Đề xuất ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn nuôi tại trang trại lợn giống F1 Phượng Tiến, xã Phượng Tiến huyện Định Hóa tỉnh Thái Nguyên (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-------------------------

BỒ XUÂN LỘC
“ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG
XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI TRANG TRẠI LỢN GIỐNG F1
PHƢỢNG TIẾN, XÃ PHƢỢNG TIẾN HUYỆN ĐỊNH HÓA,
TỈNH THÁI NGUYÊN ”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo:

Chính quy

Chuyên ngành/ngành:

Khoa học môi trƣờng

Khoa:

Môi Trƣờng

Khóa học:

2013 - 2017

Thái Nguyên, 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-------------------------

BỒ XUÂN LỘC
“ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG
XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI TRANG TRẠI LỢN GIỐNG F1
PHƢỢNG TIẾN, XÃ PHƢỢNG TIẾN HUYỆN ĐỊNH HÓA,
TỈNH THÁI NGUYÊN ”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo:

Chính quy

Chuyên ngành/ngành:

Khoa học môi trƣờng

Lớp:

45MT-N04

Khoa:

Môi Trƣờng

Khóa học:

2013 - 2017

Giảng viên hƣớng dẫn:

Th.S Hoàng Quý Nhân

Thái Nguyên, 2017


i

LỜI CẢM ƠN

Thực tập tốt nghiệp là giai đoạn cần thiết đối với mỗi sinh viên, quá
trình thực tập tốt nghiệp nhằm vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, qua đó mỗi
sinh viên khi ra trƣờng sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phƣơng pháp
làm việc thực tế cũng nhƣ nâng cao đƣợc trình độ chuyên ngành cho bản thân.
Xuất phát từ yêu cầu về đào tạo và thực tiễn, đƣợc sự đồng ý của Ban
giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Môi Trƣờng và
giảng viên hƣớng dẫn Th.S Hoàng Quý Nhân, em tiến hành thực hiện đề tài:
“Đề xuất ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn
nuôi tại trang trại lợn giống F1 Phượng Tiến, xã Phượng Tiến, huyện
Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.”
Để hoàn thành đƣợc đề tài này em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
trong khoa Môi Trƣờng trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tận tình
dạy dỗ em suốt 4 năm qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới
Th.S Hoàng Quý Nhân ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt
quá trình thực hiện đề tài
Chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo cùng tập thể cán bộ- công nhân Trại
lợn giống F1 Phƣợng Tiến- Công ty cổ phần Nam Việt đã tạo điều kiện giúp

đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại công ty
Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhƣng do
thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và
các bạn để đề tài của em đƣợc hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 10 tháng 6 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Bồ Xuân Lộc


ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Phân phối nƣớc trên trái đất ............................................................. 7
Bảng 2.2. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm .................................... 10
Bảng 2.3. Giá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các
thông số ô nhiễm trong nƣớc thải chăn nuôi ................................. 10
Bảng 2.4. Đặc tính của bùn hạt và bùn hoạt tính truyền thống ....................... 17
Bảng 3.1. Vị trí, dụng cụ, thời gian và cách bảo quản mẫu ............................ 20
Bảng 4.1. Kết quả phân tích hàm lƣợng một số chất có trong nƣớc thải chăn
nuôi tại Trang Trại Lợn Giống F1 Phƣợng Tiến ........................... 29


iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1.

Hệ thống sục khí trong bể Aerotank ........................................... 12

Hình 2.2:

Hệ thống các bể trong công nghệ xử lý nƣớc thải AAO ............ 13

Hình 2.3.

Công nghệ xử lý nƣớc thải MBR trong thực tế .......................... 15

Hình 2.4.

Bể SBR trong công nghệ xử lý nƣớc thải bằng bùn hạt hiếu khí16

Hình 3.1.

Vị trí lấy mẫu trên bản đồ ảnh vệ tinh từ Google Map .............. 20

Hình 4.1.

Bản đồ vị trí địa lý xã Phƣợng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh
Thái Nguyên ............................................................................... 24

Hình 4.2.

Hình ảnh chụp từ vệ tinh khu vực Trang Trại Lợn Giống F1
Phƣợng Tiến thuộc xóm Phỉnh, xã Phƣợng Tiến huyện Định
Hóa, tỉnh Thái Nguyên ............................................................... 25

Hình 4.3.

Biểu đồ chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau xử lý tại trang trại
về một số chỉ tiêu chính .............................................................. 30

Hình 4.4.

Biểu đồ chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau xử lý tại trang trại
về một số chỉ tiêu còn lại ............................................................ 32

Hình 4.5.

Quá trình hình thành bùn hạt hiếu khí ........................................ 33

Hình 4.6.

Chu trình làm việc của bể SBR .................................................. 35

Hình 4.7.

Bùn hạt hiếu khí giống tại bể của công ty TNHH TMDV XD
Đoàn Gia Phát ............................................................................. 36

Hình 4.8.

Các thiết bị ở hai bể SBR ........................................................... 37

Hình 4.9.

