- XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI HỘ GIA ĐÌNH - NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM KIỂU TÚI Ủ MỚI HDPE Phạm Minh Trí 1 , Nguyễn Thị Cẩm Nhung 2 và Nguyễn Võ Châu Ngân 1. - Tổng cộng 3 túi ủ HDPE và 1 túi ủ PE được lắp đặt tại 4 hộ dân ở huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long để xử lý chất thải chăn nuôi heo. - Kết quả đánh giá hiệu quả xử lý chất thải của túi HDPE tin cậy trong khoảng 70 ÷ 85%, so sánh giữa túi HDPE và túi PE về xử lý chất thải có sự chênh lệch không đáng kể. - Từ kết quả nghiên cứu cho thấy, túi biogas HDPE có hiệu suất xử lý tốt, có độ bền cao, có giá thành phù hợp với hộ dân mở ra cơ hội cho người chăn nuôi tiếp cận với công nghệ biogas.. - Nghiên cứu được thực hiện để đánh giá khả năng xử lý và tính ổn định trong vận hành của loại túi ủ mới này.. - Các túi ủ biogas thí nghiệm gồm 3 túi ủ HDPE và 1 túi ủ PE bố trí ở điều kiện thực tế tại các hộ dân trên địa bàn xã Tân Lược, huyện Bình Tân, tỉnh Vĩnh Long.. - Túi HDPE (1): xử lý chất thải cho chuồng hộ 3 con heo, trọng lượng trung bình 80 kg/con của ông Nguyễn Hữu Phước, ấp Tân Vĩnh, xã Tân Lược, huyện Bình Tân, Vĩnh Long.. - Túi HDPE (2): xử lý chất thải cho chuồng 28 con heo, trọng lượng trung bình 20 kg/con của hộ ông Nguyễn Công Toàn, ấp Tân Vĩnh, xã Tân Lược, huyện Bình Tân, Vĩnh Long.. - Túi HDPE (3): xử lý chất thải cho chuồng. - Túi PE (4): xử lý chất thải cho chuồng 5 con heo, trong đó có 2 con heo 80 kg/con và 2 con 30 kg/con của hộ bà Nguyễn Thị Tám, ấp Tân Lộc, xã Tân Lược, huyện Bình Tân, Vĩnh Long.. - Lượng nạp nguyên liệu vào các túi ủ biogas thí nghiệm không đồng nhất, do đó một số thông số kiểm soát đã được cố định nhằm giảm những khác biệt của quá trình thí nghiệm:. - Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của túi ủ được phân tích tại phòng thí nghiệm Xử lý Chất thải rắn - Khoa Môi trường &. - 2.2 Thời gian thu mẫu phân tích. - Các túi ủ biogas sau khi được bố trí thực tế tại các hộ dân, nạp nguyên liệu và vận hành ổn định trong một tháng mới tiến hành lấy mẫu phân tích.. - Chỉ tiêu nước thải: thu mẫu đầu vào và đầu ra của túi biogas phân tích các chỉ tiêu BOD 5 , tổng Ni-tơ, tổng Phốt-pho, SS, pH, tổng Coliform.. - Bảng 1: Lịch thu mẫu các túi ủ biogas STT Ngày lấy mẫu Mẫu. - 5 Sau 60 ngày bố trí x x 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Quy trình lắp đặt các túi ủ HDPE Dựa vào số đầu heo được nuôi thực tế tại các hộ dân, lượng chất thải và nước thải nạp vào mỗi túi ủ biogas được tính toán như sau:. - Túi biogas 1: 10,5 kg/ngày. - Túi biogas 2: 70,0 kg/ngày. - Túi biogas 3: 32,5 kg/ngày. - Tất cả các túi ủ được thiết kế với cùng kích thước 7 m 3 , trong đó thể tích dành để phân hủy chất thải là 5 m 3 . - Chọn tỉ lệ pha loãng nước : phân heo là 5 : 1, thời gian lưu tồn chất thải của các túi lần lượt là 71,4 (túi ủ 1). - Trong quá trình thí nghiệm, túi 1 bị