Nghiên cứu quy trình và thiết kế xử lý chất thải để đạt tiêu chuẩn ngành đối với trại chăn nuôi

MỤC LỤC Trang I. Khử trùng bằng phương pháp vật lý3 1. Phương pháp nhiệt 3 2. Khử trùng bằng tia cực tím . 3 3. Khử trùng bằng siêu âm . 4 II. Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học4 1. Trung hoà nước thải . 4 2. Phương pháp hấp phụ 5 3. Phương pháp quang xúc tác 6 4. Phương pháp kết tủa 7 5. Phương pháp oxi hoá khử . 7 III. Xử lý chất thải hữu cơ bằng biện pháp sinh học . 9 1. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ 9 2. Kỹ thuật sản xuất giun đất từ phân gia súc 12 3. Sản xuất sinh khối tảo làm sạch môi trường . 14 4. Ứng dụng tảo 19 IV. Tổng quan về tình hình sử dụng và ưu điểm biogas21 1. Khái niệm chung và quá trình phát triển 23 2. Một hệ thống năng lượng khép kín gồm 24 3. Các loại hầm khí sinh vật được áp dụng 25 Loại hầm ủ nắp cố định, có vòm đúc 25 Loại hầm ủ nắp vòm cầu do chương trình phát triển khí sinh học quốc gia phổ biến . 25 Các loại túi biogas 27 V. Tiểu chuẩn về xử lý chất thải với ngành chăn nuôi 28 1. Khái niệm về COD 29 2. Phương pháp xác định COD . 29 VI. Bài toán hiệu quả kinh tế sử dụng biogas 30 VII. Tài liệu tham khảo . 32 Nghiên cứu quy trình và thiết kế xử lý chất thải để đạt tiêu chuẩn ngành đối với trại chăn nuôi I. Khử trùng bằng phương pháp vật lý I.1. Phương pháp nhiệt Đây là phương pháp đơn giản và lâu đời nhất, giết được các vi thể gây bệnh như các vi khuẩn, vi trùng, nang , trứng. Đó là biện pháp hiệu quả trong xử lý phạm vi hộ gia đình, song không khả thi trong xử lý nước cấp cho cộng đồng, chỉ sử dụng trong trường hợp khẩn cấp. I.2. Khử trùng bằng tia cực tím Là phương pháp khử trùng đối với nước trong, hiệu quả giảm đang kể khi nước đục hoặc chứa các phần tử như nitrat, sunfat và sắt. Nước làm sạch bằng phương pháp này không bị thay đổi tính chất và vị của nó. Tuy nhiên, phương pháp này giá thành cao chỉ thấy ở các nước phát triển. Tia UV có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và vài loại ký sinh trùng. Tuy nhiên, nó không thể tiêu diệt được trứng Giardia. Phương pháp này đã được sử dụng hơn 75 năm nay để khử trùng nguồn nước cấp. Tuy nhiên, cho tới nay người ta chưa thiết kế những hệ thống để sử dụng cho gia đình. Hiện nay, bang Ohio (Hoa Kỳ) vẫn chưa cho phép sử dụng phương pháp này để xử lý nước cấp. Theo biện pháp này, nước được cho qua một bể chứa có lắp đặt một đèn thạch anh - thủy ngân phát ra tia UV. Bức xạ UV tiêu diệt hoặc vô hiệu hóa các vi sinh vật gần như lập tức. UV là một biện pháp rất hữu hiệu để khử trùng. Tuy nhiên, việc khử trùng chỉ xảy ra trong bể chứa. Do đó, khả năng nước bị nhiễm khuẩn lại sau khi ra khỏi bể chứa có thể xảy ra. Muốn tiêu diệt được vi khuẩn, tia UV phải tiếp xúc với vi khuẩn đó, do đó nguồn sáng phải luôn luôn giữ "sạch". Các dung dịch sodium hydrosulfite (0,15%)

doc31 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 11/01/2013 | Lượt xem: 2301 | Lượt tải: 14download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu quy trình và thiết kế xử lý chất thải để đạt tiêu chuẩn ngành đối với trại chăn nuôi, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC Trang Khử trùng bằng phương pháp vật lý 3 Phương pháp nhiệt 3 Khử trùng bằng tia cực tím 3 Khử trùng bằng siêu âm 4 Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học 4 Trung hoà nước thải 4 Phương pháp hấp phụ 5 Phương pháp quang xúc tác 6 Phương pháp kết tủa 7 Phương pháp oxi hoá khử 7 Xử lý chất thải hữu cơ bằng biện pháp sinh học 9 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ 9 Kỹ thuật sản xuất giun đất từ phân gia súc 12 Sản xuất sinh khối tảo làm sạch môi trường 14 Ứng dụng tảo 19 Tổng quan về tình hình sử dụng và ưu điểm biogas 21 Khái niệm chung và quá trình phát triển 23 Một hệ thống năng lượng khép kín gồm 24 Các loại hầm khí sinh vật được áp dụng 25 Loại hầm ủ nắp cố định, có vòm đúc 25 Loại hầm ủ nắp vòm cầu do chương trình phát triển khí sinh học quốc gia phổ biến 25 Các loại túi biogas 27 Tiểu chuẩn về xử lý chất thải với ngành chăn nuôi 28 Khái niệm về COD 29 Phương pháp xác định COD 29 Bài toán hiệu quả kinh tế sử dụng biogas 30 Tài liệu tham khảo 32 Nghiên cứu quy trình và thiết kế xử lý chất thải để đạt tiêu chuẩn ngành đối với trại chăn nuôi I. Khử trùng bằng phương pháp vật lý I.1. Phương pháp nhiệt Đây là phương pháp đơn giản và lâu đời nhất, giết được các vi thể gây bệnh như các vi khuẩn, vi trùng, nang , trứng. Đó là biện pháp hiệu quả trong xử lý phạm vi hộ gia đình, song không khả thi trong xử lý nước cấp cho cộng đồng, chỉ sử dụng trong trường hợp khẩn cấp. I.2. Khử trùng bằng tia cực tím Là phương pháp khử trùng đối với nước trong, hiệu quả giảm đang kể khi nước đục hoặc chứa các phần tử như nitrat, sunfat và sắt. Nước làm sạch bằng phương pháp này không bị thay đổi tính chất và vị của nó. Tuy nhiên, phương pháp này giá thành cao chỉ thấy ở các nước phát triển. Tia UV có khả năng tiêu diệt vi khuẩn, vi rút và vài loại ký sinh trùng. Tuy nhiên, nó không thể tiêu diệt được trứng Giardia. Phương pháp này đã được sử dụng hơn 75 năm nay để khử trùng nguồn nước cấp. Tuy nhiên, cho tới nay người ta chưa thiết kế những hệ thống để sử dụng cho gia đình. Hiện nay, bang Ohio (Hoa Kỳ) vẫn chưa cho phép sử dụng phương pháp này để xử lý nước cấp. Theo