3. Bố cục và hình thức trình bày báo cáo.
2.2 MỘT SỐ CÔNG TRÌNH XỬ LÝ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
2.2.1 Các nước trên thế giới
Ở Châu Á, các nƣớc nhƣ: Trung Quốc, Thái Lan,… là những nƣớc có ngành chăn nuôi công nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề xử lý nƣớc thải chăn nuôi.
Nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra nhiều công nghệ xử lý nƣớc thải thích hợp nhƣ là:
Kỹ thuật lọc yếm khí
Kỹ thuật phân hủy yếm khí hai giai đoạn Bể Biogas tự hoại
Hiện nay ở Trung Quốc các bể Biogas tự hoại đã sử dụng rộng rãi nhƣ phần phụ trợ cho các hệ thống xử lý trung tâm. Bể Biogas là một phần không thể thiếu trong các hộ gia đình chăn nuôi heo vừa và nhỏ ở các vùng nông thôn, nó vừa xử lý đƣợc nƣớc thải và giảm mùi hôi thối mà còn tạo ra năng lƣợng để sử dụng. Ở Nga các nhà nghiên cứu cũng nghiên cứu xử lý nƣớc thải phân heo, phân bò dƣới các điều kiện ƣa lạnh và ƣa nóng trong điều kiện khí hậu ở Nga.
2.2.2 Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, nƣớc thải chăn nuôi heo đƣợc coi là một trong những nguồn nƣớc thải gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc mở rộng các khu dân cƣ xung quanh các xí nghiệp chăn nuôi heo nếu không đƣợc giải quyết thỏa đáng sẽ gây ra ô nhiễm môi trƣờng ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề mang tính chất xã hội phức tạp.
Nhìn chung những nghiên cứu của chúng ta đã đi đúng hƣớng, tiếp cận đƣợc công nghệ thế giới đang quan tâm nhiều. Tuy nhiên số lƣợng nghiên cứu và chất lƣợng các nghiên cứu của chúng ta còn cần đƣợc nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng đƣợc áp dụng trong thực tế sản xuất.
a. Đối với hộ chăn nuôi
Do lƣợng chất thải chăn nuôi heo còn ít nên các hộ gia đình có thể thu gom quét dọn thƣờng xuyên. Có thể áp dụng một số biện pháp sau:
Hình 2. 6 Sơ đồ xử lý nƣớc thải chăn nuôi theo quy mô hộ gia đình Đánh giá hệ thống:
- Thiết kế đơn giản, chi phí vận hành và đầu tƣ thấp
- Thiết bị máy móc đơn giản, giảm thiểu đƣợc nhiều thiết bị phụ trợ.
- Hệ thống sử dụng quá trình chảy tràn vận chuyển nƣớc thải giúp giảm chi phí bơm và năng lƣợng khi hoạt động.
b. Đối với cơ sở chăn nuôi quy mô trung bình
Đối với cơ sở chăn nuôi quy mô trung bình trở lên, việc đầu tƣ một quy trình xông nghệ xử lý chất thải chăn nuôi là một điều có thể thực hiện và cần thiết. Tùy vào từng trƣờng hợp cụ thể mà có thể áp dụng các quy trình xử lý khác nhau. Dƣới đây là quy trình xử lý nƣớc thải < 1000 đầu gia súc:
Hình 2. 7 Sơ đồ xử lý nƣớc thải chăn nuôi theo quy mô trang trại trung bình
Ngoài ra có thể sử dụng các loại hồ sau bể lắng nhƣ hồ kị khí, hồ tùy nghi, hồ hiếu khí để đạt hiệu quả xử lý cao nhất.
Đánh giá hệ thống
- Hoạt động liên tục
- Khả năng chịu đƣợc dao động và tải lƣợng kém
- Vận hành đơn giản
- Hệ thống thiết kế đơn giản, chi phí vận hành và đầu tƣ thấp.
