Thạc Sĩ Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Vi

MỞ ĐẦU

Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), nó không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng triệu người dân hiện nay. Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng đối với nước ta khi có tới hơn 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp.
Sự gia tăng của các sản phẩm nông nghiệp kết hợp với nhu cầu về thực phẩm ngày càng cao của cuộc sống đã thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển mạnh mẽ. Sự phát triển bùng nổ của ngành chăn nuôi để đáp ứng các nhu cầu là một tất yếu. Công nghiệp hóa chăn nuôi có thể là hệ quả tất yếu của chuỗi thực phẩm liên kết theo chiều dọc và cung ứng cho các cửa hàng bán lẻ lớn, nhưng cũng có thể xảy ra một cách độc lập.
Khi các nước tiến hành công nghiệp hóa họ đi theo mô hình tổ chức vùng chuyên canh. Chăn nuôi truyền thống dựa vào nguồn thức ăn sẵn có của địa phương như đồng cỏ tự nhiên và phụ phẩm cây trồng. Những nguồn thức ăn sẵn có trên, giải thích sự phân bố của ngành chăn nuôi gia súc nhai lại. Trong lúc đó phân bổ chăn nuôi lợn và gia cầm lại sát với dân cư vì chúng chuyển hóa các vật phế thải thành thịt và trứng. Ví dụ, ở Việt Nam, nước mới bắt đầu công nghiệp hóa 90% mô hình chăn nuôi gia cầm đều gắn với phân bố dân cư (Gerber và cộng sự - 2005).
Khi còn chăn nuôi nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng chất thải từ chăn nuôi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp thì chất thải chăn nuôi từ các hộ gia đình gần như không phải là một mối hiểm họa đối với môi trường.
Phát triển chăn nuôi bền vững, nhất là chăn nuôi lợn hàng hóa như thế nào trong hoàn cảnh cuộc sống của phần lớn các hộ nông dân còn chật vật khó khăn, đại bộ phận' người dân chăn nuôi theo kinh nghiệm; thiếu kiến thức chuyên môn, ít quan tâm về thông tin thị trường, nếu có thì thiếu cụ thể; hiểu biết về sản xuất hàng hóa chưa trở thành tiềm thức; kinh tế phát triển chưa đồng đều giữa các vùng, . là những rào cản trong phát triển chăn nuôi lợn hàng hóa hiện nay.
Khi công nghiệp hóa chăn nuôi cộng với sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng đàn gia súc thì chất thải từ hoạt động chăn nuôi của các trang trại, gia trại đã làm cho môi trường chăn nuôi đặc biệt là môi trường xung quanh bị ô nhiễm trầm trọng, nó đã gây nên một làn sóng mới phản đối các trang trại chăn nuôi từ phía người dân ở gần các trang trại. Theo báo cáo tổng kết của viện chăn nuôi [1], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức. Nồng độ khí H2S và NH3 cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2]. Tổng số VSV và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra nước thải chăn nuôi còn có chứa coliform, e.coli, COD ., và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép.
Hiện nay với sự hội nhập quốc tế kèm với nó là sự gia tăng những quy định về bảo vệ môi trường, ý thức ngày càng được nâng cao của cộng đồng về các vấn đề môi trường thì vấn đề môi trường nói chung và môi trường chăn nuôi nói riêng đã nhận được nhiều sự quan tâm của cộng đồng. Trên thế giới môi trường chăn nuôi đã được đánh giá một cách khá toàn diện, một trong số đó là các nghiên cứu về xử lý chất thải chăn nuôi.Tại Việt Nam, mặc dù đã phần nào cảm nhận được tác hại về môi trường do chăn nuôi gây ra xong gần như chưa có một nghiên cứu đầy đủ nào về quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi.
Trong khuôn khổ luận văn thạc sỹ ngành hóa môi trường tác giả xin đưa ra: “Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt Nam” với mục đích lựa chọn công nghệ tối ưu để xử lý triệt để chất thải lỏng trong quá trình chăn nuôi lợn ở Việt Nam. Đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn quy định, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời góp phần tăng năng suất và chất lượng chăn nuôi lợn theo định hướng phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường.


MỤC LỤC

Danh mục từ viết tắt 3
Danh mục bảng 4
Danh mục hình 6
MỞ ĐẦU 7
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN 9
1.1 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam 9
1.1.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn 9
1.1.2. Định hướng phát triển chăn nuôi lợn tại Việt Nam 10
1.1.3. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn 11
1.1.4. Ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường đến năng suất chăn nuôi 13
1.1.5. Tình hình dịch bệnh trong ngành chăn nuôi lợn và thiệt hại kinh tế 14
1.2. Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam 14
1.2.1. Đặc điểm chất thải chăn nuôi lợn 14
1.2.2. Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam 19
1.2.3. Tổng quan về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới 21
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN CỦA VIỆT NAM 24
2.1. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học và hóa lý 24
2.1.1. Xử lý cơ học 24
2.1.2. Xử lý hóa lý 24
2.2. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học kỵ khí 24
2.2.1. Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý kỵ khí 24
2.2.2. Các công trình kỵ khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi 27
2.3. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học hiếu khí 37
2.3.1. Các quá trình trong quá trình hiếu khí 37
2.3.2. Các công trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi 37
2.4. Xử lý N, P trong nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học 41
2.4.1. Cơ sở lý thuyết loại bỏ hợp chất N trong nước thải 43
2.4.2. Các dây chuyền xử lý N, P trong nước thải 48
2.4.3. Quá trình mới xử lý Nitơ trong nước thải 51
2.4.4. Phương pháp xử lý P trong nước thải 54
2.4.5. Loại bỏ hợp chất N, P trong nước thải bằng thực vật thủy sinh: 55
2.5. Đề xuất và lựa chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập trung phù hợp với điều kiện Việt Nam 56
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 60
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 61
3.1. Kết quả xử lý theo sơ đồ DCCN số 1 61
3.1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ 61
3.1.2. Kích thước các công trình 61
3.1.3. Kết quả và thảo luận 62
3.2. Kết quả xử lý theo sơ đồ DCCN số 2 69
3.2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ 70
3.2.2. Vận hành công trình 71
3.2.3. Kết quả và nhận xét 71
3.3. Cơ sở lý thuyết và tính toán các công trình theo sơ đồ DCCN số 3 74
3.3.1. Bể Biogas 75
3.3.2. Bể UASB 77
3.3.3. Mương oxy hóa: 82
3.3.4. Bể lắng 2 83
3.3.5. Hồ sinh học 83
3.4. So sánh lựa chọn công nghệ tối ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn 84
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
PHỤ LỤC 95
Phụ lục 1: Một số hình ảnh về hệ thống xử lý áp dụng dây chuyền 1 95
Phụ lục 2: Một số hình ảnh về hệ thống xử lý áp dụng dây chuyền 2 97
Phụ lục 3: Một số hình ảnh và bản vẽ hệ thống xử lý áp dụng dây chuyền 3 99