Các biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả hiện nay

Trong bối cảnh ngành chăn nuôi ngày càng phát triển mạnh mẽ, vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi đang trở thành một thách thức lớn đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng. Nước thải từ các hoạt động chăn nuôi không chỉ chứa các chất hữu cơ, vi sinh vật gây hại mà còn có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước, đất và không khí nếu không được xử lý đúng cách. Là một chuyên gia trong lĩnh vực cung cấp hóa chất tại GH group, tôi sẽ cùng bạn tìm hiểu chi tiết về các nguồn phát sinh, đặc điểm của nước thải chăn nuôi, cũng như các phương pháp xử lý hiệu quả nhất hiện nay.

1. Các nguồn phát sinh nước thải chăn nuôi

Các nguồn phát sinh nước thải chăn nuôi

• Nước thải từ chuồng trại: Đây là nguồn nước thải chính trong chăn nuôi, bao gồm phân, nước tiểu và thức ăn thừa. Các chất thải này chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ, photpho và vi sinh vật gây hại. Ví dụ, phân và nước tiểu của gia súc chứa nhiều hợp chất amoniac và nitrat, khi không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nguồn nước và phát sinh mùi hôi khó chịu.
• Nước thải từ quá trình vệ sinh, tắm rửa cho vật nuôi: Quá trình vệ sinh chuồng trại và tắm rửa cho vật nuôi thường sử dụng một lượng lớn nước, tạo ra nước thải chứa các chất bẩn, bùn đất, vi khuẩn và dư lượng hóa chất tẩy rửa. Nước thải này có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng nếu không được thu gom và xử lý đúng cách.
• Nước thải từ hoạt động sản xuất thức ăn chăn nuôi (nếu có): Trong một số trang trại lớn, việc tự sản xuất thức ăn chăn nuôi có thể tạo ra nước thải từ quá trình rửa nguyên liệu, chế biến và vệ sinh thiết bị. Loại nước thải này thường chứa dầu mỡ, cặn bã hữu cơ và các chất hóa học từ phụ gia thực phẩm.

2. Thành phần và đặc điểm của nước thải chăn nuôi

Thành phần và đặc điểm của nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi có thành phần phức tạp và đặc điểm đa dạng, tùy thuộc vào loại hình chăn nuôi, quy mô trang trại và các hoạt động liên quan.

Đặc điểm vật lý

• Màu sắc: Nước thải chăn nuôi thường có màu nâu đục hoặc xám đen do chứa nhiều chất hữu cơ từ phân, nước tiểu và thức ăn thừa.
• Mùi: Một đặc điểm dễ nhận biết là mùi hôi thối đặc trưng, phát sinh từ các hợp chất như amoniac, hydrogen sulfide (H₂S) và các khí bay hơi khác.
• Độ đục: Nước thải có độ đục cao do chứa nhiều cặn bã hữu cơ, đất cát và các hạt lơ lửng.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn nhiệt độ môi trường do hoạt động của vật nuôi và các quá trình phân hủy chất hữu cơ.

Đặc điểm hóa học

• pH: Nước thải chăn nuôi thường có tính kiềm nhẹ hoặc axit, với pH dao động từ 6 đến 8, tùy thuộc vào loại chất thải và quá trình phân hủy.
• BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa): Đây là chỉ số đo lượng oxy cần thiết để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Nước thải chăn nuôi có BOD rất cao, thường từ 2.000 đến 6.000 mg/L, cho thấy mức độ ô nhiễm hữu cơ nghiêm trọng.
• COD (Nhu cầu oxy hóa học): COD của nước thải chăn nuôi cũng rất cao, thường gấp 1,5–2 lần BOD, phản ánh lượng chất hữu cơ khó phân hủy.
• Nitơ và photpho: Đây là hai thành phần chính gây phú dưỡng nguồn nước, làm tăng sinh tảo và gây suy giảm chất lượng nước.
• Kim loại nặng: Một số nước thải có thể chứa kim loại nặng như đồng, kẽm từ thức ăn bổ sung hoặc thuốc thú y, gây nguy hại cho môi trường và sức khỏe.

Đặc điểm sinh học

• Vi khuẩn: Nước thải chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh như E. coli, Salmonella, gây nguy cơ lây nhiễm bệnh cho người và động vật.
• Virus: Một số virus nguy hiểm có thể tồn tại trong nước thải, đặc biệt là các virus gây bệnh đường tiêu hóa.
• Ký sinh trùng: Các loại trứng giun, sán và ký sinh trùng khác cũng thường xuất hiện trong nước thải chăn nuôi, làm tăng nguy cơ lây nhiễm qua nguồn nước.

