HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG
-------------------------&--------------------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHÈN SẮT ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS TẠI
TRANG TRẠI PHẠM VĂN QUẢNG – THÔN HỢP
THẮNG – XÃ TIẾN THẮNG – HUYỆN YÊN THẾ
TỈNH BẮC GIANG

Người thực hiện
Lớp
Khóa
Chuyên ngành
Giáo viên hướng dẫn
Địa điểm thực tập

: PHẠM THỊ DIỄM MY
: MTA
: 57
: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
: TH.S TRẦN THANH HẢI
: BỘ MÔN HÓA – KHOA MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2016

i



tận tình hướng dẫn tôi suốt 3 năm học và trong suốt thời gian làm khóa luận
này. Nhờ thầy tôi không chỉ có thêm kiến thức trong học tập mà còn thêm cả
kiến thức trong cuộc sống.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, các em sinh viên
nghiên cứu khoa học cùng tôi do Th.S Trần Thanh Hải hướng dẫn đã ủng hộ
giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

Sinh viên

Phạm Thị Diễm My

ii

năm 2016


MỤC LỤC

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Số lượng lợn phân theo các vùng của Việt Nam......Error: Reference
source not found
Bảng 1.2. Thành phần (%) của phân gia súc, gia cầm. .Error: Reference source
not found

Bảng 3.10. Bảng kết quả giá trị COD của mẫu nước thải chăn nuôi lợn sau biogas
của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắnghuyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt và chất
điện ly..........................................Error: Reference source not found
Bảng 3.11. Bảng kết quả giá trị Nito tổng số của mẫu nước thải chăn nuôi lợn
sau biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến
Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt
và chất điện ly...............................Error: Reference source not found
Bảng 3.12. Bảng kết quả giá trị Photpho tổng số của mẫu nước thải sau
biogas của trang trại Phạm Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến
Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh Bắc Giang trước và sau sử dụng phèn sắt
và chất điện ly...............................Error: Reference source not found
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý.Error: Reference source not
found
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu qủa xử lý..........Error: Reference
source not found

v


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Biểu đồ số lượng lợn trong giai đoạn 2005-2015....Error: Reference
source not found
Hình 1.2. Biểu đồ số lượng gà trong giai đoạn 2005-2015.....Error: Reference
source not found
Hình 1.3. Biểu đồ số lượng bò trong giai đoạn 2005-2015.....Error: Reference
source not found
Hình 1.4. Biểu đồ phân bố trang trại chăn nuôi theo vùng sinh thái năm 2014.
.......................................................Error: Reference source not found
Hình 1.5. Đồ thị biểu diễn lực tương tác giữa các hạt keo trong hệ keo...Error:
Reference source not found


trước

và

sau

khi

keo

tụ

so

sánh

với

cột

B

QCVN40:2011/BTNMT...............Error: Reference source not found
Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện hàm lượng Photpho tổng số của trang trại Phạm
Văn Quảng- thôn Hợp Thắng- xã Tiến Thắng- huyện Tân Yên- tỉnh
Bắc Giang trước và sau khi keo tụ so sánh với cột B
QCVN40:2011/BTNMT...............Error: Reference source not found
Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý..........Error:
Reference source not found

Nghị định – Chính phủ
Quyết định
Quy chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn Việt Nam
Thông tư
Tổng chất rắn lơ lửng
Vi sinh vật
Tổ chức y tế thế giới
Hiệu quả xử lý
Chất hữu cơ

viii


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Chăn nuôi hiện đang là một ngành mũi nhọn trong việc chuyển đổi cơ
cấu sản xuất nông nghiệp theo hướng hàng hóa đa dạng vật nuôi, trong đó có
chăn nuôi lợn.Theo số liệu của Tổng cục thống kê trong giai đoạn 20112015, chăn nuôi lợn từng bước phát triển ổn định, tăng cả về quy mô đầu con
và sản lượng thịt hơi xuất chuồng. Năm 2011, tổng đàn lợn cả nước là 27,06
triệu con, năm 2015 là 27,7 triệu con. Phân bố đàn lợn theo từng vùng như
sau: Vùng Đồng bằng sông Hồng là 25,74%, vùng Trung du miền núi phía
Bắc là 24,1%, vùng Đông Nam Bộ là 10,51%, vùng Tây Nguyên là 6,58%.
Năm 2000, Chính phủ ban hành Nghị quyết 03/2000/NQ-CP- Về kinh tế
trang trại- đã thúc đẩy sự chuyển đổi từ hình thức chăn nuôi nhỏ lẻ theo hộ
gia đình sang hình thức chăn nuôi tập trung theo quy mô trang trại. Số lượng
trang trại chăn nuôi ở nước ta tăng từ 1.761 trang trại vào năm 2001 lên 9.897
trang trại vào năm 2014( Tổng cục Thống kê, 2014).
Tuy nhiên trong điều kiện kinh tế xã hội ở nước ta hiện nay phát triển
chăn nuôi sẽ là sinh kế quan trọng của nhiều triệu nông dân, tạo việc làm tăng

2


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tổng quan về ngành chăn nuôi lợn ở Việt Nam
1.1.1 Tình hình phát triển của ngành chăn nuôi lợn trong những năm gần đây
Việt Nam là quốc gia có 70% dân số làm nông nghiệp. Nông nghiệp
đóng vai trò chủ đạo trong nền kinh tế của nước ta. Chăn nuôi là một trong
hai lĩnh vực quan trọng của nền kinh tế nông nghiệp ( trồng trọt và chăn
nuôi). Chăn nuôi Việt Nam ngày nay đạt mức tăng trưởng cao không những
đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn hướng tới xuất khẩu.
Chăn nuôi gia súc, gia cầm đang chuyển dịch theo hướng tích cực, từ
chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán sang chăn nuôi tập trung theo mô hình trang trại,
gia trại, ứng dụng công nghệ khoa học kỹ thuật, tăng hiệu quả kinh tế. Theo
kết quả điều tra chăn nuôi tại thời điểm 01/10/2015, đàn trâu cả nước có 2,5
triệu con, tăng 0,1% so với cùng thời điểm năm trước; đàn bò có 5,4 triệu con,
tăng 2,5%, riêng đàn bò sữa đạt 275,3 nghìn con, tăng 21%. Đàn lợn có 27,7
triệu con, tăng 3,7%; đàn gia cầm có 341,9 triệu con, tăng 4,3%. Sản lượng
thịt hơi các loại năm nay ước tính đạt khá, trong đó sản lượng thịt trâu đạt
85,8 nghìn tấn, tăng 0,1%; sản lượng thịt bò đạt 299,3 nghìn tấn, tăng 2,2%;
sản lượng thịt lợn đạt 3,5 triệu tấn, tăng 4,2%; sản lượng thịt gia cầm đạt
908,1 nghìn tấn, tăng 3,8%( Theo Tổng cục thống kê, 2015).

3


(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2015)
Hình 1.1. Biểu đồ số lượng lợn trong giai đoạn 2005-2015.


lý chất thải, bảo vệ và giảm ô nhiễm môi trường.
- Mức tăng trưởng bình quân: Giai đoạn 2015-2020 đạt khoảng 5-6% năm.
1.1.2 Hiện trạng của việc chăn nuôi lợn theo quy mô trang trại ở Việt Nam
Trong những năm gần đây việc phát triển chăn nuôi theo quy mô trang
trại tập trung phát triển mạnh, xu hướng chuyển từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán
theo quy mô hộ gia đình đang dần chuyển sang chăn nuôi trang trại tập trung
theo hướng sản xuất hàng hóa diễn ra mạnh ở nước ta. Năm 2014 cả nước có
9.897 trang trại chăn nuôi (bằng 38,72 tổng số trang trại nông nghiệp), 2 vùng
Đồng bằng sông Hồng và Đông Nam bộ có nhiều trang trại nhất tương ứng có
3.444 và 2.522 trang trại (Tổng cục thống kê, năm 2014). Số lượng trang trại
chăn nuôi ở nước ta tăng tương đối nhanh và đều ở tất cả các vùng.

Hình 1.4. Biểu đồ phân bố trang trại chăn nuôi theo vùng sinh thái
năm 2014.
Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung
ngày càng trở lên phổ biến ở Việt Nam cũng như các nước trên thế giới. Hiện
nay, số lượng trại chăn nuôi lợn quy mô lớn ngày càng tăng. Các trại chăn
nuôi tập trung có trên 100 – 200 đầu lợn có mặt thường xuyên trong chuồng
nuôi. Tuy nhiên, các khu công nghiệp vẫn còn phát triển tự phát chưa được
6


quy hoạch, chủ yếu được xây dựng trên đất vườn nhà, đất mua hoặc thuê tại
địa phương. Nhiều trang trại xây dựng ngay trong khu dân cư gây ô nhiễm
môi trường, nguy cơ dịch bệnh cho vật nuôi, con người và ảnh hưởng lớn tới
sự phát triển bền vững của ngành chăn nuôi.
Bảng 1.1. Số lượng lợn phân theo các vùng của Việt Nam
Đơn vị: 1000con
Năm
2008

nghiên cứu đầy đủ nào về quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi.
Khi còn chăn nuôi nhỏ lẻ, kết hợp với việc sử dụng chất thải từ chăn
nuôi cho hoạt động sản xuất nông nghiệp thì chất thải chăn nuôi từ các hộ gia
đình gần như không phải là mối hiểm họa đối với môi trường, tuy nhiên, khi
chuyển sang hình thức tập trung theo quy mô lớn thì còn rất nhiều trang trại
chăn nuôi lợn hàng ngày thải ra một lượng lớn chất thải không được xử lý và
đổ trực tiếp vào hệ thống thoát nước, kênh mương trong vùng làm nhiều hộ
dân không có nước sinh hoạt( nước giếng trong vùng có váng, mùi hôi tanh),
7


tỷ lệ người dân bị mắc bệnh tiêu chảy, mẩm ngứa và nghẻ lở cao. Ô nhiễm do
chất thải chăn nuôi không chỉ ảnh hưởng nặng tới môi trường khu dân cư mà
còn gây ô nhiễm nguồn nước, tài nguyên đất và ảnh hưởng lớn tới kết quả sản
xuất chăn nuôi. Các hoạt động gây ô nhiễm do chăn nuôi vẫn đang tiếp tục
diễn ra ở nhiều nơi trên cả nước.
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn nước ta phát triển với
tốc độ rất nhanh nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được các tiêu
chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi. Do đó năng suất chăn
nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trường một cách trầm trọng. Ô nhiễm môi
trường không những ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn nuôi
mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe con người và môi trường sống xung
quanh. Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm thải ra một lượng lớn chất
thải, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước
thải không qua xử lý xả thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm trầm trọng.
Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người
trên nhiều khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường
không khí, môi trường đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên
nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều
vi sinh vật gây bệnh, trứng giun. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo:

khoáng chất dư thừa như P2O5, K2O, CaO, MgO... cũng xuất hiện trong phân.
- Các chất cặn bã của dung dịch tiêu hóa( trysin, pepsin...), các mô tróc
ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài.
- Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân.
Thành phần trong phân lợn:
Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
-Thành phần dưỡng chất của thức ăn và nước uống
- Độ tuổi của lợn (mỗi độ tuổi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau)
- Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể: Nếu nhu cầu cá thể
cao, sử dụng dưỡng chất nhiều thì lượng phân thải ra sẽ ít và ngược lại.
Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký
sinh trùng, trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các
giống điển hình như Escherichia, Samonella, Shigella, Proteus, Klebsiella.
9


Trong 1 kg phân có chứa 2000 – 5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại:
Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004).
Bảng 1.2. Thành phần (%) của phân gia súc, gia cầm
Loại phân
Lợn
Trâu, bò
Gà

Nước
82.0
83.14
56,0

Nitơ

đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển
thành amoni cacbonat.
Bảng 1.3. Thành phần trung bình của nước tiểu các loại gia súc
TT

Loại gia

Thành phần trong nước tiểu (%)

súc, gia

Nước

CHC

N

P2O5

K2O

CaO

MgO

Cl

1

cầmbò

1,5

0,02

0,24

0,2

3

Lợn

94

2,5

0,5

0,05
1,0
0-0,2 0-0,2 0,1
(Nguồn: Suzuki Tatsushiko,1968)

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. Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi
trường của Viện chăn nuôi (2014) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập
trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình
Dương, Đồng Nai đã chỉ ra một số đặc điểm của nước thải chăn nuôi như sau:


phải giữ giá trị pH và nhiêt độ tối ưu. Nhiệt độ không được thấp hơn 6 0C.
Theo quá trình sinh hóa, người ta chia hồ sinh vật ra các loại: hồ hiếu khí, hồ
kỵ khí và hồ tùy nghi.
11


Hồ sinh học dùng xử lý nước thải chủ yếu dựa vào quá trình làm sạch
của hồ. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, chi phí hoạt động rẻ
tiền. Quy trình công nghệ xử lý theo phương pháp này khá đơn giản.
Biện pháp xử lý bằng hồ sinh học có ưu điểm là giá thành rẻ, dễ thiết kế
và xây dựng dễ vận hành, không đòi hỏi cung cấp năng lượng( sử dụng năng
lượng mặt trời), có khả năng làm giảm các vi sinh vật ô nhiễm kể cả vi sinh
vật gây bệnh xuống tới mức thấp nhất, có khả năng loại được các chất hữu cơ,
vô cơ hòa tan trong nước, hệ sinh vật ở đây có thể chịu được nồng độ kim loại
nặng khá cao( >30mg/l). Tuy nhiên xử lý theo phương pháp này cũng gặp
phải nhược điểm là thời gian xử lý dài, đòi hỏi phải có diện tích rộng và quá
trình xử lý phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện tự nhiên như trong mùa đông
các quá trình sinh học xảy ra chậm nên sẽ kéo dài thời gian xử lý, hoặc nếu
mưa lớn nước chảy tràn sẽ gây ô nhiễm cho các nguồn nước khác.
1.2.2 Phương pháp mương oxy hóa
Mương ôxy hóa là một dạng thiết bị sục khí kéo dài. Phương pháp này
có ưu điểm là có thể xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và nitơ, vận hành đơn
giản, tốn ít năng lượng, tạo ra ít bùn, tuy nhiên cần diện tích xây dựng lớn.
Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến đối với quy mô nhỏ. Do hiệu
quả xử lý nitơ cao, vận hành đơn giản nên đây có thể là một phương pháp phù
hợp đối với một số trang trại chăn nuôi có diện tích lớn.
1.2.3 Phương pháp SBR( sequencing batch reactor: bùn hoạt tính theo mẻ)
Bể SBR (Sequencing Batch Reactor) là bể xử lý nước thải bằng phương
pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục. Đây là một dạng của
bể Aerotank.

