LÂY TRUYỀN mầm BỆNH TRONG CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

QUẢN LÝ VÀ CHIẾN LƯỢC LÀM GIẢM LÂY TRUYỀN MẦM BỆNH TRONG CHẤT THẢI 4.1 Hệ thống quản lý chất thải Theo Nguyễn Thị Hoa Lý Hồ Thị Kim Hoa (2004), có nhiều phương pháp xử lý chất thải trại chăn nuôi thời gian khảo sát trình bày Bảng 4.1 Bảng 4.1 Phương pháp xử lý chất thải trại chăn nuôi Phương pháp xử lý Bể khí sinh học Bể chứa phân Ủ phân compost Thải vào ao cá Thải đất, sông Bán phân tươi Vứt bỏ Kết hợp Khác Tổng Chất thải rắn, % 21 26 10 19 2 100 Chất thải lỏng, % 25 0 12 60 0 100 (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý Hồ Thị Kim Hoa, 2004) Hồ Thị Kim Hoa ctv (2003) tiến hành khảo sát việc xử lý chất thải 90 nông hộ chăn nuôi địa bàn huyện Thuận An Bến Cát tỉnh Bình Dương năm 2002, kết trình bày Bảng 4.2 Bảng 4.2 Phần trăm nông hộ phương pháp xử lý chất thải rắn lỏng Cách xử lý Xử lý bể khí sinh học Ủ tươi Ủ có chất độn Thải vào ao cá Thải sông, suối, đất Bán phân tươi Vứt bỏ Xử lý kết hợp Khác Tổng Chất thải rắn, % 18 30 18 16 1 100 Chất thải lỏng, % 19 0 73 0 100 ( Nguồn: Hồ Thị Kim Hoa ctv, 2003) Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi thông thường ứng dụng năm 2002 gồm xử lý bể khí sinh học, ủ phân tươi, ủ phân có chất độn, thải vào ao cá, thải vào sông/suối/đất, bán phân tươi, vứt bỏ, kết hợp nhiều phương pháp xử lý, thải bãi cỏ bón trực tiếp cho rau Nhìn chung, hoạt động xử lý chất thải chăn ni thời gian cịn thơ sơ, tự phát đầu tư kỹ thuật cơng nghệ cao Vì vậy, hoạt động xử lý chất thải chưa mang lại hiệu cho môi trường Ngày nay, chất thải chăn nuôi cần đạt chuẩn đầu QCVN, theo tiêu chuẩn vệ sinh nước thải, xử lý chất thải chăn nuôi phải kết hợp nhiều công đoạn theo quy trình: lắng, xử lý yếm khí tạo khí sinh học, xử lý hiếu khí, bể sinh học, lọc xả thải Quy trình thay đổi theo quy mô, điều kiện kinh tế xã hội, quản lý chất thải, quy hoạch tổng thể nhà nước, nông hộ trang trại Vì vậy, thiết kế xây dựng hệ thống xử lý chất thải cần vào trạng hướng phát triển trang trại nhằm đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường 4.2 Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi 4.2.1 Xử lý vật lý Lọc Sử dụng bể lắng nhằm loại bỏ cát, sỏi, xỉ đá dăm khỏi nước thải Trong nước thải, thân cát không độc hại ảnh hưởng đến khả hoạt động cơng trình thiết bị hệ thống xử lý ma sát làm mịn thiết bị khí, lắng cặn kênh ống dẫn, làm tắt nghẽn làm giảm thể tích hữu dụng giảm khả làm bể Chính thế, trạm xử lý thiết phải có bể lắng cát Bể lắng cát thường đặt phía sau song chắn rác trước bể lắng sơ cấp Đôi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho quản lý bể lắng cát Trong bể lắng cát, thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng thân chúng Ở đây, phải tính tốn thời gian lưu hạt cát hạt vô cần giữ lại lắng xuống, cịn chất lơ lửng hữu khác trơi Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang dòng chảy, dạng chữ nhật vng; bể lắng cát có sục khí bể lắng cát có dịng chảy xốy Xử lý nhiệt Ảnh hưởng nhiệt đến mầm bệnh Nhiệt độ q trình trữ xử lý chất thải đóng vai trò định diện mầm bệnh chất thải Tồn dư mầm bệnh vi sinh vật khác liên quan chặt chẽ với nhiệt độ Xử lý chất thải nhiệt có ứng dụng rộng với loài vi sinh vật khác Nhiệt độ thời gian ảnh hưởng rõ rệt lên vi sinh vật Nhiệt độ môi trường cao thời gian kéo dài dễ dàng tiêu diệt mầm bệnh Nhiệt độ môi trường thấp cần xử lý mầm bệnh khoảng 45 oC 40 ngày Khi tăng nhiệt độ xử lý thời gian yêu cầu rút ngắn lại Ví dụ: 55oC 15 giờ, 60oC giờ, 70oC phút Nhiều nghiên cứu cho thấy, than bùn cần với 55oC hay 30 phút với 70oC để giết tất mầm bệnh Hiệu xử lý nhiệt đến mầm bệnh Quá trình xử lý nhiệt chất thải hay nước thải với nhiệt độ tương đối cao thấp nhiệt độ sôi Trong thực tế, nhiệt độ sôi khoảng 55-75 oC hay gọi nhiệt độ trùng, đạm vi sinh vật bắt đầu bị biến tính Q trình trùng thực thơng thường 55 oC hay 30 phút 70 oC Quá trình tiệt trùng tiến hành nhiệt độ cao hơn, thường hay cao nhiệt độ sơi nước Thơng thường, thực áp suất cao để đạt nhiệt độ vượt 150oC Ở điều kiện này, tiệt trùng phá hủy tất vi sinh vật, bào tử khơng Tuy nhiên, phương pháp sử dụng cho xử lý chất thải chăn ni khơng cần thiết gây tốn chi phí cao quy mơ trang trại Hơn nữa, thối biến đạm dẫn đến việc tắc nghẽn nhanh chóng bề mặt trao đổi nhiệt, nên phải bảo trì hệ thống thường xuyên Thanh trùng 30 phút 70oC, salmonella