thiết kế máy ép chất thải trong chăn nuôi

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN
Khi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này cũng là lúc em gần kết thúc thời gian học
tập tại trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh. Khoảng thời gian học tập và nghiên
cứu tại Trường đã giúp cho em hiểu và yêu quý nơi đây nhiều hơn. Nhà trường và Thầy
Cô không những truyền đạt cho em những kiến thức chuyên môn mà còn giáo dục cho
em về lý tưởng, đạo đức trong cuộc sống. Đây là những hành trang không thể thiếu cho
cuộc sống và sự nghiệp của em sau này. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất cả các
Quý Thầy Cô đã tận tình chỉ bảo, dẫn dắt em đến ngày hôm nay để có thể vững bước trên
con đường học tập và làm việc sau này.
Luận văn tốt nghiệp đã đánh dấu việc hoàn thành những năm tháng miệt mài học
tập của em. Và đồ án này cũng đánh dấu sự trưởng thành trên con đường học tập của em.
Qua đây em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, đã luôn động viên và tạo mọi điều
kiện để em hoàn thành khóa học.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Thầy Bùi Trọng Hiếu với
sự nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi và sự định hướng đúng đắn và kịp thời của
Thầy đã giúp em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Đồng thời do trình độ cũng như những kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài
luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp từ Quý Thầy Cô.
Em xin được chân thành cám ơn !

TP.HCM, tháng 6 năm 2019
Sinh viên

Phan Văn Hải

SVTH: Phan Văn Hải

ii

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nội dung luận văn tốt nghiệp gồm 6 phần:
Chương I : Hiện trạng chăn nuôi heo và tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn
Chương II : Cơ sở lý thuyết và lựa chọn phương án thiết kế
Chương III : Tính toán và thiết kế cơ khí
Chương IV : Tính toán chọn bơm và cơ cấu khuấy
Chương V : Thiết kế hệ thống điện cho máy ép
Chương VI : Vận hành, bảo trì và kết luận

SVTH: Phan Văn Hải

iii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
ĐỀ MỤC
Trang bìa……………………………………………………………………..………....i
Nhiệm vụ luận văn
Lời cám ơn……………………………………….………………………..………...…ii
Tóm tắt………………………………………………………………….………..…....iii
Mục lục……………………………………………………………………….…..…....iv
Danh sách hình vẽ…………………………………………………….…………….....vi
Danh sách bảng biểu………………………………………………………………...viii
CHƯƠNG I: HIỆN TRẠNG CHĂN NUÔI LỢN VÀ TỔNG QUAN VỀ CHẤT

THẢI TRONG CHĂN NUÔI LỢN .................................................................................. 1
1.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn ........................................................................................ 1
1.2.

Tổng quan về chất thải chăn nuôi và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi ....... 5

1.3. Quy trình xử lý nước thải và phân heo trong chăn nuôi ....................................... 12
1.4.

Đặt vấn đề ............................................................................................................ 14

1.5. Nhu cầu về tách ép phân heo ................................................................................ 15
1.6.

Tình hình nghiên cứu ........................................................................................... 16

1.7. Một số máy ép trên thị trường .............................................................................. 17
1.8.

Tình hình cấp thiết của đề tài .............................................................................. 20

1.9.

Kết luận................................................................................................................ 20

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ... 21
2.1.

Nguyên lý tách vật liệu rời bằng phương pháp ép ............................................... 21

2.2.

Đặc điểm của chất thải phân heo .......................................................................... 21

2.3.

Xác định yêu cầu kỹ thuật .................................................................................... 22

2.4.

Phương án thiết kế và ưu nhược điểm của các phương pháp ............................... 23

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ ................................................ 29
3.1. Cơ sở thiết kế ........................................................................................................ 29
3.2.

Tính toán thông số trục vít ép .............................................................................. 30

3.3.

Xác định cơ suất động cơ .................................................................................... 34

SVTH: Phan Văn Hải

iv


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

3.4.

Khảo sát tải trọng tác dụng lên trục vít ............................................................... 37

3.5.

Kiểm tra độ bền trục vít ....................................................................................... 42

3.6.

Tính toán sức bền trục vít .................................................................................... 48

3.7. Tính toán sức bền cánh vít .................................................................................... 49
3.8. Tính toán và chọn nối trục .................................................................................... 53
3.9. Tính toán và chọn ổ lăn ........................................................................................ 56
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHỌN BƠM VÀ CƠ CẤU KHUẤY ............................ 60
4.1. Tính toán bộ khuấy ............................................................................................... 60
4.2.

Chọn bơm ............................................................................................................ 62

4.3.

