Nghiên cứu xử lý đồng thời các thành phần hữu cơ và nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng phương pháp sục khí luân phiên
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.68 MB, 78 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Trần Thị Thu Lan
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐỒNG THỜI CÁC THÀNH PHẦN HỮU CƠ VÀ
NITƠ TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ LUÂN PHIÊN
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Trần Thị Thu Lan
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ ĐỒNG THỜI CÁC THÀNH PHẦN HỮU CƠ VÀ
NITƠ TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SỤC KHÍ LUÂN PHIÊN
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHAN ĐỖ HÙNG
Hà Nội – Năm 2013
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thiện được luận văn tốt nghiệp ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo khoa Môi trường,
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã luôn quan tâm và
tận tình truyền đạt những những kiến thức cho tôi trong thời gian học tập tại trường.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Phan Đỗ Hùng, thầy hướng dẫn
trực tiếp luận văn, đồng thời cũng là trưởng phòng của tôi. Thầy đã tận tình hướng
dẫn, định hướng và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn
thạc sỹ này.
Trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Hướng Công nghệ xử lý ô nhiễm, Lãnh đạo
phòng Công nghệ xử lý nước và các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho
tôi được hoàn thành khóa học và luận văn này.
Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình những người quan
tâm, động viên và đồng thời là chỗ dựa tinh thần lớn giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm
vụ được giao trong suốt thời gian học tập và làm Luận văn vừa qua.
Hà nội, tháng 11 năm 2013
Học viên
Trần Thị Thu Lan
1
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................................... 6
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 7
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN........................... 10
1.1. Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam ..................................................................... 10
1.1.2. Hiện trạng về chăn nuôi lợn tại Việt Nam ....................................................... 10
1.1.2. Định hướng và triển vọng phát triển chăn nuôi lợn ở Việt Nam ...................... 12
1.2. Đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý................................. 13
1.2.1. Đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn ........................................................... 13
1.2.2. Hiện trạng quản lý và xử lý ............................................................................ 15
1.3. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn. ............................................................. 16
1.3.1. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học và hóa lý ................ 17
1.3.2. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kỵ khí. ................. 17
1.3.3. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học hiếu khí ............... 23
1.3.4. Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất N trong nước thải ......................................... 25
1.3.5. Một số quy trình cơ bản ứng dụng xử lý Nitơ trong nước thải bằng phương pháp
sinh học ................................................................................................................... 29
1.4. Giới thiệu sơ lược về phương pháp sục khí luân phiên .......................................... 31
1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ............................................................ 32
1.5.1. Trong nước .................................................................................................... 32
CHƯƠNG II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 36
2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 36
2.1.1. Nước thải ....................................................................................................... 36
2.1.2. Hệ thiết bị thí nghiệm sục khí luân phiên ........................................................ 36
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 37
2.2.1. Phương pháp khảo sát hiện trường: ................................................................ 37
2.2.2. Phương pháp phân tích ................................................................................... 37
2
2.2.3. Các chế độ thí nghiệm và qui trình vận hành .................................................. 38
2.2.4. Phương pháp tính toán ................................................................................... 41
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 42
3.1. Kết quả khảo sát hiện trường................................................................................. 42
3.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ........................................................................... 49
3.2.1 Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu suất xử lý chất
hữu cơ, nitơ, SS và photpho ......................................................................................... 49
a. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu suất xử lý chất
hữu cơ ..................................................................................................................... 49
b. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu quả xử lý Nitơ .............. 50
c. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu quả xử lý SS ................. 53
d. Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí đến hiệu quả xử lý photpho ........ 54
3.2.2. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ, nitơ, photpho đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ,
nitơ, photpho ............................................................................................................... 55
a. Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ .......................... 55
b. Ảnh hưởng của tải trọng Nitơ đến hiệu suất xử lý Nitơ ........................................ 56
c. Ảnh hưởng của tải trọng photpho đến hiệu suất xử lý photpho ............................. 56
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 60
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 64
3
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn
14
Bảng 2: Chất lượng nước thải lợn điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung
14
Bảng 3: Kết quả phân tích chất lượng nước thải trước và sau Biogas
19
Bảng 4: Nồng độ NH4+ và NO2- gây ức chế nitrobacter
27
Bảng 5: Thành phần của nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
36
Bảng 6: Bảng kết quả phân tích nước của một số trang trại chăn nuôi lợn
45
Bảng 7: Các chế độ vận hành thí nghiệm
39
4
DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Tốc độ tăng trưởng đàn lợn trên toàn quốc lần lượt tính từ năm 2006- 2010
(Đơn vị con)
12
Hình 2: mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại
một số huyên thuộc TP. Hồ Chí Minh
16
Hình 3: Sơ đồ quá trình khử hợp chất N
25
Hình 4: Cấu trúc 1 hạt bùn hoạt tính chứa vùng thiếu khí và hiếu khí
28
Hình 5: Một số quy trình công nghệ xử lý nitơ trong nước thải
30
Hình 6: Sơ đồ hệ thống thiết bị thực nghiệm
36
Hình 7: Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn đang áp dụng tại các trang
trại
38
Hình 8: Ảnh hưởng của chu kỳ sục khí – ngừng sục khí luân phiên đến hiệu suất xử
lý COD
50
Hình 9: N-NH4+ vào, ra và hiệu suất xử lý N-NH4+ ở các chế độ thí nghiệm khác
nhau
50
Hình 10: Hiệu quả xử lý T-N ở các chế độ khác nhau
51
Hình 11: Quá trình chuyển hóa nitrat
52
Hình 12: SS vào, ra và hiệu quả xử lý ở các chế độ khác nhau
53
Hình 13: T-P vào, ra và hiệu quả xử lý ở các chế độ khác nhau
54
Hình 14: Ảnh hưởng của tải trọng hữu cơ đến hiệu suất xử lý COD
55
Hình 15: Ảnh hưởng của tải lượng N đến hiệu suất xử lý T-N
56
Hình 16: Ảnh hưởng của tải lượng P đến hiệu suất xử lý T-P
57
5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Tiếng Anh
Tiếng Việt
BOD:
Biochemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa sinh hóa
COD:
Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa hóa học
DO:
Dissolved Oxygen
Oxy hòa tan
SVI:
Sludge Volume Index
Chỉ số bùn – thể tích 1g bùn chiếm
chỗ ở trạng thái lắng
T-N
Tổng Nitơ
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
TVTS
Thực vật thủy sinh
VLL
Vật liệu lọc
VSV
Vi sinh vật
UASB
Upflow Anaerobic Sludge
Bể với lớp bùn kỵ khí dòng hướng
Blanket
lên
XLNT
Xử lý nước thải
VKL
Vi khuẩn lam
MLSS
Mix Liquoz Suspendids solids
chất rắn trong hỗn hợp chất lỏng - rắn
huyền phù
T-P
Tổng Phốt pho
Sequencing Batch Reactor
Bể phản ứng hoạt động gián đoạn
SS
Suspended Solids
Cặn lơ lửng
pH
Hydrogen ion concentration
sục khí
luân
phiên
ĐP, TP,
Tên các trại lợn: Đan Phượng, Thụy
TĐ, GN,
Phương, Tam Điệp, Gia Nam, Hồng
HĐ
Điệp.
6
MỞ ĐẦU
Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp (chăn
nuôi, trồng trọt), nó không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng
ngày của mọi người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng
triệu người dân hiện nay. Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng đối với
nước ta khi có tới hơn 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp [1].
Theo kết quả điều tra 1/10/2013 của Tổng cục Thống kê, cả nước hiện có
26,3 triệu con lợn bằng 99,1%; đàn lợn nái có 3,9 triệu con bằng 98% so với cùng
kỳ năm trước. Sản lượng thịt hơi xuất chuồng đạt 3,3 triệu tấn tăng 2,1% so với
cùng kỳ năm trước. Trong những tháng đầu năm do giá thịt lợn hơi giảm, chi phí
con giống và thức ăn tăng nên người chăn nuôi đã hạn chế đầu tư mở rộng đàn.
Lĩnh vực chăn nuôi nước ta đang phát triển nhanh chóng và tăng dần tỷ trọng
trong ngành nông nghiệp. Năm 2009, Việt Nam đã vươn lên đứng thứ 2 Châu Á sau
Trung Quốc về sản lượng thịt lợn [3]. Trên thế giới chăn nuôi hiện chiếm khoảng
70% đất nông nghiệp và 30% tổng diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích bị băng
bao phủ). Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu, giải
quyết việc làm cho 1,3 tỉ dân [1].
Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp tích cực cho sự phát triển kinh tế - xã
hội, việc phát triển chăn nuôi lợn đã để lại những tác động tiêu cực đến môi trường,
làm suy thoái chất lượng đất, chất lượng nước và không khí xung quanh các khu
vực nuôi lợn. Nguyên nhân là do ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi lợn, cụ thể ;
phân, nước tiểu và nước rửa chuồng trại. Sản lượng thịt lợn cung cấp ra thị trường
ngày càng tăng tỷ lệ thuận với lượng chất thải ra môi trường.