enterovirus chất thải bị giết hoàn toàn, trứng ký sinh trùng Ascaris suum Taenia saginata khả tồn hồn tồn sau 20 phút 70oC Hoạt tính truyền nhiễm trứng Taenia saginata bị loại thải cách phơi 15 phút 60oC hay phút 70oC Ở thí nghiệm khác, người ta phát enterovirus dịch phân tiêu hóa bị bị xử lý hồn tồn 70oC Tuy nhiên, vài parovirus phát sau xử lý nhiệt Nghiên cứu cho thấy 5oC virus không hoạt động sau 15 tuần xử lý, 55oC không virus phát sau 10 phút xử lý Virus gây bệnh lở mồm long móng bị hủy nhiệt độ sữa chất thải sau bể khí sinh học heo Ở sữa, virus bị bất hoạt 60oC sau phút, virus chất thải sau bể khí sinh học cao 64oC sau phút Xử lý nhiệt thường tiến hành bồn hay hệ thống dòng chảy liên tục, xử lý nhiệt theo hệ thống dịng chảy liên tục có thiết kế xây dựng nhiều cơng đoạn phức tạp tốn lượng cho vận hành Thiết kế trình bày sơ đồ xử lý nhiệt (Hình 4.1) Chất thải sau bể khí sinh học, chưa xử lý, bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt, làm ấm dần nhiệt ban đầu, sau tăng nhiệt lên, lần hai, theo yêu cầu xử lý dịng nước nóng bình nước thải xử lý Chất thải xử lý qua bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, để làm ấm chất thải sau bể khí sinh học ban đầu vào, sau chất thải xử lý thu hồi bình nước xả thải Bơm Bùn hồn lưu Phát nhiệt Trao đổi nhiệt Chất thải Bơm Nước xả thải Bơm Nước thải xử lý Hình 4.1 Sơ đồ quy trình xử lý nhiệt chất thải chăn nuôi (Nguồn: Dương Nguyên Khang, 2004) Triển khai công nghệ xử lý nhiệt Không giống hệ thống sinh học, hệ thống xử lý nhiệt yêu cầu vào thời gian bệnh nguy hiểm cho chăn nuôi công nghiệp chất thải sau xử lý không bị thay đổi ngoại trừ vi sinh vật bị tiêu diệt Ưu điểm xử lý nhiệt: đơn giản, có tính tin cậy cao cho xử lý mầm bệnh, thích hợp cho xử lý hầu hết mầm bệnh, xử lý hầu hết loại chất thải, ảnh hưởng đến mơi trường Nhược điểm xử lý nhiệt: tăng phát thải mùi ammoniac, yêu cầu thiết bị phức tạp đòi hỏi người vận hành có chun mơn, địi hỏi chi phí cho lượng cao nhiệt không phục hồi, cần chất đốt nông trại Thiêu đốt phương pháp hợp lý cho xử lý chất thải gia cầm, đặc biệt với xác gia cầm chết Đối với phân gia cầm khô, khoảng 50% chất khô, dễ cháy, khơng khả thi mặt kinh tế để thiết kế cho nhà máy trung tâm nhằm thiêu đốt chất thải nơng trại, quy trình phức tạp chi phí cao Hơn nữa, xử lý tập trung làm tăng phí vận chuyển chất thải từ nông trại khác đến nhà máy xử lý tập trung Vì phân gia cầm, nên xử lý bể khí sinh học khả thi hiệu Chiếu xạ Kỹ thuật chiếu xạ thường sử dụng cho khử trùng thức ăn mang nguy mầm bệnh bị lây nhiễm từ phân vật nuôi Nguồn phổ biến sử dụng xạ ion gramma Cobalt 60 (60CO) Nguồn chiếu xạ giữ nước, sau thời gian sử dụng lấy khỏi nước, phơi thay Ngày nay, người ta áp dụng công nghệ an toàn dễ quản lý sử dụng tia electron hay tia X Các hệ thống sử dụng cho khử trùng thức ăn, thiết bị rác thải y tế Những hệ thống thuận lợi tia xạ ion Cobalt 60 khơng cần vật liệu phát phóng xạ phát ion Lượng phóng xạ sử dụng lần phụ thuộc cường độ nguồn phát phóng xạ thời gian vật liệu phơi tia phóng xạ Lượng vật liệu chiếu xạ khơng mang tính phóng xạ sau bị chiếu xạ Khả giảm mầm bệnh chiếu xạ Chiếu xạ gramma làm giảm lượng virus bùn chất thải sau bể khí sinh học Một vài kết cho thấy sử dụng liều kg gramma làm giảm 10 lần đơn vị xâm nhiễm (IU) hay đơn vị khuẩn lạc chuẩn (CFU) Một liều electron phóng xạ làm giảm 10 lần mầm bệnh chất thải thô Kết cho thấy 10 kg gramma làm hạn chế vi khuẩn ký sinh trùng bùn thải khơng đủ để diệt virus Bởi chất phóng xạ làm phá hủy RNA virus từ làm bất hoạt pilovirus gây bại liệt, chịu bảo vệ vỏ đạm virus Ngoài số virus có khả kháng với xử lý chiếu xạ virus SVDV (swine vesicular disease virus) gây lở loét miệng heo Ưu khuyết điểm xử lý chiếu xạ Ưu điểm: hiệu với số mầm bệnh, thời gian xử lý ngắn, liều lượng thay đổi dễ dàng theo nguy nguồn chất thải Khuyết điểm: chi phí cao, thích hợp cho xử lý mầm bệnh, không thuận lợi cho môi trường, cần quan tâm yếu tố an toàn sức khỏe cho người, virus có xu hướng kháng lại Ozone hóa Ozone hóa phương pháp xử lý mạnh vừa diệt vi khuẩn, virus vừa chất tẩy hiệu cao Ozone phân tử nguyên tử oxy tạo thành O Ozone hoạt động có thề oxy hóa chất hữu nhanh phân tử oxy O Ozone sản xuất cách bắn tia điện qua phân tử oxy, ozone tạo sục vào chất thải để diệt vi nhiễm Ozone sử dụng rộng rãi công nghiệp xử lý nước uống nước thải Người ta sử dụng