Công trình thiết bị xử lý khí thải từ hoạt động chăn nuôi

CHƯƠNG III. KẾT QUẢ HOÀN THÀNH CÁC CÔNG TRÌNH, BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CỦA CƠ SỞ

2. Công trình, biện pháp xử lý bụi, khí thải

2.1. Công trình thiết bị xử lý khí thải từ hoạt động chăn nuôi

- Chuồng nuôi được thiết kế đúng theo kiểu chuồng nuôi kín; đầu chuồng lắp đặt hệ thống giàn làm mát (để luôn giữ nhiệt độ của chuồng nuôi ở nhiệt độ 250C); cuối chuồng đặt quạt thông gió để đảm bảo chuồng nuôi luôn thông thoáng;

- Ngoài ra, chủ cơ sở tiến hành xử lý khí thải chăn nuôi như sau:

+ Phía cuối mỗi dãy chuồng bố trí quạt hút công suất lớn, hút toàn bộ khí thải ra ngoài, bổ sung chế phẩm sinh học đầu chuồng nuôi và phun vào chuồng.

+ Trồng dải cây xanh phía sau khu vực chuồng nuôi và khu vực đất còn trống của trang trại để tạo bóng mát, điều hòa không khí, đồng thời hạn chế mùi phát tán ra ngoài môi trường (diện tích cây xanh của Trang trại S=131.484,54 m2, trang trại sẽ trồng các loại cây bóng mát giảm thiểu như như cây keo, cây xanh,...)

+ Bổ sung men vi sinh vào thức ăn chăn nuôi cho lợn để tăng hiệu quả trong quá trình tiêu hóa cũng như hấp thụ thức ăn giúp giảm mùi hôi từ phân thải (Hiệu quả giảm mùi hôi đạt từ 80-90%).

53

Bổ sung chế phẩm sinh học EM vào thức ăn và nước uống của heo: Sử dụng chế phẩm vi sinh vật hữu ích (Effective Microorganisms-EM) phun vào chuồng nuôi, cho vào bể thu chất thải, dùng để ủ compost giảm nồng độ khí NH3, H2S, CO2 và mùi hôi trong chuồng nuôi heo. Yongzhen và Weijiong (1994) cho biết bổ sung EM vào nước uống giúp giảm nồng độ ammonia chuồng nuôi 42,12%; sử dụng EM để ủ lên men thức ăn giảm ammonia 54,25% và khi kết hợp cả hai giải pháp làm giảm ammonia 69,7%. Phun chế phẩm EM làm giảm đáng kể mùi hôi chuồng nuôi, mương thoát chất thải, khu chứa chất thải trong chăn nuôi heo và gia cầm (Alama và cs., 1995).

Weijiong và Yongzhen (2008) nghiên cứu bổ sung chế phẩm EM trong chăn nuôi gia cầm; gồm các giải pháp như: (1) Bổ sung vào thức ăn hoặc nước uống; (2) Bổ sung vào cả thức ăn nước uống, và so sánh với việc không bổ sung. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc bổ sung đã làm giảm đáng kể mùi hôi từ chất thải, cùng với việc giảm nồng độ khí NH3 từ 42 đến 70% so với nhóm không bổ sung (Weijiong và Yongzhen, 2008).

Sử dụng chế phẩm EM giúp giảm nồng độ khí NH3 và H2S trong chăn nuôi (Young và Yun, 2019). Bổ sung chế phẩm EM (Lactobacillus) hạn chế vi sinh vật có hại và cải thiện tỷ lệ tiêu hóa do đó làm giảm NH3 trong chất thải (Nguyen và cs., 2018).

(Nguồn: Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 136. Tháng 12/2022)

- Thường xuyên vệ sinh chuồng trại, khơi thông cống rãnh thu gom nước thải tránh ứ đọng trong chuồng nuôi với tần suất 02 lần/ngày sau khi cho heo ăn nhằm hạn chế tối đa mùi hôi thối phát sinh do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ.

- Thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống quạt thông gió để đảm bảo vận hành liên tục hệ thống thông gió hút các khí độc hại phát sinh ra ngoài khu vực chuồng nuôi. Sử dụng các giàn làm mát với vật liệu làm mát bằng giấy chuyên dụng; nước được bơm từ đỉnh dàn xuống làm ướt giấy để tạo độ ẩm. Khung dàn làm mát bằng thép, dàn được bảo vệ bằng lưới thép 1 ly ô vuông 1 cm. Hệ thống quạt hút gió công nghiệp được thiết kế đúng quy chuẩn kỹ thuật. Tại khu chăn nuôi lợn nái bố trí 110 quạt hút công nghiệp và tại khu chăn nuôi lợn thịt bố trí 128 quạt hút công nghiệp; bố trí vào tường đầu hồi đối diện (vị trí mỗi quạt tương ứng với từng giàn) đủ lớn để có thể hút hơi nước từ hệ thống giàn làm mát tạo độ ẩm cần thiết và sự lưu thông không khí trong những ngày mùa hè oi bức, nóng nực hoặc khô hanh (mùa đông) của chuồng nuôi.

- Trang bị hệ thống quạt hút thông gió đầy đủ trong các chuồng nuôi.

- Các hệ thống thu gom nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh chuồng trại, ...được lắp đặt kín để giảm thiểu tối đa khả năng phát tán của mùi hôi ra môi trường.

- Bố trí cổng phụ; tuyến đường riêng biệt để vận chuyển phân và chất thải rắn;

- Phun chế phẩm tại các khu vực chuồng trại, khu vực xử lý heo ốm chết, nhà kho,....

để giảm thiểu mùi hôi thối phát sinh từ các khu vực này. Chế phẩm vi sinh là AQUACLEAN - ACF 32 (sản xuất tại Việt Nam). Chế phẩm được sử dụng như sau: Pha

54

với tỉ lệ 10% phun để xử lý môi trường; định kỳ phun 2 ngày/1 lần; 1 lít/lần phun;

- Công nghệ của công ty là Công nghệ khép kín, có sử dụng men vi sinh trong thức ăn và thường xuyên phun men vi sinh khử mùi vào chuồng nuôi nên hạn chế được mùi, khí thải phát sinh, Trong trường hợp đi vào hoạt động, mùi hôi không đảm bảo, công ty sẽ tiến hành lắp dựng lưới chắn mùi hôi sau các dãy chuồng nuôi.

* Hệ thống xử lý khí thải cuối chuồng nuôi

Phía cuối dãy mỗi ô chuồng nuôi sau quạt hút mùi bố trí một buồng xử lý mùi hôi và khí thải (tại mỗi ô chuồng nuôi); bao lưới xung quanh để xử lý mùi hôi từ chuồng nuôi đảm bảo tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.

Bên trong buồng xử lý khí thải lắp đặt hệ thống béc phun mưa bằng các ống nhựa PVC đường kính 21mm cách 0,4m đặt một ống có đục lỗ để dung dịch hấp thụ qua các lỗ tạo thành các hạt sương; Khi tiếp xúc sẽ hấp thụ các khí thải từ chuồng nuôi và đi vào rãnh thải có kích thước 0,2x0,2m bố trí phía dưới buồng xử lý. Lượng nước này chủ yếu thất thoát bốc hơi và bám dính vào khung lưới, đường bê tông.

Khí thải sau xử lý được quạt hút đặt ở cuối buồng hút khí thải sau xử lý thải ra môi trường;

Vật liệu lắp đặt giàn phun sương gồm:

+ Ống nhựa PVC đường kính 21mm có đục lỗ với chiều dài dọc theo chiều dài cuối các ô chuồng nuôi (cách 0,3m/ống); khoảng cách giữa các ống nhựa là 0,5m; sử dụng máy bơm với công suất 370w để bơm cấp nước cho giàn phun sương.

+ Bồn nhựa 1m3 có cánh khuấy để khuấy trộn chế phẩm EM ; Lượng hóa chất sử dụng khoảng: 1 lít chế phẩm EM/1m3; Lượng chế phẩm khoảng 1 lít /ngày

Hình 3.9. Sơ đồ xử lý khí thải sau chuồng nuôi.

