BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
---------------------------

VŨ THỊ NGUYỆT
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THỰC VẬT THỦY SINH
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số

: 62 52 03 20

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2017


Công trình được hoàn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Trần Văn Tựa - Viện Công nghệ môi trường
2. GS.TS. Đặng Đình Kim - Viện Công nghệ môi trường

Phản biện 1:
Phản biện 2:

cho là có nhiều ưu điểm so với hệ thống xử lý nước thải thông thường. CNST
thân thiện với môi trường, chi phí thấp, dễ vận hành, đồng thời cũng đạt hiệu
quả xử lý cao và ổn định, nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu sử dụng
phương pháp này.
Việt Nam là quốc gia có triển vọng cho việc ứng dụng CNST sử dụng
TVTS trong xử lý ô nhiễm nước. Tuy nhiên, các nghiên cứu, ứng dụng công
nghệ này hiện nay còn ít được quan tâm và thiếu tính hệ thống, mới dừng lại ở
nghiên cứu thử nghiệm qui mô nhỏ, chưa có nghiên cứu về lựa chọn công nghệ
và xây dựng mô hình triển khai vào thực tiễn đủ độ tin cậy để đưa công nghệ
vào thực tế. Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử
lý nước thải chăn nuôi lợn” được thực hiện nhằm góp phần tìm kiếm phương
pháp xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả, phù hợp với điều kiện của Việt Nam
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quanh một cách hiệu quả. Đây là con
đường đi khả thi trong phát triển chăn nuôi bền vững gắn với bảo vệ môi trường
và nâng cao chất lượng sống của người dân.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được CNST sử dụng TVTS để xử lý nước thải chăn nuôi lợn
sau công đoạn xử lý vi sinh, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Công nghệ
có tính khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn.


2
3. Nội dung nghiên cứu:
Nội dung 1: Tổng quan về hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn và
công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn; tổng quan về CNST sử dụng TVTS
sinh trong xử lý nước thải nói chung bao gồm nước thải chăn nuôi lợn.
Nội dung 2: Đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4+, NO3-, pH) và
xử lý COD, nitơ, phôtpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau công đoạn xử lý vi
sinh vật qui mô phòng thí nghiệm của một số TVTS tuyển chọn.
Nội dung 3: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau công

3
1.2. Kết quả khảo sát ô nhiễm chất thải do chăn nuôi lợn trang trại và công
nghệ xử lý
1.2.1. Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn gây ra
Tổng số 20 trang trại chăn nuôi lợn đã được khảo sát tại 05 địa phương là
Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình và Hòa Bình. Lượng nước tiêu thụ có
sự biến động lớn, dao động từ 15 đến 60 lít/đầu lợn/ngày đêm, lượng nước thải
ra một năm là con số đáng kể.
Về thành phần và mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi lợn: Trước
biogas lượng COD, TN, TP trong nước thải rất cao với các số liệu tương ứng là
3587 mg/l, 343 mg/l và 92 mg/l. Sau khi được xử lý kỵ khí bằng hầm biogas các
thông số trên giảm còn 800 mg/l, 307 mg/l và 62 mg/l. Lượng ôxy hòa tan trong
nước thải trước biogas hầu như không có, sau xử lý biogas cũng không đáng kể,
lượng coliform trong nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Như vậy ô
nhiễm nước thải từ chăn nuôi lợn trang trại là một thực tế gây bức xúc trong xã
hội.
1.2.2. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn
Hiện có 4 loại hình công nghệ điển hình được các trang trại áp dụng để
xử lý nước thải chăn nuôi.
1 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hồ kị khí có phủ bạt sau đó qua
ao sinh thái rồi thải ra môi trường (8,3%).
2 - Nước thải chăn nuôi được xử lý qua hầm biogas, sau đó được thải ra
kênh mương (50%).
3 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hầm biogas, sau đó xử lý tiếp
bằng ao/hồ sinh học (25%).
4 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng ổn định kỵ khí, sau đó được xử
lý bằng phương pháp lọc sinh học kị khí hoặc aeroten, cuối cùng qua hồ thực vật
thủy sinh rồi thải ra ngoài (8,3%).
Còn lại 8,3% trang trại không xử lý gì mà thải trực tiếp ra kênh mương
làm ô nhiễm môi trường xung quanh một cách nghiêm trọng.

ở nghiên cứu thử nghiệm qui mô nhỏ từ vài chục lít đến dưới 1 m 3. Thời gian
thử nghiệm mô hình xử lý ngắn, chưa có nghiên cứu về lựa chọn công nghệ và
xây dựng mô hình triển khai vào thực tiễn đủ độ tin cậy để đưa công nghệ vào
thực tế.
Như vây luận án cần đặt ra những nghiên cứu ứng dụng CNST sử dụng
TVTS trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở mức độ cao hơn như:
- Đánh giá khả năng chống chịu và khả năng xử lý nước thải chăn nuôi
lợn của các loài TVTS (Bèo tây, Bèo cái, Sậy, cỏ Vetiver, Thủy trúc, Rau muống,
Ngổ trâu) từ đó tuyển chọn một số TVTS phù hợp để ứng dụng cho mô hình ở
quy mô pilot.
- Lựa chọn các loại hình công nghệ (công nghệ dòng chảy mặt, công
nghệ dòng chảy ngầm, công nghệ phối hợp) phù hợp cho mô hình xử lý tại hiện
trường của các trang trại chăn nuôi lợn tại Việt Nam.
- Căn cứ vào điều kiện cụ thể của trang trại, tính toán thiết kế, đánh giá
hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái sử dụng TVTS để giảm thiểu N, P và COD
từ nước thải chăn nuôi lợn trang trại sau công đoạn xử lý vi sinh vật quy mô
pilot (30 m3/ngày) tại trang trại Hòa Bình Xanh, Lương Sơn, Hòa Bình.
- Định hướng ứng dụng mô hình sinh thái và khả năng nhân rộng mô
hình trong thực tiễn.


5
2.

Chương 2. Đôi tượng và phương pháp nghiên cứu

2.1. Đối tượng nghiên cứu
Nước thải chăn nuôi lợn: Nguồn nước thải này đã qua xử lý vi sinh vật.
Một số loài TVTS có khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn: Bèo tây,
Bèo cái, Rau muống, Ngổ trâu, Cải xoong, Sậy, Thủy trúc và cỏ Vetiver.

lớp đất trồng cây với độ dày 20 cm. Mực nước là 20 cm với cây Sậy, 5 cm với
Rau muống. Dung tích chứa nước tương ứng là 180 lít và 45 lít. Sậy trồng với
mật độ 15 cm x 20 cm. Rau muống trồng với mật độ 5 cm x 5 cm. Lưu lượng


6
nước thải đưa vào bể Sậy là 50 l/ngày và 100 l/ngày, bể Rau muống là 25 l/ngày
và 50 lít/ngày.
- Thực nghiệm với hệ thống dòng ngầm: Thí nghiệm được tiến hành trong bể
có kích thước: CaoBể x DàiBể x RộngBể = 60 cm x 200 cm x 50 cm, dung tích
chứa nước 160 lít, vật liệu trồng cây gồm lớp 1 đá cuội ø 4-5 cm (25 cm), lớp 2
đá cuội ø 2-3 cm (25 cm), lớp 3 sỏi, đá nhỏ ø 0,5 cm (20 cm). Mật độ trồng cây
15 cm x 20 cm, lưu lượng thử nghiệm 25 l/ngày, 50 l/ngày và 100 l/ngày.
- Thực nghiệm với hệ thống công nghệ dòng chảy phối hợp
 Hệ phối hợp Sậy – Bèo Tây: Hệ thống thí nghiệm gồm 2 bể mỗi bể có
kích thước CaoBể x DàiBể x RộngBể = 60 cm x 200 cm x 50 cm, bể 1 trồng
Bèo tây (360 lít), bể 2 trồng Sậy (thể tích 360 lít, đưa đất vào trồng Sậy với
mức 20 cm nên thể tích nước còn lại chỉ là 180 lít), thí nghiệm với lưu
lượng 100 l/ngày.
 Hệ phối hợp Sậy, Thủy Trúc, Bèo Tây và cỏ Vetiver: Hệ thống thí nghiệm
gồm 4 ngăn, một ngăn trồng Sậy (hệ thống dòng mặt), một ngăn trồng
Thủy Trúc, cỏ Vetiver (hệ thống thực vật nổi trồng bè), một ngăn trồng
bèo Tây (hệ thống thực vật nổi), một ngăn trồng cỏ Vetiver (hệ thống dòng
chảy ngầm). Mỗi ngăn có kích thước: Cao x Dài x Rộng = 30 cm x 44 cm
x 30 cm. Lưu lượng thử nghiệm 25 lít/ngày (tương đương là 47,35
lít/m2.ngày)
2.2.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của mô hình sinh thái
Mô hình sinh thái (MHST) tại hiện trường là hệ thống phối hợp bao gồm:
- Dòng chảy bề mặt sử dụng thực vật có rễ bám đáy là Sậy
- Hệ thống thực vật nổi gồm cỏ Vetiver, Thủy trúc và Bèo tây

nồng độ nhất định. Chính vì vậy chúng tôi tiến hành đánh giá khả năng chống
chiu của TVTS tuyển chọn với nồng độ COD, NH4+ và NO3- và pH. Khả năng
chống chịu của các TVTS được đánh giá thông qua sinh trưởng của TVTS ở các
nồng độ khác nhau của chất ô nhiễm trước và sau thí nghiệm.
- Khả năng chống chịu COD: COD phản ánh mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của
nước thải. Trong nước thải chăn nuôi lợn đây là chất ô nhiễm có nồng độ cao
nhất. Dựa vào kết quả đánh giá chống chịu COD (hình 3.1) có thể sắp xếp thứ tự
chống chịu COD của 8 loài nghiên cứu như sau: Bèo tây, Ngổ Trâu, Thủy trúc >
cỏ Vetiver > Sậy, Rau muống, Bèo cái > Cải Xoong.

Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ
NH4+ khác nhau lên sinh trưởng của
TVTS
Qua kết quả nghiên cứu ta thấy COD là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
sự sinh trưởng của cây, khi tăng nồng độ COD lên tốc độ sinh trưởng của cây
chậm và giảm dần, COD càng cao thì cây sinh trưởng và phát triển càng
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ
COD khác nhau lên sinh trưởng
của TVTS


8
kém.Trong khoảng nồng độ thích hợp cây sinh trưởng và phát triển tốt. Bèo tây,
Ngổ trâu, Thủy trúc chống chịu COD từ 250 -750 mg/l, Sậy, cỏ Vetiver, Bèo cái
chống chịu COD từ 250 - 500 mg/l, Rau muống, Cải Xoong chống chịu COD

của các thực vật nghiên cứu là pH 6-8. Có thể sắp xếp khả năng chống chịu pH
của các thực vật nghiên cứu như sau: Bèo tây, Rau muống, Thủy trúc >
Cỏvetiver, Ngổ trâu > Sậy > Bèo cái, Cải xoong. Bèo tây, Rau muống, Thủy
trúc chống chịu được pH từ 5 – 9, Sậy, Cỏ vetiver, Ngổ trâuchống chịu pH 5 - 8,
Sậy, Bèo cái, Cải xoong chống chịu pH< 8, phù hợp với nghiên cứu của ElGendy và cs (2004), Lu (2009), Gupta và cs (2012) và Trần Văn Tựa (2011).
Xét chung cả 4 yếu tố nghiên cứu trên, Bèo tây là cây chống chịu tốt nhất
vì luôn đứng đầu, tiếp đến cỏ Vetiver, Ngổ trâu, Thủy trúc và Sậy. Đứng ở
nhóm cuối là Bèo cái, Rau muống và Cải xoong. Kết quả nghiên cứu khả năng
chống chịu một số yếu tố môi trường của 8 loài TVTS được trình bầy trong
bảng 3.1.
Bảng 3.1. Khả năng chống chịu một số yếu tố môi trường của các TVTS
STT

TVTS

pH

COD (mg/l)

NH4+ (mg/l)

NO3- (mg/l)