hay phối hợp với phương pháp khác Ozone diệt ký sinh trùng Crytosporidium parvum, liều vừa phải hiệu kinh tế Tuy nhiên, vài nghiên cứu cho thấy vài virus có khả đề kháng với ozone, đề kháng mạnh đề kháng vi khuẩn với ozone, ví dụ E coli Khi nồng độ chất hữu cao, liều ozone sử dụng phải tăng khiến giá thành xử lý đắt tiền giảm hiệu Ngoài ra, xử lý chất thải sau bể khí sinh học ozone cho thấy ứng dụng thực tế giá thành cao hiệu Việc khử trùng nước thải từ trình chế biến sữa lượng chất thải khả xử lý mang lại hiệu kinh tế Nhiều nghiên cứu khác thực phương pháp ozone hóa kết hợp với kỹ thuật khác Ví dụ, chiếu xạ trước hay sau xử lý ozone cho thấy khả diệt khuẩn tăng lên rõ rệt Ngoài xử lý đồng thời phương pháp ozone hóa siêu âm cho thấy giảm thời gian tiếp xúc ozone để diệt vi khuẩn virus 4.2.2 Xử lý sinh học Ủ phân Như đề cập phần nguồn gốc thành phần dinh dưỡng chất thải, phân vật ni chứa nhiều chất hữu có giá trị dinh dưỡng cao cho trồng cần xử lý để sử dụng hiệu Cần giải hai vấn đề trước sử dụng chúng làm phân bón trồng: (1) - làm giảm lượng nước, (2) - tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh Làm giảm nước Để thực hành quản lý tốt việc ủ chất thải làm phân bón hữu cho trồng, đặc biệt điều chỉnh hàm lượng nước chất thải ban đầu, cần lưu ý hai bước: Bước 1: Trộn chất hữu có độ ẩm thấp vào để làm giảm độ ẩm chung chất thải Chất độn hữu sử dụng vừa có tác dụng làm giảm hàm lượng nước vừa nguyên liệu hữu làm tơi xốp cần thiết cho trình ủ Khi cho chất độn hữu vào chất thải chăn nuôi phải tính tốn để độ ẩm cuối trước tiến hành lên men đạt 55-60% Các chất độn hữu thường sử dụng bột lõi ngô, vỏ cà phê, mạt cưa, bột rơm rạ Bước 2: Quá trình giảm độ ẩm thực xảy tiến hành lên men Bấy giờ, nhiệt độ khối ủ tăng lên đến 65-70oC Ở nhiệt độ cao này, nước thoát khỏi khối ủ Sau 10 ngày, hàm lượng nước khối ủ lại 45% sau 30 ngày hàm lượng nước lại 30% Lên men chất thải Quá trình lên men chất thải thực bể ủ, bể ủ xây dựng gạch xi măng Nền ủ gia cố chắn có lắp đặt hệ thống cung khơng khí Bể ủ thường có kích thước ngang 6-8 m, cao 2-2,5 m, dài 20-30 m Ngồi hệ thống thổi cung khơng khí, giới cịn thiết kế loại bể ủ khơng có hệ thống thổi khí, thay vào hệ thống đảo trộn Lên men trình ủ trình lên men vi sinh vật có sẵn chất thải tiến hành Cơ chế trình gồm: - Giai đoạn tăng sinh khối vi sinh vật có sẵn khối ủ: Đây q trình hiếu khí nên khối ủ lồi vi sinh vật hiếu khí phát triển, lồi vi sinh vật yếm khí bị ức chế bị tiêu diệt Các bào tử vi khuẩn yếm khí tồn khối ủ lên men Quá trình tăng sinh khối thúc đẩy khơng nhờ q trình thổi khí mà cịn thúc đẩy nhờ q trình đảo trộn máy đảo lắp đặt khối ủ Nhờ đảo trộn mà vi sinh vật bề mặt đáy bể ủ có hội tiếp xúc với oxy khơng khí nên phát triển với tốc độ Mặt khác, loại chất hữu chuyển hóa mức độ, loại khí nước ngồi nhanh Những bể ủ không lắp đặt hệ thống phân phối khí, nên lắp đặt hệ thống quạt gió cơng nghiệp để làm tăng mức cung cấp khơng khí cho khối ủ làm hạ nhiệt độ khối ủ xuống, tránh ảnh hưởng xấu đến trình ủ - Quá trình chuyển hóa vật chất: Q trình ủ kéo dài khoảng 10-15 ngày, chất dinh dưỡng đạm, polysaccharit, mỡ chất khác nhanh chóng bị phân hủy men vi sinh vật tạo mùn Chất thải nhanh chóng chuyển sang trạng thái ổn định Bên cạnh trình phân hủy men phân hủy, khối ủ, chất thải gia súc cịn có vi sinh vật tham gia q trình vơ hóa chất hữu Q trình có lợi cho trồng bón phân ủ từ chất thảỉ vật ni - Quá trình ủ trình chất dinh dưỡng phân hủy mạnh men protease, amylase men khác Quá trình phân hủy khối ủ để biến chất thải thành phân bón hữu coi hiệu phân hủy xảy khơng triệt để Nếu q trình phân hủy xảy triệt để tạo thành NH 3, H20, CO2, CH4, loại khí khác Đây q trình phân giải hóa học; làm lượng cacbon, nitơ, hydro, oxy chất thải giảm khơng có lợi Tuy nhiên, q trình phân hủy xảy tới ngưỡng giới hạn định để tạo tỉ lệ C/N hợp lý đảm bảo chất lượng phân ủ ổn định - Quá trình xử lý chất thải phải xử lý mùi hơi: Trong chất thải chăn nuôi chứa nhiều hợp chất dễ phân hủy, điều kiện yếm khí hiếu khí, tạo nhiều chất khí có mùi khó chịu Để giải vấn đề trình ủ phân, người ta thường áp dụng số giải pháp sau: Cho bột gỗ chứa tinh dầu bột gỗ bạch đàn, tràm, sồi Tinh dầu có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối mùi tinh dầu thoát từ nguyên liệu làm hạn chế mùi hôi Phun chế phẩm vi sinh vật trước sau trình lên men Các vi sinh vật loài vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn lactic vi khuẩn sắt Các loài vi sinh vật làm hạn chế q trình tạo H 2S chất khí, ngồi chúng tạo pH axít làm chậm ngăn chặn tạo thành NH3 số khí thối khác Khi cho chất thải vào bể ủ, người ta không tạo khối ủ có chiều dày lớn, nên 30 cm để tạo điều kiện thống khí tối đa, hạn chế q trình tạo khí thối Xử lý chất thải vật ni trùn Với nhiều lồi trùn có thiên nhiên, người ta thường sử dụng trùn quế để xử lý chất thải vật nuôi Trùn quế chứa hàm lượng đạm cao, đạt đến 70% trọng lượng khơ Các axít amin đạm trùn quế đầy đủ cân đối Đặc biệt sinh khối trùn quế chứa nhiều vitamin thiamin, niacine, axít pantotenic, pyrodocine, vitamin B12, axít polic, biotin Mơ tả chi tiết ni trùn trình bày phần sau sách Xử lý chất thải tảo Đặc điểm sinh học Tảo vi sinh vật phát triển rộng rãi thiên nhiên, đặc biệt nơi có đầy đủ ánh sáng mặt trời, pH trung tính, nhiều chất dinh dưỡng Tảo có nhiều lồi tốc độ sinh sản mạnh (Hình 4.2, 4.3, 4.4) Đặc điểm chung tảo có khả quang hợp, có hàm lương đạm cao, toàn sản phẩm quang hợp dự trữ xảy tế bào, phát triển mạnh môi trường kiềm yếu, có khả phát triển nước thải Hình 4.2 Aphanizomenon Hình 4.3 Asterionella Hình 4.4 Chlamydomonas (Nguồn: http://khoahoc.tv/xu-ly-nuoc-thai-bang-thuy-sinh-thuc-vat-665 https://en.wikipedia.org/wiki/Asterionella http://cronodon.com/BioTech/Chlamydomonas.html) Khi nuôi tảo điều kiện có ánh sáng mặt trời, chất hữu chuyển hóa qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu trình oxy hóa chất hữu Q trình thực loài vi khuẩn kết tạo sinh khối vi khuẩn, CO 2, NH3 nước Giai đoạn trình quang hợp tảo, tạo sinh khối tảo Như vậy, xử lý chất thải hữu trường hợp có tham gia tảo lẫn vi khuẩn Vi khuẩn thường sinh trưởng mạnh mơi trường có pH trung tính, tảo phát triển mơi trường kiềm yếu, việc điều chỉnh pH q trình xử lý điều cần thiết Vai trò vi sinh vật cộng sinh với tảo xử lý chất thải hữu tiến trình oxy hóa chất hữu cơ, tạo ngun liệu vơ hịa tan để tảo tiến hành trình quang hợp Như vậy, xử lý chất thải hữu thường xảy hai trình: q trình vơ hóa chất hữu q trình quang hợp Ngồi ra, điều kiện cần thiết để tảo phát triển môi trường nhân tạo ánh sáng, chất vô cơ, CO 2, pH = 8-10 Điều quan trọng kỹ thuật xử lý chất thải hữu tảo thiết kế bể xử lý Bể xử lý xây dựng kênh tạo dòng chảy cho tảo phát triển Ở đầu kênh, lắp đặt cánh khuấy hệ thống cung cấp khí (Hình 4.5) Khi cánh khuấy hoạt động, tế bào tảo chuyển động theo dịng chảy ln ln tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, CO2 hòa tan với chất vơ hữu Hình 4.5 Bể xử lý chất thải hữu tảo Chất hữu phân gia súc vi sinh vật tiến hành vơ hóa, sau tảo hấp thu tiến trình quang hợp Quá trình quang hợp xảy liên tục suốt chiều dài kênh xử lý Cuối đầu kênh xử lý, người ta thu sinh khối tảo, nước dẫn ngồi mơi trường Phần lớn chất chất thải chuyển thành sinh khối vi khuẩn tảo Điều kiện kỹ thuật Chất dinh dưỡng phân gia súc thường chứa chất N, P, K Do đó, xử lý phân gia súc cần kiểm tra trước cho tảo vào Nếu dinh dưỡng thiếu không cân đối cần phải cung cấp đầy đủ Hàm lượng nitơ chất thải phải đạt 20 mg/l, tỉ lệ P, Mg K phải đạt 1,5:1:0,5 Chiều sâu kênh dẫn có ảnh hưởng đến khả hấp thu ánh sáng tảo Trong thực tế sản xuất, chiều sâu tối ưu thường 40-50 cm (Bảng 4.3) Nhiệt độ ảnh hưởng đến khả quang hợp tảo Cloella cho thấy Bảng 4.4 Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật thiết kế bể xử lý tảo có hiệu cao STT Chỉ số kỹ thuật Chiều sâu bể, m Thời gian lưu, ngày Thời gian lưu/chiều sâu, ngày/m Tải trọng COB, kg/ha/ngày Tốc độ dòng chảy khuấy trộn, cm/s Tỉ lệ chiều dài/ngang Giá trị 0,3-0,6 1,5-8 6-12 75-300 5-15 Trên Bảng 4.4 Hệ số nhiệt quang hợp Cloella ni phịng thí nghiệm Nhiệt độ, oC Hệ số nhiệt quang hợp, Tc 0,26 10 0,49 15 0,87 20 1,00 25 0,91 30 0,82 35 0,69 40 Tải trọng BOD: Ảnh hưởng lớn đến tạo thành sinh khối tảo Tải trọng q lớn khơng ảnh hưởng tới tảo mà cịn ảnh hưởng đến vi khuẩn tham gia giai đoạn vô hóa chất hữu Tải trọng BOD trung bình vào khoảng 75 kg/ha/ngày tốt nhất, với chiều sâu bể 0,35 m; tải trọng BOD5 từ 75-300 kg/ha/ngày Điều kiện khuấy trộn: Khuấy trộn làm tăng khả tiếp xúc tế bào tảo với ánh sáng với vật chất có dịch thải Tốc độ dịng chảy thích hợp cho q trình xử lý tăng sinh khối vào khoảng 5-15 cm Thu sinh khối tảo: Bằng phương pháp ly tâm lắng hay ly tâm lọc, lọc ép, lọc qua vải dày, tạo kết lắng