Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas bằng công nghệ sinh thái
Đánh giá tác dụng xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas bài bản hộ mái ấm gia đình khu vực đồng bởi sông Cửu Long bằng phương thức hấp phụ biochar phối hợp oxy hóa bậc cao (ozon)
TÓM TẮT
Bài viết đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas dành cho hộ dân cày có sinh kế là chăn nuôi bò ở các tỉnh đồng bởi sông Cửu Long (ĐBSCL). Công nghệ được khuyến nghị trong nghiên cứu và phân tích là phối hợp giữa phương pháp hấp phụ than sinh học tập (biochar được phân phối từ rác vườn của hộ dân) với phương thức oxy hóa bậc cao (khử trùng bởi ozon). Công nghệ được áp dụng cho hộ ông Nguyễn Văn nhị (nuôi bò) tại làng Lê Trì, huyện Tri Tôn, tỉnh giấc An Giang cùng hộ bà Huỳnh Thị giỏi (nuôi heo) ở xã Bình Phước Xuân, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang với tiến trình nước thải chuồng trại được xử trí sơ bộ bằng khối hệ thống biogas, sau đó được dẫn qua ngăn lọc với vật tư lọc là biochar, tiếp theo sau cho qua bể đựng có bố trí hệ thống sục khí ozon và ở đầu cuối sau cách xử trí được lưu chứa trong ao thực đồ vật thủy sinh để cần sử dụng cho bài toán tưới cây trồng. Tác dụng cho thấy, những thành phần ô nhiễm và độc hại trong nước thải chăn nuôi sau biogas của 2 hộ sút đáng kể, cố kỉnh thể: COD giảm 89% và 87%, BOD bớt 85.5 cùng 92%, tổng Nitơ bớt 66% cùng 56%, tổng p giảm 48.8% với 81.7, tổng Coliform cùng Ecoli giảm 99.9%. Đây là phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi đơn giản, đảm bảo xử lý bao gồm hiệu quả về mùi và các chất độc hại trong nước thải. Công nghệ này thích hợp cho các hộ dân ở vùng nông làng Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh ở ĐBSCL - khu vực đang chịu tác động và bao gồm những phương án ứng phó với biến đổi khí hậu toàn cầu.
Bạn đang xem: Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo sau hệ thống biogas bằng công nghệ sinh thái
Từ khóa: Biogas, ozon, biochar, than sinh học, chăn nuôi, công nghệ xử lý nước thải.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Mặc dù ngành chăn nuôi có tầm đặc biệt đối với các quốc gia đang phát triển,nhưng việc thiếu những kiến thức vào chăn nuôi đã kìm hãm sự phát triển của các quốc gia<1>. Ko những thế, chất thải trong chăn nuôi sẽ là một vào những vấn đề khiến tác động và ảnh hưởng xấu tới môi trường <2>..
Trước thực trạng đó, các nhà khoa học trên thế giới đã và đang nghiên cứu những công nghệ xử lý nước thải trong chăn nuôi. Vào đó, tác giả Chaozhi Kuang và các cộng sự <3> đã nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải trong chăn nuôi bằng phương pháp điện phân dung dịch kết hợp quá trình ôxy hóa khử bằng Fenton; nhóm tác giả Xiao Hong Zhang<4> đã xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học (kỵ khí) kết hợp với ao dẫn ngập nước và hệ sinh thái xanh, góp phần tạo cảnh quan đến môi trường, ngăn ngừa được mùi và hạn chế phát tán ô nhiễm ra xung quanh. Sát bên đó, technology xử lý chất thải bằng phương pháp ủ biogas đang được phát triển rộng rãi. Với nhu cầu ngày càng cao về sử dụng năng lượng, các nguyên liệu tự nhiên ngày càng khan hiếm, thì việc tạo ra sản phẩm từ chất thải trong chăn nuôi để sản xuất hiện khí biogas như một nguồn nhiên liệu khí đốt đã được tác giả Samira Zareei đề cập trong nghiên cứu của mình <5>.