Chọn lưới lọc ....................................................................................................... 64

CHƯƠNG V: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO MÁY ÉP.................................... 65
5.1. Lựa chọn thiết bị điện ........................................................................................... 65
5.2.

Mạch điều khiển .................................................................................................. 67

5.3.

Mạch động lực ..................................................................................................... 69

CHƯƠNG VI: VẬN HÀNH, BẢO TRÌ, KẾT LUẬN .................................................. 70
6.1. Vận hành máy ....................................................................................................... 70
6.2.

Bảo dưỡng máy.................................................................................................... 71

CHƯƠNG VII: KẾT LUẬN ............................................................................................ 73
PHỤ LỤC 1 ....................................................................................................................... 74
PHỤ LỤC 2 ....................................................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 78

SVTH: Phan Văn Hải

v


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Chăn nuôi lợn thương phẩm ở Hưng Thành...........................................................................2
Hình 1.2: Tốc độ tăng trưởng bình quân hằng năm về số đầu con ........................................................5
Hình 1.3: Thành phần dinh dưỡng của phân chuồng ........................................................................... 11
Hình 1.4: Xử lý phân heo quy mô vừa và lớn....................................................................................... 12
Hình 1.5: Hầm biogas xử lý phân heo ................................................................................................... 13
Hình 1.6: Nguyên lý ép bằng trục vít ..................................................................................................... 16
Hình 1.7: Máy ép phân heo SM260 BASIC của hãng Criman .......................................................... 17

Hình 1.8: Máy tách phân của công ty Âu Lạc – Việt Nam ................................................................. 18
Hình 2.1: Quy trình ép ............................................................................................................................. 21
Hình 2.2: Phương pháp ép bằng băng tải .............................................................................................. 23
Hình 2.3: Máy ép khung bản .................................................................................................................. 24
Hình 2.4: Nguyên lý của máy ép khung bản......................................................................................... 25
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của máy ép khung bản............................................................................... 26
Hình 2.6: Phương pháp ép phân bằng trục vít....................................................................................... 27
Hình 2.7: Kết cấu của một máy ép trục vít ............................................................................................ 27
Hình 3.1: Cấu tạo và nguyên lý của trục vít .......................................................................................... 29
Hình 3.2: Động cơ giảm tốc.................................................................................................................... 37
Hình 3.3: Sơ đồ tính toán sự thay đổi áp suất pháp tuyến theo chiều dài trục vít.............................. 37
Hình 3.4: Tải trọng tác dụng lên trục vít ................................................................................................ 38
Hình 3.5: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên trục vít ...................................................................................... 41
Hình 3.6: Sơ đồ gần đúng để tính toán vòng vít ép .............................................................................. 50

SVTH: Phan Văn Hải

vi


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 3.7: Nối trục chốt đàn hồi .............................................................................................................. 54
Hình 3.8: Sơ đồ tính toán trục vít ........................................................................................................... 56
Hình 3.9: Sơ đồ tính toán ổ lăn ............................................................................................................... 57
Hình 3.10: Ổ đỡ hãng SKF ..................................................................................................................... 59
Hình 4.1: Động cơ giảm tốc.................................................................................................................... 61
Hình 4.2: Hình dạng cánh khuấy............................................................................................................ 62
Hình 4.3: Hình dạng cánh chèo .............................................................................................................. 62
Hình 4.4: Bơm chìm chuyên dụng ......................................................................................................... 63

Hình 4.5: Lưới lọc.................................................................................................................................... 64
Hình 5.1: Sơ đồ mạch điều khiển ........................................................................................................... 68
Hình 5.2: Sơ đồ mạch động lực.............................................................................................................. 69

SVTH: Phan Văn Hải

vii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006............................................................4
Bảng 1.2: Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm............................................................................4
Bảng 1.3: Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm ...................................6
Bảng 1.4: Lượng chất thải chăn nuôi ước tính năm 2008.......................................................................7
Bảng 1.5: Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm .............................................................................7
Bảng 1.6: Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn ..........................................8
Bảng 1.7: Thành phần trung bình của nước tiểu các lọai gia súc...........................................................9
Bảng 1.8: Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung ................................... 10
Bảng 1.9: So sánh hiệu quả sử dụng phân hữu cơ và vô cơ ................................................................ 11
Bảng 1.10: Thông số máy tách phân của công ty Âu Lạc ................................................................... 18
Bảng 1.1: Thông số máy tách phân của công ty Âu Lạc ..................................................................... 19
Bảng 1.12: Thông số máy tách phân của công ty Âu Lạc ................................................................... 19
Bảng 3.1: Bảng thông số động cơ Dolin ............................................................................................... 37
Bảng 3.2: Thông số nối trục đàn hồi ...................................................................................................... 54
Bảng 3.3: Thông số ổ đỡ ......................................................................................................................... 59
Bảng 4.1: Bảng thông số động cơ khuấy............................................................................................... 61
Bảng 4.2: Bảng thông số bơm chìm....................................................................................................... 63
Bảng 4.3: Bảng thông số lưới lọc ........................................................................................................... 64

