Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô Viện Khoa học Công
nghệ Môi trường - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - những người đã tận tâm truyền
đạt những kiến thức quí báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt, em xin chân thành cảm
ơn cô giáo Phạm Thu Phương đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình
làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn đến Ban lãnh đạo Trung tâm Công nghệ Khí sinh
học (BTC) trực thuộc Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam đã tạo điều
kiện giúp đỡ tham quan, khảo sát thu thu thập các số liệu thực tế.
Và cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn
bè em đã hết lòng giúp đỡ, động viên và đóng góp ý kiến cho em rất nhiều trong quá
trình hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 17 tháng 06 năm 2010
Sinh Viên
Nguyễn Đăng Thinh
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
i
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
KÍ HIỆU VIẾT TẮT
BOD : Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hóa, mg/l
COD : Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học, mg/l
SS : Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng, mg/l
HDPE : High Density polyethylene - Màng địa kỹ thuật
ABD : Anaerobic Baffled Digester - Bể phân hủy kỵ khí có vách ngăn
UASB: Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể phân hủy có đệm bùn kỵ khí lơ
lửng dòng chảy ngược
FAO : Food and Agriculture Organization - Tổ chức Lương thực và Nông
Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu nước thải của trang trại chăn nuôi.
Bảng 4.2: Thông số thiết kế hố thu gom.
Bảng 4.3: Các thông số đầu vào hồ phủ bạt HDPE.
Bảng 4.4: Thông số thiết kế hồ phủ bạt HDPE
Bảng 4.5: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải vào và ra hồ phủ bạt HDPE
Bảng 4.6: Bảng thông số nước thải vào hồ tùy nghi
Bảng 4.7: Các thông số cơ bản thiết kế hồ sinh học tùy nghi
Bảng 4.8: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải vào và ra hồ sinh học tùy nghi
Bảng 4.9: Bảng thông số nước thải vào hồ thủy sinh
Bảng 4.10: Các thông số cơ bản thiết kế hồ thủy sinh
Bảng 4.11: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải vào và ra hồ thủy sinh
Bảng 4.12: Các thông số của Fe
2
O
3
dạng hạt xốp
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
iii
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Sơ đồ quy trình chăn nuôi lợn của trang trại
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải trang trại chăn nuôi lợn Xuân Thọ III
Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải chuồng nuôi cơ sở hợp tác chăn nuôi
lợn hậu bị Cổ Đông.
Hình 3.1: Hiệu suất sinh khí của chất thải lợn phụ thuộc vào hàm lượng chất khô.
Hình 3.2 Quan hệ hiệu suất sinh khí và nhiệt độ ứng với thời gian lưu khác nhau.
Hình 3.3: Tốc độ sinh khí phụ thuộc thời gian ở 35
0
C.
;< <=>
;< ?9@A?=B
$;< =B
$C9@=D*+)
$C9@=*E*+F
$G"C9@H9IJK=LLL7
$G"C9@H<MI N9IOPQGRS
Chương 3: CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRANG
TRẠI CHĂN NUÔI 23
3.1 Giới thiệu sơ lược về công nghệ khí sinh học 23
$1 "'AT*+=$
$SUV*+=$
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
v
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
$$*+=A>
3.2 Quá trình phân hủy kỵ khí hợp chất hữu cơ trong thiết bị khí sinh học25
3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản lượng khí sinh học 27
$$W*E*+F
$$G ((XF
$$$KY9"*AZ9N#[9",
$$>50
$$B4"Z0
$$)K9$
$$F\9IH#[9"$
$$,G] $
$$01#Z$$
$$7G J#^D$$
3.4 Một số tham số thiết kế và vận hành thiết bị khí sinh học 33
>$5/l#B$
>>5/#B>
>BK+ DPQ9'H*+=BF
>BKDPQ 5:BF
>BKDPQ GqB0
>)K+ DPQ.I"C9@)B
>)K+P<'r'A/PH5i;o)B
>)K+P<'((Q.)0
4.3 Tính toán chi phí xây dựng và vận hành công trình khí sinh học 69
>$K+ +J#(p)0
>$G+J#(p)0
>$G+DPQ)0
>$K+ +AOF7
KẾT LUẬN 72
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
vii
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
MỞ ĐẦU
Những năm gần đây, ngành chăn nuôi nói chung, chăn nuôi lợn nói riêng đã đạt
những tiến bộ đáng kể về cơ sở chuồng trại, giống, kỹ thuật nuôi dưỡng, quản lý dịch
bệnh,… Hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán, mang tính tận dụng, tự cung tự cấp, tuy
vẫn còn chiếm tỷ lệ đáng kể, chủ yếu ở vùng xa đô thị, vùng sâu, vùng khó khăn,
nhưng đang dần bị thay thế bởi loại hình chăn nuôi trang trại tập trung. Các cơ sở chăn
nuôi này chủ yếu được xây dựng gần khu dân cư đông đúc, các khu công nghiệp tập
trung người lao động nhằm tạo ra vành đai cung cấp thực phẩm tại chổ hoặc vệ tinh với
số lượng lớn, chất lượng cao, đáp ứng thị hiếu sử dụng thực phẩm tươi (thực phẩm
không qua bảo quản lạnh) của người tiêu dùng.
