Đánh giá khả năng chống chịu và xử lý nước thải chăn nuôi lợn của cây thủy trúc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỐNG CHỊU VÀ XỬ LÝ NƯỚC
THẢI CHĂN NUÔI LỢN CỦA CÂY THỦY TRÚC

Giảng viên hướng dẫn

: NCS.Ths. Vũ Thị Nguyệt

Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thế Hải

Lớp

: 11-01

HÀ NỘI-2015


Khóa luận Tốt nghiệp

Nguyễn Thế Hải

LỜI CẢM ƠN

Để đạt được những kết quả đáng khích lệ trong thời gian thực tập tốt nghiệp vừa

qua, trước tiên em xin chân thành cảm ơn Các thầy cô giáo trường Viện Đại học
Mở Hà Nội đã tận tình truyền đạt những kiến thức cơ bản cũng như những kiến
thức chuyên môn giúp em có được những kỹ năng cơ bản để phục vụ cho quá trình
thực tập cũng như quá trình làm việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn Viện Công nghệ Môi trường-Viện Hàn lâm Khoa học
và Công Nghệ Việt Nam đã giúp em có môi trường thực tập tốt. Xin cảm ơn ThS.Vũ
Thị Nguyệt, ThS.Nguyễn Trung Kiên và các cán bộ phòng Thủy sinh học Môi
trường đã quan tâm, tận tình giúp đỡ và nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt thời
gian em thực hiện báo cáo này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã động viên và tạo điều kiện tốt
cho em rất nhiều.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thế Hải

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Khóa luận Tốt nghiệp

Nguyễn Thế Hải

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
PHẦN 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU. .......................................................................... 2
1.1. Nghiên cứu về công nghệ sinh thái trong xử lý nước thải ................................... 2
1.2. Hiện trạng nước thải chăn nuôi lợn. ................................................................. 10

1.3. Tình hình nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở nước ngoài............... 14
1.4.Tình hình nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam. ................. 15
PHẦN 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. ............................ 17
2.1 Đối tượng nghiên cứu. ...................................................................................... 17
2.1.1. Cây Thủy Trúc. .......................................................................................... 17
2.1.2. Nước thải chăn nuôi lợn ............................................................................. 17
2.2 Phương pháp phân tích...................................................................................... 18
2.2.1. Xác định NH4+ (mg/l). ................................................................................ 18
2.2.2. Xác định NO3- (mg/l). ................................................................................ 18
2.2.3.Xác định NO2− (mg/l).................................................................................. 19
2.2.4.Xác định PO43- (mg/l).................................................................................. 19
2.2.5.Xác định P tổng (mg/l). ............................................................................... 19
2.2.6. Nhu cầu ôxy hóa học (COD). ..................................................................... 19
2.2.7.Xác định TSS. ............................................................................................. 19
2.3. Phương pháp bố trí và đánh giá thí nghiệm. ..................................................... 20
2.3.1. Thí nghiệm nghiên cứu khả năng chống chịu pH, COD, NH4+, NO3−của cây
Thủy Trúc. ........................................................................................................... 20
2.3.2. Thí nghiệm loại bỏ các yếu tố ô nhiễm của cây Thủy Trúc trong môi trường
nước thải chăn nuôi lợn........................................................................................ 23
PHẦN 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU. ..................................................................... 24
3.1 Nghiên cứu khả năng chống chịu pH, COD, NH4+, NO3− của cây Thủy Trúc. .. 24
3.1.1. Khả năng chống chịu pH: ........................................................................... 24
3.1.2. Khả năng chống chịu COD. ....................................................................... 25
3.1.3. Khả năng chống chịu NH4+. ....................................................................... 26
3.1.4. Khả năng chống chịu NO3− .. ...................................................................... 28
3.2. Khả năng loại bỏ một số yếu tố ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn của cây Thủy
Trúc trong thí nghiệm theo mẻ. ............................................................................... 29
3.2.1. Khả năng loại bỏ COD ............................................................................... 29
3.2.2. Khả năng loại bỏ NH4+. .............................................................................. 31
3.2.3. Khả năng loại bỏ T-N.3 .............................................................................. 32

3.2.4.Khả năng loại bỏ NO3− . .............................................................................. 34
3.2.5.Khả năng loại bỏ PO43-. ............................................................................... 35
3.2.6. Khả năng loại bỏ T-P ................................................................................. 37
3.2.7. Khả năng loại bỏ TSS ................................................................................ 38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 41

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Khóa luận Tốt nghiệp

Nguyễn Thế Hải

TỪ VIẾT TẮT

•

TVTS:

Thực Vật Thủy Sinh.

•

VSV:

Vi Sinh Vật.

•

TN:

Thí Nghiệm.

•

ĐC:

Đối Chứng.

•

ĐV:

Đầu Vào.

•

TT:

Thủy Trúc.

•

CT:

Công Thức.

Khoa Công nghệ Sinh học 1101

Khóa luận Tốt nghiệp

Nguyễn Thế Hải

DANH MỤC BẢNG.
Bảng 1.1. Các vai trò chính của TVTS trong xử lý nước. ........................................... 5
Bảng 1.2. Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006 ................................. 10
Bảng 1.3. Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm. ............................................... 11
Bảng 1.4. Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung. ............ 14
Bảng 2.1. Thành phần môi trường thủy canh cho cây................................................. 21
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của cây Thủy Trúc ......................... 24
Bảng 3.2. Sinh trưởng của cây Thủy Trúc trong môi trường có hàm lượng COD
khác nhau. ................................................................................................................. 25
Bảng 3.3. Sinh trưởng của Thủy Trúc trong môi trường có hàm lượng NH4+
khác nhau. ................................................................................................................. 27
Bảng 3.4. Sinh trưởng của Thủy Trúc trong môi trường có hàm lượng NO3− khác
nhau. .......................................................................................................................... 28
Bảng 3.5. Khả năng loại bỏ COD của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ .................... 29
Bảng 3.6. Khả năng loại bỏ NH4+ của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ .................... 31
Bảng 3.7. Khả năng loại bỏ T-N của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ ...................... 33
Bảng 3.8. Khả năng loại bỏ NO3− của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ .................... 34
Bảng 3.9. Khả năng loại bỏ PO43- của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ ................... 36
Bảng 3.10. Khả năng loại bỏ T-P của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ ................... 37
Bảng 3.11. Khả năng loại bỏ TSS của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ.................... 38

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Khóa luận Tốt nghiệp

Nguyễn Thế Hải

DANH MỤC HÌNH.
Hình 1.1. Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về số đầu con. ............................. 12
Hình 2.1. Cây Thủy Trúc ........................................................................................... 17
Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của Thủy Trúc................................ 25
Hình 3.2. Ảnh hưởng của COD đến sự sinh trưởng của Thủy Trúc ............................ 26
Hình 3.3. Ảnh hưởng của NH4+ đến sự sinh trưởng của Thủy Trúc............................ 27
Hình 3.4. Ảnh hưởng của NO3- đến sự sinh trưởng của Thủy Trúc ............................ 28
Hình 3.5. Khả năng loại bỏ COD của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ .................... 30
Hình 3.6. Khả năng loại bỏ NH4+ của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ .................... 32
Hình 3.7. Khả năng loại bỏ T-N của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ ...................... 33
Hình 3.8. Khả năng loại bỏ NO3− của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ..................... 35
Hình 3.9. Khả năng loại bỏ PO43-của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ ..................... 37
Hình 3.10. Khả năng loại bỏ T-P của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ .................... 38
Hình 3.11. Khả năng loại bỏ TSS của cây Thủy Trúc trong TN theo mẻ ................... 39

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


MỞ ĐẦU
Ngành chăn nuôi của Việt Nam là ngành sản xuất quan trọng, trong những năm
gần đây phát triển với tốc độ rất nhanh nhưng đồng thời cũng gây ô nhiễm nặng cho
môi trường. Chăn nuôi Việt Nam chủ yếu là trang trại với mức tập trung cao, không có
biện pháp xử lý chất thải có mức độ ô nhiễm phù hợp.
Trong chăn nuôi lợn, bò và gia cầm, chăn nuôi lợn có mức độ ô nhiễm cao nhất.
Nước thải chăn nuôi không được xử lý gây ô nhiễm nặng nề môi trường xung quanh,
đặc biệt là các chỉ tiêu vi sinh vật .Trong điều kiện Việt Nam, hầu hết các hộ chăn nuôi
đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc

biệt là vào những ngày oi bức. Nồng độ khí H2S và NH3 cao hơn mức cho phép
khoảng 30-40 lần. Tổng số VSV và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều
lần. Ngoài ra nước 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.
Việc kiểm soát và xử lý nước thải chăn nuôi là một nội dung cấp bách cần được
quan tâm để hạn chế ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe của con người, không kìm
hãm sự phát triển của ngành. Các phương pháp vi sinh có vai trò quan trọng trong xử
lý ô nhiễm nước thải chăn nuôi, làm giảm ô nhiễm nhưng nước sau xử lý vẫn chưa đạt
yêu cầu xả thải, hàm lượng chất hữu cơ, N và P còn rất cao và là một trong những
nguyên nhân chính gây ra hiện tượng phú dưỡng tại các sông, hồ. Để xử lý bổ sung
nitơ và phôtpho trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, công nghệ sinh thái sử dụng TVTS
được cho là có nhiều ưu điểm so với hệ thống xử lý nước thải thông thường. Đây là
phương pháp xử lý thân thiện môi trường, tương đối rẻ tiền, dễ vận hành, đồng thời
cũng hiệu quả. Để xử lý nước thải chăn nuôi lợn, có rất nhiều loại thực vật thủy sinh
được sử dụng như: Bèo tây, bèo cái, cải xoong, rau ngổ, rau muống, sậy, cỏ Vetiven,
…Thuỷ trúc là một loại thực vật thủy sinh rất phù hợp với việc trồng trong môi trường
nước thải chăn nuôi lợn. Để đánh giá vai trò của cây thuỷ trúc trong xử lý nước ô
nhiễm cũng như khả năng sử dụng loại thực vật này trong xử lý nước thải chăn nuôi
lợn như là giải pháp thân thiện với môi trường, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá
khả năng chống chịu và xử lý nước thải chăn nuôi lợn của cây thủy trúc” nhằm
mục đích lựa chọn công nghệ tốt hơn để xử lý triệt để các chất thải lỏng trong quá
trình chăn nuôi lợn ở Việt Nam.
Khoa Công nghệ Sinh học 1101

1


PHẦN 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU.
1.1. Nghiên cứu về công nghệ sinh thái trong xử lý nước thải
Trong một vài thập kỷ gần đây, cùng với sự phát triển nhanh chóng của đất

nước, ngành chăn nuôi gia súc ở Việt Nam đã có những tiến bộ không ngừng cả về số
lượng các trại chăn nuôi, cũng như chủng loại các sản phẩm và chất lượng ngày càng
được cải thiện, đóng một vai trò đáng kể trong nền kinh tế quốc dân. Bên cạnh những
tích cực do ngành chăn nuôi mang lại thì phải kể đến các tác động tiêu cực do chất
thải chăn nuôi thải ra ngày càng nhiều. Vấn đề xả thải phân chuồng có ảnh hưởng trực
tiếp đến nguồn nước, môi trường đất, kể cả môi trường không khí và sức khỏe con
người, cảnh quan thiên nhiên. Hầu hết các trang trại chăn nuôi chưa có hệ thống xử lý
hoặc hệ thống xử lý sơ sài, khả năng đầu tư vào hệ thống xử lý còn hạn chế. Vì vậy,
đòi hỏi phải có những phương pháp thích hợp, hiệu quả xử lý cao hơn. Công nghệ
sinh thái là một tập hợp các ngành khoa học và công nghệ (sinh học phân tử, di truyền
học, vi sinh vật học, sinh hóa học, thống kê sinh học, tin học ứng dụng, v.v..) nhằm
tạo ra các quy trình công nghệ khai thác ở quy mô công nghiệp để sản xuất các sản
phẩm có giá trị phục vụ đời sống, phát triển kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường.
Ứng dụng công nghệ sinh thái vào việc xử lý chất thải chăn nuôi là một
phương pháp có nhiều hứa hẹn mang lại những hiệu quả tích cực. Đặc biệt , phương
pháp này đã được ứng dụng nhiều tại các tỉnh miền tây Nam Bộ. Sở dĩ phương pháp
này đang ngày được quan tâm là vì có nhiều ưu điểm nổi trội so với các phương pháp
khác như: tính gần gũi với tự nhiên, thiết kế đơn giản, ít tạo ra các ô nhiễm thứ cấp,
hiệu quả kinh tế vì có thể tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có và tạo ra sản phẩm phụ
hữu ích.
Việc nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ sinh thái trong trang trại chăn nuôi heo”
nhằm mang lại sự trong sạch đối với môi trường, sức khoẻ con người đồng thời góp
phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho trang trại.Hiện nay công nghệ sinh thái sử dụng
thực vật thủy sinh trong việc xử lý nước thải đang được nghiên cứu và phát triển đưa
vào sử dụng ngày càng phổ biến.

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Vai trò của thực vật thủy sinh (TVTS) trong việc xử lý nước thải.

TVTS là các loài thực vật sống trong môi trường nước, bao gồm những loài cơ
thể ngập hoàn toàn trong nước, hoặc những loài chỉ ngập từng phần cơ thể. TVTS
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. TVTS có thể hút, giữ, hấp thụ các chất hữu cơ
qua từng phần hoặc toàn bộ cơ thể như thân, lá, rễ của chúng.
Việc sử dụng TVTS trong xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp đã
được đề xuất bởi Boyd (1968), Wolverton và Mc Donald (1979), Paverly (1983), Oron
et al (1986), Sutton và Orones (1975), Reddy (1983), Shukla và Tripathi et al (1990) [1].
Do sống trong môi trường nước, TVTS có những đặc điểm thích nghi cả về
hình thái cấu tạo và phương thức sống. TVTS có số lượng loài lớn và tăng nhanh về
sinh khối nên rất nhiều loài được khai thác, phục vụ cho đời sống. Nhiều loài rong làm
thức ăn cho gia súc, gia cầm, làm nguyên liệu cho công nghiệp như rong câu, rong
mơ…, làm cảnh, làm thức ăn cho cá, cho chim và là nơi cư trú và đẻ trứng cho nhiều
loài động vật thuỷ sinh. Ngoài ra, TVTS còn có vai trò quan trọng trong xử lý nước
thải, tăng khả năng tự làm sạch thuỷ vực. Vai trò xử lý nước thải của TVTS được thể
hiện ở các khía cạnh sau:
• Trao đổi khí:
TVTS có những đặc điểm thích nghi về hình thái với sự phát triển trong nước,
đặc biệt là chúng có các lỗ khí giúp cho sự vận chuyển O2 vào rễ và bầu rễ. Sự vận
chuyển O2 vào thân cây giúp cho sự hô hấp của các mô đồng thời cung cấp cho đới rễ
sự thoát khí O2. Chính nhờ sự thoát khí O2 từ rễ làm tăng điều kiện O2 hoá trong lớp
nền kỵ khí, kích thích sự phân huỷ hiếu khí các vật chất hữu cơ và sự tăng trưởng của
vi khuẩn Nitrat hoá.Sự vận chuyển khí trong TVTS có thể xảy ra bởi sự khuếch tán do
sự chênh lệch nồng độ hay áp suất trong các lỗ khí. Các khí sẽ được vận chuyển từ nơi
có nồng độ cao hoặc áp suất cao đến nơi có nồng độ thấp hoặc áp suất thấp hơn.
• Các hiệu quả vật lý:
Hiệu quả quan trọng nhất của TVTS trong quá trình xử lý nước thải là các hiệu
quả vật lý: điều chỉnh xói mòn, hiệu qủa lọc, cung cấp vùng bề mặt cho vi khuẩn bám
Khoa Công nghệ Sinh học 1101

dính. Sự trao đổi chất của TVTS (hấp thụ, thải O2…) có ảnh hưởng tới các quá trình
xử lý tuỳ thuộc vào mô hình thiết kế khác nhau.
Trong đất ngập nước, chúng phân bố lại và giảm tốc độ các luồng không khí
trên mặt nước. Điều này tạo ra các điều kiện tốt cho sự lắng đọng các chất rắn lơ lửng,
giảm xói mòn, tăng thời gian tiếp xúc giữa nước và các vùng bề mặt của cây. Ngoài ra,
khi hệ rễ của TVTS phát triển chúng sẽ ngăn chặn sự tắc nghẽn của lớp lọc, ánh sáng
bị suy giảm khi chiếu qua lớp phủ thực vật, điều này cản trở sự sinh sản của tảo. Vào
mùa đông, lớp phủ thực vật còn có vai trò cách nhiệt giữa khí quyển với vùng đất bên
dưới, giữ cho đất không bị sương giá. TVTS phát triển ảnh hưởng tới tính dẫn nước
của đất, rễ cây xáo trộn làm xốp đất, dần dần sẽ làm ổn định tính dẫn nước của đất.
• Nơi cư trú cho sinh vật:
TVTS còn có các chức năng khác như cung cấp nơi sống cho vi sinh vật. TVTS
cung cấp vùng bề mặt lớn cho các vi sinh vật bám dính phát triển, phần thân và lá của
TVTS chìm trong nước tạo một vùng bề mặt lớn cho các sinh vật. Các nhóm tảo quang
hợp dày đặc cũng như vi khuẩn và động vật đơn bào xâm chiếm các mô thực vật.
Tương tự như vậy, rễ cây chìm dưới đất cung cấp bề mặt cho vi khuẩn bám dính trên
các vật rắn chìm trong nước chịu trách nhiệm chủ yếu cho các quá trình vi sinh xảy ra
trong hệ thống đất ngập nước.
• Hấp thụ chất dinh dưỡng:
TVTS đòi hỏi các chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển, chúng hấp
thụ chất dinh dưỡng thông qua rễ và đôi khi thông qua phần thân và lá chìm dưới
nước. Chất dinh dưỡng được loại bỏ khỏi hệ thống nhờ thu hoạch sinh khối. Nếu
không thu hoạch sinh khối, lượng chủ yếu chất dinh dưỡng trong mô thực vật sẽ bị
phân huỷ và quay trở lại hệ thống.
• Diệt vi khuẩn:
Rễ của TVTS có thể sinh ra một số chất, đặc biệt là có sự thải ra O2 vào trong
tầng rễ có tác động tới các chu trình sinh hoá của sự trầm tích. Người ta định tính điều
này nhờ vào việc nhận biết được màu hơi đỏ liên quan dến dạng Oxit sắt trên bề mặt
rễ. Một số loài TVTS có thể sinh ra chất kháng sinh từ rễ của nó. Do đó, các vi khuẩn

ô nhiễm trong nước bị biến mất sau khi cho đi qua hệ thống trồng loại thực vật này.
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Ngoài ra một lượng lớn các chất hữu cơ cũng được tạo ra từ rễ của TVTS. Đây là một
nguồn Cacbon hữu cơ cung cấp cho quá trình phản Nitrat và do đó làm tăng sự loại bỏ
NO3- trong một số loại đất ngập nước.
Các vai trò chính của TVTS được tóm tắt trong bảng sau:
Bảng 1.1. Các vai trò chính của TVTS trong xử lý nước.
Bộ phận thực vật

Vai trò trong các quá trình xử lý
- Làm giảm ánh sáng dẫn đến giảm sự sinh

Mô thực vật tiếp xúc trưởng của thực vật phù du.
với không khí

- Cách nhiệt trong mùa đông.
- Giảm tốc độ gió.
- Tích trữ chất dinh dưỡng.
- Có các hiệu quả lọc (lọc qua các mô xốp)

Mô thực vật tiếp xúc

- Giảm tốc độ dòng chảy, tăng tỷ lệ trầm tích.
- Cung cấp diện tích bề mặt cho VSV bám dính.
- Sự tạo O2 bởi quang hợp, tăng sự phân huỷ hiếu
khí.
- Hấp thụ chất dinh dưỡng.
- Giúp ổn định bề mặt lắng đọng, giảm xói mòn.

Rễ và đới rễ trong lớp - Ngăn chặn sự tắc nghẽn lớp lọc trong hệ thống
trầm tích

dòng thẳng đứng.
- Sinh O2 làm tăng sự phân huỷ hiếu khí và sự
nitrat hoá.
- Hấp thụ chất dinh dưỡng.
- Sinh ra các chất kháng sinh.

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


• Phân loại TVTS : Hiện nay, nhìn chung có thể chia thành ba loại thực vật
đang được quan tâm và nghiên cứu ứng dụng để làm sạch nước thải, đó là:
• Nhóm thực vật trôi nổi (Floating plants): là loại thực vật có bộ rễ chìm
trong nước, còn lá và thân vươn lên trong không khí như: lục bình, rau muống, bèo
tấm. Loại thực vật này phát triển không phụ thuộc vào chiều sâu của nước.
• Nhóm thực vật nửa ngập nước (Emergent plants): đây là loại thực vật có rễ
bám vào đất và một phần thân ngập nước. Phần rễ bám vào đất ngập nước, nhận các
chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển lên lá trên mặt nước để tiến hành quá trình quang
hợp. Thuộc nhóm này là các loài cỏ nước như cây Sậy (Phragmites) và các loài lúa
nước. Việc làm sạch môi trường nước đối với các loài thực vật này chủ yếu là phần
lắng ở đáy lưu vực nước. Những vật chất lơ lửng thường ít hoặc không được chuyển
hoá [2,3]
• Nhóm TVTS ngập nước (Submerged plant);Các thực vật chìm dưới nước
có mô quang hợp chìm dưới nước. Các thí nghiệm cho thấy khoáng chất có thể được
hấp thụ trực tiếp bởi các mô chồi của thực vật chìm. Tuy nhiên các thực vật này chỉ
sinh trưởng tốt trong nước chứa O2 do đó không thể sử dụng chúng trong việc xử lý
nước thải có nồng độ chất hữu cơ cao được phân huỷ sinh học, bởi vì phân huỷ của vi

sinh vật chất hữu cơ sẽ tạo ra điều kiện thiếu O2. Thêm vào đó độ đục của nước không
quá cao để ánh sáng đi qua thuận lợi cho sự quang hợp của thực vật. Bởi vậy, tiềm
năng sử dụng các thực vật này là cho xử lý nước thải bậc 2.Sự có mặt của thực vật
chìm làm giảm cacbon hữu cơ hoà tan và tăng lượng O2 hoà tan trong thời kì quang
hợp mạnh. Điều này làm tăng pH, tạo điều kiện tối ưu cho sự bay hơi NH3 và sự kết
tủa hoá học của P. Nồng độ O2 cao cũng tạo điều kiện thích hợp cho sự khoáng hoá
của vật chất hữu cơ trong nước. Chất dinh dưỡng được đồng hoá bởi các thực vật được
duy trì phần lớn trong các mô chồi của các cây và bởi các vi khuẩn bám dính. Việc mất
chất dinh dưỡng từ tán lá là do sự già yếu của các mô được tiêu thụ một cách nhanh
chóng bởi nhóm vi khuẩn bám dính xung quanh cây.
Các mô hình công nghệ sử dụng TVTS trong xử lý nước ô nhiễm: Công nghệ
sử dụng thực vật trong xử lý nước thải được gọi là “Constructed Wetland”. Cho đến
nay đã có 10 hội nghị quốc tế về vấn đề này. Hội nghị lần thứ 10 được tổ chức tại Bồ
Đào Nha vào tháng 9 năm 2006 có 183 báo cáo toàn văn của các nhà khoa học từ 39
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


quốc gia trong đó có Việt Nam. Nhìn chung việc sử dụng TVTS cho xử lý ô nhiễm
được tóm tắt trong phạm vi bốn dạng công nghệ sau:
Dòng mặt (dòng chảy trên bề mặt tự do):
Những hệ thống này thường gồm có: lưu vực chứa nước, hoặc các kênh dẫn
nước, với lớp lót bên dưới để ngăn sự rò rỉ nước, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác
hỗ trợ cho thực vật nổi. Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm và sự có mặt của thân
cây quyết định dòng chảy và đặc biệt trong các mương dài và hẹp, bảo đảm điều kiện
dòng chảy nhỏ (Reed và cộng sự, 1998). TVTS trong trường hợp này có rễ bám trong
đất, thân và lá nổi bên trên mặt nước. Độ sâu của nước khoảng 10-45 cm. Các loại
TVTS điển hình thường được sử dụng là cây Lau, Sậy, cỏ Lác, cỏ Nến…
Các chất hữu cơ được 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. BOD hoà tan được loại bỏ
bởi các vi sinh vật lơ lửng và bám dính. Nguồn Oxy chính cho các phản ứng này là các

phản ứng trên mặt nước. Các hệ thống chảy trên bề mặt loại bỏ một cách có hiệu quả
các chất rắn lơ lửng. Trong các hệ thống ở đô thị, hầu hết các chất rắn được lọc và lắng
lại trong vài met nước đầu tiên của dòng vào phía trên.
Nitơ được loại bỏ có hiệu quả nhất trong các hệ thống chảy trên bề mặt nhờ sự
nitrat và phản nitrat hoá. NH3 được oxy hoá trong các đới hiếu khí và NO3- được biến
đổi thành N2 tự do hoặc N2O trong các đới hiếu khí bởi vi khuẩn phản Nitrat. Các hệ
thống chảy trên bề mặt có thể loại bỏ Photpho một cách lâu dài nhưng tương đối chậm.
Hệ thống thực vật nổi:
TVTS 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 [4].
Dòng chảy ngầm (hay là “phương pháp vùng rễ”):
Nước thải cần xử lý được chảy qua vùng rễ của TVTS. Ưu thế của công nghệ
này là không cần diện tích lớn và khử được mùi hôi. Trong trường hợp này TVTS
thường là cây Lau, Sậy, cỏ Lác…, chúng có rễ ăn sâu trong nền cát, sỏi với độ sâu
khoảng 0,5 - 1m. Nước thải chảy qua các hệ thống khe hở trong nền cát, sỏi và được
làm sạch nhờ hệ thống rễ cây và hệ vi sinh vật bám quanh rễ [5].

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Những yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật nước bao gồm các
điều kiện môi trường xung quanh như nhiệt độ, ánh sáng và các điều kiện môi trường
nước như pH, nồng độ muối, các khí hoà tan, dòng chảy, sự có mặt của các chất dinh
dưỡng và các hoá chất độc hại…
Một dạng công nghệ được ứng dụng khá tốt là bãi lọc trồng cây. TVTS tạo môi
trường sống cho các vi sinh vật, đồng thời cũng thực hiện quá trình lọc nước thải.
Nhiều loại thực vật có thân nhô lên mặt nước có khả năng phát triển trên các loại chất
nền và các loại nước thải khác nhau (Reed et al, 1988). Hơn nữa, chúng có khả năng
vận chuyển O2 từ không khí xuống bộ rễ và vùng rễ, tạo môi trường hiếu khí cho vùng
rễ. Ví dụ, bộ rễ của cây Sậy có tốc độ vận chuyển O2 là 5.86, 5 - 45 và 5 - 12 g/m2.

ngày (Brix, 1990, Reed, 1988 và Amstrong, 1990), tuỳ theo mật độ cây trồng và mức
độ thiếu hụt oxy trong đất.
Vai trò của thực vật trong bãi lọc là cung cấp môi trường thích hợp cho vi sinh
vật thực hiện quá trình phân huỷ sinh học (hiếu khí) cư 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 được loại bỏ trong các bãi lọc nhờ 3 cơ chế chủ yếu :
(1) Nitrat hóa/ khử nitrat
(2) sự bay hơi của amoniac (NH3)
(3) sự hấp thụ của thực vật.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu vẫn chưa đạt được sự thống nhất về tầm quan
trọng của các cơ chế khử nitơ như 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 [6].
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 nước của thực vật có thân nhô lên
mặt nước. Nitơ hữu cơ bị khoáng hoá thành NH4+ 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 NH4+ chuyển hoá thành NO2- bởi vi khuẩn Nitrosomonas và cuối cùng thành NO3bởi vi khuẩn Nitrobacter. ở môi trường pH cao hơn, một số NH4+ chuyển sang dạng
NH3 và bay hơi vào không khí. Nitrat trong vùng khử sẽ bị hụt đi nhờ quá trình khử

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Nitrat, lọc hay do thực vật hấp thụ. Tuy nhiên, Nitrat lại được cấp vào từ vùng oxy hoá
nhờ hiện tượng 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
tương tự như lớp bề mặt chung giữa đất và nước. Quá trình Nitrat hoá diễn ra ở vùng
rễ hiếu khí, tại đây NH4+ bị oxy hoá thành NO3-. Phần NO3- không bị cây trồng hấp thụ
sẽ khuyếch tán vào vùng thiếu khí, và bị khử thành N2 và N2O do quá trình khử Nitrat.
Lượng amoni trong vùng rễ được bổ sung nhờ nguồn NH4+ 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+, Mg2+, Fe3+ và Mn2+. Khi thời gian lưu nước dài và đất sử
dụng có cấu trúc mịn thì các quá trình loại bỏ Photpho chủ yếu là sự 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 (Reed và Brown, 1992; Reed và Nnk, 1998).
Tương tự như 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 đưa hẳn
Photpho ra khỏi hệ thống bãi lọc. Các quá trình hấp phụ, kết tuả và lắng chỉ đưa được
Photpho vào đất hay vật liệu lọc. Khi lượng Photpho trong lớp vật liệu vượt quá khả
năng chứa thì phần vật liệu hay lớp trầm tích đó phải được nạo vét và xả bỏ .
Trong các hệ thống xử lý nước 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 lưu
nước ngắn hơn và cho phép đạt chất lượng 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 như BOD, tổng Nitơ, các chất rắn lơ lửng đến mức độ thích hợp. Điều
này khó đạt được bởi hệ thống xử lý trong thuỷ vực khác [6].
Phương pháp phối hợp giữa các hệ thống trên:
Nhìn chung để nghiên cứu và ứng dụng tốt các công nghệ sử dụng TVTS, người
ta phải đánh giá được đặc điểm sinh học, tính chốgn chịu cũng như khả năng loại bỏ
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


chất gây ô nhiễm của từng loài. Mặt khác, việc tối ưu hoá các phương pháp nuôi trồng
cũng như 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 TVTS.
1.2. Hiện trạng nước thải chăn nuôi lợn.
Hiện trạng chăn nuôi lợn

Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành
khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi Việt Nam,
giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ
nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Trong thời gian qua,
ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình quân giai đoạn 20012006 đạt 8,9%).

Bảng 1.2. Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến hết năm 2006
(Đơn vị: %)
Miền

Sốtrang trại Số trang
lợn

trại gia

Số trang

Số trang Số trang

trại bò

trại trâu

trại dê

Tổng số

cầm
Cả nước

7.475

2.837

6.405

247

757

17.721

Miền

3.069

1.274

1.547

222

201

6.313

4.406

1.563

4.858

25

556

11.408

Bắc
Miền
Nam

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Bảng 1.3. Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp hàng năm.
(Đơn vị: %)
Năm

1986-1990

1990-1996

1997-2005

1986-2005

2006-2010

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

Ngành
nông nghiệp
khác

(Nguồn: tltk- viện kinh tế nông nghiệp Việt Nam-2009)
Trong những năm gần đây xu hướng 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 dưới 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) [7]. Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhưng vẫn còn nhỏ,
tính chuyên môn hoá chưa cao.
Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày
càng phổ biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới. Hiện nay, số lượng trại
chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng. Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên 400 500 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng nuôi. Tính đến năm 2006 cả nước có:
17.721 trang trại, chưa kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác như thỏ, lợn
rừng, nhím và các loại động vật sống trong nước (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. Số trang trại chăn nuôi gia cầm là 2.837, miền Bắc: 1.274, miền Nam: 1.564); Số
trang trại chăn nuôi bò là 6.405, trong đó có 2.011 trang trại chăn nuôi bò sữa (miền
Bắc: 3.069. miền Nam: 4.406); Số trang trại chăn nuôi trâu là: 247 miền Bắc: 222,
miền Nam: 27); Số trang trại chăn nuôi dê là: 757 miền Bắc: 201, miền Nam: 556).[
Theo Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học
phù hợp với điều kiện Việt Nam].
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

9.10

6.70

9.30
7.60

7.20

6.005.90
4.60
3.80

3.50

3.20

2.60

2.30

2.40

1996-2000

2000-2003

2003-2005

0.80

1986-1990

1991-1995

Gia sóc

Lî n

Gia cÇm

Hình 1.1. Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm về số đầu con.
Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn phát triển với tốc độ rất nhanh
nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được 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 trường một
cách trầm trọng. Ô nhiễm môi trường không những ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi,
năng suất chăn nuôi mà còn ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người và môi trường
sống xung quanh. Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85
triệu tấn phân, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và
nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều
khía cạnh: gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường 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 VSV gây bệnh, trứng giun. tổ chức y tế thế
giới (WHO) đã cảnh báo: nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn
nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây
ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như
lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thể
cướp đi sinh mạng của rất nhiều người.
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chi tiết và đầy đủ về ô nhiễm
môi trường do ngành chăn nuôi gây ra. Theo báo cáo tổng kết của viện chăn nuôi , hầu
hết các hộ chăn nuôi đều để nước thải chảy tự do ra môi trường xung quanh gây mùi
hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức. Nồng độ khí H2S và NH3 cao
hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần [8] . Tổng số VSV và bào tử nấm cũng cao hơn

mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra nước 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.
Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm:
+ Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông, chất hữu cơ tại các lò mổ...
+ Chất thải lỏng: nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc, vệ sinh lò mổ,
các dụng cụ…
+ Chất thải khí: CO2, NH3, CH4…
Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất đặc trưng và có khả năng gây ô
nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và
VSV gây bệnh. Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường 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 Dương, Đồng Nai cho thấy đặc điểm của
nước thải chăn nuôi [9] :
Các chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% bao gồm cellulose, protit,
acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa. Các chất
vô cơ chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,…
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 nước tiểu.
Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao. Hàm lượng Ntổng = 200 – 350 mg/l trong đó N-NH4 chiếm khoảng 80-90%; P_tổng = 60-100mg/l.
Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và
trứng ấu trùng giun sán gây bệnh.

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Bảng 1.4. Chất lượng nước thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung.
Chỉ
tiêu

Đơn

vị

kiểm
tra

Trại

TTNC Lợn Trại lợn

Đan

Thụy

Tam

Phuợng

Phương

Điệp

Trại
Cty
Gia
Nam

Trại
Hồng

TB±SD

Điệp
7,02

pH

7,15

7,26

7,08

6,78

6,83
± 0,24
1061,40

BOD5

mg/l

1339,4

1080,70

882,3

783,4

1221,2
± 278
2324,60

COD

mg/l

3397,6

2224.5

1924,8

1251,6

2824.5
± 1073
4412,80

TDS

mg/l

4812,8

4568.44

3949,56

4012,8

4720.4
± 400
78,40

P_tổng

mg/l

99,4

80.2

69,4

57,4

85.6
± 21
268,80

N_tổng

mg/l

332,8

280,1

250,9

204,8

275,4
± 64

Chất thải lỏng trong chăn nuôi (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng,
vệ sinh dụng cụ, ...) ước tính khoảng vài chục nghìn tỷ m3 /năm.
1.3. Tình hình nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở nước ngoài.
Việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn đã được nghiên cứu triển khai ở các nước
phát triển từ cách đây vài chục năm. Các nghiên cứu của các tổ chức và các tác giả như
(Zhang và Felmann, 1997), (Boone và cs., 1993; Smith & Frank, 1988), (Chynoweth
và Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith và cs., 1988; Smith và cs., 1992),
(Chynoweth, 1987; Chynoweth & Isaacson, 1987)... Các công nghệ áp dụng c-ho xử lý
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


nước thải trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học. Ở các nước phát triển,
quy mô trang trại hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi lợn quy mô lớn
(trên 10.000 con lợn), phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vi sinh và năng
lượng Biogas cho máy phát điện, nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích
nông nghiệp.
Tại các nước phát triển việc ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước
thải chăn nuôi đã được nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến trong nhiều năm qua.
Tại Hà Lan, nước thải chăn nuôi được xử lý bằng công nghệ SBR qua 2 giai
đoạn: giai đoạn hiếu khí chuyển hóa thành phần hữu cơ thành CO2, nhiệt năng và
nước, amoni được nitrat hóa thành nitrit và/hoặc khí nitơ; giai đoạn kỵ khí xảy ra quá
trình đề nitrat thành khí nitơ. Phốtphat được loại bỏ từ pha lỏng bằng định lượng vôi
vào bể sục khí (Willers et al.,1994).

Tại Tây Ban Nha, mước thải chăn nuôi được xử lý bằng quy trình VALPUREN
(được cấp bằng sáng chế Tây Ban Nha số P9900761). Đây là quy trình xử lý kết hợp
phân hủy kỵ khí tạo hơi nước và làm khô bùn bằng nhiệt năng được cấp bởi hỗ hợp khí
sinh học và khí tự nhiên.
Tại Thái Lan, công trình xử lý nước thải sau Biogas là UASB. Đây là công trình
xử lý sinh học kỵ khí ngược dòng. Nước thải được đưa vào từ dưới lên, xuyên qua lớp
bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn. Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ
diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các bông bùn này. Một phần khí sinh ra trong quá
trình phân hủy kỵ khí (CH4, CO2 và một số khí khác) sẽ kết dính với các bông bùn và
kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bùn, tạo sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước. Khi
lên đến đỉnh bể, các bọt khí được giải phóng với khí tự do và bùn sẽ rơi xuống. Để
tăng tiếp xúc giữa nước thải với các bông bùn, lượng khí tự do sau khi thoát ra khỏi bể
được tuần hoàn trở lại hệ thống[14].
1.4.Tình hình nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam.
Ở Việt Nam, các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của một số loài thực
vật thuỷ sinh đã được tiến hành từ những năm 1990 với nghiên cứu về khả năng xử lý
nước thải ô nhiễm dầu [10] .

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


Năm 2003 các nhà khoa học thuộc Viện Hóa Học, Viện Công nghệ Sinh học
thuộc Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu phương pháp
dùng bèo tây để xử lý nước rò từ bãi rác. Kết quả cho thấy, nồng độ NH4+ khoảng trên
dưới 100 mg/lít, là giới hạn nồng độ mà cây có thể chịu đựng được. Bèo tây thí
nghiệm nuôi trồng ở đó đều phát triển, thể hiện qua sự tăng trọng lượng tươi tương đối
nhanh. Hàm lượng NH4+sau khoảng thời gian một vài ngày đầu thí nghiệm đã giảm
nhanh từ 100,383 mg/lít xuống còn 6,560 mg/lít. Nhu cầu oxy hóa học (COD) đã giảm
khá nhanh, khoảng từ 60 đến 70% sau 25 ngày, còn hàm lượng BOD đã giảm gần 9
lần.Nếu kết hợp với quá trình tiền xử lý hóa học đơn giản như keo tụ, trộn vôi và sục

CO2 hoặc sau giai đoạn tự phân hủy hiếu khí, nước rò từ bãi rác được pha loãng để
giảm hàm lượng NH4+ xuống còn khoảng 100 mg/lít thì khả năng sử dụng bèo tây để
xử lý chất lượng nước thải nhằm đạt tiêu chuẩn cho phép là hoàn toàn khả thi.[11]
Theo Phạm Văn Đức (2005), khi nghiên cứu sử dụng bèo tây (Eichhornia
crassipes (Mart) Solms và bèo cái (Pistia Stratiotes L) để xử lý nước thải từ chế biến
thuỷ sản đã thấy rằng: bèo tây sinh trưởng tốt trong môi trường có nồng độ COD từ
250mg/l đến 750mg/l. Trong thí nghiệm theo mẻ, bèo tây có thể loại bỏ 89,9% 93,22% COD, 93.38%- 96,84% T-N và 82,55%- 81,94%. Trong quy trình xử lý nước
thải chế biến thủy sản bằng bèo tây ở quy mô pilôt, hiệu suất làm sạch của bèo tây là
78,50% với COD, 33,43% với T-N và 44,47% với T-P [5].
Nghiên cứu mới đây của Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng (Đại học Cần
Thơ) cho thấy hiệu suất xử lý nước thải của lục bình đối với độ đục là 97,79%; COD là
66,10%; Nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54%, Cu, Zn, Cd, Cr trong nước
thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN 5942 – 1995.[13]
Năm 2007, trong công trình nghiên cứu: Nghiên cứu sử dụng các loài
TVTS điển hình cho xử lý nước thải công nghiệp chứa kim loại nặng và nước thải
công nghiệp chế biến thực phẩm”,TS. Trần Văn Tựa và cộng sự- Viện Công nhệ môi
trường, Viện nghiên cứu khoa học và công nghệ Việt Nam đã chỉ ra rằng bèo tây có
khẳ năng chịu mức độ ô nhiễm hữu cơ cao. Bèo sinh trưởng bình thường trong môi
trường có nồng độ N- NH4+ từ 40mg/l đến 120mg/l và nồng độ P-PO4- từ 10mg/l đến
60mg/l.[15]

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


PHẦN 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
2.1 Đối tượng nghiên cứu.
2.1.1. Cây Thủy Trúc.
Cây Thủy Trúc còn có tên là Lác dù, tên khoa học Cyperusinvolucratus, thuộc
họ thực vật: Cyperaceae (Cói). Cây có nguồn gốc xuất xứ từ Madagasca. Là cây thân
thảo, mọc thành cụm. Lá tiêu giảm thành bẹ ở các gốc, thay vào đó các lá bắc ở đỉnh

lại lớn, xếp thành vòng tròn, xoè rộng ra xung quanh. Cây ưa sốngở ven bờ nước, nơi
đất ẩm.Được nghiên cứu và sử dụng để làm sạch nước bị ôi nhiễm.
Cây Thủy Trúc thí nghiệm được lấy từ Hà Tây có kích thước phát triển đồng
đều nhau.

Hình 2.1. Cây Thủy Trúc
2.1.2. Nước thải chăn nuôi lợn
Nguồn nước thải chăn nuôi lợn được lấy từ Trung tâm nghiên cứu lợn Thụy
Phương, Viện Chăn nuôi quốc gia (Từ Liêm, Hà Nội). Nguồn nước thải này đã qua xử
lý kỵ khí bằng hầm biogas.

Khoa Công nghệ Sinh học 1101


2.2 Phương pháp phân tích.
Thiết bị, hoá chất và dụng cụ
Thiết bị:
- Máy quang phổ (Spectrophotometer): UV-2450 của hãng Shimadzu, Nhật Bản.
- Cân điện tử: Sartorius Đức.
- Máy pH: pH -315i(WTW), Đức.
- Bộ cấp đạm, Đức.
- Lò nung Codec WF13/5
- Máy cất nước 2 lần
Hoá chất :
Các hoá chất đều đạt tiêu chuẩn phân tích và thí nghiệm.
Dụng cụ thí nghiệm:
Gồm bình tam giác, ống đong, cốc đong, bình định mức và pipet…
2.2.1. Xác định NH4+ (mg/l).
* Cách làm :
- Phân tích NH3 trong mẫu : lấy 5 ml mẫu, cho thêm 1 giọt dung dịch muối

Roch, 0,1 ml dung dịch Ness và để 10 phút rồi đem so mầu với mẫu trắng (mẫu không
có NH4Cl) ở bước sóng 410 nm. .
Trong môi trường bazơ mạnh NH4+ sẽ chuyển hóa thành NH3 . NH3 mới hình
thành và NH3 sẵn có trong mẫu nước sẽ tác dụng với phức chất Indo mercurate kalium
(K2HgI4), hình thành phức chất có màu vàng nâu, cường độ màu đậm hay nhạt tùy
thuộc vào hàm lượng NH3 có trong mẫu nước. Phép so màu được thực hiện ở bước
sóng 410 nm.
2.2.2. Xác định NO3- (mg/l).
* Cách làm: Xác định NO3- trong mẫu : điều chỉnh pH của mẫu về khoảng 7
bằng NaOH 1M. Lấy 5 ml mẫu vào bình thuỷ tinh, để bình vào chậu nước lạnh (0 10oC). Thêm 5 ml dung dịch H2SO4 90% vào bình, lắc đều và để một lúc cho nhiệt độ
trong bình cân bằng với nhiệt độ của chậu nước. Thêm 0,1 ml Brucine-sulfanilic vào
bình và lắc đều, nhắc bình ra khỏi chậu nước lạnh và cho bình vào chậu nước nóng
100oC trong chính xác 20 phút.Chú ý duy trì nhiệt độ của chậu nước nóng không giảm
xuống dưới 95oC. Bỏ bình ra khỏi chậu nước nóng và ngâm vào chậu nước lạnh để
giảm nhiệt độ xuống 20 - 25oC. Đem so màu với mẫu trắng (mẫu không có NO3-) ở
Khoa Công nghệ Sinh học 1101


bước sóng 410 nm.Trong môi trường axit, brucine sulfate phản ứng với ion nitrate ở
100 oC tạo ra một phức màu vàng. Phép so màu được thực hiện ở bước sóng 410 nm.
2.2.3. Xác định NO2− (mg/l).
Xác định NO2− (mg/l): Cho mẫu phản ứng với thuốc thử diazo hoá (sulfanilamide
trong dung dịch HCl) để chuyển hết nitrite thành dạng muối diazo. Muối này sẽ dễ
dàng phản ứng với thuốc thử N-Naphthyl-1 etylendiamin diclohydrate để tạo phức có
màu hồng. Phép so màu được thực hiện ở bước sóng 540 nm.
Cách làm:Lấy 5ml mẫu ,cho thêm lần lượt 0,1 ml EDTA, 0,1 ml sunfanlic , 0,1
ml α.Maph, 0,1 ml natri axetat. Tạo phức có màu hồng. Phép so màu được thực hiện ở
bước sóng 540 nm.
2.2.4. Xác định PO43- (mg/l).
Trong môi trường axit, các ion phốtphát PO43- phản ứng với amoni molybdat tạo

thành phức chất phốtphomolybdic. Phức chất này phản ứng với axit ascobic cho dung
dịch màu xanh. Phức chất kali antimoin tartrat được cho thêm vào để thúc đẩy phản
ứng và nhằm hạn chế ảnh hưởng của quá trình thuỷ phân một số chất hữu cơ trong quá
trình phản ứng. Phép so màu được thực hiện ở bước sóng 885 nm.
2.2.5. Xác định P tổng (mg/l).
Xác định hàm lượng phốtpho tổng trong các mẫu dựa vào phương pháp xác định
hàm lượng phốtphát như đã nêu trên, sau khi đã tiến hành quá trình chuyển hoá toàn
bộ phốtpho hữu cơ trong mẫu về dạng phốtphat vô cơ trong môi trường axit với sự có
mặt của natri persunphate Na 2S 2O 8.
2.2.6. Nhu cầu ôxy hóa học (COD).
Trong phương pháp này các hợp chất hữu cơ trong nước bị oxy hóa thành CO2 và
H2O bởi chất oxy hóa mạnh (K 2Cr 2O 7) trong môi trường acid. Một lượng biết trước K
2Cr 2O 7

được thêm vào mẫu nước sẽ bị acid hóa với H2SO4. Mẫu nước này sau đó

được đun nóng và các chất hữu cơ bị oxy hóa thành CO2 và H2O , trong khi đó
Dichromate bị khử theo phương trình sau:
Chất hữu cơ + Cr2O7 2- + H+ → 2Cr3+ + CO2 + H2O
2.2.7. Xác định TSS.
Là tổng lượng vật chất hữu cơ và vô cơ lơ lửng (phù sa, mùn bã hữu cơ, vi tảo) lơ
lửng trong nước (có kích thước 10

Khoa Công nghệ Sinh học 1101

–5

- 10

–6

m). Một phần các chất lơ lửng có kích