Bảng 5.1: Bảng liệt kê thiết bị điện sử dụng trong máy ép phân ........................................................ 65
Bảng 5.2: Bảng tóm tắt kí hiệu sử dụng trong mạch điều khiển ......................................................... 67

SVTH: Phan Văn Hải

viii


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I: HIỆN TRẠNG CHĂN NUÔI LỢN VÀ TỔNG QUAN VỀ
CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI LỢN
1.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn

Từ ngàn năm nay cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với cây lúa và
chăn nuôi gia súc. Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là
nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, mà chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu
hút lao động dư thừa trong nông nghiệp. Với những đặc tính riêng của nó như tăng trọng
nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo luôn được quan tâm và nó trở thành con vật không
thể thiếu được của cuộc sống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nông dân. Trong
những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao,
nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng và chất
lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển mới. Bên cạnh những
mặt tích cực, vấn đề môi trường do ngành chăn nuôi gây ra đang được dư luận và các nhà
làm công tác môi trường quan tâm. Ở các nước có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển
mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc, thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm
lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi chỉ được quan tâm
trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải
do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước,
không khí xung quanh một cách nghiêm trọng. Nguồn nước thải chăn nuôi là một nguồn

nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán. Nguồn nước này
có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng nước mặt, nước ngầm và trở thành nguyên nhân trực
tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc. Đồng thời nó có thể lây lan một số bệnh cho con
người và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh vì nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều
mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani, nếu không xử lý kịp thời. Bên
cạnh đó còn có nhiều loại khí được tạo ra bởi hoạt động của vi sinh vật như NH3, CO2,
CH4, H2S, . . .Các loại khí này có thể gây nhiễm độc không khí và nguồn nước ngầm ảnh
hưởg đến đời sống con người và hệ sinh thái.

SVTH: Phan Văn Hải

1


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hình 1.1. Chăn nuôi lợn thương phẩm ở Hưng Thành ( Nguồn danviet.vn)
Hoạt động sản xuất nông nghiệp là những tác động của con người lên các đối tượng
tự nhiên (cây trồng, đất đai...) để tạo ra các sản phẩm (nông sản) nhằm thỏa mãn các nhu
cầu của mình. Những tác động đó nếu phù hợp với các quy luật khách quan sẽ thúc đẩy sự
phát triển và tạo ra nhiều sản phẩm có ích cho con người. Ngược lại, nếu những tác động
trong nông nghiệp cũng như các tác động khác của con người trong các hoạt động sản
xuất và đời sống không phù hợp với các quy luật khách quan của tự nhiên thì sẽ gây ra
những hậu quả nghiêm trọng. Nền nông nghiệp nước ta sau một giai đoạn phát triển, chú
trọng đến năng suất, đã góp phần nâng cao mọi mặt của đời sống người nông dân nói
riêng và nông thôn nói chung, đảm bảo an ninh lương thực trong nước, thậm chí đã trở
thành một trong những quốc gia xuất khẩu nông sản hàng đầu thế giới. Tuy nhiên, bên
cạnh sự phát triển đó nền nông nghiệp đang dần bộc lộ những hệ lụy yếu kém về mặt chất
lượng, môi trường nông nghiệp nông thôn đang bị ô nhiễm nghiêm trọng. Một số sản
phẩm không đảm bảo yêu cầu VSATTP, chưa tạo được niềm tin của người tiêu dùng, đặc

biệt chưa đảm bảo các yêu cầu khắt khe về chất lượng trong xuất khẩu các sản phẩm nông
sản. Nguyên nhân chính là do chúng ta đang lạm dụng quá mức phân bón, thuốc BVTV
SVTH: Phan Văn Hải

2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

hóa học trong nông nghiệp. Theo FAO (2012), năng suất lúa Việt Nam đang cao hơn so
với các quốc gia lân cận (55 tạ/ha so với 38 tạ/ha,) nhưng mật độ sử dụng phân bón của
Việt Nam lên đến 297 kg/ha so với mức 156 kg/ha của các quốc gia lân cận. Chính vì vậy,
việc sản xuất nông nghiệp nước ta đang phải đối mặt với những vấn đề khó khăn như:
Chất lượng nông sản ngày càng giảm sút, nhiều loại nông sản không đảm bảo tiêu chuẩn
xuất khẩu, nhiều loại rau quả bị dư thừa nitrat, gây độc và không bảo quản chế biến được.
Giá các loại phân vô cơ, nhất là phân đạm ngay càng tăng, nông dân đầu tư trồng cây,
song không có thị trường tiêu thụ hoặc giá bán rẻ, họ phải chặt phá cây trồng hoặc bỏ hóa
vụ trồng trọt, không có thu nhập, đời sống khó khăn

.

Đất trồng không có phân hữu cơ ngày càng bị bạc màu hóa, khô cằn, ảnh hưởng trực tiếp
đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng sản phẩm cây trồng. Nhiều vùng cây ăn quả quý
do đất đai cằn cỗi đã bị mất giống hoặc bị giảm chất lượng nghiêm trọng, như các loại quả
cam, quýt, bưởi, chuối, nhãn, xoài, mơ, mận.

.

Trước thực trạng đáng lo ngại đó, ý kiến các nhà khoa học cho rằng, muốn xây dựng
một nền sản xuất nông nghiệp Việt Nam an toàn, phát triển ổn định bền vững, vừa đáp

ứng yêu cầu tăng năng suất, sản lượng, vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm ATVSTP, bảo
vệ môi trường, giảm thiểu tối đa tác động biến đổi khí hậu (BĐKH), đó chính là con
đường xây dựng nền nông nghiệp hữu cơ.
Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu
vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi Việt Nam, giống
như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu
tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Trong thời gian qua, ngành chăn
nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình quân giai đoạn 2001-2006 đạt 8,9%).

SVTH: Phan Văn Hải

3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 11. Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006
( Nguồn: Tổng Cục Thống Kê gso.gov.vn)
Miền

Số trang

Số trang

Số trang

Số trang

Số trang

trại lợn

trại gia

trại bò

trại trâu

trại dê

Tổng số

cầm
Cả nước

7475

2837

6405

247

757

17721

Miền bắc

3069

1274

1547

222

201

6313

Miền nam

4406

1563

4858

25

556

11408

Bảng 1.2. Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm
( Nguồn: Tổng Cục Thống Kê gso.gov.vn)
Năm

1986-1990

1990-1996

1997-2005

1986-2005

2006-2010

3,4

6,0

5,5

5,2

4,1

Trồng trọt

3,4

6,1

5,4

5,2

5,5

Chăn nuôi

3,4

5,8

6,7

5,6

8,5

Dịch vụ

4,1

4,6

2,3

3,6

4,2

Ngành
Nông nghiệp
khác

Trong những năm gần đây xu hướng chăn nuôi nhỏ lẻ đã giảm đi đáng kể. Tỷ lệ số

hộ nuôi 1 con lợn giảm đi rõ rệt từ 45% năm 1994 xuống dưới 30% năm 2001. tuy nhiên,
tỷ lệ số hộ nuôi 2 con lợn năm 2001 vẫn chiếm 67% tổng số hộ (so với 82% năm 1994)
Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhưng vẫn còn nhỏ, tính chuyên môn
hoá chưa cao.
Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày càng phổ
biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới. Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy
mô lớn ngày càng tăng. Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên 400 - 500 đầu lợn có mặt

SVTH: Phan Văn Hải

4


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

thường xuyên trong chuồng nuôi. Tính đến năm 2006 cả nước có: 17.721 trang trại, chưa
kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác như thỏ, lợn rừng, nhím và các loại động
vật sống trong nước (cá sấu,... ). Trong đó: có 7.475 trang trại chăn nuôi lợn, (miền Bắc:
3.069, miền Nam: 4.406); với 2.990 trang trại nuôi lợn nái. Số trang trại chăn nuôi gia
cầm là 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số trang trại chăn nuôi bò là 6.405,
trong đó có 2.011 trang trại chăn nuôi bò sữa (miền Bắc: 3.069. miền Nam: 4.406); Số
trang trại chăn nuôi trâu là: 247 miền Bắc: 222, miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê
là: 757 miền Bắc: 201, miền Nam: 556).
10

9.30

9
8

7.20

7

6.00

6
5
4

4.60
3.80

3.20

2.60

3
2
1

2.30

2.40

0.80

0
1986-1990

1991-1995

1996-2000

Gia sóc

2000-2003

2003-2005

Lîn

Hình 1.2. Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về số đầu con
(Nguồn: Nhandan.com.vn)
1.2. Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi

Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm:
+ Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông, chất hữu cơ tại các lò mổ...
+ Chất thải lỏng: nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc, vệ sinh lò mổ, các
dụng cụ…
+ Chất thải khí: CO2, NH3, CH4…

