đồ án tốt nghiệp về xử lý phân lợn

Chuyên Đề Tốt Nghiệp- 2013 Khoa
CNSH&MT
Lời cảm ơn
Lời đầu tiên, với tất cả tấm lòng em xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới TS
NCVCC Trần Văn Tựa, Phòng Thủy Sinh Học Môi Trờng, Viện Công Nghệ Môi
Trờng đã hớng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đồ
án tốt nghiệp này. Đồng cảm ơn Ths.Nguyễn Trung Kiên, Cô Lê Thị Thu Thủy
và các cô chú, anh chị trong phòng Thủy sinh học Môi Trờng đã giúp đỡ, hớng
dẫn, chỉ bảo em trong suốt thời gian em thực tập.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu Trờng Đại
Học Phơng Đông cùng Quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Sinh Học và Môi
Trờng đã tận tình dạy dỗ, tạo mọi điều kiện học tập tốt cho em trong suốt 4 năm
học vừa qua.
Lời cuối, em xin kính chúc các Thầy Cô, Anh Chị mạnh khỏe, thành công
trong cuộc sống.
Sinh viên
Nguyễn Thị Kiều
DANH mục hình
Hình 2.1: Cây Sậy (phragmites australis) 22
Hình 2.2: Mô hình quy trình xử lý nớc cô mô hình thủy canh bằng Sậy ở
quy mô Pilot 26
Hình 3.1: Hiệu quả xử lý N-NO3- của hệ thống Sậy ở tải lợng 50
L/m2/ng y 28
SVTH: Nguyễn Thị Kiều
MSSV: 509303044
Chuyên Đề Tốt Nghiệp- 2013 Khoa
CNSH&MT
Hình 3.2: Hiệu quả xử lý N-NO3- của hệ thống Sậy ở tải lợng 100
L/m2/ng y 29
Hình 3.3: Hiệu quả xử lý N-NH4+ của hệ thống Sậy ở tải lợng 50
L/m2/ngày 30

Hình 3.4: Hiệu quả xử lý N-NH4+ của hệ thống Sậy ở tải lợng 100
L/m2/ng y 31
Hình 3.5: Hiệu quả xử lý T-N của hệ thống Sậy ở tải lợng 50l/m2/ng y 34
Hình 3.6: Hiệu quả xử lý T-N của hệ thống Sậy ở tải lợng 100 L/m2/ng y 34
Hình 3.8: Hiệu quả xử lý P-PO43-của hệ thống Sậy ở tải lợng
100L/m2/ng y 36
Hình 3.10: Hiệu quả xử lý T-P của hệ thống Sậy ở tải lợng 100 L/m2/ng y
38
DANH mục bảng
3
Bảng 1.1: Các nớc có số lợng lợn nhiều nhất Thế Giới (Theo FAO.2010) 3
Đơn vị tính: con 3
Bảng 1.2. Tốc độ tăng trởng nông nghiệp hàng năm( %) 4
Bảng 1.3. Chất lợng nớc thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung 6
Bảng 1.4. Phơng pháp xử lý và sử dụng chất lỏng tại các hệ thống 7
Bảng 1.5: Mức độ ô nhiễm nớc thải tại các tỉnh điều tra 8
Bảng 2.1. Danh mục các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 23
Bảng 2.2. Danh mục các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 23
Bảng 3.1. Thành phần cơ bản nớc thải ở trại chăn nuôi lợn Thụy Phơng 26
Bảng 3.2. Hiệu quả xử lý NO3- của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/ m2/ng y
và 100 L/m2/ngày 27
SVTH: Nguyễn Thị Kiều
MSSV: 509303044
Chuyên Đề Tốt Nghiệp- 2013 Khoa
CNSH&MT
Bảng 3.3. Hiệu quả xử lý N-NH4+ của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/
m2/ng y và 100 L/m2/ngày 29
Bảng 3.4. Biến động nồng độ NO2-của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/
m2/ng y và 100 L/m2/ngày 31
Bảng 3.5. Hiệu quả xử lý T-N của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/m2/ng y và

100 L/m2/ngày 32
Bảng 3.6. Hiệu quả xử lý P-PO43-của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/
m2/ng y và 100 L/m2/ngày 35
Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý T-P của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/ m2/ng y và
100 L/m2/ngày 37

Các chữ viết tắt
COD Chemical Oxygen Demand
BOD Biological Oxygen Demand
TSS Total Suspended Solid
UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TVTS Thực vật thủy sinh
T-N Tổng Nitơ
T-P Tổng Photpho
CT1,2
Công thc 1,2
VAC Vờn, Ao, Chuồng
AC Ao, Chuồng
V Vờn
L Lít
SVTH: Nguyễn Thị Kiều
MSSV: 509303044
Chuyên Đề Tốt Nghiệp- 2013 Khoa
CNSH&MT
Mở đầu 1
Chơng i: tổng quan 3
I.1. Tình hình chăn nuôi Thế Giới 3
I.2. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam 4
I.2.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn 4

I.2.2. Hiện trạng ô nhiễm môi trờng do chăn nuôi lợn 5
I.3. Tổng quan về nớc thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải
chăn nuôi lợn ở Việt Nam 6
I.3.1. Đặc điểm nớc thải chăn nuôi lợn 6
I.3.2. Thực trạng xử lý nớc thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam 7
I.4. Các phơng pháp xử lý nớc thải chăn nuôi [6,8,10,12,14,15,16,18] 9
I.4.1. Phơng pháp xử lý cơ học 9
I.4.2. Phơng pháp xử lý hóa lý 10
I.4.3. Phơng pháp xử lý sinh học 10
I.5. ứng dụng thực vật nớc để xử lý nớc thải 13
I.5.1. Dòng mặt (dòng chảy trên bề mặt tự do) 14
I.5.2. Hệ thống thực vật nổi 15
I.5.3. Dòng chảy ngầm (hay là ph ơng pháp vùng rễ ) 15
I.5.4. Phơng pháp phối hợp giữa các hệ thống trên 17
I.6. Phân loại và vai trò của thực vật thủy sinh 17
SVTH: Nguyễn Thị Kiều
MSSV: 509303044
Chuyên Đề Tốt Nghiệp- 2013 Khoa
CNSH&MT
I.6.1. Phân loại thực vật thủy sinh 17
I.6.2. Vai trò của thực vật thủy sinh trong việc xử lý nớc thải 18
I.7. Nghiên cứu sử dụng Thực vật thủy sinh trong xử lý nớc ô nhiễm 20
I.7.1. ứng dụng Thực vật thủy sinh trong xử lý nớc ô nhiễm trên Thế Giới 20
I.7.2. ứng dụng Thực vật thủy sinh trong xử lý nớc ô nhiễm ở Việt Nam 20
I.7.3. Đặc điểm sinh học và khả năng xử lý nớc thải của Sậy 21
CHƯƠNG II: Nguyên vật liệu, thiết bị, nội dung và phơng pháp nghiên
cứu 21
II.1. Đối tợng nghiên cứu 21
II.1.1. Cây Sậy 21
Hình 2.1: Cây Sậy (phragmites australis) 22