Thời gian một chu kỳ làm việc của bể SBR ............................... 37

Hình 4.10. Sơ đồ công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nƣớc thải chăn
nuôi sử dụng bể SBR .................................................................. 38


iv

DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Nghĩa của từ viết tắt
Quy trình xử lý sinh học liên

AAO (Anaerobic- Anoxic- Oxic)

tiếp ứng dụng nhiều hệ vi sinh
vật khác nhau

BOD (Biochemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy sinh học

BVMT

Bảo vệ môi trƣờng

COD (Chemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy hóa học

DO (Dissolve Oxygen))

Nồng độ oxy hòa tan

FAO (Food Anh Agriculture

Tổ chức Lƣơng thực và Nông

Organization of the United Nations)

nghiệp Liêp Hiệp Quốc

HDPE (Hight Density Poli Etilen)

Vật liệu nhựa dẻo mật độ cao

LHQ

Liên hiệp Quốc

MBR (Membrance Bio Reator)

Bể lọc sinh học bằng màng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam
Bể xử lý nƣớc thải bằng

SBR (Sequencing Batch Reactor)

phƣơng pháp sinh học theo quy
trình phản ứng từng mẻ liên tục

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS (Total Suspended Solid)

Tổng chất rắn lơ lửng

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bể xử lý sinh học dòng chảy
Blanket)

ngƣợc qua tầng bùn kỵ khí


v

MỤC LỤC

PHẦN 1. MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu chung ........................................................................................ 2
1.2.2.Mục tiêu cụ thể ......................................................................................... 2
1.3.Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 2
1.3.1. Ý nghĩa của đề tài trong nghiên cứu khoa học........................................ 2

1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn của đề tài ........................................................ 3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 4
2.1. Cơ sở pháp lý của đề tài ......................................................................................... 4
2.2. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài.......................................................................... 5
2.2.1. Cơ sở khoa học về môi trƣờng ................................................................ 5
2.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài ....................................................................................... 7
2.3.1.Tổng quan về tài nguyên nƣớc ................................................................. 7
2.3.2. Nƣớc thải chăn nuôi ................................................................................ 9
2.4. Một số công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi .....................................................11
2.4.1. Bể Aerotank .......................................................................................... 12
2.4.2. Công nghệ AAO .................................................................................... 13
2.4.3. Công nghệ MBR ................................................................................... 14
2.4.4. Công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nƣớc thải ............................... 15
2.5. Tình hình nghiên cứu công nghệ bùn hạt hiếu khí và ứng dụng của công
nghệ này trên thế giới và trong nƣớc. .....................................................................17
2.5.1. Trên thế giới .......................................................................................... 17
2.5.2. Tại Việt Nam ......................................................................................... 17
PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG, PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........18


vi

3.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................18
3.2. Phạm vi nghiên cứu ..............................................................................................18
3.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu ...........................................................................18
3.3.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 18
3.3.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 18
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................18
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .....................................................................................19
3.4.1. Phƣơng pháp thu thập thông tin, kế thừa số liệu, tài liệu ..................... 19

3.4.2. Phƣơng pháp lấy mẫu ngoài hiện trƣờng và phân tích trong phòng thí
nghiệm ............................................................................................................. 19
3.4.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu, so sánh đánh giá ....................................... 21
3.4.4. Phƣơng pháp tổng hợp kết quả và viết báo cáo .................................... 22
PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................23
4.1. Hiện trạng khu vực nghiên cứu. ..........................................................................23
4.1.1. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu ................................................ 23
4.1.2. Hiện trạng khu vực nghiên cứu ............................................................. 27
4.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ Biogas tại trang trại ...........................28
4.3. Đề xuất ứng dụng mô hình bùn hạt hiếu khí trong xử lý nƣớc thải chăn nuôi
lợn ..................................................................................................................................32
4.3.1. Sơ đồ quá trình tạo thành hạt hiếu khí .................................................. 33
4.3.2. Ƣu điểm của công nghệ xử lý nƣớc thải SBR bùn hạt hiếu khí ........... 34
4.3.3. Đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải bằng bùn hạt hiếu khí sử dụng bể
SBR ................................................................................................................. 36
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................41
5.1. Kết luận ..................................................................................................................41
5.2. Kiến nghị ...............................................................................................................42
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..........................................................................................43


1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Trong những năm, qua ngành chăn nuôi phát triển khá bền vững và đạt
kết quả đáng ghi nhận, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nƣớcngày
càng cao của xã hội. Ngày nay, ngành chăn nuôi nƣớc ta đang có những dịch
chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ sang chăn nuôi trang trại, công

