CHƯƠNG III. KẾT QUẢ HOÀN THÀNH CÁC CÔNG TRÌNH, BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CỦA CƠ SỞ
1. Công trình, biện pháp thoát nước mưa, thu gom và xử lý nước thải
1.3. Xử lý nước thải
1.3.1. Công trình xử lý nước thải sinh hoạt
* Nước thải rửa tay chân:
- Quy trình xử lý:
+ Tại khu chăn nuôi lợn nái: Nước thải rửa tay chân → Hố ga lắng cặn → Trạm XLNT 200 m3/ngày đêm → Hồ sinh học, hồ chứa nước thải sau xử lý có lót bạt HDPE.
+ Tại khu chăn nuôi lợn thịt: Nước thải rửa tay chân → Hố ga lắng cặn → Trạm XLNT 280 m3/ngày đêm → Hồ sinh học, hồ chứa nước thải sau xử lý có lót bạt HDPE.
* Nước thải từ nhà bếp:
- Quy trình xử lý:
+ Tại khu chăn nuôi lợn nái: Nước thải nhà ăn → 01 Bể tách dầu mỡ V=3,0 m3→ Trạm XLNT 200 m3/ngày đêm → Hồ sinh học, hồ chứa nước thải sau xử lý có lót bạt HDPE.
+ Tại khu chăn nuôi lợn thịt: Nước thải nhà ăn → 01 Bể tách dầu mỡ V=3,0 m3→ Trạm XLNT 280 m3/ngày đêm → Hồ sinh học, hồ chứa nước thải sau xử lý có lót bạt HDPE.
+ Số lượng công trình: 02 bể tách dầu mỡ có thể tích V = 3,0 m3; kích thước: dài x
33 rộng x cao = 2,0x1,0x1,5m)
+ Vị trí: Khu bếp ăn tại từng khu chăn nuôi của cơ sở (Khu vực nhà bếp của cơ sở).
Bể tách mỡ dùng để tách và thu các loại mỡ động vật và thực vật, các loại dầu có trong nước thải. Bể tách mỡ thường chia làm 2 ngăn (Giếng thu cặn và giếng thu mỡ). Bể tách dầu mỡ được thiết kế như sau:
Hình 3.3. Sơ đồ cấu tạo bể tách mỡ
* Nguyên lý bể tách dầu mỡ
- Nước thải được đưa vào ngăn thứ nhất thông qua sọt rác được thiết kế bên trong, cho phép giữ lại thực phẩm, đồ ăn thừa, xương hay các loại tạp chất khác có trong nước thải nhà bếp. Chức năng này giúp cho bể tách mỡ hoạt động ổn định mà không bị nghẹt rác.
- Nước thải nhà bếp tiếp tục được đưa sang ngăn thứ 2. Ở đây, thời gian lưu mỡ đủ để dầu mỡ nổi lên trên mặt nước. Các phần còn lại trong nước sau khi mỡ và dầu được tách ra lại tiếp tục đi xuống đáy bể và chảy ra ngoài.
- Lớp mỡ sẽ dần tích tụ và tạo lớp váng trên mặt nước. Hàng ngày nhân viên vệ sinh tiến hành vớt váng dầu. Váng dầu được vớt bằng biện pháp thủ công và thuê đơn vị chức năng đến thu gom, mang đi xử lý.
* Nước thải phát sinh từ các nhà vệ sinh - Quy trình xử lý:
+ Tại khu chăn nuôi lợn nái: Nước thải nhà vệ sinh → Các bể tự hoại → Trạm XLNT 200 m3/ngày đêm → Hồ sinh học, hồ chứa nước thải sau xử lý có lót bạt HDPE.
Số lượng: 07 bể tự hoại, mỗi bể có thể tích V = 9,0 m3/bể; kích thước: DxRxH = 3x2x1,5(m).
