Phương Pháp Xử Lý Phân Heo - Trình Lọc Sinh Học BIOSORTM
 |
| Xử lý chất thải trong chăn nuôi. Ảnh minh họa. |
Tóm tắt:
Ngày nay, sự gia tăng của các tiêu chuẩn nghiêm ngặt và ý thức ngày càng được nâng cao của cộng đồng về các vấn đề môi trường đã và đang dẫn đến sự gia tăng nghiên cứu về các phương pháp xử lý phân lợn ở nhiều quốc gia khác nhau. Trong các nghiên cứu về xử lý phân lợn, phương pháp sử dụng đệm lọc sinh học tỏ ra là một phương pháp rất đáng tin cậy trong xử lý và tái sinh chất lỏng và chất khí thải ra từ các trại chăn nuôi lợn.Liên quan đến tiềm năng của công nghệ này, nhiều nghiên cứu và phát triển với quy mô sản xuất đã và đang được tiến hành để chứng minh rằng quy trình xử lý BIOSORTM là một phương pháp hiệu quả trong việc xử lý phân lợn và mùi tại các trang trại nuôi lợn. Công trình khoa học này đã được thử nghiệm tại một trang trại chăn nuôi sử dụng một hệ thống lọc sinh học có thể tích 400 m3. Hệ thống này bao gồm một bể phân hủy – bể lắng gạn kết hợp, một bộ lọc trước bảo vệ và một máy lọc sinh học hoạt động kép.
Hệ thống hoạt động tốt mặc dù có nhiều sự thay đổi về nhiệt độ cũng như lượng chất hữu cơ có trong phân lợn tại đầu ra của bể chứa (pretank outlet). Tuy có sự thay đổi lớn của giá trị BOD5 (10000 – 20000 mg/l), giá trị SS (10000 – 20000 mg/l), giá trị TKN (2000 – 3800 mg/l) và giá trị Ptot (500 – 900mg/l), nhưng hệ thống BIOSORTM vẫn có thể duy trì khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm, trung bình > 95% đối với BOD5, > 97% đối với SS, > 75% đối với TKN và > 87% đối với Ptot. Do đã loại bỏ tới hơn 95% lượng vật chất hữu cơ trong phân lợn thô, BIOSORTM đã loại trừ gần 95% lượng mùi hôi thoát ra khi vận chuyển, lưu trữ cũng như trong khi rải phân lợn.
1. Giới thiệu
Trong vòng 20 năm trở lại đây, số lượng trang trại chăn nuôi lợn đã gia tăng một cách đáng kể tại Quebec. Tổng số lợn hiện nay đã tăng lên gần gấp 3 lần. Năm 1985, có 1200 trang trại nuôi lợn với qui mô hơn 100 nái và 793 cơ sở trộn thức ăn cho hơn 1000 con lợn mỗi năm. Sự phát triển của ngành kinh tế này đã tạo ra một lượng phân dư thừa nếu so sánh với diện tích trồng trọt hiện có. Kết quả của sự dư thừa này là làm gia tăng ô nhiễm nước, không khí và đất; ngoài ra còn có các mùi hôi khó chịu, đặc biệt là trong và xung quanh khu vực chuồng nuôi, kho chứa phân và trong quá trình rải phân. Bằng cách đo cường độ và thời gian phát tán mùi hôi, người ta đã ước tính được 20% lượng mùi hôi tại Quebec bắt nguồn từ các khu chuồng nuôi, 10% từ các kho chứa, 5% từ quá trình tái sinh và 65% từ quá trình rải phân.Các tài liệu nghiên cứu về sự thoát khí từ phân lợn cho thấy các khí này chủ yếu là hỗn hợp của metan, cacbon dioxit, ammoniac và hydro sulphit. Amoniac ở đây là thành phần chính, tuy nhiên nó không phải là chất khí có mùi nặng nhất. Nồng độ trung bình của NH3 hiếm khi vượt quá 66ppm, trong khi “ngưỡng” mùi của nó là 47ppm. Tuy nhiên cần phải kiểm soát lượng NH3 một cách chặt chẽ trước và sau khi xử lý vì NH3 có tham gia vào hiện tượng mưa axit; thêm vào đó, chất khí này còn là một chất chỉ thị tốt cho quá trình kiểm soát mùi trong thời gian xử lý phân. Trimetyl amin và hydro sulphit là các hợp chất có ngưỡng mùi thấp nhất (lần lượt là 0.00021 và 0.00047 ppm).
