Xử lý nước thải chăn nuôi

Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi  là một phần không thể thiếu khi chăn nuôi gia súc, gia cầm hiện nay. Việc xử lý nước thải trong chăn nuôi hạn chế được mầm bệnh, giảm mùi hôi thối, bảo vệ môi trường sống, tránh gây ô nhiễm môi trường. Chẳng những vậy, chất thải chăn nuôi sinh ra khí đốt trong quá trình xử lý nước thải chăn nuôi còn mang lại giá trị kinh tế vô cùng to lớn. Cùng gre-ic tìm hiểu một số thông tin liên quan đến việc xử lý nước thải trong chăn nuôi được quan tâm nhất hiện nay nhé!

1. Thành phần tính chất nước thải chăn nuôi.

– Một vài đặc điểm của nước thải chăn nuôi theo mô hình trang trại điển hình là nồng độ ô nhiễm khá cao, COD, BOD, N, P, SS, VSV… lớn hơn gấp nhiều lần tiêu chuẩn cho phép, và đặc biệt nguồn vi sinh vật gây bệnh có thể gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người cũng như gây ô nhiễm môi trường sống xung quanh.

– Lượng TSS có trong nước thải với nồng độ lớn sẽ khiến nước bị đục, dẫn đến quá trình quang hợp của các loài thủy sinh bị hạn chế, một số loài tảo và rong rêu không thích nghi được với điều kiện thay đổi của nguồn nước sẽ bị tiêu diệt gây mất cân bằng môi trường sống cho các loài sinh vật khác. Bên cạnh đó, các chất N và P với nồng độ quá cao sẽ gây hiện tượng phú dưỡng, không có lợi cho chất lượng nguồn nước do các loài rong tảo phát triển mạnh.

– Các vi sinh vật gây bệnh có trong nước thải rất dễ gây các bệnh dịch cho con người khi sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm. Chính vì vậy, xây dựng một hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi đạt chuẩn mang quy mô lớn cho trang trại chăn nuôi là việc làm hết sức cần thiết cho môi hộ gia đình kinh doanh trang trại chăn nuôi.

– Phát sinh trong quá trình tắm, phân, nước tiểu của gia súc.

– Nước thải chứa nhiều vi khuẩn, giun sán, ấu trùng.

– Các chất vô cơ và hữu cơ : chất hữu cơ như protein, acid amin, chất béo, thức ăn thừa, phân, … chiếm phần lớn lên đến 70 – 80%. Trong đó, chất vô cơ chiếm khoảng 20 – 30 % bao gồm các chất muối ure, amonium, cát, clorua …

–  Nước thải chăn nuôi hàm lượng ô nhiễm cao : Amoni khoảng 1200mg/l và COD khoảng 6000 mg/l.

2. Xử lý nước thải chất thải trong chăn nuôi lợn bằng hầm Biogas

Trong thực tế, tùy vào điều kiện từng khu vực,từng quy mô trang trại;… mà có thể sử dụng các loại công trình khí sinh học (KSH) khác nhau.

Trong Hầm Biogas, dưới sự tác động của chế phẩm vi sinh tốc độ cao; kết hợp với sự tác động của các loại vi sinh vật kỵ khí; sẽ phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có mạch hóa học lớn thành các chất hữu cơ dễ phân hủy hơn. Tạo điều kiện cho các quá trình xử lý chất thải phía sau. Đồng thời sinh ra các khí Biogas phục vụ nhu cầu sinh hoạt, chạy máy phát điện…

Trong hầm Biogas bố trí các hệ thống xáo trộn nước thải. Nhằm tránh lắng cặn và tạo điều kiện sinh khí Biogas (CH4) triệt để nhất.

Hỗn hợp khí biogas (hay khí sinh học biogas) được sinh ra bao gồm: khí metan (CH4) chiếm hơn 60%, khí cacbonic (CO2) chiếm khoảng 30% và các khí khác như N2, h2, H2S…

Khí từ hầm Biogas được dẫn qua hệ thống tách nước và khử H2S nhằm thu khí CH4 đạt hiệu quả cao. Khí CH4 sau cùng được dẫn vào bình tạo áp (PT101) và được phân phối sử dụng.

Hàm Biogas áp dụng cho các chuồng trại chăn nuôi quy mô nhỏ. Vật liệu làm hầm Biogas có thể bằng betong cốt thép hoặc chế tạo sẵn bằng Composite.

Công trình hàm Biogas phủ bạt nhựa HDPE

Bên cạnh hầm biogas nhựa composite thông thường hoặc bể bê tông cho quy mô nhỏ; đối với các trang trại có quy mô lớn, lượng nước thải sinh ra nhiều; khi đó hầm biogas phải làm dạng hầm phủ bạt HDPE. Hay còn được gọi là hầm biogas HDPE hay màng chống thấm HDPE.

Cấu tạo của hầm HDPE bao gồm lớp màng chống thấm HDPE; màng phủ trên và hệ thống đảo trộn. – có tác dụng đảo đều nước thải giúp quá trình phân hủy nhanh hơn, hệ thống đường dẫn khí, đường dẫn nước thải…

Hầm HDPE sẽ có hiệu suất sinh khí tốt nhất do nhiệt độ của hầm rất cao dẫn đến khả năng kỵ khí có hiệu quả tối ưu nhất.

Do cấu tạo của hầm Biogas HDPE nên trong quá trình sử dụng tránh gặp phải các tình trạng như bị nghẹt ống thoát; ống vào và có thể tự động phá váng một cách dễ dàng.

Ngoài ứng dụng vào các hệ thống xử lý chất thải trong chăn nuôi lợn, hầm phủ bạt HDPE còn được ứng dụng trong các hệ thống khác như: Hệ thống xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn, hệ thống xử lý nước thải sản xuất bia, rượu, cồn hoặc là các hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi gia súc gia cầm khác…

Sử dụng thiết bị ép phân trước khi cho vào Biogas

Đối với các hệ thống không thu khí để sử dụng hoặc nhu cầu sử dụng khí ít thì có thể sử dụng mô hình ép khô phân tươi trước khi cho nước thải đi vào bể Biogas để xử lý.

Quy trình nước thải vào máy ép sẽ như sau:

Phân tươi từ trong chuồng được chảy cùng nước thải của lợn xuống bể chứa có 3 ngăn với dung tích tùy vào lượng phân và nước sinh ra trong một ngày. Ngăn thứ nhất nơi phân rơi xuống lắng lại, tốt nhất là ngăn này phải được vát đáy để đặt chõ hút của máy ép. Nước từ ngăn 1 tràn sang ngăn 2 và từ ngăn 2 tràn sang bể 3 rồi cuối cùng chảy vào hồ biogas để xử lý sơ bộ trước khi chảy vào hệ thống xử lý nước thải phía sau.

Phân sau khi được ép hết nước và được trộn với chế phẩm vi sinh thích hợp rồi đóng bao để 1 tuần cho hết mùi mới xuất bán. Một con lợn cỡ lớn trung bình thải ra 2 kg phân/ngày.

Dùng để ép các loại chất thải dạng xơ có kích thước khoảng 0,1mm trở lên như phân bò, heo, gà…
Thiết bị ép tách được lượng bã, bùn tối đa có trong nước thải nhằm giảm tải trọng hoặc giảm bớt hàm lượng chất ô nhiểm cần xử lý trong nước thải.

Lượng bã sau khi ép độ ẩm giảm 55-65% nên có thể tái sử dụng làm phân comport bón cho cây trồng.
Đối với những sản phẩm tái chế để làm chất đốt hoặc tái sử dụng cần độ ẩm thấp thì sản phẩm này đạt hiệu quả tối ưu, giúp rút ngắn quá trình sấy.

Những ưu điểm nổi trội của thiết bị ép phân:

• Thiết bị đem lại hiệu quả kinh tế cao cho chủ trang trại do tái chế được những phế phẩm, chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn.
• Với dải công suất rộng nên có thể đáp ứng cho những trang trại từ bé đến lớn.
• Vận hành đơn giản ổn định, tiêu hao năng lượng thấp do chỉ vận hành 1 tuần một lần.
• Không tốn chi phí hóa chất và chỉ sử dụng một nhân công bật máy trong quá trình vận hành.
• Tuổi thọ thiết bị trên 10 năm.
• chi phí đầu tư ban đầu không cao, nhưng lợi ích mang lại thì nhiều.
• Phù hợp với điều kiện các trang trại nuôi lợn tại Việt Nam.
• Lắp rắp, hoạt động, bảo trì bảo dưỡng đơn giản.
• Giảm được ô nhiễm cho các khâu xử lý phía sau.

