Công nghệ AAO (kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí) là một trong những phương pháp tiên tiến được áp dụng phổ biến trong xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải chăn nuôi với hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng cao. Tại trang trại chăn nuôi heo Ia Pa (tỉnh Gia Lai), hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ AAO cải tiến đã được triển khai nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực của nước thải đối với môi trường. Qua quá trình nghiên cứu, các chỉ tiêu chất lượng nước thải sau xử lý với các chỉ số như: COD, BOD, tổng nitrogen (TN) và tổng phosphorus (TP) đều giảm đáng kể, giúp bảo vệ môi trường và đảm bảo sức khỏe cho cộng đồng xung quanh.
Từ khoá: Công nghệ AAO, xử lý nước thải, chăn nuôi heo, ô nhiễm môi trường, tiết kiệm tài nguyên.
Đặt vấn đề
Ngành chăn nuôi Việt Nam đóng góp đáng kể vào GDP của cả nước. Giá trị tăng trưởng ngành chăn nuôi năm 2023 của Việt Nam đạt 5,72%, doanh thu hơn 33 tỷ USD toàn ngành, đóng góp 26% vào GDP nông nghiệp và hơn 5% vào GDP của nền kinh tế đất nước. Trong đó, chăn nuôi lợn vẫn là lĩnh vực chăn nuôi chủ lực, chiếm hơn 62% tổng sản lượng thịt hơi xuất chuồng của các loại vật nuôi được sản xuất trong nước [1]. Ở Việt Nam, vấn đề môi trường của ngành chăn nuôi chỉ mới được quan tâm trong những năm gần đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi thải ra môi trường ngày càng nhiều, đe dọa nghiêm trọng đến môi trường đất, nước và không khí xung quanh. Do đó, các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm do ngành chăn nuôi gây ra là vô cùng cần thiết [2]. Tuy nhiên, mức độ ô nhiễm phát sinh ngày càng tăng đang gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường đất, nước, không khí. Do vậy, vấn đề ô nhiễm này đòi hỏi phải có các biện pháp xử lý, giảm phát thải ô nhiễm môi trường trong ngành chăn nuôi bằng các biện pháp xử lý và tăng cường tái sử dụng nước thải cho các mục đích tại chỗ. Việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học theo công nghệ AAO có thể làm giảm một số tải trọng hữu cơ, cải thiện công suất của Hệ thống xử lý [3]. Quy trình AAO - kỵ khí/thiếu khí/hiếu khí (The Anaerobic/Anoxic/Aerobic - AAO) là quy trình loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học được sử dụng phổ biến nhất trong các nhà máy xử lý nước thải quy mô lớn vì quy trình này loại bỏ các chất hữu cơ và chất dinh dưỡng một cách đồng bộ. Không giống như phốt pho, nitơ khó có thể được kiểm soát ở mức thấp một cách ổn định và kinh tế bằng xử lý bậc hai, và đã trở thành mối quan tâm chính đối với việc nâng cấp quy trình AAO [4]. Bể thiếu khí được bố trí trước để sử dụng hiệu quả các nguồn cacbon trong nước đầu vào nhưng hạn chế hiệu suất khử nitrat. Ứng dụng công nghệ AAO tại trang trại chăn nuôi heo Ia Pa được xem là một giải pháp tiềm năng giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải. Qua đó, không chỉ giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường mà còn góp phần tăng cường hiệu quả kinh tế của trang trại thông qua việc tái sử dụng nước thải sau xử lý cho các hoạt động nông nghiệp như tưới tiêu và sản xuất phân bón.
Trong bối cảnh đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ AAO tại trang trại Ia Pa. Qua đó, đề xuất các giải pháp tối ưu hóa quá trình xử lý và nâng cao hiệu quả bảo vệ môi trường, hướng tới phát triển bền vững cho ngành chăn nuôi heo tại Việt Nam.
Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Đối tượng
Nghiên cứu được thực hiện tại trang trại chăn nuôi heo Ia Pa, tỉnh Gia Lai, nơi đang áp dụng công nghệ AAO trong xử lý nước thải. Trang trại này có công suất 10.000 con heo thịt mỗi đợt, với tổng lượng nước thải phát sinh ước tính khoảng 200 m³/ngày. Nước thải chủ yếu phát sinh từ các hoạt động tắm rửa, vệ sinh chuồng trại và sinh hoạt của nhân viên.
Phương pháp
Nghiên cứu dựa trên các số liệu thực tế thu thập được từ hệ thống xử lý nước thải tại trang trại Ia Pa. Các mẫu nước thải được lấy từ các vị trí trước và sau khi xử lý. Các chỉ số như COD, BOD, tổng nitrogen, tổng phosphorus, và các chất rắn lơ lửng (TSS) được phân tích và so sánh với các quy chuẩn môi trường hiện hành. Các phương pháp phân tích hóa học và vi sinh vật được sử dụng để đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống.
Kết quả và thảo luận
Cải tiến quy trình hệ thống xử lý nước thải
Quy trình xử lý hệ thống nước thải trước và sau xử lý được thể hiện lần lượt qua sơ đồ 1 và 2. Sau khi cải tạo, quy trình xử lý nước thải đã có một số thay đổi quan trọng so với trước. Trước cải tạo, sau khi nước thải từ hồ lắng 2, hệ thống bơm đưa nước về bể điều hòa để ổn định dòng chảy và nồng độ chất ô nhiễm trước khi tiến hành xử lý hóa lý trong bể trộn và bể lắng hóa lý. Tiếp theo là quá trình xử lý bằng tháp khử Amoni (Stripping) nhằm loại bỏ các hợp chất chứa Amoni trước khi đi vào giai đoạn xử lý sinh học. Sau khi cải tạo, phía trước bể điều hòa được bổ sung 1 hồ sục khí, giúp cung cấp oxy, cải thiện khả năng xử lý hữu cơ ngay từ đầu. Đồng thời, quy trình xử lý hóa lý được chuyển xuống sau các bể sinh học (Anoxic và Aerotank), giúp tối ưu hóa hiệu quả xử lý sau khi nước thải đã qua các giai đoạn sinh học. Đặc biệt, tháp khử amoni (Stripping) đã được loại bỏ khỏi quy trình, để giảm lượng lớn hóa chất sử dụng. Quy trình sau khi thay đổi cho phép xử lý amoni hiệu quả hơn mà không cần đến bước trung gian này. Nhìn chung, quy trình mới sau cải tạo tập trung vào việc nâng cao hiệu quả xử lý sinh học, giảm tải lượng ô nhiễm trước khi đưa vào các giai đoạn hóa lý, giúp tăng cường hiệu suất toàn bộ hệ thống xử lý nước thải.
Sơ đồ 1: Quy trình hệ thống xử lý nước thải trước cải tạo
Nước thải từ trong trại → Hố chứa nước thô → Máy tách phân → Biogas 1 → Biogas 2 → Hồ lắng 1 → Hồ lắng 2 → (*) Bể điều hòa → bể trộn/bể phản ứng → bể lắng hóa lý → Bể trung gian 1 → Tháp khử Amoni (Tháp Stripping) → bể trung gian 2 → Bể hiếu khí 1 → bể thiếu khí (bể Anoxic) → bể hiếu khí 2 → Bể lắng sinh học → Bể khử trùng → (**) Hồ sinh học → NGUỒN TIẾP NHẬN
Sơ đồ 2: Quy trình hệ thống xử lý nước thải sau cải tạo
Nước thải từ trong trại → Hố chứa nước thô → Máy tách phân → Biogas 1 → Biogas 2 → Hồ lắng 1 → Hồ lắng 2 → (*) Hồ sục khí → Bể điều hòa → bể trung gian 2 → Bể hiếu khí 1 → bể thiếu khí (bể Anoxic) → bể hiếu khí 2 → Bể lắng sinh học → bể trộn/bể phản ứng → bể lắng hóa lý → Bể khử trùng → (**) Hồ sinh học → NGUỒN TIẾP NHẬN
Đánh giá hiệu quả xử lý trước và sau cải tạo
Thông số ô nhiễm đầu vào và chất lượng phân tích nước của hệ thống trước và sau xử lý được thể hiện trong Bảng 1. Kết quả phân tích chi tiết về hiệu quả xử lý nước thải tại trang trại IaPa cho thấy những cải thiện rõ rệt sau khi hệ thống được cải tạo. Đối với chỉ tiêu N tổng, trước khi cải tạo, hệ thống chỉ xử lý được 43,37%, giảm từ mức đầu vào trung bình 739,4 mg/L xuống còn 418,7 mg/L. Tuy nhiên, sau cải tạo, hiệu quả xử lý N tổng tăng lên 70,56%, đưa mức N tổng xuống chỉ còn 217,7 mg/L. Amoni, một chỉ tiêu quan trọng khác, cũng cải thiện từ mức giảm 47,25% (giảm từ 441,67 mg/L xuống 233 mg/L) trước cải tạo lên 63,39% sau cải tạo, với mức Amoni còn 161,7 mg/L. Tương tự, P tổng trước cải tạo chỉ giảm 60,25%; nhưng sau cải tạo đã tăng lên 73,78%, giúp giảm lượng P tổng từ 82,77 mg/L xuống còn 21,7 mg/L.