Một nghiên cứu được tiến hành bởi ROCHE LTEE đã chỉ ra rằng phân lợn lỏng có chứa hàm lượng lớn lượng vật chất hữu cơ (6.7%), Ntotal (0.61%) và P2O5 (0.33%). Thể tích phân thải ra trong 1 ngày của một vật nuôi trung bình bằng 7% khối lượng của nó, đồng thời phụ thuộc vào một vài yếu tố như trọng lượng của vật nuôi và cách chăm sóc (cho ăn và tuần suất vệ sinh, v.v). Thêm vào đó, sự gia tăng của các tiêu chuẩn nghiêm ngặt và ý thức ngày càng được nâng cao của cộng đồng về các vấn đề môi trường đã và đang dẫn đến sự gia tăng nghiên cứu về các phương pháp xử lý ở nhiều quốc gia khác nhau. Trong các giải pháp để xử lý phân lợn, phương pháp sử dụng đệm lọc sinh học tỏ ra là một phương pháp rất đáng tin cậy trong xử lý và tái sinh chất lỏng và chất khí thải ra từ các trang trại chăn nuôi lợn.
Cơ sở của phương pháp lọc sinh học là đưa nước thải và khí thải đi qua một máy lọc có chứa một tầng đệm hữu cơ. Để loại bỏ các tác nhân gây ô nhiễm, lớp đệm hữu cơ này có thể thực hiện theo 2 cách, thứ nhất đóng vai trò như một chất nhựa tự nhiên có chức năng lưu giữ chất gây ô nhiễm; thứ hai là làm môi trường cho các vi sinh vật có thể biến đổi các vật chất được giữ lại trong lớp đệm. Các chất gây ô nhiễm được chuyển hóa thành CO2 và H2O do hoạt động của các vi sinh vật. Bộ phận cấu thành lớp đệm, đặc biệt là lignin và các axit hữu cơ, có chứa nhiều nhóm chức phân cực như : rượu, phenol, aldehit, xeton, axit và ete. Đặc tính phân cực này làm các phân tử hữu cơ và các kim loại chuyển tiếp có khả năng hấp phụ tốt. Tính hấp phụ cũng có liên quan đến các yếu tố như cấu trúc lỗ rỗng, tính dẫn điện (đối với hấp phụ vật lý).
Các nghiên cứu khác nhau đã và đang được nghiên cứu về các loại lớp đệm sinh học, chủ yếu là than bùn nhằm kiểm soát sự ô nhiễm nước. Nghiên cứu đầu tiên về máy lọc đệm sinh học nhằm lọc không khí bị nhiễm bẫn được thực hiện bởi Bohn, Zeizig, Rand và các cộng sự. Trong các nghiên cứu này, các máy lọc sinh học có tầng đệm hữu cơ được chứng minh là có hiệu quả trong việc làm giảm lượng nước và khí thải gây ô nhiễm với chi phí rẻ hơn các công nghệ hiện có.
Nghiên cứu được tiến hành bởi Centre de Recherche Industrielle du Quebec (CRIQ) cũng chứng minh rằng các máy lọc sinh học có tầng đệm hữu cơ còn có thể xử lý nước thải có nồng độ lớn. Các máy lọc thử nghiệm có thể xử lý một cách có hiệu quả dung dịch thoát qua từ hố ủ phân bò sữa (khoảng 9000 O2/l BOD5, 1200 mg/l TKN). Các quá trình yếm khí được nối tiếp bởi một giai đoạn xử lý hiếu khí có thể loại bỏ tới 90% BOD5, 80% lượng SS và 70% lượng TKN. Nghiên cứu của Buelna, Dube và Blais chỉ ra rằng phương pháp này có thể làm giảm lượng chất gây ô nhiễm trong phân lợn tới hơn 90%. Tầng đệm hữu cơ cũng làm tăng nồng độ TKN lên 3 lần và Ptot lên 8 lần.
