Tiểu luận Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Báo cáo chuyên
đề:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
MỤC LỤC
1.

ĐẶT VẤN ĐỀ...........................................................................................................................2

2.

TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI.....................................................................3
2.1.

Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi..............................................................................3

2.2.

Đặc điểm của chất thải chăn nuôi...................................................................................4

2.2.1.

Chất thải rắn:...........................................................................................................4

2.2.2.

Chất thải lỏng (nước thải).......................................................................................4

2.2.3.

Chất thải khí (khí độc và mùi hôi)..........................................................................5

2.3.

2.3.1.

Chất rắn tổng cộng (Total Solid).............................................................................5

2.3.2.

Nitrogen tổng cộng (Total Nitrogen).......................................................................6

2.3.3.

Phosphate tổng cộng (Total Phosphate).................................................................6

2.3.4.

Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD_ Biochemical Oxyen Demand).................................6

2.3.5.

Nhu cầu oxi hóa học (COD_ Chemical Oxyen Demand)......................................6

2.3.6.

Vi sinh vật gây bệnh.................................................................................................6

2.4.

Tác động của chất thải chăn nuôi đến môi trường........................................................7

2.4.1.

Ô nhiễm môi trường nước.......................................................................................8

2.4.2.

Ô nhiễm môi trường không khí............................................................................10

2.3.3.

Ô nhiễm môi trường đất........................................................................................11

2.4.

3.

Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng.......................................................................................5

Xử lý chất thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học...............................................12

2.4.1.

Xử lý phân gia súc..................................................................................................12

2.4.2.

Xử lý nước thải chăn nuôi.....................................................................................15

2.4.3.

Xử lý mùi hôi..........................................................................................................18

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI....
................................................................................................................................................18
3.1.

Khái niệm.......................................................................................................................18

3.2.

Ứng dụng công nghệ sinh thái vào xử lí chất thải chăn nuôi......................................18

3.2.1.

Xử lý chất thải rắn.................................................................................................18

3.2.2.

Xử lý chất thải lỏng................................................................................................19

3.2.3.

Chăn nuôi dùng đệm lót sinh thái.........................................................................23

3.2.4.

Mô hình VAC..........................................................................................................24

4.

Kết luận...................................................................................................................................25

5.

Tài liệu tham khảo...................................................................................................................26

Trang 1


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Kinh tế - xã hội ngày càng phát triển cùng với việc bùng nổ dân số thì nhu cầu về thực phẩm
của con người cũng ngày càng tăng. Để đáp ứng nhu cầu này, ngành chăn nuôi thế giới đã phát
triển rất nhanh và đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Ngành chăn nuôi thế giới hiện chiếm 70%
diện tích đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích đất bị băng bao phủ) và
đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu. Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung
cấp một lượng lớn sản phẩm quan trọng cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng đã gây
ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường. Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng, với các khí thải
gây hiệu ứng nhà kính như: CO2, CH4, N2O…ngành chăn nuôi hiện đang đóng góp tới 18% hiện
tượng nóng lên của trái đất, và theo dự đoán các loại chất thải này sẽ tăng lên trong thời gian tới.
Ở nước ta, chất thải chăn nuôi cũng đã trở thành vấn nạn. Theo thống kê, hàng năm đàn

vật nuôi Việt Nam thải ra khoảng 73 triệu tấn chất thải rắn và 25-30 triệu khối chất

thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất thải khí. Trong đó, khoảng 50% chất thải rắn và
80% chất thải lỏng bị xả thẳng ra môi trường mà không qua xử lý. (Nguyễn Kim
Đường, 2011). Việc tìm giải pháp phù hợp để xử lý nước thải sau chăn nuôi trước khi xả ra môi
trường là hết sức cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp bền vững. Do vậy chúng ta phải hướng tới
một ngành chăn nuôi chất lượng cao, không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con
người mà còn đảm bảo về mặt môi trường và xã hội.
Trong những năm qua nhà nước ta đã có nhiều cơ chế chính sách nhằm hỗ trợ cho bà con
nông dân ứng dụng các tiến bộ khoa học và kỹ thuật trong trồng trọt và chăn nuôi. Công nghệ sinh
thái được xem là phương pháp tối ưu nhất trong việc xử lí chất thải chăn nuôi, tối đa hóa lợi nhuận
cho người chăn nuôi và là “công nghệ xanh” hướng tới phát triển bền vững bằng việc kết hợp các
quy luật sinh thái và công nghệ để giải quyết các vấn đề môi trường. Tuy nhiên, công nghệ sinh
thái chỉ mới được biết đến trong thời gian gần đây, nên việc ứng dụng vẫn chưa được nhân rộng và

Chăn nuôi phát triển

mang lại hiệu quả cao. Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lí
chất thải chăn nuôi” nhằm mang lại cái nhìn đầy đủ hơn về công nghệ mới này.

Lượng chất thải tăng
Chất hữu cơ

Chất vô cơ

Nhiều mầm bệnh

Ô nhiễm môi trường
Không khí

Trang 2

Đất

Đời sống và sản xuất
Xử lý và sử dụng chất thải chăn nuôi

Nước


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi

2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI
2.1. Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi
Trong quá trình chăn nuôi, chất thải chăn nuôi phát sinh bao gồm:
- Chất thải do bản thân vật nuôi: phân, nước tiểu, lông, vẩy da…
- Nước: từ quá trình tắm rửa gia súc, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh vật dụng
trong chăn nuôi.
- Thức ăn thừa, thức ăn rơi vãi, vật dụng chăn nuôi, vật phẩm thú y, vỏ bao
đựng thức ăn …
- Xác vật nuôi chết.
- Khí thải từ chuồng nuôi, từ hố chứa phân, nước thải; nơi chế biến thức ăn
cho gia súc.
- Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ chuồng nuôi gia súc.
Tất cả chất thải chăn nuôi ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe vật nuôi và con
người. Vì vậy, cần biết rõ thành phần, tính chất của chất thải để có phương hướng
giải quyết, quản lý phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng chất thải. (Trần
Thị Anh Phương, 2011).
2.2. Đặc điểm của chất thải chăn nuôi
2.2.1.