Khí thải trong chuồng nuôi

Quạt hút khí có công suất: 0,37kw

Buồng xử lý khí thải KT: 15x2,5m

Bơm nước công suất 370w

Dàn phun sương Ống nhựa PVC đường kính 21mm

Ra môi trường

Nước tuần hoàn tái sử

dụng

Bồn nhựa 1m3

Quạt hút Chế phẩm

EM

55

Hình 3.10. Hệ thống xử lý khí thải cuối chuồng nuôi 2.1.2. Công trình xử lý khí sinh học phát sinh từ hầm Biogas

Với lưu lượng khí sinh học phát sinh phụ thuộc vào chu kỳ nuôi tổng lượng khí thải trong năm tương đối lớn, lượng khí thải này được chủ cơ sở sử dụng để phục vụ nấu nướng, chiếu sáng, phần không sử dụng hết được thu gom qua thiết bị đốt bỏ (không thải khí sinh học ra môi trường).

* Tính toán lượng khí phát sinh từ hầm Biogas:

Hệ thống hầm Biogas là một loại bể phân huỷ yếm khí, tại đây sử dụng quá trình lên men tạo khí gas. Đó là quá trình phức tạp diễn ra theo nhiều giai đoạn, tuy nhiên có thể tổng quát phương trình chung như sau:

Chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 +H2S

Quá trình lên men khí mêtan gồm hai pha: pha axit và pha kiềm (hay pha mêtan).

- Lưu lượng khí thải sinh ra từ hệ thống hầm Biogas phủ bằng bạt nhựa HDPE:

Theo Theo đề tài nghiên cứu khoa học-Nghiên cứu xử lý chất thải trong chăn nuôi nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn năng lượng sinh học của Vũ Đình Tôn và Cộng sự; Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội, trong các hầm Biogas xảy ra quá trình phân hủy yếm khí các hợp chất hữu cơ tạo ra tạo thành các khí sinh học: CH4 (55% - 60%);

CO2 (35% - 40%); H2S (0,1% - 1,0%) và NH3 (0,1% - 1,0%) chiếm hàm lượng nhỏ. Trong đó: Khí CH4 được sử dụng làm khí đốt; Khí H2S có mùi hôi; nếu ngửi nhiều sẽ gây đau đầu, buồn nôn; khí H2S là khí cháy được; khi đốt cháy tạo thành các hợp chất khác của lưu huỳnh; Các khí còn lại ít độc hại và không tồn tại lâu trong môi trường do dễ dàng bị cây cối hấp thụ. Về mặt độc học các khí này gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người; khi hòa tan vào trong nước tạo thành các hợp chất có tính axit gây ăn mòn kim loại. Tuy nhiên về mặt hóa học khí sinh học là nhiên liệu có thể sử dụng để đun nấu và sử dụng cho công việc hoạt động khác của trang trại.

Vi khuẩn Tạo mêtan

56

Theo tài liệu về Công nghệ khí sinh học của cục chăn nuôi - Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn. Lượng khí sinh học sinh ra từ hệ thống Biogas được tính theo công thức:

V = Md x Y/1000 (m3/ngày) Trong đó:

+ Md: Lượng phân vào hầm Biogas (kg);

+ Y: Hiệu suất sinh khí của nguyên liệu từ 15 – 32 lít/kg (chọn Y = 32,0 lít/kg).

Như vậy lượng khí sinh học sinh ra từ bể Biogas của trang trại là: Thay số vào công thức VKhí sinh học = Md x Y/1000 (m3/lứa) = 0,032xMd

Khối lượng phân đưa vào hầm Biogas lớn nhất trong năm khoảng 8.096 kg/ngày => Khối lượng khí sinh học sinh ra trong hầm Biogas là: V= 259 m3/ngày

Theo đề tài nghiên cứu về thực trạng và giải pháp sản xuất và sử dụng hiệu quả khí Biogas trong chăn nuôi lợn trên địa bàn tỉnh Hà Tĩnh của nhóm tác giả: Trần Hòa Duân, Ngô Quỳnh Phương và Nguyễn Hữu Đồng – Trường Đại học Hà Tĩnh đã được Sở KHCN Hà Tĩnh thẩm định tại quyết định số DA 1411/HĐ-SKHCN tỉnh Hà Tĩnh cho thấy: Thành phần chính của Biogas là CH4 (55-60%) và CO2 (35-40%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S (0,1-1%), NH3(0,1-1%) … được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 400 C. Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý khí sinh học trước khi sử dụng;

