Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học

1. MỞ ĐẦU
Nghệ An là một tỉnh nông nghiệp có nhiều điểm đặc trưng cho nông thôn
Việt Nam. Theo thống kê cho thấy, tiềm năng phát triển các mô hình biogas ở Nghệ
An quy mô hộ gia đình và quy mô công nghiệp là rất lớn. Tính đến ngày 1/10/2010,
toàn tỉnh có 308.567 con trâu, 395.973 con bò, 1.169.574 con lợn, 14.939.400 con
gia cầm, hàng chục ngàn con dê và hươu nai, hàng năm thải ra môi trường
7.184.592 tấn chất thải rắn, 4.665.585 tấn chất thải lỏng và hàng trăm triệu mét khối
chất thải khí [23]. Nếu không được xử lý, lượng chất thải trên sẽ gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng, không chỉ ở các trang trại có quy mô chăn nuôi lớn mà còn cả
ở chăn nuôi quy mô hộ gia đình.
Đánh giá nhanh cho thấy, nếu được đưa vào sản xuất biogas, sẽ cho trên 538
triệu m3 khí sinh học/năm, tương đương khoảng 393 triệu lít xăng, trên 3 tỷ kWh
điện hoặc 2 triệu tấn gỗ củi (Khoảng 1,7 tỷ m 3 gỗ), tương đương hàng chục nghìn
hecta rừng bị phá/năm [23].
Tại Nghệ An việc áp dụng biogas vào việc xử lý chất thải đã hình thành từ
nhiều năm về trước và ngày càng phát triển thêm nhiều hầm biogas tại khắp các địa
phương trong tỉnh. Tuy nhiên, thực tế vận hành các hầm biogas còn có nhiều vấn đề
phát sinh, nước thải, chất thải, khí thải sau xử lý chưa được tối ưu hoá và việc
nghiên cứu khắc phục vấn đề này chưa được chú trọng, chính vì vậy đề tài: “Áp
dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết
hợp hồ sinh học” được thực hiện.
* Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh
học.
- Tìm cách sử dụng có hiệu quả nước thải sau xử lý hầm biogas.
- Đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý chất thải của hệ thống hầm
biogas kết hợp hồ sinh học nhằm góp phần bảo vệ môi trường, phát triển bền vững
trong chăn nuôi.


* Phạm vi nghiên cứu

Tại 9 gia đình chăn nuôi lợn quy mô hộ đại diện cho 9 xóm thuộc xã Nam
Anh, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An.
* Nội dung nghiên cứu
1. Thực trạng chăn nuôi và phát sinh chất thải quy mô hộ
- Thực trạng chăn nuôi: Quy trình chăn nuôi, quy mô chăn nuôi, các quy định và an
toàn vệ sinh chăn nuôi, …
- Thực trạng phát sinh chất thải quy mô hộ.
• Lượng phân lợn thải/ ngày (Đối với lợn nái, lợn thương phẩm, lợn con các
cỡ…).
• Nước thải: Nguồn nước vệ sinh chuồng, lượng nước thải vệ sinh chuồng,
phương cách rửa chuồng…
2. Phân tích và đánh giá hoạt động hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học


Hâm biogas composite tại các hộ gia đình nghiên cứu.

 Hồ sinh học tại các hộ gia đình nghiên cứu.
3. Hiệu quả xử lý chất thải hầm biogas, hầm biogas kết hợp hồ sinh học.
 Hiệu quả xử lý chất thải hầm biogas.
 Hiệu quả xử lý chất thải hầm biogas kết hợp hồ sinh học.
4. Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas và sau hồ sinh
học.


2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: 9 hộ gia đình chăn nuôi lợn quy mô hộ có sử dụng hầm
biogas kết hợp hồ sinh học để xử lý chất thải chăn nuôi. Mỗi gia đình đại diện cho
một xóm thuộc xã Nam Anh, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An.
* Điều kiện để lựa chọn các hộ gia đình nghiên cứu:

- Là những hộ chăn nuôi lợn theo quy mô hộ gia đình đặc trưng.
- Có hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi lợn phù hợp với mục đích nghiên
cứu: Có hầm biogas kết hợp với hồ sinh học.
- Là những hộ gia đình được hỗ trợ từ “Dự án Cạnh tranh ngành chăn nuôi
và an toàn thực phẩm” (Livestock Competitiveness and Food Safety Project
-LIFSAP) của Ngân hàng thế giới trên địa bàn tỉnh Nghệ An.
Vị trí các hầm biogas nghiên cứu được mô tả ở Bảng 2.1.
Bảng 2.1. Vị trí các hầm nghiên cứu
Xóm
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Họ và tên chủ hộ
Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

Mã số công trình
LIFSAP NA ND NAh 0503
LIFSAP NA ND NAh 0247
LIFSAP NA ND NAh 0244
LIFSAP NA ND NAh 0238
LIFSAP NA ND NAh 0045
LIFSAP NA ND NAh 0234
LIFSAP NA ND NAh 0235
LIFSAP NA ND NAh 0233
LIFSAP NA ND NAh 0237

2.2. Phương pháp nghiên cứu
+ Phương pháp thừa kế có chọn lọc các công trình đã nghiên cứu trước đây.
+ Phương pháp điều tra khảo sát thực địa (Tại các hộ chăn nuôi có hầm
biogas xử lý chất thải và trên các cánh đồng trồng cây hoa màu, lương thực): Quan


sát, chụp ảnh và đặt câu hỏi, ghi chép số liệu thu được trên thực địa. Nội dung câu
hỏi được đưa ra cho các hộ:
-

Số lợn thường nuôi trong mỗi lứa (Lợn nái, lợn thịt) ?

