TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ- MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN THỊ QUỲNH ANH
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO
BẰNG CHẾ PHẨM SINH HỌC CATA 222
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
An Giang, 06/2011
TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ- MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN THỊ QUỲNH ANH
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO
BẰNG CHẾ PHẨM SINH HỌC CATA 222
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
GVHD: Th.s PHAN TRƯỜNG KHANH
GVPB: Th.s NGUYỄN HỮU THANH
Th.s HỒ LIÊN HUÊ
Giang,
06/2011
AnAn
Giang,
3.4. Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 18
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
i
Khóa luận tốt nghiệp đại học
3.5. Phương tiện, vật liệu nghiên cứu ............................................................... 19
3.6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 19
3.6.1. Phương pháp lấy mẫu ............................................................................. 19
3.6.2. Phương pháp phân tích các thông số ô nhiễm ........................................ 19
3.6.3. Phương pháp xử lý số liệu ...................................................................... 22
Chương 4: KẾT QUẢ THẢO LUẬN................................................................... 23
4.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu khi các thí nghiệm được bố trí trong điều
kiện cấp khí tự nhiên ............................................................................................. 23
4.1.1. Kết quả đo pH......................................................................................... 23
4.1.2. Kết quả đo COD ..................................................................................... 30
4.1.3. Kết quả đo NH4+ ..................................................................................... 35
4.1.4. Kết quả đo PO43- ..................................................................................... 40
4.1.5. Kết quả đo H2S ....................................................................................... 46
4.2. Kết quả phân tích các chỉ tiêu khi các thí nghiệm được bố trí trong điều
kiện yếm khí.......................................................................................................... 52
4.2.1. Kết quả đo pH......................................................................................... 52
4.2.2. Kết quả đo COD ..................................................................................... 57
4.2.3. Kết quả đo NH4+ ..................................................................................... 63
4.2.4. Kết quả đo PO43- ..................................................................................... 68
Khóa luận tốt nghiệp đại học
DANH SÁCH HÌNH
Hình 4.1: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 23
Hình 4.2: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 26
Hình 4.3: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 28
Hình 4.4: Sự biến động COD của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 30
Hình 4.5: Sự biến động COD của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 32
Hình 4.6: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 33
Hình 4.7: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 35
Hình 4.8: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 37
Hình 4.9: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 38
Hình 4.10: Sự biến động PO43- của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 40
Hình 4.11: Sự biến động PO43- của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 42
Hình 4.12: Sự biến động PO43- của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 44
Hình 4.13: Sự biến động H2S của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 46
Hình 4.24: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 66
Hình 4.25: Sự biến động PO43- của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 68
Hình 4.26: Sự biến động PO43- của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 70
Hình 4.27: Sự biến động PO43- của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 72
Hình 4.28: Sự biến động H2S của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 74
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
v
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Hình 4.29: Sự biến động H2S của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 76
Hình 4.30: Sự biến động H2S của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 78
Hình 4.31: Hiệu suất xử lý COD trung bình của các thí nghiệm ......................... 79
Hình 4.32: Hiệu suất xử lý NH4+ trung bình của các thí nghiệm ......................... 80
Hình 4.33: Hiệu suất xử lý PO43- của các thí nghiệm ........................................... 81
Hình 4.3: Hiệu suất xử lý H2S của các thí nghiệm ............................................... 82
thí nghiệm 1 .......................................................................................................... 36
Bảng 4.8: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH4+ trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 2 ....................................................................................................... 37
Bảng 4.9: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH4+ trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 3 .......................................................................................................... 39
Bảng 4.10: Kết quả kiểm định Duncan giá trị PO43- trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 1 ....................................................................................................... 41
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
vii
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Bảng 4.11: Kết quả kiểm định Duncan giá trị PO43- trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 2 ....................................................................................................... 43