Trong các khí trên chỉ có khí CH4 được sử dụng cho mục đích thắp sáng, đun nấu:

Như vậy lượng khí biogas tối đa có thể sử dụng cho mục đích đun nấu là: 153,6 m3/ngày;

Còn lại các khí khác không tham gia trong quá trình cháy sinh nhiệt mà chúng sẽ bị oxy hóa thành các hợp chất khác gây ô nhiễm môi trường; Tuy nhiên khu vực xây dựng trang trại xa khu dân cư; xung quanh là đồi trồng cây công nghiệp của bà con tại thôn Lương Thịnh, xã Lương Sơn, huyện Thường Xuân và rừng hỗn tap, núi đá vôi…; xa khu dân cư nên tác động đến môi trường là không đáng kể.

* Biện pháp xử lý:

- Trang trại đầu tư hệ thống thu gom khí thải sinh học, khí sinh học sinh ra sau quá trình phân hủy trong bể biogas được cho đi lên qua hệ thống ống thu khí để đun nấu, lượng khí dư thừa sẽ được đốt bỏ trực tiếp bằng các pép và đuốc đốt chuyên dụng (không thải bỏ khí sinh học ra ngoài môi trường).

- Chủ cơ sở thu hồi khí sinh học làm chất đốt, cụ thể như sau: Lắp đặt hệ thống thu hồi khí gas và các thiết bị sử dụng khí gas. Hệ thống thu hồi khí gas bao gồm các đường ống dẫn khí, van khí, ống thu nước, áp kế:

+ Ống dẫn khí làm bằng chất liệu nhựa dẻo PVC Ф14-21mm để tránh sự ăn mòn.

Ống dẫn khí được nối từ hầm biogas tới các dụng cụ, thiết bị sử dụng gas như bếp nấu, đèn khí gas, máy phát điện…

+ Van khí được dùng để mở hoặc đóng ngắt đường ống dẫn khí.

57

+ Ống thu nước: Khí sinh học luôn chứa hơi nước bão hòa, hơi nước sẽ ngưng đọng trong đường ống, nếu không tháo nước đọng thì đường ống sẽ bị tắc. Vì vậy cần phải lắp đặt vào đường ống bộ phận thu nước đọng.

+ Áp kế: Áp kế được lắp đặt bên ngoài hầm biogas (tại điểm đấu nối đường ống dẫn khi gas từ hầm biogas) để đo áp suất khí đồng thời cho biết lượng khí tích trữ trong bể còn nhiều hay ít. Áp suất càng cao thì lượng khí đang tích trữ càng nhiều và ngược lại. Để từ đó có kế hoạch sử dụng tránh việc áp suất khí trong hầm quá nhiều dẫn đến làm nổ hầm biogas.

- Lắp đặt thiết bị lọc khí sinh học để loại bỏ khí H2S ra khỏi hỗn hợp khí sinh học trước khi sử dụng đun nấu. Hiện nay có rất nhiều thiết bị lọc khí sinh học như MTF1, MTF3, MTF5… Thiết bị này đạt hiệu suất thu hồi 99% lượng CH4 (gas) tinh chất.

* Cấu tạo của thiết bị:

+ Thiết bị sủi bọt là thiết bị thu hồi theo phương pháp ẩm, khí cần lọc qua một cyclon hình trụ đứng, dung tích bình 200 lít, chứa sẵn 40 lít dung dịch dùng khử H2S. Moteur một khựa đẩy khí từ hầm ủ lên, một cyclon đơn gắn cố định trong bình (vật dụng này là những tấm nhựa màu sáng giống kim loại).

Khí H2S trong khí biogas sẽ kết tủa với dung dịch khử H2S ở lại trong bình còn khí gas đi đến bếp và nơi thắp đèn bằng một ống dẫn phía trên bình hình trụ 200 lít. Tốc độ nổi tự do của bọt từ 0,25 – 0,35m/giây. Thiết bị có hiệu suất làm việc cao có thể đạt 99% lượng CH4 (gas) tinh chất. Ngoài ra thiết bị sủi bọt còn có tác dụng hạ nhiệt độ khí sinh học.