trên Việt Nam, vấn đề về nước thải chăn nuôi sau khoản thời gian được ủ qua hầm chứa biogas không còn mới. Tuy nhiên, việc xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas ở quy mô vừa và nhỏ, áp dụng cho hộ dân cày còn chưa được quan tiền tâm. Hầu hết, ở các vùng nông thôn, nước thải chăn nuôi sau biogas được thải ra môi trường, xuất xắc xả trực tiếp ra kênh rạch tạo ô nhiễm nghiêm trọng. Trước hoàn cảnh đó, các nhà khoa học trong nước sẽ có các công trình nghiên cứu về technology xử lý nước thải sau biogas. Huỳnh Văn Tiền và các cộng sự <6> đã nghiên cứu việc xử lý nước thải sau biogas cho trại chăn nuôi heo ở tỉnh Kiên Giang bằng phương pháp tổng hợp chất keo tụ sinh học của chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai KG12S. Kết quả mang đến thấy, vận dụng chủng vi khuẩn Bacillusaryabhattai KG12S xử trí nước thải sau hệ thống biogas chuồng trại chăn nuôi heo cho công suất COD, TSS, nitơ tổng, phospho tổng với ammonium theo thứ tự là 50.85%, 67.21%, 75.00%, 85.42% và 77.78%. Với việc xử lý nước thải sau biogas bằng phương pháp lọc sinh học kết hợp sục khí chuyển phiên của nhóm tác giả Lê Sỹ Chính và các cộng sự<7> đến thấy, hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm có vào nước thải sau biogas rất tốt: COD, N-NH4+ , SS và T-P theo thứ tự là 81 - 87%, 95 - 99%, 80 - 95% và 49 - 55%. Tuyệt có một số tác giả đã đề xuất mô hình xử lý nước thải sau biogas bằng phương pháp đất ngập nước kiến tạo để phù hợp với hộ nông dân, vào điều kiện khó khăn ko thể xây hệ thống xử lý. Nổi bật vào số đó có nghiên cứu của tác giả Hồ Bích Liên và các cộng sự <8> với mục đích xử lý nước thải sau biogas bằng đất ngập nước kiến tạo đã có kết quả tốt về hiệu quả xử lý môi trường với các chỉ tiêu về mức độ ô nhiễm giảm: nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu yếu oxy sinh học (BOD5), chất rắn lửng lơ (SS), tổng nitơ, tổng phospho, coliforms lần lượt là 99.48%, 99.37%, 89.3%, 88.2%, 99.6%, 99.9%. Những chỉ tiêu phospho tổng, SS, coliforms, BOD5, COD, pH, đạt chuẩn chỉnh cột A và nitơ tổng đạt chuẩn chỉnh cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT.
Để cách xử lý nước thải, than sinh học tất cả đặc tính nổi trội ở tính hấp phụ đã có Christopher và những cộng sự kể trong vấn đề xử lý sắt kẽm kim loại nặng hội tụ ở củ khoai tây <9>. Xung quanh ra, cũng có rất nhiều nghiên cứu vớt đã sử dụng những chất oxy hóa để bức tốc khả năng hấp phụ amoni của than sinh học như người sáng tác Yiping Luo và những cộng sự <10> nghiên cứu và phân tích việc tiêu thụ amoni ở than sinh học được thiết kế từ vỏ trấu trong bài toán xử lý nước rỉ rác, đạt tác dụng khi nồng độ NH4+ cùng COD vẫn được sút đáng tính từ lúc 880 mg/l xuống còn 180 mg/l (giảm 80% với COD), tự 18 mg/l loại trừ hoàn toàn NH4+ khi có bổ sung cập nhật dung dịch H3PO4 với độ pH ở tại mức 6.0.
