Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chăn nuôi lợn là một trong những ngành sản xuất truyền thống gắn liền với đời sống nông nghiệp tại Việt Nam. Ngành chăn nuôi không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu thụ thực phẩm hàng ngày, cung cấp nguồn phân hữu cơ cho trồng trọt mà còn tận dụng phụ phẩm thức ăn và giải quyết việc làm cho lao động nông thôn. Với đặc tính tăng trọng nhanh và vòng đời ngắn, ngành chăn nuôi lợn ngày càng mở rộng quy mô với nhiều trang trại tập trung, phân bố chủ yếu tại 5 vùng trọng điểm: Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội và các vùng phụ cận, khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh xung quanh, Lâm Đồng và một số tỉnh duyên hải miền Trung.

Cùng với sự gia tăng về số lượng và quy mô chuồng trại, lượng chất thải chăn nuôi phát sinh đưa vào môi trường ngày một lớn. Nước thải phát sinh từ quá trình tắm cho lợn và vệ sinh chuồng trại chứa hàm lượng cao chất hữu cơ, cặn lơ lửng, nitơ, photpho cùng nhiều loài vi sinh vật gây bệnh, đe dọa trực tiếp đến môi trường đất, nước và không khí xung quanh nếu không được xử lý đạt chuẩn.

Khóa luận thực hiện các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau:

  1. Đánh giá tổng quan về thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi lợn và các công nghệ xử lý cơ học, hóa lý, sinh học hiện hành.
  2. Lựa chọn và đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn phù hợp với công suất $300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn xả thải.
  3. Tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý, bao gồm các công trình xử lý cơ học, kỵ khí, hiếu khí và xử lý bùn cặn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ trang trại chăn nuôi lợn (nước tắm rửa gia súc và vệ sinh chuồng trại).
  • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất $300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, kiểm soát theo Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT cột B; thời gian thực hiện đề tài từ ngày 10/10/2016 đến ngày 26/12/2016 tại Trường Đại học Dân lập Hải Phòng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết về động học các quá trình phân hủy sinh học, cơ học dòng chảy và kỹ thuật môi trường:

  • Thành phần hóa lý nước thải chăn nuôi: Hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% (cellulose, protit, acid amin, chất béo, hydratcarbon), hợp chất vô cơ chiếm 20–30% (cát, đất, muối, ure, ammonium, sulfate,...), nitơ tổng dao động $271 - 1026\text{ mg/L}$, photpho tổng dao động $39 - 94\text{ mg/L}$, mật độ Coliform đạt tới $5,8 \times 10^9\text{ MPN/100mL}$.
  • Cơ chế phân hủy sinh học hiếu khí: Diễn ra qua 3 giai đoạn chính gồm oxy hóa chất hữu cơ ($C_xH_yO_z + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O + \Delta H$), tổng hợp tế bào mới ($C_xH_yO_z + O_2 + NH_3 \rightarrow C_5H_7O_2N + CO_2 + H_2O + \Delta H$) và phân hủy nội bào ($C_5H_7O_2N + O_2 \rightarrow 5CO_2 + 2H_2O + NH_3 + \Delta H$).
  • Cơ chế phân hủy sinh học kỵ khí: Diễn ra qua 4 giai đoạn đồng thời: thủy phân các đại phân tử thành monomer đơn giản, acid hóa tạo acid béo dễ bay hơi và rượu, acetic hóa tạo acetate, và methane hóa chuyển hóa acid acetic, $H_2$, $CO_2$ thành khí $CH_4$.
  • Cơ chế xử lý bằng thực vật thủy sinh (Hồ lục bình - Eichhornia crassipes): Bộ rễ cây đóng vai trò giá bám cho vi sinh vật phát triển, lọc cơ học cặn lơ lửng, chuyển hóa nitơ qua quá trình nitrat hóa/khử nitrat và hấp thụ dinh dưỡng vào sinh khối.
  • Tiêu chuẩn và quy chuẩn áp dụng: QCVN 14:2008/BTNMT (cột B), TCXDVN, tiêu chuẩn kỹ thuật ống thép tráng kẽm (BS1387-85, ASTM-53).

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên ngành về công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật môi trường: Ứng dụng các công thức thủy lực, phương trình cân bằng vật chất và mô hình động học vi sinh để xác định kích thước công trình, thể tích bể, đường kính đường ống, lưu lượng sục khí và công suất máy thổi khí.