II.1.2. Nớc thải chăn nuôi 22
II.1.3. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 23
II.1.4. Các hóa chất sử dụng trong nghiên cứu 23
II.1.5. Các thiết bị chính 23
II.2. Phơng pháp nghiên cứu 24
Phơng pháp đánh giá chất lợng nớc 24
II.2.1. Xác định NH4+(mg/l) 24
II.2.2. Xác định NO3- (mg/l) 24
II.2.3. Xác định NO2- (mg/l) 24
II.2.4. Xác định PO43- (mg/l) 24
II.2.5. Xác định P tổng (mg/l) 25
II.2.6. Xác định N tổng (mg/l) 25
II.3. Phơng pháp bố trí thí nghiệm 25
Thí nghiệm quy mô pilot 25
Hình 2.2: Mô hình quy trình xử lý nớc cô mô hình thủy canh bằng Sậy ở quy
mô Pilot 26
CHƯƠNG III: KếT QUả NGHIÊN CứU Và THảO LUậN 26
III.1. Thí nghiệm đánh giá ảnh hởng của N và P lên sinh trởng của Sậy 27
III.1.1. Hiệu quả xử lý N-NO3- của hệ thống Sậy 27
SVTH: Nguyễn Thị Kiều
MSSV: 509303044
Chuyên Đề Tốt Nghiệp- 2013 Khoa
CNSH&MT
Hình 3.1: Hiệu quả xử lý N-NO3- của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/m2/ng y 28
Hình 3.2: Hiệu quả xử lý N-NO3- của hệ thống Sậy ở tải lợng 100 L/m2/ng y
29
III.1.2. Hiệu quả xử lý N-NH4+ của hệ thống Sậy 29
Hình 3.3: Hiệu quả xử lý N-NH4+ của hệ thống Sậy ở tải lợng 50 L/m2/ngày 30
Hình 3.4: Hiệu quả xử lý N-NH4+ của hệ thống Sậy ở tải lợng 100 L/m2/ng y
31

III.1.3. Biến động nồng độ NO2- của hệ thống Sậy 31
III.1.4. Hiệu quả xử lý T-N của hệ thống Sậy 32
Hình 3.5: Hiệu quả xử lý T-N của hệ thống Sậy ở tải lợng 50l/m2/ng y 34
Hình 3.6: Hiệu quả xử lý T-N của hệ thống Sậy ở tải lợng 100 L/m2/ng y 34
III.1.5. Hiệu quả xử lý P-PO43- của hệ thống Sậy 35
Hình 3.8: Hiệu quả xử lý P-PO43-của hệ thống Sậy ở tải lợng 100L/m2/ng y . .36
III.1.6. Hiệu quả xử lý T-P của hệ thống Sậy 36
Hình 3.10: Hiệu quả xử lý T-P của hệ thống Sậy ở tải lợng 100 L/m2/ng y 38
chơng iv: kết luận và kiến nghị 39
iv.1. Kết luận 39
IV.2. Kiến nghị 39
Tài liệu tham khảo 40
SVTH: Nguyễn Thị Kiều
MSSV: 509303044
Chuyªn §Ò Tèt NghiÖp- 2013 Khoa
CNSH&MT
SVTH: NguyÔn ThÞ KiÒu
MSSV: 509303044
Mở đầu
Từ ngàn năm nay cuộc sống của ngời nông dân Việt Nam gắn
liền với cây lúa và chăn nuôi gia súc. Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp
phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho
cây trồng, mà chăn nuôi heo còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động
d thừa trong nông nghiệp. Với những đặc tính riêng của nó nh tăng
trọng nhanh, vòng đời ngắn chăn nuôi heo luôn đợc quan tâm và nó trở
thành con vật không thể thiếu đợc của cuộc sống hằng ngày trong hầu
hết các gia đình nông dân.
Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng
đợc cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt
heo ngày một tăng cả về số lợng và chất lợng đã thúc đẩy ngành chăn

nuôi heo bớc sang bớc phát triển mới.
Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề môi trờng do ngành chăn
nuôi gây ra đang đợc d luận và các nhà làm công tác môi trờng quan
tâm. ở các nớc có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh nh Hà
Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,thì đây là một trong những nguồn gây ô
nhiễm lớn nhất. ở Việt Nam, khía cạnh môi trờng của ngành chăn nuôi
chỉ đợc quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn
nuôi ngày càng tăng, lợng chất thải do chăn nuôi đa vào môi trờng ngày
càng nhiều, đe dọa đến môi trờng đất, nớc, không khí xung quanh một
cách nghiêm trọng.
Hiện nay, xử lý nớc thải chăn nuôi lợn ở nớc ta chủ yếu mới là
xử lý bằng hầm biogas và hồ sinh học. Nớc thải sau xử lý bằng các biện
pháp trên phần lớn đều cha đáp ứng các tiêu chuẩn thải của quốc gia và
ngành về COD, BOD, tổng N.
Việc sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nớc thải chăn nuôi có
nhiều u điểm, rất thân thiện với môi trờng và hiệu quả cả về kinh tế lại
cao. Thực vật thủy sinh tham gia loại bỏ các chất hữu cơ, chất rắn lơ
lửng, các tác nhân gây bệnh
Các nớc nh Mỹ, Nhật Bản, Đức là những nớc ứng dụng sớm
nhất u điểm của thực vật thủy sinh trong việc phát triển các công nghệ
xử lý nớc thải.
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 1 MSSV:
509303044
Tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh để xử
lý nớc thải nói chung và nớc thải chăn nuôi nói riêng còn ít đợc đề cập
trong khi nớc ta là nớc có hệ thực vật vô cùng phong phú. Xuất phát từ
thực tiễn đó, trong đồ án này, chúng tôi tìm hiểu khả năng xử lý nớc thải
chăn nuôi lợn của cây sậy thông qua đề tài: Nghiên cứu ứng dụng cây
sậy (Phragmites australis) trong xử lý N và P từ nớc thải chăn nuôi
lợn bằng công nghệ dòng mặt. Với mục đích xử lý triệt để chất thải

lỏng trong quá trình chăn nuôi lợn ở Việt Nam, nhằm giảm thiểu ô
nhiễm môi trờng đồng thời góp phần tăng năng suất và chất lợng chăn
nuôi lợn theo định hớng phát triển kinh tế và bảo vệ môi trờng.
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 2 MSSV:
509303044
Chơng i: tổng quan
I.1. Tình hình chăn nuôi Thế Giới
Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lơng thế giới - FAO năm 2009 số
lợng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới nh sau: Tổng đàn trâu 182,2 triệu
con và trâu phân bố chủ yếu ở các nớc Châu á, tổng đàn bò 1.164,8 triệu con, dê
591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu con
và tổng đàn vịt là 1.008,3 triệu con Tốc độ tăng về số lợng vật nuôi hàng năm
của thế giới trong thời gian vừa qua thờng chỉ đạt trên dới 1% năm.
Hiện nay các quốc gia có số lợng vật nuôi lớn của thế giới nh sau:
Về số lợng đàn bò nhiều nhất là Brazin 204,5 triệu con, nhì ấn Độ 172,4
triệu, thứ ba Hoa kỳ 94,5 triệu, thứ t là Trung Quốc 92,1 triệu, thứ năm Ethiopia
và thứ sáu Argentina có trên 50 triệu con bò.
Chăn nuôi trâu số một là ấn Độ 106,6 triệu con (chiếm trên 58% tổng số
trâu của thế giới), thứ hai Pakistan 29,9 triệu trâu, thứ ba Trung Quốc 23,7 triệu
con, th bốn Nepan 4,6 triệu con, thứ năm Egypt 3,5 triệu, thứ sáu Philippine 3,3
triệu con và Việt Nam đứng thứ 7 thế giới đạt 2,8 triệu con trâu.
Các cờng quốc về chăn nuôi lợn của thế giới: số đầu lợn hàng năm số một
là Trung Quốc 451,1 triệu con, nhì Hoa Kỳ 67,1 triệu, ba Brazin 37,0 triệu, Việt
Nam đứng thứ t có 27,6 triệu con và thứ năm Đức 26,8 triệu con lợn.
Về số lợng vật nuôi của thế giới, các nớc Trung quốc, Hoa kỳ, ấn Độ,
Brazin, Indonesia, Đức là những cờng quốc, trong khi đó Việt Nam cũng là nớc
có ng nh ch ăn nuôi tơng đối phát triển: đứng thứ 2 về số lợng vịt, thứ 4 về heo,
thứ 6 về số lợng trâu và thứ 13 về số lợng gà.
Bảng 1.1: Các nớc có số lợng lợn nhiều nhất Thế Giới (Theo FAO.2010)
Đơn vị tính: con