Chất thải chăn nuôi lợn đã gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường xung
quanh, đến sức khỏe con người và đặc biệt đóng góp một phần lớn khí gây hiệu ứng
nhà kính, biến đổi khí hậu. Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng, chăn nuôi hiện
đóng góp khoảng 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất (global warming) do thải ra
các khí gây hiệu ứng nhà kính. Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Thế giới
7
(FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng Nitơ oxit (N2O) trong khí
quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao gấp 296 lần so
với khí CO2. Động vật nuôi còn thải ra 9% lượng khí CO2 toàn cầu, 37% lượng khí
Methane (CH4) – loại khí có khả năng giữ nhiệt cao gấp 21 lần khí CO2. Chăn nuôi
gia súc đóng góp tới 64% lượng khí Amoniac (NH3) – là thủ phạm của những trận
mưa axit. Điều này có nghĩa là chăn nuôi gia súc, gia cầm đã được khẳng định là
một tác nhân chính làm tăng hiệu ứng nhà kính. Ngoài ra nhu cầu về thức ăn, nước
uống, tập tính bầy đàn, nhu cầu về bãi chăn thả v.v… của gia súc cũng đang được
coi là một trong những tác nhân chính gây thoái hóa đất nông nghiệp, ô nhiễm
nguồn nước và mất cân bằng hệ sinh thái [5].
Ở Việt Nam, chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn được coi là thế mạnh của
ngành nông nghiệp. Cùng với sự gia tăng dân số, gia tăng các nhu cầu về lương
thực, thực phẩm, ngành chăn nuôi càng được đầu tư phát triển mạnh. Trước đây,
chúng ta chỉ có chăn nuôi nhỏ lẻ tại các hộ gia đình. Hiện nay, trong bối cảnh thức
ăn chăn nuôi, vật tư chăn nuôi đều tăng, cùng với đó là sức cạnh tranh, vấn đề kiểm
soát dịch bệnh nên việc chăn nuôi trong các hộ gia đình có xu hướng giảm trong khi
chăn nuôi gia trại, trang trại tăng nhanh và tạo được khả năng cạnh tranh trên thị
trường. Do vậy, vấn đề chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn cần phải được
quản lý tốt. Chất thải của các trang trại chăn nuôi lợn với thành phần chủ yếu là
phân lợn và nước thải hiện đang là vấn đề lo lắng của các nhà quản lý. Nước thải
(phân, nước) có độ ô nhiễm rất cao do (COD, BOD, Nitơ, Amoni và VK gây bệnh).
Việc sử dụng bể Biogas tại các trại chăn nuôi thuận tiện cho sử dụng chất thải và
khai thác nguồn năng lượng nhưng nước thải sau bể Biogas vẫn còn nhiều chất
gây ô nhiễm môi trường cần được xử lý trước khi thải vào môi trường.
Từ đặc tính nước thải ngành chăn nuôi và thực tế các công nghệ đã áp dụng
để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau quá trình biogas, công nghệ sục khí luân phiên
(các quá trình xử lý chất hữu cơ và nitơ được thực hiện trong một bể là quá trình cải
tiến của hệ SBR) dễ dàng đáp ứng các yêu cầu của xử lý nước thải chăn nuôi. Trong
khuôn khổ Luận văn thạc sĩ ngành Khoa học, đề tài “Nghiên cứu xử lý đồng thời
8
các thành phần hữu cơ và nitơ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng
phương pháp sục khí luân phiên” được thực hiện nhằm mục đích tìm ra khả năng
ứng dụng của phương pháp trong nỗ lực đảm bảo nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn
môi trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Mục đích nghiên cứu
Nước thải chăn nuôi lợn xử lý qua bể biogas vẫn còn độ ô nhiễm cao về chất
hữu cơ và nitơ. Mục đích của nghiên cứu là đưa ra chế độ thích hợp cho công nghệ
xử lý sục khí luân phiên để xử lý nước thải chăn nuôi sau quá trình xử lý biogas.
Nội dung nghiên cứu của đề tài là:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian sục khí/ngừng sục khí tới hiệu suất
loại COD, Nitơ.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của tải lượng tới hiệu suất loại COD, Nitơ.
9
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN
1.1. Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam
1.1.2. Hiện trạng về chăn nuôi lợn tại Việt Nam
Hiện cả nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn
nuôi tập trung, nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm
biogas). Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm 10%
và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường. Vẫn còn khoảng 23% số hộ
chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phương pháp nào mà xả thẳng ra môi
trường bên ngoài…gây sức ép đến môi trường.
Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều
khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường
đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh
về hô hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh. Tổ chức Y tế
Thế giới (WHO) đã cảnh báo, nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải
chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật
nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus biến thể từ các
dịch bệnh như: lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh
chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người. Theo Báo cáo tổng kết của
Viện Chăn nuôi (Bộ NN&PTNT), nồng độ khí H2S và NH3 trong chất thải chăn
nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số vi sinh vật và bào tử nấm
cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra, nước thải chăn nuôi còn chứa
Coliform, E.coli, COD... và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn
cho phép.
