Thực trạng xử lý nước thải (XLNT) ngành chăn nuôi hiện nay chưa được kiểm soát tốt, mặc dù ứng dụng nhiều công nghệ khác nhau nhưng vẫn chưa đạt hiệu quả xử lý cao. Làm sao để xử lý nước thải, chất thải ngành này vẫn đang là bài toán khó ở các địa phương? Trong nội dung dưới đây, mời các bạn cùng tham khảo một số phương án để XLNT ngành chăn nuôi hiệu quả.
1. Thực trạng XLNT ngành chăn nuôi lợn
Ngành chăn nuôi ở Việt Nam phát triển mạnh trong những năm gần đây, đặc biệt là chăn nuôi lợn, gà và bò. Nhiều trang trại quy mô lớn và cụm trang trại công nghiệp mọc lên ở khắp các tỉnh thành, nhất là ở Đồng Nai, Bình Dương, Long An,…Bên cạnh mặt tích cực thì ngành chăn nuôi cũng tồn tại một số vấn đề đáng chú ý như sau:
- Khối lượng nước thải phát sinh lớn: Nước thải từ chăn nuôi bao gồm nước tắm cho vật nuôi, nước rửa chuồng trại, nước tiểu và chất thải rắn bị rửa trôi. Các đặc tính chất thải nuôi lợn phụ thuộc vào quy mô vật nuôi, chế độ ăn uống, độ ẩm, nhiệt độ và điều kiện vệ sinh. So với nuôi bò, gia cầm thì nuôi lợn có mức độ ô nhiễm cao nhất với thành phần hữu cơ chiếm từ 70 – 80%, còn lại là hợp chất hydrocacbon, axit amin, chất béo có trong thức ăn thừa và phân. Phần nước thải này còn chứa nhiều vi khuẩn, vi rút, mầm bệnh nguy hiểm như Ecoli, dịch tả, thương hàn, kiết lỵ.
- Hàm lượng ô nhiễm cao, khó xử lý: Nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng BOD, COD, Nitơ, Photpho, Coliforms và vi sinh vật gây bệnh rất cao. Chất rắn lơ lửng, mùi hôi từ amoniac, H₂S cũng gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
- Tỷ lệ xử lý nước thải còn thấp: Chỉ khoảng 10 – 15% các trang trại quy mô vừa và lớn có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn. Đa số các cơ sở nhỏ lẻ chưa có hệ thống xử lý hoặc xử lý sơ sài, chủ yếu bằng hầm biogas truyền thống.
- Công nghệ xử lý còn lạc hậu: Nhiều cơ sở vẫn sử dụng công nghệ sinh học truyền thống, hiệu quả thấp và không ổn định. Hệ thống xử lý bằng ao sinh học, hồ sinh học thường không kiểm soát được mùi và vi sinh.
- Tác động nghiêm trọng đến môi trường: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, đặc biệt là tại các vùng có mật độ chăn nuôi cao. Ảnh hưởng đến đời sống người dân xung quanh: mùi hôi, ruồi muỗi, bệnh tật và khiếu nại kéo dài.
- Thiếu kiểm soát và giám sát: Việc quản lý, giám sát việc xả thải ở các cơ sở chăn nuôi còn nhiều lỏng lẻo, nhất là các hộ gia đình chăn nuôi nhỏ lẻ. Hệ thống quan trắc nước thải tự động hầu như chưa được triển khai rộng rãi.
- Chính sách và hỗ trợ còn hạn chế: Cơ chế khuyến khích đầu tư hệ thống xử lý nước thải còn thiếu thực tế. Chi phí đầu tư cao khiến nhiều trang trại không mặn mà với công nghệ xử lý tiên tiến.
2. Nguyên tắc thiết kế công trình XLNT ngành chăn nuôi
Về nguyên tắc thì nước thải chăn nuôi lợn thường được xử lý sinh học và khử trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Do đó, công nghệ phải đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường, phù hợp điều kiện tự nhiên, vị trí địa lý, chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì hệ thống xử lý nước thải.