Nguồn dữ liệu:

  • Số liệu thành phần ô nhiễm nước thải chăn nuôi heo và các hệ số thực nghiệm tham khảo từ các tài liệu chuyên ngành (Chongrak Polprasert, Timberlake, Gee & Jensen, Lê Hoàng Việt) kết hợp tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi và các công nghệ làm sạch hiện có:

  • Thành phần và tính chất: Nước thải chăn nuôi có hàm lượng ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng rất cao với tỷ lệ BOD/COD thích hợp cho xử lý sinh học.
  • Phân loại các phương pháp xử lý:
    • Phương pháp cơ học: Song chắn rác, bể lắng sơ bộ nhằm loại bỏ cặn thô, giảm khối tích cho các công trình đơn vị phía sau; phân tách cặn để ủ làm phân bón.
    • Phương pháp hóa lý: Quá trình keo tụ bằng phèn nhôm, phèn sắt kết hợp polymer trợ keo tụ có khả năng khử 80–90% chất lơ lửng và kết tủa phosphate ($AlPO_4$, $FePO_4$), tuy nhiên chi phí hóa chất cao nên không khả thi về mặt kinh tế đối với nước thải chăn nuôi.
    • Phương pháp sinh học hiếu khí nhân tạo: Giới thiệu các mô hình bùn hoạt tính lơ lửng (bể Aerotank truyền thống dòng chảy nút, Aerotank xáo trộn hoàn toàn, Aerotank mở rộng thời gian lưu bùn 20–30 ngày, mương oxy hóa có vận tốc dòng chảy $> 0,3\text{ m/s}$, bể phản ứng gián đoạn SBR với chu trình 5 pha) và mô hình sinh trưởng dính bám.
    • Phương pháp sinh học kỵ khí: Trình bày mô hình bể phản ứng kỵ khí lớp bùn dòng chảy ngược (UASB), bể phản ứng yếm khí tiếp xúc, bể lọc kỵ khí dính bám.
    • Phương pháp sinh học tự nhiên: Tổng quan các dạng hồ sinh học (hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên sâu $0,3 - 0,4\text{ m}$ hiệu suất BOD tới 95%, hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo sâu $2 - 4,5\text{ m}$, hồ tùy nghi 3 tầng, hồ kỵ khí sâu đến $9,1\text{ m}$ khử 70–85% BOD, hồ hoàn thiện lưu nước 18–20 ngày), cánh đồng tưới và việc sử dụng thực vật thủy sinh (phân loại nhóm sống chìm, sống trôi nổi và nửa chìm nửa nổi).
    • Ứng dụng cây lục bình (Eichhornia crassipes): Phân tích đặc tính sinh học (rễ chiếm 20–50% khối lượng cây, sinh trưởng tối ưu ở $20^\circ\text{C} - 30^\circ\text{C}$), cấu trúc màng biofilm trên rễ và cơ chế chuyển hóa dinh dưỡng, loại bỏ cặn lơ lửng và chất hữu cơ.
Nhóm thực vật thủy sinh Tên thông thường Tên khoa học
Thực vật sống chìm Hydrilla
Water milfoil		 Hydrilla verticillata
Myriophyllum spicatum
Thực vật sống nổi Lục bình (bèo Tây)
Bèo tấm		 Eichhornia crassipes
Wolfia arrhiga
Thực vật nửa chìm nửa nổi Cỏ đuôi mèo (Cattails)
Cỏ lõi bấc (Bulrush)
Lau sậy (Reed)		 Typha spp
Scirpus spp
Phragmites communis

Chương 2: Đề xuất các phương án xử lý nước thải chăn nuôi heo công suất 300m3/ngày đêm

Chương 2 xác định cơ sở lựa chọn công nghệ dựa trên kết quả phân tích nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào so với giới hạn tiếp nhận của QCVN 14:2008/BTNMT cột B:

Thông số Nồng độ đầu vào Đơn vị QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B)
pH 7,2 - 5 – 9
$\text{BOD}_5$ 2817 mg/L 50
COD 5210 mg/L 100
SS 615 mg/L 100
N-tổng 206 mg/L 60
P-tổng 37 mg/L 6
Coliform $5,8 \times 10^9$ MPN/100mL 5000

