Báo cáo Khoa học Ứng dụng một số giải pháp kỹ thuật sinh học xử lý nước thải góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở cơ sở giết mổ gia súc gia cầm và chế biến sản phẩm chăn nuôi

BẠCH MANH ĐIỀU –Ứng dụng một số giải pháp kỹ thuật sinh học xử lý nước thải ... 1 ỨNG DỤNG MỘT SỐ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT SINH HỌC XỬ LÝ NƯỚC THẢI GÓP PHẦN GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Ở CƠ SỞ GIẾT MỔ GIA SÚC GIA CẦM VÀ CHẾ BIẾN SẢN PHẨM CHĂN NUÔI Bạch Mạnh Điều*, Nguyễn Văn Hải và Trịnh Vinh Hiển Công ty TNHHNN 1TV Tư vấn và Đầu tư Phát triển Chăn nuôi – Viện Chăn nuôi *Tác giả liên hệ: Bạch Mạnh Điều - Công ty TNHHNN 1TV Tư vấn và Đầu tư Phát triển Chăn nuôi Viện Chăn nuôi – Thụy Phương – Từ Liêm – Hà Nội Tel: 0168 9.276.981; Email: ptk5867@yahoo.com ABSTRACT Waste water from slaughterhouse Waste water from slaughterhouse has hight pollutant indicators where in TS, BOD, COD had excelled the standard levels by 920%, 541% and 420,5%. The trials have shown that the waste water in the biological bond with compressor resulted in reduction of BOD5 and COD by 81,9% and 74,7%, respective by using of bond with reed instead of compressor reduced BOD5 and COD by 6,3% and 11,9% respectively, more than those in the system with the bond and compressor in to mixing EM solution in waste water during the slaughtering with a rate of 1/1000 completely eliminated odour in the treatments by 5% for TS, 3%for COD and 4,1% for BOD5 . The completed system of biological bond with compressor + biological bond with reed + EM solution (with rate of 1/1000) could meet the Viet Nam standards: TCVN 5945 - 2005, column B. Which is applicable in the slaugherhouse for livestock and poultry. Key words: waste water, slaughterhouse ĐẶT VẤN ĐỀ Nước thải từ cơ sở giết mổ, chế biến sản phẩm chăn nuôi mang theo nhiều chất hữu cơ gây ô nhiễm như: Tiết , mảnh thịt vụn, phân, tổ chức liên kết và nhiều dịch chất khác của động vật xuất thải từ quá trình giết mổ và chế biến v.v…Nếu không có hệ thống xử lý đảm bảo, nguồn nước thải này sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Có nhiều phương pháp để xử lý nước thải chứa nhiều chất hữu cơ và hướng xử lý bằng phương pháp sinh học là một trong số giải pháp được quan tâm Gruller J (1995). Nhiều giải pháp sinh học xử lý chất thải hữu cơ được lựa chọn: Hồ sinh học, hồ o xy hoá, hồ ổn định…Có nhiều công nghệ được chào bán như EBARA của Nhật, SCBA củaThái Lan theo Ram Sharma Tiwaree (1997), Metcaf và Eddy (1991)… Trong điều kiện kinh phí hạn chế, chưa đủ điều kiện xây dựng hệ thống xử lý nước thải hiện đại, nghiên cứu ứng dụng các giải pháp sinh học xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường luôn là yêu cầu cấp thiết. Nhằm giải quyết vấn đề đó, chúng tôi triển khai đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng một số giải pháp sinh học xử lý nước thải, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở cơ sở giết mổ gia súc gia cầm và chế biến sản phẩm chăn nuôi” . Nghiên cứu trên với mục tiêu trước mắt về xử lý lượng nước hàng ngày thải từ giết mổ: 20 – 25 m3 ( Quy mô giết mổ mổ 100 lợn/ ngày đêm) Nước thải qua sử lý đạt tiêu chuẩn Việt Nam :TCVN 