hư hỏng ở ngày thứ 35 do trẻ em dùng cây nhọn đâm vào, mặc dù đã hàn chỗ thủng lại sau 4 ngày nhưng vẫn ảnh hưởng đến khả năng xử lý. - 3.2 Kết quả phân tích các chỉ tiêu nước Sau khi các túi ủ được lắp đặt và nạp phân heo vào, 1 tháng sau đó tiến hành lấy mẫu nước đầu vào và đầu ra của các túi ủ phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm để đánh giá hiệu quả vận hành của các túi ủ.. - Trong suốt quá trình làm thí nghiệm, giá trị pH ở đầu vào và đầu ra của hầm ủ biogas được ghi nhận ba lần. - Kết quả đo đạc cho thấy giá trị pH đầu vào của các túi ủ biogas nằm trong khoảng pH đầu ra nằm trong khoảng . - Giá trị pH giữa đầu vào và đầu ra của các túi ủ đều có sự dao động qua các đợt thu mẫu và giữa các túi.. - Như vậy, pH đầu ra của các túi ủ biogas đều nằm trong ngưỡng hoạt động tốt của vi khuẩn yếm khí, ngoại trừ đợt thu mẫu đầu tiên túi biogas số 3 có pH = 7,97 vượt ngưỡng hoạt động tốt, nhưng đã ổn định trong đợt thu mẫu số 2 và số 3. - Giá trị pH cao ở túi ủ 3 trong đợt đo đạc đầu tiên có thể là do túi ủ chưa ổn định, túi số 3 được lắp đặt và vận. - Hình 8: Kết quả đo đạc giá trị pH đầu vào và đầu ra của các túi ủ 3.2.2 Hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS). - Kết quả đo đạc hàm lượng SS đầu vào các túi ủ biogas không đồng đều giữa các túi và giữa các đợt thu mẫu. - Hàm lượng SS đầu vào có sự khác biệt nhưng các túi ủ lại có cùng thể tích 7 m 3 nên SS đầu ra biến thiên khác. - nhau giữa các túi. - Nhìn chung, hàm lượng SS đầu ra ở các túi biogas đều giảm so với SS đầu vào.. - Tuy nhiên, ở đợt thu mẫu thứ 3 của túi số 2 thì SS đầu ra cao hơn đầu vào. - Lý do là túi số 2 có nồng độ nguyên liệu nạp đầu vào cao hơn nhiều so với các túi ủ còn lại, dẫn đến việc lượng phân tích lũy nhiều trong túi làm cho SS đầu ra cao hơn SS đầu vào của túi số 2. - Điều này sẽ gây quá tải cho túi ủ làm giảm hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm.. - Hình 9: Kết quả phân tích giá trị SS đầu vào và đầu ra của các túi ủ Kết quả phân tích cho thấy hiệu suất xử lý SS. - của túi biogas số 1, số 3, số 4 tương đối ổn định qua các đợt thu mẫu, túi số 4 là ổn định nhất và có. - hiệu suất xử lý cao nhất. - Hiệu suất xử lý của túi biogas thứ 2 có sự biến thiên nhiều nhất, hiệu suất xử lý SS của túi 2 giảm theo thời gian, ở đợt đầu. - hiệu suất xử lý là 87% nhưng đến đợt 2 chỉ còn 10% và ở đợt 3 hiệu suất xử lý của túi số 2 là -67%. - Kết quả này khẳng định việc nạp phân quá nhiều vào túi ủ / hầm ủ biogas không chỉ làm giảm hiệu quả xử lý mà còn có thể gây ra tình trạng nghẹt túi ủ / hầm ủ.. - Mặc dù các túi ủ có hiệu suất xử lý SS cao, tuy nhiên nếu so sánh với giá trị được quy định trong QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp vẫn còn cao.. - Hàm lượng SS đầu ra của các túi ủ thí nghiệm cao từ 1÷281 lần so với quy định cho phép tại cột B.. - vào các túi biogas thí nghiệm khác nhau rất nhiều, cao nhất vẫn