Đối với các chỉ tiêu hữu cơ như BOD và COD, hiệu quả xử lý trước cải tạo lần lượt đạt 72,66% và 63,28%. Sau cải tạo, BOD giảm tới 89,13%, đưa mức BOD từ 1125,33 mg/L xuống còn 122,3 mg/L, trong khi COD giảm 82,45%, từ 1617 mg/L xuống còn 283,7 mg/L. Chỉ tiêu TSS cũng có sự cải thiện, từ mức giảm 60,61% trước cải tạo lên 67,78% sau cải tạo. Những con số này cho thấy hệ thống sau cải tạo hoạt động hiệu quả hơn trong việc giảm thiểu các chất ô nhiễm, đặc biệt là các chất dinh dưỡng và hợp chất hữu cơ, giúp bảo vệ môi trường tốt hơn.
Đánh giá khả năng giảm tải ô nhiễm và bảo vệ môi trường
Ứng dụng công nghệ AAO tại trang trại Ia Pa đã mang lại hiệu quả cao trong việc giảm tải lượng chất ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng, giúp nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra. Nhờ công nghệ AAO, các chất ô nhiễm hữu cơ (COD, BOD) và chất dinh dưỡng (TN, TP) được loại bỏ một cách hiệu quả, ngăn chặn sự phát triển của tảo và hiện tượng phú dưỡng trong các hệ sinh thái nước.
Bên cạnh đó, công nghệ này còn giúp bảo vệ nguồn nước ngầm và nước mặt khỏi ô nhiễm. Khả năng loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong giai đoạn hiếu khí của hệ thống AAO giúp ngăn ngừa sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm từ nước thải, bảo vệ sức khỏe cộng đồng sống xung quanh trang trại. Để duy trì hiệu quả bảo vệ môi trường, trang trại cần thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải, đồng thời thiết lập hệ thống giám sát liên tục để phát hiện kịp thời các sự cố vận hành và điều chỉnh cần thiết.
Hiệu quả kinh tế của hệ thống AAO
Ngoài hiệu quả xử lý nước thải, công nghệ AAO còn mang lại lợi ích kinh tế cho trang trại thông qua việc giảm chi phí vận hành và xử lý nước thải. Với khả năng tái sử dụng nước sau xử lý cho các hoạt động tưới tiêu, trang trại có thể giảm áp lực sử dụng nguồn nước sạch và tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống nước. Bên cạnh đó, bùn thải từ hệ thống AAO có thể được sử dụng làm phân bón hữu cơ, góp phần giảm thiểu lượng chất thải và tạo ra nguồn thu nhập phụ cho trang trại. Điều này không chỉ giúp trang trại tuân thủ các quy định bảo vệ môi trường mà còn tăng cường tính bền vững trong sản xuất.
Bảng 1. Thông số ô nhiễm đầu vào và chất lượng nước của hệ thống, trước và sau xử lý
.jpg)
Kết luận
Ứng dụng công nghệ AAO trong xử lý nước thải chăn nuôi heo tại trang trại Ia Pa, tỉnh Gia Lai, đã mang lại những kết quả tích cực trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đặc biệt là đối với các chỉ số ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng. Hệ thống AAO sau cải tiến đã xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi, với mức giảm đáng kể các chỉ số COD, BOD, tổng nitrogen (TN) và tổng phosphorus (TP).