Các tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long là những địa
phương có ngành chăn nuôi phát triển. Tại tỉnh Bến Tre, tính đến thời điểm tháng
6/2013 đã có đàn lợn trên 424.000 con, đàn bò gần 148.000 con, là địa phương có
đàn gia súc đứng đầu khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, việc đảm bảo
vệ sinh môi trường ở đây mới chỉ chú trọng ở các doanh nghiệp chăn nuôi, còn các
10
hộ chăn nuôi nhỏ chưa được quan tâm. Trong khi, các hộ chăn nuôi nhỏ chiếm tỷ lệ
khá lớn, nhưng việc chăn nuôi của các hộ dân phần lớn theo tập quán, thói quen xả
chất thải xuống kênh, rạch dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường, tăng nguy cơ
dịch bệnh cho vật nuôi, con người và ảnh hưởng lớn đến sự phát triển bền vững của
ngành Chăn nuôi.
Theo dự báo của ngành Tài nguyên và Môi trường (TN&MT), với tốc độ phát
triển mạnh của ngành Chăn nuôi như hiện nay dự tính đến năm 2020, lượng chất
thải rắn trong chăn nuôi phát sinh khoảng gần 1.212.000 tấn/năm, tăng 14,05% so
với năm 2010. Để phát triển bền vững và đảm bảo môi trường tại các trang trại, gia
trại, các địa phương cần quan tâm hơn nữa đến việc tạo điều kiện, hỗ trợ các hộ
chăn nuôi quy mô lớn đầu tư xây dựng mô hình xử lý chất thải theo công nghệ hiện
đại. Ngành TN&MT chủ động phối hợp với ngành NN&PTNT tăng cường kiểm tra,
xử lý, đình chỉ sản xuất đối với các trang trại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng;
đôn đốc các trang trại, gia trại gây ô nhiễm môi trường, thực hiện các biện pháp xử
lý triệt để tình trạng ô nhiễm; yêu cầu các trang trại phải có đầy đủ công trình, biện
pháp bảo vệ môi trường đáp ứng yêu cầu về xử lý ô nhiễm; khẩn trương quy hoạch
vùng chăn nuôi cho từng loại vật nuôi, từng bước hạn chế, không cho phép chăn
nuôi gia trại, chăn nuôi quy mô nhỏ trong khu dân cư; triển khai ứng dụng mô hình
xử lý nước thải sau bể biogas, làm cơ sở hướng dẫn, nhân rộng áp dụng cho các
trang trại chăn nuôi.
Tính đến giữa năm 2010 cả nước có 23.558 trang trại chăn nuôi (tăng 42%
so với năm 2006). Quy mô đàn lợn tăng nhanh từ 26,85 triệu con năm 2006 lên
27,37 triệu con năm 2010. Định hướng phát triển đến năm 2020 cơ bản chuyển
sang trang trại, công nghiệp.
11
27,627,729
27,370,000
26,855,330
26,701,598
26,560,651
1
2
3
4
5
Nguồn: Website Tổng cục thống kê - 31/12/2010)
Hình 1 Tốc độ tăng trưởng đàn lợn trên toàn quốc lần lượt tính từ năm 2006- 2010
(Đơn vị con)
1.1.2. Định hướng và triển vọng phát triển chăn nuôi lợn ở Việt Nam
Tốc độ tăng dân số và quá trình đô thị hóa đã làm giảm diện tích đất nông
nghiệp. Để đảm bảo an toàn về lương thực và thực phẩm, biện pháp duy nhất là
thâm canh chăn nuôi trong đó chăn nuôi lợn là một thành phần quan trọng trong
định hướng phát triển.
Theo quyết định số 10/2008/QĐ - TTg ngày 16 tháng 1 năm 2008 của Thủ
tướng chính phủ về việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 thì
định hướng phát triển như sau:
+ Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyển sang sản xuất phương thức
trang trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm đảm bảo chất lượng
cho tiêu dùng và xuất khẩu;
+ Tỷ trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó
năm 2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%;
+ Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu
quả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi;
12
+ Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại, công
nghiệp và cơ sở giết mổ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thải,
bảo vệ và giảm ô nhiễm môi trường.
+ Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008 - 2010 đạt khoảng 8 - 9% năm;
giai đoạn 2010 - 2015 đạt khoảng 6 - 7% năm và giai đoạn 2015 - 2020 đạt khoảng
5 - 6% năm.
1.2. Đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý
1.2.1. Đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn
Nước thải chăn nuôi lợn là một trong những loại nước thải có khả năng gây
ô nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và
sinh vật gây bệnh cao. Nước thải chăn nuôi, nhất thiết phải được xử lý trước khi
thải ra ngoài môi trường.