là túi 2 do lượng phân nạp vào túi này cao nhất, túi số 1 có đầu vào thấp nhất. - Số liệu BOD 5 đầu vào tỉ lệ thuận với đầu heo bố trí trên mỗi túi biogas. - Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng BOD 5 đầu ra của các túi biogas giảm so với đầu vào.. - Kết quả tính toán hiệu suất xử lý BOD 5 của các túi biogas nằm trong khoảng 72÷95%. - Trong đó hiệu suất xử lý của túi biogas số 3 và số 4 là cao nhất. - Túi biogas số 2 hiệu suất xử lý thấp do nguyên liệu nạp đầu vào của túi số 2 cao hơn rất nhiều so với các túi còn lại. - Riêng túi ủ số 1 có hiệu suất xử lý thấp là do trong quá trình hoạt động túi số 1 bị sự cố đã ảnh hưởng tới quá trình hoạt động của túi. - Tuy nhiên cũng có sự khác nhau giữa các túi ủ do lượng nạp vào của các túi ủ không được đồng đều.. - Hình 10: Kết quả phân tích BOD 5 đầu vào và đầu ra của các túi ủ So sánh nồng độ BOD 5 đầu ra của các túi ủ với. - Lượng chất hữu cơ ở đầu ra của túi ủ còn cao có thể gây ô nhiễm hữu cơ cho nguồn tiếp nhận.. - Kết quả phân tích hàm lượng tổng ni-tơ cho thấy giá trị đầu vào túi ủ số 2 và số 3 là cao nhất.. - So sánh giữa các đợt thu mẫu phân tích ni-tơ đầu vào, ở đợt thu mẫu thứ 2 của các túi số 1, số 3 và số 4 có nồng độ ni-tơ cao nhưng đến đợt thu mẫu thứ 3 thì giá trị ni-tơ ở cả ba túi lại giảm xuống.. - Tuy nhiên ở túi ủ số 2 thì ni-tơ đầu vào tăng dần theo từng đợt thu mẫu thể hiện mức độ tích tụ ni-tơ trong túi ủ do hàm lượng phân nạp vào quá nhiều.. - Kết quả phân tích ni-tơ đầu ra cho thấy sau khi qua xử lý bằng túi ủ nồng độ ni-tơ giảm so với. - túi số 2 là cao nhất và có hiệu suất giảm dần qua các đợt phân tích mẫu, nằm trong khoảng 75 đến 85%. - Túi số 3 có hiệu suất xử lý ni-tơ thấp nhất nhưng khá ổn định qua các đợt thu mẫu, nằm trong khoảng 37 đến 45%. - Hiệu suất xử lý này có sự khác biệt so với hiệu suất xử lý SS và BOD 5 đã đề cập ở phần trên. - túi số 2 có hiệu suất xử lý thấp nhất, túi số 3 và 4 có hiệu suất xử lý cao nhất. - Điều này có thể được giải thích là do túi số 2 nhận quá nhiều lượng phân nạp, một lượng lớn phân bị tích tụ trong túi ủ không di chuyển ra ngoài gây hiệu quả xử lý ni-tơ cao giả tạo, một lượng ni-tơ lớn vẫn đang bị tích tụ trong túi ủ.. - Hình 11: Kết quả phân tích tổng nitơ đầu vào và đầu ra của các túi ủ Túi ủ số 1 và số 4 có hiệu suất xử lý dao động ở. - đợt thu mẫu thứ 2. - Hiệu suất xử lý ở đợt thu mẫu thứ 2 thấp hơn nhiều so với 2 đợt thu mẫu còn lại chứ không giảm dần theo từng đợt thu mẫu như túi số 2 và số 3. - Hiệu suất xử lý ni-tơ của các túi ủ không cao dẫn đến giá trị đầu ra của các túi ủ đều không đạt so với quy định xả thải tổng ni-tơ 40 mg/L của QCVN 40:2012/ BTNMT (cột B). - Giá trị ni-tơ tổng đầu ra của các túi ủ cao gấp 2,5÷14 lần so với tiêu chuẩn xả thải ra nguồn tiếp nhận.. - 3.2.5 Hiệu suất xử lý tổng phốt-pho. - Nồng độ tổng phốt-pho đầu vào không đồng đều và có sự tăng lên ở các giai đoạn. - Giá trị