+ Tại khu chăn nuôi lợn thịt: Nước thải nhà vệ sinh → Các bể tự hoại → Trạm XLNT 280 m3/ngày đêm → Hồ sinh học, hồ chứa nước thải sau xử lý có lót bạt HDPE.
Số lượng: 07 bể tự hoại, mỗi bể có thể tích V = 9,0 m3/bể; kích thước: DxRxH = 3x2x1,5(m).
+ Vị trí xây dựng: Tại khu vực nhà vệ sinh của khu Nhà điều hành, nhà ở công nhân,
34 nhà ăn, nhà kỹ thuật.
- Nguyên lý hoạt động của bể tự hoại 3 ngăn như sau:
N-ớc thải vào
Ngăn chứa và phân hủy
kỵ khí Ngăn lên men
kþ khÝ
Ngăn lắng
N-ớc thải ra
Hình 3.4. Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại
- Kết cấu của bể tự hoại: Đáy bể bằng BTCT Mác 250 dầy 25cm; tường xây bằng gạch Tuynel dày 22cm, VXM Mác 100; trát tường vữa Mác 150; nắp bằng BTCT dày 20cm, VXMMác 250.
- Nguyên tắc hoạt động của hệ thống bể tự hoại 03 ngăn như sau: Có thể chia sự phân hủy chất thải trong bể phốt chia ra ba giai đoạn:
Giai đoạn 1: Nước thải từ bồn cầu, bồn tiểu được dẫn vào hầm tự hoại trong ngăn thứ nhất gọi là ngăn chứa mà không làm khuấy động bề mặt của ngăn chứa. Phân sẽ nổi lên và tiếp xúc với không khí tạo điều kiện tối đa cho vi khuẩn hiếm khí hoạt động phân giải các chất hữu cơ (phân) biến thành bùn lắng xuống dưới và chuyển qua ngăn thứ hai.
Giai đoạn 2: Quá trình phân hủy tiếp tục bởi vi sinh vật yếm khí (trong môi trường không có oxi) trong ngăn thứ hai gọi là ngăn lắng. Tiếp theo chất thải được chuyển sang ngăn thứ ba.
Giai đoạn 3: Kết thúc quá trình phân hủy bằng vi khuẩn yếm khí, chất thải được chuyển sang ngăn thứ ba chậm và tạo điều kiện cho nước thải có diện tích tiếp xúc với không khí tối đa để quá trình phân hủy của vi khuẩn hiếu khí (môi trường giàu oxi) tiếp tục phân giải hết các chất hữu cơ có mùi hôi thối thải ra và được đưa ra hố ga dẫn ra cống chung.
Mô tả quá trình yếm khí xảy ra tại bể tự hoại 3 ngăn:
Các hệ thống yếm khí ứng dụng khả năng phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có oxi. Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ phức tạp liên hệ đến hàng trăm phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên có thể biểu diễn đơn giản chúng bằng phương trình phản ứng như sau:
Lên men
Chất hữu cơ CH4 + CO2+ H2+NH3+ H2S Yếm khí
Hỗn hợp khí sinh ra thường được gọi là khí sinh học hay biogas, thành phần của biogas như sau:
35
Methane (CH4) 55% - 65%
Carbon dioxide (CO2) 35% - 45%
Nitrogen (N2) 0 - 3%
Hydrogen (H2) 0 - 1%
Hydrogen sulphide (H2S) 0 - 1%
Quá trình phân hủy yếm khí chia thành 03 giai đoạn chính như sau:
1- Phân hủy các chất hữu cơ cao phân tử (thủy phân và lên men).
2- Tạo nên các axit (axit acetic, H2).
3- Tạo CH4
1.3.2. Xử lý nước thải chăn nuôi
(1) Thu gom nước thải trong chuồng nuôi:
Trang trại sử dụng công nghệ chăn nuôi hiện đại, tiên tiến, lợn được ăn uống tại chỗ, thải tại chỗ, tốn ít diện tích chuồng nuôi, dễ dàng thu gom chất thải phát sinh xuống hầm kín phía dưới chuồng nuôi.
