MỞ ĐẦU Xử lý nước thải bằng các công nghệ vi sinh ngày càng được ứng dụng hiệu quả và rộng rãi trên thế giới và cũng như Việt Nam bởi nhẽ, đây là giải pháp xử lý với chi phí thấp, thân thiện với môi trường do không phải sử dụng nhiều hóa chất. Phương pháp vi sinh bao gồm phương pháp yếm khí, hiếu khí,.các phương pháp này có thể được sử dụng riêng rẽ hoặc xử lý kết hơp với nhau nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm sinh học trong nước thải. Đối với các công nghệ yếm khí thì có nhiều lựa chọn, trước hết là lựa chọn kĩ thuật phản ứng. Loại đơn giản và chi phí thấp như hầm biogas phủ bạt nhưng gặp nhiều khó khăn.
Trong trường hợp này thì rõ ràng là các hệ phản ứng kiểu các kĩ thuật lọc ngập nước (Submerged Biotrickling Filter), UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), EGSB (Extended Granule Sludge Blanket),… sẽ là sự lựa chọn. Lựa chọn của chúng tôi là nếu cần năng suất cao thì chọn kĩ thuật cho khả năng xử lý cao nhất. Nếu coi kĩ thuật đời đầu- bồn phản ứng khuấy trộn hoàn toàn có công suất trên đơn vị thể tích là 1 thì bồn tiếp xúc là 5, hệ UASB là 25 và hệ EGSB, IC là 75 như hình dưới đây. Vậy theo các tài liệu trên thế giới cho biết kĩ thuật IC cho năng suất và hiệu quả cao nhất và ở Việt Nam chưa có nhóm nghiên cứu nào quan tâm.
NS tương đối 1 5 25 75 Một trong những mục tiêu của đề tài là phát triển các kỹ thuật yếm khí cao tải sao cho với thời gian lưu ngắn nhất có thể xử lý được nước thải giàu hữu cơ sao cho hiệu xuất theo COD ở mức 70% trở lên. Để đạt được mục tiêu này chúng tôi thử nghiệm hai kĩ thuật: IC và ABR (Anaerobic Buffle Reactor – Bồn yếm khí có vách ngăn đảo dòng) có cải tiến. 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHUƠNG 1.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nuớc thải giàu hữu cơ trên thế giới và ở Việt Nam 1. Các nước trên thế giới Năm 1992 International Development Research Centre (IDRC), Canada xuất bản cuốn [23] một tài liệu rất đầy đủ về lĩnh vực quản lí và xử lý chất thải chăn nuôi lợn.
Đây là sản phẩm của một chương trình lớn (từ 1975 đến 1990) của Chính phủ Singapore, được quốc tế tài trợ (Australian Development Assistance Bureau, FAO, German Technical Assistance Agency (GTZ), IDRC (Canada), UNDP, ASEAN), được điều hành trực tiếp bởi TS. Ngiam Tong Tau – 1984 trở thành Giám đốc the Primary Production Department of Singapore có sự tham gia của hàng trăm chuyên gia quốc tế, bao trùm mọi lĩnh vực, yếu tố liên quan đến bảo vệ môi trường ngành chăn nuôi lợn, từ khâu giống, thức ăn chuồng trại tới chính sách liên quan. Về khía cạnh các kĩ thuật tài liệu trình bày chi tiết về công nghệ xử lý chất thải, nước thải, các kĩ thuật áp dụng. Tài liệu bao trùm gồm cả vấn đề thu hồi năng lượng và tái sử dụng nước (thu hồi biogas, tuần hoàn nước tiền xử lí rửa chuồng, dùng nước thải nuôi tảo làm thức ăn chăn nuôi giàu đạm …).
Cuốn sách này là tập hợp kết quả của 167 báo cáo, nội dung rất chi tiết, nhiều dữ liệu có thể sử dụng ngay, trừ một số hạn chế kĩ thuật (do thời điểm đó chưa có): ví dụ kĩ thuật yếm khí chỉ là ao hồ yếm khí, bồn yếm khí cổ điển (có khuấy, điều nhiệt); kĩ thuật hiếu khí là mương ôxi hóa, chưa quan tâm đầy đủ đến xử lí N, P. Ở Châu Á, các nước như: Trung Quốc, Thái Lan,… là những nước có ngành chăn nuôi công nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi. Nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra nhiều công nghệ xử lý nước thải thích hợp như là: Kỹ thuật lọc yếm khí Kỹ thuật phân hủy yếm khí hai giai đoạn Bể Biogas tự hoại 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Hiện nay ở Trung Quốc các bể Biogas tự hoại đã sử dụng rộng rãi như phần phụ trợ cho các hệ thống xử lý trung tâm. Bể Biogas là một phần không thể thiếu trong các hộ gia đình chăn nuôi heo vừa và nhỏ ở các vùng nông thôn, nó vừa xử lý được nước thải và giảm mùi hôi thối mà còn tạo ra năng lượng để sử dụng.
Trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo tại Thái Lan thì trường đại học Chiang Mai đã có nhiều đóng góp rất lớn. - HYPHI (hệ thống xử lý tốc độ cao kết hợp với hệ thống chảy nút): hệ thống HYPHI gồm có thùng lắng, bể chảy nút và bể UASB. Phân heo được tách làm 2 đường, đường thứ nhất là chất lỏng có ít chất rắn tổng số, còn đường thứ hai là phần chất rắn với nồng độ chất rắn tổng số cao, kỹ thuật này đã được xây dựng cho các trại heo trung bình và lớn. Một số tác giả Úc cho rằng chiến lược giải quyết vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi heo là sử dụng kỹ thuật SBR (sequencing batch reactor).
Ở Ý đối với các loại nước thải giàu Nitơ và Phospho như nước thải chăn nuôi heo thì các phương pháp xử lý thông thường không thể đạt được các tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng về Nitơ và Phospho trong nước ra sau xử lý. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi giàu chất hữu cơ ở Ý đưa ra là SBR có thể giảm trên 97% nồng độ COD, Nitơ, Phospho. Một trong những nghiên cứu, phát hiện đặt 1 dấu mốc mới cho ngành xử lý nước thải - bảo vệ môi trường sống là nghiên cứu của GS.Ông đã khởi động những nghiên cứu biến công nghệ yếm khí vốn được coi là công nghệ “phân hủy” bùn cặn năng suất thấp thành công nghệ xử lí nước thải giàu hữu cơ có năng suất rất cao. Đó là công nghệ xử lí yếm khí với lớp bùn vi sinh dạng hạt, theo cách thức hoạt động được gọi là công nghệ UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket.Vi sinh trong hệ UASB là vi sinh dạng hạt kích thước lớn, mật độ cao nên quá trình lắng rất hiệu quả và cơ cấu lắng trở nên rất đơn giản, chỉ cần tách được khí ra khỏi hạt là hạt lắng rất nhanh.
Theo sự phát triển, kỹ thuật yếm khí UASB tiếp tục được nghiên cứu và cải tiến tạo ra những bước tiến mới trong công nghệ xử lý yếm khí. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Các phương pháp lọc sinh học ngập nước cũng là một lựa chọn trong xử lí yếm khí. Nhiều tác giả đã quan tâm đến kĩ thuật này. Ví dụ, Lomas và ctv.
ở Trường tổng hợp del País Vasco Tây Ban Nha đã nghiên cứu xử lý nước thải nuôi lợn trên pilot sử dụng kĩ thuật lọc sinh học ngập nước ở 35oC. Kết quả cho thấy, với HRT từ 0,9 đến 6 ngày, với tải đầu vào trung bình thì hiệu suất xử lý theo COD đạt trên 60%, với VS đạt trên 50% khi HRT lớn hơn 3 ngày, tốc độ sinh khí đạt 4,5m3/m3/ngày. Ở Việt Nam Ở Việt Nam, nước thải chăn nuôi heo được coi là một trong những nguồn nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc mở rộng các khu dân cư xung quanh các xí nghiệp chăn nuôi heo nếu không được giải quyết thỏa đáng sẽ gây ra ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề mang tính chất xã hội phức tạp.
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 TPHCM và các tỉnh xung quanh, Lâm Đồng và một số tỉnh duyên hải miền Trung. Vấn đề phát triển chăn nuôi và chất thải chăn nuôi được xã hội và nhà nước VN rất quan tâm và được các tổ chức quốc tế như FAO, GEF, … với các nước như Hà Lan, Đan Mạch, Đức, Pháp, Bỉ, … hỗ trợ mạnh mẽ. Đã xuất hiện nhiều doanh nghiệp cung cấp các dịch vụ xử lý chất thải chăn nuôi. Đáng kể nhất là Chương trình khí sinh học cho chăn nuôi do Cục Chăn nuôi, thuộc Bộ NN & PTNT và Tổ chức hợp tác phát triển Hà Lan (SNV) thực hiện khởi động từ 2003.
“Chương trình Khí sinh học cho Ngành Chăn nuôi Việt Nam 2007-2011” là giai đoạn II, (http://www. Nhiều nguyên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải chăn nuôi heo đang được hết sức quan tâm vì mục tiêu giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời với việc tạo ra năng lượng mới. Các nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi heo ở Việt Nam đang tập trung vào hai hướng chính, hướng thứ nhất là sử dụng các thiết bị 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com yếm khí tốc độ thấp như bể lên mem tạo khí Biogas kiểu Trung Quốc, Ấn độ, Việt Nam, hoặc dùng các túi PE. Phương hướng thứ nhất nhằm mục đích xây dựng kỹ thuật xử lý yếm khí nước thải chăn nuôi heo trong các hộ gia đình chăn nuôi heo với số đầu heo không nhiều.
Hướng thứ hai là xây dựng quy trình công nghệ và thiết bị tương đối hoàn chỉnh, đồng bộ nhằm áp dụng trong các xí nghiệp chăn nuôi mang tính chất công nghiệp. Trong các nghiên cứu về quy trình công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi heo công nghiệp đã đưa ra một số kiến nghị sau: Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi công nghiệp có thể tiến hành như sau: (1) xử lý cơ học: lắng 1; (2) xử lý sinh học: bắt đầu bằng sinh học kị khí UASB, tiếp theo là sinh học hiếu khí (Aerotank hoặc hồ sinh học); (3) khử trùng trước khi thải ra ngoài môi trường. Nhìn chung những nghiên cứu của chúng ta đã đi đúng hướng, tiếp cận được công nghệ thế giới đang quan tâm nhiều. Tuy nhiên số lượng nghiên cứu và chất lượng các nghiên cứu của chúng ta còn cần được nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng được áp dụng trong thực tế sản xuất 1.2 Các kỹ thuật trong xử lý nước thải chăn nuôi 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.