3. Tiêu chuẩn cần thiết trong xử lý nước thải chăn nuôi

Những tiêu chuẩn cần thiết trong xử lý nước thải chăn nuôi

Để đảm bảo nước thải chăn nuôi sau xử lý không gây hại đến môi trường và sức khỏe con người, cần tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt được quy định bởi pháp luật và các tổ chức môi trường.

Tại Việt Nam, nước thải chăn nuôi phải tuân thủ QCVN 62-MT:2016/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi. Quy định này áp dụng cho tất cả cá nhân, tổ chức và doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực chăn nuôi có liên quan đến việc xả nước thải vào hệ thống thoát nước công cộng. Quy định xác định giá trị tối đa của các chỉ số ô nhiễm trong nước thải có thể tiếp nhận, được tính theo công thức Cmax = C x Kq x Kf.

Trong đó, các giá trị trong công thức được quy định như sau:

• C là giá trị của thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi đã được phân tích.
• Kq là hệ số của nguồn nước thải tiếp nhận.
• Kf là hệ số lưu lượng của nguồn nước thải.

Quy chuẩn này quy định các giới hạn tối đa cho các thông số ô nhiễm trong nước thải trước khi xả ra môi trường, bao gồm:

• BOD5: Không vượt quá 50 mg/L (Cột A) hoặc 100 mg/L (Cột B).
• COD: Không vượt quá 100 mg/L (Cột A) hoặc 300 mg/L (Cột B).
• Nitơ tổng: Không vượt quá 20 mg/L (Cột A) hoặc 60 mg/L (Cột B).
• Photpho tổng: Không vượt quá 4 mg/L (Cột A) hoặc 6 mg/L (Cột B).
• Coliform: Không vượt quá 3.000 MPN/100mL (Cột A) hoặc 5.000 MPN/100mL (Cột B).

Tiêu chuẩn cần thiết trong xử lý nước thải chăn nuôi

4. Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi phổ biến

4.1. Phương pháp xử lý sinh học

Bể kỵ khí

Bể kỵ khí trong xử lý nước thải chăn nuôi

Bể kỵ khí là hệ thống xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy, sử dụng vi sinh vật kỵ khí để phân hủy các chất hữu cơ thành khí methane (CH₄), carbon dioxide (CO₂) và các sản phẩm khác. Một số loại bể kỵ khí phổ biến bao gồm:

Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket): Bể UASB là một loại bể kỵ khí dòng chảy ngược, trong đó nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn kỵ khí. Vi sinh vật trong lớp bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ, tạo ra khí methane và CO₂.

• Ưu điểm: Hiệu quả cao trong xử lý nước thải có nồng độ BOD và COD cao. Sản sinh khí methane có thể thu hồi để sử dụng làm năng lượng. Tiết kiệm diện tích so với các hệ thống khác.
• Nhược điểm: Yêu cầu kiểm soát chặt chẽ tốc độ dòng chảy và nhiệt độ. Không hiệu quả với nước thải có nồng độ chất rắn cao.

Bể ABR (Anaerobic Baffled Reactor): Bể ABR là một loại bể kỵ khí được thiết kế với các ngăn baffle (vách ngăn) để tăng thời gian lưu nước và hiệu quả xử lý. Nước thải chảy qua từng ngăn, nơi vi sinh vật kỵ khí phân hủy chất hữu cơ.

• Ưu điểm: Thiết kế đơn giản, dễ vận hành. Hiệu quả xử lý cao với nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao. Ít bị ảnh hưởng bởi sự dao động lưu lượng nước thải.
• Nhược điểm: Cần diện tích lớn hơn so với bể UASB. Không hiệu quả với nước thải có nồng độ chất rắn thấp

Bể hiếu khí

Bể hiếu khí trong xử lý nước thải chăn nuôi

Bể hiếu khí hoạt động trong điều kiện có oxy, sử dụng vi sinh vật hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Một số loại bể hiếu khí phổ biến bao gồm:

Bể Aerotank: Bể Aerotank là một hệ thống xử lý hiếu khí, trong đó nước thải được sục khí liên tục để cung cấp oxy cho vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ, giảm BOD và COD trong nước thải.

• Ưu điểm: Hiệu quả cao trong xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ vừa phải. Dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh quy trình vận hành. Phù hợp với các hệ thống xử lý nước thải quy mô lớn.
• Nhược điểm: Chi phí vận hành cao do tiêu thụ nhiều năng lượng để sục khí. Yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các thông số như pH, nhiệt độ và oxy hòa tan.

Hồ sinh học: Hồ sinh học là một hệ thống xử lý hiếu khí tự nhiên, trong đó nước thải được lưu giữ trong hồ lớn, nơi vi sinh vật tự nhiên phân hủy các chất hữu cơ.

• Ưu điểm: Chi phí đầu tư và vận hành thấp. Thân thiện với môi trường, không yêu cầu nhiều thiết bị cơ khí. Có thể kết hợp với thực vật thủy sinh để tăng hiệu quả xử lý.
• Nhược điểm: Yêu cầu diện tích lớn, không phù hợp với các khu vực đô thị. Hiệu quả xử lý thấp hơn so với bể Aerotank.

Xem thêm: Top 5 loại hóa chất xử lý nước ao nuôi tôm tốt nhất

4.2. Phương pháp xử lý hóa học:

Keo tụ - tạo bông

Hóa chất như phèn nhôm, phèn sắt xử lý phương pháp hóa học

Keo tụ - tạo bông là quá trình sử dụng hóa chất để kết dính các hạt lơ lửng, chất rắn nhỏ trong nước thải thành các bông cặn lớn hơn, dễ dàng lắng xuống và loại bỏ. 

• Keo tụ: Hóa chất keo tụ (như phèn nhôm Al₂(SO₄)₃, phèn sắt FeSO4 , hoặc hóa chất polymer anion) được thêm vào nước thải để trung hòa điện tích bề mặt của các hạt lơ lửng, giúp chúng kết dính lại với nhau.
• Tạo bông: Sau khi keo tụ, hóa chất tạo bông được thêm vào để tạo thành các bông cặn lớn hơn, dễ lắng và tách ra khỏi nước thải.

Ưu điểm: Hiệu quả cao trong việc loại bỏ các hạt lơ lửng, chất rắn và một phần chất hữu cơ. Giảm độ đục và màu sắc của nước thải. Quy trình đơn giản, dễ vận hành.

Nhược điểm: Tạo ra một lượng lớn bùn cặn cần xử lý tiếp. Chi phí hóa chất có thể cao, đặc biệt với nước thải có nồng độ ô nhiễm lớn. Không xử lý được các chất ô nhiễm hòa tan hoặc vi sinh vật.

Ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi: Keo tụ - tạo bông thường được sử dụng như bước tiền xử lý để loại bỏ các chất rắn và giảm tải lượng ô nhiễm trước khi đưa nước thải vào các bước xử lý sinh học hoặc hóa học tiếp theo.

Khử trùng bằng Chlorine, Ozone

Khử trùng nước thải bằng Chlorine 

Khử trùng là bước cuối cùng trong quy trình xử lý nước thải, nhằm tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh (vi khuẩn, virus, ký sinh trùng) trước khi xả thải ra môi trường.

Khử trùng bằng Chlorine: Chlorine 70 hoặc các hợp chất chứa chlorine (như hóa chất javen NaOCl, Ca(OCl)₂) được thêm vào nước thải để tiêu diệt vi sinh vật. Chlorine phản ứng với nước tạo ra axit hypochlorous (HOCl), có khả năng oxy hóa mạnh, phá hủy màng tế bào của vi sinh vật.

• Ưu điểm: Hiệu quả cao trong việc tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh. Chi phí thấp, dễ dàng áp dụng ở quy mô lớn.
• Nhược điểm: Tạo ra các sản phẩm phụ như trihalomethanes (THMs), có thể gây hại cho môi trường và sức khỏe. Hiệu quả giảm khi nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao.

Khử trùng bằng Ozone: Ozone (O₃) là một chất oxy hóa mạnh, được sản xuất tại chỗ bằng cách sử dụng máy tạo ozone. Khi được đưa vào nước thải, ozone phá hủy màng tế bào của vi sinh vật và oxy hóa các chất hữu cơ.

• Ưu điểm: Hiệu quả cao trong việc tiêu diệt vi sinh vật và xử lý mùi, màu. Không tạo ra sản phẩm phụ độc hại như chlorine.
• Nhược điểm: Chi phí đầu tư và vận hành cao do cần thiết bị chuyên dụng. Ozone có thời gian tồn tại ngắn, cần được sử dụng ngay sau khi sản xuất.

4.3. Phương pháp vật lý

Áp dụng phương pháp vật lý trong xử lý nước thải

Phương pháp xử lý vật lý là bước đầu tiên trong quy trình xử lý nước thải chăn nuôi, giúp loại bỏ các chất rắn, cặn bã và các hạt lơ lửng. Đây là những kỹ thuật đơn giản nhưng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tải lượng ô nhiễm cho các bước xử lý tiếp theo.

