Tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo trang trại minh cảnh 77 ấp 2 xã mỹ yên huyện bến lức tỉnh long an công suất 150m3NGĐ

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 LÝ DO TIẾN HÀNH ĐỀ TÀI

Từ ngàn năm nay cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với cây lúa và
chăn nuôi gia súc. Chăn nuôi heo không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là
nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, mà chăn ni heo cịn tận dụng thức ăn và
thu hút lao động dư thừa trong nông nghiệp. Với những đặc tính riêng của nó như tăng
trọng nhanh, vịng đời ngắn chăn ni heo ln được quan tâm và nó trở thành con vật
không thể thiếu được của cuộc sống hằng ngày trong hầu hết các gia đình nơng dân.
Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và
nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt heo ngày một tăng cả về số lượng
và chất lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi heo bước sang bước phát triển mới. Hiện nay
trên cả nước ta đã xây dựng nhiều mô hình chăn trại chăn ni heo với quy mơ lớn, chủ
yếu phân bố tại 5 vùng trọng điểm là Mộc Châu (Sơn La), Hà Nội và các vùng phụ cận,
khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh xung quanh, Lâm Đồng và một số tỉnh
duyên hải miền Trung.
Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề mơi trường do ngành chăn nuôi gây ra đang
được dư luận và các nhà làm công tác môi trường quan tâm. Ở các nước có nền chăn
ni cơng nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… thì đây là một
trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh mơi trường của ngành
chăn ni chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi
ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe
dọa đến mơi trường đất, nước, khơng khí xung quanh một cách nghiêm trọng.
Nguồn nước thải chăn nuôi là một nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu
cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước này có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng
nước mặt, nước ngầm và trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn
gia súc. Đồng thời nó có thể lây lan một số bệnh cho con người và ảnh hưởng đến môi

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-1-


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

trường xung quanh vì nước thải chăn ni cịn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella,
Leptospira, Clostridium tetani,…nếu không xử lý kịp thời.
Trang trại chăn ni Minh Cảnh đóng tại huyện Bến Lức tỉnh Long An là nơi sản
xuất và cung cấp heo giống cho các nơng trại hay hộ gia đình trong khu vực. Hiện nay
trang trại có tổng số đàn là 250 con và hiện tại trang trại đang mở rộng diện tích chăn
ni heo có thể lớn tới 500 con. Ơ nhiễm môi trường đang là một vấn đề lớn gây ảnh
hưởng đến sản xuất và môi trường sống của người dân xung quanh. Tại trang trại vẫn
chưa có hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi. Xuất phát từ hiện trạng trên, địi hỏi phải
đánh giá lại hiện trạng mơi trường và xây dựng hệ thống xử lý nước thải nhằm góp phần
vào việc phát triển ngành chăn ni và tập trung giải quyết và tập trung giải quyết vấn
đề môi trường nóng bỏng từ nước thải chăn ni. Vì vậy người thực hiện đã tiến hành
thực hiện đề tài: “Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại
Minh Cảnh 77 ấp 2, xã Mỹ Yên, huyện Bến Lức, tỉnh Long An công suất 150
m3/ngày.đêm”
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
- Thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo với công suất 150 m 3/ngày.đêm, nước thải
-

sau khi xử lý đạt loại B, QCVN 40:2011/BTNMT.
Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do hoạt động chăn nuôi của trang trại Minh
Cảnh.

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-2-


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

CHƯƠNG 2
NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG
CỦA NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI
2.1 NƯỚC THẢI CHĂN NI
Thành phần nước thải chăn ni là hỗn hợp lỏng và các chất rắn đi theo, bao gồm
cả phân, nước tiểu, nước tắm, nước tắm gia súc, rửa chuồng…
2.1.1 Phân
Phân là sản phẩm thải loại sau quá trình tiêu hóa của gia súc, gia cầm. Là phần
thức ăn không được gia súc hấp thu để tạo ra sản phẩm mà bị bào tiết ra ngoài qua
đường tiêu hóa. Chính vì vậy, phân gia súc là sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây trồng
hay các loại sinh vật khác như cá, giun,…Tuy nhiên, do thành phần giàu chất hữu cơ của
phân, chúng rất dễ bị phân hủy thành các sản phẩm độc, những chất mà khí phát tán vào
mơi trường có thể gây ơ nhiễm cho vật ni, cho con người và các sinh vật khác. Thành
phần hóa học của phân rất phong phú, bao gồm:
-

Các chất hữu cơ: phân có thành phần hữu cơ rất đa dạng như các hợp chất protein,
carbonhydrat, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng. Chúng có nguồn gốc từ thức
ăn, thơng qua bộ máy tiêu hóa của gia súc, được phân giải thành các chất dinh dưỡng
cần thiết cho gia súc, gia cầm; phần khơng được tiêu hóa được bài tiết ra ngồi dưới
dạng phân. Trong đó, các chất xơ, do không bị thải ra theo phân, chiếm tỷ trọng lớn
trong phân gia súc và là thành phần bị vi sinh vật phân giải nhanh nhất.

Các chất vô cơ: thành phần vô cơ của phân bao gồm các hợp chất khoáng đa lượng
chứa Ca, P… và các nguyên tố vi lượng hay các kim loại nặng Cu, Fe, Pb, Co, Mn,
Mg… có trong khẩu phần thức ăn gia súc, do khơng được tiêu hóa nên được thải ra.

-

Nước: nước là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất trong phân. Chúng chiếm từ 65 –
80% trọng lượng tươi của phân. Chính do hàm lượng nước cao, trong điều kiện có hàm
lượng các chất hữu cơ cao, cho nên phân là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển
nhanh chóng và phân hủy các chất hữu cơ, tạo nên các sản phẩm có thể gây độc cho mơi
trường.

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-3-


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh
-

Dư lượng của thức ăn bổ sung cho gia súc, gia cầm: chúng bao gồm các thuốc kích

-

thích tăng trưởng, các hormone hay dư lượng kháng sinh…
Các men tiêu hóa của bản thân gia súc: chủ yếu là các enzyme đường tiêu hóa sau khi

-

sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngồi…
Các mơ và chất nhờn: tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hóa của vật ni.
Các thành phần tạp: từ mơi trường thâm nhập vào thức ăn trong q trình chế biến thức

-

ăn hay q trình ni gia súc như đất, đá, cát, bụi…
Các yếu tố gây bệnh sinh học: như các vi khuẩn hay ký sinh trong thức ăn.
Thành phần của phân có thể thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố sau:

-

Chế độ dinh dưỡng của gia súc, gia cầm: thường tỷ lệ tiêu hóa thức ăn của gia súc, gia
cầm thấp nên một phần lớn chất dinh dưỡng trong thức ăn bị thải ra ngoài theo phân và
nước tiểu. Khi thay đổi thành phần khẩu phần, thành phần và tính chất của các chất
khống, protein, carbohydrate, các chất bổ sung khác chứa kích tố, kháng sinh enzym…
thay đổi dẫn tới nồng độ các thành phần này trong phân hay các sản phẩm phân giải của
phân cũng sẽ thay đổi. Đây chính là cơ sở để ngăn ngừa ô nhiễm từ chăn nuôi thông qua
việc điều chỉnh chế độ dinh dưỡng, tăng cường q trình tích lũy trong các sản phẩm
chăn nuôi, giảm bài tiết qua phân (Trương Thanh Cảnh, 1998)
Bảng 2.1. Thành phần hóa học của phân heo có trọng lượng từ 70 – 100 kg
Đặc tính