nghiệp; từ chăn nuôi nhỏ lẻ lên chăn nuôi quy mô lớn. Đảng và Chính phủ
quan tâm tới ngành chăn nuôi để cùng với ngành trồng trọt, thủy sản đảm bảo
an ninh lƣơng thực, thức phẩm thông quanhững chủ trƣơng, chính sách nhằm
định hƣớng và tạo ra những cơ chế khuyến khích để ngành chăn nuôi phát
triển nhanh, mạnh và vững chắc. Tuy nhiên,mặt chƣa đƣợc của chăn nuôi đó
là vấn đề ô nhiễm môi trƣờng. Cộng đồng khoa học trong và ngoài nƣớc đã
chỉ rõ gây ô nhiễm môi trƣờng lớn nhất trong nông nghiệp ở Việt Nam là từ
trồng trọt và chăn nuôi. Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lƣơng Thế giới
(FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lƣợng Nitơ oxit (N 2O) trong
khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lƣợng mặt trời cao gấp
296 lần so với khí CO2. Cùng với các loại khí khác nhƣ CO2, CH4,… gây nên
hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên Theo số liệu của Tổng cục thống kê,
năm 2014 đàn lợn nƣớc ta có khoản 26,76 triệu con, đàn trâu bò khoảng 7,75
triệu con, đàn gia cầm khoảng 327,69 triệu con. Trong đó chăn nuôi nông hộ
hiện tại vẫn chiếm tỷ trọng khoảng 65-70% về số lƣợng và sản lƣợng. Từ số
đầu gia súc, gia cầm đó có quy đổi đƣợc lƣợng chất thải rắn (phân chất độn
chuồng, các loại thức ăn thừa hoặc rơi vãi) đàn gia súc, gia cầm của thải ra
khoảng trên 76 triệu tấn, và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng (nƣớc
tiểu, nƣớc rửa chuồng, nƣớc từ sân chơi, bãi vận động, bãi chăn). Phân của
vật nuôi chứa nhiều chất chứa nitơ, phốt pho, kẽm, đồng, chì, Asen,


2

Niken(kim loại nặng)… và các vi sinh vật gây hại khác không những gây ô
nhiễm không khí mà còn làm ô nhiễm đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nƣớc
mà cả nguồn nƣớc ngầm.
Xuất phát từ thực tế đó, dƣới sự hƣớng dẫn của giảng viên ThS. Hoàng
Quý Nhân, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đề xuất ứng dụng công nghệ
bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn nuôi tại trang trại lợn giống

F1 Phượng Tiến , xã Phượng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu chung
– Đề

xuất ứng dụng mô hình công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý

nƣớc thải chăn nuôi tại tại Trang Trại Lợn Giống F1 Phƣợng Tiến – Công ty
Cổ Phần Việt tại xóm Phỉnh, xã Phƣợng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.
1.2.2.Mục tiêu cụ thể
– Đánh

giá chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau khi xử lý tại cơ sở thực

tập Trang Trại Lợn Giống F1 Phƣợng Tiến – Công ty Cổ Phần Việt tại xóm
Phỉnh, xã Phƣợng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên
– Đề

xuất ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nƣớc thải

chăn nuôi trong đó cơ bản giới thiệu đƣợc công nghệ này, tính hiệu quả, quy
trình vận hành, thiết thực của công nghệ.
1.3.Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa của đề tài trong nghiên cứu khoa học
– Phản

ánh thực trạng về chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi tại: “Trang trại

lợn giống F1 Phƣợng Tiến”
– Với

việc đƣa ra đề xuất áp dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí vào trong

xử lý nƣớc thải chăn nuôi, đề tài này có ý nghĩa đƣa ra một hƣớng đi mới góp
phần dần dần thay đổi các công nghệ xử lý nƣớc thải cũ đã dần trở nên lỗi
thời và không đáp ứng đƣợc các yêu cầu về chỉ tiêu chất thải đầu ra.


3
– Xử

lý hiệu quả nƣớc thải chăn nuôi ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn

nƣớc ngầm, nƣớc mặt, môi trƣờng không khí, đất từ ngành chăn nuôi, giúp
ngành chăn nuôi tại Việt Nam phát triển bền vững hơn
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn của đề tài
Đây là cơ hội giúp bản thân tôi vận dụng những kiến thức đã học
vào thực tế, học hỏi thêm kiến thức về kỹ năng, tổng hợp và phân tích số
liệu, nắm vững các bƣớc lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu, tiếp thu và
học hỏi những kiến thức từ thực tế


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở pháp lý của đề tài
Công tác quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng phải dựa trên các văn bản
pháp luật, pháp quy của các cơ quan quản lý nhà nƣớc. Từ năm 1993 đến nay
đã có các văn bản hành chính sau trong lĩnh vực quản lý nhà nƣớc về môi

trƣờng (BVMT):
-Luật bảo vệ môi trƣờng 2014 số 55/2014/QH13 ngày 23 tháng 06
năm 2014.
- Luật tài nguyên nƣớc số: 17/2012/QH13 do Quốc hội nƣớc CHXHCN
Việt Nam thông qua ngày 21/6/2012.
- QCVN 62-MT:2016/BTNMT do “ Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về nƣớc thải chăn nuôi” biên soạn, Tổng cục môi trƣờng, Vụ khoa
học và công nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và đƣợc ban hành theo Thông tƣ
số 04/2016/TT-BTNMT ngày 29 tháng 4 năm 2016 của Bộ trƣởng Bộ Tài
nguyên và Môi trƣờng.
- Nghị định 25/2013/NĐ-CP ngày 29/3/2013 của Chính Phủ và các
thông tƣ hƣớng dẫn về thu phí BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG đối với nƣớc thải.
- Nghị quyết số 41-NQ/TW ngày 15/11/2004 về bảo vệ môi trƣờng
trong thời kì đẩy mạnh CNH-HĐH đất nƣớc.
- Nghị định 19/2015/NĐ-CP ngày 14/12/2015 của Chính phủ quy định
chi tiết và hƣớng dẫn thi hành một số điều của Luật BẢO VỆ MÔI
TRƢỜNG.
- Nghị định 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định
chi tiết thi hành một số điều của Luật Tài nguyên nƣớc.
- Nghị định 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 quy định về xử phạt vi
phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng.