nhờ phèn đưa pH xuống 6-6,8 Chế biến sử dụng Sinh khối tảo có hàm lượng đạm cao chứa đầy đủ axít amin thay khơng thay với nhiều chất dinh dưỡng có giá trị khác Do hàm lượng dinh dưỡng cao nên người ta ứng dụng tảo vào sản xuất thức ăn gia súc làm thực phẩm cho người Hơn nữa, tế bào tảo chứa nhiều chất hóa học khác nên quan tâm đặc biệt Từ mỡ tảo người ta sản xuất chất chống tạo bọt, dầu mỡ, chất phụ gia thực phẩm, mỹ phẩm, sản phẩm y học, nguồn nguyên liệu sản xuất glycerol Tảo xem nguồn steroid quan trọng hàm lượng cao đa dạng Ngồi ra, tảo cịn chứa đến 0,2% trọng lượng khô carotenoid nguồn sản xuất carotenoid cho thực phẩm Sử dụng tảo làm phân bón cách trực gián tiếp Đối với sử dụng trực tiếp, người ta nuôi tảo chất thải hữu cơ, đến thời gian thu hoạch, người ta sử dụng dung dịch để bón trực tiếp cho trồng Phương pháp đơn giản hiệu tốt Đối với sử dụng gián tiếp, người ta thủy phân sinh khối tảo để giải phóng hồn tồn chất có tế bào tảo Sau thu dịch thủy phân, người ta bổ sung nguyên tố đa lượng N, P, K loại muối vi lượng khác để cân đối thành phần dinh dưỡng Sử dụng phân phun bón đất cho hiệu tốt Xử lý khí sinh học Bể lắng Bể lắng có nhiệm vụ lắng hạt rắn nhỏ 0,2 mm Bể lắng có nhiều loại khác thơng dụng bể lắng liên tục Bùn tách khỏi nước sau lắng phương pháp thủ công giới Các yếu tố ảnh hưởng đến trình lắng là: lưu lượng nước thải, thời gian lắng, khối lượng riêng, tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng, tải trọng thủy lực, hoạt động keo tụ chất rắn, vận tốc dòng chảy, độ nén bùn đặc, nhiệt độ nước thải kích thước bể lắng Dựa vào chức vị trí chia bể lắng thành hai loại theo vị trí lắp đặt: - Bể lắng đợt 1: đặt trước cơng trình xử lý sinh học, dùng để tách chất rắn, chất thải lơ lửng khơng hịa tan - Bể lắng đợt 2: đặt sau cơng trình xử lý sinh học dùng để lắng cặn vi sinh, bùn làm nước trước thải nguồn tiếp nhận Nếu bể lắng thiết kế vận hành tốt có khoảng 50-70% chất rắn lơ lửng bị giữ lại làm giảm 25-40% hàm lượng BOD trước vào việc xử lý phương pháp sinh học Bể khí sinh học Bể khí sinh học thường sâu từ 2-5 m Trong bể khí sinh học, vi sinh vật kỵ khí phân hủy chất hữu thành sản phẩm cuối dạng khí, chủ yếu CO 2, CH4, sản phẩm trung gian sinh mùi H2S, axít hữu Phân hủy chất thải chăn ni bể khí sinh học dựa q trình phân hủy kỵ khí tác động nhiều loại vi sinh vật kỵ khí gồm ba bước Đầu tiên giai đoạn thủy phân hợp chất hữu thành chất đơn giản Kế đến chuyển hóa chất hữu đơn giản thành sinh khối vi sinh vật, axít béo, CO 2, H2 Cuối tạo mêtan Sản phẩm cuối bể khí sinh học hỗn hợp khí xấp xỉ 70% mêtan 30% carbonic, sinh khối vi sinh vật chất cặn bã khơng phân hủy Trong q trình xử lý, lớp váng thường hình thành bề mặt, chất thải bị tạo thành lớp váng cứng ngăn cản sinh khí sinh học Vì vậy, cần có biện pháp phá váng để trì q trình phân hủy sinh khí sinh học hệ thống Bể hiếu khí Là bể có q trình oxy hóa chất hữu nhờ vi sinh vật hiếu khí, gồm bể làm thoáng tự nhiên bể làm thoáng nhân tạo - Bể làm thống tự nhiên: Oxy từ khơng khí dễ dàng khuếch tán vào bề mặt nước phía kết hợp ánh sáng mặt trời làm tảo quang hợp thải oxy vào nước Để đảm bảo cho ánh sáng qua nước, chiều sâu bể nên thấp - khoảng 30-40 cm, diện tích bể phải lớn Nếu tải bể theo BOD 250-300 kg/ha/ngày thời gian lưu nước dao động 3-12 ngày Hiệu làm đạt 80-95% BOD - Bể làm thoáng nhân tạo: Nguồn oxy cung cho vi sinh vật hiếu khí nước thải thiết bị khuấy học khí nén Nhờ vậy, mức hiếu khí bể cao, độ đồng cao độ sâu bể lớn Nếu tải bể theo BOD khoảng 400 kg/ha/ngày thời gian lưu nước khoảng 1-3 ngày dài Quá trình khử coliforms bể hiếu khí tùy thuộc thời gian nhiệt độ, cần độ pH cao, ánh sáng mặt trời, cường độ xạ ánh sáng lớn kết hợp với nồng độ oxy hòa tan cao Bể sinh học Bể sinh học gồm bể sinh học tự nhiên/nhân tạo hay gọi bể oxy hóa bể ổn định Thơng thường chuỗi 3-5 bể Nước thải chảy qua bể với vận tốc không lớn Nước thải bể làm tiến trình tự nhiên, bao gồm hoạt động tảo vi khuẩn, tốc độ oxy hóa chậm nên thời gian lưu lâu Các vi sinh vật sử dụng oxy sinh trình quang hợp tảo kết hợp oxy hấp thu từ khơng khí để phân hủy chất thải hữu Để bể sinh học làm việc bình thường cần trì pH nhiệt độ tối ưu Khái niệm có hai loại bể sinh học gồm bể tùy nghi bể hiếu khí tự nhiên Bể tùy nghi bể kết hợp hoạt động hiếu yếm khí tự nhiên Bể hiếu khí tự nhiên bể phân hủy tự nhiên điều kiện có oxy tự nhiên kết hợp với