BÀI BÁO THAM KHẢO
Tựa đề “Vai trò của công tác đánh giá chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi lợn trong việc xác định công nghệ xử lý” [2]
“Chăn nuôi trang trại, nhất là chăn nuôi lợn, quy mô lớn hiện đang đƣợc Chính phủ khuyến khích phát triển. Tuy nhiên, chất thải từ các trang trại chăn nuôi quy mô lớn là nguyên nhân gây suy thái môi trƣờng nông thôn nói chung và các nguồn nƣớc nói riêng. Hiện nay, vấn đề xử lý nƣớc thải chăn nuôi đang đƣợc nhiều đơn vị nghiên cứu cũng nhƣ các công ty xử lý môi trƣờng đặc biệt quan tâm”
CHƢƠNG 3: ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ
Loại nƣớc thải: nƣớc thải chăn nuôi heo
Với thành phần và tính chất nƣớc thải: áp dụng nguyên tắc xử lý cơ học – hóa lý – sinh học để giảm thiểu nồng độ chất ô nhiễm đến mức cho phép thải ra sông (QCVN
62:2016/BTNMT )
Bảng 3. 1 Bảng giá trị nƣớc thải chăn nuôi ở trang trại Sóc Ruộng
STT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ ô nhiễm QCVN 62:2016/BTNMT cột B 1 pH - 6,9 5,5-9 2 TSS mg/l 512 150 3 BOD5 mg/l 2215 100 4 COD mg/l 3604 300 5 Tổng Nito mg/l 161 150 6 Tổng Photpho mg/l 10 3.96 7 Coloform mg/l 105 5000
(Nguồn: Báo cáo đánh giá tác động môi trường công ty cổ phần chăn nuôi Sóc Ruộng )
Nhận xét kết quả:
Từ bảng tổng hợp các thông số nồng độ chất ô nhiễm của nƣớc thải ta thấy đây là nƣớc thải có tính chất ô nhiễm cao với nồng độ lớn hơn mức cho phép so với cột B QCVN 62:2016/BTNMT. Cụ thể phân tích nhƣ sau:
+ Nồng độ BOD đầu vào cao gấp 22 lần quy chuẩn, với nồng độ nƣớc thải cao xử dụng phƣơng pháp xử lí sinh học cho hiệu suất xử lí cao.
+ Nồng độ COD đầu vào cao gấp 12 lần quy chuẩn, phƣơng pháp xử lí sinh học cũng là phƣơng pháp đƣợc ƣu tiên để xử lí thành phần nƣớc thải này.
+ Nồng độ tổng chất rắn lơ lửng (TSS) đầu vào cao gấp 3 lần quy chuẩn, do đặc tính, tính chất của chất rắn lơ lửng nên dùng các biện pháp cơ học để làm giảm nồng độ chất ô nhiễm này.
+ Nồng độ Nito đầu vào gấp 1,1 lần so với quy chuẩn nên dùng biện pháp sinh học mang lại hiệu suất xử lí cao nhờ quá trình xử lí sinh học kị khí và hiếu khí.
+ Nồng độ Photpho đầu gấp 3 lần so với quy chuẩn nên dùng biện pháp sinh học mang lại hiệu suất xử lí cao nhờ quá trình xử lí sinh học kị khí và hiếu khí và có thể xử lí thấp hơn khi đƣợc sử dụng để cung cấp thức ăn cho vi sinh vật ở quá trình xử lí sinh học
+ Nồng độ Colifom đầu vào cao hơn gấp 20 lần so với quy chuẩn nên cần khử trùng bằng cách sử dụng hóa chất khử trùng phổ biến là Chlorine
Với các đặc tính nƣớc thải nhƣ trên, nƣớc thải cần đƣợc xử lý trƣớc khi thải vào nguồn tiếp nhận. Do đó, cần đầu tƣ xây dựng một hệ thống xử lý nƣớc thải nhằm đảm bảo nƣớc sau xử lý luôn đạt QCVN 62:2016/BTNMT. Vì nƣớc thải trang trại chăn nuôi heo Sóc Ruộng, tỉnh Bình Phƣớc xả ra nguồn tiếp nhận là kênh, sông ngòi (sông Bé) và nguồn nƣớc này không dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt (xung quanh không có khu dân cƣ sinh sống) nên chỉ cần xử lí đạt giá trị cột B QCVN 62:2016/BTNMT.