5945 - 2005 Bộ Khoa học Công nghệ (2006) . VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 19-Tháng 8-2009 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thời gian và địa điểm và vật liệu nghiên cứu Thời gian: Tháng 1 đến 12 năm 2007 Địa điểm: Cơ sở giết mổ chế biến gia súc gia cầm – Viện Chăn nuôi Nguyên vật liệu: Nguồn nước sử dụng: Nước giếng khoan (đạt tiêu chuẩn sử dụng cho giết mổ chế biến) Nước thải: Lượng nước thải tính toán theo quy chuẩn sử dụng ngành công nghệ thực phẩm: 12,5 -13m3/tấn gc; 8-23 m3/tấn thịt theo Gruller J, (1995) Hệ thống bể xử lý: Trên cơ sở tham khảo các mô hình xử lý chất thải sử dụng hệ vi sinh vật hiếu khí và yếm khí phân huỷ các chất hữu cơ làm sạch nước thải như Nguyễn Xuân Nguyên (2003 a, b),Trần Hiếu Nhuệ (1990),Trần Kim Quy, (1970), Gruller.J, (1995). Tận dụng một số điều kiện cơ sở vật chất đã có, chúng tôi thiết kế hệ thống bể xử lý nước thải sinh học gồm: Bể gom nước thải: Toàn bộ nước thải giết mổ đều thu vào rãnh và dồn vào bể gom. các chất thải rắn, kích cỡ lớn được thu tại đây và nước thải chảy vào bể lắng tự nhiên Bể lắng tự nhiên: Dung tích 40m3, chia thành 2 ngăn. Nước thải qua 2 bể theo trình tự thuỷ lưu. Nắp bể cố định nhưng mỗi ngăn đều có nắp nhỏ có động để tiện bơm hút bùn hàng năm. Bể lắng bổ sung oxy: gồm 6 ngăn (Mỗi ngăn có dung tích 20m3), các ngăn thông nhau theo trình tự đầu cuối để nước thải lưu thông theo trình tự và lưu lại bể tổi thiểu 5- 6 ngày, đáy mồi ngăn có giàn ống phân phối khí, nối với máy thổi khí Q = 2,7 m3/phút. Khi máy nén khí hoạt động, không khí ép xuống giàn ống và thoát từ đáy lên - bổ sung oxy tạo môi trường hiếu khí Bể trồng cây sậy: Diện tích 35m2, sâu 1,5 m các lớp cát, xỉ, xếp từng lớp. Trên cùng là cây sậy. Các rễ sậy xuyên sâu trong lớp cát, xỉ ở bể (có vai trò xử lý ô nhiễm) Hệ Vi sinh vật EM do Trung tâm công nghệ Việt Nhật cung cấp: EM gốc trong điều kiện phòng có thể giữ nhiều tháng, EM thứ cấp dùng cho xử lý môi trường pha theo công thức: 100 lít được tạo thành từ: 1 lít EM gốc + 1lít rỉ mật + 98 lít nước sạch. EM thứ cấp bổ sung chủ yếu theo nước thải tỷ lệ 1/100 (Giá thành 1 lít EM thứ cấp 350 đồng). Trang thiết bị chuyên dụng phục vụ lấy mẫu và phân tích mẫu nước thải. Bố trí thí nghiệm: Theo phương pháp so sánh một nhân tố Nội dung nghiên cứu Xác định thành phần nước thải khugiết mổ: (Phân tích các chỉ số cơ bản đánh giá nước thải) Xác định tác động của một số giải pháp sinh học xử lý nước thải Giải pháp sử dụng bể lắng (bể lắng đơn thuần và bể lắng có thiết bị bổ sung oxy) Giải pháp sử dụng bể trồng cây sậy; Giải pháp sử dụng chế phẩm EM Phương pháp nghiên cứu Mẫu phân tích độc lập: Mẫu nước thải giết mổ: Lấy tại bể gom nước thải vào các thời điểm khác nhau. Mẫu được bảo quản và xét nghiệm theo kỹ thuật chuyên môn thường quy. BẠCH MANH ĐIỀU –Ứng dụng một số giải pháp kỹ thuật sinh học xử lý nước thải ... 3 Mẫu phân tích trong bể lắng: Mẫu nước thải phân huỷ trong bể lắng 5 ngày, được lấy phân tích (giống như thời gian phân tích BOD5) Lấy mẫu phân tích đánh giá hiệu suất xử lý nước thải trong hệ thống: Tiến hành lấy mẫu sau khi vận hành hệ thống giết mổ, hệ thống xử lý nước thải ổn định. Nước thải chưa qua xử lý: lấy tại bể gom nước thải. Mẫu nước thải phân tích đánh giá hiệu suất xử lý từng giai đoạn trong hệ thống sẽ được lấy tại vị trí cuối của bể, hệ thống đó (Vị trí chuyển tiếp sang giai đoạn sau) Chỉ tiêu đánh giá: Các chỉ tiêu về Mùi, độ pH, Chỉ số TS (Chất không hoà tan), chỉ số COD, BOD5, chỉ số Sunfua, chỉ số Amoni, vv... Là những chỉ số cơ bản đánh giá mức độ gây ô nhiễm môi trường. Sử dụng hệ vi sinh vật chế phẩm EM thứ cấp: Bổ sung theo tỷ lệ 1/1000 Theo phương pháp thường quy kỹ thuật về đánh giá nước thải Đánh giá chất lượng xử lý nước thải: Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945 - 2005) Bộ Khoa hoc Công nghệ (2006) Thiết bị cung cấp o xy tự động cho quá trình phân huỷ hiếu khí: Hệ thống máy nén khí hoạt động theo chu trình đã định nhờ hệ thống đóng ngắt điện tự động. Máy hoạt động bơm không khí đến giàn phân phối khí đặt ở đáy bể. Không khí đi từ đáy lên cung cấp đều oxy cho vi khuẩn hiếu khí phân huỷ hữu cơ. Hiệu suất xử lý (%) = 100 % - ( Giá trị sau xử lý: Giá trị trước xử lý x 100) Xử lý số liệu Số liệu được xử lý trên máy tính, sử dụng phần mềm Excel, phần mềm R 2.8.1 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Xác định mức độ ô nhiễm của nước thải sau giết mổ (Ký hiệu M1) Phân tích các chỉ số gây ô nhiễm của mẫu nước thải giết mổ cho kết quả ở Bảng 1 Bảng 1. Kết quả phân tích mẫu nước trước và sau khi sử dụng ở khu giết mổ TT Chỉ tiêu Đơn vị tính Mẫu nước sử dụng cho giết mổ Mẫu nước thải sau giết mổ (M1) TCVN 5945-2005 (Cột B) 1 Mùi Cảm nhận -- Tanh - 2 pH - 7,38 7,2 5,5 -9,0 3 TS mg/l - 920,0 100,0 4 COD mg/l - 336,4 80,0 5 BOD5 mg/l - 270,6 50,0 6 Sun fua mg/l - 1,2 0,5 7 Amoni mg/l - 24,3 10,0 8 Tổng N mg/l - 46,0 30,0 9 Tổng P mg/l - 7,6 6,0 10 Mỡ ,dầu mg/l - 30,5 20,0 VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 19-Tháng 8-2009 4 Từ kết quả thể hiên nước thải giết mổ có chỉ số gây ô nhiễm vượt nhiều lần so với ngưỡng giới hạn cho phép theo tiêu chẩn Việt Nam (TCVN 5945-2005). Đáng kể nhất là chỉ số chất rắn lơ lửng (vượt 920%), BOD5 (vượt 541%), chỉ số COD (vượt 420,5%)... Hiệu quả của xử lý nước thải bằng phương pháp bể lắng đơn thuần(Ký hiệu M2) và phương pháp bể lắng có thiết bị cấp oxy (Ký hiệu M2.A) Kết quả kiểm tra các mẫu nước thải sau 5 ngày phân huỷ tự nhiên trong bể lắng đơn thuần và bể lắng được bổ sung oxy đầy đủ (Hàm lượng o xy = 0,027% Theo tính toán từ kết quả phân tích BOD5 nước thải). Kết quả thu được trình bày ở Bảng 2 Bảng 2. Một số chỉ tiêu đánh giá hiệu quả xử lý ô nhiễm nước thải bằng bể lắng Mẫu M2 (Bể lắng ) Mẫu M2.A (Bể lắng cấp oxy) T T Chỉ tiêu Đơn vị tính Tiêu chuan TCVN 5945-2005 Mẫu nước thải sau giết mổ Kết quả phân tích % xử lý Kết quả phân tích % xử lý 1 Mùi Cảm nhận Dễ chịu Tanh Thối đậm khó chịu - Hôi nồng - 2 pH - 5,5 -9,0 7,2 6,11 - 6,8 - 3 TS mg/l 100,0 920,0 340,0 63,0 114 87,6 4 COD mg/l 80,0 336,4 168,5 49,9 85,0 74,7 5 BOD5 mg/l 50,0 270,6 64,7 76,1 49 81,9 6 Sun fua mg/l 0,5 1,2 1,05 12,5 0,44 63,3 7 Amoni Mg/l 10,0 24,3 7,1 70,8 4,7 80,7 8 Tổng N mg/l 30,0 46,0 26,8 41,7 9,8 78,6 9 Tổng P mg/l 6,0 7,6 3,3 56,6 3,3 56,6 10 Mỡ, dầu Mg/l 20,0 30,5 16,5 45,9 5,8 80,9 Nhận xét: Kết quả cho thấy, sau 5 ngày phân huỷ tự nhiên trong bể xử lý, các