STT
Tên nớc Đơn vị Số lợng
1
China Con 451.177.581
2
United States of America Con 67.148.000
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 3 MSSV:
509303044
3
Brazil Con 37.000.000
4
Viet Nam Con 27.627.700
5
Germany Con 26.886.500
6
Spain Con 26.289.600
7
Russian Federation Con 16.161.860
8
Mexico Con 16.100.000
9
France Con 14.810.000
10
Poland Con 14.278.647
I.2. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam
I.2.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn
Chăn nuôi là một ngành đặc biệt quan trọng bởi cung cấp cho con ngời
nguồn thực phẩm dồi dào nh: thịt, trứng, sữalà nhu cầu thiết yếu của con ngời.
Trong 5 năm từ 2005-2010 giá trị sản xuất chăn nuôi bình quân vẫn đạt
trên 7,5% năm. Trong cơ cấu ngành nông nghiệp, theo Viện chăn nuôi Việt Nam,

tỷ trọng chăn nuôi đã tăng từ 19% năm 2005 lên 21,6% năm 2010.
Theo số liệu thống kê tại Website Cục Chăn Nuôi thời điểm 01/4/2010, cả
nớc có 27,3 triệu con, tăng 3,06% so với cùng kỳ năm 2009. Các vùng có số đầu
lợn nhiều là vùng ĐBSH có 7,2 triệu con, chiếm 27,1% tổng đàn lợn trong cả n-
ớc; Đông Bắc 4,6 triệu con, chiếm 17,3%; ĐBSCL 3,6 triệu con, chiếm 13,6%;
Bắc Trung Bộ 3,4 triệu con, chiếm 12,9%; ĐNB 2,5 triệu con, chiếm 9,3%;
DHNTB 2,4 triệu con, chiếm 9,0%. Các tỉnh có số đầu lợn lớn trên 1 triệu con tại
thời điểm 01/4/2010 là Hà Nội, Đồng Nai, Nghệ An, Thái Bình, Bắc Giang.
Trong những năm gần đây xu hớng chăn nuôi nhỏ lẻ đã giảm đi đáng kể.
Tỷ lệ số hộ nuôi 1 con lợn giảm đi rõ rệt từ 45% năm 1994 xuống dới 30% năm
2001. tuy nhiên, tỷ lệ số hộ nuôi 2 con lợn năm 2001 vẫn chiếm 67% tổng số hộ
(so với 82% năm 1994) [15].
Theo xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày
càng phổ biến ở Việt Nam cũng nh các nớc trên thế giới. Hiện nay, số lợng trại
chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng. Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên
400 - 500 đầu lợn có mặt thờng xuyên trong chuồng nuôi. Tính đến năm 2006 cả
nớc có: 17.721 trang trại, cha kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác
nh thỏ, lợn rừng, nhím và các loại động vật sống trong nớc (cá sấu, ). Trong đó:
có 7.475 trang trại chăn nuôi lợn, (miền Bắc: 3.069, miền Nam: 4.406); với
2.990 trang trại nuôi lợn nái.
Bảng 1.2. Tốc độ tăng trởng nông nghiệp hàng năm( %)
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 4 MSSV:
509303044
Năm
Ngành
1986-1990 1990-1996 1997-2005 1986-2005 2006-2010
nông nghiệp
khác
3,4 6,0 5,5 5,2 4,1
trồng trọt 3,4 6,1 5,4 5,2 5,5

chăn nuôi 3,4 5,8 6,7 5,6 8,5
dịch vụ 4,1 4,6 2,3 3,6 4,2
Nguồn: tctk- viện kinh tế nông nghiệp việt nam-2009
I.2.2. Hiện trạng ô nhiễm môi trờng do chăn nuôi lợn
Ngành chăn nuôi lợn ở nớc ta hiện nay đang phát triển với tốc độ rất
nhanh. Tuy nhiên, hình thức chăn nuôi chủ yếu là tự phát và cha đáp ứng đợc các
tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi. Do đó năng suất chăn
nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trờng một cách trầm trọng. Ô nhiễm môi trờng
không những ảnh hởng đến sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn nuôi mà còn ảnh
hởng rất lớn đến sức khỏe con ngời và môi trờng sống xung quanh.
Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn
phân, với phơng thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nớc thải
không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trờng gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trờng và sức khỏe con ngời trên
nhiều khía cạnh: gây ô nhiễm nguồn nớc mặt, nớc ngầm, môi trờng khí, môi tr-
ờng đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều
căn bệnh về hô hấp, tiêu hoá, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh,
trứng giun.
Cho đến nay, cha có một báo cáo nào đánh giá chi tiết và đầy đủ về ô
nhiễm môi trờng do ngành chăn nuôi gây ra. Theo báo cáo tổng kết năm 2006
của viện chăn nuôi [1], hầu hết các hộ chăn nuôi đều để nớc thải chảy tự do ra
môi trờng xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi
bức. Nồng độ khí H
2
S và NH
3
cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [2]. Tổng
số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra
nớc thải chăn nuôi còn có chứa Coliform, E.coli, COD , và trứng giun sán cao
hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép.