1

Bèo tây

5-9

Đến 1000


Cải xoong

6-8

Dưới 500

Đến 150

Đến 250

5

Rau muống

5-9

Dưới 500

Đến 100

Đến 200

6

Ngổ trâu

5-8

Đến 750

xử lý trực tiếp nước thải chăn nuôi lợn tập trung ô nhiễm cao nhất là COD và
NH4+. Đây là minh chứng cho ý tưởng về hệ thống xử lý phối hợp một số
phương pháp công nghệ sinh học để xử lý nước thải chăn nuôi lợn trang trại qui
mô lớn trong đó CNST sử dụng TVTS là công đoạn sau cùng.
3.1.2. Hiệu quả xử lý ô nhiễm của các loài TVTS được lựa chọn
3.1.2.1. Hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm ở thí nghiệm theo mẻ


10
Dựa vào hiệu quả xử lý COD (hình 3.5), có thể sắp xếp các TVTS nghiên
cứu theo trật tự sau: Bèo tây, Bèo cái > Ngổ trâu, Sậy >Thủy trúc, Rau muống,
Cải xoong > Cỏ vetiver.
Dựa vào hiệu quả xử lý TSS của các TVTS (hình 3.6), có thể sắp xếp các
TVTS theo trật tự sau: Bèo tây, Bèo cái > Ngổ trâu, Cỏ vetiver, Sậy, Rau
muống, Cải xoong, Thủy trúc.

Hình 3.5. Hiệu quả xử lý COD (%)

Hình 3.6. Hiệu quả xử lý TSS (%)

Từ kết quả nghiên cứu có thể xếp trật tự các TVTS về khả năng loại bỏ
NH4+ như sau: Bèo tây > Bèo cái, Rau muống > Sậy, Ngổ trâu > Cỏ vetiver,
Thủy trúc, Cải xoong (hình 3.7).

Hình 3.7. Hiệu quả xử lý NH4+ (%)
Hình 3.8. Hiệu quả xử lý TN(%)
Từ kết quả nghiên cứu có thể xếp trật tự các TVTS loại bỏ TN như sau:
Bèo tây > Bèo cái, Ngô trâu, Rau muống, Sây > cỏ Vetiver, Thủy trúc, Cải
xoong (hình 3.8).
Dựa trên tương quan về phần trăm loại bỏ P- PO43- có thể sắp xếp trật tự

Dựa trên tương quan về phần trăm loại bỏ TP, có thể sắp xếp trật tự các
cây nghiên cứu như sau: Bèo tây > Ngổ trâu, Sậy, Rau muống, cỏ Vetiver, Thủy
trúc > Bèo cái, Cải xoong (hình 3.20).


12

Hình 3.16. Hiệu quả xử lý TN (%)
Hình 3.20. Hiệu quả xử lý TP (%)
Như vậy khả năng loại bỏ COD, TN và TP của TVTS không phải là hoàn
toàn như nhau. Khả năng chống chịu là nguyên nhân của kết quả này.
Từ kết quả đánh giá khả năng chống chịu và xử lý các tác nhân ô nhiễm
(COD, N, P) trong nước thải chăn nuôi lợn sau giai đoạn xử lý vi sinh vật của 8
loại TVTS, 5 loại TVTS là Bèo tây, Rau muống, Sậy, Thủy Trúc và cỏ Vetiver đã
được chọn nhằm đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau giai đoạn
xử lý bằng vi sinh vật của các loại hình công nghệ với tải lượng nước thải khác
nhau.
3.2. Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau giai đọan xử lý vi sinh vật
bằng một số loại hình công nghệ sử dụng TVTS với tải lượng nước thải
khác nhau
3.2.1. Công nghệ dùng thực vật lá nổi Bèo tây
Hệ thống Bèo tây xử lý hiệu quả COD, TN và TP, hiệu suất xử lý COD
đạt 61,5 – 84,9%, TN đạt 41 – 65,8%, TP đạt 43,3 – 55,2% (bảng 3.2).
Như vậy tải trọng đưa vào hệ thống 5,1 – 11,6 g COD/m2.ngày, 4,5 – 10
g TN/m2.ngày, 0,8 – 1,3 g TP/m2.ngày và lượng loài bỏ khỏi hệ thống tưng ứng
là 4,4 – 11,6 g COD/m2.ngày, 2,9 – 4,1 g TN/m2.ngày, 0,4 – 0,45 g TP/m2.ngày
Bảng 3.2. Hiệu quả xử lý của hệ thống Bèo tây
Chỉ số
(mg/l)
NO3NH4+


60,53 ±8,04

41

PO4

13,08 ± 3,24

6,19± 0,63

52,7

9,08 ± 3,92

5,59 ± 0,71

38,4

TP

15,69 ± 1,13

7,03 ±0,71

55,2

12,52 ± 1,05

7,10 ± 1,57

Đầu ra

TSS

316,7± 61,9

88,33 ± 29,3

pH

7,26 ± 0,67

DO

3,96 ± 0,39

H%
71,2

Lưu lương – 100 L/ngày
Đầu vào
Đầu ra
338,3± 57,76

133,3± 0,65

7,37 ± 0,46

7,17 ± 0,28


Đầu vào
Đầu ra
H%
41,2 ± 4,67 14,4 ± 3,73
65
10,5 ± 2,01 4,04 ± 1,12
61,6
89,8 ± 11,17 41,7 ± 2,99
53,5
13,1 ±3,24
7,56 ±0,56
42,2
15,7 ±2,13
8,97 ±1,69
42,8
102,5±8,42
21,7±3,19
72,9
316,7±61,9 121,7±33,1
61,6
7,26±0,67
7,28±0,58
3,96±0,39
3,06±0,24

Lưu lượng – 100 L/ngày
Đầu vào
Đầu ra
H%
47,9 ±3,90 19,1 ±3,07 60,0

15,9 ±2,94
100,3 ±8,26
63,3 ±15,5
8,58 ±3,26
5,03 ±0,56

H%
76,4
51,5
36,8
41,4

Lưu lương – 50 l/ngày
Đầu vào
Đầu ra
41,2 ±3,75
22,1 ±3,47
10,5 ±2,01
5,4 ±1,20
89,8 ±11,17
66,7 ±3,90
13,1 ±3,24
8,1 ±0,44

H%
46,4
49,2
25,7
38,1


Đầu vào
Đầu ra
15,7 ±2,13
11,2 ±2,22
102,5 ±8,42
66,2 ±6,56
316,7 ±61,9 198,3 ±33,1
7,26 ±0,67
7,01 ±0,33
3,96 ±0,39
2,85 ±0,36

H%
28,6
35,5
37,4

Như vậy tải trọng đưa vào hệ thống 2,3 – 5,1 g COD/m2.ngày, 2,5 – 4,5 g
TN/m2.ngày, 0,31 – 0,75 g TP/m2.ngày và lượng loài bỏ khỏi hệ thống tưng ứng
là 1,2 – 1,8 g COD/m2.ngày, 0,9 – 1,2 g TN/m2.ngày, 0,13 – 0,22 g TP/m2.ngày.
3.2.3. Công nghệ dòng chảy ngầm
3.2.3.1. Công nghệ dòng ngầm trồng Sậy
Hệ thống Sậy dòng chảy ngầm xử lý hiệu quả COD, TN và TP. Hiệu suất
xử lý COD đạt 30,2 – 79,4%, TN đạt 27,8 – 83,7%, TP đạt 25,0 – 66,3%. Tải
trọng đưa vào hệ thống 2,7 – 12,1 g COD/m2.ngày, 2,3 – 10,7 g TN/m2.ngày,
0,3 – 1,2 g TP/m2.ngày và lượng loài bỏ khỏi hệ thống tưng ứng là 2,1 – 3,7 g
COD/m2.ngày, 1,9 – 3,0 g TN/m2.ngày, 0,18 – 0,3 g TP/m2.ngày

Hình 3.24. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của hệ thống dòng ngầm trồng Sậy


79,5 ± 3,54
30,56± 8,50
61,6
12,17± 7,44
60,2
84,9
NH4
20,81 ±2,71
11,55 ± 5,10
44,5
7,22 ±4,37
37,5
65,3
TN
107,4 ±3,66
52,45 ±15,9
51,2
24,87 ± 11,9
52,6
76,8
PO4
9,84 ±0,75
4,47 ± 1,11
54,6
2,81 ±1,46
37,1
71,4
TP
12,14 ±0,97
5,78 ± 1,76

Việc áp dụng đồng thời các loại hình công nghệ cho phép tận dụng
được các ưu điểm của từng loại hình, nâng cao hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm
cũng như giảm diện tích xử lý.
Hệ thống phối hợp Sây, Thủy trúc, Bèo tây và cỏ Vetiver xử lý hiệu quả
COD, TN và TP. Hiệu suất xử lý COD đạt 71,7%, TN đạt 79,3%, TP đạt 69,7%.


16
Tải trọng đưa vào hệ thống 9,6 g COD/m2.ngày, 5,3 g TN/m2.ngày, 0,64 g
TP/m2.ngày và lượng loại bỏ khỏi hệ thống tưng ứng là 6,89 g COD/m2.ngày,
4,2 g TN/m2.ngày, 0,45 g TP/m2.ngày. Như vậy, sự phối hợp giữa hệ thống
dòng mặt (Sậy), hệ thống thực vật nổi (Thủy trúc, cỏ Vetiver và Bèo tây), hệ
thống dòng chảy ngẩm (cỏ Vetiver) hoạt động với hiệu quả khá tốt, hiệu quả xử
lý COD, TN và TP chiếm ưu thế nhất so với các hệ thống xử lý đã nghiên cứu.

Hình 3.28. Hiệu quả xử lý
COD của hệ thống phối hợp

Hình 3.29. Hiệu quả xử lý
TN của hệ thống phối hợp

Hình 3.30. Hiệu quả xử lý
TP của hệ thống phối hợp

3.2.5. So sánh hiệu quả xử lý TN, TP và COD của các loại hình công nghệ
So sánh các loại hình công nghệ được trình bày trong bảng sau:
Bảng 3.8. So sánh hiệu quả xử lý TN, TP và COD của các loại hình công nghệ
Loại hình
công nghệ
Dòng mặt

84,9
69,8

%
25,7
53,5
65,8
76,8

TN
g/m2.ng
1,15
2,40
2,95
4,13

COD
g/m2.ng
1,8
3,7
4,4
5,4

79,3

4,20

69,7

0,45



17
+ Với mục tiêu xử lý bổ sung TN, TP và COD trong nước thải chăn nuôi
lợn sau công đoạn xử lý vi sinh vật một cách hiệu quả và kinh tế nhất tác giả đề
xuất ứng dụng hệ phối hợp giữa công nghệ dòng măt, hệ thực vật nổi và hệ
dòng ngầm với Sậy, Thủy trúc, Bèo tây và cỏ Vetiver.
3.3. Xây dựng, vận hành và đánh giá hiệu quả giảm thiểu COD, N và P
trong mô hình sinh thái
3.3.1. Xây dựng mô hình
- Thiết kế hệ thống: Một số thông số thiết kế chính của MHST xử lý nước thải
chăn nuôi lợn sau công đoạn xử lý hiếu khí – thiếu khí nêu trong bảng…..Mô
hình có tổng diện tích 600 m2, công suất 30 m3/ngày đêm được xây dựng tại
trang trại Hòa Binh Xanh, huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình.
Bảng 3.9: Các thông số thiết kế chính
Tiêu chuẩn thiết kế
≤ 450 mg/l - 4500 kg/ha/ngày

3

Chỉ số
Tải lượng COD
Tải lượng TN
Trong đó tải lượng NNH4
Công suất xử lý

4

Thời gian lưu nươc


Sau thời gian khởi động hệ thống khoảng 2 tháng, MHST được vận hành
nâng công suất từ 0,6 m3/giờ lên 0,9 – 1,3 m3/giờ để đánh giá hiệu quả xử lý,
tính ổn định và hiệu quả kinh tế mô hình.
- Tải lượng 0,6 m3/giờ: Hiệu suất xử lý COD của MHST trong giai đoạn này
chưa ổn định, trung bình đạt 52,1% (dao động từ 42,7% đến 58,5%). Tính trên
đơn vị diện tích trung bình tải trọng COD đưa vào hệ thống là 5,5 g/m2.ngày và
lượng loại bỏ tương ứng là 2,87 g/m2.ngày.
- Tải lượng 0,9 m3/giờ: Hiệu suất xử lý COD của MHST trung bình đạt 55,8%
(dao động từ 49,34% đến 68,2%). Tính trên đơn vị diện tích trung bình tải trọng


