Ứng dụng công nghệ umbr kết hợp mbr dạng sợi rỗng xử lý cod và nitơ trong nước thải nuôi heo sau biogas

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TUẤN THANH

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UMBR KẾT HỢP MBR DẠNG
SỢI RỖNG XỬ LÝ COD VÀ NITƠ TRONG NƢỚC THẢI
CHĂN NI HEO SAU BIOGAS

Chun ngành: Cơng nghệ mơi trƣờng
Mã số: 608506

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2012


ĐẠI HỌC QUỐC GIA
TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH
KHOA

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: NGUYỄN TUẤN THANH

MSHV:10250534

Ngày, tháng, năm sinh: 30/03/1986

Nơi sinh: Vĩnh Long

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trƣờng

Mã số : 608506

TÊN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ UMBR KẾT HỢP MBR DẠNG
SỢI RỖNG XỬ LÝ COD VÀ NITƠ TRONG NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI
HEO SAU BIOGAS
NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nghiên cứu quá trình khử COD và nitrate của bể

nhiều lớp bùn UMBR bằng việc sử dụng nguồn carbon từ nƣớc thải, mật rỉ đƣờng
và methanol. Nghiên cứu quá trình khử COD và nitrate của hệ UMBR-MBR bằng
việc thay đổi tỉ số tuần hoàn nội bộ IR.Nghiên cứu tỉ lệ COD/TN của hệ UMBRMBR nhằm xử lý nƣớc thải đạt tiêu chuẩn cột B, QCVN 40:2011/BTNMT
NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : …………………..
NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ………………….
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS Nguyễn Phƣớc Dân
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2012.
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƢỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)

Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa –ĐHQG-HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học : PGS.TS Nguyễn Phƣớc Dân

Cán bộ chấm nhận xét 1 : .........................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2 : .........................................................................................
Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM
ngày…… tháng……năm 2012
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ............................................................
2. ............................................................
3. ............................................................
4. ............................................................
5. ............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA

PGS.TS Nguyễn Phƣớc Dân


[i]

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập và nghiên cứu, tơi đã hồn thành Luận văn tốt nghiệp chun
ngành Cơng nghệ Mơi trường. Để có thể hồn thành chương trình đào tạo và Luận
văn tốt nghiệp, tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến:

PGS.TS. Nguyễn Phƣớc Dân và TS. Trần Tiến Khơi đã trực tiếp hƣớng dẫn tận tình
tơi thực hiện đề tài nghiên cứu.
Tập thể thầy cô khoa Môi trƣờng – Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TP.Hồ
Chí Minh, đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian tơi hồn thành
khóa học tại trƣờng.
Tổ chức JICA – SUPREM-HCMUTEDU đã hỗ trợ tài chính cho đề tài nghiên cứu,
Công ty Ecodigm đã hỗ trợ công nghệ cho bể UMBR và Công ty CP MT Công
Nghệ Xanh đã hỗ trợ về màng lọc sinh học MBR.
Chị Nguyễn Thị Loan – Chủ trang trại chăn nuôi heo ở Bà Điểm, Hóc Mơn đã giúp
đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi lấy nƣớc thải để thực hiện nghiên cứu trong đề
tài này.
Phịng thí nghiệm khoa Mơi trƣờng – Trƣờng Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh
và các anh chị cơng tác ở phịng thí nghiệm đã tạo điều kiện về trang thiết bị, dụng
cụ chuyên ngành trong q trình phân tích số liệu nghiên cứu.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 07 tháng 07 năm 2012

Nguyễn Tuấn Thanh


[ii]

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ngày nay, cùng với phát triển kinh tế của đất nƣớc, ngành chăn nuôi ngày càng phát
triển mạnh cả về quy mô và sản lƣợng, điều này đã kéo theo các vấn đề về ô nhiễm
đặc biệt là nƣớc thải trong q trình chăn ni. Nghiên cứu ứng dụng UMBR kết
hợp MBR dạng sợi rỗng để xử lý COD và nitơ trong nƣớc thải chăn nuôi heo sau bể
biogas đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột B nhằm hạn chế
các tác hại của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng nƣớc.
Nghiên cứu đƣợc thực hiện gồm 3 nội dung:

-

Nội dung 1: So sánh nguồn carbon khác nhau

-

Nội dung 2: So sánh IR khác nhau

-

Nội dung 3: So sánh tỉ lệ COD/TN khác nhau

Nghiên cứu này nhằm đánh giá khả năng khử COD và nitơ trong nƣớc thải chăn
ni heo đƣợc thực hiện bằng mơ hình kết hợp bể sinh học nhiều lớp bùn (UMBR)
và bể lọc màng sinh học (MBR) [UMBR-MBR]. Thí nghiệm so sánh cơ chất mật rỉ
đƣờng và methanol đƣợc thực hiện ở tải trọng chất hữu cơ Lorg = 0,53
kgCOD/m3.ngày, tải trọng nitơ LTN = 0,18 kgTN/m3.ngày tƣơng ứng thời gian lƣu
bể UMBR và MBR là 21 giờ và 12 giờ. Kết quả thí nghiệm này cho thấy hiệu suất
xử lý nitơ là nhƣ nhau cho hai cơ chất tuy nhiên hiệu suất xử lý COD khi sử dụng
cơ chất methanol cao hơn so với mật rỉ đƣờng ở cùng điều kiện vận hành. Thí
nghiệm so sánh IR lần lƣợt 200%, 300% và 400% sử dụng cơ chất methanol ở Lorg
= 0,59 kgCOD/m3.ngày và LTN = 0,18 kgTN/m3.ngày cho thấy ở IR=300% đạt hiệu
quả nitrate hóa, khử nitrate cũng nhƣ khử COD tốt hơn so với tỉ lệ tuần hoàn 200%
và 400%. Thí nghiệm ở

Lorg = 0,8 kgCOD/m3.ngày tƣơng ứng LTN = 0,16

kgTN/m3.ngày và IR=300%, nƣớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN
40:2011/BTNMT (cột B) về COD và nitơ. Hiệu suất xử lý COD, TKN, NH4+, NO2-,
NO3- và độ màu lần lƣợt là 95%, 94%, 96%, 63%, 85% và 80%.