3.2 CÁC CƠ SỞ LỰA CHỌN
Để lựa chọn một quy trình công nghệ để xử lý nƣớc thải cần phải lựa chọn công nghệ xử lý sao cho có hiệu quả đồng thời phải phù hợp với điều kiện của trang trại. Do đó ta cần phải lựa chọn công nghệ dựa vào các cơ sở sau:
Lƣu lƣợng nƣớc thải
Các điều kiện của trang trại về năng lƣợng, hạ tầng cơ sở vật chất( hơi, nhiên liệu, không khí nén, điện năng…), diện tích cần thiết kế cho hệ thống xử lý.
Hiệu quả xử lý.
Điều kiện tự nhiên của khu vực
Kinh phí đầu tƣ ban đầu và kinh phí vận hành
Vận hành đơn giản.
3.3.1 Phương án 1
Hình 3. 1 Sơ đồ công nghệ phƣơng án 1
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Nƣớc thải chăn nuôi
Bể thu gom Bể điều hòa Bể lắng I Bể UASB Bể Aerotank Bể lắng II Nguồn tiếp nhận (Đạt QCVN 62:2016/BTNMT cột B) Song chắn rác Máy thổi khí Chlorine Bể nén bùn Bùn đi xử lý Đƣờng hóa chất Đƣờng bùn Đƣờng khí Đƣờng nƣớc Bể trung gian Bể khử trùng Bùn xả Bể trung gian Khí xả Bùn tuần hoàn
Toàn bộ nƣớc thải đƣợc dẫn theo cống thoát nƣớc thải tới hố thu gom qua song chắn rác để loại bỏ các loại rác và phân có kích thƣớc lớn nhằm tránh các sự cố về máy móc. Sau đó, nƣớc thải tiếp tục qua bơm vào bể điều hòa. Tại bể điều hòa, nƣớc thải sẽ đƣợc ổn định lƣu lƣợng và nồng độ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh học.
Sau thời gian lƣu nƣớc, nƣớc thải sẽ đƣợc chảy vào bể lắng I. Tại đây, những tạp chất thô không tan, có khả năng lắng sẽ đƣợc lắng xuống đáy bể nhờ trọng lƣợng riêng của các tạp chất thô lớn hơn trọng lƣợng riêng của nƣớc. Nƣớc thải đƣợc lƣu trong bể lắng đợt I một thời gian sau đó qua bể trung gian, bùn lắng đƣợc bơm ra bể chứa bùn. Tại đây bể trung gian có nhiệm vụ chứa nƣớc sau bể lắng để bơm lên bể UASB.
Nƣớc thải đƣợc bơm từ dƣới lên khi vào bể UASB, khi đó nƣớc sẽ tiếp xúc với bùn hạt có trong bể, các chất hữu cơ sẽ đƣợc phân hủy nhờ các vi sinh vật kỵ khí, khí sẽ theo ống dẫn khí ra ngoài, bùn sau khi tách pha sẽ đƣợc lắng xuống lại, nƣớc thải theo máng chảy tràn qua bể trung gian rồi đến bể Aerotank.
Do bể Aerotank là bể hiếu khí đƣợc sục khí liên tục và có DO lớn, nên cần bố trí thêm 1 bể trung gian để bơm nƣớc về bể Aerotank mà vẫn đảm bảo lƣợng oxy cung cấp cho bể. Tại bể Aerotank các vi sinh vật ở dạng hiếu khí (bùn hoạt tính) sẽ phân hủy chất hữu cơ còn lại trong nƣớc thải thành các chất vô cơ dạng đơn giản theo phản ứng sau:
Chất hữu cơ + VSV hiếu khí + Sinh khối mới + …
Nƣớc thải sau khi đƣa vào bể Aerotank để thực quá trình nitrat hóa và oxy hóa các chất hữu cơ thì đƣợc chảy vào bể lắng II. Tại bể này lƣợng bùn cặn sẽ đƣợc lắng xuống và bơm vào bể nén bùn, một phần lƣợng bùn sẽ đƣợc tuần hoàn trở lại bể Aerotank để đảm bảo lƣợng vi sinh trong bể. Sau khi ra khỏi bể lắng II, nƣớc thải sẽ đƣợc khử trùng bằng clorua. Sau khi ra khỏi bể khử trùng, khi đó nƣớc thải đã đạt tiêu chuẩn và đƣợc phép xả thải ra bên ngoài (Đạt QCVN 62:2016/BTNMT cột B)
Bùn thải từ các bể (bùn hoạt tính dƣ) đƣợc dẫn đến bể nén bùn nhằm làm giảm độ ẩm và thể tích sau đó đƣợc xe mang đi xử lý.
