Nghiên Cứu Sử Dụng Phèn Sắt Đề Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Lợn Sau Biogas Tại Trạng Trại Phạm Văn Quảng, Tỉnh Bắc Giang

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG
-------------------------&--------------------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHÈN SẮT ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS TẠI
TRANG TRẠI PHẠM VĂN QUẢNG – THÔN HỢP
THẮNG – XÃ TIẾN THẮNG – HUYỆN YÊN THẾ
TỈNH BẮC GIANG

Người thực hiện
Lớp
Khóa
Chuyên ngành
Giáo viên hướng dẫn
Địa điểm thực tập

: PHẠM THỊ DIỄM MY
: MTA
: 57
: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
: TH.S TRẦN THANH HẢI
: BỘ MÔN HÓA – KHOA MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2016

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của tôi. Số liệu và kết
quả trong khóa luận là tôi làm ra và chưa từng được sử dụng trong bất cứ
luận văn nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận
đều được sự đồng ý và các thông tin trích dẫn trong khóa luận được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Sinh viên

Phạm Thị Diễm My

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành khóa luận này tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của
các thầy cô trong Học viện Nông Nghiệp Việt Nam.
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với tập thể thầy cô cùng
các cô chú nhân viên kỹ thuật Bộ môn Hóa – Khoa Môi Trường đã tạo điều
kiện rất nhiều cho tôi trong quá trình thực tập tốt nghiệp tại Bộ môn.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô khoa Môi trường – Học viện
Nông Nghiệp Việt Nam đã tận tình chỉ dạy tôi trong suốt bốn năm học vừa
qua.
Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Trần Thanh Hải đã

tận tình hướng dẫn tôi suốt 3 năm học và trong suốt thời gian làm khóa luận
này. Nhờ thầy tôi không chỉ có thêm kiến thức trong học tập mà còn thêm cả
kiến thức trong cuộc sống.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, các em sinh viên
nghiên cứu khoa học cùng tôi do Th.S Trần Thanh Hải hướng dẫn đã ủng hộ
giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

Sinh viên

Phạm Thị Diễm My

ii

năm 2016


MỤC LỤC

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Số lượng lợn phân theo các vùng của Việt Nam......Error: Reference
source not found
Bảng 1.2. Thành phần (%) của phân gia súc, gia cầm. .Error: Reference source
not found

Bảng 1.3 Thành phần trung bình của nước tiểu các loại gia súc...............Error:
Reference source not found
Bảng 2.1. Các phương pháp phân tích..........Error: Reference source not found
Bảng 3.1. Sử dụng đất của trang trại............Error: Reference source not found
Bảng 3.2. Giá trị các thông số vật lý của mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau
biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến
Thắng- huyện Yên Thế- tỉnh Bắc Giang.....Error: Reference source
not found
Bảng 3.3. Giá trị các thông số hóa học của nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắnghuyện Yên Thế- tỉnh Bắc Giang. Error: Reference source not found
Bảng 3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng phèn sắt tới hiệu suất xử lý
pH, TSS, COD, BOD5, Nito tổng số, Photpho tổng số............Error:
Reference source not found
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly tới hiệu suất
xử lý TSS, COD, BOD5, Nito tổng số, Photpho tổng số.........Error:
Reference source not found
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng chất điện ly keo tụError:
Reference source not found
Bảng 3.7. Bảng kết quả giá trị pH của mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắnghuyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt và
chất điện ly..................................Error: Reference source not found
iv


Bảng 3.8. Bảng kết quả giá trị TSS của mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas của trang
trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yêntỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt và chất điện ly.......Error:
Reference source not found
Bảng 3.9. Bảng kết quả giá trị BOD5 của mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắnghuyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt và
chất điện ly..................................Error: Reference source not found

Bảng 3.10. Bảng kết quả giá trị COD của mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắnghuyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt và chất
điện ly..........................................Error: Reference source not found
Bảng 3.11. Bảng kết quả giá trị Nito tổng số của mẫu nước thải chăn nuôi lợn
sau biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến
Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt
và chất điện ly...............................Error: Reference source not found
Bảng 3.12. Bảng kết quả giá trị Photpho tổng số của mẫu nước thải sau
biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến
Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt
và chất điện ly...............................Error: Reference source not found
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý.Error: Reference source not
found
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu qủa xử lý..........Error: Reference
source not found

v


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Biểu đồ số lượng lợn trong giai đoạn 2005-2015....Error: Reference
source not found
Hình 1.2. Biểu đồ số lượng gà trong giai đoạn 2005-2015.....Error: Reference
source not found
Hình 1.3. Biểu đồ số lượng bò trong giai đoạn 2005-2015.....Error: Reference
source not found
Hình 1.4. Biểu đồ phân bố trang trại chăn nuôi theo vùng sinh thái năm 2014.
.......................................................Error: Reference source not found
Hình 1.5. Đồ thị biểu diễn lực tương tác giữa các hạt keo trong hệ keo...Error:
Reference source not found

