LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam là một nước nông nghiệp với khoảng 70% số dân sống ở vùng nông thôn. Sản xuất nông nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế- xã hội nước ta. Những năm qua, ngành chăn nuôi phát triển khá mạnh về cả số lượng lẫn quy mô. Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ, thiếu quy hoạch, nhất là các vùng dân cư đông đúc đã gây ra ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng.
Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không đúng kỹ thuật. 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 hưởng đến đời sống con người và hệ sinh thái.
Chính vì vậy mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các trại chăn nuôi heo là một hoạt động hết sức cần thiết. Trước thực tế đó em đã tìm hiểu và thực hiện đề tài “nghiên cứu, tính toán hệ thống xử lý nƣớc thải cho trang trại chăn nuôi”. Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 1 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng do chăn nuôi heo ở nƣớc ta Hiện nay trên cả nước ta đã xây dựng nhiều mô hình chăn trại chăn nuôi heo với quy mô lớn, chủ yếu phân bố tại 5 vùng trọng điểm là Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội và các vùng phụ cận, khu vực TP Hồ Chí Minh và các tỉnh xung quanh, Lâm Đồng và một số tỉnh duyên hải miền Trung. Tính đến năm 2002 đàn heo trên cả nước đã lên đến 23,20 triệu con.
Và trung bình mỗi năm nước thải do ngành chăn nuôi heo sinh ra khoảng 20 – 24 triệu m3. Với lượng nước thải lớn như thế mà không được xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tác động trực tiếp đến sức khỏe của con người cũng như của vật nuôi.2 Thành phần, tính chất của nƣớc thải chăn nuôi heo Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng, có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao bằng hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và sinh vật gây bệnh. Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường.
Lựa chọn một quy trình xử lý nước thải cho một cơ sở chăn nuôi phụ thuộc rất nhiều vào thành phần tính chất nước thải, bao gồm: 1.1 Các chất hữu cơ và vô cơ Những chất hữu cơ chưa được gia súc đồng hóa, hấp thụ sẽ được bài tiết ra ngoài theo phân, nước tiểu cùng các sản phẩm trao đổi chất khác. Thức ăn dư thừa cũng là một nguồn ô nhiễm hữu cơ. Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% gồm protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và các dẫn xuất của chúng. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, giàu Nitơ, photpho.
Các chất vô cơ chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,… Các hợp chất hóa học trong phân và nước thải dễ dàng bị phân hủy. Tùy điều kiện hiếm khí hay kị khí mà quá trình phân hủy tạo thành các sản phẩm khác nhau như acid amin, acid béo, aldehide, CO2, H2O, NH3, H2S. Nếu quá trình phân hủy có mặt O2 sản phẩm tạo thành sẽ là CO2, H2O, NO2, NO3. Còn nếu quá trình phân hủy diễn ra trong điều kiện thiếu khí thì tạo thành các sản phẩm CH 4, N2, NH3, H2S, Indol, Scatol,…Các chất khí sinh ra trong quá trình phân hủy kị Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 2 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng khí và thiếu khí như NH3, H2S,…gây mùi hôi thối trong khu vực nuôi và ảnh hưởng xấu đến môi trường không khí.2 Nito và Photpho Khả năng hấp thụ Nito và Photpho của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa Nito và Photpho 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 trong nước thải chăn nuôi 571 – 1026 mg/L, Photpho từ 39 – 94 mg/L. Theo Jongbloed và Lenis, đối với heo trưởng thành khi ăn vào 100g Nito thi 30g được giữ lại cơ thể, 50g bài tiết ra ngoài theo nước tiểu dưới dạng ure còn 20g ở dạng phân Nito vi sinh khó phân hủy và an toàn cho môi trường. Nito bài tiết ra ngoài theo nước tiểu và phân dưới dạng ure, sau đó ure nhanh chóng chuyển hóa thành NH3 theo phương trình sau đây: (NH2)2CO + H2O → NH4 + OH− + CO2 ↔ NH3↑ + CO2 + H2O (Enzyme ureara) Khi nước tiểu và phân bài tiết ra ngoài, vi sinh vật sẽ tiết ra enzime ureaza chuyển hóa ure thành NH3, NH3 phát tán vào không khí gây mùi hôi hoặc khuếch tán vào nước gây ô nhiễm nước.
Nồng độ NH3 trong nước thải phụ thuộc vào: Lượng ure trong nước tiểu. pH của nước thải: khi pH tăng, NH4+ sẽ chuyển thành NH3. Ngược lại khi pH giảm, NH3 chuyển thành NH4+. NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH− Điều kiện lưu trữ nước thải Hàm lượng N-NH3 trong nước thải sau khi ra biogas khá lớn khoảng 304 – 471mg/l, chiếm 75 – 85% N tổng.
Nước thải chăn nuôi chứa lượng lớn N, P. Đây là nguyên nhân có thể gây hiện tượng phú dưỡng cho các nguồn nước tiếp nhận, ảnh hưởng xấu đến chất lượng nguồn nước và các sinh vật sống trong nước. Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 3 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 1.3 Vi sinh vật gây bệnh Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh. Do đó loại nước thải này có nguy cơ trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc, gia cầm đồng thời lây lan một số bệnh cho người nếu không được xử lý.
Theo nghiên cứu của Nanxera đối với nước thải chăn nuôi: vi trùng gây bệnh đóng dấu (Erisipelothris insidiosa) có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 – 108 ngày, Samolnella từ 6 – 7 tháng, Leptospira 5 – 6 tháng, Microbacteria tuberculosis 75 – 150 ngày, virus nở mồm long móng (FMD) sống trong nước thải 100 – 120 ngày…, các loại vi trùng có nha bào như: Bacillus tetani 3 – 4 năm. Trứng giun sán nhiều trong nước thải chăn nuôi với nhiều loại điển hình như: Fasciolahepatica, Fasciola gigantica, Fasciolosis buski, Ascaris suum, Oesophagostomum sp, Trichocephalus dentatus…có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6 – 28 ngày và tồn tại 5 – 6 tháng.Kigirop, các loại vi trùng gây bệnh như: Samonella, E.coli và nha bào Bacillus anthrasis có thể xâm nhập theo mạch nước nhầm. Samonella có thể thấm sâu xuống lớp đất bề mặt 30-40 cm, ở những nơi thường xuyên tiếp nhận nước thải. Trứng giun sán, vi trùng có thể lan truyền đi rất xa và nhanh khi bị nhiễm vào nước mặt gây dịch bệnh cho người và gia súc.
Nghiên cứu của Bonde cho thấy: đa số các vi sinh vật gây bệnh không phát triển lâu dài trong nước thải, số lượng của chúng giảm nhanh trong những ngày đầu sau đó chậm dần. Các loại vi trùng tồn tại lâu trong nước ở vùng nhiệt đới Samonella typhi và Samonella paratyphi, E.coli, Shigella, Vibrio comma gây dịch tả.Rheinnhinmer còn phân lập được nhiều loài nấm gây bệnh. Đối với vi khuẩn va virus đường ruột thì thời gian sống sót trong nước thải càng lâu thì số lượng cá thể của chúng càng nhỏ và ngược lại. Hệ vi sinh vật trong nước thải chăn nuôi rất phức tạp trong đó chủ yếu là vi khuẩn gây thối có 3-16 triệu tế bào/ml, vi khuẩn phân hủy đường mỡ, E.107 tế bào/ml, vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn nitrat hóa.
Hệ vi sinh Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 4 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng vật này có ảnh hưởng lớn đến tính chất và khả năng tự làm sạch của nguồn nước.3 Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo Việc xử lý nước thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận. Việc lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vào các yếu tố như : Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước. Lưu lượng nước thải. Các điều kiện của trại chăn nuôi.
Hiệu quả xử lý. Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp sau : Phương pháp cơ học. Phương pháp hóa lý. Phương pháp sinh học.
Trong các phương pháp trên ta chọn xử lý sinh học là phương pháp chính. Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau các công trình xử lý cơ học, hóa lý.1 Phương pháp xử lý cơ học Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc.
Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn (khoảng vài ngàn mg/L) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình xử lý phía sau. Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón.2 Phương pháp xử lý hóa lý 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 các phương pháp cơ học thông Sinh viên: Trịnh Thị Trang - MT1101 5 Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHDL Hải Phòng 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.