ni cá, thực vật thủy sinh để tăng hiệu xử lý Một số khái niệm khác xem bể khí sinh học bể sinh học hoạt động nhóm vi sinh vật yếm khí Bảng 4.5 Thơng số thiết kế bể sinh học Thơng số Diện tích, Thời gian lưu nước, ngày Độ sâu, m pH Nhiệt độ, 0C Tải trọng BOD, kg/ha/ngày Chuyển BOD, % Bể hiếu khí Bể tùy tiện Bể khí sinh học 0,25-1 1-4 4-6 10-40 3-10 0,3-0,4 1-1,5 26 6,5-10,5 6,5-10 6,5-8 0-30 0-30 0-30 80-160 40-120 80-95 80-95 80-95 (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý Hồ Thị Kim Hoa, 2004) Các chế xử lý nước thải chủ yếu bể sinh học là: - Sức chứa cao cho phép bể hấp phụ tải lượng hữu lẫn tải lượng thủy lực nước thải đầu vào - Lắng sơ nước thải, theo chất lơ lửng lắng đọng xuống đáy bể - Xử lý chất hữu nước thải vi khuẩn hiếu khí điều kiện có oxy tự lên men kỵ khí điều kiện khơng có oxy Các q trình lên men kỵ khí oxy hóa hiếu khí: - Giai đoạn thứ thủy phân chất hữu thành chất hữu đơn giản - Giai đoạn thứ hai thủy phân chất hữu đơn giản thành sản phẩm trung gian axít hữu cơ: Chất hữu Vi khuẩn Tế bào vi khuẩn + Hỗn hợp axít hữu - Giai đoạn thứ ba phân hủy axít hữu thành thành khí mêtan sản phẩm đơn giản khác: Axít hữu Vi khuẩn Tế bào vi khuẩn + CH4 + CO2 + H2O + NH3 - Oxy hóa hiếu khí biểu diễn q trình đơn giản sau: Chất hữu + O2Vi khuẩn Tế bào vi khuẩn + CO + H2O + PO43- + NH3 - Lượng lớn oxy cung cấp nhờ trình quang hợp tảo: CO2 + H2O Tảo + ánh sáng Tế bào tảo + H2O + O2 Bể lọc Lọc ứng dụng để tách hợp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải Quá trình lọc nhờ vật liệu lọc, vách ngăn xốp phép chất lỏng qua giữ tạp chất lại Vật liệu lọc sử dụng thường cát thạch anh, sỏi, than, than nâu, than bùn than gỗ Việc lựa chọn vật liệu lọc tùy thuộc loại nước thải điều kiện địa phương Một số trường hợp chất lượng nước thải sau xử lý không đảm bảo thường xuyên cho đạt chuẩn xả thải tính tốn tải trọng quy mơ thiết kế hệ thống Các trạm xử lý thường sử dụng hệ thống lọc cát nhanh để xử lý bổ sung nhằm tăng cường hiệu suất xử lý chất hữu cơ, cặn lơ lửng trứng giun sán Nước thải xử lý từ hệ thống bể sinh học thường chứa nhiều tảo Do việc sử dụng hệ thống lọc cát nhanh để xử lý bổ sung nâng cao chất lượng dòng xả thải nguồn Xử lý ion Nguyên tắc phưong pháp hoạt động ion Cu với dòng điện nước Điện cực chứa đồng đặt dung dịch nước thải, cho nguồn điện 1,524 V chạy qua thời gian tháng lâu Ion Cu làm giảm lượng chất thải có nước thải kìm hãm hoạt động vi khuẩn có hại khác Sau đợt cần thay điện cực đồng mạ lại đồng cho điện cực sử dụng có tới 75% ion Cu sử dụng cho dòng điện qua theo phương pháp ion Ưu phương pháp đơn giản vốn đầu tư nhỏ Nó làm giảm mầm bệnh mùi chất thải Một số nghiên cứu cho thấy khí H2S giảm 97%, axít béo khơng no hợp chất phenol khơng giảm Mùi dung dịch sau lọc giảm giảm khí H2S biến đổi hợp chất có chất thải sinh trình trao đổi chất vi sinh vật Xử lý men vi sinh vật Men vi sinh vật cung ứng thị trường nhiều tên gọi khác Hoạt lực men phụ thuộc vào liều lượng sử dụng quy định nhà sản xuất Ngoài men, thành phần thêm vào vi sinh vật sấy khô bọc phân tử silicon oxyde nhiều kích thước để đảm bảo hoạt lực chúng Việc sử dụng men vi sinh vật phải tuân thủ theo khuyến cáo nhà sản xuất để loại bỏ mùi, tăng khả phân hủy chất thải, tránh đóng cục kết tủa men dung dịch pha 4.2.3 Xử lý hóa học Xử lý chất thải nguy hại phương pháp hóa học nhằm thay đổi tính chất hóa học chất thải để chuyển dạng khơng nguy hại Phương pháp xử lý Hóa chất cho vào bể phản ứng liên tục, cần có thời gian tiếp xúc với chất thải đủ dài Thiết kế hệ thống thay đổi để giảm bất lợi sử dụng màng ngăn Trong trường hợp xử lý mẻ, ví dụ hóa chất bơm vào bể phân, thành phần bể chứa phải trộn liên tục để giảm thời gian phân hủy thấp Vấn đề hóa chất phải có mặt phân bố khắp nơi, thêm vào hóa chất bề mặt bể bốc hơi, để giải vấn đề này, ta phải sử dụng hệ thống kín Những nguyên tắc sử dụng hóa chất để tẩy mầm bệnh: - Làm trống chuồng, phải đưa tất vật nuôi An toàn lao động đặt hàng đầu, ammonia hidrogen sulphide dễ bay phát tán nhanh khơng khí - Đơng tụ cần thiết cho tẩy mầm bệnh thành công Phơi liên tục bốn ngày, ngày tối thiểu - Tẩy mầm bệnh thực dễ dàng bể chứa - Lượng nhỏ dịch phân chứa mầm bệnh tẩy trùng máy rắc phân mầm bệnh sau đưa vào bể chứa đầy - Dịch phân sau tẩy mầm bệnh bón cho trồng - Nếu bón cho đồng cỏ áp dụng liều lượng cao 20 m3/1 Bảng 4.6 Hiệu chất tẩy mầm bệnh Chất hóa