Nghiên cứu, tính toán hệ thống xử lý nước thải cho trang trại chăn nuôi

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam nước nông nghiệp với khoảng 70% số dân sống vùng nông thôn Sản xuất nơng nghiệp đóng vai trị quan trọng kinh tếxã hội nước ta Những năm qua, ngành chăn nuôi phát triển mạnh số lượng lẫn quy mô Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ nông hộ, thiếu quy hoạch, vùng dân cư đông đúc gây ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng Ơ nhiễm mơi trường chăn nuôi gây nên chủ yếu từ nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không kỹ thuật 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 ô 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 khơng xử lý kịp thời Bên cạnh cịn có nhiều loại khí tạo hoạt động vi sinh vật NH3, CO2, CH4, H2S, Các loại khí gây nhiễm độc khơng khí nguồn nước ngầm ảnh hưởng đến đời sống người hệ sinh thái Chính mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho trại chăn nuôi heo hoạt động cần thiết Trước thực tế em tìm hiểu thực đề tài “nghiên cứu, tính toán hệ thống xử lý nƣớc thải cho trang trại chăn nuôi” Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng chăn nuôi heo nƣớc ta Hiện nước ta xây dựng nhiều mơ hình chăn trại chăn nuôi heo với quy mô lớn, chủ yếu phân bố vùng trọng điểm Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội vùng phụ cận, khu vực TP Hồ Chí Minh tỉnh xung quanh, Lâm Đồng số tỉnh duyên hải miền Trung Tính đến năm 2002 đàn heo nước lên đến 23,20 triệu Và trung bình năm nước thải ngành chăn nuôi heo sinh khoảng 20 – 24 triệu m3 Với lượng nước thải lớn mà không xử lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Tác động trực tiếp đến sức khỏe người vật nuôi 1.2 Thành phần, tính chất nƣớc thải chăn ni heo Nước thải chăn nuôi loại nước thải đặc trưng, có khả gây nhiễm môi trường cao hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P sinh vật gây bệnh Nó thiết phải xử lý trước thải ngồi mơi trường Lựa chọn quy trình xử lý nước thải cho sở chăn nuôi phụ thuộc nhiều vào thành phần tính chất nước thải, bao gồm: 1.2.1 Các chất hữu vô Những chất hữu chưa gia súc đồng hóa, hấp thụ tiết theo phân, nước tiểu sản phẩm trao đổi chất khác Thức ăn dư thừa nguồn ô nhiễm hữu Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu chiếm 70–80% gồm protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon dẫn xuất chúng Hầu hết chất hữu dễ phân hủy, giàu Nitơ, photpho Các chất vô chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,… Các hợp chất hóa học phân nước thải dễ dàng bị phân hủy Tùy điều kiện khí hay kị khí mà q trình phân hủy tạo thành sản phẩm khác acid amin, acid béo, aldehide, CO2, H2O, NH3, H2S Nếu trình phân hủy có mặt O2 sản phẩm tạo thành CO2, H2O, NO2, NO3 Cịn q trình phân hủy diễn điều kiện thiếu khí tạo thành sản phẩm CH 4, N2, NH3, H2S, Indol, Scatol,…Các chất khí sinh q trình phân hủy kị Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng khí thiếu khí NH3, H2S,…gây mùi thối khu vực ni ảnh hưởng xấu đến mơi trường khơng khí 1.2.2 Nito Photpho Khả hấp thụ Nito Photpho loài gia súc, gia cầm kém, nên ăn thức ăn có chứa Nito Photpho chúng tiết ngồi theo phân nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N P cao Hàm lượng N-tổng nước thải chăn nuôi 571 – 1026 mg/L, Photpho từ 39 – 94 mg/L Theo Jongbloed Lenis, heo trưởng thành ăn vào 100g Nito thi 30g giữ lại thể, 50g tiết ngồi theo nước tiểu dạng ure