Phân lập và tuyển chọn các vi khuẩn nitrat hóa có khả năng ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------

NGUYỄN ĐÌNH TRÁNG

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC VI KHUẨN
NITRAT HÓA CÓ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BIOGAS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Hà Nội – năm 2017


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------

NGUYỄN ĐÌNH TRÁNG

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC VI KHUẨN
NITRAT HÓA CÓ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BIOGAS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. TS. Lương Hữu Thành
2. PGS.TS. Nguyễn Lan Hương

Hà Nội – năm 2017


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng
dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được
cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày… tháng…năm…
Tác giả luận văn

NGUYỄN ĐÌNH TRÁNG

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page i

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc thầy TS. Lương Hữu Thành và
PGS.TS Nguyễn Lan Hương đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, các cán bộ công tác tại Viện Công
nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Viện Đào tạo sau đại học – Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình
học tập tại trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Bộ môn Sinh học Môi
trường – Viện Môi trường Nông nghiệp đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sự động viên, giúp đỡ của gia đình, bạn bè,
đồng nghiệp trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện bản luận văn này!
Xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 20...

Học viên

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page ii


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
MỤC LỤC........................................................................................................ iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .........................................................................v
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ vi
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ vii
LỜI MỞ ĐẦU ....................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................3
1.1. Hiện trạng chăn nuôi và quản lý chất thải chăn nuôi ...............................3
1.2. Công nghệ Biogas ..................................................................................6
1.2.1. Giới thiệu về biogas .......................................................................6
1.2.2. Lợi ích của biogas ..........................................................................8
1.2.3. Hiện trạng xây dựng, lắp đặt hệ thống biogas tại Việt Nam ............9
1.2.4. Chất lượng nước thải chăn nuôi sau biogas ................................... 15
1.3. Các phương pháp xử lý ô nhiễm nước thải có chứa hợp chất nitơ ......... 16
1.3.1. Xử lý các hợp chất chứa nitơ bằng phương pháp hóa học ............. 16
1.3.2. Phương pháp sinh học .................................................................. 17
1.4. Vai trò của vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ và
vi khuẩn nitrat hóa trong loại bỏ nitơ sinh học trong nước thải. ................... 18
1.5. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn nitrat hóa trên thế giới và tại Việt Nam
trong thời gian gần đây ............................................................................... 23
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ................................................ 23
1.5.2. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn nitrat hóa tại Việt Nam trong thời
gian gần đây ........................................................................................... 23
CHƯƠNG 2. VÂT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 25
2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................ 25
2.2. Thời gian nghiên cứu ........................................................................... 25

2.3. Đối tượng nghiên cứu........................................................................... 25
2.4. Dụng cụ và hóa chất ............................................................................. 25
2.5. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 26
2.5.1. Phương pháp lấy mẫu ................................................................... 26
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page iii


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

2.5.2. Phương pháp phân tích và xác định tính chất nước thải ................ 27
2.5.3. Phương pháp phân lập chủng vi khuẩn có khả năng nitrat ............ 29
2.5.4. Nghiên cứu, xác định đặc điểm hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào
và một số đặc điểm sinh hóa của chủng vi khuẩn được phân lập ............ 31
2.5.5. phương pháp định danh và đánh giá độ an toàn sinh học của chủng
tuyển chọn ............................................................................................. 33
2.5.6. Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng,
phát triển đối với chủngvi khuẩn được tuyển chọn ................................. 35
2.5.7. Khảo sát khả năng ứng dụng chủng vi khuẩn N4 và chủng vi khuẩn
N7 trong xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas. ...................................... 36
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................... 37
3.1. Khảo sát chất lượng nước thải chăn nuôi sau biogas ............................. 37
3.2. Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn có khả năng nitrit và nitrat hóa ............. 38
3.2.1. Phân lập chủng vi khuẩn có khả năng nitrit hóa ............................ 38
3.2.2. Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng ôxy hóa amoni (nitrit hóa) ... 39
3.2.3. Phân lập vi khuẩn có khả năng oxy hóa nitrit thành nitrat ............. 42
3.2.4. Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng oxy hóa nitrit thành nitrat....... 44

3.3. Định danh và xác định độ an toàn của chủng vi khuẩn được tuyển chọn ..... 46
3.3.1. Định danh chủng tuyển chọn ........................................................ 46
3.3.2. Đánh giá mức độ an toàn sinh học của chủng vi khuẩn N4 và chủng
vi khuẩn N7 ........................................................................................... 52
3.4. Khảo sát ảnh hưởng một số điều kiện nuôi cấy tới sự sinh trưởng và phát
triển của chủng vi khuẩn N4 và chủng vi khuẩn N7 .................................... 53
3.4.1. Thời gian nuôi cấy ........................................................................ 53
3.4.2. Nhiệt độ nuôi cấy ......................................................................... 54
3.4.3. pH nuôi cấy .................................................................................. 55
3.5. Bước đầu khảo sát khả năng ứng dụng chủng vi sinh vật trong xử lý
nước thải chăn nuôi sau biogas.................................................................... 56
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 63
PHỤ LỤC ......................................................................................................... 70

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page iv


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

N

Ni tơ

Nts

Ni tơ tổng số

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS

Total solid suspended

VFAs

Volatile fatty acids

AOB

Vi khuẩn oxi hóa amon (ammonia-oxidizing bacteria)

BOD5

Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Nhu cầu oxy hóa học

MLVSS

Hàm lượngchất rắn lơ lửng dễ bay hơi

NOB

Vi khuẩn oxi hóa nitrit (nitrite-oxidizing bacteria)

VSV

Vi sinh vật

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page v


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Số lượng gia súc, gia cầm giai đoạn 2000 – 2015 ................................3
Bảng 1.2. Giá trị sản phẩm chăn nuôi giai đoạn 2000 - 2013 ...............................4
Bảng 1.3. Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến cuối năm 2015 .........................5
Bảng 1.4. Một số đặc tính cơ lý và cấu trúc cơ bản của Nitrosomonas và
Nitrobacter ........................................................................................................ 19
Bảng 1.5. Đặc điểm của một số vi sinh vật dị dưỡng có khả năng nitrat hóa ...... 22

Bảng 2.1. Số mẫu; địa diểm lấy mẫu và đặc tính hầm khí sinh học khi lấy mẫu
nước thải ........................................................................................................... 26
Bảng 2.2. Trình tự mồi 27F và 1492R (Innis và cộng sự, 1990) ......................... 34
Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa lý trong nước thải chăn nuôi sau
biogas ................................................................................................................ 37
Bảng 3.2. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của các chủng vi
khuẩn được phân lập.......................................................................................... 38
Bảng 3.3. Đặc điểm khuẩn lạc và hình thái tế bào của 3 chủng vi khuẩn được
phân lập ............................................................................................................. 43
Bảng 3.4. Mức độ tương đồng và thông tin định danh chủng vi khuẩn N4 ......... 48
Bảng 3.5. Đặc tính sinh hóa của chủng vi khuẩn N4 .......................................... 49
Bảng 3.6. Mức độ tương đồng và định danh chủng vi khuẩn N7 ........................ 50
Bảng 3.7. Một số đặc tính sinh hóa của chủng vi khuẩn N7 ............................... 51

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page vi


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Quá trình tạo biogas bởi phân giải kị khí ..............................................6
Hình 1.2. Mẫu biogas kiểu KT01 ....................................................................... 11
Hình 1.3. Mẫu biogas kiểu KT02 ....................................................................... 11
Hình 1.4. Mẫu hầm khí sinh học kiểu compozit ................................................. 13
Hình 1.5. Chu trình chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ trong tự nhiên .............. 18
Hình 3.1. Hiệu suất chuyển hóa amoni của các chủng vi khuẩn N1; N2; N3; N4 ...... 40

Hình 3.2. Sự thay đổi hàm lượng amoni và hàm lượng nitrit trong môi trường
nuôi cấy chủng N1; N2; N3; N4 ........................................................................ 41
Hình 3.3. Sự thay đổi hàm lượng nitrit và hàm lượng nitrat trong môi trường nuôi
cấy chủng vi khuẩn N5; N6; N7......................................................................... 44
Hình 3.4. Sự thay đổi hàm lượng amoni và nitrit trong nuôi cấy chủng vi khuẩn
N7 ..................................................................................................................... 45
Hình 3.5. So sánh mức tương đồng với chủng vi sinh vật khác dựa trên phần
mềm blast .......................................................................................................... 48
Hình 3.6. So sánh mức tương đồng với chủng vi sinh vật khác dựa trên phần
mềm blast .......................................................................................................... 51
Hình 3.7. Sự phát triển chủng vi khuẩn N4 theo thời gian nuôi cấy,................... 53
Hình 3.8. Sự phát triển của chủng N7 theo thời gian nuôi cấy............................ 53
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng của chủng
vi khuẩn N4 ....................................................................................................... 54
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng của chủng
vi khuẩn N7 ....................................................................................................... 55
Hình 3.11. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh trưởng của .......... 55
chủng vi khuẩn N4 ............................................................................................ 55
Hình 3.12. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh trưởng của chủng vi
khuẩn N7 ........................................................................................................... 56
Hình 3.13. Hiệu suất chuyển hóa amoni của chủng vi khuẩn N4 và chủng vi
khuẩn N7 trong nước thải chăn nuôi sau biogas ................................................. 57
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page vii


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Hình 3.14. Sự thay đổi hàm lượng nitrit và nitrat trong nước thải chăn nuôi
biogas với thí nghiệm có bổ sung chủng vi khuẩn N4; N7 và không bổ sung
chủng vi khuẩn N4; N7...................................................................................... 58
Hình 3.15. Sự thay đổi hàm lượng amoni trong nước thải khi bổ sung chủng vi
khuẩn N4 và chủng vi khuẩn N7 ........................................................................ 59
Hình 3.16. Sự thay đổi hàm lượng nitrit và hàm lượng nitrat trong mẫu nước thải
khi bổ sung chủng vi khuẩn N4 và chủng vi khuẩn N7 ..................................... 60

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page viii


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi tại Việt Nam đang phát triển
rất tích cực, tăng về quy mô sản xuất, số lượng cá thể, chất lượng và giá trị sản
phẩm [10]. Đây là kết quả đáng ghi nhận, với việc góp phần giải quyết nhu cầu
thực phẩm ngày càng tăng của xã hội. Tuy nhiên, vấn đề xử lý chất thải chăn
nuôi là rất cấp bách. Theo thống kê, mỗi năm ngành chăn nuôi nước ta sản sinh
một lượng chất thải bao gồm hơn 80 triệu tấn thải rắn, 25-30 triệu mét khối nước
thải. Hiện tại, công nghệ biogas là một giải pháp thích hợp được lựa chọn để xử
lý nguồn chất thải này. Dẫu vậy, một số nghiên cứu và điều tra thực tế đã chỉ ra
rằng chất lượng nước thải sau biogas chưa đủ tiêu chuẩn để xả thải theo Quy
chuẩn Việt Nam QCVN 62-MT:2016/BTNMT, đặc biệt là hàm lượng nitơ trong
nước thải vẫn cao hơn hàng chục lần cho phép [13]. Hàm lượng nitơ trong nguồn