học Bacteria sinh dưỡng 40% vôi, kg/m 60 Thời gian phơi, ngày Hợp chất kiềm Natri, 50% 30 (1,5% NaOH) Thời gian phơi Formalin (37% formadehyd) Thời gian phơi, ngày Axít peracetic 15%, kg/m3 Thời gian phơi, ngày Calcium cyanmide, kg/m3 Thời gian phơi, ngày Vi sinh vật liên quan Virus Virus có vỏ Mycobactera Bào tử dạng trần bacteria 60 40 4 30 20 (0,8% NaOH) 4 15 (1,5% 15 10 (1,0% 25 (2,5 % 5% Formalin) Formalin) Formalin) 4 14 25 (0,37% 40 (0,6% peracetic) peracetic) 0,04 20 20 30 (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý Hồ Thị Kim Hoa, 2004) Thuận lợi xử lý phân hóa chất - Nhiều hóa chất kiềm, vơi, tẩy mầm bệnh hiệu - Nhiều kết nghiên cứu cho thấy hiệu cao tẩy mầm bệnh hóa chất - Phương pháp đơn giản, vận hành dễ dàng nơng trại - Một số hóa chất vơi có giá trị chất cải thiện đất trồng Bất lợi xử lý phân hóa chất - Vài trường hợp, lượng hóa chất sử dụng lớn, làm tăng thể tích chất xả thải - Nguy cho sức khoẻ an tồn cho cộng đồng người vật ni - Bốc mùi ammonia - Độc hại cho môi trường Xử lý axít peracetic (PAA) Xử lý axít peracetic nghiên cứu với chất thải cơng nghiệp phương pháp khử trùng khác với cloine, gây vấn đề độc vấn đề môi trường So sánh việc xử lý axít peracetic với cloine, kết cho thấy cloine hoạt động tốt việc diệt virus sau cịn độc tính Tuy nhiên phương pháp có hiệu việc làm bất hoạt vi khuẩn Vài nghiên cứu khác cho thấy mức độ cao tương đối axít peracetic, 140 ppm, làm giảm 104 lượng virus chất thải đô thị Nếu xử lý axít peracetic phân gia súc gây tạo bọt mạnh Tuy nhiên, thể tích nhỏ dịch phân vật ni, ví dụ nửa bình chứa phân, axít peracetic làm bất hoạt Salmonella mức 0,35%, thời gian Herpes virus có sức đề kháng địi hỏi 0,6% axít peracetic thời gian ngày Nghiên cứu so sánh sử dụng axít peracetic với lượng nhỏ chất xử lý hóa học khác, kết cho thấy giảm 10 IU nồng độ 1% Tuy nhiên, axít peracetic đắt để tẩy mầm bệnh dịch phân thông thường Xử lý formaldehyde Formaldehyde sử dụng để bất hoạt virus Khả hoạt động yếu virus tìm thấy nhiệt độ 10 oC hoạt động tối ưu xảy nhiệt độ 20oC Liều formaldehyde để bất hoạt virus phân khoảng 20-40 lít cho phân ngày Ở liều formaldehyde bất hoạt virus gây bệnh mụn nước heo (SVDV) Cuối cùng, người ta thấy rằng, formalin dùng để làm bất hoạt virus tốt, phân xử lý với formalin bón an tồn cho đất, không gây bệnh cho trồng, thiếu an toàn ảnh hưởng đến sức khoẻ người sử dụng Xử lý vôi Vôi thường sử dụng để xử lý rác gần sử dụng để làm bất hoạt virus lở mồm long móng phân dê, bị Vơi sử dụng dạng sống CaO vôi Ca(OH)2 Vôi thường sử dụng để làm đông đặc nước cống Với hỗn hợp bùn cặn vôi, nhiệt tỏa từ 55-70oC Nhiệt độ trì trung tâm hỗn hợp tối đa 24 Xử lý vôi kết hợp nhiệt độ pH cao ngăn cản phát triển mầm bệnh Vôi sử dụng rỗng rãi nơng nghiệp để chống axít hóa đất Nó sử dụng để giảm mầm bệnh từ dịch phân có chứa virus Xử lý vơi với pH cao nước thải cho thấy bất hoạt vi khuẩn virus Bởi mức độ ammonia thấp nước thải vơi có hiệu tương tự môi trường So với phân lỏng tẩy mầm bệnh phân rắn khó hơn, phải tìm cách để xử lý cho phù hợp hiệu Liều thích hợp số hóa chất sử dụng cho việc tẩy mầm bệnh phân rắn trình bày qua Bảng 4.7 Bảng 4.7 Liều lượng sử dụng số hóa chất tẩy trùng mầm bệnh Chất hóa học Ca (OH)2 CaO CaO2 Lượng Kết 10 % w/w Hạn chế 10 % w/w Tốt 55 kg/m3 Tốt 70 kg/m3 Tốt 125 kg/m3 Rất tốt 2,5 w/w Tốt (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý Hồ Thị Kim Hoa, 2004) Phương pháp thông thường xử lý phân rắn CaO: - Chọn đất rắn giữ khoảng cách an tòan với nơi xây dựng vật liệu dễ cháy - Trải lớp rơm dày 25 cm với 10 kg vôi/m2 - Trải rộng phân rắn lớp vôi với tỉ số 100 kg vôi/m - Điều chỉnh chiều cao phân khoảng 1,5 m, lớp rơm bên cần làm ẩm với nước - Bao bọc kín xilo màu đen - Khoảng tuần đảo trộn lại Phân sau xử lý phải phơi khơ khoảng 10 tuần Phân bón cho đất trồng có độ an tồn cao Xử lý keo tụ Tổng quan Nguyên tắc phương pháp đưa vào nước thải qua xử lý yếm hiếu khí loại hóa chất, sau gọi keo tụ, để kết hợp hay phản ứng với chất thải dạng chất rắn lơ lửng, làm biến đổi hóa học tạo thành chất khác dạng cặn chất hịa tan, khơng độc hại hay gây ô nhiễm môi trường Các hạt keo nhỏ lơ lửng nước nhờ tác dụng chất keo tụ mà liên kết với tạo thành bơng keo có kích thước trọng lượng lớn hơn, làm tăng khả lắng chúng Ví dụ, phương pháp trung hịa nước thải axít kiềm, phương pháp oxi hóa chất thải,… Chất kết tủa sử