Bảng 4.12: Kết quả kiểm định Duncan giá trị PO43- trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 3 ....................................................................................................... 45
Bảng 4.13: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H2S trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 1 .......................................................................................................... 47
Bảng 4.14: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H2S trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 2 .......................................................................................................... 49
Bảng 4.15: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H2S trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 3 .......................................................................................................... 51
Bảng 4.16: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 1 .......................................................................................................... 53
ở thí nghiệm 2 ....................................................................................................... 71
Bảng 4.27: Kết quả kiểm định Duncan giá trị PO43- trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 3 ....................................................................................................... 73
Bảng 4.28: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H2S trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 1 .......................................................................................................... 75
Bảng 4.29: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H2S trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 2 .......................................................................................................... 77
Bảng 4.30: Kết quả kiểm định Duncan giá trị H2S trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 3 .......................................................................................................... 78
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
ix
Khóa luận tốt nghiệp đại học
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
Các ký hiệu và từ viết tắt
Ý nghĩa
COD
Nhu cầu oxy hóa học
Thí nghiệm 2
TN3
Thí nghiệm 3
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
x
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chương 1: MỞ ĐẦU
Đồng bằng sông Cửu Long có nhiều điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát
triển ngành chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi heo, đem lại nhiều lợi ích to lớn
trong việc phát triển kinh tế vùng, đóng góp một phần thu nhập của người dân
vùng nông thôn. Không chỉ vậy, thịt heo là thức ăn dễ chế biến dưới nhiều
dạng món ăn ngon trong bữa ăn hàng ngày của chúng ta, nó có giá trị dinh
dưỡng cao, cung cấp các axit amin, các chất đạm, chất béo, chất khoáng,
vitamin… cần thiết cho sự phát triển của con người. Tuy nhiên, bên cạnh
những đóng góp tích cực về mặt kinh tế, chăn nuôi heo đã tạo ra một lượng
nước thải chứa các hợp chất hữu cơ Cacbon, Nitơ, Photpho với nồng độ cao
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Không chỉ vậy, hầu hết các cơ sở chăn
nuôi lớn, nhỏ hiện nay chưa có biện pháp xử lý thích hợp và hoạt động có hiệu
quả, chất lượng nước đầu ra không ổn định và vượt quy chuẩn Việt Nam
3713,8 nghìn con (gấp 1,5 lần so với năm 1996). Nhiều trang trại chăn nuôi ra
đời với qui mô khác nhau, sử dụng giống vật nuôi có năng suất cao phù hợp
với thị hiếu của người tiêu dùng trong vùng và cả nước.
Bảng 2.1: Phân bố chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long theo năm:
Đơn vị: nghìn con.
1999
ĐB Sông Cửu Long 2797,2
2000
2001
2002
2003
2004
2976,6
2946,1
3151,6
3448,6
3713,8
Nguồn: Phạm Quang Hùng, 2006.
trường từ các hộ chăn nuôi heo gây ra. Trước thực trạng đó, các ngành chức
năng đang cố gắng tìm ra giải pháp hiệu quả để giải quyết vấn đề trên.
2.2. Đặc điểm chất thải chăn nuôi heo
2.2.1. Khối lượng chất thải chăn nuôi heo
# Phân và nước tiểu
Trung bình mỗi ngày, một vật nuôi thải ra lượng phân bằng 7% khối
lượng của nó, đồng thời phụ thuộc vào một vài yếu tố như trọng lượng của vật
nuôi và cách chăm sóc (cho ăn và tuần suất vệ sinh, v.v).
Bảng 2.2: Lượng phân và nước tiểu thải ra hàng ngày.
Loại heo
Lượng
(kg/ngày)
phân
Lượng nước tiểu
(kg/ngày)
Từ 20-50 kg
1-2
1-1,5
Từ 50-90 kg
5-8
ngoài.
Các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn, ruột: virut, vi trùng, ấu trùng,
trứng giun sán.. bị tống ra ngoài (Nguyễn Quang Mai, 2004).
# Thành phần nước tiểu
Nước tiểu heo là loại phân bón giàu đạm và kali, hàm lượng lân ít hoặc
không đáng kể.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
4
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Bảng 2.3: Thành phần hoá học của nước tiểu heo.
Đặc tính
Đơn vị
Giá trị
Vật chất khô
g/kg
30,9-35,9
pH
6,77-8,19
Nguồn: Nguyễn Quang Mai, 2004.
# Thành phần nước thải chăn nuôi heo
Nước thải chăn nuôi heo gồm nước từ các đống phân chảy ra, phần lớn là
nước tiểu gia súc hòa lẫn nhiều chất hòa tan của phân đặc và có chứa thêm
một lượng nước rửa chuồng, do đó bị ô nhiễm về chất hữu cơ và vi sinh khá
cao.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
5
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Bảng 2.4: Tính chất nước thải chăn nuôi heo
Đặc tính
Đơn vị
Giá trị
Pt
mg/l
36-72
Nt
mg/l
220-460
Dầu mỡ
mg/l
5-58
Nguồn: Nguyễn Quang Mai, 2004.
2.2.3. Khả năng gây ô nhiễm môi trường của chất thải từ chăn
nuôi heo
# Ô nhiễm môi trường không khí
Vấn đề ô nhiễm mùi trong chăn nuôi heo là rất nghiêm trọng. Mùi hôi
chủ yếu xuất phát từ quá trình phân huỷ kị khí các chất thải (phân, nước tiểu),
phóng thích các chất khí như H2S, NH3, CO2, CH4… đây đều là những khí gây
hiệu ứng nhà kính.
Hidro sunfua (H2S) là khí có mùi trứng thối, gây ngạt, viêm màng, các
bệnh về phổi, có thể gây thở gấp và ngừng thở. H2S ở nồng độ cao có thể gây
tê liệt hô hấp và nạn nhân bị chết ngạt.
clorua, sunfat…
Các hợp chất hoá học trong phân và nước thải dễ dàng bị phân huỷ. Tùy
điều kiện hiếu khí hay kị khí mà quá trình phân huỷ tạo thành các sản phẩm
khác nhau như axit amin, axit béo, aldehide, CO2, H2O, NH3, H2S. Nếu quá
trình phân huỷ có mặt O2 sản phẩm tạo thành sẽ là CO2, H2O, NO2, NO3. Còn
nếu quá trình phân hủy diễn ra trong điều kiện thiếu khí thì tạo thành các sản
phẩm CH4, N2, NH3, H2S,… Các chất khí sinh ra do quá trình phân huỷ kị khí
và thiếu khí như NH3, H2S…gây ra mùi hôi thối trong khu vực nuôi ảnh
hưởng xấu tới môi trường không khí.
- Nitơ và Photpho
Khả năng hấp thụ Nitơ và Photpho của gia súc, gia cầm rất kém nên khi
ăn thức ăn có chứa Nitơ, Photpho vào thì chúng sẽ bị bài thiết theo phân và
nước tiểu. Trong nước thải chăn nuôi thường chứa hàm lượng Nitơ và Photpho
rất cao.
Nitơ bài tiết ra ngoài theo nước tiểu và phân dưới dạng urê, sau đó urê
nhanh chóng chuyển hoá thành NH3 theo phương trình sau:
(NH2)2CO + H2O Æ NH4+ + OH- + CO2 Æ NH3 ↑ + CO2 + H2O
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
7
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Khi nước tiểu và phân bài tiết ra ngoài, vi sinh vật sẽ tiết ra enzim
ureaza chuyển hoá urê thành NH3, NH3 phát tán vào không khí gây mùi hôi
và phát triển nhanh, khoẻ và nổi trên mặt nước.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
8
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Nước thải từ các chuồng gia súc trước tiên cho chảy vào bể lắng, để chất
thải rắn lắng xuống đáy. Sau vài ngày cho nước thải trong chảy vào bể mở có
bèo lục bình hoặc cỏ muỗi nước. Mặt nước trong bể được cây che phủ (mật độ
khoảng 400 cây/bể). Nếu là bèo lục bình, bể có thể làm sâu tuỳ ý, đối với cỏ
muỗi nước thì để nước cạn hơn, độ sâu bể xử lý khoảng 30cm. Cỏ muỗi nước
cần thời tiết mát mẻ, còn bèo lục bình phù hợp với thời tiết ấm. Kích cỡ của bể
tuỳ thuộc vào lượng nước thải cần được xử lý. Bể có thể chứa nước thải
chuồng nuôi khoảng 30 ngày. Nước thải được giữ trong bể xử lý 10 ngày.
Trong thời gian giảm xử lý 10 ngày, lượng Photpho trong nước giảm khoảng
57 - 58%, lượng Nitơ giảm 44% và BOD5 giảm khoảng 80 - 90%. Những biện
pháp xử lý nước thải theo cách này đáp ứng tiêu chuẩn tối thiểu. Nước thải ra
sông hồ, suối một cách an toàn mà không cần xử lý thêm.
b. Bể Aerotank
Đây là quá trình xử lý hiếu khí lơ lửng.Vi sinh vật bám lên các hạt cặn
có trong nước thải và phát triển sinh khối tạo thành các bông bùn có hoạt tính
phân huỷ chất hữu cơ nhiễm bẩn. Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức
để đảm bảo lượng oxy cần thiết cho hoạt động phân huỷ và giữ cho bông bùn
ở trạng thái lơ lửng. Các bông bùn lớn dần lên do hấp phụ các hạt chất rắn lơ
lửng nhỏ, tế bào vi sinh vật, nguyên sinh động vật và các chất độc, nhờ đó
lại hệ thống.
Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi từ xí nghiệp chăn nuôi heo Vĩnh
An được thực hiện trên mô hình kị khí UASB đối với nước thải nguyên thuỷ
cho thấy: ở tải trọng 2-5 kg COD/ m3. ngày, hiệu quả xử lý đạt 70-72%; còn ở
tải trọng 5-6 kgCOD/ m3. ngày, thì hiệu quả khoảng 48%.
