Đặc biệt là nước thải trong quá trình sản xuất có chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao, mang theo mầm bệnh, nếu không được xử lý trước khi thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm tới môi trường,
NÔI DUNG
1.1.1 Khái niệm về nước thải
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng
Nước thải thường được phân loại dựa trên nguồn gốc phát sinh, điều này là cơ sở quan trọng cho việc lựa chọn các biện pháp và công nghệ xử lý phù hợp Dựa trên cách phân loại này, có nhiều loại nước thải khác nhau.
– Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác
Nước thải công nghiệp là loại nước thải phát sinh từ các nhà máy hoạt động, bao gồm cả nước thải sinh hoạt, nhưng chủ yếu là nước thải từ quá trình sản xuất công nghiệp.
Nước mưa được coi là nước thải tự nhiên, và trong các thành phố hiện đại, nước thải này được thu gom thông qua một hệ thống thoát riêng biệt.
Nước thải đô thị là thuật ngữ chỉ các chất lỏng trong hệ thống cống thoát của thành phố, bao gồm tất cả các loại nước thải từ sinh hoạt, công nghiệp và dịch vụ.
1.1.2 Khái niệm nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp gồm nước tiểu, nước tắm gia súc và nước rửa chuồng, có thể chứa một phần hoặc toàn bộ lượng phân từ gia súc và gia cầm Đây là loại chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong hoạt động chăn nuôi.
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN
Các khái niệm
1.1.1 Khái niệm về nước thải
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng
Nước thải thường được phân loại dựa trên nguồn gốc phát sinh, điều này là cơ sở quan trọng để lựa chọn các biện pháp và công nghệ xử lý phù hợp Dưới đây là các loại nước thải chính được phân loại theo nguồn gốc.
– Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác
Nước thải công nghiệp là loại nước thải phát sinh từ các nhà máy hoạt động, bao gồm cả nước thải sinh hoạt, nhưng chủ yếu là nước thải từ quy trình sản xuất công nghiệp.
Nước mưa được coi là nước thải tự nhiên, và trong các thành phố hiện đại, nước thải này được thu gom thông qua một hệ thống thoát riêng biệt.
Nước thải đô thị là thuật ngữ chỉ các chất lỏng trong hệ thống cống thoát của thành phố, bao gồm tất cả các loại nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt và công nghiệp.
1.1.2 Khái niệm nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp gồm nước tiểu, nước tắm gia súc và nước rửa chuồng, có thể chứa một phần hoặc toàn bộ lượng phân do gia súc, gia cầm thải ra Đây là loại chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong ngành chăn nuôi.
1.1.3 Khái niệm xử lý nước thải
Xử lý nước thải là quá trình loại bỏ ô nhiễm từ nước thải, đảm bảo nước sau khi thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn quốc gia về hàm lượng chất ô nhiễm Quá trình này bao gồm các phương pháp vật lý, hóa học và sinh học nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm có nguồn gốc khác nhau Mục tiêu cuối cùng là tạo ra nước thải an toàn cho môi trường và chất thải rắn phù hợp cho việc xử lý hoặc tái sử dụng.
Thành phần và tính chất của nước thải chăn nuôi lợn
Nước thải chăn nuôi lợn chứa hàm lượng hữu cơ chiếm 70-80%, bao gồm protein, lipid, hydrocacbon và các dẫn xuất như cellulose, acid amin Hàm lượng chất vô cơ chiếm 20-30%, bao gồm đất, cát, bụi muối phosphate, nitrat và các ion như Cl-, SO4^2-, PO4^3- Nước thải này còn chứa nhiều vi khuẩn và vi trùng gây bệnh như E.coli, salmonella, shigella, có thể gây ra các bệnh tả, thương hàn, kiết lỵ, cùng với các virus từ dịch bệnh trên gia súc như lở mồm long móng và tai xanh Do đó, việc xử lý nước thải trong ngành chăn nuôi là rất cần thiết trước khi thải ra môi trường.
Bảng 1.1: Thành phần nước thải chăn nuôi lợn
Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pH 7,23 - 8,07
(Nguồn: Khoa môi trường – Đại học Bách khoa TPHCM)
Tổng quan về phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi
Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các bước như sau xử lý sau:
1.3.1 Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bậc 1
Xử lý bậc một trong xử lý nước thải chăn nuôi là giai đoạn đầu tiên, có vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các chất thô, kích thước lớn và các chất vô cơ Giai đoạn này giúp loại bỏ các chất lơ lửng có thể lắng được, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.
