Nghiên cứu công nghệ xử lý và tuần hoàn nước thải chăn nuôi sử dụng kết hợp mô hình đất ngập nước kiến tạo và mô hình aquaponics

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LƯU THỊ CÚC

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TUẦN HOÀN
NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SỬ DỤNG KẾT HỢP MÔ
HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO
VÀ MÔ HÌNH AQUAPONICS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

THÁI NGUYÊN - 2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

LƯU THỊ CÚC

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TUẦN HOÀN
NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SỬ DỤNG KẾT HỢP MÔ
HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO
VÀ MÔ HÌNH AQUAPONICS
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. DƯ NGỌC THÀNH

THÁI NGUYÊN - 2015
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số liệu,
kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kì công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn
này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ
nguồn gốc./.
Tác giả luận văn

Lưu Thị Cúc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




ii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp
đỡ tạo điều kiện thuận lợi nhất, những ý kiến đóng góp và những lời chỉ bảo
quý báu của tập thể và cá nhân trong và ngoài trường đại học Nông Lâm Thái
Nguyên. Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc TS. Dư Ngọc Thành là
người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu đề tài
và hoàn thành luận văn. Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của
Ủy ban nhân dân thành phố Lào Cai, Công ty TNHH Giải pháp Kỹ thuật và
Truyền thông môi trường và các cơ quan ban ngành khác có liên quan tạo điều
kiện cho tôi thu thập số liệu, những thông tin cần thiết để thực hiện luận văn
này.
Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới sự giúp đỡ tận
tình, quý báu đó!
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận văn

Lưu Thị Cúc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... vi

DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................... viii
MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
2. Mục tiêu của đề tài ........................................................................................ 3
3. Ý nghĩa của đề tài.......................................................................................... 3
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................ 4
1.1. Các khái niệm cơ bản ................................................................................. 4
1.2. Tổng quan về nước thải chăn nuôi ............................................................. 4
1.2.1. Khái niệm về ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi ................................
4
1.2.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi ................................................ 5
1.2.3. Thành phần tính chất nước thải chăn nuôi .............................................. 5
1.2.4. Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn .................................... 7
1.2.5. Thực trạng xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay ở Việt Nam .................. 8
1.3. Tổng quan về đất ngập nước kiến tạo ...................................................... 10
1.3.1. Khái niệm đất ngập nước kiến tạo ........................................................ 10
1.3.2. Các loại hình đất ngập nước nhân tạo ................................................... 11
1.3.3. Cấu tạo của đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm hay bãi lọc
trồng cây dòng chảy ngầm (SSF) .......................................................... 13
1.4. Tổng quan về Aquaponics........................................................................ 14
1.4.1. Khái niệm về Aquaponics ..................................................................... 14
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




iv

1.4.2. Đặc trưng cơ bản của Aquaponics ........................................................ 14

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




1.4.3. Cấu tạo và cơ chế hoạt động của mô hình Aquaponics ........................ 16
1.4.4. Lợi ích sử dụng Aquaponics ................................................................. 16
1.5. Cơ sở khoa học của nghiên cứu ............................................................... 17
1.5.1. Các nghiên cứu ở nước ngoài................................................................ 17
1.5.2. Các nghiên cứu ở trong nước ................................................................ 24
Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................ 29
2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu......................................... 29
2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu............................................................ 29
2.3. Nội dung nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi .......................................... 29
2.4. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 30
2.4.1. Phương pháp thiết kế mô hình thí nghiệm ............................................ 30
2.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm.............................................................. 34
2.4.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ....................................................... 35
2.4.4. Phương pháp tổng hợp và so sánh ........................................................ 37
2.4.5. Phương pháp xử lý số liệu..................................................................... 37
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 39

3.1. Điều kiện tự nhiên, thời tiết - khí hậu khu vực nghiên cứu ..................... 39
3.1.1. Vị trí địa lý ............................................................................................ 39
3.1.2. Thời tiết - Khí hậu ................................................................................. 39
3.1.3. Ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên, thời tiết - khí hậu đến nghiên cứu
......... 40
3.2. Hiệu quả xử lý nước thải của mô hình nghiên cứu với các công thức

thí nghiệm khác nhau .............................................................................. 42
3.2.1. Đánh giá chất lượng nước thải đầu vào ................................................ 42
3.2.2. Đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý của các công thức
thí nghiệm .............................................................................................. 44
3.2.3. So sánh hiệu quả xử lý nước thải của các công thức thí nghiệm .......... 51
3.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế và đề xuất giải pháp ....................................... 55
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




3.3.1. Tính toán tổng thu của từng công thức ................................................. 55

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




3.4.2. Tính toán tổng chi phí đầu tư của từng công thức ................................ 57
3.4.3. Hạch toán hiệu quả kinh tế của các công thức thí nghiệm.................... 58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 60

1. Kết luận ....................................................................................................... 60
2. Kiến nghị ..................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 62
PHỤ LỤC ........................................................................................................ 65

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

BOD

Biochemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa hóa học

CV

Coefficient of variation

ĐNNKT

Hệ số biến động
Đất ngập nước kiến tạo

DO

Dissolved Oxygen

Oxy hòa tan

LSD

Least significant difference

Sai khác nhỏ nhất

National Technical Regulation

Qui chuẩn Việt Nam

QCVN

on industrial wastewater

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS

Total Suspended Solids

Hàm lượng chất rắn lơ lửng

T-N

Total Nitrogen

Tổng đạm

T-P

Total phosphorus

Tổng lân

TNMT

Resources - Environment

Tài nguyên - Môi trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




vii

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Thành phần hóa học nước thải của lợn [15] ..................................... 6
Bảng 1.2. Tính chất nước thải chăn nuôi lợn [15] ............................................ 6
Bảng 1.3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải

chăn nuôi sau công trình khí sinh học Biogas [8]............................. 9
Bảng 2.1. Các loại vật liệu lọc sử dụng trong mô hình thí nghiệm ................ 30
Bảng 2.2. Hệ thực vật được sử dụng trong mô hình thí nghiệm ..................... 30
Bảng 2.3. Hệ động vật sử dụng trong mô hình Aquaponics ........................... 30
Bảng 2.4. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp phân tích ............................ 36
Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa – sinh học của nước thải
đầu vào............................................................................................. 42
Bảng 3.2. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu Vật lý của nước thải đầu vào ........
43
Bảng 3.3. Khả năng xử lý BOD5 trong nước thải của các công thức thí nghiệm
... 44
Bảng 3.4. Khả năng xử lý COD trong nước thải của các công thức thí
nghiệm..... 45
Bảng 3.5. Khả năng xử lý T-P trong nước thải của các công thức thí nghiệm
....... 46
Bảng 3.6. Khả năng xử lý T-N trong nước thải của các công thức thí nghiệm
...... 47
Bảng 3.7. Khả năng xử lý Coliform trong nước thải của các công thức thí
nghiệm ... 48
Bảng 3.8. Khả năng xử lý TSS trong nước thải của các công thức thí nghiệm ....
50
Bảng 3.9. Khả năng xử lý EC và pH của các công thức thí nghiệm............... 50
Bảng 3.10. Khả năng xử lý Màu và mùi nước thải của các công thức thí
nghiệm...... 51
Bảng 3.11. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của thực - động vật trong
mô hình nghiên cứu ........................................................................ 55
Bảng 3.12. Tổng thu của 3 công thức sau 03 tháng chạy mô hình ................. 56
Bảng 3.13. Tổng chi của 3 công thức sau 3 tháng chạy mô hình ................... 58
Bảng 3.14. So sánh hiệu quả kinh tế của 3 công thức thí nghiệm sau 03

vii

tháng chạy mô hình ......................................................................... 58


viii

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Bãi lọc trồng cây dòng chảy mặt..................................................... 11
Hình 1.2. Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm.................................................. 12
Hình 1.3. Chu kỳ Nito trong mô hình Aquaponics ......................................... 15
Hình 1.4. Cấu tạo 1 mô hình Aquaponics điển hình ....................................... 16
Hình 1.5. Thành phần trái dừa ........................................................................ 25
Hình 1.5.a: Lớp vỏ trong ................................................................................. 26
Hình 1.5.b: Lớp vỏ trong và gáo dừa .............................................................. 26
Hình 1.5.c: Lớp vỏ trong và ngoài .................................................................. 26
Hình 2.1. Mô hình thí nghiệm ......................................................................... 34
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm.................................................................... 35
Hình 3.1. Khả năng xử lý BOD5 của các công thức thí nghiệm ..................... 45
Hình 3.2. Khả năng xử lý Coliform của các công thức thí nghiệm ................ 49
Hình 3.3: Khả năng xử lý nước thải của các công thức thí nghiệm................ 53


11

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Nước là cội nguồn của sự sống, là yếu tố quan trọng hàng đầu cho sự

tồn tại và phát triển của con người cũng như sinh vật. Tuy nhiên hiện nay, tài
nguyên nước đang suy giảm nghiêm trọng cả về số lượng và chất lượng mà
nguyên nhân chủ yếu - không ai khác lại là chính con người.
Kinh tế phát triển, nhu cầu sử dụng nước ngày một tăng và nước thải là
một hệ quả tất yếu. Nước thải phát sinh từ mọi hoạt động sống, hoạt động sản
xuất của con người và nếu không có biện pháp quản lý và xử lý kịp thời thì ô
nhiễm môi trường nước do nước thải chỉ còn là vấn đề thời gian. Một trong
những nguồn nước thải có tải trọng lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến tài nguyên
nước của nước ta hiện nay là: nước thải chăn nuôi. [8]
Cùng với sự phát triển kinh tế - xã hội, hội nhập nền kinh tế thế giới,
các ngành nghề đều được đẩy mạnh phát triển. Chăn nuôi cũng vậy: các cơ sở
chăn nuôi ngày càng tăng dù là số lượng hay quy mô. Phát triển chăn nuôi
đem lại hiệu quả kinh tế cao, tuy nhiên bên cạnh những đóng góp về mặt kinh
tế, chăn nuôi cũng bộc lộ nhiều nhược điểm. Các trang trại chăn nuôi với mặt
bằng hạn hẹp không đảm bảo các điều kiện về vệ sinh thú y và nhất là không
xử lý chất thải trước khi thải ra ngoài môi trường làm cho đất, nước, không
khí ở những khu vực xung quanh bị ô nhiễm nặng. Tình trạng ô nhiễm môi
trường xung quanh các cơ sở chăn nuôi ở Việt Nam đã đến mức báo động.
Phần lớn nước thải từ chăn nuôi đều chưa được xử lý hoặc xử lý nhưng không
đúng quy cách nên vẫn gây ô nhiễm đến môi trường. Theo kết quả khảo sát
đánh giá các loại mô hình khí sinh học của Viện Khoa học và Công nghệ môi
trường, Đại học Bách Khoa năm 2010 cho biết nước thải từ việc chăn nuôi
mặc dù đã được xử lý bằng hầm biogas, bể yếm khí, hồ phủ màng HDPE, ...
nhưng nước thải đầu ra xả vào nguồn hầu hết đều chưa đạt được qui chuẩn


môi trường (QCVN 40:2011/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước
thải công nghiệp). Chỉ tính riêng COD, hiệu quả xử lý của các công trình này
đạt 39 - 82%, vượt 2 - 30 lần, tổng N, tổng P, vi khuẩn gây bệnh đều vượt tiêu
chuẩn từ 2 - 6 lần. Cùng với các thành phần trên nước thải còn phát sinh các