-

Lượng thức ăn (Cám công nghiệp, sản phẩm nông
nghiệp…)/1 tháng ?

-

Tình hình dịch bệnh trên đàn lợn hàng năm ?

-

Lượng phân lợn, nước thải ước lượng hàng ngày ?

-

Số lần, thời gian dọn rửa chuồng trong ngày ?

-

Số lần, thời gian tắm cho lợn hàng ngày, hàng tuần
(Mùa hè, mùa đông) ?

-

Nguồn, lượng nước sử dụng mỗi lần dọn rửa và tắm cho
lợn ?

-

Hiện trạng hoạt động hầm biogas, thời gian đưa vào vận
hành ?

-

Tần suất nạo vét hồ sinh học ?

-

Tần suất vớt bèo trên hồ sinh học ?

-

Có sử dụng nước xả sau hầm biogas tưới cây hay
không ?

-

Có sử dụng nước hồ sinh học tưới cây hay không ?
+ Phương pháp thống kê: Thống kê số liệu từ tài liệu, báo cáo và sổ sách lưu

trữ, đo đạc tính toán và chọn lọc thông tin.
+ Phương pháp điều tra xã hội (Đối tượng là các chủ hộ chăn nuôi và dân cư
lân cận).
+ Phương pháp so sánh: Các kết quả phân tích nước thải được so sánh với:

- QCVN 40:2011/BTNMT-Nước thải công nghiệp.
- QCVN 39:2011/BTNMT-Chất lượng nước dùng cho tưới tiêu
- TCN 678-2006: Tiêu chuẩn vệ sinh nước thải chăn nuôi.
- So sánh với các kết quả tương tự của các tác giả khác.
+ Phương pháp lấy mẫu, phân tích và đánh giá:


• Mẫu nước thải đem phân tích chất lượng
Các mẫu nước đã được lấy trong 3 đợt tại 9 hộ gia đình vào các ngày:
03/03/2013 (Đợt 1), 03/04/2013 (Đợt 2) và 03/05/2013 (Đợt 3). Ở mỗi hộ lấy 3 mẫu
bao gồm 1 mẫu nước thải đầu vào hầm biogas, 1 mẫu nước xả đầu ra hầm biogas và
1 mẫu tại hồ sinh học. Tổng số mẫu là 27 mẫu/đợt. Các mẫu nước được lấy theo

TCVN 6663-1: 2011.
Mẫu nước thải đầu vào được lấy tại cống thải của chuồng nuôi vào thời điểm
dội rửa chuồng (Trong các khoảng thời gian từ 6 giờ 00 – 8 giờ 00 và 16 giờ 00 –
17 giờ 30). Mẫu nước xả đầu ra lấy tại cống xả của hầm biogas. Mẫu còn lại lấy tại
hồ sinh học cách xa cống thải vào hồ.
* Phương pháp phân tích mẫu
Các thông số phân tích bao gồm: Chất rắn lơ lửng (SS), nhu cầu ôxy sinh hóa
(BOD5), COD (Nhu cầu ôxy hóa học), tổng nitơ (T-N), tổng phốt-pho (T-P),
Coliform. Phương pháp phân tích mẫu hầu hết tuân theo tiêu chuẩn của APHA [39].
Phân tích mẫu được tiến hành tại phòng thí nghiệm trung tâm quan trắc môi trường
tỉnh Nghệ An.
•

Mẫu nước xả ra sau hầm biogas để tưới cây thực nghiệm

Mẫu nước xả ra sau hầm biogas được lấy tại các bể chứa nước xả. Thời gian
lấy nước thải từ 16 giờ – 17 giờ. Tần suất lấy tương ứng với các giai đoạn phát triển
của cây trồng cần tưới bón. Lượng nước được lấy mỗi đợt 50 lít và được chứa trong
can nhựa PET.
•

Mẫu nước dùng để pha trộn

Nước dùng để pha trộn với nước xả tưới cây được lấy tại các mương dẫn
nước trên đồng ruộng, nước tại các mương dẫn nước được bơm thẳng từ sông Lam
vào và không có nguồn thải khác trộn lẫn. Thời gian, tần suất, lượng nước lấy tương
đương với những đợt lấy mẫu nước xả.
•

Mẫu nước tại hồ sinh học dùng tưới cây thực nghiệm

Mẫu nước hồ sinh học được lấy tại hồ có vị trí cách xa cống thải vào hồ.
Thời gian lấy nước thải từ 16 giờ 30 – 17 giờ 30. Tần suất lấy tương ứng với các


