phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp

Chương 2 Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp

12









2.1 Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo
Thành phần của nước thải chăn nuôi heo hầu hết là các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh
vật tồn tại ở dạng hoà tan, phân tán nhỏ hay có kích thước lớn hơn. Đặc trưng ô nhiễm
của loại nước thải này là chất hữu cơ, Nitơ, Phospho và vi sinh gây bệnh. Tuỳ theo qui mô
sản xuất, quĩ đất dùng cho xử lý, điều kiện kinh tế, mục đích sử dụng chất thải, nướ
c thải
từ chăn nuôi, yêu cầu của nguồn tiếp nhận…mà có thể áp dụng các biện pháp xử lý thích
hợp.
2.1.1 Phương pháp cơ học
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom,
phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều
kiện thuận lợi và giảm khối tích c
ủa các công trình xử lý tiếp theo.Ngoài ra ,có thể dùng
phương pháp ly tâm hoặc lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá cao
(khoảng vài ngàn mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi mới đưa sang các công
trình xử lý phía sau.
Sau khi tách, nước thải được đưa vào các công trình xử lý phía sau, còn chất rắn
tách được có thể đem đi ủ để làm phân bón.
2.1.2 Phương pháp hoá lý

Nước thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu c
ơ, vô cơ dưới dạng các hạt có kích
thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra được bằng các phương pháp cơ học vì tốn nhiều
thời gian và hiệu quả không cao. Nhưng có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ
chúng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn…kết hợp với sử
dụng polymer trợ keo tụ để tăng hiệu quả quá trình keo tụ.
Theo nghiên cứu của Trương Thanh C
ảnh (2001) tại trại chăn nuôi heo 2/9:
phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng cặn lơ lửng có trong nước thải
chăn nuôi heo.



Chương 2 Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp

13
Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi.
Tuy nhiên chi phí xử lý cao. Nên áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi
là không hiệu quả về mặt kinh tế.
2.1.3 Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh
vật có trong nước, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh.
Phương pháp xử
lý sinh học có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lý khác ở
chổ chi phí thấp và tính ổn định cao, đặc biệt hiệu quả xử lý rất cao ở thời gian lưu ngắn
đối với các loại nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học.
Nước thải chăn nuôi được xác định là loại nước thải dễ phân huỷ sinh học vì chứa
chủ yế
u là các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ như carbon hidrat (cellulose, hemicellulose,
tinh bột, đường, dextrin…), protit...Xử lý nước thải chăn nuôi bằng biện pháp sinh học là

phổ biến ở hầu hết các trại chăn nuôi công nghiệp nhờ tính khả thi và tính kinh tế cao của
nó.
2.1.3.1 Phương pháp xử lý kị khí
a. Quá trình xử lý kị khí trong bể 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 thiế
t kế
chiếm 2/3 chiều cao bể, còn phần thể tích ứng với 1/3 chiều cao ở phía trên bị khí CH
4
,
CO
2
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, CH
4
có
ý nghĩa quan trọng nhất trong việc tận dụng nguồn năng lượng tái sinh này vì có nhiệt trị
cao khoảng 9 000 kcal/m
3
. Phần trăm các chất khí trong biogas:
CH
4

: 55-65%
CO
2
: 35-45%
N
2
: 0-3%
H
2
: 0-1%
Chương 2 Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp

14
H
2
S : 0-1%
Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoa Lý (1994), nước thải chăn nuôi sau khi qua
Biogas, BOD giảm khoảng 79-87%, Coliform giảm 98-99.7%, trứng giun sán giảm 95.6-
97%.
Đối với nước thải chăn nuôi, công trình Biogas được coi là công trình xử lý cơ bản
đầu tiên để làm giảm COD và SS trước khi đưa vào các công trình xử lý sinh học tiếp
theo. Để tăng hiệu quả lắng cặn, bể Biogas thường được chia ra làm nhiều ngăn.
b. Quá trình kị khí UASB
Đây là công trình xử lý sinh học k
ị 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 (CH
4
, CO

2
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 x
ử lý nước thải chăn nuôi từ xí nghiệp chăn nuôi heo Vĩnh An được
thực hiện ở viện CEFINA trên mô hình kị khí UASB đối với nước thải nguyên thuỷ cho
thấy: ở tải trọng 2-5 kg COD/m
3
.ngày, hiệu quả xử lý đạt 70-72%; còn ở tải trọng 5-6
kgCOD/m
3
.ngày, thì hiệu quả khoảng 48%.
Nhiều trại chăn nuôi heo ở Thái Lan, công trình xử lý sinh học nước thải sau
Biogas là UASB.
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.
c. Quá trình lọc sinh học kị khí
Đây là quá trình kị khí dính bám, sử dụng những vi sinh vật dính bám trên các giá
thể như sỏi,
đá, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ, xơ dừa…để khoáng hoá các
chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy.
Quá trình này có nhiều ưu điểm:
¾ Đơn giản trong vận hành
¾ Khả năng chịu biến động về tải lượng ô nhiễm,
¾ Không phải kiểm soát hiện tượng bùn nổi như trong bể UASB,

¾ Có thể vận hành ở tải trọng cao,
¾ Có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ chậm phân huỷ…
Tuy nhiên không điều khiển được sinh khối trong các bể lọc này.
Chương 2 Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp

15
Sử dụng quá trình màng vi sinh vật kị khí cũng như hiếu khí để xử lý nước thải
chăn nuôi, ngoài việc loại bỏ được các chất bẩn hữu cơ, còn có thể loại bỏ được một
lượng lớn các chất lơ lửng, trứng giun sán kể cả các loài vi trùng, vi khuẩn gây
bệnh…nhờ cơ chế hấp phụ. Vì khi sinh khối của màng tăng lên ( tức lớp màng càng dày
hơn) dần dầ
n bịt các khe giữa các vật liệu lọc, phin lọc, giữ lại các tạp chất, các thành
phần sinh học có trong nước…làm cho vận tốc nước qua màng chậm dần, khi đó màng sẽ
làm việc có hiệu quả hơn.
Tuy nhiên khi xử lý nước thải chăn nuôi bằng quá trình lọc sinh học, cần lưu ý sự
tích luỹ cặn trong lớp lọc vì hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn. Sự
tích luỹ
cặn quá nhiều sẽ làm nghẹt lớp vật liệu lọc tạo ra các vùng chết, hoặc nếu xãy ra
hiện tượng “đánh thủng lớp lọc” sẽ làm cho dòng chảy ngắn và nước thải phân bố không
đều. Cả 2 trường hợp đều làm giảm thời gian lưu nước trong bể dẫn đến hiệu quả xử lý
kém. Đồng thời sự phân huỷ của cặn tích luỹ sẽ làm COD đầu ra tăng sau m
ột thời gian
vận hành. Để khắc phục những hiện tượng này, nên loại bỏ bớt cặn lơ lửng trước khi vào
bể lọc đồng thời rửa ngược lớp lọc định kì để loại bỏ cặn tích luỹ trong lớp lọc.
Trong bể lọc kị khí ngược dòng, do dòng chảy quanh co đồng thời tích luỹ sinh
khối dễ gây ra vùng chết và dòng chảy ngắn. Để khắc phục, có thể
bố trí thêm hệ thống
xáo trộn bằng khí biogas sinh ra thông qua hệ thống phân phối khí đặt dưới lớp vật liệu và
máy nén khí biogas.
2.1.3.2 Phương pháp xử lý hiếu khí

a. 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 thi
ết
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.
Theo nghiên cứu của Lâm Quang Ngà (1998) ở trại chăn nuôi heo 3/2, TP. HCM:
ứng với tải trọng 0.6-1.5 kg COD/m
3
.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. Do đó tuỳ
Chương 2 Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp

16
điều kiện kinh tế, quĩ đất xử lý, yêu cầu xả thải của trại chăn nuôi mà lựa chọn hình thức
xử lý thích hợp.
b. Lọc sinh học hiếu khí
Sử dụng hệ vi sinh vật dính bám trên các giá thể để khoáng hoá chất hữu cơ khi
tiếp xúc với nước thải, giống như lọc sinh học kị khí. Sở dĩ vi sinh vật có thể bám dính lên
giá thể vì nhiều loài có khả nă
ng tiết ra các polymer sinh học giống như chất dẻo dính vào
giá thể, tạo thành màng. Màng này cứ dày lên và có khả năng oxy hoá các chất hữu cơ,
hấp phụ các chất bẩn lơ lửng hoặc trứng giun sán.

Sự phân loại màng sinh học kị khí và màng sinh học hiếu khí chỉ mang tính tương
đối, vì trong quá trình màng hiếu khí vẫn luôn tồn tại các chủng vi sinh vật kị khí ở lớp
màng phía trong tuỳ thuộc vào điều kiện cấp khí.
c. Ao hồ
sinh học (hay ao hồ ổn định nước thải)
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 và các thủy sinh sống trong nước.
9 Ao hồ hiếu khí

Là loại ao nông, sâu từ 0.3-1m, đủ để ánh sáng mặt trời chiếu rọi và oxy có thể
khuyếch tán vào để tảo phát triển. Tảo quang hợp cung cấp oxy cho vi sinh vật phân huỷ
chất hữu cơ, ngược lại vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ giải phóng CO
2
làm nguồn C cho
tảo và các thực vật thủy sinh quang hợp. Thời gian lưu nước trong hồ hiếu khí thường từ
3-15 ngày.
9 Ao hồ kị khí

Là loại ao sâu, từ 2.8-4.8m, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Vi sinh vật kị khí
phân huỷ chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối cùng là CO
2
, CH
4,
H
2
S…Nước thải lưu ở
hồ kị khí thường có mùi hôi thối do các khí H
2
S, NH
3

…sinh ra.
Ao hồ kị khí thường dùng để lắng và phân huỷ cặn ở vùng đáy. Có khả năng chịu
được tải trọng cao. Thời gian lưu nươc từ 20-50 ngày
9 Ao hồ tuỳ nghi

Sâu 1.2-2 m, phổ biến trong thực tế. Trong hồ xãy ra 2 quá trình song song: phân
huỷ các chất hữu cơ hoà tan có đều trong nước và phân huỷ kị khí cặn lắng ở vùng đáy.
Ao hồ tuỳ nghi có 3 vùng: vùng hiếu khí ở trên, vùng tuỳ nghi ở giữa và vùng kị khí ở
dưới. Thời gian lưu nước trong hồ này thường từ 5-30 ngày.
Trong các ao hồ sinh học thường kết hợp nuôi cá, thả thực vật thuỷ sinh như bèo
cái, bèo tây, rau muống…