Các chất hữu cơ:
- Hàm lượng các chất hữu cơ cao, tỷ lệ BOD5/COD > 0,5 nước thải chứa các
chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
- Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70 - 80% bao gồm
cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và các dẫn xuất của chúng có
trong phân, thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, ngoài ra còn có
các chất khó phân hủy sinh học: các hợp chất hydrat cacbon, hợp chất vòng thơm,
hợp chất đa vòng, hợp chất chứa clo hữu cơ. Các chất vô cơ chiếm 20 - 30% gồm
cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,…
Tổng N và P: Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất
kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và
nước tiểu. Trong nước thải chăn nuôi lợn thường chứa hàm lượng N và P rất cao.
Hàm lượng N - tổng trong nước thải chăn nuôi lợn 200 - 350 mg/l, trong đó N NH4 chiếm khoảng 80 - 90% Photpho từ 60 - 100 mg/l.
Vi sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, vi
khuẩn ecoli, vi khuvirus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh.
13
Nước thải trong chăn nuôi lợn (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng,
vệ sinh dụng cụ,...) ước tính khoảng và chục nghìn tỷ m 3/năm.
Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải có nồng độ ô nhiễm
cao, đặc biệt là BOD, COD, nitơ, photpho và sinh vật gây bệnh. Các thông số ô
nhiễm đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn
Yêu cầu chất lượng nước đầu
Nồng độ nước
Thông số
Đơn vị
thải đầu vào
ra (QCVN 40: 2011/BTNMT,
cột A)
pH
7,2
-
6-9
BOD5
2817
mg/l
30
COD
5210
mg/l
75
SS
615
mg/l
50
N tổng
406
mg/l
20
P tổng
47
mg/l
4
Coliform
5,8.109
MPN/100
3000
ml
(Nguồn: Điều tra đánh giá hiện trạng MT trại chăn nuôi lợn – Viện Chăn nuôi,
2006).
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của viện chăn nuôi (2006)
tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình,
Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy đặc trưng của nước thải
chăn nuôi:
Bảng 2: Chất lượng nước thải lợn điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung
Chỉ tiêu Đơn vị
kiểm tra
Trại
TTNC Lợn
Trại lợn
Trại Cty
Trại
Đan Phuợng Thụy Phương Tam Điệp Gia Nam Hồng Điệp
14
Khoảng
dao động
Chỉ tiêu Đơn vị
Trại
Trại lợn
Trại Cty
Trại
Đan Phuợng Thụy Phương Tam Điệp Gia Nam Hồng Điệp
kiểm tra
o
pH
TTNC Lợn
Khoảng
dao động
C
7,15
7,26
7,08
6,78
6,83
6 -8
BOD5
mg/l
1339
1080
882
783
1221
780 - 1340
COD
mg/l
3397
2224
1924
1251
2824
1250 - 3400
TDS
mg/l
4812
4568
3949
4012
4720
3940 - 4810
P_tổng
mg/l
99,4
80,2
69,4
57,4
85,6
57 - 100
N_tổng
mg/l
332
280
250
204
275
200 - 280
(Nguồn: Điều tra đánh giá hiện trạng MT trại chăn nuôi lợn- Viện Chăn nuôi,
2006)
1.2.2. Hiện trạng quản lý và xử lý
Đây là loại chất thải ít được sử dụng và khó quản lý do:
Lượng nước thải lớn, lượng nước sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng
và tắm cho lợn là 30 - 50 lít nước/1con/ngày đêm.
Nước thải có mùi hôi thối, khó vận chuyển đi xa để sử dụng cho các mục
đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản;
Lượng nước thải quá lớn, không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh
tác xung quanh.
Việc quản lý nước thải trong chăn nuôi lợn là vấn đề nan giải, nước thải chăn
nuôi lợn chứa chất hữu cơ và nitơ cao. Lưu lượng nước thải khá cao do số lượng
lợn nuôi nhiều và lợn được tắm nhiều lần trong ngày, nhất là lúc trời nóng (lưu
lượng nước sử dụng đối với lợn trưởng 30 - 50 lít/1 con/ngày).
Tíi c©y
15%
Biogas
40%
Xölýs¬bé, th¶i raMT
45%
15
Hình 2: mục đích sử dụng nước thải trong quá trình chăn nuôi lợn theo điều tra tại
một số huyên thuộc TP. Hồ Chí Minh
Theo điều tra tình hình quản lý nước thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP.
HCM và một số tỉnh lân cận cho thấy: Nước thải dùng cho mục đích nông nghiệp
(15%). Đối với các trang trại không có đất trồng trọt thì nước thải phần lớn chỉ xử
lý sơ bộ sau đó thải ra môi trường (45%). Có khoảng 40% số trang trại sử dụng bể
Biogas để xử lý nước thải (Hình 2).
Kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chăn nuôi (2006)
tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình,
Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy: nước thải của các cơ sở
chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống và nước tắm
rửa cho lợn. Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn được điều tra đều có chỉ có hệ thống xử lý
chất thải lỏng bằng công nghệ biogas. Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử
lý nước thải tại các trang trại trên là: Nước thải bể Biogas hồ sinh học
thải ra môi trường, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có sơ đồ xử lý
chất thải như trên
Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn.
Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp. Vì vậy cần
có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vấn đề quản lý và khắc phục sự ô
nhiễm môi trường do một lượng chất thải chăn nuôi gây ra.
1.3. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn.
Nước thải chăn nuôi lợn được xác định là loại nước thải dễ phân hủy sinh
học vì chứa chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy như cacbon hidrat. Xử lý
nước thải chăn nuôi lợn 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. Bên cạnh đó, phương
pháp xử lý sinh học có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lý khác ở chỗ chi
phí thấp và tính ổn định cao đối với các loại nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân
hủy sinh học.
16
1.3.1. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học và hóa lý
1.3.1.1. Xử lý bằng phương pháp cơ học
Phương pháp này, mục đích là tách cặn rắn ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng
cách thu gom, lắng cặn. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng...để loại bỏ cặn dễ lắng
tạo điều kiện xử lý và giảm khối tích các công trình phía sau. Sau khi tách cặn 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.
1.3.1.2. Xử lý bằng phương pháp hóa lý
Mục đích của phương pháp này là: sau khi xử lý cơ học, nước thải chăn nuôi
còn chứa nhiều chất hữu cơ và 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 kẹo 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.
Trong nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) với nước thải chăn nuôi
lợn: Phương pháp cơ học và keo tụ có thể tách được 80 - 90% hàm lượng cặn trong
nước thải chăn nuôi lợn. Tuy nhiên, phương pháp hóa lý này đòi hỏi chi phí, kỹ
thuật cao không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi. Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một
phương pháp để loại cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, nhưng chi phí đầu tư và vận
hành cao vì vậy, không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi.
1.3.2. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kỵ khí.
1.3.2.1. Ưu và nhược điểm phương pháp sinh học kỵ khí
Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là quá trình phân hủy sinh học chất hữu cơ
thành những sản phẩm cuối cùng là CH4 và CO2 nhờ vi sinh vật trong điều kiện
không có ôxy. Quá trình phân hủy sinh học kỵ khí các hợp chất hữu cơ là quá trình
sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản
ứng được xúc tác bởi những enzym đặc biệt.
17
Vào những năm 1970 quá trình phân hủy kỵ khí được ứng dụng rông rãi
trong xử lý bùn và thải phân, sau đó phương pháp này được áp dụng cho xử lý nước
thải nhờ có những ưu điểm sau:
- Khả năng chịu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí;
- Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước. Một lượng sinh
khối lớn được giữ lại trong bể;
- Chi phí xử lý thấp (không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu khí);
- Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thể sử dụng ( khí sinh học- Biogas);
- Hệ thống công trình xử lý đa dạng: UASB, lọc kỵ khí, kỵ khí xáo trộn hoàn
toàn, kỵ khí tiếp xúc...
Quá trình xử lý kỵ khí, bên cạnh các ưu điểm, ngoài ra còn có một số các
nhược điểm sau:
- Nhạy cảm với môi trường (nhiệt độ, PH, nồng độ kim loại nặng...);
- Phát sinh mùi;
- Tốc độ phát triển sinh khối chậm;
Trong công nghệ kỵ khí, cần lưu ý đến 2 yếu tố quan trọng:
+ Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt;
+ Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn.
Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp,
bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản ứng được xúc tác
bởi những enzym đặc biệt.
1.3.2.2. Bể Biogas
Đây là phương pháp xử lý kỵ khí khá đơn giản, chi phí đầu tư thấp, thường
thấy ở hầu hết các cơ sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể cả quy mô hộ gia đình.
Nước thải từ hệ thống chuồng trại được dẫn trực tiếp vào bể kín với thời gian lưu
18
nước trong bể khoảng 15 - 30 ngày, tận dụng hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí
trong bể và trong lớp bùn đáy để khoáng hóa các chất hữu cơ. Mực nước trong bể,
thông thường được thiết kế chiếm 2/3 chiều cao bể, còn 1/3 chiều cao ở phía trên bể
bị khí CH4, CO2 và các khí khác sinh ra do phân hủy kỵ 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
Ưu điểm của bể Biogas là có thể sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh
học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác.
Bảng 3: Kết quả phân tích chất lượng nước thải trước và sau Biogas
Kết quả phân tích
TT
1
Thông số
pH
Đơn vị
Trước
Sau
Biogas
Biogas
QCVN 40:
2011/BTNMT
-
7.1
7.5
6- 9
2
Tổng N
mg/l
684
650
20
3
Tổng P
mg/l
109
54
4
4
COD
mg/l
3250
1250
75
5
Kiềm toàn phần
mg/l
2835
2060
-
6
Hàm lượng SS
mg/l
2655
1070
50
7
TDS
mg/l
3250
2150
-
( Nguồn: Điều tra đánh giá hiện trạng NT trại chăn nuôi lợn – Viện chăn nuôi,
2006)
Trong bể Biogas các chất hữu cơ được phân hủy một phần, do đó sau Biogas
nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và ít mùi hơn. Bùn cặn trong bể biogas có
thể sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp. Cùng với việc có nguồn năng lượng mới sử
dụng, còn góp phần giảm thiểu hiện tượng chặt phá rừng và bảo vệ môi trường. Khí
Biogas là một nguồn năng lượng có triển vọng trong tương lai đồng thời góp phần
bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên.