Hình 1.6. Sơ đồ về sự keo tụ nhạy cảm........Error: Reference source not found
Hình 3.1. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi lợn của trang trại. .Error: Reference
source not found
Hình 3.2. Mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas của trang trại Phạm Văn
Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Yên Thế- tỉnh Bắc
Giang....................................................................................................
Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện giá trị Nito tổng số phân tích từ mẫu nước thải
chăn nuôi lợn sau biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp
Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang..........Error:
Reference source not found
Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện giá trị Photpho tổng số phân tích từ mẫu nước thải
chăn nuôi lợn sau biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp
Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang..........Error:
Reference source not found
Hình 3.5. Mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas trước và sau xử lý.....Error:
Reference source not found
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân
Yên- tỉnh Bắc Giang......................Error: Reference source not found
vi


Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện hàm lượng BOD 5của trang trại Phạm Văn Quảngthôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang
trước và sau khi keo tụ so sánh với cột B QCVN40:2011/BTNMT
.......................................................Error: Reference source not found
Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện hàm lượng COD của trang trại Phạm Văn Quảngthôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang
trước và sau khi keo tụ so sánh với cột B QCVN40:2011/BTNMT
.......................................................Error: Reference source not found
Hình 3.8. Biểu đồ thể hiện hàm lượng Nito tổng số của trang trại Phạm Văn
Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc
Giang

trước

và

sau

khi

keo

tụ

so

sánh

với

cột

B

QCVN40:2011/BTNMT...............Error: Reference source not found
Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện hàm lượng Photpho tổng số của trang trại Phạm
Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh
Bắc Giang trước và sau khi keo tụ so sánh với cột B
QCVN40:2011/BTNMT...............Error: Reference source not found
Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý..........Error:
Reference source not found

Hình 3.11. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng keo tụ làm
giảm các giá trị COD, BOD5 của nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắnghuyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang....Error: Reference source not found
Hình 3.12. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng keo tụ làm
giảm các giá trị Nito tổng số, Photpho tổng số của nước thải chăn
nuôi lợn sau biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp
Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang..........Error:
Reference source not found

vii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD5
BTNMT
COD
NĐ - CP
QĐ
QCVN
TCVN
TT
TSS
VSV
WHO
H%
CHC

Nhu cầu ôxy sinh hóa
Bộ Tài nguyên Môi trường
Nhu cầu ôxy hóa học

Nghị định – Chính phủ
Quyết định
Quy chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam
Thông tư
Tổng chất rắn lơ lửng
Vi sinh vật
Tổ chức y tế thế giới
Hiệu quả xử lý
Chất hữu cơ

viii


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Chăn nuôi hiện đang là một ngành mũi nhọn trong việc chuyển đổi cơ
cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng hàng hóa đa dạng vật nuôi, trong đó có
chăn nuôi lợn.Theo số liệu của Tổng cục thống kê trong giai đoạn 20112015, chăn nuôi lợn từng bước phát triển ổn định, tăng cả về quy mô đầu con
và sản lượng thịt hơi xuất chuồng. Năm 2011, tổng đàn lợn cả nước là 27,06
triệu con, năm 2015 là 27,7 triệu con. Phân bố đàn lợn theo từng vùng như
sau: Vùng Đồng bằng sông Hồng là 25,74%, vùng Trung du miền núi phía
Bắc là 24,1%, vùng Đông Nam Bộ là 10,51%, vùng Tây Nguyên là 6,58%.
Năm 2000, Chính phủ ban hành Nghị quyết 03/2000/NQ-CP- Về kinh tế
trang trại- đã thúc đẩy sự chuyển đổi từ hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ theo hộ
gia đình sang hình thức chăn nuôi tập trung theo quy mô trang trại. Số lượng
trang trại chăn nuôi ở nước ta tăng từ 1.761 trang trại vào năm 2001 lên 9.897
trang trại vào năm 2014( Tổng cục Thống kê, 2014).
Tuy nhiên trong điều kiện kinh tế xã hội ở nước ta hiện nay phát triển
chăn nuôi sẽ là sinh kế quan trọng của nhiều triệu nông dân, tạo việc làm tăng