cịn 20g dạng phân Nito vi sinh khó phân hủy an tồn cho mơi trường Nito tiết ngồi theo nước tiểu phân dạng ure, sau ure nhanh chóng chuyển hóa thành NH3 theo phương trình sau đây: (NH2)2CO + H2O → NH4 + OH− + CO2 ↔ NH3↑ + CO2 + H2O (Enzyme ureara) Khi nước tiểu phân tiết ngoài, vi sinh vật tiết enzime ureaza chuyển hóa ure thành NH3, NH3 phát tán vào khơng khí gây mùi khuếch tán vào nước gây ô nhiễm nước Nồng độ NH3 nước thải phụ thuộc vào: Lượng ure nước tiểu pH nước thải: pH tăng, NH4+ chuyển thành NH3 Ngược lại pH giảm, NH3 chuyển thành NH4+ NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH− Điều kiện lưu trữ nước thải Hàm lượng N-NH3 nước thải sau biogas lớn khoảng 304 – 471mg/l, chiếm 75 – 85% N tổng Nước thải chăn nuôi chứa lượng lớn N, P Đây nguyên nhân gây tượng phú dưỡng cho nguồn nước tiếp nhận, ảnh hưởng xấu đến chất lượng nguồn nước sinh vật sống nước Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1.2.3 Vi sinh vật gây bệnh Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus trứng ấu trùng giun sán gây bệnh Do loại nước thải có nguy trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc, gia cầm đồng thời lây lan số bệnh cho người không xử lý Theo nghiên cứu Nanxera nước thải chăn nuôi: vi trùng gây bệnh đóng dấu (Erisipelothris insidiosa) tồn 92 ngày, Brucella 74 – 108 ngày, Samolnella từ – tháng, Leptospira – tháng, Microbacteria tuberculosis 75 – 150 ngày, virus nở mồm long móng (FMD) sống nước thải 100 – 120 ngày…, loại vi trùng có nha bào như: Bacillus tetani – năm Trứng giun sán nhiều nước thải chăn ni với nhiều loại điển hình như: Fasciolahepatica, Fasciola gigantica, Fasciolosis buski, Ascaris suum, Oesophagostomum sp, Trichocephalus dentatus…có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau – 28 ngày tồn – tháng Theo A.Kigirop, loại vi trùng gây bệnh như: Samonella, E.coli nha bào Bacillus anthrasis xâm nhập theo mạch nước nhầm Samonella thấm sâu xuống lớp đất bề mặt 30-40 cm, nơi thường xuyên tiếp nhận nước thải Trứng giun sán, vi trùng lan truyền xa nhanh bị nhiễm vào nước mặt gây dịch bệnh cho người gia súc Nghiên cứu Bonde cho thấy: đa số vi sinh vật gây bệnh không phát triển lâu dài nước thải, số lượng chúng giảm nhanh ngày đầu sau chậm dần Các loại vi trùng tồn lâu nước vùng nhiệt đới Samonella typhi Samonella paratyphi, E.coli, Shigella, Vibrio comma gây dịch tả Ngồi ra, G.Rheinnhinmer cịn phân lập nhiều loài nấm gây bệnh Đối với vi khuẩn va virus đường ruột thời gian sống sót nước thải lâu số lượng cá thể chúng nhỏ ngược lại Hệ vi sinh vật nước thải chăn ni phức tạp chủ yếu vi khuẩn gây thối có 3-16 triệu tế bào/ml, vi khuẩn phân hủy đường mỡ, E.coli 10.104 – 10.107 tế bào/ml, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn nitrat hóa Hệ vi sinh Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng vật có ảnh hưởng lớn đến tính chất khả tự làm nguồn nước 1.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo Việc xử lý nước thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ chất ô nhiễm nước thải đến nồng độ cho phép xả vào nguồn tiếp nhận Việc lựa chọn phương pháp làm lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vào yếu tố :  Các yêu cầu công nghệ vệ sinh nước  Lưu lượng nước thải  Các điều kiện trại chăn nuôi  Hiệu xử lý Đối với nước thải chăn ni, áp dụng phương pháp sau :  Phương pháp học  Phương pháp hóa lý  Phương pháp sinh học Trong phương pháp ta chọn xử lý sinh học phương pháp Cơng trình xử lý sinh học thường đặt sau công trình xử lý học, hóa lý 1.3.1 Phương pháp xử lý học Mục đích tách chất rắn, cặn, phân khỏi hỗn hợp nước thải cách thu gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi giảm khối tích cơng trình xử lý Ngồi dùng phương pháp ly tâm lọc Hàm lượng cặn lơ lửng nước thải chăn nuôi lớn (khoảng vài ngàn mg/L) dễ lắng nên lắng sơ trước đưa sang công trình xử lý phía sau Sau tách, nước thải đưa sang cơng trình phía sau, cịn phần chất rắn đem ủ để làm phân bón 1.3.2 Phương pháp xử lý hóa lý Nước thải chăn ni cịn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó tách phương pháp học thông Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng thường tốn nhiều thời gian hiệu khơng cao Ta áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,… kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng trình keo tụ Nguyên tắc phương pháp : cho vào nước thải hạt keo mang điện tích trái dấu với hạt lơ lửng có nước thải (các hạt có nguồn gốc silic chất hữu có nước thải mang điện tích âm, cịn hạt nhơm hidroxid sắt hidroxi đưa vào mang điện tích dương) Khi điện động nước bị phá vỡ, hạt mang điện trái dấu liên kết lại thành bơng cặn có kích thước lớn dễ lắng Theo nghiên cứu Trương Thanh Cảnh (2001) trại chăn nuôi heo 2/9: phương pháp keo tụ tách 80 – 90% hàm lượng chất lơ lửng có nước thải chăn ni heo Ngồi keo tụ cịn loại bỏ P tồn dạng PO43- tạo thành kết tủa AlPO4 FePO4 Phương pháp loại bỏ hầu hết chất bẩn có nước thải chăn ni Tuy nhiên chi phí xử lý cao Áp dụng phương pháp để xử lý nước thải chăn nuôi không hiệu mặt kinh tế Ngoài ra, tuyển phương pháp để tách hạt có khả lắng kết dính vào bọt khí lên Tuy nhiên chi phí đầu tư, vận hành cho phương pháp cao, không hiệu mặt kinh tế trại chăn nuôi 1.3.3 Phương pháp xử lý sinh học Phương pháp dựa hoạt động vi sinh vật có khả phân hủy chất hữu Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng tạo lượng Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế cơng trình khác Và tùy theo khả tài chính, diện tích đất mà người ta dùng hồ sinh học xây dựng bể nhân tạo để xử lý 1.3.3.1 Phương pháp xử lý hiếu khí Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động điều kiện có oxy Q Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng trình xử lý nước thải phương pháp hiếu khí gồm giai đoạn : Oxy hóa chất hữu : CxHyOz + O2 Enzyme CO2 + H2O + ∆H Tổng hợp tế bào : CxHyOz + O2 + NH3 Enzyme Tế bào vi khuẩn (C5H7O2N) + CO2 + H2O - ∆H Phân hủy nội bào : C5H7O2N + O2 Enzyme 5CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H 1.3.3.2 Phương pháp xử lý kỵ khí Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động điều kiện yếm khí khơng có lượng O2 hịa tan mơi trường thấp, để phân hủy chất hữu Bốn giai đoạn xảy đồng thời q trình phân hủy kỵ khí : a Thủy phân : Trong giai đoạn này, tác dụng enzyme vi khuẩn tiết ra, phức chất chất không tan (như polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa thành phức chất đơn giản chất hòa tan (như đường, acid amin, acid béo) b Acid hóa : Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa chất hịa tan thành chất đơn giản acid béo dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S sinh khối c Acetic hóa : Vi khuẩn acetic chuyển hóa sản phẩm giai đoạn acid hóa thành acetat, H2, CO2 sinh khối d Methane hóa : Đây giai đoạn cuối trình phân hủy kỵ khí Acid acetic, H2, CO2, acid formic methanol chuyển hóa thành