Từ đặc tính nước thải có hàm lượng chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng rất cao, tác giả lựa chọn phương án xử lý bằng công nghệ sinh học kết hợp đa bậc:

  • Sơ đồ dây chuyền công nghệ: Nước thải $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Bể lắng cát $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể lắng 1 $\rightarrow$ Bể UASB $\rightarrow$ Bể Aerotank $\rightarrow$ Bể lắng 2 $\rightarrow$ Hồ sinh học $\rightarrow$ Điểm tiếp nhận.
  • Xử lý bùn và chất thải rắn: Rác và cát tách từ các công trình cơ học được đưa đi chôn lấp; bùn tươi từ bể lắng 1 và bùn hoạt tính dư từ bể lắng 2 được dẫn về bể nén bùn $\rightarrow$ máy nén bùn $\rightarrow$ thu gom làm phân bón hữu cơ; khí sinh học từ bể UASB được thu gom xử lý.
  • Đánh giá giải pháp: Hệ thống vận hành tương đối thuận tiện, đảm bảo tiêu chuẩn xả thải loại B, có tính khả thi kinh tế; tuy nhiên hồ sinh học đòi hỏi diện tích xây dựng lớn và bể hiếu khí cần theo dõi sục khí liên tục.

Chương 3: Tính toán thiết kế công trình đơn vị của hệ thống xử lý nước thống nước thải chăn nuôi lợn công suất 300m3/ngày đêm

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình tính toán thủy lực, kích thước hình học và thiết bị cho từng công trình đơn vị với lưu lượng thiết kế $Q = 300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($Q_{\text{giờ}} = 12,5\text{ m}^3/\text{h} = 3,5\text{ l/s}$):

  1. Song chắn rác:

    • Kích thước mương đặt song chắn: rộng $0,4\text{ m}$, sâu $0,7\text{ m}$, chiều cao lớp nước $0,017\text{ m}$.
    • Vận tốc dòng chảy trong mương $0,5\text{ m/s}$; vận tốc qua khe hở $0,7\text{ m/s}$.
    • Cấu tạo: 16 thanh thép (chiều rộng $5\text{ mm}$, chiều dài $30\text{ mm}$), khe hở giữa các thanh $18,82\text{ mm}$, tổn thất áp lực qua song chắn là $12,2\text{ mm}$.

  2. Bể lắng cát thổi khí:

    • Thời gian lưu nước: $t = 5\text{ phút}$.
    • Kích thước: dài $L = 2,2\text{ m}$, rộng $B = 1,2\text{ m}$, chiều cao xây dựng $H = 0,72\text{ m}$ (chiều cao hữu ích $0,4\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $0,3\text{ m}$, chiều cao lớp cát $0,017\text{ m}$). Thể tích bể $V = 1,04\text{ m}^3$.
    • Lượng cát sinh ra: $0,045\text{ m}^3/\text{ngày}$.
    • Hiệu quả khử: Giảm 5% hàm lượng SS, $\text{BOD}_5$, COD. Nước thải sau bể lắng cát còn lại: $\text{SS} = 584\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 = 2676\text{ mg/L}$, $\text{COD} = 4950\text{ mg/L}$.

  3. Bể điều hòa:

    • Hệ số điều hòa ngày $k = 1,2$; lưu lượng ngày lớn nhất $Q_{\max} = 360\text{ m}^3/\text{ngày}$.
    • Thời gian lưu nước: $t = 4\text{ giờ}$.
    • Kích thước: dài $L = 5\text{ m}$, rộng $B = 6\text{ m}$, chiều cao xây dựng $H_{\text{xd}} = 2,5\text{ m}$ (chiều cao công tác $2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $0,5\text{ m}$). Thể tích thực $V_{\text{tk}} = 75\text{ m}^3$.
    • Hệ thống cấp khí: Lượng khí cần cấp $67,5\text{ m}^3/\text{h}$; bố trí 10 đĩa phân phối khí đường kính $270\text{ mm}$; ống chính bằng thép tráng kẽm đường kính $\Phi 48\text{ mm}$; 2 ống nhánh PVC đường kính $\Phi 21\text{ mm}$ (mỗi nhánh 5 đĩa); trang bị 2 máy thổi khí công suất $1,5\text{ kW}$ hoạt động luân phiên.
    • Hiệu quả giảm tải 15%: $\text{SS} = 496,4\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 = 2274,6\text{ mg/L}$, $\text{COD} = 4207,5\text{ mg/L}$.