Ô nhiễm môi trờng khu vực trại chăn nuôi do sự phân huỷ các chất hữu cơ
có mặt trong phân và nớc thải của lợn. Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn thì
các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nhiều loại
khí trong đó có trên 40 loại gây mùi, chủ yếu là H
2
S và NH
3
. Trong điều kiện kỵ
khí cộng với sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nớc thải xảy ra quá trình khử
các ion sunphat (SO
4
2-
) thành sunphua (S
2-
). Trong điều kiện bình thờng thì H
2
S
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 5 MSSV:
509303044
là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi. Nồng độ S
2-
tại hố thu nớc thải chăn nuôi lợn có thể lên đến 330 mg/l cao hơn rất nhiều so với
tiêu chuẩn (theo QCVN 40:2011/BTNMT) [2].
Việc kiểm soát chất thải chăn nuôi là một nội dung cấp bách cần đợc các
cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân c bắt buộc quan tâm để: hạn chế
ô nhiễm môi trờng, bảo vệ sức khỏe của con ngời, cảnh quan khu dân c cũng nh
không kìm hãm sự phát triển của ngành.
I.3. Tổng quan về nớc thải chăn nuôi lợn và hiện trạng quản lý chất thải
chăn nuôi lợn ở Việt Nam
I.3.1. Đặc điểm nớc thải chăn nuôi lợn

Nớc thải chăn nuôi là một loại nớc thải rất đặc trng và có khả năng gây ô
nhiễm môi trờng cao do có chứa hàm lợng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P
và vi sinh vật gây bệnh. Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trờng của
Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà
Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dơng, Đồng Nai cho thấy
đặc điểm của nớc thải chăn nuôi [1]:
Các chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 7080% bao gồm cellulose,
protit, acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn
thừa. Các chất vô cơ chiếm 2030% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối
chlorua, SO
4
2
,
N và P: khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên
khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nớc
tiểu. Trong nớc thải chăn nuôi heo thờng chứa hàm lợng N và P rất cao. Hàm l-
ợng N-tổng = 200 350 mg/l trong đó N-NH
4
chiếm khoảng 80-90%; P-tổng =
60-100mg/l.
Sinh vật gây bệnh: Nớc thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và
trứng ấu trùng giun sán gây bệnh.
Bảng 1.3. Chất lợng nớc thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung
Chỉ
tiêu
Đơn
vị
Trại
Đan
Phuợng

TTNC
Lợn
Thụy
Phơng
Trại lợn
Tam
Điệp
Trại Cty
Gia
Nam
Trại
Hồng
Điệp
TB SD
pH 7,15 7,26 7,08 6,78 6,83 7,02 0,24
BOD
5
mg/l 1339,40 1080,70 882,30 783,40 1221,20 1061,40 278
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 6 MSSV:
509303044
Chỉ
tiêu
Đơn
vị
Trại
Đan
Phuợng
TTNC
Lợn
Thụy

Phơng
Trại lợn
Tam
Điệp
Trại Cty
Gia
Nam
Trại
Hồng
Điệp
TB SD
COD mg/l 3397,60 2224,50 1924,80 1251,60 2824,50 2324,60 1073
TDS mg/l 4812,80 4568,44 3949,56 4012,80 4720,40 4412,80 400
P_tổng mg/l 99,40 80,20 69,40 57,40 85,60 78,40 21
N_tổng mg/l 332,80 280,10 250,90 204,80 275,40 268,00 64
I.3.2. Thực trạng xử lý nớc thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam
Nớc thải chăn nuôi đợc coi là loại chất thải ít đợc sử dụng và khó quản lý do:
Lợng nớc thải lớn, lợng nớc sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng và tắm
cho lợn là 30-50 lít nớc/1con.ng.
Nớc thải có mùi hôi thối, khó vận chuyển đi xa để sử dụng cho các mục
đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản.
Lợng nớc thải quá lớn, không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh tác
xung quanh.
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trờng của Viện chăn nuôi
(2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây,
Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dơng, Đồng Nai cho thấy: nớc thải
của các cơ sở chăn nuôi lợn bao gồm nớc tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống
và nớc tắm rửa cho lợn. Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn đợc điều tra đều có chỉ có hệ
thống xử lý chất thải lỏng bằng công nghệ Biogas. Kết quả điều tra của cho thấy
hệ thống xử lý nớc thải tại các trang trại trên là: Nớc thải bể Biogas hồ

sinh học thải ra môi trờng, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có
sơ đồ xử lý chất thải nh trên [1].
Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó
khăn. Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp.Vì
vậy cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vấn đề quản lý và khắc
phục sự ô nhiễm môi trờng do một lợng chất thải chăn nuôi gây ra.
Bảng 1.4. Phơng pháp xử lý và sử dụng chất lỏng tại các hệ thống
Chỉ tiêu Đơn vị VAC AC VC C
Chất thải đợc
xử lý
Trang trại xử lý
bằng biogas
%
42,50 24,39 64,70 73,68
m
3
3,87 5,
43
4,41 1
,28
3,73
1,83
3,98
2,98
Trang trại xử lý %
11,25 - - -
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 7 MSSV:
509303044
bằng ao lắng m
3

5,59
2,86
- - -
Chất thải
không đợc xử
lý
Trang trại đa xuống
ao cá
%
63,75 75,60 - -
m
3
4,99
1,28
6,58 4
,32
- -
Trang trại đổ ra môi
trờng
%
11,25 12,19 57,14 63,15
m
3
2,22
2,23
4,91 2
,95
3,98
5,75
3,50 5,

40
Theo kết quả của Trung tâm nghiên cứu lợn Thụy Phơng về Thực trạng ô
nhiễm môi trờng và xử lý chất thải trong chăn nuôi lợn trang trại tập trung cho
thấy mức độ ô nhiễm nớc thải chăn nuôi tại các tỉnh điều tra nh sau:
Bảng 1.5: Mức độ ô nhiễm nớc thải tại các tỉnh điều tra
Địa
điểm
Vị trí lấy mẩu
COD
(mg/l)
BOD
5
(mg/l)
NO
2
(mg/l)
NO
3
-
(mg/l)
Tổng
P
(mg/l)
Colifom
(cfu/ml.10^
3
)
H
Nội
Trớc biogas

Sau biogas
1212,5
263,0
622,50
164,00
0,0080
7,8275
108,75
142,00
38,75
24,00
59,25
6,05
H
Tây
Trớc biogas
Sau biogas
1246,3
199,0
452,75
175,75
0,0095
8,4650
134,25
194,25
45,50
31,00
51,50
6,95
Thái

Bình
Trớc biogas
Sau biogas
932,0
231,5
347,00
146,50
0,0050
8,4650
60,50
115,50
19,00
15,50
46,50
4,90
Ninh
Bình
Trớc biogas
Sau biogas
1031,0
261,5
362,50
141,50
0,0075
5,0500
68,50
122,00
32,00
18,50
69,0

3,75
Chỉ tiêu nớc thải cho
phép loại B (QCVN
40:2011/BTNMT)
150 50 - - 6 0,05
Qua bảng 5 cho thấy, chỉ tiêu COD: Nớc thải trớc Biogas so với chỉ tiêu n-
ớc thải cho phép loại B đều vợt quá giới hạn cho phép với vợt từ 6,21 đến 8,3 lần,
sau Biogas và sau ao chứa nớc thải vợt 1,32 lần đến 1,75 lần. Chỉ tiêu BOD
5
nớc
thải trớc Biogas so với chỉ tiêu nớc thải cho phép loại B đều vợt quá giới hạn cho
phép với vợt từ 6,9 đến 12,4 lần, sau Biogas và sau ao chứa nớc thải vợt 2,8 lần,
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 8 MSSV:
509303044
nớc thải ra ngoài đều vợt tiêu chuẩn cho phép từ 1,3 đến 2,2 lần. Các chỉ tiêu
NO
3
-
, tổng P, Coliform tại các tỉnh điều tra đều vợt mức cho phép nhiều lần. Số
liệu trên cho thấy hiệu quả xử lý bằng phơng pháp Biogas tại các trang trại đều ở
mức thấp, nồng độ các chất ô nhiễm tại đầu ra sau Biogas cao hơn so với QCVN
40:2011/BTNMT nhiều lần. Nh vậy, nớc thải khi đa ra môi trờng ngoài đều
không đảm bảo các chỉ tiêu nớc thải cho phép ở QCVN 40:2011/BTNMT loại B
và là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trờng [10].
Qua thực tế tại các vùng điều tra nghiên cứu cho thấy chất thải chăn nuôi
đã gây ô nhiễm, mất cân bằng sinh thái, làm suy thoái môi trờng nghiêm trọng
và ảnh hởng tới sức khỏe cộng đồng.
I.4. Các phơng pháp xử lý nớc thải chăn nuôi [6,8,10,12,14,15,16,18]
Việc xử lý nớc thải chăn nuôi lợn nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm
trong nớc thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận. Việc