nước thải này tồn tại ở nhiều dạng khác nhau, chủ yếu là: amoni (NH4+), nitrit
(NO2-) và nitrat (NO3-). Hàm lượng nitơ trong nước cao gây ra tác động tiêu cực
đối với môi trường, ví dụ như: cạn kiệt nguồn oxy hòa tan trong nước gây độc
cho động - thực vật thủy sinh, ảnh hưởng xấu đến con người [55]. Do vậy, nước
thải sau biogas cần tiếp tục được xử lý để đảm bảo chất lượng môi trường. Việc
lựa chọn một giải pháp xử lý phù hợp để đảm bảo chất lượng nước thải sau
biogas là vô cùng cần thiết. Sử dụng biện pháp sinh học để xử lý nước thải chăn
nuôi sau biogas nhận được nhiều sự quan tâm, do đây là phương pháp an toàn,
thân thiện với môi trường, chi phí thấp mà vẫn đem lại hiệu quả cao.
Quy trình loại bỏ nitơ trong nước thải bao gồm: quá trình nitrat hóa và quá
trình phản nitrat hóa. Quá trình nitrat hóa xảy ra theo 2 bước là giai đoạn nitrit và
giai đoạn nitrat hóa. Bước đầu tiên là giai đoạn nitrit hóa: amoni được oxi hóa
thành nitrit nhờ các vi khuẩn oxi hóa amoni (AOB). Bước thứ 2 là giai đoạn
nitrat hóa: nitrit được oxi hóa thành nitrat nhờ các vi khuẩn oxi hóa nitrit (NOB).
Với mong muốn thúc đẩy nhanh quá trình xử lý nitơ trong nước thải chăn nuôi sau
biogas, luận văn tiến hành “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn nitrat hóa có khả
năng ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas”.
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 1


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Mục tiêu nghiên cứu:
Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa
amoni, chuyển hóa nitrit nhằm ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi
sau biogas.

Nội dung nghiên cứu:
1. Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa
amoni trong nước thải.
2. Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa nitrit
trong nước thải.
3. Định danh và xác định độ an toàn sinh học của chủng vi khuẩn được tuyển
chọn
4. Khảo sát khả năng chuyển hóa các hợp chất chứa nitơ trong nước thải của
chủng vi khuẩn.

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 2


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Hiện trạng chăn nuôi và quản lý chất thải chăn nuôi
Chăn nuôi chiếm một tỷ phần quan trọng trong hệ thống sản xuất nông
nghiệp. Trong 6 năm gần đây, ngành chăn nuôi ở Việt Nam đã phát triển theo
định hướng cụ thể, coi trọng việc sản xuất sản phẩm gia súc, gia cầm nhằm đáp
ứng tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. Giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi đạt
mức tăng trưởng vào khoảng 5,4% bình quân hàng năm, trong khi đó tổng giá trị
sản xuất của toàn ngành nông nghiệp chỉ đạt mức tăng trưởng bình quân 4,5%
hàng năm [2].
Bảng 1.1. Số lượng gia súc, gia cầm giai đoạn 2000 – 2015
Năm

Loại vật nuôi (1000 con)
Trâu

Bò

Lợn

Dê, cừu

Gia cầm

2000

2.897,2

4.127,9

20.193,8

543,9

196.100

2001

2.807,9

3.899,7

21.800,1

571,9

218.100

2002

2.814,5

4.062,9

23.169,5

621,9

233.300

2003

2.834,9

4.394,4

24.884,6

780,4

254.600

2004

2.869,8

4.907,7

26.143,7

1.022,8

218.200

2005

2.922,2

5.540,7

27.435,0

1.314,1

219.900

2006

2.921,1

6.510,8

26.855,3

1.525,3

214.600

2007

2.996,4

6.725,7

26.560,7

1.777,7

226.000

2008

2.897,7

6.337,7

26.701,6

1.483,4

248.300

2009

2.886,6

6.103,3

27.627,7

1.375,1

280.200

2010

2.877,0

5.808,3

27.373,1

1.288,4

300.500

2011

2.712,0

5.436,6

27.056,0

1.267,8

322.600

2012

2.627,8

5.194,2

26.494,0

1.343,6

308.500

2013

2559,5

5156,7

1466,3

26264,4

317,7

2014

2521,4

5234,3

1668,9

26761,4

327,7

Sơ bộ 2015

2524

5367,2

27750,7

341,9

1885,2

Nguồn: tổng cục thống kê, 2015

Bảng số liệu 1.1 cho thấy đàn gia súc, gia cầm của nước ta tăng liên tục theo các
năm với mức cao. Giá trị sản phẩm chăn nuôi giai đoạn 2000-2015 được trình
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 3


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2. Giá trị sản phẩm chăn nuôi giai đoạn 2000 - 2013
Giá trị sản phẩm

Tỷ trọng trong

chăn nuôi ( tỷ đồng)

nông nghiệp (%)

2000

24907,6

19,3

106,7

2001

25439,1

19,6

102,1

2002

30500,7

21,0

119,9

2003

34367,2

22,3

112,7

2004

37236,6

21,6

108,3

2005

45096,2

24,6

121,1

2006

48333,1

24,4

107,2

2007

57618,4

24,3

119,2

2008

102200,9

27,1

177,4

2009

116576,7

27,1

114,1

2010

135137,1

25,1

115,9

2011

199171,8

25,3

147,4

2012

200849,8

26,9

100,8

Sơ bộ 2013

196955,1

26,3

98,1

Năm

Chỉ số phát triển (%)

Nguồn: Cục Chăn nuôi, 2016.