19
Nhận xét: Nước thải sau xử lý Biogas ở đây cũng có các chỉ tiêu ô nhiễm
đặc trưng của nước thải chăn nuôi, thể hiện qua các chỉ tiêu TSS, COD, BOD, ∑N,
∑P và cần tiếp tục xử lý trước khi có thể thải ra môi trường.
1.3.2.3. Hồ kỵ khí
Chiều sâu hồ khoảng 3 - 5m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ các bọt
khí sinh ra từ quá trình kỵ khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối
lưu... Hiệu quả xử lý của hồ kỵ khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất
hữu cơ, tải trọng BOD của hồ kỵ khí tương đối cao, từ 200 - 500 kg BOD/ha.ngày.
Hiệu quả khử BOD từ 50 - 85%. Hàm lượng chất lơ lửng khi ra khỏi hồ 80 - 160
mg/l.
1.3.2.4. Quá trình lọc sinh học kỵ khí
Quá trình lọc kỵ khí dính bám, sử dụng giá thể mang vi sinh như sỏi, đá, vòng
nhựa tổng hợp, tấm nhựa, vòng sứ, xơ dừa.. để xử lý nước thải trong điều kiện
không có oxy. Bể lọc kỵ khí có dòng chảy hướng lên hoặc dòng chảy ngang. Nước
thải đi qua và tiếp xúc với toàn bộ lớp vật liệu lọc. Sinh khối dính bám trên bề mặt
lớp vật liệu lọc cố định do đó sinh khối được giữ lại trong bể với thời gian lâu hơn
thời gian lưu nước (thời gian lưu nước là 8h, thời gian lưu bùn có thể lên đến 100
ngày).
Ưu điểm của quy trình này là:
-
Đơn giản trong vận hành;
-
Khả năng chịu được biến động lớn về tải lượng ô nhiễm;
-
Có thể vận hành ở tải trọng cao;
-
Không phải kiểm soát lượng bùn nổi như trong bể UASB;
-
Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phân hủy chậm;
-
Thời gian lưu bùn rất cao (khoảng 100 ngày).
Tuy nhiên quá trình lọc sinh học kỵ khí bên cạnh có những ưu điểm
ngoài ra còn có nhược điểm là không điều khiển được sinh khối của bể
này.
20
Sử dụng quá trình màng vi sinh vật kỵ khí cũng như hiếu khí để xử lý nước
thải chăn nuôi, ngoài việc loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, còn có thể loại bỏ được một
lượng lớn các chất rắn 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
dầy hơn) dần dần bịt các khe giữa các vật liệu 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 lũy cặn trong lớp lọc vì hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi
khá lớn. Sự tích tụ cặn quá nhiều sẽ làm tắc lớp vật liệu lọc tạo ra các vùng chết,
hoặc nếu xảy ra hiện tượng “đánh thủng lớp lọc” sẽ làm cho dòng chảy ngắn và
nước thải phân bố không đều. Cả hai trường hợp đều làm giảm thời gian lưu nước
trong bể dẫn đến hiệu quả xử lý kém. Đồng thời sự phân hủy của căn tích lũy sẽ làm
COD đầu ra tăng sau một thời gian vận hành. Để khắc phục, nên loại bỏ bớt cặn lơ
lửng trước khi vào bể lọc đồng thời rửa ngược lớp lọc định kỳ để loại bỏ cặn tích
lũy trong lớp cặn.
1.3.2.5. Quá trình kỵ khí trong UASB
Hệ thống này được nghiên cứu và ứng dụng bởi Gatze Lettinga và các cộng
sự của trường đại học Wageningen ở Hà Lan từ những năm 1970, nó thích hợp cho
việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp tới cao tại các vùng nhiệt đới.
Trong quá trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và
sinh ra một lượng khí Biogas đáng kể.