Và các công trình XLNT chăn nuôi lợn phải đảm bảo các yêu cầu thiết kế theo các nguyên tắc dưới đây:
- Đơn giản hóa công trình XLNT: Chủ yếu sử dụng nhiều dạng modun nhỏ, gọn và linh hoạt nhưng phải xử lý hết lượng nước thải phát sinh. Thiết bị bắt buộc phải vận hành ổn định khi có sự biến đổi về lưu lượng nước thải tăng. Do đó mà tổ hợp modun ngày càng ứng dụng rộng rãi và phổ biến để phù hợp với từng công suất khác nhau.
- Tiết kiệm diện tích đất xây dựng: Nên sử dụng công trình hợp khối như bê tông cốt thép, thiết bị lắp đặt sẵn bằng thép hoặc composite chịu tác động cơ học. Đồng thời, các công trình này phải dễ vận hành, ổn định, đảm bảo diễn ra quá trình xử lý nước thải sinh học thuận lợi.
- Không phát tán mùi hôi: Mùi hôi phát sinh từ bể thiếu khí, chứa bùn, trạm bơm nên phải được đậy bằng bê tông cốt thép kín. Tại nhiều công trình nên lắp đặt thêm quạt hút để xử lý khí thải. Đặc biệt, nhiều trang trại còn thiết kế hệ thống xử lý khí thải bằng than hoạt tính/bể lọc sinh học để loại bỏ hết lượng khí độc phát sinh.
3. Lựa chọn công nghệ XLNT ngành chăn nuôi tiết kiệm chi phí
Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại mỗi trang trại chăn nuôi được thiết kế khác nhau tùy thuộc vào quy mô chăn nuôi, lưu lượng nước thải, diện tích xây dựng hệ thống, tổng chi phí đầu tư, .v.v… Thông thường trong hệ thống xử lý nước thải là sự kết hợp của nhiều công nghệ lại với nhau. Chẳng hạn như công nghệ xử lý nước thải truyền thống AAO kết hợp với quá trình lọc RO.
Công nghệ bùn hoạt tính truyền thống
Công nghệ bùn hoạt tính truyền thống trong xử lý nước thải là một phương pháp xử lý sinh học hiếu khí, sử dụng hệ vi sinh vật lơ lửng (bùn hoạt tính) để phân hủy các chất hữu cơ hòa tan và lơ lửng trong nước thải. Đây là công nghệ được áp dụng phổ biến và lâu đời trong ngành xử lý nước thải.
Nước thải sau xử lý sơ cấp (loại bỏ rác, cát, dầu mỡ…) được đưa vào các bể xử lý sinh học (kỵ khí, thiếu khí, hiếu khí), tại đây vi sinh vật trong bùn hoạt tính sẽ phân hủy chất hữu cơ (BOD, COD…). Oxy được cấp liên tục thông qua hệ thống sục khí để duy trì môi trường hiếu khí.
- Tập hợp nhiều loại VSV xử lý nước thải như hiếu khí – kỵ khí.
- Vi khuẩn hiếu khí chủ yếu tập trung trong bông bùn hấp thụ và dùng oxy bão hòa để oxy hóa hết hợp chất hữu cơ trong nước.
- Trong bể Aerotank thì liều lượng bùn hoạt tính phải phù hợp với tải lượng hữu cơ tùy thuộc vào hàm lượng BOD và lượng khí cấp cho quá trình xử lý.
- Phần bùn hoạt tính trong bể lắng được tuần hoàn liên tục về bể Aerotank.
Công nghệ hóa lý (keo tụ – tạo bông – lắng) kết hợp với công nghệ sinh học
Ví dụ cụ thể về quy trình công nghệ hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi với công suất 200m3/ngày.
Sơ đồ công nghệ: Nước thải > Hầm biogas > Hồ điều hòa 1 > Hồ điều hòa 2 > Cụm hóa lý 1 > Cụm xử lý sinh học 1 > Bể lắng sinh học 1 > Hồ sinh học > Cụm xử lý sinh học 2 > Bể lắng sinh học 2 > Cụm hóa lý > Bể khử trùng > Bồn lọc > Nước thải đạt QCVN 62-MT:2016/BTNMT, cột B
Thuyết minh quy xử lý
Hầm biogas: Nước thải chăn nuôi sau khi tách phân được đưa vào hầm biogas. Tại đây, các thành phần hữu cơ có trong nước thải sẽ được phân hủy nhờ chủng vi sinh vật kỵ khí được phân lập thuần chủng cho nước thải trại heo.
Hồ điều hòa: Nước thải sau hầm biogas sẽ được dẫn về hồ điều hòa 1, sau đó được bơm lên bể điều hòa 2, hồ, bể điều hòa có nhiệm vụ chứa nước điều hòa lưu lượng để bơm sang cụm bể xử lý hóa lý 2 bắt đầu quá trình xử lý tiếp theo.
Cụm hóa lý (bể keo tụ – tạo bông – bể lắng hóa lý)
Tại đây hóa chất keo tụ và trợ keo tụ được châm theo lưu lượng vào ngăn keo tụ. Ở đây, nước được hòa trộn với lượng hóa chất, sau thời gian khuấy trộn nước được tiếp tục qua ngăn tạo bông, lúc này các bồng bùn hóa lý nhờ được khoáy trộn vừa phải sẽ va chạm với nhau, tạo các bông bùn lớn hơn nhờ các lực liên kết khác nhau. Sau đó nước sẽ được tự chảy về bể lắng hóa lý.
Nước tự chảy từ cụm keo tụ -tạo bông qua sẽ diễn ra quá trình tách cặn tại đây. Nhờ tác dụng của trọng lực, các bông bùn sẽ lắng xuống đấy. Phần nước trong sẽ thu qua máng thu, tự chảy qua bể thiếu khí để tiếp tục xử lý. Phần bùn hóa lý này sẽ được đình kỳ xả về bể chứa bùn để được xử lý.
Cụm bể xử lý sinh học
Tại bể sinh học thiếu khí (Anoxic) lắp đặt các hệ thống khuấy trộn định kỳ nhằm ngăn chặn quá trình lắng bùn đồng thời xáo trộn nước thải trong điều kiện thiếu oxy giúp cho quá trình giải phóng Nitơ tự do nhanh hơn. Bể thiếu khí được khuấy trộn định kỳ nhằm giữ bùn ở trạng thái lơ lửng và nhằm tạo sự tiếp xúc giữa nguồn thức ăn và vi sinh. Hoàn toàn không được cung cấp oxy cho bể này vì oxy có thể gây ức chế chi vi sinh vật khử nitrate. Nước thải từ bể Anoxic sẽ tự chảy sang bể sinh học hiếu khí. Trong bể này, Vi sinh vật hoạt động lơ lững với mật độ cao nhằm xử lý các thành phần ô nhiễm trước khi ra môi trường.
Nước thải sau khi ra khỏi bể sinh học hiếu khí, một phần nước thải sẽ được các bơm chìm tuần hoàn về bể thiếu khí để thực hiện quá trình khử Nitrate. Sau đó nước thải tiếp tục tự chảy sang bể lắng sinh học
Bể lắng sinh học: Lắng bùn cặn (xác vi sinh bị chết) được tách ra theo cơ chế tỉ trọng lắng xuống đáy bể, làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải. Phần bùn từ đáy bể được bơm tuần
hoàn về bể cụm bể xử lý sinh học 1, nhờ bơm bố trí trong bể, để duy trì một hàm lượng bùn cố định trong công trình xử lý sinh học, phần bùn dư sẽ được bơm định kỳ về bể chứa bùn. Phần nước trong được dẫn đến hồ sinh học.
Hồ sinh học
Nước thải sau bể lắng sinh học 1 được dẫn qua hồ sinh hoc. Tại đây có nuôi bèo, hệ cây thực vật thủy sinh này sẽ hấp thu các chất dinh dưỡng là nguyên nhân của phú dưỡng hóa, giúp ổn định nước, giảm nồng chỉ số tổng Nitơ và Phốtpho. Nước sẽ được trở lại xử lý giai đoạn 2 ở hệ thống xử lý tâp trung nhờ 2 bơm chìm đặt ở bể sinh học.
Cụm bể xử lý sinh học 2
Nước thải từ hồ sinh học được bơm vào bể sinh học thiếu khí 2. Tại bể sinh học thiếu khí (Anoxic) lắp đặt các hệ thống khuấy trộn định kỳ nhằm ngăn chặn quá trình lắng bùn đồng thời xáo trộn nước thải trong điều kiện thiếu oxy giúp cho quá trình giải phóng Nitơ tự do nhanh hơn.
Bể lắng sinh học 2
Nước thải sau khi qua cụm bể sinh học 2 sẽ chảy qua bể lắng lắng sinh học 2. Tại đây, bùn cặn (xác vi sinh bị chết) được tách ra theo cơ chế tỉ trọng lắng xuống đáy bể, làm giảm hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải. Phần bùn từ đáy bể được bơm tuần hoàn về bể cụm bể xử lý sinh học, nhờ bơm bố trí trong bể, để duy trì một hàm lượng bùn cố định trong công trình xử lý sinh học, phần bùn dư sẽ được bơm định kỳ về bể
chứa bùn. Phần nước trong tiếp tục dẫn qua cụm hoá lý 2.
Cụm hóa lý 2 ( Bể trộn 2 và bể lắng hóa lý 2)
Nước từ bể lắng sinh học 2 được dẫn đến cụm keo tụ- tạo bông 2. Tại đây hóa chất keo tụ và trợ keo tụ được châm theo lưu lượng vào ngăn keo tụ. Ở đây, nước được hòa trộn với lượng hóa chất, sau thời gian khuấy trộn nước được tiếptục qua ngăn tạo bông, lúc này các cặn lơ lững sẽ tạo thành bông bùn, bông bùn hóa lý nhờ được khoáy trộn vừa phải sẽ va chạm với nhau, tạo các bông bùn lớn hơn nhờ các
lực liên kết khác nhau. Sau đó sẽ được tự chảy về bể lắng hóa lý 2. Nước tự chảy từ cụm keo tụ -tạo bông qua sẽ diễn ra quá trình tách cặn tại đây. Nhờ tác dụng của trọng lực, các bông bùn sẽ lắng xuống đấy. Phần nước trong sẽ thu qua máng thu, tự chảy qua bể khử trùng.
Phần bùn hóa lý này sẽ được đình kỳ xả về bể chứa bùn để được xử lý nhờ bơm bùn được lắp đặt ở đáy.
Bể khử trùng
Nước thải sau bể lắng hòa lý 2 sẽ tự chảy sang bể khử trùng. Nước javel hoặc chlorine pha chế từ bồn chứa hóa chất khử trùng được châm tư động vào để khử trùng nước. Quá trình khử trùng sẽ được diễn ra trong bể gồm 2 giai đoạn: đầu tiên chất khử trùng khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật, tiếp đến chất khử trùng phản ứng với men bên trong tế bào phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Thiết bị lọc áp lực
Sau khi qua bể tiếp xúc khử trùng, nước thải tiếp tục được bơm lọc bơm luân phiên lên thiết bị lọc áp lực nhằm loại bỏ các cặn lơ lửng còn sót lại trong nước thải. Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn theo đường ống chảy về hồ chứa nước sau xử lý để bơm tái sử dụng.
Nước sau xử lý đạt cột B, QCVN 62-MT:2016/BTNMT và QCVN 01- 14:2010/BNNPTN, nước thải sau xử lý một phần sẽ tái sử dụng rửa chuồng trại, làm mát, một phần sẽ tưới cây
Trên đây là một số thông tin về việc xử lý nước thải ngành chăn nuôi và ví dụ chi tiết về hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi được thiết kế kế hợp nhiều công nghệ.
Quý Khách hàng cần tư vấn thiết kế hệ thống xử lý nước thải thì hãy liên hệ qua công ty dịch vụ xử lý môi trường Hotline 0938.857.768 để được hỗ trợ miễn phí nhé!
