ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÙI THỊ LAN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU
BIOGAS BẰNG CÁC LOÀI THỰC VẬT THỦY SINH TẠI XÃ YÊN SƠN,
HUYỆN LỤC NAM, TỈNH BẮC GIANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành

: Khoa học môi trƣờng

Khoa

: Môi trƣờng

Khóa học

: 2013 - 2017

Thái Nguyên - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

Trong thời gian thực tập và làm khóa luận tốt nghiệp vừa qua, em đã
nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của các
thầy cô, gia đình và bạn bè.
Thực tập tốt nghiệp trước khi ra trường chiếm một vị trí vô cùng quan
trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên, nhằm củng cố hệ thống kiến
thức đã học, nâng cao trình độ chuyên môn, tiếp cận làm quen với phương
pháp nghiên cứu khoa học, áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn.
Đồng thời tạo cho mình sự tự lập, tự tin vào bản thân, lòng yêu nghề, có
phong cách làm việc đúng đắn, có lối sống lành mạnh để trở thành người cán
bộ có chuyên môn, năng lực làm việc đáp ứng nhu cầu của thực tiễn
Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Th.s Hà
Đình Nghiêm đã trực tiếp quan tâm, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình giúp em
trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Môi trường nói
riêng và các thầy, cô trong Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên nói chung
đã tận tình giảng dạy nhiều kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em
trong suốt thời gian thực tập.
Do thời gian thực tập không dài và lần đầu làm nghiên cứu nên không
tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em kính mong sự góp ý của các thầy cô và
các bạn để bài khóa luận được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng 02 năm 2017
Sinh viên
Bùi Thị Lan


ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật .................................................... 15

iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BOD5

: Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT

: Bộ tài nguyên môi trường

COD

: Nhu cầu oxy hóa học

CT

: Công thức

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

TCCP

: Tiêu chuẩn cho phép

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

Phần 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài ................................................................................. 2
1.2.1. Mục tiêu của đề tài ............................................................................ 2
1.2.2. Yêu cầu của đề tài ............................................................................. 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài .......................................................................................................... 3
Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................ 4
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................................... 4
2.1.1. Cơ sở lý luận ..................................................................................... 4
2.1.2. Cơ sở pháp lý .................................................................................... 7
2.2. Các biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn..................................................... 8
2.2.1. Phương pháp cơ học.......................................................................... 8
2.2.2. Phương pháp hóa học và hóa lý ........................................................ 9
2.2.3. Các phương pháp xử lý sinh học .................................................... 10
2.2.4. Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng biện pháp sinh học .................... 11
2.2.5. Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải ................................... 11
2.2.6. Các biện pháp khác ......................................................................... 12
2.3. Các tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về xử lý nước
thải chăn nuôi ......................................................................................................................... 12
2.3.1. Tình hình trên thế giới .................................................................... 12


vi

2.3.2. Tình hình ở Việt Nam ..................................................................... 13
2.4. Tổng quan về thực vật thủy sinh, khả năng và các cơ chế xử lý nước
thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh ........................................................................ 14
2.4.1. Sơ lược về các loài thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải ......... 14
2.4.2. Khả năng và cơ chế xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật
thủy sinh .......................................................................................... 18

4.2. Đánh giá nước thải chăn nuôi sau Biogas tại xã Yên Sơn, huyện Lục
Nam, tỉnh Bắc Giang .......................................................................................................... 28
4.3. Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas bằng thực vật
thủy sinh ................................................................................................................................... 30
4.3.1. Sự thay đổi hàm lượng của TSS trong nước thải chăn nuôi sau
Biogas bằng thực vật thủy sinh ................................................................. 30
4.3.2. Sự thay đổi hàm lượng của BOD5 trong nước thải chăn nuôi sau
Biogas bằng thực vật thủy sinh ................................................................. 33
4.3.3. Sự thay đổi hàm lượng của COD trong nước thải chăn nuôi sau
Biogas bằng thực vật thủy sinh ................................................................. 35
4.3.4. Sự thay đổi hàm lượng của T-N trong nước thải chăn nuôi sau
Biogas bằng thực vật thủy sinh ................................................................. 36
4.3.5. Đánh giá khả năng sinh trưởng của các loài thực vật thủy sinh trong
nước thải chăn nuôi ................................................................................... 38
4.4. Thuận lợi và khó khăn khi xử lý nước ô nhiễm bằng thực vật thủy sinh
và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải chăn nuôi ............. 40
4.4.1. Những thuận lợi và khó khăn khi xử lý nước ô nhiễm bằng thực vật
thủy sinh .................................................................................................... 40
4.4.2. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải chăn nuôi 40
Phần 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................42
5.1. Kết luận ........................................................................................................................... 42
5.2. Kiến nghị......................................................................................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................44