[iii]

Today, along with the economic development, livestock sector growing rapidly both
in size and output that lead to the pollution problems, especially wastewater during
breeding. Applied research UMBR combines hollow fiber MBR to treat COD and
nitrogen

in

piggery

wastewater

after

biogas

meets

standards

QCVN

40:2011/BTNMT, column B to limit the harmful effects of piggery wastewater to
water environment.
The study was made of three contents:
- Content 1: Comparison of different carbon sources
- Content 2: Comparison of different IR

- Content 3: Comparison of the rate of different COD/TN
This study aimed to performance of UMBR coupled with MBR for piggery
wastewater treatment in terms of COD and nitrogen removal. The feed wastewater,
which was the effluent of biogas digester, contained 253± 49 mg/L as COD, 231±
18 mg/L as N-ammonia and 249±19 mg/L as TN, alkalinity of 1433 ±153 mg/L as
CaCO3 and pH = 7.5± 0.3. Molasses and methanol were used as external carbon
sources in this study. The same nitrogen removal efficiency of both molasses and
methanol experiments obtained at COD loading of 0.53 kgCOD/m3.d, total nitrogen
loading of 0.18 kgTN/m3.day, which HRTs of UMBR and MBR were 21 h and 12
h, respectively. However, the COD and color removal of methanol experiment were
better than those of molasses one. Runs at internal recycles (from MBR to UMBR)
of 200, 300 and 400% were carried out at COD loading of 0.59 kgCOD/m3.d, total
nitrogen loading of 0.18 kgTN/m3.d with methanol as the carbon source. The result
presented that the run at IR of 300% obtained the highest performance. Run at COD
loading of 0.80 kgCOD/m3.d with total nitrogen loading of 0.16 kgTN/m3.d showed
efficiency of COD, TKN, ammonia and color removal were 95%, 94%, 96%, and
80%, respectively. The effluent quality in terms of COD, TN, color and ammonia
met the Vietnamese industrial effluent quality standards QCVN 40-2011/BTNMT
(type B). Efficiency of COD, TKN, NH4+, NO2-, NO3- and color 95%, 94%, 96%,
63%, 85% and 80%, respectively.


[iv]

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi nội dung đƣợc trình bày trong luận văn là hồn tồn chính
xác và trung thực với những số liệu đƣợc nghiên cứu từ mơ hình thực tế. Q trình
nghiên cứu đề tài đƣợc thực hiện ở phịng thí nghiệm khoa Mơi trrƣờng, trƣờng Đại
Học Bách Khoa TPHCM. Tơi xin chịu tồn bộ trách nhiệm với qui định của nhà

trƣờng nếu tơi có sai phạm về nội dung sai lệch với thực tế.


[v]

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv
MỤC LỤC .................................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... x
CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU............................................................................................. 1
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.

ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................... 1
MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................... 2
ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ................................................................................. 2
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.................................................................................... 2
Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ....................................... 3
TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................................... 3

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN..................................................................................... 4

2.1. HIỆN TRẠNG NGÀNH CHĂN NUÔI HEO ......................................................... 4
2.1.1. Thành phần chất thải chăn nuôi heo ........................................................................ 5
2.1.2. Các tác động của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng ........................................... 8
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI ................................ 9
2.2.1. Tổng quan về phƣơng pháp xử lý trên thế giới ....................................................... 9
2.2.2. Tổng quan phƣơng pháp xử lý phổ biến tại Việt Nam .......................................... 11
2.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NITƠ .................................................................. 16
2.3.1. Phƣơng pháp hoá lý............................................................................................... 17
2.3.2. Phƣơng pháp sinh học ........................................................................................... 18
2.4. CÔNG NGHỆ UMBR ........................................................................................... 23
2.4.1. Tổng quan UMBR ................................................................................................. 23
2.4.2. Một số nghiên cứu về công nghệ UMBR .............................................................. 25
2.4.3. Khả năng ứng dụng ............................................................................................... 27
2.5. CÔNG NGHỆ MBR TRONG XỬ LÝ NITƠ ....................................................... 27

CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................. 30
3.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.................................................................................. 30
3.2. MƠ HÌNH VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .......................................................... 31
3.2.1. Mơ hình ................................................................................................................. 31
3.2.2. Vật liệu sử dụng trong mơ hình............................................................................. 33
3.2.3. Màng lọc sinh học ................................................................................................. 34
3.3. ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH ..................................................................................... 35
3.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH .................................................................... 36


[vi]

3.4.1. Phƣơng pháp lấy mẫu ............................................................................................ 36
3.4.2. Phƣơng pháp phân tích mẫu .................................................................................. 36

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 38
4.1. SO SÁNH CÁC NGUỒN CƠ CHẤT CARBON CHO QUÁ TRÌNH KHỬ
NITRATE ........................................................................................................................ 38
4.2. XÁC ĐỊNH IR CHO QUÁ TRÌNH KHỬ NITRATE .......................................... 44
4.3. XÁC ĐỊNH TỈ LỆ COD/TN THÍCH HỢP ........................................................... 50
4.4. KHẢ NĂNG XỬ LÝ ĐỘ MÀU CỦA MƠ HÌNH QUA CÁC THÍ NGHIỆM .... 54
4.5. KHẢO SÁT GIÁ TRỊ TMP TẠI CÁC TẢI TRỌNG NGHIÊN CỨU ................. 55

CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................... 57
5.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 57
5.2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 59
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .................................................................................... 65
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 66


[vii]

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2. 1. Sơ đồ hệ thống xử lý truyền thống nƣớc thải trại chăn nuôi heo vừa và
lớn ở Thái Lan (Sơn, 2012) .....................................................................10
Hình 2. 2. Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải trại chăn ni heo vừa và lớn ở Philippine
(Catelo, 2001) ..........................................................................................11
Hình 2. 3. Sơ đồ xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo quy mơ hộ gia đình (Sơn, 2012) ...14
Hình 2. 4. Sơ đồ xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo quy mơ nhỏ (Sơn, 2012) ...............15
Hình 2. 5. Sơ đồ xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo quy mô vừa và lớn (Sơn, 2012) ....15
Hình 2. 6. Chu trình chuyển hóa nitơ ........................................................................22
Hình 2. 7. Cơng nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon bên ngồi (Tchobanoglous

và cộng sự, 2003) .....................................................................................23
Hình 2. 8. Công nghệ xử lý nitơ sử dụng nguồn carbon từ dịng tuần hồn
(Tchobanoglous và cộng sự, 2003) ..........................................................23
Hình 2. 9. Nguyên lý hoạt động của bể UMBR (Ecodigm, 2010) ............................24
Hình 3. 1. Nội dung nghiên cứu của đề tài...............................................................30
Hình 3. 2. Mơ hình UMBR-MBR .............................................................................32
Hình 3. 3. Cấu tạo màng MF sợi rỗng hãng Motimo (Motimo, 2010) .....................35
Hình 4. 1. Biến thiên nồng độ COD với các nguồn carbon khác nhau .....................39
Hình 4. 2. Biến thiên hiệu suất xử lý COD theo thời gian qua TN1, TN2 và TN3 .40
Hình 4. 3. Biến thiên TNOx theo thời gian của TN1, TN2 và TN3 .........................41
Hình 4. 4. Biến thiên nồng độ TKN theo thời gian qua TN1, TN2 và TN3 .............42
Hình 4. 5. Biến thiên nồng độ N-NH4+ theo thời gian qua TN1, TN2 và TN3.........43
Hình 4. 6. Biến thiên nồng độ COD theo thời gian ở TN3, TN4 và TN5.................45
Hình 4. 7. Biến thiên hiệu suất xử lý COD theo thời gian ở TN3, TN4 và TN5 ......45
Hình 4. 8. Biến thiên nồng độ TNOx theo thời gian qua TN3, TN4 và TN5 ...........46
Hình 4. 9. Hiệu suất xử lý TNOx theo thời gian qua TN3, TN4 và TN5 .................47
Hình 4. 10. Biến thiên nồng độ NH4+ theo thời gian qua TN3, TN4 và TN5 ...........48
Hình 4. 11. Biến thiên nồng độ TKN theo thời gian qua TN3, TN4 và TN5 ...........49


[viii]

Hình 4. 12. Chất lƣợng nƣớc sau xử lý qua TN3, TN4 và TN5 ...............................50
Hình 4. 13. Quá trình xử lý COD ở TN4 và TN6 .....................................................51
Hình 4. 14. Quá trình xử lý ammonia ở TN4 và TN6 ...............................................52
Hình 4. 15. Quá trình xử lý TNOx ở TN4 và TN6 ...................................................53
Hình 4. 16. Chất lƣợng nƣớc sau xử lý ở TN4 và TN6 ............................................54
Hình 4. 17. Biến thiên độ màu theo thời gian qua các thí nghiệm ............................55
Hình 4. 18. Sự thay đổi giá trị TMP của các thí nghiệm ..........................................56

[ix]

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2. 1. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm (Sƣơng, 2000) ................6
Bảng 2. 2. Bảng thành phần hóa học nƣớc tiểu heo có trọng lƣợng 70-100kg (Cảnh,
1998) ..........................................................................................................7
Bảng 2. 3. Bảng thành phần tính chất nƣớc thải chăn ni heo (Cảnh, 1998) ...........7
Bảng 2. 4. Các phƣơng pháp xử lý nitơ bằng hóa lý và hiệu quả của chúng
(Tchobanoglous và cộng sự, 2003) ..........................................................17
Bảng 2. 5. So sánh các quá trình xử lý Ammonium (Lieu và cộng sự, 2005;
Furukawa và cộng sự, 2000) ....................................................................21
Bảng 2. 6. Bảng so sánh thông số hoạt động của UMBR và CSTR (Ecodigm, 2010)
.................................................................................................................25
Bảng 2. 7. Các nghiên cứu xử lý chất dinh dƣỡng bằng MBR .................................29
Bảng 3. 1. Thành phần tính chất nƣớc thải đầu vào ..................................................33
Bảng 3. 2. Thông số kỹ thuật của màng MBR sợi rỗng Motimo (Motimo, 2010) ...34
Bảng 3. 3: Thơng số thí nghiệm cho các nội dung nghiên cứu .................................35
Bảng 3. 4. Bảng các phƣơng pháp phân tích (APHA, 1998) ....................................37
Bảng 4. 1. Kết quả phân tích TN1, TN2 và TN3 ......................................................38
Bảng 4. 2. Kết quả thí nghiệm qua TN4 và TN5 ......................................................44
Bảng 4. 3. Thông số MLSS và TMP qua các thí nghiệm .........................................55


