Thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải trung tâm giống vật nuôi Long An

Mục lục: Chương mở đầu: I.Đặt vấn đề II.Mục tiêu luận văn III.Nội dung luận văn IV.Phương pháp thực hiện Chương I: Tổng quan về chăn nuôi I.Nguồn gốc II.Tình hình phát triển chăn nuôi lợn ở Việt Nam III.Vai trò và triển vọng của ngành công nghiệp chăn nuôi Việt Nam IV.Chất thải của ngành công nghiệp chăn nuôi: IV.1.Chất thải từ chăn nuôi IV.2.Đặc tính của chất thải chăn nuôi IV.3.Tác động của chất thải chăn nuôi lên môi trường V.Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam: V.1.Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi trong điều kiện tự nhiên V.2.Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi trong điều kiện nhân tạo Chương II: Tổng quan về trung tâm I.Quá trình hình thành và phát triển: I.1.Tên công ty I.2.Mục tiêu thành lập II.Điều kiện tự nhiên_Kinh tế_Xã hội khu vực: II.1.Vị trí trung tâm II.2.Đặc điểm khí tượng II.3.Đặc điểm thủy văn II.4.Đặc điểm hệ sinh thái II.5.Hiện trạng môi trường III.Quy mô sản xuất kinh doanh Chương III: Đề xuất công nghệ xử lý I.Phân tích thành phần_Đặc tính nước thải của trung tâm II.Đề xuất các phương án xử lý nước thải của trung tâm: II.1.Cơ sở khoa học lựa chọn các phương án xử lý II.2.Lựa chọn công nghệ xử lý: II.2.1.Phương án 1 II.2.2.Phương án 2 III.Tính toán phương án 1: III.1.Thuyết minh sơ đồ công nghệ III.2.Tính toán các công trình đơn vị III.3.Tính toán các thiết bị phụ IV.Tính toán phương án 2: IV.1.Thuyết minh sơ đồ công nghệ IV.2.Tính toán các công trình đơn vị IV.3.Tính toán các thiết bị phụ Chương IV: Tính toán chi phí_Lựa chọn công nghệ I.Dự toán: I.1.Phương án 1 I.2.Phương án 2 II.Lựa chọn công nghệ xử lý Chương V: Kế hoạch thi công_Quản lý_Vận hành hệ thống I.Kế hoạch thi công II.Quản lý vận hành Chương VI: Kết luận và kiến nghị Phụ lục Tài liệu tham khảo Chương mở đầu I.Đặt vấn đề: Sản phẩm từ chăn nuôi là một trong những loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao. Thịt các động vật máu nóng như thịt heo, thịt bò, thịt gia cầm có chứa nhiều axít amin cần thiết, các chất béo, chất khoáng, vitamin và một số chất thơm. Thịt là thức ăn dễ chế biến dưới nhiều dạng món ăn ngon vì vậy nó là loại thức ăn thường gặp hàng ngày trong bữa ăn của chúng ta. Còn sữa, trứng cung cấp nhiều chất bổ dưỡng và năng lượng cần thiết cho quá trình hoạt động của cơ thể. Cũng như các ngành công nghiệp khác, trong những năm gần đây, công nghiệp chăn nuôi của Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ. Các sản phẩm chăn nuôi đã đáp ứng được phần nào nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Khi được Đảng và nhà nước khuyến khích, đầu tư, ngành công nghiệp chăn nuôi ở Việt Nam có đủ các điều kiện thuận lợi để phát triển. Tuy nhiên, bên cạnh những đóng góp về mặt kinh tế, những sản phẩm dinh dưỡng cần thiết cho cuộc sống của con người, công nghiệp chăn nuôi cũng bộc lộ nhiều nhược điểm. Các trại chăn nuôi với mặt bằng hạn hẹp, không đảm bảo các điều kiện về vệ sinh thú y và nhất là không xử lý chất thải trước khi thải ra môi trường nên làm cho đất, không khí và hệ thống kênh rạch ở những khu vực xung quanh bị ô nhiễm nặng. Mùi hôi do bản thân con vật và các chất thải (phân, nước tiểu, thức ăn rơi vãi, …) bị lên men đã làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh khu vực trại chăn nuôi, ảnh hưởng đến chất lượng nước ngầm, nguồn nước thiên nhiên (sông, suối). Nhất là một số hộ dân đã sử dụng nguồn nước thải tưới rau xanh, vì nước thải chăn nuôi có chứa nhiều chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán, . . . nên khi con người ăn phải, nhất là khi ăn sống nó ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con người. Ngoài ra, nước thải chăn nuôi có nguy cơ trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc đồng thời lây bệnh sang cho người. Các chất khí độc do quá trình bị phân huỷ bởi các hợp chất hữu cơ có trong chất thải chăn nuôi như: Sunphuahydro, Mercaptan Metan, Amoniac…. Con người khi hấp thụ nhiều các Sunphuahydro, Mercaptan nó sẽ bị oxy hoá nhanh chóng thành sunphat làm ức chế men Hytochroom - Oxydaza. Chỉ một lượng nhỏ khí hấp thụ được thải ra qua hơi thở, số còn lại một phần thải qua nước tiểu. Nếu nồng độ cao có thể gây ra tác hại không tốt cho cơ thể con người và vật nuôi. Mặc dù nước thải chăn nuôi heo gây ra ô nhiễm môi trường rất lớn, nhưng hầu hết các cơ sở chăn nuôi lớn nhỏ hiện nay đều chưa có hệ thống xử lý thích hợp và hoạt động có hiệu quả. Nguyên nhân của việc trên một phần là do ý thức của nhà quản lý chưa coi việc xử lý chất thải là thật cần thiết. Mặt khác ngành chăn nuôi là một ngành sản xuất không có lợi nhuận cao, chưa ổn định về cơ sở trang trại, và chưa tìm được công nghệ xử lý chất thải thích hợp. Chính vì vậy, việc đầu tư, nghiên cứu, lựa chọn và áp dụng những kỹ thuật xử lý chất thải chăn nuôi phù hợp đặc biệt là nước thải hiện nay trở nên quan trọng và bức thiết. II.Mục tiêu của luận văn: Thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải trung tâm giống vật nuôi Long An trong điều kiện phù hợp với thực tế của trung tâm, nhằm giảm những tác động của chất thải chăn nuôi lên môi trường. III.Nội dung luận văn: Thu thập tài liệu, số liệu, đánh giá tổng quan về công nghệ sản xuất, khả năng gây ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong ngành chăn nuôi. Thu thập tài liệu, số liệu về trung tâm giống vật nuôi Long An. Lựa chọn thiết kế công nghệ và xây dựng kế hoạch quản lý_vận hành công trình xử lý nước thải. IV.Phương pháp thực hiện: Tổng hợp, phân tích những tài liệu, số liệu thu thập được. Đề xuất công nghệ xử lý. Tính toán các công trình đơn vị. Tính toán kinh tế. Phân tích khả thi. Chương I: TỔNG QUAN VỀ CHĂN NUÔI I.Nguồn gốc: Người tiền sử không hề biết trồng trọt và chăn nuôi gia súc, họ chỉ biết dùng những công cụ thô sơ để săn bắn và hái lượm. Con người chưa biết tích trữ thức ăn hay sản xuất ra thực phẩm, họ chỉ biết dựa vào thiên nhiên và các con thú mà họ săn bắn được. Đến thời chiếm hữu nô lệ, trình độ sản xuất của con người khá hơn. Khi thức ăn dư thừa, con người đã biết đem những thú sa bẫy về nuôi chung quanh khu vực họ sinh sống. Thú được nuôi với các loại