LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là

: Diệp Thị Thu

Thủy Mã số học viên

:

138.440.301.027 Lớp

: 21KHMT21

Chuyên ngành

: Khoa học Môi trường

Mã số

: 60-85-02

Khóa học

: K21 (2013 - 2015)

Tơi xin cam đoan quyển luận văn được chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của TS. Đặng Thị Thanh Huyền và PGS.TS. Bùi Quốc Lập với đề tài nghiên cứu
trong luận văn “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống thu gom
và xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập trung tại xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, Hà
Nam và đề xuất một số giải pháp cải thiện”.

Vì những kinh nghiệm và kiến thức của bản thân cịn hạn chế, luận được hồn
thành trong thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Tơi mong sẽ
nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cơ cùng tồn thể các bạn đọc để
luận văn tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn nữa.
Hà Nội, ngày 20 tháng 04 năm 2015
Học viên

Diệp Thị Thu Thủy


MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT
TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC BẢNG BIỂU
MỞ ĐẦU.................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài luận văn............................................................... 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................................... 3

3.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 3
3.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................ 3
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu............................................................. 3

4.1. Cách tiếp cận...................................................................................................... 3
4.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 3
4.2.1. Phương pháp kế thừa.......................................................................................3
4.2.2. Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu......................................4
4.2.3. Phương pháp điều tra, khảo sát thu thập thơng tin...........................................4
4.2.4. Phương pháp đánh giá nhanh có sự tham gia của cộng đồng..........................4
4.2.5. Phương pháp chuyên gia.................................................................................4

1.2.4.2. Tác động tới hệ sinh thái nông nghiệp........................................................27
1.2.4.3. Tác động tới cảnh quan thiên nhiên, giá trị văn hóa thẩm mỹ....................28
1.2.4.5.Tác động tới mơi trường khơng khí và sức khỏe người dân........................29
Chương 2: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG THU
GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN TẬP TRUNG TẠI XÃ
NGỌC LŨ.............................................................................................................. 30


MỤC LỤC
2.1. Hệ thống thu gom và xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập trung tại xã Ngọc Lũ .30
2.1.1. Hệ thống thu gom..........................................................................................30
2.1.2. Hệ thống xử lý............................................................................................... 32
2.1.2.1. Đặc điểm hiện trạng hệ thống xử lý tại thôn 1, xã Ngọc Lũ.......................32
2.1.2.2. Sơ đồ công nghệ xử lý................................................................................32
2.1.2.3. Mơ tả cơng nghệ.........................................................................................33
2.1.2.4. Các cơng trình đơn vị trong hệ thống xử lý hiện trạng...............................35
2.1.2.5. Quy trình vận hành của trạm xử lý.............................................................37
2.1.3. Hiện trạng hoạt động của hệ thống................................................................ 38
2.2 Đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống thu gom và xử lý nước thải chăn nuôi
lợn tập trung tại xã Ngọc Lũ....................................................................................41
2.2.1 Hiệu quả vềkỹ thuật....................................................................................... 41
2.2.1.1 Hiệu quả kỹ thuật của hệ thống thu gom.....................................................41
2.2.1.2 Hiệu quả kỹ thuật của trạm xử lý nước thải.................................................43
2.2.2 Hiệu quả vềmôi trường.................................................................................. 49
2.2.3 Hiệu quả về kinh tế......................................................................................... 50
2.2.4 Hiệu quả về xã hội.......................................................................................... 54
2.3. Các vấn đề còn tồn tại của hệ thống thu gom và xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập
trung xã Ngọc Lũ.................................................................................................... 55
2.3.1. Về quản lý vận hành...................................................................................... 55
2.3.2. Về công nghệ xử lý....................................................................................... 57