phốt- pho tổng đầu vào cao nhất vẫn là túi số 2 và số 3 và tổng phốt-pho thấp nhất là túi số 1 và số 4. - Ở đầu ra của các túi ủ nồng độ tổng phốt-pho giảm nhiều. - so với đầu vào. - Hàm lượng tổng phốt-pho giảm nhiều nhất là ở túi ủ số 2 và số 3. - Hiệu quả xử lý cao của túi 2 có thể được giải thích tương tự như phần xử lý tổng nitơ.. - Vi khuẩn yếm khí trong túi ủ biogas không xử lý tốt phốt-pho. - Do đó, phốt-pho đầu ra của các túi ủ thấp hơn đầu vào chủ yếu là do phốt-pho được tích tụ trong túi ủ. - Túi số 2 nạp nhiều phân sẽ có hiệu suất xử lý phốt-pho cao chủ yếu do phốt-pho được tích lũy trong túi ủ dưới dạng bùn lắng mà không theo nước thải đi ra ngoài.. - Hiệu suất xử lý phốt-pho của các túi ủ từ 55÷. - Tuy nhiên hàm lượng phốt-pho đầu ra của các túi ủ vẫn chưa đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2012/ BTNMT (cột B quy định tổng phốt-pho đạt 4 mg/L). - Nồng độ phốt-pho đầu ra của các túi ủ vượt tiêu chuẩn xả thải từ 3÷6 lần.. - Hình 12: Kết quả phân tích tổng phốt-pho đầu vào và đầu ra của các túi ủ 3.2.6 Hiệu suất xử lý Coliform. - Kết quả phân tích hàm lượng Coliform đầu vào và đầu ra của các túi ủ có sự biến động nhiều. - Túi ủ 1 có sự biến động nhiều nhất, nồng độ Coliform đầu vào thấp nhưng đầu ra lại có nồng độ Coliform lớn nhất. - Một trong những nguyên nhân làm cho nồng độ Coliform của túi số 1 đầu ra cao hơn các túi ủ khác là do túi số 1 có sự cố trong quá trình hoạt động (túi bị thủng) làm giảm hiệu quả xử lý.. - Hiệu suất xử lý Coliform các túi ủ nhìn chung. - nằm trong khoảng 80 đến 95%, riêng túi số 1 ở đợt thu mẫu thứ 3 có hiệu suất xử lý Coliform thấp nhất 54%. - So sánh với hàm lượng Coliform cho phép xả thải của QCVN 40:2011 (cột B, ngưỡng giới hạn 5.000 MPN/100 mL), tất cả mẫu nước thải đầu ra đều có hàm lượng Coliform vượt nhiều lần.. - Hình 13: Kết quả phân tích Coliform đầu vào và đầu ra của các túi ủ. - 3.2.7 Kết quả đánh giá chất lượng khí gas a. - Trong quá trình thí nghiệm, bên cạnh việc thu thập và phân tích mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của túi ủ để đánh giá hiệu quả xử lý, mẫu khí biogas sinh ra cũng được thu thập để đo đạc thành phần khí mê-tan CH 4 nhằm đánh giá tính ổn định của việc sử dụng khí biogas cho mục đích sử dụng năng lượng (đun nấu, thắp sáng). - Hàm lượng CH 4. - Lượng % CH 4 giữa các đợt thu mẫu và ở các túi ủ biến động không đáng kể từ 60÷62. - túi số 2 là cao nhất và ổn định nhất. - Đối với túi số 3 ở giai đoạn đầu có % CH 4 cao hơn túi số 4 nhưng sau đó lại thấp hơn, tuy nhiên sự suy giảm là không đáng kể. - Ở túi số 1 tăng giảm liên tục theo từng đợt thu mẫu, ở đợt thu mẫu thứ 2 có % CH 4 thấp hơn. - CH 4 của túi số 4 nhưng lại cao hơn ở đợt thu mẫu thứ 3 và lặp lại chu kỳ như vậy ở các đợt thu mẫu tiếp theo. - Hình 14: %CH 4 của các túi ủ thí nghiệm b. - Hiệu quả xử lý chất thải của túi ủ HDPE khá tốt, không có sự khác biệt đối với túi ủ PE.