sát bên đó, technology sử dụng ozon trong xử lý môi trường xung quanh cũng vẫn được nghiên cứu và phân tích như Nguyễn Hoàng Nghị và các cộng sự <11> nghiên cứu về khả năng khử trùng của ozon với các vi sinh vật và vi khuẩn đặc biệt là E.coli vào nước.
tuy nhiên công nghệ oxy hóa bậc cao là ozon kết hợp với phương pháp hấp phụ bằng biochar (than sinh học) để xử lý nước thải sau biogas dành mang lại hộ nông dân vẫn chưa được phân tích nhiều. Bởi đó, nhóm tác giả đã nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải sau biogas là lọc qua biochar kết hợp khử trùng ozon và đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ này lên các mẫu nước thải trên ĐBSCL.
II. Phương pháp nghiên cứu
2.1. Vật liệu, đồ vật sử dụng
Than sinh học (biochar): Biochar được tiếp tế thông qua quá trình nhiệt phân đốt cháy sinh khối của nguyên vật liệu (trong nghiên cứu là rác rến vườn), hoặc cần sử dụng hơi lạnh từ khí đốt vào lò để sinh sản ra thành phầm bằng phương pháp yếm khí. Nhóm người sáng tác đã lời khuyên ra việc sản xuất lò đốt than sinh học phù hợp với hộ nông dân cư nông thôn vn với gia công bằng chất liệu là Inox 304.
Hình 1. Cấu tạo lò đốt than sinh học
những thành phần chi tiết kết cấu lò đốt than sinh học:
(1): phòng đốt hình trụ chứa nguyên liệu, thể tích 0,2826 m3.
(2): Phần hình nón có độ cao 0,4m; thể tích 0,045 m3.
(3): miệng lò hình trụ có đường kính 0,1m.
(4): cửa châm lửa đốt với lấy than ra (có chiều cao 0,1m cùng rộng 0,1m).
(5): Lỗ thông gió xung quanh (chiều cao 4cm, rộng 2 cm, diện tích 8 cm2 và tất cả 4 lỗ gió).
(6): Ghi lò bởi tấm lưới thép: Thể tích hữu ích tương ứng 0,3276 m3 bao gồm 2 phần như sau:
+ Phần hình trụ hoàn toàn có thể tích: V1 = (0,6/2)2 x 3,14 x 1 = 0,2826 m3.
+ Phần hình chóp hoàn toàn có thể tích: V2 = 1/3 x 3,14 x<(0,6/2)2 + (0,1/2)2 + 0,6/2 x 0,1/2> x 0,4 = 0,045 m3.
khối hệ thống sục khí ozon: năng suất 550 mg/l. Lượng ozon cần thiết để tiệt trùng nước thải là 5 – 15mg/l được phân phối trải qua thiết bị triển lẵm khí mịn bằng sứ với form size lỗ khí là 0,6 µm.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
Nước thải chăn nuôi sau khi qua hầm biogas của hộ Nguyễn Văn nhị (nuôi bò) tại làng mạc Lê Trì, thị xã Tri Tôn, thức giấc An Giang cùng hộ Huỳnh Thị tốt (nuôi heo) trên xã Bình Phước, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang.
Xem thêm: Giữa Da Tổng Hợp Là Gì ? Tổng Quan Tất Tần Tật Về Giả Da Mới Nhất
23. Phương pháp thực hiện
Quy trình xử lý:Nước thải chăn nuôi -> Biogas -> Bể thanh lọc biochar -> Bể sục khí ozon -> Ao sinh học.
Trình tự thực hiện:(1) Lấy mẫu nước thải sau biogas
(2) Tiến hành đổ vật liệu lọc vào thùng nhựa 100 lít với 3 vật liệu gồm 5 lớp và chiều dày mỗi vật liệu như sau:
Lớp 1 (nằm dưới cùng) là lớp sỏi 1-2mm với chiều dày là 25cm,Lớp 2 là lớp cát với chiều dày là 15cm,Lớp 3 là than sinh học với chiều dày là 5cm,Lớp 4 là lớp cát trộn sỏi với chiều dày là 15cm,Lớp 5 (trên cùng) là than sinh học với chiều dày là 3cm.(3) Bắt đầu cho nước sạch vào để tẩy bụi bẩn, rửa vật lọc trước khi xử lý nước thải.