  4. Bể lắng 1 (Bể lắng ly tâm):

    • Tải trọng bề mặt lựa chọn: $32\text{ m}^3/\text{m}^2.\text{ngày}$; thời gian lưu nước $t = 2,15\text{ giờ}$; thể tích bể $V_L = 26,9\text{ m}^3$.
    • Kích thước: đường kính bể $D = 3,45\text{ m}$, chiều cao tổng cộng $H_{\text{tc}} = 4,2\text{ m}$ (chiều sâu hữu ích $3\text{ m}$, lớp bùn $0,7\text{ m}$, lớp trung hòa $0,2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $0,3\text{ m}$).
    • Ống trung tâm: đường kính $d = 0,69\text{ m}$, chiều cao $h = 1,8\text{ m}$.
    • Máng thu nước hình tròn đường kính $D_m = 2,76\text{ m}$, chiều dài máng $8,67\text{ m}$, chiều cao máng $0,5\text{ m}$.
    • Hiệu quả xử lý: Khử 60% SS, hàm lượng SS đầu ra còn $198\text{ mg/L}$. Lượng bùn tươi sinh ra là $82,98\text{ kgSS/ngày}$ (tương đương $1,58\text{ m}^3/\text{ngày}$ với độ ẩm 95%).

  5. Bể xử lý kỵ khí UASB:

    • Tải trọng thể tích hữu cơ: $8\text{ kgCOD/m}^3.\text{ngày}$; hiệu suất xử lý COD và $\text{BOD}_5$ đạt 70%.
    • Tỷ lệ dinh dưỡng kiểm soát: $\text{COD} : \text{N} : \text{P} = 350 : 5 : 1$.
    • Lượng COD cần khử: $883,57\text{ kg/ngày}$; nồng độ đầu ra sau bể UASB còn $\text{COD} = 1262,25\text{ mg/L}$ và $\text{BOD}_5 = 682,38\text{ mg/L}$.
    • Kích thước bể: mặt bằng hình vuông cạnh $4,6\text{ m} \times 4,6\text{ m}$, diện tích bề mặt $20,8\text{ m}^2$, chiều cao xây dựng tổng thể $H = 7\text{ m}$ (vùng xử lý kỵ khí $5,2\text{ m}$, vùng lắng $1,2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $0,5\text{ m}$). Thể tích thực của bể đạt $148,12\text{ m}^3$; thời gian lưu nước $t = 10,8\text{ giờ}$.
    • Ngăn tách khí - lắng: 2 ngăn lắng chiều rộng $2,3\text{ m}$, tấm chắn khí nghiêng $50^\circ$, chiều cao lắng $H_m = 1,5\text{ m}$, thời gian lưu nước trong ngăn lắng đạt $1,7\text{ giờ}$.
    • Hệ thống dẫn và thu: Máng thu nước dài $4,6\text{ m}$, rộng $0,24\text{ m}$, cao $0,025\text{ m}$; ống phân phối nước chính $\Phi 79\text{ mm}$, 2 ống nhánh $\Phi 42\text{ mm}$.
    • Sản phẩm khí và bùn: Lượng khí sinh học phát sinh $441,8\text{ m}^3/\text{ngày}$ (trong đó khí $\text{CH}_4$ chiếm 75% tương đương $331,3\text{ m}^3/\text{ngày}$), ống thu khí đường kính $\Phi 27\text{ mm}$; lượng bùn sinh ra $14,1\text{ kgVSS/ngày}$ ($0,282\text{ m}^3/\text{ngày}$).

  6. Bể Aerotank (Bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn):

    • Thông số đầu vào: $Q = 300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, $\text{BOD}_5$ vào $682,2\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5$ đầu ra yêu cầu đạt $90\text{ mg/L}$ (gồm $\text{BOD}_5$ hòa tan $53\text{ mg/L}$ và $\text{BOD}_5$ cặn lơ lửng $37\text{ mg/L}$).
    • Hiệu quả xử lý tính theo $\text{BOD}_5$ hòa tan: đạt $92,2%$.
    • Các thông số động học và nồng độ bùn: nồng độ $\text{MLSS} = 4750\text{ mg/L}$, $\text{MLVSS} = 3800\text{ mg/L}$ (tỷ số $\text{MLVSS/MLSS} = 0,8$), nồng độ bùn hoạt tính tuần hoàn đạt $10000\text{ mg/L}$, hệ số sản lượng bùn $Y = 0,5\text{ mgVSS/mgBOD}_5$, hệ số phân hủy nội bào $k_d = 0,06\text{ ngày}^{-1}$.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận hoàn thành việc tính toán thiết kế kỹ thuật cho toàn bộ hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi công suất $300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$. Các kết quả tính toán thông số kỹ thuật chính được tổng hợp chi tiết trong bảng sau:

Công trình đơn vị Thông số hình học chính Thông số công nghệ / Hiệu suất Thiết bị / Sản phẩm kèm theo
Song chắn rác Mương $0,4\text{ m} \times 0,7\text{ m}$ Khe hở $18,82\text{ mm}$, $v = 0,7\text{ m/s}$ 16 thanh thép, tổn thất $12,2\text{ mm}$
Bể lắng cát $L \times B \times H = 2,2 \times 1,2 \times 0,72\text{ m}$ Lưu nước $5\text{ phút}$, khử 5% SS/BOD/COD Cát thải $0,045\text{ m}^3/\text{ngày}$
Bể điều hòa $L \times B \times H = 5,0 \times 6,0 \times 2,5\text{ m}$ Lưu nước $4\text{ giờ}$, giảm 15% tải lượng 10 đĩa khí $\Phi 270$, 2 máy thổi $1,5\text{ kW}$
Bể lắng 1 $D = 3,45\text{ m}$, $H_{\text{tc}} = 4,2\text{ m}$ Lưu nước $2,15\text{ giờ}$, khử 60% SS Bùn tươi $82,98\text{ kgSS/ngày}$ ($1,58\text{ m}^3/\text{ngày}$)
Bể UASB $4,6 \times 4,6 \times 7,0\text{ m}$ ($V = 148,12\text{ m}^3$) Tải $8\text{ kgCOD/m}^3.\text{ngày}$, khử 70% COD/BOD Khí $\text{CH}_4: 331,3\text{ m}^3/\text{ngày}$, bùn $0,282\text{ m}^3/\text{ngày}$
Bể Aerotank Bùn hoạt tính xáo trộn hoàn toàn Khử $92,2%\text{ BOD}_5$ hòa tan $\text{MLSS} = 4750\text{ mg/L}$, bùn tuần hoàn $10000\text{ mg/L}$

Giải pháp và đóng góp của đề tài:

  • Đề xuất quy trình công nghệ kết hợp hợp lý giữa xử lý cơ học, xử lý kỵ khí tải trọng cao (UASB), xử lý hiếu khí bùn hoạt tính (Aerotank) và hoàn thiện bằng hồ sinh học thực vật nước (lục bình), phù hợp với tính chất nước thải giàu hữu cơ và dưỡng chất N, P.
  • Tận dụng nguồn phụ phẩm khí sinh học methane sinh ra từ bể UASB ($331,3\text{ m}^3\text{ CH}_4/\text{ngày}$) làm nguồn năng lượng đốt và bùn thải sau nén làm phân bón hữu cơ cho nông nghiệp.
  • Cung cấp bảng tính toán kích thước, công suất thiết bị đầy đủ, khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế cho các trang trại chăn nuôi heo quy mô vừa và lớn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung trình bày trong văn bản khóa luận:

  • Hạn chế:
    • Tác giả tự đánh giá kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên đồ án chưa bao quát hết các tình huống phát sinh thực tế trong vận hành.
    • Việc bố trí hồ sinh học thực vật nước ở công đoạn cuối đòi hỏi quỹ đất xây dựng tương đối lớn, khó áp dụng tại các trang trại có diện tích mặt bằng hạn chế.
    • Quá trình vận hành bể Aerotank đòi hỏi phải theo dõi và kiểm soát thường xuyên cường độ sục khí để duy trì nồng độ DO ổn định.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Khảo sát thực nghiệm mô hình thực tế để kiểm chứng các hệ số động học sinh học và đánh giá biến động tải lượng ô nhiễm theo mùa.
    • Lập dự toán kinh tế chi tiết, tính toán chi phí đầu tư xây dựng công trình và chi phí vận hành thường xuyên (điện năng máy thổi khí, bảo dưỡng thiết bị).