Trong giai đoạn hiện nay, ngành chăn nuôi nước ta đã và đang phát triển
theo hướng trang trại quy mô tập trung, hàng trăm nhà máy chế biến thức ăn, xí
nghiệp giết mổ đã được thành lập, tạo công ăn việc làm cho nhiều người lao
động, đóng góp một phần đáng kể cho ngân sách quốc gia. Có thể nói phát triển
chăn nuôi theo quy mô trang trại là hình thức chăn nuôi tập trung số lượng lớn
vật nuôi có áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật và các biện pháp quản lý kinh tế
chăn nuôi nhằm tìm kiếm một hệ thống sản xuất cho phép thu được lợi nhuận cao
nhất một cách lâu dài. Sử dụng hoàn toàn thức ăn công nghiệp trong các trang
trại chăn nuôi là giải pháp hiệu quả, tiết kiệm chi phí, sức lao động lại cung cấp
đầy đủ cân đối dinh dưỡng và hợp vệ sinh cho vật nuôi sinh trưởng phát triển.

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 4

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Bảng 1.3. Số lượng trang trại chăn nuôi tính đến cuối năm 2015
Vùng chăn nuôi

Số lượng trang trại

Đồng bằng sông Hồng

5998

Trung du và miền núi phía Bắc

1327

Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung

1390

Tây Nguyên

907

Đông Nam Bộ

3886

Đồng bằng sông Cửu Long

1560

Cả nước

15068

Nguồn: Tổng cục thống kê, 2015

Tính đến cuối năm 2015, số lượng trang trại chăn nuôi của nước ta là
mười lăm nghìn không trăm sáu mươi tám trang trại [10]. Phân bố trang trại
bao gồm: ở vùng Đồng bằng sông Hồng và vùng Đông Nam Bộ là 2 khu vực
có lượng trang trại chăn nuôi lớn nhất cả nước, số trang trại chăn nuôi còn lại
phân bố đều ở Trung du và miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Duyên hải
miền Trung, Đồng bằng sông Cửu Long và lượng trang trại ít nhất tại khu vực
Tây Nguyên. Đối với chăn nuôi lợn nái và lợn thịt, quy mô trang trại chăn
nuôi tương đối nhỏ, số trang trại chăn nuôi lợn nái và trang trại chăn nuôi lợn
thịt đa số có quy mô dưới 100 con. Như vậy, với quy mô chăn nuôi trang trại
như hiện nay có thể đáp ứng được đủ nguyên liệu cho biogas.
Đối với chăn nuôi trang trại bò, trên 80% trang trại chăn nuôi bò có quy
mô dưới 100 con. Tuy nhiên, vấn đề chăn nuôi bò ở nước ta vẫn chủ yếu là chăn
nuôi phân tán, việc thu gom phân trâu bò nhất là tại các tỉnh trung du, miền núi
còn gặp nhiều khó khăn và khó có thể triển khai được.
Đối với chăn nuôi trâu, dê, ngựa quy mô chăn nuôi trang trại cũng tương tự,
gần 90% trang trại nuôi dưới 50 con. Số hộ chăn nuôi nhỏ lẻ là rất phổ biến vì bình
quân mỗi nông hộ không quá một con trâu, bò. Việc chăn nuôi phân tán gây khó
khăn cho công tác thu gom, quy hoạch và phát triển hệ thống kỹ thuật biogas.

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 5


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

1.2. Công nghệ Biogas
1.2.1. Giới thiệu về biogas
Biogas là sản phẩm của quá trình phân giải các chất hữu cơ dưới tác động
của vi sinh vật trong điều kiện không có oxy. Sản phẩm chính của quá trình là
khí sinh học (biogas) và các sản phẩm phân giải. Biogas là khí dễ cháy, thành
phần chủ yếu là metan và cacbonic. Sản phẩm phân giải là các chất đã bị phân
hủy sinh học được tạo thành từ quá trình sinh biogas [49].
Trong quá trình phân giải kị khí, rất ít nhiệt được tạo ra điều này trái
ngược với quá trình phân giải hiếu khí. Năng lượng tạo ra từ các phản ứng hóa
học phân giải cơ chất chủ yếu chuyển hóa thành biogas dưới dạng khí metan.
Trong hệ thống biogas diễn ra 4 quá trình chính [49]

Hình 1.1. Quá trình tạo biogas bởi phân giải kị khí
 Thủy phân
Thủy phân là giai đoạn đầu tiên trong quá trình phân hủy kị khí, trong giai
đoạn này các phân tử hữu cơ phức tạp sẽ bị phân cắt thành các thành phần nhỏ
hơn. Trong giai đoạn thủy phân, các mạch polymer như carbonhydrate, lipid,
nucleic acids và protein được chuyển hóa thành glucose, glycerol, purines và
pyridines. Các vi sinh vật thủy phân tiết các enzyme thủy phân các polymer sinh
học thành các hợp chất đơn giản và hòa tan như sơ đồ dưới đây
Lipid (lipase)  các axit béo, glycerol