Đơn vị tính

Giá trị

Vật chất khơ

gram/kg

213 – 342

NH4 - N

gram/kg

0,66 – 0,76

Nt (Nitơ tổng số)

gram/kg

7,99 – 9,32

Tro

gram/kg

32,5 – 93,3

Chất xơ

gram/kg

151 - 261

Carbonat

gram/kg

0,23 – 0,41

Các axit mạch ngắn

gram/kg

3,83 – 4,47

pH
-

6,47 – 6,95
“Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv, (1997 – 1998)”

Giai đoạn phát triển của gia súc và gia cầm: tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của gia
súc, gia cầm mà nhu cầu dinh dưỡng và mức độ hấp thu thức ăn có sự khác nhau. Gia
súc càng lớn có hệ số tiêu hóa càng thấp và lượng thức ăn bị thải ra trong phân càng lớn.
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-4-


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

Vì vậy thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các giai đoạn phát triển
của gia súc, gia cầm.
Trong các hệ thống chuồng trại, phân gia súc, gia cầm nói chung thường tồn tại cả
ở dạng phân lỏng, trung gian giữa chất lỏng và chất rắn hay tương đối rắn. Chúng chứa

các chất dinh dưỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu nitơ và phospho. Những chất này có
thể trở thành nguồn cung cấp dinh dưỡng phong phú cho cây trồng và làm tăng độ màu
mỡ của đất. Vì vậy, trong thực tế thường dùng phân để vừa làm giảm chất thải phát tán
ra môi trường. giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo nghiên cứu của Trương Thanh
Cảnh (1997, 1998), hàm lượng N tổng số trong phân heo chiếm từ 7,99 – 9,32 g/kg. Đây
là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ hấp thụ và góp phần cải tạo đất nếu như
phân gia súc được sử dụng hợp lý.
Trong phân chứa nhiều loại vi sinh vật và kí sinh trùng kể cả có lợi và có hại.
Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loại điển hình
như: E.coli, Samonella, Shigella,.. Kết quả phân tích của một số tác giả cho thấy: đa
phần các loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại từ khoảng thời gian 5 – 17 ngày trong phân và
đất. Đáng lưu ý là virus gây bệnh viêm gan Rheovirus, Adenovirus. Cũng theo số liệu
của các nghiên cứu này cho biết, trong 1kg phân có thể chứa 2.100 – 5.000 trứng giun
sán, chủ yếu là Ascarisium (chiếm 39 – 83%), Oesophagostomum (chiếm 60 – 68,7 %)
và Trichocephalus (chiếm 47 – 58,3%). Điều kiện thuận lợi cho mỗi loại vi sinh vật tồn
tại, phát triển và gây hại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quá trình thu gom, lưu trữ và sử
dụng phân, các điều kiện mơi trường như độ ẩm khơng khí, nhiệt độ, ánh sáng, kết cấu
của đất, thành phần các chất trong phân…
Trong phân còn chứa nhiều loại vi sinh vật và kí sinh trùng kể cả có lợi và có hại.
Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loại điển hình
như: E.coli, Samonella,… Kết quả phân tích của một số tác giả cho thấy: đa phần các
loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại từ trong khoảng thời gian 5 – 15 ngày trong phân và đất.
Đáng lưu ý nhất là virus gây bệnh viêm gan Rheovirus, Adenovirus. Cũng theo số liệu
của các nghiên cứu này cho biết trong 1kg phân có thể chứa 2.100 – 5.000 trứng giun
sán, chủ yếu là Ascarisium (chiếm 39 – 83%), Oesophagostomum (chiếm 60 – 68,7 %)
và Trichocephalus (chiếm 47 – 58,3%). Điều kiện thuận lợi cho mỗi laoij vi sinh vật tồn
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-5-

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

tại, phát triển và gây hại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quá trình thu gom, lưu trữ và sử
dụng phân, các điều kiện mơi trường như độ ẩm khơng khí, nhiệt độ, ánh sáng, kết cấu
của đất, thành phần các chất trong phân.
Bảng 2.2. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm
Loại sinh vật
Bị sữa
Bị thịt
Cừu
Gia cầm (gà)
Ngựa

Thành phần hóa học
Ntổng
Ptổng
0,38
0,10
0,70
0,20
1,00
0,30
1,20
1,20
0,86
0,13
“Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, (1997)”

2.1.2 Nước tiểu
Nước tiểu gia súc là sản phẩm thải ra của quá trình trao đổi chất bên trong con vật.
Thành phần của nước tiểu cũng rất phong phú, chúng chứa đựng nhiều độc tố là sản
phẩm cặn bã từ quá trình sống của gia súc. Các chất độc này khi phát tán vào mơi
trường có thể chuyển hóa thành các chất ơ nhiễm gây hại cho con người và môi trường.
Bảng 2.3. Thành phần hóa học nước tiểu heo 70 – 100kg
Đặc tính

Đơn vị tính

Giá trị

Vật chất khơ

gram/kg

30,9 – 35,9

NH3 - N (Amoniac)

gram/kg

0,13 - 0,4

Nt (Nitơ tổng số)

gram/kg

4,9 – 6,63

Tro

gram/kg

8,5 – 16,3

Ure

gram/kg

123 – 196

Carbonat

gram/kg
0,11 – 0,19
“Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv, (1997 – 1998)”

Thành phần chính của nước tiểu là nước, chiếm khoảng trên 99% khối lượng.
Trong thành phần vật chất khô có một lượng lớn nitơ (chủ yếu dưới dạng urê) và một số
chất khác ở dạng vi lượng như các chất khoáng, các hormone, creatin, sắc tố, axit mật và
nhiều sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của con vật…
Trong tất cả các chất có trong nước tiểu, ure là chất chiếm tỷ lệ cao và dễ dàng bị
vi sinh vật phân hủy trong điều kiện có oxy, tạo thành khí ammonia. Ammonia là một
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-6-

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

khí rất độc và thường tạo ra rất nhiều từ ngay trong giai đoạn sử dụng chất thải. Khi
nước tiểu được động vật bài tiết ra ngoài, ure dễ dàng bị vi sinh vật của phân hay trong
mơi trường phân hủy tạo thành khí ammonia bốc hơi vào trong khơng khí gây mùi hơi
khó chịu. Tuy nhiên nếu nước tiểu gia súc được sử dụng hợp lý hay bón cho cây trồng
thì chúng là nguồn cung cấp dinh dưỡng giàu nitơ, phosphor và các yếu tố khác ở dạng
dễ hấp thu cho cây trồng.
Thành phần nước tiểu thay đổi tùy thuộc loại gia súc, gia cầm, tuổi, chế độ dinh
dưỡng và điều kiện khí thải.
Lượng nước tiểu thải ra hàng ngày của một số loại gia súc được trình bày trong bảng
sau:
Bảng 2.4. Lượng nước tiểu thải ra hàng ngày của một số loại gia súc
Loài gia súc, gia cầm