SVTH: Phan Văn Hải

5


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Chất thải rắn và nước thải. Chất thải rắn chủ yếu là phân, rác, thức ăn thừa của vật

nuôi.... Chất thải rắn chăn nuôi lợn có độ ẩm từ 56-83%, tỷ lệ N, P, K cao, chứa nhiều hợp
chất hữa cơ, vô cơ và một lượng lớn các vi sinh vật, trứng các ký sinh trùng có thể gây
bệnh cho người và vật nuôi. Tùy theo đặc điểm chuồng nuôi và hình thức thu gom chất
thải, chất thải chăn nuôi lợn bao gồm: chất thải rắn, nước tiểu, nước thải chăn nuôi (hỗn
hợp phân, nước tiểu, nước rửa chuồng..).
1.2.1 Chất thải rắn – Phân
Là những thành phần từ thức ăn nước uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ được và
thải ra ngoài cơ thể. Phân gồm những thành phần:
- Những dưỡng chất không tiêu hóa được của quá trình tiêu hóa vi sinh.
- Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin …), các mô tróc ra từ các niêm
mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài.
- Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân.
a. Lượng phân:
Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần
ăn. Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ước tính 6-8% trọng lượng của vật nuôi.
Lượng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ được thể hiện dưới bảng sau:

Bảng 1.3. Khối lượng phân và nước tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm
(Nguồn: )
Loại gia súc

Lượng phân (kg/ngày)

Nước tiểu (kg/ngày)

Trâu bò lớn

20-25

10-15

Lợn (<10kg)

0,5-1

0,3-0,7

Lợn (15-45kg)

1-3

0,7-2,0

Lợn (45-100kg)

3-5

2-4

SVTH: Phan Văn Hải

6


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.4. Lượng chất thải chăn nuôi ước tính ( Nguồn: quantracmoitruong.gov.vn)
TT

Loại vật

Tổng số đầu con

Chất thải rắn bình

Tổng chất thải rắn/

nuôi

năm 2008

quân (kg/con/ngày)

năm (tr tấn)

1

Bò

6.33

10

23.13

2

Trâu

2.89

15

15.86

3

Lợn

26.70

2

19.49

4

Gia cầm

247.32

0.2

18.05

5

Dê

1.34

1.5

0.73

6

Cừu

0.08

1.5

0.04

7

Ngựa

0.12

4

0.17

8

Hươu, nai

0.04

2.5

0.03

9

Chó

8.07

1

2.95

Tổng cộng

80.45

b. Thành phần trong phân lợn
Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
- Thành phần dưỡng chất của thức ăn và nước uống;
- Độ tuổi của lợn (mỗi độ tuổi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau);
- Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể: nếu nhu cầu cá thể cao thì sử dụng
dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải sẽ ít và ngược lại.
Bảng 1.5. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm ( Nguồn: Academia.edu.vn)
Loại phân

Nước

Nitơ

P 2 O5

K2 O

CaO

MgO

Lợn

82.0

0.60

0.41

0.26

0.09

0.10

Trâu, bò

83.14

0.29

0.17

1.00

0.35

0.13

Gà

56.0

1.63

0.54

0.85

2.40

0.74

SVTH: Phan Văn Hải

7


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng,

trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình như
Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella. Trong 1 kg phân có chứa 20005000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum, Oesophagostomum,
Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004).
Bảng 1.6. Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn
( Nguồn: Academia.edu.vn)
Chỉ tiêu

Đơn vị

Số lượng

Coliform

MNP/100g

4.106-108

E. Coli

MPN/100g

105-107

Streptococus

MPN/100g

3.102-104

Vk/25ml

10-104

Vk/ml

10-102

MNP/10g

0-103

Salmonella
Cl. Perfringens
Đơn bào

1.2.2 Nước phân
Nước phân chuồng là hỗn hợp phân, nước tiểu và nước rửa chuồng. Vì vậy nước
phân chuồng rất giàu chất dinh dưỡng và có giá trị lớn về mặt phân bón. Trong 1m3 nước
phân có khoảng: 5-6kg N nguyên chất; 0,1kg P2O5; 12kg K2O (Bergmann, 1965). Nước
phân chuồng là nghèo lân, giàu đạm và rất giàu Kali. Đạm trong nước phân chuồng tồn tại
theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và axit hippuric, khi để tiếp xúc với không khí một
thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau
đó chuyển thành amoni carbonat.

SVTH: Phan Văn Hải

8


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.7. Thành phần trung bình của nước tiểu các lọai gia súc
( Nguồn: Academia.edu.vn)
TT

Loại gia

Thành phần trong nước tiểu (%)

súc, gia cầm Nước

CHC

N

P2O5

K2 O

CaO

MgO

Cl

1

Trâu bò

92,5

3,0

1,0

0,01

1,5

0,15

0-0,1

0,1

2

Ngựa

89,0

7,0

1,2

0,05

1,50

0,02

0,24

0,2

3

Lợn

94,0

2,5

0,5

0,05

1,0

0-0,2

0-0,1

0,1

1.2.3 Nước thải
Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất đặc trưng và có khả năng gây ô nhiễm
môi trường cao do có chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây
bệnh. 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 điểm của nước thải chăn nuôi.
 Các chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% bao gồm cellulose, protit, acid
amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa. Các chất vô cơ
chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,…
 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 heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao. Hàm lượng N-tổng = 200 –
350 mg/l trong đó N-NH4 chiếm khoảng 80-90%; P_tổng = 60-100mg/l.
 Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu
trùng giun sán gây bệnh.

SVTH: Phan Văn Hải

9


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Bảng 1.8. Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung
( Nguồn: Academia.edu.vn)
Chỉ

Đơn

tiêu

vị

kiểm

Trại

TTNC Lợn

Trại lợn

Trại Cty

Trại

TB±S

Đan

Thụy

Tam

Gia

Hồng

D

Phuợng

Phương

Điệp

Nam

Điệp

7,15

7,26

7,08

6,78

6,83

tra
7,02
pH

± 0,24
1061,4
BOD5

mg/l

1339,4

1080,70

882,3

783,4

0

1221,2

± 278
2324,6
COD

mg/l

3397,6

2224.5

1924,8

1251,6

2824.5

0
± 1073
4412,8

TDS

mg/l

4812,8

4568.44

3949,56

4012,8

4720.4

0
± 400
78,40

P_tổng

mg/l

99,4

80.2

69,4

57,4

85.6
± 21
268,80

N_tổng

mg/l

SVTH: Phan Văn Hải

332,8

280,1

250,9

204,8

275,4
± 64

10


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Chất thải lỏng trong chăn nuôi (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng, vệ
sinh dụng cụ, ...) ước tính khoảng vài chục nghìn tỷ m3 /năm.
1.2.4 Khí thải
Chất thải khí: Chăn nuôi phát thải nhiều loại khí thải (CO2, NH3, CH4, H2S, ... thuộc
các loại khí nhà kính chính ) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế
biến thức ăn, ... ước khoảng vài trăm triệu tấn/ năm.
So sánh hiệu quả sử dụng phân hữu cơ và vô cơ trong sản xuất nông nghiệp
Bảng 1.9. So sánh hiệu quả sử dụng phân hữu cơ và vô cơ

Loại phân

Xã hội

Sức khoẻ

Môi trường

con người

Đa dạng sinh

Năng suất

học

Hữu cơ

+

+

+

+

-

Vô cơ

-

-

-

-

+

Theo bảng số liệu sau đây ta thấy, lượng nước có trong phân heo chiếm đến 82%,
nhiều hơn các loại phân khác, dẫn đến việc ủ phân rất tốn thời gian và công sức

Hình 1.3. Thành phần dinh dưỡng của phân chuồng ( Nguồn: camnangcaytrong.com)

SVTH: Phan Văn Hải

11


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.3 Quy trình xử lí nước thải và phân heo trong chăn nuôi
Theo thống kế của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn về chăn nuôi [1], cả
nước hiện có khoảng 12 triệu hộ gia đình có hoạt động chăn nuôi và 23.500 trang trại
chăn nuôi khác, mỗi năm khối lượng nguồn thải ra từ chăn nuôi ra môi trường là một con
số khổng lồ - khoảng 84,5 triệu tấn/năm, trong đó chỉ khoảng 20% được sử dụng hiệu quả
( làm khí sinh học, ủ phân, nuôi trùn, cho cá ăn,….), còn lại 80% lượng chất thải chăn
nuôi đã bị lảng phí và phần lớn thải ra môi trường gây ô nhiễm.

Chăn nuôi heo là ngành sử dụng rất nhiều nước và do đó, chất thải dạng lỏng của nó
là một trong những nguồn chính làm ô nhiễm môi trường hiện nay. Nước thải ngành chăn
nuôi heo là một loại nước thải rất đặc trưng và có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao
do chứa hàm lượng cao chất hữu cơ, cặn lơ lững, vi sinh gây bệnh
Một số quy trình xử lí chất thải chăn nuôi phổ biến:

Hình 1.4. Xử lý phân heo ở quy mô vừa và lớn (Nguồn: tapchimoitruong.vn)

SVTH: Phan Văn Hải

12


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hiện nay, nhu cầu cao góp phần có các thiết bị góp phần vào quá trình xử lí chất
thải, nhất là trong chăn nuôi hiện nay đang tăng cao. Một số phương pháp, thiết bị cũ
không còn phù hợp hoặc còn nhiều hạn chế chưa khắc phục được. Sau đây là một số
phương pháp xử lý thông dụng:
Biện pháp khí sinh học:
Biện pháp khí sinh học được người dân và các cấp chính quyền ưu tiên sử dụng và
sử dụng rất phổ biến trong những năm qua. Nước thải từ chuồng trại được thu gom về hố
phân và từ đó được bơm vào hầm sinh học, tại đây hỗn hợp phân và nước thải chăn nuôi
được phân hủy kỵ khí sinh ra khí biogas, hệ thống ống thu khí được lắp quanh hầm.
Song vẫn còn nhiều bất cập:
-

Thời gian phân hủy của phân heo chưa được lọc bỏ chất thải rắn quá lâu.