Công trình TSS BOD5 COD TN TP Colifom Song chắn rác C (mg/l) 512 2215 3604 161 10 10 5 H (%) 5 5 5 0 0 0 Bể điều hòa C (mg/l) 486,4 2104,3 3423,8 161 10 105 H (%) 0 10 10 0 0 0 Bể lắng 1 C (mg/l) 486,4 1893,75 3081,42 161 10 10 5 H (%) 70 20 20 0 0 0 Bể UASB C (mg/l) 145,92 1515 2465 161 10 10 5 H (%) 0 75 80 TT* TT* 0 Bể Aerotank C (mg/l) 145,92 378,75 493 116,7 4,4 10 5 H (%) 0 85 85 TT* TT* 0 Bể lắng 2 C (mg/l) 145,92 56,8 73,95 116,7 1,2 10 5 H (%) 80 0 0 0 10 0 Bể khử trùng C (mg/l) 29,2 56,8 73,95 116,7 1,08 10 5 H (%) 0 0 0 0 0 98 Nƣớc thải sau xử lý C(mg/l) 29,2 56,8 73,95 116,7 1,08 2000 QCVN 62:2016 cột B C(mg/l) 150 100 150 150 3.96 5000
Tính toán nồng độ sau xử lí chất hữu cơ Nito và Photpho
Tại bể UASB là quá trình kị khí nên có tỉ lệ COD:N:P=350:5:1
Ta có nồng độ đầu vào bể UASB đối với các thông số nhƣ sau: Nồng độ COD: COD = 2465
Nồng độ Nito: N = 161
Nồng độ Photpho: P = 10
Hiệu suất xử lí: H =80%
Nồng độ Nito và Photpho đƣợc sử dụng cho quá trình kị khí là: Nito:
Photpho:
Vậy lƣợng Nito và Photpho còn lại sau quá trình kỵ khí bể UASB là: N= 161- 28,2 = 132,8 mg/l
P= 10 - 5,6 = 4,4 mg/l
Tại bể Aerotank là quá trình hiếu khí nên có tỉ lệBOD:N:P=100:5:1
Ta có nồng độ đầu vào Aerotank đối với các thông số nhƣ sau: Nồng độ BOD: BOD = 378,75
Nồng độ Nito: N = 132,8
Nồng độ Photpho: P = 4,4
Hiệu suất xử lí: H = 85%
Nồng độ Nito và Photpho đƣợc sử dụng cho quá trình hiếu khí là:
Vậy lƣợng Nito và Photpho còn lại sau quá trình hiếu khí bể Aerotank là: N= 132,8 – 16,1 = 116,7 mg/l
3.3.2 Phương án 2
Hình 3. 2 Sơ đồ công nghệ phƣơng án 2
Bể thu gom
Bể điều hòa khuấy trộn
Bể trung gian Bể UASB Bể SBR Nguồn tiếp nhận (Đạt QCVN 62:2016/BTNMT cột B) Song chắn rác Máy thổi khí Chlorine Bể nén bùn Bùn đi xử lý Cặn, cát Đƣờng hóa chất Đƣờng bùn Đƣờng khí Đƣờng nƣớc Xử lý Nƣớc thải chăn nuôi
Bể khử trùng Bể trung gian Bể lắng cát
Khí xả
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Toàn bộ nƣớc thải đƣợc dẫn theo cống thoát nƣớc thải tới song chắn rác để loại bỏ các loại rác và phân có kích thƣớc lớn. Sau đó, nƣớc đƣa qua lắng cát tại đây sẽ loại bỏ đƣợc sỏi, cát và dăm...ra khỏi nƣớc thải, sau đó nƣớc thải đƣợc đến bể thu gom. Tiếp đó vào bể điều hòa, bể điều hòa có nhiệm vụ điều hòa lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải để dễ dàng cho việc xử lí các công trình phụ trợ phía sau.