Các máy lọc sinh học có thể khử hơn 95% lượng mùi khó chịu có trong không khí bị ô nhiễm mùi. Hình 2 mô tả quá trình vận hành của thiết bị xử lý BIOSORTM đồng thời xử lý cả nước thải và khí thải.
Liên quan đến tiềm năng của công nghệ này, nhiều nghiên cứu và phát triển với quy mô công nghiệp đã và đang được tiến hành để chứng minh rằng quy trình xử lý BIOSORTM là một phương pháp hiệu quả trong việc xử lý phân lợn và không khí có mùi tại các trang trại nuôi lợn. Nghiên cứu này được thực hiện tại một trang trại chăn nuôi sử dụng hệ thống lọc sinh học có thể tích 400 m3. Hệ thống này bao gồm một bể phân hủy – bể lắng gạn kết hợp, một bộ lọc trước bảo vệ và một máy lọc sinh học hoạt động kép.
Hệ thống hoạt động tốt bất chấp sự thay đổi về nhiệt độ cũng như lượng chất hữu cơ có trong phân lợn tại đầu ra của bể chứa (pretank outlet). Tuy có sự thay đổi lớn của giá trị BOD5 (10000 – 20000 mg/l), giá trị SS (10000 – 20000 mg/l), giá trị TKN (2000 – 3800 mg/l) và giá trị Ptot (500 – 900mg/l), nhưng hệ thống BIOSORTM vẫn có thể duy trì khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm, trung bình > 95% đối với BOD5, >97% đối với SS, >75% đối với TKN và >87% đối với Ptot. Do đã loại bỏ tới hơn 95% lượng vật chất hữu cơ trong phân lợn thô, BIOSORTM đã loại trừ gần 95% lượng mùi hôi thoát ra khi vận chuyển, lưu trữ cũng như trong quá trình rải phân lợn.
Hàm lượng NH3 và H2S trong các trại chăn nuôi lợn thường thay đổi theo mùa lần lượt từ 1.0 đến 7.1 ppm và từ 0.03 đến 0.21 ppm. Một máy lọc sinh học được lắp đặt tại trang trại chăn nuôi và vận hành với lưu lượng 7000m3/h có thể xử lý từ 94% đến 100% lượng amoniac có trong khí thải. Đối với hydro sulphit thì thiết bị này có thể xử lý triệt để 100%. Các thiết bị khứu giác đã chứng minh rằng phương pháp xử lý khí này làm giảm một cách rõ rệt cường độ mùi hôi.
Một hệ thống đơn giản, hiệu quả và an toàn có thể kiểm soát mùi hôi là cần thiết cho việc làm giảm lượng phân dư thừa và chi phí vận chuyển.
2. Nội dung và phương pháp
Tháng 1 năm 1997, một hệ thống lọc sinh học với quy mô công nghiệp đã được xây dựng và đưa vào hoạt động để xử lý nước và khí thải từ một trang trại nuôi lợn với qui mô 150 nái, từ lợn con đẻ ra tới khi bán thịt (khoảng 2000 con lợn thành phẩm mỗi năm). Công suất của hệ thống là xử lý 12 m3 phân/ngày và 15000 m3 khí/ giờ.Trước tiên trong quá trình xử lý phân lợn người ta chia phân lợn thành các pha lỏng và pha rắn trong một bể phân hủy – bể lắng gạn kết hợp có dung tích 1200m3 (thực chất là một thùng chứa được lắp ráp lại). Bùn lắng (thường chiếm từ 15 – 20% tổng thể tích phân thải ra) được ổn định và khử mùi bằng quá trình xử lý yếm khí. Lượng chất lỏng còn lại (chiếm từ 80 – 85%) được dẫn vào một máy lọc thô có thể tích 8 m3, máy này được cấu tạo từ các vật liệu tự nhiên có cấu trúc thô. Tiếp theo đó, phần lỏng được bơm lên bề mặt của tầng lọc sinh học thể tích 400 m3 được cấu tạo từ một lớp đệm hữu cơ nhiều lớp (vỏ bào, than bùn và vỏ cây). Để đáp ứng các quy chuẩn hiện tại, nước phân đã qua xử lý được lưu trữ trong những thùng chứa trước khi được sử dụng làm nước rửa hay dùng để tưới ruộng. Không khí bị nhiễm mùi của các chuồng nuôi cũng đồng thời được dẫn vào máy lọc sinh học; sau khi xử lý nó được hồi lưu trở lại khu chuồng nuôi.
