Xử lý khí thải chăn nuôi

Mặc dù nhiều trang trại dùng công nghệ biogas bên cạnh xử lý nước thải chăn nuôi thì cũng giúp thu khí thải ô nhiễm đáng kể. Tuy nhiên, nhiều mô hình biogas vẫn không đạt yêu cầu về quy chuẩn chất thải, nhất là khí thải. Chính vì thế, các hộ chăn nuôi cần sử dụng đúng phương pháp xử lý khí thải chăn nuôi.

1. Nguồn phát sinh và đặc điểm khí thải chăn nuôi

Không chỉ các ngành sản xuất công nghiệp mới phát sinh khí thải, tại các trang trại chăn nuôi cũng phát sinh khí thải, dưới đây là một số nguồn phát sinh khí thải tại các trang trại chăn nuôi:

Khu chuồng nuôi gia súc, gia cầm

• Khí NH₃ (amoniac) phát sinh từ phân và nước tiểu.
• Khí H₂S do quá trình phân hủy yếm khí chất thải.
• CH₄ (methane) và CO₂ từ quá trình lên men sinh học.
• Mùi hôi tổng hợp (hợp chất hữu cơ dễ bay hơi - VOCs sinh học).
• Bụi sinh học (lông, da, thức ăn khô).

Khu thu gom, lưu chứa và xử lý phân

• Khu chứa phân tươi, phân khô.
• Khu ủ phân hữu cơ (ủ hiếu khí/yếm khí).
• Phát sinh NH₃, H₂S, CH₄, CO₂ và mùi hôi mạnh.
• Khí phát sinh trong quá trình đảo trộn, phơi, sấy phân.

Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi

• Hầm biogas.
• Bể điều hòa, bể kỵ khí, hồ sinh học.
• Khí CH₄, CO₂, H₂S phát sinh từ quá trình phân hủy hữu cơ.
• Mùi hôi lan tỏa từ mặt thoáng các bể.

Khu lò hơi, máy phát điện (nếu có)

• Khí thải đốt nhiên liệu (than, dầu, củi, biomass).
• Phát sinh CO, CO₂, NOx, SO₂, bụi.
• Khí thải từ máy phát điện dự phòng.

Hoạt động vận chuyển trong trang trại

• Xe chở thức ăn chăn nuôi.
• Xe vận chuyển con giống, phân, chất thải.
• Khí thải động cơ: CO, NOx, SO₂, bụi, VOCs.

Khu chế biến, phối trộn thức ăn chăn nuôi

• Bụi từ nguyên liệu (cám, bột ngô, đậu…).
• Mùi phát sinh trong quá trình trộn, nghiền.
• Khí thải từ máy móc sử dụng nhiên liệu (nếu có).

Khu vệ sinh, khử trùng chuồng trại

• Hơi hóa chất sát trùng (chlorine, iod, formalin…).
• Mùi hóa chất trong quá trình phun rửa, khử khuẩn.

Khu lưu giữ chất thải rắn & xác động vật

• Khí mùi từ xác động vật chết.
• Khí phát sinh trong quá trình chôn lấp, tiêu hủy.
• Lò đốt xác động vật (nếu có): CO, NOx, SO₂, bụi, dioxin/furan (nếu đốt không kiểm soát).

Hoạt động sinh hoạt của người lao động

• Khí thải từ khu bếp ăn (nấu nướng).
• Khí thải sinh hoạt, mùi từ khu vệ sinh.

Tổng hợp nhanh các nhóm khí chính

• Khí gây mùi: NH₃, H₂S, VOCs
• Khí nhà kính: CH₄, CO₂
• Khí đốt nhiên liệu: CO, NOx, SO₂, bụi

Các hệ thống xử lý khí thải chăn nuôi

Một số hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi

Thiết kế hệ thống xử lý khí thải chăn nuôi bằng khí sinh học

Giảm phát thải khí nhà kính nhờ quản lý phân

• Khí metan và nito oxit thường bị phân hủy trong điều kiện yếm khí có nguồn gốc nhiều từ phân và nước tiểu động vật.
• Nito oxit xuất hiện trong chất thải chăn nuôi từ quá trình nitrat hóa – khử nito. Tại các trang trại chăn nuôi bò sữa, bò thịt, nuôi heo hay gia cầm, người ta dùng ao lắng hoặc các khu vực lưu trữ chất thải riêng biệt xử lý theo phương pháp kỵ khí.
• Lượng khí metan phát thải từ chăn nuôi cao gấp nhiều lần là nguyên nhân làm trái đất nóng dần lên.
• Để giảm thiểu phát thải, chủ trang trại chăn nuôi đã cân bằng lại nguồn thức ăn với tỷ lệ protein hợp lý nhằm giảm tối đa khí nito bằng cách dùng thức ăn thô xanh.
• Đối với phân gia súc, các biện pháp ứng dụng bao gồm sục khí & ủ phân để giảm khí metan.

Ứng dụng hệ thống khí sinh học

• Thiết kế hệ thống xử lý khí thải bằng cách này khá đơn giản, chủ yếu ao có mái che để thu khí. Những hệ thống phức tạp sẽ bù đắp chi phí năng lượng khi tạo ra lượng nhiệt khi đốt. Khi nguồn năng lượng quá lớn thì phần dư thừa có thể dùng làm nguồn cung cấp điện hữu ích.
• Cách sử dụng hệ thống xử lý sinh học:

+ Ao chứa phải đảm bảo được che đậy kín để không cho khí metan thoát ra bên ngoài. Lớp phủ gồm màng không thấm nước, bịt kín các mép rãnh bằng ống thu khí bên dưới.

+ Khí sinh học sẽ được thu gom và dẫn ra khỏi ao.

+ Khí sinh học được đốt cháy, chuyển metan thành CO2 và nước. Phần chất rắn được cô đặc thành chất dinh dưỡng sử dụng làm phân bón.

Xem thêm bài viết xử lý khí thải cho các trại chăn nuôi!

Thiết kế hệ thống xử lý khí thải chăn nuôi kỵ khí

Cơ chế xử lý

• Vi khuẩn kỵ khí phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy để tái chế chất thải.
• Chất rắn chuyển hóa nhanh thành khí sinh học, chứa nồng độ khí metan lớn và sử dụng như nguồn điện thay thế thân thiện với môi trường.

Cách thức xử lý

• Chất lỏng và chất rắn được tách ra hoàn toàn, đồng thời mùi hôi sẽ giảm. Chất lỏng dùng làm phân bón và trộn với nước tưới trực tiếp cho cây trồng.
• Còn phần chất rắn không mùi, không chứa mầm bệnh được tiêu thụ dưới dạng phân trộn hoặc tái sử dụng làm chất độn với doanh thu đáng kể.
• Khí sinh học sẽ thu giữ và đốt cung cấp năng lượng ngược lại cho các trang trại. Chính điều này đã ngăn cản khí nhà kính xâm nhập vào khí quyển.
• Thiết bị khá nhạy cảm với nhiệt độ, độ kiềm, tốc độ phát thải và thời gian lưu thủy lực.

Lợi ích của khí sinh học

Khí sinh học từ quá trình chăn nuôi mang lại nhiều lợi ích như sau: 

• Tạo ra nguồn thu nhập đáng kể cho các trang trại chăn nuôi quy mô công nghiệp.
• Chuyển đổi thành điện, nhiệt hoặc nhiên liệu cho xe cộ như nguồn năng lượng tái tạo.
• Giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải khí nhà kính, cải thiện chất lượng môi trường.
• Tăng khả năng tái chế chất dinh dưỡng làm nguồn cung phân bón đáng kể.
• Tập trung vào các giải pháp giúp giảm mùi hôi, mầm bệnh, nguy cơ ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi.
• Ứng dụng khí sinh học cho động cơ, máy móc – thiết bị điều khiển hoặc pin nhiên liệu.

Ngành chăn nuôi tạo ra áp lựa kép giữa nước thải và khí thải. Mọi nguồn thải phát sinh đều chứa nhiều thành phần có mức độ gây ô nhiễm cao. Lượng chất thải phụ thuộc vào quy mô, số lượng và loại vật nuôi. Do đó, các hộ chăn nuôi, trang trại buộc phải xây dựng các hệ thống xử lý chất thải như nước thải, khí thải.