Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng chế phẩm sinh học cata 222
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (974.88 KB, 135 trang )
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,
10/2010
Khóa luận tốt nghiệp đại học
MỤC LỤC
Chương 1: MỞ ĐẦU .............................................................................................. 1
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2
2.1. Tình hình chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long và tỉnh Đồng Tháp2
2.1.1. Tình hình chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long ........................... 2
2.1.2. Tình hình chăn nuôi heo ở tỉnh Đồng Tháp ............................................. 2
2.1.3. Tình hình chăn nuôi heo ở huyện Châu Thành ........................................ 3
2.2. Đặc điểm chất thải chăn nuôi heo ............................................................... 3
2.2.1. Khối lượng chất thải chăn nuôi heo ......................................................... 3
2.2.2. Các thành phần chất thải chăn nuôi heo ................................................... 4
2.2.3. Khả năng gây ô nhiễm môi trường của chất thải từ chăn nuôi heo .......... 6
2.3. Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi heo ......................................... 8
2.3.1. Trong điều kiện hiếu khí .......................................................................... 8
2.3.2. Trong điều kiện kỵ khí ............................................................................. 9
2.4. Giới thiệu chế phẩm sinh học CATA 222 ................................................. 11
2.5. Giới thiệu về nhóm vi khuẩn Bacillus sp., Nitrosomonas và Nitrobacter 12
2.5.1. Nhóm vi khuẩn Bacillus sp. ................................................................... 12
2.5.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn Bacillus sp.. ..................... 13
2.5.3. Nhóm vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter ...................................... 14
2.5.4. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrobacter . 15
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................... 17
3.1. Thời gian nghiên cứu................................................................................. 17
3.2. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 17
3.3. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................. 18
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
4.2.5. Kết quả đo H2S ....................................................................................... 74
4.3. So sánh hiệu suất xử lý trung bình cho 2 trường hợp cấp khí tự nhiên và yếm
khí ......................................................................................................................... 79
4.3.1. Hiệu suất xử lý trung bình COD ............................................................ 79
4.3.2. Hiệu suất xử lý trung bình NH4+ ............................................................ 80
4.3.3. Hiệu suất xử lý trung bình PO43- ............................................................ 81
4.3.4. Hiệu suất xử lý trung bình H2S .............................................................. 82
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
ii
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 83
5.1. Kết luận ..................................................................................................... 83
5.2. Kiến nghị ................................................................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 84
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 85
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
iii
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 4.14: Sự biến động H2S của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 48
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
iv
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Hình 4.15: Sự biến động H2S của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 50
Hình 4.16: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 52
Hình 4.17: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 54
Hình 4.18: Sự biến động pH của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 55
Hình 4.19: Sự biến động COD của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 57
Hình 4.20: Sự biến động COD của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 59
Hình 4.21: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 3 ............................................................................................................... 61
Hình 4.22: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 1 ............................................................................................................... 63
Hình 4.23: Sự biến động NH4+ của 5 nghiệm thức qua 12 ngày thí nghiệm ở thí
nghiệm 2 ............................................................................................................... 65
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
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
vi
Khóa luận tốt nghiệp đại học
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Phân bố chăn nuôi heo ở đồng băng sông cửu long theo năm ............... 2
Bảng 2.2: Lượng phân và nước tiểu thải ra hằng ngày ........................................... 3
Bảng 2.3: Thành phần hóa học của nước tiểu heo .................................................. 5
