Phân tích đánh giá hiệu quả xử lý của một số dạng công trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn hiện có và đề xuất lựa chọn, thiết kế hệ thống xử lý nước thải thích hợp cho các trang tr

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tác giả. Các số liệu
nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chính xác. Những tài liệu sử dụng
trong luận văn có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng.

Hà Nội, ngày 20 tháng 09 năm 2013
Học viên

Lê Đức Anh


LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS. Nguyễn Ngọc Lân
– Phó viện trưởng Viện Khoa học Công nghệ Môi trường – Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp Tôi
trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo Viện Khoa học Công nghệ Môi trường –
Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã dạy bảo tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu tại
trường.
Đồng thời tôi xin cảm ơn tập thể các anh chị tại Công ty CP Công nghệ
Thân Thiện Môi trường Bách Khoa nơi Tôi công tác đã giúp đỡ và tạo điều kiện
cho Tôi trong thời gian học tập cũng như hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, luôn dành sự cảm
thông cảm sẻ chia giúp đỡ Tôi có đủ điều kiện để hoàn thành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 20 tháng 09 năm 2013


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................4

DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................5
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................................6
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................7
CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH CHĂN NUÔI LỢN ............10
1.1. Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam[1,9,17,21] ..........................................10
1.2. Phân loại quy mô trang trại, quy trình chăn nuoi lợn[2,7,10,11,12] ..............11
1.2.1. Quy mô trang trại ......................................................................................11
1.2.2. Quy trình chăn nuôi...................................................................................12
1.3. Ô nhiễm môi trường tại các trang trại chăn nuôi[3,18,19] .............................14
I.3.1. Nguồn gốc phát sinh, thành phần chất thải trang trại chăn nuôi lợn .........14
1.3.2. Tính chất của nước thải trang trại chăn nuôi lợn ......................................15
1.3.3. Ảnh hưởng của nước thải trang trại chăn nuôi lợn tới môi trường: ..........16
CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƢỚC THẢI THÍCH HỢP CHO TRANG TRẠI LỢN .....................................18
2.1. Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn hiện có [4,5,6,8,13] ................18
2.1.1. Phương pháp xử lý yếm khí: .....................................................................18
2.1.2. Phương pháp xử lý hiếu khí ......................................................................19
2.1.3. Phương pháp xử lý bằng hồ sinh học ........................................................19
2.1.4. Phương pháp xử lý bằng bãi lọc trồng cây ...............................................19
2.1.5. Phương pháp hóa- lý .................................................................................20
2.1.6. Công nghệ xử lý kết hợp yếm khí thu biogas- hồ sinh học tự nhiên ........20
2.1.7. Công nghệ xử lý kết hợp yếm khí thu biogas- Xử lý hiếu khí ..................20
2.2. Giới thiệu dạng xử lý đang được áp dụng tại các trang trại ..........................20
1


2.2.1. Xử lý phân lợn và nước thải bằng bể yếm khí dạng bể vòm cầu ..............20
2.2.2. Công nghệ xử lý yếm khí dạng bể nhiều ngăn nắp kín .............................23
2.2.3. Bể xử lý yếm khí bằng túi ủ polyme ........................................................24
2.2.4. Công trình xử lý dạng hồ phủ HDPE ........................................................26

2.3. Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải trang trại...............................................29
CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI
TRANG TRẠI CHĂN NUÔI ...............................................................................32
3.1. Tính toán lưu lượng: .......................................................................................32
3.2. Tính toán hồ phủ bạt HDPE[4,5,6,8,13]. ........................................................33
3.2.1. Thông số đầu vào. .....................................................................................33
3.2.2. Tính toán thiết kế hồ phủ bạt HPDE .........................................................34
3.2. Tính toán bể xử lý hóa – lý[5,6,13] ................................................................40
3.2.1. Thông số đầu vào ......................................................................................40
3.2.2. Tính toán thiết kế bể xử lý hóa lý kết hợp với lắng ..................................40
3.3. Tính toán bể lọc sinh học nhỏ giọt[4,6,13] .....................................................46
3.3.1. Thông số đầu vào ......................................................................................46
3.3.2. Thiết kế bể lọc nhỏ giọt hiếu khí ..............................................................47
3.4. Tính toán bể lắng (lắng bùn sinh học)[6,14] ..................................................51
3.4.1. Thông số thiết kế .......................................................................................51
3.4.2. Tính toán thiết kế .....................................................................................51
3.5. Thiết kế Bãi lọc ngầm[6,13,15,18] .................................................................52
3.5.1. Thông số thiết kế .......................................................................................52
3.5.2. Tính toán thiết kế ......................................................................................53
3.6. Lựa chọn các thiết bị phụ [4,5,6,8,13] ............................................................58
3.6.1. Lựa chọn bơm nước thải ...........................................................................58
2


3.6.1.1 Tính bơm nước thải từ bể gom sang hồ phủ bạt HDPE ......................58
3.6.1.2. Tính bơm bùn từ bể lắng sang bể lọc sinh học ...................................62
3.6.2. Lựa chọn bơm ...........................................................................................65
3.6.2.1. Lựa chọn máy bơm vào hồ phủ bạt HDPE..........................................65
3.6.2.2. Lựa chọn bơm lên bể lọc .....................................................................66
3.6.3 Lựa chọn máy thổi khí ...............................................................................66

3.6.4. Chi phí vận hành .......................................................................................66
3.6.4.1. Chi phí điện năng ................................................................................66
3.6.4.2. Chi phí hóa chất ...................................................................................67
3.6.4.3. Chi phí khác: .......................................................................................68
3.6.4.4. Khấu hao đầu tư cơ bản .......................................................................68
3.6.4.5. Tổng chi phí vận hành .........................................................................68
3.6.4.6. Ước tính chi phí lợi ích khi đầu tư công trình .....................................68
CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN .......................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................70