18
COD đưa vào hệ thống là 6,3 g/m2.ngày và lượng loại bỏ tương ứng là 3,5
g/m2.ngày.
-Tải lượng 1,3 m3/giờ: Hiệu suất xử lý COD của MHST giai đoạn này trung
bình đạt 59,3% (dao động từ 53,6% đến 65,7%). Tính trên đơn vị diện tích
trung bình tải trọng COD đưa vào hệ thống là 14,7 g/m2.ngày và lượng loại bỏ
tương ứng là 8,7 g/m2.ngày.

Hình 3.33. Hiệu quả loại bỏ COD của MHST tại Lương Sơn, Hòa Bình
Như vậy qua hình 3.33 ta thấy, sau thời gian chạy khởi động, ở giai đoạn
chạy với lưu lượng 1,3 m3/giờ, hiệu suất xử lý COD của MHST tương đối ổn
định, ổn đinh hơn giai đoạn chạy khởi động. Tính trên đơn vị diện tích thì khi
tăng tải lượng thì tải trọng loại bỏ COD của MHST cũng tăng, MHST đã loại bỏ
COD trong khoảng từ 2,8 – 8,7 g COD/m2.ngày. Kết quả nghiên cứu này phù
hợp với các nghiên cưu trước đó như Poach (2004), Erkar Kalipci (2011),
Vymazal và Kröpfelová (2011), Lưu Huy Mạnh và cs (2014), Nguyễn Thành
Lộc và cs (2015).
3.3.2.2. Hiệu quả xử lý nitơ
- Lưu lượng 0,6 m3/giờ: Hiệu suất xử lý TN, NO3- và NH4+ lần lượt là 73,8%,

vụ, sâu bệnh...
3.3.2.3. Hiệu quả xử lý phôtpho
- Lưu lượng 0,6 m3/giờ: Hiệu quả xử lý T-P đạt 50,7% (dao động từ 47,9% đến
54,4%). Tính trên đợn vị diện tích, tải trọng TP đưa vào hệ thống là 0,8 g
TP/m2.ngày và lượng loại bỏ tương ứng là 0,41 g TP/m2.ngày.
- Lưu lượng 0,9 m3/giờ: Hiệu quả xử lý T-P đạt 48,8% (dao động từ 47,4% đến
51,7%). Tải trọng TP đưa vào hệ thống là 1,4 g TP/m2.ngày và lượng loại bỏ
tương ứng là 0,68 g TP/m2.ngày.


20
- Lưu lượng 1,3 m3/giờ: Hiệu quả xử lý TP đạt 45,3% (dao động từ 41,9% đến
48,8%). Từ hình 3.41 ta thấy hiệu quả xử lý TP ở tải lượng này của MHST
tương đối ổn định. Tải trọng TP đưa vào hệ thống là 1,9 g TP/m2.ngày và lượng
loại bỏ tương ứng là 0,86 g TP/m2.ngày.

Hình 3.35. Hiệu quả loại bỏ TP của MHST tại Lương Sơn, Hòa Bình
Như vậy tải trọng TP đưa vào hệ thống dao động trong khoảng 0,8 – 1,9
g TP/m2.ngày và lượng loại bỏ khỏi hệ thống dao động trong khoảng 0,41 -0,86
g TP/m2.ngày. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với nghiên cứu của González
(2009), Zhang và cs (2016). Giống như N, hiệu quả xử lý TP của MHST cao
hơn so với các hệ thống xử lý chỉ sử dụng 1 loại TVTS của Zheng và cs (2016),
Valipour và cs (2015) và Phạm Khánh Huy (2012).
3.3.2.4. Sự biến đổi các yếu tố thủy lý của mô hình sinh thái
Nhìn chung kết quả các thông số thủy lý của nước thải có ít khác biệt
giữa 4 điểm đầu vào, đầu ra Sậy, đầu ra Bè nổi và đầu ra cuối mô hình, ngoại trừ
nhân tố EC, pH và nhiệt độ. Ở thông số DO do nước thải đã qua công đoạn xử
lý sục khí gián đoạn nên nồng độ oxy hòa tan đạt ở mức trung bình trong
khoảng 2,99±1,29, khi qua ngăn trồng Sậy, bè nổi đạt ở mức trung bình trong
khoảng 2,10±0,93, 2,70±0,91.


2,11±1,07

1,77±0,99

0,03

Sal (‰)

1,83±1,09

1,51±0,96

1,19±0,83

0,94±0,59

0,09

TDS (m/L)

2,16±1,17

1,78±0,99

1,38±0,75

1,14±0,62

0,98


2,70±0,91

2,40±0,68

0,14

Độ đục (NTU)

109±112

99±90

94±142

57±112

0,75

Như vậy, khi MHST hoạt động đủ công suất thiết kế (1,3 m3/giờ hay 30
m3/ngày), với giá trị đầu vào của COD, TN và TP là 323,7 mg/l; 102,7 mg/l và
31,46 mg/l tương ứng, nước thải sau xử lý chứa 123,69 mg/l COD; 32,54 mg/l
TN và 17,03 mg/l TP, hiệu suất xử lý COD, TN và TP là 59,3%; 66,2% và
45,3% tương ứng. Với hiệu suất xử lý này, hệ thống đã loại bỏ lượng đáng kể
COD, TN và TP, nước sau xử lý của MHST đạt tiêu chuẩn thải loại A cho nước
thải chăn nuôi theo QCVN 62-MT: 2016-BTNMT về COD và TN.
3.3.2.5. Bước đầu tính toán hiệu quả kinh tế
CNST sử dụng TVTS là công nghệ có chi phí thấp, công nghệ đơn giản,
dễ vận hành và có thể sử dụng các nguồn tài nguyên ở địa phương. Chi phí đầu
tư bao gồm chi phí thiết kế, xây dựng và mua nguyên vật liệu. Chi phí ban đầu

trình bày ở bảng 3.11.
Hiệu quả xử lý COD đạt rất cao, trung bình hiệu suất xử lý COD đạt
98,1%. Công đoạn sinh thái đã có hiệu suất xử lý COD là 62,3% với nước thải
đầu vào có lượng COD là 316 mg/l và đầu ra còn 119 mg/l, đạt tiêu chuẩn thải
loại B cho nước thải chăn nuôi của QCVN 62-MT: 2016/BTNMT xét theo nồng
độ COD.
Về xử lý TN, mặc dù TN trong nước thải đầu vào rất cao đến 1041,7
mg/l, hệ thống chung đã loại bỏ trung bình 96,8% TN. Riêng MHST đã xử lý
TN đạt hiệu suất 66,8%, nước thải ra khỏi hệ thống còn 33 mg TN/l, thấp hơn
tiêu chuẩn thải loại A (50 mgTN/l) cho nước thải chăn nuôi của QCVN 62-MT:
2016/BTNMT xét theo nồng độ TN.
TP trung bình đầu vào hệ thống chung là 149,2 mg TP/l, hệ thống chung
đã loại bỏ đến 88,9% TP. Riêng công đoạn sinh thái, với đầu vào là 31,4 mg
TP/l và đầu ra là 16,6 mg TP/l, MHST đạt hiệu suất loại bỏ TP là 47%.


23
Bảng 3.11. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của mô hình xử lý nước thải
Đầu
vào

Ra
yếm
khí

Ra hiếu
khí, thiếu
khí

Ra toàn


69,1

83,9

62,3

STT

1

Chỉ số

Hiệu suất của từng
công đoạn (%)

2

TN (mg/l)

1042

875

99,27

32,97

96,8



16,63

88,9

±
Hiệu suất của từng
công đoạn (%)

27,8

27,0

5,71

5,6

3,03

54,83

53,41

47,04

Cần thấy rằng, khi tải lượng COD, TN và TP đã thấp nhưng chưa đạt tiêu
chuẩn thải, nếu sử dụng công nghệ hóa lý hay công nghệ vi sinh sẽ đòi hỏi đầu
tư cao, vận hành phức tạp. Công nghệ sinh thái sử dụng TVTS ở đây đã chứng
minh tính khả thi cả về kinh tế và kỹ thuật.
Một số đóng góp mang ý nghĩa khoa học công nghệ nữa là chi phí cho