Hầm kín phía dưới chuồng nuôi được thiết kế cứ 2 dãy lợn đứng thiết kế một hầm kín phía dưới chuồng nuôi, độ dốc mặt nền 2 bên là i=20% về rãnh thu gom nước thải trong chuồng nuôi kích thước BxH=0,2x0,2(m). Rãnh thoát nước thải bên trong chuồng được đấu nối với hệ thống thoát bể thu chất thải ở bên ngoài, sau đó theo đường ống dẫn nước thải chảy về hố lắng phân.
Tại đây, nước thải được bơm về máy ép phân để ép khô, phân sau đó được trộn thêm chế phẩm sinh học, đóng bao và lưu giữ tại nhà chứa phân trước khi sử dụng bón cây trong quá trình trồng rừng và xuất bán cho các nhà máy chế biến phân bón hoặc sử dụng chăm sóc cây trồng. Nước thải sau máy ép phân được đưa vào bể biogas để phân hủy các chất hữu cơ, sau đó được dẫn vào trạm XLNT để tiếp tục xử lý trước khi thải ra môi trường.
(2) Hầm biogas
Toàn bộ nước thải từ các dãy chuồng nuôi được thu gom hết về Bể lắng phân sau khi tách ép phân thì dẫn về hầm Biogas. Tại các hầm Biogas sẽ diễn ra quá trình phân hủy kỵ khí chuyển hóa các chất hữu cơ có trong nước thải, quá trình phân hủy sinh ra các khí sinh học trong đó phần lớn là khí Metan. Nước thải được lưu lại tại hầm Biogas từ 40-60 ngày được dẫn vào Hồ chứa nước thải sau Biogas (một phần được sử dụng tưới cây vào ngày nắng, còn lại được dẫn vào trạm xử lý nước thải tập trung công suất 200 m3/ngày đêm và 280 m3/ngày đêm để xử lý tiếp). Khí sinh học sinh ra sau quá trình phân hủy trong các hầm Biogas được cho đi lên qua hệ thống ống thu khí để đun nấu, dùng phát điện Biogas phục vụ cấp 1 phần điện cho hoạt động của trại hoặc sử dụng để chạy hệ thống bóng đèn sinh học thắp sáng và bóng úm cho các chuồng lợn con.
* Nguyên lý hoạt động của hầm Biogas xử lý nước thải chăn nuôi như sau:
Hầm Biogas là một loại bể phân huỷ yếm khí, tại đây quá trình lên men tạo khí mêtan.
36 H2O 4H2
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 + H2S + N2 + PH3 + Tế bào mới
- Quá trình phân hủy chia thành 3 giai đoạn:
+ Giai đoạn thủy phân: Dưới tác dụng của các enzim thủy phân do VSV tiết ra sẽ phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản và tan được như các chất hydrat cacbon, chất béo (lipit), axitamin dễ tan trong nước.
+ Giai đoạn sinh axit: Nhờ các loài vi khuẩn sinh axit, các axit béo bậc cao và axit amin thơm được sinh ra ở giai đoạn đầu bị phân hủy thành các axit hữu cơ có phân tử lượng nhỏ hơn như các axit axetic, axit propionic... và một số loại khí như khí N2, H2S, NH3,…
Các phản ứng thủy phân và ôxy hóa khử xảy ra một cách nhanh chóng và đồng bộ trong cùng một pha, nhu cầu ôxy sinh học (BOD5) của toàn bộ quá trình gần như bằng không. Ở giai đoạn này sinh nhiều axit nên pH của môi trường giảm mạnh.
+ Giai đoạn sinh Mêtan: Đây là giai đoạn quan trọng nhất của toàn bộ quá trình, dưới tác dụng của các vi khuẩn sinh mêtan sử dụng các axit hữu cơ và các hợp chất đơn giản khác như axit axetic, axit focmic, Hiđro, đioxit cácbon biến thành khí CH4, CO2, N2, H2S...
Sự tạo thành khí Mêtan có thể theo hai con đường như sau: Nhóm Metyl của axit axetic phân hủy trực tiếp thành Metan, nhóm Cacboxyl của axit axetic trước tiên chuyển hoá thành Dioxitcacbon sau thì biến đổi thành Mêtan.
CH3 CH4
CH3COOH
CO2 CH4 + 2H2O
- Bùn cặn và váng của hầm Biogas được hút định kỳ 02 năm/lần; Bùn cặn và váng sau khi hút sẽ được đưa lên khu vực sân phơi bùn và vận chuyển về nhà chứa phân để chứa phân, phân sau khi ủ xong được tiến hành khử trùng trước khi sử dụng làm phân bón cho cây trồng trong trang trại.
- Với công nghệ này để xử lý nước thải chăn nuôi cho các trang trại hiện nay. Nó hoàn toàn có thể sử dụng các quá trình vi sinh để xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và các thành phần gây ô nhiễm khác như amoni, nitrit…
Lên men Yếm khí
37
Hầm Biogas tại khu chăn nuôi lợn nái Hầm Biogas tại khu chăn nuôi lợn thịt 1.3.4. Trạm xử lý nước thải tập trung tại Trang trại
Theo báo cáo đánh giá tác động môi trường được phê duyệt theo Quyết định số 319/QĐ-UBND ngày 19/01/2022 của UBND tỉnh Thanh Hóa, tổng lưu lượng nước thải phát sinh lớn nhất là 388,4 m3/ngày đêm với quy mô công suất chăn nuôi là 2.400 con lợn nái, 40 lợn đực và 16.000 con lợn thịt/năm. Vì vậy chủ cơ sở thực hiện đầu tư xây dựng Trạm xử lý nước thải tập trung công suất 400 m3/ngày đêm để xử lý toàn bộ nước thải phát sinh từ cơ sở.
Sau khi được phê duyệt báo cáo đánh giá tác động môi trường, chủ cơ sở đã thực hiện các thủ tục hồ sơ liên quan để được phép triển khai xây dựng các hạng mục công trình của cơ sở. Chủ cơ sở đôn đốc, tập trung nhân lực xây dựng các hạng mục công trình chính, công trình phụ trợ, và các công trình bảo vệ môi trường để kịp tiến độ kế hoạch chăn nuôi đã đề ra;
Hiện nay chủ cơ sở đã thực hiện xây dựng hoàn thành 02 trạm xử lý nước thải tập trung, bao gồm: 01 Trạm XLNT TT công suất 200 m3/ngày đêm tại khu chăn nuôi lợn nái và 01 Trạm XLNT TT công suất 280 m3/ngày đêm tại khu chăn nuôi lợn thịt. 02 Trạm xử lý nước thải của trang trại sử dụng cùng công nghệ xử lý áp dụng kỹ thuật bể kỵ khí AUF kết hợp với thiếu khí, hiếu khí, lắng phản ứng sau quá trình xử lý yếm khí bằng Biogas.
- Đơn vị thi công lắp đặt máy móc thiết bị cho Trạm XLNT: Công ty cổ phần Đầu tư nông nghiệp công nghệ cao Lương Sơn
+ Đơn vị giám sát: Công ty TNHH tư vấn đầu tư, xây dựng Đại Thanh.
+ Thời gian nghiệm thu hệ thống: Từ 8h00 ngày 30/09/2023 đến 10h00 ngày 30/09/2023.
(Theo biên bản nghiệm thu giai đoạn thi công hoàn thành khối lượng công trình số 10/BBNT/GĐHT ngày 30/08/2023)
- Chủ cơ sở - Đơn vị thi công xây dựng: Công ty cổ phần Đầu tư nông nghiệp công nghệ cao Lương Sơn
+ Đơn vị giám sát: Công ty TNHH tư vấn đầu tư, xây dựng Đại Thanh.
38
+ Thời gian nghiệm thu hệ thống: Từ 8h00 ngày 20/09/2023 đến 10h00 ngày 20/09/2023.
(Theo biên bản nghiệm thu hoàn thành công trình đưa vào sử dụng số 04/BBNT/GĐHT ngày 20/09/2023)
- Chế độ vận hành hệ thống: HTXLNT vận hành theo 2 chế độ: Chế độ vận hành tự động và chế độ vận hành bằng tay khi gặp sự cố kỹ thuật.
39
* Quy trình công nghệ của Trạm XLNT công suất 200 m3/ngày đêm tại khu chăn nuôi lợn nái và Trạm XLNT công suất 280 m3/ngày đêm tại khu chăn nuôi lợn thịt như sau:
Hình 3.5. Sơ đồ quy trình công nghệ Trạm xử lý nước thải tại Trang trại.
* Thuyết minh quy trình công nghệ:
Nước thải nuôi heo thoát ra khỏi bể biogas chứa hàm lượng chất rắn lơ lửng cao nên
Xả thải/Tuần hoàn tái sử dụng
Hồ sinh học có lót bạt HDPE
Bể khử trùng Chlorine
Bể lắng Bể trung gian
Bể UAF Bể Aerotank
Bể phản ứng Máy thổi khí
PAM, PAC
Hố lắng
Nước thải sau Hầm Biogas
Hồ chứa nước thải
Bể điều chỉnh pH Bể điều hòa Hóa chất điều
chỉnh PH
Tuần hoàn nước thải
Hồ chứa nước sau xử lý có lót bạt HDPE
Bể nén bùn
40
được đưa vào hồ lắng sơ cấp. Trước hồ lắng sơ cấp, song chắn rác được lắp đặt để loại bỏ các tạp chất vô cơ có kích thước lớn, nhằm đảm bảo an toàn giảm tải cho Trạm xử lý phía sau. Trong hồ lắng sơ cấp, các hợp chất vô cơ có khả năng lắng sẽ được lắng xuống đáy hồ. Phần nước còn lại được bơm lên hệ thống qua bể điều chỉnh PH .
- Bể điều chỉnh PH: tại đây nguồn nước thải được hòa trộn đều với hóa chất đạt các mức độ theo yêu cầu của các công đoạn xử lý tiếp theo của hệ thống sau đó nước thải chảy sang bể điều hòa.
- Bể điều hòa: có nhiệm vụ điều hòa lưu lượng, nồng độ chất hữu cơ trong nước thải do đó giúp hệ thống làm việc ổn định. Nhờ hệ thống sục khí trong bể điều hòa làm nước thải được xáo trộn đều tránh lắng cặn trong bể, tránh hiện tượng phân hủy kỵ khí tạo mùi hôi. Cuối cùng nước thải được bơm sang bể kỵ khí UASB
- Bể kỵ khí UAF: thực hiện phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí thành các dạng khí sinh học và các sản phẩm hữu cơ khác. Bể xử lý sinh học kỵ khí là một trong những công trình xử lý được ứng dụng rộng rãi nhất trên thế giới do các đặc điểm chính sau:
Cả ba quá trình: phân hủy - lắng – tách khí được lắp đặt trong cùng một công trình.
Thích nghi với nồng độ hữu cơ cao và làm tăng hiệu quả xử lý kỵ khí.
Tạo thành các bùn hạt dạng lơ lửng có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng. Ngoài ra do có lớp vật liệu lọc đồng thời cũng tạo nên lớp màng sinh học kỵ khí giúp cho việc tăng cường hiệu quả xử lý khi nồng độ nước thải tăng cao do vật liệu lọc có tác dụng giữ bùn kỵ khí không cho trôi ra ngoài.
Quá trình kỵ khí xảy ra qua ba giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử - Giai đoạn 2: Axít hóa
- Giai đoạn 3: Methane hóa. Giai đoạn này đã chuyển từ sản phẩm đã methane hóa thành khí (CH4 và CO2) bằng nhiều loại vi khuẩn ky. Khí nghiêm ngặt.
Các phương trình phản ứng:
CH3COOH CH4 + CO2 (8)
2C2H5OH + CO2 CH4 + 2CH3COOH (9) CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O (10) Các protein có khả năng phân hủy
NH3 + HOH NH4+ + OH- (11)
Khí OH– sinh ra sẽ phản ứng với CO2 tạo thành ion bicacbonat.
Nước thải sau bể kỵ khí tràn qua máng răng cưa phân phối đều sang hai bể sinh học hiếu khí.
CHC không khí tan
CHC tan Acid bay hơi
41
- Bể sinh học hiếu khí: là nơi diễn ra quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ trong điều kiên cấp khí bằng máy thổi khí. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và CO2: trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để vi sinh vật tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý; giải phóng các khí ức chế quá trình sống của vi sinh vật, các khí này sinh ra trong quá trình vi sinh vật phân giải các chất ô nhiễm; tác động tích cực đến quá trình sinh sản của vi sinh vật.
- Qúa trình phân hủy hợp chất hữu cơ:
Trong bể sinh học hiếu khí các vi sinh vật (VSV) sử dụng oxy được cung cấp chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải một phần thành vi sinh vật mới, một phần thành khí CO2 và NH3 bằng phương trình phản ứng sau:
Phương trình phản ứng:
VSV + C5H7NO2 + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + VSV mới (12)
Hỗ hợp bùn hoạt tính và nước thải gọi là dung dịch xáo trộn (mixed liquor), hồn hợp này được chảy qua bể trung gian lằng bùn sinh học.
- Bể trung gian: có nhiệm vụ phân tách hỗn hợp nước và bùn ( bùn hoạt tính ). Phần bùn sau khi lắng dưới đáy bể có hàm lượng MLSS = 8000 – 1200mg/L được phân thành hai dòng: dòng một được tuần hoàn về bể điều hòa làm giảm nồng độ ô nhiễm nước thải
Phần nước trong được bơm lên thiết bị phản ứng.
- Thiết bị phản ứng: mục đích xử lý độ đục, khử mầu, cặn lơ lửng. nước thải sau khi được châm hóa chất De-CoLor, PAC tại đây diễn ra quá trình keo tụ, tạo bồng, phần lớn các bông cặn được lắng xuống đáy bể và được xả về bể bùn thải bằng hệ thông van khóa tự động được cài đặt theo chu trình. Phần nước trong được chảy tràn qua máng răng cưa chảy xuống bể lắng.
- Bể lắng: tại bể lắng các bông cặn, huyền phù còn tồn tại trong nước thải sẽ bị lắng xuống đáy bể. tạo thành bùn, được bơm về bể bùn định ký. Phần nước trong được chảy sang bể khử trùng.
- Bể khử trùng: Bể khử trùng có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải trước khi thải ra môi trường. Bể được cấp thêm khí nhằm tăng khả năng xáo trộn tự nhiên giữa hóa chất với nước thải nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất. Hóa chất được cung cấp bằng các bơm định lượng.
Nước thải sau khi được tách hoàn toàn lượng bùn được châm Chlorine khử trùng trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.Chlorine là chất khử trùng được sử dụng phổ biến do hiệu quả diệt khuẩn cao và giá thành tương đối rẻ sẽ được sử dụng cho công trình này. Quá trình khử trùng nước xảy ra qua 2 giai đoạn: đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật sau đó phản ứng với men bên trong tế bào và phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Nước thải sau bể khử trùng (kết thúc công đoạn xử lý qua trạm XLNT tập trung công