biện pháp này, nước được cho qua một bể chứa có lắp đặt một đèn thạch anh - thủy ngân phát ra tia UV. Bức xạ UV tiêu diệt hoặc vô hiệu hóa các vi sinh vật gần như lập tức. UV là một biện pháp rất hữu hiệu để khử trùng. Tuy nhiên, việc khử trùng chỉ xảy ra trong bể chứa. Do đó, khả năng nước bị nhiễm khuẩn lại sau khi ra khỏi bể chứa có thể xảy ra. Muốn tiêu diệt được vi khuẩn, tia UV phải tiếp xúc với vi khuẩn đó, do đó nguồn sáng phải luôn luôn giữ "sạch". Các dung dịch sodium hydrosulfite (0,15%) và acid citric (0,15%) là dung dịch hữu hiệu để tẩy rửa các chất bám trên nguồn sáng (với thời gian tẩy rửa qua đêm). Các vi khuẩn chết có thể là vật chắn tia UV cho các vi khuẩn còn sống, do đó khả năng khử trùng bằng tia UV cũng có giới hạn. Giới hạn tối đa cho việc xử lý bằng tia UV là 1000 coliform tổng số/100mL và 100 fecal coliform/100 mL. Để khử trùng bằng tia UV có hiệu quả, đôi khi chúng ta cần phải sử dụng hệ thống tiền xử lý để khử màu, độ đục và các hạt hữu cơ. Nước có chứa nhiều khoáng có thể đóng cặn trên đèn, do đó cần phải có hệ thống xử lý nước cứng để đề phòng trường hợp này. I.3. Khử trùng bằng siêu âm Đây là một phương pháp khử trùng triệt để nhưng tốn kém. Dưới tác dụng của sóng siêu âm giết chết các tế bào thực, động vật, các vi sinh và cả những cơ thể lớn hơn rất độc có trong nước uống và nước kỹ thuật II. Xử lý nước thải bằng phương pháp hoá học 1. Trung hoà nước thải Nước thải thường có pH không thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học hoặc thải ra môi trường, do đó nó cần phải được trung hòa. Có nhiều cách để tiến hành quá trình trung hòa ( Trộn lẫn nước thải có pH acid và nước thải có pH bazơ. Bằng cách trộn lẫn hai loại nước thải có pH khác nhau, chúng ta có thể đạt được mục đích trung hòa. Quá trình này đòi hỏi bể điều lưu đủ lớn để chứa nước thải. ( Trung hòa nước thải acid: người ta thường cho nước thải có pH acid chảy qua một lớp đá vôi để trung hoà; hoặc cho dung dịch vôi vào nước thải, sau đó vôi được tách ra bằng quá trình lắng. ( Trung hòa nước thải kiềm: bằng các acid mạnh (lưu ý đến tính kinh tế). CO2 cũng có thể dùng để trung hòa nước thải kiềm, khi sục CO2 vào nước thải, nó tạo thành acid carbonic và trung hòa với nước thải. Hình: Bể trung hoà nước thải có tính axit 2.Phương pháp hấp phụ Quá trình hấp phụ là quá trình tập hợp các chất hoà tan trong dung dich lên bề mặt chung của chất lỏng hoặc giữa chất lỏng và chất khí hoặc giữa chất lỏng và chất rắn thích hợp Xử lý bằng bột than hoạt tính: bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng, hoặc lọc. Do than hoạt tính rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng polyelectrolyte. Bột than hoạt tính còn được cho vào bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải. Than hoạt tính sau khi sử dụng thường được tái sinh để xử dụng lại, phương pháp hữu hiệu để tái sinh bột than hoạt tính chưa được tìm ra, đối với than hoạt tính dạng hạt người ta tái sinh trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám trên bề mặt của chúng, trong quá trình tái sinh 5 - 10% hạt than bị phá hủy và phải thay thế bằng các hạt mới \ Khả năng hấp phụ tối đa của than hoạt tính dạng hạt được tính bằng công thức: [8,34lb/Mgal.(mg/L)] Với (X/m)b: khả năng hấp phụ tối đa của than hoạt tính dạng hạt, lb/lb hoặc g/g (thực tế, bằng khoảng 25 ¸ 50% giá trị lý thuyết) Xb: trọng lượng của chất hữu cơ bị hấp phụ bởi các hạt than hoạt tính lb hoặc g Mc: trọng lượng than hoạt tính sử dụng cho cột lọc Q: lưu lượng nước thải, Mgal/d Ci: hàm lượng chất hữu cơ của nước thải, mg/L Cb: hàm lượng chất hữu cơ bị hấp phụ (lý thuyết), mg/L tb: thời gian cần thiết cho quá trình hấp phụ 3.Phương pháp quang xúc tác Quá trình quang xúc tác là quá trình kích thích các phản ứng quang hóa bằng chất xúc tác, dựa trên nguyên tắc chất xúc tác Cat nhận năng lượng ánh sáng sẽ chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau đó * Cat sẽ chuyển năng lượng sang cho chất thải và chất thải sẽ bị biến đổi sang dạng mong muốn. Quá trình có thể tóm tắt như sau: Cat + nlgás ( * Cat * Cat + chất thải ( * chất thải + Cat * Chất thải ( sản phẩm Hoặc: *Cat + chất thải ( (chất thải)- + Cat+ (chất thải)- ( (sản phẩm)- Cat+ + (sản phẩm)- ( sản phẩm + Cat Một số chất bán dẫn được sử dụng làm chất quang xúc tác trong đó zinc oxide ZnO, titanium dioxide TiO2, zinc titanate Zn2TiO2, cát biển, CdS là các chất cho hiệu quả cao. TiO2 rất hiệu quả trong việc phân hủy chloroform và urea (Kogo et al., 1980), thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ như dimethyl phosphate (Harada et al., 1976). Cyanide (CN-) (10.6 ppm KCH, 0,01 M NaOH) có thể bị phân hủy nhanh chóng trong môi trường có chứa 5% TiO2 và chiếu sáng với nguồn sáng có bước sóng 350 nm (Carey and Oliver, 1980). Đầu tiên CN- bị oxy hóa thành CNO-. Sau đó hàm lượng CNO- giảm dần chứng tỏ nó tiếp tục bị oxy hóa. Quá trình quang xúc tác xảy ra với bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 4200 oA tạo nên oxy hoạt tính phân hủy hoàn toàn các chất thải hữu cơ thành CO2 và nước (Nemerow và Dasgupta, 1991). 4.Phương pháp kết tủa Khả năng hấp phụ tối đa của than hoạt tính dạng hạt được tính bằng công thức: bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng, hoặc lọc. Kết tủa là phương pháp thông dụng nhất để loại bỏ các kim loại nặng ra khỏi nước thải. Thường các kim loại nặng được kết tủa dưới dạng hydroxide. Do đó, để hoàn thành quá trình này người ta thường cho thêm các base vào nước thải để cho nước thải đạt đến pH mà các kim loại nặng cần phải loại bỏ có khả năng hòa tan thấp nhất. Thường trước quá trình kết tủa, người ta cần loại bỏ các chất ô nhiễm khác có khả năng làm cản trở quá trình kết tủa. Quá trình kết tủa cũng được dùng để khử phosphate trong nước 5.Phương pháp oxi hoá khử Quá trình oxy hóa khử cũng được sử dụng để xử lý các chất thải độc hại. Hai bảng sau liệt kê các chất oxy hóa khử và các loại chất thải thường được áp dụng phương pháp này. Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa Chất oxy hóa  Loại chất thải   Ozone  -   Không khí (oxy khí quyển)  Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2   Khí Chlor  Sulfide, Mercaptans   Khí chlor và xút  Cyanide (CN-)   Chloride dioxide  Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat)   Hypochlorite natri  Cyanide, chì   Hypochlorite canxi  Cyanide   Permanganate kali  Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có lưu huỳnh, Rotenone, formaldehyde   Permanganate  Mn   Hydrogen peroxide  Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì   Xử lý chất thải bằng chất khử Chất thải  Chất khử   Cr (6)  SO2, muối sulfite (sodium bisulfite, sodium metabisulfite, sodium hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột nhôm, bột kẽm.   Chất thải có chứa thủy ngân  NaBH4   Tetra-alkyl-lead  NaBH4   Bạc  NaBH4   III. Xử lý chất thỉa hữu cơ bằng biện pháp sinh học 1. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ Phân gia súc (PGS) là nguyên liệu chứa nhiều chất hữu cơ có giá trị dinh dưỡng cho cây trồng rất cao tuy nhiên có hai vấn đề cần giải quyết trước khi dung chúng như một loại phân bón: Làm giảm lượng nước có trong phân gia súc. Vi sinh vật gây bệnh có trong phân không bị tiêu diệt, chúng sẽ theo phân phát tán bệnh tật ra ngoài môi trường. Việc sử dụng phân gia súc làm nguyên liệu sản xuất phân bón có những ích lợi sau: Tận dụng toàn bộ lượng chất hữu cơ có trong chất thải, chuyển chúng thành những chất có giá trị dinh dưỡng cao cho cây trồng. Việc sử dụng chất thải từ phân gia súc để tái sản xuất trong nông nghiệp còn có một ý nghĩa rất lớn là làm sạch môi trường, loại trừ các tác động xấu do chúng gây ra. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ nhờ VSV Phân gia súc Làm giảm hàm lượng nước chất độn Lên men (ủ) Phân hữu cơ Toàn bộ công nghệ được thực hiện như sau: 1. Quá trình làm giảm hàm lượng nước Được tiến hành theo hai bước: Bước 1: người ta cho chất độn hữu cơ có độ ẩm thấp vào để làm giảm độ ẩm chung của chất thải. chất hữu cơ được sử dụng như chất độ ở đây vừa có tác dụng làm giảm hàm lượng nước vừa là ngyên liệu hữu cơ cần thiết cho quá trình ủ. Khi cho chất độn hữu cơ vào chất thải chăn nuôi, phải tính toán sao cho độ ẩm cuối cùng trước khi tiến hành lên men đạt 55-60%. Các chất hữu cơ thường được sử dụng là bột lõi ngô; vỏ cà phê; mạt cưa; bột rơm rạ. chúng còn tác dụng như là một chất hữu cơ và như một chất xốp tạo điều kiện xâm nhập của oxy không khí. Bước 2: quá trình giảm độ ẩm thức sự chỉ khi tiến hành lên men. Khi lên men xảy ra, nhiệt độ khối ủ tăng lên 65-70oC, nhiệt độ cao làm nước thoát ra khỏi khối ủ. Sau 10 ngày, hàm lượng nước trong khối ủ còn lại 45% và sau 30 ngày hàm lượng nước còn lại < 30%. 2. Lên men chất thải Quá trình lên men chất thải được thực hiện trong các bể ủ, các bể ủ này được xây dựng bằng gạch và xi măng. Nền ủ được gia cố rất chắc chắn và có lắp đặt hệ thong cung cấp không khí. Bể ủ thường có kích thước như sau: Chiều ngang 6-8m Chiều cao 2-2,5m Chiều dài 20- 30m Ngoài kiểu bể ủ có hệ thống thổi khí và cung cấp không khí, trên thế giới còn thiết kế loại bể ủ không có hệ thống thổi khí mà chỉ láp đặt hệ thống đảo trộn. Quá trình lên men là quá trình sinh học do các VSV có sẵn trong chất thải tiến hành. Quá trình này bao gồm: Quá trình tăng sinh khối VSV có trong khối ủ Đây là quá trình hiếu khí nên trong khối ủ các loài VSV hiếu khí phát triển, các loài vi sinh vật yếm khí bị ức chế và bị tiêu diệt, các loại bào tử của vi khuẩn yếm khí vẫn còn tồn tại trong khối lên men. Quá trình tăng sinh khối được thúc đẩy không chỉ nhờ quá trình thổi khí mà còn được thúc đẩy nhờ quá trình đảo trộn nhờ máy đảo trộn được lắp đặt trên khối ủ. Nhờ có đảo trộn mà các vi sinh vật ở trên bề mặt và ở dưới đáy bể ủ đều có cơ hội tiếp xúc với oxy không khí như nhau và phát riển với tốc độ như nhau. Mặt khác, các loại chất hữu cơ sẽ được chuyển hóa ở cùng một mức độ, các loại khí, hơi nước được thoát ra ngoài nhanh hơn. Ở những bể ủ không có lắp đặt hệ thống phân phối kí, người ta thường lắp đặt hệ thống quạt gió công nghiệp.quạt gió có tác dụng làm tăng mức độ cung cấp không khí cho khối ủ và làm hạ nhiệt độ của khối ủ xuống để tránh ảnh hưởng xấu đến quá trình ủ. Quá trình chuyển hóa vật chất Quá trình ủ kéo dài trong khoảng 10 - 15 ngày, các chất proten, polysaccharit, lipit và những chất khác nhanh chóng bị phân hủy bởi enzyme của VSV và quá trình tạo mùn xảy ra. Chất thải nhanh chóng chuyển sang trạng thái ổn định. Bên cạnh quá trình phân giải bởi các enzyme phân giả, trong khối ủ chất thải gia súc có nhiều vi khuẩn tham gia quá trình vô cơ hóa chất hữu cơ. Quá trình này rất có lợi cho cây trồng khi được bón loại phân ủ từ chất thảỉ gia súc. Quá trình ủ là quá trình mất chất dinh dưỡng do quá trình phân hủy quá mạnh của enzyme protease amylase và những enzyme khác Quá trình phân giải trong ủ chất thải được coi là hiệu quả khi sự phân giải này xảy ra không triệt để. Nếu xảy ra quá trình phân giải triệt để sẽ tạo thành NH3, H20, CO2, CH4, các loại khí khác. Đây là quá trình phân giải hóa học, chính vì thế lượng cacbon, nitơ, hidro, oxy sẽ giảm, quá trình này không có lợi. Tuy nhiên, các chất trên giảm tới một giới hạn nhất định thường không giảm nữa mà tới một ngưỡng nhất định. Ở đó, tỉ lệ C/N là hợp lí để đảm bảo rằng chất lượng phân ủ đã ổn định. Trong quá trình xử lý chất thải người ta phải xử lý mùi hôi thối Trong chất thải chứa nhiều hợp chất dễ phân hủy nên cả trong điều kiện yếm khí và hiếu khí, đều tạo ra rất nhiều chất khí có mùi rất khó chịu. để giải quyết vấn đề này, người ta thường áp dụng những giải pháp sau Khi cho chất độ người ta thường cho vào đó bột gỗ có chứa tinh dầu (như bột gỗ bạch đàn, tràm, hoặc bột lá bạch đàn, lá chàm, bột gỗ sồi, bột lá sồi…). tinh dầu có tác dụng ức chế vi sinh vật gây thối và mùi tinh dầu được thoát ra từ các nguyên liệu này làm hạn chế mùi hôi thối. Trong quá trình lên men và trước lên men, người ta phun chế phẩm vi sinh vật. Các vi khuẩn này là những loài thuộc nhóm vi khuẩn lưu huỳnh, vi khuẩn lactic và vi khuẩn sắt. các loài vi sinh vật này có thể làm hạn chế quá trình tạo H2S và các khí khác, có thể tạo pH acid. pH acid sẽ làm chậm hoặc triệt tiêu sự tạo thành NH3 và một số khí thối khác. Khi cho chất thải vào bể ủ, người ta không tạo ra khối ủ có chiều dày lớn mà chỉ tạo ra khối ủ có chiều dày < 30cm. Điều kiện thoáng khí tối đa này cũng hạn chế quá trình tạo khí thối. 2. Kỹ thuật sản xuất giun đất từ phân gia súc Trong nhiều loài giun hiện đang có trong thiên nhiên, người ta thường sử dụng giun tròn và giun quế để xử lý chất thải hữu cơ. Giun đất chứa hàm lượng protein rất cao, các kết quả phân tích cho thấy hàm lượng protein của giun có thể đạt đến 70% trọng lượng khô. Các acid amin trong protein của giun đất khá đầy đủ và cân đối. Đặc biệt trong sinh khối của giun quế chứa rất nhiều vitamin như: thiamin, niacine, acid pantotenic, vitamin B12 , pyrodocine, acid polic, biotin. Kỹ thuật xử lý phân gia súc để thu nhận sinh khối giun quế: Nguyên liệu: Nguyên liệu được sử dụng để nuôi giun quế là các loại phân gia súc, gia cầm. Ngoài các loại phân gia súc, gia cầm, giun quế còn có khả năng tiêu hủy chất thải sinh học, do đó ta có thể trộn phân gia súc, gia cầm với chất thải sinh học để nuôi giun quế. Hình: Nguyên liệu thô sau khi xử lý bằng men vi sinh đang được nghiền thành bột Kỹ thuật sản xuất Tùy theo điều kiện, người ta xây dựng những bể xi măng hình chữ nhật có chiều cao thành là 0,5 m cũng có thể đóng các bể bằng gỗ hình khối chữ nhật. thành bể có thể cao hơn 0,5 m để tránh hiện tượng giun thoát ra khỏi bể. Phân gia súc được nghiền nhỏ, được điều chỉnh độ ẩm đến 70% và trải đều vào bể với kích thước chiều cao là 20m, trộn đều với giống. Dùng bao bố phủ kín bề mặt, bao bố được làm ẩm thường xuyên. Chỉ sau 2 - 3 ngày, ta dở bề mặt lên đã thấy nhiều giun con ngôi lên phủ khắp bề mặt khối chất thải. Trong quá trình sinh sản và phát triển của giun, có thể lượng các chất hữu cơ cần thiết cho trùn sẽ hết dần, ta có thể bổ sung theo chu kỳ 7 - 10 ngày một lần. Mỗi lần đổ vào lượng chất thải mới dày khoảng 3 - 5cm. cứ như vậy cho đến khi lượng chất thải cần xử lý cách trên của bể khoảng 10cm để tránh giun bò ra ngoài. Nhiệt độ thích hợp nhất cho giun phát triển là từ 20o - 28oC. Giun rất sợ ánh nắng nên ta cần phải che chắn chuồng thật kỹ vào ban ngày để tránh tia tử ngoại lọt vào chuồng. Tuy nhiên cần phải giữ cho chuồng thoáng mát. Khi giun đã phát triển mạnh, ta nhẹ nhàng dỡ tấm phủ và thu hoạch toàn bộ giun có trên bờ mặt khối chất thải, hoặc ta có thể tạo bẫy bằng cách là tạo một ít chất thải mới bên cạnh đống chất thải đã xử lý, khi đó giun sẽ chuyển qua và ta sẽ thu nhận sinh khối trùn. Ngoài ra, ta còn có thể chiếu sang khối xử lý và dồn chúng sang phía bên kia để thu hoạch. Thu nhận sản phẩm Xử lý phân gia súc, gia cầm bằng giun ta thu được hai loại sản phẩm: Hình: Trùng quế Sinh khối giun quế: quế là nguồn dinh dưỡng nhiều vitamin và hàm lượng protein rất cao người ta sử dụng giun quế để nuôi cá, tôm, nuôi gia cầm và nuôi gia súc (có thể sấy khô hay nghiền nát) có giá trị kinh tế rất cao. Ngoài ra giun quế còn được các nhà khoa học xem như là nhà máy xử lý chất thải. Thu nhận phân bón: phân bón sau khi được xử lý bằng giun có giá trị dinh dưỡng rất cao cho cây trồng. 3. Sản xuất sinh khối tảo làm sạch môi trường Đặc điểm của tảo Tảo là vi sinh vật phát triển rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt là nhưng nơi có đầy đủ ánh sáng mặt trời, pH môi trường trung tính, có nhiều chất dinh dưỡng. tảo có nhiều loài và tốc độ sinh sản của chúng rất mạnh. Đặc điểm chung của tảo như sau: Có khả năng quang hợp Có hàm lương protein cao Toàn bộ các sản phẩm quang hợp xảy ra trong tế bào và tồn trữ trong tế bào Phát triển mạnh trong môi trường kiềm yếu Có khả năng phát triển trong nước thải.  Tao_Aphanizomenon Tao_Asterionella Tao_chlamydomonas Khả năng chuyển hóa của tảo: Khi nuôi tảo trong điều kiện có ánh sáng mặt trời, các chất hữu cơ được chuyển hóa qua hai giai đoạn Giai đoạn đầu là quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. Quá trình này được thực hiện bởi các loài vi khuẩn, kết quả của quá trình chuyển hóa này tạo nên sinh khối vi khuẩn, CO2, nước và NH4 Giai đoạn thứ hai là quá trình quang hợp của tảo, tạo ra sinh khối tảo. Như vậy, xử lý chất thải hữu cơ trong trường hợp này có sự tham gia của cả tảo và vi khuẩn. vi khuẩn thương sinh trưởng mạnh trong môi trường có pH trung tính, tảo phát triển trong môi trường kiềm yếu, do đó việc điều chỉnh pH trong quá trình xử lý là điều cần thiết. Vai trò của vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ này là tiến hành oxy hóa các chất hữu cơ, tạo nguyên liệu vô cơ hòa tan để tảo tiến hành quá trình quang hợp. Như vậy, khi xử lý chất thải hữu cơ thường xảy ra hai quá trình: quá trình vô cơ hóa các chất hữu cơ và quá trình quang hợp. Như vậy, điều kiện cần thiết để tảo phát triển trong môi trường nhân tạo là: ánh sáng; chất vô cơ; CO2; pH= 8 - 10. Trong môi trường chất thải hữu cơ, điều kiện cần thiết cho tảo phát triển là: ánh sáng; vi khuẩn tiến hành vô cơ hóa; CO2; pH kiềm yếu. Kỹ thuật xử lý chất thải hữu cơ bằng tảo Để xử lý chất thải hữu cơ, người ta phải thiết kế bể xử lý. Trong bể xư lý được xây dựng các kênh cho dòng chảy và tảo phát triển. Ở đầu kênh được lắp đặt một cánh khuấy và hệ thống cung cấp khí. Nhờ cánh khuấy hoạt động, tế bào tảo sẽ được chuyển động theo dòng chảy và sẽ luôn luôn được tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, CO2 hòa tan với các chất vô cơ và các chất hữu cơ. Hình. Bể xử lý chất thải hữu cơ bằng tảo Các chất hữu cơ trong phân gia súc sẽ được các vi khuẩn tiến hành vô cơ hóa, sau đó sẽ được tảo hấp thụ để tiến hành các quá trình quang hợp. các quá trình quang hợp xảy ra liên tục suốt chiều dài của kênh xử lý. Cuối đầu kia của kênh xử lý, người ta thu nhận sinh khối tảo và nước sạch sẽ được dẫn ra ngoài môi trương. Phần lớn các chất có trong chất thải sẽ được chuyển thành những thành phần của sinh khối vi khuẩn và sinh khối tảo. a. Điều kiện kỹ thuật: Chất dinh dưỡng Trong dung dịch phân gia súc thường chứa các chất N, P, K . Do đó, khi xử lý phân gia súc cần kiểm tra trước khi cho tảo giống vào, nếu thiếu cần được cung cấp đầy đủ. Hàm lượng nitơ trong dung dịch chất thải phải đạt 20 mg/l, tỉ lệ P, Mg và K phải đạt 1,5:1:0,5. Chiều sâu kênh Chiều sâu kênh có ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ ánh sáng của tảo. mối quan hệ này tuân theo định luật Beer – Lambert: Trong đó Ii là cường độ ánh sáng trên bề mặt chất lỏng Iz - cường độ ánh sáng đo được ở chiều sâu z α- hệ số hấp thụ riêng, dao động 1.10-3 đến 2.10-3 Cα - hàm lượng tảo trong bể mg/l Z chiều sâu bể Giả sử rằng ánh sáng ở đáy bể được hấp thụ hết và ta có thể viết theo công thức Trong thực tế khi tiến hành xử lý thì chiều sâu tối ưu thường là 40-50m. Thời gian lưu Thời gian lưu chất thải được tính theo công thức: Trong đó: thời gian lưu được tính hàng ngày h: là đơn vị năng lượng tảo kgcal/kg.tảo (đối với tảo phát triển trong chất thải h =6 kg-cal/g) F: là hệ số năng lượng ánh sáng chuyển hóa sau năng lượng hóa học, thường bằng 0,1 Io- số năng lượng của tia sáng nhìn thấy được xuyên qua bề mặt chất lỏng, thường bằng 800g-cal/cm2,ngày Li - COD hay BOD sau cùng của dịch chất thải vào( mg/l) P – tỉ số trọng lượng của O2 và trọng lượng của tảo, giá trị này được tính là 1,85 Tc – hệ số nhiệt độ Bảng. Hệ số nhiệt độ đối với chlorella khi nuôi ở dạng thử nghiệm Giá trị nhiệt độ (oC)  Hệ số nhiệt quang hợp Tc  Giá trị nhiệt độ (0C)  Hệ số nhiệt quang hợp Tc   0 5 10 15 20  - 0,26 0,49 0,87 1,00  25 30 35 40  0,91 0,82 0,69 -   Tải trọng BOD Tải trọng COD ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo thành sinh khối tảo. Tải trọng quá lớn không những ảnh hưởng tới tảo mà còn ảnh hưởng đến vi khuẩn tham gia giai đoạn vô cơ hóa chất hữu cơ. Tải trọng BOD5 trung bình vào khoảng 75 kg/ha,ngày là tốt nhất (với chiều sâu bể là 0,35m), khoảng tải trọng BOD5 từ 75 – 300 kg/ha,ngày. Điều kiện khuấy trộn Khuấy trộn làm tăng khả năng tiếp xúc của tế bào tảo với ánh sáng và với vật chất có trong dịch thải. Tốc độ dòng chảy thích hợp cho quá trình xử lý và tăng sinh khối vào khoảng 5 - 15cm. Bảng. Thông số kỹ thuật thiết kế bể xử lý bằng tảo có hiệu quả cao Stt  Chỉ số kỹ thuật  Giá trị   1 2 3 4 5 6  Chiều sâu bể (z), (m) Thời gian lưu (ngày) Thời gian lưu/chiều sâu (ngày/m) Tải trọng COB (kg/ha, ngày) Tốc độ dòng chảy khi khuấy trộn(cm/s) Tỷ lệ chiều dài/ngang  0,3 - 0,6 1,5 – 8 6 – 12 75 – 300 5 – 15 > 2   b.Thu nhận sinh khối tảo Người ta thu nhận sinh khối tảo sau khi xử lý theo nhưng phương pháp sau: Ly tâm lắng hay ly tâm lọc Lọc ép Lọc qua vải dày Tạo kết lắng nhờ phèn, đưa pH 6-6,8. 4. Ứng dụng tảo Sinh khối tảo có hàm lượng protein cao, có chứa đầy đủ các axit amin (cả axit amin thay thế và không thay thế) và nhiều chất có giá trị khác. a. Ứng dụng sinh khối tảo làm thức ăn gia súc và thực phẩm cho người Hàm lượng dinh dưỡng của tảo rất cao nên người ta ứng dụng tảo vào sản xuất thức ăn gia súc và làm thực phẩm cho người, trong đó lượng tảo làm thức ăn gia súc chiếm số lượng tuyệt đối. b. Sử dụng tảo làm phân bón Có ba cách sử dụng tảo như nguồn phân bón: Cách sử dụng trực tiếp Người ta nuôi tảo trong chất thải hữu cơ, khi đến thời gian thu hoạch tảo, người ta sử dụng dung dịch này bón trực tiếp cho cây trồng. Phương pháp này sử dụng đơn giản, cho hiệu quả tốt. Cách sử dụng gián tiếp Theo cách sử dụng này, trước tiên người ta tiến hành thủy phân sinh khối tảo để tiến hành thủy phân sinh khối tảo để giải phóng hoàn toàn các chất có trong tế bào. Sau khi thu được dịch thủy phân, người ta bổ sung các nguyên tố da lượng như N, P, K và các loại muối vi lượng để cân đối dinh dưỡng. Người ta sử dụng phân này để phun trên lá hoặc bons vào đất đều cho hiệu quả rất tốt. Sử dụng sinh khối tảo như nguồn hóa chất Tế bào tảo chứa rất nhiều chất hóa học khác nhau, trong đó lipit là một chất hữu cơ thu hút sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học. Từ lipit người ta sản xuất ra các chất chống tạo bọt, dầu mỡ, chất phụ gia thực phẩm, mỹ phẩm, các sản phẩm y học. Lipit của tảo được coi như nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất glycerol. Tảo được xem như nguồn steroid rất quan trọng, steroid có rất nhiều trong tảo và chúng rất đa dạng. Ngoài ra, tảo còn chứa đến 0,2% trọng lượng khô carotenoid. Đây cũng có thể xem là nguồn sản xuất carotenoid cho thực phẩm. IV. Tổng quan về tình hình sử dụng và ưu điểm biogas Phổ biến rộng rãi kiến thức về quá trình sinh khí Mêtan và ứng dụng mô hình hầm sinh khí biogas vào thực tế đời sống hàng ngày, đặc biệt đưa vào ứng dụng ở những vùng nông thôn là một trong những vấn đề cần quan tâm của các nhà năng lượng và các nhà môi trường Việt Nam. Bài báo này đưa ra những cơ sở để sản xuất biogas và tính kinh tế của hầm sinh khí biogas ở qui mô hộ gia đình, đồng thời qua đó có thể triển khai với qui mô ứng dụng lớn hơn. Trong việc sử dụng các loại năng lượng truyền thống ở nhiều vùng nông thôn, miền núi nước ta, củi đốt và than đã và đang góp phần vào việc làm giảm diện tích rừng cũng như gia tăng lượng khí CO2 vào khí quyển. Bên cạnh đó, các dạng năng lượng khí đốt như xăng, dầu, gas đang ngày càng tăng giá và khó có thể đến được với bà con ở vùng sâu, vùng xa. Biogas (khí đốt sinh học) - nguồn năng lượng tại chỗ và rẻ tiền là một giải pháp tích cực đối với bà con nông dân. Nhiều năm nay, biogas đang được áp dụng thí điểm tại một vài địa phương trong cả nước và đã cho thấy những ưu điểm của nó trong các hoạt động sản xuất, sinh hoạt của người dân. Về thực chất, biogas là dạng khí sinh học, được tái tạo từ quá trình phân huỷ những chất thải của người và động vật trong điều kiện hầm kín. Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải này sẽ lên men và tạo khí, trong đó chiếm tới 70% là khí mê tan, được sử dụng làm chất đốt và chạy động cơ đốt trong. Để tạo ra khí sinh học, người ta xây dựng những hầm ủ kín có đường thu khí để dễ dàng mang đi sử dụng. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học là những chất hữu cơ dễ phân huỷ như phân động vật, các loại thực vật như bèo, cỏ, rơm rạ... và là những nguồn nguyên liệu sẵn có ở nông thôn nước ta.  Hình: mô hình hầm biogas Theo tính toán thì chỉ cần đầu tư khoảng 1 - 1,2 triệu đồng, ta có thể xây được một hầm biogas có dung tích trên 3m3, tuổi thọ trung bình khoảng 10 - 15 năm. Kỹ thuật xây dựng hầm biogas khá đơn giản. Những ưu điểm của việc sử dụng khí sinh học Việc xây dựng hầm ủ khí sinh học và đưa vào sử dụng nó rất đơn giản và rẻ tiền. Các gia đình ở nông thôn có thể tự làm hầm ủ tạo khí biogas dựa trên những bản vẽ thiết kế đơn giản và dễ hiểu. Diện tích xây dựng hầm ủ không lớn, có thể làm chìm dưới đất. Về hiệu quả kinh tế, mỗi năm sử dụng khí đốt biogas, một gia đình nông thôn ở ta có thể tiết kiệm được từ 1 đến 2 triệu đồng, trong điều kiện đun nấu thoải mái. Mô hình này đặc biệt phù hợp với mô hình chăn nuôi trang trại, mô hình VAC… Một ưu điểm rất dễ thấy về mặt môi trường, đó là vấn đề rác thải và vệ sinh môi trường được đảm bảo. Hầu hết các loại rác thải nông nghiệp và hộ gia đình đều có thể đưa vào hố ủ vì đa số chúng là chất thải hữu cơ dễ phân huỷ. Sau khi được lấy ra từ bể ủ, chất thải này hầu như không còn các loại vi sinh vật gây bệnh như trước khi đưa vào bể ủ. Các loại chất thải được chú ý thu gom, tạo cảnh quan đẹp của môi trường trong gia đình, thôn xóm; chuồng trại luôn trong tình trạng sạch sẽ... Hiện nay, bà con chăn nuôi, đang sử dụng khá phổ biến 3 mô hình biogas (khí sinh học): túi biogas, hầm biogas nắp bằng và hầm biogas hình cầu kiểu Thái Lan - Đức đều đem lại hiệu quả kinh tế, góp phần hạn chế việc sử dụng nhiên liệu và bảo vệ môi trường, nhất là gần đây giá gas, chất đốt liên tục tăng và nguồn điện cung cấp thiếu cho nhu cầu xã hội. 1.Khái niệm chung và quá trình phát triển Khí sinh vật được phát hiện vào cuối thế kỷ 18. Nguồn gốc của nó là sản phẩm phân hủy kỵ khí của các chất hữu cơ giàu carbon trong các đầm lầy, ruộng lúa ngập nước hay các ao hồ, cống rãnh và các bãi rác phế thải của các thành phố... Lần đầu tiên ý tưởng đề xuất việc thu hồi khí Mêtan CH4 bằng quá trình phân hủy kỵ khí vào năm 1930 tại Bombay Ấn Độ. Đến nay việc ứng dụng khí sinh vật được phát triển rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới. Do khí sinh vật là sản phẩm bay hơi được của quá trình lên