Bảng 2.4: Tính chất của nước thải chăn nuôi heo .................................................. 6
Bảng 2.5: Kết quả phân tích chất lượng nước thải sau hệ thống biogas ............. 11
Bảng 3.1: Tiến độ thực hiện đề tài ........................................................................ 17
Bảng 4.1: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 1 .......................................................................................................... 25
Bảng 4.2: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 2 .......................................................................................................... 27
Bảng 4.3: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 3 .......................................................................................................... 29
Bảng 4.4: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 1 .......................................................................................................... 31
Bảng 4.5: : Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 2 ....................................................................................................... 32
Bảng 4.6: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 3 .......................................................................................................... 34
Bảng 4.7: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH4+ trung bình của 5 nghiệm thức ở
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
Bảng 4.17: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 2 .......................................................................................................... 54
Bảng 4.18: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức ở
thí nghiệm 3 .......................................................................................................... 56
Bảng 4.19: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 1 ....................................................................................................... 58
Bảng 4.20: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 2 ....................................................................................................... 60
Bảng 4.21: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 3 ....................................................................................................... 62
Bảng 4.22: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH4+ trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 1 ....................................................................................................... 64
Bảng 4.23: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH4+ trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 2 ....................................................................................................... 65
Bảng 4.24: Kết quả kiểm định Duncan giá trị NH4+ trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 3 ....................................................................................................... 67
GVHD:Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
viii
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Bảng 4.25: Kết quả kiểm định Duncan giá trị PO43- trung bình của 5 nghiệm thức
ở thí nghiệm 1 ....................................................................................................... 69
Bảng 4.26: Kết quả kiểm định Duncan giá trị PO43- trung bình của 5 nghiệm thức
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
CV%
Hệ số biến động (%)
ĐC1
Đối chứng 1
ĐC2
Đối chứng 2
NT
Nghiệm thức
ĐK1
Điều kiện cấp khí tự nhiên
ĐK2
Điều kiện yếm khí
TN1
Thí nghiệm 1
TN2
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
24:2009/BTNMT cột B nhiều lần.
Trong xử lý nước thải, các vi sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong
việc lựa chọn công nghệ xử lý. Việc kết hợp nhiều nhóm vi khuẩn trong xử lý
một loại nước thải có thể làm tăng cao hiệu quả xử lý ô nhiễm, tiết kiệm thời
gian và kinh phí. Đặc biệt, các chế phẩm sinh học được sản xuất ở dạng lỏng,
bột, thuận lợi cho người chăn nuôi khi sử dụng.
Vì đặc tính của chế phẩm sinh học có khả năng xử lý các chất ô nhiễm và
dễ sử dụng nên chúng tôi tiến hành thực hiện “Nghiên cứu xử lý nước thải
chăn nuôi heo bằng chế phẩm sinh học CATA 222” là cần thiết.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
1
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tình hình chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long và tỉnh
Đồng Tháp
2.1.1. Tình hình chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long
Ngành chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long không ngừng phát
triển về tổng số lượng và chất lượng. Từ năm 1990 đến nay, đàn heo có tốc độ
phát triển tăng nhanh so với trước đó. Vào năm 1996 tổng đàn heo cả vùng có
2542,1 nghìn con, thì năm 2000 chúng ta đã có 2976,6 nghìn con (tăng gần 1,2
lần so với năm 1996) và tính đến năm 2004 đàn heo trên cả vùng đã lên đến
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.
2.1.2. Tình hình chăn nuôi heo ở Đồng Tháp
Đồng Tháp là một trong những tỉnh có tốc độ phát triển ngành chăn nuôi
heo tương đối nhanh. Vào năm 1996, tổng đàn heo của tỉnh có 167,7 nghìn
con, đến năm 2000 đàn heo đã tăng lên 186,5 nghìn con (tăng 1,1 lần so với
năm 1996), năm 2007 là 310,6 nghìn con (tăng 1,85 lần so với năm 1996).
Năm 2010, do có dịch bệnh xảy ra cùng với giá giống vật nuôi tăng cao nên
đàn heo tăng chậm, ước tính tổng đàn heo đạt 317,3 nghìn con (Nguồn: Niên
giám thống kê 2010).
