Màng chống thấm HDPE trong xử lý chất thải chăn nuôi hộ gia đình tại Đồng Nai

Ngày đăng: 28 Tháng Ba, 2022

Giới thiệu

Đồng Nai là tỉnh thuộc Đông Nam Bộ.  Có quy mô chăn nuôi heo hộ gia đình rất phát triển. Bên cạnh,  lợi ích kinh tế mang lại từ chăn nuôi là rất lớn. Đồng Nai cũng phải đối mặt ô nhiễm môi trường từ chất thải chân nuôi ,ngày càng nghiêm trọng. Biện pháp giải quyết hữu hiệu để giải quyết, tình trạng ô nhiễm trên là xây dựng các hầm ủ/ túi khí sinh học (biogas) bằng màng chống thấm HDPE.
Lịch sử phát triển công nghệ biogas . Bao gồm 7 loại hình chính: kiểu CT1 (đã ngừng triển khai từ 1997), hầm TG-BP, túi PE, hầm EQ1, hầm EQ2, hầm KT2 và hầm composite (Nguyen Vo Chau Ngan et al., 2012). Trong các loại hầm ủ/túi ủ hiện còn đang triển khai, túi ủ PE có chi phí thấp nhất từ 150.000 đến 200.000 đồng/m³ . Nhưng tuổi thọ cũng thấp nhất (không bảo hành sau khi lắp đặt). Trong khi đó các hầm ủ có tuổi thọ cao (trên 10 năm). Được bảo hành tối thiểu 1 năm sau khi xây dựng. Tuy nhiên , chi phí đầu tư cao từ 1,2 đến 1,5 triệu đồng/m³ gây.  Khó khăn cho triển khai trên diện rộng (Vo Chau Ngan Nguyen, 2012).
Hiện nay loại màng chống thấm HDPE đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.  Như lót nền đường trong xây dựng. Chống thấm cho công trình thủy lợi. Lót nền đáy ao trong nuôi thủy sản. Lót nền đáy và che phủ các bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh… màng HDPE đã được APO sử dụng làm vòm chứa khí. Cho các hệ thống ủ biogas quy mô lớn trên 10 năm.

Phương pháp nghiên cứu

Các túi ủ biogas thí nghiệm gồm 3 túi ủ làm bằng màng chống thấm HDPE . Và 1 túi ủ làm bằng màng PE bố trí ở điều kiện thực tế.
Túi làm bằng màng chống thấm HDPE (1): xử lý chất thải cho chuồng hộ 3 con heo, trọng lượng trung bình 80 kg/con.
Túi làm bằng màng chống thấm HDPE (2): xử lý chất thải cho chuồng 28 con heo, trọng lượng trung bình 20 kg/con.
Túi làm bằng màng chống thấm HDPE (3): xử lý chất thải cho chuồng 13 con heo, trong đó có 1 con heo 80 kg và 12 con 20 kg/con.
Túi làm bằng màng chống thấm 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
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:
– Yêu cầu cung cấp cùng một loại thức ăn công nghiệp cho tất cả heo nuôi.
– Khống chế lượng nước dội chuồng của tất cả túi ủ ở tỉ lệ 1:5 cho phân:nước
Mẫu nước thải đầu vào và đầu ra của túi ủ được phân tích tại phòng thí nghiệm Xử lý Chất thải rắn

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 BOD5, tổng Ni-tơ, tổng Phốt-pho, SS, pH, tổng Coliform.
Các chỉ tiêu khí: tổng thể tích khí, khí thành phần CH4
Hình H.1 Cách lắp đặt màng chống thấm cho hồ chứa nước
Hình 1: Túi ủ màng chống thấm HDPE sau khi gia công và Hình 2: Lắp ống dẫn khí
Hình H.3: lắp đặt ống nạp và ống xả vào túi làm bằng màng chống thấm HDPE
Hình H.3: lắp đặt ống nạp và ống xả vào túi làm bằng màng chống thấm HDPE

Kết quả và thảo luận

Quy trình lắp đặt các túi ủ bằng màng chống thấm 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
– Túi biogas 3: 32,5 kg/ngày
Hình H.4: Kiểm tra độ kín khí của túi ủ làm bằng màng chống thấm HDPE

Hình H.4: Kiểm tra độ kín khí của túi ủ làm bằng màng chống thấm HDPE

Tất cả các túi ủ được thiết kế với cùng kích thước 7 m3. Trong đó, thể tích dành để phân hủy chất thải là 5 m3. 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); 10,7 (túi ủ 2); 23 (túi ủ 3); 51,7 ngày (túi ủ 4). Tuy nhiên, một vài yếu tố khác.  Cũng ảnh hưởng đến thời gian lưu tồn , như trọng lượng heo tăng theo thời gian.  Sử dụng thuốc trị bệnh heo…
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. Tuy nhiên, phần đánh giá vẫn sử dụng kết quả của túi 1 . Để thấy rõ tính ưu việt của túi ủ làm bằng màng chống thấm HDPE . So với túi PE là có thể hàn lại sau khi bị thủng.