chỉ số gây ô nhiễm môi trường giảm từ 45- 87%. Nhưng bể lắng bổ sung oxy, hệ vi sinh vật hiếu khí phát triển mạnh, phân huỷ hữu cơ nhanh, hiệu suất xử lý cao: chỉ số Amoni giảm 80,7% so với không bổ sung oxy (giảm 70,8%); chỉ số COD giảm 74,7% so với không bổ sung oxy (49,9%); Chỉ số BOD5 tại bể lắng bổ sung o xy giảm 81,9% còn tại bể lắng tự nhiên, chỉ số này chỉ giảm 76,1% vv ... Theo các chuyên gia môi trường, quá trình phân huỷ hiếu khí diễn ra nhanh, mạnh hơn rất nhiều so với phân huỷ yếm khí. Do đó, phân huỷ hiếu khí tạo ra lượng bùn nhiều so với phân huỷ yếm khí. Từ kết quả nghiên cứu trên cho thấy, muốn tăng dung dịch nhanh tốc độ xử lý nước thải, hệ thống xử lý cần tạo môi trường thuận lợi cho quá trình phân huỷ hiếu khí. Hiệu quả xử lý nước thải của phương pháp sử dụng bể trồng cây sậy Mẫu nước thải được xử lý qua hệ thống Bể lắng đơn thuần + Bể lắng bổ sung oxy (ký hiệu M3) và mẫu nước thải được xử lý qua hệ thống Bể lắng đon thuần+ Bể lắng bổ sung oxy + Bể sậy (ký hiệu M3 - S). Kết quả lấy mẫu phân tích của hệ thống để đánh giá hiệu quả xử lý nước thải qua bể sậy thể hiện trong Bảng 3 Bảng 3 cho thấy, vai trò của giải pháp xử lý nước thải bằng bể trồng cây sậy: Tăng hiệu suất xử lý tai M3 - S so với M3 khá rõ: Chỉ số COD từ 74,7% tăng đạt 86,6%; BOD 5 từ 81,9% BẠCH MANH ĐIỀU –Ứng dụng một số giải pháp kỹ thuật sinh học xử lý nước thải ... 5 tăng đạt 88,2%). Chỉ số Amoni từ 81,1% tăng đến 86,8% chỉ số sunfua từ 58,3% tăng đạt 66,7%. Kết quả trên khẳng định ưu điểm xử lý nước thải giết mổ của cây sậy. Bảng 3. Chỉ số gây ô nhiễm nước thải trước và sau khi qua bể trồng cây sậy Mẫu M3 Mẫu M3.- S T T Chỉ tiêu Đơn vị tính Mẫu nước thải chưa xử lý Kết quả phân tích % xử lý (M3/ M1) Kết quả phân tích % xử lý (M3-S/ M1) 1 Mùi Cảm nhận Tanh Thối đậm, khó chịu - Hôi nồng - 2 pH - 7,2 7,2 - 7,3 - 3 TS mg/l 920,0 83,6 90,9 67,0 92,7 4 COD mg/l 336,4 65,5 80,5 45,0 86,6 5 BOD5 mg/l 270,6 49,6 81,7 32,0 88,2 6 Sun fua mg/l 1,2 0,5 58,3 0,4 66,7 7 Amoni Mg/l 24,3 4,6 81,1 3,2 86,8 8 Tổng N mg/l 46,0 17,8 61,3 7,3 84,1 9 Tổng P mg/l 7,6 1,8 76,3 1,2 84,2 10 Mỡ, dầu Mg/l 30,5 5,2 82,9 3,4 88,9 Hiệu quả bổ sung chế phẩm EM2 vào cùng với nước thải khu giết mổ Để đánh giá vai trò của EM khi bổ sung vào hệ thống xử lý nước thải (Bể gom - bể lắng thường- bể lắng bổ sung oxy - bể sậy). Thí nghiệm được bố trí như sau: Yếu tố thí nghiệm bổ sung EM thứ cấp vào nước thải theo tỷ lệ 1/1000 (yếu tố đối chứng không bổ sung). Sau thời gian lưu chuyển qua hệ thống, lấy mẫu nước thải được xử lý bởi hệ thống , hiệu suất xử lý nước thải có sử dụng EM thứ cấp cao hơn đối chứng thể hiện qua Bảng 4. Bảng 4. Hiệu suất xử lý nước thải bổ sung (EM thứ cấp) và đối chứng Mẫu: M3-S. (Đối chứng ) Mẫu: M3-S-EM (Thí nghiệm) T T Chỉ tiêu Đơn vị tính Tiêu chuânTC VN 5945- 2005 Kết quả phân tích % Xử lý Kết quả phân tích % xử lý 1 Mùi Cảm nhận Bình thường Hôi nồng - Gần bình thường - 2 pH - 5,5 -9,0 7,3 đạt 7,5 đạt 3 TS mg/l 100,0 67,0 92,7 21,0 97,7 4 COD mg/l 80,0 45,0 86,6 34,3 89,9 5 BOD5 mg/l 50,0 32,0 88,2 20,8 92,3 6 Sun fua mg/l 0,5 0,4 66,7 0,08 93,3 7 Amoni Mg/l 10,0 3,2 86,8 1,19 95,1 8 Tổng N mg/l 30,0 7,3 84,1 1,67 96,3 9 Tổng P mg/l 6,0 1,2 84,2 0,427 94,4 