Xử lý nước thải chăn nuôi bò – Công nghệ và quy trình chi tiết

Trong chăn nuôi bò sữa quy mô lớn, Xử lý nước thải chăn nuôi bò là vấn đề cấp bách. Chất thải không được xử lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nhiều trang trại đã áp dụng công nghệ sinh học để giảm thiểu ô nhiễm và tận dụng chất thải. Vậy, giải pháp nào đang được sử dụng? Hãy cùng Thiết bị ngành nước Song Phụng tìm hiểu trong bài viết này!

Thực trạng nước thải chăn nuôi bò hiện nay

Hãy cùng tìm hiểu về thực trạng nước thải chăn nuôi bò hiện nay đang như thế nào nhé!

Nguồn gốc của nước thải

Chất thải từ chăn nuôi bò sữa chủ yếu phát sinh từ hai nguồn chính:

• Hoạt động bài tiết của bò: Mỗi con bò có thể thải ra khoảng 20kg phân và một lượng lớn nước tiểu mỗi ngày. Trong một trang trại lớn với hàng nghìn con bò, tổng lượng chất thải có thể lên tới hàng trăm tấn mỗi tháng.
• Vệ sinh chuồng trại: Quá trình dọn dẹp chuồng nuôi sử dụng một lượng lớn nước để rửa trôi phân, nước tiểu, thức ăn thừa và các chất thải khác. Đặc biệt vào mùa nắng nóng, lượng nước sử dụng tăng cao để làm mát cho bò, khiến lượng nước thải tích lũy có thể lên đến 100m³/ngày trong những trang trại quy mô lớn.

Các chất gây ô nhiễm có trong nước thải

Chất thải từ bò sữa chứa nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng:

• Chất hữu cơ: Chiếm khoảng 70-80% tổng ô nhiễm bao gồm protein, acid amin, lipid, carbohydrate chưa được tiêu hóa hết trong quá trình trao đổi chất của bò. Những hợp chất này làm tăng BOD (Nhu cầu oxy sinh học) và COD (Nhu cầu oxy hóa học) trong nước, khiến nguồn nước bị ô nhiễm, suy giảm oxy hòa tan, gây chết cá và sinh vật thủy sinh.
• Hợp chất vô cơ: Gồm amoni (NH₄⁺), nitrat (NO₃⁻), urê, sunfat, muối clorua, cùng với các hạt lơ lửng như cát, sét. Các hợp chất này có thể làm thay đổi độ pH của nước, gây ảnh hưởng đến chất lượng đất và nguồn nước ngầm.
• Vi sinh vật có hại: Nước thải chăn nuôi bò sữa chứa vi khuẩn E.coli, Salmonella, Coliform, virus và ký sinh trùng như giun đũa, giun tóc, giun móc. Những vi sinh vật này có thể xâm nhập vào nguồn nước sinh hoạt, gây ra các bệnh nguy hiểm như tiêu chảy, thương hàn, viêm gan và thậm chí bại liệt.

Tác động môi trường của nước thải chưa qua xử lý

Những ảnh hưởng vô cùng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe nếu không xử lý nước thải chăn nuôi bò một cách đúng đắn:

• Ô nhiễm nguồn nước: Hàm lượng hữu cơ và vi sinh vật trong nước thải chưa qua xử lý có thể làm nhiễm bẩn sông, hồ và mạch nước ngầm. Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt mà còn gây suy giảm đa dạng sinh học trong hệ sinh thái thủy sinh.
• Hiện tượng phú dưỡng: Hàm lượng nitơ và photpho cao từ nước thải chăn nuôi tạo điều kiện cho tảo và rong rêu phát triển mạnh, làm cạn kiệt oxy trong nước. Điều này dẫn đến hiện tượng cá chết hàng loạt và làm mất cân bằng sinh thái.
• Ô nhiễm không khí: Quá trình phân hủy chất thải sinh ra khí metan (CH₄), amoniac (NH₃) và hydrogen sulfide (H₂S), gây ra mùi hôi khó chịu, ảnh hưởng đến môi trường sống của con người và vật nuôi. Metan cũng là một trong những khí nhà kính góp phần làm biến đổi khí hậu.
• Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Vi khuẩn, virus và ký sinh trùng trong nước thải có thể lây nhiễm qua đường nước uống, thực phẩm và không khí, gây ra các bệnh đường tiêu hóa, nhiễm trùng da và bệnh về đường hô hấp.

>>> Tìm hiểu: Quy trình xử lý độ màu nước thải đạt chuẩn, tiết kiệm chi phí

Biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi bò mang lại hiệu quả

Công nghệ Biogas trong việc xử lý nước thải chăn nuôi bò

Công nghệ Biogas đang được khuyến khích áp dụng rộng rãi trong các trang trại chăn nuôi bò sữa để bảo vệ môi trường và tối ưu hóa nguồn tài nguyên.

Nguyên lý hoạt động

Công nghệ Biogas sử dụng quá trình phân hủy kỵ khí (không có oxy) của vi sinh vật để chuyển hóa chất hữu cơ trong nước thải thành khí sinh học (chủ yếu là methane – CH₄ và carbon dioxide – CO₂). Quá trình gồm 3 giai đoạn chính:

• Thủy phân: Phân hủy các chất hữu cơ phức tạp như protein, lipid, carbohydrate thành các hợp chất đơn giản hơn.
• Acid hóa: Chuyển hóa các hợp chất đơn giản thành acid béo dễ bay hơi, rượu, CO₂, H₂.
• Methane hóa: Chuyển hóa acid béo và các hợp chất trung gian thành CH₄, CO₂ và nước.

Ưu điểm

• Xử lý hiệu quả chất hữu cơ: Giảm BOD, COD đáng kể, cải thiện chất lượng nước thải.
• Tạo ra nguồn năng lượng sạch: Khí Biogas thu được có thể dùng để phát điện, đun nấu, tiết kiệm chi phí.
• Giảm ô nhiễm môi trường: Hạn chế mùi hôi, giảm phát thải khí nhà kính.
• Sản xuất phân bón hữu cơ: Bã thải sau quá trình phân hủy có thể làm phân bón cho cây trồng.
• Chi phí vận hành thấp: Sau khi đầu tư ban đầu, hệ thống vận hành đơn giản, ít tốn chi phí.
• Tuổi thọ cao, bền bỉ: Công trình Biogas có thể sử dụng nhiều năm nếu được bảo trì tốt.

Nhược điểm

• Thời gian xử lý dài: Quá trình phân hủy kỵ khí cần thời gian để hoàn thành, ảnh hưởng đến tiến độ xử lý nước thải.
• Yêu cầu diện tích rộng: Hệ thống Biogas cần không gian đủ lớn để lắp đặt, gây khó khăn cho các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ.
• Khả năng xử lý vi sinh vật hạn chế: Hệ thống Biogas chủ yếu xử lý chất hữu cơ, không tiêu diệt được hoàn toàn vi sinh vật có hại trong nước thải.

>>> Đọc thêm: Công nghệ xử lý nước thải nhà máy giấy tiên tiến, hiệu quả cao

Xử lý nước thải chăn nuôi bò bằng phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy và loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải. 

Nguyên lý hoạt động

Vi sinh vật sẽ sử dụng các chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho quá trình sinh trưởng và phát triển, đồng thời biến đổi chúng thành các chất vô hại như CO₂, H₂O, NO₃⁻,…

Phương pháp sinh học được chia thành hai loại chính:

• Xử lý sinh học hiếu khí: Vi sinh vật cần oxy để phân hủy chất hữu cơ (ứng dụng trong bể Aerotank, bể SBR,…).
• Xử lý sinh học kỵ khí: Vi sinh vật hoạt động trong điều kiện không có oxy, phân hủy chất hữu cơ và tạo ra khí CH₄, CO₂ (ứng dụng trong hầm Biogas, UASB,…).

Ưu điểm

• Hiệu quả cao trong xử lý chất hữu cơ: Giảm BOD, COD trong nước thải hiệu quả.
• Thân thiện với môi trường: Không sử dụng hóa chất độc hại.
• Chi phí vận hành thấp: Sau khi đầu tư hệ thống, chi phí vận hành khá thấp do sử dụng vi sinh vật tự nhiên.
• Tạo ra nguồn năng lượng (trong phương pháp kỵ khí): Khí CH₄ sinh ra có thể sử dụng để đun nấu, phát điện.
• Phù hợp cho các trang trại lớn: Hệ thống có thể mở rộng quy mô dễ dàng.

Nhược điểm

• Thời gian xử lý dài: Quá trình sinh học cần thời gian để vi sinh vật phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ.
• Khả năng xử lý không triệt để: Một số chất độc hại, kim loại nặng không được loại bỏ hoàn toàn.
• Không phù hợp cho quy mô nhỏ: Các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ sẽ gặp khó khăn khi đầu tư và vận hành hệ thống sinh học.

