ĐỀ TÀI: XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHĂN NI LỢN BẰNG CÔNG NGHỆ BIOGAS TẠI HUYỆN ĐAN PHƯỢNG I Đặt vấn đề Tính cấp thiết Chất thải hoạt động chăn nuôi lợn huyện Đan Phượng nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người dân Đặc biệt, khu dân cư có mật độ cao ven khu thị lớn, tình trạng chuồng trại chăn ni lợn xen lẫn khu nhà làm ảnh hưởng tới hộ gia đình gần phổ biến Do đó, việc xử lý nhiễm mơi trường hoạt động chăn nuôi lợn ngày trở nên bách Vì việc áp dụng cơng nghệ Biogas xử lí nước thải chăn ni phương pháp tối ưu đem lại hiệu cao Đặc điểm nước thải ngành chăn nuôi lợn Nước thải ngành chăn nuôi lợn bắt nguồn từ công đoạn tắm rửa, vệ sinh cho vật nuôi, vệ sinh làm chuồng trại, máng ăn, dụng cụ chăn nuôi, đảm bảo bảo vệ cho đàn lợn tăng trưởng phát triển Tuy nhiên thực tế việc tắm rửa vệ sinh chuồng trại phải diễn hàng ngày nên lượng nước thải chăn nuôi lợn đáng kể Nếu không xử lý ảnh hưởng lớn tới mơi trường xung quanh Nước thải chăn ni lợn có hàm lượng chất hữu cơ, vơ cơ, khống cao Hàm lượng chất hữu nước thải chăn nuôi lợn chiếm khoảng 70 - 80 %, bao gồm protein, lipid, hydrocacbon dẫn xuất cellulose, acid amin Hàm lượng chất vô chiếm từ 20 - 30% bao gồm đất, cát, bụi muối phosphate, muối nitrat, ion Cl-, SO 2-, PO4 3-…, lượng Nitơ, Photpho lớn, mùi, màu Ngoài ra, loại nước thải chứa nhiều vi khuẩn, vi trùng gây bệnh cho người, ảnh hưởng tới môi trường E.coli, samonella, shigenla…chúng tác nhân gây nên bệnh tả, thương hàn, kiết lỵ… đặc biệt virus biến thể từ dịch bệnh gia súc lở mồm long móng, tai xanh… Vì vậy, cần thiết phải xử lý nước thải ngành chăn nuôi, trước thải môi trường Sau bảng tổng hợp nồng độ chất thải để đánh giá ô nhiễm nước thải ngành chăn nuôi lợn Bảng Kết phân tích thành phần nước thải lợn mương lắng Chỉ tiêu phân tích Đơn vị pH COD mg/l BOD5 mg/l Chất rắn lơ lửng mg/l Tổng N mg/l Tổng p mg/l Coliform MPN/100ml Kết 6,5 1375 400 173 58,98 6,0 110,000 QCVN 24:2009/BTNMT (Cột B) 5,9 100 50 100 30 5000 (Nguồn:Công ty môi trường xuyên Việt) Nhận xét: Nước thải chăn ni lợn có nồng độ nhiễm lớn, hàm lượng chất hữu cao, lượng BOD, COD lớn, lượng chất dinh dưỡng lớn, N, P vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép, với đặc điểm việc áp dụng công nghệ xử lý sinh học, kết hợp với xử lý N, P hợp lý, đảm bảo hiệu xử lý hữu cao Thực trạng, trạng việc sử dụng công nghệ Biogas xử lí nước thải chăn ni lợn huyện Đan Phượng Trong thời kì cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước, huyện Đan Phượng ngày phát triển mạnh công nghiệp, nông nghiệp, thương mại dịch vụ Theo đà phát triển, ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm huyện Đan Phượng tiếp tục phát triển Tuy nhiên, phát triển tăng chất thải trình sản xuất ngày nhiều nguồn gốc phát sinh dịch bệnh cho người dân xung quanh gia súc Hiện trạng chất thải sản xuất chăn nuôi lợn người dân Đan Phượng chưa quan tâm xử lý Phần lớn người có thói quen xả chất thải chăn nuôi cống, rãnh ven đường hoặc xuống ao, hồ Trong đó, hệ thống cống rãnh tiêu nước thải nơng thơn chưa hồn thiện làm nhiễm nguồn nước, nhiễm khơng khí nặng mùi xú uế tác động trực tiếp xâm hại mạnh đến sức khoẻ người, vệ sinh làng xóm Tình trạng làm cho nguồn nước sinh hoạt Đan Phượng bị ô nhiễm trầm trọng, hàm lượng Colifom đo vượt giới hạn cho phép nước sinh hoạt Lượng trứng giun có đất cao, mơi trường khơng khí bị nhiễm nặng, khí gây mùi khu chuồng trại hố xí khơng hợp vệ sinh có nơng độ cao Những tồn là nguồn gốc gây nhiều loại bệnh tật cho người chi gia súc.Chăn nuôi lợn coi nguyên nhân lớn gây ô nhiễm môi trường Một thật người dân chưa nhận thức rõ ràng tác nhân gây bệnh truyền nhiễm ung thư Giải pháp khắc phục tổng thể quy hoạch lại ngành chăn ni, song nhiều khó khăn, lực cản khác Các nhà chuyên môn cho cần tăng cường giải pháp kỹ thuật thân thiện với mơi trường, đó, mũi nhọn ứng dụng hầm khí Biogas, lồng ghép chăn ni vào trang trại theo mơ hình sinh thái VAC Theo thống kê số lượng huyện Đan Phượng tháng năm 2013 tồn huyện có 51215 lợn.Từ số liệu thống kê ta thấy tiềm để khai thác khí sinh học lớn Ngồi ngành chăn ni lợn phát triển chủ đạo, huyện Đan Phượng có nhiều làng nghề chế biến nơng sản như: làm bún, phở khô, miến khô… Với nguồn nước thải chứa nhiều tinh bột, nghuên kiệu thích hợp để làm nguyên liệu cho hầm Biogas Song, đa phần làng nghề lại không sử dụng hầm Biogas Hiện nay, nguồn lượng Biogas người dân huyện Đan Phượng ý khai thác Việc ứng dụng Biogas xuất nhiều nơi khu vực huyện Đan Phượng bước đầu có hiệu rõ rệt, thực tế số hộ có hầm chưa đáng kể Theo thống kê Phòng Thống kê huyện Đan Phượng huyện, tất chương trình Nhà nước tổ chức hỗ trợ phát triển Biogas đến nay, nhân dân tự phát, triển khai khoảng 2.500 hầm Biogas, lọt so với số lượng hộ chăn nuôi lợn lớn tồn huyện Thơng qua số hầm có được, khẳng định rằng: Huyện Đan Phượng có tiềm năng lượng Biogas dồi dào, song chưa người dân khai thác hết tiềm năng, lượng lượng khai thác thương đối so với tiềm huyện Trước lợi ích khí sinh học mang lại, người dân huyện tích cực ứng dụng hầm khí Biogas Theo điều tra thực tế, lượng Biogas người dân huyện Đan Phượng bắt đầu sử dụng từ 10 năm Đa số hầm Biogas người dân sử dụng tới dùng tốt, chưa có cố Trong đó: Khoảng gần 1600 hầm xây dựng theo tiêu chuẩn dự án hỗ trợ khí sinh học Còn lại đa phần hộ gia đình chăn nuôi lợn xây hầm tự túc Hiện nay, Ủy ban nhân dân huyện Đan Phượng triển khai trương chương trình Khí sinh học Thành phố Hà Nội, Hà Lan hỗ trợ xây dựng 90 hầm Biogas cho huyện Đan Phượng Từ số liệu thống kê hầm Biogas xây theo dự án Khí sinh học huyện Đan Phượng triển khai năm 2009 359 hầm Biogas, mặc dù số liệu thống kê số hầm xây theo dự án hỗ trợ (359 hầm), số lượng hầm nhỏ so với số hầm cần thực tế nên phân bố đồng địa bàn huyện Đồ thị phân bố hầm Biogas xã huyện Đan Phượng I Nội dung Khái niệm: Công nghê Biogas: Các loại sinh vật nhỏ bé có tác dụng làm thối hợp chất hữu (mắt thường nhìn rõ được) Những hợp chất hữu gọi vi sinh vật Đây trình phân hủy Có hai q trình phân hủy là:  Phân hủy hiếu khí: Là q trình xảy điều kiện có oxi Sản phẩm sinh q trình khí cacbonic (CO2)  Phân hủy kỵ khí: Q trình xảy điều kiện khơng có oxi Sản phẩm sinh hỗn hợp khí gồm nhiều chất khí, chủ yếu cacbonic metan (CH4) Hỗn hợp khí gọi khí Biogas Quy trình cơng nghệ Biogas  Giai đoạn 1: nước thải chăn nuôi lợn + Nước thải chăn nuôi lợn đươc gom túi Biogas, dây q trình lên men kị khí diễn ra, vi sinh vật kị khí sử dụng hàm lượng hữu dồi nước thải để sinh trưởng phát triển, sản phẩ m trình khí CH CO2 khí khác H2S với hàm lượng nhỏ + Chất lượng Biogas sinh q trình lên men kị khí phụ thuộc nhiều điều kiện khác thành phần nước thải, pH, nhiệt độ + Thông thường hàm lượng CH chiếm từ 70 – 90 %.Hỗn hợp Biogas sinh bay lên phía trên bể thu hệ thống ống thu khí phía nắp túi Lượng khí nguồn khí đốt tốt, sử dụng, phục vụ cơng việc khác, giúp giảm chi phí dùng gas, tiết kiệm nhiên liệu  Giai đoạn 2: bể Anoxit + Sau nước thải bơm qua bể Anoxic để xử lý hàm lượng Nito Photpho.Tại bể Anoxic diễn q trình thiếu khí + Q trình nitrat hóa xảy sau: Trong môi trường thiếu oxy, loại vi khuẩn sẻ khử Nitrat (NO 3-) Nitrit (NO2-) theo chuỗi chuyển hóa: NO3- → NO2- → N2O → N2↑ Khí nitơ phân tử N2 tạo thành khỏi nước ngồi + Q trình Photphorit hóa xảy sau: Chủng loại vi khuẩn tham gia vào trình Acinetobacter Các hợp chất hữu chứa photpho hệ vi khuẩn Acinetobacter chuyển hóa thành hợp chất khơng chứa photpho hợp chất có chứa photpho dễ phân hủy chủng loại vi khuẩn hiếu khí + Để q trình Nitrat hóa Photphoril hóa diễn thuận lợi, bể Anoxic bố trí máy khuấy chìm với tốc độ khuấy phù hợp Máy khuấy có chức khuấy trộn dòng nước tạo mơi trường thiếu oxy cho hệ vi sinh vật thiếu khí phát triển + Ngoài ra, để tăng hiệu xử lý làm nơi trú ngụ cho hệ vi sinh vật thiếu khí, bể Anoxic lắp đặt thêm hệ thống đệm sinh học để hệ vi sinh vật thiếu khí bám dính vào bề mặt vật liệu đệm sinh học để sinh trưởng phát triển  Giai đoạn 3: bể Aerotank + Sau q trình thiếu khí bể Anoxic, nước thải bơm vào bể Aerotank, bắt đầu q trình xử lý hiếu khí, xử lý hàm lượng BOD, COD + Trong điều kiện hiếu khí hệ thống cung cấp khí lắp đặt phía đáy bể, vi sinh vật hiếu khí dùng chất hữu làm thức ăn để tăng trưởng, phát triển, tạo lượng bùn, sinh khối + Bể Aerotank cho hiệu xử lý hữu cao, đạt từ 70 – 90 %  Giai đoạn 4: Tại bể lắng + Sau q trình hiếu khí, tạo bùn, xừ lý chất hữu cơ, nước thải dẫn chảy qua bể lắng nhằm tách bùn, chất hữu + Nước thải dẫn qua bể lắng, bùn nặng lắng xuống đáy bể, nước mặt lên dẫn xử lý tiếp Phía bể lắng đặt ống thu bùn, dẫn bùn láng xuống bể chứa bùn  Giai đoạn 5: Tại bể khử trùng + Nước thải sau tách bùn dẫn qua bể khử trùng, nước thải chăn nuôi chứa nhiều vi khuẩn, vi trùng gây bệnh nên thiết phải khử trùng trước thải mơi trường Hóa chất NaClO thêm vào nhằm oxy hóa, diết vi trùng, vi khuẩn tồn nước Sau công đoạn khử trùng, nước thải đạt QCVN 40/2011 BTNMT cột B Hàm lượng vi sinh vật phân lợn trước sau Biogas số trại lợn huyện Đan Phượng (Nguồn:Công ty môi trường xuyên Việt) 2.1Ưu điểm  Về kinh tế: giảm bớt khoản chi phí xử lí chất thải, khơng tiền mua gas  Về lượng: Đem lại nhiều lợi ích việc đun nấu, thắp sáng, chạy động đốt (thay xăng, dầu dieden), úm gà con, ni tằm, sưởi nhà kính…  Về nơng nghiệp: Ngun liệu qua cơng nghệ Biogas phần chuyển hóa thành khí Biogas, phần bã đặc nước thải lỏng Bã thải sử dụng với nhiều mục đích khác nhau: dùng để làm phân bón (giúp tăng suất trồng, hạn chế sâu bệnh, nâng cao độ phì cho đất); mục đích khác (xử lí hạt giống trước gieo trồng, nuôi thủy sản, trồng nấm…)  Về môi trường: giúp cho môi trường lành hơi, khơng mùi thối từ phân động vật gây  Ngồi lợi ích kinh tế, lượng, nơng nghiệp, mơi trường, cơng nghệ Biogas giúp ích nhiều chăn ni Góp phần làm cho chuồng trại chăn ni hơn, giảm bớt tình trạng gây bệnh cho vật ni, quy trình xử lí chất thải chăn nuôi dễ dàng hơn… 2.2Nhược điểm  Chất lượng đầu việc xử lí chất thải khơng đạt QCVN 24: 2009/BTNMT  Chi phí đầu tư ban đầu lớn  Khả tạo khí chưa cao  Khó khăn việc lấy chất thải sau xử lí  Mất nhiều thời gian xử lí Ví dụ Gia đình ơng Phan xã Hạ Mỗ - huyện Đan Phượng dùng Biogas đun nấu thắp sáng hộ gia đình có sử dụng lượng khí sinh học – Biogas Thể tích bể 54m3, kinh phí khoảng 25 triệu đồng Mặc dù thời gian sử dụng hầm Biogas chưa lâu, gia đình ơng nhận thấy rõ hiệu việc sử dụng lượng Biogas Gia đình ơng có người trang trại nuôi 100 lợn  Khi khơng sử dụng Biogas câu chí phí sau: + điện: khoảng 200.000 đ/tháng chủ yếu đồ gia dụng, máy bơm, đèn sưởi cho lợn + than: khoảng 800.000 đ/tháng dung đun nấu sinh hoạt nấu cám + củi: khoảng 150.000 đ/tháng  Khi sử dụng Biogas cấu chi phí sau: + điện khoảng 300.000 đ/tháng,chủ yếu đồ gia dụng +than khoảng 200.000 đ/tháng, dung cho lúc Biogas gas, tắc bể + củi: 50.000 đ/tháng cấu chi phí lượng khơng sử dụng Biogas Cơ cấu chi phí lượng sử dụng Biogas  Đánh giá hiệu sử dụng Biogas gia đình ơng Phan: Nhìn vào đồ thị ta nhận thấy thay đổi rõ rệt cấu chi phí lượng trước sau gia đình sử dụng lượng Biogas: - Tỉ trọng lượng Biogas chiếm tới 53% tổng chi phí lượng gia đình sử dụng tháng - Tỉ trọng sử dụng lượng than gia đình ơng Phan chiếm tới 67%, nửa tổng lượng gia đình sử dụng Và sử dụng Biogas, tỉ trọng sử dụng lượng than giảm bớt ¾ tỉ trọng ban đầu, giảm từ 67% xuống 17% - Tỉ trọng lượng than củi giảm nửa, giảm từ 8% xuống 4% Như vậy, thay lượng than, củi lượng tái tạo Biogas chi phí lượng tiết kiệm lớn Nếu gia đình sử dụng máy phát điện khí Biogas, ta nhận thấy rõ hiệu kinh tế mà lượng Biogas mang lại Gia đình ơng Phan ni 100 lợn, thể tích hầm Biogas 54 m3, phù hợp để lắp đặt máy phát điện khí Biogas cơng suất 7,5 kW II Kết luận Lợi ích việc áp dụng cơng nghệ Biogas xử lí nước thải chăn ni lợn đáng kể xem biện pháp tối ưu cần nhân rộng Nhà nước cần có biện pháp tun truyền, quy hoạch khu chăn ni, ứng dụng khoa học kĩ thuật kết hợp công nghệ Biogas để nâng cao hiệu quả, tiết kiệm chi phí đặc biệt giảm nguy gây ô nhiễm môi trường sống III Tài liệu tham khảo Tổng quan thị trường Biogas Việt Nam Đồ án Nghiên cứu đánh giá tiềm sản lượng Biogas thực trạng sử dụng lượng Biogas khu vực Đan – Hoài – Hà Nội http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-nghien-cuu-danh-gia-tiem-nang-ve-sanluong-biogas-va-thuc-trang-su-dung-nang-luong-biogas-tai-khu-vuc-danhoai-ha-8421/ Thiết kế thi công hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn Cơng Ty TNHH Cơng Nghệ Mơi Trường Hòa Bình Xanh http://xulynuocthai.net/xu-ly-nuocthai-chan-nuoi-lợn/a Xử lý nước thải chăn nuôi lợn Công Ty Tnhh Xây Dựng Dịch Vụ Môi Trường Nguồn Sống Xanh http://khoahocmoi.vn/he-thong-xu-ly-nuocthai/xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-lợn-221.html “Biogas Việt Nam: Triển vọng tầm tay” Chương trình Mơi trường Quốc gia Sử dụng Năng lượng Tiết kiệm & Hiệu - Bộ Công Thương http://tietkiemnangluong.com.vn/tin-tuc/pho-bien-kien-thuc/t13304/Biogaso-viet-nam-trien-vong-trong-tam-tay.html ... kế thi công hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn Công Ty TNHH Công Nghệ Môi Trường Hòa Bình Xanh http://xulynuocthai.net/xu-ly-nuocthai-chan-nuoi -lợn/ a Xử lý nước thải chăn nuôi lợn Công Ty... việc áp dụng công nghệ xử lý sinh học, kết hợp với xử lý N, P hợp lý, đảm bảo hiệu xử lý hữu cao Thực trạng, trạng việc sử dụng công nghệ Biogas xử lí nước thải chăn ni lợn huyện Đan Phượng Trong... cacbonic metan (CH4) Hỗn hợp khí gọi khí Biogas Quy trình công nghệ Biogas  Giai đoạn 1: nước thải chăn nuôi lợn + Nước thải chăn nuôi lợn đươc gom túi Biogas, dây trình lên men kị khí diễn ra,