Xử lý chất thải trong chăn nuôi lợn bằng chế phẩm sinh học

Từ đầu thập kỷ 80 của thế kỷ trước, người ta đã sử dụng các chất men vi sinh bổ sung vào trong nước thải để giảm ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi. Được gọi là các “Chế phẩm EM Effective Microorganisms – vi sinh vật hữu hiệu”. Thời kỳ đầu, các chế phẩm này được nhập khẩu từ nước ngoài. Nhưng ngày nay công nghệ phát triển; các chế phẩm vi sinh này đã được sản xuất nhiều ở trong nước.

Các men nghiên cứu sản xuất trong nước cũng rất phong phú đa dạng. Chúng có ưu điểm là tiết kiệm chi phí & phù hợp hơn với điều kiện tự nhiên, khí hậu nước ta. Chế phẩm sinh học được sử dụng rất đa dạng. Có thể dùng trực tiếp vào nước thải; dùng phun vào chuồng nuôi vào chất thải để giảm mùi hôi; hoặc dùng trộn vào thức ăn…

Xử lý chất thải trong chăn nuôi lợn bằng ủ phân hữu cơ (Compost)

Xử lý chất thải bằng ủ hữu cơ (Compost) là sử dụng chủ yếu bã phế thải thực vật (lá cây, cỏ), phân của động vật; mà thông qua hoạt động trực tiếp hay gián tiếp của vi sinh vật phân hủy & làm tăng cao chất lượng của sản phẩm. Tạo nên phân bón hữu cơ giàu chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng.

Phương pháp ủ phân hữu cơ (phân Compost).

Người ta chọn chỗ đất khô thoáng không ngập nước; trải một lớp rác hữu cơ hoặc bã phế thải trồng trọt dầy khoảng 20cm. Sau đó lót một lớp phân lợn khoảng 20-50% so với rác. Tưới nước để có độ ẩm đạt 45-50%. Rồi lại tiếp tục trải một lớp thực vật, rác, bã phế thải trồng trọt lên trên… đến khi đống ủ đủ chiều cao (Lưu ý không sử dụng cỏ gấu, cỏ tranh để ủ).

Sau đó dùng tấm ni lông, bạt… đủ lớn để phủ kín đống phân ủ. Có thể bổ sung vào cùng các lớp rác ở giữa đống ủ một lượng xác động vật chết.

Trong vòng một tuần thì đảo đều đống phân ủ và bổ sung thêm nước cho đủ độ ẩm trong khoảng 45-50%, sau đó che ni lông, phủ kín bạt lại như cũ.

Ủ phân bằng phương pháp này hoàn toàn nhờ sự lên men tự nhiên. Tuy nhiên để kích thích quá trình lên men có thể bổ sung thêm các chế phẩm vi sinh thích hợp

Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp ủ phân compost được ứng dụng tại các chuồng nuôi nhỏ từ rất lâu. Tuy nhiên để áp dụng quy mô lớn phải đầu tư.

Nhờ quá trình lên men & nhiệt độ tự sinh của đống phân ủ sẽ tiêu diệt được phần lớn các mầm bệnh nguy hiểm. Thậm chí ủ phân có thể phân hủy được cả xác động vật chết khi lượng phế thải thực vật đủ lớn. Trong phân ủ có chứa chất mùn làm đất tơi xốp; tăng dung lượng hấp thụ khoáng của cây trồng. Đồng thời có tác dụng tốt đến hệ vi sinh vật có ích trong đất. Phân ủ còn có tác dụng tốt đối với tính chất lý hoá học và sinh học của đất. Không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật & giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường sinh thái.

Xử lý chất thải trong chăn nuôi lợn bằng hệ thống bể UASB

Thay việc sử dụng bể phủ bạt HDPE người ta có thể sử dụng bể kỵ khí UASB để tiết kiệm diện tích và tăng hiệu quả sinh khí.

Trong bể lọc ngược qua tầng bùn kỵ khí UASB, các chất thải hữu cơ trong nước thải được lưu trữ lại và ô xy hoá trong điều kiện yếm khí ngay tại trong lớp bùn hoạt tính kỵ khí khu vực vùng đáy bể.