1.3.1.1 Các công trình xử lý thường được áp dụng xử lý bậc 1 trong chăn nuôi a Song chắn rác: Song chắn rác đƣợc thiết kế nhằm mục đích tách rác rưởi và các chất không tan có kích thước lớn ra khỏi nước thải song chắn rác thường có khoảng cách giữa các khe hở là ≥ 15mm Rác có thể lấy ra khỏi song chắn rác bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ khí b Bể lắng sơ cấp: đây là công trình đƣợc thiết kế nhằm mục đích: loại bỏ các chất rắn lắng đƣợc (các chất rắn này có thể gây nên hiện tƣợng bồi lắng trong nguồn nhận); tác dầu mỡ hoặc các chất nổi khác; giảm tải trọng hữu cơ cho công trình xử lý sinh học phía sau Bể lắng sơ cấp khi đƣợc thiết kế vận hành tốt có thể loại bỏ đƣợc 35 – 45% hàm lƣợng chất lắng lơ lửng (SS) vào 10 – 30% BOD5
Bể lắng sơ cấp có ba dạng chính: bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng ly tâm Trong đó, bể lắng ngang thường được thiết kế cải tiến hơn so với bể lắng có vách nghiêng Cặn lắng thu được từ bể lắng sơ cấp, hay còn gọi là cặn tươi, có tỷ trọng dao động từ 1,03 đến 1,05, hàm lượng chất rắn khoảng 4-12% và độ ẩm lên tới 93%.
Bể điều hòa là thiết bị quan trọng trong xử lý nước thải, giúp điều chỉnh lưu lượng, nồng độ và nhiệt độ của nước khi hàm lượng chất bẩn thay đổi theo thời gian Để ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn và đảm bảo sự xáo trộn đồng đều trong bể, có thể áp dụng các biện pháp như thổi khí hoặc khấy trộn cơ khí.
1.3.2 Xử lý nước thải chăn nuôi bậc 2
Nước thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu cơ hòa tan, keo và phân tán nhỏ chưa được xử lý hiệu quả ở giai đoạn xử lý bậc I, dẫn đến nguy cơ ô nhiễm nguồn nước Giai đoạn xử lý bậc 2 thường tập trung vào quá trình xử lý sinh học, nhằm khoáng hóa các chất hữu cơ với sự tham gia của vi sinh vật, chuyển đổi chúng thành CO2 và H2O Việc kiểm soát và quản lý hiệu quả các chất hữu cơ trong nước thải là rất quan trọng để bảo vệ môi trường nước.
1.3.2.1 Quá trình xử lý sinh học kỵ khí
Quá trình xử lý sinh học kỵ khí là phương pháp xử lý chất thải hữu cơ bằng vi sinh vật trong môi trường không có oxy Quá trình này bao gồm nhiều phản ứng sinh hóa phức tạp và các hợp chất trung gian, trong đó mỗi phản ứng được xúc tác bởi các enzym đặc biệt.
Hình 1: Sơ đồ phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khi
Trong giai đoạn 1 của quá trình lên men, nước thải chăn nuôi lợn chứa nhiều polyme hữu cơ phức tạp và không tan trong nước như protein, chất béo, carbon hydrat, cellulose và lignin Các polyme này được phân hủy bởi enzym ngoại bào do vi sinh vật thủy phân sinh ra, tạo ra các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn Phản ứng thủy phân chuyển hóa protein thành acid amin, carbon hydrat thành đường đơn và chất béo thành acid hữu cơ mạch dài cùng glyxerin Tuy nhiên, quá trình thủy phân cellulose và các chất hữu cơ phức tạp diễn ra chậm hơn, điều này làm hạn chế tốc độ phân hủy kỵ khí trong giai đoạn này và các giai đoạn tiếp theo.
Tốc độ thủy phân chịu ảnh hưởng bởi nồng độ chất nền, số lượng vi khuẩn và các yếu tố môi trường khác, với quá trình này diễn ra chậm khi nhiệt độ dưới 20°C.