Lượng nước tiểu (kg/ngày)
10 – 15

Trâu bò lớn
Heo dưới 10 kg

0,3 - 0,7

Heo 15 – 45 kg

0,7 – 2

Heo 45 – 100 kg

2–4

-

Gia cầm

“Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, (1994)”
2.1.3. Nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn ni cịn có thể chứa một phần hay tồn bộ lượng phân được gia
súc, gia cầm thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn
nuôi. Theo khảo sát của Trương Thanh Cảnh và các ctv (2006) trên gần 1.000 trại chăn
nuôi heo qui mô vừa và nhỏ ở một số tỉnh phía Nam cho thấy: hầu hết các cơ sở chăn
nuôi đều sử dụng một khối lượng lớn nước cho gia súc. Cứ 1kg chất thải chăn nuôi do
lợn thải ra được pha thêm với từ 20 đến 49kg nước. Lượng nước lớn này có nguồn gốc
từ các hoạt động tắm gia súc hay dùng để rửa chuồng hàng ngày… Việc sử dụng nước
tắm cho gia súc hay rửa chuồng làm tăng lượng nước thải đáng kể.
Thành phần của nước thải rất phong phú, chúng bao gồm các chất rắn lơ lửng,
các chất hòa tan hữu cơ hay vơ cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất nitơ và phospho.
Nước thải chăn nuôi còn là nguồn phong phú chứa rất nhiều tác nhân sinh học như vi
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-7-


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh sinh học khác. Do ở dạng
lỏng và thành phần nước thải chăn nuôi giàu chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi
sinh vật rất cao.
Chúng có thể tạo ra các sản phẩm có khả năng gây ơ nhiễm cho cả mơi trường đất,
nước và khơng khí.

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào thành phần của phân,
nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ và phương thức thu gom phân như số
lần thu gom, phương pháp vệ sinh chuồng trại (có hốt hay không hốt phân, trước khi rửa
chuồng), lượng nước dùng tắm gia súc và vệ sinh chuồng trại…
Nước thải có hàm lượng từ 95 – 98,5% (Trương Thanh Cảnh và ctv 1998). Nước
thải chăn nuôi tuy không chứa nhiều các chất độc hại trực tiếp như nước thải công
nghiệp, nhưng chúng gây độc tiềm tàng, do chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy tạo nên
các sản phẩm độc hay chứa các vi khuẩn, virus, trứng giun sán hay ký sinh trùng gây
bệnh,…
Theo nghiên cứu của nhiều tác giả (Jawetz et al, 1963; Bonde, 1967; Chang, 1968;
Mosley và Koff, 1970; Primasevi, 1970; Mitchell, 1972; G.V. Xoxibarov, 1974;
A.Kigirov, 1982; G. Rheiheinmer, 1985; và một số tác giả khác) về thành phần các loại
vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán trong thành phần phân heo và nước thải chăn nuôi heo
cũng như thời gian tồn tại của các tác nhân gây bệnh này trong phân gia súc, nước thải
chăn nuôi và mơi trường cho biết: vi trùng gây bệnh đóng dấu Erypelothrix insidiosa có
thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 – 108 ngày, Salmonella 6 – 7 tháng, Leptospira 5 – 6
tháng, virus lở mồn long móng trong nước thải 100 – 120 ngày. Các loại vi trùng nha
bào như: Bacillus antharacis có thể tồn tại hơn 10 năm, Bacillus tetani 3 – 4 năm. Trứng
giun sán với các loại điển hình như Fasciola hepatica, Fasciola gigantic,… có thể phát
triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6 – 28 ngày và tồn tại 5 – 6 tháng. Các vi trùng tồn tại
lâu trong nước ở vùng nhiệt đới là Samonella typhi và Samonella paratyphi, E.Coli,
Shigella, Vibrio comma, gây bệnh dịch tả. Một số loại vi khuẩn có nguồn gốc từ nước
thải chăn ni có thể tồn tại trong các loại nhuyễn thể sống ở mơi trường nước có nhiễm
nước thải chăn ni. Do đó, các vi trùng này có thể gây bệnh cho con người khi ăn uống

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-8-

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

các lồi sị, ốc hay các thức ăn nấu chưa được chín kĩ (trích dẫn bởi Trương Thanh
Cảnh, 2010).
Tính chất nước thải chăn ni được trình bày trong bảng sau:
Bảng 2.5. Tính chất nước thải chăn nuôi heo
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ

Độ màu

Pt – Co

350 – 870

Độ đục

mg/l

420 – 550

BOD5

mg/l

3500 – 8900

COD

mg/l

5000 – 12000

SS

mg/l

680 – 1200

Ptổng

mg/l

36 – 72

Ntổng

mg/l

220 – 460

Dầu mỡ

mg/l
5 - 58
“Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv, (1997 – 1998)”

2.1.4 Thức ăn thừa
Thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi là nguồn gây ô nhiễm, vì thức ăn chứa nhiều chất
dinh dưỡng dễ bị phân hủy trong môi trường tự nhiên. Khi chúng bị phân hủy sẽ tạo ra
các chất độc, kể cả chất gây mùi hôi, gây ô nhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng
đến sự sinh trưởng, phát triển của gia súc và sức khỏe con người.
2.2 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO
Chất thải gia súc thải ra mơi trường có thể dẫn đến hiện trạng phú dưỡng hóa đối
với nước mặt, ơ nhiễm NH 3, kim loại nặng và các loại kí sinh trùng, vi trùng (như
E.Coli, Salmonella, Cryptospridium, Giaradia, Cholera,…). Hiện tượng phú dưỡng hóa
là sự phát triển quá mức của tảo do dư Nitơ, Phospho. Đến mức độ giới hạn tảo sẽ bị
chết. Do đó, các vi khuẩn phân hủy rong tảo cũng phát triển, sử dụng oxy trong nước
làm cạn kiệt nguồn oxy một cách nhanh chóng và khi chết chúng tạo ra mùi khó chịu
cho nước. Khi q trình oxy hóa bị ngưng lại, khi đó các vi khuẩn kị khí có sẵn trong
nguồn nước thải sẽ phân hủy kị khí các chất hữu cơ tạo thành CH 4, CO2, H2S,… Cũng
chính mơi trường này, một số loại sinh vật không tồn tại sự sống như cá, ếch nhái,.. nếu
lượng nước thải này được xả thải trực tiếp ra mạng lưới thoát nước sẽ gây mùi hôi thối
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

-9-


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

và gây ô nhiễm nước mặt. Ngoài ra, các loại tảo nổi trên mặt nước tạo thành lớp màng
khiến cho bên dưới khơng có ánh sáng. Quá trình quang hợp của các thực vật tầng dưới
bị ngưng trệ. Đặc biệt, các chất thải sẽ thấm xuống đất, đi vào nước ngầm làm ô nhiễm
môi trường nước ngầm, nhất là các giếng mạch nông gần chuồng nuôi gia súc hay hố
chứa chất thải mà không có hệ thống thốt nước an tồn.