5

- Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 6/8/2014 về thoát nƣớc và xử lý nƣớc
thải đối với các tổ chức, cá nhân và các hộ gia đình trên phạm vi cả nƣớc.
- Thông tƣ số 07/2007/TT-BTNMT ngày 3/7/2007 hƣớng dẫn phân loại
và quyết định danh mục cơ sở gây ô nhiễm môi trƣờng cần phải xử lý.
- Thông tƣ số 04/2010/TT-BNNPTNT, ngày 15/1/2010 ban hành Quy

chuẩn kỹ thuật Quốc Gia về điều kiện trại chăn nuôi lợn, trại chăn nuôi gia
cầm an toàn sinh học.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01 - 14: 2010/BNNPTNT quy chuẩn kỹ
thuật Quốc gia điều kiện trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học.
- Thông tƣ số 04/2016/TT-BTNMT, ngày 29/4/2016 của Bộ Tài nguyên
và môi trƣờng về ban hành Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về môi trƣờng.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 62-MT:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ
thuật Quốc gia về nƣớc thải chăn nuôi.
- Thông tƣ số 36/2015/TT-BTNMT, ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên
môi trƣờng về quản lý chất thải nguy hại.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2015/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt.
2.2. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài
2.2.1. Cơ sở khoa học về môi trường
2.2.1.1 Một số khái niệm về môi trường
 Điều 3 luật Bảo Vệ Môi Trƣờng Việt Nam 2014 đƣa ra một số khái
niệm nhƣ sau:
– Môi

trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác

động đối với sự tồn tại và phát triển của con ngƣời và sinh vật[1].
– Chất

thải là vật chất đƣợc thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ,


6

sinh hoạt hoặc hoạt động khác [1].
– Chất

gây ô nhiễm là các chất hóa học, các yếu tố vật lý và sinh học khi

xuất hiện trong môi trƣờng cao hơn ngƣỡng cho phép làm cho môi trƣờng bị ô
nhiễm [1].
–Ô

nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trƣờng

không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trƣờng và tiêu chuẩn môi trƣờng
gây ảnh hƣởng xấu đến con ngƣời và sinh vật [1].
– Tiêu

chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lƣợng

môi trƣờng xung quanh, hàm lƣợng của các chất gây ô nhiễm có trong chất
thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý đƣợc các cơ quan nhà nƣớc và các tổ
chức công bố dƣới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trƣờng [1].
– Quy

chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số

về chất lƣợng môi trƣờng xung quanh, hàm lƣợng của các chất gây ô
nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý đƣợc cơ quan
nhà nƣớc có thẩm quyền ban hành dƣới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để
bảo vệ môi trƣờng.
 Theo UNESCO: “Môi trƣờng là toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các

yếu tố vật chất do hoạt động của con ngƣời tạo ra, trong đó con ngƣời sinh
sống bằng lao động, đã khai thác các nguồn tài nguyên thiên nhiên hoặc nhân
tạo nhằm thỏa mãn nhu cầu cùa con ngƣời.”
 Theo khoản 1.3 của QCVN 62-MT:2016B/TNMT Quy chuẩn kỹ
thuật Quốc gia về nƣớc thải chăn nuôi thì “Nước thải chăn nuôi là nước thải
xả ra từ quá trình chăn nuôi các loại động vật, bao gồm cả chăn nuôi của hộ
gia đình. Nước thải sinh hoạt của cơ sở chăn nuôi khi nhập vào hệ thống xử
lý nước thải chăn nuôi thì tính chung là nước thải chăn nuôi.”
 Theo Wikipedia:
– Tài

nguyên nước là các nguồn nƣớc mà con ngƣời sử dụng hoặc có thể

sử dụng vào những mục đích khác nhau


7
– Nước mặt là nƣớc trong sông, hồ hoặc nƣớc ngọt trong vùng đất ngập nƣớc
– Nước

ngầm là một dạng nƣớc dƣới đất, là nƣớc ngọt đƣợc chứa trong

các lỗ rỗng của đất hoặc đá
2.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài
2.3.1.Tổng quan về tài nguyên nước
2.3.1.1. Tài nguyên nước trên thế giới
Qua nhiều kết quả khảo sát, tính toán và suy diễn, các nhà khoa học
nhận định tổng lƣợng nƣớc có trên hành tinh này ƣớc chừng 1,4 – 1,8 tỷ km3.
Phân bố ở 4 quyển: khí quyển, thủy quyển, địa quyển và sinh quyển.
Bảng 2.1. Phân phối nƣớc trên trái đất (theo A. J. Raudkivi, 1979).

STT

Nơi chứa nƣớc

Thể tích

Diện tích

Tỷ lệ

(Triệu m3)

(Triệu km2)

(%)

1.370.322,0

360

93,93

129

4,39

1

Biển và đại dƣơng

2

Nƣớc ngầm

64.000,0

(Lƣợng nƣớc đến 800 m)

(4.000,0)

3

Băng hà

24.000,0

4

Hồ nƣớc ngọt

125,0

0,009

5

Hồ nƣớc mặn

105,0

0,008

6

Hơi ẩm trong đất

75,0

0,005

7

Hơi ẩm trong khí quyển

14,0

8

Sinh vật

10,0

0,0008

9

Nƣớc sông

1,2

0,0001

(0,27)
16

510

1,65

0,001

Đa số lƣợng là nƣớc mặn không sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất
nông nghiệp và công nghiệp đƣợc. Lƣợng nƣớc ngọt ở trong lòng đất và
băng hà ở 2 cực là lƣợng nƣớc ngọt khá tinh khiết, chiếm trên 1,6 % tổng
lƣợng nƣớc trên trái đất.


8

Con ngƣời chỉ mới khai thác đƣợc 0,017 % lƣợng nƣớc có trên địa
cầu. Theo sự ƣớc tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40%
lƣợng nƣớc cung cấp đƣợc sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp
và 10% cho sinh hoạt.
Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt
đổ ra sông hồ và biển cả, 70% lƣợng chất thải công nghiệp không qua xử lý bị
trực tiếp đổ vào các nguồn nƣớc tại các quốc gia đang phát triển. Đây là thống kê
của Viện Nƣớc quốc tế (SIWI) đƣợc công bố tại Tuần lễ Nƣớc thế giới (World
Water Week) khai mạc tại Stockholm, thủ đô Thụy Điển ngày 5/9.
Thực tế trên khiến nguồn nƣớc dùng trong sinh hoạt của con ngƣời bị ô
nhiễm nghiêm trọng.

Thiếu vệ sinh và thiếu nƣớc sạch là nguyên nhân gây tử vong cho hơn
1,6 triệu trẻ em mỗi năm.Tổ chức Lƣơng Nông LHQ (FAO) cảnh báo trong
15 năm tới sẽ có gần 2 tỷ ngƣời phải sống tại các khu vực khan hiếm nguồn
nƣớc và 2/3 cƣ dân trên hành tinh có thể bị thiếu nƣớc.
2..3.1.2. Tài nguyên nước ở Việt Nam
Nếu tính cả lƣợng nƣớc từ bên ngoài chảy vào lãnh thổ nƣớc ta qua hai
con sông lớn là sông Cửu long ( 550 km3 ) và sông Hồng ( 50 km3 ) thì tổng
lƣợng nƣớc mƣa nhận đƣợc hằng năm khoảng 1.240 km3 và lƣợng nƣớc mà
các con sông đổ ra biển hằng năm khoảng 900 km3 . Nhƣ vậy so với nhiều
nƣớc, Việt nam có nguồn nƣớc ngọt khá dồi dào lƣợng nƣớc bình quân cho
mỗi đầu ngƣời đạt tới 17.000 m3 / ngƣời/ năm. Do nền kinh tế nƣớc ta chƣa
phát triển nên nhu cầu về lƣợng nƣớc sử dụng chƣa cao, hiện nay mới chỉ khai
thác đƣợc 500 m3 /ngƣời/năm nghĩa là chỉ khai thác đƣợc 3% lƣợng nƣớc
đƣợc tự nhiên cung cấp và chủ yếu là chỉ khai thác lớp nƣớc mặt của các dòng
sông và phần lớn tập trung cho sản xuất nông nghiệp (Cao Liêm- Trần Đức
Viên, 1990)


9

Lƣợng nƣớc sử dụng hằng năm cho nông nghiệp khoảng 93 tỷ m3 , cho
công nghiệp khoảng 17,3 tỷ m3 , cho dịch vụ là 2 tỷ m3 , cho sinh hoạt là 3,09
tỷ m3 .
Tính đến năm 2030 cơ cấu dùng nƣớc sẽ thay đổi theo xu hƣớng Nông
nghiệp 75%, Công nghiệp 16%, tiêu dùng 9%. Nhu cầu dùng nƣớc sẽ tăng
gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 lƣợng nƣớc sông ngòi, 1/3 lƣợng nƣớc nội địa,
1/3 lƣợng nƣớc chảy ổn định.
Giống nhƣ một số nƣớc trên thế giới, Việt Nam cũng đang đứng trƣớc
thách thức hết sức lớn về nạn ô nhiễm môi trƣờng nƣớc bao gồm cả nƣớc mặt,
nƣớc dƣới đất và nƣớc biển.

2.3.2. Nước thải chăn nuôi
Nƣớc thải phát sinh trong ngành chăn nuôi gia súc bao gồm nƣớc từ
quy trình tắm rửa, vệ sinh chuồng trại, các loại máng ăn uống của gia súc...
Đây là loại nƣớc thải gây ô nhiễm cao nhất vì nó chứa rất nhiều các chất hữu
cơ, hàm lƣợng các chất hữu cơ có trong nƣớc thải chăn nuôi gia súc có thể
chiếm đến 70-80%, thƣờng bao gồm các loại Protetin, lipid, hidrocacbon, các
dẫn xuất axit amin, cellulose...
Hàm lƣợng các chất vô cơ chiếm khoảng 20-30% thƣờng bao gồm
muối photphat, đất cát, muối nitrat, icon Cl-, SO42-, PO43-... Ngoài các chất
hữu cơ và vô cơ, nƣớc thải này còn bao gồm các vi sinh vật gây bệnh nhƣ
E.coli, Salmonella sp, Shigenla sp, Clostridium sp, Proteus...và các loại virus,
kí sinh trùng gây hại...
Với đặc điểm nguồn nƣớc thải ngành chăn nuôi nhƣ thế, nếu không có
biện pháp xử lý nƣớc thải thích hợp sẽ gây ảnh hƣởng rất lớn đến sức khỏe
con ngƣời cũng nhƣ gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng.


10

Bảng 2.2. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm
Loại

Nƣớc

Nitơ

P2O5

K2O

CaO

MgO

Lợn

82.2

0.60

0.41

0.26

0.09

0.10

Trâu, bò

83.14

0.29

0.17

1.00

0.35

0.13

Gà

56.0

1.63

0.54

0.85

2.40

0.74

phân

(Nguồn: Trần Mạnh Hải- 2010)

2.3.2.1. Các chỉ số đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi
Bảng 2.3. Giá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các
thông số ô nhiễm trong nƣớc thải chăn nuôi
TT

Thông số

Đơn vị

1

pH

2

Giá trị C
A

B

-

6-9

5,5-9

BOD5

mg/l

40

100

3

COD

mg/l

100

300

4

Tổng chất rắn lơ lửng

mg/l

50

150

5

Tổng Nitơ (theo N)

mg/l

50

150

3000

5000

Tổng Coliform

MPN hoặc
CFU/100 ml

(QCVN 62-MT:2016B/TNMT)

Cột A Bảng 2.3 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc
thải chăn nuôi khi xả ra nguồn nƣớc đƣợc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh
hoạt. Cột B Bảng 2.3 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải
chăn nuôi khi xả ra nguồn nƣớc không dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt.
Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nƣớc thải đƣợc xác định tại khu
vực tiếp nhận nƣớc thải.


11

2.3.2.2. Chất thải chăn nuôi lợn
Chất thải sinh ra do hoạt động chăn nuôi lợn bao gồm các chất thải nhƣ
phân, nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng, thức ăn… các chất này là các chất dễ phân
hủy sinh học do chúng chƣa nhiều các chất nhƣ Carbohydrate, protein, chất
béo... Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ này sẽ sinh ra các chất khí có
mùi hôi thối nhƣ H2S, NH3… gây ô nhiễm môi trƣờng
Hàng ngày lƣợng phân và nƣớc tiểu của lợn thải ra có thể chiếm 6-8%
khối lƣợng cơ thể. Các chất này chứa hàm lƣợng cao các chất ô nhiễm. Theo
một số nghiên cứu các chỉ tiêu ô nhiễm trong chất thải của gia súc đều cao
hơn của ngƣời theo tỉ lệ tƣơng ứng BOD5 là 5:1, tổng Nitơ là 7:1, TSS là
10:1…
Khối lƣợng chất thải chăn nuôi tùy thuộc vào giống, độ tuổi, giai đoạn
phát triển, khẩu phần ăn và thể trọng của đàn lợn. Lƣợng phân và nƣớc tiểu
tăng nhanh theo quá trình tăng thể trọng. Nếu tính trung bình theo khối lƣợng
cơ thể thì lƣợng phân thải ra mỗi ngày của vật nuôi rất cao, nhất là đối với lợn

cao sản.
Ngoài phân và nƣớc tiểu, lƣợng thức ăn thừa, xác lợn chết, các loại
chất thải từ quá trình chăm sóc, và điều trị bệnh cho gia súc cũng là nguồn ô
nhiễm đáng nguy hại nếu không đƣợc xử lý thích hợp trƣớc khi thải ra ngoài
môi trƣờng
2.4. Một số công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi
Việc xử lý chất thải chăn nuôi nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm
trong nƣớc thải đến một nồng độ nằm trong giới hạn cho phép xả thải vào môi
trƣờng. Việc lựa chọn các công nghệ xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố: yêu
cầu về công nghệ, thành phần các chất trong nguồn nƣớc thải, tiềm lực về
kinh tế của trang trại chăn nuôi, tính hiệu quả của công nghệ...


12

2.4.1. Bể Aerotank
Aerotank là công nghệ đƣợc sử dụng nhiều nhất và lâu đời nhất bởi tính
hiệu quả của nó mang lại cho doanh nghiệp. Nó bản chất là một quy trình xử
lý hiếu khí nhân tạo. Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sẽ đƣợc vi sinh vật hiếu
khí sử dụng làm chất dinh dƣỡng để sinh trƣởng và phát triển.
Nhờ quá trình đó mà lƣợng vi sinh trong bể ngày càng tăng và nồng độ
chất gây ô nhiễm trong nƣớc thải sẽ giảm xuống đáng kể. Lƣợng không khí
trong bể đƣợc tăng cƣờng bằng các loại máy sục khí bề mặt và máy thổi khí.
Ƣu điểm nổi bật nhất của bể Aerotank là vận hành cực kì đơn giản và
an toàn. Loại bỏ đƣợc lƣợng Ni tơ trong khí nƣớc thải, đồng thời hiệu suất xử
lý BOD nâng lên đến 90%. Bể AeroTank thích hợp với nhiều nguồn nƣớc thải
khác nhau, rất dễ dàng để nâng công suất lên đến 20% mà không phải thay
đổi thể tích bể xử lý [7].