BASTAFAT-F Bể xử lý nước thải tại chỗ chế tạo sẵn kiểu môđun

2

BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn

3

BOD Nhu cầu oxy sinh hóa

4

BTNMT Bộ Tài ngun Mơi trường

5

BVMT Bảo vệ mơi trường

6

COD Nhu cầu ooxy hóa học

7

CNMT Cơng nghệ mơi trường

8

DO Nồng độ oxy hịa tan


PVC Poly Vinyl Chlorua

17

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

18

SV

19

TCCP Tiêu chuẩn cho phép

20

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

21

TSS Tổng chất rắn lơ lửng

Poly Acrylamide Cationic

Sinh vật


22

UASB

Hình 1.9. Cấu tạo hồ phủ bạt...................................................................................15
Hình 1.10. Cấu tạo bể UASB..................................................................................16
Hình 1.11. Mơ hình xử lý chất thải kết hợp hầm biogas và hồ sinh học..................17
Hình 1.12. Sơ đồ vị trí và mối liên hệ vùng xã Ngọc Lũ.........................................19
Hình 1.13. Sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng qua các năm...................................26
Hình 1.14. Nước thải chăn nuôi lợn chưa qua xử lý thải ra các rãnh trong làng......28
Hình 2.1. Sơ đồ thu gom nước thải chăn ni tại thơn 1, xã Ngọc Lũ...............31
Hình 2.2: Rãnh thu gom nước thải chăn nuôi lợn gần hệ thống xử lý nước thải tại
thơn 1, Ngọc Lũ.......................................................................................................31
Hình 2.3: Sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý nước thải..............................................33
Hình 2.5. Nhà điều hành hệ thống xử lý nước thải chăn ni lợn tại xã Ngọc Lũ...39
Hình 2.6. Các cơng trình của trạm bị cây dại mọc kín............................................39
Hình 2.7. Đánh giá của người dân về hiện trạng hoạt động của hệ thống (%).........41
Hình 2.8: Lượng thu gom nước thải chăn ni lợn tại xã Ngọc Lũ (%)..................42
Hình 2.9: Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn trước và sau xử
lý............................................................................................................................. 47


Hình 2.10. Đánh giá của người dân về hiệu quả hoạt động của trạm xử lý(%).......48
Hình 2.11. Đánh giá của người dân về hiệu quả cải thiện môi trường của trạm xử lý
nước thải.................................................................................................................. 49
Hình 2.12. Các vấn đề tồn tại của hệ thống thu gom và xử lý nước thải tập trung tại
thơn 1, xã Ngọc Lũ..................................................................................................55
Hình 3.1. Các giải pháp cải thiện.............................................................................61
Hình 3.2. Quy trình khép kín của mơ hình VAC......................................................70
Hình 3.3. Mơ hình VACB........................................................................................72
Hình 3.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi cải tạo..............74
Hình 3.5. Một số dây chuyền cơng nghệ đề xuất thay thế.......................................74
Hình 3.6. Sơ đồ cơng nghệ bể BASTAFAT kết hợp bãi lọc trồng cây.....................77
Hình 3.7. Bể xử lý nước thải chế tạo sẵn kiểu mơđun BASTAFAT-F.....................77

Nam, là nguồn cung cấp thực phẩm chủ yếu cho người dân. Đây cũng là ngành kinh
tế giúp cho nông dân tăng thu nhập, giải quyết được nhiều công ăn việc làm cho
người lao động. Hiện nay ngành chăn nuôi đã được quan tâm và đầu tư đúng mức
đã đem lại hiệu quả kinh tế và góp phần giải quyết vấn đề cơng ăn việc làm, xóa đói
giảm nghèoở nhiều địa phương.
Tỉnh Hà Nam cách Thủ đô Hà Nội 56 km trên tuyến đường giao thông xuyên
Bắc Nam. Những năm qua, kinh tế - xã hội của Hà Nam đã có những bước tiến vượt
bậc và đạt được những thành tựu quan trọng. Tốc độ tăng trưởng tổng sản phẩm
GDP của tỉnh tăng bình quân 11,1%/năm, cao hơn so với tốc độ tăng trưởng của cả
nước và một số tỉnh trong vùng. Theo báo cáo của Sở Kế hoạch và Đầu tư tỉnh Hà
Nam thì trong 6 tháng đầu năm 2014, GDP bình quân đầu người đạt 16,2 triệu
đồng, bằng 44% kế hoạch năm, tăng 15,6% so với cùng kỳ; cơ cấu kinh tế: Nông,
lâm nghiệp, thủy sản 17,9%, Công nghiệp - xây dựng 53%, Dịch vụ 29,1%. Năm
2012, cơ cấu giá trị sản xuất ngành chăn nuôi đạt 34,5% cơ cấu giá trị sản xuất nông
nghiệp với số lượng đàn lợn là 359.800 con.
Xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam là địa phương làm ăn kinh tế giỏi
đã từ nhiều năm nay. Kinh tế hộ gia đình trong xã đang ngày càng được cải thiện,
chất lượng cuộc sống ngày càng được nâng cao. Có được sự thay đổi như ngày hôm
nay chủ yếu là nhờ vào nghề chăn ni lợn.
Tuy nhiên mặt trái của việc phát triển đó là một hệ quả tác động tiêu cực rất
lớn tới chất lượng môi trường xung quanh. Nước thải, chất thải rắn và mùi hôi phát
sinh trong chăn nuôi là một vấn đề cực kỳ nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớn đến chất
lượng mơi trường của lưu vực các dịng sơng. Theo một số tài liệu về chăn ni thì


trung bình một con lợn phát sinh khoảng 30 lít nước thải/ngày. Như vậy với số
lượng đàn lợn thịt toàn xã dao động từ 50.000 - 60.000 con thì lượng nước thải từ
chăn nuôi lợn tại xã Ngọc Lũ rất lớn khoảng 1.500 m 3 đến 1.800 m3 nước thải một
ngày.
Trong những năm qua tỉnh Hà Nam đã áp dụng nhiều chương trình ứng dụng

lý nước thải chăn nuôi lơn tập trung tại xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là hệ thống thu gom và xử lý nước thải chăn nuôi lợn tập
trung của xã Ngọc Lũ.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
- Do giới hạn về thời gian nên chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu trong phạm vi xã
Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận từ tìm hiểu hiện trạng hoạt động và các vấn đề còn tồn tại của hệ thống thu
gom và xử lý nước thải chăn ni lợn tập trung tại xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục,
Hà Nam.
- Tiếp cận hệ thống: các vấn đề liên quan đến môi trường, chất lượng cuộc sống và
phát triển kinh tế tại xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục.
- Tiếp cận tổng hợp: các giải pháp về thu gom và xử lý nước thải chăn nuôi lợn
phải đồng bộ từ chính sách, tổ chức quản lý, cơng nghệ, kỹ thuật và sự tham gia của
cộng đồng.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
4.2.1. Phương pháp kế thừa
Kế thừa các kết quả nghiên cứu trong và ngồi nước đã thực hiện có liên quan
đến đề tài.


4.2.2. Phương pháp thu thập, tổng hợp và phân tích số liệu
Thu thập tất cả các số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Ngọc
Lũ; các số liệu về thực trạng ngành chăn nuôi lợn, số liệu về thực trạng thu gom và
xử lý nước thải chăn nuôi lợn tại xã Ngọc Lũ.

phương. Tuy nhiên, theo ơng Nguyễn Văn Trọng, Phó Cục trưởng Cục Chăn nuôi,
chăn nuôi lợn ở nước ta phổ biến là quy mô nhỏ, chiếm 70% về đầu con và 60% về
sản lượng, phân tán trong nông hộ với trên 4 triệu hộ; trong đó chỉ có 1% số hộ nuôi
từ 50 con trở lên, 12,7% số hộ nuôi 10-50 con. Số hộ nuôi 1-2 con chiếm tới
51,8%… dẫn tới năng suất chăn nuôi thấp, giá thành đầu vào cao. Trong khi trọng
lượng bình quân xuất chuồng ở các nước phát triển là 110-120 kg/con, Thái Lan
khoảng 100 kg/con thì trọng lượng lợn bình quân xuất chuồng của Việt Nam mới
đạt 67 kg/con [32].
Theo kết quả điều tra sơ bộ tại thời điểm 1/4/2014 của Tổng cục Thống kê, cả
nước có 26,39 triệu con lợn, tăng nhẹ (0,3%) so với cùng kỳ. Hiện tại chăn nuôi lợn
khá thuận lợi do giá lợn hơi tăng và dịch lợn tai xanh khơng xảy ra đã kích thích
người chăn ni đầu tư tái đàn. Sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng 6 tháng đầu năm
ước tính đạt 1963,3 nghìn tấn, tăng 1,65% so với cùng kỳ năm trước [20].