- Giai đoạn 2 (giai đoạn acid hóa): cấc hợp chất hữu cơ đơn giản từ quá trình thủy phân đƣợc các vi khuẩn acetogenic chuyển hóa thành acid acetic,
Trong giai đoạn 3 (giai đoạn axcetat hóa), sản phẩm từ quá trình acid hóa được chuyển hóa thành nguyên liệu cho quá trình methane hóa Khoảng 70% COD của nguồn được chuyển đổi thành acid acetic, trong khi 30% COD còn lại đóng vai trò là chất cho điện tử, được chuyển hóa thành CO2 và H2.
Giai đoạn 4 trong quá trình xử lý yếm khí, còn được gọi là giai đoạn methane hóa, là giai đoạn chậm nhất Tại đây, khí methane được hình thành thông qua phản ứng giữa acid acetic hoặc khí CO2 và H2 Quá trình này được thực hiện bởi các loại vi khuẩn acetotrophic và hydrogenotrophic.
CH3COOH CH4 + CO2 ; 4H2 + CO2 CH4 + H20
Vi sinh vật sản xuất methane từ hydro và carbon dioxide có tốc độ phát triển nhanh, đóng vai trò quan trọng trong quá trình này Đồng thời, trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, các nhóm vi sinh vật tham gia cũng tiến hành tổng hợp tế bào.
Biện pháp xử lý kỵ khí giúp cải thiện chất lượng nước đầu ra, nhưng vẫn còn tồn tại nhiều hợp chất gây mùi hôi Do đó, phương pháp này chỉ được xem là bước tiền xử lý trong hệ thống xử lý nước.
Vào năm 1969, quá trình phân hủy kỵ khí đã được áp dụng rộng rãi trong xử lý bùn thải và phân, sau đó được mở rộng sang xử lý nước thải nhờ vào những ưu điểm vượt trội của nó.
- Khả năng chịu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí;
- Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước Một lượng sinh khối lớn đƣợc giữ lại trong bể;
- Chi phí xử lý thấp (không phải cung cấp oxy nhƣ quá trình xử lý hiếu khí);
- Tạo ra một nguồn năng lƣợng mới có thể sử dụng (khí sinh học - Biogas);
- Hệ thống công trình xử lý đa dạng: UASB, lọc kỵ khí, kỵ khí xáo trộn hoàn toàn, kỵ khí tiếp xúc
Bên cạnh các ƣu điểm trên, quá trình xử lý kỵ khí có một số nhƣợc điểm sau:
- Nhạy cảm với môi trường (t°, pH, nồng độ kim loại nặng
- Tốc độ phát triển sinh khối chậm
Trong công nghệ kỵ khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng:
- Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt;
- Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn
Các công trình kỵ khí, đặc biệt là bể Biogas, có triển vọng lớn trong việc xử lý nước thải từ chăn nuôi lợn Phương pháp này đơn giản và phổ biến tại nhiều cơ sở chăn nuôi, từ quy mô trang trại đến hộ gia đình Bể Biogas không chỉ giúp xử lý nước thải mà còn sản xuất năng lượng khí sinh học, góp phần thay thế một phần nguồn năng lượng khác Tuy nhiên, nhược điểm của bể Biogas là thời gian lưu trong bể lâu và khó áp dụng cho các trang trại chăn nuôi lớn.
Bể Biogas giúp phân hủy một phần chất hữu cơ, làm giảm hàm lượng chất hữu cơ và mùi trong nước thải Bùn cặn từ bể Biogas có thể được sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp, đồng thời cung cấp nguồn năng lượng mới, góp phần giảm chặt phá rừng và bảo vệ môi trường Khí Biogas là nguồn năng lượng tiềm năng cho tương lai, đồng thời hỗ trợ bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên.
TỔNG QUAN VỀ TRẠI CHĂN NUÔI GIỐNG SIÊU NẠC CÔNG NGHỆ CAO KẾT HỢP NÔI TRỒNG THỦY SẢN, TRỒNG CÂY SINH THÁI TẠI XÃ NAM XUÂN HUYỆN NAM ĐÀN
Khái quát chung
Dự án đầu tư xây dựng trại chăn nuôi giống siêu nạc công nghệ cao kết hợp nuôi trồng thủy sản và trồng cây sinh thái tại xã Nam Xuân, huyện Nam Đàn đã được UBND tỉnh Nghệ An phê duyệt theo quyết định số 5003/QĐ – UBND – CN vào ngày 22 tháng 10 năm 2010 Khu đất thực hiện dự án nằm tại vùng Mơng và Dám Thí, xã Nam Xuân, huyện Nam Đàn, với các vị trí tiếp giáp rõ ràng.
- Phía Bắc giáp: Đất nông nghiệp
- Phía Nam giáp: khu vực chùa Mƣng
- Phía Đông giáp: kênh tưới
- Phía Nam giáp: Trại Vân Phong
Dự án đƣợc đầu tƣ xây dựng trên diện quy hoạch là: 85.879,37 m 2 trong đó:
- Khu A: Trang trại nuôi lợn giống siêu nạc (quy mô nuôi tối đa 1.200 lợn nái và hậu bị), diện tích khu đất: 56,117,37 m 2
- Khu B: Khu trồng cây sinh thái, diện tích: 29.879,37 m 2
Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực dự án
2.2.1 Điều kiện tự nhiên Đặc điểm địa hình: Khu vực dự án là vùng Mơng và Dăm Thí thuộc địa bàn xã Nam Xuân, huyện Nam Đàn Khu đất trước đây là đất sản xuất nông nghiệp xấu, sản xuất kém hiệu quả Từ năm 2000 UBND xã Nam Xuân đã giao cho một số hộ gia đình vào mục đích trang trại chăn nuôi, địa hình không bằng phẳng, trong khu đất dự án có 1 số ao nước, phía Đông có mương tưới tiêu Gần khu vực án có Sông Đào chảy qua Đặc điểm khí hậu thủy văn: Khu vực dự án thuộc xã Nam Xuân, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An, đây là vùng khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa của vùng Bắc
Trung Bộ Việt Nam có nhiệt độ trung bình năm dao động từ 23 đến 25 độ C, với sự chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm không khí đáng kể giữa các mùa, đặc biệt là giữa mùa đông và mùa hè.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hằng năm: 23.7 0 C
Nhiệt độ cao tuyệt đối (tháng 6, 7): 42 0 C
Nhiệt độ thấp tuyệt đối (tháng 12,1,2): 6 0 C
- Độ ẩm: Bình quân năm: 83%
- Lượng mưa: mùa mƣa hằng năm bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 50 – 55% lƣợng mƣa trung bình cả năm
Lƣợng mƣa trung bình nhiều năm: 1800mm
Số ngày mƣa trung bình nhiều năm: 150 ngày
Lượng nước mưa ngày lớn nhất: 318 mm
Hướng gió thịnh hành ở khu vực này chủ yếu là Tây Nam và Đông Bắc Gió Tây Nam, mang theo không khí khô, thường xuất hiện từ tháng 5 đến tháng 9, trong khi gió Đông Bắc lại mang đến mưa phùn lạnh ẩm ướt, kéo dài từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau.
- Bão: Đây là vùng thường xuyên có bão, sức gió trung bình khoảng 20m/s
Khu vực dự án chịu ảnh hưởng trực tiếp từ sông Đào, một con sông nhân tạo được hình thành từ thời Pháp thuộc Sông Đào bắt nguồn từ thị trấn Nam Đàn, chảy qua Hưng Nguyên và chia thành hai nhánh: một nhánh chảy về Vinh và một nhánh về phía Nghi Lộc Với lưu lượng khoảng 33m³/s, sông Đào đóng vai trò quan trọng trong việc tưới tiêu, phục vụ sinh hoạt của người dân và ngăn lũ cho các địa phương xung quanh.
2.2.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội a, Đặc điểm kinh tế: Năm 2010 dự tính tổng giá trị sản xuất đạt 64.802 triệu đồng, trong đó, giá trị sản xuất nông lâm thủy sản đạt 33.540,4 truyệt đồng tăng 9% so với năm 2009, tiểu thủ công nghiệp – xây dựng đạt 7.232 triệu đồng tăng 24% so với năm 2009, dịch vụ thương mại đạt 6.030 triệu đồng tăng 30,2% so với năm 2009 b, Văn hóa – xã hội: theo số liệu thống kê xã Nam Xuân, tính đến tháng
Tính đến năm 2010, xã Nam Xuân có tổng dân số 6.025 người, trong đó có 2.752 nam và 3.273 nữ, với mật độ dân số đạt 448 người/km² Xã có 1.495 hộ gia đình, trung bình mỗi hộ có 4 người Đặc biệt, có 3.150 người trong độ tuổi lao động, chiếm 52,28% tổng dân số của xã.
Hiện trạng môi trường nền khu vực dự án
Chất lượng môi trường khu vực dự án đã được Trung tâm Kiểm định An toàn thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Vinh tiến hành đo đạc và lấy mẫu để phân tích Đánh giá này bao gồm chất lượng không khí, nước mặt và nước dưới đất, với kết quả cụ thể như sau:
2.3.1 Chất lượng môi trường không khí
Trong quá trình nghiên cứu chất lượng môi trường nên khu vực dự án: nhóm phân tích tiến hành lập điểm đo đạc chất lượng môi trường không khí
Vị trí điểm đo cụ thể nhƣ sau:
- K1: tại khu vực dự án, xã Nam Xuân, Nam Đàn, Nghệ An có tọa độ: X(m): 2070238; Y(m): 583621
- K2: cách khu vực dự án 50 m về phía Tây Nam có tọa độ:
- K3: đường vào dự án cách dự án 100m có tọa độ:
Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.1: chất lượng môi trường không khí xung quanh khu vực dự án
TT Chỉ tiêu Đơn vị
Kết quả phân tích QCVN 05:2009/BTNMT
7 Tiếng ồn dBA 36 34 32 70 QCVN 26:2010/BTNMT
(Nguồn: Trung tâm KĐATTP – MT, Trường Đại học Vinh, tháng 12 năm 2010)
Kết quả từ bảng trên cho thấy các chỉ tiêu đo đạc về tiếng ồn, bụi, và nồng độ khí SO2, CO, NO2 đều thấp hơn giới hạn cho phép theo QCVN 05:2009/BTNMT và QCVN 26:2010/BTNMT Điều này chứng tỏ chất lượng môi trường không khí tại khu vực thực hiện dự án đang ở mức tốt và chưa có dấu hiệu ô nhiễm.
2.3.2 Chất lượng môi trường nước mặt Để khảo sát chất lượng môi trường nước mặt, nhóm khảo sát đã lấy 02 mẫu tại mương thoát nước cạnh khu vực dự án có vị trí cụ thể như nhau:
- 01 điểm tại vị trí dự kiến xả thải vào mương phía Bắc khu vực dự án, có tọa độ: X(m): 2071635; Y(m): 583826
- 01 điểm tại cuối mương thoát nước ra vị trí sông Đào, cách dự án 160m có tọa độ: X(m): 2071286; Y(m): 581372
Kết quả phân tích đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.2: chất lượng môi trường nước mặt khu vực dự án
TT Chỉ tiêu Đơn vị đo Kết quả QCVN:
(Nguồn: Trung tâm KĐATTP – MT, Trường Đại học Vinh, tháng 12 năm 2010)
Kết quả phân tích cho thấy các thông số nước mặt tại khu vực dự án đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 08:2008/BTNMT Cột B, không có dấu hiệu ô nhiễm.
2.3.3 Chất lượng môi trườn nước dưới đất
Nước dưới đất được lấy từ nước giếng khoan trong khu vực dự án vùng Dăm Thí và khu vực vùng Mowng có tọa độ nhƣ sau:
- N1: nước giếng khoan của ông Nguyễn Hữu Hà, thuộc xóm 3 xã Nam
Xuân, huyện Nam Đàn có tọa độ: X(m): 2081129; Y(m): 581652
- N2: nước giếng khoan trong khu vực Dăm Thí; tọa độ:X(m): 2061572; Y(m): 580647
Kết quả phân tích đƣợc thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.3: chất lượng môi trường nước mặt khu vực dự án
TT Chỉ tiêu Đơn vị đo Kết quả QCVN:
(Nguồn: Trung tâm KĐATTP – MT, Trường Đại học Vinh, tháng 12 năm 2010)
Kết quả phân tích mẫu nước dưới đất cho thấy tất cả các chỉ tiêu đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN 09:2008/BTNMT Chất lượng nước dưới đất tại khu vực dự án được đánh giá là khá tốt và chưa có dấu hiệu ô nhiễm.
Kết quả phân tích và do đạc cho thấy các thành phần môi trường không khí, nước mặt và nước dưới đất trong khu vực dự án chưa có dấu hiệu ô nhiễm, đáp ứng đủ điều kiện để tiến hành xây dựng dự án.
