Luận văn thạc sĩ nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng mô hình biogas và kết hợp với hồ thực vật tại địa bàn xã lương phong huyện hiệp hòa
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (969.16 KB, 58 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------
NGUYỄN VĂN PHONG
Đề tài:
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NI
BẰNG MƠ HÌNH BIOGAS VÀ KẾT HỢP VỚI HỒ THỰC VẬT TẠI ĐỊA BÀN
XÃ LƢƠNG PHONG, HUYỆN HIỆP HÕA, TỈNH BẮC GIANG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
: Chính quy
Chun ngành : Khoa học mơi trƣờng
Khoa
: Mơi trƣờng
Khóa học
: 2011 – 2015
Thái Nguyên - 2015
n
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------------------
NGUYỄN VĂN PHONG
Đề tài:
NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NI
BẰNG MƠ HÌNH BIOGAS VÀ KẾT HỢP VỚI HỒ THỰC VẬT TẠI ĐỊA BÀN
XÃ LƢƠNG PHONG, HUYỆN HIỆP HÕA, TỈNH BẮC GIANG
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo
: Chính quy
Chun ngành
: Khoa học mơi trƣờng
Khoa
: Mơi trƣờng
Lớp
: K43 – MTC
Khóa học
: 2011 – 2015
Giảng viên hƣớng dẫn : Th.S Hà Đình Nghiêm
Thái Nguyên - 2015
n
i
LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là một giai đoạn cần thiết và hết sức quan trọng của
mỗi sinh viên, đó là thời gian để sinh viên tiếp cận với thực tế, nhằm củng cố và
vận dụng những kiến thức mà mình đã học được trong nhà trường.
Được sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm Khoa Môi
Trường, em đã về thực tập tại xã Lương Phong. Đến nay em đã hồn thành q trình
thực tập tốt nghiệp.
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
Ban giám hiệu trường ĐHNL Thái Nguyên.
Ban chủ nhiệm khoa và tập thể thầy, cô giáo trong khoa Mơi Trường đã
tận tình giúp đơ và dìu dắt em trong suốt quá trình học tập.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, chỉ đạo tận tình của thầy
giáo hướng dẫn: Th.S Hà Đình Nghiêm đã giúp đỡ em trong suốt q trình thực
hiện và hồn thành khóa luận tốt nghiệp.
Cuối cùng, em xin được gửi tới gia đình và bạn bè đã ln động viên, giúp
đỡ, tạo niềm tin và là chỗ dựa vững chắc cho em trong suốt khoảng thời qua cũng
như vượt qua những khó khăn trong khoảng thời gian thực hiện khóa luận.
Xin chân thành cảm ơn!
Thái nguyên, ngày 12 tháng 05 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Văn Phong
n
ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1:
Lượng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm .............. 5
Bảng 2.2:
Thành phần hóa học của phân heo từ 70 – 100kg ......................... 5
Bảng 2.3:
Phân loại hồ sinh học ................................................................... 12
Bảng 2.4:
Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của lục bình.............. 18
Bảng 4.1:
Thông số đầu vào của nước thải .................................................. 34
Bảng 4.2:
Diễn biến pH trong thí nghiệm A1, A2 và A3 của mơ hình thí
nghiệm .......................................................................................... 35
Bảng 4.3:
Diễn biến COD (mg/l) trong thí nghiệm A1, A2 và A3 của mơ
hình thí nghiệm ........................................................................... 37
Bảng 4.4:
Diễn biến BOD trong thí nghiệm A1, A2 và A3 của mơ hình thí
nghiệm .......................................................................................... 38
Bảng 4.5:
Diễn biến T-N (mg/l) trong thí nghiệm A1, A2 và A3 của mơ
hình thí nghiệm ............................................................................ 39
Bảng 4.6:
Diễn biến T-P (mg/l) trong thí nghiệm A1, A2 và A3 của mơ
hình thí nghiệm ............................................................................ 41
Bảng 4.7:
Diễn biến các chỉ tiêu phân tích tại hồ thực vật trong thí nghiệm ........ 42
Bảng 4.8:
Diễn biến các chỉ tiêu phân tích tại hồ thực vật trong thí nghiệm ........ 44
n
iii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Trang
Hình 2.1:
Hình ảnh cây lục bình .................................................................. 17
Hình 2.2:
Hình ảnh cây rau muống. ............................................................. 18
Hình 3.1:
Mơ hình biogas truyền thống ....................................................... 21
Hình 3.2:
Mơ hình biogas nâng cao hiệu quả xử lý ..................................... 22
Hình 3.3:
Mơ hình hồ thực vật ..................................................................... 22
Hình 4.1:
Đồ thị thể hiện diễn biến pH trong thí nghiệm A1, A2 và A3
của mơ hình thí nghiệm................................................................ 35
Hình 4.2:
Đồ thị thể hiện diễn biến COD (mg/l) trong thí nghiệm A1, A2
và A3 của mơ hình thí nghiệm ..................................................... 37
Hình 4.3:
Đồ thị thể hiện diễn biến BOD trong thí nghiệm A1, A2 và A3
của mơ hình thí nghiệm................................................................ 38
Hình 4.4:
Đồ thị thể hiện diễn biến T-N (mg/l) trong 3 thí nghiệm A1, A2
và A3 của mơ hình thí nghiệm ..................................................... 40
Hình 4.5:
Đồ thị thể hiện diễn biến T-P (mg/l) trong thí nghiệm A1, A2
và A3 của mơ hình thí nghiệm ..................................................... 41
Hình 4.6:
Đồ thị thể hiện diễn biến các chỉ tiêu tại hồ thực vật trong thí
nghiệm .......................................................................................... 43
Hình 4.7:
Đồ thị thể hiện diễn biến các chỉ tiêu tại hồ thực vật trong thí
nghiệm .......................................................................................... 45
n
iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BHXH
: Bảo hiểm xã hội
DT
: Diện tích
SL
: Sản lượng
T- P
: Tổng phospho
T- N
: Tổng Ni – Tơ
TTCN
: Thị Trường Công Nghiệp
TBXH
: Thương binh xã hội
UBND
: Uỷ ban nhân dân
n
v
MỤC LỤC
PHẦN 1: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề....................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài ....................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu....................................................................................................... 2
1.2.2. Yêu cầu của đề tài ....................................................................................... 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài ........................................................................................... 2
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 4
2.1. Cơ sở khoa học ............................................................................................... 4
2.1.1. Định nghĩa về chất thải chăn nuôi ............................................................... 4
2.1.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi .................................................... 4
2.2. Tổng quan về nước thải chăn nuôi heo, nguồn gốc phát sinh thành phần và
tính chất nước thải ................................................................................................. 4
2.2.1. Khí thải ........................................................................................................ 6
2.3. Tổng quan về Hồ sinh học trong xử lí nước thải ......................................... 10
2.3.1. Quan hệ giữa giới thủy sinh trong hệ thống hồ sinh học và vai trò của
chúng trong làm sạch nước thải. ......................................................................... 12
2.3.2. Xử lý nước thải bằng thực vật ................................................................... 14
2.4. Sơ lược về bã mĩa, cây lục bình và cây rau muống ..................................... 15
2.4.1. Bã mía........................................................................................................ 15
2.4.2. Lục bình (Eichhornia crassipers): ............................................................ 16
2.4.3. Cây rau muống (Ipomoea Aquatica): ........................................................ 18
PHẦN 3: ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....19
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 19
3.1.1. Đối tượng................................................................................................... 19
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 19
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ................................................................... 19
3.2.1. Địa điểm đặt mô hình ................................................................................ 19
3.2.2. Thời gian tiến hành nghiên cứu................................................................. 19
n
vi
3.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 19
3.4. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 20
3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu .................................................................... 20
3.4.2. Phương pháp xây dựng mơ hình và vận hành mơ hình thực nghiệm ....... 20
3.4.3. Phương pháp phân tích .............................................................................. 23
3.4.4. Phương pháp tổng hợp phân tích, xử lí số liệu ......................................... 27
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 28
4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội xã Lương Phong, Huyện Hiệp Hòa, Tỉnh
Bắc Giang ............................................................................................................ 28
4.1.1. Điều kiện tự nhiên ..................................................................................... 28
4.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội ............................................................................ 30
4.2. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn ni bằng mơ hình biogas truyền
thống và mơ hình biogas cải tiến (bổ sung bã mía). ........................................... 34
4.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải bằng hồ thực vật sau xử lý biogas trong
đó sử dụng chủ yếu là cây lục bình (Eichhornia crasspers) và cây rau muống
(Aquatica Ipomoea). ............................................................................................ 42
4.3.1. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của hồ thực vật (tiếp theo thí nghiệm A2) . 42
4.3.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả xử lý của hồ thực vật (tiếp theo thí nghiệm
A3 ) ...................................................................................................................... 44
4.4. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn ni bằng mơ hình biogas cải tiến
kết hợp với hồ thực vật. ....................................................................................... 46
4.4.1. Về hiệu quả xử lý của mơ hình Biogas cải tiến (bổ sung bã mía) ............ 46
4.4.2. Khả năng xử lí của hệ thống hồ sinh học thực vật .................................... 47
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................. 49
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 49
5.2. Kiến nghị ...................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 50
n
1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Chăn ni là hình thức phổ biến ở các địa phương trong cả nước đặc biệt
là khu vực nơng thơn. Với vai trị là ngành cung cấp lượng protein động vật chủ
yếu trong bữa ăn hàng ngày của cộng đồng cũng như cung cấp cho ngành công
nghiệp chế biến thực phẩm… Số vật nuôi là các cơ sở chăn nuôi trong những
năm qua tăng đáng kể.
Với truyền thống sản xuất từ xưa cũ là các trang trại chăn nuôi thường bên
cạnh các con sông hay nằm trong khu vực dân cư, vấn đề ô nhiễm môi trường
xung quanh làm chất lượng môi trường thành phần cũng suy thối là một vấn
nạn địi hỏi cần giải quyết. Do vậy, ngày càng nhiều dịng sơng, kênh rạch ô
nhiễm trầm trọng do tiếp nhận dòng thải từ hoạt động trên. Nằm trong mối quan
hệ mật thiết của các thành phần mơi trường, tất yếu khơng khí, nước ngầm, đất
và sinh vật trong đó có con người cũng bị đe dọa.
Xuất phát từ nhận thức đó, nhiều dự án, chương trình nhằm giải quyết vấn
đề ơ nhiễm mơi trường trong chăn nuôi được tiến hành như là giải pháp hỗ trợ
việc giảm tải lượng và nồng độ ô nhiễm trước khi xả thải ra mơi trường. Trong
đó có việc xây dựng hệ thống biogas.
Sau thời gian hoạt động, các cơng trình này góp phần tích cực trong cơng
tác kiểm sốt chất lượng dịng thải khi xả ra nguồn tiếp nhận, đồng thời cũng thu
được khí sinh học phát sinh trong phân hủy kị khí làm nhiên liệu phục vụ các
mục đích khác trong đó có việc góp phần giải quyết bài toán năng lượng phục vụ
sinh hoạt, đặc biệt có ý nghĩa ở vùng nơng thơn ngày nay … Tuy vậy, thực tế
vận hành, cũng như chất lượng nước sau xử lý bằng hầm biogas nhìn chung
cũng chưa tối ưu nhất khi thải ra sơng ngịi.
n
2
Xuất phát từ vấn đề thực tế trên, nhằm nghiên cứu công nghệ xử lý nước
thải chăn nuôi heo bằng việc xây dựng mơ hình thí quy mơ phịng thí nghiệm
giúp nâng cao hiệu quả xử lý so với hiện tại chỉ áp dụng với mơ hình biogas, với
việc bổ sung thêm ngăn lọc bã mía đầu bể, hệ thống nước thải đầu ra được cho
qua xử lý bằng hồ thực vật, đề tài "Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước
thải chăn ni bằng mơ hình biogas và kết hợp với hồ thực vật tại địa bàn xã
Lương Phong, Huyện Hiệp Hòa, Tỉnh Bắc Giang".
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng mô hình biogas
có bổ sung một số điểm khác biệt so với mơ hình truyền thống
- Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của hồ sinh học thực vật.
1.2.2. Yêu cầu của đề tài
- Làm mơ hình thí nghiệm biogas, so sánh giữa mơ hình biogas truyền
thống với mơ hình biogas cải tiến (có bổ xung bã mía)
- Thu thập các thông tin, tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của
xã Lương Phong
- Số liệu phân tích phải chính xác, khách quan, trung thực
1.3. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
+ Nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút kinh nghiệm thực tế phục vụ cho
công tác sau này
+ Vận dụng và phát huy được các kiến thức đã học vào nghiên cứu
-Ý nghĩa trong thực tiến
+ Hướng tới công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi bằng sinh học đơn giản dễ
áp dụng, không tốn kém nhiều chi phí vận hành, nhiều cơ hội thu các sản phẩm từ
quá trình phục vụ sản xuất, sinh hoạt cho cộng đồng, đặc biệt là vùng nông thôn.
n
3
+ Giải quyết bài tốn kiểm sốt dịng thải trước khi phát tán ra môi trường. Cải
tiến chất lượng môi trường xung quanh, đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng.
- Giúp sinh viên trau dồi kiến thức, kỹ năng giao tiếp, mối quan hệ đồng
nghiệp trong môi trường làm việc.
- Hiệu quả của việc sử dụng hầm biogas cải tiến (bổ sung bã mía) áp
dụng vào thực tiến.
- Góp phần tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức của người dân
về hiệu quả của việc sử dụng hầm bioga trong xử lý chất thải chăn nuôi.
n
4
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học
2.1.1. Định nghĩa về chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong q trình chăn ni như
phân, nước tiểu, xác xúc vật …. Chất thải trong chăn nuôi được chia làm 3 loại:
chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Trong chất thải chăn ni có nhiều
các chất hữu cơ, vơ cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho
động vật và con người.
2.1.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi
Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác súc vật chết, thức ăn dư thừa
của vật nuôi, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 50% - 83%.
Chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm cao hơn, trung bình khoảng 93% - 98%
gồm phần lớn là nước thải của vật nuôi, nước rửa chuồng và phân lỏng hịa tan.
Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong q trình chăn ni, q trình
phân hủy các chất hữu cơ ở dạng rắn và lỏng.
2.2. Tổng quan về nƣớc thải chăn nuôi heo, nguồn gốc phát sinh thành phần
và tính chất nƣớc thải
* Phân
Trong phân chứa một lượng lớn các chất như nito, phosphor, kali, kẽm.
Các khống chất dư thừa cơ thể khơng sử dụng như P2O5, K2O, CaO, MgO,
phần lớn đều xuất hiện trong phân.
Tùy theo loại gia súc, thức ăn, độ tuổi, khẩu phần ăn khác nhau mà lượng
phân thải ra cũng sẽ khác nhau cả về khối lượng và thành phần.