Các giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi bò khác

Ngoài các phương pháp phổ biến như sinh học, hóa lý, vật lý hay khử trùng, còn nhiều giải pháp khác giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bò, đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường và tối ưu chi phí vận hành:

Phương pháp	Nguyên lý hoạt động	Ưu điểm	Nhược điểm
Hóa lý	Sử dụng hóa chất để kết tủa và loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải.	– Xử lý nhanh – Dễ vận hành	– Chi phí cao – Nguy cơ sử dụng hóa chất độc hại – Tạo bùn thải cần xử lý
Vật lý	Áp dụng kỹ thuật cơ học như lắng, lọc để tách chất rắn lơ lửng.	– Loại bỏ hiệu quả tạp chất không hòa tan	– Không xử lý được chất ô nhiễm hòa tan – Cần kết hợp với phương pháp khác
Khử trùng	Sử dụng tia UV, clo hoặc ozone để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh	– Đảm bảo an toàn nguồn nước thải	– Hiệu quả khử trùng giới hạn – Cần kết hợp với công nghệ khác

Bảng này tổng hợp các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi bò, giúp bạn dễ dàng so sánh và lựa chọn công nghệ phù hợp.

>>> Tìm hiểu: Phương pháp xử lý nước thải nhà máy sữa. Những điều cần biết để tuân thủ quy định

Quy trình công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi bò

Sơ đồ công nghệ

Bước 1: Hầm biogas và lọc thô

Bước lọc thô sẽ làm nước thải chăn nuôi được đưa vào hầm biogas, nơi vi sinh vật yếm khí phân hủy chất hữu cơ, tạo ra khí metan (biogas) và bùn thải. Khí biogas có thể dùng làm nhiên liệu, còn bùn thải làm phân bón hữu cơ.

• Ưu điểm: Giảm mùi hôi, xử lý hiệu quả chất hữu cơ, tạo năng lượng tái tạo và phân bón hữu cơ giúp cải tạo đất.
• Nhược điểm: Hiệu quả chưa triệt để, cần kết hợp phương pháp khác, diện tích xây dựng lớn và thời gian xử lý kéo dài.

Bước 2: Bể điều hòa

Nước thải được tập trung vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm. Hệ thống sục khí giúp cung cấp oxy, tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động, đồng thời hạn chế hiện tượng lắng đọng và phân tầng nước thải. Việc này giúp quá trình xử lý sinh học phía sau diễn ra hiệu quả và ổn định hơn.

Bước 3: Bể kỵ khí và hiếu khí – bể UASB

Nước thải trải qua quá trình xử lý bằng vi sinh vật, gồm hai giai đoạn: kỵ khí và hiếu khí. Trong bể kỵ khí (UASB), vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy, tạo ra khí biogas và bùn thải.

Bước 4: Bể sinh học hiếu khí – Aerotank

Tiếp theo, nước thải chảy vào bể hiếu khí (Aerotank), nơi vi sinh vật tiếp tục phân hủy phần chất hữu cơ còn lại nhờ quá trình sục khí liên tục.

Bước 5: Bể lắng

Sau khi qua xử lý sinh học, nước thải chứa nhiều bông bùn lơ lửng. Bể lắng giúp tách bùn sinh học khỏi nước, phần nước trong tiếp tục được xử lý, còn bùn lắng xuống đáy bể sẽ được thu gom và xử lý riêng biệt để tránh gây ô nhiễm.

Bước 6: Bể khử trùng

Nước thải sau khi qua các bước xử lý vẫn có thể chứa vi sinh vật gây hại. Giai đoạn khử trùng sử dụng các phương pháp như clo, ozone hoặc tia UV để tiêu diệt vi khuẩn và mầm bệnh, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn an toàn trước khi xả ra môi trường.

Bước 7: Hồ sinh học

Cuối cùng xả nước vào hồ sinh học các chất thải vô cơ, hữu cơ còn sót lại sẽ được xử lý tự nhiên bằng phương pháp ao hồ. 

Trên đây là nội dung chi tiết về các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi bò an toàn, hiệu quả cao, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đảm bảo phát triển bền vững trong ngành chăn nuôi. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp không chỉ giúp các trang trại tuân thủ quy định pháp luật mà còn tối ưu chi phí vận hành. Hy vọng bài viết của Môi Trường Song Phụng đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích để áp dụng vào thực tế một cách hiệu quả nhất.

>>> Tham khảo dịch vụ:

• Quy trình dịch vụ sửa chữa bơm màng khí nén chuyên nghiệp, minh bạch tại Môi Trường Song Phụng
• Dịch vụ thay vật liệu lọc định kỳ giúp kéo dài tuổi thọ hệ thống lọc nước