-

Các hầm khí sinh học bị quá tải.

-

Chất thải rắn còn quá nhiều gây khó khăn cho việc bảo trì, sửa chữa.

Hình 1.5. Hầm biogas xử lý phân heo (Nguồn: tapchimoitruong.vn)

SVTH: Phan Văn Hải

13


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Biện pháp lắng:
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom
phân riêng. Có thể dùng bể lắng sơ bộ để loại bỏ căn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi
và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly
tâm hoặc lọc. Hàm lượng căn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá là dễ lắng nên có thể
lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình xử lý tiếp theo.
Một số hạn chế:
-

Bể lắng chỉ lọc được các loại chất thải rắn trong phân heo với kích thước lớn.

-

Qúa trình xử lý chậm.

-

Cần đầu tư hệ thống bể chứa.

-

Chiếm diện tích quá nhiều.
Biện pháp hóa, lí:
Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước

nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều
thời gian và hiệu quả không cao. Ta 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 polymer
trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện
tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ,
các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và
dễ dàng xử lý.
1.4 Đặt vấn đề
Quy trình xử lý phân heo hiện nay đa phần các hộ gia đình và cơ sở chăn nuôi đều
xử lý thông qua việc lắng bớt cặn bã rồi đưa vào hầm khí sinh học, sau đó qua các bước
xử lý và đưa ra ngoài, do đó có một số hạn chế:
-

Phân heo và nước thải, cũng như các chất cặn bã rắn chưa được loại bỏ nên gây
khó khăn cho việc xử lý khâu sau đó.

-

Các chất thải rắn và phân quá nhiều làm giảm hiệu quả của hầm khí sinh học,
hầm mau đầy, khó khăn trong việc bảo trì, sửa chửa.

-

Dễ gây ô nhiễm.

SVTH: Phan Văn Hải

14


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Một số trang trại quy mô lớn đã và đang ứng dụng thêm các loại máy ép để tách bỏ
chất thải rắn trong phân để tăng hiệu quả của quá trình xử lý, song các loại máy ép phải
mua từ nước ngoài, chi phí rất cao.
Bởi vì lý do đó, việc đòi hỏi hiện nay là cần có một thiết bị với thiết kế phù hợp,
giảm chi phí và có thể hỗ trợ tốt trong quá trình xử lý chất thải, tham gia vào khâu loại bỏ
chất thải rắn có trong nước thải để tiết kiệm tối đa thời gian, không gian và cải thiện chất
lượng.
Chính vì vậy mà việc thiết kế hệ thống máy xử lý nước thải cho các trại chăn nuôi
heo là một hoạt động hết sức cần thiết.
1.5 Nhu cầu về tách ép phân heo
1.5.1 Nhu cầu về tách ép phân heo
Tách ép phân heo là công nghệ hiện đại được nhập vào nước ta chưa lâu nhưng rất
hiệu quả và đang được nhiều hộ chăn nuôi quan tâm đến. Dựa trên nguyên tắc “ lưới lọc”
máy ép có thể tách hầu hết các tạp chất nhỏ đến rất nhỏ trong hỗn hợp chất thải chăn nuôi,
tùy theo tính chất của chất thải rắn mà có lưới lọc phù hợp. Khi hỗn hợp chất thải đi vào
máy ép qua lưới lọc thì các chất rắn được giữ lại, ép khô và đưa ra ngoài để xử lý riêng

còn lượng nước theo đường khác chảy ra ngoài hoặc xuống bể sinh khí học xử lý tiếp. Độ
ẩm của sản phẩm có thể được điều chỉnh tùy theo mục đích sử dụng. Qúa trình xử lý này
tuy đầu tư ban đầu tốn kém hơn nhưng rất hiện đại, nhanh, gọn, ít tốn diện tích và đang là
một những biện pháp hiệu quả nhất đối với các trang trại chăn nuôi heo, trâu, bò theo
hướng công nghiệp hiện nay.
1.5.2 Quy trình xử lý nước thải sau khi ép
Sau khi phân heo qua hệ thống tách ép, nó được phân ra làm hai thành phần là phân
khô và nước thải.
Thành phần thứ nhất là phân khô, thành phần này được sử dụng làm phân bón hữu
cơ, phục vụ quá trình chế tác các loại phân vi sinh cho các doanh nghiệp sản xuất phân
hữu cơ, hoặc trong thực tế các nhà vườn trồng cây bón trực tiếp phân khô sau khi ép cho
các loại cây trồng phù hợp. Với hình thức này, các chủ trang trại chăn nuôi có thể thu lại
một phần chi phí từ việc bán phân khô cho khách hàng.
Thành phần thứ hai là nước thải, sau khi ép, nước thải theo hệ thông ống dẫn đưa
đến hầm biogas, tại đây nó được lưu trữ và ủ để tạo khí đốt. Ở các trang trại chăn nuôi quy
mô lớn, lượng khí đốt sinh ra rất nhiều, khi đó có thể bán để thu lại lợi nhuận. Đồng thời,
việc tách ép phân ra khỏi nước sẽ giúp hầm biogas tăng tuổi thọ hơn, thời gian nạo vét, tu
sửa sẽ giảm. Đồng thời, nước thải sau khi ủ trong hầm biogas dễ dàng xử lí hơn rất nhiều
so với nước thải không qua tách ép chất thải rắn, lượng bể lắng để xử lí nước sẽ giảm hơn
nên hiệu quả của quy trình xử lí sẽ tăng lên, giảm chi phí, góp phần trong việc hạn chế ô
nhiễm môi trường.
SVTH: Phan Văn Hải

15


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.6 Tình hình nghiên cứu
1.6.1 Trên thế giới

Hiện nay các doanh nghiệp của các nước trên thế giới cũng đang phát triển các loại
máy ép phân heo phục vụ cho nền nông nghiệp chăn nuôi hiện đại nhưng phải thỏa mãn
được yêu cầu khắt khe về môi trường.
Một số sản phẩm của hãng sản xuất máy ép phân heo:
Nguyên lý ép bằng trục vít theo bằng sáng chế của Mỹ năm 1996:

Hình 1.6. Nguyên lý ép bằng trục vít ( Nguồn: Yoshikawa, "Screw type dewatering
machine". United States Patent 5489383, 6 Feb 1996)
1.6.2 Trong nước
Hiện nay ở nước ta đã có một số trang trại chăn nuôi áp dụng loại máy này nhưng
chưa phổ biến. Việc nghiên cứu và phát triển các dự án về đề tài này còn hạn chế và chưa
rộng rãi, chỉ một số nơi và khu vực có phân phối máy của các hãng trên thế giới và bước
đầu chế tạo loại máy ép bằng trục vít.
Hiện tại ở một số tỉnh và khu vực cũng đã áp dụng công nghệ ép phân trong quy
trình xử lí nước thải chăn nuôi để góp phần tăng hiệu quả xử lí như ở Biên Hòa, Bình
Dương, Củ Chi,…

SVTH: Phan Văn Hải

16


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1.7 Một số máy ép trên thị trường
Máy ép của hãng CRIMAN:

Hình 1.7. Máy ép phân SM260 BASIC của hãng CRIMAN (Nguồn: Cri-man.com)
Thông số máy ép SM260 BASIC:


Xuất sứ: Italia



Công suất động cơ: 4 kw



Số pha: 03 pha



Tần số: 50 Hz



Điện thế: 380 V



Lưu lượng máy ép: 4-50m3/h



Tốc độ động cơ: 33 vòng/phút



Trục vít thép không rỉ 304 đắp vonfram



Màng lọc thép không rỉ 316 chịu ăn mòn



Hộp giảm tốc vi sai hành tinh



Phớt cơ khí ba lớp



Khe hở lưới: 0,25 - 1 mm



Độ khô tuyệt đối 30%

SVTH: Phan Văn Hải

17


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Máy ép phân của công ty Âu LẠC – Việt Nam

Hình 1.8. Máy tách phân của công ty Âu Lạc – Việt Nam ( Nguồn: aulac.com.vn)

Bảng 1.10. Thông số máy tách phân của công ty Âu Lạc ( Nguồn: aulac.com.vn)
Model

Động cơ

Bơm

Tổng trọng lượng

YH100

2.2KW

3KW

150Kg

Điện áp

220v/380v/50Hz

220v/380v/50Hz

Tốc độ ( RMP)

36 vòng/ phút

1450 vòng phút

Vật liệu thân máy

Inox304

Độ dày: 3-4 mm

Vật liệu màng lọc

Inox304

Độ dày: 0.75 mm

SVTH: Phan Văn Hải

18