1

Phần 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề

Từ những cơ sở trên em lựa chọn thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử
lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên
Sơn, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang”.
1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu của đề tài
* Mục tiêu tổng quát
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn.
- Làm giảm thiểu mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi.
* Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng mô hình
Biogas.
- Đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas của
một số loài thực vật thủy sinh.
- Cải tạo các hệ sinh thái, làm sạch môi trường nước.
- Đánh giá được khó khăn và thuận lợi của việc xử lý nước thải chăn
nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh.
1.2.2. Yêu cầu của đề tài
- Thông tin và số liệu thu thập được phải chính xác, trung thực khách quan.
- Đưa ra các nhận định ban đầu về nước thải chăn nuôi sau Biogas.
- Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường phải được so sánh với tiêu
chuẩn, quy chuẩn môi trường của Việt Nam.
- Nắm chắc được phương pháp lấy mẫu nước thải.
- Nghiên cứu và xây dựng giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn
nuôi.


3

1.3. Ý nghĩa của đề tài
* Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu

Những thay đổi đó đã tác động có hại đến con người và sinh vật trên Trái đất
(Nguyễn Thiện, Trần Đình Miện, 2001) [11].
2.1.1.2. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chăn
nuôi
Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chăn
nuôi chủ yếu được gây ra do nước thải trong khi rửa chuồng, nước tiểu của
lợn, ô nhiễm chất thải rắn là do phân, thức ăn thừa của lợn vương vãi ra nền
chuồng mà không được thu gom kịp thời. Các chất này đều là những chất dễ
phân hủy sinh học như: Cacbonhydrate, protein, chất béo dẫn đến các vi sinh
vật phân hủy làm phát tán mùi hôi thối ra môi trường. Đây là các chất gây ô


5

nhiễm nặng nhất và thường thấy nhất trong các trại chăn nuôi tập trung (Phạm
Thị Phương Lan, 2007) [6].
Mức độ ô nhiễm nguồn nước từ hoạt động chăn nuôi là nặng hay nhẹ
tùy thuộc vào lượng thải ngoài môi trường là bao nhiêu và phụ thuộc vào việc
xử lý hay không xử lý lượng nước thải trước khi thải ra ngoài môi trường.
2.1.1.3. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi
Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi chủ yếu từ các nguồn chất thải
rắn, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp không đúng kỹ thuật.
a. Chất thải rắn
* Phân và nước tiểu gia súc
Phân heo nói chung được xếp vào dạng lỏng hoặc hơi lỏng, thành phần
phân lợn chủ yếu gồm nước và các chất hữu cơ. Ngoài ra, trong phân chứa
một lượng lớn các chất như nito, phospho, kali, kẽm. Thành phần hóa học của
phân phụ thuộc vào dinh dưỡng, tình trạng sức khỏe, cách nuôi dưỡng, loại
gia súc, gia cầm,…
Trong thành phần phân gia súc nói chung và lợn nói riêng còn chứa các

ăn, hệ thống vi sinh vật và sức khỏe của gia súc.
* Ảnh hưởng của bụi
Bụi trong hoạt động chăn nuôi cũng ảnh hưởng đến sức khỏe con người
và gia súc. Bụi bắt nguồn từ thức ăn, phân và các mô biểu bì của da. Bụi
mang theo các chất độc, chất lơ lửng và nhiều vi sinh vật gây bệnh. Khi người
tiếp xúc với bụi sẽ bị viêm đường hô hấp, đặc biệt khi hít phải các bụi có kích
thước < 5 µm (vì hạt bụi nhỏ nên mũi không lọc được) sẽ kích thích tiết dịch
và ho, rối lọan hô hấp và tổn thương niêm mạc, tạo điều kiện cho vi sinh vật
gây bệnh vào cơ thể con người.