Tính toán nhu cầu sử dụng nước và lược nước thải thải ra trong quá trình chăn nuôi
2.4.1 Nhu cầu sử dụng nước trong quá trình chăn nuôi
Nhu cầu cấp nước cho chăn nuôi bao gồm nước uống, nước tắm và nước vệ sinh chuồng trại, với nguồn nước được lấy từ giếng khoan đã qua xử lý Tiêu chuẩn cấp nước cho chăn nuôi được khảo sát thực tế tại một số trang trại nuôi lợn ở tỉnh Nghệ An và khu vực lân cận.
- Nước cấp cho lợn nái: 65 lít/con/ngày Lượng nước tính toán 1.200 con lợn nái và hậu bị là: 1.200x65/1000 = 78 m 3 /ng.đ
- Nước cấp cho lợn đực: 70 lít/con/ngày Lượng nước tính toán cho 35 con lợn đực là: 35x70/1000 = 2,45 m 3 /ng.đ
- Nước cấp cho lợn con: 20 lít/con/ngày Lượng nước tính toán cho 3.840 con là: 3.840x20/1000 = 76,8 m 3 /ng.đ
Tổng lượng nước cần cung cấp phục vụ cho hoạt động sản xuất của trại là: 78 + 2,45 + 76.8 = 157,8 m 3 /ng.đ
2.4.2 Lưu lượng nước thải sản xuất
Nước thải sản xuất chủ yếu phát sinh từ quá trình tắm rửa và vệ sinh chuồng trại, với ước tính khoảng 80% tổng lượng nước cung cấp cho sản xuất Do đó, lượng nước thải sản xuất của trại đạt 125,8 m³/ngày.
Lượng nước thải cần được thu gom và xử lý trước khi xả ra môi trường nhằm ngăn chặn ô nhiễm và bảo vệ hoạt động sinh hoạt, sản xuất của cộng đồng xung quanh khu vực dự án.
Dữ liệu thiết kế nước thải chăn nuôi của trại lợn
Nước thải sản xuất từ trại chăn nuôi lợn phải tuân thủ quy định tại QCVN 40:2011/BTNMT về chất lượng nước thải công nghiệp Kết quả phân tích nước thải tại trại lợn Thái Dương, xã Đại Sơn, huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An, do phòng phân tích Đất và môi trường thuộc Viện Quy hoạch & thiết kế nông nghiệp thực hiện vào ngày 24/11/2010, cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải chưa qua xử lý Các kết quả phân tích từ các trại lợn hoạt động trong khu vực lân cận cũng được tham khảo để so sánh.
Bảng 2.4 Dữ liệu thiết kế nước thải
TT Chỉ tiêu Đơn vị Thông số đầu vào
Thông số đầu ra QCVN 40:2011/BTNMT
Nước thải đầu ra sau khi xử lý phải đạt QCVN 40:2011/BTNMT với nồng độ tương ứng như ở bảng 2.4
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT TRẠI CHĂN NUÔI LỢN SIÊU NẠC
Sơ đồ quy trình xử lý nước thải 42 3.2 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý Error! Bookmark not defined
Dựa trên các số liệu về thành phần, tính chất và yêu cầu đầu ra của nước thải chăn nuôi, cùng với tính khả thi của các phương pháp xử lý, tôi đề xuất quy trình xử lý nước thải như sau.
Hình 8: Sơ đồ quy trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn siêu nạc
Thải bỏ SCR tách rác
Bể lắng kết hợp Metan hóa
Máy ép bùn Thải bỏ
Nước hồi lưu Bùn cặn
Nước thải được thu gom qua hệ thống cống và đi qua hệ thống song chắn rác 2 lớp, bao gồm lớp thô và lớp tinh, nhằm thu gom hiệu quả các chất rắn trước khi vào hệ thống chung Quá trình này giúp ngăn ngừa tắc nghẽn đường ống và loại bỏ cát, cặn, đảm bảo nước thải được xử lý hiệu quả.
Bể lắng kết hợp Metan hóa
Nước thải được dẫn vào bể lắng kết hợp với quá trình metan hóa nhờ vào lực tự chảy Tại đây, quá trình phân hủy chủ yếu diễn ra với phân gia súc từ nhà lưu trữ động vật Bể lắng được chia thành các khu vực khác nhau để tối ưu hóa hiệu quả xử lý.
2 ngăn thông với nhau và đƣợc xây kín hoàn toàn
Ngăn chứa là ngăn thứ 1 trong hệ thống xử lý nước thải, được thiết kế để không làm khuấy trộn bề mặt Trong ngăn này, các thành phần trong nước thải nổi lên tạo thành lớp váng, trong khi các chất hữu cơ trong cặn lắng sẽ phân hủy kị khí, tạo ra các chất bền vững hơn cùng với khí như CO2, CH4 và H2S.
Nước thải được chuyển sang ngăn lắng thứ hai, nơi quá trình phân hủy yếm khí tiếp tục diễn ra Để đảm bảo an toàn, hệ thống thoát khí chống nổ được thiết lập bằng cách kết nối ống thông hơi giữa ngăn 1 và ngăn 2, cho phép khí thoát ra ngoài môi trường Ống thoát khí được dẫn tới khu xử lý mùi để ngăn chặn sự phát tán mùi khó chịu ra xung quanh.
Bể xử lý nước thải được thiết kế với hai ngăn, sử dụng hệ sinh vật yếm khí để phân hủy các hợp chất hữu cơ ô nhiễm Bể được xây dựng kín bằng bê tông cốt thép và có hệ thống thu khí nhằm ngăn chặn mùi hôi và nguy cơ cháy nổ Khí sinh ra trong bể sẽ được dẫn đến thiết bị xử lý mùi hôi bằng phương pháp sinh học Nước thải được đưa vào bể UASB theo chiều từ dưới lên, được phân phối đều qua dàn ống để đảm bảo lưu lượng nước thải trải đều trên toàn bộ tiết diện của bể Trong quá trình đi lên, nước thải tiếp xúc với lớp đệm bùn sinh học do các phần tử lơ lửng tạo ra, và quá trình xử lý diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các phần tử hạt.
Trong quá trình phân huỷ yếm khí, các khí như CH4, CO2, NH3 và một lượng nhỏ H2S được sinh ra, tạo ra dòng chảy luân chuyển trong bể phản ứng, giúp tăng cường hiệu quả xử lý Vi sinh vật yếm khí phân huỷ hợp chất hữu cơ trong nước thải, sản sinh CO2 và CH4 Để tách hỗn hợp khí ra khỏi dòng nước thải, bể UASB được thiết kế với ba thiết bị tách pha rắn/lỏng/khí, giúp khí tập trung tại các khoang thu khí và dẫn tới thiết bị xử lý và đốt khí (Biogas Flare) Sau khi qua vùng phản ứng, nước thải chảy lên vùng lắng, nơi cặn lơ lửng được tách ra bằng trọng lực và rơi trở lại vùng phân huỷ Nước thải sau khi lắng sẽ được dẫn sang bể chứa sau UASB trước khi tiếp tục đến bể xử lý sinh học hiếu khí.
Khí Biogas được sản xuất trong quá trình xử lý yếm khí UASB và có thể được đốt bằng thiết bị đốt phóng không hoặc đưa vào nồi hơi của nhà máy để thu nhiệt Hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm như COD và BOD trong bể UASB đạt khoảng 70% Sau khi xử lý, nước thải sẽ tiếp tục chảy vào bể hiếu khí kết hợp kỵ khí để loại bỏ triệt để các chất ô nhiễm còn lại.
Một phần bùn cặn sinh ra sẽ được hôi lưu về phía ngăn đầu của bể, một phần đƣợc hút đƣa sang bể nén bùn
Bể Xử lý Hiếu khí
Nước thải sau bể UASB sẽ được đưa vào bể hiếu khí
Quá khử Nitơ đƣợc diễn ra nhƣ sau:
- NO + N2O N2 (khí) Ngăn sục khí
Trong bể sinh học hiếu khí, vi khuẩn hiếu khí (bùn hoạt tính) thực hiện phân hủy các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải Quá trình này bao gồm các giai đoạn chính để xử lý hiệu quả nước thải.
Quá trình oxi hóa ( hay dị hóa)
(COHNS) + O2 + VK hiếu khí CO2 + NH4
+ sản phẩm khác + năng lƣợng Quá trình tổng hợp (hay đồng hóa)
(COHNS) + O2 + vi khuẩn hiếu khí C5H 7O2N + năng lƣợng
Khi hàm lượng chất hữu cơ không đủ cho vi khuẩn, chúng sẽ tiến hành hô hấp nội bào, sử dụng nguyên sinh chất của chính mình làm cơ chất Để thực hiện quá trình này, bùn hoạt tính được nuôi cấy vào bể nhằm đạt nồng độ vi sinh phù hợp với lượng cơ chất đầu vào Sự tương thích giữa hai yếu tố này được đánh giá qua chỉ tiêu MLSS (hàm lượng sinh khối lơ lửng – mg/L) và tỷ lệ F/M (lượng cơ chất so với lượng vi sinh vật).
Oxy được cung cấp vào bể thông qua hệ thống máy khuấy trộn khí trục đứng tiên tiến từ Mỹ, Hà Lan, và Đức, với hiệu suất cấp khí lên đến 2,3 kg O2/kWh, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn hiếu khí phát triển và thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp Phương pháp sục khí hòa tan ô xy này giúp tiết kiệm năng lượng vận hành, đồng thời giảm thiểu chi phí bảo trì thiết bị, không cần thay thế định kỳ như các hệ thống phân phối khí phức tạp Sau quá trình xử lý sinh học, hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải được loại bỏ, và nước thải sau đó được dẫn vào bể lắng để tách bùn vi sinh vật khỏi nước.
Hỗn hợp bùn và nước thải được chuyển từ bể sinh học hiếu khí qua hệ thống máng tràn vào ngăn thu, sau đó dẫn đến bể lắng đứng để tách nước và bùn Bùn sinh học lắng xuống đáy bể lắng thứ cấp và được thu vào hố chứa bằng thiết bị gạt bùn, sau đó định kỳ được chuyển sang bể chứa bùn trung gian qua đường ống tự chảy nhờ áp lực cột nước Một phần bùn sinh học (bùn hoạt tính) sẽ được tuần hoàn trở lại bể thiếu khí để duy trì nồng độ vi sinh (MLSS) phù hợp Theo chu kỳ, bùn thừa trong hố chứa sẽ được bơm vào bể nén bùn Nước thải sau khi tách bùn tại bể lắng thứ cấp đã được xử lý ô nhiễm hữu cơ, nhưng vẫn chứa vi khuẩn và virus, nên sẽ được dẫn qua bể khử trùng để tiêu diệt hoàn toàn trước khi thải ra môi trường.
Tại bể khử trùng, nước thải được trộn với NaOCl để tiêu diệt vi khuẩn coliform và vi sinh vật gây hại, với thời gian lưu nước tối thiểu 30 phút, có khả năng diệt tới 99% virus gây bệnh Bể khử trùng được thiết kế để tối ưu hóa sự khuấy trộn nhờ hệ thống vách ngăn đổi hướng, giúp nâng cao hiệu quả xử lý Nước thải sau khi được xử lý sẽ được xả vào ao nuôi bèo trong khuôn viên nhà máy trước khi chảy ra nguồn tiếp nhận.
Bùn dư từ bể lắng II và bể UASB sẽ được bơm vào bể nén bùn để giảm thể tích và độ ẩm của bùn từ 99% xuống 96% Sau đó, bùn sẽ được bơm lên máy ép bùn Bể nén bùn được phủ kín nhằm ngăn ngừa ô nhiễm mùi ra môi trường xung quanh.
Máy ép bùn băng tải là thiết bị quan trọng trong việc tách nước khỏi bùn, sử dụng polymer như chất phụ trợ để tối ưu hóa quá trình này Sau khi tách nước, bùn sẽ được tạo thành dạng bánh và được xử lý bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh Nước thu hồi từ quá trình tách bùn sẽ được tuần hoàn trở lại hố bơm, đảm bảo hiệu quả và bảo vệ môi trường.
3.2 Tính toán thiết kế hệ thống xử lý
Với lượng nước thải 125,8 m 3 /ng.đ, nước thải thải ra môi trường phải đạt QCVN 40:2011/BTNMT và các yêu cầu thiết kế sau đây:
Lưu lượng thiết kế trung bình: 5,3 m 3 / giờ
Thời gian hoạt động của hệ thống: 24 giờ
3.2.1 Thiết kế bể lắng kết hợp metan hóa