Đây là quá trình xử lý sinh học kỵ khí ngược dòng. Nước thải được đưa từ
dưới lên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng hạt. Quá trình sinh hóa diễn ra khi nước
thải tiếp xúc với lớp hạt bùn này. Một phần khí sinh ra trong quá trình phân hủy kỵ
khí (CH4, CO2 và một số khí khác) sẽ kết dính các bông bùn và kéo các bông bùn
lên lơ lửng trong bể tạo ra sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước. Khi lên đến đỉnh
các bọt khí sẽ va chạm với các tấm chắn nghiêng hình nón, các bọt khí được giái
phóng tự do còn bùn được rơi xuống theo trọng lực. Tấm chắn được đặt nghiêng
21
trong vùng tách pha để tăng tiết diện, tiết diện dòng chảy tăng do đó làm giảm tốc
độ lắng của pha rắn tại vùng này, bùn được tích tụ trên bề mặt tấm chắn nghiêng khi
đủ lớn tách ra và rơi xuống vùng lắng.
+ Ưu điểm của quá trình này là:
- Hệ thống UASB có ưu điểm nổi bật là khả năng chịu tải trọng COD lớn và có
chịu được sự thay đổi đột ngột COD trong nước thải.
- Trong bể UASB các loại bùn có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vượt xa
so với bùn hoạt tính hiếu khí ở dạng lơ lửng. Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử
lý UASB chỉ bằng khoảng 1/5 so với phương pháp hiếu khí [15,16,19].
- Cả ba quá trình: phân hủy, lắng bùn, tách khí được xây dựng, lắp đặt trong
cùng một công trình và có khả năng thu hồi khí Metan;
- Tốn ít năng lượng cho quá trình vận hành, lượng bùn dư ít nên giảm chi phí
xử lý bùn, bùn sinh ra sau hệ thống dễ tách nước.
- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể phục hồi và hoạt động
trở lại sau một thời gian ngưng nạp nhiên liệu.
+ Nhược điểm của quá trình: Khó khăn khi kiểm soát hiện tượng bùn nổi, tức
là phải đảm bảo sự tiếp xúc tốt nhất giữa bùn và nước thải để duy trì hiệu quả xử lý
của bể.
1.3.2.6. Bể EGSB (Expanded Granular Slugde Bed):
Một trong những yếu tố quan trọng của hệ UASB là dạng tập hợp sinh khối,
sinh khối keo tụ thành hạt bùn: kích thước 1 - 5mm, khối lượng riêng lớn, độ bền cơ
học cao, tốc độ sa lắng lớn và hoạt tính metan hóa cao. Một hệ UASB thông thường
không có khả năng tạo ra các hạt bùn có tính chất như trên mặc dù có hiệu quả xử lý
cao, chứng tỏ chúng không phải là điều kiện tiên quyết cho hiệu quả xử lý của hệ,
chính từ quan điểm trên người ta đã biến thế hệ UASB thành hệ EGSB. Năm 1983
Lettinga và cs, đã phát minh ra hệ thống EGSB - Expanded Granular Sludge Bed
(lớp bùn hạt mở rộng).
Dòng nước thải đi vào hệ thống theo chiều từ dưới lên, qua một lớp bùn hạt
mở rộng, chứa những vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa trong bùn
22
thải. Vận tốc dòng lên của hệ thống có thể đạt trên 9 m/h, cao hơn nhiều hệ thống
UASB (0,6 - 0,9 m/h). Nước thải ra khỏi hệ thống có thể được tuần hoàn trở lại một
phần, do tải lượng của bể EGSB (2 – 4 kg COD/m3.ngày [8]) thấp hơn so với bể
UASB.
+ Ưu điểm:
- Giảm được chi phí xây dựng (do tải trọng xử lý cao);
- Độ ổn định cao ngay cả với những điều kiện hoạt động không thuận lợi, có
thể hoạt động được ở nhiệt độ thấp: 8 – 12 oC; có thể xử lý nhiều chất độc hại
và nhiều loại acid béo có cấu tạo bền vững;
- Vận tốc nước dâng lớn: 9 - 12m/h (trong bể UASB là 0,6 - 0,9m/h)
+ Nhược điểm:
- Tốn năng lượng do dòng tuần hoàn;
- Bùn dư có khả năng phân tách kém hơn bùn trong hệ UASB;
- Do tốc độ dâng nước lớn nên rất khó tạo bùn hạt (loại bùn có hoạt tính cao)
Từ các ưu nhược điểm trên cho thấy hệ thống EGSB nên áp dụng cho nước
thải có tải lượng COD thấp và chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan.
1.3.3. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học hiếu khí
1.3.3.1. Các công trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho xử lý
nước thải chăn nuôi
a, Aerotank:
Đây là quá trình xử lý hiếu khí lơ lửng, hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính
được phát minh bởi Arden và Lockett năm 1914 tại Anh. Vi sinh vật dính bám lên
các bông cặn có trong nước thải và phát triển sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt
tính phân hủy chất hữu cơ. Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo
lượng oxy cần thiết cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ
lửng. Các bông bùn lớn dần lên do hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động
vật nguyên sinh... qua đó nước thải được làm sạch.
Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng bể Aerotank có ưu điểm:
- Tiết kiệm được diện tích;
23