Chất thải rắn:

 Phân:

Trang 3


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Phân là sản phẩm thừa của quá trình tiêu hóa thức ăn của gia súc. Phân gồm
những thành phần:
- Là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi
sự tiêu hóa vi sinh hay các men tiêu hóa (protein không tiêu hóa được, …), axit
amin thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua nước tiểu: axit uric (ở gia cầm), urea (gia
súc)), các khoáng chất dư thừa cơ thể không sử dụng như P 2O5, K2O, CaO, MgO, …
phần lớn xuất hiện trong phân.
- Các thức ăn bổ sung, thuốc kích thích (thường chứa đồng, kẽm), các kháng
sinh hay các men.
- Các chất cặn bã trong dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…).
- Các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra
ngoài.
- Vật dính vào thức ăn: bụi, tro…
- Các loại vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn, trong ruột bị tống ra ngoài.
 Chất thải rắn:
Ngoài phân trong quá trình chăn nuôi còn sinh ra một lượng lớn thức ăn thừa
của gia súc rơi vãi, vật liệu lót chuồng và xác súc vật chết, nhau thai… Chúng có
thành phần đa dạng hầu hết là các chất hữu cơ dễ phân hủy như cám, ngũ cốc, bột
cá, bột tôm… (Trần Thị Anh Phương, 2011).
2.2.2.

Chất thải lỏng (nước thải)

Nước thải từ chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nước tiểu, nước rửa chuồng, nước
tắm vật nuôi và khối lượng nước thải rất lớn. Nước thải chăn nuôi chứa chất rắn lơ
lửng, chất hữu cơ, nitơ, photpho, và các thành phần khác, đặc biệt là vi sinh vật gây
bệnh (loại vi trùng, virut và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh).
Trong thành phần chất rắn của nước thải thì hợp chất hữu cơ chiếm 70 - 80%
gồm các hợp chất hydratcarbon, protit, axit amin, chất béo và các dẫn xuất của
chúng có trong phân và thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ bị phân hủy. Các
chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, urê, omonium, muối clorua, SO 4…
Các hợp chất trong phân và nước thải dễ dàng bị phân hủy.
Trang 4


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào lượng thức ăn rơi vãi,
mức độ thu gom phân, phương thức thu gom chất thải trong chuồng hay lượng nước
sử dụng khi vệ sinh chuồng trại hoặc tắm rửa vật nuôi. (Trần Thị Anh Phương,
2011).
2.2.3.

Chất thải khí (khí độc và mùi hôi)

Mùi hôi chuồng nuôi là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kị khí
và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong
phân, nước thải, nước tiểu vật nuôi hay thức ăn dư thừa. Mùi hôi phát sinh nhiều
hay ít phụ thuộc vào mật độ vật nuôi, mức độ thông thoáng của chuồng nuôi, nhiệt
độ và độ ẩm của không khí.
Thành phần các khí phát sinh phụ thuộc vào từng giai đoạn phân hủy chất hữu
cơ, tùy thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật
nuôi. Các khí này bao gồm: SO2, NH3, CO2, H2S, CH4… Sự có mặt của các khí này
là nguyên nhân chính làm ô nhiễm không khí và gây ảnh hưởng đến sức khỏe con

người và vật nuôi.
Khí NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa của phân do
các vi sinh vật gây thối. Ngoài ra, còn được hình thành từ sự phân giải urea của
nước tiểu. (Trần Thị Anh Phương, 2011).
2.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng
Khi nói đến ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi, vấn đề được quan tâm
hàng đầu là nguồn chất thải bao gồm phân và nước tiểu. Để đánh giá được mức độ ô
nhiễm của nguồn thải trong hoạt động chăn nuôi ta phải xét đến các chỉ tiêu ô nhiễm
đặc trưng sau.
2.3.1.

Chất rắn tổng cộng (Total Solid)

Chất rắn tổng cộng trong chất thải chăn nuôi bao gồm chất rắn lơ lửng và chất
rắn hòa tan, chúng được tạo ra do hàng loạt nguyên nhân khác nhau, lượng chất rắn
này sẽ làm ảnh hưởng tới chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất, tiêu
tốn nhiều hóa chất trong quá trình xử lý.
2.3.2.

Trang 5

Nitrogen tổng cộng (Total Nitrogen)


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Nitrogen trong nước thải bao gồm hai dạng vô cơ và hữu cơ (tồn tại ở dạng
NH4+, NO2−, NO3− là các sản phẩm phân hủy cuối cùng của các hợp chất chứa nitơ)
chúng làm tăng sự phát triển của tảo, thực vật nước.
2.3.3.

Phosphate tổng cộng (Total Phosphate)

Trong nước thải photpho hầu hết ở dạng muối phosphate, phosphate là chỉ tiêu
giám sát mức độ chuyển hóa chất ô nhiễm các công trình xử lý bằng hồ sinh học,
thực vật thủy sinh. Phosphate thường tồn tại ở hai dạng vô cơ và hữu cơ, có nhiều
trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nông nghiệp… Ở nồng độ thích
hợp, phosphate sẽ được cây trồng, tảo, rong rêu hấp thụ nhưng khi vượt quá yêu cầu
sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa.
2.3.4.

Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD_ Biochemical Oxyen Demand)

BOD là chỉ tiêu quan trọng xác định mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải
thông qua chỉ số oxi để khoáng hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Ngoài ra,
BOD còn là một trong những chỉ tiêu đặc trưng để kiểm soát ô nhiễm dòng chảy
cũng như từ chỉ số BOD có thể đánh giá hiệu quả công trình xử lý qua lượng oxi do
vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nước thải.
2.3.5.

Nhu cầu oxi hóa học (COD_ Chemical Oxyen Demand)

COD là một trong những chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng dùng để kiểm tra mức độ
ô nhiễm của nguồn nước thải, nước mặt cũng như các công trình xử lý nước thải.
Chỉ số COD càng cao chứng tỏ các hợp chất hữu cơ trong nước thải càng lớn gây
mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước.
2.3.6.

Vi sinh vật gây bệnh

Trong phân và nước thải chăn nuôi thường chứa các vi sinh vật gây bệnh, các

loại trứng giun sán, virus gây bệnh cho người và gia súc. Theo quan trắc và kiểm
soát ô nhiễm môi trường nước của Lê Trình (1997), thống kê các loại vi khuẩn gây
bệnh trong phân gia súc, gia cầm (Bảng 2.3.6)
Bảng 2.3.6. Các loại vi khuẩn có trong phân

Trang 6


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Tên vi sinh vật

Khả năng gây bệnh

Điều kiện bị diệt
Nhiệt độ (oC)

Thời gian
(phút)

Salmonella Typhi

Sốt thương hàn

60

30

Salmonella Typhi
A&B

Phó thương hàn

55

30

Shigella spp

Lỵ

55

60

Vibrio cholerae

Tả

55

60

Escherichia coli

Viêm dạ dày, ruột gây
tiêu chảy

55

60

Hepatite A

Viêm gan

55

3-5

Taenia saginata

Sán

50

3-5

Microccocus

Ung nhọt

54

10

Streptococus

Làm mủ

50

10

Ascaris lumbricoides

Giun đũa

50

60

Mycobacterium

Lao

60

20

Tubecudsis

Bạch hầu

55

45

Diptheriac

Sởi

45

10

Corynerbacterium

Bại liệt

65

30

Giardia lamblia

Tiêu chảy

60

30

Tricluris trichiura

Giun tóc

60

30

Nguồn: Lê Trình, 1997

2.4. Tác động của chất thải chăn nuôi đến môi trường
Chất thải chăn nuôi với hàm lượng các chất ô nhiễm cao như các chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học, chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, các khoáng chất … kèm
theo còn có các vi sinh vật mang mầm bệnh. Lượng chất thải này không được xử lý
hợp lý sẽ gây tác động mạnh mẽ đến môi trường nước, môi trường không khí, môi

Trang 7


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
trường đất. Từ đó, sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe người dân sống gần khu vực chăn
nuôi, người chăn nuôi và vật nuôi, đặc biệt là lan bệnh cho người và vật nuôi.

Ô nhiễm không khí
Khí sinh ra trong quá trình
phân hủy
Thải vào nguồn nước

Chất thải chăn nuôi

Gây phú dưỡng
nguồn nước mặt,
nhiễm bẩn nguồn
nước ngầm.

2.4.1.

Thải vào đất

Ô nhiễm đất

Ô nhiễm môi trường nước

Chất thải chăn nuôi xử lý chưa hợp lý hay thải trực tiếp vào môi trường nước
sẽ làm suy giảm lượng oxy hòa tan do cơ chế tự làm sạch nhờ vi sinh vật hiếu khí,
các vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy các hợp chất hữu cơ từ phân và chất thải
chăn nuôi. Thêm vào đó, trong chất thải chăn nuôi hàm lượng chất dinh dưỡng nitơ,
photpho cao gây hiện tượng phú dưỡng hóa ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống thủy
sinh vật trong nguồn tiếp nhận. Đồng thời, nước là môi trường hội đầy đủ các điều
kiện thuận lợi cho quá trình sinh sôi phát triển lan truyền các vi sinh vật gây bệnh
vốn hiện diện trong phân vật nuôi rất nhiều. Bên cạnh ô nhiễm nguồn nước mặt,
chất thải chăn nuôi thấm xuống đất đi vào mạch nước ngầm, nhất là các giếng mạch
nông gần chuồng nuôi gia súc hay gần hố chứa chất thải không có hệ thống thoát
nước an toàn.
Ảnh hưởng của một số chất ô nhiễm chính đến môi trường nước như sau:
 Chất hữu cơ:

Trang 8


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Trong thức ăn, một số chất chưa được gia súc, gia cầm đồng hóa và hấp thụ
nên bài tiết ra ngoài theo phân, nước tiểu cùng các sản phẩm trao đổi chất. Đây là
những chất dễ bị phân huỷ sinh học, giàu Nitơ, Photpho và một số thành phần khác.
Sự phân hủy các chất này trải qua nhiều giai đoạn, tạo ra các hợp chất như: axit
amin, axit béo, các chất khí gây mùi hôi khó chịu và độc hại.
Ngoài việc gây mùi, việc phân huỷ các chất béo trong nước còn làm thay đổi
pH, gây điều kiện bất lợi cho quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm. Một số
hợp chất Cacbonhydrate, chất béo trong nước thải có phân tử lớn, không thể thấm
qua màng sinh vật. Để chuyển hóa các phân tử này, vi sinh vật thủy phân các hợp chất

phức tạp thành những chất đơn giản.

Cacbonhydrate,
chất béo

vsv

Đường đơn,
protein

vsv

Axit amin,
chất béo

vsv

Axit béo mạch
ngắn

Sơ đồ 2.3.1. Quá trình biến đổi hợp chất cacbonhydrate và chất béo.
Quá trình chuyển hóa các chất này sẽ tạo ra các sản phẩm trung gian tùy theo
điều kiện tồn tại của O2 có trong nước: CO2, CH4, H2S, NH3… gây độc cho hệ sinh
thái sống dưới nước.
 Nitơ, phot pho
Khả năng hấp thụ Nitơ, Phosphore của gia súc, gia cầm tương đối thấp nên
phần lớn động vật ăn vào sẽ được bài tiết ra ngoài, nên hàm lượng của chúng trong
nước thải cao, góp phần hình thành hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, ảnh
hưởng đến hệ sinh thái nước. Tùy theo thời gian và sự có mặt của Oxi mà Nitơ
trong nước thải tồn tại ở các dạng khác nhau: NH4+, NO2-, NO3-…

NH3 là sản phẩm của quá trình chuyển hóa ure trong nước tiểu gia súc. Nồng
độ amonia tạo ra phụ thuộc vào nồng độ ure, pH, điều kiện lưu giữ chất thải.
Amonia sẽ được chuyển hóa nhờ vi khuẩn Nitrate hóa trong điều kiện hiếu khí, sau
đó Nitrat sẽ được biến đổi thành Nitơ tự do qua quá trình khử Nitrate.
Enzyme ureaza
(NH2)2CO2 + H2O
Nitrosomonas bacteria
NH3 + O2
Trang 9

NH4+ + OH−+ CO2
NO2− + 2H+ + H2O

NH3 + H2O +CO2


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
NO3− + O2

Nitơ bacteria

NO3− + N2O

NO3−
N2

Trong nồng độ NO3− cao, có thể gây độc hại cho con người. Do trong hệ tiêu
hóa, ở điều kiện thích hợp NO3− chuyển thành NO2− có thể hấp thu vào máu kết hợp
với hồng cầu, ức chế chức năng vận chuyển oxi của hồng cầu.
 Ô nhiễm do vi sinh vật

Trong phân có chứa nhiều loại vi trùng, vius, trứng giun sán gây bệnh như
E.coli gây bệnh đường ruột; Diphyllobothrium latum, Taenia saginata: gây bệnh
giun sán; Rotavirus: gây bệnh tiêu chảy… chúng lan truyền qua nguồn nước mặt,
nước ngầm, đất hoặc rau quả nếu sử dụng nước ô nhiễm vi sinh để tưới tiêu. (Lê Thị
Lan Thảo, 2005).
2.4.2.

Ô nhiễm môi trường không khí

Có rất nhiều loại khí sinh ra trong chuồng nuôi gia súc và bãi chứa chất thải
chăn nuôi, do quá trình phân hủy hiếu khí và kị khí chất thải chăn nuôi (chủ yếu là
phân và nước tiểu) và quá trình hô hấp của vật nuôi. Thành phần chất thải chăn nuôi
có thể chia thành 3 nhóm: protein, carbonhydrate và mỡ. Quá trình phân hủy kị khí
chất thải chăn nuôi tạo nhiều sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối khác nhau.
Theo kết quả nghiên cứu của Trần Thị Ngọc Diệu, 2001; tùy điều kiện nhiệt
độ môi trường bên ngoài, phương thức thu gom, lưu trữ và xử lý chất thải mà các
loại khí sinh ra ở nồng độ khác nhau.
NH3
Protein

Indole, schatole, phenole
H2S
Axit hữu cơ mạch ngắn

Cacbonhydrate

Alcohol

Các Axit hữu cơ

H2O, CO2 và các
hidrocacbon mạch ngắn

Alcohol

Aldehdes và Ketones

Acide béo

H2O, CO2, CH4

Mỡ

Trang 10

Aldehdes và
Ketones


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Sơ đồ 2.3.2. Các sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí hỗn hợp chất thải
chăn nuôi. Nguồn: Trương Thanh Cảnh (1999). Trích Nguyễn Vũ Nam (2001).
Khí thường gặp trong chăn nuôi là khí CO2, CH4, H2S, NH3. Những khí này tạo
nên mùi hôi thối trong hầu hết khu vực chăn nuôi, đã ảnh hưởng rất lớn tới sinh
trưởng và kháng bệnh của động vật, ngoài ra còn ảnh hưởng tới môi trường khu vực
xung quanh. (Lê Thị Lan Thảo, 2005).
2.3.3.

Ô nhiễm môi trường đất

Chất thải chăn nuôi chứa lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chủ yếu
là các chất dinh dưỡng giàu nitơ, photpho. Đây là nguồn phân bón giàu dinh dưỡng
nếu bón vào đất sẽ tăng độ phì nhiêu nhưng nếu bón phân không hợp lý hoặc phân
tươi, cây trồng không hấp thu hết, chúng sẽ tích tụ lại làm bão hòa hay quá bão hòa
chất dinh dưỡng trong đất, gây mất cân bằng sinh thái đất, thoái hóa đất. Hơn nữa,
nitrat và photphat dư thừa sẽ chảy theo nước mặt và làm ô nhiễm các mực thủy cấp.
Ngoài ra, nếu trong đất chứa một lượng lớn nitơ, photpho sẽ gây hiện tượng
phú dưỡng hóa hay lượng nitơ thừa chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng độ nitrat
trong đất tăng cao, sẽ gây độc cho hệ sinh vật đất cũng như cây trồng. Đồng thời tạo
điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật ưa nitơ, photpho phát triển, hạn chế chủng loại vi
sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất.
Bên cạnh đó, phân tươi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng có thể
tồn tại và phát triển trong đất, nên dùng phân tươi bón cây không đúng kỹ thuật sẽ
làm vi sinh vật phát tán đi khắp nơi tạo nguy cơ nhiễm bệnh cho người và vật nuôi.
Photpho trong môi trường đất có khả năng kết hợp với các nguyên tố Ca, Cu,
Al… thành các chất phức tạp, khó có thể phân giải, làm cho đất cằn cỗi, ảnh hưởng
đến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.
Thêm vào đó, việc bổ sung chất kích thích tăng trưởng (một số kim loại nặng)
trong thành phần thức ăn vật nuôi, khi các chất này được thải ra cùng phân và nước
tiểu, dần dần đất trồng trọt được bón loại phân này có thể dẫn tới tích tụ một lượng
lớn các kim loại này trong đất. Nếu kéo dài các kim loại sẽ tích lũy, làm thay đổi
tính chất hóa lý, phá hoại kết cấu đất, làm đất nghèo nàn hạn chế sự phát triển của
cây trồng. Mặt khác, nếu các kim loại này được cây trồng hấp thu thì chúng có thể

Trang 11


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
tích tụ trong quả, thân, lá… và cuối cùng ảnh hưởng trực tiếp đến con người thông
qua đường ăn uống.

Chất thải chăn nuôi thải trực tiếp ra đất, các chất hữu cơ, kim loại… theo mưa,
nước chảy tràn thấm qua đất vào mạch nước ngầm, làm ô nhiễm mạch nước ngầm.
2.4. Xử lý chất thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học
Về mặt lý thuyết, có rất nhiều phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi. Trong
đó, xử lý sinh học là quá trình được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất.
2.4.1.

Xử lý phân gia súc

Phương pháp sinh học trong xử lý phân gia súc là dùng các vi sinh vật để phân
hủy chất hữu cơ có trong phân. Bao gồm:
a) Bón phân tươi: phương pháp này đặc biệt gây ô nhiễm đất, nước, không khí,
đồng thời còn tạo điều kiện cho dịch bệnh lây lan.
b) Làm thức ăn: cho các sinh vật khác như cá, giun đất.
c) Ủ phân: phân được hốt lại, có thể trộn thêm một số nguyên liệu khác rồi để
phân hủy trong một thời gian, tạo thành các chất hữu cơ đơn giản và các chất vô cơ,
thích hợp để bón các loại cây trồng.
Hiện nay, có các công nghệ ủ phân như: Ủ phân truyền thống (ủ nóng, ủ nguội,
ủ nóng trước và ủ nguội sau), ủ với đất men, ủ với EMC, ủ Compost, ủ với giun
(giun đỏ, giun đất).
 Ủ phân truyền thống
- Ủ nóng: đây là phương pháp có thời gian ủ tương đối ngắn. Chỉ 30-40 ngày
là ủ xong, phân ủ có thể đem sử dụng. Ưu điểm của ủ nóng là diệt được một số
mầm bệnh, hạt cỏ dại. Nhược điểm của cách ủ này là làm mất đi một lượng đạm.
- Ủ nguội: theo phương pháp này, thời gian ủ phải kéo dài 5-6 tháng phân ủ
mới dùng được. Nhưng phân có chất lượng tốt hơn ủ nóng. Ưu điểm là ít mất đạm,
chất lượng phân tốt.Tuy nhiên, cỏ dại và nấm bệnh không diệt được triệt để như ủ
nóng, do chưa đạt được nhiệt độ trên 65 0C. Ủ nguội thì ít mất đạm hơn nhưng lại
chậm phân hủy.
- Ủ nóng trước nguội sau: Ủ phân theo cách này có thể rút ngắn được thời gian

so với cách ủ nguội. Nhưng thời gian ủ dài hơn cách ủ nóng.
Trang 12


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Tùy thời gian cần sử dụng phân mà chọn cách ủ phù hợp để vừa đảm bảo có
phân dùng đúng lúc vừa đảm bảo được chất lượng phân.
 Ủ với đất men
Gồm có 2 giai đoạn: Sản xuất đất men và sau đó sử dụng đất men để sản xuất
phân ủ. Loại phân ủ này dùng bón cho các cây trồng rất tốt vì có đầy đủ chất dinh
dưỡng, có tỷ lệ C/N cân đối, hợp lý từ 20 đến 25%.
 Ủ với EMC:
Sử dụng chế phẩm sinh học EMC để ủ phân. Chế phẩm sinh học EMC phân giải nhanh các
chất thải hữu cơ trong phân gia súc, gia cầm; làm mất mùi hôi của phân, rác, nước thải và ức chế
sinh trưởng các vi sinh vật gây thối. Đồng thời tiêu diệt một số vi sinh vật gây bệnh và chuyển hoá
nhanh phân lân khó tiêu thành dạng dễ tiêu.

 Ủ Compost:
Ủ phân compost là một biện pháp kỹ thuật nhằm biến các chất thải hữu cơ dễ
phân hủy sinh học như phân người, phân gia súc, rơm rạ, cây cỏ, bùn, rác …thành
chất mùn (chất mùn này được gọi là compost) chứa nhiều chất vô cơ có thể sử dụng
trong nông nghiệp, thủy sản và làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên,
phân sau khi ủ vẫn tồn tại một số một số mầm bệnh gây nguy hiểm cho người sử
dụng.
 Ủ với giun:
Dùng giun để ủ phân là một phương pháp ủ được sử dụng ngay tại nhà hoặc ủ
trên quy mô thương mại lớn. Giun có sức tiêu hóa lớn. Tác dụng phân giải hữu cơ của giun
chỉ đứng sau các vi sinh vật. Phân ủ bằng giun nói chung được coi là phương pháp sản

xuất tiện lợi, tốn ít thời gian hơn so với phân ủ thông thường. Phân ủ do giun tạo ra

cũng có giá trị dinh dưỡng đất lớn hơn so với phân ủ hiếu khí. Tuy nhiên, phương
pháp này lại gây nhiều trở ngại khi áp dụng trên quy mô thương mại lớn. ( Trần Thị

Hữu Hạnh, 2010).
d) Sản xuất biogas: là phương pháp tận dụng khí sinh học trong quá trình phân
hủy kị khí chất hữu cơ có trong phân để làm chất đốt. Phân chuồng sau khi qua xử
lý biogas thích hợp dùng để bón cho cây hoặc cho cá ăn do có hàm lượng chất dinh
dưỡng phù hợp. Ngoài ra phần lớn vi trùng, vi khuẩn, trứng giun sán đã bị tiêu diệt
nên sản phẩm phân hủy này an toàn cho cây trồng và cá nuôi. Phương pháp sản xuất
Trang 13


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
biogas được xem là sử dụng triệt để sinh khối của phân gia súc.
- Khái niệm:
Biogas ( hay còn gọi là khí sinh học) là sản phẩm của quá trình lên men kỵ khí phân giải các
hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất hữu cơ đơn giản trong môi trường yếm khí, trong đó
có sản phẩm chính là khí mêtan, khí này được dùng như một loại nhiên liệu sinh nhiệt.
Thành phần chủ yếu của biogas gồm: CH4 (40-70%), CO2 (35-40%), và các khí khác có
hàm lượng thấp như H2S, H2, O2, N2….

- Cơ chế của sự tạo thành khí metan:
Công nghệ biogas dựa trên nguyên lí hoạt động của vi sinh vật kỵ khí. Trong điều kiện
không có oxi, các vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ biến thành năng lượng hoạt động và khí mê
tan. Hỗn hợp khí CH4, H2S, NOx, CO2…tạo thành khí biogas.
Cơ chế 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Các chất hữu cơ phân hủy thành các axit hữu cơ, CO2, H2 và các sản phẩm
khoáng hóa khác dưới tác dụng của vi khuẩn yếm khí có enzym cellulosase theo sơ đồ:
CxHyOz → các axit hữu cơ, CO2, H2
Giai đoạn 2: Các axit hữu cơ, CO2, H2 tiếp tục bị tác động bởi các vi khuẩn metan:

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
CO + 3H2 → CH4 + H2O
4CO + 2H2 → CH4 + 3CO2
4HCOOH

→ CH4 + 3CO2 + 3H2O

4CH3OH

→ 3CH4 + 2H2O + CO2

CH3COOH → CH4 + H2O
Các giai đoạn này chịu ảnh hưởng của vi khuẩn bacilus, acetogenic bacteria (vi khuẩn tổng
hợp axetat), và một số loại vi khuẩn khác…
Như vậy biogas được hình thành trong môi trường kỵ khí dưới tác dụng của enzim
cellulosase và nhóm vi khuẩn metan, trong đó vai trò enzim cellulosase là phân hủy các chất hữu
cơ thành các phân tử thấp hơn, các chất này nhờ nhóm vi khuẩn metan tác dụng với nhau tạo
thành khí metan có khả năng đốt sinh năng lượng.

- Nguyên tắc hoạt động:

Trang 14


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Chất thải từ trang trại hay xí nghiệp chế biến sẽ được thu gom theo hệ thống vào các hầm
Biogas kín khí. Tại đây lượng vi khuẩn gây hại trong phân và chất thải chăn nuôi bị phân hủy
thành khí gas và nước. Khí gas sinh ra sẽ được chứa dưới nắp hầm theo ống dẫn khí đến các hệ
thống tiêu thụ khí. Phần hỗn hợp phân đã được phân hủy sẽ qua bể chứa riêng được dùng để làm
phân bón….Trường hợp khí gas tạo ra mà không được sử dụng sẽ được dẫn theo ống dẫn khí

tới các túi dự trữ khí.

Nguồn: TS. Lê Quốc Tuấn, Bài giảng Công nghệ sinh thái.
Một số hầm biogas thường dùng: loại hầm sinh khí kiểu vòm cố định, loại hầm sinh khí có
nắp đậy di động, loại hầm sinh khí kiểu túi.

2.4.2.

Xử lý nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp phân, nước tiểu, nước rửa chuồng trại và tắm
heo, thức ăn rơi vãi… có hàm lượng ô nhiễm cao, nhất thiết phải được xử lý trước
khi được thải ra môi trường. Việc xử lý nước thải chăn nuôi nhằm loại bớt hàm
lượng chất rắn và khoáng hóa chất hữu cơ có trong nước thải.
Phương pháp xử lý sinh học: khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải
nhờ vi sinh vật hiếu khí hay kị khí. Có thể tóm tắt xử lý sinh học gồm các biện pháp
sau:
2.4.2.1.

Xử lý nước thải chăn nuôi trong điều kiện tự nhiên

a) Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc, cánh đồng tưới
Trang 15


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Khi lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng và keo sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng
tạo ra một màng vô số vi sinh vật bao bọc trên bề mặt các hạt đất. Những vi sinh vật
sẽ sử dụng oxi của không khí qua các khe đất và chuyển hóa các chất hữu cơ thành
các hợp chất khoáng.

b) Ao hồ sinh học (còn gọi là ao hồ ổn định nước thải)
Cơ sở khoa học của phương pháp là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước,
chủ yếu là vi sinh vật và các thủy sinh khác, các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành
các chất khí và nước. Tùy theo độ sâu của ao ta có: ao kiếu khí, ao kỵ khí và ao tùy
nghi. Như vậy, quá trình làm sạch không phải thuần nhất là quá trình hiếu khí, mà
còn cả quả trình tùy nghi và kị khí. (Th.s Lâm Vĩnh Sơn)
- Ao hiếu khí: sâu ≤ 1 m để ánh sáng có thể chiếu xuyên đến đáy được vi sinh
vật phân hủy chất thải tạo ra CO2 và H2O.
- Ao tuỳ nghi: sâu 1-2.5 m và các quá trình sinh học diễn ra phức tạp.
- Ao kỵ khí: sâu 2.5 – 9 m, dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy, ao
có thể tiếp nhận nước thải có độ ô nhiễm cao.
2.4.2.2.

Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp nhân tạo

a) Phương pháp xử lý hiếu khí
 Quá trình sinh trưởng lơ lửng
- Xử lý nước thải bằng mô hình bể aerotank (bùn hoạt tính hiếu khí)
Trong bể aerotank diễn ra quá trình oxi hóa các chất hữu cơ trong nước thải
nhờ những vi sinh vật hiếu khí, chúng tạo thành bùn hoạt tính.
- Xử lý nước thải bằng mương oxy hóa
Việc làm thoáng bố sung oxy và khuấy trộn được thực hiện bằng cách cho
nước thải chảy dọc theo mương. Đến cuối chiều dài mương, hầu hết chất hữu cơ
trong nước thải đã được các vi sinh vật khoáng hóa.
 Quá trình sinh trưởng dính bám
- Xử lý bằng bể lọc sinh vật (biofilter)
Trang 16


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi

Nguyên lý hoạt động là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng
sinh học (0.1 – 0.4 mm), oxi hóa các chất bẩn hữu cơ có trong nước. Các màng sinh
vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí và kị khí tùy tiện. Khi các chất hữu cơ
trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hô hấp nội bào,
và màng tróc khỏi vật liệu lọc, lớp màng mới lại xuất hiện.
b) Các phương pháp xử lý kị khí
 Vi sinh vật phát triển ở trạng thái lơ lửng
- Xử lý nước thải bằng hầm ủ khí sinh vật (biogas)
Quá trình trải qua nhiều giai đoạn với hàng loạt phản ứng hóa học có sự tham
gia của nhiều loài vi sinh vật kị khí. Sự len men các hợp chất hữu cơ tạo ra khí sinh
vật có chứa 60-70% CH4, 30-35% CO2, phần còn lại là H2, N2, H2S, NH3, hơi nước.
Sau quá trình len men, hàm lượng chất hữu cơ giảm 80-85%. Để hầm ủ khí
vận hàng tốt cần đảm bảo các điều kiện tối ưu cho quá trình lên men như: nhiệt độ,
xáo trộn đều, bổ sung tỉ lệ phân thích hợp, đặc biệt là điều kiện kị khí tốt.
- Bể phân hủy kị khí tiếp xúc
Để khắc phục nhược điểm của bể phân hủy kị khí đơn giản, sử dụng thêm 1 bể
lắng để tách sinh khối của vi sinh vật và cặn hữu cơ chưa phân hủy, đưa trở lại vào
bể phân hủy, chỉ cho nước thải đã xử lý ra. Sự lưu hồi này vừa tận dụng triệt để sinh
khối vi sinh vật vừa làm nâng cao chất lượng dòng ra.
 Vi sinh vật phát triển trên giá thể
- Tầng sôi
Có cấu tạo tương tự bể lọc sinh học kị khí nhưng các giá thể của loại vật liệu
nhẹ, nên có thể chuyển động lơ lửng khi có dòng nước thải chảy ngược dòng từ
dưới lên trên, tạo thành tầng sôi.
- Tầng tĩnh (bể lọc sinh học kị khí)
Có cấu tạo tương tự như bể lọc sinh học hiếu khí. Tuy nhiên, trong bể lọc sinh
học kị khí, nước thải được chảy ngược dòng hoặc xuôi dòng, đồng thời thiết bị được
làm kín và không có sự bổ sung O2, tạo điều kiện cho vi sinh vật kị khí phát triển.
Trang 17

Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
 Kiểu hỗn hợp
- Hệ thống UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Mô hình UASB đã được phát triển bởi giáo sư Lettinga ở Đại học Nông
Nghiệp Wagenningen (Hà Lan) cuối những năm 1970 trên cơ sở của lọc kị khí.
Dòng nước thải vào chảy ngược dòng từ dưới lên trên, tạo sự khuấy trộn trong bể
xử lý, tăng mức độ xử lý. Nước thải đã xử lý thoát ra máng tràng dọc theo thành bể
và theo ống dần ra ngoài.
- Bể 2 vỏ
Do dòng chảy ngược có thể làm xáo trộn quá nhiều nước thải có trong bể, ảnh
hưởng đến độ sạch của dòng ra, bể 2 vỏ được thiết kế thêm một ngăn lắng bên trên,
làm cho các hạt chất hữu cơ chưa phân hủy và sinh khối vi sinh vật lắng lại, nâng
cao chất lượng dòng nước thải ra. (Lê Thị Lan Thảo, 2005)
2.4.3.

Xử lý mùi hôi

Xử lý mùi hôi chuồng trại bằng phương pháp sinh học dựa trên việc sử dụng
vi sinh vật để oxi hóa các hợp chất có mùi trong không khí, tạo các sản phẩm không
có mùi hoặc có cường độ mùi thấp hơn. Tuy nhiên, phương pháp này chưa được
nghiên cứu sâu.
3. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI
CHĂN NUÔI.
3.1. Khái niệm
- Công nghệ sinh thái là sự kết hợp các quy luật sinh thái và công nghệ để giải
quyết các vấn đề môi trường như xử lý chất thải, kiểm soát xóa mòn phục hồi sinh
thái và nhiều ứng dụng khác nhằm hướng tới sự phát triển bền vững.
- Việc áp dụng công nghệ sinh thái vào xử lý chất thải chăn nuôi đem là hiệu
quả cao. Vì công nghệ này xử lý triệt để lượng chất thải chăn nuôi, hầu hết chất thải

chăn nuôi sau khi qua xử lý đều được sử dụng làm phân bón cây hay làm chất đốt…
vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa đem lại hiệu quả kinh tế. Hiện nay, công
nghệ sinh thái đã không còn xa lạ với người dân, nó đã được ứng dụng rộng rãi bởi
tính năng “không đòi hỏi công nghệ cao và không sinh ra chất thải”.
3.2. Ứng dụng công nghệ sinh thái vào xử lí chất thải chăn nuôi
Trang 18


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
3.2.1.

Xử lý chất thải rắn

Phân chuồng sau khi xử lý

Biogas
Biogas
Chất thải
Chất thải
rắn
rắn

Khí
biogas

Đun bếp
Đun bếp
Chạy máy phát điện
Chạy máy phát điện
Sưởi ấm cho vật nuôi

Sưởi ấm cho vật nuôi

Xử lý
Xử lý

Thắp sáng
Thắp sáng
Ủ

Ủ

Bón cây
Bón cây

Hình 3.2.1. Sơ đồ xử lý chất thải thải rắn
Hình 3.2.1 trên là một mô hình xử lý chất thải rắn chăn nuôi kép kín, không
sinh ra chất thải. Chất thải rắn chăn nuôi (phân, thức ăn thừa, rơm…) đem xử lý
bằng hai cách là ủ phân để bón cây và sản xuất khí sinh học để sử dụng trong sinh
hoạt. Đặc biệt, lượng phân chuồng sau khi làm biogas vẫn có thể tận dụng được để
bón cây vì phần lớn vi trùng, vi khuẩn, trứng giun sán đã bị tiêu diệt nên sản phẩm
phân hủy này an toàn cho cây trồng. Phương pháp sản xuất biogas hầu như tận dụng
triệt để sinh khối của phân gia súc. Đây là mô hình đem lại hiệu quả cao về mặt môi
trường lẫn kinh tế. Phân gia súc được sử dụng triệt để, không bị phát tán ra ngoài
nên hạn chế ô nhiếm môi trường và dịch bệnh. Đồng thời, lượng phân sau xử lý
cũng rất thích hợp để bón cho cây trồng. Hiện nay, mô hình này đã được ứng dụng
rộng rãi, và đây là mô hình hướng tới chăn nuôi sinh thái.
3.2.2.

Trang 19

Xử lý chất thải lỏng


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi

Đun bếp
Đun bếp
Chạy máy phát điện
Chạy máy phát điện

Biogas
Biogas

Sưởi ấm vật nuôi
Sưởi ấm vật nuôi

Chất thải
Chất thải
lỏng
lỏng

Xử lý
Xử lý

Thắp sáng
Thắp sáng

Nước thải
sau biogas

Hệ thống đất ngập nước nhân tạo
Hệ thống đất ngập nước nhân tạo

Ao lắng
Ao lắng

Tưới cây
Tưới cây

Hình 3.2.2. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi
Sơ đồ hình 3.2.2 mô tả một cách đơn giản việc ứng dụng công nghệ sinh thái
vào xử lý nước thải chăn nuôi. Công nghệ biogas và sử dụng công nghệ đất ngập
nước là công cụ xử lý nước thải có hiệu quả cao. Ngoài ra, nước thải còn được xử lý
dựa vào khả năng tự làm sạch của nước bằng cách đưa nước thải qua các ao hồ sinh
học (ao hiếu khí, ao kỵ khí, ao tùy nghi), tại đây các chất nhiễm bẩn bị phân hủy
thành các chất khí và nước. Nước thải sau xử lý hoàn toàn có thể đem tưới cây hoặc
thải ra nguồn tiếp nhận mà không gây ra ô nhiễm môi trường.
a) Sản xuất khí sinh học (biogas)
Lượng chất hữu cơ phức tạp có trong nước thải chăn nuôi được vi sinh vật kỵ
khí phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản trong môi trường yếm khí. Trong đó, có
sản phẩm chính là khí mêtan, khí này được dùng như một loại nhiên liệu sinh nhiệt.
Theo số liệu điều tra hiện có của Viện Công nghệ sinh học và Môi trường, Đại học Nông
Lâm Tp.HCM, nước thải sau biogas (đã được xử lý với công nghệ biogas) có chất lượng vượt rất
xa các giới hạn của quy chuẩn môi trường dành cho nước thải công nghiệp sau xử lý.

Trang 20


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
Do đó, việc tiếp tục xử lý nước thải sau biogas là rất cần thiết nhằm bảo vệ môi trường và sự

phát triển bền vững của ngành chăn nuôi. Vấn đề quan trọng hàng đầu là việc chọn lựa công nghệ
xử lý sao cho không những chỉ đạt tiêu chuẩn môi trường được quy định mà còn thích hợp với khả
năng tài chính và trình độ kỹ thuật của nông dân. Trong bối cảnh như vậy, công nghệ sinh thái
(ecological engineering) nói chung, và công nghệ đất ngập nước (constructed wetlands) nói riêng
phù hợp để xử lý nước thải sau biogas.
b) Đất ngập nước nhân tạo
Đất ngập nước (wetland) được hiểu là phần đất có chứa nước trong đất thường xuyên ở dạng
bão hoà hoặc cận bão hòa. Trong thiên nhiên, đất ngập nước hiện diện ở các vùng trũng thấp như
các cánh đồng lũ, đầm lầy, ao hồ, kênh rạch, ruộng nước, vườn cây, rừng ngập nước mặn hoặc nước
ngọt, các cửa sông tiếp giáp với biển. Đất ngập nước tham gia tích cực vào chu trình thủy văn và có
khả năng xử lý chất thải qua quá trình tự làm sạch bằng các tác động lý hóa và sinh học phức tạp.
Tuy nhiên, việc xử lý nước thải qua đất ngập nước tự nhiên thường chậm, phải có nhiều diện
tích và khó kiểm soát quá trình xử lý nên các nhà khoa học đã đề xuất ra biện pháp xây dựng các
khu xử lý nước thải qua đất (land treatment). Khu này được gọi là khu đất ngập nước nhân tạo
(constructed wetland), là hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước nhưng
việc xử lý nước thải hiệu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lý được quá trình vận
hành ở mức đơn giản.
Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước nhân tạo cơ bản theo hình thức chảy: loại chảy tự do trên
mặt đất (free surface flow) và loại chảy ngầm trong đất (subsurface flow). Loại chảy tự do thì ít tốn
kém và tạo sự điều hòa nhiệt độ khu vực cao hơn loại chảy ngầm nhưng hiệu quả xử lý thì kém
hơn, tốn diện tích đất nhiều hơn và có thể phải giải quyết thêm vấn đề muỗi và côn trùng phát triển.
Đất ngập nước nhân tạo kiểu chảy ngầm lại phân ra hai kiểu chảy: chảy ngang (horizontal flow)
(hình 1) và chảy thẳng đứng (vertical flow) (hình 2). Việc chọn lựa kiểu hình tùy thuộc vào địa
hình và năng lượng máy bơm. Đôi khi người ta phối hợp cả hai hình thức xử lý này.

Trang 21


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi

Nguồn: Lê Anh Tuấn, 2007. Xử lý nước thải các ao nuôi cá nước ngọt bằng
đất ngập nước kiến tạo.
Nhiều loại cây trồng cho vùng đất ngập nước nhân tạo được lựa chọn để tham gia vào quá
trình hấp thu các chất ô nhiễm trong nước thải, nhiều nhất là các loại cây sậy, năn, lác, cỏ Vetiver
Trang 22


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi
(cho loại chảy ngầm) hoặc lục bình, hoa súng, bèo các loại … Vì các loại cây này có đặc tính là

chịu hạn và chịu nước rất tốt, đặc biệt là chúng có thể sống và sinh trưởng được
trong vùng ngập nước có mức độ ô nhiễm cao.
Mô hình đất ngập nước nhân tạo là một trong những mô hình được sử dụng
rộng rãi để xử lý nước thải. Trong mô hình đất ngập nước nhân tạo, các quá trình
lắng, lọc, các quá trình sinh học diễn ra một cách tự nhiên và đồng bộ làm cho hiệu
suất xử lý nước tăng cao, đồng thời biến chất thải thành sinh khối của thực vật. Đây
là một trong những mô hình đóng kín được vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng
một cách tối ưu nhất. Từ quá trình phân tích chất lượng nước có thể biết được hiệu
quả xử lý nước của mô hình đất ngập nước nhân tạo.
3.2.3.

Chăn nuôi dùng đệm lót sinh thái

Đệm lót sinh học là việc sử dụng hệ men vi sinh vật có ích được rải lên bề mặt của
lớp mùn cưa hay chấu trên nền chuồng chăn nuôi. Hệ men này có tác dụng chủ yếu: Phân
giải phân, nước tiểu do vật nuôi thải ra, ức chế và tiêu diệt sự phát triển của hệ vi sinh vật
có hại, khống chế sự lên men sinh khí hôi, thối; Phân giải một phần mùn cưa; giữ ẩm cho
vật nuôi, đệm lót lên men luôn luôn ấm bởi nhiệt từ hoạt động của hệ men vi sinh vật.
Hiệu quả của việc sử dụng đệm lót lên men: Tiết kiệm 80% nước trong chăn nuôi
(không tốn nước vệ sinh chuồng trại), 60% nhân lực (chỉ cần người cho lợn ăn không tốn

nhân lực vệ sinh huồng trại), 10% thức ăn (vật nuôi nhai nuốt nguồn protein vsv có lợi),
giúp môi trường chăn nuôi không bị ô nhiễm (không sinh ra phân), giúp sản phẩm thịt có
màu, mùi, vị gần với chăn nuôi hữu cơ, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Một đệm lót
nền chuồng được xử lý tốt có thể kéo dài thời gian sử dụng từ 6 tháng đến một năm hoặc
có thể dài hơn, phụ thuộc vào nguyên liệu dùng làm đệm lót; độ dày đệm lót hay chế độ
bảo dưỡng.
Công nghệ chăn nuôi trên đệm lót sinh học với kỹ thuật làm chuồng, chuẩn bị đệm
lót và chăm sóc vật nuôi đơn giản, mặt khác hiệu quả của nó là rất lớn không gây ô nhiễm
môi trường, không gây dịch bệnh trong chăn nuôi, tạo môi trường thuận lợi cho vật nuôi
sinh trưởng phát triển là giải pháp hữu hiệu nhất cho bài toán về ô nhiễm môi trường và
phòng dịch bệnh trong chăn nuôi. Vì vậy người chăn nuôi có thể áp dụng một cách hiệu
quả đệm sinh học này.

Trang 23


Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chấất thải chăn nuôi

3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
3.2.4.
Mô hình VAC

VAC là cụm từ viết tắt của 3 chữ cái đầu của 3 từ ‘’vườn’, ‘ao’ và ‘chuồng’. Trong khái niệm
chung: ‘Vườn’ là yếu tố phản ánh các hoạt động trồng trọt trong vườn, ‘Ao’ là chỉ các hoạt động
nuôi cá trong ao và ‘Chuồng’ chỉ các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm.
VAC là một mô hình thâm canh sinh học cao, trong đó các hoạt động trồng trọt, nuôi trồng
thủy sản và chăn nuôi gia súc gia cầm là các hoạt động chính. Các hoạt động này có những mối
quan hệ mật thiết và khăng khít nhau, tạo nên một hệ thống canh tác tổng thể, giúp sử dụng hợp lý
và tốt hơn nguồn đất đai, nguồn nước và năng lượng mặt trời để đạt tới hiệu quả kinh tế cao với
mức đầu tư thấp.
VAC và các mối quan hệ tương hỗ thúc đẩy phát triển:

Như chúng ta có thể thấy: ‘Vườn’ cung cấp các thức ăn cho chăn nuôi (rau, cỏ, thân cây đậu,
ngô, rau lang, lá sắn...), ngược lại ‘chuồng’ cung cấp phân bón được chế biến từ chất thải gia súc,
gia cầm cho cây trồng trong vườn. ‘Ao’ cung cấp nước tưới và bùn làm tăng chất lượng đất cho cây
Trang 24