Cùng với sự phát triển của ngành chăn ni nói chung và chăn ni lợn nói
riêng thì vấn đề xử lý chất thải chăn nuôi cũng là một điều đáng quan tâm. Chất thải
chăn nuôi được phát sinh chủ yếu từ: chất thải từ bản thân gia súc như phân, nước
tiểu, lơng...; nước thải từ q trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết
bị chăn nuôi, nước làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ chăn nuôi...; thức ăn thừa...
[8]. Theo khảo sát trên 1000 trại nuôi lợn quy mô vừa và nhỏ ở một số tỉnh phía
Nam do Trương Thanh Cảnh và cộng sự thực hiện năm 2006 cho thấy cứ 1kg chất
thải chăn nuôi do lợn thải ra được pha thêm với từ 20 đến 49 kg nước. Lượng
nước này có nguồn gốc từ các hoạt động tắm cho gia súc hay để rửa chuồng hàng
ngày [3]. Nếu tính trung bình lợn thải ra 0,8 kg chất thải/ngày thì trung bình trang
trại chăn ni sử dụng 16 - 39,2 lít/đầu lợn/ngày. Trung bình 27,6 lít/đầu lợn/ngày
[13]. Như vậy trung bình lượng nước thải từ chăn nuôi lợn là hơn 7,2 triệu m3/ngày.
Chất thải chăn ni lợn chứa nhiều thành phần có khả năng gây ơ nhiễm mơi trường
như: các chất hịa tan hữu cơ hay vơ cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa
Nitơ và Photpho, vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh

5000
(Nguồn: Viện KHCN&MT - Đại học Bách Khoa, 2009 [6])

TT Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ
pH
1
DO
3
BOD5
4
COD
5
SS
6 P tổng
7 N tổng
8
NH4+
9
Coliform


Do đó với khối lượng chất thải nhiều như vậy nếu không được xử lý tốt sẽ
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
1.1.2. Tình hình thu gom nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới và Việt Nam
Tại các nước phát triển, việc thu gom nước thải chăn nuôi lợn đã được nghiên
cứu và thực hiện từ cách đây hàng chục năm. Ở các nước phát triển, quy mô trang
trại hàng trăm hecta, trong trang trại chăn nuôi lợn quy mô lớn (trên 10.000 con
lợn), phân lợn và chất thải của lợn được thu gom và chủ yếu làm phân vi sinh và
năng lượng Biogas cho máy phát điện, nước thải chăn ni được sử dụng cho các
mục đích nơng nghiệp [13].

thử nghiệm cho thấy giống Cyperus exaltatus tới mùa thu thì bị tàn lụi, chuyển
sang trạng thái ngủ đơng cho tới mùa xuân năm sau mới mọc lại, trong khi vấn đề
xử lý nước thải đòi hỏi phải thực hiện quanh năm. Do vậy, chỉ có cỏ vetiver và
Cyperus alternifolius là thích hợp trồng ở đất ngập nước để xử lý nước thải từ các
trại nuôi lợn [16].


Hình 1.2. Cỏvetiver trồng ở cánh đồng lọc (wetland) [27]
Cũng ở Trung Quốc, chất dinh dưỡng và kim loại nặng thải ra từ các trại lợn là
những chất chủ yếu nhất gây ô nhiễm nguồn nước, với nồng độ N, P và cả Cu, Zn
vốn rất cao trong thức ăn tăng trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy, cỏ vetiver có
khả năng làm sạch nước thải rất cao. Nó có thể hấp thụ và lọc Cu và Zn tới trên
90%; As và N tới trên 75%; Pb trong khoảng 30 - 71% và P trong khoảng 15 - 58%.
Có thể sắp xếp thứ tự hiệu quả thanh lọc kim loại nặng và các chất N, P của cỏ
Vetiver đối với nước thải từ trại lợn như sau: Zn>Cu>As>N>Pb>Hg>P [28].
b) Xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ biogas
Biogas là một loại khí đốt sinh học được tạo ra khi phân hủy yếm khí phân
thải ra của gia súc. Các chất thải của gia súc được cho vào hầm kín (hay túi ủ), ở đó
các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng thành các chất mùn và khí, khí này được thu lại
qua một hệ thống đường dẫn tới lò để đốt, phục vụ sinh hoạt của gia đình. Các chất
thải ra sau q trình phân hủy trong hầm kín (hay túi ủ) gần như sạch và có thể thải
ra môi trường, đặc biệt nước thải của hệ thống biogas có thể dùng tưới cho cây
trồng [21].
Thụy Điển là quốc gia đầu tiên ở Châu Âu triển khai dự án thí điểm “Thành
phố biogas”. Từ năm 2008, tất cả các phương tiện công cộng như xe bus, taxi hoạt
động trong thành phố sử dụng biogas. Tại đây, cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông


thường sẽ có một trạm biogas. Chính phủ Thụy Điển đã đề ra các chính sách thuế
để đảm bảo giá biogas rẻ hơn 30% so với xăng [21].