thức ăn mà con người thấy chúng ăn lúc tự do. Thời phong kiến, lực lượng sản xuất phát triển mạnh, trong nông nghiệp đã có sự phân công giữa trồng trọt và chăn nuôi. Những hiểu biết về chăn nuôi và công tác giống đã hình thành có hệ thống. Chăn nuôi nhỏ, hộ gia đình phát triển. Từ xã hội tư bản đến nay, dân số tăng nhanh kéo theo nhu cầu về lương thực, thực phẩm ngày càng lớn. Chăn nuôi phát triển mạnh. Việc nghiên cứu, đầu tư phát triển những giống mới cho sản lượng cao, chất lượng tốt được chú trọng và đẩy mạnh. Chăn nuôi heo bên cạnh qui mô nhỏ đã phát triển thành nuôi heo công nghiệp với việc ra đời ngày càng nhiều những trại chăn nuôi qui mô lớn. II.Tình hình phát triển chăn nuôi lợn ở Việt Nam: Chăn nuôi và trồng trọt là hai ngành chính của Nông nghiệp Việt Nam. Trước thời kỳ đổi mới về đường lối kinh tế, chăn nuôi chủ yếu là chăn nuôi truyền thống tự cung tự cấp, tự túc với qui mô nhỏ, hộ gia đình nhằm cung cấp sức kéo, phân bón phục vụ cho trồng trọt. Động vật, sản phẩm động vật lưu thông trên thị trường trong phạm vi hẹp, số lượng và chất lượng chưa đựơc quản lý chặt chẽ. Thức ăn chủ yếu tận dụng thức ăn thừa và sản phẩm phụ trong nông nghiệp như nước gạo, cám, khoai sắn, . . . Từ khi chuyển dịch nền kinh tế từ tập trung quan liêu bao cấp sang nền kinh tế thị trường, ngành chăn nuôi không ngừng phát triển về tổng đàn gia súc và chất lượng gia súc. Từ năm 1990 đến nay, đàn lợn có tốc độ phát triển tăng rất nhanh so với trước đó. Vào năm 1980 tổng đàn lợn cả nước mới có 10,0 triệu con, năm 1990 có 12,26 triệu con (tăng 1,2 lần) thì năm 2000 chúng ta đã có 20,2 triệu con (tăng gấp 1,7 lần so với năm 1990) và tính đến năm 2002 đàn lợn trên cả nước đã lên đến 23,20 triệu con (gấp 1,9 lần so với năm 1990). Bình quân tốc độ tăng đàn từ năm 1990-2002 là 5,5%. Nhiều trang trại chăn nuôi ra đời với qui mô khác nhau, tập trung theo thế mạnh của từng vùng. Sử dụng giống vật nuôi có năng suất cao phù hợp với thị hiếu của người tiêu dùng trong cả nước và thế giới. Thức ăn sản xuất theo công nghiệp đảm bảo dinh dưỡng, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh môi trường, quản lý chăm sóc đàn, quy trình phòng bệnh, … Phân bố chăn nuôi lợn theo các vùng:  Tổng số (con)  Nái (con)  Thịt (con)  Sản lượng thịt lợn (con)   Cả nước  23.169.532  3.262.117  19.804.776  1.653.595   Miền Bắc  14.935.269  2.174.915  12.701.257  929.553   ĐB Sông Hồng  5.396.580  907.536  4.497.812  456.841   Đông Bắc  4.917.873  633.620  4.238.975  275.601   Tây Bắc  1.050.924  159.863  878.992  28.283   Bắc Trung Bộ  3.569.892  473.896  3.085.478  188.828   Miền Nam  8.234.263  1.087.202  7.103.519  724.042   DH Miền Trung  2.028.743  301.682  1.723.548  120.691   Tây Nguyên  951.010  110.995  830.050  51.139   Đông Nam Bộ  2.103.039  276.858  1.811.455  202.921   ĐB Sông Cửu Long  3.151.471  397.667  2.738.466  349.291   Số liệu thống kê 1.10.2001 III.Vai trò_Triển vọng của công nghiệp chăn nuôi ở Việt Nam: Nhằm đẩy mạnh việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp, góp phần thực hiện công nghiệp hóa và hiện đại hóa trong nông nghiệp, nhà nước ta đã chủ trương “đưa chăn nuôi thực sự trở thành ngành sản xuất chính trong nông nghiệp”. Định hướng và mục tiêu phát triển: “xây dựng vùng chăn nuôi nguyên liệu về thịt, sữa gắn với việc chế biến, nâng tỷ trọng ngành chăn nuôi trong nông nghiệp lên 28% năm 2005 và trên 30% năm 2010. Trong năm 2002, giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi đạt mức độ tăng trưởng 9,9%. Tỷ trọng của ngành chăn nuôi tăng từ mức 17,9% trong toàn ngành nông nghiệp lên mức xấp xỉ 19,5% trong năm 2001. ngành chăn nuôi từng bước đã trở thành một ngành hàng sản xuất chiếm vị trí rất quan trọng trong nông nghiệp. Hàng chục nghìn trang trại chăn nuôi bò sữa, bò thịt, gia cầm, lợn nái, lợn thịt đã phát triển trong những năm gần đây, góp phần chuyển đổi cơ cấu trong nông nghiệp và mang lại hiệu quả tương đối cao. Chất lượng gia súc, gia cầm được nâng cao đã dần dần đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng trong toàn xã hội. Ngành chăn nuôi hiện nay đang có một tiềm năng về thị trường tiêu thụ rất lớn trong nước và thế giới. Việc phát triển mạnh ngành chăn nuôi cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ngành công nghiệp khác liên quan như công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, công nghiệp thực phẩm và do vậy góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp. IV.Chất thải ngành công nghiệp chăn nuôi: IV.1.Chất thải từ chăn nuôi: IV.1.1.Chất thải gia súc bao gồm: Phân từ gia súc, gia cầm. Chất độn chuồng. Nước thải từ chuồng trại: nước tiểu, nước tắm gia súc, nước rửa vệ sinh chuồng trại. Các nguyên liệu chăn nuôi dư thừa: thức ăn thừa, thức ăn mất phẩm chất. Xác xúc vật chết. Những phụ phế phẩm nông nghiệp: các sản phẩm nông nghiệp dư thừa như lá cây, cành cây, vỏ, hột, . . . Nước chảy từ các silo ủ thức ăn gia súc. IV.1.2.Đặc tính của chất thải chăn nuôi: Phân: Là những chất liệu trong thức ăn mà cơ thể gia súc không sử dụng hay không thể tiêu hóa được và thải ra ngoài cơ thể. Loại phân thải ra mỗi ngày tùy thuộc vào giống, loài gia súc, độ tuổi, khẩu phần thức ăn và trọng lượng của gia súc. Lượng phân thải ra hàng ngày của một số loại gia súc: Loại gia súc  Lượng phân (kg/ngày)   Trâu bò lớn  20-25   Heo dưới 10 kg  0.5-1   Heo từ 15-45 kg  1-3   Heo từ 45-100kg  3-5   Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994 Thành phần của phân: Những chất không tiêu hóa được hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của VSV hay các men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được), acid amin thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua nước tiểu: acid uric ở gia cầm, ure ở gia súc). Các khoáng chất cơ thể không sử dụng được K2O, P2O5, CaO, MgO, . . . Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa: trypsin, pepsin, . . . Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. Các VSV bị nhiễm trong thức ăn, ruột: virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán, . . . bị tống ra ngoài. Thành phần hóa học của phân một số loại gia súc: Loại gia súc  Thành phần hóa học (% trọng lượng khô)    Chất tan dễ tiêu  Nitơ  Phospho  C/N   Bò sữa  7.98  0.38  0.1  20-25   Bò thịt  9.33  0.70  0.20  20-25   Heo  7.02  0.83  0.47  20-25   Cừu  21.50  1.00  0.30  -   Gà  16.80  1.20  1.20  7-15   Ngựa  14.30  0.86  0.13  18.00   Trâu  10.20  0.31  -  -   Nguồn: Ngô Kế Sương_Nguyễn Lân Dũng, 1997. Nước tiểu của gia súc: Thành phần của nước tiểu gia súc tùy thuộc vào điều kiện dinh dưỡng và khí hậu. Đặc tính chung: Nước tiểu gia súc là một loại phân bón giàu đạm và kali, hàm lượng lân ít hoặc không đáng kể. Nước tiểu heo nghèo đạm hơn các loại gia súc khác. Lượng nước tiểu thải ra hàng ngày của một số loại gia súc: Loại gia súc  Lượng nước tiểu (kg/ngày)   Trâu bò lớn  10-15   Heo dưới 10 kg  0.3-0.7   Heo từ 15-45 kg  0.7-2   Heo từ 45-100 kg  2-4   Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994. Thành phần hóa học của nước tiểu heo: Đặc tính  Đơn vị  Giá trị   Vật chất khô  g/kg  30.9-35.9   NH4-N  g/kg  0.13-0.40   Nt  g/kg  4.90-6.63   Tro  g/kg  8.5-16.3   Urea  Mmol/l  123-196   Cacbonates  g/kg  0.11-0.19   pH   6.77-8.19   Nguồn: Nguyễn Thanh Cảnh và ctv, 1997-1998 Nước phân chuồng: Nước phân chuồng là nước từ các đống phân chảy ra, phần lớn là nước tiểu gia súc hòa lẫn nhiều chất hòa tan của phân đặc và có chứa thêm một lượng nước rửa chuồng. Nước phân chuồng rất giàu dinh dưỡng, dễ tiêu và có giá trị lớn về mặt phân bón. Nước phân chuồng nghèo lân, giàu đạm và kali. Đạm trong nước phân chuồng ở 3 dạng chủ yếu: urê, axit uric và axit hippuric. Khi để ngỏ một thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải: axit uric và axit hippuric chuyển thành urê và urê chuyển thành amôn cacbonat. Trong nước thải, hợp chất hữu cơ chiếm 70(80% gồm cenllulose, protit, axit amin, chất béo, hydrat carbon và các dẫn xuất của chúng. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, các chất vô cơ chiếm 20(30% gồm cát, đất, muối, urê, amonium, muối chlorua, SO4, . . . Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí sẽ cho các sản phẩm CO2, H2O, NO2-, NO3-. Còn trong quá trình kị khí là CH4, N2, NH3, H2S, . . . Tính chất của nước thải chăn nuôi heo: Đặc tính  Đơn vị  Giá trị   Độ màu  Pt-Co  350-870   Độ đục  mg/l  420-550   BOD5  mg/l  3500-8900   COD  mg/l  5000-12000   SS  mg/l  680-1200   Pt  mg/l  36-72   Nt  mg/l  220-460   Dầu mỡ  mg/l  5-58   Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv, 1997-1998. Nhìn chung, nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải của các ngành công nghiệp khác nhưng chứa nhiều ấu trùng, vi trùng, trứng giun sán: Điển hình là nhóm vi trùng đường ruột với các genus như E.Coli, Salmonella, Shigella, Proteus, Arizona. Theo nghiên cứu của A.Kigirov (1982), Nanxena (1978) và Bonde (1967): vi trùng gây bệnh đóng dấu cho lợn tồn tại trong nước thải 92 ngày, Brucella từ 74(108 ngày, Salmonella từ 3(6 tháng, Leptospira 3(5 tháng, Virus FMD trong nước thải 2(3 tháng. Các loại vi trùng có nha bào như Bacillus anthracis tồn tại 10 năm (gần đây có tài liệu đến 20 năm), B.tetani tồn tại có khả năng gây bệnh 3(4 năm. Trứng giun sán trong nước thải với những loại điển hình là Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski, Ascasis suum, Oesophagostomum và Trichocephalus dentatus, . . . có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6(28 ngày ở nhiệt độ và khí hậu nước ta và có thể tồn tại được 2(5 tháng. Nhiều loại mầm bệnh có khả năng xâm nhập vào mạch nước ngầm như B.anthracis, Salmonella, E.Coli, . . . Thức ăn gia súc: Trong thức ăn gia súc, thành phần chủ yếu là prôtein thô, calcium, phospho, các amino acid, vitamin, các khoáng lượng, lysin, trytophan, … được cung cấp dưới dạng cám hỗn hợp, bột cá, bột thịt xương, . . . Trong thức ăn đi vào cơ thể gia súc, một số chất chưa được đồng hóa, chúng được bài tiết ra ngoài theo phân, nước tiểu cùng cuốn trôi theo nước vệ sinh máng. Đây là những chất dễ phân hủy sinh học, giàu Nitơ, Phospho và một số thành phần khác. IV.3.Khả năng gây ô nhiễm môi trường của chất thải chăn nuôi: Chất thải gia súc được biết đến là mùi hôi, ruồi, muỗi. Tuy nhiên đây chỉ là tác động cục bộ, ảnh hưởng đến người chăn nuôi và láng giềng. Chất thải gia súc có thể có tác hại trên phạm vi rộng lớn hơn, thông qua việc gây ô nhiễm đất, nước và không khí, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Ô nhiễm không khí: do bụi và mùi hôi. Mùi hôi là do sự phân hủy kị khí các chất thải chăn nuôi (chủ yếu là phân và nước tiểu) phóng thích ra các chất khí NH3, H2S, . . . Trong 3-5 ngày đầu, do VSV chưa kịp phân hủy các chất thải nên mùi hôi ít sinh ra, sau một thời gian dài tạo thành một mùi rất khó chịu. Chất H2S có mùi trứng thối đặc trưng, khiến cho người ngửi vào buồn nôn, choáng, nhức đầu. NH3 kích thích mắt và đường hô hấp trên, gây ngạt ở nồng độ cao và có thể dẫn đến tử vong. Các bể chứa phân kị khí còn tạo ra CH4 có tác dụng giữ lại năng lượng mặt trời, do đó làm thay đổi thời tiết toàn cầu. Theo Delgado (1999), 16% lượng CH4 sản xuất hàng năm trên thế giới từ chăn nuôi. Ô nhiễm đất: Chất thải chăn nuôi có thể dùng làm phân bón để tăng độ màu mỡ của đất, tăng năng xuất cây trồng. Tuy nhiên, khi đưa vào trong đất với nồng độ quá nhiều, nếu cây sử dụng không hết, sẽ tích tụ lại có thể làm chết cây, ô nhiễm đất, ô nhiễm nước mặt và nước ngầm. Ví dụ: đất bón nhiều phân gia súc có chứa nhiều nitrogen và phospho, khi có mưa nitrogen ngấm qua đất vào nước ngầm đưới dạng nitrat. Nitrogen và phospho còn có thể hòa vào nước chảy tràn trên mặt đất để ra hồ, sông gây nên hịen tượng phú dưỡng hóa làm ô nhiễm nước mặt. Ngoài ra, đất bón phân heo trong nhiều năm ở lượng cao có thể bị nhiễm những kim loại nặng như Cu, Zn vì những chất này thường được trộn vào thức ăn gia súc để kích thích tiêu hóa và phòng ngừa dịch bệnh. Về lâu dài, các chất này có thể có hại cho cây trồng, vật nuôi và cả con người. Trong chất thải chăn nuôi còn có nhiều loại vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán. Khi dùng phân tươi để bón cây, nhất là các loại rau, nguy cơ nhiễm bệnh cho người và gia súc cũng tăng lên. Ô nhiễm nước: Chất thải gia súc có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa đối với nước mặt, ô nhiễm NH3, kim loại nặng và các loại kí sinh trùng, vi trùng (như E.Coli, Salmonella, Cryptospridium, Giardia, Cholera, Streptococus, . . .). Hiện tượng phú dưỡng hóa là sự phát triển quá mức của tảo do dư Nitơ, Phospho. Do đó, các vi khuẩn phân hủy rong tảo cũng phát triển, sử dụng oxi trong nước làm cạn kiệt nguồn oxi một cách nhanh chóng và khi chết chúng tạo ra mùi khó chịu cho nước. Khi quá trình oxi hóa bị ngưng lại, khi đó các vi khuẩn kị khí có sẵn trong nguồn nước thải sẽ phân hủy kị khí các chất hữu cơ tạo thành CH4, CO2, H2S, . . . Cũng chính môi trường này, một số loại sinh vật không tồn tại sự sống như cá, ếch, nhái, . . .nếu lượng nước này được xả trực tiếp ra mạng lưới thoát nước sẽ gây mùi hôi thối, gây ô nhiễm nước mặt và ít nhiều làm ảnh hưởng đến mạch nước ngầm. Chất NH3, sau một quá trình chuyển hóa, tạo NO3- trong nước. NO3- tồn tại trong đất với một lượng cao có thể ngấm qua đất để vào nước ngầm. Nước có nồng độ NO3- cao có khả năng gây tử vong cho trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi. Đa số dân sống quanh những khu nuôi heo chưa có hệ thống xử lý chất thải, ta thán về mùi hôi, ruồi và nước sông bị ô nhiễm do nước thải từ khu chăn nuôi chảy trực tiếp ra sông. Nước sông không còn dùng để tưới tiêu được nữa. Những người sống ven sông này thường bị chứng ngứa da, ngứa mắt, viêm gan. V.Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi trên Thế Giới và ở Việt Nam: Nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng chấ hữu cơ rất cao, giàu N, P nên dùng phương pháp sinh học để xử lý là thích hợp. Xử lý sinh học gồm hai phương pháp: Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên. Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo. V.1.Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên: Dựa trên khả năng tự làm sạch sinh học trong môi trường đất và hồ nước. Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến ở nhiều nước vì dễ thực hiện, giá thành thấp, hiệu quả tương đối cao. Bao gồm các phương pháp: V.1.1.Phương pháp cánh đồng tưới: Với nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, ít độc hại như nước thải chăn nuôi có thể sử dụng cánh đồng tưới sinh học. Sử dụng cánh đồng tưới nhằm xử lý và làm sạch đồng thời tận dụng các chất dinh dưỡng có trong nước thải để trồng trọt. Cơ chế hoạt động của cánh đồng tưới khác cánh đồng lọc là có trồng lúa và hoa màu. Nhờ cây trồng, hiệu quả xử lý được nâng cao vì cây trồng hấp thu các chất vô cơ có tác dụng thúc đẩy nhanh tốc độ phân hủy. Bộ rễ còn có tác dụng chuyển oxy xuống tầng đất sâu dưới mặt đất để oxy hóa các chất hữu cơ thấm xuống. Khi sử dụng cánh đồng tưới phải chú ý đến độ xốp của đất, chế độ tưới nước và yêu cầu phân bón của cây trồng. V.1.2.Phương pháp cánh đồng lọc: Đây là những khu đất được quy hoạch để xử lý nước thải. Khi nước thải được lọc qua đất, các chất keo lơ lửng được giữ lại tạo thành màng VSV. VSV trong màng này sử dụng chất hữu cơ để tăng sinh khối và biến thành các chất hòa tan hoặc chất hữu cơ đơn giản. Toàn bộ khu đất phải được chia làm nhiều ô, các ô phải bằng phẳng để bảo đảm phân phối nước đều. Tải trọng trên cánh đồng tưới tùy htuộc vào độ lớn của vật liệu lọc. Hiệu quả làm sạch của cánh đồng lọc rất cao, giảm BOD hơn 90%, coliform hơn 95%, nước thải rất trong sau xử lý. V.1.3.Ao sinh học: Được áp dụng rộng rãi hơn cánh đồng lọc và cánh đồng tưới. Nó có nhiều ưu điểm: diện tích chiếm nhỏ hơn cánh đồng lọc, có thể nuôi trồng thủy sản, cung cấp nước cho trồng trọt, chi phí thấp, vận hành và bảo trì đơn giản. Các quá trình diễn ra trong ao sinh học tương tự như quá trình tự rửa sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn. Quá trình hoạt động trong các hồ sinh học dựa trên quan hệ cộng sinh của toàn bộ quần thể sinh vật có trong hồ tạo ra. Trong số các chất hữu cơ đưa vào hồ các chất không tan sẽ bị lắng xuống đáy hồ còn các chất tan sẽ được hòa loãng trong nước. Dưới đáy hồ sẽ diễn ra quá trình phân giải yếm khí các hợp chất hữu cơ, sau đó thành NH3, H2S, CH4. Trên vùng yếm khí và vùng yếm khí tùy tiện và hiếu khí với khu hệ vi sinh rất phong phú gồm các giống Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Achromobacter, . . . chúng phân giải chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác nhau và cuối cùng là CO2, đồng thời tạo ra các tế bào mới, chúng sử dụng oxy do tảo và các thực vật tạo ra. Các VSV nitrat hóa sẽ oxy hóa N-amonia thành nitrit rồi nitrat. Một nhóm VSV khác như P.dennitrificans, B.Licheniformis, Thiobacillus denitrificans lại phản nitrat để tạo thành nitrogen phân tử. Hệ vi khuẩn và nấm, xạ khuẩn phân hủy các chất hữu cơ thành các chất vô cơ cung cấp cho tảo và các thực vật thủy sinh như bèo, rong. Ngoài ra, còn các thực vật khác như sen, súng, rau muống. Tảo và các thực vật này lại cung cấp oxy cho vi khuẩn đồng thời còn là nơi cộng sinh rất tốt cho các loài VSV. Thực vật trong hồ đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình ổn định nước, chúng lấy chất dinh dưỡng (chủ yếu là N, P) và các kim loại nặng (Cd, Cu, Hg và Zn) để tiến hành các quá trình đồng hóa. Phân loại ao sinh học: gồm 3 loại V.1.3.1.Ao ổn định chất thải hiếu khí (aerated lagoon/pond): Là loại ao cạn từ 0.3-0.5 m, được thiết kế sao cho ánh sáng mặt trời xâm nhập vào lớp nước nhiều nhất làm phát triển tảo. Điều kiện thông khí phải được đảm bảo từ mặt nước đến đáy ao. Có hai loại là thông khí tự nhiên và thông khí bằng nhân tạo với hệ thống sục khí nén. Thời gian lưu nước trong hồ 3-12 ngày là tốt nhất. pH: 5-9 , DO> 0.5mg/l, nhiệt độ: 5-400C. V.1.3.2.Ao ổn định chất thải tùy nghi (Facultative lagoon/pond): Đây là ao phổ biến nhiều. Trong ao phân ra làm 3 vùng khác nhau: Vùng hiếu khí: oxy cung cấp bởi không khí, và từ quá trình quang hợp của VSV. Vùng kị khí (dưới đáy hồ): các VSV yếm khí phát triển rất mạnh và phân hủy rất nhanh các chất hữu cơ lắng xuống, sinh ra khí CH4. Vùng trung gian: giao thoa giữa hiếu khí và yếm khí. Sự phát triển của các VSV trong vùng này không ổn định cả về số lượng, số loài và cả về chiều hướng phản ứng sinh học. Ao thường sâu từ 1-2m, thích hợp cho sự phát triển của tảo và các VSV tùy nghi. Ban ngày, khi có ánh sáng mặt trời quá trình xảy ra trong hồ là hiếu khí. Ban đêm và lớp đáy là kỵ khí. V.1.3.3.Ao ổn định chất thải kỵ khí (Anaerated lagoon/pond): Là loại ao sâu hơn 1.5m, không cần oxy cho hoạt động của VSV. Ở đây các loài VSV kỵ khí và tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như nitrat, sulphate để oxy hóa chất hữu cơ tạo thành CH4 và CO2. Hồ kị khí thường tạo ra mùi rất khó chịu nên cần phải chọn địa điểm cách xa khu dân cư 1.5-2 km để xây dựng hồ. V.2.Xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo: V.2.1.Điều kiện hiếu khí: V.2.1.1.Bể phản ứng Aerotank: Quá trình chuyển hóa vật chất trong bể dựa trên hoạt động sống của các VSV hiếu khí. Các VSV trong bể aerotank tồn tại ở dạng huyền phù. Các huyền phù VSV có xu hướng lắng đọng xuống đáy, do đó việc khuấy trộn các dung dịch trong bể là điều cần thiết. Người ta có thể cung cấp khí cho bể aerotank bằng nhiều cách: thổi khí, nén khí, làm thoáng cơ học, thổi_nén khí với hệ thống cơ học. Có nhiều loại bể aerotank khác nhau, tùy theo yêu cầu xử lý, tính kinh tế, diện tích đất sử dụng mà chọn loại nào cho phù hợp: bể aerotank truyền thống, bể aerotank với sơ đồ nạp nước thải theo bậc, bể aerotank tải trọng cao, bể aerotank có ngăn tiếp xúc với bùn hoạt tính đã ổn định, bể aerotank làm thoáng kéo dài, bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh, . . . Ưu điểm của bể aerotank: đạt được mức độ xử lý triệt để, thời gian khởi động ngắn, ít tạo mùi hôi, có tính ổn định cao trong quá trình xử lý. Nhược điểm: tốn nhiều năng lượng. V.2.1.2.Bể phản ứng theo mẻ SBR: Đây là loại công nghệ mới đang được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới vì hiệu quả xử lý Nitơ, Phospho rất cao nhờ vào các qui trình hiếu khí, thiếu khí, yếm khí. Hoạt động của bể gồm 5 pha: Pha làm đầy (fill): đưa nước thải vào bể, có thể vận hành theo 3 chế độ: làm đầy_tĩnh, làm đầy_khuấy trộn và làm đầy_sục khí. Pha phản ứng (react): ngừng đưa nước thải vào bể, tiến hành sục khí đều diện tích bể. Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải và yêu cầu mức độ xử lý. Pha ổn định (settle): các thiết bị sục khí ngừng hoạt động, quá trình lắng diễn ra trong môi trường tĩnh hoàn toàn. Thời gian lắng thường nhỏ hơn 2h. Pha tháo nước trong (decant): nước đã lắng trong ở phần trên của bể được tháo ra nguồn tiếp nhận bằng ống khoan lỗ hoặc máng thu nước trên phao nổi. Pha chờ (idle): thời gian chờ để nạp mẻ mới. Pha này có thể bỏ qua. Ưu điểm của bể SBR: hiệu quả khử Nitơ, Phospho cao; tiết kiệm diện tích đất xây dựng vì không cần xây dựng bể điều hòa, bể lắng I và lắng II; có thể kiểm soát hoạt động và thay đổi thời gian giữa các pha nhờ bộ điều khiển PLC; pha lắng được thực hiện trong điều kiện tĩnh hoàn toàn nên hiệu quả lắng tốt. Nhược điểm: chi phí của hệ thóng cao, người vận hành phải có kỹ năng tốt, đạt được hiệu quả xử lý cao khi lưu lượng nhỏ hơn 500m3/ngày đêm. V.2.2.Điều kiện kị khí: V.2.2.1.Bể lọc kị khí: Là loại bể kín, phía trong chứa vật liệu lọc đóng vai trò như giá thể của VSV dính bám. Nhờ đó, VSV sẽ bám vào và không bị rửa trôi theo dòng chảy. Vật liệu lọc của bể lọc kị khí là các loại cuội, sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựa hình dạng khác nhau. Kích thước và chủng loại vật liệu lọc, được xác định dựa vào công suất của công trình, hiệu quả khử COD, tổn thất áp lực nước cho phép, điều kiện nguyên vật liệu tại chỗ. Nước thải có thể được cung cấp từ trên xuống hoặc từ dưới lên. Bể lọc kị khí có khả năng khử được 70(90% BOD. Nước thải trước khi vào bể lọc cần được lắng sơ bộ. Ưu điểm chính: khả năng khử BOD cao, thời gian lọc ngắn, VSV dễ thích nghi với nước thải, vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng, thể tích của hệ thống xử lý nhỏ. Nhược điểm: thường hay bị tắc nghẽn, giá thành của vật liệu lọc khá cao, hàm lượng cặn lơ lửng ra khỏi bể lớn, thời gian đưa công trình vào hoạt động dài. V.2.2.2.Bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí UASB: Bể UASB không sử dụng vật liệu dính bám mà sử dụng lớp cặn (có chứa rất nhiều VSV kị khí) luôn luôn tồn tại lơ lửng trong dung dịch lên men nhờ hệ thống nước thải chảy từ dưới lên. Sau một thời gian hoạt động, trong hệ thống hình thành 3 lớp; phần bùn đặc ở đáy hệ thống, một lớp thảm bùn ở giữa hệ thống gồm những hạt bùn kết bông và phần chứa biogas ở trên cùng. Nước thải được nạp vào từ dưới đáy hệ thống, đi xuyên qua lớp bùn đặc và thảm bùn rồi đi lên trên và ra ngoài. Khi tiếp xúc với những hạt bùn kết bông ở thảm bùn, vi khuẩn sẽ xử lý chất hữu cơ và chất rắn sẽ được giữ lại. Khí và các chất rắn lơ lửng được tách ra từ nước thải được xử lý bởi thiết bị tách gas và chất rắn trong hệ thống. Các hạt bùn sẽ lắng xuống thảm bùn và định kì được xả ra ngoài. Ưu điểm của bể UASB: hiệu quả xử lý cao, thời gian lưu nước trong bể ngắn, thu được khí CH4 phục vụ cho nhu cầu về năng lượng, cấu tạo bể đơn giản, dễ vận hành, năng lượng phục vụ vận hành bể ít. Khuyết điểm: khó kiểm soát trạng thái và kích thước hạt bùn, các hạt bùn thường không ổn định và rất dễ bị phá vỡ khi có sự thay đổi môi trường. V.2.2.3.Bể khí sinh học (Biogas): hay còn gọi là bể Methan Đây là loại bể rất thích hợp và đang được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chăn nuôi heo ở các vùng nông thôn Việt Nam va một số nước trên thế giới vì nó có rất nhiều ưu điểm: Kích thước bể metan có thể thay đổi tùy trường hợp: có kích thước nhỏ ở hộ gia đình hay kích thước lơn ở các trại chăn nuôi heo công nghiệp. Khí mêtan sinh ra được coi là nguồn năng lượng quan trọng: nó có thể thay thế than, kể cả nhu cầu điện khí hóa ở các vùng nông thôn. Sử dụng các chất thải và các phụ phẩm trong nông nghiệp (rơm, rạ, . . .). Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản, ổn định, các hợp chất chứa Nitơ, phospho, kali là những chất có thể tái sử dụng ngay làm phân bón trong trồng trọt. Giảm khoảng 90% kí sinh trùng và các VSV gây bệnh cho người, gia súc nhờ thời gian lưu trữ lâu. Giúp khử mùi khó chịu của chất thải. Tuy nhiên bể Biogas vẫn còn một số nhược điểm: tuổi thọ của bể ngắn, hiệu quả xử lý BOD thấp, phần cặn còn chứa nhiều nước rất khó vận chuyển hay sự ổn định của chất lượng hỗn hợp khí mêtan. Bể Methan được thiết kế theo hình trụ hay hình hộp, cũng có loại sử dụng bằng túi nhựa polyeste (dùng cho hộ gia đình hoặc những trại chăn nuôi quy mô nhỏ). Khi xây dựng bể có thể chôn sâu dưới lòng đất (ở những vùng có nhiệt độ lạnh) hoặc trên mặt đất (ở những nơi nhiệt độ cao). Khi vận hành bể, người ta thường lấy nước trong ra liên tục và bổ sung nước thải mới vào. Do đó lượng căn cũng sinh ra liên tục, người ta có thể lấy lượng cặn lắng ở đáy bể ra theo chu kỳ hoặc liên tục. Chương II: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM I.Quá trình hình thành và phát triển: I.1.Tên công ty: Trung tâm giống vật nuôi Long An. I.2.Mục tiêu thành lập: Trung tâm được thành lập nhằm mục đích duy trì và phát triển đàn heo giống gốc ngoại nhập, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm chăn nuôi heo, đảm bảo cung cấp đủ con giống tốt cho nhu cầu phát triển sản xuất chăn nuôi heo trong tỉnh. Đồng thời, trung tâm còn là nơi kiểm tra thích nghi đối với bò sữa nhập ngoại trước khi giao cho hộ nuôi và nhập cung cấp tinh bò sữa cao sản phục vụ yêu cầu phát triển đàn bò sữa trong tỉnh Long An. Trong trung tâm cũng có khu nuôi cá sấu, cá thịt nhằm tận thu các phế phẩm chăn nuôi, các chất thải và trồng cây để tạo hiệu quả kinh tế cao trong xử lý môi trường theo mô hình sản xuất bền vững. II.Vị trí xây dựng: II.1.Vị trí: Diện tích trung tâm: 16,8 ha. Địa điểm xây dựng: thuộc tổ 2, xã Mỹ An, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An. Phía Đông: giáp ruộng lúa và đất thổ cư của dân. Phía Tây: giáp ruộng lúa và đất thổ cư của dân. Phía Nam: giáp quốc lộ 62 (km 10,5). Phía Bắc: giáp kênh Tắt (nhánh sông Vàm Cỏ Tây). Trung tâm được xây dựng tại địa điểm trên có rất nhiều thuận lợi: Nằm trong vùng qui hoạch phát triển chăn nuôi heo của tỉnh. Nằm cách xa khu dân cư. Giao thông thuận lợi cả đường bộ (quốc lộ 62) lẫn đường thủy (sông Vàm Cỏ Tây). Có mạng lưới điện quốc gia chạy cặp theo Quốc lộ 62. Nguồn cung cấp nước: có thể sử dụng nướ mặt (nước sông Vàm Cỏ Tây) và cả nước ngầm (khoan sâu 300m). Chất lượng nước khá tốt, đảm bảo chất lượng cho chăn nuôi và sinh hoạt. Nguồn tiếp nhận nước thải phát sinh: là kênh Tắt thuộc sông Vàm Cỏ Tây. II.2.Đặc điểm khí tượng: Trung tâm nằm trong vùng khí hậu có hai mùa mưa nắng rõ rệt. Nhiệt độ: dao động từ 25(290C, trung binh là 26,50C. Chế độ mưa: mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 còn mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. Theo phân viện quy hoạch thủy lợi Nam Bộ: năm 2001 Lượng mưa cao nhất: tháng 8 (350,3mm) Lượng mưa cao nhất: tháng 3 (6,6mm). Độ ẩm không khí: Trung bình hàng năm: 79(86%, mùa khô từ 70(79%. Chế độ gió: Mùa khô hướng gió chủ yếu là hướng Đông Nam với tần suất gió 60(70%. Mùa mưa hướng gió chủ yếu theo hướng Tây và Tây Nam với tần suất 70%. Tốc độ gió trung bình 243m/s. Nắng và bốc hơi: Số giờ nắng trung bình ngày 6(7giờ/ngày. Lượng bốc hơi trung bình nhiều năm khoảng 1.100(1.200mm. II.3.Đăc điểm thủy văn: Sông Vàm Cỏ Tây chịu ảnh hưởng chủ yếu của thủy triều biển Đông với chế độ bán nhật triều không đều: những tháng lũ (10,11) thời gian và mức độ ngập lụt không nhiều. Từ tháng 6,7 hàng năm nước sông thường bị ảnh hưởng phèn, pH từ 4,1(5,0. Kênh Tắt (chảy qua khu vực trung tâm), là một nhánh thuộc sông Vàm Cỏ Tây, có bề rộng mặt kênh hơn 100m thuận lợi cho giao thông của những tàu bè nhỏ và vừa. II.4.Đặc điểm hệ sinh thái: Hệ sinh thái động vật: không có các loại chim thú quý hiếm. Chỉ có các loại động vật nuôi (trâu, bò, lợn, gà, . . .) và các động vật thủy sinh sống tự nhiên trên kênh rạch (tôm, cua, cá). Hệ sinh thái thực vật: không có loài quý hiếm, chủ yếu là những loại đặc trưng cho vùng Đồng Tháp Mười (lúa, mía, dừa, rau màu, bần, bình bát, dứa gai, mù u, . . .). II.5.Hiện trạng môi trường: Môi trường không khí: Theo các kết quả được trạm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn Đo lường chấ lượng Long An đo đạc: nồng độ các chất khí ô nhiễm (NO2, SO2, CO) trong không khí tại khu vực trung tâm đều nhỏ hơn tiêu chuẩn (TCVN 5937-1995) qui định. Nguồn nước ngầm: Kết quả phân tích cho thấy nước ngầm tại khu vực dự án khá tốt, có thể dùng cấp nước cho mục đích sinh hoạt nếu được xử lý sơ bộ. Nguồn nước mặt: Qua kết quả phân tích của xí nghiệp Công nghệ Môi Trường_Eco, chất lượng nước kênh Tắt có các thông số (BOD5, COD, SS) vượt quá tiêu chuẩn một ít (TCVN 5942-1995). Điều này chứng tỏ nguồn nước mặt tại khu vực đã có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ. III.Qui mô sản xuất kinh doanh: Tổng số đàn gia súc: khoảng 2.000 con bao gồm: Heo nái: 500 con. Heo đực giống: 50 con. Heo nuôi thịt: 1.000 con. Bò sữa nhập ngoại: 100 con. Cá sấu: 310 con. Sản phẩm chăn nuôi bao gồm: Heo cái hậu bị: 31.500 kg/năm. Bò sữa: 100 con/năm. Tinh heo: 50.000 liều/năm. Nhập và cung ứng tinh bò sữa: 12.000 liều/năm. Thịt heo hơi: 270 tấn/năm. Heo con thương phẩm: 5.200 con/năm. Phân ép khô: 100 tấn. Cá sấu (1 năm tuổi): 300 con. Cá thịt: 15 tấn. Thức ăn gia súc: 1.945 tấn/năm. Chương III: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ I.Phân tích thành phần và tính chất nước thải của trung tâm: Nước thải trung tâm bao gồm: nước mưa chảy tràn, nước thải sinh hoạt và nước thải từ hoạt động chăn nuôi. Nước mưa chảy tràn có đường thoát nước tách riêng ra khỏi đường thoát nước thải. Nước mưa sẽ qua bộ phận chắn rác trước khi đổ thẳng ra kênh Tắt. Nước thải sinh hoạt: chiếm một lượng rất nhỏ, đã được xử lý sơ bộ bằng bể tự hoại trước khi đổ ra hệ thống xử lý nước thải tập trung nên khả năng gây ô nhiễm thấp. Nươc thải tắm heo, bò và nước rửa chuồng: chiếm chủ yếu, là nguồn gây ô nhiễm chính. Nước thải tắm vật nuôi và nước rửa chuồng chứa nhiều đất, cát và chất hữu cơ (phân, cặn lắng lẫn trong nước thải), đặc biệt là các hợp chất nitrat, phospho và các loài VSV truyền bệnh. Nước thải trước khi vào hệ thống xử lý tập trung được lắng sơ bộ bằng hầm chứa 3 ngăn: một ngăn chứa phân, hai ngăn chứa nước tràn. Tính chất nước thải của trung tâm như sau: Lưu lượng Q=250m3/ngàyđêm. BOD5 =1.800 mg/l COD = 2.200 mg/l SS = 320 mg/l N_NH3 =850 mg/l Nitrit (NO2-)= 220mg/l E.Coli = 15.105-24.107 MNP/100ml Nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại A (TCVN 5942-1995) như sau: pH= 6(6.8 BOD5 = 4 mg/l COD = 10 mg/l SS = 20 mg/l N_NH3 = Nitrit (NO2-) = E.Coli = 5.000 MNP/100ml II.Đề xuất phương án xử lý nước thải của trung tâm: II.1.Cơ sở khoa học lựa chọn các phương án xử lý: Để xử lý nước thải có thể áp dụng nhiều công nghệ xử lý sinh học khác nhau: Xử lý sinh học với sự tham gia của các vi khuẩn kị khí (xử lý kị khí). Xử lý sinh học với sự tham gia của các vi khuẩn hiếu khí (xử lý hiếu khí). Đặc điểm nước thải của ngành chăn nuôi nói chung và trung tâm giống vật nuôi Long An nói riêng là hàm lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học khá cao, giàu đạm. Nước thải của trung tâm sau khi qua xử lý sơ bộ có tỷ số BOD5:COD = 0.82 > 0.5 nên công nghệ thích hợp là công nghệ xử lý bằng phương pháp sinh học. Vì nồng độ BOD và COD trong nước thải khá lớn, để xử lý một cách triệt để cần phải sử dụng kết hợp phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí với phương pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí. II.1.1.Phương pháp xử lý kị khí: Có rất nhiều công trình xử lý khác nhau như hồ sinh học kị khí, bể biogas, bể lọc kị khí, bể UASB. Hồ sinh học kị khí: tuy có nhiều ưu điểm như chi phí xây dựng và chi phí hoạt động thấp, kỹ thuật đơn giản nhưng quá trình xử lý lại phát sinh mùi hôi rất khó chịu. Trung tâm hai mặt giáp với đất thổ cư của dân nên sử dụng phương pháp này là không thích hợp. Bể biogas: được sử dung nhiều ở nông thôn Việt Nam vì chi phí đầu tư thấp, ít tiêu tốn năng lượng, tạo năng lượng mới, khống chế được mùi hôi. Tuy nhiên hiệu quả xử lý của bể biogas không cao nên không đáp ứng được yêu cầu đề ra. Vì vậy, bể được sử dụng để xử lý sơ bộ nước thải nhằm loại bỏ bớt một phần BOD, COD, SS trước khi vào công trình xử lý tiếp theo. Bể lọc kị khí: nếu vận hành tốt hiệu quả khử BOD có thể đạt tới 70(90%, thời gian lưu nước ngắn, vi sinh vật dễ thích nghi với nước thải, ít tốn năng lượng trong quá trình vận hành. Bên cạnh đó, bể lọc kị khí chỉ áp dụng cho nước thải có hàm lượng cặn lơ lửng không cao vì bể hay gặp sự cố tắc nghẽn, người vận hành đòi hỏi phải có kỹ thuật tốt. Thực tế đặc tính nước thải của trung tâm, SS = 320 mg/l nên công trình này có thể được sử dụng. Bể UASB: được sử dụng phổ biến hơn bể lọc kị khí vì hiệu quả khử chất hữu cơ cao (60(90), yêu cầu năng lượng vận hành bể ít, tạo nguồn năng lượng mới, lượng bùn sinh ra ít, khi đã đi vào hoạt động ổn định cho phép vận hành ở các tải trọng hữu cơ cao hơn so các loại bể khác nên có thể giảm diện tích của công trình. Với nhiều ưu đểm hơn so với các công trình khác, sử dụng bể UASB là thích hợp nhất đối với điều kiện của trung tâm. II.1.2.Phương pháp xử lý hiếu khí: Cũng có rất nhiều các công trình xử lý khác nhau: hồ hiếu khí, hồ tùy nghi, các loại bể aerotank, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học tiếp xúc quay RBC, mương oxy hóa, bể SBR. Hồ hiếu khí tự nhiên_Hồ tùy nghi: kỹ thuật đơn giản, chi phí xây dựng và vận hành thấp, hiệu quả phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, thời gian lưu nước khá dài nên không khả thi đối với trung tâm. Các loại bể aerotank: hiệu quả xử lý triệt để, năng lượng cung cấp lớn, lượng bùn sinh ra nhiều 0.55(0.65 kg/kgBOD được xử lý, thời gian lưu bùn khoảng 2(10 ngày. So với các điều kiện đặt ra của trung tâm, công trình này không thích hợp. Bể lọc sinh học: chỉ đạt hiệu quả khi BOD5 của nước thải dưới 300mg/l. Điều này rất khó bảo đảm khi hệ thống đi vào hoạt động nên không áp dụng cho trung tâm. Đĩa lọc sinh học RBC: hiệu quả xử lý cao nhưng vận hành đòi hỏi người có kĩ thuật, hàm lượng chất lơ lửng ra khỏi bể lớn, cần phải có hệ thống che chắn để bảo vệ hệ thống đĩa nên công trình này khó áp dụng. Bể SBR: có hiệu quả xử lý cao, loại bỏ các chất dinh dưỡng rất tốt nhưng người vận hành đòi hỏi có kỹ thuật cao và giá thành lại cao hơn so với các công trình khác nên không thích hợp với trung tâm. Mương oxy hóa: hiệu quả xử lý có thể đạt đến 85(95%; quản lý vận hành không phức tạp; lượng bùn sinh ra ít hơn so với arotank, nhưng vẫn nhiều hơn so với hồ hiếu khí nhân tạo vì phải tuần hoàn bùn từ bể lắng II. Công trình này có nhiều ưu điểm so với các công trình khác nên có thể được sử dụng. Hồ hiếu khí nhân tạo: xây dựng và vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý cao 80(90%; không dùng bùn hoạt tính hoàn lưu từ bể lắng II nên lượng bùn sinh ra thấp nhất so với các công trình khác 0.12(0.16 kg/kgBOD được xử lý, thời gian lưu bùn khá dài 10(40 ngày, chi phí xây dựng thấp. Trong tất cả công trình trên, dựa vào thực tế của trung tâm, công trình này là thích hợp nhất. II.2.Lựa chọn công nghệ xử lý: Dựa trên việc phân tích thành phần nước thải, yêu cầu mức độ xử lý, điều kiện kinh tế, những công trình có thể áp dụng là: Phương pháp xử lý kị khí: bể lọc kị khí hay bể UASB. Phương pháp xử lý hiếu khí: hồ hiếu khí nhân tạo hoặc mương oxy hóa. Phương án 1: Phương án 2: III.Tính toán phương án 1: III.1.Thuyết minh sơ đồ công nghệ: Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ chảy qua song chắn rác vào bể điều hòa. Tại đây, nhờ máy khuấy sục khí khuấy trộn, nước thải được điều hòa về lưu lượng và nồng độ các chất như: COD, BOD, SS, pH, . . . đồng thời việc cung cấp khí sẽ nhằm oxy hóa một phần hàm lượng COD, BOD có trong nước thải, giảm bớt mùi hôi. Ở bể này có lắp đặt thiết bị đo pH nhằm đảm bảo pH thích hợp cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Từ bể điều hòa, nước thải được bơm vào bể UASB. Tại bể UASB, các chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi các VSV kị khí thành các chất đơn giản hơn và khí CO2, CH4, H2S, . . . theo phản ứng: Chất hữu cơ
CO2 + CH4 + H2S + sinh khối mới + . . . Sự phát triển của VSV trong bể thường qua 3 giai đoạn: Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn giản hơn như monosacarit, axit amin hoặc các muối piruvat khác. Đây là nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động. Các nhóm vi khuẩn kị khí thực hiện quá trình lên men axit, chuyển hóa các chất hữu cơ đơn giản thành các loại axit hữu cơ thông thường như axit acetic hoặc glixerin, axetat, . . .

Các nhóm vi khuẩn kị khí bắt buộc lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men mêtan như Methanosarcina và Methanothrix) đã chuyển hóa axit acetic và hydro thành CH4 và CO2.


Phần bùn sẽ được thu gom định kỳ dùng làm phân bón Sau khi ra khỏi bể UASB, nước thải được dẫn đến hệ thống hồ làm thoáng gồm 3 hồ làm thoáng cơ học nối tiếp nhau. Tại đây không khí được cung cấp bằng thiết bị sục khí bề mặt. Năng lượng cung cấp cho các hồ làm thoáng được phân phối giảm dần từ hồ 1 đến hồ 3. Các VSV hiếu khí sẽ phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải thành các chất vô cơ đơn giản như CO2, H2O, . . . theo phản ứng sau: Chất hữu cơ + O2
CO2 + H2O + . . . Khi qua hệ thống hồ làm thoáng, nước thải với các quần thể vi sinh vật trôi đến hồ hoàn thiện, tại đây diễn ra quá trình tự làm sạch. Phần chất hữu cơ còn lại bị phân hủy tiếp tục, bùn hoạt tính lắng xuống đáy hồ và được thu gom định kỳ dùng làm phân bón. Nước thải sau hồ hoàn thiện đạt tiêu chuẩn loại A và được chảy trực tiếp ra nguồn tiếp nhận đó là kênh Tắt. III.2.Tính toán các công trình đơn vị: Bể Biogas: Nhiệm vụ: đây là công trình xử lý dưới điều kiện kị khí nhằm xử lý sơ bộ nước thải để loại bỏ một phần BOD, COD, SS, . . . trước khi đi vào hệ thống xử lý tập trung. Tính toán: Phân gia súc, chủ yếu là phân heo có tỷ lệ C/N=20(25 thích hợp cho xử lý kị khí bằng bể biogas. Tính toán lượng phân sinh ra trong một ngày: Lượng phân sinh ra ước tính cho một đầu gia súc là 3l/ngày.đêm Tổng lượng gia súc của trung tâm N=2000 con (Tổng lượng phân sinh ra trong một ngày:
Chọn tỷ lệ pha loãng thích hợp: nước/phân=1.5:1 ( Lượng nước cần cho pha loãng:
Tổng lượng nước và phân đi vào bể mỗi ngày:
Chọn thời gian lưu nước trong bể (=20 ngày. Thể tích bể phân hủy:
Thể tích lưu trữ gas bằng 1/3 thể tích bể. Vì vậy để cung cấp một khoảng không gian lưu trữ gas thì thể tích bể phân hủy là:
Chọn 3 bể Thể tích mỗi bể:
( chọn thể tích mỗi bể Vbể=134m3 Nồng độ COD đầu vào bể S0=3143mg/l Kiểm tra tải trọng thể tích của bể:
Trong đó: Qv: lưu lượng nước thải vào bể mỗi ngày, Q=250m3/ngđ S0: nồng độ COD đầu vào, S0=3143mg/l Vbể=134m3
, nằm trong khoảng 1(6 kgCOD/m3.ngđ Lượng khí sinh ra mỗi ngày: Chọn tỷ lệ sinh khí mêtan (CH4) là 60%. Thông thường mỗi mét khối nguyên liệu đã hòa loãng trong bể lên men có thể sản xuất được 0.4(0.5m3 khí một ngày. Chọn tỷ lệ sinh khí là 0.4m3/m3 nguyên liệu.ngày Lượng khí sinh ra mỗi ngày:
Lượng khí CH4 sinh ra mỗi ngày:
III.2.1.Song chắn rác: a.Nhiệm vụ: nhằm loại bỏ các loại rác có kích thước lớn, nhằm bảo vệ các công trình phía sau, cản các vật lớn đi qua có thể làm tắc nghẽn hệ thống (đường ống, mương dẫn, máy bơm) làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của các công trình phía sau. b.Tính toán: Tính lưu lượng lớn nhất: Lưu lượng trung bình ngày:
Lưu lượng trung bình ngày:
Lưu lượng trung bình giây:
Lưu lượng giờ lớn nhất:
Trong đó: Kcb là hệ số không điều hòa chung của nước thải, lấy theo TCXD-51-84: Kch=3.
Tính toán song chắn rác: Song chắn rác đặt nghiêng một góc 600 so với mặt đất. Số khe hở của song chắn rác:
Trong đó:
: lưu lượng giây lớn nhất của dòng thải,
b: chiều rộng khe hở giữa các song chắn, b:15(25mm. Chọn b=16mm. h: chiều sâu mực nước qua song chắn rác thường lấy bằng chiều sâu mực nước trong mương dẫn. Chọn h=0.1m vmax: vận tốc chuyển động của nước thải trước song chắn rác ứng với lưu lượng lớn nhất, vmax: 0.6(1m/s. Chọn vmax=0.7m/s. ko: hệ số tính đến độ thu hẹp của dòng chảy khi sử dụng công cụ cào rác cơ giới, ko=1.05
( Chọn n=8 khe Chiều rộng của song chắn rác:
Trong đó: s là bề rộng thanh đan hình chữ nhật, chọn s=8mm (n-1): số thanh đan của song chắn rác
( Chọn Bs=0.19m Kiểm tra lại vận tốc dòng chảy ở phần mở rộng trước song chắn rác ứng với lưu lượng giờ lớn nhất. Vận tốc này không được nhỏ hơn 0.4m/s
( thỏa điều kiện. Tổn thất áp lực qua song chắn:
Trong đó: (: hệ số tổn thất cục bộ qua SCR phụ thuộc vào tiết diện hình dạng của thanh:
với
: góc nghiêng đặt song chắn rác so với phương ngang. Chọn
. s: chiều dày thanh đan hình chữ nhật, chọn s=0.008m. b: khoảng cách giữa các thanh đan hình chữ nhật, b=0.016m. (: hệ số phụ thuộc vào tiết diện của thanh đan. Chọn thanh đan hình chữ nhật
.
vmax: vận tốc nước qua song chắn rác, chọn vmax=0.7m/s. g: gia tốc trọng trường, g=9.81m/s2. k: hệ số tính đến việc tăng tổn thất áp lực do rác bám, lấy k=3.

Chiều dài đoạn mở rộng trước SCR:
Trong đó:
: chiều rộng của song chắn,

: chiều rộng mương dẫn nước thải vào, chọn
(: góc mở cửa buồng đặt SCR, chọn (=200.
Chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR:
Chiều dài xây dựng mương đặt SCR: Chọn chiều dài mương đặt SCR: L3=0.5m
Các thông số xây dựng mương đặt SCR: Thông số  Đơn vị  Kích thước   Bề rộng khe hở  mm  16   Số khe hở  Khe  8   Chiều dày thanh đan hình chữ nhật  mm  8   Chiều dài mương đặt song chắn rác  mm  500   Chiều dài đoạn mở rộng trước SCR  mm  124   Chiều dài đoạn thu hẹp sau SCR  mm  62   Chiều dài xây dựng mương đặt SCR  mm  686   III.2.2.Bể điều hòa: a.Nhiệm vụ: nhằm điều hòa, ổn định về lưu lượng và nồng độ các chất; ổn định pH của nước thải; tránh phát sinh mùi hôi nhờ làm thoáng cung cấp oxy cho nước thải bằng máy khuấy. Nhờ đó giúp cho các công trình phía sau không bị quá tải, nước thải cấp vào các công trình xử lý sinh học phía sau được liên tục nên vận hành tốt, đạt được hiệu quả xử lý cao. b.Tính toán: Do lưu lượng và tính chất nước thải của trung tâm thay đổi có tính chu kỳ theo thời gian làm việc trong ngày, nước thải chủ yếu vào đầu giờ buổi sáng, buổi trưa và cuối buổi chiều. Chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa
Thể tích bể điều hòa:
Chọn chiều cao hữu ích h=3m. Chọn chiều cao bảo vệ
Chọn bể hình vuông cạnh
(Thể tích tính toán:
Tính toán lượng không khí cần cung cấp cho bể: Đối với bể điều hòa dùng hệ thống sục khí, lượng không khí cần 0.01(0.015m3/m3 dung tích bể trong một phút. Chọn I=0.01m3/m3 dung tích bể trong 1 phút. Lượng không khí cần cung cấp cho bể:
III.2.3.Bể UASB: a.Nhiệm vụ: nhờ vào quá trình hoạt động của các vi sinh vật kị khí nhằm biến đổi các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn và sinh ra khí sinh học. Việc giảm bớt nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ ở bể UASB giúp tăng hiệu quả của các công trình xử lý hiếu khí phía sau (nồng độ COD đầu vào và tải trọng hữu cơ giảm). b.Tính toán: Các thông số đầu vào: Lưu lượng Q=250m3/ngđ BOD5=1800mg/l COD=2200mg/l SS= 320mg/l Nt=163mg/l Pt=10mg/l Trong nước thải có đầy đủ các kim loại cần thiết cho sự phát triển của VSV. Các thông số đầu ra: BOD5=300mg/l COD=500mg/l SS=200mg/l Kiểm tra tỷ số COD:N:P Để bể UASB hoạt động ổn định, phải có tỷ lệ chất dinh dưỡng COD:N:P=350:5:1