Hình 2.1. Hệ thống sục khí trong bể Aerotank

13

2.4.2. Công nghệ AAO
AAO cụm từ viết tắt của 3 quá trình: Yếm khí ( Anaerobic), Thiếu khí (
Anoxic), Hiếu khí (Oxic). Công nghệ AAO là quá trình xử lý áp quá trình xử
lý sinh học liên tục dùng nhiều hệ vi sinh vật khác nhau: Hiếu khí, thiếu khí,
yếm khí để xử lý nƣớc thải. Qúa trình xử lý nhƣ vậy cho hiệu quả xử lý cao,
đặc biệt với nƣớc thải có hàm lƣợng hữu cơ Nito phốt pho cao. Tùy vào thành
phần nƣớc thải mà thể tích các vùng Kỵ khí, thiếu khí, Hiếu khí khác nhau.
AAO đƣợc thiếu kế theo quy trình nghiêm ngặt để xử lý nhiều loại nƣớc thải:
Nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải bệnh viện, nƣớc thải chăn nuôi, nƣớc thải công
nghiệp sản xuất chế biến thực phẩm, nƣớc thải khu công nghiệp tập trung…
Công nghệ AAO có các ƣu điểm chi phí vận hành thấp, trình độ tự động hóa
cao; Có thể di dời hệ thống xử lý khi nhà máy chuyển địa điểm; Khi mở rộng
quy mô, tăng công suất ta có thể nối, lắp thêm các môđun hợp khối mà không
phải dỡ bỏ để thay thế [16].

Hình 2.2: Hệ thống các bể trong công nghệ xử lý nƣớc thải AAO


14

2.4.3. Công nghệ MBR
Công nghệ xử lý nƣớc thải sử dụng màng lọc MBR là công nghệ hiện
đại và đƣợc sử dụng khá phổ biế n hiện nay vì những ƣu điể m vƣợt trội . Công
nghệ MBR là sự kế t hợp của cả phƣơng pháp sinh học và lý học . Mỗi đơn vị
MBR đƣợc cấ u tạo gồ m nhiề u sợi rỗng liên kế t với nhau , mỗi sợi rỗng lại cấ u
tạo giố ng nhƣ một màng lọc với các lỗ lọc rấ t nhỏ mà một số vi sinh không có

khả năng xuyên qua . Các đơn vị MBR này sẽ liên kế t với nhau thành những
module lớn hơn và đặt vào các bể xử lý . Cơ chế hoạt động của vi sinh vật
trong công nghệ MBR cũng tƣơng tự nhƣ bể bùn hoạt tính hiế u khí nhƣng
thay vì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công nghệ MBR lại tách
bằng màng. Vì kích thƣớc lỗ màng MBR rấ t nhỏ (0.01 ~ 0.2 µm) nên bùn sinh
học sẽ đƣợc giữ lại trong bể , mật độ vi sinh cao và hiệu suấ t xử lý tăng . Nƣớc
sạch sẽ bơm hút sang bể chứa và thoát ra ngoài mà không cầ n qua bể lắng , lọc
và khử trùng. Máy thổ i khí ngoài cung cấ p khí cho vi sinh h oạt động còn làm
nhiệm vụ thổ i bung các màng này để hạn chế bị nghẹt màng . Quy trình xử lý
bể sinh học bằng màng MBR (Membrane Bio Reactor) có thể loại bỏ chất ô
nhiễm và vi sinh vật rất triệt để nên hiện nay đƣợc xem là công nghệ triển
vọng nhất để xử lý nƣớc thải. MBR là kỹ thuật mới xử lý nƣớc thải kết hợp
quá trình dùng màng với hệ thống bể sinh học thể động bằng quy trình vận
hành SBR sục khí 3 ngăn và công nghệ dòng chảy gián đoạn. MBR là sự cải
tiến của quy trình xử lý bằng bùn hoạt tính, trong đó việc tách cặn đƣợc thực
hiện không cần đến bể lắng bậc 2. Nhờ sử dụng màng, các thể cặn đƣợc giữ
lại trong bể lọc, giúp cho nƣớc sau xử lý có thể đƣa sang công đoạn tiếp theo
hoặc xả bỏ / tái sử dụng đƣợc ngay. Công nghệ này có những ƣu điểm thời
gian lƣu nƣớc của hệ thống xử lý nƣớc thải ngắn, không cần bể lắng thứ cấp
và bể khử trùng, tiết kiệm đƣợc diện tích hệ thống xử lý nƣớc thải, dễ dàng
kiểm soát quy trình điều khiển tự động của hệ thống [12].


15

Hình 2.3. Công nghệ xử lý nƣớc thải MBR trong thực tế
2.4.4. Công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải
Phƣơng pháp bùn hạt hiếu khí dựa trên sự hoạt động sống của vi sinh
vật , chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng hoại sinh có trong nƣớc thải. Quá trình hoạt
động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn đƣợc khoáng hoá

và trở thành những chất vô cơ, các chất khí đơn giản và nƣớc. Nhờ đó mà nồng
độ bẩn của nƣớc thải đƣợc giảm đi rất nhiều trong khoảng thời gian đủ dài.
Quá trình tạo bùn hạt đƣợc nghiên cứu vào những thập niên 1980, tập
trung chủ yếu là bùn hạt kỵ khí trên bể UASB. Công nghệ tạo bùn hạt đƣợc
phát triển và nghiên cứu rộng rãi khoảng 20 năm qua (Lƣơng Đức Phẩm,
2007). Quá trình hình thành bùn hạt là kết quả sự kết hợp các tế bào vi sinh
tiếp xúc nhau tƣơng đối ổn định dƣới các điều kiện lý - hóa - sinh. Bùn hạt
cũng có thể đƣợc xem nhƣ là trƣờng hợp đặc biệt của sự phát triển màng sinh
học (Beun JJ et al., 1999) [11]. Tuy nhiên, các nghiên cứu này cũng chỉ ra
rằng bùn kỵ khí có một số nhƣợc điểm nhƣ: thời gian hình thành hạt bùn dài
(thƣờng > 5 tháng), khó kiểm soát các điều kiện vận hành, phải duy trì bể
phản ứng trong điều kiện nhiệt độ cao, không xử lý hiệu quả các loại nƣớc


16

thải có hàm lƣợng chất hữu cơ thấp và đặc biệt hiệu quả xử lí chất hữu cơ và
dinh dƣỡng rất thấp (Lƣơng Đức Phẩm, 2007). Gần đây, một loại bùn hạt mới
đã đƣợc nghiên cứu đã khắc phục đƣợc những nhƣợc điểm của quá trình bùn
hoạt tính thông thƣờng, đồng thời kế thừa đƣợc những đặc tính nổi trội của
bùn hạt kỵ khí, đó là bùn hạt hiếu khí. Nghiên cứu về quá trình tạo bùn hạt
trong điều kiện hiếu khí và ứng dụng của nó chỉ mới đƣợc thực hiện trên thế
giới trong vòng 10-15 năm trở lại đây và bƣớc đầu đã có một số kết quả khả
quan. Nhiều nghiên cứu về bùn hạt hiếu khí cho thấy, bùn hạt hiếu khí có
nhiều ƣu điểm hơn bùn hoạt tính thông thƣờng: khả năng lắng tốt, duy trì
đƣợc nồng độ sinh khối cao, có khả năng chịu đƣợc tải trọng chất hữu cơ cao,
cấu trúc dày đặc, rắn chắc và có khả năng xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ.
Ngoài ra, khả năng lắng tốt của bùn hạt cải thiện đƣợc việc tách sinh khối từ
nƣớc thải, làm giảm diện tích đƣợc công trình lắng phía sau. Điều này có ý
nghĩa rất thực tiễn ứng dụng xử lý nƣớc thải [15].

Nguồn: Công ty xây dựng và môi trường sạch – SACO

Hình 2.4. Bể SBR trong công nghệ xử lý nƣớc thải bằng bùn hạt hiếu khí


17

Bùn hạt có nhiều ƣu điểm hơn bùn hoạt tính truyền thống. Những
đặc tính của bùn hạt và bùn dạng bông đƣợc thể hiện trong Bảng 2.7
Bảng 2.4: Đặc tính của bùn hạt và bùn hoạt tính truyền thống
Bùn hạt hiếu khí

Bùn hạt hoạt tính truyền thống

 Bề mặt ngoài rõ ràng đều đặn

 Rời rạc

 Tỷ trọng, tính nén cao hơn

 Không có hình dạng cố định

 Khả năng lắng tốt

 Cấu trúc lỏng lẻo

 Khả năng lƣu bùn cao
 Khả năng chịu tải hữu cơ
Nitrogen cao

(Đỗ Văn Điền, 2013)

2.5. Tình hình nghiên cứu công nghệ bùn hạt hiếu khí và ứng dụng
của công nghệ này trên thế giới và trong nƣớc.
2.5.1. Trên thế giới
Trên thế giới công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý chất thải có hàm
lƣợng hữu cơ cao nhƣ nƣớc thải chăn nuôi, nƣớc thải của nhà máy chế biến
lƣơng thực thực phẩm, nƣớc thải tại các lò giết mổ gia súc… đƣợc nghiên cứu
từ và ứng dụng thực nghiệm từ những năm 1920 [3].
Ngày nay các công nghệ xử lý nƣớc thải bằng bùn hạt, bùn hoạt tính
hiếu khí ngày càng phổ biến và đƣợc áp dụng trên phạm vi toàn thế giới, với
những cải tiến bằng những mô hình cụ thể ứng dụng cho từng nguồn nƣớc
thải khác nhau nhƣ công nghệ aerotank, bể SBR…
2.5.2. Tại Việt Nam
Ở nƣớc ta việc nghiên cứu công nghệ bùn hạt hiếu khí và ứng dụng
công nghệ này vào trong thực tế đƣợc áp dụng khá rộng rãi cụ thể tại các bệnh
viện, các cơ sở sản xuất chế biến lƣơng thực, thực phẩm có quy mô lớn, còn
tại các trang trại chăn nuôi còn khá hạn chế do nhiều yếu tố.