Bên cạnh những giá trị to lớn do chăn nuôi lợn mang lại thì vấn đề môi trường
cũng rất cần được quan tâm. Trong quá trình chăn nuôi một số lượng lớn nước thải
biến bán lẻ. Hiện nay, trên thế giới chăn nuôi chiếm 40% GDP ngành nông nghiệp, giải
quyết việc làm cho 1,3 tỷ người dân. Ở Việt Nam chăn nuôi chiếm 27% giá trị tổng sản
phẩm nông nghiệp, giải quyết việc làm cho hơn 10 triệu người dân (2008).
Đặc điểm nổi bật của nông nghiệp nhiệt đới Việt Nam là hệ thống sản xuất kết
hợp, sự kết hợp mật thiết giữa chăn nuôi và trồng trọt, trong đó trâu bò được sử dụng
làm sức kéo trong trồng trọt, nuôi lợn và trồng lúa hỗ trợ cho nhau. Phân chuồng từ lâu
được xem là loại phân có giá trị cao trong trồng trọt.
1.1.2 Xu hướng phát triển của ngành chăn nuôi hiện nay
Theo đánh giá của Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành
khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi Việt Nam,
giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ
nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Vì vậy, ngành chăn
nuôi ở nước ta trong thời gian qua đã phát triển với tốc độ nhanh (bình quân giai đoạn
2001 – 2006 đạt 8,9%).[1]
Theo xu hướng tiêu dùng hiện nay, nhu cầu các loại thịt vẫn tăng cao trong thời
gian tới, đặc biệt là thịt lợn vẫn chiếm tỷ lệ cao nhất (khoảng 63 – 65 %) trong tổng số
các loại thịt. Vì vậy, ngành chăn nuôi lợn đóng một vai trò rất quan trọng cung cấp
thực phẩm trong tiêu dùng của chúng ta.
Trong những năm vừa qua, chăn nuôi trang trại đã phát triển nhanh về số lượng
và quy mô chăn nuôi. Phát triển chăn nuôi trang trại là nhu cầu khách quan, là con
đường tất yếu để nâng cao năng suất, chất lượng và tạo ra khối lượng sản phẩm hàng
hoá lớn, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, nâng cao khả năng cạnh tranh trong thời
kỳ hội nhập. Trong khi đó phương thức chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán như hiện nay không
đáp ứng được những yêu cầu trên.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
2
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
Số lượng trang trại của cả nước không ngừng tăng lên, hoạt động chăn nuôi
ngày càng được áp dụng phổ biến ở nước ta. Tính đến cuối năm 2006 ở nước ta 17.721
Chăn nuôi trang trại, tập trung giúp kiểm soát dịch bệnh hiệu quả. Do phần lớn
các trang trại đầu tư công nghệ chăn nuôi tiên tiến và áp dụng các biện pháp an toàn
sinh học, cho nên mặc dù dịch tai xanh và dịch lở mồm long móng xảy ra trên diện
rộng, nhưng hầu hết các trang trại chăn nuôi vẫn chủ động khống chế và kiểm soát
được các dịch bệnh nguy hiểm này.
Chăn nuôi trang trại, tập trung góp phần khai thác và sử dụng có hiệu quả diện
tích đất gò đồi, đất hoang hóa, đất ven biển,…Tạo những vùng sản xuất tập trung với
khối lượng hàng hóa lớn, thúc đẩy quá trình chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật nuôi, tạo
điều kiện cho công nghiệp chế biến, giết mổ phát triển.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
3
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
Đồng thời với việc mở rộng về số lượng và quy mô chăn nuôi, loại hình chăn
nuôi trang trại, tập trung đã góp phần tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập cho người
sản xuất. Chăn nuôi trang trại, tập trung đã thu hút nhiều thành phần kinh tế tham gia
đầu tư như nông dân, cán bộ, công chức, người đã nghỉ hưu, các doanh nhân trong và
ngoài nước.