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 6


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Polysaccharide (cellulose, cellobiase, xylanase, amulase)  monosaccharide
Protein (protease)  amino axit
Quá trình thủy phân được thực hiện bởi các enzyme ngoại bào được tạo ra
từ nhiều vi sinh vật khác nhau thuộc 2 chi Streptococus và Enterobacterium [49].
Sản phẩm của quá trình thủy phân tiếp tục sẽ bị phân giải bởi các vi sinh vật liên
quan và được sử dụng cho các quá trình trao đổi chất của chính các vi sinh vật
này.
 Axit hóa
Trong quá trình axit hóa, các sản phẩm từ quá trình thủy phân sẽ được
chuyển hóa thành các cơ chất có khả năng tạo metan từ các vi khuẩn lên men.
Đường, amino axit và axit béo được chuyển hóa thành acetate, carbon dioxit và
hidro (chiếm tỉ lệ 70%), cũng như thành các axit béo dễ bay hơi (VFAs) và
alcohols (chiếm tỷ lệ 30%) [49]. Trong giai đoạn này những vi khuẩn thuộc nhóm
kị khí tùy tiện sẽ sử dụng oxy xâm nhập vào trong hệ thống để tạo điều kiện tốt
nhất cho sự phát triển của các vi khuẩn kị khí bắt buộc khác thuộc các chi:
Pseudomonas, Bacillus, Clostridium, Micrococcus, Flavobacterium [44]
 Acetate hóa
Sản phẩm từ quá trình axit hóa không thể chuyển hóa một cách trực tiếp
thành metan bởi các vi khuẩn sinh metan sẽ được chuyển hóa thành các cơ chất
có khả năng sinh metan trong giai đoạn axeton hóa. VFA với chuỗi carbon dài
hơn 2 đơn vị và alcohols với mạch carbon hơn một đơn vị sẽ bị oxy hóa thành

acetate và hidro. Việc tạo ra hidro có thể làm tăng áp suất và được coi là sản
phẩm thừa của quá trình sinh aceton và ức chế sự trao đổi chất của các vi khuẩn
sinh acetone. Trong suốt giai đoạn sinh metan, hydro sẽ được chuyển hóa thành
metan. Quá trình sinh acetone và metan thường diễn ra song song như là sự công
sinh giữa 2 nhóm vi khuẩn này. Hoạt động chủ yếu trong giai đoạn này là các vi
khuẩn thuộc chi Syntrophomonas, Syntrophobacter, vi khuẩn Methanobacterium
suboxydans và vi khuẩn Methanobacterium propionicum [44]
 Sinh metan
Metan và carbon dioxit được tạo ra bởi các vi khuẩn sinh metan. 70%
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 7


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

metan được tạo thành có nguồn gốc từ acetate, 30% còn lại được tạo thành từ sự
chuyển hóa của hydro và carbon dioxit, theo phương trình sau:
Acetic acid  metan + carbon dioxit
Hydro + carbon dioxit  metan + nước
Sinh metan là bước rất quan trọng trong toàn bộ quá trình phân giải kị khí,
do nó là phản ứng hóa sinh diễn ra chậm nhất trong quá trình. Quá trình sinh metan
bị ảnh hưởng nhiều bởi điều kiện vận hành. Thành phần chất thải, tốc độ nạp liệu,
nhiệt độ, pH, sự hòa trộn của oxy là những yếu tố chính ảnh hưởng đến khả năng
hoạt động và hiệu quả của các quá trình phân giải kị khí [49]
1.2.2. Lợi ích của biogas
Việc sản xuất và sử dụng biogas từ các công trình phân giải kị khí mang
đến nhiều lợi ích to lớn đối với môi trường và xã hội. Một trong những lợi ích

lớn nhất của biogas là khả năng biến đổi phế thải thành nguồn có giá trị. Nhiều
quốc gia đang phải đối mặt với những vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
liên quan đến việc sản xuất và tạo ra quá nhiều chất thải hữu cơ từ các ngành
công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt. Biogas là phương pháp tuyệt vời để lưu
trữ và xử lý các nguồn ô nhiễm này.
Sử dụng nhiện liệu hóa thạch như than, dầu thô, khí tự nhiên đã chuyển
hóa nguồn carbon được lưu giữ hàng triệu năm trong lớp vỏ trái đất và giải
phóng nó dưới dạng khí carbon dioxit vào khí quyển. Sự gia tăng nồng độ khí
CO2 trong khí quyển gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu do CO2 là một loại khí
nhà kính (GHG). Việc đốt biogas cũng giải phóng CO2. Tuy nhiên, sự khác biệt
chính khi so sánh với nhiên liệu hóa thạch là carbon trong biogas được cố định từ
khí quyển bởi hoạt động quang hợp của thực vật. Do vậy, chu trình carbon của
biogas là chu trình kín trong một vòng thời gian rất ngắn (từ một đến vài năm).
Biogas cũng làm giảm sự phát thải metan và nito oxit (N2O) từ quá trình lưu trữ
và sử dụng trực tiếp chất thải động vật làm phân bón. Khả năng gây hiện tượng
khí nhà kính của CH4 và N2O lần lượt cao hơn 23 và 296 lần so với CO2. Khi
biogas thay thế được nhiên liệu hóa thạch sẽ góp phần giảm thiểu hiện tượng
nóng lên toàn cầu.
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 8


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Nhiên liệu hóa thạch là nguồn năng lượng có hạn và chỉ tập trung ở một số
khu vực nhất định trên thế giới. Các quốc gia nằm ngoài khu vực này phụ thuộc
vào nhập khẩu năng lượng. Hầu hết các nước châu Âu phải nhập khẩu năng

lượng hóa thạch từ các khu vực giàu nguồn tài nguyên hóa thạch như Nga và
Trung Đông. Phát triển và triển khai các hệ thống năng lượng tái tạo như khí sinh
học từ các hệ thống phân giải kị khí dựa trên nguồn sinh khối của quốc gia sẽ
tăng cường an ninh năng lượng và giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiên liệu nhập
khẩu.
Việc biến nguồn phế thải thành nguồn năng lượng tái tạo mang lại nhiều
lợi ích về kinh tế cho người nông dân. Năng lượng tạo thành từ quá trình có thể
sử dụng làm nhiên liệu đun nấu, làm năng lượng để chạy máy phát điện… thay
cho chi phí mua khí đốt tự nhiên và sử dụng điện. Sản phẩm sau quá trình phân
giải có thể sử dụng làm nguồn phân bón cho cây trồng
1.2.3. Hiện trạng xây dựng, lắp đặt hệ thống biogas tại Việt Nam
a, đặc điểm của một số mẫu biogas.
 Mẫu Biogas kiểu KT1 và KT2 [13]
Đây là 2 mẫu công trình KSH được thiết kế bởi Viện Năng lượng - Bộ
NN&PTNT. KT1 và KT2 được phát triển dựa trên Tiêu chuẩn ngành 10 TCN
492:499-2002 và Tiêu chuẩn ngành 10TCN 97:102-2006 do Bộ NN&PTNT Ban
hành. Hai thiết kế này được giới thiệu và phát triển trong khá nhiều dự án do Bộ
NN&PTNT quản lý Chương trình KSH Quốc gia; Dự án LEAFSAP; Dự án
LCAPS,… . Trong đó, KT1 được giới thiệu áp dụng cho những khu vực có mực
nước ngầm thấp; KT2 được giới thiệu áp dụng cho những khu vực có mực nước
ngầm cao.Có thể nói, đến nay 2 mẫu thiết kết này đang đƣợc áp dụng phổ biến
nhất ở Việt Nam. Theo thống kê chưa đầy đủ, trên cả nước có khoảng trên
150.000 công trình KSH đã đƣợc xây dựng áp dụng 2 mẫu thiết kế này.
Thiết kế của 2 kiểu công trình này bao gồm 6 bộ phận chính: (i) Bể phối trộn; (ii)
Bể phân huỷ; (iii) Bể điều áp; iv Đầu vào; v Đầu ra và (vi) Ống dẫn khí. Bể
phối trộn, bể phân huỷ và bể điều áp được xây bằng gạch. Bể phân huỷ có hình
dạng mái vòm, đáy được làm bằng bê tông và tường xây bằng gạch. Bể phối trộn
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 9

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

có hình dạng chữ nhật, không bắt buộc về cấu trúc và thể tích tuỳ theo địa điểm
xây dựng. Bể điều áp có thể xây hình chữ nhật hoặc hình vòm cuốn và có thể tích
theo thiết kế phù hợp với thể tích của bể phân huỷ. Ống đầu vào và ống đầu ra có
thể sử dụng vật liệu bê tông hoặc nhựa PE. Cả 3 bể này được kết nối với nhau
bằng ống đầu vào và ống đầu ra. Hệ thống ống dẫn khí được bố trí gắn ở vị trí
cao nhất của bể phân huỷ để dẫn khí đến các thiết bị sử dụng.
-

Nguyên lý hoạt động

Cả 2 mẫu KT1 và KT2 có nguyên lý hoạt động giống nhau. Theo đó :
Nguyên liệu phân động vật, các loại vật chất hữu cơ được đưa vào bể phối
trộn và đi vào bể phân huỷ theo ống đầu vào cho đến khi đạt phương thức 0. Tại
thời điểm này, áp suất khí trong phần chứa khí bằng 0 (P=0). Nguyên liệu trong
bể phân huỷ sẽ được phân huỷ, tạo ra khí gas. Khí gas được sinh ra được chứa ở
phần vòm chứa khí sẽ tạo áp lực đẩy dịch phân huỷ lên bể điểu áp qua đường ống
đầu ra. Dịch phân huỷ trong bể điều áp tăng dần lên theo tỉ lệ khí gas được sinh
ra đến mức xả tràn sẽ tràn qua bể chứa bùn và thoát ra kênh thoát nƣớc theo ống
xả tràn. Khí được tạo ra trong bể phân huỷ theo đường ống dẫn khí đến các thiết
bị sử dụng. Khi khí được sử dụng, áp suất khí trong phần chứa khí giảm xuống,
dịch phân huỷ từ bể điều áp theo đường quay trở lại bể phân huỷ. Khi khí được
sử dụng hết, áp suất khí trong phần chứa khí trở lại bằng 0.
Trong quá trình hoạt động của các mẫu thiết kế này, bề mặt của dung dịch
trong bể phân huỷ luôn luôn di chuyển lên và xuống với tiết diện thu hẹp khi lên

và mở rộng khi xuống (do thiết kế hình vòm cầu của bể phân huỷ) sẽ làm hạn chế
việc hình thành váng trong bể phân huỷ.

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 10


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Hình 1.2. Mẫu biogas kiểu KT01
Nguồn: Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, dự án khí sinh học, 2006

Hình 1.3. Mẫu biogas kiểu KT02
Nguồn: Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, dự án khí sinh học, 2006


Ưu điểm của mẫu biogas kiểu KT01 và KT02: Vật liệu xây dựng có s n ở

hầu hết các vùng nông thôn của Việt Nam (chủ yếu là gạch, cát, đá, xi
măng,…Thiết kế của bể phân huỷ và bể điều áp hình vòm cầu nên khả năng chịu
lực cao, đồng thời tiết kiệm được vật liệu xây dựng. Dễ vận hành và bảo dưỡng,
đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Hệ thống xây dựng dưới lòng đất nên tiết
kiệm diện tích đất phù hợp với những hộ gia đình có diện tích nhỏ (có thể tận
dụng diện tích phía trên để làm chuồng trại,…. Mẫu thiết kế được giới thiệu và

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 11


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

áp dụng rộng rãi trên cả nước thông qua các dự án lớn nên đã thiết lập và đào tạo
được đội ngũ thợ xây lành nghề, thuận lợi cho việc nhân rộng tại các hộ chăn
nuôi. Nếu được xây dựng đúng kỹ thuật với vật liệu có chất lượng tốt, bể phân
huỷ sẽ có tuổi thọ cao. Giá thành xây dựng phù hợp với điều kiện kinh tế của đa
số hộ dân chăn nuôi. Có thể lựa chọn thể tích bể phù hợp với quy mô chăn nuôi.


Nhược điểm của thiết bị khí sinh học KT1 và KT2: Thiết kế phức tạp, đòi

hỏi độ chính xác cao nên yêu cầu đội ngũ thợ xây phải được đào tạo và có kỹ
thuật tốt. Khó khăn trong việc phát hiện hư hỏng và sửa chữa vì bể nằm chìm ở
dưới đất. Thời gian xây dựng và lắp đặt lâu hơn so với bể làm bằng composite.
Không phù hợp với những khu vực có mực nước ngầm cao và nền đất yếu.
 Mẫu Biogas kiểu Compozit:
Thiết bị khí sinh học bằng vật liệu composite có nguồn gốc từ Trung Quốc. Từ
khoảng những năm 2005 - 2006, mô hình này đã du nhập vào Việt Nam và đã
được sản xuất và phát triển bởi một số các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực
Việt Nam. Mặc dù mới áp dụng ở Việt Nam trong thời gian ngắn trên dưới 10
năm , nhưng hiện nay hầm Biogas composite đã tương đối phổ biến ở nhiều địa
phương. Số lượng hầm biogas composite đã lắp đặt đến nay khoảng gần 100.000
công trình, chỉ đứng sau hầm KT1, KT2. Đến nay, đã có nhiều thiết kế khác nhau
của hầm biogas bằng vật liệu composite, nhưng nhìn chung các thiết kế này đều
giữ nguyên lý hoạt động, vận hành giống nhau. Thiết bị KSH bằng vật liệu

composite được thiết kế với 3 bộ phận chính: (i) Bể phân hủy, (ii) Bể
đầu vào và (iii) Bể đầu ra. Bể phân hủy là bộ phận chính quan trọng nhất được
thiết kế dạng hình cầu, phần dưới chứa dịch và nguyên liệu phân hủy, phần trên
khối cầu là nơi chứa khí. Bể đầu vào và bể đầu ra vừa là nơi đưa phân vào và đưa
dịch phận hủy ra ngoài vừa có vai trò làm bể điều áp. Tùy theo mỗi loại hình
thiết kế mà bể đầu vào và bể đầu ra có thể tích bằng nhau hoặc thể tích bể đầu
vào nhỏ hơn thể tích bể đầu ra. Ba bộ phận chính của hầm Biogas composite
được thiết kế trong một khối và được đặt ngầm dưới lòng đất.

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 12


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

Hình 1.4. Mẫu hầm khí sinh học kiểu compozit
Nguồn: ngân hàng phát triển châu Á, dự án LCAPS, 2016
-

Nguyên lý hoạt động:

Bể biogas compozit có nguyên lý hoạt động tương tự mẫu KT1, KT2. Nguyên
liệu phân động vật, các loại vật chất hữu cơ được đưa vào bể phân huỷ qua bể
đầu vào cho đến khi đạt phương thức 0. Tại thời điểm này, áp suất khí trong phần
chứa khí bằng 0 (P=0). Nguyên liệu trong bể phân huỷ sẽ đƣợc phân huỷ, tạo ra
khí gas. Khí gas được sinh ra được chứa ở phần vòm chứa khí sẽ tạo áp lực đẩy
dịch phân huỷ lên bể điểu áp (bề đầu vào và bể đầu ra). Dịch phân huỷ trong bể

điều áp tăng dần lên theo tỉ lệ khí gas được sinh ra đến mức xả tràn sẽ tràn qua bể
chứa bùn và thoát ra kênh thoát nước theo ống xả tràn. Khí được tạo ra trong bể
phân huỷ theo đường ống dẫn khí đến các thiết bị sử dụng. Khi khí được sử dụng,
áp suất khí trong phần chứa khí giảm xuống, dịch phân huỷ từ bể điều áp theo
đường quay trở lại bể phân huỷ. Khi khí được sử dụng hết, áp suất khí trong phần
chứa khí trở lại bằng 0. Trong quá trình hoạt động, bề mặt của dung dịch trong bể
phân huỷ luôn luôn di chuyển lên và xuống với tiết diện thu hẹp khi lên và mở

Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 13


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

rộng khi xuống (do thiết kế hình vòm cầu của bể phân huỷ) sẽ làm hạn chế việc
hình thành váng trong bể phân huỷ.
-

Ưu điểm của thiết bị khí sinh học bằng vật liệu compozit:

Được làm bằng vật liệu compsite nên có độ bền rất cao. Có độ kín khí, kín nước
gần như tuyệt đối. Thời gian lắp đặt nhanh. Lắp đặt dễ dàng, không yêu cầu đào
tạo thợ xây vì quá trình lắp đặt được thực hiện bởi các kỹ thuật viên của nhà cung
cấp dịch vụ. Thích hợp với khu vực có nền đất yếu và khu vực có mực nước
ngầm cao.Vận hành và bảo dưỡng đơn giản; dễ dàng trong việc phát hiện hư
hỏng và sửa chữa. Có thể di chuyển đến vị trí khác khi cần thiết.
-

Nhược điểm của thiết bị KSH bằng vật liệu compozit:

Chi phí đầu tư trên một đơn vị diện tích cao hơn so với các mẫu hầm khác. Phải
sản xuất tập trung, vận chuyển cồng kềnh. Thể tích hầm giới hạn, không thích
hợp với quy mô chăn nuôi vừa và lớn. Đối với một số thiết kế cũ, khi khí gas sử
dụng hoàn toàn, dịch phân hủy trong bể phân hủy có thể tràn lên đường ống dẫn
khí gây hiện tượng tắc, khí gas không tới được thiết bị sử dụng.
b, hiện trạng xây dựng, lắp đặt hệ thống biogas tại Việt Nam
Hầm khí sinh học (biogas) ở nước ta đang phát triển một cách nhanh chóng từ
những nỗ lực của chính phủ nhằm giải quyết ô nhiễm môi trường và ứng phó với
biến đổi khí hậu. Trong thời gian gần đây có 2 dự án lớn đã và đang được triển
khai:
- Dự án Chương trình Khí sinh học cho Ngành Chăn nuôi Việt Nam do
Cục Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn và Tổ chức hợp tác
phát triển Hà Lan thực hiện được chia làm 3 giai đoạn, triển khai từ năm 2003 –
2015, tính hết năm 2014 dự án đã hỗ trợ xây dựng được trên 145,000 công trình
khí sinh học tại 58 tỉnh thành trên cả nước.
- Dự án Hỗ trợ Nông nghiệp các bon thấp được tài trợ từ Ngân hàng Phát triển
Châu Á, do Ban Quản lý các Dự án Nông nghiệp thực hiện từ năm 2013 – 2018 tại 10
tỉnh trên cả nước. Tính đến hết năm 2015, dự án đã xây dựng và lắp đặt được 26,645
công trình quy mô nhỏ [13].
- Bên cạnh đó việc triển khai nhân rộng mô hình biogas trên khắp cả nước
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 14


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Công nghệ sinh học

còn được hỗ trợ từ chương trình Quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường.
Ngoài các dự án quy mô lớn trên, tại các tỉnh cũng đã và đang triển khai các dự
án nhỏ hỗ trợ xây hầm biogas cho các hộ chăn nuôi trên địa bàn tỉnh như Hưng
Yên, Vĩnh Phúc, Nam Định, Bến Tre…
1.2.4. Chất lượng nước thải chăn nuôi sau biogas
Hiện nay, hầu hết các nước trên thế giới đều sử dụng các Tiêu chuẩn nước
mặt để kiểm soát nước thải chăn nuôi sau biogas. Các mẫu hầm khí sinh học nói
chung và mẫu hầm khí sinh học cỡ nhỏ (dưới 10 m3) nói riêng được thiết kế theo
Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 492:499-2002 và Tiêu chuẩn ngành 10TCN 97:102 2006, do Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn ban hành. Trong điều kiện lý
tưởng bao gồm: thiết kế, vận hành đúng theo Tiêu chuẩn ví dụ như cách nạp liệu,
thời gian lưu của nguyên liệu, thì chất lượng nước thải đầu ra đáp ứng được so
với quy chuẩn Việt Nam về nước thải chăn nuôi QCVN 62: BMT – 2016 và quy
chuẩn Việt Nam về nước mặt QCVN 40: BMT – 2011. Trên thực tế, việc thiết
kế, vận hành công trình khí sinh học là hầu hết chưa theo Tiêu chuẩn, do đó chất
lượng nước thải chăn nuôi sau biogas chưa đủ điều kiện xả thải.
Theo báo cáo của dự án “Điều tra về hiện trạng xây dựng, lắp đặt và chất
lượng môi trường công trình khí sinh học (biogas) quy mô nhỏ, vừa và lớn – Đề
xuất giải pháp quản lý toàn diện chất thải chăn nuôi tại Việt Nam” do ngân hàng
phát triển châu Á chủ trì, phối hợp với Viện Môi trường Nông nghiệp, điều tra
trên 10 tỉnh thành. Kết quả điều tra cho thấy chất lượng nước thải sau biogas vẫn
chứa hàm lượng lớn các chất gây ô nhiễm. Qua thu thập và phân tích mẫu về các
chỉ tiêu COD, BOD5, TSS, Nts, Pts, coliform tổng số cho thấy đều vượt ngưỡng
xả thải loại B theo quy chuẩn Việt Nam về nước thải chăn nuôi QCVN
62:2016/BTNMT từ vài lần cho đến hàng chục lần. Nồng độ nitơ tổng số (Nts)
trong nước thải sau biogas qua phân tích dao động từ 200 – 675,11 mg/l, cao
hơn quy chuẩn cho phép hơn 2 - 7 lần [13].
 Nitơ và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường nước
Sự có mặt của chất thải chứa nitơ hoặc chứa hàm lượng đạm trong dòng

thải có thể có tác động xấu hoặc gây ô nhiễm chất lượng nguồn nước tiếp nhận.
Nguyễn Đình Tráng

CNSH2014B Page 15