Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hus nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện pháp hoàn thiện

• Tác giả: Trần Đức Dự
• Người hướng dẫn: PGS.TS Cao Thế Hà
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu xây dựng mô hình xử lý nước thải chăn nuôi lợn sử dụng kỹ thuật tách rắn-lỏng tại trang trại
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam
• 1.2. Chất thải từ hoạt động chăn nuôi lợn
• 1.2.1. Chất thải rắn – Phân
• 1.2.2. Nước thải
• 1.2.3. Tính chất vật lý
• 1.2.3.1. Chất rắn
• 1.2.3.2. Kích thước hạt
• 1.2.3.3. Mật độ và độ nhớt
• 1.2.4. Tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi
• 1.2.4.1. Lý do lựa chọn tách riêng chất rắn
• 1.2.4.2. Phương pháp tách
• 1.2.4.2.1. Tách cơ khí và vật lý
• 1.2.4.2.2. Tách rắn – lỏng bằng quá trình hóa lý
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Điều tra khảo sát thực tế
• 2.3.2. Hoàn thiện công nghệ tách rắn-lỏng đối với nước thải chăn nuôi lợn
• 2.4. Mô hình triển khai ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng
• 2.4.1. Phương pháp phân tích
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Kết quả khảo sát, đánh giá hiện trạng xử lý chất thải ở các trang trại
• 3.2. Hoàn thiện công nghệ tách rắn-lỏng đối với chất thải chăn nuôi lợn
• 3.2.1. Nghiên cứu khả năng tách nước khi không sử dụng polyme
• 3.2.2. Nghiên cứu khả năng tách nước có sử dụng polyme
• 3.2.2.1. Nghiên cứu khả năng tách nước khi có polyme A101
• 3.2.2.2. Nghiên cứu khả năng tách nước khi có polyme N101
• 3.2.2.3. Nghiên cứu khả năng tách nước khi có polyme C525
• 3.2.3. Xác định nồng độ polyme tối ưu cho quá trình tách rắn – lỏng
• 3.2.4. Thiết kế mô hình tách rắn – lỏng
• 3.2.5. Đánh giá hiệu quả mô hình tách rắn – lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi tại trang trại
• 3.2.5.1. Quy trình vận hành
• 3.2.5.2. Kết quả thử nghiệm tách rắn lỏng tại mô hình
• 3.2.5.2.1. Kết quả thử nghiệm tách rắn-lỏng không có polyme
• 3.2.5.2.2. Thử nghiệm tách rắn-lỏng với polyme
• 3.2.5.3. Hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của mô hình
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn là một vấn đề cấp thiết trong bối cảnh ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng. Nước thải chăn nuôi lợn chứa nhiều chất ô nhiễm, bao gồm chất rắn, chất hữu cơ và vi sinh vật gây bệnh. Việc áp dụng công nghệ tách rắn lỏng không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn tài nguyên quý giá từ chất thải. Theo Trần Đức Dự (2017), việc tách riêng chất rắn trong nước thải chăn nuôi lợn có thể cải thiện hiệu suất xử lý và tái sử dụng chất thải hiệu quả.

1.1. Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam và tác động đến môi trường

Chăn nuôi lợn ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ với số lượng đàn lợn lớn. Tuy nhiên, sự gia tăng này đi kèm với lượng chất thải khổng lồ, gây ô nhiễm môi trường. Theo thống kê, mỗi năm có khoảng 75-85 triệu tấn phân và 25-30 triệu m3 nước thải từ hoạt động chăn nuôi. Điều này đặt ra thách thức lớn cho việc xử lý nước thải chăn nuôi lợn.

1.2. Đặc điểm và thành phần của nước thải chăn nuôi lợn

Nước thải chăn nuôi lợn là hỗn hợp của phân, nước tiểu và thức ăn thừa, chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, nitơ và phốt pho. Các thành phần này có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Việc hiểu rõ thành phần nước thải là cần thiết để áp dụng các phương pháp xử lý hiệu quả.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ nước thải chăn nuôi lợn

Ô nhiễm môi trường từ nước thải chăn nuôi lợn đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Chất thải chăn nuôi không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước mặt và nước ngầm mà còn gây ra nhiều bệnh tật cho con người và động vật. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), nếu không có biện pháp xử lý hiệu quả, ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi có thể dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

2.1. Tác động của chất thải chăn nuôi đến sức khỏe con người

Chất thải chăn nuôi chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, có thể gây ra các bệnh về hô hấp và tiêu hóa. Việc không kiểm soát chất thải chăn nuôi có thể dẫn đến sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

2.2. Ô nhiễm nguồn nước và môi trường đất

Nước thải chăn nuôi lợn có thể gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm, làm giảm chất lượng nước sinh hoạt. Ngoài ra, chất thải này còn ảnh hưởng đến môi trường đất, làm giảm độ màu mỡ và khả năng sinh trưởng của cây trồng.

III. Phương pháp tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Phương pháp tách rắn lỏng là một trong những giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải chăn nuôi lợn. Kỹ thuật này giúp tách riêng chất rắn và chất lỏng, từ đó giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng chất thải. Các phương pháp tách rắn lỏng bao gồm tách cơ học, tách hóa lý và sử dụng polyme.

3.1. Tách cơ học và tách hóa lý

Tách cơ học sử dụng các thiết bị như máy ép trục vít để tách chất rắn ra khỏi nước thải. Tách hóa lý sử dụng các hóa chất để làm đông tụ và lắng đọng chất rắn. Cả hai phương pháp này đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được lựa chọn phù hợp với từng loại nước thải.

3.2. Sử dụng polyme trong quá trình tách rắn lỏng

Việc sử dụng polyme trong quá trình tách rắn lỏng giúp tăng cường hiệu quả tách chất rắn. Polyme có khả năng tạo bông và làm tăng tốc độ lắng đọng, từ đó cải thiện hiệu suất xử lý nước thải. Nghiên cứu cho thấy, việc lựa chọn loại polyme và nồng độ phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả tối ưu.

IV. Ứng dụng thực tiễn của kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải

Kỹ thuật tách rắn lỏng đã được áp dụng thành công tại nhiều trang trại chăn nuôi lợn. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn phân bón hữu cơ từ chất thải. Theo nghiên cứu của Trần Đức Dự (2017), mô hình tách rắn lỏng đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện chất lượng nước thải và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Kết quả nghiên cứu tại các trang trại chăn nuôi

Nghiên cứu cho thấy, việc áp dụng kỹ thuật tách rắn lỏng đã giúp giảm lượng chất rắn trong nước thải từ 80-90%. Điều này không chỉ cải thiện chất lượng nước thải mà còn tạo ra nguồn phân bón hữu cơ có giá trị cho cây trồng.

4.2. Hiệu quả kinh tế từ việc tái sử dụng chất thải

Việc tái sử dụng chất thải từ nước thải chăn nuôi lợn không chỉ giúp giảm chi phí xử lý mà còn tạo ra nguồn thu nhập từ việc bán phân bón. Điều này góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho các trang trại chăn nuôi.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn đã mở ra hướng đi mới cho việc quản lý chất thải trong ngành chăn nuôi. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn tài nguyên quý giá từ chất thải. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi.

5.1. Đề xuất các giải pháp cải thiện công nghệ xử lý

Cần nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới, cải tiến quy trình tách rắn lỏng để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Việc áp dụng công nghệ sinh học và công nghệ tiên tiến sẽ giúp tối ưu hóa quy trình xử lý.

5.2. Tương lai của ngành chăn nuôi bền vững

Ngành chăn nuôi cần hướng tới phát triển bền vững, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Việc áp dụng các công nghệ xử lý nước thải hiệu quả sẽ góp phần quan trọng trong việc đạt được mục tiêu này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành chăn nuôi lợn tại Việt Nam giữ vị trí chiến lược trong nền nông nghiệp với tổng đàn đạt khoảng 29 triệu con, đứng đầu khu vực Đông Nam Á và thuộc nhóm 15 quốc gia có quy mô đàn lợn lớn nhất thế giới. Đi cùng sự tăng trưởng mạnh mẽ của các trang trại quy mô công nghiệp là áp lực môi trường khổng lồ, khi mỗi năm lượng chất thải phát sinh ước tính đạt từ 75 đến 85 triệu tấn phân và 25 đến 30 triệu m3 nước thải. Nồng độ các khí độc hại như H2S và NH3 tại nhiều cơ sở chăn nuôi vượt ngưỡng quy chuẩn từ 30 đến 40 lần. Thực trạng phổ biến hiện nay tại các trang trại là việc xả gộp toàn bộ phân, nước tiểu và nước rửa chuồng vào hệ thống hầm biogas. Phương thức này gây quá tải nghiêm trọng, làm giảm từ 40% đến 60% hiệu suất sinh khí mêtan do bồi lắng cặn và khiến nước thải sau biogas có nồng độ chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ vượt quy chuẩn môi trường từ 4 đến 26 lần.

Đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật môi trường của tác giả Trần Đức Dự, thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Cao Thế Hà và PGS.TS Nguyễn Hoài Châu tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, tập trung giải quyết nút thắt trên thông qua nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tách rắn – lỏng. Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là xây dựng và hoàn thiện mô hình tiền xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng việc kết hợp lắng keo tụ và thiết bị cơ học tại Công ty TNHH Nông nghiệp và Xây dựng Đông Xuân (xã Tiêu Động, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam) – nơi nuôi thường xuyên 600 đến 700 lợn nái và 4.000 đến 4.500 lợn thịt với lượng nước thải phát sinh khoảng 100 m3/ngày. Việc tách riêng pha rắn giúp loại bỏ trên 70% tải lượng cặn thô, mở ra cơ hội tái chế bã phân thành phân bón hữu cơ vi sinh, đồng thời giảm đáng kể áp lực xử lý sinh học cho dòng lỏng phía sau.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết phân tách hai pha rắn – lỏng kết hợp giữa cơ học và hóa lý. Về mặt hóa lý, lý thuyết keo tụ và tạo bông đóng vai trò chủ đạo. Các hạt cặn lơ lửng trong phân lợn phần lớn có kích thước dưới 0,025 mm, tồn tại ở dạng hạt keo mang điện tích âm cùng dấu nên luôn đẩy nhau và phân tán bền vững trong nước. Khi bổ sung polyme hữu cơ hòa tan có khối lượng phân tử lớn, quá trình nén lớp điện kép và trung hòa điện tích xảy ra, giúp các hạt keo liên kết lại với nhau thành các bông cặn lớn thông qua cầu nối polyme và tăng nhanh vận tốc lắng theo định luật Stokes.

Về mặt cơ học, nghiên cứu ứng dụng lý thuyết lắng trọng lực và nguyên lý ép lọc cơ giới bằng máy ép trục vít xoắn. Hệ thống trục vít vận hành liên tục bên trong lồng lưới lọc hình trụ để nén ép bã thải, giải phóng nước tự do qua khe lưới và đẩy bã phân khô ra ngoài. Các khái niệm kỹ thuật trọng tâm bao gồm: hàm lượng chất khô (Dry Matter - DM), tổng chất rắn (Total Solids - TS), chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solids - TSS), nhu cầu oxy hóa học (COD), tổng nitơ (TN) và tổng phốt pho (TP).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu triển khai phương pháp điều tra thực địa kết hợp thực nghiệm phòng thí nghiệm và mô hình pilot hiện trường:

• Khảo sát hiện trạng: Thu thập dữ liệu tại 9 trang trại chăn nuôi lợn trên địa bàn tỉnh Hà Nam, phân bố theo 3 nhóm quy mô gồm dưới 1.000 con, từ 1.000 đến 3.000 con, và trên 3.000 con. Phương pháp lấy mẫu tổ hợp được áp dụng nhằm đánh giá đặc trưng dòng thải trong các chu kỳ rửa chuồng 2 lần/ngày.
• Thực nghiệm phòng thí nghiệm: Sử dụng 5 mẫu nước thải đại diện lấy tại cống xả trang trại Đông Xuân (tần suất 15 phút/lần). Tiến hành khảo sát quá trình lắng tự nhiên tại các mốc thời gian 30, 60 và 90 phút. Tiếp đó, bố trí thí nghiệm Jar-test so sánh hiệu quả tạo bông của 3 loại polyacrylamit (PAM) gồm A101 (anion), N101 (non-ionic) và C525 (cation) ở dải nồng độ từ 12,5 mg/L đến 125 mg/L.
• Phân tích chỉ tiêu: Các thông số ô nhiễm được xác định theo quy chuẩn chuẩn mực: COD phân tích theo phương pháp SMEWW 5220C:2012, TN theo TCVN 6638:2000, TP theo TCVN 6202:2008, TSS theo SMEWW 2504:2012, TS xác định bằng cách sấy ở 105°C và Coliform theo TCVN 6187-1:2009.
• Mô hình ứng dụng: Thiết kế bể lắng thu gom và lắp đặt máy ép tách rắn – lỏng trục vít đứng SEPCOM 0150V có công suất 15 m3/h, công suất tiêu thụ điện 4 kW, trang bị màng chắn lưới lọc khe 0,25 mm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát tại 9 trang trại ở Hà Nam chỉ ra rằng 100% cơ sở đều sử dụng hầm biogas, tuy nhiên hiệu quả xử lý chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ môi trường. Nước thải thô đầu vào có nồng độ chất ô nhiễm rất cao: TS dao động từ 9.500 đến 12.800 mg/L, TSS từ 2.368 đến 7.031 mg/L, COD từ 2.082 đến 6.160 mg/L, TN từ 642 đến 967 mg/L và TP từ 56 đến 160 mg/L. Nước thải sau khi qua hầm biogas xả ra môi trường vẫn có TSS vượt từ 7 đến 26 lần, COD vượt từ 4 đến 13 lần và TN vượt từ 2,7 đến 5 lần so với QCVN 62-MT:2016/BTNMT.

Quá trình lắng tự nhiên không dùng hóa chất cho thấy hiệu quả tách cặn hạn chế. Sau 60 phút lắng, hiệu suất loại bỏ TS đạt khoảng 33% đến 57%, COD giảm 17% đến 22%, TN giảm 12% đến 16% và TP giảm 10% đến 16%. Khi kéo dài thời gian lắng lên 90 phút, hiệu suất xử lý chỉ tăng thêm 4% đến 8%, không mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn do thể tích bể lắng phải mở rộng gấp rưỡi.

Thử nghiệm các loại hóa chất keo tụ ghi nhận sự khác biệt rõ nét giữa các dòng polyme:

• Polyme A101 (anion) hoàn toàn không có khả năng tạo bông, nước sau lắng vẫn đục ngầu và nồng độ TS chỉ giảm 43% đến 46% sau 60 phút (tương đương lắng tự nhiên).
• Polyme N101 (không phân ly) hình thành bông cặn nhỏ, lắng chậm, hiệu suất tách TS đạt 58% đến 73% và COD giảm từ 43% đến 49% ở liều lượng 75 mg/L.
• Polyme C525 (cation) mang lại hiệu quả vượt bậc nhất. Ngay ở liều lượng tối ưu 50 đến 75 mg/L, C525 giúp hình thành các bông keo lớn, lắng kết tủa hoàn toàn chỉ trong 15 đến 30 phút, nâng hiệu suất tách TS lên trên 80%, loại bỏ trên 65% COD và hơn 70% TP.

Khi tích hợp máy ép trục vít Sepcom 0150V cùng polyme C525 tại trang trại Đông Xuân, hệ thống đạt công suất xử lý 15 m3/h. Bã phân thu hồi đạt hàm lượng chất khô DM từ 25% đến 30% (độ ẩm 70% đến 75%), tơi xốp và không còn hiện tượng rỉ nước tự do.

Thảo luận kết quả

Các số liệu thực nghiệm trong luận văn phản ánh chính xác bản chất hóa lý của chất thải chăn nuôi. Hạt cặn phân lợn tích điện âm trên bề mặt, do đó khi đưa polyme anion A101 vào dung dịch, lực đẩy tĩnh điện giữa các điện tích cùng dấu ngăn cản sự kết tụ. Đối với polyme không ion N101, sự liên kết chủ yếu dựa vào lực tương tác Van der Waals yếu ớt, dẫn tới bông cặn dễ bị xé rách khi chịu lực khuấy. Ngược lại, polyme cation C525 đóng vai trò chất trung hòa điện tích cực mạnh, hút các hạt keo âm lại gần nhau và tạo khung mạng polymer vững chắc.

Dữ liệu phân tích diễn biến nồng độ cặn có thể được trực quan hóa qua biểu đồ suy giảm TS và COD theo thời gian lắng 15, 30 và 60 phút, thể hiện rõ đường cong giảm nhanh trong 30 phút đầu khi có mặt C525 so với đường thoải của mẫu đối chứng. So với các công bố quốc tế của Møller và cộng sự (2002) hay nghiên cứu của María Paz và cộng sự (hiệu suất tách TSS đạt 94% với PAM), kết quả của mô hình Sepcom 0150V kết hợp C525 cho thấy tính tương đồng cao, chứng minh khả năng áp dụng ổn định trong điều kiện chuồng trại thực tế tại Việt Nam.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm và tính toán kinh tế kỹ thuật, luận văn đưa ra 4 nhóm giải pháp mang tính ứng dụng cao:

1. Đầu tư lắp đặt module tách phân cơ học: Khuyến nghị các trang trại chăn nuôi quy mô trên 1.000 con lắp đặt hệ thống máy ép trục vít có kích thước khe lưới lọc từ 0,25 đến 0,5 mm ngay tại hố thu gom đầu chuồng. Mục tiêu giảm thiểu từ 70% đến 80% hàm lượng cặn lơ lửng đi vào hầm biogas, thời gian triển khai từ 3 đến 6 tháng.
2. Chuẩn hóa quy trình châm hóa chất keo tụ: Ứng dụng polyme cation C525 ở liều lượng tối ưu từ 50 đến 75 mg/L cho các dòng nước thải có hàm lượng chất khô cao. Tự động hóa hệ thống hòa trộn hóa chất với thời gian khuấy nhanh 1 phút ở 50 vòng/phút và lắng tĩnh 30 phút nhằm tiết kiệm chi phí hóa chất dưới mức 1.500 VNĐ/m3 nước thải.
3. Tận thu bùn phân phục vụ sản xuất phân bón hữu cơ: Tổ chức quy trình ủ compost hiếu khí đối với phần bã phân có độ khô 25% đến 30% thu được sau ép. Bổ sung chế phẩm vi sinh để ủ trong thời gian 30 đến 45 ngày nhằm tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn Coliform và trứng giun sán, tạo nguồn phân bón hữu cơ giàu N-P-K phục vụ trồng trọt.
4. Hoàn thiện chính sách và quy chuẩn kỹ thuật: Đề nghị các cơ quan quản lý nông nghiệp và môi trường cấp tỉnh ban hành sổ tay hướng dẫn kỹ thuật tách rắn – lỏng bắt buộc đối với các dự án chăn nuôi lợn tập trung trước năm 2028, kèm theo cơ chế hỗ trợ vay vốn ưu đãi cho công nghệ xử lý chất thải tuần hoàn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và số liệu thực nghiệm của luận văn là tài liệu tham khảo giá trị cho nhiều nhóm đối tượng:

• Chủ trang trại và doanh nghiệp chăn nuôi gia súc: Nắm vững giải pháp công nghệ để khắc phục triệt để tình trạng quá tải biogas, giảm thiểu mùi hôi phát tán và tạo thêm nguồn thu từ việc bán phân bón hữu cơ ép khô.
• Kỹ sư môi trường và nhà thầu xử lý nước thải: Khai thác các thông số thiết kế thực tế của bể lắng, liều lượng polyme C525, công suất máy ép Sepcom 0150V và quy trình vận hành liên tục cho các trạm xử lý nước thải chăn nuôi quy mô 100 m3/ngày.
• Giảng viên, nhà nghiên cứu và học viên cao học: Sử dụng số liệu khảo sát hiện trường tại 9 trang trại và hệ thống bảng biểu so sánh hiệu quả các loại polyme làm tài liệu giảng dạy, nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ hóa lý trong xử lý môi trường.
• Cán bộ quản lý môi trường và khuyến nông địa phương: Tham khảo cơ sở thực tiễn để xây dựng quy hoạch chăn nuôi tập trung, thẩm định báo cáo đánh giá tác động môi trường và định hướng phát triển kinh tế nông nghiệp tuần hoàn.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao nên lựa chọn polyme cation C525 thay vì polyme anion A101 cho nước thải chăn nuôi lợn? Các hạt cặn hữu cơ và chất keo lơ lửng trong nước thải phân lợn đều mang điện tích âm. Polyme cation C525 tích điện dương giúp trung hòa điện tích bề mặt hạt keo, tạo lực hút hình thành bông cặn lớn. Trong khi đó, polyme anion A101 tích điện âm nên gây lực đẩy tĩnh điện, hoàn toàn không có khả năng tạo bông.

Chi phí và hiệu quả kinh tế khi đầu tư máy ép trục vít Sepcom 0150V là bao nhiêu? Máy Sepcom 0150V tiêu thụ điện năng thấp khoảng 4 kW với công suất làm việc 15 m3/h. Chi phí vận hành hóa chất và điện năng ước tính dưới 2.000 VNĐ/m3 nước thải. Bù lại, trang trại thu hồi được hàng tấn phân khô mỗi ngày có giá trị thương phẩm cao, bù đắp chi phí vận hành sau 1 đến 2 năm.

Phương pháp lắng tự nhiên không dùng hóa chất có đủ đáp ứng tiêu chuẩn xả thải không? Lắng tự nhiên trong 60 đến 90 phút chỉ loại bỏ được 33% đến 57% TS và 17% đến 22% COD. Nước sau lắng vẫn chứa hàm lượng lớn cặn mịn mang photpho và nitơ hữu cơ, nếu xả trực tiếp hoặc đưa thẳng vào ao sinh học vẫn sẽ gây ô nhiễm nặng và vượt xa quy chuẩn môi trường.

Nước thải sau công đoạn tách rắn – lỏng có thể xả trực tiếp ra môi trường được không? Không thể xả trực tiếp. Tách rắn – lỏng chỉ là công đoạn tiền xử lý nhằm loại bỏ phần lớn cặn lơ lửng và chất hữu cơ không tan. Nước sau tách cần tiếp tục đi qua hầm biogas và các công trình xử lý sinh học hiếu khí, thiếu khí hoặc hồ sinh thái để loại bỏ triệt để COD hòa tan, amoni và vi sinh vật gây bệnh.

Độ ẩm của bã phân sau máy ép đạt bao nhiêu và cần xử lý thế nào để sử dụng an toàn? Bã phân sau khi qua máy ép Sepcom 0150V đạt độ ẩm khoảng 70% đến 75% (chất khô 25% đến 30%), ở trạng thái tơi xốp. Để sử dụng an toàn cho cây trồng, bã phân cần được phối trộn với phụ phẩm nông nghiệp và ủ compost hiếu khí từ 30 đến 45 ngày nhằm tiêu diệt mầm bệnh và trứng ký sinh trùng.

Kết luận

• Luận văn đã đánh giá toàn diện bức tranh phát sinh chất thải tại 9 trang trại chăn nuôi lợn ở Hà Nam, chỉ ra điểm nghẽn nghiêm trọng khi nước thải sau hầm biogas vẫn có TSS vượt chuẩn tới 26 lần và COD vượt tới 13 lần.
• Chứng minh rõ rệt giới hạn của biện pháp lắng trọng lực tự nhiên khi chỉ loại bỏ được tối đa 57% TS và 22% COD dù kéo dài thời gian lắng đến 90 phút.
• Khẳng định polyme cation C525 là giải pháp hóa lý tối ưu vượt trội ở liều lượng 50 đến 75 mg/L, giúp nâng hiệu suất tách TS lên trên 80% và rút ngắn thời gian lắng xuống 15 đến 30 phút.
• Ứng dụng thành công mô hình máy ép trục vít SEPCOM 0150V công suất 15 m3/h tại trang trại Đông Xuân, tách hiệu quả pha rắn đạt hàm lượng chất khô 25% đến 30%, giải quyết triệt để vấn đề quá tải của hầm biogas.
• Đóng góp giải pháp công nghệ thiết thực cho ngành chăn nuôi giai đoạn 2026 - 2028 theo hướng kinh tế tuần hoàn, biến chất thải hữu cơ thành tài nguyên phân bón giá trị cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Đức Dự NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT TÁCH RẮN – LỎNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Trần Đức Dự NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT TÁCH RẮN – LỎNG TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN Chuyên ngành: Kĩ thuật môi trường Mã số: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Cao Thế Hà PGS.TS Nguyễn Hoài Châu Hà Nội – 2017 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn Thạc sĩ: “Nghiên cứu xây dựng mô hình xử lý nước thải chăn nuôi lợn sử dụng kỹ thuật tách rắn-lỏng tại trang trại” là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Cao Thế Hà –Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, PGS.TS Nguyễn Hoài Châu – Viê ̣n Công nghê ̣ môi trường. Đây không phải là bản sao chép của bất kỳ cá nhân, tổ chức nào. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về những nội dung mà mình trình bày trong Luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Trầ n Đƣ́c Dƣ ̣ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thiện được nội dung của luận văn thạc sĩ khoa học, ngoài sự nỗ lực không ngừng của bản thân, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới quý thầy cô bộ môn Công nghệ môi trường nói riêng và toàn thể thầy cô Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội nói chung đã luôn quan tâm và tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích và vô cùng quý báu cho tôi trong suốt thời gian theo học tại trường. Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới PGS. Cao Thế Hà, PGS.

Nguyễn Hoài Châu đã trực tiếp hướng dẫn, luôn luôn sát sao, động viên, nhắc nhở kịp thời và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu phục vụ cho luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn ThS. Trần Mạnh Hải cùng các cán bộ thuộc Phòng Ứng dụng và chuyển giao công nghệ, Viện Công nghệ môi trường đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi hết sức nhiệt tình trong quá trình phân tích và vận hành thiết bị thực nghiệm để tôi có thể thuận lợi hoàn thành luận văn của cá nhân mình. Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đính, bạn bè và đồng nghiệp, những người vẫn luôn quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi và đồng thời cũng là chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện luận văn thạc sĩ khoa học vừa qua.

TÁC GIẢ Trần Đức Dự LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Mục lục MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN. Tính hính chăn nuôi ở Việt Nam. Chất thải từ hoạt động chăn nuôi lợn.

Chất thải rắn – Phân. Tính chất vật lý. Tính chất hóa học. Tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi.

Lý do lựa chọn tách riêng chất rắn. Phương pháp tách. Tách cơ khì và vật lý. Tách rắn – lỏng bằng quá trình hóa lý.

17 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Đối tượng nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Điều tra khảo sát thực tế. Hoàn thiện công nghệ tách rắn-lỏng đối với nước thải chăn nuôi lợn 24 2. Mô hình triển khai ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng. Phương pháp phân tìch.

28 CHƢƠNG 3-KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. Kết quả khảo sát, đánh giá hiện trạng xử lý chất thải ở các trang trại. 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hoàn thiện công nghệ tách rắn-lỏng đối với chất thải chăn nuôi lợn.

Nghiên cứu khả năng tách nước khi không sử dụng polyme. Nghiên cứu khả năng tách nước có sử dụng polyme. Nghiên cứu khả năng tách nước khi có polyme A101. Nghiên cứu khả năng tách nước khi có polyme N101.

Nghiên cứu khả năng tách nước khi có polyme C525. Xác định nồng độ polyme tối ưu cho quá trính tách rắn – lỏng. Thiết kế mô hình tách rắn – lỏng. Đánh giá hiệu quả mô hình tách rắn – lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi tại trang trại.

Quy trình vận hành .2 Kết quả thử nghiệm tách rắn lỏng tại mô hình. Kết quả thử nghiệm tách rắn-lỏng không có polyme. Thử nghiệm tách rắn-lỏng với polyme. Hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của mô hình.

56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Danh mục bảng Bảng 1. Số lượng lợn cả nước (tình đến tháng 4/2017).

Số lượng trang trại cả nước. Khối lượng phân và nước thải trong 1 ngày đêm. Các thành phần của phân lợn có trọng lượng 70 – 100 kg/con. Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn.

Hiệu quả tách chất rắn và chất dinh dưỡng sử dụng máy ép trục vít. Hiệu quả tách chất rắn và chất dinh dưỡng sử dụng thiết bị ly tâm. Hóa chất Polyme sử dụng trong tách rắn – lỏng nước thải chăn nuôi lợn. Phương pháp phân tìch các chỉ tiêu hóa lý trong nước.

Danh sách các điểm khảo sát và thông tin khảo sát hiện trường. Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung. Kết quả phân tích dòng cặn trong quá trình thí nghiệm. TS trong nước thải sử dụng chất keo tụ A101 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau.

