Mở đầu Từ ngàn năm nay cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với cây lúa và chăn nuôi gia súc. Chăn nuôi gia súc không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động dư thừa trong nông nghiệp. Với những đặc tính riêng của nó như tăng trọng nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo luôn được quan tâm và trở thành con vật không thể thiếu được của cuộc sống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nông dân. Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng và chất lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển mới.
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. Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề môi trường do ngành chăn nuôi gây ra đang được dư luận và các nhà làm công tác môi trường quan tâm. Ở các nước có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ,Hàn Quốc, thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm trọng.
SV: Trần Văn Sơn – MT1501 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Thành phần, tính chất của nƣớc thải chăn nuôi 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: [10] 1.
Các chất hữu cơ và vô cơ Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất b o, hidratcarbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy. Các chất vô cơ chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,… 1. Nito( N ) và Photpho ( P ) Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất k m, 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 heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao. Hàm lượng N- tổng trong nước thải chăn nuôi 271 – 1026 mg/L, Photpho từ 39 – 94 mg/L. Vi sinh vật gây bệnh Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi tr ng, virus và trứng ấu tr ng giun sán gây bệnh 1. 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 ph p 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 SV: Trần Văn Sơn – MT1501 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 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. Phƣơng 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 d ng 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 d ng phương pháp li tâm hoặc lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn khoảng vài ngàn mg/l và dễ dàng có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình sử lý tiếp theo. Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất thải được đem ủ để làm phân bón. Phƣơng pháp xử lý hóa lý Nước thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thong thường vì tồn 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,…kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ. Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải. Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn và dễ lắng hơn.
Phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90%hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải chăn nuôi heo.[10] Ngoài ra keo tụ còn loại bỏ được P tồn tại ở dạng PO43- do tạo thành kết tủa LPO4 và FePO4 Phương pháp này loại bỏ hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi. Tuy nhiên chi phí xử lí cao. Áp dụng phương pháp này xử lí nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế. Phƣơng pháp xử lí sinh học Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ.
Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm SV: Trần Văn Sơn – MT1501 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. T y theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kị khí mà người ta thiết kế các công trình xử lí khác nhau. Và t y theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể d ng hồ sinh học hoặc xây các bể nhân tạo để xử lí. Phƣơng pháp xử lí hiếu khí Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy.
Quá trình xử lí hiếu khí gồm 3 giai đoạn: Oxy hóa các chất hữu cơ: CXHYOZ + O2 CO2 + H2O + H Tổng hợp tế bào mới CXHYOZ + O2 + NH3 Tế bào vi khuẩn C5H7O2N) +CO2 + H20 + H Phân hủy nội bào C5H7O2N + O2 5CO2 + 2H2O + NH3 + H 1. Phƣơng pháp xử lý kỵ khí Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí không hoặc có lượng O2 hòa tan trong môi trường rất thấp, để phân hủy các chất hữu cơ. ốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khí: a. Thủy phân: Trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan như polysaccharide, protein, lipid chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan như đường, các acid amin, acid béo).
Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất đơn giản như acid b o dễ bay hơi, rượu, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Acetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới. Methane hóa: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí. cid acetic, H2, CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới.
Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phƣơng pháp sinh học a. Xử lý theo phƣơng pháp hiếu khí Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Các vi sinh vật hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn N và P c ng với một số nguyên tố vi SV: Trần Văn Sơn – MT1501 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối. ên cạnh đó quá trình hô hấp nội bào cũng diễn ra song song, giải phóng CO2 và nước.
Cả hai quá trình dinh dưỡng và hô hấp của vi sinh vật đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu oxy hòa tan trong nước, người ta thường sử dụng hệ thống sục khí bề mặt bằng cách khuấy đảo hoặc bằng hệ thống khí n n. Quá trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trƣởng dạng lơ lửng (bùn hoạt tính) Quá trình này sử dụng b n hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng. Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển.
Các hạt lơ lửng trong nước thải được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ. Các hạt bông cặn dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. n hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, bên cạnh đó còn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật, giun, sán,… kết thành dạng bông với trung tâm là các hạt lơ lửng trong nước. Trong b n hoạt tính ta thấy có loài Zoogelea trong khối nhầy.
Chúng có khả năng sinh ra một bao nhầy xung quanh tế bào, bao nhầy này là một polymer sinh học với thành phần là polysaccharide có tác dụng kết các tế bào vi khuẩn lại tạo thành bông. Một số công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng b n hoạt tính: - ể aeroten thông thường: Đòi hỏi chế độ dòng chảy nút plug-flow , khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều rộng.