n
5
Bảng 2.1: Lƣợng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm
Loại gia súc
STT
Phân nguyên
(kg/con/ngđ)
18-25
Nƣớc tiểu
(kg/con/ngđ)
8,0-12,0
1
Trâu
2
Bò
15-20
6,0-10,0
3
Ngựa
12-18
4,0-6,0
4
Heo <10kg
0,5-1,0
0,3-0,7
5
Heo15-45kg
1,0-3,0
0,7-2,0
6
Heo 45- 100kg
3,0-5,0
2,0-4,0
7
Dê
1,5-2,5
0,6-1,0
(Nguồn: Lăng Ngọc Huỳnh, 2011) [4]
Phân heo nói chung được xếp vào dạng lỏng hoặc hơi lỏng. Theo Trương
Thanh Cảnh thì thành phần hóa học của phân heo từ 70 kg – 100 kg được thể
hiện qua bảng sau:
Bảng 2.2: Thành phần hóa học của phân heo từ 70 – 100kg
Đặc tính
Đơn vị
Gía trị
Vật liệu khơ
g/kg
213 – 342
NH4 – N
g/kg
0,66 – 0,76
N tổng
g/kg
7,99 – 9,32
Chất xơ
g/kg
151 – 261
Carbonnatri
g/kg
0,23 – 2,11
Các acid béo ngắn
g/kg
3,38 – 4,47
6,47 – 6,95
pH
(Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2002) [2]
n
6
Ngồi ra, trong thành phần phân gia súc nói chung và phân heo nói riêng
cịn chức các loại virus, vi khuẩn, trứng giun sán… Và nó có thể tồn tại vài ngày
đến vài tháng bên ngồi mơi trường gây ơ nhiễm đất, nước đồng thời còn gây
hại cho sức khỏe của con người và vật nuôi.
* Xác súc vật chết
Xác súc vật chết do bệnh luôn là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải được
xử lý để nhằm tránh lây lan cho con người và vật nuôi. Thức ăn thừa, vật liệu
lót chuồng và các vật chất khác. Loại chất này có thành phần đa dạng gồm: cám,
bột ngũ cốc, bột tơm, bột cá, các khống chất bổ sung, rau xanh, các loại kháng
sinh, rơm rạ… [2]
* Nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm nước thải của gia súc, nước vệ
sinh gia súc, chuồng trại, nước ăn uống và phân lỏng hòa tan. Đây là một nguồn
chất thải ô nhiễm nặng, chứa các chất hữu cơ và vơ cơ có trong phân, nước tiểu,
thức ăn của gia súc. Mức độ ô nhiễm chất thải chăn nuôi khác nhau tùy theo
cách thức làm vệ sinh chuồng trại khác nhau (có hót phân hay khơng hót phân
trước khi tắm rửa, số lần tắm rửa cho gia súc và vệ sinh chuồng trại trong một
ngày…). Nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải từ các
ngành công nghiệp khác (acid, kiềm, kim loại nặng, chất oxy hóa, hóa chất cơng
nghiệp,…) nhưng chứa nhiều vi khuẩn, ấu trùng, giun sán có trong phân gia súc.
Trong nước thải, chất hữu cơ chiếm 70 – 80% gồm cellulose, protit, acid amin,
chất béo, hydrat cacbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, nước tiểu và
thức ăn thừa. Các chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát, đất, muối, urê,
ammonium, muối Clorua, muối Sunfat. [2]
2.2.1. Khí thải
* Mùi hơi chuồng ni
Là do hỗn hợp khí được tạo ra từ quá trình lên men phân hủy phân, nước
tiểu gia súc, thức ăn dư thừa…Cường độ của mùi phụ thuộc mức độ thơng
thống của chuồng ni, tình trạng vệ sinh, điều kiện bên ngoài như nhiệt độ,
n
7
ẩm độ, mật độ ni. Thành phần các chất khí trong chuồng nuôi cũng biến đổi
tùy theo giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ, thành phần thức ăn, hệ thống vi
sinh vật và sức khỏe của gia súc.
NH3 và H2S được hình thành chủ yếu từ quá trình phân hủy của phân do các
vi sinh vật gây thối, ngoài ra NH3 còn được sinh ra từ sự phân giải urê từ nước tiểu.
Thành phần các khí trong chuồng ni biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy chất
thải hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức
khỏe của thú. Khí sinh ra chủ yếu là NH3, H2S, CH4 và CO2. [2]
* Ơ nhiễm mơi trường nước
Ơ nhiễm mơi trường nước Nồng độ chất hữu cơ cao trong nước thải chăn
nuôi heo khi xảy ra quá trình phân hủy sẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong
nước, gây thiếu oxy cho các q trình hơ hấp và quang hợp của hệ thủy sinh vật.
Quá trình phân hủy chất hữu cơ cịn tạo mơi trường phân hủy yếm khí (< 2 mg
O2/l) sinh ra các hợp chất độc và những loài tảo độc tác động lớn đến hệ sinh
thái trong vùng. Khi các hệ sinh vật nước bị cạn kiệt sẽ gây mất cân bằng sinh
thái, vơ hiệu hóa q trình tự làm sạch của sông rạch nhờ các vi sinh vật có lợi
do đó mơi trường nước mặt càng bị xuống cấp trầm trọng. Con người, động vật,
thực vật gián tiếp sử dụng nguồn nước này cũng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Hiện nay, hầu hết nước thải chăn nuôi đều qua hệ thống xử lý mà được thải trực
tiếp ra mơi trường kênh, rạch, sơng, ao hay cống thốt nước chung của khu vực.
Bên cạnh đó, nước thải chăn ni có thể thấm xuống đất vào mạch nước ngầm
gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, đặc biệt là những giếng mạch nông gần chuồng
nuôi. Khi phân hủy thức ăn gia súc, là những hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học, giàu Nito, Phospho và một số thành phần khác, tạo ra nhiều hợp chất
như: acid amin, acid béo, các chất khí CO2, CH4, H2S, NH3 gây mùi khó chịu và
độc hại. Đồng thời, sự phân hủy những hợp chất này còn làm thay đổi pH tạo
điều kiện bất lợi cho quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm. Quá trình
n
8
chuyển hóa ure trong nước tiểu động vật cũng góp phần đáng kể trong việc gây
ô nhiễm môi trường nước. [2]
Enzyme ureaza
CO(NH2)2 + 2H2O (NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O
Nitrosomonas bacteria
NH3 + O2 NO2 - + 2H + H2O
itro bacteria
NO2 + O2- NO3
NO3
N2O N2
* Ô nhiễm môi trường đất
Chất thải chăn nuôi không qua xử lý, được mang đi sử dụng cho trồng trọt
như tưới nước, bón cho cây, rau, củ,… Làm thức ăn cho người và động vật rất
nguy hiểm. Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tồn tại của mầm bệnh trong đất,
cây cỏ có thể gây bệnh cho con người và gia súc: đặc biệt là các bệnh về đường
ruột như thương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun sán,… [2]
* Ơ nhiễm mơi trường khơng khí
Khí thường gặp trong chăn ni là NH3, H2S, CH4 và CO2. Những khí này
tạo nên mùi hôi thối trong hầu hết khu vực chăn nuôi, ảnh hưởng trực tiếp đến
môi trường, sức khỏe con người và các loài động vật khác. [2]
* Ảnh hưởng của khí CH4
Khí mêtan là sản phẩm cuối cùng của q trình phân hủy kỵ khí các chất
hữu cơ dễ phân hủy trong chất thải chăn ni. CH4 là khí khơng màu, khơng
mùi, có thể cháy. Trong khơng khí nếu nồng độ CH 4 chiếm từ 45% trở lên thì sẽ
gây ngạt thở do thiếu oxy. Nếu tiếp xúc với CH4 ở nồng độ 40000 mg/m3 sẽ dẫn
đến tai biến cấp tính biểu hiện bởi các triệu chứng như tức ngực, chóng mặt, rối
loạn giác quan, tâm thần, nhức đầu, buồn nơn, say sẫm… Khi hít thở CH 4 với
nồng độ lên đến 60000 mg/m3 sẽ dẫn đến hiện tượng co giật, rối loạn tim và hô
n
9
hấp, thậm chí gây tử vong. Khí mêtan nếu được thu gom có thể sử dụng vào mục
đích năng lượng. [2]
* Ảnh hưởng của khí CO2
Là khí khơng màu, khơng mùi, khơng cháy. Trong khơng khí, nồng độ
CO2 khoảng 0,3 – 0,4%. Nồng độ CO2 trong chuồng nuôi phụ thuộc vào nhiệt
độ, độ thơng thống và số lượng vật ni vì nó là sản phẩm của q trình phân
hủy chất thải. Khi tiếp xúc với khí CO2 ở nồng độ thấp gây trầm uất, tức giận, ù
tai, có thể ngất. Khi tiếp xúc với CO2 ở nồng độ 10% sẽ gây mệt mỏi, nhức đầu,
rối loạn thị giác. [2]
* Ảnh hưởng của bụi: Bụi trong hoạt động chăn nuôi cũng ảnh hưởng đến
sức khỏe con người và gia súc. Bụi bắt nguồn từ thức ăn, phân và các mô biểu bì
của da. Bụi mang theo các chất độc, chất lơ lửng và nhiều vi sinh vật gây bệnh.
Khi người tiếp xúc với bụi sẽ bị viêm đường hô hấp, đặc biệt khi hít phải các bụi
có kích thước < 5 µm (vì hạt bụi nhỏ nên mũi khơng lọc được) sẽ kích thích tiết
dịch và ho, rối lạon hơ hấp và tổn thương niêm mạc, tạo điều kiện cho vi sinh
vật gây bệnh vào cơ thể con người.
* Ảnh hưởng của khí H2S:
Là khí khơng màu, mùi trứng thối, được sinh ra trong quá trình khử các
Amin chứa lưu huỳnh trong thời kỳ ủ phân, lưu trữ và xử lý kỵ khí chất thải. Cơ
quan khứu giác của con người có thể cảm nhận H2S ở ngưỡng 0,025 ppm. H2S
khí độc, có thể gây chết khi tiếp xúc với một lượng nhỏ. Ngồi ra, H2S cịn gây
rối loạn hoạt động một số men vận chuyển điện tử trong chuỗi hô hấp mô bào
gây rối loạn hô hấp mô bào.H2S chuyển hóa Hemoglobin làm ức chế khả năng
vận chuyển oxy của Hemoglobin. Tiếp xúc với ở H2S nồng độ 500 ppm khoảng
15 – 20 phút sẽ sinh bệnh tiêu chảy và viêm cuống họng. [2]
Phân loại khí chuồng ni
n
10
Theo tác giả Trương Thanh Cảnh (2009)[3] các khí sinh ra từ chăn ni
được chia thành các nhóm sau:
+ Nhóm các khí kích thích: Những khí này có tác dụng gây tổn thương
đường hô hấp và phổi, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc của đường hô hấp.
Nhất là NH3 gây nên hiện tượng kích thích thị giác, làm giảm thị lực.
+ Nhóm các khí gây ngạt: Các chất khí gây ngạt đơn giản (CO2 và CH4):
Những chất khí này trơ về mặt sinh lý. Đối với thực vật, CO2 có ảnh
hưởng tốt, tăng cường khả năng quang hợp.
Nồng độ CH4 trong khơng khí từ 45% trở nên gây ngạt thở do thiếu oxy.
Khi hít phải khí này có thể gặp các triệu chứng nhiễm độc như: co giật, ngạt,
viêm phổi. Các chất khí gây ngạt hóa học (CO): là những chất khí gây ngạt bởi
chúng liên kết với Hemoglobin của hồng cầu máu làm ngăn cản quá trình thu
nhận hoặc q trình sử dụng oxy của các mơ bào. Nhóm các khí gây mê: Những
chất khí (Hydrocacbon) có ảnh hưởng nhỏ hoặc không gây ảnh hưởng tới phổi
nhưng khi được hấp thu vào máu thì có tác dụng như dược phẩm gây mê. Nhóm
các chất khí khác: Những chất khí này bao gồm các nguyên tố và chất độc dạng
dễ bay hơi. Chúng có nhiều tác dụng độc khác nhau khi hấp phụ vào cơ thể
chẳng hạn như khí phenol ở nồng độ cấp tính. [3]
2.3. Tổng quan về Hồ sinh học trong xử lí nƣớc thải
Xử lý nước thải trong các ao hồ là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã
được áp dụng từ thời xa xưa. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn
đầu tư ít, chi phí vận hành rẽ tiền, quản lý hệ thống đơn giản.