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
2
Khóa luận tốt nghiệp đại học
2.1.3. Tình hình chăn nuôi heo ở huyện Châu Thành
Huyện Châu Thành, tỉnh Đồng Tháp là địa phương có truyền thống làm
bột – nuôi heo điển hình của tỉnh Đồng Tháp, đóng góp to lớn vào sự phát
triển kinh tế của huyện, cải thiện đời sống cho người dân địa phương. Chính vì
lí do đó, nghề này phát triển ngày càng nhanh về cả số hộ tham gia chăn nuôi
và số lượng heo. Đến tháng 7/2010, toàn huyện đã có 38.170 hộ chăn nuôi,
tổng đàn heo có 46.956 con (Bảng thống kê đàn gia súc, gia cầm huyện Châu
Thành, 2010).
Tuy nhiên, những năm gần đây, nghề nuôi heo đang là một trong những
vấn đề được các ngành chức năng đặc biệt quan tâm do tình trạng ô nhiễm môi
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
2-4
> 90
10-12
5-6
Nguồn: Nguyễn Quang Mai, 2004.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
3
Khóa luận tốt nghiệp đại học
# Nước thải chăn nuôi heo
Trong chăn nuôi heo, cần sử dụng nhiều nước để tắm rửa cho vật nuôi và
vệ sinh chuồng trại, trung bình từ 17-25l nước/1 vật nuôi/ngày (Nguyễn Quang
Mai, 2004).
2.2.2. Các thành phần của chất thải chăn nuôi heo
# Thành phần phân
Những chất không tiêu hóa được như chất xơ, một số protein. Các
khoáng chất cơ thể không sử dụng được K2O, P2O5, CaO, MgO, . . .
Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa: trypsin, pepsin, . . .
Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra
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
N-NH4
g/kg
0,13-0,40
Nt
g/kg
4,90-6,63
Tro
g/kg
8,5-16,3
Urê
Mmol/l
123-196
Cacbonat
g/kg
0,11-0,19
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
Độ màu
Pt-Co
350-870
Độ đục
mg/l
420-550
BOD5
mg/l
3500-8900
COD
mg/l
500-1200
SS
mg/l
680-1200
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.
Amoniac (NH3) là một chất khí độc, có mùi khai, tan nhiều trong nước.
Nếu hít nhiều Amoniac sẽ bị bỏng đường hô hấp (rát cổ họng).
Metan (CH4)là khí có thể gây bỏng nhiệt. Nó dễ cháy và có thể tác dụng
với không khí tạo ra sản phẩm dễ cháy nổ. Metan là một chất gây ngạt và có
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
6
Khóa luận tốt nghiệp đại học
thể thay thế ôxy trong điều kiện bình thường. Ngạt hơi có thể xảy ra nếu mật
độ oxy hạ xuống dưới 18%.
# Ô nhiễm môi trường nước
Đặc trưng ô nhiễm của nước thải chăn nuôi heo là: ô nhiễm hữu cơ, vô
cơ, ô nhiễm N, P và chứa nhiều loại vi trùng , vi khuẩn gây bệnh.
-
Các chất hữu cơ và vô cơ:
Những chất hữu cơ chưa được gia súc đồng hoá, hấp thụ sẽ bài tiết ra
ngoài theo phân, nước tiểu cùng các sản phẩm trao đổi chất khác. Thức ăn dư
thừa cũng là một nguồn gây ô nhiễm hữu cơ.
Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70-80 % gồm protit,
axit amin, chất béo, hydratcacbon và các dẫn xuất của chúng. Hầu hết là các
chất hữu cơ dễ phân huỷ, giàu Nitơ, Photpho.
Các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, urê, amonium, muối
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
hoặc khuyếch tán vào nước làm ô nhiễm nguồn nước (Nguyễn Đức Lượng,
2003).
- Vi sinh vật
Các vi khuẩn như: E.Coli, Salmonela,… gây bệnh tả, thương hàn, phó
thương hàn ở cả người và gia súc (Nguyễn Đức Lượng, 2003).
# Ô nhiễm môi trường đất
Chất thải chăn nuôi có thể dùng làm phân bón để tăng độ màu mỡ của
đất, tăng năng suất cây trồng. Tuy nhiên, khi đưa vào trong đất với lượng lớn,
nếu cây sử dụng không hết, sẽ tích tụ lại có thể làm chết cây, ô nhiễm đất, ô
nhiễm nước mặt và nước ngầm.
Ngoài ra, đất bón phân heo trong nhiều năm ở lượng cao có thể bị nhiễm
những kim loại nặng như Cu, Zn vì những chất này thường được trộn vào thức
ăn gia súc để kích thích tiêu hóa và phòng ngừa dịch bệnh. Về lâu dài, các chất
này có thể có hại cho cây trồng, vật nuôi và cả con người.
Trong chất thải chăn nuôi còn có nhiều loại vi trùng, ấu trùng, trứng giun
sán. Khi dùng phân tươi để bón cây, nhất là các loại rau, nguy cơ nhiễm bệnh
cho người và gia súc cũng tăng lên.
2.3. Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi heo
2.3.1. Trong điều kiện hiếu khí
a. Xử lý nước thải bằng thực vật thuỷ sinh ở An Giang
Nước thải từ các trại chăn nuôi chứa rất nhiều Nitơ, Photpho và những
hợp chất vô cơ có thể hoà tan được. Rất khó tách những chất thải này khỏi
nước bằng cách quét rửa hay lọc thông thường. Tuy nhiên một số loại cây thủy
sinh như bèo lục bình, cỏ muỗi nước có thể xử lý nước thải, vừa ít tốn kinh phí
lại thân thiện với môi trường.
- Cây muỗi nước (còn gọi cây cần tây nước) là loại bản địa của vùng
Đông Nam Á, thân và lá của nó có thể ăn sống hoặc chín như một loại rau. Nó
sinh sản theo cách phân chia rễ và sinh trưởng tốt trong môi trường nước nông
cho tới 20cm.
- Cây bèo lục bình (bèo Nhật Bản) có nguồn gốc Nam Mỹ, sinh trưởng
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
nước thải được làm sạch.
Ở trại chăn nuôi heo 3/2, TP. HCM: ứng với tải trọng 0.6-1.5 kg
COD/m3.ngày, nồng độ COD đầu vào 200-500mg/l và thời gian lưu nước 8-10
giờ, hiệu quả xử lý của aerotank đạt 80-85%. Khi tăng thời gian lưu nước lên,
hiệu quả xử lý không tăng nữa.
Xử lý nước thải chăn nuôi bằng bể aerotank có ưu điểm là tiết kiệm
được diện tích và hiệu quả xử lý cao, ổn định, nhưng chi phí đầu tư và vận
hành khá lớn so với các phương pháp hiếu khí khác như ao hồ thực vật, cánh
đồng tưới, cánh đồng lọc (Lâm Quang Ngà, 1998).
2.3.2. Trong điều kiện kị khí
a. Bể UASB
Đây là công trình xử lý sinh học kị khí ngược dòng. Nước thải được
đưa từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn kị khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn.
Quá trình khoáng hoá các chất hữu cơ diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các
bông bùn này. Một phần khí sinh ra trong quá trình phân huỷ kị khí (CH4, CO2
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
9
Khóa luận tốt nghiệp đại học
và một số khí khác) sẽ kết dính với các bông bùn và kéo các bông bùn lên lơ
lửng trong bể, tạo sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước. Khi lên đến đỉnh bể,
các bọt khí sẽ va chạm vào các tấm chắn hình nón, các bọt khí được giải
phóng cùng với khí tự do và bùn sẽ rơi xuống. Để tăng tiếp xúc giữa nước thải
với các bông bùn, lượng khí tự do sau khi thoát ra khỏi bể được tuần hoàn trở
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
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
10
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Bảng2.5: Kết quả phân tích chất lượng nước thải sau quá trình biogas ở trại
chăn nuôi heo Xuân Thọ III, Xuân Lộc, Đồng Nai.