chất khí như CO2, NH3, H2S, CH4, N2 tạo nên mùi hôi thối trong khu vực nuôi
ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí xung quanh, đặc biệt là ô nhiễm
nguồn nước gây bức xúc những người dân.
Hiện nay có nhiều biện pháp xử lý nước thải như: cơ học, lý - hoá
học,... Bãi lọc trồng cây (Constructed wetland) những năm gần đây đã được
biết đến trên thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải mức độ
xử lý cấp 2 trong điều kiện tự nhiên, đạt hiệu suất xử lý cao. Tuy nhiên, lợi
ích về kinh tế là không nhiều và cũng chưa được quan tâm nghiên cứu.
Ngược lại, Aquaponics là hệ thống canh tác nông nghiệp bền vững với hiệu
quả kinh tế cao nhưng đòi hỏi người quản lý phải có trình độ kỹ thuật nhất
định và tương đối khó khăn trong việc bổ sung chất dinh dưỡng (phân bón,
các yếu tố vi lượng,…) tối ưu cho sự phát triển của cây trồng cũng như cân
bằng T - N trong hệ thống. Tồn tại phổ biến nhất của Aquaponics là vấn đề xử
lý nước bể nuôi cá cũng như việc phải bổ sung dinh dưỡng cho phù hợp với
sự phát triển của cây trong mô hình. Việc thay nước và bổ sung dung dịch
dinh dưỡng cho hệ thống sau một thời gian sử dụng gây tốn kém, khó khăn
cho vận hành và gây ô nhiễm môi trường. [3]
Xử lý và tái sử dụng nước thải sau xử lý đang là một hướng đi mới đầy
triển vọng, đảm bảo cho sự phát triển bền vững của tương lai, đã được triển
khai nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Câu hỏi đặt ra ở đây là: “Làm thế
nào để kết hợp được hiệu quả về mặt môi trường và hiệu quả kinh tế trên cùng
một hệ thống xử lý nước thải, cụ thể ở đây là nước thải chăn nuôi, đồng thời
đảm bảo tái sử dụng hiệu quả nước sau xử lý?”. Xuất phát từ trăn trở đó, tôi
tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ xử lý và tuần hoàn nước
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




thải chăn nuôi sử dụng kết hợp mô hình đất ngập nước kiến tạo và mô

hình Aquaponics”. Kết quả của đề tài sẽ góp phần giải quyết hiệu quả bài
toán về môi trường và kinh tế: vừa bảo vệ chất lượng nguồn nước, làm tăng
hiệu quả sử dụng đồng thời giảm chi phí xử lý nước thải chăn nuôi, bảo vệ
sức khỏe người lao động, rất thích hợp với điều kiện của Việt Nam; vừa cung
cấp lợi ích thiệt thực về kinh tế thông qua lượng sinh khối thu được từ mô
hình Aquaponics.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu chung
- Xác định được khả năng xử lý và tuần hoàn nước thải chăn nuôi khi kết
hợp mô hình đất ngập nước kiến tạo và mô hình Aquaponics.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas của từng
công thức trong mô hình;
- Đánh giá hiệu quả kinh tế và đề xuất giải pháp.
3. Ý nghĩa của đề tài
3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Vận dụng và phát huy những kiến thức đã học vào nghiên cứu.
- Nâng cao kiến thức, kĩ năng bố trí thí nghiệm và phân tích các chỉ
tiêu nghiên cứu, rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho các nghiên
cứu sau này.
- Nâng cao khả năng tự học, tự nghiên cứu và tra cứu tài liệu.
- Bổ sung tư liệu cho học tập.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Đưa ra 1 đi hướng mới trong công nghệ xử lý môi trường: kết hợp xử
lý và tuần hoàn nước thải, kết hợp việc đảm bảo lợi ích về môi trường (đất
ngập nước kiến tạo) và lợi ích kinh tế (Aquaponics).
- Xử lý được nước thải chăn nuôi, bảo vệ môi trường.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Các khái niệm cơ bản
* Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày
29 tháng 11 năm 2005, định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố
tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng đến đời
sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật”.
* Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng
nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn
cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật. Nước
trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước ở các
sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí, ... Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành
phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con
người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó
khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu.
* Nước thải chăn nuôi: Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất
đặc trưng và có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao do có chứa hàm lượng
cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh. [8]
1.2. Tổng quan về nước thải chăn nuôi
1.2.1. Khái niệm về ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi
Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi là: sự thay đổi bất lợi môi trường
không khí, môi trường đất và môi trường nước hoàn toàn hay đại bộ phận do
hoạt động chăn nuôi các hoạt động nuôi trồng thủy sản do con người tạo nên.
Những hoạt động này tác dụng trực tiếp, gián tiếp đến sự thay đổi về mặt
năng lượng, mức độ bức xạ, thành phần hóa học, tính chất vật lý, ... Những
thay đổi đó tác động có hại đến con người và sinh vật trên trái đất. [15]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