Quy trình xử lý như sau: Khí thải đi ra từ bể Biogas được dẫn về bếp đun. Trước khi dẫn về bếp, khí sinh học dẫn qua thiết bị lọc khí sinh học. Tại thiết bị này có chứa dung dịch khử H2S, khi dòng khí đi vào thiết bị, khí H2S sẽ kết tủa với dung dịch ở lại trong bình còn khí gas đi đến bếp và nơi thắp đèn.

- Lắp đặt bếp, đèn khí sinh học để nấu ăn và thắp sáng, sưởi ẩm cho đàn lợn. Theo Tài liệu tập huấn - Công nghệ khí sinh học của Cục chăn nuôi – Bộ Nông nghiệp & PTNT.

Công suất tiêu thụ khí sinh học của các thiết bị như sau:

Bảng 3.7. Khả năng tiêu thụ chất đốt của các thiệt bị khí sinh học

Stt Tên thiết bị Suất tiêu thụ (m3/h/thiết bị)

1 Bếp KSH 2,0

2 Đèn KSH tương đương với bóng điện 75W 0,10 – 0,15

58

Hình 3.11. Sơ đồ đường dẫn sử dụng khí Biogas

2.1.3. Biện pháp giảm thiểu tác động do khí thải phát sinh từ nhà ủ chứa phân - Tiến hành phun chế phẩm sinh học để khử mùi; Sử dụng chế phẩm sinh học EM như Emina để khử mùi hôi tại khu vực xử lý nước thải, khu chứa phân, rãnh thoát nước với lượng dùng: 1 lít EM/10 lít nước cho 200m2 (diện tích khu vực phun) và đồng thời tiến hành trồng các hàng cây keo xung quanh khu xử lý nước thải và khu chứa phân.

* Quy trình ủ phân:

Phân được xếp thành từng lớp tại các khoang ủ. Để đảm bảo cho các quá trình hoạt động của vi sinh vật được tiến hành thuận lợi, nơi ủ phân phải có nền không thấm nước, cao ráo, tránh ứ đọng nước. Đống phân ủ phải có mái che mưa và để tránh mất đạm. Cạnh nơi ủ phân cần có hố để chứa nước từ đống phân chảy ra. Dùng nước phân ở hố này tưới lại đống phân để giữ độ ẩm cần thiết, tạo điều kiện thuận lợi cho tập đoàn vi sinh vật hoạt động mạnh.

- Quy trình ủ phân: Lượng phân sau khi thu gom về nhà chứa sẽ tiến hành ủ theo phương pháp ủ nhiệt với quy trình kép kín để diệt mầm bệnh, khử trùng sau đó có thể sử dụng để trồng cây trong khuôn viên trang trại và xuất bán. Phân heo được xếp thành từng lớp; sau đó tưới nước lên để đảm bảo độ ẩm khoảng 60-70%; phía trên mỗi lớp rắc vôi bột và chế phẩm EM để đẩy nhanh quá trình phân hủy, hạn chế mùi hôi và mầm bệnh ra môi trường; trát bùn bao phủ lên toàn bộ bề mặt của đống phân chỉ chừa một lỗ ở đỉnh (để tưới nước hàng ngày duy trì độ ẩm). Sau 4-6 ngày nhiệt độ đống phân tăng lên đạt 600C các loại vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ rất nhanh và mạnh. Phương pháp ủ nhiệt có tác dụng tốt trong việc tiêu diệt các mầm bệnh, vi sinh. Thời gian ủ: 15 ngày.

- Khu vực ủ phân:

- Đối với khu chăn nuôi lợn nái: Khối lượng phân khô lớn nhất thu được là 4.029 kg/ngày = 4,03 tấn/ngày. Dung tích chứa của khu vực ủ phân được xác định theo công thức sau: V=txM/d=15ngày×4,03 tấn/ngày/1,25 tấn/m3 = 48,36 m3; chiều cao đống phân khoảng 2,2m; Vậy diện tích khu vực ủ phân là 22 m2; Với tổng diện tích nhà chứa phân tại khu chăn nuôi lợn nái là 84,0m2 chiều cao 4,5m (bao gồm cả phần chứa và ủ phân), đáp ứng sức chứa khối lượng phân phát sinh tại trang trại. Tại khu ủ phân thực hiện bố trí nhà có