methane, CO2 sinh khối 1.3.3.3 Các hệ thống xử lý phương pháp sinh học Hệ thống tự nhiên a Hồ sinh học Người ta ứng dụng quy trình tự nhiên ao, hồ để xử lý nước thải Trong hồ, hoạt động vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, q trình cộng sinh vi khuẩn tảo trình sinh học chủ đạo Các trình lý học, hóa học bao gồm tượng pha loãng, lắng, hấp phụ, kết tủa, phản Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng ứng hóa học … diễn Việc sử dụng ao hồ để xử lý nước thải có ưu điểm tốn vốn đầu tư cho trình xây dựng, đơn giản vận hành bảo trì Tuy nhiên, chế xử lý diễn với tốc độ tự nhiên (chậm) địi hỏi diện tích đất lớn Hồ sinh học thích hợp với nước thải có mức độ nhiễm thấp Hiệu xử lý phụ thuộc phát triển vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng với phát triển loại vi nấm, rêu, tảo số loài động vật khác Hệ hồ sinh học phân loại sau: (1) Hồ hiếu khí (Aerobic Pond); (2) Hồ tùy nghi (Facultative Pond); (3) Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond); (4) Hồ xử lý bổ sung (1) Hồ hiếu khí (Aerobic Pond) Hồ làm thống tự nhiên Oxy cung cấp cho q trình oxy hóa chất hữu chủ yếu khuếch tán khơng khí qua mặt nước trình quang hợp thực vật nước (rong, tảo,…) Chiều sâu hồ phải bé (thường lấy khoảng 30-40 cm) để đảm bảo cho điều kiện hiếu khí trì tới đáy hồ Trong hồ, nước thải xử lý trình cộng sinh tảo vi khuẩn, động vật bậc cao nguyên sinh động vật xuất hồ nhiệm vụ chúng làm nước thải (ăn vi khuẩn) Các nhóm vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật diện hồ tùy thuộc vào yếu tố lưu lượng nạp chất hữu cơ, khuấy trộn, pH, dưỡng chất, ánh sáng nhiệt độ Hiệu suất chuyển hóa BOD5 hồ cao, lên đến 95% Tuy nhiên, có BOD5 dạng hịa tan bị loại khỏi nước thải đầu vào, nước thải đầu chứa nhiều tế bào tảo vi khuẩn, phân tích tổng BOD lớn tổng BOD5 nước thải đầu vào Nhiều thông số khống chế nên người ta thường thiết kế theo lưu lượng nạp đạt từ mơ hình thử nghiệm Việc điều chỉnh lưu lượng nạp phản ánh lượng oxy đạt từ quang hợp trao đổi khí qua bề mặt tiếp xúc nước, khơng khí Do độ sâu nhỏ, thời gian lưu nước dài nên diện tích hồ lớn Vì hồ thích hợp kết hợp việc xử lý nước thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng chăn ni cơng nghiệp Hồ làm thống nhân tạo Nguồn oxy cung cấp cho trình sinh học từ thiết bị bơm khí nén hay máy khuấy học Vì tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu hồ từ - 4,5 m Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/(ha.ngày) Thời gian lưu nước hồ 1-3 ngày Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo có chiều sâu hồ lớn, mặt khác việc làm thống khó đảm bảo tồn phần phần lớn hồ làm việc hồ hiếu-kỵ khí, nghĩa phần hiếu khí, phần kỵ khí (2) Hồ tùy nghi ( Facultative Pond ) Việc xử lý nước thải tốt hoạt động vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí tùy nghi Từ xuống đáy hồ có khu vực - Khu vực thứ (hay khu vực hiếu khí) đặc trưng hệ cộng sinh vi khuẩn tảo Nguồn oxy cung cấp oxy khí trời thơng qua q trình trao đổi tự nhiên qua bề mặt hồ, oxy tạo qua trình quang hợp tảo Oxy vi khuẩn sử dụng để phân hủy chất hữu tạo nên dưỡng chất CO2, tảo sử dụng sản phẩm để quang hợp - Khu vực trung gian (hay khu vực kỵ khí khơng bắt buộc) đặc trưng hoạt động vi khuẩn kỵ khí khơng bắt buộc - Khu vực thứ ba (hay khu vực kỵ khí) đặc trưng hoạt động vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất hữu lắng đọng đáy bể (3) Hồ kỵ khí ( Anaerobic Pond ) Hồ kỵ khí sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất rắn cao Thông thường ao sâu (có thể đến 9,1 m) với ống dẫn nước thải đầu vào đầu bố trí cách hợp lý Điều kiện kỵ khí trì suốt chiều sâu bể Việc ổn định nước thải tiến hành thơng qua q trình kết tủa, phân hủy kỵ khí vi sinh vật Hiệu khử BOD thường mức 70% lên đến 85% điều kiện môi trường đạt tối ưu (4) Hồ xử lý bổ sung Có thể áp dụng sau trình xử lý sinh học (aerotank, bể lọc sinh học Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng sau hồ sinh học hiếu khí, tùy nghi,…) để đạt chất lượng nước cao hơn, đồng thời thực q trình nitrat hóa Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh lại hồ sống giai đoạn hơ hấp nội bào amoniac chuyển hóa thành nitrat Thời gian lưu nước hồ khoảng 18 - 20 ngày Tải trọng thích hợp 67 - 200kg BOD5/ha.ngày b Cánh đồng tưới Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất cánh đồng tưới, dùng bơm ống phân phối phun nước thải lên mặt đất Một phần nước bốc hơi, phần lại thấm vào đất để tạo độ ẩm cung cấp phần chất dinh dưỡng cho cỏ sinh trưởng Phương pháp dùng hạn chế nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô cằn xa khu dân cư, độ bốc cao đất thiếu độ ẩm Ở cánh đồng tưới không trồng rau xanh thực phẩm vi khuẩn, virus gây bệnh nước thải chưa loại bỏ gây tác hại cho sức khỏe người sử dụng loại rau thực phẩm c Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối Nước thải xả vào nơi vận chuyển chứa nước có sẵn tự nhiên để pha loãng chúng tận dụng khả tự làm nguồn Đối với nước thải chăn nuôi heo, biện pháp thường khơng áp dụng gây mùi thối nghiêm trọng giết chết loài thủy sinh vật sống nước Mặc dù nước ta, phần lớn nước thải chăn nuôi thường xả vào hệ thống sông, hồ gần khu vực chăn nuôi sau xử lý biện pháp thô sơ hầm biogas, hồ lắng,… Ngoài phương pháp sinh học tự nhiên trên, người ta sử dụng phương pháp vùng đất ngập nước (wetland), xử lý đất (land treatment),… Hiện người ta áp dụng việc sử dụng loài thực vật nước để làm tăng hiệu xử lý tự nhiên ao hồ, đặc biệt thích hợp với nước thải chăn ni Thực vật nước thuộc lồi thảo mộc, thân mềm Q trình quang hợp loài thủy sinh hoàn toàn giống thực vật cạn Vật chất có nước Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 10 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng qo= 0,3 m3/m2.h Đường kính bể nén bùn : Đường kính ống trung tâm: d = 0,1D = 0,1×0,8 = 0,08 m Đường kính phần loe ống trung tâm: d1 = 1,35d = 1,35×0,08 = 0,1 (m) Đường kính chắn: dch= 1,3d1 = 1,3.0,1 = 0,13 (m) Chiều cao công tác bể nén bùn : H = qo×t = 0,3×10 = Với t : thời gian nén bùn Chọn t = 10h quy phạm (10 – 12h) Chiều cao tổng cộng bể nén bùn : Htc = H + h1 + h2 + h3 = + 0,3 + 0,3 + 0,8 = 4,4 (m) Trong : h1: chiều cao từ mực nước đến thành bể (m) H2: chiều cao lớp bùn (m) h3: chiều cao phần chóp đáy bể (m) Máng thu nước Máng thu nước đặt vòng tròn theo thành bể, cách thành bể 0,3m Đường kính máng thu nước: Dm = 0,8D = 0,8×0,8 = 0,64 (m) Chiều dài máng thu nước: Lm = D= ×0,8 = 2,5 (m) Lượng nước tách khỏi bùn: 99,2% − 97% = 2,2% Lượng bùn sau nén: Qb = QV – 2,2%QV = 3,65 – 2,2%×3,65 = 3,6 (m3/ngày) Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 54 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Tính cơng suất bơm hút bùn : Thời gian hút bùn Trong đó: Q : lưu lượng bùn sau nén (m3/h) H : chiều cao cột áp toàn phần H = (mH2O) : khối lượng riêng bùn sau nén (kg/m3) = 1200 (kg/m3) : hiệu suất bơm (%) Chọn = 0,8 Công suất thực tế máy bơm: NTT = 1,2.N = 1,2× 430= 515 (W) Chọn bơm công suất 0,52 kW hoạt động luân phiên Bảng 3.8 Tổng hợp thiết kế bể nén bùn Thông số Giá trị Lưu lượng bùn sau nén, Qnén(m3/ngày) 3,6 Đường kính bể nén bùn, D(m) 0,8 Đường kính ống trung tâm, d(m) 0,08 Đường kính phần loe ống trung tâm, dl(m) 0,1 Đường kính chắn, dch(m) 0,13 Chiều cao tổng cộng bể nén bùn, Htc(m) 4,4 Công suất bơm hút bùn (kW) 0,52 3.9 Hồ sinh học 3.9.1 Nhiệm vụ Nhiệm vụ hồ sinh học nhằm ổn định tính chất nước thải tăng cường hiệu khử chất bẩn hữu lại nước thải Trong hồ, nước thải làm trình tự nhiên, diệt vi khuẩn gây hại (Colifrom) nhờ tia cực tím từ ánh sáng mặt trời 3.9.2 Tính tốn Chọn thời gian lưu nước hồ ngày đêm Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 55 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Thể tích bể: (m3) Lấy thể tích bể xây dựng 200 m3 dự trữ trời mưa Chọn chiều cao bể H = m, chiều dài L = 20 m, chiều rộng B = m Kích thước hồ sinh học: B x L x H = × × 1,1 (m) Nước từ bể sinh học đạt tiêu chuẩn chất lượng cột B QCVN 24:2009 nên trang trai tuần hồn nước để rửa chuồng trại, tiết kiệm chi phí mua nước Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 56 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng CHƢƠNG 4: TÍNH KINH TẾ Giá thành xử lý nước bao gồm: Chi phí xây dựng thiết bị (chi phí đầu tư ban đầu) Chi phí vận hành quản lý 4.1 Chi phí đầu tƣ ban đầu Bảng 4.1 Chi phí xây dựng cơng trình Thể tích Số Đơn giá Thành tiền (m3) lượng (VNĐ/m3) (VNĐ) Bể lắng cát 0,5 Bê tơng 1,000,000 500,000 Bể điều hịa 45 Bê tông 1,000,000 45,000,000 Bể lắng I Bê tông 1,000,000 6,000,000 Bể UASB 48 Bê tông 1,000,000 48,000,000 Bể Aerotank 13,5 Bê tông 1,000,000 13,500,000 Bể lắng II 12 Bê tông 1,000,000 12,000,000 Bể chứa bùn 1,6 Bê tông 1,000,000 1,600,000 Hồ sinh học 200 Bê tơng 1,000,000 200,000,000 STT Cơng trình Tổng cộng Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Đơn vị 326,600,000 57 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng Bảng 4.2 Chi phí thiết bị STT Thiết bị Số lƣợng Song chắn rác 3 Bơm chìm bể điều hồ Máy cấp khí bể diều hòa Bơm bùn tươi bể lắng I Bơm từ bể lắng I sang bể UASB Máy cấp khí bể aerotank Đơn giá Thành tiền (VNĐ) (VNĐ) 300,000 300,000 3,000,000 6,000,000 10,000,000 20,000,000 2,000,000 4,000,000 3,000,000 6,000,000 15,000,000 30,000,000 Đĩa phân phối khí 500,000 2,000,000 Bơm bùn tuần hoàn 2,000,000 4,000,000 3,000,000 6,000,000 20,000,000 20,000,000 30,000,000 30,000,000 10,000,000 10,000,000 10 11 Bơm bùn bể lắng II Hệ thống đường điện kỹ thuật Đường ống dẫn nước, dẫn khí Các chi tiết phụ phát sinh Tổng cộng 138,300,000 Tổng vốn đầu tư bao gồm chi phí khấu hao xây dựng 20 năm chi phí khấu hao máy móc 10 năm Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 58 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng 4.2 Chi phí điện Cơng Hạng mục suất (kW) Máy Giờ hoạt hoạt động động Số lƣợng Điện tiêu thụ (kW) Bơm chìm bể điều hịa 0,5 24 112 Máy thổi khí bể điều hòa 5,2 24 124,8 Bơm bùn tươi lắng I 0,3 1 0,3 0,4 24 9,6 Bơm bùn tuần hoàn 0,3 24 7,2 Bơm bùn bể lắng II 0,4 0,25 0,1 2 24 48 0,52 1 0,52 Bơm từ bể lắng I sang bể UASB Máy thổi khí aerotank Bơm hút bùn bể nén bể Tổng cộng 302,52 Bảng 4.2 Chi phí điện Giá cung cấp điện công nghiệp: 2000 đồng/kW Vậy chi phí điện cho ngày vận hành: Tđ = 302,52×2000 = 605 040 đồng/ngày = 220 839 600 đồng/năm 4.3 Chi phí quản lý vận hành Số