khí nhằm tận dụng nguồn cacbon trong nước thải cho quá trình khử nitrat để
nâng cao hiệu quả xử lý nitơ.
1.2.5 Phương pháp lọc sinh học ngập nước hiếu khí- thiếu khí kết hợp
Nguyên lý của quá trình tương tự phương pháp bùn hoạt tính hiếu khíthiếu khí kết hợp, nhưng ở đây các quá trình nitrat hóa và khử nitrat được
thực hiện ở trong các thiết bị lọc sinh học chứa vật liệu mang vi sinh. Ưu
điểm của quá trình này là thiết bị gọn nhẹ do có thể vận hành ở tải trọng
13


cao( tải trọng BOD có thể lên đến 2- 3 kg BOD/m 3-ngày), quá trình ổn định,
vận hành đơn giản, tiêu hao ít năng lượng. Tuy nhiên chi phí đầu tư lớn.
1.2.6 Kỹ thuật xử lý yếm khí
Nước thải chăn nuôi lợn thuộc loại giàu TSS, COD, BOD 5, N, P vì vậy
để xử lý nước thải chăn nuôi lợn kỹ thuật yếm khí luôn là sự lựa chọn đầu
tiên. Cũng như các quá trình sinh học khác, quá trình xử lý yếm khí dựa vào
khả năng đầu tiên của hệ vi sinh vật yếm khí. Muốn phát triển về số lượng
phải tiêu thụ vật chất, “thức ăn” của chúng ở đây chính là các chất ô nhiễm
( chủ yếu là các chất hữu cơ),lượng thức ăn nhiều thì càng phát triển nhanh.
VSV ăn càng nhiều nghĩa là xử lý càng tốt. Ở đây vi khuẩn là tác nhân phát
triển nhanh nhất sẽ là động lực chính. Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất
hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp
chất không gian, mỗi phản ứng được xúc tác bởi những enzym đặc biệt và sản
phẩm cuối cùng là các chất đơn giản hơn.
Phương trình tổng thể hiện phản ứng yếm khí phân hủy chất hữu cơ
như sau:
CaHbOcNdSe +

1
(4a-b-2c+3d+2e)H2O
4

đưa vào cán cân năng lượng quốc gia để đạt mục tiêu 20% năng lượng sử
dụng là năng lượng tái tạo vào năm 2020.
Tuy nhiên hầm Biogas không giải quyết được hoàn toàn vấn đề ô
nhiễm, nhất là về khía cạnh nước ra sau hầm biogas: hàm lượng chất hữu cơ,
N, P vẫn ở ngưỡng cao, đòi hỏi quá trình hiếu khí kèm theo để xử lý triệt để
các chất hữu cơ.
Một điều đáng lưu ý là hầu hết các trang trại chăn nuôi hiện nay đều chỉ
sử dụng hệ thống Biogas trong xử lý nước thải, trong khi chất lượng nước thải từ
đầu ra của hệ thống này lại không đạt tiêu chuẩn. Chính nguyên nhân này sẽ dẫn
đến việc ô nhiễm các ao, hồ, sông... khi xả trực tiếp nguồn thải này ra ngoài.
1.2.7 Kỹ thuật xử lý hiếu khí
Ưu điểm: Phương pháp hiếu khí xử lý triệt để chất hữu cơ, thời gian xử
lý nhanh hơn, ngoài khả năng ôxy hóa các hợp chất hữu cơ còn oxy hóa cả
các hợp chất gây ô nhiễm khác ( như N-amoni), nên có thể được áp dụng để
xử lý sạch nước thải tới mức đạt các tiêu chuẩn thải.
Nhược điểm: Kỹ thuật xử lý hiếu khí tiêu tốn năng lượng cấp khí, phát
sinh nhiều bùn, có thể sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp và chỉ xử lý được nước
thải có nồng độ chất hữu cơ thấp.
Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phát sinh bởi Arden và Lockett
năm 1914 tại Anh. Vi khuẩn dính bám lên các bông cặn có trong nước thải và
phát triển thành sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt tính phân hủy chất hữu
cơ. Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo lượng ôxy cần thiết
cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ lửng. Các bông
bùn lớn dần lên do hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động vật
nguyên sinh...qua đó nước thải được làm sạch.
15


Theo nghiên cứu của Lâm Quang Ngà(1998) ở trại chăn nuôi 3/2
TP.HCM: “Ứng với tải trọng 0,6 - 1,5 kg COD/m 3.ngày, nồng độ COD đầu