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường và các kỹ sư thiết kế công trình xử lý chất thải nông nghiệp:

  • Đối tượng sử dụng: Sinh viên làm đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Môi trường hoặc cán bộ kỹ thuật tại các trang trại chăn nuôi gia súc cần lựa chọn mô hình xử lý nước thải.
  • Nội dung tham khảo giá trị:
    • Toàn bộ Chương 3 với trình tự các bước tính toán thủy lực, công thức xác định thể tích, kích thước mặt bằng, chiều cao xây dựng và lựa chọn đường ống dẫn, đĩa phân phối khí cho các công trình đơn vị (Song chắn rác, Lắng cát, Điều hòa, Lắng ly tâm, UASB, Aerotank).
    • Phương pháp xác định lượng khí sinh học methane và lượng bùn thải sinh ra phục vụ công tác tính toán thu hồi năng lượng và tái sử dụng chất thải.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế và quy chuẩn xả thải áp dụng trong khóa luận là gì?
Hệ thống được thiết kế với công suất $300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ (tương đương $12,5\text{ m}^3/\text{h}$ và $3,5\text{ l/s}$), hoạt động liên tục 24/24 giờ. Chất lượng nước thải sau xử lý được đối chiếu theo tiêu chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT cột B.

2. Bể xử lý kỵ khí UASB trong đồ án có kích thước và hiệu suất làm việc như thế nào?
Bể UASB có tiết diện hình vuông kích thước $4,6\text{ m} \times 4,6\text{ m}$, chiều cao xây dựng $7,0\text{ m}$ (thể tích thực $148,12\text{ m}^3$), vận hành ở tải trọng hữu cơ $8\text{ kgCOD/m}^3.\text{ngày}$ với hiệu suất khử COD và $\text{BOD}_5$ đạt $70%$. Nồng độ đầu ra sau bể UASB còn lại $\text{COD} = 1262,25\text{ mg/L}$ và $\text{BOD}_5 = 682,38\text{ mg/L}$.

3. Lượng khí mê-tan sinh ra từ bể UASB mỗi ngày được tính toán là bao nhiêu?
Với lượng COD cần khử mỗi ngày là $883,57\text{ kg/ngày}$, tổng lượng khí sinh học sinh ra là $441,8\text{ m}^3/\text{ngày}$. Trong đó, khí methane ($\text{CH}_4$) chiếm 75% thể tích, tương ứng $331,3\text{ m}^3/\text{ngày}$.

4. Bể điều hòa được thiết kế với dung tích và hệ thống cấp khí ra sao?
Bể điều hòa có kích thước dài $5\text{ m}$, rộng $6\text{ m}$, chiều cao xây dựng $2,5\text{ m}$ (thể tích thực $75\text{ m}^3$), thời gian lưu nước $4\text{ giờ}$. Hệ thống cấp khí bao gồm 10 đĩa phân phối khí đường kính $270\text{ mm}$ và 2 máy nén khí công suất $1,5\text{ kW}$ hoạt động luân phiên nhằm cung cấp lưu lượng khí $67,5\text{ m}^3/\text{h}$.

5. Vì sao tác giả lựa chọn kết hợp hồ sinh học lục bình trong dây chuyền công nghệ?
Hồ lục bình (Eichhornia crassipes) được bố trí ở công đoạn xử lý bổ sung nhằm tận dụng hệ rễ cây làm giá thể vi sinh và màng lọc cơ học, hỗ trợ quá trình nitrat hóa/khử nitrat để triệt để loại bỏ nitơ, photpho và cặn lơ lửng với chi phí vận hành thấp trước khi xả ra nguồn tiếp nhận.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Văn Sơn đã hoàn thành thiết kế hệ thống xử lý nước thải trang trại chăn nuôi lợn công suất $300\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ bằng dây chuyền công nghệ kết hợp cơ học, kỵ khí UASB, hiếu khí Aerotank và hồ thực vật lục bình. Đề tài cung cấp hệ thống số liệu tính toán kỹ thuật chi tiết, xác định chính xác kích thước hình học và thông số thiết bị cho từng công trình đơn vị. Công trình vừa giải quyết bài toán xử lý ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng đạt tiêu chuẩn xả thải, vừa tạo ra giá trị gia tăng thông qua việc thu hồi khí sinh học methane và bùn hữu cơ phục vụ nông nghiệp.