Đánh giá thực tế quá trình lắp đặt túi ủ. Tại các hộ dân có một số nhận xét như sau

– Vật tư chuẩn bị lắp đặt của túi làm bằng màng chống thấm HDPE khá giống với túi PE (tham khảo từ Marc Luer, 2010).  Chỉ khác là túi làm bằng màng chống thấm HDPE , không cần bố trí túi chứa khí riêng biệt như túi PE.
– Túi HDPE được gia công sẵn chỉ cần vận chuyển . Đến hộ dân rồi tiến hành lắp đặt mà không cần phải chuẩn bị lồng túi. Buộc dây miệng túi như túi ủ PE.
– Thời gian lắp đặt túi HDPE nhanh hơn túi PE . Do độ bền của vải HDPE, thao tác lắp đặt nhanh chóng không cần dọn sạch mặt bằng như túi PE.
– Túi HDPE lắp đặt dễ dàng, không cần thợ có kỹ thuật.  Người dân cũng có thể tự lắp đặt cho hộ gia đình của mình.
Hình H.5: Túi ủ làm bằng màng chống thấm HDPE vào vị trí và túi ủ sau khi lắp đặt hoàn chỉnh

Hình H.5: Túi ủ làm bằng màng chống thấm HDPE vào vị trí và túi ủ sau khi lắp đặt hoàn chỉnh

>>> Xem thêm: Hướng dẫn biện pháp thi công nilon lót sàn đổ bê tông hiệu quả

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. Mẫu được thu thập ngay sau thời điểm dội chuồng. Tất cả các hộ dân đều sử dụng nước ao (thông với hệ thống sông rạch) . Để dội chuồng. Và vị trí các hộ dân không nằm cách xa quá trong khu vực nên có thể xem như nguồn nước, dội chuồng không khác biệt.
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 6,58 ÷ 7,99, pH đầu ra nằm trong khoảng 6,96 ÷ 7,97. 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.
Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997), điều kiện pH tối ưu để vi sinh vật yếm khí hoạt động là 7,2 ÷ 7,5, ngưỡng hoạt động tốt là 6,6 ÷ 7,6. 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 hành sau các túi ủ khác 1 tuần.

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. Đây là chỉ tiêu thể hiện rõ rệt nhất sự khác biệt của khối lượng phân heo nạp vào túi ủ. Cụ thể túi ủ có lượng phân heo nạp vào cao nhất (túi 2) ,sẽ có hàm lượng SS cao nhất. Hàm lượng SS đầu vào có sự khác biệt. Nhưng các túi ủ lại có cùng thể tích 7 m3 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.
Kết quả phân tích hàm lương chất rắn lơ lửng (SS)
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% . Do chất thải có thời gian lưu tồn ngắn nhất. Kết quả ,này khẳng định việc nạp phân quá nhiều vào túi ủ màng chống thấm HDPE / 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. Giá trị SS được phép xả thải, vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.  Là 100 mg/L (cột B). 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.

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD5.

Tương tự các chỉ tiêu khác. Số liệu BOD5 đầu 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 BOD5 đầu vào tỉ lệ thuận , với đầu heo bố trí trên mỗi túi biogas. Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng BOD5 đầu ra ,của các túi biogas giảm so với đầu vào.
Kết quả tính toán hiệu suất xử lý BOD5 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.
So sánh nồng độ BOD5 đầu ra của các túi ủ với giá trị cho phép của QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) . Cho thấy giá trị BOD5 cao vượt mức từ 3 ÷ 50 lần. Lượng chất hữu cơ ở đầu ra của túi ủ còn cao . Có thể gây ô nhiễm hữu cơ cho nguồn tiếp nhận. Tuy nhiên hàm lượng BOD5 cao cũng mở ra một cơ hội để tận dụng lượng hữu cơ chưa phân hủy này làm nguồn phân bón hữu cơ cho canh tác nông nghiệp hoặc nuôi trồng thủy sản.
Hình H.6: Kết quả phân tích BOD5 đầu vào và đầu ra của các túi ủ
Hình H.6: Kết quả phân tích BOD5 đầu vào và đầu ra của các túi ủ

Tin tức liên quan

Các sản phẩm vừa xem
top button