Một số thông số vật lý, hóa học, vi sinh vật học, độ nhận cảm và thủy động học của phân được kiểm soát trong vòng vài tháng để xác định khả năng hoạt động và trình tự làm việc của hệ thống. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), cặn lơ lửng (SS), tổng lượng nito Kjedahl (TKN) và photpho (Ptot) được xác định để đánh giá tính hiệu quả của hệ thống lọc sinh học trong xử lý phân lợn. Ammoniac (NH3), hydro sulfit (H2S) và độ nhận cảm (khứu giác) được chọn làm các thông số để xác định khả năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi không khí xung quanh khu vực chăn nuôi. Thành phần rắn của phân (bùn nhão) được đặc trưng bởi các thông số như hàm lượng nước, mật độ khối, lượng vật chất hữu cơ, nito, photpho và kali.
Tất cả các kỹ thuật phân tích được sử dụng để đánh giá thành phần lỏng của phân có phù hợp với tiêu chuẩn. Các phân tích thành phần rắn của phân được thực hiện tại phòng thí nghiệm của CRIQ, phòng thí nghiệm này được chứng nhận bởi MEF. Phương pháp lấy mẫu để đánh giá các đặc tính của không khí bẩn xung quanh chuồng nuôi sử dụng một thiết bị có khả năng lấy mẫu một cách chọn lọc các hợp chất khác nhau. Kỹ thuật này bao gồm các hợp chất có khả năng bắt giữ chất bay hơi, nhờ đó chúng có thể được xác định bởi các thuốc thử đặc biệt. Ammoniac được thu lại dưới dạng các ion amoni trong dung dịch clohydric và được đo bằng phép đo màu sử dụng thuốc thử Nessler theo tiêu chuẩn AFNOR NFT 90 15. Các hợp chất của lưu huỳnh được đo bằng phương pháp sử dụng iot.
Để thực hiện phép phân tích độ nhận cảm của khí thải đã và chưa qua xử lý, người ta sử dụng miếng vải có khả năng hấp phụ mùi. Miếng vải đã hấp phụ mùi được đưa qua một máy đánh giá gây cảm giác. Sau đó một ban gồm 10 đến 12 người sử dụng khứu giác của họ để thực hiện quá trình phân tích mùi bằng khứu giác.
Kết quả của phép kiểm tra độ nhận cảm được xử lý bằng phương pháp thống kê: phép kiểm tra tam giác. Phương pháp này, theo mô tả của Larmond, được sử dụng để xác định liệu các khác biệt đáng kể có tồn tại giữa hai mẫu đo khác nhau (không khí bẩn/không khí đã xử lý và không khí đã xử lý/ không khí thường) hay không. Nếu có một sự khác biệt xảy ra thì tính hiệu quả của cả quá trình khử mùi sẽ được tính toán ra dưới dạng cường độ mùi (OI) và định mức mùi độc hại (ONR).
3. Các kết quả và thảo luận
Các đặc tính của phân lợn
Các giá trị vật lý, hóa học và sinh hóa trung bình của chất thải tại đầu ra của bình chứa trước được trình bày trong bảng 1. Các kết quả này đã cho thấy dòng chất thải có chứa một nồng độ rất cao photphat (Ptot), nito (TKN), các vật chất hữu cơ (BOD5) và cặn lơ lửng (SS). Các giá trị này cao hơn từ 60 đến 100 lần so với nước thải sinh hoạt, và là giá trị trung bình của nước thải từ các trại chăn nuôi lợn.Bước đầu tiên của quá trình xử lý là đưa phân đi qua bể phân hủy – bể lắng gạn nhằm trung hòa các thay đổi trong thành phần phân, làm giảm nồng độ cặn lơ lửng và ổn định bùn lắng bằng phương pháp phân hủy yếm khí. Bảng 1 chỉ ra rằng bể phân hủy – nồi lắng gạn đã duy trì một nồng độ tương đối ổn định các thông số khác nhau cũng như làm giảm nồng độ SS tới 94% và đối với tổng lượng photpho là 71%. Thêm vào đó các chỉ số cũng chỉ ra các ưu điểm cả về mặt quản lý sử dụng phân (chi phí vận chuyển, lưu giữ các giá trị dinh dưỡng cho cây trồng) và hoạt động của máy lọc sinh học.