Lắng lọc: Lắng lọc là sự kết hợp giữa hai quy trình: lắng (tách các hạt rắn lơ lửng bằng trọng lực) và lọc (loại bỏ các hạt nhỏ hơn thông qua vật liệu lọc). Đây là một phương pháp hiệu quả để xử lý sơ bộ nước thải chăn nuôi.

• Quy trình hoạt động:
  • Lắng: Nước thải được dẫn vào bể lắng, nơi các hạt rắn lớn hơn (như phân, cặn bã) chìm xuống đáy bể nhờ trọng lực. Phần nước trong phía trên được thu gom để tiếp tục xử lý
  • Lọc: Sau khi lắng, nước thải được dẫn qua các lớp vật liệu lọc (như cát, sỏi, than hoạt tính) để loại bỏ các hạt nhỏ hơn và các chất lơ lửng.
• Ưu điểm: Hiệu quả cao trong việc loại bỏ các hạt rắn lớn và nhỏ. Giảm tải lượng ô nhiễm cho các bước xử lý tiếp theo. Quy trình đơn giản, dễ vận hành.
• Nhược điểm: Không xử lý được các chất hòa tan hoặc vi sinh vật. Cần xử lý bùn cặn và làm sạch vật liệu lọc định kỳ. 
• Ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi: Loại bỏ phân, thức ăn thừa và các hạt rắn lớn từ nước thải chuồng trại. Thường được sử dụng trước các bước xử lý sinh học hoặc hóa học.

Sàng lọc: Sàng lọc là bước đầu tiên trong hệ thống xử lý nước thải, sử dụng các tấm lưới hoặc sàng để loại bỏ các chất rắn lớn như phân, rơm rạ, thức ăn thừa.

• Quy trình hoạt động:
  • Nước thải được dẫn qua các tấm lưới hoặc sàng có kích thước lỗ phù hợp
  • Các chất rắn lớn bị giữ lại trên lưới, trong khi nước thải tiếp tục chảy qua để xử lý tiếp.
• Ưu điểm: Loại bỏ hiệu quả các chất rắn lớn ngay từ đầu, giảm tải lượng ô nhiễm cho các bước xử lý sau. Quy trình đơn giản, dễ vận hành và bảo trì. Chi phí đầu tư thấp.
• Nhược điểm: Không xử lý được các hạt nhỏ hoặc chất hòa tan. Cần xử lý lượng chất rắn thu gom được. 
• Ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi: Sàng lọc thường được sử dụng như bước đầu tiên trong hệ thống xử lý nước thải để loại bỏ phân, rơm rạ và thức ăn thừa. Giúp bảo vệ các thiết bị xử lý tiếp theo khỏi bị tắc nghẽn.

4.4. Sử dụng thực vật:

Sử dụng thực vật trong xử lý nước thải chăn nuôi

Trong xử lý nước thải chăn nuôi, việc sử dụng thực vật không chỉ giúp cải thiện chất lượng nước mà còn đóng vai trò như một phương pháp tự nhiên, thân thiện với môi trường. Đặc biệt, khi kết hợp với các phương pháp xử lý như bể kỵ khí và bể hiếu khí, hiệu quả xử lý nước thải sẽ được nâng cao đáng kể. 

Mô hình xử lý nước thải chăn nuôi kết hợp bể kỵ khí, bể hiếu khí và thực vật: 

• Bước 1: Sàng lọc và lắng. Nước thải chăn nuôi được đưa qua hệ thống sàng lọc để loại bỏ các chất rắn lớn như phân, rơm rạ, thức ăn thừa. Sau đó, nước thải được dẫn vào bể lắng để loại bỏ các hạt rắn lơ lửng.
• Bước 2: Xử lý kỵ khí (bể UASB hoặc ABR). Nước thải sau lắng được đưa vào bể kỵ khí, nơi vi sinh vật kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ, tạo ra khí methane (CH₄) và giảm nồng độ BOD, COD.
• Bước 3: Xử lý hiếu khí (bể Aerotank hoặc hồ sinh học) Sau khi qua bể kỵ khí, nước thải được dẫn vào bể hiếu khí. Tại đây, vi sinh vật hiếu khí tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn sót lại và oxy hóa amoniac (NH₃) thành nitrat (NO₃⁻).
• Bước 4: Sử dụng thực vật thủy sinh. Nước thải sau xử lý hiếu khí được dẫn qua khu vực trồng thực vật thủy sinh (như bèo tây, cây sậy). Thực vật hấp thụ các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) còn lại, đồng thời tạo môi trường sống cho vi sinh vật để tiếp tục xử lý nước thải.

Ưu điểm của mô hình:

• Hiệu quả xử lý cao: Kết hợp nhiều phương pháp giúp loại bỏ hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải.
• Thân thiện với môi trường: Sử dụng thực vật giúp giảm thiểu tác động đến môi trường, đồng thời tạo cảnh quan xanh.
• Tận dụng tài nguyên: Khí methane từ bể kỵ khí có thể được thu hồi để sử dụng làm năng lượng.

Nhược điểm của mô hình:

• Yêu cầu diện tích lớn cho khu vực trồng thực vật.
• Cần đầu tư ban đầu cho các bể xử lý và hệ thống sàng lọc.

Ví dụ thực tế: Một trang trại chăn nuôi lợn tại Đồng Nai đã áp dụng mô hình xử lý nước thải kết hợp bể kỵ khí (UASB), bể hiếu khí (Aerotank) và khu vực trồng bèo tây. Kết quả cho thấy:

• Nồng độ BOD giảm từ 1.000 mg/L xuống dưới 30 mg/L (đạt tiêu chuẩn xả thải).
• Nitơ và photpho trong nước thải giảm đáng kể nhờ sự hấp thụ của bèo tây.
• Khí methane từ bể kỵ khí được sử dụng để đun nấu, tiết kiệm chi phí năng lượng.

4.5. Sử dụng bùn hoạt tính hiếu khí – thiếu khí xử lý nước thải

Sử dụng bùn hoạt tính hiếu khí để xử lý nước thải

Thay vì sử dụng mô hình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính truyền thống, chúng ta hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp kết hợp xen kẽ giữa các ngăn bể thiếu khí và hiếu khí. Việc kết hợp này giúp loại bỏ đồng thời các chất hữu cơ và khí nitơ một cách hiệu quả.

Quá trình nitrat hóa diễn ra ở ngăn bể hiếu khí, trong khi quá trình khử nitrat được thực hiện ở ngăn thiếu khí. Để nâng cao hiệu quả xử lý, có thể chia dòng chảy qua các ngăn, tận dụng nguồn cacbon từ nước thải chăn nuôi sau quá trình khử nitrat. Phương pháp này giúp tăng đáng kể hiệu quả trong việc xử lý nước thải chăn nuôi.

4.6. Sử dụng phương pháp mương oxy hóa

Ứng dụng phương pháp mương oxy hóa trong xử lý nước thải

Các trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm và khu nuôi trồng thủy hải sản thường sử dụng thiết bị sục khí kéo dài, phương pháp này mang lại nhiều lợi ích trong quá trình vận hành. Nó tiêu thụ ít năng lượng, dễ vận hành và tạo ra rất ít bùn trong khi có thể xử lý đồng thời cả chất hữu cơ và khí độc trong nước thải.

Hiện nay, phương pháp này được ứng dụng rộng rãi ở các trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ, đặc biệt được bà con yêu thích nhờ khả năng khử nitơ hiệu quả.

Xử lý nước thải chăn nuôi là một trong những thách thức lớn đối với ngành nông nghiệp hiện đại. Việc áp dụng các phương pháp như lắng, lọc, sàng lọc, xử lý sinh học bằng bể kỵ khí và bể hiếu khí, hay sử dụng thực vật không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế, như tái sử dụng nước hoặc tận dụng khí methane làm năng lượng. Đặc biệt, sự kết hợp các phương pháp này sẽ đảm bảo hiệu quả xử lý cao nhất, đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải nghiêm ngặt.

Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả, bền vững và tối ưu chi phí, GH Group tự hào là đơn vị tiên phong trong lĩnh vực cung cấp hóa chất xử lý nước thải chăn nuôi. Với đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm, các giải pháp theo nhu cầu của từng khách hàng, chúng tôi cam kết mang đến các loại hóa chất xử lý nước thải đạt chuẩn, bảo vệ môi trường và nâng cao giá trị kinh tế cho doanh nghiệp của bạn.

Hãy liên hệ với Hóa chất Gia Hoàng ngay hôm nay để được tư vấn chi tiết và đồng hành cùng bạn trong việc xây dựng một môi trường chăn nuôi bền vững!

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XUẤT NHẬP KHẨU GIA HOÀNG

• Địa chỉ: 33/111 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• VPGD: 33/B4 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• Email: hoangkimthangmt@gmail.com
• Website: https://ghgroup.com.vn
•  Hotline: 0916047878