7

2.1.2. Cơ sở pháp lý
- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội nước Cộng
hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày
23/6/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 1/1/2015.
- Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng
hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày
26/12/2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013.
- Nghị định số 108/2006/NĐ-CP ngày 22/9/2006 của Chính phủ quy
định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Đầu tư về việc thi
hành một số điều luật đầu tư để có chính sách hỗ trợ cơ sở hạ tầng cho các
khu chăn nuôi tập trung có hiệu lực ngày 2/10/2006.
- Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của chính phủ quy
định chi tiết thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường.
- Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày 18/11/2016 cảu Chính phủ quy
định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực BVMT.
- Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ Tài
nguyên và môi trường về bắt buộc áp dụng TCVN về môi trường.

Trong các phương pháp trên ta chọn phương pháp xử lý sinh học là
phương pháp chính. Phương pháp xử lý sinh học thường được đặt sau các
phương pháp xử lý cơ học, hóa lý. Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra
khỏi hỗn hợp nước thải.
2.2.1. Phương pháp cơ học
Mục đích của phương pháp này là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn
hợp nước thải bằng cách thu gom, phân loại 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 công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly


9

tâm hoặc lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn
(khoảng vài nghìn mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang
các công trình xử lý phía sau. Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công
trình phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón (Lương Đức
Phẩm, 2002) [13].
Trường hợp khi mức độ làm sạch không cao lắm và các điều kiện vệ
sinh cho phép thì phương pháp xử lý cơ học giữ vai trò chính trong trạm xử
lý. Trong các trường hợp khác, xử lý cơ học chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ
trước khi xử lý sinh hóa.
Quá trình xử lý cơ học nhìn chung không làm giảm nhiều nồng độ chất
bẩn trong nước thải, tuy nhiên phần nào làm tăng mức độ thuận lợi cho các
quá trình xử lý về sau.
2.2.2. Phương pháp hóa học và hóa lý
* Phƣơng pháp hóa học:
Cơ sở của phương pháp này là sử dụng các phản ứng hóa học giữa các
hóa chất cho vào với các chất bẩn trong nước thải để loại bỏ các chất bẩn này
khỏi nước thải, hay biến đổi chúng thành các chất không gây độc hại. Các

trao đổi ion (Trần Đức Hạ, 2006) [3].
2.2.3. Các phương pháp xử lý sinh học
Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy
các chất hữu cơ trong nước thải. 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 công 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.
Xử lý nước thải theo phương pháp sinh học là dựa trên cơ sở hoạt động
của các vi sinh vật có sẵn trong nước thải, chúng có khả năng sử dụng các
chất hữu cơ có trong đó làm nguồn năng lượng để thực hiện quá trình sinh


11

trưởng và phát triển. Phương pháp này thực hiện sau khi đã xử lý sơ bộ nước
thải và áp dụng thích hợp với các loại nước thải có chỉ số BOD/COD trong
khoảng 0,5 – 1 (Trần Văn Nhân và cs, 2002) [8].
Dựa vào hoạt động của các vi sinh vật, người ta chia làm 3 phương
pháp xử lý nước thải chính là:
- Phương pháp kỵ khí (Anaerobic).
- Phương pháp thiếu khí (Anoxic).
- Phương pháp hiếu khí (Aerrobic).
2.2.4. Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng biện pháp sinh học
Người ta có thể ứng dụng các quy trình tự nhiên trong ao, hồ để xử lý
nước thải. Trong các hồ, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, quá trình
cộng sinh của vi khuẩn và tảo là các quá trình sinh học chủ đạo. Các quá 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 trình xây dựng, đơn giản trong

thải chăn nuôi
2.3.1. Tình hình trên thế giới
Việc xử lý nước thải chăn nuôi đã được nghiên cứu triển khai ở các
nước phát triển từ cách đây vài chục năm. Các công nghệ áp dụng cho xử lý
nước thải có tải trọng ô nhiễm cao như chăn nuôi rất đa dạng nhưng trong đó
chủ yếu là các phương pháp sinh học do chúng có tính bền vững, thích nghi
với nhiều điều kiện tự nhiên.
Công nghệ đất ngập nước là công nghệ xử lý nước thải áp dụng các
điều kiện tự nhiên, thân thiện môi trường. Công nghệ đất ngập nước đạt được
những kết quả tốt trong việc xử lý COD, BOD5, TSS, hiệu suất đạt được khá
cao (trên 90%). Tuy nhiên, các thành phần dinh dưỡng như N, P, hệ thống vẫn
chưa xử lý được triệt để và cần phải có thời gian lưu nước dài. Ngoài ra, công
nghệ này còn có nhược điểm là đòi hỏi diện tích đất lớn, mà điều này chắc
chắn là không mong muốn đối với các chủ trang trại, thậm chí là bất khả thi
trong tình hình áp lực về đất đai hiện nay.
Từ lâu kỹ thuật phân hủy yếm khí đã được áp dụng để xử lý nước thải