Cùng với sự phát triển của chăn nuôi trang trại đã hình thành các phương thức tổ
chức sản xuất mới trong ngành chăn nuôi như hợp tác xã sản xuất dịch vụ, liên minh
hợp tác xã, câu lạc bộ trang trại. Các loại hình sản xuất này đã góp phần củng cố và
thúc đẩy chăn nuôi trang trại phát triển.
Bên cạnh đó, do sự hình thành và phát triển trang trại chăn nuôi thiếu quy hoạch
khiến một số vùng đặc biệt ở đồng bằng bị ô nhiễm môi trường. Một số chủ trang trại
chưa đầu tư thỏa đáng cho hệ thống thu gom xử lý chất thải rắn và chất thải lỏng mà
thải trực tiếp ra ao, hồ, đồng ruộng gây ô nhiễm nặng môi trường xung quanh. Một số
trang trại mặc dù có đầu tư hệ thống xử lý chất thải, nhưng do chưa đảm bảo đúng qui
trình nên hiệu quả xử lý chất thải chưa triệt để.
* Một số mục tiêu chủ yếu cần đạt được của chăn nuôi trang trại, tập trung:[2]
- Đến năm 2008, các tỉnh trong cả nước phải lập xong quy hoạch tổng thể về
* Quy trình chăn nuôi lợn của một số trang trại lợn ở nước ta:
Lợn con giống từ 2 – 3 tuần tuổi có trọng lượng không dưới 5 – 10 kg được nuôi
trong lồng ấp đến khi đạt trọng lượng khoảng 25 kg thì được chuyển sang nuôi chuồng
trại. Lợn xuất trại có trọng lượng trung bình là 100 kg/con, khối lượng tăng trọng trên 1
đầu lợn trong 1 chu trình chăn nuôi là: 100kg/con - 10 kg/con = 90 kg/con.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
5
Hình 1.1: Sơ đồ quy trình chăn nuôi lợn của trang trại
Khử trùng chuồng trại, người
vào khu vực chăn nuôi
Tiêm phòng dịch hen Suyễn,
Sởi, Dại
Con giống 2 -3tuần
Nuôi lồng ấp
Nuôi chuồng trại
Tiêm phòng dịch tả, tụ dấu,
lở mồng long móng
Xuất trại
Sử dụng 1,2 đến 1,5
kgcám/1kg tăng trọng
Sử dụng 1,8 đến 2,0
kgcám/1kg tăng trọng
Sử dụng 2,3 đến 2,5
kgcám/1kg tăng trọng
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
* Kết cấu chuồng trại của các trang trại hiện nay:
Cơ sở chuồng trại: Lợn được nuôi trong chuồng có kết cấu: khung thép, tôn
lạnh, mái đôi để tạo dòng đối lưu, hệ thống quạt thông gió, nền chuồng bằng bêtông
phía dưới là hầm đồng thời là kênh thoát chất thải để dể dàng dọn vệ sinh. Chỉ tiêu diện
Phân lợn là chất thải có khối lượng lớn, do vật nuôi bài tiết trong quá trình sinh
sống sẽ gây ô nhiễm không chỉ không khí, đất và cả nguồn nước ngầm vì chúng sinh
khí độc, chứa các nguyên tố như nitơ, phốtpho, kali, chì, asen, candimi và các loại
mầm bệnh kí sinh trùng, vi sinh vật gây hại khác như E.coli, Sallmonella,
streptococcus, fecalis Đó là những tác nhân có thể gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp
đến sức khỏe cho con người. [4]
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
6
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
Lượng phân và nước tiểu của vật nuôi thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào
giống loài, tuổi, khẩu phần ăn, trọng lượng gia súc. Lượng phân và nước tiểu thải ra
trong ngày đêm trung bình được thể hiện trong bảng 1.2.