công nhân để vận hành người, lương 2,0 triệu/ tháng kỹ sư, lương 3,5 triệu / tháng Tổng chi phí nhân cơng là: TQL = 7,500,000đồng/tháng = 90,000,000đồng/năm 4.4 Chi phí bão dƣỡng máy móc thiết bị Chi phí bão dưỡng hàng năm ước tính 1% tổng số vốn đầu tư vào cơng trình xử lý Tbd = 0,01×30,160,000 = 301,600 (đồng/năm) Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 59 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng 4.5 Chi phí xử lý 1m3 nƣớc thải Tổng chi phí xử lý: TTC = 301,600 + 30,160,000 + 220,839,600 + 90,000,000 = 341,301,200 (đồng/năm) → Giá thành xử lý cho 1m3 nƣớc thải: Nước thải sau xử lý đạt QCVN 24:2009 cột B nên tuần hoàn để rửa chuồng trại Lưu lượng nước thải 90 m3/ngày đêm, qua bể xử lý tiêu hao khoảng 10 m3, 80 m3 tuần hồn tiết kiệm chi phí mua nước Giá thành m2 7,400 VND Tiết kiệm chi phí là: Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 60 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng KẾT LUẬN Đồ án nêu tổng quan trạng ô nhiễm nước ngành chăn nuôi thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi Đồ án đưa phương pháp xử lý bao gồm vật lý, hóa học sinh học Do đặc thù nước thải chăn nuôi giàu chất hữu ( BOD, COD cao) nên áp dụng phương pháp xử lý sinh học để vừa tiết kiệm chi phí, xử lý triệt để chất ô nhiễm than thiện với môi trường Đồ án đề xuất phương án tối ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi bao gồm hệ thống bể lắng cát, bể điều hòa,bể lắng cặn, bể UASB, bể Aerotank, hồ sinh học Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột B QCVN 24:2009 Bộ Tài Ngun Mơi Trường Khuyến khích trang trại chăn nuôi quy mô vừa lớn áp dụng theo phương án xử lý để không gây ô nhiễm môi trường tiết kiệm chi phí tuần hồn nước sau xử lý để rửa chuồng trại Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 61 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Đức Hạ, “Xử lý nước thải đô thị”, NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội, 2006 PGS.PTS Hoàng Huệ, “Xử lý nước thải”, NXB Xây Dựng Hà Nội, 1996 TS Trịnh Xn Lai, “Tính tốn thiết kế cơng trình xử lý nước thải”, NXB Xây Dựng Hà Nội, 2000 Lâm Minh Triết - Nguyễn Thanh Hùng - Nguyễn Phước Dân, “Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp”, NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, 2006 Một số đồ án xử lý nước thải www.google.com.vn Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 62 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phịng LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Th.s Nguyễn Xuân Hải hướng dẫn giúp đỡ em tận tình thời gian làm khóa luận vừa qua Dưới định hướng tạo điều kiện tiếp xúc thực tế, thầy giúp em củng cố kiến thức học ghế nhà trường Đồng thời có nhìn thực tế vấn đề nhiễm mơi trường nói chung, nhiễm mơi trường nước nói riêng Em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa kỹ thuật môi trường tư vấn dạy em nhiều suốt thời gian làm khóa luận Em xin cảm ơn tới nhà trường, trường ĐHDL Hải Phòng tạo điều kiện đầy đủ sở vật chất để em nghiên cứu hồn thành xong chương trình học Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 18 tháng 11 năm 2011 Sinh viên Trịnh Thị Trang Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 63 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu BOD Nhu cầu oxy sinh hóa COD Nhu cầu oxy hóa học Ntổng Tổng hàm lượng nitơ Ptổng Tổng hàm lượng phosphor TSS Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng SS Các chất rắn lơ lửng VSS Chất rắn hòa tan VSV Vi sinh vật QCVN24:2009 Ý nghĩa Quy chuẩn Việt Nam 24:2009 Bộ Tài Ngun Mơi Trường DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát xử lý nước thải giàu chất hữu sinh học Trang 16 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải chăn ni heo 19 Hình 3.1 Mặt cắt bể điều hịa 29 Hình 3.2 Mặt cắt bể lắng 31 Hình 3.3 Cân vật liệu cho bể Aerotank 43 Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 64 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng DANH MỤC BẢNG Tên bảng STT Trang Bảng 2.1 Thành phần nước thải chăn nuôi heo 18 Bảng 3.1 Tổng hợp thông số thiết kế song chắn rác 23 Bảng 3.2 Tổng hợp thông số thiết kế bể lắng cát 25 Bảng 3.3 Tổng hợp tính tốn bể điều hịa 29 Bảng 3.4 Tổng hợp tính tốnbể lắng 33 Bảng 3.5 Tổng hợp tính tốn bể UASB 39 Bảng 3.6 Tổng hợp tính tốn bể Aerotank 48 Bảng 3.7 Tổng hợp tính tốn bể lắng 52 10 Bảng 3.8 Tổng hợp thiết kế bể nén bùn 55 11 Bảng 4.1 Chi phí xây dựng cơng trình 57 12 Bảng 4.2 Chi phí thiết bị 58 13 Bảng 4.3 Chi phí điện 59 Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 65 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường chăn nuôi heo nước ta 1.2 Thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi heo 1.2.1 Các chất hữu vô 1.2.2 Nito Photpho 1.2.3 Vi sinh vật gây bệnh 1.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo 1.3.1 Phương pháp xử lý học 1.3.2 Phương pháp xử lý hóa lý 1.3.3 Phương pháp xử lý sinh học CHƢƠNG 2: ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO 15 2.1 Các nghiên cứu nước xử lý nước thải chăn nuôi heo 15 2.1.1 Các nước giới 15 2.1.2 Ở Việt Nam 16 2.2 Cơ sở lựa chọn phương án xử lý nước thải 17 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN CHI TIẾT CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ 21 3.1 Song chắn rác 21 3.1.1 Nhiệm vụ 21 3.1.2 Tính tốn 21 3.2 Bể lắng cát ngang 23 3.2.1 Nhiệm vụ 23 3.2.2 Tính toán 23 3.3 Bể điều hòa 25 3.3.1 Nhiệm vụ 25 3.3.2 Tính toán 25 3.4 Bể lắng đợt I 30 3.4.1 Nhiệm vụ 30 3.4.2 Tính toán 30 3.5 Bể UASB 33 Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 66 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 3.5.1 Nhiệm vụ 33 3.5.2 Tính tốn 33 3.6 Bể aerotank 39 3.6.1 Nhiệm vụ 39 3.6.2 Tính tốn 40 3.7 Bể lắng II 48 3.7.1 Nhiệm vụ 48 3.7.2 Tính tốn 48 3.8 Bể nén bùn 53 3.8.1 Nhiệm vụ 53 3.8.2 Tính tốn 53 3.9 Hồ sinh học 55 3.9.1 Nhiệm vụ 55 3.9.2 Tính tốn 55 CHƢƠNG 4: TÍNH KINH TẾ 57 4.1 Chi phí đầu tư ban đầu 57 4.2 Chi phí điện 59 4.3 Chi phí quản lý vận hành 59 4.4 Chi phí bão dưỡng máy móc thiết bị 59 4.5 Chi phí xử lý 1m3 nước thải 60 KẾT LUẬN 61 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 67 Khóa luận tốt nghiệp Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 Trường ĐHDL Hải Phòng 68 ... mang tính chất cơng nghiệp Trong nghiên cứu quy trình cơng nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp đưa số kiến nghị sau: Công nghệ xử lý nước thải chăn ni cơng nghiệp tiến hành sau: (1) xử. .. XUẤT PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO 2.1 Các nghiên cứu nƣớc xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo 2.1.1 Các nước giới Ở Châu Á, nước như: Trung Quốc, Thái Lan,… nước có ngành chăn ni cơng nghiệp... nghệ xử lý cần phải phân tích tiêu gây nhiễm, cơng việc có tính chất quan trọng định dây chuyền cơng nghệ hiệu suất trình xử lý nước thải Lượng nước thải chăn nuôi chủ yếu từ công đoạn tắm cho