lựa chọn phơng pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nớc phụ thuộc vào các
yếu tố nh :
- Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nớc.
- Lu lợng nớc thải.
- Các điều kiện của trại chăn nuôi.
- Hiệu quả xử lý.
Đối với nớc thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phơng pháp sau :
- Phơng pháp cơ học.
- Phơng pháp hóa lý.
- Phơng pháp sinh học.
Trong các phơng pháp trên ta chọn xử lý sinh học là phơng pháp chính. Xử lý
bằng công nghệ Biogas thờng đợc đặt sau các công trình xử lý cơ học, hóa lý.
I.4.1. Phơng pháp xử lý cơ học
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nớc thải bằng cách
thu gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn
thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý
tiếp theo. Ngoài ra có thể dùng phơng pháp ly tâm hoặc lọc. Hàm lợng cặn lơ
lửng trong nớc thải chăn nuôi khá lớn (khoảng vài ngàn mg/L) và dễ lắng nên có
thể lắng sơ bộ trớc rồi đa sang các công trình xử lý phía sau.
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 9 MSSV:
509303044
Sau khi tách, nớc thải đợc đa sang các công trình phía sau, còn phần chất
rắn đợc đem đi ủ để làm phân bón.
I.4.2. Phơng pháp xử lý hóa lý
Nớc thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có
kích thớc nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phơng pháp cơ học thông
thờng vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phơng
pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ thờng sử dụng là phèn nhôm, phèn
sắt, phèn bùn, kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phơng pháp này là: cho vào trong nớc thải các hạt keo

mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nớc thải (các hạt có nguồn
gốc silic và chất hữu cơ có trong nớc thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm
hidroxid và sắt hidroxid đợc đa vào mang điện tích dơng). Khi thế điện động của
nớc bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn
có kích thớc lớn hơn và dễ lắng hơn.
Ngoài keo tụ còn loại bỏ đợc P tồn tại ở dạng PO
4
3-
do tạo thành kết tủa
AlPO
4
và FePO
4
.
Phơng pháp này loại bỏ đợc hầu hết các chất bẩn có trong nớc thải chăn
nuôi. Tuy nhiên chi phí xử lý cao. áp dụng phơng pháp này để xử lý nớc thải
chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế.
Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phơng pháp để tách các hạt có khả năng
lắng kém nhng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên.Tuy nhiên chi phí đầu t,
vận hành cho phơng pháp này cao, cũng không hiệu quả về mặt kinh tế đối với
các trại chăn nuôi.
I.4.3. Phơng pháp xử lý sinh học
Phơng pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng
phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất
khoáng làm nguồn dinh dỡng và tạo năng lợng. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng
là hiếu khí hay kỵ khí mà ngời ta thiết kế các công trình khác nhau. Và tùy theo
khả năng về tài chính, diện tích đất mà ngời ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây
dựng các bể nhân tạo để xử lý.
I.4.3.1. Phơng pháp xử lý hiếu khí
Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có oxy. Quá

trình xử lý nớc thải bằng phơng pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn :
Oxy hóa các chất hữu cơ :
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 10 MSSV:
509303044
C
x
H
y
O
z
+ O
2

Enzyme
CO
2
+ H
2
O + H
Tổng hợp tế bào mới :
C
x
H
y
O
z
+ O
2
+ NH
3

Enzyme
Tb vi khuẩn(C
5
H
7
O
2
N) + CO
2
+ H
2
O -H
Phân hủy nội bào :
C
5
H
7
O
2
N + O
2

Enzyme
5CO
2
+ 2H
2
O + NH
3

H
Một số công trình xử lý nớc thải chăn nuôi tiêu biểu.
- Aerotank: Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính , vi khuẩn dính bám lên các
bông cặn có trong nớc thải và phát triển sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt
tính phân hủy chất hữu cơ. Các bông bùn này đợc cấp khí cỡng bức đảm bảo l-
ợng oxy cần thiết cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ
lửng. Các bông bùn lớn dần lên do hấp phụ các chất lơ lửng, tế bào vi sinh vật,
động vật nguyên sinh qua đó nớc thải đợc làm sạch.
Ưu điểm của bể Aerotank là tiết kiệm đợc diện tích và hiệu quả xử lý cao,
ổn định nhng chi phí đầu t xây dựng và chi phí vận hành khá lớn.
- Lọc sinh học hiếu khí: Sử dụng hệ vi sinh vật dính bám trên các vật liệu
lọc để xử lý các chất hữu cơ trong nớc thải. Ngời ta thờng hay sử dụng bể lọc
sinh học nhỏ giọt và bể lọc sinh học cao tải.
- Hồ sinh học: Các quá trình diễn ra trong hồ sinh học tơng tự nh quá trình
tự làm sạch ở sông hồ nhng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn. Trong hồ có thể
nuôi trồng thủy thực vât, tảo, vi sinh vật để tăng hiệu quả xử lý. Ngoài nhiệm vụ
xử lý nớc thải, hồ sinh học còn có các lợi ích: nuôi trồng thủy sản và cây trồng,
điều hòa lu lợng, dự trữ nớc cho các mục đích sử dụng khác. Căn cứ vào đặc tính
tồn tại của các nhóm vi sinh vật và cơ chế xử lý mà có thể chia ra các loại hồ: Hệ
hồ sinh học có thể phân loại nh sau: Hồ hiếu khí (Aerobic Pond); Hồ tùy nghi
(Facultative Pond); Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond); Hồ xử lý bổ sung; Hồ hiếu khí
(Aerobic Pond)
- Hồ làm thoáng tự nhiên
Oxy đợc cung cấp cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ chủ yếu do sự khuếch
tán không khí qua mặt nớc và quá trình quang hợp của các thực vật nớc (rong,
tảo,). Chiều sâu của hồ phải bé (thờng lấy khoảng 30-40 cm) để đảm bảo cho
điều kiện hiếu khí có thể duy trì tới đáy hồ. Trong hồ, nớc thải đợc xử lý bởi quá
trình cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn, các động vật bậc cao hơn nh nguyên sinh
động vật cũng xuất hiện trong hồ và nhiệm vụ của chúng là làm sạch nớc thải (ăn
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 11 MSSV:

509303044
các vi khuẩn). Các nhóm vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật hiện diện trong
hồ tùy thuộc vào các yếu tố nh lu lợng nạp chất hữu cơ, khuấy trộn, pH, dỡng
chất, ánh sáng và nhiệt độ.
Hiệu suất chuyển hóa BOD
5
của hồ rất cao, có thể lên đến 95%. Tuy
nhiên, chỉ có BOD
5
dạng hòa tan mới bị loại khỏi nớc thải đầu vào, và trong nớc
thải đầu ra chứa nhiều tế bào tảo và vi khuẩn, do đó nếu phân tích tổng BOD
5
có
thể sẽ lớn hơn cả tổng BOD
5
của nớc thải đầu vào. Nhiều thông số không thể
khống chế đợc nên hiện nay ngời ta thờng thiết kế theo lu lợng nạp đạt từ các mô
hình thử nghiệm. Việc điều chỉnh lu lợng nạp phản ánh lợng oxy có thể đạt đợc
từ quang hợp và trao đổi khí qua bề mặt tiếp xúc nớc, không khí. Do độ sâu nhỏ,
thời gian lu nớc dài nên diện tích của hồ lớn. Vì thế hồ chỉ thích hợp khi kết hợp
việc xử lý nớc thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích chăn nuôi và công
nghiệp.
I.4.3.2. Phơng pháp xử lý kỵ khí
Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí không hoặc
có lợng O
2
hòa tan trong môi trờng rất thấp, để phân hủy các chất hữu cơ. Bốn
giai đoạn xảy ra trong quá trình phân hủy kỵ khí :
Thủy phân : Trong giai đoạn này, dới tác dụng của enzyme do vi khuẩn
tiết ra, các phức chất và các chất không tan (nh polysaccharide, protein, lipid)

chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (nh đờng, các
acid amin, acid béo).
Acid hóa : Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa
tan thành chất đơn giản nh acid béo dễ bay hơi, rợu, acid lactic, methanol, CO
2
,
H
2
, NH
3
, H
2
S và sinh khối mới.
Acetic hóa : Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid
hóa thành acetat, H
2
, CO
2
và sinh khối mới.
Methane hóa : Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid
acetic, H
2
, CO
2
, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO
2
và sinh
khối mới.
Một số công trình xử lý nớc thải chăn nuôi tiêu biểu
- Bể Biogas: Đây là phơng pháp xử lý kỵ khí khá đơn giản, hấu hết các cơ

sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể cả quy mô hộ gia đình. Bể Biogas là một mô
hình bảo vệ môi trờng phổ biến và hiệu quả nhất tại các trại chăn nuôi. Hiệu quả
bảo vệ môi trờng của mô hình Biogas là khống chế ô nhiễm mùi hôi, giảm thiểu
ô nhiễm do nớc thải và chất thải rắn, đồng thời sử dụng đợc khí sinh học để làm
chất đốt.
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 12 MSSV:
509303044
- Hồ kỵ khí: Chiều sâu hồ khoảng 3-5m, lớp nớc trong hồ đợc khuấy đảo
nhờ các bọt khí đợc sinh ra từ quá trình kỵ khí ở đáy và các yếu tố nh gió,
chuyển động đối lu Hiệu quả xử lý của hồ phụ thuộc vào thời gian lu và tải l-
ợng chất hữu cơ.
- Quá trình lọc kỵ khí: Quá trình lọc kỵ khí dính bám, sử dụng giá thể mang
vi sinh nh sỏi, đá, tấm nhựa, xơ dừađể xử lý nớc thải trong điều kiện không có
oxy.
Quy trình này có u điểm:
Đơn giản trong vận hành.
Chịu đợc biến động lớn về tải lợng ô nhiễm, vận hành ở tải trọng cao.
Thời gian lu bùn rất cao.
Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phân hủy chậm.
Tuy nhiên có nhợc điểm là không điều khiển đợc sinh khối của bể lọc
- Quá trình kỵ khí trong UASB: Trong xử lý, UASB làm giảm hàm lợng chất
hữu cơ trong nớc thải và sinh ra một lợng khí Biogas đáng kể.
Hệ thống này có u điểm nổi bật là khả năng chịu tải trọng COD lớn và có
chịu đợc sự thay đổi đột ngột COD trong nớc thải. Trong bể này các loại bùn có
mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vợt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ
lửng. Lợng bùn sinh ra ít.
Nhng có nhợc điểm: Khó khăn trong kiểm soát hiện tợng bùn nổi.
I.5. ứng dụng thực vật nớc để xử lý nớc thải
Các mô hình công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nớc ô
nhiễm

Công nghệ sử dụng thực vật trong xử lý nớc thải đợc gọi là Constructed
Wetland. Cho đến nay đã có 10 hội nghị quốc tế về vấn đề này. Hội nghị lần thứ
10 đợc tổ chức tại Bồ Đào Nha vào tháng 9 năm 2006 có 183 báo cáo toàn văn
của các nhà khoa học từ 39 quốc gia trong đó có Việt Nam.
Wetland nhân tạo đợc nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử
lý nớc thải ở các nớc trên thế giới nh một giải pháp thân thiện với môi trờng bằng
công nghệ sinh thái, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định. Tại Việt Nam, ph-
ơng pháp xử lý nớc thải bằng Wetland nhân tạo còn khá mới mẻ, cha đợc áp
dụng phổ biến.
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 13 MSSV:
509303044
Qua nghiên cứu cho thấy, khả năng tự làm sạch nớc của các thủy vực trong
tự nhiên là do môi trờng nớc luôn diễn ra các quá trình lý hóa, sinh học bao gồm:
hấp thụ các kim loại nặng thông qua các nhóm thực vật có bộ rễ trong tầng nớc
(các loại bèo), các loại thực vật thủy sinh có rễ trong đáy thủy vực (lau sậy);
phân hủy hoặc tích tụ các chất hữu cơ và các chất khác của sinh vật kết tủa và
lắng đọng các chất vẩn vô cơ và hữu cơ; tăng hàm lợng oxy nhờ quang hợp của
tảo và thực vật thủy sinh. Điều đó cho thấy tầm quan trọng của thực vật thủy sinh
trong các hồ ô nhiễm [3,8].
Nhìn chung việc sử dụng TVTS cho xử lý ô nhiễm nớc đợc tóm tắt trong
phạm vi bốn dạng công nghệ sau:
I.5.1. Dòng mặt (dòng chảy trên bề mặt tự do)
Những hệ thống này thờng gồm có: lu vực chứa nớc, hoặc các kênh dẫn n-
ớc, với lớp lót bên dới để ngăn sự rò rỉ nớc, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác
hỗ trợ cho thực vật nổi. Lớp nớc nông, tốc độ dòng chảy chậm và sự có mặt của
thân cây quyết định dòng chảy và đặc biệt trong các mơng dài và hẹp, bảo đảm
điều kiện dòng chảy nhỏ.
TVTS trong trờng hợp này có rễ bám trong đất, thân và lá nổi bên trên mặt
nớc. Độ sâu của nớc khoảng 10-45 cm. Các loại TVTS điển hình thờng đợc sử
dụng là cây Lau, Sậy, cỏ Lác, cỏ Nến