giai đoạn phát triển của cây trồng cần tưới bón. Lượng nước được lấy mỗi đợt 50 lít
và được chứa trong can nhựa PET.
+ Phương pháp thực nghiệm.
* Mục đích: Nước xả được đem trộn lẫn với nước kênh mương lấy tại các
mương dẫn nước với những tỷ lệ khác nhau, sau đó đem tưới cho những bình cây
khác nhau. Quan sát sinh trưởng và năng suất cây trồng từ đó xác định tỷ lệ nước
tưới phù hợp nhất với cây trồng. Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng nước hồ sinh
học khi đem tưới cây.
* Phương pháp thực hiện: Cây được trồng trong các bình nhựa có thể tích 5
lít, kích thước 25×12×17 (cm), số lượng bình nhựa được sử dụng là 12 bình tương
ứng với tỷ lệ pha trộn nước xả/nước kênh mương dùng để tưới cây trong bình đấy.
Cụ thể các bình như sau:
Bình 0 (B0): Bình đối chứng, tưới 100% nước kênh mương.
Bình 1 (B1): 10% nước xả + 90% nước kênh mương.
Bình 2 (B2): 20% nước xả + 80% nước kênh mương.
Bình 3 (B3): 30% nước xả + 70% nước kênh mương.
Bình 4 (B4): 40% nước xả + 60% nước kênh mương.
Bình 5 (B5): 50% nước xả + 50% nước kênh mương.
Bình 6 (B6): 60% nước xả + 40% nước kênh mương.
Bình 7 (B7): 70% nước xả + 30% nước kênh mương.
Bình 8 (B8): 80% nước xả + 20% nước kênh mương.
Bình 9 (B9): 90% nước xả + 10% nước kênh mương.
Bình 10 (B10): 100% nước xả.
Bình 11 (B11): Nước tại hồ sinh học.
* Hàm lượng và thời gian tưới bón: Thể tích nước tưới trên một bình là

200ml/300cm2 (Tương đương 60m3/ha), tưới hay bón thúc vào 3 giai đoạn: Giai
đoạn cây con 3 lá mầm, giai đoạn cây để nhánh và giai đoạn ra hoa.
* Đất dùng để trồng cây được lấy tại ruộng trồng hoa màu của bà con nông
dân. Trước khi được cho vào bình, đất được làm sạch loại bỏ đá sạn, cỏ.


* Giống cây trồng: Giống cây ớt cay địa phương
* Số lượng cây trồng trên mỗi bình: Ban đầu mỗi bình được trồng 3 cây con
2 tuần tuổi, đến sau giai đoạn cây để nhánh phát triển tốt mỗi bình chỉ giữ lại 1 cây
khoẻ nhất.
* Chu kỳ theo dõi: Mỗi tuần một lần tính từ thời điểm tưới đầu tiên đến giai
đoạn quả bắt đầu chín.
* Thời gian thí nghiệm: 4 tháng từ tháng 03/2013 đến tháng 07/2013.
* Điều kiện thí nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình thực
nghiệm, cây được trồng trong các bình nhựa trong điều kiện môi trường tự nhiên.
Tuy nhiên, để đảm bào kết quả của thí nghiệm cây trồng được bảo vệ, tránh những
điều kiện khắc nghiệt của thời tiết như: Nắng gắt, gió lớn, ngập nước.


Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Thực trạng chăn nuôi lợn và phát sinh chất thải quy mô hộ gia đình tại xã
Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An
3.1.1. Thực trạng chăn nuôi lợn
3.1.1.1. Một số đặc trưng trong quy trình chăn nuôi lợn hộ gia đình xã Nam Anh
Một số đặc trưng trong quy trình chăn nuôi lợn tại xã Nam Anh khảo sát trên
9 hộ gia đình được trình bày bảng sau:
Bảng 3.1. Đặc điểm trong quy trình chăn nuôi lợn tại các hộ gia đình
Số lợn trung
bình trong
Xóm

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Họ và tên chủ hộ

Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

chuồng (con)

Lượng thức ăn/tháng
Dịch

(kg/con)

bệnh

Lợn

Lợn

Thức ăn

Sản phẩm

nái

thịt

công nghiệp

nông nghiệp

0
1
1-2
0
2-3
1-2
1-2
1-2
0-1

7-10
6-9

4-8
8-10
7-10
6-11
8-10
7-10
8-10

9,0-9,2
9,4-9,6
9,2-11,2
9,0-9,1
9,5-11,8
9,2-10,6
9,2-10,2
9,2-10,4
9,4-10,6

27-27,2
28,4-29
27,7-33,5
27-33,8
28,5-32,2
27,5-31,9
27,6-30,8
27,6-31,3
28,4-32,1

(lần/năm)
1

0
2
0
1
1
2
0
0

3.1.1.2. Quy mô chăn nuôi lợn
Chuồng kiên cố là loại chuồng nuôi được xây bằng xi măng và gạch, bên trên
lợp ngói hoặc tấm bờ rô xi măng hoặc bằng tôn. Nền chuồng được tráng bằng xi
măng, có mương dẫn nước tiểu sát vách tường thuận lợi cho việc vệ sinh chuồng
nuôi.
Chuồng bán kiên cố là loại chuồng vốn dĩ khi mới xây dựng là chuồng kiên
cố, nhưng do sử dụng lâu năm nên điều kiện chuồng xuống cấp hoặc là loại chuồng
được xây dựng bằng các loại vật liệu đan xen, một phần tường bao được xây bằng
gạch, vữa, cột chống bằng gỗ, mét, mái được lợp bằng tấm bờ rô xi măng.