13

chăn nuôi lợn. Phương pháp này cho thấy hiệu quả xử lý và kinh tế hơn các
phương pháp truyền thống như đầm phá, chôn lấp hoặc hóa lý, hệ thống hiếu
khí. Nhìn chung, việc sử dụng phương pháp sinh học yếm khí đã làm giảm
thiểu đáng kể BOD5, COD và TSS trong nước thải chăn nuôi. Tuy nhiên, các
thành phần gây ô nhiễm môi trường như N, P vẫn còn ở mức cao và cần phải
được xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường.
Ở Châu Á, các nước như: Trung Quốc, Thái Lan,…là những nước có
ngành chăn nuôi công nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề
xử lý nước thải chăn nuôi.
Nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra nhiều công nghệ xử lý

chúng ta đã đi đúng hướng, tiếp cận được công nghệ thế giới đang quan tâm
nhiều. Tuy nhiên số lượng nghiên cứu và chất lượng các nghiên cứu của
chúng ta còn cần được nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng được áp dụng trong
thực tế sản xuất (Tạp chí khoa học và công nghệ, 2007) [15].
2.4. Tổng quan về thực vật thủy sinh, khả năng và các cơ chế xử lý nƣớc
thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh
2.4.1. Sơ lược về các loài thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
Để đối phó với vấn đề ô nhiễm nguồn nước, phương pháp lọc sinh học
đã được biết từ lâu, song mãi đến thế kỉ XIX mới được chú ý và được thực
hiện ở một số nước. Lọc sinh học lần đầu tiên được áp dụng ở Mỹ năm 1983.
Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động
của vi sinh vật ở màng lọc, oxy hóa chứa các chất bẩn hữu cơ trong nước.
Trong đó thủy sinh thực vật đóng vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến khả
năng sinh học (Lê Hoàng Việt, 2005) [14].
Thực vật thủy sinh (TVTS) là các loài thực vật sống trong môi trường
nước, nó có thể gây bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố
rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân


15

compost, thức ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu bất lợi gây ra bợi
chúng còn thu thêm nhiều lợi nhuận.
Những loài thực vật thủy sinh chính:
- Thủy sinh thực vật sống chìm: Loại thực vật nước này phát triển dưới
mặt nước và chỉ phát triển được ở nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên
các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của
ánh sáng vào nước. Do đó các loài thực vật nước này không hiệu quả trong
việc làm sạch nước thải.
- Thủy sinh thực vật sống trôi nổi: Rễ của thực vật này không bám vào

16

Một số loài thực vật thủy sinh:
+ Cây rau muống:
Rau muống (tên khoa học Ipomoea aquatica) là một loài thực vật ngắn
ngày, sinh trưởng nhanh, cho năng suất cao, sống được ở nhiệt độ cao và đủ
ánh sáng. Tại Việt Nam rau muống là một loại rau rất phổ thông, và các món ăn
từ rau muống rất được ưa chuộng.
Có thể trồng rau muống trên nhiều loại đất: Đất sét, đất cát, đất pha
cát, đất ẩm giàu mùn hoặc đất được bón phân hữu cơ, kể cả trên nước, có
độ pH = 6,3 – 7,3.
Ở việt nam, rau muống có hai loại trắng và tía, mỗi loại có đặc tính
riêng. Cả hai loại đều có thể trồng trên cạn hoặc dưới nước. Thông thường thì
người ta trồng rau muống trắng trên cạn; còn rau muống tía thường được
trồng (hay mọc tự nhiên) dưới nước, nên tục gọi là rau muống đồng (hay rau
muống ruộng).
Thành phần của rau muống có 92% nước, 3,2% protit, 2,5% gluxit, 1%
xemluloza. Hàm lượng muối khoáng cao: Canxi, photphi, sắt, Vitamin có
caroten, VitaminC, Vitamin B1, Vitamin PP, Vitamin B2.

Hình 2.1: Hình ảnh cây rau muống