Tất cả các hiện tượng trên gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ
thủy sinh, nghề nuôi trồng thủy sản, du lịch và cấp nước.
Bảng 2.6. Các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải tính cho 1000kg trọng lượng của heo
Chỉ tiêu

Khối lượng (kg)
Tổng lượng phân
84
Tổng lượng nước tiểu
39
TS
11
BOD5
3,1
NH4 – N
0,29
SS
0,027
“Nguồn: ASEA standards (trích dẫn bởi Trương Thanh Cảnh, 2010)”
Ảnh hưởng của các chất ơ nhiễm chính đến mơi trường nước và các chỉ tiêu đánh
giá ô nhiễm nước:
2.2.1

Chất hữu cơ
Trung bình 15% sinh khối thức ăn chuyển thành phân lợn khơ. Các thức ăn, dưỡng
chất khó đồng hóa và hấp thụ cuối cùng được bài tiết ra bên ngoài theo phân, nước tiểu
cùng các sản phẩm trao đổi chất. Ngồi ra, cịn có thức ăn thừa, ổ lót và xác động vật
chết không được xử lý.
Đa số các carbomhydrate, protein, chất béo trong chất thải có phân tử lượng lớn
nên không thể thấm qua màng vi sinh. Để chuyển hóa các phân tử này, vi sinh phải phân

hủy chúng ra thành các mảnh nhỏ để có thể thấm vào tế bào. Vì thế quá trình phân hủy
hợp chất hữu cơ nhờ VSV trải qua 2 giai đoạn chủ yếu như sau:
Giai đoạn 1: Thủy phân các chất phức tạp thành đơn giản như carbonhydrate thành
đường đơn, protein thành acid amin, chất béo thành acid béo mạch ngắn.
Giai đoạn 2: Phân hủy sinh học hiếu khí để chuyển các chất hữu cơ thành khí carbonic
và nước theo sơ đồ sau:
+ ôxi hòa tan trong nước
Chất hữu cơ
CH4 + CO2 + năng lượng
Vi sinh hiếu khí
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 10 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

Cịn trường hợp phân hủy kị khí thì sản phẩm cuối cùng sẽ là acid hữu cơ, rượu và
khí carbonic, mêtan, hydrosulfua.
Vi sinh hiếu khí
Chất hữu cơ
-

CH4 + acid hữu cơ

Thơng số đánh giá:
Nhu cầu ơxy hóa học (COD): là lượng ơxy hóa (thể hiện bằng gram hay miligram O 2
theo đơn vị thể tích) cần để ơxy hóa chất hữu cơ trong nước. COD cao gây thiếu hụt ơxy

-

hịa tan trong nguồn tiếp nhận làm mất khả năng làm sạch của dòng nước.
Nhu cầu ơxy sinh hóa (BOD): là lượng ơxy (thể hiện bằng gram hoặc miligram O 2 theo
đơn vị thể tích) cần có VSV tiêu thụ để ơxy hóa sinh hóa học các chất hữu cơ. Thơng số
BOD có tầm quan trọng thực tế vì đây là thơng số cơ sở để thiết kế và vận hành khi xử
lý nước thải.
Sự khác nhau cơ bản giữa COD và BOD: cả hai thơng số đều xác định lượng chất
hữu cơ có khả năng bị ơxy hóa trong nước hoặc nước thải nhưng chúng khác nhau về ý
nghĩa. BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, nghĩa là chất hữu cơ
có thể bị ơxy hóa nhờ vai trị của VSV. Cịn COD thể hiện tồn bộ các chất hữu cơ có
thể bị ơxy hóa bằng tác nhân hóa học. Do vậy tỉ số COD/BOD luôn lớn hơn 1.
2.2.2 Nitơ và Phospho
Bởi vì khả năng hấp thụ nitơ, phospho của gia súc tương đối thấp nên phần lớn sẽ
được bài tiết ra ngồi. Vì vậy, hàm lượng nitơ, phospho trong chất thải chăn nuôi tương
đối cao, nếu không được xử lý tốt sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước,
ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước.
Nitơ: Theo Jongbloed và Lenis (1992), đối với heo trưởng thành, trong 100 g nitơ ăn
vào có 30g được giữ lại trong cơ thể, 50g được bài tiết theo nước tiểu dưới dạng urê là
dạng dễ phân hủy sinh học và độc hại cho môi trường, 20g được bài tiết theo phân dạng
nitơ VSV là dạng khó phân hủy và an tồn cho mơi trường. Tùy theo sự có mặt của ơxy
trong nước mà Nitơ chủ yếu tồn tại dưới dạng NH4+, NO2-, NO3-.
Khi nước tiểu và phân được bài tiết ra ngồi, nhóm niệu khuẩn Urobacteria như
Micrococus ureae sẽ sản sinh ra enzym ureae chuyển hóa thành NH 3, ammoniac nhanh
chóng phát tán vào trong khơng khí gây nên mùi hơi hay khuếch tán vào trong nguồn
nước gây ô nhiễm nguồn nước.
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 11 -

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

(NH2)2CO + H2O
NH4+ + OH- + CO2  NH3 + H2O + CO2
Nồng độ amoniac tạo thành tùy thuộc vào lượng urê, pH chất thải và điều kiện lưu
trữ chất thải.
Sau khi amoniac khuếch tán vào nước, nó tiếp tục được chuyển hóa thành NO 2-,
NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa trong điều kiện có ơxy. Đến khi gặp điều kiện kỵ khí nitrat
lại bị VSV kỵ khí khử trùng thành nitơ tự do tách khỏi nước. Lượng ơxy cần thiết để
ơxy hóa các chất hữu cơ chứa nitơ trong nước thải chăn nuôi chiếm 47% TOD (nhu cầu
ôxy lý thuyết).
Nitrosomonas
NO2- +2H+ + H2O

NH3 + O2
Nitrobacter
-

NO2 + O2
NO3Dựa vào dạng của nitơ trong nguồn tiếp nhận, có thể xác định thời gian nước bị ô
nhiễm: nếu nitơ trong nước thải chủ yếu ở dạng ammoniac thì chứng tỏ nước mới bị ơ
nhiễm, cịn ở dạng nitrit (NO 2-) là nước bị ô nhiễm trong thời gian lâu hơn và ở dạng
nitrat (NO3-) là nước bị ô nhiễm thời gian dài.
Cả 3 dạng ammoni (NH4+), nitrit (NO2-), hay nitrat (NO3-) đều có ảnh hưởng đến
sức khỏe con người. Vì khi đi vào cơ thể, gặp điều kiện thích hợp ammoniac và nitrat có
thể chuyển hóa thành nitrit, mà nitrit có ái lực mạnh với hồng cầu trong máu mạnh hơn
ơxy nên khi nó thay thế ôxy sẽ tạo thành methemoglobin, ức chế chức năng vận chuyển
ôxy đến các cơ quan của hồng cầu, ngăn cản quá trình trao đổi chất của cơ thể, làm cho

cơ quan thiếu ôxy, đặc biệt là ở não dẫn đến nhức đầu, mệt mỏi, hơn mê thậm chí dẫn
đến tử vong.
Phospho: Trong nước thải chăn nuôi, phosphate chiểm tỉ lệ cao, thường tồn tại ở dạng
orthophosphate (HPO42-, H2PO4, PO43-), metaphosphat (hay polyphosphate) và
phosphate hữu cơ. Phosphate không độc hại con người, nhưng là một chỉ tiêu giám sát
mức độ chuyển hóa chất ơ nhiễm của các cơng trình xử lý có hệ thống cơng trình có hồ
sinh vật và cây thủy sinh.
Trong các hồ nghèo dinh dưỡng nồng độ phosphat là thấp và có xu hướng suy
giảm. Và tỉ lệ nồng độ nitơ và phospho thường lớn hơn 12, do đó sự phú dưỡng hóa là
do phospho khống chế. Vì vậy có thể nói là thơng số giới hạn để đánh giá sự phú dưỡng
2.2.3

do tác nhân ô nhiễm không bền vững.
Vi sinh vật
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 12 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

Các vi sinh vật đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là
nguồn ô nhiễm đặn biệt.
Theo A.Kigirop (1982) các loại vi trùng gây bệnh như: Salmonella, E.Coli và nha
bào Bacillus anthrasis có thể xâm nhập vào theo mạch nước ngầm. Salmonella có thể
thấm sâu xuống lớp đất bề mặt 30 – 40 cm, ở những nơi thường tiếp nhận nước thải.
Trứng giun sán, vi trùng có thể lan truyền đi rất xa và nhanh khi bị nhiễm vào nước mặt
tạo thành dịch cho người và gia súc.
Nghiên cứu của Bonde, 1967 cho thấy đa số các VSV gây bệnh không thể phát

triển lâu dài trong nước thải, số lượng của chúng giảm nhanh trong những ngày đầu sau
đó chậm dần. Các loại vi trùng tồn tại lâu trong nước ở vùng nhiệt đới là Salmonella
typhi và Salmonella paratyphi, E.Coli, Shigella, Vibrio comma gây bệnh dịch tả, nhiều
loại VSV có thể tồn tại và phát triển trong các lồi nhuyễn thể do đó tạo nguy cơ gây
bệnh do tập tục ăn sống sò, ốc.
Một đặc điểm cần chú ý là mối quan hệ giữa thời gian sống sót của các virus, vi
khuẩn đường ruột và độ lớn của quần thể VSV trong nguồn tiếp nhận nước thải chăn
nuôi phức tạp trong đó chủ yếu là vi khuẩn gây thối có 3 – 16 triệu/mlvới các đại diện:
Pseudomonas flourescen, Bacillus Subtilis, vi khuẩn phân hủy đường, mỡ, E.Coli,…Vi
khuẩn phân hủy nitrat hóa Thiobacilus Denitrificans, Micrococcus Denitrificans. Hệ
VSV nay ảnh hưởng lớn đến tính chất và khả năng tự rửa sạch của nguồn nước.
Chất NH3, sau một q trình chuyển hóa, tạo NO 3- trong nước. NO3- tồn tại trong đất với
một lượng cao có thể ngấm qua đất để vào nước ngầm. Nước có nồng độ NO 3- cao có
khả năng gây tử vong cho trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi.
2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NI
Với thành phần và tính chất nước thải chăn ni như trên, có thể áp dụng các
phương pháp xử lý sau:
-

Phương pháp cơ học.

-

Phương pháp hóa lý.

-

Phương pháp sinh học.
Trong các phương pháp trên ta chọn xử lý sinh học là phương pháp chính, vì trong

nước thải chăn ni heo thành phần hữu cơ là chủ yếu. Cơng trình xử lý sinh học thường
được đặt sau các cơng trình xử lý cơ học, hóa lý.

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 13 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh
2.3.1

Phương pháp xử lý cơ học
Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom,
phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều
kiện thuận lợi và giảm khối tích của các cơng trình xử lý tiếp theo. Ngồi ra có thể dùng
phương pháp ly tâm hoặc lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn
(khoảng vài ngàn mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các cơng
trình xử lý phía sau.
Sau khi tách, nước thải được đưa sang các cơng trình phía sau, cịn phần chất rắn
được đem đi ủ để làm phân bón.

2.3.2

Phương pháp xử lý hóa lý
2.3.2.1 Keo tụ – tạo bộng

Mục đích nhằm loại bỏ các chất hữu cơ, chất vơ cơ dạng hạt có kích thước nhỏ,
khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều
thời gian và hiệu quả khơng 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
polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ.
Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào trong nước thải các hạt keo mang
điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và
chất hữu cơ có trong nước thải mang điện tích âm, cịn các hạt nhơm hidroxid và sắt
hidroxi được đưa vào mang điện tích dương). Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các
hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bơng cặn có kích thước lớn hơn và
dễ lắng hơn.
Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2002) tại trại chăn nuôi heo 2/9: kết quả
phân tích nước thải sau xử lý cho thấy 74 % và 95% chất rắn lơ lửng được loại bỏ bằng
phương pháp keo tụ điện hóa. Keo tụ điện hóa có thể là một phương pháp đơn giản để
xử lý nước thải chăn ni.
Ngồi keo tụ cịn loại bỏ được P tồn tại ở dạng PO 43- do tạo thành kết tủa AlPO4 và
FePO4.
Bảng 2.7. Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp keo tụ điện hóa
Hiệu quả xử lý nước thải (%)
Chỉ tiêu
Keo tụ hóa học
Keo tụ hóa học kết hợp điện hóa

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 14 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

TS
SS

COD
BOD5
N-NO3
N-NH3
H2S
Ntổng
Ptổng

62,4
73,9
66,9
61,5
41,1
39,9
59,4
42,5
48,4

72,8
95,1
70,8
70,0
69,4
35,4
75,0
45,1
72,4
“Nguồn: Trương Thanh Cảnh, (2002)”

2.3.2.2 Tuyển nổi

Mục đích của việc tuyển nổi là để tách các tạp chất rắn khơng tan, hoặc tan có khả
năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, hoặc các chất lỏng có tỷ
trọng nhỏ hơn tỷ trọng của chất lỏng làm nền, trong nước thải chăn nuôi, tuyển nổi được
áp dụng nhằm tách các chất rắn có kích thước nhỏ, lắng kém.
Các loại bể tuyển nổi thường gặp:
Tuyển nổi phân tán khơng khí bằng thiết bị cơ hoc (tuabin hướng trục) được sử

-

dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải,
các thiết bị kiểu này cho phép tao bọt khí khá nhỏ.
Tuyển nổi phân tán khơng khí bằng máy bơm khí nén: qua các vịi phun (xử lý

-

nước thải chưa các tạp chất dễ ăn mòn vật liệu chế tạocác thiết bị cơ giới với các
chi tiết chuyển động), qua các tấm xốp…
Tuyển nổi với tách khơng khí từ nước (tuyển nổi chân khơng, tuyển nổi khơng

-

áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước): được sử dụng rộng rãi với nước
thải chứa chất bẩn kích thước nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ.
Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học, tuyển nổi hóa học

-

2.3.2.3 Khử trùng

Mục đích của việc khử trùng là nhằm loại bỏ các vi sinh vật (có nhiều trong nước

thải chăn ni) có khả năng gây ảnh hưởng đến môi trường tiếp nhận và sức khỏe con
người.
Một số phương pháp và hóa chất khử trùng thường gặp:
 Phương pháp Chlor hoá

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 15 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

Là phương pháp được áp dụng phổ biến hiện nay. Chlor cho vào nước thải dưới
dạng hơi hoặc Clorua vơi. Lượng Clor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước
thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn.
Clor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc
giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra nguồn. Hệ thống Clor hoá nước
thải Clor hơi bao gồm thiết bị Clorato, máng trộn và bể tiếp xúc. Clorato phục vụ cho
mục đích chuyển Clor hơi thành dung dịch Clor trước khi hoà trộn với nước thải và
được chia thành 2 nhóm: nhóm chân khơng và nhóm áp lực. Clor hơi được vận chuyển
về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp. Trong trạm xử lý cần
phải có kho cất giữ các banlon này. Phương pháp dùng Clor hơi ít được dùng phổ biến.
 Phương pháp Ozon hoá

Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng
Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước. Bằng Ozon hố có thể
xử lý phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm … Sau q trình
Ozon hố số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%. Ngồi ra, Ozon cịn oxy hố các
hợp chất Nitơ, Photpho … Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và

thường được ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp.
2.3.3

Phương pháp xử lý sinh học
Mục đích của việc xử ký sinh học là nhằm loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng
phân hủy sinh hoc (đặc trưng của nước thải chăn nuôi).
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 một số chất khoáng làm
nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay
kỵ khí mà người ta thiết kế các cơng trình khác nhau. Và tùy theo khả năng về tài chính,
diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử
lý.
2.3.3.1 Các hệ thống xử lý nhân tạo bằng phương pháp sinh học
 Xử lý theo phương pháp hiếu khí

Xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí nhân tạo dựa trên nhu cầu oxy cần
cung cấp cho vi sinh vật hiếu khí có trong nước thải hoạt động và phát triển. Các vi sinh
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 16 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

vật hiếu khí sử dụng các chất hữu cơ, các nguồn N và P cùng với một số nguyên tố vi
lượng khác làm nguồn dinh dưỡng để xây dựng tế bào mới, phát triển tăng sinh khối.
Bên cạnh đó q trình hơ hấp nội bào cũng diễn ra song song, giải phóng CO 2 và nước.
Cả hai q trình dinh dưỡng và hơ hấp của vi sinh vật đều cần oxy. Để đáp ứng nhu cầu
oxy hòa tan trong nước, người ta thường sử dụng hệ thống sục khí bề mặt bằng cách

khuấy đảo hoặc bằng hệ thống khí nén.
 Q trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng (bùn hoạt tính)

Q trình này sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan
hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng. Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt
đầu tăng trưởng và phát triển. Các hạt lơ lửng trong nước thải được các tế bào vi sinh
vật bám lên và phát triển thành các bơng cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ. Các
hạt bơng cặn dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất
dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển.
Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh vật khác nhau, chủ yếu là vi khuẩn, bên cạnh
đó cịn có nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, nguyên sinh động vật, giun, sán,… kết thành
dạng bông với trung tâm là các hạt lơ lửng trong nước. Trong bùn hoạt tính ta thấy có
lồi Zoogelea trong khối nhầy. Chúng có khả năng sinh ra một bao nhầy xung quanh tế
bào, bao nhầy này là một polymer sinh học với thành phần là polysaccharide có tác
dụng kết các tế bào vi khuẩn lại tạo thành bông.
Một số cơng trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn
hoạt tính:
-

Bể aerotank thơng thường:
Địi hỏi chế độ dịng chảy nút (plug-flow), khi đó chiều dài bể rất lớn so với chiều

rộng. Trong bể, nước thải vào có thể phân bố ở nhiều điểm theo chiều dài, bùn hoạt tính
tuần hồn đưa vào đầu bể. Tốc độ sục khí giảm dần theo chiều dài bể. Quá trình phân
hủy nội bào xảy ra ở cuối bể.
-

Bể aerotank xáo trộn hồn tồn:
Địi hỏi chọn hình dạng bể, trang thiết bị sục khí thích hợp. Thiết bị sục khí cơ khí

(motour và cánh khuấy) hoặc thiết bị khuếch tán khí thường được sử dụng. Bể này
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 17 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

thường có dạng trịn hoặc vng, hàm lượng bùn hoạt tính và nhu cầu oxy đồng nhất
trong tồn bộ thể tích bể.
Bể aerotank mở rộng:

-

Hạn chế lượng bùn dư sinh ra, khi đó tốc độ sinh trưởng thấp, sản lượng bùn thấp
và chất lượng nước ra cao hơn. Thời gian lưu bùn cao hơn so với các bể khác (20 -30
ngày).
Mương oxy hóa:

-

Là mương dẫn dạng vịng có sục khí để tạo dịng chảy trong mương có vận tốc đủ
xáo trộn bùn hoạt tính. Vận tốc trong mương thường được thiết kế lớn hơn 3m/s để
tránh lắng cặn. Mương oxy hóa có thể kết hợp quá trình xử lý N.
Bể hoạt động gián đoạn (SBR):

-

Bể hoạt động gián đoạn là hệ thống xử lý nước thải với bùn hoạt tính theo kiểu làm

đầy và xả cặn. Quá trình xảy ra trong bể SBR tương tự như trong bể bùn hoạt tính hoạt
động liên tục, chỉ có điều tất cả q trình xảy ra trong cùng một bể và được thực hiện lần
lượt theo các bước: (1) làm đầy, (2) phản ứng, (3) lắng, (4) xả cặn, (5) ngưng.
 Q trình xử lý hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám

Khi dịng nước thải đi qua những lớp vật liệu rắn làm giá đỡ, các vi sinh vật sẽ
bám dính lên bề mặt. Trong số các vi sinh vật này có lồi sinh ra các polysaccaride có
tính chất như là một polymer sinh học có khả năng kết dính tạo thành màng. Màng này
cứ dày thêm với sinh khối của vi sinh vật dính bám hay cố định trên màng. Màng được
tạo thành từ hàng triệu đến hàng tỉ tế bào vi khuẩn, với mật độ vi sinh vật rất cao. Màng
có khả năng oxy hóa các hợp chất hữu cơ, trong do ít tiếp xúc với cơ chất và ít nhận
được O2 sẽ chuyển sang phân hủy kỵ khí, sản phẩm của biến đổi kỵ khí là các acid hữu
cơ, các alcol,…Các chất này chưa kịp khuếch tán ra ngoài đã bị các vi sinh vật khác sử
dụng. Kết quả là lớp sinh khối ngoài phát triển liên tục nhưng lớp bên trong lại bị phân
hủy hấp thụ các chất bẩn lơ lửng có trong nước khi chảy qua hoặc tiếp xúc với màng.
 Xử lý theo phương pháp kỵ khí

-

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng
Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dịng nước đi từ dưới lên (UASB)

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 18 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

Về cấu trúc: Bể UASB là một bể xử lý với lớp bùn dưới đáy, có hệ thống tách và thu
khí, nước ra ở phía trên. Khi nước thải được phân phối từ phía dưới lên sẽ đi qua lớp
bùn, các vi sinh vật kỵ khí có mật độ cao trong bùn sẽ phân hủy các chất hữu cơ có
trong nước thải. Bên trong bể UASB có các tấm chắn có khả năng tách bùn bị lôi kéo
theo nước đầu ra.
Về đặc điểm: Cả ba quá trình phân hủy - lắng bùn - tách khí được lắp đặt trong cùng một
cơng trình. Sau khi hoạt động ổn định trong bể UASB hình thành loại bùn hạt có mật độ
vi sinh rất cao, hoạt tính mạnh và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí dạng
lơ lửng.
Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc

-

Hỗn hợp bùn và nước thải được khuấy trộn hồn tồn trong bể kín, sau đó được đưa
sang bể lắng để tách riêng bùn và nước. Bùn tuần hoàn trở lại bể kỵ khí, lượng bùn dư
thải bỏ thường rất ít do tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật khá chậm. Bể phản ứng tiếp
xúc thực sự là một bể biogas cải tiến với cánh khuấy tạo điều kiện cho vi sinh vật tiếp
xúc với các chất ô nhiễm trong nước thải.
 Q trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám
-