Nƣớc thải từ bể điều hòa qua bể trung gian. Tại đây bể trung gian có nhiệm vụ chứa nƣớc sau bể điều hòa để bơm lên bể UASB. Tại bể UASB, các vi sinh vật kị khí sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn tạo thành bùn và khí chủ yếu là CH4 và CO2. Bể UASB có hiệu suất xử lí chất hữu cơ cao nhƣng không triệt để nên sau đó có thêm bể xử lý sinh học SBR.
Bể SBR vận hành từng mẻ liên tục và kiểm soát đƣợc theo thời gian, khử đƣợc các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, SS,.. khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí. Bể SBR làm việc theo từng mẻ kế tiếp đƣợc thực hiện theo 4 giai đoạn:
iai đoạn : Đƣa nƣớc thải vào bể.
iai đoạn : Tạo phản ứng sinh hóa giữa nƣớc thải và bùn hoạt tính bằng
sục khí hay làm thoáng bề mặt để oxy vào nƣớc và khuấy trộn đều hỗn hợp. Khi quá trình sục khí diễn ra, chính là quá trình nitrat hóa chuyển từ dạng N- N thành N - và chúng sẽ nhanh chóng phản ứng tạo thành N- .
iai đoạn : Lắng trong nƣớc. Quá trình diễn ra trong môi trƣờng tĩnh, hiệu
quả thủy lực của bể đạt 100%. Thời gian trong và cô đặc bùn thƣờng kết thúc sớm hơn 2 giờ.
iai đoạn : Tháo nƣớc đã đƣợc lắng trong ở phần trên của bể ra nguồn tiếp
nhận. Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận hành 4 quy trình trên và số lƣợng bể, thứ tự nƣớc nguồn vào bể.
Tiếp đến nƣớc thải sẽ đƣợc bơm vào bể khử trùng đƣợc châm Clo theo định kỳ để khử các VSV gây bệnh trƣớc khi thải ra bên ngoài. (Đạt QCVN 62:2016/BTNMT cột B)
Bảng 3. 3 Bảng hiệu suất phƣơng án 2
Công trình TSS BOD5 COD TN TP
Colifom Song chắn rác C (mg/l) 512 2215 3604 161 10 10 5 H (%) 5 0 0 0 0 0 Bể lắng cát C (mg/l) 486,4 2215 3604 161 10 10 5 H (%) 10 5 5 0 0 0 Bể điều hòa khuấy trộn C (mg/l) 437,8 2104,3 3423,8 161 10 10 5 H (%) 0 5 5 0 0 0 Bể UASB C (mg/l) 437,8 1999 3252,6 161 10 10 5 H (%) 0 75 75 TT* TT* 0 Bể SBR C (mg/l) 437,8 499,8 813,2 128,5 3,5 10 5 H (%) 75 85 85 TT* TT* 0 Bể khử trùng C (mg/l) 109,5 74,97 122 111,5 0,2 10 5 H (%) 0 0 0 0 0 98 Nƣớc thải sau xử lý C(mg/l) 109,5 74,97 122 111,5 0,2 2000 QCVN:62 cột B C(mg/l) 150 100 150 150 3.96 5000
Tính toán nồng độ xử lí chất hữu cơ Nito và Photpho
Tại bể UASB là quá trình kị khí nên có tỉ lệ COD:N:P=350:5:1
Ta có nồng độ đầu vào bể UASB đối với các thông số nhƣ sau: Nồng độ COD: COD = 3252,6
Nồng độ Nito: N = 161
Nồng độ Photpho: P = 10
Nồng độ Nito và Photpho đƣợc sử dụng cho quá trình kị khí là: Nito:
Photpho:
Vậy lƣợng Nito và Photpho còn lại sau quá trình kỵ khí bể UASB là: