PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.4 Phương pháp nghiên cứu
3.4.2. Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu
- Vị trí lấy mẫu : Nước thải chăn nuôi lợn trước và sau khi xử lý qua hầm Biogas của trang trại chăn nuôi Long Cương xã Lương Phú, huyện Phú Bình, Tỉnh Thái Nguyên.
STT Vị Trí lấy mẫu Kí Hiệu Số Lượng Mẫu 1 Nước thải trước Khi xử lý
qua hầm Biogas
M1 1
2 Nước thải sau Khi xử lý qua hầm Biogas
M2 1
- Dụng cụ lấy mẫu
+ Dùng chai đựng mẫu bằng thủy tinh hoặc polime
+ Chai có nút đậy, được rửa sạch và dùng nước cất để tráng + Găng tay, phích đá
- Phương pháp lấy mẫu
+ Tiến hành lấy mẫu tại các vị trí, thời điểm khác nhau. Các mẫu lấy đều được bảo quản và vận chuyển không quá 2h ngoài thực địa, sau đó được đem về phòng thí nghiệm đại học Nông Lâm Thái Nguyên để tiến hành xác định hàm lượng các chất ô nhiễm.
+ Tại cửa vào và ra của hệ thống xử lý biogas: Lấy 2 mẫu tại trang trại - Các chỉ tiêu và phương pháp thử nghiệm:
* Cách xác định nhiệt độ, pH, TDS: Bằng máy đo đa chỉ tiêu
* Cách xác định màu sắc, mùi: quan sát, ngửi
* Cách xác định Nitơ tổng số theo Kjendhal:
Bảng 3.1 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích
STT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích
1 Màu sắc Cảm quan
2 Mùi Cảm quan
3 TSS TCVN 6625: 2000
4 COD TCVN 4565: 1988
5 BOD TCVN 6001: 2008
6 T-P TCVN 6202: 2005
7 T-N TCVN 5887: 1995
8 t° Máy đo chỉ tiêu
9 pH Máy đo chỉ tiêu
3.4.3 Phương pháp xử lý và thống kê số liệu, tổng hợp viết báo cáo
Các số liệu thu thập được từ các tài liệu, trong quá trình điều tra, khảo sát được tổng hợp lại và tính toán, xử lý, thống kê bằng phương pháp thủ công và trên máy vi tính bằng các phần mềm chuyên dụng tạo các số liệu phục vụ cho việc nghiên cứu và đánh giá.
PHẦN 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1 Giới thiệu khái quát về trang trại chăn nuôi Long Cương tại xã Lương Phú – huyện Phú Bình – Thành Phố Thái nguyên
4.1.1 Vị trí địa lý trang trại Long Cương
Trang trại chăn nuôi Long Cương thuộc xóm Việt Ninh, xã Lương Phú, huyện Phú Bình, Tỉnh Thái Nguyên Phía tây giáp với xã Kha Sơ, phía đông gần với UBND xã Lương Phú
Hình 4.1 Vị Trí trang trại Long Cương
4.1.2 Giới thiệu chung về quy mô cơ cấu đất đai trang trại chăn nuôi Long Cương Hiện nay trang trại chăn nuôi Long Cương có diện tích hơn 2 ha, với 3 dãy chuồng lạnh chăn nuôi 7.000 gà mái đẻ, 8.000 gà mái hậu bị; sở hữu 7 máy ấp trứng công suất mỗi máy 16.000 quả trứng/mẻ; cùng với 5 dãy chuồng lợn nuôi 200 lợn nái ngoại sinh sản và 550 lợn thịt.
Từ thành công nuôi gà đẻ trứng, đầu năm 2015 trang trại tiếp tục đầu tư nuôi lợn nái ngoại theo quy mô công nghiệp hiện đại. Chọn nuôi lợn giống của công ty GreenFeed và CP, là các công ty có nguồn lợn giống chất lượng tốt và an toàn dịch bệnh. Chuồng trại được thiết kế theo từng khu riêng biệt nhưng liên hoàn gồm các dãy chuồng nuôi lợn nái chờ phối và nái chửa - nái đẻ - lợn con sau cai sữa - lợn hậu bị và lợn thịt. Đồng thời xây hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi. Phương pháp thụ tinh nhân tạo cũng được áp dụng cho chăn nuôi lợn sinh sản.
Trang trại cung cấp gà giống (gà lai mía, gà lai chọi), lợn giống, đại lý thức ăn chăn nuôi cho các hộ, trang trại, gia trại chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên, Bắc Giang…; đồng thời cung cấp lợn thịt cho thị trường. Năm 2015 tổng doanh thu toàn trang trại đạt trên 13 tỷ đồng, lợi nhuận trên 2,6 tỷ đồng; dự kiến năm 2016 trang trại thu lãi trên 3 tỷ đồng.
Không chỉ làm giàu cho gia đình, trang trại chăn nuôi Long Cương còn tạo việc làm ổn định cho 10 lao động thường xuyên có thu nhập ổn định và 25 lao động thời vụ với mức lương trung bình 5 triệu đồng/tháng. Bên cạnh phát triển kinh tế gia đình thì Trang trại còn giúp nhiều hộ chăn nuôi địa phương về giống lợn, gà, thức ăn chăn nuôi; đồng thời thường xuyên tư vấn, hướng dẫn phổ biến kỹ thuật, kinh nghiệm chăn nuôi cho hàng trăm lượt hộ nông dân ở địa phương. Trực tiếp nhận hỗ trợ, giúp đỡ cho 20 hộ gia đình hội viên nông dân nghèo để phát triển kinh tế; đến nay 11 hộ nông dân đã thoát nghèo.
4.1.3 Hiện trạng sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi của Trang trại Long cương xã Lương Phú, huyện Phú Bình, Tỉnh Thái Nguyên.
4.1.3.1 Loại hầm ủ Biogas được sử dụng ở trang trại
Qua khảo sát cho thấy, trang trại đã lắp đặt hầm ủ Biogas xử dụng loại hầm ủ đó là: Hầm ủ Biogas nắp vòm cố định.
Cấu tạo của hầm ủ Biogas
- Về mặt cấu tạo bể bao gồm 3 bộ phận chính là bể phân giải, bộ phận chứa khí và bộ phận điều áp. Cả ba bộ phận này đều được kết hợp nằm trong một khối. Cả khối được chôn chìm dưới mặt đất.
- Thiết kế của thiết bị compozite gồm những bộ phận sau:
+ Bể phân giải: Là nơi chứa nguyên liệu đảm bảo những điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy kỵ khí sinh ra. Đây là bộ phận chủ yếu của thiết bị.
- Ngăn chứa khí: khí sinh ra từ bể phân giải được thu và chứa ở đây.
Yêu cầu cơ bản là phải kín khí.
- Của nạp nguyên liệu (ống lối vào): là nơi nạp nguyên liệu bổ sung vào bộ phận phân hủy.
- Của xả (ống lối ra): nguyên liệu sau khi phân hủy được lấy ra đáy để nhường chỗ cho nguyên liệu mới bổ sung vào.
- Ống dẫn khí: khí được tách ra từ bộ tích khí tới nơi sử dụng qua lối lấy khí này.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu nạp được nạp vào bể phân giải qua của nạp nguyên liệu vào cho đến khi ngập mép dưới cửa cửa, cửa nạp nguyên liệu và cửa xả khoảng 60 cm. Lúc này áp suất khí trong bể phân giải bằng (P=0). Khí sinh ra được tích tụ trong ngăn chứa khí sinh ra áp suất đẩy dịch phân giải dâng lên theo của nạp nguyên liệu/của xả và ngăn chứa khí tạo nên áp suất trong bể đẩy khí sinh ra và ống thu khí và đường ống dẫn khí đến nơi sử dụng. Khí được sử dụng để đun nấu, thắp sáng, bình nước tắm nóng lạnh tự động, máy phát điện…Khí được sử dụng hết, áp suất trong ngăn chứa khí bằng 0, thiết bị trở về trạng thái ban đầu. Vì cửa nạp nguyên liệu đã được bịt kín nên ở trạng thái Pmax, dịch phân giải chỉ được đẩy ra theo cửa xả. Trong quá trình hoạt động, bề mặt của dich phân giải luôn luôn lên xuống làm cho tiết diện luôn
luôn thay đổi trong ngày do vậy có tác dụng phá váng. Năng suất khí m3 khí/m3 phân giải/ngày 0,32 lượng khí đủ dùng. Sản lượng khí trung bình đạt 2,24m3/ngày. Từ 10kg phân lợn trở lên hàng ngày có thể sản xuất được 400- 500 lít khí, đủ để cung cấp nhiên liệu cho gia đình 04 người sử dụng, đối với chiếu sáng có thể đạt độ sáng tương đương đèn sợi tóc 60w…
Một số ưu điểm của bể xây bằng gạch - Đảm bảo an toàn, phòng, chống cháy nổ.
- Có thể xây dựng dưới nền chuồng nuôi, diện tích mặt bằng phu hợp.
Không tốn diện tích do tất cả các phần đều được đặt ngầm dưới đất.
- Vận hành đơn giản, thời gian sử dụng 10 đến 15 năm và chi phí xây dựng hầm tốn khoảng 10 triệu đồng.
4.1.3.2 Những khó khăn và thuận lợi khi lắp đặt hầm ủ Biogas
Lợi ích của Biogas
Việc sản xuất Biogas tạo ra rất nhiều thuận lợi cho người dân nhất là nông dân đang hoạt động trong lĩnh vực chăn nuôi, giải quyết được vấn đề năng lượng cho địa phương và ngay cả trên phương diện quốc gia. Hai lĩnh vực môi trường và kinh tế có nhiều lợi ích nhất từ Biogas.
- Về lợi ích môi trường: khí methane sinh học (biomethane) là một loại năng lượng sạch nhất tính đến ngày hôm nay. Methane là khí tạo ra hiệu ứng nhà kính cao gấp 21 lần khí cacbonic. Nếu methane không được thu hồi từ các khí bãi rác, chất thải, phế thải…sẽ là một nguồn ô nhiễm đến hiệu ứng nhà kính lớn nhất.
Môi trường không còn mùi hôi thối, ruồi nhặng. Giảm lượng khí CO2
thải ra môi trường do quá trình phân hủy chất thải của động vật. Theo ước tính của Bộ Năng Lượng Hoa Kỳ, nếu sử dụng tất cả nguồn nguyên liệu có thể tạo ra khí sinh học để dùng trong vận chuyển thì năng lượng này có thể làm giảm 500 triệu tấn khí cacbonic hàng năm.
Một lợi ích nữa nói về môi trường đó là hệ thống sinh khí sẽ giải tỏa được diện tích lớn phế thải từ chăn nuôi và tạo thêm nguồn thu nhập mới cho nông dân.
- Về lợi ích kinh tế: Biogas ngày càng tăng trưởng dẽ giúp cho nhu cầu sử dụng năng lượng trong nước ổn định hơn và dần dần thay thế một số lượng không nhỏ các loại năng lượng hóa thạch đang dùng như than đá, dầu mỏ…
Kỹ thuật sản xuất không quá phức tạp nên có thể áp dụng khắp các vùng nông thôn.
Đặc biệt người dân khi sử dụng Biogas hộ gia đình sẽ độc lập về khí đốt và bã thải của Biogas sẽ là nguồn cung cấp phân bón rất hữu ích trong trồng trọt.
Thuận lợi của Biogas
- Được sự hỗ trợ vay vốn từ Ngân hàn Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thông qua Hội Phụ nữ, Hội Nông dân.
- Diện tích xây dựng rộng rãi nên không ảnh hưởng nhiều tới đất canh tác hay trồng cây lâu năm.
Khó khăn của Biogas
Sự hỗ trợ của Nhà nước về đầu tư nghiên cứu và phát triển cũng như kinh phí, trang thiết bị, kỹ thuật cho sản xuất, ứng dụng công nghệ Biogas còn nhiều hạn chế.
Sự nhận thức của xã hội về Biogas còn thấp
Khi có sự cố thì không có thợ chuyên môn kỹ thuật sửa chữa, bảo dưỡng.
Chi phí xây dựng hầm ủ Biogas còn khá cao, thủ tục vay vốn còn gặp nhiều khó khăn, tốn nhiều thời gian.
4.1.3.3 Chi phí lắp đặt hầm Biogas
Để phát triển Biogas thì trước hết phải phát triển chăn nuôi. Ngoài quy mô chăn nuôi ra thì kinh tế chính là yếu tố quyết định vì vốn đầu tư ban đầu cho xây hầm Biogas tương đối lớn (trung bình khoảng 7 - 15triệu đồng/ hầm).
4.2. Đánh giá hiệu quả hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn tai trang trại Long Cương xã Lương Phú, huyện Phú Bình, Tỉnh Thái Nguyên 4.2.1. Nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý bằng hầm biogas tại trang trại chăn nuôi Long Cương
Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hóa học của nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý bằng hầm bioga được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hóa học của nước thải chăn nuôi lợn trước công trình khí sinh học Biogas.
STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN62-
MT:2016/BTNMT (cột B)
M1
1 Màu sắc - Xanh đen -
2 Mùi - Hôi Không có mùi
3 TSS Mg/l 102, 00 150
4 COD Mg/l 1250 300
5 BOD5 Mg/l 875 100
6 t0 oC 30 40
7 pH - 6,74 5.5 -9
8 P tổng Mg/l 8,7 6
(Nguồn: Kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm 2018)
Chú thích:
- QCVN62-MT:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi.
- M1: Nước thải trước Khi xử lý qua hầm Biogas
Nhận xét:
Qua bảng ta thấy Nguồn gốc các cặn bẩn là từ các chất hữu cơ có trong thức ăn chưa được tiêu hóa hoàn toàn và một số cặn bẩn có nguồn gốc từ các
chất vô cơ (20 – 30%) như; đất, muối, ure, amonium, muối clorua, SO-4… ở dạng lơ lửng và hòa tan, ngoài ra một phần cặn bẩn có nguồn gốc từ nước tiểu, nước rửa chuồng. Nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý qua bể Biogas có hàm lượng các chất hữu cơ, các cặn bẩn, VSV rất cao vượt nhiều lần so với TCCP.
4.2.1.1 Chỉ tiêu TSS trong nước thải trước xử lý
Kết quả phân tích chỉ tiêu TSS của nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý bằng hầm biogas so với QCVN được thể hiện qua biểu đồ sau:
Hình 4.2 Biểu đồ chỉ tiêu TSS trong nước thải chăn nuôi trước khi xử lý so với QCVN 62-MT:2016/BTNMT
Nhận xét:.
Nồng độ TSS theo quy chuẩn cho phép là 150 mg/lít nhưng theo kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý là 102 mg/l có giá trị nồng độ nằm trong ngưỡng quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT
4.2.1.2 Chỉ tiêu COD trong nước thải trước xử lý
Kết quả phân tích chỉ tiêu COD của nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý bằng hầm biogas so với QCVN được thể hiện qua biểu đồ sau:
102
150
0 20 40 60 80 100 120 140 160
TSS QCVN
TSS
M1
Hình 4.3 Biểu đồ chỉ tiêu COD trong nước thải chăn nuôi trước khi xử lý so với QCVN 62-MT:2016/BTNMT
Nhận xét:
Nồng độ COD theo quy chuẩn cho phép là 300 mg/lít nhưng theo kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý là 1250 mg/l đều
có giá trị nồng độ cao hơn ngưỡng quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT 3,16 lần.
4.2.1.3 Chỉ tiêu BOD trong nước thải trước xử lý
Kết quả phân tích chỉ tiêu BOD của nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý bằng hầm biogas so với QCVN được thể hiện qua biểu đồ sau:
Hình 4.4 Biểu đồ chỉ tiêu BOD trong nước thải chăn nuôi trước khi xử lý so với QCVN 62-MT:2016/BTNMT
1250
300
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
COD QCVN
COD
M1
875
0 100 200 400 600 800 1000
BOD QCVN
BOD
M1
Nhận xét:
. Nồng độ BOD5 theo quy chuẩn cho phép là 100 mg/lít nhưng theo kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý là 875 mg/l có giá trị nồng độ cao hơn ngưỡng quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT
7,75 lần.
4.2.1.4 Chỉ tiêu T- P trong nước thải trước xử lý
Kết quả phân tích chỉ tiêu T-P của nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý bằng hầm biogas so với QCVN được thể hiện qua biểu đồ sau:
Hình 4.5 Biểu đồ chỉ tiêu T-P trong nước thải chăn nuôi trước khi xử lý so với QCVN 62-MT:2016/BTNMT
Nhận xét:
Nồng độ T-P theo quy chuẩn cho phép là 6 mg/lít nhưng theo kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn trước khi xử lý là 8,7 mg/l có giá trị nồng độ cao hơn ngưỡng quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT
0,45lần.
8.7
6
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
T-P QCVN
T-P
M1
4.2.2 Nước thải chăn nuôi lợn sau khi qua xử lý bằng hầm biogas Tải trang trại chăn nuôi Long Cương
Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hóa học của nước thải chăn nuôi lợn sau khi xử lý bằng hầm biogas được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.2 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hóa học của nước thải chăn nuôi lợn sau công trình khí sinh học Biogas
STT Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả
M2
QCVN62- MT:2016/BTNMT
(cột B)
1 Màu sắc - Vàng nâu -
2 Mùi - Hôi Không có mùi
3 TSS Mg/l 63,00 150
4 COD Mg/l 480 300
5 BOD5 Mg/l 336 100
6 to oC 30 40
7 pH - 6.58 5.5 – 9
8 P tổng Mg/l 3,9 6
(Nguồn: Kết quả phân tích tại phòng thí nghiệm năm 2018)
Chú thích:
- QCVN62-MT:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi.
- M2: Nước thải sau Khi xử lý qua hầm Biogas
Nhận xét;
Qua bảng 4.2 cho ta thấy: Nước thải chăn nuôi lợn sau khi xử lý qua bể Biogas các chỉ tiêu BOD, COD, TSS, T-P,VSV, Mùi, Màu giảm nhưng vẫn cao hơn TCCP thể hiện cụ thể qua hình sau:
Hình 4.6 Biểu đồ các chỉ tiêu TSS, COD, BOD, T-P trong nước thải chăn nuôi sau khi xử lý so với QCVN 62-MT:2016/BTNMT
Nhận xét: qua hình cho thấy Nồng độ TSS trong nước thải sau xử lý là 63 mg/l đạt ngưỡng cho phép của QCVN 62-MT:2016/BTNMT Giá trị TSS thấp như vậy là do trong quá trình xử lý nước thải và phân đã được đi qua bể lắng phân sau đó mới vào bể biogas. Bể biogas xử lý được một lượng TSS lớn, nước sau biogas được thải ra hồ tùy nghi rồi đến hồ hiếu khí, tại đây có sự phân hủy các hạt hữu cơ của VSV, sự lắng đọng các hạt có nguồn gốc vô cơ trong quá trình xử lý. Vì vậy, nồng độ TSS cuối hệ thống xử lý là thấp và đạt ngưỡng cho phép.
T-P có giá trị trung bình là 3,9 mg/l đạt ngưỡng cho phép của QCVN Các thông số BOD5, COD, đều vượt quá ngưỡng QCVN. BOD vượt qua quy chuẩn 2,36 lần, COD vượt qua quy chuẩn 0,6 lần
Các thông số BOD5, COD đều vượt ngưỡng cho phép của quy chuẩn do tính chất của nước thải chăn nuôi là giàu chất hữu cơ, COD, BOD có giá trị vượt qua quy chuẩn mà hệ thống xử lý nước thải của trang trại vẫn chưa đạt hiệu quả cao
63
480
336
3.9 150
300
100
6 0
100 200 300 400 500 600
TSS COD BOD T-P
Mẫu 2 QCVN
4.2.3 Hiệu xuất xử lý của hệ thống hầm Biogas của trang trại chăn nuôi Long Cương
Hiệu xuất xử lý của hệ thống hầm Biogas của trang trại chăn nuôi Long Cương được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.3 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn của hầm biogas tại trang trại chăn nuôi Long Cương:
Bảng 4.3 Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn của hầm biogas tại trang trại chăn nuôi Long Cương
STT Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả QCVN62-
MT:2016/BTNMT (cột B)
Hiệu Suất(%)
M1 M2
1 Màu
sắc
- Xanh
đen
Vàng nâu
- -
2 Mùi - Hôi Hôi Không có mùi -
3 TSS Mg/l 102,00 63,00 150 38,23
4 COD Mg/l 1250,00 480 300 61,6
5 BOD5 Mg/l 875 336 100 61,6
6 to oC 30 30 40 -
7 pH - 6,74 6.58 5.5 – 9 -
8 T-P Mg/l 8,7 3,9 6 55,17
Chú thích:
- QCVN62-MT:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi.
- M1: Nước thải trước Khi xử lý qua hầm Biogas - M2: Nước thải sau Khi xử lý qua hầm Biogas
Nhận xét: