Công nghệ Xử lý nước thải trong chăn nuôi

công nghệ Xử lý nước thải trong chăn nuôi Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi nước ta đang có những bước phát triển mạnh mẽ do nhu cầu ngành càng cao của thị trường Ngành chăn nuôi đang có những bước chuyển dịch từ chăn nuôi nông hộ sang quy mô trang trại, công nghiệp Ngành chăn nuôi phát triển kéo theo sự gia tăng lượng chất thải trong chăn nuôi, trong đó có nước thải vì vậy vấn đề xử lí nước thải trong chăn nuôi đang là một vấn đề cấp bách cần được giải quyết. Có rất nhiều phương pháp để xử lí nước thải trong chăn nuôi, trong đó thì ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lí nước thải là phương pháp được quan tâm và sử dụng nhiều nhất I. Xử lí nước thải trong chăn nuôi bằng công nghệ biogas: Biogas là một dạng khí sinh học được tái tạo trong quá trình phân hủy những chất thải của con người và động vật trong điều kiện hầm kín. Nhờ hoạt động của các vi sinh vật, các chất thải sẽ lên men và tạo khí được sử dụng làm khí đốt và chạy động cơ đốt trong .Biogas là khí sinh ra từ quá trình phân hủy xác động thực vật, tp gồm có: + Metan (CH4): 50% - 75%. + Carbon dioxide (CO2): 25% - 50%. + Nitrogen (N2): 0% - 10%. + Hydrogen sulfilde (H2S): 0% - 3%. + Oxygen (O2): 0% - 2%. - Bản chất kỵ khí của Biogas chất thải được phân hủy nhờ vào các vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí. Qúa trình này được phân chia làm 2 giai đoạn: + Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ cao phân tử được vi sinh vật chuyển thành các chất có trọng lượng thấp hơn axit hữu cơ, đường glyxerin...( được gọi chung là hydratcarbon). + Giai đoạn 2: Là giai đoạn phát triển mạnh các loại vi khuẩn metan để chuyển hầu như toàn bộ các chất hydrat cacbon thành CH4, CO2.1. Cơ chế hoạt động của hầm biogas: - Bể biogas hoạt động theo chu trình gồm 2 giai đoạn: giai đoạn tích khí và giai đoạn sử dụng khí.  + Giai đoạn tích khí: khí bắt đầu sinh ra và tích lại ở phần trên của bể phân giải. Khi khí được sinh ra nhiều và không sử dụng thì lượng dịch trong bể phân giả sẽ bị ép và đẩy qua bể điểu áp +Giai đoạn sử dụng khí: Khi khí được lấy đi sử dụng, bể mặt dịch ở bể điều áp giảm xuống và bề mặt dịch phân giải ở bể phân giải tăng dần lên.  2. Quy trình xử lý nước thải :- Nước thải từ chuồng trại được thu gom về hố thu tập trung và từ đó được dẩn vào hầm Biogas, tại đây hỗn hợp phân và nước thải chăn nuôi được phân hủy kỵ khí sinh ra khí gas.3. Sơ đồ cấu tạo hầm biogas4. Mô hình hầm biogas cho các hộ chăn nuôi nhỏ Với các hộ chăn nuôi nhỏ thì việc sử dụng hầm biogas để xử lý nước thải chăn nuôi đem lại nhiều lợi ích: xử lý được lượng nước thải trong quá trình chăn nuôi, giảm ô nhiễm môi trường và gây mùi hôi; cung cấp lượng chất đốt cho việc đun nấu, giảm chi phí mua nhiên liệu đun nấu ; sử dụng nước thải sau khi qua xử lý bằng hầm biogas để bón cây giúp giảm chi phí phân bó, nâng cao năng suất Hệ thống hầm biogasHầm biogas bằng vật liệu composite5. Mô hình biogas cho các trang trại chăn nuôi lớn- Ở các trang trại chăn nuôi có quy mô công nghiệp, thì lượng nước thải thải ra mỗi ngày là rất lớp vì vậy cần một xây dựng một hầm biogas đủ lớn để xử lý nhưng cần phải tiết kiệm một cách tối ta về kinh tế. Vì vậy mô hình hầm biogas phủ bạt là một lựa chọn thích hợp.Hồ biogas khi vừa hoàn thành sau 4 tuầnKhí gas được chuyển đếnđể chạy máy phát điện phục vụ trong chăn nuôiII. Xử lí nước thải chăn nuôi sau biogas 1. Hồ sinh học: - Hồ sinh học còn gọi là hồ ổn định. Xử lý nước thải trong các hồ ổn định là phương pháp xử lý đơn giản và được áp dụng nhiều nhất. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền. Nguyên tắc hoạt động của hồ sinh học:- Khi vào hồ, do vận tốc dòng chảy nhỏ, các loại cặn lắng xuống đáy. Các chất hữu cơ còn lại trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật hấp thụ và oxy hóa để tạo ra là sinh khối của nó, CO2, các muối nitorat, nitorit..., các hợp chất nitơ, phôtpho và được tảo sử dụng trong quá trình quang hợp, giải phóng oxy cung cấp cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ của vi khuẩn. Cơ sở khoa học của phương pháp:  Dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các thực vật thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước. Theo quá trình sinh hóa người ta chia hồ sinh học ra làm 3 loại : hồ kỵ khí, hồ hiếu khí và hồ tùy tiện. 2. Các loại hồ sinh họca) Hồ hiếu khí - Hoạt động dựa trên quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật hiếu khí. Hồ sinh học hiếu khí được phân thành hai loại:+ Hồ làm thoáng tự nhiên: Ô xy cung cấp cho quá trình ô xy hóa chủ yếu do sự khuyếch tán không khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của thực vật. Chiều sâu hồ từ 0,3 - 0,5 m. Thời gian lưu nước trong hồ khoảng 3 - 12 ngày.+ Hồ làm thoáng nhân tạo: nguồn ô xy cung cấp bằng các thiết vị như bơm khí nén hay máy khuấy cơ học. Do được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 - 4,5 m. Thời gian lưu nước trong hồ chỉ cần từ 1 - 3 ngàyquá trình hiếu khí gồm 3 giai đoạn biểu thị bằng phản ứng sau:* Oxi hóa các chất hữu cơ: CxHyOz + O2 → CO2+H2O* Tổng hợp xây dựng tế bào: CxHyOz+O2 → tế bào VSV + CO2 + H2O + C5H7O2N* Tự oxi hóa chất liệu tế bào (tự phân hủy): CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + NH3Một số điểm cần lưu ý khi áp dụng:- Có thể kết hợp làm hồ thả bèo, nuôi cá. Điều đó đem lại hiệu quả kinh tế và tăng cường xử lý nước thải. Tuy nhiên, cần lưu ý là không nên thả bèo kín mặt hồ để đảm bảo cho ánh sáng xuyên qua.- Nước thải trước khi đưa vào hồ tuy đã được xử lý sơ bộ, nhưng hàm lượng các chất bẩn vẫn còn cao, muốn kết hợp nuôi trồng thủy sản thì chỉ nên nuôi ở các bậc hồ thứ cấp hay những hồ đã được pha loãng bằng nguồn nước khác có chất lượng tốt hơn.Hồ sinh học hiếu khí làm thoáng nhân tạob)Hồ kỵ khí Hồ kỵ khí dùng để lắng và phân hủy cặn lắng bằng phương pháp sinh hóa tự nhiên dựa trên sự hoạt động của vi sinh vật kỵ khí- Đặc điểm+ Chuyên xử lý những loại nước thải CN nhiễm bẩn, nước thải chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao.+ Trong hồ, các vi khuẩn kỵ khí phá vỡ các hợp chất hữu cơ và giái phóng khí CH4 và CO2.+ Hồ kỵ khí làm giảm hàm lượng N, P, K và các vi sinh vật gây bệnh bằng cách tạo ra bùn và giải phóng NH3 vào không khí.Cấu tạo- Chiều sâu hồ từ 2,4 - 3,6m.- Hồ thường được thiết kế với 2 ngăn (dự phòng).- Thời gian lưu nước về mùa hè là >1,5 ngày còn về mùa đông> 5 ngày. c) Hồ tùy tiệnCó 2 loại hồ tùy tiện- Hồ  tùy  tiện  nguyên  thủy,  tiếp  nhận  nguồn  thải  nguyên  chất chưa qua xử lý.- Hồ tùy tiện thứ cấp, tiếp nhận nguồn thải đã qua xử lý ( được dùng để xử lý nước thải sau biogas)Đặc điểm Trong hồ tùy tiện thường xảy ra 2 quá trình song song:- Oxy hóa hiếu khí- Phân hủy metan cặn lắngKhi quá trình hoàn thành, hồ tùy tiện sẽ đáp ứng:- Tăng cường xử lý dòng thải vào từ xử lý kỵ khí thông qua việc phân chia, phân hủy và tiêu hóa các vật chất hữu cơ.- Xử lý hiếu khí phá vỡ hầu hết các dạng hữu cơ còn lại ở gần bề mặt hồ.- Làm giảm số lượng vi sinh vật có khả năng gây bệnhCấu tạo hồ tùy tiệnHồ có cấu tạo 3 lớp: lớp hiếu khí, lớp trung gian và lớp kỵ khí.Chiều sâu hồ tùy tiện 0,9-1,5 m3. Xử lý nước thải sau biogas bằng bãi lọc thực vậtXử lý nước thải bằng bãi lọc trồng các loài thực vật sống dưới nước đã và đang được áp dụng rộng rãi, với nhiều ưu điểm: rẻ tiền, dễ vận hành, khả năng xử lý ô nhiễm cao- Khái niệm bãi lọc thực vật: bãi lọc thực vật là những vùng đất trong đó có mức nước cao hơn hoặc ngang bằng so với mặt đất trong thời gian dài, đủ để duy trì tình trạng bão hòa của đất và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trường đó.a) Đặc điểm của bãi lọc thực vật xử lý nước thảibãi lọc thực vật trồng cây có thể phân thành hai nhóm chính+ Bãi lọc trồng cây ngập nước + Bãi lọc trồng cây với dòng chảy ngang hay dòng chảy thẳng đứngChức năng của thực vật trong bão lọc xử lý nước thải:- ổn định đất và bùn cặn- hấp thụ CO2 và thải O­2 trong quá trình hô hấp - loại bỏ chất dinh dưỡng ra khỏi nước mặt và các chất hữu cơ trong nước nhờ quá trình hấp phụ sinh học và hút bám bề mặt - tạo môi trường cần thiết cho nhiều chủng loại vi sinh vật sống thông qua việc cung cấp oxi và chất dinh dưỡng cho lớp đất và lớp bùn- Một số loài thực vật thường được trồng phổ biến để xử lý nước thải như: cỏ nến, sậy, cói, bất, lách, môn nước, cỏ vetiver Trong đó cỏ vetiver là đối tượng đang được nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong xử lý nước thải.b) Đôi nét về cỏ vetiverĐôi nét về cỏ vetiver Cỏ Vetiver là một loại thực vật có bộ rễ rất phát triển, mọc rất nhanh và ăn rất sâu, bám chắc vào trong lòng đất. Chúng có đặc tính là chịu hạn và chịu nước rất tốt, đặc biệt là chúng có thể sống và sinh trưởng được trong vùng ngập nước có mức độ ô nhiễm cao. Rễ của chúng có thể ăn sâu vào trong lòng đất tới 3,6m trên nền đất tốt. Bộ rễ rất lớn và dài chính là điều kiện tốt cho sự phát triển và sinh trưởng của các loài vi khuẩn và nấm, giúp cho quá trình phân hủy và hấp thụ các chất hữu cơ, Nitơ, phốt pho, kim loại nặng... SƠ ĐỒ TÓM TẮT QUY TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI