Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu 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: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Kỹ Thuật Tách Rắn – Lỏng Trong Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Lợn
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. TỔNG QUAN
• 0.1.1. Tính hình chăn nuôi ở Việt Nam
• 0.1.2. Chất thải từ hoạt động chăn nuôi lợn
• 0.1.3. Chất thải rắn – Phân
• 0.1.4. Tính chất vật lý
• 0.1.5. Tính chất hóa học
• 0.1.6. Tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi
• 0.1.7. Lý do lựa chọn tách riêng chất rắn
• 0.1.8. Phương pháp tách
• 0.1.8.1. Tách cơ khí và vật lý
• 0.1.8.2. Tách rắn – lỏng bằng quá trình hóa lý
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam
• 1.2. Chất thải từ hoạt động chăn nuôi lợn
• 1.3. Chất thải rắn – Phân
• 1.4. Tính chất vật lý
• 1.5. Tính chất hóa học
• 1.6. Tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi
• 1.7. Lý do lựa chọn tách riêng chất rắn
• 1.8. Phương pháp tách
• 1.8.1. Tách cơ khí và vật lý
• 1.8.2. 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
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi lợn chứa nhiều chất ô nhiễm, bao gồm chất rắn và chất lỏng. Việc áp dụng công nghệ tách rắn lỏng giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tái sử dụng chất thải. Kỹ thuật này không chỉ cải thiện hiệu quả xử lý mà còn tạo ra nguồn tài nguyên quý giá cho nông nghiệp.

1.1. Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Chăn nuôi lợn ở Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ với số lượng đàn lợn lớn. Tuy nhiên, việc xử lý nước thải từ hoạt động này vẫn còn nhiều thách thức. Theo thống kê, lượng chất thải chăn nuôi ngày càng gia tăng, gây áp lực lên môi trường.

1.2. Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn

Chất thải chăn nuôi lợn bao gồm chất rắn, chất lỏng và khí. Chất thải rắn chủ yếu là phân, trong khi chất thải lỏng là hỗn hợp nước tiểu và nước rửa chuồng. Đặc điểm này đòi hỏi các phương pháp xử lý hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm.

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

Nước thải chăn nuôi lợn chứa nhiều chất ô nhiễm như vi sinh vật, chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng. Việc không xử lý đúng cách có thể dẫn đến ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Các biện pháp xử lý cần thiết phải được áp dụng để bảo vệ môi trường.

2.1. Tác động của nước thải đến môi trường

Nước thải chăn nuôi lợn có thể gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm. Các chất ô nhiễm trong nước thải có thể làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

2.2. Nguy cơ từ vi sinh vật trong nước thải

Chất thải chăn nuôi chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, có thể lây lan qua nguồn nước. Việc xử lý nước thải không hiệu quả có thể dẫn đến sự phát triển của các bệnh truyền nhiễm, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và động vật.

III. Phương pháp tách rắn lỏng hiệu quả trong xử lý nước thải

Có nhiều phương pháp tách rắn lỏng được áp dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi. Các phương pháp này bao gồm tách cơ học, hóa lý và sinh học. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, cần được lựa chọn phù hợp với điều kiện cụ thể.

3.1. Tách cơ học và vật lý

Phương pháp tách cơ học sử dụng các thiết bị như máy ép, bể lắng để tách chất rắn ra khỏi nước thải. Phương pháp này đơn giản, hiệu quả nhưng cần được kết hợp với các phương pháp khác để đạt hiệu quả tối ưu.

3.2. Tách hóa lý và sinh học

Phương pháp tách hóa lý sử dụng hóa chất để kết tủa và tách chất rắn. Trong khi đó, phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ. Cả hai phương pháp này đều có thể cải thiện hiệu quả xử lý nước thải.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ tách rắn lỏng

Công nghệ tách rắn lỏng đã được áp dụng thành công tại nhiều trang trại chăn nuôi lợn. Kết quả cho thấy việc tách rời chất rắn và chất lỏng không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn phân bón hữu cơ cho cây trồng.

4.1. Kết quả nghiên cứu tại các trang trại

Nghiên cứu cho thấy hiệu quả tách rắn lỏng có thể đạt tới 90%, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng chất thải. Các trang trại áp dụng công nghệ này đã ghi nhận sự cải thiện rõ rệt về chất lượng nước thải.

4.2. Lợi ích kinh tế từ việc tái sử dụng chất thải

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

V. Kết luận và triển vọng tương lai của công nghệ tách rắn lỏng

Công nghệ tách rắn lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn đang ngày càng trở nên quan trọng. Với sự phát triển của công nghệ, khả năng áp dụng và hiệu quả xử lý sẽ được cải thiện hơn nữa. Tương lai, công nghệ này có thể trở thành giải pháp tối ưu cho vấn đề ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi.

5.1. Triển vọng phát triển công nghệ

Công nghệ tách rắn lỏng có tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng nước thải. Nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới sẽ giúp nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu ô nhiễm.

5.2. Khuyến nghị cho các trang trại

Các trang trại cần áp dụng công nghệ tách rắn lỏng để giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng chất thải. Việc này không chỉ bảo vệ môi trường mà còn nâng cao hiệu quả kinh tế cho hoạt động chăn nuôi.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành chăn nuôi lợn tại Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong nền nông nghiệp, với đàn lợn khoảng 28,9 triệu con tính đến tháng 4/2017, chiếm vị trí thứ hai châu Á và đứng đầu ASEAN. Sự phát triển mạnh mẽ của chăn nuôi theo mô hình trang trại đã làm gia tăng lượng chất thải chăn nuôi, đặc biệt là nước thải chứa hàm lượng chất rắn và các chất ô nhiễm cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Theo ước tính, mỗi ngày các trang trại chăn nuôi thải ra khoảng 75-85 triệu tấn phân và 25-30 triệu m3 nước thải, trong đó nồng độ khí H2S và NH3 vượt mức cho phép từ 30-40 lần.

Vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi lợn trở nên cấp thiết nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Nước thải chăn nuôi có đặc tính phức tạp với hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), chất hữu cơ (COD), nitơ (TN) và phốt pho (TP) cao, gây khó khăn cho quá trình xử lý sinh học. Do đó, việc ứng dụng kỹ thuật tách rắn-lỏng nhằm tách riêng chất thải rắn và nước thải là giải pháp tiền xử lý hiệu quả, giúp giảm tải ô nhiễm, tăng hiệu suất xử lý và tận dụng chất rắn làm phân bón hoặc nguyên liệu sản xuất năng lượng sinh học.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng mô hình xử lý nước thải chăn nuôi lợn sử dụng kỹ thuật tách rắn-lỏng tại trang trại Đông Xuân, tỉnh Hà Nam, nhằm tiền xử lý nước thải, tái sử dụng chất thải rắn và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật của mô hình. Nghiên cứu tập trung khảo sát thành phần chất thải, hoàn thiện công nghệ tách rắn-lỏng, thử nghiệm với và không sử dụng polyme trợ lắng, đồng thời xây dựng quy trình vận hành hệ thống. Thời gian nghiên cứu chủ yếu trong năm 2017, tại các trang trại chăn nuôi lợn quy mô lớn trên địa bàn Hà Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý nước thải chăn nuôi, tập trung vào kỹ thuật tách rắn-lỏng. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết tách rắn-lỏng bằng cơ học và hóa lý: Quá trình tách rắn-lỏng nhằm loại bỏ các hạt rắn lơ lửng trong nước thải bằng các phương pháp cơ học như lắng trọng lực, máy ép trục vít, máy ly tâm, kết hợp với quá trình hóa lý sử dụng các chất keo tụ như polyacrylamide (PAM) để tạo bông, tăng hiệu quả tách nước và loại bỏ chất rắn.

2. Lý thuyết xử lý nước thải chăn nuôi sinh học: Nước thải sau tách rắn-lỏng được xử lý sinh học bằng các quá trình yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và công nghệ sinh thái như sử dụng thực vật thủy sinh nhằm giảm các chỉ tiêu ô nhiễm COD, TN, TP.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Tổng chất rắn (TS): Tổng lượng chất rắn trong nước thải, gồm chất rắn lơ lửng (TSS) và chất rắn hòa tan (TDS).
• Polyacrylamide (PAM): Chất keo tụ hữu cơ được sử dụng để tạo bông, giúp tăng hiệu quả tách rắn-lỏng.
• Hiệu quả tách rắn-lỏng: Tỷ lệ phần trăm chất rắn, COD, TN, TP được loại bỏ khỏi nước thải sau quá trình tách.
• Mô hình tách rắn-lỏng Sepcom 0150V: Thiết bị ép trục vít công suất 15 m3/h, sử dụng cơ chế trục vít tải xoắn để tách nước khỏi chất rắn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các trang trại chăn nuôi lợn quy mô lớn tại tỉnh Hà Nam, đặc biệt là trang trại Đông Xuân với quy mô 600-700 con lợn nái và 4000-4500 con lợn thịt. Nước thải được lấy mẫu trực tiếp trong quá trình rửa chuồng, tổng cộng 5 mẫu lớn, mỗi mẫu được chia thành các phần nhỏ để thử nghiệm.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Phân tích các chỉ tiêu hóa lý như TS, TSS, COD, TN, TP theo tiêu chuẩn SMEWW và TCVN.
• Thí nghiệm tách rắn-lỏng không sử dụng polyme bằng phương pháp lắng tự nhiên với các thời gian 30, 60, 90 phút.
• Thí nghiệm tách rắn-lỏng sử dụng các loại polyme A101, N101, C525 với các nồng độ từ 12,5 đến 125 mg/l, xác định loại và liều lượng polyme tối ưu.
• Xây dựng mô hình tách rắn-lỏng thực nghiệm sử dụng thiết bị Sepcom 0150V, vận hành liên tục trong 2 giờ, lấy mẫu phân tích định kỳ.
• Phân tích hiệu quả kinh tế kỹ thuật dựa trên chi phí đầu tư, vận hành và hiệu quả xử lý.