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
pH
7,23 – 8,07
COD
mg/l
2561 - 5028
BOD5
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
- Nitrosomonas ......................................................... 2 x 1010 CFU
- Saccharomyces cerevisiae...................................... 5 x 1010 CFU
- Bacillus subtilis ........................................................ 2 x 109 CFU
- Bacillus licheniformis .............................................. 1 x 109 CFU
- Các enzyme phân hủy chất thải hữu cơ (Protease, Hemi cellulose,
Amylase, Pectinase, Beta-glucanase) vừa đủ................................... 1kg.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Nguyễn Thị Quỳnh Anh
11
Khóa luận tốt nghiệp đại học
2.5. Giới thiệu về nhóm vi khuẩn Bacillus sp., Nitrobacter và
Nitrosomonas
2.5.1. Nhóm vi khuẩn Bacillus sp.
Giống vi khuẩn Bacillus thuộc:
Giới Bacteria.
Ngành Firmicutes.
Lớp Bacillus.
Bộ Bacillales.
Họ Bacillaceae.
Chi Bacillus.
Giống Bacillus có nhiều loài khác nhau như: Bacillus antharacis,
Bacillus polymixa, Bacillus laterosporus, Bacillus licheniformis, Bacillus
subtilis, Bacillus thuringiensis…
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
điều kiện vật lý và hóa học của môi trường (Kiều Hữu Ảnh, 2006).
2.5.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn Bacillus sp.
Có nhiều nghiên cứu hiện đang được thực hiện trên vi khuẩn Bacillus sp.
- Vi khuẩn Bacillus được phân lập từ đất, có thể sản xuất thuốc kháng
sinh như: polymyxin, difficidin, subtilin, và mycobacillin.
- Bacillus sp. là vi khuẩn không gây bệnh. Chúng có thể làm ô nhiễm
thực phẩm. Tuy nhiên, chúng hiếm khi dẫn đến ngộ độc thực phẩm. Phát triển
trong thực phẩm đó là không có tính axit, và có thể gây hư hỏng trong bánh
mì. Chúng được sử dụng trên cây trồng như một loại thuốc diệt nấm không
ảnh hưởng đến con người. Chúng cũng được sử dụng trên hạt giống trong
nông nghiệp như hạt giống rau, đậu tương. Một số chủng vi khuẩn Bacillus sp.
gây thối ở khoai tây, có khả năng sản xuất chất độc đối với côn trùng. Ngoài
ra, chúng cũng có thể được sử dụng tốt để bảo vệ cây trồng.
- Sử dụng Bacillus sp. để phân giải chất hữu cơ trong thành phần nước
thải xử lý nước thải giết mổ gia súc để hạn chế hậu quả, cải thiện chất lượng
môi trường:
Trước hết chọn các vật liệu rắn có khả năng hấp thụ nước thải giết mổ
gia súc như than bùn, bã mía và rơm rạ. Kế đến đưa vật liệu hấp phụ vào 3 bể
có thể tích 40 l và nối tiếp vào bể nhựa chứa nước thải giết mổ gia súc có thể
tích 500 l. Bên trong các bể này được thiết kế 3 vách ngăn cách đều nhau và
mỗi vách ngăn sẽ được lưu thông với nhau bằng lỗ nhỏ đường kính 5cm, đầu
của mỗi bể được gắn đồng hồ để đo lưu tốc của dòng nước thải trước khi hấp
phụ… Sau một thời gian hấp phụ, các bể đầy và chảy tràn ra ngoài tiến hành
thu, bảo quản, phân tích 3 mẫu đầu ra và 1 mẫu xử lý để đối chứng. Sau đó,
phân lập một số dòng vi khuẩn Bacillus sp. bản địa trong nước thải giết mổ gia
súc. Xác định hàm lượng đạm có trong nước thải rồi tiến hành pha loãng nước
thải phù hợp để vi khuẩn Bacillus sp. bản địa hấp phụ vào cơ thể tạo ra sinh
khối. Kết quả là đã làm giảm thiểu các thông số các độc chất gây ô nhiễm như:
COD, BOD, NH4 và NO3 trong nước xử lý. Bên cạnh đó còn tăng sản phẩm sử
dụng cho nông nghiệp bằng phân hữu cơ chế tạo từ chất thải, giúp người dân
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