Hình 1.5. Hệ thống Reed bed dòng chảy dọc (WEDC; 2002)
Chú thích: Perforated pipe: ống đục lỗ; Sharp sand: cát; Layers of gravel of
increasing size: lớp sỏi có kích thước ngày càng tăng


1.1.3.2. Tại Việt Nam
Nước thải chăn nuôi thường được xử lý bằng các giải pháp cơ học, hóa lý và
sinh học, với các cơng trình đơn vị tương ứng.
a) Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học
Mục đích của xử lý cơ học là nhằm loại bỏ chất rắn, cặn, phân ra khỏi nước
thải. Phương pháp này có thể áp dụng các q trình như: Sàng lọc, tách cơ học, trộn
khuấy, lắng, lọc...để loại bỏ cặn thơ, tạo điều kiện thuận lợi cho các cơng trình xử lý
tiếp theo.
b) Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp hóa lý
Trong nước thải chăn ni lợn cịn chứa nhiều các chất hữu cơ và vơ cơ dạng
hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó tách ra bằng các phương pháp cơ học thông
thường. Để tách chúng người ta thường sử dụng phương pháp keo tụ - tạo bông.
Các chất keo tụ thường được sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, chất trợ keo tụ (PAC,
PAM), polymer hữu cơ... Phương pháp này có thể loại bỏ hầu hết các chất bẩn trong
nước thải chăn nuôi. Tuy nhiên chi phí xây dựng và vận hành cao nên khơng hiệu
quả về mặt kinh tế, thường chỉ áp dụng đối với khu vực có quy mơ chăn ni nhỏ
và u cầu chất lượng nước thải ra nguồn cao.
c) Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học
 Các cơng trình xử lý nước thải sinh học hiếu khí:
• Bể lọc sinh học

Hình 1.6. Bể lọc sinh học


Hệ thống lọc sinh học là một bể hình trụ gồm phần chứa các vật liệu lọc là

• Bể biogas dạng vịm:
Nước thải chăn ni lợn được đưa vào cửa nạp liệu và được ống dẫn thẳng
xuống gần đáy bể xử lý chính. Tại đây chất thải được phân hủy và tạo khí sinh học
thốt lên phía trên nắp vòm và được thu vào ống dẫn mang đi sử dụng (thắp sáng,
đun nấu...). Phần nước sau xử lý được đưa qua bể điều áp để cân bằng áp lực trong
bể và tránh thốt khí qua đường nước.

Hình 1.7. Bể biogas dạng vịm
Cơng nghệ này hiện nay rất phổ biến với quy mô nhỏ, áp dụng cho các hộ dân
chăn nuôi từ 10 - 100 con. Kết quả nghiên cứu của Vũ Đình Tơn và cộng sự, tiến
hành tại 12 trang trại chăn nuôi lợn của ba tỉnh Hải Dương, Hưng Yên và Bắc Ninh
cho thấy hiệu quả sử dụng bể biogas giảm thiểu đáng kể nồng độ BOD và COD đạt
từ 75,0 – 80,8%. Nồng độ nitơ tổng giảm từ 10,1 – 27,46% [18].
• Bể biogas dạng bể nhiều ngăn nắp kín
Nguyên lý hoạt động của bể dựa trên nguyên tắc phân hủy dạng bể phốt.
Nước thải được dẫn vào ngăn đầu tiên của bể có tác dụng như là một bể điều hòa
nồng độ và lắng các cặn vô cơ. Tại đây bắt đầu xảy ra quá trình lên men yếm khí.
Hỗn hợp bùn và phân tiếp tục chảy sang các ngăn tiếp theo để thực hiện q trình
phân hủy, cặn khơng có khả năng phân hủy được lắng dần xuống đáy các ngăn.
Phần khí liên tục được sinh ra từ các ngăn được thu gom qua ống dẫn từ nắp bể.