1.2.2. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi
Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chăn
nuôi chủ yếu được gây ra do nước thải trong khi rửa chuồng, nước tiểu lợn.
Ô nhiễm chất thải rắn do phân, thức ăn thừa của lợn vương vãi ra nền
chuồng mà không được thu gom kịp thời. Các chất này là các chất dễ phân
hủy sinh học: carbonhydrate, protein, chất béo dẫn đến các vi sinh vật phân
hủy làm phát tán mùi hôi thối ra môi trường. Đây là các chất gây ô nhiễm
nặng nhất và thường thấy ở các trang trại chăn nuôi tập trung. [15]
1.2.3. Thành phần tính chất nước thải chăn nuôi
- Các chất hữu cơ và vô cơ: Trong nước thải chăn nuôi hợp chất hữu cơ
chiếm 70 - 80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon và
các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ
dễ phân hủy, các chất vô cơ chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối, ure,
2-

ammonium, muối chlorua, SO4 , ... [8]
Trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí sẽ
-

-

cho các sản phẩm CO2, H2O, NO2 , NO3 . Còn trong quá trình kị khí là CH4,
N2, NH3, H2S, ...
- N và P: Với điều kiện chăn nuôi bằng thức ăn công nghiệp như hiện
nay, sử dụng phổ biến thức ăn đậm đặc, với hàm lượng N và P cao, do vậy vật
nuôi bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu một lượng đạm cao. Trong nước

thải chăn nuôi lợn thường chứa hàm lượng N và P rất cao. Hàm lượng N-tổng
trong nước thải chăn nuôi 571 - 1026 mg/l photpho từ 39 - 94 mg/l.
- Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi khuẩn như
Salmonella, Shigella, Proteus, Arizona. Trứng giun sán trong nước thải với
những loại điển hình là Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski,
có thể gây bệnh cho người và gia súc. [8]
- Thành phần hóa học nước tiểu lợn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




Bảng 1.1. Thành phần hóa học nước thải của lợn [15]
STT
1
2
3
4
5
6
7

Đặc tính
Vật chất khô
NH4-N
Nt
Tro
Urea
Cacbonates
pH

Đơn vị
g/kg
g/kg
g/kg
g/kg
mmol/l
g/kg

Giá trị
30.9 - 35.9
0.13 - 0.40
4.90 - 6.63
8.5 - 16.3
123 - 196
0.11 - 0.19
6.77 - 8.19

Nước phân chuồng là nước từ các đống phân chảy ra, phần lớn là nước
tiểu gia súc hòa lẫn nhiều chất hòa tan của phân đặc và chứa thêm một lượng
nước rửa chuồng. Nước phân chuồng rất giàu dinh dưỡng, dễ tiêu và có giá trị
lớn về mặt phân bón.
Tính chất của nước thải chăn nuôi lợn: Nhìn chung nước thải chăn nuôi
không chứa các chất độc hại như nước thải của các ngành 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. Trứng giun sán trong nước thải với những loại điển hình là Fasiola
hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski,... 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,... [8]
Bảng 1.2. Tính chất nước thải chăn nuôi lợn [15]
STT
1
2
3
4
5
6
7

Đặc tính
Độ màu
Độ đục
BOD5
COD
SS
Pt
Nt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

Đơn vị
Pt-CO
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Giá trị
350 - 870
420 - 550
3500 - 8900
5000 - 12000
680 - 1200
36 - 72
220 - 460



8
Dầu mỡ
mg/l
1.2.4. Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn

5 - 58

* Phương pháp hóa lý: Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu
cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng
phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không
cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ
thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,... kết hợp với polyme trợ
keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi lợn
2/9 phương pháp keo tụ có thể tách được 80 - 90 % hàm lượng chất lơ lửng có
trong nước thải chăn nuôi lợn. Tuy nhiên chi phí xử lý cao. Áp dụng phương
pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế.
Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp để tách các hạt có khả

năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, tuy nhiên chi phí
đầu tư, vận hành cho phương pháp này cao cũng không hiệu quả về mặt kinh
tế.
* Phương pháp xử lý sinh học: Phương pháp này dựa trên sự hoạt
động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh
vật sử dụng các chất hữu cơ và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo
năng lượng. Tùy theo từng nhóm vi khuẩn mà sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí
mà người ta thiết kế các công trình khác nhau và phụ thuộc vào khả năng tài
chính, diện tích đất mà người ta có thể sử dụng hồ sinh học hay các bể nhân
tạo để xử lý.
* Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học:
- Xử lý theo phương pháp hiếu khí:
+ Bể aeroten thông thường;
+ Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn;
+ Bể aeroten mở rộng;
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