Các chất khí tạo thành trong quá trình phân hủy kỵ khí trong lớp bùn này sẽ nổi lên trên. Sau đó bám dính vào các hạt bùn lơ lửng & được tách khỏi chúng khi va phải tấm chắn khí phía trên. Các hạt bùn được rơi quay trở lại tầng cặn ở đáy bể. Khí được thu và dẫn ra ngoài về thùng chứa khí.

Nước thải sau khi lắng tách bùn cặn được thu về máng nước trong phía trên và dẫn ra khỏi bể.

Ưu điểm của bể kỵ khí UASB

• Chiều cao của bể UASB thường rất lớn. Do đó lượng bùn cặn trong nước thải được giữ lại hoàn toàn trong phần đáy bể.
• Sau bể UASB không cần bể lắng sơ cấp trước khi cho vào hệ thống sinh học phía sau.
• Hiệu suất sinh khí cao do điều kiện yếm khí được duy trì một cách nghiêm ngặt
• Tiết kiệm diện tích.

Nhược điểm

• Yêu cầu kỹ thuật xây dựng và thi công cao.
• Giá thành đắt hơn bể phủ bạt và bể Biogas truyền thống

3. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi

Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi cơ bản của gre-ic bao gồm các bước sau:

• Tách phân
• Biogas
• Hệ thống xử lý. Có thể áp dụng công nghệ sinh học toàn bộ hoặc Hóa lý kết hợp Sinh học.
  • Công nghệ sinh học toàn bộ có ưu điểm chi phí vận hành thấp tuy nhiên chi phí đầu tư xây bể ban đầu sẽ cao.
  • Công nghệ hóa lý kết hợp Sinh học thì chi phí đầu tư thấp hơn tuy nhiên tốn hóa chất trong quá trình vận hành. Tùy vào điều kiện từng Khách hàng Nam Việt sẽ tư vấn phương án Phù hợp
• Xả thải ra Môi trường hoặc tái sử dụng

Trong quy trình xử lý nước thải chăn nuôi trại  gre-ic không chỉ là xử lý nước thải với mục đích “xả bỏ cho xong” mà tận dụng nguồn thải để tái sử dụng, tiết kiệm, mang lại giá trị cho trang trại theo hướng sinh thái bền vững.

 

Tách phân trong nước thải chăn nuôi

• Máy ép phân sẽ tách gần như hoàn toàn lượng phân rắn có trong nước thải
• Giúp giảm thiểu nồng độ ô nhiễm trong nước thải, tiết kiệm chi phí xây dựng hệ thống xử lý
• Tận dụng phân sử dụng vào trồng trọt, bán cho các nhà máy sản xuất phân bón.
• Độ ẩm phân sau khi tách 55-65% có thể làm phân compost phục vụ nông nghiệp
• Phân phải được lấy thường xuyên vận chuyển bằng xe chuyên dụng tránh vi khuẩn dịch bệnh, mùi hôi

Biogas giúp giảm nồng độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi

• Tạo ra khí Metan (CH₄) 60%, CO₂ 30%, còn lại là các khí khác như N₂, H₂O, H₂S.
• Trong đó chỉ CH₄ là khí có thể tận dụng để làm nguyên liệu đốt
• Còn lại là khí tạp cần lọc để không gây ảnh hưởng đến chất lượng khí đốt
• Trong đó đặc biệt khí H₂S gây ăn mòn đường ống dẫn khí cần phải lọc triệt để.
• Khí Biogas có thể dùng nấu nướng, gia nhiệt, cấp khí cho lò đốt tiêu hủy xác heo chết.
• Đặc biệt dùng khí Biogas chạy máy phát điện để sử dụng thắp sáng trong trại hoặc Bán vào lưới điện Quốc gia. Giúp tiết kiệm chi phí năng lượng cho trại và có thể thu về nguồn lợi từ việc bán điện vào lưới điện.

Sơ đồ công nghệ Xử lý nước thải chăn nuôi heo

 Xử lý Biogas:

Bể Biogas: Công nghệ Biogas dựa nguyên lí hoạt động của vi sinh vật kỵ khí.

Trong điều kiện không có oxi các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ biến thành năng lượng hoạt động và khí mê tan.

Hỗn hợp khí CH4 (Metan), hidrosunfur (H¬2S), NOx, CO2….tạo thành khí biogas.

Bể Biogas dưới sự tác động của chế phẩm vi sinh tốc độ cao, kết hợp sự tác động của các loại vi sinh vật kỵ khí sẽ lên men nước thải, làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm có trong nước thải chăn nuôi.

Phù hợp với tải chịu đựng của hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas, đồng thời sinh ra khí Biogas quay lại sản xuất.

Hiệu suất xử lý BOD đạt khoảng 60%, do đó cần xử lý giai đoạn hai để đạt tiêu chuẩn về môi trường. Thông thường cứ khoảng 1m3 khối thể tích ủ sẽ sinh ra 500L Biogas.

Bể lắng: Nhiệm vụ của bể lắng sơ bộ là lắng đi các hạt cặn có kích thước lớn trong nước thải từ bể Biogas, nước thải từ bể Biogas sẽ được đi qua các bể lắng trước khi vào hệ thống xử lý.

Xử lý sơ bộ:

Bể điều hòa:

Trong hệ thống xử lý nước thải, bể điều hòa được xây dựng nhằm để điều hoà lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm và trung hoà pH (khi cần).

Từ đó, khắc phục các vấn đề sinh ra do sự dao dộng của lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm đồng thời cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình tiếp theo vì:

Các chất ảnh hưởng đến quá trình xử lý có thể được pha loãng, pH có thể được trung hòa và ổn định ⟹hiệu quả xử lý của quá trình xử lý sinh học được nâng cao do không bị hoặc giảm đến mức thấp nhất “shock” tải trọng;

Chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện do tải trọng chất thải lên các công trình ổn định.

Tiết kiệm diện tích xây dựng do các công trình sau bể điều hòa được thiết kế theo lưu lượng nước thải trung bình giờ.

Dung tích chứa nước càng lớn thì độ an toàn về nhiều mặt càng cao. Để tránh lắng cặn và phân hủy kỵ khí phát sinh mùi hôi, Bể điều hòa được sục khí hoặc khuấy trộn liên tục.

Để bơm nước lên các công trình tiếp theo, bơm chìm thường được lắp đặt trong bể điều hòa với số lượng đủ để vận hành luân phiên và dự phòng, thường là 02 bơm làm việc luân phiên.

Xử lý hóa lý:

Bể keo tụ:

Nước thải từ bể lắng sơ bộ được bơm qua bể keo tụ đồng thời, hóa chất keo tụ (PAC) cũng được châm vào bể.

Tại bể, motor cánh khuấy quay với tốc độ 45-50v/phút nhằm tạo ra dòng chảy xoáy rối khuấy trộn hoàn toàn hóa chất với dòng nước thải để cho quá trình phản ứng xảy ra nhanh hơn.

Lượng hóa chất PAC được châm vào bể sẽ được tính toán thông qua thí nghiệm Jartest để chọn ra nồng độ hóa chất phù hợp nhất đối với tính chất đặc thù của mỗi trang trại chăn nuôi.

Sau đó, nước thải sẽ tiếp tục tự chảy qua bể tạo bông (Đồng thời hóa chất trợ keo tụ cũng được châm vào bể).

Bể tạo bông:

Nước thải từ bể phản ứng sẽ được chảy tràn sang bể tạo bông nhằm sử dụng hóa chất trợ keo tụ (Polime) để gia tăng khả năng kết dính của bông cặn.

Sử dụng cánh khuấy khuấy trộn với tốc độ để hòa trộn hóa chất tạo bông với dòng nước thải.

Motor khuấy chậm 15v/phút giúp cho trình hòa trộn giữa hóa chất với nước thải được hoàn toàn nhưng không phá vỡ sự kết dính giữa các bông cặn.

Nhờ có chất trợ keo tụ mà các bông cặn hình thành kết dính với nhau tạo thành những bông cặn lớn hơn có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước nhiều lần nên rất dễ lắng xuống đáy bể khi lắng và tách ra khỏi dòng nước thải.

Nước thải từ bể tạo bông tiếp tục tự chảy qua bể lắng hóa lý.

Bể lắng 1:

Quá trình keo tụ sẽ làm phát sinh và gia tăng liên tục lượng bùn. Do đó, bể lắng 1 (hay còn gọi là bể lắng hóa lý) được thiết kế để thu gom lượng bùn này.

Bể lắng bùn được thiết kế đặc biệt tạo môi trường tĩnh cho bông bùn lắng xuống đáy bể và được gom vào tâm nhờ hệ thống thu gom bùn lắp đặt dưới đáy bể.

Bùn sau khi lắng được đưa về bể chứa bùn. Phần nước trong sau lắng được thu hồi lại bằng hệ thống máng thu nước răng cưa được hố trí trên bề mặt bể và tiếp tục được dẫn sang hệ thống xử lý sinh học.

Bùn lắng 1 sẽ được bơm định kỳ sang bể chứa bùn để ổn định trước khi bơm sang hố thu và tién hành ép bùn. Bùn này chứa nồng độ chất rắn cao (2-3%); vì vậy nó có thể được bơm trực tiếp sang bể chứa bùn mà không cần thiết phải nén.

Xử lý chính:

Xử lý bằng phương pháp Sinh học Thiếu khí (Anoxic):

Bể sinh học này có nhiệm vụ khử Nitơ. Các vi khuẩn hiện diện trong nước thải tồn tại ở dạng lơ lửng do tác động của motor khuấy trộn

Quá trình khử nitrate:

Diễn ra ở bước thứ hai theo sau quá trình nitrate hóa, là quá trình khử nitrate-nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide (N₂O) hoặc nitrite oxide (NO)  được thực hiện trong môi trường thiếu khí (anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơ hoặc vô cơ.

Hai con đường khử nitrate có thể xảy ra trong trạm sinh học đó là :

• Đồng hóa: Con đường đồng hóa liên quan đến khử nitrate thành ammonia sử dụng cho tổng hợp tế bào. Nó xảy ra khi ammonia không có sẵn, độc lập với sự ức chế của oxy.
• Dị hóa (hay khử nitrate): Khử nitrate bằng con đường dị hóa liên quan đến sự khử nitrate thành oxide nitrite, oxide nitrous và nitơ:

NO₃^–   ->   NO₂^–  ->  NO(g) ->   N₂O (g) -> N₂(g)

Một số loài vi khuẩn khử nitrate được biết như: Bacillus, Pseudomonas, Methanomonas, Paracoccus, Spirillum, và Thiobacillus, Achromobacterium, Denitrobacillus, Micrococus, Xanthomonas.

Hầu hết vi khuẩn khử nitrate là dị dưỡng, nghĩa là chúng lấy carbon cho quá trình tổng hợp tế bào từ các hợp chất hữu cơ.

Bên cạnh đó, vẫn có một số loài tự dưỡng, chúng nhận carbon cho tổng hợp tế bào từ các hợp chất vô cơ.

Ví dụ loài Thiobacillus denitrificans oxy hóa nguyên tố S tạo năng lượng và nhận nguồn carbon tổng hợp tế bào từ  CO₂ tan trong nước hay HCO₃^–.

Phương trình sinh hóa của quá trình khử nitrate sinh học:

Tùy thuộc vào nước thải chứa carbon và nguồn nitơ sử dụng.

• Phương trình năng lượng sử dụng methanol làm chất nhận electron:

6 NO₃^–  +  5 CH₃OH ->  5 CO₂   +  3 N₂  +  7 H₂O  +  6 OH^–

• Toàn bộ phản ứng gồm cả tổng hợp sinh khối:

NO₃^–  +  1,08 CH₃OH   + 0,24 H₂CO₃  -> 0,056 C₅H₇O₂N  +  0,47 N₂  + 1,68 H₂O  +   HCO₃^–

O₂  +  0,93 CH₃OH   + 0,056 NO₃^–  -> 0,056 C₅H₇O₂N  +  0,47 N₂  + 1,04 H₂O  + 0,59 H₂CO₃  +  0,56 HCO₃^–

• Phương trình năng lượng sử dụng methanol, ammonia-N làm chất nhận electron:

NO₃^–  +  2,5 CH₃OH   + 0,5 NH₄⁺  +  0,5 H₂CO₃  -> 0,5 C₅H₇O₂N  + 0,5 N₂  +4,5 H₂O  +  0,5 HCO₃^–

• Phương trình năng lượng sử dụng methane làm chất nhận electron:

5 CH₄  +  8NO₃^–  -> 4 N₂  +  5 CO₂  +  6 H₂O + 8 OH^–

• Toàn bộ phản ứng gồm cả tổng hợp sinh khối sử dụng nước thải làm nguồn carbon, ammonia-N, làm chất nhận electron:

NO₃^– + 0,345 C₁₀H₁₉O₃N + H⁺ +  0,267 NH₄⁺  +  0,267 HCO₃^–  -> 0,612 C₅H₇O₂N + 0,5 N₂  +2,3 H₂O  +  0,655 CO₂

Phương trình sinh hóa sử dụng methanol làm nguồn carbon chuyển nitrate thành khí nitơ có ý nghĩa trong  thiết kế: Nhu cầu oxy bị khử 2,86 g/g nitrate bị khử.

Độ kiềm sinh ra là 3,57gCaCO₃/g nitrate bị khử nếu nitrate là nguồn nitơ cho tổng hợp tế bào.

Còn nếu ammonia-N có sẳn, độ kiềm sinh ra thấp hơn từ 2,9-3g CaCO₃/g nitrate bị khử.

Xử lý bằng phương pháp Sinh học Hiếu khí:

Bể sinh học hiếu khí là công trình đơn vị quyết định hiệu quả xử lý của hệ thống vì phần lớn những chất gây ô nhiễm trong nước thải là những chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học.

Ngoài ra, vi sinh dính bám lơ lửng là các quần thể các vi sinh hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí phân tầng theo thứ tự từ ngoài vào tạo đa môi trường xử lý hỗn hợp các thành phần ô nhiễm như BOD, COD, N, P một cách triệt để, cụ thể.

Nước thải sau khi oxi hóa các hợp chất hữu cơ & chuyển hóa Amoni thành Nitrate sẽ được tuần hoàn về bể sinh học thiếu khí để khử Nitơ.

Quá trình nitrate hóa:

Là quá trình oxy hóa hợp chất chứa nitơ, đầu tiên là ammonia được chuyển thành nitrite sau đó nitrite được oxy hóa thành nitrate.

Quá trình nitrate hóa diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 chủng loại vi sinh vật tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter

Bước 1: Ammonium được chuyển thành nitrite được thực hiện bởi loài Nitrosomonas :

NH₄⁺ + 1,5 O₂  ->  NO₂^–  +  2 H⁺  +  H₂O    (1)

Bước 2:  Nitrite được chuyển thành nitrate được thực hiện bởi loài Nitrobacter:

NO₂^–  +0,5 O₂ ->  NO₃^–       (2)

Phương trình phản ứng (1) và (2) tạo ra năng lượng. Theo Painter (1970), năng lượng tạo ra từ quá trình oxy hoá ammonia khoảng 66¸84 kcal/mole ammonia và từ oxy hoá nitrite khoảng 17,5 kcal/mole nitrite. Nitrosomonas và Nitrobacter  sử dụng năng lượng này cho sự sinh trưởng của tế bào và duy trì sự sống. Tổng hợp 2 phản ứng được viết lại như sau:

NH₄⁺  +  2 O₂  ->  NO₃^–   +  2 H⁺  +  H₂O       (3)

Từ phương trình (3), lượng O₂ tiêu thụ là 4,57 g/g NH₄⁺-N bị oxy hóa, trong đó 3,43g/g sử dụng cho tạo nitrite và 1,14g/g sử dụng cho tạo nitrate, 2 đương lượng ion H⁺ tạo ra khi oxy hóa 1 mole ammonium, ion H⁺ trở lại phản ứng với 2 đương lượng ion bicarbonate trong nước thải. Kết quả là 7,14g độ kiềm CaCO₃ bị tiêu thụ/g NH₄⁺-N bị oxy hóa.

Phương trình (3) sẽ thay đổi chút ít khi quá trình tổng hợp sinh khối được xem xét đến, nhu cầu oxy sẽ ít hơn 4,57g do oxy còn nhận được từ sự cố định CO₂, một số ammonia và bicarbonate đi vào trong tế bào.

Cùng với năng lượng đạt được, ion ammonium được tiêu thụ vào trong tế bào. Phản ứng tạo sinh khối được viết như sau:

4 CO₂  +  HCO₃^–  +  NH₄  + H₂O ->  C₅H₇O₂N  +  5 O₂

• Theo U.S.EPA Nitrogen Control Manual (1975): toàn bộ phản ứng oxy hóa và tổng hợp sinh khối  được viết như sau :

NH₄⁺  +   1,83 O₂  +1,98 HCO₃^–    -> 0,021C₅H₇O₂N  + 0,98 NO₃^–  +  1,041 H₂O  +1,88 H₂CO₃

Nhu cầu O₂ là 4,2 g/g NH₄⁺ -N bị oxy hóa.

• Theo Gujer và Jenkins (1974): toàn bộ phản ứng oxy hóa và tổng hợp sinh khối được viết như sau :

1,02 NH₄⁺  +   1,89 O₂  +2,02 HCO₃^–    -> 0,021C₅H₇O₂N  + NO₃^–  +  1,06 H₂O  +1,92 H₂CO₃

Nhu cầu O₂ giảm xuống còn 4,3 gO₂/g NH₄⁺ bị oxy hóa, độ kiềm tiêu thụ tăng lên 7,2 g/g NH₄⁺ bị oxy hóa .

Bể lắng sinh học:

Nhiệm vụ chính là lắng các bông bùn vi sinh từ quá trình sinh học và tách các bông bùn này ra khỏi nước thải.

Nước thải từ bể sinh học hiếu khí được dẫn vào ống trung tâm nhằm phân phối đều trên toàn bộ mặt diện tích ngang ở đáy bể.

Ống trung tâm được thiết kế sao cho nước khi ra khỏi ống và đi lên với vận tốc chậm nhất (trong trạng thái tĩnh), khi đó các bông bùn hình thành có tỉ trọng đủ lớn thắng được vận tốc dòng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy bể lắng.

Bùn dư lắng ở đáy bể lắng được cần gạt bùn tập trung về giữa đáy bể và được dẫn qua bể thu bùn sinh học.

Tại bể thu bùn sinh học bùn sẽ được bơm tuần hoàn về các bể sinh học thiếu khí và hiếu khí. Lượng bùn dư còn lại sẽ được phơi và đóng bao.

Bể khử trùng:

Nước thải sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học đặc biệt là nước thải chăn nuôi heo còn chứa khoảng 10⁵ – 10⁶ vi khuẩn trong 100ml, hầu hết các loại vi khuẩn này tồn tại trong nước thải không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng cũng không loại trừ một số loài vi khuẩn có khả năng gây bệnh.

Khi cho Chlorine vào nước, hóa chất Chlorine có tính oxi hóa mạnh sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong của tế bào vi sinh vật làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.

Hồ hoàn thiện:

Hồ hoàn thiện được xây dựng để cải thiện chất lượng nước thải đầu ra từ đơn vị xử lý cuối cùng, chất lượng nước sau xử lý đáp ứng các tiêu chuẩn và yêu cầu pháp lý.

Dư lượng hợp chất hữu cơ và hàm lượng chất rắn lơ lửng được giảm thiểu, tuy nhiên nhiệm vụ chính của hồ hoàn thiện là cải thiện chất lượng vệ sinh bằng cách đo đạc nồng độ của hệ vi sinh vật chỉ thị: trứng giun và coliform Việc loại bỏ Conforms thông thường là quy trình xử lý chậm nhất, vì vậy đó là tiêu chí chính cho việc thiết kế hồ hoàn thiện.

Hồ sự cố:

Nhằm để dự phòng cho công trình xử lý nước thải đảm bảo thời gian lưu nước theo quy định của pháp luật hiện hành.

Xử lý bùn

Bể chứa bùn: Lượng bùn dư sinh ra từ bể lắng sinh học và bùn từ bể lắng hóa lý sẽ được đưa đến bể chứa bùn để tiến hành tách pha nước khỏi pha rắn theo phương pháp lắng trọng lực, thu hồi lượng nước về bể điều hòa và bơm lượng bùn dư sang sân phơi.

Xả thải, tái sử dụng sau xử lý nước thải chăn nuôi heo.

Nước thải sau xử lý đảm bảo tiêu chuẩn xả thải ra môi trường theo quy định và có thể tái sử dụng vào việc rửa chuồng trại, tưới cây, vệ sinh…Gre-ic là đơn vị đã có nhiều kinh nghiệm thi công hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi đặc biệt là trại heo đạt tiêu chuẩn và mang lại hiệu quả kinh tế cho Khách hàng. Quý khách hàng cần tư vấn, thiết kế báo giá hãy liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ kỹ hơn. 0905491191