bảy trăm đồng) Trong Xí nghiệp sử dụng từ hầm lượng khí sinh học để phát điện đủ cho 24h, tiết kiệm số tiền 3.744.000 đồng/ ngày (Ba triệu bảy trăm bốn mươi bốn ngàn đồng) Tuy nhiên Xí nghiệp phải đầu tư số tiền 1,7 tỷ đồng để mua máy phát điện chạy gas, công suất 130KVA 65 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn - Tổng số tiền Xí nghiệp phải đầu tư để xây dựng hầm biogas mua máy phát điện chạy gas ước khoảng: 3,5 tỷ đồng, theo tính tốn khoảng 2,5 năm sau Xí nghiệp thu hồi vốn ùi hôi, đặc biệt xử lý môi trường đạt ợc ùi hôi, đặc biệt xử lý môi trường đạt 66 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ * Kết luận Trong năm gần đây, ngành chăn ni nước ta có nhiều bước phát triển đáng kể, tăng trưởng bình quân 8,9%/ năm, số trang trại chăn nuôi lợn năm 2006 (7.475) tăng gấp lần so với năm 2000 Nhờ có số sách đầu tư phát triển chăn ni lợn nhà nước nước xây dựng nhiều mơ hình trang trại chăn ni lợn qui mơ lớn hàng chục ngàn Tuy nhiên với phát triển cao ngành chăn nuôi lợn vấn đề ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng (mỗi năm bình quân thải ra: 75-78 triệu phân), nước thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu cơ, vi khuẩn, giun sán cơng tác quản lý xử lý môi trường gần chưa quan tâm Một số sở chăn nuôi có xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhiều hạn chế kinh tế kỹ thuật nên chất lượng nước sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn cho phép Vì việc nghiên cứu đưa bước tiền xử lý chất thải mang lại hiệu phù hợp cho trang trại chăn nuôi qui mô lớn nhu cầu tất yếu cấp thiết Trong khuân khổ luận văn thạc sỹ tác giả thực vấn đề: - Đánh giá tổng quan ngành chăn nuôi lợn Việt Nam - Cơ sở lý thuyết, lịch sử hình thành, cơng nghệ xử lý nước thải chăn ni có Việt Nam đề xuất công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập trung - Xây dựng mô hình thực tiễn đánh giá hiệu sơ (bước 1) hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn, kết thiết kế xây dựng thành cơng hầm Biogas thể tích lớn, kích thước chiều dài hầm 74m, chiều rộng hầm 28m chiều cao 5m; đảm bảo xử lý chất thải chăn nuôi lợn với công suất 230 m3/ngày đêm đạt thông số: + COD đầu nước thải giảm 84% so với nước thải đầu vào + pH đạt tiêu chuẩn để sử dụng nước cho sản xuất nông nghiệp nuôi cá + Nhiệt độ nước thải đầu tăng 1,4% so với nước thải đầu vào + Chất rắn lơ lửng nước thải đầu giảm 90% so với nước thải đầu vào + BOD đầu nước thải giảm 80% so với nước thải đầu vào + Gas theo thể tích khảo sát thực tế sử dụng xí nghiệp lợn giống ngoại Tam Đảo 192 m3/ngày 67 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn + Giá thành xây dựng phù hợp với điều kiện Trang trại, giá thành xử lý m3 nước thải rẻ (khoảng 1.000đồng/m3), vận hành dễ dàng Nhìn chung hiệu xử lý nước thải chăn nuôi lợn hệ thống hầm ủ Biogas HDPE thể tích lớn, áp dụng trang trại qui mơ lớn đạt kết tương đối tốt bước đầu xử lý chất hữu nước thải, giảm thiểu đáng kể mùi thối tận dụng khí gas để chạy máy phát điện, giúp xí nghiệp hạn chế sử dụng mạng điện lưới Quốc Gia, thời gian hoàn vốn đầu tư vào hệ thống xử lý nước thải ngắn Ngồi cịn hạn chế: Sự biến đổi khí hậu; Gây lây bệnh; Sự ảnh hưởng tới sức sản xuất rủi ro cho ngành Trên thực tế, số trang trại có qui mơ khơng lớn xây dựng hồ kỵ khí có mái che giá thành xây dựng thấp, dễ thi công vận hành ổn định 68 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn * Kiến nghị Dựa vào kết trên, tác giả luận văn nhận thấy, phương pháp sử dụng nhựa HDPE làm hầm biogas dạng kín cho phép chủ trang trại thu gom triệt để nước thải từ chăn ni lợn vào hầm biogas nhựa HDPE, tăng q trình lên men, hạn chế mùi hôi, đặc biệt xử lý môi trường (các chất thải hữu cơ) đạt từ 80% - 90%, giảm thiểu mùi hôi thối kết sinh gas giúp giảm trình sử dụng điện lưới quốc gia (đặc biệt thời kỳ mùa hè, mùa khô thiếu điện trầm trọng), mô hình đem lại hiệu kinh tế thiết thực gas tình bền vững xử lý mơi trường Tuy nhiên thực tế địa chất nước ta phức tạp vùng có địa chất khác nhau, khơng ổn định áp dụng thi công hầm phải bổ sung thiết kế: Thêm vành đai chống lún chống nghiêng hầm, có đào hầm có chiều cao tối ưu Việc nâng cao tuổi thọ giữ độ an toàn hầm yêu cầu người vận hành cần quan tâm đặc biệt đến cố cháy nổ, sấm sét, tia lửa điện hồn tồn làm cho hầm gây cháy nổ Trong khuân khổ luận văn đưa bước (bước tiền xử lý) xử lý nước thải chăn nuôi lợn, với kết giảm thiểu hàm lượng chất hữu đạt cao, giảm đáng kể lượng mùi hôi thối thu hồi khí gas Cần có thời gian theo dõi dài để đánh giá độ bền bạt độ ổn định hầm Hiệu xử lý nước cao, nhiên cần có nghiên cứu để xử lý tiếp trước thải mơi trường cịn nhiều thành phân gây nhiễm mức cao so với tiêu chuẩn, qui chuẩn hành Việt Nam./ 69 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Tài liệu tham khảo Tiếng việt 1) Antoine Pouilieute, Bùi Bá Bổng, Cao Đức Phát, Báo cáo “Chăn nuôi Việt Nam triển vọng 2010”, ấn phẩm tổ chức PRISE Pháp; 2) Bùi Xuân An, Nguy tác động đến môi trường trạng quản lý chất thải chăn nuôi vùng Đông Nam Bộ, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, 2007; 3) Nguyễn Phước Dân, Báo giảng tập huấn Bảo vệ môi trường – Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn, 2007; 4) Hồng Kim Giao: Phát triển chăn ni với vấn đề bảo vệ môi trường, 2007; 5) Hồ Thị Kim Hoa, Lê Thanh Hiền, Trần Thị Dân, Tình hình quản lý chất thải chăn nuôi số huyện TP.Hồ Chí Minh tỉnh lân cận, Tạp chí chăn nuôi số 1-2005; 6) Hiện trạng môi trường chăn nuôi, 2010, Website Cục chăn nuôi 7) Lăng Ngọc Huỳnh, Vệ sinh môi trường chăn nuôi, Đại học Cần Thơ 2005; 8) Đặng Đình Kim, Báo cáo tổng quan”Ứng dụng phương pháp sinh học xử lý chất thải hữu sinh từ số ngành công nghiệp giới khả ứng dụng Việt Nam”, 2002 9) Nguyễn Thị Hoa Lý: Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý nước thải chăn ni, lị mổ, Tạp chí khoa học nơng nghiệp, năm 2005, số 5; 10) Nguyễn Văn Phước, Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo, 11) Ngọc Tiến, Ảnh hưởng môi trường tới suất chăn nuôi lợn 2007; Báo Nông nghiệp số 123 ngày 20/6/2003 12) Tiêu chuẩn xây dựng hầm Biogas, Viện Năng lượng - Bộ Công nghiệp, 13) Tổng cục thống kê, Báo cáo thống kê số trang trại chăn nuôi theo địa 2001 phương, 2007 14) Th.s Đào Lệ Hằng, Phịng MTCN-Cục chăn ni: Thực trạng định hướng bảo vệ môi trường chăn nuôi 70 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn 15) Phùng Thị Vân, Xây dựng mơ hình chăn ni lợn nông hộ nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nâng cao suất chăn nuôi, Báo nông nghiệp số 123; 16) Nguyễn Phước Dân: Báo giảng tập huấn Bảo vệ môi trường – Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn, 2007; 17) Viện chăn nuôi, Điều tra đánh giá trạng môi trường trại chăn nuôi lợn, 2006; 18) Viện chăn nuôi, Báo cáo trạng môi trường chăn nuôi số tỉnh, 19) Viện Công nghệ môi trường, Báo cáo đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiệu 2006; sử dụng dung dịch hoạt hóa điện hóa phịng chống bệnh tăng hiệu chăn nuôi gia cầm” 2005 20) Viện kinh tế nông nghiệp, Báo cáo tổng quan “Các nghiên cứu ngành chăn nuôi Việt Nam”, tháng – 2005; 21) Tổng cục Thống kê, Niên giám thống kê 2008, NXB Thống kê 2008 22) Website Tổng cục thống kê, http://www.gos.gov.vn 23) Website Viện chăn nuôi, http://www.vcn.vnn.vn 24) Website Cục thú y, http://www.cucthuy.gov.vn 25) Website, Dự án khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam: http://www.biogas.org.vn Tiếng anh 26) A.C.Van Haandel,G.Lettinga, Anaerobic sewage: established technologies and perspectives Wat Sci Technol Vol.45.No.10, (2002) pp181-186] 27) Ahn TH, Min KS, Speece RE, Full scale UASB reactor performance in brewery industry, Environ Technol, 2001 Apr, 22(4): 463-76 28) Bileen Wolmarans and Gideon H de Villiers, Start-up of a UASB effuent treatment plan on distellery wastewater, Water South Africa Vol.28 No.1 January 2002 29) Greenway M2003, Water Science and technology Vol 48 No2: 121-128 71 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn 30) Joseph F Malina, Design of Anaerobic Process for the Treatment of Induatual and municipal 31) Jens Rjbye Schmidt and Birgitte Kiar Ahring, Treatment of waste water from a multi product food-processing company, inflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors: The effect of sesonal variation, Pure & Appl Chem, Vol.69, No 11, pp 2447-2452, 1997 32) Mecalf & Eddy, Wastewater engineering 33) Seabloom R.W.et al., 2003, Constructed Wetland University of Washington: 1-31 34) W Gujer, A J B Zenhnder, Conversion process in anaerobic digestion, Wat Sci Technol Vol 15 No.1, (1982) pp.127-135 35) Mark Rice, Assistant Director, Solid Separation/Constructed Wetland System for Swine Wastewater Treatment, 2005 36) Dr Leonard S Bull, PI, “Innovative Sustainable systems Utilizing Economical Solutions (ISSUES)”, 2005 37) Dr Leonard S Bull, PAS, For the NC Attorney General-Smithfield Foods/Premium Standard Farms/Frontline Farmers Agreements, 2004 38) Viney P Aneja, An Integrated Study of the Emissions of Ammonia, Odor and Odorants, and Pathogens and Related Contaminants from Potential Environmentally Superior Technologies (ESTs) for Swine Facilities, 10/2004 39) (EPA) United States Environmental Protection Agency, Managing Manure with Biogas Recovery Systems Improved Performance at Competitive Costs, 2002 40) EAS - Manure management technologies, Advanced manure treatment techology for Deerboine Colony, 2007 41) Matias B Vanotti and Patrick G Hunt, Amonium removal from swine wasterwater using immobilized nitrifiers, 2008 42) The Society for engineering in agricultura, food and biological systems, Comparison of Plastic Trickling Filter Media for the Treatment of Swine Lagoon Effluent, 2001 72 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn 43) Nicholas P Cheremisinoff, Handbook of wtare and wastewater treatment technologies 44) N Cicek, A review of membrane bioreactors and their potential application in the treatment of agricultural wastewater; Vol 45, 2003 45) Greg Johnsona, Dr Brad Culkin Ph.D a, Larry Stowella, Membrane Filtration of Manure Wastewater, Vol 45, 2003 46) The Agstar program, Managing Manure with biogas recovery systems Vol 8, 2002 73 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Danh mục từ viết tắt Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Khí sinh học KSH: BOD: Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa COD: Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học DO: Dissolved Oxygen Oxy hòa tan F/M Food / Microorganisms Tỷ lệ thức ăn / vi sinh vật Viện nghiên cứu sách lương IFPRI: thực quốc tế Bộ nơng nghiệp phát triển nông MARD: thôn Việt Nam TKN Tổng Nitơ Kjehdahl TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật HDPE High Density Polythylene XLNT Xử lý nước thải SS Chất lơ lửng VCK Vật chất khô UV Ultra Violet 74 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn PHỤ LỤC 1: BẢN VẼ THIẾT KẾ MẶT BẰNG, MẶT CẮT HẦM BIOGAS THỂ TÍCH 14.935M3 XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NI LỢN TẠI XÍ NGHIỆP LỢN GIỐNG NGOẠI TAM ĐẢO 75 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Môi trường khóa 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn ni lợn PHỤ LỤC 2: MƠ TẢ TRÌNH TỰ CÁC BƯỚC THỰC HIỆN XÂY DỰNG HẦM BIOGAS VÀ SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC ĐỂ CHẠY MÁY PHÁT ĐIỆN 76 Học viên: Đỗ Thị Hương, Lớp Cao học CN Mơi trường khóa 2009 ... 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn khoa học đề xuất nghiên cứu, thiết kế, ứng dụng hầm biogas thể tích 1.000m3 để xử lý chất. .. 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG HẦM BIOGAS. .. 2009 Nghiên cứu cấu tạo ứng dụng hầm biogas thể tích lớn (trên 1.000m3) xử lý chất thải trại chăn nuôi lợn Như việc ứng dụng phát triển mơ hình hầm Biogas việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn cần