(4) Tiến hành mang lại nước thải vào thùng nhựa. Để nước thải chảy tự nhiên xung quanh thùng để tránh tình trạng bị ăn uống mòn 1 bên tạo ra vấn đề ko hấp phụ hoàn toàn than sinh học. Chiều cao cột nước được duy trì ở nấc 85cm.
(5) sau khi đã lọc bằng than sinh học, tiến hành đưa nước thải vào bình chứa 5 lít, đặt máy ozon với công suất 550mg/h vào để khử trùng trong vòng 4h. Lượng ozon cần thiết để khử trùng nước thải là 5 -15mg/l.
(6) mang mẫu, bảo quản và lấy đi phân tích tại phòng thí nghiệm.
III. Kết quả và thảo luận
3.1. Cơ sở đề xuất công nghệ
Đặc điểm nước thải đầu ra sau hầm biogas của khu vực chuồng nuôi có mùi hôi, màu black đặc quánh, ruồi muỗi và các vi sinh vật tạo bệnh có sẵn vào nước. Lúc gieo trồng thực vật thủy sinh sẽ bị sốc tải dinh dưỡng bởi vì nồng độ ô nhiễm quá cao (COD là 2.284 mg/l và BOD5 là 1.233 mg/l đối với nước thải của chăn nuôi bò, COD là 2.932 mg/l và BOD5 là 1.751 mg/l đối với nước thải chăn nuôi heo) chưa thích ứng. Với nguồn nguyên liệu sẵn có là rác vườn (lá cây) phù hợp trong việc sản xuất ra than sinh học phục vụ đến quá trình hấp phụ các chất hữu cơ, giảm tải Nitơ, Photpho,… bên cạnh đó quá trình oxy hóa bậc cao là ozon sẽ làm nhiệm vụ khử trùng, khử mùi, làm giảm COD và BOD5. Bên trên cơ sở đó, tác giả khuyến cáo phương pháp xử lý nước thải sau biogas bằng khả năng hấp phụ than sinh học kết hợp quá trình oxy hóa bậc cao là ozon. Công nghệ này hoàn toàn phù hợp trong bài bản nông hộ với việc chế tạo than sinh học nhờ các nguyên vật liệu có sẵn và oxy bậc cao với tác nhân chính là ozon hiện ni đã phổ biến rộng rãi ở nông thôn.
3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý
Nước thải chăn nuôi bò của hộ Nguyễn Văn Hai và hộ Huỳnh Thị giỏi được xử lý với quy trình technology như sau: Nước thải chăn nuôi -> Biogas -> Bể lọc biochar -> Bể sục khí ozon -> Ao sinh học. Công dụng xử lý những chất độc hại trong nước thải của hộ Nguyễn Văn nhì (nuôi bò) cùng hộ Huỳnh Thị tốt (nuôi heo) được mô tả trong Hình 1 cùng Hình 2.
Hình 1. Hiệu quả cách xử trí nước thải chăn nuôi của hộ Nguyễn Văn Hai
Hình 2. Công dụng xử lý nước thải chăn nuôi của hộ Huỳnh Thị Tốt
kết quả cho thấy, sau khoản thời gian áp dụng technology này, các thành phần độc hại trong nước thải chăn nuôi sau biogas của 2 hộ giảm đáng kể, ví dụ (tương ứng với hộ Nguyễn Văn Hai cùng Huỳnh Thị Tốt): COD bớt 89% với 87%, BOD5 giảm 85.5 với 92%, tổng Nitơ sút 66% cùng 56%, tổng p. Giảm 48.8% và 81.7, tổng Coliform cùng Ecoli bớt 99.9%.
Có thể thấy hiệu quả xử lý nước thải sau biogas đạt hiệu suất cao nhất khi kết hợp giữa 2 phương pháp hấp phụ và oxy hóa bậc cao. Hiệu quả xử lý COD và BOD5 của công nghệ hấp phụ than sinh học kết hợp oxy hóa bậc cao là ozon tốt hơn so với nghiên cứu trước trên đây về xử lý nước thải chăn nuôi của Seni Karnchanawong và các cộng sự <12> với tế bào hình xử lý nước thải bằng thực vật nổi là rau củ muống BOD5, COD tự 34,5 - 67,5%. Với technology áp dụng thì hiệu quả xử lý Nitơ ko đạt kết quả như dự án công trình xử lý bằng đất ngập nước kiến tạo với thiết kế hệ thống thủy sinh vật cỏ lau vày tác giả Hồ Bích Liên và các cộng sự nghiên cứu <8>. Cụ thể hiệu quả xử lý bằng tế bào hình đất ngập nước kiến tạo đối với Nito và Photpho lần lượt là 88,2 % và 99,6%.
IV. Kết luận
Với công nghệ giải pháp xử lý được khuyến cáo bằng phương pháp hấp phụ than sinh học và oxy hóa bậc cao là ozon cho kết quả hiệu suất xử lý tương đối cao với đồ sộ hộ nông dân. Mặc dù tính chất nước thải sau biogas của chăn nuôi là khác nhau buộc phải hiệu quả xử lý của công nghệ được đề xuất cũng khác nhau. Hiệu quả cho thấy, sau khi áp dụng technology này mang đến hộ chăn nuôi bò và hộ chăn nuôi heo, các thành phần ô nhiễm và độc hại trong nước thải chăn nuôi sau biogas của 2 hộ sút đáng kể, ví dụ như sau: COD sút 89% với 87%, BOD sút 85.5 với 92%, tổng Nitơ bớt 66% và 56%, tổng p giảm 48.8% cùng 81.7, tổng Coliform với Ecoli giảm 99.9%.
mặc dù nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn, cụ thể là mang đến thời gian phản ứng trong quá trình hấp phụ than sinh học và oxy hóa bậc cao lâu hơn cải thiện hiệu quả xử lý ô nhiễm cũng giống như các thông số kỹ thuật, vận hành để chuyển giao cho những người dân. Vày tải lượng ô nhiễm của nước thải đầu vào cao yêu cầu công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ kết hợp oxy hóa bậc cao là ozon không thể xử lý triệt để mà chỉ làm nền tảng đến công đoạn xử lý tiếp theo để chất lượng nước thải đầu ra đạt quy chuẩn hiện hành.
Lê Quốc Vĩ1, Đồng Thị Thu Huyền2, Phạm Đắc Tín1, è Thị Hiệu1, Nguyễn Thị Phương Thảo1, Nguyễn Việt Thắng1
1Viện môi trường và Tài nguyên
2Đại học technology Đồng Nai
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Chaozhi Kuang, Yanbin Xu, Weikang Lai, Guangyan Xie, Zhanchang Pan, Li Zheng, Manjunatha phường Talawar, Jiayin Ling, Shengjun Ye, Xiao Zhou. Novel electrodes for cathode electro-Fenton oxidation coupled with anodic oxidation system for advanced treatment of livestock wastewater. Electrochimica Acta. 2019:35.XiaoHong Zhang, Ye Wei, Min Li, ShiHuai Deng, Jun Wu, YanZong Zhang, Hong Xiao. Emergy evaluation of an integrated livestock wastewater treatment system. Resources, Conservation and Recycling. 2014;92:95-107.Zareei S. Evaluation of biogas potential from livestock manures & rural wastes using GIS in Iran. Renewable Energy. 2018;118:351-6.Huỳnh Văn Tiền, Cao Ngọc Điệp, Trương Trọng Ngôn. Buổi tối ưu hóa khả năng tổng hợp băng keo tụ sinh học của chủng vi khuẩn Bacillus aryabhattai KG12S cùng thử nghiệm xử lý nước thải sau biogas từ bỏ trại nuôi heo. Tạp chí Khoa học Trường Đại Học Cần Thơ. 2015;37:32-41.Lê Sỹ Chính, Phạm Anh Hùng, Phan Đỗ Hùng. Ảnh tận hưởng của tỷ lệ hồi lưu giữ đến công dụng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau thời điểm xử lý biogas bằng phương thức lọc sinh học phối kết hợp sục khí luân phiên. Tạp chí khoa học ĐHQGHN: những Khoa học Trái đất với Môi trường. 2018;34:1-8.Hồ Bích Liên, Lê Thị Hiếu, Đoàn Duy Anh, Nguyễn Đỗ Ngọc Diễm, vương vãi Minh Hải, Lê Thị Diệu Hiền. Kết quả xử lý nước thải sau biogas của khối hệ thống đất ngập nước xây cất ở thị làng Tân Uyên, Bình Dương. Tạp chí công nghệ Đại học Thủ Dầu Một. 2016;5:25-33.Nguyễn Hoàng Nghị, trần Vĩnh Diệu, Đoàn Thị Yến Oanh. Năng lực khử khuẩn và phân hủy những chất bảo vệ thực đồ của ozon. Tạp chí Hóa học. 2017;55(1):100-5.Seni Karnchanawong, Jaras Sanjitt. Comparative study of domestic wastewater treatment efficiencies between facultative pond and water spinach pond. Wat Sci Tech. 1995;32 (3):263-70.
EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF LIVESTOCK WASTE WATER TREATMENT AFTER BIOGAS REGULATING FAMILY HOUSEHOLDS IN THE MEKONG DELTA BY THE ADSORPTION BIOCHAR METHOD COMBINED WITH HIGH OXYDATION (OZON) Vi Le Quoc1, Thi Thu Huyen Dong2, Tin Pham Dac1, Thi Hieu Tran1, Thi Phuong Thao Nguyen1, Viet Thang Nguyen1 (1)Institute for Environment and Resources – VNU Hochiminh City (2)Dong Nai giải pháp công nghệ University
Abstract: This paper has evaluated the efficiency of livestock wastewater treatment after biogas for farmers whose main livelihood is cow breeding in provinces of the Mekong Delta. The technology proposed in the research is a combination of biochar adsorption method (biochar produced from household garden waste) & high-level oxidation method (ozone sterilization).This công nghệ has been evaluated for Van hai Nguyen (raising cows) in Le Tri commune, Tri Ton district, An Giang province and Thi Tot Huynh (raising pig) household in Binh Phuoc Xuan commune, mang đến Moi district, An Giang province with the process of housing wastewater is pre-treated with a biogas system, then the waste water is passed through the filter compartment with filter material is biochar, then the waste water is passed through the tank with ozone aeration system arranged. Finally, treated effluent is stored in pond of aquatic plant for water the crops. The results showed that, after applying this technology, the pollution components in livestock waste water after biogas production of the 02 households decreased significantly, as follows: COD decreased 89% and 87%, BOD decreased 85.5 và 92% , total Nitrogen decreased by 66% and 56%, total phường decreased by 48.8% and 81.7, total Coliform và Ecoli decreased by 99.9%. This is a simple method to treat livestock wastewater, ensuring effective treatment of odors and pollutants in wastewater. This giải pháp công nghệ is suitable for households in rural Vietnam, especially with provinces of the Mekong Delta that are suffering from and coping with global climate change. Keywords: Biogas, ozone, biochar, animal breeding, wastewater treatment technology. Mới nhất
Liên quan
|