[x]

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

AOB

Ammonia oxidization bacteria

Vi khuẩn oxi hóa ammonia

BNR

Biological Nutrient Removal

Xử lý chất dinh dƣỡng bằng sinh
học

BOD

Biological Oxygen Demand

Nhu cầu oxy sinh học

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hoá học

CSTR

Continuous Stirred Tank
Reactor

Bể phản ứng khuấy trộn liên tục

Internal Recycle

Dịng tuần hồn nội bộ

KNR

Kwon Nutrient Removal

Q trình Kwon khử chất dinh
dƣỡng

MBR

Membrane Biological Reactor

Bể phản ứng màng lọc sinh học

NOB

Nitrite oxidization bacteria

Vi khuẩn oxi hóa nitrite

OLR

Organic Loading Rate

Tải trọng hữu cơ

SBR

Sequencing Batch Reactor

Bể phản ứng sinh học theo mẻ

Shortcut Biological Nitrogen
Removal

Đi tắt sinh học khử nitơ

Suspended Solids

Chất rắn lơ lửng

Transfer Membrane Pressure

Trở lực qua màng

TN

Total Nitrogen

Nitơ tổng

TP

Total Phosphorus

Phospho tổng

UASB

Upward-flow Anaerobic Sludge
Blanket

Bể kỵ khí dịng bùn chảy ngƣợc

UMBR

Upflow Multilayer Biofilm
Reactor

Bể phản ứng dòng chảy ngƣợc
nhiều lớp bùn

IR

SNBR
SS
TMP

VSV
TNOx
TN1/2/3/4/5/6

Vi sinh vật
Total nitrite and nitrate

Tổng nitrit và nitrat

Thí nghiệm 1/2/3/4/5/6


[1]

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Từ lâu ngành chăn nuôi đã là ngành chủ lực của đất nƣớc với mật độ chăn nuôi phổ
biến khắp cả nƣớc. Bên cạnh những đóng góp quan trọng trong việc ổn định thực
phẩm cho đất nƣớc thì hiện nay ngành chăn ni cũng đã có những ảnh hƣởng
tƣơng đối xấu đối với mơi trƣờng, đặc biệt về mơi trƣờng nƣớc vì nƣớc thải của
ngành chăn ni có thành phần chất ơ nhiễm hữu cơ khá cao. Yêu cầu đặt ra là phát
triển ngành chăn nuôi nhƣng phải bảo vệ môi trƣờng và sức khoẻ con ngƣời. Chính
vì thế cần có các nghiên cứu ứng dụng công nghệ mới để xử lý nƣớc thải chăn ni
phù hợp với điều kiện địa phƣơng và có tính khả thi trong việc đầu tƣ, vận hành và
bảo trì trong suốt quá trình hoạt động của trạm xử lý.
Bên cạnh các cơng nghệ xử lý truyền thống thì hiện nay q trình KNR đã có hiệu
quả cao trong việc xử lý chất dinh dƣỡng, rất thích hợp cho xử lý nƣớc thải chăn
nuôi đặc biệt là nƣớc thải chăn nuôi heo. Đây là công nghệ mới đƣợc phát triển bởi
các nhà khoa học Hàn Quốc ứng dụng UMBR với nguyên tắc dòng chảy ngƣợc qua
nhiều lớp bùn từ đó tăng đƣợc hiệu quả xử lý chất hữu cơ (COD và BOD), chất dinh
dƣỡng (nitơ và phospho), màu, SS trong nƣớc thải cơng nghiệp. Ngồi ra, cơng
nghệ này cịn tiết kiệm năng lƣợng vận hành tối đa vì sử dụng dịng chảy tạo năng
lƣợng khuấy trộn, từ đó tạo nhiều lớp mơi trƣờng kị khí, thiếu khí, hiếu khí trong bể
UMBR.
Nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và tiết kiệm diện tích thì cơng nghệ màng lọc sinh
học đƣợc lựa chọn nghiên cứu vì có hiệu quả rất cao trong q trình nitrate hóa và
khử COD. Màng lọc sinh học ngồi khả năng xử lý có hiệu quả cao trong việc loại
bỏ SS mà còn nâng cao đƣợc mật độ vi sinh trong bể phản ứng hiếu khí, từ đó nâng

cao hiệu quả xử lý chất hữu cơ và chất dinh dƣỡng có trong nƣớc thải chăn ni.
Ngồi ra việc ứng dụng màng còn tiết kiệm đƣợc rất nhiều về diện tích của trạm xử
lý do khơng cần phải sử dụng bể lắng. Màng lọc sinh học MBR nhúng chìm đã


[2]

chứng minh đƣợc hiệu quả xử lý cao qua nhiều năm sử dụng và đã đƣợc ứng dụng
rộng rãi trên khắp thế giới và Việt Nam. Với việc kết hợp hai cơng nghệ trên thì hệ
thống xử lý đạt đƣợc mục tiêu xử lý chất ô nhiễm hữu cơ cao trong nƣớc thải chăn
nuôi heo.
Qua các hiệu quả của 2 công nghệ xử lý nƣớc thải nhƣ trên tôi thực hiện nghiên
cứu: “Ứng dụng UMBR kết hợp MBR dạng sợi rỗng xử lý COD và nitơ trong nƣớc
thải chăn nuôi heo sau bể biogas”.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là “xác định thông số thiết kế và vận hành thích
hợp của hệ thống UMBR kết hợp MBR xử lý COD và nitơ cho nƣớc thải chăn nuôi
heo sau bể biogas”.
1.3. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Đối tƣợng nghiên cứu gồm:
-

Nƣớc thải đầu vào lấy từ bể chứa nƣớc thải sau hầm ủ biogas của trang trại

chăn nuôi heo.
-

Hệ UMBR và MBR qui mơ phịng thí nghiệm đƣợc sử dụng trong nghiên cứu.