Các chất hữu cơ đợc loại bỏ nhanh chóng trong các hệ thống chảy trên bề
mặt bởi các điều kiện tĩnh lặng, sự phân huỷ và quá trình lọc.
Cơ chế loại bỏ các chất ô nhiễm:
- Loại bỏ BOD và TSS: các hạt riêng biệt lắng xuống một cách độc lập, bề
mặt thân, lá và rễ cây trong nớc tạo thành lớp màng do các loại tảo bám làm cho
chất dạng hạt bị chặn, dính bám và loại bỏ tại đây.
- Loại bỏ nitơ: trong dòng chảy trên bề mặt tự do, ammonium có thể biến
đổi thành nitrit (NO
2
) sau đó thành nitrat (NO
3
), nitrat hoá xảy ra 2 bớc: NH
4
biến thành nitrit do vi khuẩn thuộc chi Nitrosomonas: NH
4
+ 1,5O
2
2H
+
+
H
2
O+ NO
2
-
, tiếp đó nitrit đợc biến đổi thành nitrat do chi vi khuẩn nitrobactor:
NO
2
+ 0,5O
2

NO
3
-
. Qúa trình phản nitrat hoá xảy ra khi có mặt nguồn cacbon,
oxy và sinh ra khí N
2
, N
2
O. Khi nhiệt độ thích hợp cho nitrat hoá, trên 50% nitơ
có thể đợc loại bỏ.
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 14 MSSV:
509303044
- Loại bỏ phospho: Phospho có mặt trong nớc thải chủ yếu ở dạng phosphat.
Về cơ bản, sự loại bỏ phosphat là sự tích tụ dần trong trầm tích đáy bao gồm sự
tách hóa lý và sự biến đổi phosphat sinh học.
- Cơ chế loại bỏ sufur: sulfur có dạng hữu cơ, H
2
S, sulfur nguyên tố và
sulphat SO
4
, nó đợc cây, các vi sinh vật hấp thu và tạo thành các mô tế bào từ đó
đợc động vật tiêu thụ.
- Loại bỏ nguồn gây bệnh: nớc thải sinh hoạt trong đó nớc thải từ bể tự hoại
có thể có các nguồn gây bệnh. Các nguồn bệnh đờng ruột khi gặp phải môi trờng
không thuận lợi nên hầu hết chúng không sống sót đợc lâu. Một số có thể kết
hợp với TSS và loại bỏ do lắng xuống.
- Loại bỏ kim loại: Các kim loại cần thiết cho thực vật và động vật sinh tr-
ởng và phát triển nhng chỉ với lợng rất nhỏ gồm: Ba, Cr, Co, Cu, I, Mn, Mg, Mo,
Ni, Se, Zn và S. Các kim loại độc ở nồng độ vết là As, Cd, Pb, Hg và Silver bạc.
I.5.2. Hệ thống thực vật nổi

Thu nhận các chất dinh dỡng và các nguyên tố cần thiết qua bộ rễ phát
triển trong nớc. Sinh khối của một số loài bèo nh bèo lục bình (Eichhornia
crassipes), bèo cái (Pistia stratiotes), bèo tấm (Lemnaceae), bèo hoa dâu (Azolla
caroliniana) và các loài thực vật nổi khác phát triển rất mạnh trong môi trờng nớc
thải. Bộ rễ của bèo còn là nơi c trú của vi khuẩn hấp thụ và phân hủy chất hữu
cơ.
Thực vật thủy sinh không chỉ loại bỏ các chất hữu cơ, chất thải rắn, nitơ,
photpho, các tác nhân gây bệnh mà còn tạo ra độ che bóng, giúp hạn chế sự phát
triển của tảo [6].
I.5.3. Dòng chảy ngầm (hay là phơng pháp vùng rễ)
Nớc thải cần xử lý đợc chảy qua vùng rễ của thực vật thủy sinh. Ưu thế
của công nghệ này là không cần diện tích lớn và khử đợc mùi hôi. Trong trờng
hợp này thực vật thủy sinh thờng là Lau, Sậy, cỏ Lác, chúng có rễ ăn sâu trong
nền cát, sỏi với độ sâu khoảng 0,5 - 1m. Nớc thải chảy qua các hệ thống khe hở
trong nền cát, sỏi và đợc làm sạch nhờ hệ thống rễ cây và hệ vi sinh vật bám
quanh rễ [4].
Những yếu tố chính ảnh hởng đến sự phát triển của thực vật nớc bao gồm
các điều kiện môi trờng xung quanh nh nhiệt độ, ánh sáng và các điều kiện môi
trờng nớc nh pH, nồng độ muối, các khí hoà tan, dòng chảy, sự có mặt của các
chất dinh dỡng và các hoá chất độc hại
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 15 MSSV:
509303044
Một dạng công nghệ đợc ứng dụng khá tốt là bãi lọc trồng cây. Thc vật
thủy sinh tạo môi trờng sống cho các vi sinh vật, đồng thời cũng thực hiện quá
trình lọc nớc thải. Nhiều loại thực vật có thân nhô lên mặt nớc có khả năng phát
triển trên các loại chất nền và các loại nớc thải khác nhau. Hơn nữa, chúng có
khả năng vận chuyển O
2
từ không khí xuống bộ rễ và vùng rễ, tạo môi trờng hiếu
khí cho vùng rễ.

Vai trò của thực vật trong bãi lọc là cung cấp môi trờng thích hợp cho vi
sinh vật thực hiện quá trình phân huỷ sinh học (hiếu khí) c trú; vận chuyển oxy
vào vùng rễ để cung cấp cho quá trình phân huỷ sinh học hiếu khí trong lớp vật
liệu và bộ rễ. Nitơ đợc loại bỏ trong các bãi lọc nhờ 3 cơ chế chủ yếu :
(1) Nitrat hóa/ khử nitrat
(2) sự bay hơi của amoniac (NH
3
)
(3) sự hấp thụ của thực vật.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu vẫn cha đạt đợc sự thống nhất về tầm quan
trọng của các cơ chế khử nitơ nh trên. Đặc biệt với hai cơ chế nitrat hoá/ khử
nitrat và sự hấp thụ của thực vật là vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu [4].
Trong các bãi lọc, sự chuyển hoá của nitơ xảy ra trong các tầng oxy hoá và
khử của đất, bề mặt tiếp xúc giữa rễ và đất, và phần ngập nớc của thực vật có
thân nhô lên mặt nớc. Nitơ hữu cơ bị khoáng hoá thành NH
4
+
trong cả hai lớp đất
oxy hoá và khử. Lớp oxy hoá và phần ngập của thực vật là nơi chủ yếu xảy ra
quá trình Nitrat hoá, tại đây NH
4
+
chuyển hoá thành NO
2
-
bởi vi khuẩn
Nitrosomonas và cuối cùng thành NO
3
-
bởi vi khuẩn Nitrobacter ở môi trờng pH

cao hơn, một số NH
4
+
chuyển sang dạng NH
3
và bay hơi vào không khí. Nitrat
trong vùng khử sẽ bị hụt đi nhờ quá trình khử Nitrat, lọc hay do thực vật hấp thụ.
Tuy nhiên, Nitrat lại đợc cấp vào từ vùng oxy hoá nhờ hiện tợng khuyếch tán.
Đối với lớp bề mặt chung giữa đất và rễ, oxy từ khí quyển khuyếch tán vào
vùng rễ qua lá, thân, gốc, rễ của các cây trồng trong bãi lọc và tạo nên một lớp
giàu oxy tơng tự nh lớp bề mặt chung giữa đất và nớc. Quá trình Nitrat hoá diễn
ra ở vùng rễ hiếu khí, tại đây NH
4
+
bị oxy hoá thành NO
3
-
. Phần NO
3
-
không bị
cây trồng hấp thụ sẽ khuyếch tán vào vùng thiếu khí, và bị khử thành N
2
và N
2
O
do quá trình khử Nitrat. Lợng amoni trong vùng rễ đợc bổ sung nhờ nguồn NH
4
+
từ vùng thiếu khí khuyếch tán vào.