Chuồng tạm bợ là loại chuồng được xây dựng bằng các loại vật liệu có sẵn
như gỗ, tre nứa. Tường bao là hàng rào tre, mái bằng lá cọ hoặc bờ rô xi măng, nền
đất hoặc láng xi măng.
Bảng 3.2. Một số đặc điểm về quy mô chăn nuôi tại các hộ nghiên cứu
Xóm
1
2
3
4
5

6
7
8
9

Diện tích

Số lợn nuôi

Họ và tên chủ hộ

chuồng

(con)

Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

(m2)
15
8
12
9

20
12
16
10
8

Kiểu chuồng

Lợn nái

Lợn thịt

0
1
1-2
0
2-3
1-2
1-2
1-2
0-1

7-10
6-9
4-8
8-10
7-10
6-11
8-10
7-10

8-10

Kiên cố
Kiên cố
Kiên cố
Bán kiên cố
Kiên cố
Kiên cố
Kiên cố
Kiên cố
Bán kiên cố

3.1.1.3. Hiện trạng an toàn vệ sinh chăn nuôi tại các hộ gia đình nghiên cứu
Ví trí các chuồng nuôi lợn tại các hộ gia đình rất gần với các công trình sinh
hoạt của gia đình như nhà ở, giếng nước, bếp ăn. Đặc biệt nguy hiểm là tại một số
hộ gia đình chuồng nuôi lợn sát vách với bếp ăn hoặc chuồng nuôi, bếp ăn, nhà ở
được xây dựng liền khối. Điều này vô cùng nguy hiểm vì phân thải, khí thái từ
chuồng nuôi có thể ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ của chính những người trong gia
đình đó. Tần suất dọn chuồng trong ngày tại các hộ gia đình khá ít. Do vậy mùi hôi
thối bốc ra từ lượng phân lợn tích tụ trong ngày chờ được dọn ảnh hưởng xấu đến
môi trường không khí các vùng quanh chuồng nuôi. Tại các hộ có chăn nuôi lợn
quy mô hộ gia đình thường có mùi rất đặc trưng-mùi hôi của chuồng lợn.
Bảng 3.3. Một số đặc điểm về hiện trạng vệ sinh chăn nuôi lợn
tại các hộ gia đình nghiên cứu
Xóm

Họ và tên chủ hộ

Vị trí chuồng so với các vị trí

Tần suất

(m)

dọn

Nguồn nước


Nhà ở
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

5
8
3
3
6
2
4
8
4

Giếng
nước

Bếp ăn

2
5
3
2
2
3
4
6
2

0
8
4
5
6

2
3
8
4

chuồng
(lần/ngày)
1
1
1
2
1
1
1
2
2

Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan
Giếng khoan

3.1.2. Thực trạng phát sinh chất thải quy mô hộ
3.1.2.1. Lượng phân
Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và

khẩu phần ăn. Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày tại các hộ gia đình nghiên cứu được
tính toán theo công thức kế thừa của Bùi Xuân An, 2007. Có thể ước tính khoảng
bằng 6-8% trọng lượng của lợn [1]. Như vậy, lượng phân thải ra trung bình trong
ngày khoảng 6-8 kg đối với lợn nặng 100 kg. Lượng phân thải ra trong ngày tại các
hộ từ 21 – 52,5 kg. Tất cả lượng phân này được nạp liên tục vào hầm biogas.
3.1.2.2. Nước thải
Nước thải chăn nuôi lợn bao gồm nước tiểu, nước rửa máng ăn, chuồng trại
và nước tắm cho lợn. Nguồn nước vệ sinh chuồng và tắm cho lợn được sử dụng tại
các gia đình thường là nước giếng khoan được bơm lên bằng máy bơm, tuỳ theo
chất lượng của nguồn nước máy bơm tại các vùng mà có thể có bể lọc cát hay
không. Lượng nước sử dụng cho công việc này thường khoảng 210 - 650 lít/ngày.
Tương đương 33-55 lít nước/con/ngày.
Bảng 3.4. Khối lượng phân và nước thải của lợn thải ra trong 1 ngày đêm tại
các hộ gia đình nghiên cứu
Xóm
1
2

Họ và tên chủ hộ
Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh

Lượng phân

Nước thải

(kg/ngày)
24,5-35
28-39

(lít/ngày)
270-450
300-500


3
4
5
6
7
8
9

Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

21-39
28-35
38,5-51
28-52,5
35-49
31,5-41
28-42

210-350

240-400
390-650
240-400
300-500
330-550
240-400

3.2. Phân tích và đánh giá hoạt động hầm biogas composite, hồ sinh học tại các
hộ gia đình nghiên cứu
3.2.1. Hiên trạng hầm biogas composite tại các hộ gia đình nghiên cứu
-

Các hầm biogas composite được nghiên cứu tại xã Nam Anh có 2 cỡ, loại

7 m3 và loại 9 m3. Và bắt đầu được đưa vào lắp đặt từ năm 2011. Thông tin về thể
tích, số năm đã hoạt động của các hầm biogas nghiên cứu được trình bày ở bảng
3.5.

Bảng 3.5. Một số thông tin về hầm biogas composite tại các hộ gia đình
Xóm
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Họ và tên chủ hộ
Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

Thể tích hầm

Số năm đã hoạt

biogas (m3)
7
7
9
9
9
9
7
9
9

động (năm)
2
2
2

1
2
2
2
2
1

Thực trạng hoạt động tại các hầm nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.6


Bảng 3.6. Hoạt động của hầm biogas composite tại các hộ gia đình
Xóm

Họ và tên chủ hộ

1
2
3
4
5
6
7
8
9

Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ

Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

Số người

Tình trạng

Lượng khí

Sự cố

trong hộ
5
5
4
6
6
7
5
4
7

hoạt động
Tốt
Tốt
Bình thường
Tốt
Tốt

Bình thường
Bình thường
Tốt
Tốt

sinh ra
Đủ
Thừa
Thừa
Đủ
Thừa
Đủ
Thừa
Thừa
Đủ

(lần)
0
0
1
0
0
1
1
0
0

Trong quá trình hoạt động của hầm biogas composite sự cố xảy ra là khi
phân sống bị đẩy ra ngoài ống thải hầm biogas.
3.2.2. Hiện trạng hồ sinh học tại các hộ gia đình nghiên cứu

Bảng 3.7. Một số thông tin về hồ sinh học tại các hộ gia đình nghiên cứu
Xóm Họ và tên chủ hộ
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng
Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

Diện tích

% diện tích

Chu kỳ nạo

Số nguồn

hồ (m2)

bèo bao phủ

vét bùn

thải vào

400
150
120
120
450
200
100
300
500

(%)
30
70
50
50
30
90
10
70
50

(năm /lần)

1
2
1
1
1
2
1
2
2

hồ
2
1
1
1
2
1
1
2
2

Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý chất thải các hồ sinh học tại các hộ gia đình
Họ và tên chủ hộ
Hồ Thị Hảo
Nguyễn Thị Minh
Nguyễn Thị Liên
Phạm Ngọc Dụng

Hiệu suất xử lý nước thải tại các hồ sinh học (%)
BOD5

COD
SS
T-N
T-P
Coliform
91,0
87,3
81,3
57,0
52,9
99,0
83,6
77,0
81,6
42,1
33,6
93,3
88,8
87,0
83,5
48,0
36,9
98,2
88,4
86,7
85,3
46,4
38,3
99,0

Hồ Sỹ Huệ
Nguyễn Văn Sơn
Bùi Đình Trung
Buì Đình Chuyên
Lương Văn Thành

90,1
79,0
87,7
88,9
89,3

86,4
78,1
85,3
87,3
86,2

86,6
83,9
86,5
83,6
83,3

57,3
38,3
50,5
46,6
51,6

68,2
25,8
35,1
43,8
39,2

98,4
88,3
98,5
99,0
99,0

3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý của hầm biogas và hầm biogas kết hợp hồ sinh học
3.3.1. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của một số hầm biogas
nghiên cứu
Hiệu suất xử lý nước thải của các hầm biogas được trình bày bảng 3.9.
Bảng 3.9. Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas tại các
hộ nghiên cứu
TT
1

Thông số
BOD5 mg/l

Nồng độ
đầu vào
(TB± s)

Nồng độ

đầu ra
(TB± s)

Hiệu suất
xử lý
(%)

TCN
6782006

QCVN
40-2011
BTNMT
(Cột B)

1240 ± 197

386 ± 70

68,9

300

50

2
3
4
5

COD mg/l
2787 ± 478 628 ± 125
77,5
400
150
SS mg/l
3260 ± 515 620 ± 75
79
100
T-N mg/l
624 ± 80
526 ± 75
15,8
150
40
T-P mg/l
326 ± 70
281 ± 69
13,8
20
6
Coliform
6
328*105
408*104
88
5000
MPN/100ml
(Ghi chú: TB là giá trị trung bình (Trung bình cộng, riêng Coliform là trung bình
nhân); s là độ lệch chuẩn).

3.3.1.1. Tính chất nước thải đầu vào hầm biogas nghiên cứu
Về cảm quan, nước thải chăn nuôi lợn có màu đen, đục, mùi hôi thối khó
chịu. Phụ lục hình ảnh cho thấy màu đặc trưng của loại nước thải này trong một đợt
lấy mẫu. Kết quả phân tích một số thông số về chất lượng nước thải chăn nuôi lợn
tại các hộ nghiên cứu được trình bày ở bảng 3.9.
Số liệu phân tích cho thấy nồng độ chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi lợn
rất lớn. BOD5 vượt TCN 678 - 2006 4 lần và vượt 26 lần so với QCVN 40:2011/


BTNMT. COD vượt TCN 678-2006 7 lần và vượt QCVN 40:2011/BTNMT 19 lần.
Kết quả này tương đương với kết quả nghiên cứu của Vũ Đình Tôn [31]. Tỷ lệ
BOD5/COD là 0,44. Theo Lương Đức Phẩm [21] với tỷ lệ như vậy, nước thải chứa
chủ yếu là xenlulozơ, hemixenlulozơ, protein, tinh bột chưa tan và phải qua bước xử
lý kị khí [17].
Hầu hết các thông số về chất rắn lơ lửng, chất dinh dưỡng, vi sinh đều vượt
tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. So với QCVN 40:2011/BTNMT, SS vượt 32,6 lần,
T-P vượt 54 lần, T-N vượt 15,6 lần. Mật độ Coliform rất cao vượt QCVN
40:2011/BTNMT 6560 lần và biến động lớn giữa các hầm khảo sát.
Với đặc điểm như vậy, nếu nước thải chăn nuôi lợn không được xử lý sẽ ảnh
hưởng lớn đến môi trường xung quanh, sức khỏe của con người và gia súc.
3.3.1.2. Tính chất nước thải đầu ra các hầm biogas nghiên cứu
Về cảm quan, nước thải sau hầm biogas có màu đen hoặc xanh đen, ít có mùi
hôi thối. Phụ lục hình ảnh cho thấy, màu sắc của nước thải đầu ra của hầm biogas.
Kết quả phân tích chất lượng nước thải được trình bày ở Bảng 3.9.
Nhìn chung, nước thải đầu ra của hầm biogas có hàm lượng chất ô nhiễm
cao. Các thông số cơ bản của nước thải sau hầm biogas đều vượt tiêu chuẩn cho
phép nhiều lần, cụ thể như sau: So với tiêu chuẩn TCN 678 - 2006:
+ Nồng độ chất hữu cơ vượt nhẹ. BOD5 vượt 1,3 lần, COD vượt 1,57 lần.
+ Nồng độ chất dinh dưỡng cao, vượt 3,5 lần (Đối với T-N) và 14 lần (Đối với T-P).
So với Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B):