Bể lọc kỵ khí
Bể lọc kỵ khí là một bể chứa vật liệu tiếp xúc để xử lý chất hữu cơ chứa nhiều

cacbon trong nước thải. Nước thải được dẫn vào bể từ dưới lên hoặc từ trên xuống, tiếp
xúc với lớp vật liệu có các vi sinh vật kỵ khí sinh trưởng và phát triển.
-

Bể phản ứng có dịng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc
cố định

Là dạng kết hợp giữa quá trình xử lý kỵ khí lơ lửng và dính bám.
2.3.3.2 Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng phương pháp sinh học
 Hồ sinh học

Người ta có thể ứng dụng các quy trình tự nhiên trong các ao, hồ để xử lý nước
thải. Trong các hồ, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, q trình cộng sinh của vi
khuẩn và tảo là các quá trình sinh học chủ đạo. Các q trình lý học, hóa học bao gồm
các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp phụ, kết tủa, các phản ứng hóa học … cũng diễn ra
tại đây. Việc sử dụng ao hồ để xử lý nước thải có ưu điểm là ít tốn vốn đầu tư cho quá
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 19 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn ni heo – Trang trại Minh Cảnh

trình xây dựng, đơn giản trong vận hành và bảo trì. Tuy nhiên, do các cơ chế xử lý diễn
ra với tốc độ tự nhiên (chậm) do đó địi hỏi diện tích đất rất lớn. Hồ sinh học chỉ thích
hợp với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp. Hiệu quả xử lý phụ thuộc sự phát triển của
vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng với sự phát triển của các loại vi nấm, rêu, tảo
và một số loài động vật khác nhau.
Hệ hồ sinh học có thể phân loại như sau:
(1) Hồ hiếu khí (Aerobic Pond); (2)Hồ tùy nghi (Facultative Pond); (3) Hồ kỵ khí
(Anaerobic Pond); (4) Hồ xử lý bổ sung.
 Hồ hiếu khí (Aerobic Pond):
-

Hồ làm thống tự nhiên:

Oxy được cung cấp cho q trình oxy hóa chất hữu cơ chủ yếu do sự khuếch tán

khơng khí qua mặt nước và quá trình quang hợp của các thực vật nước (rong, tảo,…).
Chiều sâu của hồ phải bé (thường lấy khoảng 30-40 cm) để đảm bảo cho điều kiện hiếu
khí có thể duy trì tới đáy hồ. Trong hồ, nước thải được xử lý bởi quá trình cộng sinh
giữa tảo và vi khuẩn, các động vật bậc cao hơn như nguyên sinh động vật cũng xuất
hiện trong hồ và nhiệm vụ của chúng là làm sạch nước thải (ăn các vi khuẩn). Các nhóm
vi khuẩn, tảo hay nguyên sinh động vật hiện diện trong hồ tùy thuộc vào các yếu tố như
lưu lượng nạp chất hữu cơ, khuấy trộn, pH, dưỡng chất, ánh sáng và nhiệt độ.
Hiệu suất chuyển hóa BOD5 của hồ rất cao, có thể lên đến 95%. Tuy nhiên, chỉ có
BOD5 dạng hịa tan mới bị loại khỏi nước thải đầu vào, và trong nước thải đầu ra chứa
nhiều tế bào tảo và vi khuẩn, do đó nếu phân tích tổng BOD 5 có thể sẽ lớn hơn cả tổng
BOD5 của nước thải đầu vào. Nhiều thông số không thể khống chế được nên hiện nay
người ta thường thiết kế theo lưu lượng nạp đạt từ các mơ hình thử nghiệm. Việc điều
chỉnh lưu lượng nạp phản ánh lượng oxy có thể đạt được từ quang hợp và trao đổi khí
qua bề mặt tiếp xúc nước, khơng khí.
Do độ sâu nhỏ, thời gian lưu nước dài nên diện tích của hồ lớn. Vì thế hồ chỉ thích
hợp khi kết hợp việc xử lý nước thải với nuôi trồng thủy sản cho mục đích chăn ni và
cơng nghiệp.
-

Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo:

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 20 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

Nguồn oxy cung cấp cho quá trình sinh học từ các thiết bị như bơm khí nén hay
máy khuấy cơ học. Vì được tiếp khí nhân tạo nên chiều sâu của hồ có thể từ 2 - 4,5 m.
Sức chứa tiêu chuẩn khoảng 400 kg/(ha.ngày). Thời gian lưu nước trong hồ 1-3 ngày.
Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo do có chiều sâu hồ lớn, mặt khác việc làm thống
cũng khó đảm bảo tồn phần vì thế một phần lớn của hồ làm việc như hồ hiếu-kỵ khí,
nghĩa là phần trên hiếu khí, phần dưới kỵ khí.
 Hồ tùy nghi (Facultative Pond):

Việc xử lý nước thải tốt là do hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí và tùy
nghi. Từ trên xuống đáy hồ có 3 khu vực chính.
Khu vực thứ nhất (hay là khu vực hiếu khí) được đặc trưng bởi hệ cộng sinh giữa
vi khuẩn và tảo. Nguồn oxy được cung cấp bởi oxy khí trời thơng qua q trình trao đổi
tự nhiên qua bề mặt hồ, và oxy được tạo ra qua quá trình quang hợp của tảo. Oxy được
vi khuẩn sử dụng để phân hủy các chất hữu cơ tạo nên các dưỡng chất và CO 2, tảo sử
dụng các sản phẩm này để quang hợp.
Khu vực trung gian (hay là khu vực kỵ khí khơng bắt buộc) đặc trưng bởi các hoạt
động của các vi khuẩn kỵ khí khơng bắt buộc.
Khu vực thứ ba (hay là khu vực kỵ khí) đặc trưng bởi các hoạt động của các vi
khuẩn kỵ khí phân hủy các chất hữu cơ lắng đọng dưới đáy bể.
 Hồ kỵ khí (Anaerobic Pond):

Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất rắn cao. Thơng
thường đây là một ao sâu (có thể đến 9,1 m) với các ống dẫn nước thải đầu vào và đầu
ra được bố trí một cách hợp lý. Điều kiện kỵ khí được duy trì suốt chiều sâu của bể.
Việc ổn định nước thải được tiến hành thơng qua q trình kết tủa, phân hủy kỵ khí của
vi sinh vật. Hiệu quả khử BOD 5 thường ở mức 70% và có thể lên đến 85% khi các điều
kiện môi trường đạt tối ưu.
-

Hồ xử lý bổ sung:
Có thể áp dụng sau q trình xử lý sinh học (aerotank, bể lọc sinh học hoặc sau hồ

sinh học hiếu khí, tùy nghi,…) để đạt chất lượng nước ra cao hơn, đồng thời thực hiện
quá trình nitrat hóa. Do thiếu chất dinh dưỡng, vi sinh cịn lại trong hồ này sống ở giai

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 21 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

đoạn hô hấp nội bào và ammoniac chuyển hóa thành nitrat. Thời gian lưu nước trong hồ
này khoảng 18 - 20 ngày. Tải trọng thích hợp 67 - 200kg BOD5/ha.ngày.
 Cánh đồng tưới

Dẫn nước thải theo hệ thống mương đất trên cánh đồng tưới, dùng bơm và ống
phân phối phun nước thải lên mặt đất. Một phần nước bốc hơi, phần còn lại thấm vào
đất để tạo độ ẩm và cung cấp một phần chất dinh dưỡng cho cây cỏ sinh trưởng. Phương
pháp này chỉ được dùng hạn chế ở những nơi có khối lượng nước thải nhỏ, vùng đất khô
cằn xa khu dân cư, độ bốc hơi cao và đất luôn thiếu độ ẩm.
Ở cánh đồng tưới không được trồng rau xanh và cây thực phẩm vì vi khuẩn, virus
gây bệnh trong nước thải chưa được loại bỏ có thể gây tác hại cho sức khỏe của con
người sử dụng các loại rau và thực phẩm này.
 Xả nước thải vào ao, hồ, sông suối

Nước thải được xả vào những nơi vận chuyển và chứa nước có sẵn trong tự nhiên
để pha lỗng chúng và tận dụng khả năng tự làm sạch của các nguồn. Đối với nước thải

chăn nuôi heo, biện pháp này thường khơng được áp dụng vì nó gây mùi hơi thối rất
nghiêm trọng và giết chết các lồi thủy sinh vật sống trong nước. Mặc dù vậy ở nước ta,
phần lớn nước thải chăn nuôi thường xả vào các hệ thống sông, hồ gần khu vực chăn
nuôi sau khi xử lý bằng những biện pháp thô sơ như hầm biogas, hồ lắng,…
Ngoài các phương pháp sinh học tự nhiên trên, người ta còn sử dụng các phương
pháp vùng đất ngập nước (wetland), xử lý bằng đất (land treatment),… Hiện nay người
ta đã áp dụng việc sử dụng các loài thực vật nước để làm tăng hiệu quả xử lý tự nhiên
của các ao hồ, đặc biệt thích hợp với nước thải chăn ni.
2.4

MỘT SỐ MƠ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NI
2.4.1 Đối với cơ sở chăn ni qui mơ nhỏ hộ gia đình
Chăn ni nhỏ hộ gia đình chủ yếu cải thiện đời sống, tận dụng thức ăn thừa…
Hình thức chăn ni này cịn tồn tại ở một số vùng nông thôn của thành phố. Do số
lượng vật ni ít nên các hộ chăn ni khơng xử lý nước thải. Để giảm thiểu ô nhiễm
môi trường do chăn nuôi, các hộ chăn nuôi nên áp dụng một số sơ đồ xử lý nước thải
sau:

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 22 -


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

Sơ đồ 2.1. Qui trình xử lý nước thải chăn ni gia súc qui mơ nhỏ hộ gia đình
Nước thải

Bể tự hoại

Bể lắng

Nguồn tiếp nhận

(hoặc biogas)
Cặn lắng
“Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 1997 – 1998”
Ủ phân
bóntạo đối với những hộ
Ngồi ra, có thể kếtPhân
hợp xử lý trong điều
kiện tự nhiên Phân
và nhân
chăn nuôi muốn sử dụng biogas để xử lý chất thải, thu khí dùng trong sinh hoạt.
Sơ đồ 2.2. Qui trình xử lý nước thải chăn nuôi bằng hệ thống biogas kết hợp với nuôi
tảo

Phân và nước thải

Biogas

Chế phẩm tảo

Hầm biogas

Hồ nuôi tảo

Nguồn tiếp nhận

“Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 1997 – 1998”
2.4.2 Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm qui mô nhỏ
Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm qui mô nhỏ, khối lượng chất thải tương đối
lớn từ vài chục đến vài trăm kg phân. Do đó, phân được mang đi ủ, nước thải xử lý qua
hầm biogas để tận dụng khí sinh ra.

Sơ đồ 2.3. Qui trình xử lý nước thải chăn ni gia súc cho các cơ sở chăn nuôi thương
Nước thải
Hầm biogas
Bể lắng
Nguồn tiếp nhận
phẩm qui mô nhỏ

Cặn lắng
GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 23 Ủ phân

Phân bón


Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

“Nguồn: Trương Thanh Cảnh, (1997 – 1998)”
Ở Philipin một số trại chăn nuôi heo cơng nghiệp vừa và nhỏ sử dụng mơ hình như sau:
Trại chăn ni
Bể lắng
Bể biogas
Phân bón

Khí SV

Bể ni tảo
Hồ thực vật kết hợp nuôi cá

Bơm

Tưới

Thức ăn gia súc

“Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, (1994)”
2.4.3 Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm qui mô vừa và lớn
Đối với những hộ chăn nuôi qui mô lớn, muốn xử lý nước thải trong điều kiện tự
nhiên, phải tách phân mang đi ủ hoặc đến nơi khác xử lý trước khi rửa chuồng, tắm gia
súc nhằm giảm tải trọng chất bẩn có trong nước. Nếu nước thải gồm phân, nước tiểu và
nước rửa chuồng có nồng độ ơ nhiễm rất cao, khơng thể xử lý trong điều kiện tự nhiên
mà phải xây dựng hệ thống xử lý nhằm xả lý các chất ô nhiễm trong nước đạt tiêu chuẩn
qui định.
Phụ thuộc vào điều kiện cung cấp ơxy, q trình phân hủy chất hữu cơ có thể trong
điều kiện kỵ khí hoặc hiếu khí. Nước thải sau khi qua xử lý bằng sinh học được khử
trùng trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Bùn sinh ra trong bể xử lý lắng ở bể lắng 2 được

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh
SVTH: Lê Bá Hà

- 24 -

Tính tốn thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo – Trang trại Minh Cảnh

tách ra và sử dụng làm phân bón. Một số cơng nghệ xử lý sau có thể áp dụng để xử lý
nước thải chăn ni.
Sơ đồ 2.4. Qui trình xử lý chất thải chăn nuôi gia súc thương phẩm vừa (1)
v
Nước thải
Khử trùng
Aerotank
Lắng 1
UASB
Lắng 2
Bùn dư

Bùn tuần hoàn
Nguồn tiếo nhận

“Nguồn: Trương Thanh Cảnh, (1997 – 1998)”
Phân
bón
Sơ đồ 2.5.Phân
Qui trình xửỦlýphân
chất thải chăn
ni
gia súc thương phẩm vừa (2)
Nước thải

Lắng 1

Aerotank

UASB
Bùn dư

Lắng 2

Khử trùng

Bùn tuần hoàn
Nguồn tiếo nhận

Hầm biogas

Làm khơ
“Nguồn: Trương Thanh Cảnh,
(1997 – 1998)”
Phân bón

Sơ đồ Phân
2.6. Kỹ thuật lọc Ủ
yếm
khí- đĩa quay sinh học
phân

Thùng cao vịNước thải
Bể chứa nước thải

Bể phân hủy yếm khí

Nước thải

Bể lọc yếm khí

Ao thực vật thủy sinh

Ủ phân
“Nguồn: Ngơ Kiến Sương, (2000)”
Sơ đồ 2.7. Hệ thống xử lý nước thải tại trung tâm chăn ni Bình Thắng
Nước thải Lắng
chănsơ
ni
bộ

Biogas

Tách rắn

Lắng bùn
Aerotank
UASB

Lắng sơ bộ

Sân phơi bùn

Hồ sinh học

Bể điều hòa

GVHD: PGS.TS Trương Thanh Cảnh

SVTH: Lê BáGas
Hà sinh học

Đốt - 25 -

Nguồn tiếp nhận