3


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD

Biochemical Oxigen

Nhu cầu oxy sinh hóa

Demand

Nhu cầu oxy sinh hóa sau 5

BOD5

ngày

COD

Chemical Oxigen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

FWS

Free Water Surface

SSF

Sub-Surface Flow

Bãi lọc ngầm trồng cây

HRT

Hydrolic Retention Time

Thời gian lưu nước

OLR

Organic Loading Retention

Tải trọng hữu cơ

TSS

Total Suspended Solids

Tổng chất rắn lơ lửng

Bãi lọc trồng cây dòng chảy
mặt

Tổng Nitơ

TN
EnTA

Environmental Technology

Đánh giá công nghệ môi

Assessmen

trường

ĐGCN

Đánh giá công nghệ

XLCT

Xử lý chất thải

XLNT

Xử lý nước thải

QCVN

Quy Chuẩn Việt Nam
Bộ Tài
Bộ Nguyên
Tài Nguyên
MôiMôi
Trườn
Trường

BTNMT
Bộ KH&CN
INEST

Bộ Khoa Học Và Công Nghệ
School Of Environmental

Viện Khoa Học và Công

Science And Technology

Nghệ Môi Trường

ĐHBKHN

Đại học Bách Khoa Hà Nội

CSVH

Chỉ số vận hành

US EPA

United States Environmental Cơ quan bảo vệ môi trường
Protection Agency
4

Hoa K


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Phân bố chăn nuôi lợn theo các vùng [1] .................................................10
Bảng 1.2. Phân lọai các quy mô trang trại chăn nuôi 7] ..........................................12
Bảng 1.3. Lượng thức ăn hàng ngày cho lợn ............................................................12
Bảng 1.4. Lượng phân lợn thải ra hàng ngày phụ thuộc trọng lượng[3] ..................14
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của phân lợn[3] .......................................................14
Bảng 1.6. Lượng nước tiểu thải ra hàng ngày của lợn phụ thuộc trọng lượng[3] ....15
Bảng 1.7. Thành phần hóa học của nước tiểu lợn[3] ................................................15
Bảng 1.8. Tính chất của nước thải chăn nuôi 3] ......................................................16
Bảng 2.1. Đặc trưng nước thải trước và sau công trình KSH của các trang trại[7] ..28
Bảng 3.1. Nồng độ đầu vào hồ phủ bạt .....................................................................33
Bảng 3.2. Chi tiết thiết kế các thông số với thiết bị sinh trưởng lơ lửng hòa trộn
hoàn chỉnh để xử lý COD hòa tan. [6] ......................................................................35
Bảng 3.3. Thông số kỹ thuật hồ phủ bạt HDPE ........................................................39
Bảng 3.4. Nồng độ các chất ô nhiễm vào bể xử lý hóa lý.........................................40
Bảng 3.5. Giá trị tỷ trọng riêng và mật độ chất rắn của bể lắng sơ cấp [5] ..............44
Bảng 3.6. Đặc tính kỹ thuật chính của bể xử lý hóa lý kết hợp lắng ........................45
Bảng 3.7. Nồng độ đầu vào bể lọc sinh học ..............................................................46
Bảng 3.8. Lượng chất ô nhiễm cần xử lý ..................................................................47

Bảng 3.9. Thông số kỹ thuật bể lọc sinh học ............................................................50
Bảng 3.10. Đặc tính nước thải sau bể lọc..................................................................50
Bảng 3.11. Nồng độ đầu vào bể lắng ........................................................................51
Bảng 3.12. Đặc tính kỹ thuật chính của bể lắng bùn sinh học ..................................52
Bảng 3.13. Nồng độ đầu vào Bãi lọc ngầm ..............................................................52
Bảng 3.14. Thông số thiết kế chính của Bãi lọc ngầm..............................................58
Bảng 3.15. Chi phí vận hành HTXLNT ....................................................................66

5


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ lý kết hợp yếm khí thu biogas - hồ sinh học tự nhiên ........20
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ xử lý kết hợp yếm khí thu biogas- Xử lý hiếu khí ........20
Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ công xử lý dạng bể vòm cầu .........................................21
Hình 2.4. Hầm biogas trang trại ông Đinh Xuân Thủy- Cổ Đông, Sơn Tây, Hà NộiThể tích 300m3 ..........................................................................................................21
Hình 2.5. Hầm biogas trang trại Qu nh Phương- Hải Dương chia làm nhiều bể có
tông thể tích 100m3 ...................................................................................................22
Hình 2.6. Sơ đồ công nghệ công trình dạng nhiều ngăn ..........................................23
Hình 2.7. Công trình xây dựng bằng gạch thẻ của trang trại Tân Phát Nguyên .....24
Hình 2.8. Hệ thống xử lý nước thải – phân bằng túi ủ yếm khí kết hợp Aeroten của
công ty CP tại Nghệ An ............................................................................................25
Hình 2.9. Sơ đồ công nghệ xử lý dạng hồ phủ HDPE ..............................................26
Hình 2.10. Công trình tlợn công nghệ hồ phủ bạt-trang trại Hòa hội 1 ....................27
Hình 2.11. . Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải .............................................................30