Bảng 1.2: Số lượng chất thải của một số loài gia súc gia cầm [5]
Loài gia súc, gia cầm Lượng phân (kg/ngày) Lượng nước tiểu (kg/ngày)
Trâu bò lớn 20 – 25 10 – 15
Heo < 10 kg 0,5 – 1,0 0,3 – 0,7
Heo 15 – 45 kg 1,0 – 8,0 0,7 – 2,0
Heo 45 – 100kg 3,0 – 5,0 2,0 – 4,0
Gia cầm 0,08 –
Phân lợn nói chung được xếp vào loại phân lỏng hoặc hơi lỏng, thành phần phân
lợn chủ yếu gồm nước (56 – 83%) và các chất hữu cơ, ngoài ra còn có tỉ lệ NPK dưới
dạng các hợp chất vô cơ. Thành phần hóa học của phân lợn từ 70 – 100 kg được thể
hiện trong bảng 1.3.
Bảng 1.3: Thành phần hóa học của phân lợn từ 70 – 100 kg[5]
Đặc tính Đơn vị tính Giá trị
Vật chất khô gram/kg 213 – 342
NH
4
– N gram/kg 0,66 – 0,76
Theo số liệu bảng 1.4 cho thấy một năm đàn gia súc, gia cầm của Việt Nam thải
ra một lượng chất thải rất lớn, trên 77 triệu tấn. Với lượng chất thải lớn như vậy nhưng
chỉ có 40% - 70% được ủ (thường là ủ nóng), đóng bao bán làm phân bón và khoảng
30 – 60% chất thải còn lại thường được xả trực tiếp xuống ao cá, ra môi trường (kênh,
rạch, mương, đất,…) hoặc ủ trong hầm Biogas. Hầu hết các cơ sở chăn nuôi không có
nhà xử lý phân hoàn chỉnh.[4]
Nước tiểu của lợn thường được hòa chung với lượng nước tắm và nước rửa
chuồng. Nước tiểu của lợn có thành phần chủ yếu là nước (chiếm 90% khối lượng
nước tiểu) ngoài ra còn có hàm lượng N và Urê khá cao có thể dùng để bổ sung đạm
cho cây trồng. Thành phần hóa học của nước tiểu lợn từ 70 – 100 kg cho thấy trong
bảng 1.5.
Bảng 1.5: Thành phần hóa học của nước tiểu lợn từ 70 – 100 kg.[5]
Đặc tính Đơn vị tính Giá trị
Vật chất khô gram/kg 30,9 – 35, 9
NH
4
- N gram/kg 0,13 – 0,40
Nt (Nitơ tổng số) gram/kg 4,90 – 6,63
Tro gram/kg 8,5 – 16,3
Urea gram/kg 123 – 196
Carbonate mol/l 0,11 – 0,19
pH 6,77 – 8,19
Phân và nước tiểu cũng là môi trường cho ruồi nhặng phát triển. Mật độ ruồi
nhặng cao gây khó chịu cho người và gia súc. Chúng còn là những vật trung trung gian
truyền các bệnh truyền nhiễm cho người và vật nuôi.
1.3.2 Ô nhiễm không khí
Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy chất
hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe
của vật nuôi. Các khí này có mặt thường xuyên và gây ô nhiễm chính, các khí này có
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
Lợn 3 – 22
Trâu bò 0,6
Gà (nuôi chuồng) 1 – 15
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
9
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
1.3.2.2 Khí Ammonia (NH
3
)
Sinh ra từ sự khử amin của protein trong chất thải chăn nuôi, là chất không màu,
mùi khai, dễ tan trong nước và gây kích ứng, NH
3
nhẹ hơn không khí (d = 0,59). Nếu
chuồng trại thông thoáng tốt thì ảnh hưởng của nó không đáng kể. NH
3
tiếp xúc với
niêm mạc mũi, đường hô hấp sẽ tiết dịch, co thắt khí quản và ho. Trường hợp NH
3
trong không khí cao kéo dài có thể gây viêm phổi, gây hoại tử đường hô hấp. NH
3
từ
phổi vào máu đi lên não gây nhức đầu và có thể dẫn đến hôn mê. Trong máu NH
3
bị
oxy hóa tao thành NO
2
gây nên hiện tượng Met – Hb. Tác hại của NH
3
ảnh hưởng đếm
trong không khí có thể dẫn đến bệnh
đường hô hấp như viêm phổi, ho, nặng ngực, thở ngắn, thở khò khè, nồng độ NH
3
cao
(> 25 ppm) có thể làm tăng khả năng viêm khớp, abcesses. Tác động của NH
3
, bụi và
vi sinh vật trong không khí đến sức khỏe của người và vật nuôi thường kết hợp với
nhau.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
10
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
1.3.2.3 Khí Hydrogen sulphide (H
2
S)
H
2
S là khí rất độc được sinh ra từ sự phân hủy phân gia súc, là sản phẩm hợp
chất chứa lưu huỳnh, nặng hơn không khí (d = 1,19) dễ hòa tan trong nước, chỉ một
lượng nhỏ cũng có thể tử vong. Nồng độ H
2
S trong chuồng nuôi không nên vượt quá 8
– 10 ppm. H
2
S có thể thấm vào niêm mạc tạo thành Na
2
S dễ dàng đi vào máu. Trong
máu H
2
nước tiểu, nước vệ sinh chuồng trại. Trung bình một ngày, một con lợn cần sử dụng và
thải ra khoảng 30 – 50 lít/con.
