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.

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.