-

Tải trọng COD và nitơ cho q trình nitrate hố - khử nitrate tại bể UMBR và

MBR.
-

Hai nguồn carbon bổ sung cho quá trình khử nitrate đƣợc nghiên cứu trong thí

nghiệm này là mật rỉ đƣờng và methanol.
-

Tỉ lệ tuần hoàn nội bộ từ bể MBR về bể UMBR nhằm tăng hiệu quả xử lý

nitơ.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Các thơng số thiết kế thích hợp đƣợc xác định trong nghiên cứu này bao gồm:
-

Thí nghiệm một, hai và ba nghiên cứu đánh giá quá trình khử COD và nitrate

của bể nhiều lớp bùn UMBR bằng việc sử dụng nguồn carbon từ nƣớc thải, mật rỉ
đƣờng và methanol.


[3]

-

Thí nghiệm bốn và năm nghiên cứu đánh giá quá trình khử COD và nitrate của

hệ UMBR-MBR bằng việc thay đổi tỉ số tuần hồn nội bộ.
-

Thí nghiệm sáu nghiên cứu đánh giá quá trình khử COD và nitơ của hệ

UMBR-MBR nhằm đạt tiêu chuẩn cột B, QCVN 40:2011/BTNMT.
1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG
Đề tài nghiên cứu xác định đƣợc các thống số thiết kế và vận hành thích hợp cho
q trình khử COD và nitơ nƣớc thải chăn nuôi đạt tiêu chuẩn xả thải cột B, QCVN
40:2011/BTNMT.
1.6. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI
Cơng nghệ UMBR là một công nghệ mới đƣợc thử nghiệm thành công tại Hàn
Quốc nhƣng vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu và ứng dụng thực nghiệm tại điều kiện thực
tế ở Việt Nam. Chính vì thế đề tài thực hiện việc nghiên cứu mơ hình phịng thí
nghiệm xử lý nƣớc thải chăn ni heo với các thông số nƣớc thải và điều kiện vận
hành thực tế tại Việt Nam. Ngoài ra việc ứng dụng kết hợp UMBR và MBR hứa
hẹn đem lại hiệu quả xử lý cao cũng nhƣ tạo nên một mơ hình có tính ứng dụng cao.


[4]

CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN

2.1. HIỆN TRẠNG NGÀNH CHĂN NUÔI HEO
Theo kết quả điều tra chăn nuôi của Tổng cục Thống kê ngày 01/04/2012, đàn trâu
cả nƣớc có 2,7 triệu con, đàn bị có 5,3 triệu con, đàn gia cầm của cả nƣớc có 310,7
triệu con, tổng số heo của cả nƣớc có 26,7 triệu con, tăng 1,5% so với cùng thời
điểm năm 2011 (Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 2012). Đây là một trong
những ngành quan trọng trong nông nghiệp cung cấp thực phẩm cho nhu cầu tiêu
thụ của ngƣời dân.

Theo quyết định số 10/2008/QĐ-TTg ngày 16 tháng 1 năm 2008 của Thủ tƣớng
chính phủ về việc phê duyệt chiến lƣợc phát triển chăn nuôi đến năm 2020 thì:
- Đến năm 2020 ngành chăn ni cơ bản chuyển sang sản xuất phƣơng thức trang
trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm đảm bảo chất lƣợng cho tiêu
dùng và xuất khẩu;
- Tỷ trọng chăn nuôi trong nơng nghiệp đến năm 2020 đạt trên 42%, trong đó năm
2010 đạt khoảng 32% và năm 2015 đạt 38%;
- Đảm bảo an toàn dịch bệnh và vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu quả
các bệnh nguy hiểm trong chăn nuôi;
- Các cơ sở chăn nuôi, nhất là chăn nuôi theo phƣơng thức trang trại, công nghiệp
và cơ sở giết mổ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thải, bảo vệ
và giảm ô nhiễm môi trƣờng.
- Mức tăng trƣởng bình quân: giai đoạn 2008-2010 đạt khoảng 8-9% năm; giai
đoạn 2010-2015 đạt khoảng 6-7% năm và giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5-6%
năm.
Nhƣ vậy theo chiến lƣợc phát triển của ngành thì nhu cầu cung cấp thực phẩm, sản
phẩm từ chăn nuôi trong trƣơng lai sẽ gia tăng rất nhanh và số lƣợng đàn gia súc,
các trang trại cũng sẽ phát triển với quy mô lớn hơn nhằm đáp ứng nhu cầu của xã
hội.


[5]

Bên cạnh đó chăn ni cũng là một trong những ngành phát sinh khối lƣợng chất
thải lớn, có nồng độ ô nhiễm cao. Ảnh hƣởng nhiều đến môi trƣờng, sức khỏe con
ngƣời và vật nuôi. Các nguồn chất thải chăn nuôi phát sinh chủ yếu từ các nguồn:
-

Chất thải do bản thân vật nuôi: phân, nƣớc tiểu, lông, vảy da v.v.

-

Nƣớc: từ quá trình tắm rửa, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh vật dụng trong chăn

nuôi v.v.
Thức ăn thừa, thức ăn rơi vãi, vật dụng chăn nuôi, vật phẩm thú y, vỏ bao

-

đựng thức ăn v.v.
-

Xác vật ni chết

-

Khí thải từ chuồng nuôi: từ hố chứa phân, nƣớc thải, nơi chế biến thức ăn

-

Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ chuồng nuôi gia súc.

2.1.1.

Thành phần chất thải chăn nuôi heo

Khối lƣợng chất thải từ phân và nƣớc tiểu của vật nuôi chiếm từ 5 – 8% trọng lƣợng
cơ thể (Loehr, 1984). Trung bình theo trọng lƣợng cơ thể thì lƣợng phân thải ra mỗi
ngày của vật nuôi rất cao.
Nƣớc thải chăn nuôi là một trong những loại nƣớc thải rất đặc trƣng, có khả năng

gây ơ nhiễm mơi trƣờng cao do có chất hữu cơ, cặn lơ lửng, nitơ, phospho và vi
sinh vật gây bệnh. Chính vì thế nƣớc thải chăn nuôi cần thiết phải đƣợc xử lý trƣớc
khi thải ra ngồi mơi trƣờng.
Các chất thải đặc trƣng phát sinh từ q trình chăn ni bao gồm:
a.

Phân

Sản phẩm thải bỏ sau q trình tiêu hóa của vật ni. Thành phần hóa học của phân
rất phong phú và đa dạng (Lý, 2005) bao gồm:


Chất hữu cơ: hầu hết là các chất hữu cơ dễ phân hủy, chiếm khoảng 70-80%,

thành phần đa dạng nhƣ các hợp chất protein, acid amin, carbonhydrat, chất béo,


[6]

trong đó các chất sơ do khơng đƣợc gia súc tiêu hóa và đƣợc bài tiết ra ngồi ở dạng
phân và các loại vi khuẩn gây bệnh.


Các chất vô cơ: chiếm 20-30%, thành phần vô cơ của phân bao gồm các hợp

chất đa lƣợng nhƣ Ca, P v.v. và các nguyên tố vi lƣợng hay các kim loại nặng nhƣ
Cu, Fe, Pb, Co, Mn v.v.


Nƣớc: nƣớc là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất trong phân. Chúng chiếm từ

65-80% trọng lƣợng tƣơi của phân. Do hàm lƣợng nƣớc cao và hàm lƣợng chất hữu
cơ cao, đây là môi trƣờng tốt để các vi sinh vật phát triển, phân hủy các hợp chất
hữu cơ.


Vi sinh vật gây bệnh: các vi khuẩn nhƣ Enterobacteriacea, Adenovirus,

Reovirus (vi khuẩn viêm gan) ký sinh trùng trong đƣờng tiêu hóa, thức ăn gia súc.
Bảng 2. 1. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm (Sƣơng, 2000)
Loại vật ni

Thành phần hóa học (% trọng lƣợng vật ni)
TN

TP

Bị sữa

0,38

0,1

Bị thịt

0,7

0,2

Cừu

1,0

0,3

Gia cầm (gà)

1,2

1,2

Ngựa

0.86

0,13

b.

Nƣớc tiểu

Là sản phẩm thải ra từ quá trình trao đổi chất bên trong vật nuôi. Thành phần nƣớc
tiểu rất đa dạng, một lƣợng lớn là nitơ và một số chất khác ở dạng vi lƣợng. Các
chất này khi phát tán gây nhiều tác hại cho con ngƣời và môi trƣờng.


[7]

Bảng 2. 2. Bảng thành phần h a học nƣớc tiểu heo có trọng lƣợng 70-100kg
(Cảnh, 1998)

Thơng số

Đơn vị

Giá trị

01

pH

-

6,77 – 8,19

02

NH4+

mg/l

0,13 – 0,40

03

TN

mg/l

4,90 – 6,63

04

Tro

mg/l

8,50 – 16,30

05

Ure

mg/l

123 – 196

06

Carbon

mg/l

0,11 – 0,19

TT

Nƣớc thải là hỗn hợp chất lỏng và các chất rắn đi theo bao gồm phân, nƣớc tiểu,
nƣớc tắm gia súc, nƣớc rửa chuồng trại. Thành phần nƣớc thải chăn nuôi rất phong
phú và đa dạng bao gồm chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ hòa tan trong đó
nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ và phospho cùng nhiều tác nhân sinh học gây

bệnh nhƣ vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm và các yếu tố gây bệnh sinh học khác.
Bảng 2. 3. Bảng thành phần t nh chất nƣớc thải chăn nuôi heo (Cảnh, 1998)
Thông số

Đơn vị

Giá trị

01

pH

-

5–7

02

COD

mg/l

5000 – 12000

03

BOD5

mg/l

3500 – 8900

04

SS

mg/l

680 – 1200

05

TN

mg/l

220 – 460

06

TP

mg/l

36 – 72

07

Độ màu

Pt-Co

350 – 870

08

Độ đục

FAU

420 – 550

09

Dầu mỡ

mg/l

5 – 58

TT


[8]

Có thể nói, nƣớc thải chăn ni heo đƣợc đánh giá là một trong những loại nƣớc
thải có khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng khá nghiêm trọng. Hàm lƣợng các hợp
chất nitơ và phospho cao trong nƣớc thải thƣờng gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng
nguồn nƣớc khi tiếp nhận trực tiếp nƣớc thải chăn nuôi heo không qua xử lý.
2.1.2.

Các tác động của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng

Nƣớc thải chăn nuôi không độc nhƣ nƣớc thải công nghiệp nhƣng do có chứa hàm
lƣợng lớn các chất hữu cơ và hàm lƣợng chất dinh dƣỡng nitơ, phospho cao nên khi
thải bỏ vào môi trƣờng cũng gây ra nhiều tác động lớn, nếu không đƣợc xử lý sẽ
gây ô nhiễm các nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm trong khu vực.
Đối với nƣớc ngầm tầng nông, nƣớc thải chăn nuôi có thể thấm xuống đất và gây ơ
nhiễm nƣớc ngầm. Các nguồn nƣớc ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dƣỡng và vi
trùng rất khó xử lý thành nƣớc sạch cung cấp cho sinh hoạt.
Đối với các nguồn nƣớc mặt, các chất ơ nhiễm có trong nƣớc thải chăn ni sẽ làm
suy thoái chất lƣợng nƣớc, tác động xấu đến môi trƣờng và thủy sinh vật, cụ thể nhƣ
sau:


Các chất hữu cơ khi xả vào nguồn nƣớc sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan

trong nƣớc do vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Nồng
độ oxy hòa tan dƣới 50% bão hịa có khả năng gây ảnh hƣởng tới sự phát triển của
tôm, cá và động thực vật thủy sinh. Oxy hịa tan giảm khơng chỉ gây suy thối tài
ngun thủy sản mà còn làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc, dẫn đến
giảm chất lƣợng nƣớc cấp cho sinh hoạt và công nghiệp.


Các chất rắn lơ lửng làm cho nƣớc đục hoặc có màu, nó hạn chế độ sâu tầng

nƣớc đƣợc ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hƣởng tới quá trình quang hợp của tảo,
rong rêu. Chất rắn lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hƣởng tiêu cực đến tài nguyên
thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan (tăng độ đục nguồn nƣớc) và gây
bồi lắng lịng sơng, cản trở sự lƣu thơng nƣớc và tàu bè v.v.



Nồng độ các chất dinh dƣỡng nitơ, phospho cao gây ra hiện tƣợng phát triển

bùng nổ các loài tảo, đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị chết và phân hủy gây nên hiện


[9]

tƣợng thiếu oxy. Nếu nồng độ oxy giảm tới giá trị 0 mg/l sẽ gây ra hiện tƣợng thủy
sinh chết làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng nƣớc của thủy vực. Ngoài ra, các loài tảo
nổi trên mặt nƣớc tạo thành lớp màng khiến cho tầng nƣớc bên dƣới khơng có ánh
sáng và sẽ làm ngƣng trệ quá trình quang hợp của thực vật tầng đáy. Tất cả các hiện
tƣợng trên gây tác động xấu tới chất lƣợng nƣớc, ảnh hƣởng tới hệ thuỷ sinh, nghề
nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nƣớc. Ammonium rất độc cho tôm và cá dù ở
nồng độ rất nhỏ. Nồng độ làm chết tôm và cá từ 1,2 - 3 mg/l. Tiêu chuẩn chất lƣợng
nƣớc nuôi trồng thủy sản của nhiều quốc gia yêu cầu nồng độ ammonium không
vƣợt quá 1 mg/l (Cát, 2007).


Các vi sinh vật (đặc biệt vi khuẩn gây bệnh) và trứng giun sán trong nguồn

nƣớc là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con ngƣời trực tiếp sử dụng nguồn nƣớc nhiễm
bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho ngƣời nhƣ bệnh
lỵ, thƣơng hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đƣờng tiết niệu, tiêu chảy cấp tính.
2.2. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI
2.2.1.

Tổng quan về phƣơng pháp xử lý trên thế giới

Hiện nay ở Trung Quốc các bể biogas tự hoại đã sử dụng rộng rãi nhƣ phần phụ trợ
cho các hệ thống xử lý trung tâm. Bể biogas là một phần không thể thiếu trong các
hộ gia đình chăn ni heo vừa và nhỏ ở các vùng nơng thơn, nó vừa xử lý đƣợc
nƣớc thải và giảm mùi hơi thối mà cịn tạo ra năng lƣợng để sử dụng.
Tại Thailand đã sử dụng hệ thống xử lý tốc độ cao kết hợp với hệ thống chảy nút để
xử lý chất thải chăn nuôi heo. Đây là hệ thống gồm có thùng lắng, bể chảy nút và bể
UASB. Phân heo đƣợc tách làm 2 đƣờng, đƣờng thứ nhất là chất lỏng có ít chất rắn,
còn đƣờng thứ hai là phần chất rắn với nồng độ chất rắn cao, kỹ thuật này đã đƣợc
xây dựng cho các trại heo trung bình và lớn.


[10]

Nước thải chăn ni
Cặn

Bể lắng 1

Bể Biogas

Phân bón
Bùn

Bể lắng 2

Bể UASB

Hồ ni cá

Nguồn tiếp nhận

Hình 2. 1. Sơ đồ hệ thống xử lý truyền thống nƣớc thải trại chăn nuôi heo vừa
và lớn ở Thái Lan (Sơn, 2012)
Theo Edgerton (2000) cho rằng chiến lƣợc giải quyết vấn đề xử lý nƣớc thải chăn
nuôi heo là sử dụng kỹ thuật SBR. Đối với các loại nƣớc thải giàu nitơ và phospho
nhƣ nƣớc thải chăn ni heo thì các phƣơng pháp xử lý thông thƣờng không thể đạt
đƣợc các tiêu chuẩn cho phép về hàm lƣợng nitơ và phospho trong nƣớc sau xử lý.
Công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi giàu chất hữu cơ bằng SBR có thể giảm trên
79% nồng độ COD, 49% về phospho và hơn 99% về ammonia và mùi (Edgerton,
2000).
Tại các trang trại chăn nuôi heo vừa và lớn ở Philippine đƣa ra cơng nghệ nhƣ hình
2.2 (Catelo, 2001). Trong công nghệ này, tảo và vi khuẩn cộng sinh với nhau cùng
phát triển. Vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cung cấp CO2 cho tảo quang hợp, ngƣợc
lại tảo quang hợp cung cấp nguồn O2 cho vi sinh vật. Các loại tảo sử dụng ở đây là
Ankistrodesmas, Scenedesmas, Pediastrum. Tảo sau khi thu hoạch đƣợc đƣa đi làm
thức ăn cho gia súc. Nƣớc đƣợc đƣa đi tƣới tiêu phục vụ nông nghiệp. Đây là một


[11]

phƣơng pháp mới để xử lý nƣớc thải chăn nuôi do tổ chức bảo vệ sức khỏe WHO
đƣa ra.
Nước thải chăn ni
Cặn

Bùn
Thức ăn
gia súc

Phân bón

Bể lắng

Bể Biogas

Tái sử dụng
làm
nƣớc
rửa chuồng

Bể ni tảo

Hồ thực vật kết
hợp ni cá

Tƣới tiêu

Hình 2. 2. Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải trại chăn nuôi heo vừa và lớn ở
Philippine (Catelo, 2001)
2.2.2.

Tổng quan phƣơng pháp xử lý phổ biến tại Việt Nam

Ở Việt Nam, nƣớc thải chăn nuôi heo đƣợc coi là một trong những nguồn nƣớc thải
gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc mở rộng các khu dân cƣ xung quanh các xí nghiệp
chăn nuôi heo nếu không đƣợc giải quyết thỏa đáng sẽ gây ra ô nhiễm môi trƣờng
ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề mang tính chất xã hội
phức tạp.
Nhiều nguyên cứu trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo đang đƣợc hết sức
quan tâm vì mục tiêu giải quyết vấn đề ơ nhiễm môi trƣờng, đồng thời với việc tạo
ra năng lƣợng mới. Các nghiên cứu về xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo ở Việt Nam

đang tập trung vào hai hƣớng chính, hƣớng thứ nhất là sử dụng các thiết bị yếm khí
tốc độ thấp nhƣ bể lên men tạo khí biogas kiểu Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam,
hoặc dùng các túi polyethylene. Phƣơng hƣớng thứ nhất nhằm mục đích xây dựng
kỹ thuật xử lý yếm khí nƣớc thải chăn ni heo trong các hộ gia đình với số đầu heo
khơng nhiều. Hƣớng thứ hai là xây dựng quy trình cơng nghệ và thiết bị tƣơng đối


[12]

hồn chỉnh, đồng bộ nhằm áp dụng trong các xí nghiệp chăn ni mang tính chất
cơng nghiệp.
Theo nghiên cứu của Cảnh (2002), tại trại chăn nuôi heo thuộc hợp tác xã chăn ni
2-9, xã n Chính, tỉnh Nam Định sử dụng phƣơng pháp hóa lý. Nƣớc thải chăn
ni chứa nhiều chất hữu cơ, vơ cơ dƣới dạng các hạt có kích thƣớc nhỏ, khó lắng,
khó có thể tách ra đƣợc bằng các phƣơng pháp cơ học vì tốn nhiều thời gian và hiệu
quả khơng cao nhƣng có thể áp dụng phƣơng pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các
chất keo tụ thƣờng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn v.v. kết hợp với sử dụng
polymer trợ keo tụ để tăng hiệu quả quá trình keo tụ. Phƣơng pháp keo tụ có thể
tách đƣợc 80 – 90% hàm lƣợng cặn lơ lửng có trong nƣớc thải chăn ni heo.
Phƣơng pháp này loại bỏ đƣợc hầu hết các chất bẩn có trong nƣớc thải chăn ni.
Tuy nhiên chi phí xử lý cao nên áp dụng phƣơng pháp này để xử lý nƣớc thải chăn
nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế.
Đối với nƣớc thải chăn ni, cơng trình biogas đƣợc coi là cơng trình xử lý cơ bản
đầu tiên để làm giảm COD và SS trƣớc khi đƣa vào các công trình xử lý sinh học
tiếp theo. Đây là phƣơng pháp xử lý kỵ khí đơn giản, chi phí đầu tƣ thấp, thƣờng
thấy ở hầu hết các trang trại chăn nuôi heo công nghiệp vừa và lớn, kể cả quy mô hộ
gia đình. Để tăng hiệu quả lắng cặn, bể biogas thƣờng đƣợc chia ra làm nhiều ngăn.
Theo nghiên cứu của Lý (2005), nƣớc thải từ hệ thống chuồng trại đƣợc dẫn trực
tiếp vào bể biogas với thời gian lƣu nƣớc khoảng 15 – 30 ngày. Tận dụng hoạt động
của các vi sinh vật kỵ khí trong bể và trong lớp bùn đáy để khống hóa các chất

hữu cơ. Phân hủy kỵ khí sinh ra khí CH4 (55 – 65%), CO2 (35 – 45%, ) và các khí
khác (N2: 0 – 3%, H2: 0 – 1%, H2S: 0 – 1% ) đƣợc thu hồi vào hệ thống thu khí phía
trên bể. Khí sinh ra đƣợc tận dụng làm khí đốt hoặc chạy máy phát điện v.v. Trong
đó CH4 có ý nghĩa quan trọng nhất trong việc tận dụng nguồn năng lƣợng tái sinh
này vì khí methane có nhiệt trị cao khoảng 9000 kcal/m3. Cặn ở lớp bùn đáy đƣợc
tháo ra định kì và có thể đem đi làm phân bón. Nƣớc thải sau biogas, BOD5 giảm
khoảng 79 – 87%, Coliform giảm 98 – 99,7%, trứng giun sán giảm 95,6 – 97%