dụng để loại bỏ phosphor, tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh khử trùng clo Các phương pháp xử lý hóa học thường kết hợp với xử lý học Các phương pháp hóa lý thường ứng dụng để xử lý chất thải keo tụ, hấp phụ, trích ly, đặc bay hơi, tuyển nổi, Dù nguyên tắc xử lý keo tụ tạo thành chất cặn lắng tụ chất hịa tan khơng độc hại hay gây ô nhiễm môi trường, sử dụng lượng lớn đặt việc xử lý xả thải chất lắng tụ Phương pháp thường ứng dụng chủ yếu để xử lý chất thải cơng nghiệp hiệu xử lý cao, nhiên đắt tiền, đề cập, chúng thường tạo thành sản phẩm phụ độc hại sản phẩm phụ dạng rắn, bền vững mơi trường, khó xử lý hồn tồn Vì vậy, phương pháp xử lý hóa học hay hóa lý thường khuyến cáo áp dụng giai đoạn cuối cùng, tùy mức độ xử lý đạt yêu cầu để xả thải giai đoạn sơ khử vài liên kết độc hại ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường cơng trình xử lý Như thế, phụ thuộc vào điều kiện địa phương mức độ cần thiết phải xử lý Phương pháp keo tụ điện hóa nghiên cứu ứng dụng Nguyên tắc hoạt động hệ thống dựa sở phương pháp điện hóa hịa tan anơt nhằm tạo nhơm hydroxit có hoạt tính cao để kéo tụ hợp chất ô nhiễm nước thải, đặc biệt chất màu hữu Nước thải cần xử lý bơm từ bể gom vào hệ thống thiết bị điện hóa xử lý nước thơng qua q trình keo tụ, oxi hóa, tuyển điện hóa Nước thải sau xử lý tháo vào bể lắng nghiêng để loại bỏ keo tụ Phần nước dẫn sang bể hấp phụ nhằm loại bỏ phần nhiễm cịn lại trước xả thải vào nguồn tiếp nhận Bùn thải phát sinh trình xử lý bơm tới sân phơi bùn trước thải bỏ theo quy định Phương pháp tách khoảng 90% màu 60% COD Mục đích: Hệ thống xử lý nước thải chứa chất màu hữu khó phân hủy sinh học màu nước thải chăn nuôi sau xử lý yếm hiếu khí, nước thải trình nấu tẩy nhuộm, dịch đen sản xuất giấy, nước rỉ rác, nước thải nhà máy chế biến nông sản,… Quá trình giúp biến tập hợp cặn nhỏ lơ lửng có kích thước nhỏ 1-4 mm thành cặn lớn dễ tách, tăng hiệu suất lắng bể, cải thiện độ đục màu sắc nước Các loại hóa chất keo tụ: Trước kia, hợp chất thơng dụng dùng q trình xử lý hợp chất phèn đơn hay phèn kép gồm muối đơn hay muối kép sulphate nhôm, sắt, kali ammonia Những năm gần đây, có bổ sung hai loại khác sử dụng phổ biến có hiệu cao PAC dẫn chất polymer polyacrylamit (PAC, Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3) Các loại phèn đưa vào dung dịch hịa tan Hoạt tính, liều lượng cách sử dụng đề cập sau phần xử lý hiếu khí Tính cấp thiết sử dụng hóa chất keo tụ xử lý chất thải chăn nuôi Nước thải thường chứa loại hạt cặn có nguồn gốc thành phần khác Đối với loại cặn lớn dùng biện pháp xử lý học lắng, lọc để loại bỏ cặn có kích thước lớn 0,0001 mm Cịn hạt có kích thước nhỏ 0,0001 mm tự lắng, chúng tồn trạng thái lơ lửng Muốn xử lý cặn phải dùng biện pháp học kết hợp với biện pháp hóa học, tức cho nước thải phản ứng với hạt keo có khả dính kết, tạo thành bơng cặn có kích thước khối lượng lớn để lắng xuống đáy Thành phần nước thải chăn nuôi hầu hết chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật tồn dạng hịa tan, phân tán nhỏ có kích thước nhỏ Đặc trưng gây ô nhiễm loại nước thải chất hữu cơ, nitơ, phosphor vi sinh gây bệnh Tùy quy mơ sản xuất, diện tích đất dùng cho xử lý, điều kiện kinh tế, mục đích sử dụng chất thải, nước thải từ chăn ni, yêu cầu nguồn tiếp nhận, mà áp dụng biện pháp xử lý thích hợp Thơng thường, chất hữu cơ, vô tồn dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó tách phương pháp học tốn nhiều thời gian hiệu khơng cao áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Do đó, ngồi việc sử dụng chất keo tụ thơng thường, người ta cịn sử dụng chất keo tụ kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng hiệu trình keo tụ Phương pháp loại bỏ hầu hết chất thải chăn ni gây tốn chi phí cao ... hưởng nhiệt đến mầm bệnh Nhiệt độ trình trữ xử lý chất thải đóng vai trị định diện mầm bệnh chất thải Tồn dư mầm bệnh vi sinh vật khác liên quan chặt chẽ với nhiệt độ Xử lý chất thải nhiệt có ứng... vậy, hoạt động xử lý chất thải chưa mang lại hiệu cho môi trường Ngày nay, chất thải chăn nuôi cần đạt chuẩn đầu QCVN, theo tiêu chuẩn vệ sinh nước thải, xử lý chất thải chăn nuôi phải kết hợp nhiều... đạt tiêu chuẩn xả thải vào môi trường 4.2 Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi 4.2.1 Xử lý vật lý Lọc Sử dụng bể lắng nhằm loại bỏ cát, sỏi, xỉ đá dăm khỏi nước thải Trong nước thải, thân cát không