Nước thải do rửa chuồng trại chăn nuôi lợn chứa phân và nước tiểu được đặc
trưng bởi nồng độ SS và các chất hữu cơ rất lớn (thể hiện bằng BOD
5
và COD). Ngoài
ra, nước thải chăn nuôi lợn rất giàu nitơ và phốtpho. Bảng 2.1 cho thấy hàm lượng các
chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn vượt gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho phép.
Bảng 2.1: Đặc tính nước thải của một số trang trại chăn nuôi lợn
Thông số Đơn vị Trang trại Tân
Nguyên Phát
Trang trại
Hải vân sơn
Trang trại
Hòa Hội 1
Trang trại
Hòa Hội 2
pH – 6,5 6,3 7,2 6,8
COD mg/l 8.250 10.350 12.120 7.120
BOD
5
mg/l 4.850 6.580 8.350 4.300
N
tổng
mg/l 350 270 420 185
P
tổng
mg/l 125 270 132 185
SS mg/l 3.500 4.200 42 4.735
Coliform MPN/100 ml 10
ví dụ: vi trùng gây bệnh đóng dấu có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 - 108 ngày,
Salmonella 6 - 7 tháng, Mycobacteria tuberculosis 75 - 150 ngày, virus lở mồm long
móng sống trong nước thải 100 -120 ngày Các vi trùng có nha bào như Bacillus
anthracis có thể tồn tại hơn 10 năm, Bacillus tetani 3 - 4 năm. Trứng giun sán với các
loại điển hình như: Fasciolahepatia, Fasciola gigantica, Fasciolosis buski, Ascatis
suum, có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6-28 ngày và tồn tại 5 - 6 tháng.
Các vi trùng gây bệnh này có thể xâm nhập vào mạch nước ngầm. Salmonella có thể
thấm sâu xuống lớp đất dày 30 - 40cm. Ở những nơi thường xuyên tiếp nhận nước thải,
trứng giun sán, vi trùng gây bệnh có thể được lan truyền đi rất xa và nhanh, khi bị
nhiễm vào nước mặt tạo thành dịch cho người và gia súc.[4]
Khi lượng nước thải chăn nuôi không được xử lý đúng cách thải vào môi trường
quá lớn làm gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, vô cơ trong nước, làm giảm quá mức
lượng oxy hòa tan, làm giảm chất lượng nước mặt ảnh hưởng đến hệ sinh vật nước, là
nguyên nhân tạo nên dòng nước chết (nước đen, hôi thối, sinh vật không thể tồn tại)
ảnh hưởng đến sức khỏe con người, động vật và môi trường sinh thái.
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
13
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải
Các loại nước thải đều chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác
nhau: từ các loại chất rắn không hòa tan, đến các loại chất rắn khó hòa tan và những
hợp chất tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch nước và
có thể đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó
chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử
lý thích hợp.
Thông thường có các phương pháp xử lý nước thải sau:
- Xử lý bằng phương pháp cơ học;
- Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học;
- Xử lý bằng phương pháp sinh học;
phản ứng oxy hóa – khử, phản ứng tạo kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc
hại.
Những phương pháp hóa lý và hóa học thường được áp dụng trong xử lý nước
thải:
- Phương pháp trung hòa dùng để đưa môi trường nước thải có chứa các axít vô
cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 – 8,5. Trung hoà nước thải có thể thực
hiện bằng nhiều cách khác nhau: trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm, bổ sung
các tác nhân hoá học, lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hoà…
- Phương pháp khử trùng là dùng các hóa chất có tính độc với các vi sinh vật
như vi khuẩn, giun sán… để làm sạch nước. Hóa chất khử khuẩn hay dùng nhất là khí
hoặc nước clo, nước javel, vôi clorua…Trong quá trình xử lý nước thải, công đoạn khử
khuẩn thường đặt ở cuối quá trình xử lý.
- Phương pháp đông keo tụ dùng để làm trong nước và khử màu nước thải bằng
cách dùng các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo để liên kết các chất rắn ở trạng
thái lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kích thước lớn hơn.
- Phương pháp tuyển nổi dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách
tạo cho chúng khả năng dể nổi trên mặt nước khi bám theo các bọt khí.
Ngoài ra còn có các phương pháp khác như: phương pháp hấp phụ, phương
pháp trao đổi ion, phương pháp trích ly,
2.2.3 Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học thực chất là sử dụng và điều khiển
các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật để phân huỷ các chất ô nhiễm dưới dạng các
hợp chất hữu cơ và một số hợp chất vô cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ có thể chuyển hoá
sinh học được. Các vi sinh vật sử dụng các chất ô nhiễm có trong nước như nguồn dinh
dưỡng để khai thác năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển. Quá trình
chuyển hoá các chất ô nhiễm có trong nước thải thực chất là quá trình ôxy hoá khử sinh
học, trong đó các vi sinh vật là tác nhân quyết định. Vì vậy để quá trình xử lý bằng
phương pháp sinh học có hiệu quả thì nước thải phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
15
+ Oxi hóa các hợp chất có chứa nitơ: (protein, peptit, axit amin, các hợp chất
hữu cơ chứa nitơ phi protein…)
3 3
( )
2 2 2 3
4 2 4 2
y z y
VSV
C H O N x O xCO H O NH E
x y z
−
+ + − + → + + +
- Quá trình tạo sinh khối vi sinh vật ( bùn hoạt tính ):
4
( 5) ( 5)
3 2 5 7 2 2 2
4 2 2
y z y
VSV
C H O N NH x O C H NO x CO H O E
x y z
−
+ + + − − → + − + +
- Quá trình phân hủy nội bào:
5 5 2
5 7 2 2 2 2 3
VSV
C H NO O CO H O NH E
+ → + + +
* Tác nhân sinh học:
4
và CO
2
.
Quá trình phân huỷ kỵ khí các hợp chất hữu cơ là một quá trình phức tạp và
được chia thành 3 giai đoạn chính:
- Giai đoạn 1: giai đoạn thuỷ phân
- Giai đoạn 2: giai đoạn lên men các axit hữu cơ.
- Giai đoạn 3: giai đoạn mêtan hoá.
Các chất hữu cơ trong chất thải phần lớn là các chất hữu cơ cao phân tử như
Protein, chất béo, carbonhydrat, cellulose, lignin, v.v… Trong giai đoạn thủy phân, sẽ
Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (INEST) ĐHBKHN - Tel: (84.4)8681686 - Fax: (84.4)8693551
17
Tính toán thiết kế công trình khí sinh học xử lý nước thải trang trại chăn nuôi quy mô 1000 đầu lợn
Nguyễn Đăng Thinh – CNMTK50 Quy Nhơn
cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy
phân sẽ chuyển hóa protein thành amino axít, carbohydrate thành đường đơn, và chất
béo thành các axít béo. Trong giai đoạn axít hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp
tục chuyển hóa thành axít acetic, H
2
và CO
2
. Các axít béo dễ bay hơi chủ yếu là axít
acetic, axít propionic và axít lactic. Bên cạnh đó, CO
2
và H
2
, methanol, các rượu đơn
giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat. Vi sinh vật
chuyển hóa methane chỉ có thể phân hữu một số cơ chất nhất định như: CO
OH → 3CH
4
+ CO
2
+ 2H
2
O
4(CH
3
)
3
N + H
2
O → 9CH
4
+ 3CO
2
+ 6H
2
O + 4NH
3
* Tác nhân sinh học
- Tác nhân sinh học trong giai đoạn 1 và 2 là các vi khuẩn hô hấp kỵ khí hoặc
hô hấp tuỳ tiện thuộc các nhóm: Bacillus, Pseudomonas, Proteus, Micrococcus,
Clostridum…
- Vi khuẩn tạo metan thuộc thuộc 2 nhóm chính:
+ Nhóm ưa ấm (Mesophy, lên men tạo CH
4
ở nhiệt độ 35-38
0
Copyright: Tài liệu đại học ©