Khó khăn khi vận hành bể UASB là kiểm soát hiện tượng bùn nổi, tức
phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt giữa bùn và nước thải để duy trì hiệu quả xử lý
của bể (Viện CEFINA, 2002).
b. Bể khí sinh học (Biogas)
Đây là phương pháp xử lý kị khí khá đơn giản, chi phí đầu tư thấp,
thường thấy ở hầu hết các trại chăn nuôi heo công nghiệp vừa và lớn, kể cả qui
mô hộ gia đình. Nước thải từ hệ thống chuồng trại được dẫn trực tiếp vào bể
kín với thời gian lưu nước trong bể khoảng 15-30 ngày, tận dụng hoạt động
của các vi sinh vật kị khí trong bể và trong lớp bùn đáy để khoáng hoá các
chất hữu cơ. Thông thường, mực nước trong bể được thiết kế chiếm 2/3 chiều
cao bể, còn phần thể tích ứng với 1/3 chiều cao ở phía trên bị khí CH4, CO2 và
các khí khác sinh ra do phân huỷ kị khí chiếm chỗ. Phía trên có đặt hệ thống
thu khí để thu hồi các khí sinh ra (biogas) tận dụng làm khí đốt hoặc chạy máy
phát điện… Dưới cùng là lớp bùn đáy tương đối ổn định. Cặn ở lớp bùn đáy
được tháo ra định kì và có thể đem đi làm phân bón.
Tuỳ thuộc vào thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu
nước, tải trọng hữu cơ, nhiệt độ…mà thành phần biogas sinh ra có thể khác
nhau. Trong đó, CH4 có ý nghĩa quan trọng nhất trong việc tận dụng nguồn
năng lượng tái sinh này vì có nhiệt trị cao khoảng 9000 kcal/m3. Ở nước ta, có
nhiều loại mô hình biogas đã được xây dựng, mô phỏng theo các mẫu thiết kế
của Trung Quốc, Ấn Độ (Lê Viết Ly, 2009).
Tuy nhiên, nước thải sau khi qua bể biogas có chất lượng không ổn định
và có chỉ tiêu N-NH4 VÀ P-PO43- vượt tiêu chuẩn cho phép khá cao.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
mg/l
1664 - 3268
SS
mg/l
1700 - 3218
N-NH4
mg/l
304 - 471
P-PO43-
mg/l
13.8 – 62
(Nguồn: Công ty CP Việt Nam, 2007)
2.4. Giới thiệu chế phẩm sinh học CATA 222
Chế phẩm sinh học CATA 222 là sản phẩm của công ty TNHH TM DV
SX Ánh Việt. Chế phẩm sinh học CATA 222 là sản phẩm sinh học chuyên
dùng trong xử lý ao nuôi tôm, cá khi ao nuôi bị ô nhiễm, có dạng bột. Thành
phần của chế phẩm này gồm:
- Lactobacillus acidophilus ..................................... 9 x 1010 CFU
- Nitrobacter ............................................................. 5 x 1010 CFU
Bacillus sp. là vi khuẩn hiếu khí tùy nghi sống ký sinh, hình que, ngắn,
nhỏ, kích thước (3 - 5) × 0,6 µm, gram dương đứng riêng rẽ, tế bào nối với
nhau thành chuỗi dài ngắn khác nhau. Nhiệt độ thích hợp cho Bacillus sp. sinh
trưởng là 30- 50oC, thường nuôi cấy ở 37oC.
Bào tử hình bầu dục, kích thước 0,6 - 0,9 µm, phân bố lệch tâm, gần tâm
nhưng không chính tâm. Bào tử có thể sống sót trong độ nóng cùng cực
thường thấy khi nấu ăn. Khi có mặt của ôxy, chúng có thể phát triển và sinh
bào tử.
Vi khuẩn Bacillus sp. có màng nhày giúp vi khuẩn có khả năng chịu
đựng được điều kiện thời tiết khắc nhiệt, vì màng nhày có thể dự trữ thức ăn
và bảo vệ vi khuẩn tránh tổn thương khi khô hạn. Màng nhày có thể quan sát
được khi nhuộm tiêu bản, qua kính hiển vi thấy màng nhày trong suốt.
Bacillus sp. có khả năng sinh một số enzym như: α-amylase, protease
kiềm có giá trị cao, đặc biệt có khả năng sinh tổng hợp roboflavin (tiền
vitamin B2), có vai trò quan trọng trong phân hủy chất hữu cơ lắng đọng ở đáy
ao, làm giảm đáng kể lớp bùn và nhớt trong ao (Lê Xuân Phương, 2001).
Thời gian cần thiết đối với một tế bào vi khuẩn để sinh trưởng và phân
chia được gọi là thời gian thế hệ của nó. Thời gian thế hệ cũng là thời gian cần
thiết để một tế bào nhân đôi số lượng. Thời gian thế hệ thay đổi nhiều trong
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
12
Khóa luận tốt nghiệp đại học
các quần thể khác nhạu, tùy thuộc vào từng loài và phụ thuộc nhiều vào các
sử dụng phân hữu cơ chế biến với giá thành rẻ và cải tạo độ phì nhiêu của đất
hiệu quả (Nguyễn Hữu Hiệp, 2008).
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
13
Copyright: Tài liệu đại học ©