6

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi nói chung, chăn nuôi lợn nói
riêng đã đạt những tiến bộ đáng kể về giống, kỹ thuật nuôi dưỡng, cơ sở chuồng
trại, quản lý dịch bệnh,… Hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán, mang tính tận dụng,
tự cung tự cấp, tuy còn chiếm một tỷ lệ đáng kể, chủ yếu ở các vùng xa đô thị, vùng
sâu, vùng khó khăn, nhưng đang dần bị thay thế bởi loại hình chăn nuôi tập trung,
tuy còn ở quy mô vừa và nhỏ. Các cơ sở chăn nuôi này chủ yếu được xây dựng gần
các khu dân cư đông đúc, các khu công nghiệp tập trung người lao động nhằm tạo
vành đai cung cấp thực phẩm tại chỗ hoặc vệ tinh với số lượng lớn, chất lượng cao,
đáp ứng thị hiếu sử dụng thực phẩm tươi (thực phẩm không qua cấp đông) của
người tiêu dùng.
Theo số liệu của Tổng cục thống kê, đến năm 2011 cả nước có hơn 20.000
trang trại chăn nuôi với số lượng gia súc, gia cầm ở các trang trại có thể dao động
trong khoảng từ hàng trăm đến hàng nghìn con [20]. Hình thức chăn nuôi theo mô
hình này ngày càng được phát triển rộng rãi và nhận được sự quan tâm của nhà
nước cũng như chính quyền địa phương. Đây cũng là định hướng chiến lược phát
triển của Chính phủ đến năm 2020 khuyến khích phát triển chăn nuôi theo hình thức
trang trại, công nghiệp. Nhiều địa phương đã có chính sách và định hướng phát triển
loại hình kinh tế này nên chăn nuôi trang trại tiếp tục phát triển về số lượng cũng
như về quy mô [21].
Bên cạnh nhưng lợi ích không thể phủ nhận của chăn nuôi tập trung, vấn đề
vệ sinh môi trường chuồng nuôi và ảnh hưởng của chúng tới môi trường sống
(không khí, đất, nước) của cư dân sống gần các cơ sở chăn nuôi này đang là vấn đề
được quan tâm. Ở nước có nền công nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ,
Hàn Quốc, … thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt
Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do
chăn nuôi chỉ được quan tâm trong chục năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn
nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng

7


nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm
trọng.
Để có số liệu đánh giá hiện trạng môi trường chăn nuôi lợn và tình hình xử lý
các loại chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn, làm cơ sở cho việc tìm kiếm và lựa
chọn phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi
trường sống của người dân. Việc mang lại môi trường trong lành xung quanh các
trang trại chăn nuôi đã khiến cho vấn đề xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay càng trở
lên cấp thiết không chỉ ở Việt Nam mà cả trên thế giới. Nhân thấy tầm quan trọng
của việc xử lý nước thải chăn nuôi trang trại Tôi đã chọn đề tài tốt nghiệp: “Phân
tích đánh giá hiệu quả xủa lý của một số dạng công trình xử lý nước thải chăn nuôi
lợn hiện có và đề xuất lựa chọn thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho các trang trại
chăn nuôi”.
Luận văn tốt nghiệp bao gồm 4 chương và được bố trí như sau :
Chương I: Giới thiệu chung về ngành chăn nuôi;
Chương II: Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải cho trạng trại lớn;
Chương III: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải trang trại chăn nuôi;
Kết luận
Mục tiêu của đề tài
Khảo sát hiện trạng áp dụng các công nghệ xử lý nước thải ở một số trang trại
chăn nuôi ở nước ta;
Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi;
Lựa chọn công nghệ thích hợp với trang trại chăn nuôi.
Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là công nghệ xử lý nước thải sản xuất tại các trang trại
chăn nuôi;
Phạm vi nghiên cứu: Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi truyền thống
hiện hiện và đề xuất công nghệ phù hợp với trang trại chăn nuôi lợn.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
8


Ý nghĩa khoa học: Xây dựng công nghệ xử lý nước thải nhằm lựa chọn công
nghệ phù hợp với điều kiện thưc tế ở các trang trại chăn nuôi ở Việt Nam.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Phương pháp đã xây dựng cho phép đánh giá
các công nghệ xử lý nước thải và phân tích những điểm mạnh, yếu của các công
nghệ hiện tại đang được áp dụng tại các trang trại chăn nuôi. Trên cơ sở đó, lựa
chọn công nghệ phù hợp cho các cơ sở, trang trại chăn nuôi trong tương lai, khắc
phục các nhược điểm của các công nghệ hiện có và đẩy mạnh việc ứng dụng các
quá trình tự nhiên trong công nghệ xử lý nước thải.

9


CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGÀNH CHĂN NUÔI LỢN

1.1. Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam
Từ khi chuyển dịch nền kinh tế bao cấp sang nền kinh tế thị trường, ngành
chăn nuôi không ngừng phát triển cả về số lượng lẫn chất lượng. Từ năm 1990 đến
nay, đàn lợn có tốc độ phát triển tăng rất nhanh so với trước đó. Vào năm 1980 tổng
đàn lợn nước ta mới có 10,0 triệu con, năm 1990 có 12,26 triệu con (tăng gấp 1,2
lần so với năm 1990) thì năm 2002 chúng ta có 23,2 triệu con (tăng gấp 1,9 lần so
với năm 1990) và tính đến năm 2007 đàn lợn trên cả nước đã lên đến 26,6 triệu con.
Số liệu này vào năm 2012 là 26,7 triệu con. (*) Bình quân tốc độ tăng đàn từ năm
1990 – 2012 là 5,5,%. Nhiều trang trại chăn nuôi ra đời với quy mô khác nhau, tâọ
trung theo thế mạnh của từng vùng. Sử dụng giống vật nuôi có năng suất cao phù
hợp với thị hiếu của người tiêu dung trong cả nước và thế giới. Thức ăn sản xuất
theo công nghiệp đảm bảo dinh dưỡng, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh môi trường,

quản lý chăm sóc đàn, quy mô phòng bệnh, ….
Bảng 1.1. Phân bố chăn nuôi lợn theo các vùng [1]
Địa phương

Tổng số (Con)

Lợn Nái (Con)

Lợn thịt (Con)

Cả nước

26560651

3801572

22635790

Miền Bắc

16610387

2442674

14087657

ĐB Sông Hồng

6890453

1090691

5766755

Đông Bắc

4720265

612282

4072087

Tây Bắc

1196020

213114

974207

Bắc Trung Bộ

3803649

526587

3274608

Miền Nam

9950264

1358898

8548133

Miền Trung

2015792

315013

1693589

Tây Nguyên

1451302

191894

1252441

Đông Nam Bộ

2698274

346804

2335512

ĐB Sông Cửu Long

3784896

505187

3266591

10


Trong năm 2012, giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi đạt mức độ tăng trưởng
9,9%. Tỷ trọng của ngành chăn nuôi tăng từ mức 17,9% trong toàn ngành công
nghiệp lên mức xấp xỉ 19,5% trong năm 2012. Ngành chăn nuôi từng bước đã trở
thành một ngành hang sản xuất chiếm vị trí rất quan trọng trong công nghiệp.
Việc phát triển mạnh ngành chăn nuôi cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc
phát triển các ngành công nghiệp khác liên quan như công nghiệp chế biến thức ăn
gia súc, công nghiệp thực phẩm và do vậy góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp
hóa, hiện đai hóa.
1.2. Phân loại quy mô trang trại, quy trình chăn nuoi lợn[2,7,9,10,11,12]
1.2.1. Quy mô trang trại
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) 11]. 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 thế chuyên. Hiện nay, số
lượng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng. Các trang trại chăn nuôi lợn tập
trung phổ biến có trên 400 - 500 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng nuôi.

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. Loại hình này chiếm 42,5% trong tổng số trang trại
[8].
Theo số liệu năm 2007 của Hiệp hội chăn nuôi Việt Nam, chăn nuôi trang trại
tập trung phát triển mạnh ở Đông Nam bộ: chiếm 37,7%%, tiếp theo là Đồng bằng
sông Hồng chiếm 19,7%; Bắc Trung bộ chiếm 9,7%, trong đó các tỉnh có nhiều
trang trại nhất là TP. Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Định, Thanh Hóa, Gia Lai,
Ninh Thuận, Hà Tây, Thái Bình, Hưng yên, Hải Phòng, Hà Nam. Các vùng Đông
Bắc, Tây Bắc với đất đai rộng lớn nhưng số lượng trang trại chỉ chiếm vài % và chủ
yếu là trang trại chăn nuôi đại gia súc. Đồng bằng sông Cửu Long cũng chưa phát
triển nhiều trang trại, chỉ có 1.006 trang trại, chiếm 6,3% so với toàn quốc [8].
11


Ở Việt Nam còn có thể phân loại quy mô trang trại chăn nuôi dựa vào số
lượng đầu lợn tương ứng thể tích bể khí sinh học ( Bảng 1.2)
Bảng 1.2. Ph n lọai c c quy mô trang trại chăn nuôi

]

Th t ch của thi t ị m3)

Số lƣợng đầu lợn con

Lớn

>1000

>4000

Vừa

50 < Thể tích <1000

100 – 4000

≤ 50

< 100

Quy mô

Nhỏ (quy mô hộ gia đình)

1.2.2. Quy trình chăn nuôi
a. Thức ăn, nước uống:
Việc cung cấp nuwóc cho đàn lợn thong thường là:
Lợn nái: 100 l/ngày đêm/1 con;
Lợn thịt: 50 l/ngày đêm/1 con;
Lợn con: 25 l/ngày đêm/1 con.
Thức ăn cho lợn rất đa dạng, được phối trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định.
Nhìn chung có thể được xếp vào các nhóm:
Thức ăn tinh: là các thức ăn chứa tinh bột như ngô, khoai, sắn, …
Thức ăn thô: rau, củ quả, …
Dinh dưỡng bổ sung như vitamin, …
Bảng 1.3. Lƣợng thức ăn hàng ngày cho lợn [9]
Khối lƣợng cơ th
(kg)

Lƣợng thức ăn

(kg/con/ngày)

10 – 20

0,5 – 1

20 – 30

1 – 1,5

30 – 40

1,5 – 1,7

40 – 50

1,7 – 1,9

50 – 60

1,9 – 2,1

12


Khối lƣợng cơ th
(kg)

Lƣợng thức ăn
(kg/con/ngày)

60 – 80

2,1 – 3

80 – 100

3,0 – 3,5

b. Tắm rửa, vệ sinh chuồng trại
Lượng nước này cũng là 1 phần phải xét đến trong thành phần nước thải. Đàn
lợn thường xuyên được tắm rửa, khoảng 1- 2 lần/ngày, trừ những ngày mưa rét,
nước tắm rửa theo độ dốc nền chuồng chảy về hố gom. Lượng nước tắm rửa phải
xét đến như là 1 phần lưu lượng trung bình nước thải ra trong ngày. Việc vệ sinh
chuòng trại tiến hành theo định k , thường 3 ngày 1 lần, lượng nước này được xem
là phần nước thải trong giờ lớn nhất.
c. Chuồng trại:
Đàn lợn được nuôi trong các ô rộng và nuôi thành từng nhóm. Chuồng nuôi
lợn có thể thiết kế đa dạng các kiểu, có độ dốc để thoát nước. Theo quan điểm về
chế độ xả thải, chuồng trại cũng như quy trình chăn nuôi lợn được chia ra làm 2
nhóm chính:
- Nhóm 1: Phân riêng chất thải rắn và nước thải. Với nhóm này, chất thải rắn
bao gồm: phân, thức ăn vung vãi, chất độn chuồng,…không được pha loãng và
được lấy đi tlợn chế độ vệ sinh chuồng trại định k , thông thường là 3 ngày, đem
làm nguồn nguyên liệu tạo khí sinh học. Nước thải bao gồm nước tiểu, nước vệ sinh
chuồng trại, nước tắm lợn, …sẽ được tập trung về hố gom theo độ dốc ở các ô.
- Nhóm 2: Tập trung chung chất thải rắn và nước thải. Với nhóm này, thông
thường trong chuồng trại có bố trí thêm 1 rãnh chứa nước đủ rộng để lợn tắm và vệ
sinh. Phân sẽ được pha loãng cùng với nước thải, kết hợp với nước vệ sinh chuồng
trại đã trộn lẫn với các chất thải rắn khác, chảy dọc tlợn các ô sau đó đi vào hố gom.

Nhóm 1 gây ra mùi khó chịu hơn trong chuồng trại do lượng phân không được
vệ sinh hàng ngày, gây mất cảm quan. Nước thải nhóm 2 mặc dù có nồng độ các
chất bẩn lớn hơn (do lẫn cả phân, chất độn chuồng,…), nhưng rất dễ lắng trong bể
sơ cấp, thành phần không lắng lại chính là nguồn các bon tốt cho vi sinh vật sử
dụng.
13


1.3. Ô nhiễm môi trƣờng tại các trang trại chăn nuôi[3,8,18,19]
I.3.1. Nguồn gốc phát sinh, thành phần chất thải trang trại chăn nuôi lợn
Như trên đã phân tích, chất thải nhóm 1 và nhóm 2 đều bao gồm chất thải rắn
như phân, chất độn chuồng, thức ăn vung vãi trong chuồng và nước thải gồm: nước
tiểu, nước vệ sinh chuồng trại, nước tắm rửa cho lợn,…. Lượng phân thải ra mỗi
ngày tùy thuộc vào giống, độ tuổi, khẩu phần thức ăn và trọng lượng của lợn.
Bảng 1.4. Lƣợng phân lợn thải ra hàng ngày phụ thuộc trọng lƣợng[3]
Trọng lƣợng(kg)
< 10

Lƣợng phân (kg/ngày)
0.5-1

15-45

1-3

45-100

3-5

Thành phần của phân lợn bao gồm:

- Các chất không tiêu hóa được hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của vi
sinh vật hay các men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được), acid amin
thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua nước tiểu: acid uric ở gia cầm, ure ở gia súc),
các khoáng chất cơ thể không sử dụng được K2O, P2O5, CaO, MgO, . . .
- Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa: trypsin, pepsin, . . .
- Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn tlợn phân ra
ngoài.
- Các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn, ruột: virus, vi trùng, ấu trùng, trứng
giun sán, . . . bị tống ra ngoài.
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của phân lợn[3]
Loại gia súc
Lợn

Thành phần hóa học (% trọng lượng khô)
Chất tan dễ
Nitơ
Phospho
C/N
tiêu
7.02
0.83
0.47
20-25

Lượng và thành phần nước tiểu lợn tùy thuộc vào điều kiện dinh dưỡng và khí
hậu.

14

Bảng 1.6. Lƣợng nƣớc ti u thải ra hàng ngày của lợn phụ thuộc trọng lƣợng[3]
Trọng lượng

Lượng nước tiểu

(kg)

(kg/ngày)

< 10

0.3-0.7

15-45

0.7-2

45-100

2-4

Bảng 1.7. Thành phần hóa học của nƣớc ti u lợn[3]
Đặc tính
Vật chất khô

Đơn vị
g/kg

Giá trị
30.9-35.9

NH4-N

g/kg

0.13-0.40

Tổng N

g/kg

4.90-6.63

Tro

g/kg

8.5-16.3

Ure

mmol/l

123-196

g/kg

0.11-0.19

-

6.77-8.19

Cacbonates
pH

1.3.2. Tính chất của nƣớc thải trang trại chăn nuôi lợn:
Trong nước thải, hợp chất hữu cơ chiếm 70÷80% gồm cenllulose, protit, axit
amin, chất béo, hydrat carbon và các dẫn xuất của chúng. Hầu hết các chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học, các chất vô cơ chiếm 20÷30% gồm cát, đất, muối, urê,
amonium, muối chlorua, SO4, . . .
Nhìn chung, nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải
của cácngành công nghiệp khác nhưng chứa nhiều ấu trùng, vi trùng, trứng giun
sán: điển hình là nhóm vi trùng đường ruột với các genus như E.Coli, Salmonella,
Shigella, Proteus, Arizona. Tlợn nghiên cứu của A.Kigirov (1982), Nanxena (1978)
và Bonde (1967): vi trùng gây bệnh đóng dấu cho lợn tồn tại trong nước thải 92
ngày, Brucella từ 74÷108 ngày, Salmonella từ 3÷6 tháng, Leptospira 3÷5 tháng,
Virus FMD trong nước thải 2÷3 tháng. Các loại vi trùng có nha bào như Bacillus
anthracis tồn tại 10 năm (gần đây có tài liệu đến 20 năm), B.tetani tồn tại có khả
năng gây bệnh 3÷4 năm. Trứng giun sán trong nước thải với những loại điển hình là
Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac,

Fasiolosis
15

buski,

Ascasis

suum,

Oesophagostomum và Trichocephalus dentatus, . . .Có thể phát triển đến giai đoạn
gây nhiễm sau 6÷28 ngày ở nhiệt độ và khí hậu nước ta và có thể tồn tại được 2÷5
tháng. Nhiều loại mầm bệnh có khả năng xâm nhập vào mạch nước ngầm như
B.anthracis, Salmonella, E.Coli,…
Bảng 1.8. Tính chất của nƣớc thải chăn nuôi 3]
Đặc tính
Độ màu

Đơn vị
Pt-Co

Giá trị
350-870

Độ đục

mg/l

420-550

BOD5

mg/l

3500-8900

COD

mg/l

5000-12000

SS

mg/l

680-1200

Tổng P

mg/l

36-72

Tổng N

mg/l

220-460

1.3.3. Ảnh hƣởng của nƣớc thải trang trại chăn nuôi lợn tới môi trƣờng:
Nước thải nếu không được xử lý thích hợp sẽ để lại những tác động cục bộ và
nhiều vấn đề tiềm ẩn trên diện rộng, thông qua việc gây ô nhiễm đất, nước và không
khí, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Mùi hôi là do sự phân hủy kị khí các chất thải chăn nuôi (chủ yếu là phân và
nước tiểu) phóng thích ra các chất khí NH3, H2S,….Trong 3-5 ngày đầu, do VSV
chưa kịp phân hủy các chất thải nên mùi hôi ít sinh ra, sau một thời gian dài tạo
thành mùi rất khó chịu. Chất H2S có mùi trứng thối đặc trưng, khiến cho người ngửi

vào buồn nôn, choáng, nhức đầu. NH3 kích thích mắt và đường hô hấp trên, gây
ngạt ở nồng độ cao và có thể dẫn đến tử vong. Các bể chứa phân kị khí còn tạo ra
CH4 có tác dụng giữ lại năng lượng mặt trời, do đó làm thay đổi thời tiết toàn cầu.
Theo Delgado (1999), 16% lượng CH4 sản xuất hàng năm trên thế giới từ chăn nuôi.
Chất thải chăn nuôi có thể dùng làm phân bón để tăng độ màu mỡ của đất,
tăng năng xuất cây trồng. Tuy nhiên, khi đưa vào trong đất với nồng độ quá nhiều,
nếu cây sử dụng không hết, sẽ tích tụ lại có thể làm chết cây, ô nhiễm đất, ô nhiễm
nước mặt và nước ngầm.
16


Ví dụ: đất bón nhiều phân gia súc có chứa nhiều nitrogen và phospho, khi có
mưa nitrogen ngấm qua đất vào nước ngầm dưới dạng nitrat. Nitrogen và phospho
còn có thể hòa vào nước chảy tràn trên mặt đất để ra ao hồ, sông suối gây nên hiện
tượng phú dưỡng hóa làm ô nhiễm nước mặt.
Ngoài ra, đất bón phân lợn trong nhiều năm ở lượng cao có thể bị nhiễm
những kim loại nặng như Cu, Zn vì những chất này thường được trộn vào thức ăn
gia súc để kích thích tiêu hóa và phòng ngừa dịch bệnh. Về lâu dài, các chất này có
thể có hại cho cây trồng, vật nuôi và cả con người.
Trong chất thải chăn nuôi còn có nhiều loại vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán.
Khi dùng phân tươi để bón cây, nhất là các loại rau, nguy cơ nhiễm bệnh cho người
và gia súc cũng tăng lên.
Chất thải gia súc có thể dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hóa đối với nước mặt,
ô nhiễm NH3, kim loại nặng và các loại kí sinh trùng, vi trùng (như E.Coli,
Salmonella, Cryptospridium, Giardia, Cholera, Streptococus,…). Hiện tượng phú
dưỡng hóa là sự phát triển quá mức của tảo do dư thừa Nitơ, Phospho. Do đó, các vi
khuẩn phân hủy rong tảo cũng phát triển, sử dụng oxi trong nước làm cạn kiệt
nguồn oxi một cách nhanh chóng và khi chết chúng tạo ra mùi khó chịu cho nước.
Khi quá trình oxi hóa bị ngưng lại, khi đó các vi khuẩn kị khí có sẵn trong nguồn
nước thải sẽ phân hủy kị khí các chất hữu cơ tạo thành CH4, CO2, H2S,…. Cũng

chính môi trường này, một số loại sinh vật không tồn tại sự sống như cá, ếch, nhái, .
. .nếu lượng nước này được xả trực tiếp ra mạng lưới thoát nước sẽ gây mùi hôi
thối, gây ô nhiễm nước mặt và ít nhiều làm ảnh hưởng đến mạch nước ngầm.
Chất NH3, sau một quá trình chuyển hóa, tạo NO3- trong nước. NO3- tồn tại
trong đất với một lượng cao có thể ngấm qua đất để vào nước ngầm. Nước có nồng
độ NO3- cao có khả năng gây tử vong cho trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi.

17


CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƢỚC THẢI THÍCH HỢP CHO TRANG TRẠI LỢN

Việc lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phụ thuộc vào: thành
phần và tính chất nước thải, mức độ cần thiết xử lý nước thải, lưu lượng và chế độ
xả thải, điều kiện mặt bằng và địa hình khu vực dự kiến xây dựng hệ thống xử lý
nước thải, điều kiện địa chất – thủy văn, khí hậu. Bên cạnh đó, một số yếu tố cần
được cân nhắc đến nữa là điều kiện cơ sở hạ tầng (cấp điện, cấp nước, giao thông),
điều kiện vận hành và qản lý hệ thống xử lý nước thải, ….
Nước thải chăn nuôi với đặc tính hàm lượng chất hữu cơ rất cao, dễ phân hủy
sinh học, giàu N, P nên phương pháp sinh học thường được sử dụng.
Xử lý sinh học gồm hai phương pháp:
 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.
 Phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo.
2.1. Các công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn hiện có [4,5,6,8,13]
Khái quát các công nghệ xử lý chính ứng dụng trong xử lý nước thải chăn
nuôi lợn
Do đặc thù nước thải của ngành chăn nuôi nên phương pháp xử lý chủ yếu là
dùng kết hợp các phương pháp sinh học và hóa lý như:
2.1.1. Phƣơng ph p xử lý y m khí:

Phương pháp này được áp dụng rất hiệu quả để xử lý công đoạn đầu bao gồm
nước thải có chứa phân từ việc rửa chuồng trại có hàm lượng BOD, COD cao. Đây
có lẽ là phương pháp không thể thay thế khi xử lý nước thải bao gồm cả phân, do
hàm lượng chất khô cao, hàm lượng các chất hữu cơ lớn nên nếu sử dụng các biện
pháp khác sẽ quá tải và không có hiệu quả. Mặt khác trong phân lợn có chứa 6065% chất hữu cơ nên khi phân hủy bằng phương pháp này sẽ thu được một lượng
khí biogas (CH4) rất lớn có thể tận dụng làm nguồn năng lượng phục vụ cho trang
trại, tiết kiệm chi phí. Phương pháp này hiện nay được nghiên cứu và áp dụng rất
phổ biến tại các trang trại nên được cải tiến thành nhiều dạng khác nhau: Phổ biến
18


nhất là dạng bể vòm hình cầu để thu khí biogas, nhưng chủ yếu dạng này được áp
dụng cho quy mô hộ gia đình, trang trại <1000 con. Dạng bể yếm khí nhiều ngăn,
mặc dù dạng này xây dựng đơn giản nhưng ít được áp dụng do hiệu quả thấp, thu
khí khó khăn. Dạng túi ủ bằng polyme, dạng này được áp dụng phổ biến tại Thái
Lan. Hiện nay ở Việt nam đã đươc công ty thức ăn chăn nuôi CP áp dụng cho các
trang trại chăn nuôi của Công ty nhưng do giá thành rất đắt, vận hành phức tạp nên
rất khó khăn khi áp dụng cho các trang trại của người dân. Một dạng khác mới được
áp dụng tại Việt Nam nhưng đã đem lại rất nhiều lợi thế và khá phù hợp cho các
trang trại có quy mô trung bình đến quy mô lớn là Hồ yếm khí phủ bạt (hồ Cigas),
dạng hồ này không những được áp dụng cho các trang trại mà còn được áp dụng
nhiều cho các ngành chế biến thực phẩm khác như: chế biến tinh bột, sản xuất
cồn…(những dạng công nghệ này sẽ được giới thiệu phần sau)
2.1.2. Phƣơng ph p xử lý hi u khí
Phương pháp này chủ yếu được áp dụng để xử lý nước thải được tách ra từ
phân sau quá trình phân hủy yếm khí. Do quá trình phân hủy yếm khí chỉ đạt hiệu
quả 60-70% nên nước thải sau hệ thống này chưa đạt được tiêu chuẩn thải vì vậy
cần phải dùng biện báp này để xử lý triệt để hơn. Phương pháp này có thể được áp
dụng tlợn nhiều dạng khác nhau như: Bùn hoạt tính lơ lửng (Aeroten), lọc sinh học
qua lớp vật liệu, mương ôxy hóa…

2.1.3. Phƣơng ph p xử lý bằng hồ sinh học
Hồ sinh học được nhiều trang trại, các cơ sở chăn nuôi có diện tích lớn áp
dụng để xử lý nước thải sau công đoạn xử lý yếm khí thu biogas. Các trang trại có
thể tận dụng vừa xử lý nước thải vừa nuôi trồng thủy sản (nuôi cá…), tuy nhiên
hiệu quả xử lý rất thấp và thường gây ô nhiễm môi trường hồ do tảo và các thực vật
thủy sinh khác phát triển mạnh (do dư thừa dinh dưỡng…).
2.1.4. Phƣơng ph p xử lý bằng bãi lọc trồng cây
Đây là phương pháp được áp dụng khá nhiều trên thế giới nhưng hiện nay tại
Việt nam mới nghiên cứu và áp dụng. Phương pháp này khá đơn giản, chủ yếu được
áp dụng ở công đoạn sau để loại bỏ triệt để các chất dinh dưỡng, cặn, vi sinh

19


vật…Phuơng pháp này chủ yếu dùng thực vật chịu nước và tạo hệ vi sinh vật để hấp
thụ, phân hủy các chất dinh dưỡng còn lại trong nước.
2.1.5. Phƣơng ph p hóa- lý
Chủ yếu được áp dụng để loại bỏ cặn và trung hòa cũng như khử trùng.
2.1.6. Công nghệ xử lý k t hợp y m khí thu biogas- hồ sinh học tự nhiên
Nước thải,
Phân lợn

Bể xử lý
yếm khí

Xả ra môi
trường

Hệ thống hồ
sinh học (2-3

hồ)

