Phương pháp xử lý phân lợn tổng hợp sử dụng quy trình lọc sinh học BIOSORTM (Comprehensive pig manure treatment using the BIOSORTM biofiltration process)
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.

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.
....

Download bài

Nguồn : www.vcn.vnn.vn