+ Nồng độ chất hữu cơ vượt 7,7 lần (Đối với BOD5) và 4,2 lần (Đối với COD).
+ Nồng độ chất dinh dưỡng vượt 13,15 lần (Đối với T-N) và 46,8 lần (Đối với T-P).
+ Nồng độ SS vượt 6,2 lần.
+ Coliform có nồng độ khá cao, vượt 816 lần.
Kết quả so sánh cho thấy, nước thải đầu ra của hầm biogas không đủ tiêu
chuẩn thải vào môi trường. Với nồng độ chất ô nhiễm cao, nước thải này sẽ góp
phần làm suy giảm chất lượng môi trường của nguồn tiếp nhận. Trong đó, nguy cơ


gây phú dưỡng nguồn nước là rất lớn. Mật độ Coliform cao (Khoảng 10 6
MPN/100ml) có thể nguy hiểm cho sức khỏe con người và gia súc.
3.3.1.3. Đánh giá hiệu quả xử lý của các hầm biogas nghiên cứu
Các hầm biogas được khảo sát ở Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An có khả năng
xử lý khá tốt các chất hữu cơ (Trung bình COD giảm 77,5%, BOD 5 giảm 68,9%,
chất rắn lơ lửng (Trung bình SS giảm 79%), và Coliform gây bệnh (Giảm 88%).
Đối với các chất dinh dưỡng (N, P), hầm biogas chỉ xử lý giảm một phần (Trung
bình T-N giảm 15,8%, T-P giảm 13,8%). Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải đầu
ra của hầm biogas còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần, đặc biệt là chất
dinh dưỡng. Để đủ điều kiện xả thải ra môi trường, nước thải đầu ra cần được tiếp
tục xử lý bằng biện pháp hồ sinh học. Nếu đem nước thải này tưới bón cho cây cần
phải được xử lý sơ bộ bằng cách pha loãng làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm và
không sử dụng tưới cho cây rau và thực vật ăn sống.
3.3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của hầm biogas kết hợp
hồ sinh học
Hiệu suất xử lý nước thải hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học được
trình bày bảng 3.10.
Bảng 3.10. Tính chất nước thải tại hồ sinh học khu vực nghiên cứu
TT

Thông số

Nồng độ
đầu vào
TB± s

Nồng độ
tại hồ sinh
học TB± s

Hiệu
suất xử
lý
(%)

TCN
6782006

QCVN
40-2011
BTNMT
(Cột B)

1

BOD5 mg/l

1240 ± 197

51 ± 23

96

300

50

2

COD mg/l

2787 ± 478

99 ± 33

97

400

150

3

SS mg/l

3260 ± 515

105 ± 52

97

-

100

4

T-N mg/l

624 ± 80

326,4 ± 75

52,3

150

40

5

T-P mg/l

326 ± 90

158,1 ± 46

48,5

20

6

6

Coliform
MPN/100ml

328*105

328000

99

-

5000


(Ghi chú: TB là giá trị trung bình (Trung bình cộng, riêng Coliform là trung bình
nhân); s là độ lệch chuẩn).
3.3.2.1. Tính chất nước thải tại các hồ sinh học nghiên cứu
Về cảm quan, nước tại hồ sinh học tương đối trong, không có màu đen hoặc
xanh đen, không có mùi hôi thối. Phụ lục hình 6 cho thấy, màu sắc của nước thải tại
hồ sinh học. Kết quả phân tích chất lượng nước thải được trình bày ở Bảng 3.10.
Từ số liệu bảng trên cho thấy khả năng xủ lý chất hữu cơ trong nước thải tại
hồ sinh học tương đối tốt. Tuy nhiên, khả năng xủ lý chất dinh dưỡng (N,P) chưa
cao, chỉ số coliform đã giảm mạnh nhưng nhìn chung vẫn còn cao. So với TCN
678-2006:
- Các chỉ tiêu BOD5, COD, thấp hơn.
- Các chỉ tiêu về chất dinh dưỡng đều cao hơn: T-N vượt 2,2 lần, T-P vượt

7,9 lần.
So với QCVN 40-2011/BTNMT:
- COD thấp hơn quy chuẩn, BOD5 và SS vượt nhẹ.
- T-N vượt 8,16 lần, T-P vượt 26,3 lần.
- Coliform giảm đáng kể nhưng vẫn vượt 65,6 lần.
3.3.2.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của các hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học
Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu quả xử lý nước thải chăn
nuôi lợn rất cao, hiệu quả xử lý đạt trên 95% đối với BOD 5, COD, SS, chỉ số
Coliform đạt đến 99%. Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học đã khắc phục được một
phần hạn chế của hệ thống chỉ có hầm biogas, xử lý một phần các chất dinh dưỡng
(N,P) mà hầm biogas chưa xử lý được. Hiệu quả xử lý T-N đạt 52,3%, T-P đạt
48,5%. Tuy nhiên, nồng độ chất dinh dưỡng tại các hồ sinh học còn khá cao. Theo
thời gian các chất dinh dưỡng sẽ tích tụ dưới đáy hồ và nguy cơ cao gây ra hiện
tượng phú dưỡng. Vì vậy cần có biện pháp nạo vét hồ hàng năm để đối phó trước
với nguy cơ này. Nước thải sau xử lý tại hồ sinh học có thể phù hợp với các mục
đích phục vụ nước tưới tiêu, thuỷ lợi (Không dùng tưới cho các loại rau và thực vật
ăn sống).


3.4. Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas và nước
tại hồ sinh học
3.4.1. Mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas
3.4.1.1. Mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas tưới bón cây
Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây ớt được đo đạc, ghi chép lại hàng
tuần và được trình bày bảng 3.11.
Bảng 3.11. Quá trình phát triển cây ớt tại các bình sử dụng hỗn hợp nước
xả/nước kênh mương với các tỷ lệ khác nhau qua các tuần quan sát
(Đơn vị: cm)
Bình
B0

B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10

Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2,7
3,5
5
8
11,5
13
17,5
20

23
23
4
2,2
3,7
3
3,7
3,5
3
2,8
2,7
3,1

5,25
3,6
5,5
4,7
5,5
5,5
4,5
4,2
4
4

9,1
7,2
7
8,4
9,5
10,2

6
6,7
7
8

13,5
10,5
10,1
11,8
13
13,5
8,7
9,7
9,1
11

17
15,2
13,2
15,7
17
18,5
11,5
12,7
11,2
13

19
18,5
15

17,7
19,5
20,5
14,3
16,7
13
14,7

25,5
26,5
20,7
22
29
27,5
23,5
22,2
16,2
15,7

29,5
31,5
25,5
27
34
31
24
25
17,5
16

33,5
34,5
29,5
29,5
38
37
28
28
20,5
18

33,6
34,5
29,5
30
38
37
31
28
21,5
18


Hình 3.13. Biểu đồ tăng trưởng kích thước cây ớt tại các bình sử dụng hỗn
hợp nước xả với các tỷ lệ khác nhau qua các tuần quan sát
Từ biểu đồ có thể thấy, bình 5 và bình 6 cây ớt đạt kích thước cao nhất.
Ngược lại bình 9 và bình 10 kích thước cây ớt thấp nhất. Chiều cao thân cây có xu
hướng cao dần từ bình 0 (B0) đến bình 5 (B5), bình 6 (B6) và thấp dần từ bình 6
đến bình 10 (B10). Điều này chứng tỏ cây ớt cần một lượng phân bón phù hợp cho
quá trình sinh trưởng, cây trồng không thể phát triển tốt nhất nếu thiếu chất hoặc

quá thừa chất.
3.4.1.2. Năng suất cây ớt trên các bình nghiên cứu
Năng suất các bình được tính dựa trên số quả ớt trên mỗi bình và tổng khối
lượng ớt trên mỗi bình được trình bày bảng 3.15. Số quả trên các bình được tưới
bằng hỗn hợp nước xả từ 15-45 quả, tổng khối lượng quả từ 0,24-0,706 kg, khối
lượng trung bình mỗi quả từ 11,7-16,5 g.
Kết quả cũng cho thấy tỷ lệ đậu quả của bình 5 và bình 6 rất cao. Số lượng
quả trên các bình này cao gấp 1,5 – 4 lần so với các bình khác. Kích thước quả ớt
lớn hơn, trọng lượng trung bình mỗi quả từ 15,7 – 16,5 g.
Bảng 3.12. Năng suất quả thu được trên các bình thực nghiệm
Bình
B0
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10

Số quả
(quả)
11
18
15
30
31

45
40
34
26
20
21

Tổng khối lượng quả
(kg)
0,165
0,24
0,215
0,35
0,445
0,706
0,66
0,53
0,395
0,30
0,325

Khối lượng trung bình
mỗi quả (g)

3.4.2. Mô hình thực nghiệm sử dụng nước hồ sinh học tưới cây

15
13,3
14,3
11,7

14,4
15,7
16,5
15,6
15,2
15
15,5


3.4.2.1. Quá trình sinh trưởng, phát triển cây ớt
Mô hình thực nghiệm được xây dựng có 2 bình trồng cây ớt. Bình thứ nhất
(B11) được tưới bón bằng nước lấy tại hồ sinh học. Bình thứ 2 (B0) được tưới bằng
nước kênh mương lấy tại các mương dẫn nước. Chế độ tưới bón được thực hiện vào
các giai đoạn sinh trưởng của cây ớt: Giai đoạn cây con 3 lá mầm, giai đoạn đẻ
nhánh và giai đoạn ra hoa. Kết quả quan sát sinh trưởng cây ớt qua các tuần theo
dõi được trình bày bảng 3.13.
Bảng 3.13. Quá trình sinh trưởng cây ớt khi sử dụng nước hồ sinh học tưới
(B11) so với khi sử dụng 100% nước kênh mương (B0)
(Đơn vị: cm)
Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

B0

2,7

3,5

5

8

11,5

13

17,5

20

23

23

B11

3

5,2

10,2

14,5

18,5

22,5

28

31

33

33

Hình 3.14. Biểu đồ so sánh quá trình sinh trưởng cây ớt khi sử dụng
nước hồ sinh học tưới (B11) và nước kênh mương (B0)
Quá trình sử dụng nước hồ sinh học tưới cây cho kết quả tốt, cây ớt được
tưới bằng nước hồ sinh học sinh trưởng nhanh, chiều cao thân cây tại tuần thứ 10 là
33cm cao hơn hẳn so với việc chỉ dùng nước kênh mương tưới chỉ cao 23cm.
3.4.2.2. Năng suất cây ớt


Năng suất cây ớt thu được sau quá trình thử nghiệm cho thấy tỷ lệ đậu quả
trên cây được tưới bằng nước hồ sinh học cao hơn nhiều so với cây chỉ tưới nước
kênh mương 3 lần. Trọng lượng trung bình quả cao hơn 0,3 g và năng suất thu được
cao hơn 3,2 lần. Kết quả năng suất được trình bày bảng 3.14.
Bảng 3.14. Năng suất quả thu được trên các bình thực nghiệm khi được tưới
bón bằng nước hồ sinh học so với bình đối chứng
Bình

Số quả
(quả)

Tổng khối lượng
quả
(kg)

Trọng lượng trung
bình quả (g)

B0

11

0,165

15

B11

34

0,520

15,3

Kết luận:
Qua thực nghiệm cho thấy, việc sử dụng nước xả sau biogas làm nước tưới
cây đem lại hiệu quả tốt, tăng năng suất cây trồng, thay thế đáng kể lượng phân bón
vô cơ. Để đạt được năng suất cây trồng cao nhất cần pha trộn nước xả với nước

kênh mương với tỷ lệ 1:1 hoặc 1,5:1. Kết quả này tương đương với kết quả thí
nghiệm của Viên Thổ nhưỡng nông hoá trên cây bắp cải và thí nghiệm của Sở Nông
nghiệp Bình Định trên cây mướp đắng [6].
Việc sử dụng nước tại hồ sinh học để tưới bón cây cũng cho kết quả tốt, năng
suất cây trồng cao hơn so với cây đối chứng. Tuy nhiên, so với khả năng tăng
trưởng và năng suất của cây được tưới bằng hỗn hợp nước xả/nước kênh mương tỉ
lệ 1:1 hoặc 1,5:1 thì cây tưới bằng nước hồ sinh học thấp hơn (Năng suất thấp hơn
1,4 lần, số quả trên mỗi bình thấp hơn 1,3 lần).


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận:
1. Lượng phân thải và nước thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài,
tuổi, khẩu phần ăn và thời tiết trong ngày. Bình quân tại mỗi hộ gia đình mỗi ngày
thải ra từ 21 – 52,5 kg phân và 210 - 650 lít nước thải. Kết quả này khác nhau giữa
các hộ gia đình tuỳ thuộc vào số lợn nuôi và chế độ chăm sóc.
2. Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học cho thấy hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi
lợn rất cao, hiệu quả xử lý đạt trên 95% đối với phần lớn các chỉ tiêu về chất hữu
cơ, coliform đạt 99%. Hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học đã khắc phục được một
số hạn chế của hệ thống chỉ cố hầm biogas, xử lý một phần các chất dinh dưỡng
(N,P) mà hầm biogas chưa xử lý được. Tuy nhiên, hàm lượng chất dinh dưỡng
trong nước hồ còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép. Nước thải sau xử lý tại hồ
sinh học có thể phù hợp với các mục đích phục vụ nước tưới tiêu, thuỷ lợi (Không
tưới cho các loại rau và thực vật ăn tươi sống).
3. Nước xả được trộn với nước kênh mương lấy tại các mương dẫn nước sử dụng
tưới cho cây ớt trồng trong bình thực nghiệm với hàm lượng 200ml/bình và thời
gian tưới bón vào 3 giai đoạn, cây con 3 lá mầm, cây đẻ nhánh và giai đoạn ra hoa.
Kết quả cho thấy với tỷ lệ pha trộn nước xả/nước kênh mương là 1/1 hoặc 1,5/1 cho
hiệu quả tốt nhất, cây trồng phát triển nhanh và cho năng suất cao nhất.
Kiến nghị:

Để giảm ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi lợn đến sức khoẻ chính những
người chăn nuôi cần chú ý đến vấn đề quy hoạch xây dựng chuồng nuôi lợn tại các
hộ gia đình. Chuồng nuôi lợn nên được tách biệt, không liền khối với các công trình
sinh hoạt của con người, khoảng cách từ chuồng nuôi lợn đến giếng nước, bếp ăn,
nhà ở nên quy hoạch xa nhất có thể trên khuân viên các hộ gia đình.
Để tránh xảy ra sự cố trong quá trình vận hành hầm biogas, cần chú ý đến
nguồn phân nạp vào hầm phải phù hợp với thiết kế ban đầu của hầm, không nên nạp


vào quá nhiều hay quá ít. Phân nạp vào hầm biogas cần phối trộn với nước với tỷ lệ
thích hợp phân/nước là 1/2 hoặc 1/3 hoặc 1/4.
Đối với hệ thống hầm biogas kết hợp với hồ sinh hoc, để nâng cao hiệu quả
xử lý chất thải của hệ thống cần thiết phải nâng cao hiệu quả xử lý của hồ bằng
cách:
-

Chăm sóc, thu don bèo trong các hồ chỉ để diện tích bao phủ bèo khoảng
30% so với mặt hồ.

-

Cần có phương án nạo vét bùn cho hồ tối thiểu 1 năm/lần.

-

Cần chia nguồn thải sau hầm biogas làm nhiều nhánh để đổ vào hồ.

Đối với những hộ gia đình chăn nuôi lợn có sử dụng hầm biogas để xử lý chất
thải có thể tận dụng nguồn nước xả ra sau hầm biogas để tưới cho cây trồng trong
vườn nhà hoặc ngoài ruộng, bằng cách pha loãng với nước tại các kênh mương với

tỷ lệ 1:1 đến 1,5:1. Như vậy, có thể tiết kiệm được tiền phân bón và góp phần xử lý
nguồn nước thải này.