Đang tải... (xem toàn văn)
Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 MỤC LỤC Danh mục từ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình chăn ni Việt Nam .9 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn 1.1.2 Định hướng phát triển chăn nuôi lợn Việt Nam 10 1.1.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường chăn nuôi lợn 11 1.1.4 Ảnh hưởng ô nhiễm môi trường đến suất chăn ni .13 1.1.5 Tình hình dịch bệnh ngành chăn nuôi lợn thiệt hại kinh tế .14 1.2 Tổng quan chất thải chăn nuôi lợn trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn Việt Nam 14 1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn 14 1.2.2 Tình hình quản lý chất thải chăn ni lợn Việt Nam 19 1.2.3 Tổng quan quản lý chất thải chăn nuôi lợn giới 21 CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CỦA VIỆT NAM 24 2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp học hóa lý .24 2.1.1 Xử lý học 24 2.1.2 Xử lý hóa lý 24 2.2 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học kỵ khí .24 2.2.1 Cơ sở lý thuyết q trình xử lý kỵ khí 24 2.2.2 Các cơng trình kỵ khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi .27 2.3 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học hiếu khí 37 2.3.1 Các q trình q trình hiếu khí 37 2.3.2 Các cơng trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi 37 2.4 Xử lý N, P nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học 41 2.4.1 Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất N nước thải 43 2.4.2 Các dây chuyền xử lý N, P nước thải 48 2.4.3 Quá trình xử lý Nitơ nước thải .51 2.4.4 Phương pháp xử lý P nước thải .54 2.4.5 Loại bỏ hợp chất N, P nước thải thực vật thủy sinh: 55 2.5 Đề xuất lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập trung phù hợp với điều kiện Việt Nam 56 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .60 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .61 3.1 Kết xử lý theo sơ đồ DCCN số 61 3.1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 61 3.1.2 Kích thước cơng trình 61 3.1.3 Kết thảo luận .62 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 3.2 Kết xử lý theo sơ đồ DCCN số 69 3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 70 3.2.2 Vận hành cơng trình .71 3.2.3 Kết nhận xét 71 3.3 Cơ sở lý thuyết tính tốn cơng trình theo sơ đồ DCCN số 74 3.3.1 Bể Biogas .75 3.3.2 Bể UASB .77 3.3.3 Mương oxy hóa: .82 3.3.4 Bể lắng 83 3.3.5 Hồ sinh học 83 3.4 So sánh lựa chọn công nghệ tối ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn 84 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 95 Phụ lục 1: Một số hình ảnh hệ thống xử lý áp dụng dây chuyền .95 Phụ lục 2: Một số hình ảnh hệ thống xử lý áp dụng dây chuyền .97 Phụ lục 3: Một số hình ảnh vẽ hệ thống xử lý áp dụng dây chuyền 99 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Danh mục từ viết tắt Ký hiệu ADP: ATP: BOD: COD: DO: F/M IFPRI: Tiếng Anh Biochemical Oxygen Demand Chemical Oxygen Demand Dissolved Oxygen Food / Microorganisms Tiếng Việt Adenozin Diphotphat Adenozin Triphotphat Nhu cầu oxy hóa sinh hóa Nhu cầu oxy hóa hóa học Oxy hòa tan Tỷ lệ thức ăn / vi sinh vật Viện nghiên cứu sách lương MARD: thực quốc tế Bộ nông nghiệp phát triển nông SBR: SVI: thôn Việt Nam Bể phản ứng hoạt động gián đoạn Chỉ số bùn – thể tích 1g bùn chiếm TKN TCVN TVTS VFA VLL VSV UASB Sequencing Batch Reactor Sludge Volume Index chỗ trạng thái lắng Tổng Nitơ Kjehdahl Tiêu chuẩn Việt Nam Thực vật thủy sinh Axit béo dễ bay Vật liệu lọc Vi sinh vật Bể với lớp bùn kỵ khí dịng hướng Volatile Faty acid Upflow Anaerobic Sludge Blanket lên Xử lý nước thải XLNT Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Danh mục bảng Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006 Bảng 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm Bảng 1.3 Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn ni 13 Bảng 1.4 Khối lượng phân nước tiểu gia súc thải ngày đêm15 Bảng 1.5 Lượng chất thải chăn ni ước tính năm 2008 16 Bảng 1.6 Thành phần (%) phân gia súc gia cầm .16 Bảng 1.7 Một số thành phần vi sinh vật chất thải rắn chăn nuôi lợn 17 Bảng 1.8 Thành phần trung bình nước tiểu lọai gia súc 17 Bảng 1.9 Chất lượng nước thải theo điều tra trại chăn nuôi tập trung 18 Bảng 1.10 Phương pháp xử lý sử dụng chất lỏng hệ thống .21 Bảng 2.1 Thành phần khí hỗn hợp khí Biogas .27 Bảng 2.2 Lượng khí Biogas sinh từ chất thải động vật chất thải nông nghiệp 28 Bảng 2.3 Năng suất khí sinh học từ trình lên men loại nguyên liệu 29 Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N phân gia súc gia cầm 29 Bảng 2.5 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian lưu đến hiệu sinh khí .30 Bảng 2.6 Các thơng số kỹ thuật cơng trình xử lý kỵ khí .34 Bảng 2.7 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biểu .41 Bảng 2.8 Hiệu xử lý N cơng trình xử lý thơng thường 42 Bảng 2.9 Ảnh hưởng tỷ lệ BOD/TKN đến (%) VSV tự dưỡng hệ hiếu khí 43 Bảng 2.10 Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ sinh trưởng VSV nitrat hóa 44 Bảng 2.11 Hợp chất Photpho khả chuyển hóa 54 Bảng 2.12 Đặc điểm nước thải chăn nuôi lợn 56 Bảng 3.1: Kết phân tích mẫu nước thải sau bể Biogas 62 Bảng 3.2: Kết phân tích mẫu nước điểm lấy mẫu số (sau bể thiếu khí) 63 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Bảng 3.3: Kết phân tích mẫu nước điểm lấy mẫu số (sau bể lọc SH).64 Bảng 3.4: Kết phân tích mẫu nước điểm lấy mẫu số (tuần hoàn 20%) 65 Bảng 3.5: Kết phân tích mẫu nước điểm lấy mẫu số (tuần hoàn 20%) 65 Bảng 3.6: Kết phân tích mẫu nước điểm lấy mẫu số (Sau hồ sinh học) 67 Bảng 3.7: Kết phân tích mẫu nước điểm lấy mẫu số (tuần hoàn 20%) 67 Bảng 3.8: Đánh giá tổng hợp hiệu xử lý kết sau trình .68 Bảng 3.9 Kết phân tích chất lượng nước thải trước sau Biogas 70 Bảng 3.10:Hiệu xử lý sau trình tuần thứ 72 Bảng 3.11:Hiệu xử lý sau trình tuần thứ 72 Bảng 3.12 Hiệu xử lý sau trình tuần thứ 73 Bảng 3.13 Tính tốn lượng thải xác định dung tích bể Biogas 75 Bảng 3.14 Các loại bùn nuôi cấy ban đầu bể UASB 81 Bảng 3.15 Các thông số thiết kế hồ sinh học .83 Bảng 3.16 So sánh sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn 85 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Danh mục hình Hình 1.1 Mục đích sử dụng phân q trình chăn ni lợn theo điều tra số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 19 Hình 1.2 Mục đích sử dụng nước thải q trình chăn ni lợn theo điều tra số huyện thuộc TP Hồ Chí Minh 20 Hình 1.3 Mơ hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi giới .22 Hình 2.1 Sơ đồ phản ứng sinh hóa điều kiện yếm khí Số liệu %COD giai đoạn 25 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB .33 Hình 2.3 Các q trình sinh hóa XLNT hồ sinh học .39 Hình 2.4 Sơ đồ trình khử hợp chất N 43 Hình 2.5 Sơ đồ cơng nghệ xử lý N, P theo quy trình A2/O 48 Hình 2.6 Sơ đồ cơng nghệ xử lý N, P theo quy trình Bardenpho giai đoạn 49 Hình 2.7 Sơ đồ cơng nghệ xử lý N, P theo quy trình UCT .49 Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ xử lý N, P theo quy trình VIP 50 Hình 2.9 Sơ đồ hoạt động bể SBR 50 Hình 2.10 Sơ đồ cơng nghệ xử lý N, P mương oxy hóa 50 Hình 2.11: Sơ đồ trình xử lý N-NH4+ 52 Hình 2.12 Sơ đồ xử lý P phương pháp sinh học sử dụng vật liệu bám dính cốt sắt (Fe) khơng có bùn hoạt tính tuần hồn 55 Hình 3.1 Sơ đồ cơng nghệ nghiên cứu theo dây chuyền số 61 Hình 3.2 Nồng độ chất nhiễm giai đoạn thời gian 68 Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ nghiên cứu theo dây chuyền số 70 Hình 3.4 Diễn biến trình phân hủy theo thời gian bể thiếu khí 73 Hình 3.5 Diễn biến trình phân hủy theo thời gian bể aerotenk 74 Hình 3.6 Diễn biến trình phân hủy theo thời gian ao sinh học 74 Hình 3.7 Cấu tạo bể UASB 78 Hình 3.8 Tấm chắn khí bể UASB 79 Hình 3.9 Tấm hướng dòng bể UASB 80 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 MỞ ĐẦU Chăn nuôi hai lĩnh vực quan trọng nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), khơng đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày người dân xã hội mà nguồn thu nhập quan trọng hàng triệu người dân Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng nước ta có tới 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp Sự gia tăng sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu thực phẩm ngày cao sống thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ Sự phát triển bùng nổ ngành chăn nuôi để đáp ứng nhu cầu tất yếu Cơng nghiệp hóa chăn ni hệ tất yếu chuỗi thực phẩm liên kết theo chiều dọc cung ứng cho cửa hàng bán lẻ lớn, xảy cách độc lập Khi nước tiến hành cơng nghiệp hóa họ theo mơ hình tổ chức vùng chuyên canh Chăn nuôi truyền thống dựa vào nguồn thức ăn sẵn có địa phương đồng cỏ tự nhiên phụ phẩm trồng Những nguồn thức ăn sẵn có trên, giải thích phân bố ngành chăn nuôi gia súc nhai lại Trong lúc phân bổ chăn ni lợn gia cầm lại sát với dân cư chúng chuyển hóa vật phế thải thành thịt trứng Ví dụ, Việt Nam, nước bắt đầu cơng nghiệp hóa 90% mơ hình chăn ni gia cầm gắn với phân bố dân cư (Gerber cộng - 2005) Khi chăn nuôi nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng chất thải từ chăn nuôi cho hoạt động sản xuất nơng nghiệp chất thải chăn ni từ hộ gia đình gần khơng phải mối hiểm họa môi trường Phát triển chăn nuôi bền vững, chăn ni lợn hàng hóa hoàn cảnh sống phần lớn hộ nơng dân cịn chật vật khó khăn, đại phận' người dân chăn nuôi theo kinh nghiệm; thiếu kiến thức chun mơn, quan tâm thơng tin thị trường, có thiếu cụ thể; hiểu biết sản xuất hàng hóa chưa trở thành tiềm thức; kinh tế phát triển chưa đồng vùng, rào cản phát triển chăn nuôi lợn hàng hóa Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Khi cơng nghiệp hóa chăn ni cộng với gia tăng mạnh mẽ số lượng đàn gia súc chất thải từ hoạt động chăn ni trang trại, gia trại làm cho môi trường chăn nuôi đặc biệt môi trường xung quanh bị nhiễm trầm trọng, gây nên sóng phản đối trang trại chăn ni từ phía người dân gần trang trại Theo báo cáo tổng kết viện chăn nuôi [1], hầu hết hộ chăn nuôi để nước thải chảy tự môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt vào ngày oi Nồng độ khí H 2S NH3 cao mức cho phép khoảng 30-40 lần [2] Tổng số VSV bào tử nấm cao mức cho phép nhiều lần Ngồi nước thải chăn ni cịn có chứa coliform, e.coli, COD , trứng giun sán cao nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Hiện với hội nhập quốc tế kèm với gia tăng quy định bảo vệ môi trường, ý thức ngày nâng cao cộng đồng vấn đề môi trường vấn đề mơi trường nói chung mơi trường chăn ni nói riêng nhận nhiều quan tâm cộng đồng Trên giới môi trường chăn ni đánh giá cách tồn diện, số nghiên cứu xử lý chất thải chăn nuôi.Tại Việt Nam, phần cảm nhận tác hại môi trường chăn ni gây xong gần chưa có nghiên cứu đầy đủ quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi Trong khuôn khổ luận văn thạc sỹ ngành hóa mơi trường tác giả xin đưa ra: “Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam” với mục đích lựa chọn cơng nghệ tối ưu để xử lý triệt để chất thải lỏng q trình chăn ni lợn Việt Nam Đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn quy định, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời góp phần tăng suất chất lượng chăn nuôi lợn theo định hướng phát triển kinh tế bảo vệ môi trường Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình chăn nuôi Việt Nam 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn Theo đánh giá Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á trở thành khu vực sản xuất tiêu dùng sản phẩm chăn nuôi lớn Chăn nuôi Việt Nam, giống nước khu vực phải trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng nước bước hướng tới xuất Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi nước ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình quân giai đoạn 2001-2006 đạt 8,9%) Bảng 1.1 Số lượng trang trại chăn ni tính đến hết năm 2006 Miền Số trang Số trang Số trang Số trang Số trang trại lợn trại gia trại bò trại trâu trại dê 7.475 3.069 4.406 cầm 2.837 1.274 1.563 6.405 1.547 4.858 247 222 25 757 201 556 Cả nước Miền Bắc Miền Tổng số 17.721 6.313 11.408 Nam Bảng 1.2 Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm (Đơn vị: %) Nm Ngnh nụng nghip khỏc trng trt chăn nuôi dịch vụ 1986-1990 1990-1996 1997-2005 1986-2005 2006-2010 3,4 6,0 5,5 5,2 4,1 3,4 3,4 4,1 6,1 5,8 4,6 5,4 6,7 2,3 5,2 5,6 3,6 5,5 8,5 4,2 Nguồn: tctk- viện kinh tế nông nghiệp việt nam-2009 Trong năm gần xu hướng chăn nuôi nhỏ lẻ giảm đáng kể Tỷ lệ số hộ nuôi lợn giảm rõ rệt từ 45% năm 1994 xuống 30% năm 2001 nhiên, tỷ lệ số hộ nuôi lợn năm 2001 chiếm 67% tổng số hộ (so với 82% năm 1994) [21] Quy mô phát triển chăn nuôi hộ lớn cịn nhỏ, tính chun mơn hố chưa cao Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel (: 0918.775.368 Trong xu chun mơn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày phổ biến Việt Nam nước giới Hiện nay, số lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày tăng Các trại chăn ni lợn tập trung có 400 500 đầu lợn có mặt thường xuyên chuồng ni Tính đến năm 2006 nước có: 17.721 trang trại, chưa kể trang trại chăn nuôi loại vật ni khác thỏ, lợn rừng, nhím loại động vật sống nước (cá sấu, ) Trong đó: có 7.475 trang trại chăn ni lợn, (miền Bắc: 3.069, miền Nam: 4.406); với 2.990 trang trại nuôi lợn nái Số trang trại chăn nuôi gia cầm 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số trang trại chăn ni bị 6.405, có 2.011 trang trại chăn ni bị sữa (miền Bắc: 3.069 miền Nam: 4.406); Số trang trại chăn nuôi trâu là: 247 miền Bắc: 222, miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê là: 757 miền Bắc: 201, miền Nam: 556) Hình 1.1 Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm số đầu 10 9.10 6.70 9.30 7.60 7.20 6.005.90 4.60 3.80 3.50 3.20 2.60 2.30 2.40 1996-2000 2000-2003 2003-2005 0.80 1986-1990 1991-1995 Gia súc Lợn Gia cầm 1.1.2 nh hướng phát triển chăn nuôi lợn Việt Nam Trong số nước thuộc khối asean, Việt Nam nước chịu áp lực đất đai lớn Tốc độ tăng dân số q trình thị hóa làm giảm diện tích đất nơng nghiệp Để đảm bảo an toàn lương thực thực phẩm, biện pháp thâm canh chăn ni chăn nuôi lợn thành phần quan trọng định hướng phát triển 10 ... quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi Trong khuôn khổ luận văn thạc sỹ ngành hóa mơi trường tác giả xin đưa ra: ? ?Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn phương pháp sinh học phù hợp với điều. .. cho lợn Cả 10 sở chăn nuôi lợn điều tra có có hệ thống xử lý chất thải lỏng công nghệ biogas Kết điều tra cho thấy hệ thống xử lý nước thải trang trại là: Nước thải bể Biogas hồ sinh học thải. .. quản lý chất thải chăn nuôi lợn Việt Nam 1.2.1 Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn Chất thải chăn ni chia thành nhóm: + Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông, chất hữu lò mổ + Chất thải lỏng: nước