TS trong nước thải sử dụng chất keo tụ N101 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau. COD trong nước thải sử dụng chất keo tụ N101 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau. TN trong nước thải sử dụng chất keo tụ N101 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau. TP trong nước thải sử dụng chất keo tụ N101 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau.

41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kết quả phân tích dòng cặn trong quá trình thí nghiệm. TS trong nước thải sử dụng chất keo tụ C525 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau. COD trong nước thải sử dụng chất keo tụ C525 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau.

TN trong nước thải sử dụng chất keo tụ C525 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau. TP trong nước thải sử dụng chất keo tụ C525 với nồng độ và thời gian lắng khác nhau. Kết quả phân tích dòng cặn trong quá trình thí nghiệm. Lượng nước thải phát sinh hàng ngày.

Các thống số thiết kế bể lắng. Hiệu quả tách chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải khi qua máy ép không sử dụng PAM. Bảng kết quả nước thải trước và sau khi qua máy ép sử dụng polyme C525. Chi phí xây dựng bể và nhà đặt thiết bị.

Chi phí vận hành hệ thống trong 1 ngày. 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Danh mục hình Hình 1. Thiết bị tách băng tải. Thiết bị ép trục vít.

Thiết bị tách ly tâm nằm ngang và thẳng đứng. Mô hình quá trình keo tụ  tạo bông. Công thức cấu tạo của các loại PAM xử lý nước. Thiết bị tách rắn lỏng Sepcom 0150V.

Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn đang áp dụng tại các trang trại. Diễn biến TS lắng tự nhiên trong 30, 60 90 phút. Diễn biến COD lắng tự nhiên trong 90 phút. Diễn biến TN lắng tự nhiên trong 90 phút.

Diễn biến TP lắng tự nhiên trong 90 phút. Hiệu quả tách rắn - lỏng sử dụng polyme C525. Sơ đồ tổng thể trang trại và mô hình trình diễn. Sơ đồ công nghệ hệ thống tách rắn-lỏng.

Biến thiên TS nước thải chưa qua máy (vào) và qua máy (ra) theo thời gian. 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Ý nghĩa COD Nhu cầu oxy hóa học DM Hàm lượng chất khô FS Chất rắn không bay hơi PAM Polyacrylamit TN Tổng nitơ TNHH Trách nhiệm hữu hạn TP Tổng phốt pho TS Tổng chất rắn TSS Tổng chất rắn lơ lửng VK Vi khuẩ n VSV Vi sinh vâ ̣t VS Chất rắn bay hơi LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỞ ĐẦU Chăn nuôi là lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp, nó không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng triệu người dân hiện nay của nước ta. Sự gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu về thực phẩm ngày càng cao của cuộc sống đã thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển, tăng dần quy mô đầu lợn theo hướng quy mô trang trại. Bên cạnh đó khi công nghiệp hóa chăn nuôi với sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng đàn thí chất thải chăn nuôi từ các trang trại, gia trại đã làm cho môi trường xung quanh bị ô nhiễm.

Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn cần phải phối hợp nhiều kỹ thuật xử lý khác nhau như yếm khí, hiếu – thiếu khí, các quá trình phụ trợ như công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh… Tuy nhiên do đặc tính của nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng cặn lớn gây khó khăn trong quá trính vận hành và làm giảm khả năng xử lý của hệ thống. Xét về khìa cạnh coi chất thải là tài nguyên thí phân đô ̣ng vâ ̣t là mô ̣t nguồ n tài nguyên có giá tri ̣để bón phân và cải ta ̣o đấ t , có thể thay thế lượng phân bón hóa học khi đươ ̣c sử du ̣ng đúng cách [10]. Phân động vật chứa nitơ (N), phốt pho(P) và kali (K) là các chất dinh dưỡng chính của cây trồng,nhiều chất hữu cơđể cải thiện tính chất vật lý của đấ t .Tuy nhiên, trong ngành chăn nuôi lợn thịt ở Việt Nam, phân thường không được tách riêng mà được xả thẳng theo nước rửa chuồ ng d ẫn đến khó khăn trong việc tái sử dụng do tính chất không đồng nhất, thành phần không cân đốicủa phân.