10 Mỡ, dầu Mg/l 20,0 3,4 88,9 2,4 92,1 Kết quả Bảng 4 cho thấy, bổ sung EM giảm đáng kể mùi hôi nồng; Nâng cao hiệu suất xử lý chỉ số chất rắn lơ lửng từ 92,7% tới 97,7%; Chỉ số COD từ 86,6% lên 89,9%; Chỉ số BOD5 từ VIỆN CHĂN NUÔI - Tạp chí Khoa học Công nghệ Chăn nuôi - Số 19-Tháng 8-2009 6 88,2% lên 92,3%; Chỉ số Amoni từ 86,8% lên 95,1% vv... Các chỉ số phân tích nước thải qua hệ thống trên đạt thấp hơn Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945- 2005 (cột B). KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Nguồn nước thải từ hoạt động giết mổ có chỉ số ô nhiễm cao, đặc biệt chỉ số chất rắn lơ lửng vượt ngưỡng 920%, BOD5 vượt ngưỡng 541%, chỉ số COD vượt ngưỡng 420,5%... do đó phải được xử lý để giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Giải pháp sinh học sử dụng bể lắng có thiết bị sục khí hiệu quả xử lý nước thải triệt để hơn bể lắng đơn thuần. Kết quả thực nghiệm sử lý nước thải làm chỉ số BOD5 giảm 81,9% và chỉ số COD giảm 74,7%. Giải pháp sinh học sử dụng bể sậy kết hợp với bể lắng, nâng hiệu suất sử lý nước thải (Hiệu quả xử lý BOD5 tăng 6,3% và COD tăng 11,9%). Bổ sung EM 2 vào nước thải giết mổ có tác dụng tốt giảm mùi hôi, nâng cao hiệu suất xử lý nước thải: Làm tăng xử lý chất rắn lơ lửng 5%, tăng xử lý COD 3% và BOD5 là 4,1% vv... Tóm tắt mô hình xử lý nước thải giết mổ tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5945-2005 (cột B). Hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học được lựa chọn: Bể gom nước thải (loại bỏ chất thải kích thước lớn) - Gồm bể lắng tự nhiên, bể lắng có thiết bị bổ sung oxy và bể thực vật trồng sậy.+ Chế phẩm EM thứ cấp bổ sung theo nước thải tỷ lệ 1/1000. Đề nghị Kết quả trên đây, về cơ bản có thể vận dụng nguyên lý để thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các cơ sơ sở giết mổ và chế biến sản phẩm chăn nuôi, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nhưng nếu được đầu tư nghiên cứu thêm, mô hình sẽ hoàn thiện và hiệu quả hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Khoa học Công nghệ, (2006). Quyết định số 1696/QĐ-BKHCN, ngày 28/7/2006 Về việc bắt buộc áp dụng 5 tiêu chuẩn tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường. Nguyễn Xuân Nguyên, (2003a). Nước thải và công nghệ xử lý nước thải. NXB. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2003. tr 189-273 Nguyễn Xuân Nguyên và Phạm Hồng Hải (2003b). Lý thuyết và mô hình hoá quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, NXB. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 2003 Trần Hiếu Nhuệ, (1990). Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.Trường ĐH Xây dựng Hà Nội. Tr. 69-84 Trần Kim Quy, (1970). Chất thải và phương hướng tận dụng, NXB. Thành phố Hồ Chí Minh, 1970. tr.21-61 Gruller.J, (1995) Công trình làm xạch nước thải loại nhỏ , NXB. Xây dựng Hà Nội,1995. tr. 50-112 Metcaf and Eddy (!991). Waste water engineering. New York. 1991 Ram Sharma Tiwaree, (1997). Technology transfer for waste water treatment of small and medium in industries in developing countries of region. Economic and social commission for Asia and the Pacific, Bangkok, 1997.p.1-10 *Người phản biện: TS. Trần Thị Mai Phương; TS. Phạm sỹ Tiệp