Quy trình xử lý nước thải theo phương pháp hồ sinh học khá đơn giản và
được tóm tắt như sau:
Nước đã xử lý Các hồ ổn định Loại bỏ cát, sỏi Nước thải
n
11
Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch
của nước, chủ yếu là hệ vi sinh vật trong nước và các thủy sinh vật khác. Các
chất bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước.
Như vậy, q trình làm sạch nước thải khơng thuần túy là q trình hiếu
khí mà cịn có q trình kị khí và tùy nghi.
Phương pháp sử dụng hệ thống hồ sinh học để xử lý nước thải có một số
ưu điểm sau:
+ Đây là phương pháp rẻ, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không đói
hỏi cung cấp năng lượng
+ Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải xuống
tới mức thấp nhất
+ Có khả năng loại bỏ chất hữu cơ, chất vô cơ tan trong nước
+ Hệ vi sinh vật hoạt động trong hồ chịu được nồng độ các kim loại nặng
tương đối cao ( > 30 mg/l)
Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm:
+ Thời gian xử lý dài
+ Mặt bằng rộng
+ Trong quá trình vận hành phụ thuộc nhiều vào điều kiện thiên nhiên
+ Các hồ kị khí thường phát sinh mùi hơi do phân hủy các chất hữu cơ
làm phát sinh khí, làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Việc xử lý chất thải đậm đặc trong điều kiện kỵ khí khơng những có lợi về
mặt cơng nghệ mà cịn có lợi về mặt xây dựng và quản lý như chiếm diện tích
rất ít, chi phí vận hành thấp hơn quá trình xử lý hiếu khí.
n
12
Bảng 2.3: Phân loại hồ sinh học
Phân loại
Tên thông dụng
Hồ sử lý chậm
Hiếu khí
Hồ xử lý cao tốc
Hồ xử lý cấp ba
Các đặc điểm
Được thiết kế sao
cho điều kiện hiếu
khí đạt được suốt
chiều sâu của ao,
Được thiết kế để đạt
sản lượng cao.
Giống như hồ xử lý
chất hữu cơ rất thấp
Điều kiện kị khí
trong tồn hồ,
Kị khí. Xử lý
thường có thêm hồ
nước thải đơ
Hồ xử lý kị khí
hiếu khí hoặc
thị, nước thải
facultative để xử lý
công nghiệp
tiếp nước thải sau
giai đoạn kị khí này
Kết hợp giữa các loại
Kị khí kết
hồ đã nêu trên.
Hệ thống hồ xử Lý
hợp với kị khí
Thường có thêm giai
hồ hiếu khí
- hiếu khí
đoạn hồn lưu nước
từ
(Nguồn: Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải
Các ứng dụng
Xử lý chất hữu cơ
hòa tan và nước thải
đã qua xử lý sơ cấp.
Loại các chất dinh
dưỡng, chất hữu cơ
hòa tan
Xử lý cấp ba nước
thải từ hệ thống thứ
cấp để đạt tiêu chuẩn
cao hơn.
Xử lý nước thải đô
thị, nước thải công
nghiệp
Xử lý triệt để nước
thải đô thị với hiệu
suất khử vi sinh vật
gây bệnh cao
bằng biện pháp sinh
học, 2003) [8]
2.3.1. Quan hệ giữa giới thủy sinh trong hệ thống hồ sinh học và vai trò của
chúng trong làm sạch nước thải.
Giới thủy sinh vật có trong nước là vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn,
nguyên sinh động vật…), các loại động thực vật phù du (tiêu biểu là tảo), các
động vật bậc cao ( tơm, cua, sị, cá…), thực vật (lục bình, rong, bèo…)….Tùy
vào nồng độ các chất ơ nhiễm hay nồng độ các chất hữu cơ trong nước, oxi hòa
tan, độc tố…trong nước sẽ ảnh hưởng đến các loại này. Nói chung, nếu nước bị
n