+ Mương oxy hóa;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




+ Bể hoạt động gián đoạn (SBR);
+ Tháp lọc sinh học;
+ Tháp lọc sinh học nhỏ giọt;

+ Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC).
- Xử lý theo phương pháp kỵ khí:
+ Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước từ dưới lên (UASB);
+ Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc;
+ Bể lọc kỵ khí;
+ Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp
vật liệu lọc cố định.
* Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học.
- Hồ sinh học:
+ Hồ hiếu khí;
+ Hồ làm thoáng tự nhiên;
+ Hồ hiếu khí làm thoáng nhân tạo: Hồ tùy nghi; Hồ kỵ khí; Hồ xử lý
bổ sung;
+ Cánh đồng tưới;
+ Vùng đất ngập nước (bãi lọc ngầm trồng cây - Constructed Wetland).
1.2.5. Thực trạng xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay ở Việt Nam
Phương pháp được áp dụng chủ yếu trong các trang trại chăn nuôi hiện
nay là bể biogas và nó đã cho thấy hiệu quả rõ rệt. Tuy nhiên, phần nước thải
sau biogas lại chưa được quan tâm nhiều, qua quá trình xử lý biogas ban đầu
về thành phần các chất thải đã giảm đi nhiều nhưng chưa thật sự triệt để: nó
vẫn còn mang nhiều mầm bệnh và các chất hữu cơ, phần nước này được xả
thẳng ra sông, ngòi, ao, hồ,... gây ô nhiễm môi trường.
Việc sử dụng hầm biogas để xử lý nước thải chăn nuôi lợn đã làm
giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm. Trung bình, COD giảm 84,7%, BOD5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




giảm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN




76,3%, SS giảm 86,1%, VSS giảm 85,4%, TKN giảm 11,8%, T-P giảm 7,0%
và Fecal coliform giảm 51,2%. Tuy nhiên, nồng độ các chất ô nhiễm trong
nước thải đầu ra vẫn còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (QCVN
24:2009/BTNMT, cột B, TCN 678 - 2006). Đặc biệt đáng quan tâm là nồng
độ các chất dinh dưỡng ở các mẫu này rất cao, tiềm ẩn nguy cơ gây phú dưỡng
khi xả thải vào các vực nước mặt. [8]
Bảng 1.3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hoá học của nước thải
chăn nuôi sau công trình khí sinh học Biogas [8]
Chỉ tiêu
Màu sắc

Đơn vị
-

Kết quả
Xanh đen

QCVN 40-20111(cột B)
-

Mùi

-

Hôi

Không có mùi

COD

mg/l

661.04

150

BOD5
T-N

mg/l

484.76

50

mg/l

410.43

40

T-P

mg/l

76.24

6

TDS

ppm

4259

-

DO

mg/l

0.46

-

TSS

mg/l

850.68

100

pH

-

7.96

5.5-9

EC

mS/m

8518

-

Qua bảng 1.3 ta thấy: Nước thải tuy đã được xử lý qua bể biogas nhưng
hàm lượng các chất hữu cơ, các cặn bẩn vẫn còn rất cao, đặc biệt như:
- BOD5 là 484.76 mg/l trong đó TCCP là 50 mg/l, như vậy vượt TCCP
là
9.69 lần.
- COD là 611.04 mg/l, trong đó TCCP là 150 mg/l, như vậy vượt TCCP
là
4.1 lần.
- T-N là 410.43 mg/l trong đó TCCP là 40mg/l, như vậy vượt TCCP
10.26 lần.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN

- T-P là 76.24 mg/l trong đó TCCP là 6 mg/l, như vậy vượt TCCP 12.7
lần.
- TDS là 4259 ppm, đây cũng là hàm lượng khá cao so với nguồn nước
mặt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN