Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp lọc sinh học

Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp quanh. 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 hưởng đến đời sống con người và hệ sinh thái. Nước thải chăn nuôi lợn là nước thải có độ ô nhiễm rất cao chứa đồng thời cả chất hữu cơ và nitơ thông thường được xử lý qua hầm Biogas, tiếp đến chuỗi hồ sinh học. Mặc dù nước thải đã được xử lý qua bể Biogas nhưng vẫn còn độ ô nhiễm cao về chất hữu cơ, N, P không đạt tiêu chuẩn thải. Những kỹ thuật xử lý tiếp theo đã áp dụng sau quá trình xử lý yếm khí chưa đạt được những điều kiện cơ bản để có thể xử lý triệt để chất hữu cơ và nitơ trong nước thải. Phương pháp lọc sinh học ngập nước được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, công nghệ thực phẩm do có nhiều ưu điểm như: hiệu quả xử lý cao, chất lượng nước ra ổn định, vận hành bảo trì dễ dàng, hiệu quả kinh tế cao. Từ những lí do đã trình bày ở trên thì em đã chọn đề tài: “Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp lọc sinh học”. Với mục đích xử lý được đồng thời chất hữu cơ và nitơ có trong nước thải chăn nuôi lợn nhằm đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn quy định, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi. Nguyễn Quế Chi 2 K35C - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN 1.1. Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam 1.1.1. Hiện trạng về chăn nuôi lợn tại Việt Nam 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%. Riêng năm 2009, tuy tình hình kinh tế vẫn còn gặp nhiều khó khăn nhưng so với năm 2008 thì đàn lợn đạt 27,6 triệu con, tăng 3,47% (Thống kê năm 2009 - Cục chăn nuôi). Theo báo cáo của Cục chăn nuôi, năm 2011 ước tổng đàn lợn đạt 27,8 triệu con, tăng 1,6% so với cùng kỳ năm 2010. Bảng 1.1. Các loại trang trại phân theo vùng Chia theo loại trang trại Tổng số trang Trồng Chăn Lâm trại trọt nuôi nghiệp Cả nước 20065 8642 6202 51 Nuôi trồng thủy sản 4433 Đồng bằng sông Hồng 3506 39 2396 3 923 587 38 506 6 21 1747 756 512 38 258 Tây Nguyên 2528 2138 366 0 9 Đông Nam Bộ 5389 3434 1844 4 55 6308 2237 578 0 3167 Miền Trung du và miền núi phía Bắc Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung Đồng bằng sông Cửu Long (Báo cáo sơ bộ kết quả tổng điều tra nông thôn, nông nghiệp và thủy sản, 2011) Nguyễn Quế Chi 3 K35C - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 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. 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. Hiện nay, việc quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi lại chưa được quan tâm đúng mức. Theo thống kê năm 2010 của Cục Chăn nuôi, cả nước có khoảng 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình và 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung. Trong đó, mới có khoảng 70% hộ chăn nuôi có chuồng trại. Tỷ lệ hộ có công trình khí sinh học (hầm Biogas) chỉ đạt 8,7% và tỷ lệ hộ có cam kết bảo vệ môi trường chỉ chiếm 0,6%. Về phía các trang trại chăn nuôi tập trung, mặc dù phần lớn đã có hệ thống xử lý chất thải nhưng hiệu quả xử lý chưa triệt để. Đặc biệt 37,2% hộ chăn nuôi thâm canh và 36,2% chăn nuôi thời vụ không có biện pháp xử lý chất thải. 1.1.2. Định hướng và triển vọng phát triển chăn nuôi lợn ở Việt Nam Diện tích đất nông nghiệp càng ngày càng có xu hướng giảm. Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực, biện pháp duy nhất là phát triển ngành chăn nuôi nhất là chăn nuôi lợn. 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. Nguyễn Quế Chi 4 K35C - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp + 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. + 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 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 vi sinh vật gây bệnh.Vì vậy cần phải xử lý nước thải chăn nuôi một cách hợp lý trước khi thải ra môi trường. 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 [10]: Các chất hữu cơ: 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. Trong nước thải chăn nuôi hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, ngoài ra còn có các chất khó phân hủy sinh học: các hợp chất hydratcacbon, 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, amoni, muối clorua, SO42-… Nguyễn Quế Chi 5 K35C - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 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 tổng N 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 khu virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh. 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 1.2: Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải chăn nuôi lợn Thông số Nồng độ nước thải đầu vào Yêu cầu chất lượng Đơn vị nước đầu ra (QCVN 242009, cột A) pH 7,2 - 6–9 BOD5 2817 mg/l 30 COD 5210 mg/l 50 SS 615 mg/l 50 N tổng 206 mg/l 15 P tổng 37 mg/l 4 Coliform 5,8.109 MPN/100 ml 3000 (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, Nguyễn Quế Chi 6 K35C - Hóa Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy đặc trưng của nước thải chăn nuôi: Bảng 1.3. Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung Chỉ tiêu Đơn Kiểm vị tra Trại Đan Phượn g TTNC Lợn Thụy Phương Trại lợn Tam Điệp Trại Cty Gia Nam Trại Hồng Điệp C 7,15 7,26 7,08 6,78 6,83 BOD5 mg/L 1339,4 1080,70 882,3 783,4 1221,2 COD mg/L 3397,6 2224.5 1924,8 1251,6 2824.5 TDS mg/L 4812,8 4568.44 3949,56 4012,8 4720.4 P_tổng mg/L 99,4 80.2 69,4 57,4 85.6 N_tổng mg/L 332,8 280,1 250,9 204,8 275,4 0 pH TB±SD 7,02 ± 0,24 1061,40 ± 278 2324,60 ± 1073 4412,80 ± 400 78,40 ± 21 268,80 ± 64 (Nguồn: Điều tra đánh giá hiện trạng MT trại chăn nuôi lợn – Viện Chăn nuôi, 2006) 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. 1.2.2. Hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi Ở Việt Nam, nước thải chăn nuôi lợn được coi là một trong những nguồn nước thải gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Theo khảo sát của Nguyễn Quế Chi 7 K35C - Hóa