Sản xuất khí sinh học từ nước thải chăn nuôi

Kết quả nghiên cứu khẳng định có thể tận dụng rơm làm giá thể cho lồng quay sinh học yếm khí trong xử lý nước thải chăn nuôi, sản xuất khí sinh học.

Chăn nuôi heo quy mô hộ gia đình ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) tập trung ở những vùng ven đô để đáp ứng nhu cầu cung ứng thực phẩm cho cư dân đô thị. Với số đầu heo nuôi tại các hộ gia đình không lớn, diện tích đất không nhiều, các hộ dân còn hạn chế trong chọn lựa các biện pháp xử lý nước thải phát sinh từ quá trình chăn nuôi.

Phương pháp xử lý bằng hầm ủ khí sinh học (biogas) đã được giới thiệu từ lâu, nhưng vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi do một số hạn chế về chi phí đầu tư hay do tuổi thọ công trình. Do đó, một loại công trình xử lý có thể tích nhỏ, chi phí đầu tư vừa phải, hiệu quả xử lý và tuổi thọ cao sẽ giúp các hộ chăn nuôi có thêm chọn lựa để đầu tư cho việc xử lý nước thải chăn nuôi, góp phần bảo vệ môi trường.

Theo dõi quá trình chăn nuôi và vệ sinh chuồng trại ở hộ chăn nuôi cho thấy nước thải chăn nuôi chủ yếu là nước vệ sinh chuồng trại với nguồn gây ô nhiễm chính là phân - nước tiểu heo và thức ăn thừa hòa lẫn vào nước. Lượng nước rửa chuồng và khẩu phần ăn của heo biến động lớn (do hộ này sử dụng thức ăn thừa trộn với cám để nuôi heo), làm cho các thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi cũng biến động lớn.

Ảnh minh họa.

Đĩa quay sinh học là một trong những phương pháp sinh học để xử lý nước thải theo kiểu bám dính. Đĩa quay sinh học thường được thiết kế để xử lý nước thải ở dạng hiếu khí, nhưng cũng có nhiều nghiên cứu sử dụng đĩa quay sinh học yếm khí để xử lý nước. Wanner et al. (1990) đã đơn giản hóa việc chế tạo đĩa quay sinh học bằng cách giới thiệu lồng quay sinh học (LQSH).

Dựa trên các cơ sở khoa học trên, nghiên cứu này sử dụng rơm làm giá thể cho LQSH yếm khí để giảm thiểu ô nhiễm từ nước thải chăn nuôi heo, tận dụng rơm để sản xuất năng lượng, góp phần hạn chế đốt rơm ngoài đồng gây ô nhiễm không khí.

Các thí nghiệm được tiến hành trên hai mô hình LQSH yếm khí do nhóm tác giả tự chế tạo. Lồng quay có nắp đậy kín bằng kim loại, phía trên nắp được lắp 1 van khí nối với ống dẫn khí đi vào túi thu khí bằng nhôm. Khí từ túi nhôm sẽ được đo đạc hàng ngày để đánh giá trữ lượng và chất lượng khí sinh ra.

Kết quả nghiên cứu cho phép rút ra một số kết luận: có thể sử dụng lồng quay sinh học yếm khí với giá thể là rơm để sản xuất khí sinh học từ nước thải chăn nuôi heo. Việc sử dụng lồng quay sinh học yếm khí có thể giảm chi phí đầu tư do thời gian tồn lưu nước ngắn hơn (3 - 6 ngày) so với các loại hầm ủ yếm khí không giá bám khác (thường là 20 ngày). Do thời gian tồn lưu nước ngắn, nồng độ nitơ và phốt-pho trong nước thải đầu ra còn lại rất cao, cần có những giải pháp xử lý hay tái sử dụng nước thải.

Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng, do tỷ lệ dài: rộng của mô hình nhỏ dẫn đến hiện tượng đoản mạch, gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sau xử lý, cần tăng tỷ lệ dài: rộng của mô hình cho các nghiên cứu tiếp theo hay khi áp dụng vào thực tế. Nước thải đầu ra còn chứa nhiều dưỡng chất cần được tái sử dụng cho canh tác cây trồng hay nuôi thủy sản giúp tăng thu nhập cho nông hộ, không đưa trực tiếp ra ngoài sẽ làm ô nhiễm môi trường tiếp nhận. Lượng rơm làm giá thể nên được định kỳ thay mới và nghiên cứu sử dụng nó để ủ phân compost bón cho cây trồng.