Tài liệu tham khảo
1. Phuong M. (2024). Ngành chăn nuôi đảm bảo cung ứng thịt và trứng cho người dân. Báo Pháp Luật Thành phố Hồ Chí Minh, September 11, 2024. https://plo.vn/nganh-chan-nuoi-dam-bao-cung-ung-thit-va-trung-cho-nguoi-dan-post809707.html;
2. Nguyen VC. (2019). Tác động của ngành chăn nuôi đến môi trường ở Việt Nam và các biện pháp giảm thiểu. Tạp chí Môi trường và Tài nguyên, 45, 123-135;
3. Pham VH. (2019). Áp dụng công nghệ xử lý sinh học AAO trong ngành chăn nuôi”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 12, 45-52;
4. Wang K, Zhou C, Zhou H, Jiang M, Chen G, Wang C, Zhang Z, Zhao X, Jiang LM, Zhou Z. (2023). Comparison on biological nutrient removal and microbial community between full-scale anaerobic/anoxic/aerobic process and its upgrading processes. Bioresource Technology, 374, 128757.
NGUYỄN VĂN TIẾN, HUỲNH THẾ AN
Trường Đại học Thủ Dầu Một
Nguồn: Tạp chí Tài nguyên và Môi trường số 17 (Kỳ 1 tháng 9) năm 2024
Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu giải pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) bền vững cho Việt Nam thông qua tích hợp công nghệ vi sinh (phân hủy sinh học) và nhiệt phân. Trước áp lực gia tăng rác đô thị và yêu cầu phát triển kinh tế tuần hoàn, phương pháp này được đề xuất nhằm tận dụng tài nguyên từ rác, giảm chôn lấp và phát thải.
Nếu ở Kỳ 1, độc giả đã thấy những định hướng chiến lược và công nghệ xanh mở ra lối đi mới cho nông nghiệp Việt, thì đến Kỳ 2, điểm nhấn lại nằm ở những giải pháp cụ thể. Từ phòng thí nghiệm, nhiều nghiên cứu khoa học đã bước ra thực tiễn, đồng hành cùng doanh nghiệp, tạo nên các mô hình thành công: từ công nghệ bảo quản mới, chế biến cà phê hiện đại, đến kinh tế tuần hoàn phụ phẩm tôm và nâng tầm sản phẩm truyền thống như nước mắm. Đây chính là những hạt nhân giúp nông sản Việt gia tăng giá trị và chinh phục thị trường quốc tế.
Cao chloroform của Bí kỳ nam (Hydnophytum formicarum Jack.) được sắc ký cột với các hệ dung môi có độ phân cực khác nhau và kết hợp với kỹ thuật sắc ký lớp mỏng để thực hiện quá trình phân lập và tinh sạch các hợp chất. Cấu trúc của các hợp chất được xác định bằng phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân và kết hợp so sánh với tài liệu tham khảo. Ba hợp chất được tinh sạch và xác định cấu trúc bao gồm luteolin (1), quercetin (2) và quercitrin (3).
Hoạt tính xua đuổi hiệu quả của p-menthan-3,8-diol (PMD) đã được chứng minh là hiệu quả an toàn cho sức khỏe, tuy nhiên, hợp chất này vẫn chưa được sử dụng phổ biến ở Việt Nam. Đã có một số công trình nghiên cứu khảo sát tổng hợp PMD chủ yếu sử dụng xúc tác acid H2SO4 loãng với các điều kiện phản ứng khác nhau về thời gian và nhiệt độ.
Cháy nổ trong sinh hoạt dân dụng vẫn là một vấn đề nhức nhối tại Việt Nam, gây ra những thiệt hại nặng nề về người và tài sản do sự bất cẩn hoặc lỗi thiết bị điện. Các hệ thống cảnh báo cháy truyền thống thường có độ trễ cao, chỉ phản ứng khi cháy đã xảy ra rõ ràng, dễ gây báo động giả và thiếu khả năng cảnh báo từ xa.
Khu vực đảo Palawan (Philippine), Sempoma SABAH (Malaysia) nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa với hai mùa mưa, mùa khô rõ rệt. Tại Palawan, trung bình năm nhiệt độ không khí 28,50C, độ ẩm trung bình 58,4%, tổng lượng mưa 2.920 mm, tổng số giờ nắng trong khoảng 2,180 - 2,307h, nhiệt độ nước biển 29,30C và độ muối nước biển 33,3‰.