thu thập và cải thiện điều kiện sống cho hầu hết người lao động. Nếu các chất
thải chăn nuôi đặc biệt là phân chuồng không được xử lý hiệu quả sẽ là một
trong những nguồn gây ô nhiễm lớn cho môi trường, ảnh hưởng xấu đến đời
sống, sức khỏe của cộng đồng dân cư trước mắt cũng như lâu dài. Vấn đề đặt
ra là phát triển chăn nuôi nhưng phải bền vững để hạn chế tối đa mức độ gây
ô nhiễm và bảo vệ được môi trường sinh thái. Trong thực tiễn hiện nay xử lý
chất thải trang trại chăn nuôi lợn bằng hầm Biogas là phổ biến nhất nhằm
giảm thiểu khí methane và sản xuất năng lượng sạch. Tuy nhiên với quy mô
trang trại với số lượng nuôi lớn, lượng khí thải phát sinh nhiều khả năng xử lý
của bể Biogas bị suy giảm không được xử lý triệt để, nước thải sau Biogas
được thải ra môi trường có hàm lượng các chất hữu cơ vẫn còn cao làm ảnh
hưởng tới đời sống của con người và môi trường sinh thái. Do đó việc nghiên
1


cứu xử lý nước thải tại trang trại là nhiệm vụ cấp bách để đảm bảo phát triển
ngành chăn nuôi một cách bền vững.
Từ những lý do trên tôi lựa chọn thực hiện đề tài:” Nghiên cứu sử dụng
Phèn sắt để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas tại trang trại Phạm
Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc
Giang”.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Đánh giá các thông số vật lý và hóa học cơ bản của nước thải chăn nuôi
lợn sau Biogas tại trang trại Phạm Văn Quảng - thôn Hợp Thắng - xã Tiến
Thắng - huyện Tân Yên - tỉnh Bắc Giang.
- Sử dụng Phèn sắt để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas nhằm
giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.
- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng Phèn sắt trong xử lý nước thải chăn
nuôi lợn sau Biogas.

2


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan về ngành chăn nuôi lợn ở Việt Nam
1.1.1 Tình hình phát triển của ngành chăn nuôi lợn trong những năm gần đây
Việt Nam là quốc gia có 70% dân số làm nông nghiệp. Nông nghiệp
đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế của nước ta. Chăn nuôi là một trong
hai lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế nông nghiệp ( trồng trọt và chăn
nuôi). Chăn nuôi Việt Nam ngày nay đạt mức tăng trưởng cao không những
đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn hướng tới xuất khẩu.
Chăn nuôi gia súc, gia cầm đang chuyển dịch theo hướng tích cực, từ
chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán sang chăn nuôi tập trung theo mô hình trang trại,
gia trại, ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật, tăng hiệu quả kinh tế. Theo
kết quả điều tra chăn nuôi tại thời điểm 01/10/2015, đàn trâu cả nước có 2,5
triệu con, tăng 0,1% so với cùng thời điểm năm trước; đàn bò có 5,4 triệu con,
tăng 2,5%, riêng đàn bò sữa đạt 275,3 nghìn con, tăng 21%. Đàn lợn có 27,7
triệu con, tăng 3,7%; đàn gia cầm có 341,9 triệu con, tăng 4,3%. Sản lượng
thịt hơi các loại năm nay ước tính đạt khá, trong đó sản lượng thịt trâu đạt
85,8 nghìn tấn, tăng 0,1%; sản lượng thịt bò đạt 299,3 nghìn tấn, tăng 2,2%;
sản lượng thịt lợn đạt 3,5 triệu tấn, tăng 4,2%; sản lượng thịt gia cầm đạt
908,1 nghìn tấn, tăng 3,8%( Theo Tổng cục thống kê, 2015).

3


(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2015)
Hình 1.1. Biểu đồ số lượng lợn trong giai đoạn 2005-2015.

(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2015)
Hình 1.2. Biểu đồ số lượng gà trong giai đoạn 2005-2015.

4


(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2015)
Hình 1.3. Biểu đồ số lượng bò trong giai đoạn 2005-2015.
Việt Nam là nước có nền nông nghiệp lâu đời với số dân làm nông
nghiệp lớn và nông nghiệp có một vị trí quan trọng trong nền kinh tế đất
nước. Tuy nhiên trong những năm gần đây nền nông nghiệp Việt Nam chịu áp
lực về đất đai rất lớn do tốc độ tăng dân số và quá trình đô thị hóa nhanh đã làm
giảm diện tích đất nông nghiệp. Để đảm bảo an toàn về lương thực và thực
phẩm, biện pháp duy nhất là thâm canh trong cả trồng trọt lẫn chăn nuôi trong đó
chăn nuôi lợn là một thành phần quan trọng trong định hướng phát triển.
Từ thực trạng trên Thủ tướng chính phủ đã ra quyết định số
10/2008/QĐ-TT ngày 16 tháng 1 năm 2008 của Thủ tướng chính phủ và phê
duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 như sau:
- Đến năm 2020 ngành chăn nuôi cơ bản chuyển sang sản xuất phương
thức trang trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm đảm bảo
chất lượng cho tiêu dùng và xuất khẩu.
- Tỷ trọng chăn nuôi trong nông nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%.
-Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế
có hiệu quả các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi.

5


-Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phương thức trang trại,
công nghiệp và cơ sở giết mổ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử

lý chất thải, bảo vệ và giảm ô nhiễm môi trường.
- Mức tăng trưởng bình quân: Giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5-6% năm.
1.1.2 Hiện trạng của việc chăn nuôi lợn theo quy mô trang trại ở Việt Nam
Trong những năm gần đây việc phát triển chăn nuôi theo quy mô trang
trại tập trung phát triển mạnh, xu hướng chuyển từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán
theo quy mô hộ gia đình đang dần chuyển sang chăn nuôi trang trại tập trung
theo hướng sản xuất hàng hóa diễn ra mạnh ở nước ta. Năm 2014 cả nước có
9.897 trang trại chăn nuôi (bằng 38,72 tổng số trang trại nông nghiệp), 2 vùng
Đồng bằng sông Hồng và Đông Nam bộ có nhiều trang trại nhất tương ứng có
3.444 và 2.522 trang trại (Tổng cục thống kê, năm 2014). Số lượng trang trại
chăn nuôi ở nước ta tăng tương đối nhanh và đều ở tất cả các vùng.

Hình 1.4. Biểu đồ phân bố trang trại chăn nuôi theo vùng sinh thái
năm 2014.
Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung
ngày càng trở lên phổ biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới. Hiện
nay, số lượng trại chăn nuôi lợn quy mô lớn ngày càng tăng. Các trại chăn
nuôi tập trung có trên 100 – 200 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng
nuôi. Tuy nhiên, các khu công nghiệp vẫn còn phát triển tự phát chưa được
6


quy hoạch, chủ yếu được xây dựng trên đất vườn nhà, đất mua hoặc thuê tại
địa phương. Nhiều trang trại xây dựng ngay trong khu dân cư gây ô nhiễm
môi trường, nguy cơ dịch bệnh cho vật nuôi, con người và ảnh hưởng lớn tới
sự phát triển bền vững của ngành chăn nuôi.
Bảng 1.1. Số lượng lợn phân theo các vùng của Việt Nam
Đơn vị: 1000con
Năm
2008

2009
2010
2011
2012
2013
2014
Cả nước
26701,6 27627,7 27373,2 27055,9 26494,0 26264,4 26761.6
ĐBSH
6971,9 7095,7 6940,5 7092,1 6855,2 6759,5 6824,8
TD và MNPB
5927,4 6317,2 6602,1 6424,9 6346,9 6328,8 6626,4
BTB
và
5880,0 5888,0 5552,9 5253,3 5084,9 5099,4 5207,5
DHMN
ĐNB
2372,7 2611,6 2485,3 2801,4 2780,0 2758,8 2890,1
ĐBSCL
3630,1 3730,8 3798,9 3772,5 3722,9 3595,6 3470,4
(Nguồn: Tổng cục thống kê ,2014)
1.1.3 Tình hình xả thải tại các trang trại chăn nuôi lợn và những ảnh
hưởng đến môi trường
Hiện nay với sự hội nhập quốc tế kèm với nó là sự gia tăng những quy
định về BVMT, ý thức ngày càng nâng cao của cộng đồng về các vấn đề môi
trường thì vấn đề môi trường nói chung và môi trường chăn nuôi nói riêng đã
nhận được sự quan tâm của cộng đồng. Trên thế giới, môi trường chăn nuôi
đã được đánh giá một cách khá toàn diện, một trong số đó là các nghiên cứu
về xử lý chất thải chăn nuôi. Tại Việt Nam, mặc dù đã phần nào cảm nhận
được tác hại về môi trường do chăn nuôi gây ra xong gần như chưa có một

nghiên cứu đầy đủ nào về quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi.
Khi còn chăn nuôi nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng chất thải từ chăn
nuôi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp thì chất thải chăn nuôi từ các hộ gia
đình gần như không phải là mối hiểm họa đối với môi trường, tuy nhiên, khi
chuyển sang hình thức tập trung theo quy mô lớn thì còn rất nhiều trang trại
chăn nuôi lợn hàng ngày thải ra một lượng lớn chất thải không được xử lý và
đổ trực tiếp vào hệ thống thoát nước, kênh mương trong vùng làm nhiều hộ
dân không có nước sinh hoạt( nước giếng trong vùng có váng, mùi hôi tanh),
7


tỷ lệ người dân bị mắc bệnh tiêu chảy, mẩm ngứa và nghẻ lở cao. Ô nhiễm do
chất thải chăn nuôi không chỉ ảnh hưởng nặng tới môi trường khu dân cư mà
còn gây ô nhiễm nguồn nước, tài nguyên đất và ảnh hưởng lớn tới kết quả sản
xuất chăn nuôi. Các hoạt động gây ô nhiễm do chăn nuôi vẫn đang tiếp tục
diễn ra ở nhiều nơi trên cả nước.
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn nước ta 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 tới sức khỏe con người và môi trường sống xung
quanh. Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm thải ra một lượng lớn chất
thải, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước
thải không qua xử lý xả thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm trầm 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
không khí, môi trường đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên
nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều
vi sinh vật 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 trầm 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.
Kết quả điều tra hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi cho thấy hầu
như các cơ sở chăn nuôi đều chưa tiến hành xử lý chất thải trước khi chuyển
ra ngoài khu vực chăn nuôi. Các cơ sở này chỉ có khu vực tập chung chất thải
ở vị trí cuối trại. Chất thải được thu gom và đóng vào bao tải để bán cho
người tiêu thụ làm phân bón hoặc nuôi cá. Các bao tải này được sử dụng
nhiều lần, không được vệ sinh tiêu độc nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trường
8


và lây nhiễm lan truyền dịch bệnh từ trang trại này sang trang trại khác là rất
cao. Đối với phương thức nuôi lợn trên sàn bê tông phía dưới là hầm thu gom
thì không thu được chất thải rắn toàn bộ chất thải, bao gồm phân, nước tiểu,
nước rửa chuồng được hòa lẫn và dẫn vào bể biogas. Kết quả điều tra cho
thấy hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn đều có sơ đồ xử lý chất thải như sau:
Nước thải → Bể Biogas → Hồ sinh học → Thải ra môi trường
1.1.4 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi lợn
Chất thải chăn nuôi lợn chia thành 3 nhóm:
+ Chất thải rắn: Phân, chất độn, lông, ...
+ Chất thải lỏng: Nước tiểu, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc...
+ Chất thải khí: CO2, NH3, CH4...
1.1.4.1. Chất thải rắn – Phân
Là những thành phần từ thức ăn mà cơ thể gia súc không hấp thụ được
và thải ra ngoài cơ thể. Phân gồm những thành phần:
- Những dưỡng chất không tiêu hóa được của quá trình tiêu hóa vi sinh:
men tiêu hóa, chất xơ, protein dư thừa, axit amin (trong nước tiểu). Các

khoáng chất dư thừa như P2O5, K2O, CaO, MgO... cũng xuất hiện trong phân.
- Các chất cặn bã của dung dịch tiêu hóa( trysin, pepsin...), các mô tróc
ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài.
- Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân.
Thành phần trong phân lợn:
Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
-Thành phần dưỡng chất của thức ăn và nước uống
- Độ tuổi của lợn (mỗi độ tuổi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau)
- Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể: Nếu nhu cầu cá thể
cao, sử dụng dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải ra sẽ ít và ngược lại.
Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký
sinh trùng, trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các
giống điển hình như Escherichia, Samonella, Shigella, Proteus, Klebsiella.
9


Trong 1 kg phân có chứa 2000 – 5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại:
Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004).
Bảng 1.2. Thành phần (%) của phân gia súc, gia cầm
Loại phân
Lợn
Trâu, bò
Gà

Nước
82.0
83.14
56,0

Nitơ

0.60
0.29
1.63

P2O5
0.41
0.17
0.54

K2O
CaO
MgO
0.26
0.09
0.10
1.00
0.35
0.13
0.85
2.40
0.74
(Nguồn: Lê Văn Cát, 1997)

1.1.4.2. Chất thải lỏng
Nước phân chuồng là hỗn hợp phân, nước tiểu và nước rửa chuồng. Vì
vậy nước phân chuồng rất giàu dinh dưỡng và có giá trị lớn về mặt phân bón.
Trong 1m3 nước phân có khoảng 5-6 kg N nguyên chất, 0,1 kg P 2O5, 12 kg
K2O (Bergmann,1965). Nước phân chuồng nghèo lân, giàu đạm và rất giàu
kali. Đạm trong nước phân chuồng tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit
uric và axit hippuric, khi để tiếp xúc với không khí một thời gian hay bón vào

đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển
thành amoni cacbonat.
Bảng 1.3. Thành phần trung bình của nước tiểu các loại gia súc
TT

Loại gia

Thành phần trong nước tiểu (%)

súc, gia

Nước

CHC

N

P2O5

K2O

CaO

MgO

Cl

1

cầmbò

Trâu

92,5

3,0

1,0

0,01

1,5

0,15

0-0,1

0,1

2

Ngựa

89,0

7,0

1,2

0,05

1,5

0,02

0,24

0,2

3

Lợn

94

2,5

0,5

0,05
1,0
0-0,2 0-0,2 0,1
(Nguồn: Suzuki Tatsushiko,1968)

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 (2014) 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 đã chỉ ra một số đặc điểm của nước thải chăn nuôi như sau:

10


- Các chất hữu cơ: Hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% thành phần trong
nước thải bao gồm cellulose, protit, axit amin, chất béo, hidratcacbon và các
dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, ngoài
ra còn có các chất khó phân hủy sinh học: các hợp chất vòng thơm, hợp chất
đa vòng, hợp chất chứa clo hữu cơ. Các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát,
đất, muối, urê, ammonium, muối clorua, 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 lợn thường chứa hàm lượng N
và P rất cao. Hàm lượng N-tổng = 200-350 (mg/l) trong đó N-NH 4+chiếm
khoảng 80-90%; P-tổng = 60-100 (mg/l).
- Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chưa nhiều loại vi trùng, virus
và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh.
1.1.4.3. Khí thải
Chất thải khí: chăn nuôi phát thải nhiều loại khí thải (CO 2, NH3, CH4,
H2S,... thuộc các loại khí nhà kính chính) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của
vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn,...
1.2 Tổng quan về xử lý nước thải chăn nuôi lợn
1.2.1 Phương pháp xử lý nước thải bằng hồ sinh học
Hồ sinh học là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi
là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải… Trong hồ sinh học diễn ra quá trình oxy
hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh
vật khác.
Nguyên tắc hoạt động: vi sinh vật sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong
quá trình quang hợp cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu
cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO 2, photphat và nitrat amon sinh ra từ sự phân hủy,
oxy hóa các chất hữu cơ bởi vi sinh vật. Để hồ hoạt động bình thường cần

phải giữ giá trị pH và nhiêt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 6 0C.
Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại: hồ hiếu khí, hồ
kỵ khí và hồ tùy nghi.
11


Hồ sinh học dùng xử lý nước thải chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch
của hồ. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, chi phí hoạt động rẻ
tiền. Quy trình công nghệ xử lý theo phương pháp này khá đơn giản.
Biện pháp xử lý bằng hồ sinh học có ưu điểm là giá thành rẻ, dễ thiết kế
và xây dựng dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng lượng( sử dụng năng
lượng mặt trời), có khả năng làm giảm các vi sinh vật ô nhiễm kể cả vi sinh
vật gây bệnh xuống tới mức thấp nhất, có khả năng loại được các chất hữu cơ,
vô cơ hòa tan trong nước, hệ sinh vật ở đây có thể chịu được nồng độ kim loại
nặng khá cao( >30mg/l). Tuy nhiên xử lý theo phương pháp này cũng gặp
phải nhược điểm là thời gian xử lý dài, đòi hỏi phải có diện tích rộng và quá
trình xử lý phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện tự nhiên như trong mùa đông
các quá trình sinh học xảy ra chậm nên sẽ kéo dài thời gian xử lý, hoặc nếu
mưa lớn nước chảy tràn sẽ gây ô nhiễm cho các nguồn nước khác.
1.2.2 Phương pháp mương oxy hóa
Mương ôxy hóa là một dạng thiết bị sục khí kéo dài. Phương pháp này
có ưu điểm là có thể xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và nitơ, vận hành đơn
giản, tốn ít năng lượng, tạo ra ít bùn, tuy nhiên cần diện tích xây dựng lớn.
Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến đối với quy mô nhỏ. Do hiệu
quả xử lý nitơ cao, vận hành đơn giản nên đây có thể là một phương pháp phù
hợp đối với một số trang trại chăn nuôi có diện tích lớn.
1.2.3 Phương pháp SBR( sequencing batch reactor: bùn hoạt tính theo mẻ)
Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương
pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Đây là một dạng của
bể Aerotank.

Quá trình này được thực hiện theo từng mẻ, trong đó các giai đoạn
thiếu khí (không sục khí) và hiếu khí ( có sục khí) xảy ra nối tiếp luân phiên
trong cùng một bể phản ứng. Trong giai đoạn hiếu khí, xảy ra quá trình nitrat
hóa, amoni được chuyển hóa thành nitrat nhờ vi khuẩn nitrat hóa. Trong giai
đoạn thiếu khí, nitrat được chuyển hóa thành nitơ tự do nhờ vi khuẩn khử
nitrat. Nhờ vậy mà quá trình này xử lý được cả thành phần dinh dưỡng. Quá
12


trình này có thể ứng dụng cho tất cả các loại nước thải có thể xử lý được bằng
phương pháp bùn hoạt tính.
Đã có nhiều nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn cũng như nhiều
loại nước thải công nghiệp khác (nước thải chế biến thực phẩm, nước thải nhà
máy sữa, nước thải chế biến phomat, nước thải giết mổ gia súc, …) bằng
phương pháp SBR.
+ Kết quả nghiên cứu của Kim và cộng sự: “Đối với nước thải chăn nuôi
lợn ( COD = 1000mg/l, N-NH4+ = 3400mg/l, T-P = 145mg/l) trong khoảng tải
trọng 0,063 – 0,25 kg-COD/m3-ngày với chu trình xử lý 12h cho thấy hiệu suất
xử lý đạt 57,4% - 87,4% đối với COD, 90,8 – 94,7% đối với N-NH4+”.
+ Kết quả nghiên cứu của Edgerton và cộng sự: “Đối với nước thải đầu
có vào COD = 4500 mg/l, N-NH 4+ = 250 mg/l, T-P = 383mg/l, với các quá
trình yếm khí/hiếu khí/thiếu khí, ở tải trọng 1,18 kg-COD/m 3-ngày, chu trình
xử lý 12h cho hiệu quả xử lý là 79%, 99% và 49% tương ứng với COD, NNH4+ và T-P”.
1.2.4 Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí- thiếu khí kết hợp
Đây là một dạng cải tiến của phương pháp bùn hoạt tính truyền thống,
trong đó có bổ sung các ngăn thiếu khí xen kẽ với các ngăn hiếu khí kết hợp
với hồi lưu nước thải sau xử lý về ngăn xử lý đầu tiên. Quá trình này có thể
xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ. Quá trình nitrat hóa được thực hiện ở
ngăn hiếu khí và quá trình khử nitrat được thực hiện ở ngăn thiếu khí. Gần
đây quá trình ngày càng được cải tiến bằng cách chia dòng vào các ngăn thiếu

khí nhằm tận dụng nguồn cacbon trong nước thải cho quá trình khử nitrat để
nâng cao hiệu quả xử lý nitơ.
1.2.5 Phương pháp lọc sinh học ngập nước hiếu khí- thiếu khí kết hợp
Nguyên lý của quá trình tương tự phương pháp bùn hoạt tính hiếu khíthiếu khí kết hợp, nhưng ở đây các quá trình nitrat hóa và khử nitrat được
thực hiện ở trong các thiết bị lọc sinh học chứa vật liệu mang vi sinh. Ưu
điểm của quá trình này là thiết bị gọn nhẹ do có thể vận hành ở tải trọng
13


cao( tải trọng BOD có thể lên đến 2- 3 kg BOD/m 3-ngày), quá trình ổn định,
vận hành đơn giản, tiêu hao ít năng lượng. Tuy nhiên chi phí đầu tư lớn.
1.2.6 Kỹ thuật xử lý yếm khí
Nước thải chăn nuôi lợn thuộc loại giàu TSS, COD, BOD 5, N, P vì vậy
để xử lý nước thải chăn nuôi lợn kỹ thuật yếm khí luôn là sự lựa chọn đầu
tiên. Cũng như các quá trình sinh học khác, quá trình xử lý yếm khí dựa vào
khả năng đầu tiên của hệ vi sinh vật yếm khí. Muốn phát triển về số lượng
phải tiêu thụ vật chất, “thức ăn” của chúng ở đây chính là các chất ô nhiễm
( chủ yếu là các chất hữu cơ),lượng thức ăn nhiều thì càng phát triển nhanh.
VSV ăn càng nhiều nghĩa là xử lý càng tốt. Ở đây vi khuẩn là tác nhân phát
triển nhanh nhất sẽ là động lực chính. Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất
hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp
chất không gian, mỗi phản ứng được xúc tác bởi những enzym đặc biệt và sản
phẩm cuối cùng là các chất đơn giản hơn.
Phương trình tổng thể hiện phản ứng yếm khí phân hủy chất hữu cơ
như sau:
CaHbOcNdSe +

1
(4a-b-2c+3d+2e)H2O
4

+

1
(4a-b+2c+3d+2e)CO2 +
8

1
(4a+b-2c-3d-2e)CH4 + dNH3 + eH2S
8

Về mặt kỹ thuật, trong xử lý nước thải chăn nuôi kỹ thuật yếm khí
thường áp dụng sau tiền xử lý ( tách cặn), đi trước các kỹ thuật xử lý hiếu khí.
Có thể nói xử lý yếm khí chịu trách nhiệm xử lý tới khoảng 90% ô nhiễm hữu
cơ. Tuy nhiên, sau yếm khí vẫn phải xử lý hiếu khí do kỹ thuật xử lý yếm khí
không xử lý được hoàn toàn các chất hữu cơ. Một trong những công trình xử
lý yếm khí phổ biến và hiệu quả đó là hầm Biogas. Đây là phương pháp xử lý
kỵ khí khá đơn giản, thấy ở hầu hết các cơ sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể
cả quy mô hộ gia đình.
Ưu điểm: Bể Biogas là có thể sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh
học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác. Trong bể Biogas
các chất hữu cơ được phân hủy một phần, do đó sau biogas nước thải có hàm
14


lượng chất hữu cơ thấp hơn và ít mùi hơn. Bùn cặn trong bể biogas có thể sử
dụng để cải tạo đất nông nghiệp.
Ở các nước châu Âu và Mỹ, nhất là ở Anh, nước và chất thải chăn nuôi
được coi là nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh học và thu hồi năng lượng.
Ở Đức biogas từ chất thải chăn nuôi và các nguồn thải hữu cơ khác đã được

đưa vào cán cân năng lượng quốc gia để đạt mục tiêu 20% năng lượng sử
dụng là năng lượng tái tạo vào năm 2020.
Tuy nhiên hầm Biogas không giải quyết được hoàn toàn vấn đề ô
nhiễm, nhất là về khía cạnh nước ra sau hầm biogas: hàm lượng chất hữu cơ,
N, P vẫn ở ngưỡng cao, đòi hỏi quá trình hiếu khí kèm theo để xử lý triệt để
các chất hữu cơ.
Một điều đáng lưu ý là hầu hết các trang trại chăn nuôi hiện nay đều chỉ
sử dụng hệ thống Biogas trong xử lý nước thải, trong khi chất lượng nước thải từ
đầu ra của hệ thống này lại không đạt tiêu chuẩn. Chính nguyên nhân này sẽ dẫn
đến việc ô nhiễm các ao, hồ, sông... khi xả trực tiếp nguồn thải này ra ngoài.
1.2.7 Kỹ thuật xử lý hiếu khí
Ưu điểm: Phương pháp hiếu khí xử lý triệt để chất hữu cơ, thời gian xử
lý nhanh hơn, ngoài khả năng ôxy hóa các hợp chất hữu cơ còn oxy hóa cả
các hợp chất gây ô nhiễm khác ( như N-amoni), nên có thể được áp dụng để
xử lý sạch nước thải tới mức đạt các tiêu chuẩn thải.
Nhược điểm: Kỹ thuật xử lý hiếu khí tiêu tốn năng lượng cấp khí, phát
sinh nhiều bùn, có thể sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp và chỉ xử lý được nước
thải có nồng độ chất hữu cơ thấp.
Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phát sinh bởi Arden và Lockett
năm 1914 tại Anh. Vi khuẩn dính bám lên các bông cặn có trong nước thải và
phát triển thành sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt tính phân hủy chất hữu
cơ. Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo lượng ôxy cần thiết
cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ lửng. Các bông
bùn lớn dần lên do hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động vật
nguyên sinh...qua đó nước thải được làm sạch.
15


Theo nghiên cứu của Lâm Quang Ngà(1998) ở trại chăn nuôi 3/2
TP.HCM: “Ứng với tải trọng 0,6 - 1,5 kg COD/m 3.ngày, nồng độ COD đầu

vào 200 – 500mg/l và thời gian lưu nước 8 – 10 giờ thì hiệu quả xử lý đạt
được 80 – 85%”.
Xử lý nước thải chăn nuôi bằng bể Aerotank có ưu điểm là tiết kiệm
được diện tích và hiệu quả xử lý cao, ổn định nhưng chi phí đầu tư xây dựng
và chi phí vận hành khá lớn so với các phương pháp xử lý hiếu khí khác như:
ao hồ sinh học , mương oxy hóa... Do đó tùy điều kiện kinh tế, quỹ đất mà lựa
chọn hình thức xử lý cho phù hợp.
1.3 Tổng quan về phương pháp keo tụ
1.3.1 Khái niệm về hệ keo
Hệ keo là hệ phân tán dị thể có kích thước hạt phân tán từ 10 -7cm– 10-4
cm. Tùy theo bản chất của keo và sự tương tác giữa các hạt phân tán với môi
trường, người ta chia các hệ ra làm 2 loại:
- Nếu giữa các hạt phân tán và môi trường không có sự tương tác thì hệ
keo được gọi là keo ghét dung môi. Nếu dung môi là nước thì hệ keo được gọi
là keo ghét lưu. Keo ghét lưu thường được tạo ra từ các hợp chất vô cơ như
Al(OH)3, Fe(OH)3...vì không có sự tương tác (hoặc sự tương tác là không
đáng kể), không tạo thành lớp vỏ hydrat, không có sự đồng nhất giữa các hạt
phân tán nên hệ keo ghét lưu kém bền, dễ xảy ra hiện tượng keo tụ.
- Nếu có sự tương tác giữa các hạt phân tán và môi trường , hệ keo
được gọi là keo ưu lưu. Keo ưa lưu thường được tạo ra từ các chất hữu cơ
hoặc các chất cao phân tử hữu cơ như gelatin, tinh bột, các chất protit. Các hạt
phân tán kết hợp với các phân tử dung môi tạo thành lớp vỏ hydrat bền vững.
Ở đây có sự đồng nhất tương đối giữa các hạt phân tán và môi trường nên hệ
keo ưa lưu có độ bền cao hơn nhiều so với hệ keo ghét lưu.

16