men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp trong đó Metan là thành phần chủ yếu chiếm khoảng 60 - 70% phần còn lại chủ yếu là CO2 thường dao động từ 35 – 40%. Ngoài ra còn một phần rất nhỏ các hỗn hợp khí khác như H2S, H2, O2, N2... Những năm gần đây do nhu cầu  bức xúc về giải quyết xử lý nguồn ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi ở nước ta nói chung và tỉnh Đồng Nai nói riêng. Phong trào xử lý chất thải trong chăn nuôi nhằm bảo vệ môi trường và tận thu khí đốt được quan tâm chú ý. Sau nhiều năm nghiên cứu và ứng dụng các loại hầm khí sinh vật tỉnh Đồng Nai đã phát triển trên 10.000 hầm ủ, túi ủ và các hệ thống xử lý chất thải tham gia vào công tác bảo vệ môi trường và góp phần tận thu năng lượng trong điều kiện hiện nay. 2. Một hệ thống năng lượng khép kín gồm Hệ thống mương dẫn từ các nguồn thải đổ về bể phân hủy kỵ khí tùy theo lượng chất thải cần xử lý, chu kỳ phân hủy thường lựa chọn từ 20 - 30 ngày trong điều kiện thời tiết thuận lợi và môi trường ổn định nhằm phát huy sự hoạt động hữu hiệu của vi sinh vật trong hệ thống, khí CH4 (Metan) được tận thu tham gia vào sử dụng làm năng lượng (nấu nướng, sưởi ấm, chạy máy nổ hay thắp sáng trực tiếp qua đèn măng xông). Chất thải xử lý sau biogas sẽ chuyển sang pha 2 (giai đoạn sục khí tăng cường oxy nhằm giảm BOD, COD và lắng các chất thải hữu cơ đã phân hủy làm sạch cơ bản nguồn thải. Giai đoạn cuối là hồ hoàn thiện (hồ sinh học) tiếp theo lọc qua các bể lọc than, cát, sỏi... Nếu có nhu cầu xử lý cao phải bổ sung Clo khử trùng trước khi thải vào nguồn chung. 3. Các loại hầm khí sinh vật được áp dụng 3.1. Loại hầm ủ nắp cố định, có vòm đúc Loại hầm nắp cố định được xây bằng gạch có vòm chứa gas đúc liền với bể chứa dịch phân, thể tích bể chiếm 75% dung tích thiết kế, vòm chứa gas chiếm 25% thể tích thiết kế, phần bể điều áp chiếm 25 - 30% thể tích tùy nhu cầu gas cần khai thác. Loại bể này kích thước tùy theo nhu cầu xử lý của hộ chăn nuôi (tùy số lượng đàn heo mà thiết kế thể tích bể chứa cho phù hợp để xử lý) cấu tạo của bể thường hình trụ tròn, vòm chứa gas hình chóp cụt, bể điều áp hình chữ nhật hay tròn, vuông tùy địa hình, tại Đồng Nai và các vùng lân cận thường ứng dụng loại bể 5m3, 10m3, 20m3 – 30m3. Các loại bể lớn xây hình hộp có kích thước 50m3, 200m3 phục vụ cho các trại chăn nuôi và lò mổ có nhu cầu xử lý lớn, xây chìm trong lòng đất nên độ bền cao, nước thải tự chạy vào hầm chứa ít tốn diện tích, có thể sử dụng mặt bằng để chăn nuôi trên nóc bể, giữ nhiệt độ cao vào mùa lạnh và mùa mưa, thích hợp cho vi sinh vật phát triển, áp lực gas mạnh, có thể dẫn đi xa (300m) nấu nhanh, sử dụng cho thắp sáng tốt. Nhược điểm: đào đất nhiều, vùng thấp trũng phải bơm nước khi thi công. Kết quả triển khai tại Đồng Nai và phụ cận trên 1.000 bể từ 50 – 200m3. 3.2. Loại hầm ủ nắp vòm cầu do chương trình phát triển khí sinh học quốc gia phổ biến. Hầm ủ nắp cố định vòm cầu được xây bằng gạch đinh gồm bể chứa dịch phân hủy liền với vòm chứa gas theo nguyên tắc bể điều áp giống loại hầm cố định của Đồng Nai tuy nhiên phần vòm được xây bằng gạch cuốn tô trát 2 lớp vữa mác 75 và xử lý 3 lớp chống thấm, phần nắp đậy rời, bề điều áp hình bán cầu hoặc hình vuông tùy địa hình, thể tích chung của các bể từ 5m3, 10m3 gần đây có phổ biến loại 20m3. Đặc điểm hầm xây dựng nhanh không phải đúc đỡ tốn sắt thép và cốt pha. Tuy nhiên đòi hỏi thợ xây phải có kỹ thuật cao, đối với vùng nước ngập khó thi công, những nơi cần chăn nuôi và tận dụng mặt bằng trên mặt hầm khó áp dụng. Các loại bể quy mô lớn thuộc các trang trại từ 50m3 trở lên khó áp dụng.Tại Đồng Nai số lượng hầm ủ loại này đã xây dựng trên 3.000 bể. 3.3. Các loại túi biogas Túi ủ khí sinh vật: Đối  tượng: các hộ chăn nuôi ít đất rộng phù hợp cho vùng nông thôn ngoại thành. Hệ thống gồm mương dẫn nước thải từ các nguồn thải tự chảy vào túi phân hủy hình sống gồm 3 lớp túi nhựa dẻo polyetylen dày 0,3 – 0,5mm đường kính 1m, dài 8 – 12m tùy lượng phân, chất thải và nhu cầu xử lý. Chu kỳ phân hủy thường chọn (T) = 30 ngày trong điều kiện nhiệt độ trung bình 25 – 35 oC. Vi sinh vật lên men có sẵn từ các loại phân gia súc trong điều kiện kỵ khí (không có không khí). Lượng khí Metan đươc sinh ra sau quá trình lên men chiếm 50 - 70% được khai thác tận thu làm chất đốt, chất thải giảm mùi từ 70 - 80% có thể pha loãng hay sục khí tiếp theo dùng cho tưới cây hoặc nuôi cá. úi chứa khí gồm 2 ống hình trụ dài 3,5 – 4 m lồng vào nhau được cột chắc theo hướng dẫn của kỹ thuật viên, đảm bảo khí kín tuyệt đối, đường ống dẫn gas đến 2 bếp, có hệ thống thoát nước đọng và chống tăng áp đột ngột (Đồng Nai đã lắp đặt trên 7.000 túi các loại). Các túi ủ lắp đặt nhanh, giá rẻ thời gian thu hồi vốn nhanh dưới 1 năm. Thuyết minh quy trình xử lý khép kín nguồn nước thải chăn nuôi, lò mổ gia súc:          Các loại nước thải gồm có phân và chất thải rắn sau khi đi qua hệ thống thu gom (1) chạy vào mương dẫn (2), đến bể lắng sơ bộ được tập trung vào bể trung hòa (3) bể này có chức năng điều hòa lưu lượng, thành phần chất thải ô nhiễm và giữ pH ổn định. Nguồn nước thải sau khi vào bể trung hòa có thể đưa vào thiết bị lọc thùng quay (4) để tách rác cặn (một số nơi chỉ qua song chắn rác để lọc sơ bộ). Quá trình xử lý chính là hệ thống lên men kỵ khí (bể biogas (5). Trong bể biogas nước thải được dẫn ngầm tạo chuyển động xoáy trộn (từ ½ bể xuống gần đáy hoặc đi từ dưới lên càng tốt). Trong quá trình này các chất hữu cơ sẽ được khuấy trộn nhờ đó vi sinh vật kỵ khí phân hủy thành CO2 và nước cùng môt số khí CH4 (Mêtan) HN3, H2S... Bùn sinh ra từ quá trình lên men cùng với tạp chất lơ lững lắng xuống đáy bể được hút ra và chế biến phân bón có thể ép bùn đưa vào bãi chôn lấp (quá trình xử lý đạt hiệu quả cao ở giai đoạn này). Nước thải sau khi qua hệ thống biogas chảy tràn qua hệ thống xử lý hiếu khí (6) tại đây các vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng các chất hữu cơ để sống và sinh trưởng (tăng sinh khối). Để có hệ thống làm việc tốt cần trang bị máy thổi khí để cung cấp oxy cho quá trình sinh học xảy ra nhanh chóng. Nguồn nước thải và bùn hoạt tính sau xử lý hiếu khí sẽ chuyển sang bể lắng (7) để tách bùn hoạt tính đưa đến nơi chứa hoặc ép và chuyển về bãi rác tập trung. Một phần nước thải được ép, tách ra cần đưa trở lại xử lý tiếp theo. Nguồn nước trong từ bể lắng (7) tiếp tục đưa vào hồ sinh học trước khi đưa ra môi trường để đạt tiêu chuẩn quy định cần phải khử trùng bằng Clo trong thiết bị trộn (9). Dung dịch Clo từ thùng chứa cao vị điều chỉnh liều lượng xác định và khuấy trộn với nước dẫn ra theo hệ thống trộn. Nước dẫn ra được kiểm tra tại đây trước khi đổ vào sông suối V.Tiểu chuẩn về xử lý chất thải với ngành chăn nuôi Trong xử lý chất thải chăn nuôi thì có nhiều chỉ tiêu để xác định giới hạn mức độ ô nhiễm của nước thải ra như các chỉ tiêu như BOD, COD, màu, SS, VSS, Total coliform, hàm lượng các hóa chất khác nếu có (theo đặc trưng của từng loại hình sản xuất). Trong đó chỉ tiêu, nhu cầu oxy hóa học COD(Chemical Oxygen Demand ) được sử dụng phổ biến nhất. 1. Khái niệm về COD COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ có trong mẫu nước thành CO2 và nước. Lượng oxy này tương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sử dụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong môi trường acid. Chỉ số này thường được sử dụng rộng rãi để biểu thị hóa hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải và mức độ ô nhiễm tự nhiên. 2. Phương pháp xác định COD Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD đó là phương pháp bicromat và cơ chế của nó theo phản ứng: Các chất hửu cơ + Cr2O7 2- + H+ → CO2 + H2O + 2Cr3+ Lượng Cr2O7 2- dư được chuẩn độ bằng ndung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 và sử dụng dung dịch Ferroin là chất chỉ thị. Điểm kết thúc chuẩn độ là điểm khi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt theo phản ứng: 6Fe + Cr2O72- + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O Hàm lượng COD được tính : COD= (A-B) N 8000 mg/l 1 lite Trong đó: A: thể tích dung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch trắng, ml B: thể tích dung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch mẫu, ml N: nồng độ đương lượng của dung dịch Fe(NH4)2(SO4)2 8000: hệ số chuyển đổi kết quả sang mgO2/l Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bởi vi sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD. Phép phân tích COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh (khoảng 3h) nên đã khắc phục được nhược điểm của phép đo BOD. Đối với nhiều loại chất thải, giữa chỉ số COD và BOD có mối tương quan nhất định với nhau. Vì vậy khi thiết lập được mối quan hệ tương quan này có thể sử dụng phép đo COD để vận hành và kiểm soát các hoạt động của nhà máy xử lý nước thải. Nhưng không phải lúc nào mối tương quan nay cũng đúng, vì nó còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: nhiệt độ, độ ẩm ,thành phần nước thải. Ngoài ra chi tiêu COD còn được dùng để tính lượng khí Methan sinh ra trong quá trình xử lý yếm khí chất thải. Công thức tính lượng khí Methan sinh ra là: VCH4 = 0,35*( CODđầu vào – CODđầu ra )*Q Trong đó: Q: thể tích chất thải đưa vào hàng ngày m3 VI.Bài toán hiệu quả kinh tế sử dụng biogas Tổng đàn heo 1500 con, trọng lượng bình quân 100kg/con. Lượng phân thải ra 6% phân tươi, vật chất khô 25%, vật chất khô cho vào hàng ngày 4%. COD vào 3081mgO2/l, nước thải ra môi trường có COD là 400mg/l. Cho 1kg COD sản xuất ra 250g CH4 hay 0,35 m3 ( 1m3 CH4 ≈ 2850g COD) , lượng CH4 chiếm 65% thể tích gas, 1m3 gas giá 800đ. Tính hiệu quả kinh tế sử dụng biogas dựa trên lượng gas sinh ra. Ta có 1kg COD sản xuất ra 0,35 m3 CH4, nên ta áp dụng công thức: VCH4 = 0,35 *(CODvào - CODra )*Q (m3) Với Q là thể tích chất thải cho vào hàng ngày ( m3 ). Lượng vật chất khô 1 con heo 100kg thải ra mỗi ngày là q1 = 100*0,06*0,25 = 1,5 kg ( Lượng vật chất khô 1500 con heo ( 100kg/con ) thải ra mỗi ngày là: q2 = 1.500*1,5 = 2.250 kg Thể tích chất thải cho vào hàng ngày là: Q = 2.250/0,04 = 56.250 l = 56,25 m3 Vậy : VCH4 = 0,35(CODvào - CODra )Q = 0,35*( 3,081 - 0,4 )*56,25 = 52,7822 m3 ( Thể tích gas: Vg = 52,7822/0,65 ( 81,2034 m3 ( Số tiền thu được = 81,2034*800 ( 65.000 đồng. TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương, Công Nghệ Sinh Học Môi Trường tập 2 (xữ lý chất thải hữu cơ), Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố. HCM Dương Nguyên Khang, Công Nghệ Xử Lý Chất Thải Trong Chăn Nuôi Nguồn internet (Google, Yahoo…)

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docbainopxulychatthai.doc
  • docb.doc
  • docmuc luc.doc