Bảng 1: Các đặc tính vật lý, hóa học và sinh hóa của phân thô và sau khi lắng
Thông số
|
Phân thô (mg/l) và độ lệch trung bình
|
Phân sau khi lắng (mg/l) và độ lệch trung bình
|
Hiệu quả trung bình của quá trình lắng (%)
|
BOD5
|
(10000-20000) 13000
|
(72000-96000) 8500
|
35
|
SS
|
(10000-20000) 16000
|
(730-1600) 940
|
94
|
Ptot
|
(500-900) 650
|
(180-200) 190
|
71
|
TKN
|
(2000-3800) 2300
|
(1600-1800) 1700
|
26
|
Quá trình xử lý đồng thời phân và không khí bằng máy lọc sinh học
Xử lý thành phần lỏng của phân lợn sau khi lắngQuá trình loại bỏ các chất gây ô nhiễm bằng máy lọc sinh học được thực hiện với lưu lượng phân là 7 m3/ ngày và lưu lượng khí là 7000 m3/ giờ. Điều quan trọng ở đây là tính ổn định và chất lượng của hệ thống lọc sinh học trong suốt quá trình diễn ra thí nghiệm. Các đặc tính về hấp phụ, hấp thụ và trao đổi cation của lớp đệm hữu cơ cho phép hệ thống này có thể làm việc với những sự thay đổi lớn trong thành phần phân mà không làm ảnh hưởng một cách đáng kể đến tốc độ loại bỏ chất gây ô nhiễm.
Độ pH của phân lợn vẫn duy trì ở mức trung tính trong suốt quá trình thí nghiệm. Đối với lớp đệm hữu cơ người ta thấy rằng nó hoạt động hiệu quả tại pH bằng 8.
Sự loại bỏ cacbon hữu cơ không chịu nhiều ảnh hưởng từ các thay đổi với biên độ lớn của giá trị BOD5 của phân lợn (7200-9600 mg/l). Nồng độ SS tại đầu vào máy lọc thay đổi rất nhiều trong thời gian thí nghiệm. Những thay đổi này có liên quan đến trạng thái thủy động trong thùng lắng - thùng phân hủy. Mặc dù tại thời điểm lượng phân lớn (1600mg/l), tốc độ lắng gạn vẫn duy trì SS trong nước thải ở nồng độ dưới 200 mg/l (hiệu quả trên 80%). Lớp đệm xúc tác cần được bảo trì 2 lần một năm (vệ sinh và khuấy trộn tầng đệm) nhằm súc rửa lớp đệm hữu cơ.
Nồng độ TKN trong phân lợn đo được cũng rất cao. Mặc dù đỉnh là 1800 mg N-TKN/l, nồng độ này của nước thải tại máy lọc vẫn duy trì dưới 500 mg, hiệu suất trung bình là 75%. Tuy nhiên nếu lưu lượng không khí từ các chuồng nuôi giảm đi sẽ làm giảm hiệu suất của máy lọc. Mặc dù hầu hết các nghiên cứu trước đó đã chỉ ra rằng chỉ một lượng nhỏ phôt pho được hấp phụ, tuy nhiên các số liệu thực tế trong nghiên cứu này đã chứng minh rằng lượng Ptot trung bình giảm đi 80%. Với khả năng hấp phụ như vậy nồng độ Ptot trong nước thải vẫn duy trì dưới 50 mg Ptot/l.