Cơ chế loại bỏ Photpho trong bãi lọc gồm có sự hấp thụ của thực vật, các
quá trình đồng hoá của vi khuẩn, sụ hấp phụ lên đất, vật liệu lọc và các chất hữu
cơ, kết tủa và lắng cùng các ion Ca
+
, Mg
2+
, Fe
3+
và Mn
2+
. Khi thời gian lu nớc dài
và đất sử dụng có cấu trúc mịn thì các quá trình loại bỏ Photpho chủ yếu là sự
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 16 MSSV:
509303044
hấp phụ và kết tủa, do điều kiện này tạo cơ hội tốt cho quá trình hấp phụ Photpho
và các phản ứng trong đất xảy ra.
Tơng tự nh quá trình loại bỏ Nitơ, vai trò của thực vật trong việc loại bỏ
Photpho vẫn còn là vấn đề tranh cãi. Dù sao, đây cũng là cơ chế duy nhất đa hẳn
Photpho ra khỏi hệ thống bãi lọc. Các quá trình hấp phụ, kết tuả và lắng chỉ đa đ-
ợc Photpho vào đất hay vật liệu lọc. Khi lợng Photpho trong lớp vật liệu vợt quá
khả năng chứa thì phần vật liệu hay lớp trầm tích đó phải đợc nạo vét và xả bỏ
[4].
Trong các hệ thống xử lý nớc thải trong thuỷ vực, bãi lọc trồng cây có
nhiều tiềm năng, bởi chúng có thể thích ứng với tải trọng hữu cơ cao hơn, với
thời gian lu nớc ngắn hơn và cho phép đạt chất lợng dòng ra tốt hơn. Kết quả là
diện tích đất yêu cầu cho bãi lọc trồng cây ít hơn đáng kể so với các hệ thống xử
lý sử dụng thuỷ vực khác. Hơn nữa, các bãi lọc trồng cây có khả năng xử lý cùng
một lúc nhiều loại chất ô nhiễm nh BOD, tổng Nitơ, các chất rắn lơ lửng đến
mức độ thích hợp. Điều này khó đạt đợc bởi hệ thống xử lý trong thuỷ vực khác
[4].

I.5.4. Phơng pháp phối hợp giữa các hệ thống trên
Nhìn chung để nghiên cứu và ứng dụng tốt các công nghệ sử dụng thực vật
thủy sinh, ngời ta phải đánh giá đợc đặc điểm sinh học, tính chống chịu cũng nh
khả năng loại bỏ chất gây ô nhiễm của từng loài. Mặt khác, việc tối u hoá các
phơng pháp nuôi trồng cũng nh đi sâu nghiên cứu quá trình sinh hoá diễn ra
trong cây, sự chuyển vận các chất là những tiền đề quan trọng góp phần nâng cao
hiệu quả xử lý ô nhiễm của thực vật thủy sinh.
I.6. Phân loại và vai trò của thực vật thủy sinh
I.6.1. Phân loại thực vật thủy sinh
Có 3 loại thực vật nớc chính:
Thực vật sống nớc chìm:
Loại thực vật nớc này phát triển dới mặt nớc và chỉ phát triển đợc ở nguồn
nớc có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại nh làm tăng độ đục của nguồn n-
ớc, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nớc. Do đó các loài thực vật nớc
này không hiệu quả trong việc làm sạch nớc thải. Sự có mặt của thực vật chìm
làm giảm lợng cacbon hữu cơ hòa tan và tăng lợng O
2
hòa tan trong thời kỳ
quang hợp mạnh. Điều này làm tăng pH, tạo điều kiện tối u cho sự bay hơi NH
3
SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 17 MSSV:
509303044
và sự kết tủa hóa học của P, nồng độ CO
2
cao cũng tạo điều kiện thích hợp cho sự
khoáng hóa của vật chất hữu cơ trong nớc.
Thực vật nớc sống trôi nổi:
Rễ của thực vật này không bám dính vào đất mà lơ lửng trên mặt nớc, thân
và lá phát triển trên mặt nớc. Nó trôi nổi trên mặt nớc theo gió và dòng nớc. Rễ
của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy nớc thải. Một số loại

nh bèo lục bình, bèo cái, rau muống, bèo tấm. Loại thực vật này phát triển không
phụ thuộc vào chiều sâu của nớc, thực vật thủy sinh không chỉ loại bỏ các chất
hữu cơ, chất thải rắn, nito, photpho, các tác nhân gây bệnh mà còn tạo đợc độ
che bóng, giúp hạn chế sự phát triển của tảo.
Thực vật sống nữa chìm nữa nổi:
Loại thực vật này có rễ bám vào đất nhng thân và lá phát triển trên mặt n-
ớc. Loại này thờng sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định. Thuộc nhóm
này là các loài cỏ nớc nh cây Sậy và các loài lúa nớc. Các loài thực vật này làm
sạch môi trờng chủ yếu là phần lắng ở đáy lu vực nớc, còn những vật chất lơ lửng
thờng ít hoặc không đợc chuyển hóa.
I.6.2. Vai trò của thực vật thủy sinh trong việc xử lý nớc thải
Thực vật thủy sinh là loại thực vật sống trong môi trờng nớc, bao gồm
những loài cơ thể ngập hoàn toàn trong nớc, hoặc những loài chỉ ngập từng phần
cơ thể, thực vật thủy sinh không những làm giảm thiểu nồng độ một số kim loại
nặng nguy hiểm mà còn có khả năng hấp thu chất hữu cơ rất hiệu quả, thực vật
thủy sinh có thể hút, giữ, hấp thụ các chất hữu cơ qua từng phần hoặc toàn bộ cơ
thể nh thân, lá, rễ của chúng.
Thực vật thủy sinh có thể đợc sử dụng một cách hiệu quả trong việc giảm
thiểu mức độ ô nhiểm nguồn nớc, sinh khối của chúng có thể đợc sử dụng để sản
xuất Biogas, thức ăn gia súc, sản xuất sợi hoặc phân bón. Hiệu quả xử lý ô nhiễm
của một số loài thực vật thủy sinh và tảo đã đợc kiểm chứng trong các điều kiện
thí nghiệm và cho thấy chúng có tiềm năng trong xử lý nớc ô nhiễm.
Ngời ta đã biết đến khả năng của thực vật thủy sinh trong việc vận chuyển
oxy từ không khí vào trong nớc nhờ bộ rễ, cho phép hình thành nhóm vi sinh vật
hiếu khí trong bộ rễ thực vật. Các vi sinh vật hiếu khí thích hợp cho việc phân
giải các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản, sản phẩm của quá
trình phân giải này sẽ đợc thực vật sử dụng cho quá trình sinh trởng phát triển.
Do sống trong môi trờng nớc, thủy sinh thực vật có những đặc điểm thích nghi
cả về hình thái cấu tạo và phơng thức sống, thực vật thủy sinh có số lợng loài lớn
và tăng nhanh về sinh khối nên rất nhiều loài đợc khai thác, phục vụ cho đời

SVTH: Nguyễ n Thị Kiều 18 MSSV:
509303044