Cỡ mẫu nghiên cứu gồm 5 mẫu nước thải đại diện, phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên trong quá trình rửa chuồng. Phân tích số liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả và so sánh hiệu quả tách rắn-lỏng giữa các phương pháp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện trạng nước thải chăn nuôi lợn: Nước thải đầu vào có hàm lượng chất khô (DM) từ 0,95-1,28%, tương đương tổng chất rắn (TS) 9500-12800 mg/l, trong đó TSS dao động 5870-7031 mg/l. Sau xử lý tại các trang trại, chỉ số TSS vẫn vượt chuẩn từ 7-26 lần, COD vượt 4-13 lần, TN vượt 2,7-5 lần so với quy chuẩn môi trường.

2. Hiệu quả tách rắn-lỏng không sử dụng polyme: Qua lắng tự nhiên 60 phút, TS giảm từ 6730-12458 mg/l xuống còn 3230-6678 mg/l, tương đương hiệu quả tách TS đạt 33-57%. COD giảm 17-22%, TN giảm 12-16%, TP giảm 10-16%. Thành phần chất khô trong cặn sau tách dao động 2,86-3,08%, độ ẩm 65-69%.

3. Hiệu quả tách rắn-lỏng sử dụng polyme: Polyme N101 cho hiệu quả tách TS cao nhất, với nồng độ 75 mg/l và thời gian lắng 60 phút, hiệu quả tách TS đạt 71-73%, COD giảm đến 50%, TN tăng hiệu quả loại bỏ gần gấp đôi so với lắng tự nhiên. Polyme A101 không hiệu quả, polyme C525 cũng cho hiệu quả tốt nhưng thấp hơn N101.

4. Mô hình tách rắn-lỏng Sepcom 0150V: Thiết bị vận hành ổn định với công suất 15 m3/h, hiệu quả tách TS đạt 50-70%, giảm đáng kể tải lượng chất rắn và chất hữu cơ cho hệ thống xử lý tiếp theo. Chi phí vận hành khoảng 4 kW điện/giờ, chi phí xây dựng bể và nhà đặt thiết bị hợp lý.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc tách rắn-lỏng là bước tiền xử lý cần thiết để giảm tải ô nhiễm cho hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn. Việc sử dụng polyme N101 giúp tăng hiệu quả tách rắn, giảm đáng kể hàm lượng chất rắn và chất hữu cơ trong nước thải, phù hợp với đặc tính nước thải chăn nuôi lợn có nhiều hạt keo nhỏ và chất rắn lơ lửng. So với các nghiên cứu trước đây, hiệu quả tách TS đạt trên 70% là mức cao, góp phần nâng cao hiệu suất xử lý sinh học tiếp theo.

Việc kéo dài thời gian lắng trên 60 phút không làm tăng đáng kể hiệu quả tách, do các hạt lớn đã lắng hết, phần còn lại là hạt nhỏ khó lắng. Mô hình tách rắn-lỏng cơ học kết hợp hóa lý với polyme là giải pháp tối ưu về mặt kỹ thuật và kinh tế, giảm chi phí vận hành và tăng khả năng tái sử dụng chất thải rắn làm phân bón hoặc nguyên liệu năng lượng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ diễn biến TS, COD, TN, TP theo thời gian lắng và nồng độ polyme, bảng so sánh hiệu quả tách giữa các loại polyme và phương pháp không sử dụng polyme, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả xử lý.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng kỹ thuật tách rắn-lỏng sử dụng polyme N101 tại các trang trại chăn nuôi lợn nhằm giảm tải ô nhiễm nước thải, nâng cao hiệu quả xử lý sinh học, với thời gian lắng tối ưu 60 phút. Chủ thể thực hiện: các chủ trang trại, đơn vị quản lý môi trường. Thời gian triển khai: trong vòng 6-12 tháng.

2. Xây dựng và vận hành mô hình tách rắn-lỏng quy mô thực tế sử dụng thiết bị ép trục vít Sepcom 0150V, đảm bảo công suất phù hợp với quy mô trang trại, giảm chi phí vận hành và tăng hiệu quả tách rắn. Chủ thể thực hiện: doanh nghiệp công nghệ môi trường, trang trại. Thời gian: 12 tháng.

3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho người lao động trong chăn nuôi về quản lý chất thải và vận hành hệ thống tách rắn-lỏng nhằm đảm bảo vận hành hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Chủ thể: cơ quan quản lý, tổ chức đào tạo. Thời gian: liên tục.

4. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển các loại polyme mới có hiệu quả cao, chi phí thấp và thân thiện môi trường để tối ưu hóa quá trình tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi. Chủ thể: viện nghiên cứu, trường đại học. Thời gian: dài hạn.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Chủ trang trại và doanh nghiệp chăn nuôi lợn: Nắm bắt công nghệ xử lý nước thải hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm, tăng giá trị tái sử dụng chất thải rắn làm phân bón hoặc nguyên liệu năng lượng.

2. Các nhà quản lý môi trường và chính sách: Cơ sở khoa học để xây dựng quy định, hướng dẫn kỹ thuật xử lý nước thải chăn nuôi, thúc đẩy phát triển bền vững ngành chăn nuôi.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành kỹ thuật môi trường: Tài liệu tham khảo về kỹ thuật tách rắn-lỏng, ứng dụng polyme trong xử lý nước thải chăn nuôi, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.

4. Doanh nghiệp cung cấp thiết bị và hóa chất xử lý nước thải: Tham khảo hiệu quả các loại polyme, thiết bị tách rắn-lỏng để phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường chăn nuôi.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn?
   Tách rắn-lỏng giúp loại bỏ phần lớn chất rắn và chất hữu cơ, giảm tải ô nhiễm cho hệ thống xử lý sinh học, tăng hiệu quả xử lý và giảm chi phí vận hành. Ví dụ, hiệu quả tách TS có thể đạt trên 70% khi sử dụng polyme.

2. Polyme nào hiệu quả nhất trong quá trình tách rắn-lỏng?
   Polyme N101 được nghiên cứu cho hiệu quả tách cao nhất, với khả năng giảm TS đến 73% và COD đến 50%, vượt trội so với các loại polyme khác như A101 và C525.

3. Thời gian lắng tối ưu cho quá trình tách rắn-lỏng là bao lâu?
   Thời gian lắng 60 phút được xác định là tối ưu, vì kéo dài thêm đến 90 phút không làm tăng đáng kể hiệu quả tách, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí vận hành.

4. Mô hình tách rắn-lỏng Sepcom 0150V có ưu điểm gì?
   Thiết bị vận hành liên tục, công suất 15 m3/h, tiêu thụ điện năng thấp (4 kW/h), dễ bảo trì, hiệu quả tách rắn cao, phù hợp với quy mô trang trại lớn.

5. Chất thải rắn sau tách có thể sử dụng như thế nào?
   Chất thải rắn có hàm lượng chất khô cao, có thể dùng làm phân bón hữu cơ, nguyên liệu sản xuất năng lượng sinh học hoặc cải tạo đất, góp phần tái sử dụng tài nguyên và giảm ô nhiễm môi trường.

Kết luận

• Nước thải chăn nuôi lợn có hàm lượng chất rắn và chất hữu cơ cao, gây ô nhiễm nghiêm trọng nếu không xử lý hiệu quả.
• Kỹ thuật tách rắn-lỏng, đặc biệt khi sử dụng polyme N101, giúp tăng hiệu quả loại bỏ chất rắn, COD, TN và TP, nâng cao hiệu suất xử lý nước thải.
• Mô hình tách rắn-lỏng sử dụng thiết bị ép trục vít Sepcom 0150V vận hành ổn định, phù hợp với quy mô trang trại lớn, giảm chi phí vận hành.
• Thời gian lắng 60 phút là tối ưu cho quá trình tách rắn-lỏng, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.
• Đề xuất áp dụng rộng rãi kỹ thuật tách rắn-lỏng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn, đồng thời nghiên cứu phát triển polyme mới và đào tạo nhân lực vận hành.

Next steps: Triển khai mô hình thực tế tại các trang trại quy mô lớn, đánh giá hiệu quả lâu dài và mở rộng ứng dụng.

Các chủ trang trại và doanh nghiệp chăn nuôi nên áp dụng kỹ thuật tách rắn-lỏng để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững ngành chăn nuôi.

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 TIEU LUAN MOI download : [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 TIEU LUAN MOI download : [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 ̣ TIEU LUAN MOI download : [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 TIEU LUAN MOI download : [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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. 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 TIEU LUAN MOI download : [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 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. 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 TIEU LUAN MOI download : [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 TIEU LUAN MOI download : [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 TIEU LUAN MOI download : [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.