Nồng độ NH3 và H2S trong không khí xung quanh trại lợn trước và sau khi sử dụng máy lọc được trình bày trong các bảng biểu kèm theo tài liệu này. Sự gia tăng nồng độ các khí này tại đầu vào máy lọc vào những ngày cuối của mùa hè được cho là do sự giảm khả năng thông gió của không khí xung quanh trang trại. Tuy nhiên trong mùa đông hệ thống làm việc ổn định do nó được thiết kế đáp ứng các tiêu chuẩn hiện có. Dòng không khí được lưu chuyển đi trong toàn bộ ống thông gió cung cấp cho máy lọc.
Khí amoniac là thành phần khí chính với nồng độ thay đổi từ 1.0 đến 71 ppm. Nồng độ H2S trong không khí tại trang trại (từ 0.03 đến 0.21 ppm) tuy thấp nhưng vẫn vượt quá ngưỡng mùi của nó.
Hiệu suất loại bỏ amoniac của hệ thống thay đổi từ 94 đến 100%. Đối với H2S người ta không thể tìm thấy sự xuất hiện của nó tại cửa ra của máy lọc. Như vậy có thể thấy mặc dù nồng độ của các chất gây ô nhiễm tăng lên nhưng hệ thống vẫn hoạt động rất tốt, đạt hiệu suất cao.
Các kết quả đo độ nhận cảm thể hiện một sự khác biệt rõ rằng giữa không khí ô nhiễm và không khí đã được xử lý. Sự khác biệt này phần lớn là do cường độ mùi hôi và khả năng cảm nhận mùi của từng người trong ban phân tích Không khí tại trang trại trước khí xử lý dù được thay đổi cường độ từ trung bình đến mạnh nhưng vẫn gây ra mùi khó chịu. Tuy nhiên sau khi xử lý không khí đã có mùi dịu hơn và có thể chấp nhận được. Hiệu quả của máy lọc sinh học xét về khả năng khử mùi hôi không bị ảnh hưởng nhiều từ sự thay đổi vật chất hữu cơ có trong thành phần phân.
Không khí tại cửa ra của máy lọc có mùi ẩm của đất (mùi đặc trưng của than bùn). Như vậy vai trò của máy lọc được tăng lên gấp đôi: vừa làm biến đổi các khí ô nhiễm của trại lợn (NH3 và H2S) vừa có thể tạo ra mùi dễ chịu cho dòng khí.
Tái sử dụng bùn lắng
Chất bùn nhão từ phân lợn sau khi được khử mùi và ổn định bởi quá trinh phân hủy yếm khí vẫn lưu giữ được các giá trị dinh dưỡng để làm phân bón. Lượng bùn này chỉ chiếm từ 15 đến 20% thể tích phân được rải, do đó làm giảm một cách đáng kể các chi phí vận chuyển có liên quan đến quá trình rải phân. Bảng 2 dưới đây chỉ ra rằng các thông số kỹ thuật của bùn rất phù hợp để làm phân bón. Nó chứa 77% các vật chất hữu cơ, 3.8% nito, 2.1% photpho và 0.9% kali. Người ta cũng nhận thấy rằng trong bùn lắng không có vi khuẩn hình que và có một sự giảm đáng kể vi khuẩn E.coli.
Bảng 2: Các đặc tính của bùn lắng từ phân lợn
Thông số
|
Giá trị
|
Tỷ lệ nước (%)
|
89
|
Vật chất hữu cơ
|
77
|
C/N
|
10.2
|
pH
|
6.8
|
Mật độ khối (kg/m3)
|
1030
|
Nito
|
4.3 (3.8%)
|
Photpho
|
2.4 (2.1%)
|
Kali
|
1.0 (0.9%)
|
Chú ý: Hàm lượng vật chất hữu cơ được biểu diễn bằng % dưới dạng khô
Hàm lượng nito, photpho và kali có đơn vị kg/m.t dưới dạng ướt, các kết quả trong ngoặc là các kết quả dưới dạng khô.
Hàm lượng nito, photpho và kali có đơn vị kg/m.t dưới dạng ướt, các kết quả trong ngoặc là các kết quả dưới dạng khô.
4. Kết luận
Các kết quả từ nghiên cứu này đã chỉ ra rằng máy lọc sinh học với lớp đệm hữu cơ (BIOSORTM) là một phương pháp sinh học rất đáng tin cậy để xử lý nước và khí thải từ các trang trại nuôi lợn. Thực tế thì kỹ thuật BIOSORTM đã được sử dụng để xử lý phân lợn trên toàn thế giới. Kỹ thuật này có thể làm giảm lượng chất gây ô nhiễm trong phân lợn tới hơn 90% và loại bỏ gần 95% lượng mùi hôi thoát ra từ chuồng nuôi, kho chứa, từ quá trình vận chuyển và rải phân. Hệ thống BIOSORTM được lắp đặt trực tiếp tại trại nuôi mà không làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất của trang trại. Nó cũng cho phép tái sử dụng các hệ thống đã lắp đặt trước.
Như ta đã biết phân lợn là một chất thải có chứa hàm lượng cao photphat các vật chất hữu cơ có chứa nito và cặn lơ lửng. Thêm vào đó, thành phần phân lại thường có nhiều thay đổi và phát ra các mùi hôi khó chịu. Các giá trị đo được thường cao hơn từ 60 đến 100 lần các giá trị tương ứng của nước thải sinh hoạt.
Các nghiên cứu về tốc độ loại bỏ chất gây ô nhiễm cũng chỉ ra rằng hệ thống BIOSORTM hoạt động tốt cả khi biên độ thay đổi nhiệt độ và lượng vật chất hữu cơ của thành phân lỏng của phân là lớn. Mặc dù hàm lượng BOD5 (10000-20000 mg/l), SS (10000-20000 mg/l), TKN (2000-3800 mg/l) và Ptot (500-900 mg/l) có thay đổi lớn nhưng hệ thống BIOSORTM vẫn có thể duy trì hiệu suất làm sạch lên tới > 95% đối với BOD5, >97% đối với SS, >75% đối với TKN và > 87% đối với Ptot. Nước phân sau xử lý có thể sử dụng làm nước rửa cho các chuồng nuôi, làm nước tưới hoặc dùng có thể xả cho các bãi rác.
Các kết quả đo cũng cho thấy hàm lượng NH3 và H2S trong không khí tại các chuồng nuôi thay đổi theo mùa lần lượt từ 1.0 đến 7.1 và từ 0.03 đến 0.21. Một hệ thống lọc sinh học vận hành với lưu lượng khí 7000 m3/ giờ có thể xử lý từ 94 đến 100% lượng amoniac và 100% đối với hydro sulfit có trong khí thải.
Sử dụng máy lọc sinh học cũng đem lại một sự khác biết đáng kể giữa không khí ô nhiễm và không khí đã được xử lý. Không khí ô nhiễm có mùi khó chịu nhưng không khí đã qua xử lý lại có mùi có thể chấp nhận được. Hệ thống như vậy đã làm giảm một cách đáng kể cường độ mùi hôi thoát ra.
Bùn lắng đã qua ổn định, chiếm khoảng 15 đến 20% tổng thể tích nước phân được rải, vẫn lưu giữ đươc các chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng. Phân tích chất bùn nhão này cho ta các kết quả rất thuyết phục về khả năng tái sử dụng nó vì các mục đích nông nghiệp (77% lượng vật chất hữu cơ, 3.8% TKN, 2.1% Ptot và 1% Ktot ở dạng khô). Hơn nữa, trong bùn không có vi khuẩn hình que và lượng vi khuẩn E. coli cũng được giảm đáng kể. Các đặc tính trên của bùn ổn định làm giảm chi phí vận chuyển khi rải phân và sẽ làm tăng khả năng sử dụng phân với hiệu quả kinh tế cao.
Sau khi xem xét các kết quả nghiên cứu trên, có thể khẳng định một điều rằng quy trình xử lý BIOSORTM là một kỹ thuật đáng tin cậy, đơn giản và hiệu quả, là một giải pháp mang tính toàn cầu nhằm xử lý các vấn đề về môi trường do chất thải của lợn gây ra. Do đó từ nay kỹ thuật này có thể giải quết những lo ngại của con người nảy sinh trong quá trình phát triển ngành chăn nuôi lợn.
Như ta đã biết phân lợn là một chất thải có chứa hàm lượng cao photphat các vật chất hữu cơ có chứa nito và cặn lơ lửng. Thêm vào đó, thành phần phân lại thường có nhiều thay đổi và phát ra các mùi hôi khó chịu. Các giá trị đo được thường cao hơn từ 60 đến 100 lần các giá trị tương ứng của nước thải sinh hoạt.
Các nghiên cứu về tốc độ loại bỏ chất gây ô nhiễm cũng chỉ ra rằng hệ thống BIOSORTM hoạt động tốt cả khi biên độ thay đổi nhiệt độ và lượng vật chất hữu cơ của thành phân lỏng của phân là lớn. Mặc dù hàm lượng BOD5 (10000-20000 mg/l), SS (10000-20000 mg/l), TKN (2000-3800 mg/l) và Ptot (500-900 mg/l) có thay đổi lớn nhưng hệ thống BIOSORTM vẫn có thể duy trì hiệu suất làm sạch lên tới > 95% đối với BOD5, >97% đối với SS, >75% đối với TKN và > 87% đối với Ptot. Nước phân sau xử lý có thể sử dụng làm nước rửa cho các chuồng nuôi, làm nước tưới hoặc dùng có thể xả cho các bãi rác.
Các kết quả đo cũng cho thấy hàm lượng NH3 và H2S trong không khí tại các chuồng nuôi thay đổi theo mùa lần lượt từ 1.0 đến 7.1 và từ 0.03 đến 0.21. Một hệ thống lọc sinh học vận hành với lưu lượng khí 7000 m3/ giờ có thể xử lý từ 94 đến 100% lượng amoniac và 100% đối với hydro sulfit có trong khí thải.
Sử dụng máy lọc sinh học cũng đem lại một sự khác biết đáng kể giữa không khí ô nhiễm và không khí đã được xử lý. Không khí ô nhiễm có mùi khó chịu nhưng không khí đã qua xử lý lại có mùi có thể chấp nhận được. Hệ thống như vậy đã làm giảm một cách đáng kể cường độ mùi hôi thoát ra.
Bùn lắng đã qua ổn định, chiếm khoảng 15 đến 20% tổng thể tích nước phân được rải, vẫn lưu giữ đươc các chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng. Phân tích chất bùn nhão này cho ta các kết quả rất thuyết phục về khả năng tái sử dụng nó vì các mục đích nông nghiệp (77% lượng vật chất hữu cơ, 3.8% TKN, 2.1% Ptot và 1% Ktot ở dạng khô). Hơn nữa, trong bùn không có vi khuẩn hình que và lượng vi khuẩn E. coli cũng được giảm đáng kể. Các đặc tính trên của bùn ổn định làm giảm chi phí vận chuyển khi rải phân và sẽ làm tăng khả năng sử dụng phân với hiệu quả kinh tế cao.
Sau khi xem xét các kết quả nghiên cứu trên, có thể khẳng định một điều rằng quy trình xử lý BIOSORTM là một kỹ thuật đáng tin cậy, đơn giản và hiệu quả, là một giải pháp mang tính toàn cầu nhằm xử lý các vấn đề về môi trường do chất thải của lợn gây ra. Do đó từ nay kỹ thuật này có thể giải quết những lo ngại của con người nảy sinh trong quá trình phát triển ngành chăn nuôi lợn.
5. Lời cảm ơn
Công trình nghiên cứu này được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ về tài chính của Conseil de recherches en peche et en agroalimenatair du Quebec (CORPAQ - MAPAQ), của FPRQ, của công ty NPD (Quebec), của Ministere de l’agriculture des pecheries et de l’alimentation du Quebec và của công ty Porcherie Orleans. Các tác giả cũng cảm ơn công ty Bel Environement về các hỗ trợ kỹ thuật giành cho nghiên cứu này.Tác giả: Paul Lessard - Người dịch: Nguyễn Quốc Hùng, Phạm Thị Thanh Hoa, Trịnh Quang Tuyên
Đăng ký nhận bài viết qua Email!