Mang đi
trồng cây

Bể chưa
phân cặn

Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ lý k t hợp y m khí thu biogas - hồ sinh học tự nhiên
2.1.7. Công nghệ xử lý k t hợp y m khí thu biogas- Xử lý hi u khí
Khử trùng
Nước thải,
Phân lợn

Bể xử lý
yếm khí

Bể chứa
phân cặn

Bể xử lý hiếu
khí (Aeroten
hoặc mương
ôxy hóa)

Bể
lắng
cặn

Xả ra môi

trường

Mang đi
trồng cây

Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ xử lý k t hợp y m khí thu biogas- Xử lý hi u khí
2.2. Giới thiệu dạng xử lý đang đƣợc áp dụng tại các trang trại
2.2.1. Xử lý phân lợn và nƣớc thải bằng b y m khí dạng b vòm cầu
Công nghệ xử lý dạng vòm được áp dụng khá phổ biến tại các trang trại chăn
nuôi lợn. Nguyên tắc hoạt động: Nước thải rửa chuồng có lẫn phân, nước tiểu của
gia súc được hệ thống mương dẫn đưa vào cửa nạp liệu và được ống dẫn thẳng
xuống gần đáy bể xử lý chính nhằm tạo thành van thủy lực, không cho khí sinh học
thoát ra tlợn đường ống nạp liệu. Tại ngăn xử lý chất thải được phân huỷ và tạo khí
sinh học thoát lên phía trên nắp vòm và được thu vào ống dẫn mang đi sử dụng.
Phần nước sau xử lý được đưa qua bể điều áp để cân bằng áp lực trong bể và tránh
thoát khí qua đường thoát nước.
20


Bể khí sinh học vòm cầu nắp cố định:
ống
thu
khí

của nạp
liệu

bể
điều
áp

bể xử
lý
chính

Hình 2.3. Sơ đồ công nghệ công xử lý dạng b vòm cầu

Hình 2.4. Hầm biogas trang trại ông Đinh Xu n Thủy- Cổ Đông, Sơn T y,
Hà Nội- Th tích 300m3

21


Hình 2.5. Hầm biogas trang trại Quỳnh Phƣơng- Hải Dƣơng chia làm nhiều b
có tông th tích 100m3
Công nghệ này đã được phổ biến và nhân rộng ở quy mô nhỏ (hộ gia đình), đã
được chuẩn hóa về thiết kế cũng như việc vận hành và bảo dưỡng, nên các trang trại
áp dụng thường tự học hỏi được.
Với quy mô trang trại áp dụng công nghệ này cũng khá biến hóa. Một số trang
trại nhận thức được các vấn đề khó khăn khi xây dựng công trình >50m3 nên đã chia
thành nhiều hầm giống nhau tại mỗi chuồng trại. Như trang trại ông Bình –Bình
Định có 4 bể mỗi bể 12 m3, trang trại Hòa hội 2 xây dựng 4 bể mỗi bể 25m3
Tỷ lệ thu khí biogas cao từ 0,2-0,4 m3/m3 bể cao hơn so với công trình xử lý
dạng nhiều ngăn.
Khả năng giữ nhiệt tốt do bề mặt hở nhỏ. Điều này khá quan trọng đối với
công trình KSH ở khu vực miền Bắc vào mùa đông.
Thời gian lưu nước của công trình 10-15 ngày.
Khả năng phân bố và đảo trộn nước tự nhiên trong bể khá đều (nhờ việc có
dòng chảy đi lên và sự nổi của các bọt khí). Do kết cấu hình vòm cầu của bể, không
tạo nên góc chết cũng làm tăng khả năng phân bố và đảo trộn bên trong bể.

+ Hạn chế và các sự cố thường gặp
Đối với các công trình >100m3 xây dựng phức tạp, đòi hỏi gia công nền móng
tốt.
22


Khó bảo trì, bảo dưỡng và phát hiện rò rỉ do xây dựng ngầm hoàn toàn.
Hạn chế thu cặn vô cơ dưới đáy bể, gây lắng đọng lâu ngày làm giảm thể tích
hoạt động hiệu dụng của công trình.
Chỉ áp dụng cho quy mô chăn nuôi nhỏ (do kết cấu bể nên không thể xây bể
có dung tích lớn).
2.2.2. Công nghệ xử lý y m khí dạng b nhiều ngăn nắp kín
Công nghệ dạng này cũng được áp dụng khá phổ biến, dựa trên các nguyên tắc
phân hủy yếm khí dạng bể phốt. Thông thường công trình dạng này có hình chữ
nhật, được chia thành nhiều ngăn từ 3-7 ngăn tùy tlợn mục tiêu thiết kế của trang
trại.
Nguyên tắc hoạt động: Nước thải rửa chuồng và phân lợn được pha loãng
khoảng 4% và dẫn vào ngăn đầu tiên của hệ thống. Ngăn này có tác dụng như là
một bể điều hòa nồng độ và lắng các cặn vô cơ và bắt đầu xảy ra quá trình lên men
yếm khí. Hỗn hợp bùn và phân tiếp tục chảy sang các ngăn tiếp tlợn để thực hiện
quá trình phân hủy, qua các ngăn cặn không có khả năng phân hủy được lắng dần
xuống đáy bể cho đến ngăn cuối cùng thì hàm lượng cặn thoát ra cùng dòng nước
thải đã giảm đáng kể.
Sơ đồ nguyên tắc của công nghệ này như sau:

Thu khí
SH
Nước thải
vào

Ngăn
PU 1

Ngăn
PU 1

Nước ra
hồ chứa

Ngăn
PU 1

Thu cặn
Hình 2.6. Sơ đồ công nghệ công trình dạng nhiều ngăn

23