LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình tiến hành làm bài khóa luận tốt nghiệp, ngồi sự nỗ
lực của bản thân, em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ của các thầy, cô trong Khoa Quản
lý tài nguyên rừng và Môi trƣờng, cùng tồn thể bạn bè và gia đình, đã giúp đỡ
em hồn thành đƣợc khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn cơ Nguyễn Thị Ngọc Bích và thầy Bùi Văn
Năng đã tận tình giúp đỡ em, thầy cô không chỉ hƣớng dẫn em về kiến thức, kỹ
thuật mà còn động viên em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện làm bài khóa
luận.
Em xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên cùng làm thí nghiệm trong
phịng nghiên cứu – Phân tích mơi trƣờng là những ngƣời bạn đồng hành giúp
đỡ em rất nhiều trong suốt quá trình làm khóa luận.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên và
giúp đỡ em trong khi làm khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2019
Sinh viên

Nguyễn Thị Bích Nụ

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 2

1.1. Tổng quan về ngành chăn nuôi lợn ở Việt Nam ............................................ 2
1.2. Thành phần và đặc tính nƣớc thải chăn ni ................................................. 2
1.3. Ảnh hƣởng của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng .................................... 6
1.4. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn trên thế giới và Việt Nam ..... 8
1.5. Một số nghiên cứu về xử lý nƣớc thải chăn nuôi ......................................... 11
1.5.1. Các nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi trên thế giới ........................... 11
1.5.2. Các nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi ở Việt Nam ............................ 12
1.6. Tổng quan và ứng dụng của đá ong (Laterite) trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải....... 14
1.6.1. Sơ lƣợc về đá ong ...................................................................................... 14
1.6.2. Một số các nghiên cứu về ứng dụng của đá ong trong xử lý môi trƣờng . 15
1.7. Cơ sở của phƣơng pháp hấp phụ .................................................................. 18
1.7.1. Hấp phụ ..................................................................................................... 18
1.7.2. Các phƣơng trình hấp phụ đẳng nhiệt ....................................................... 19
1.7.3. Ứng dụng của phƣơng pháp hấp phụ ........................................................ 21
CHƢƠNG II. MỤC TIÊU – PHẠM VI – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................... 23
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 23
2.1.1. Mục tiêu chung .......................................................................................... 23
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 23
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 23
2.2.1. Nghiên cứu biến tính đá ong theo phƣơng pháp nhiệt .............................. 23
2.2.2. Ứng dụng của đá ong biến tínhvào xử lý COD và Photpho trong nƣớc thải
chăn nuôi ............................................................................................................. 24
2.2.3. Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình hấp phụ để nâng cao hiệu quả
hấp phụ cho đá ong.............................................................................................. 24
ii


2.2.4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nƣớc thải chăn ni bằng đá ong
biến tính ............................................................................................................... 24

2.3. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 24
2.4. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 24
2.5. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 25
2.5.1. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu..................................................................... 25
2.5.2. Phƣơng pháp thực nghiệm ........................................................................ 25
2.5.3. Biến tính đá ong trong phịng thí nghiệm ................................................. 25
2.5.4. Sử dụng vật liệu đá ong biến tính để xử lý Photpho, COD của nƣớc thải
chăn nuôi ............................................................................................................. 30
CHƢƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................... 32
3.1. Biến tính đá ong bằng phƣơng pháp nhiệt ................................................... 32
3.1.1. Kết quả biến tính đá ong ........................................................................... 32
3.1.2. Đánh giá đặc tính của vật liệu ................................................................... 33
3.2. Ứng dụng đá ong biến tính vào xử lý COD và Photpho trong nƣớc thải chăn
nuôi ...................................................................................................................... 40
3.2.1. Đánh giá hiệu suất xử lý COD .................................................................. 41
3.2.2. Đánh giá hiệu suất xử lý Photpho ............................................................. 45
3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc thải và pH đến hiệu suất xử lý COD và
Photpho trong nƣớc thải chăn nuôi ..................................................................... 49
3.3.1. Ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc thải đến hiệu suất xử lý COD và Photpho
trong nƣớc thải chăn nuôi .................................................................................... 49
3.3.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất xử lý của đá ong biến tính 7000C ........ 53
3.4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu và kiểm sốt ơ nhiễm nƣớc thải chăn nuôi. .. 57
3.4.1. Giải pháp kỹ thuật ..................................................................................... 57
3.4.2. Giải pháp chính sách ................................................................................. 58
3.4.3. Giải pháp tuyên truyền, giáo dục và chuyển giao công nghệ ................... 59
CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN – TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ .................................... 60
4.1. Kết luận ........................................................................................................ 60
4.2. Tồn tại........................................................................................................... 60
4.3. Kiến nghị ...................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO


iii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

TÊN THƢỜNG

TÊN VIẾT TẮT

1

Al

Nhơm

2

BDST

Mơ hình đẳng nhiệt thân thiện

3

BOD5

Nhu cầu ơxy sinh hóa

4


Ca

Canxi

5

CHC

Nhu cầu oxy hóa học

6

C/N

Cacbon/Nito

7

CTR

Chất thải rắn

8

Cu

Đồng

9


ĐVKPL

Đầu vào khơng pha lỗng

10

ĐVPL

Đầu vào pha lỗng

11

MT

Mơi trƣờng

12

NĐ-CP

Nghị định – Chính phủ

13

QĐ

Quyết định

14


QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

15

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

16

TT

Thơng tƣ

17

TB

Trung bình

18

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

19


TN

Nitơ tổng số

20

TP

Photpho tổng số

21

VSV

Vi sinh vật

22

WHO

Tổ chức y tế thế giới

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính nƣớc thải chăn ni ................................................................ 3
Bảng 1.2. Ảnh hƣởng của mùi hôi tại các trang trại chăn nuôi lợn đến khu dân
cƣ ........................................................................................................................... 7

Bảng 1.3. Thành phần của Đá ong ...................................................................... 14
Bảng 2.1. Các thiết bị, dụng cụ và h a chất sử dụng để biến tính Đá ong ......... 26
Bảng 2.2. Các thiết bị dụng cụ và hóa chất để xử lý COD ................................. 27
Bảng 2.3. Các thiết bị dụng cụ và hóa chất để xử lý Photpho ............................ 28
Bảng 2.4. Các thiết bị dụng cụ hóa chất xây dựng mơ hình thí nghiệm ............. 31
Bảng 3.1. Kết quả biến tính đá ong ..................................................................... 33
Bảng 3.2. Thành phần hóa học vật liệu đá ong sau biến tính xác định bằng giản
đồ EDX ................................................................................................................ 37
Bảng 3.3. Ảnh hƣởng của biến tính vật liệu đến nồng độ và hiệu suất xử lý COD
............................................................................................................................. 42
Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của đặc tính vật liệu đến nồng độ và hiệu suất xử lý
Photpho ................................................................................................................ 46
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc thải đến nồng độ và hiệu suất xử lý
COD .................................................................................................................... 50
Bảng 3.6. Ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc thải đến nồng độ và hiệu suất xử lý
Photpho ................................................................................................................ 52
Bảng 3.7. Ảnh hƣởng pH đến nồng độ và hiệu suất xử lý COD ........................ 54
Bảng 3.8. Ảnh hƣởng của pH đến nồng độ và hiệu suất xử lý Photpho ............. 55

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Đƣờng hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ................................................. 20
Hình 1.2. Đồ thị dạng tuyến tính của phƣơng trình Langmuir ........................... 21
Hình 2.1. Sơ đồ biến tính đá ong sơ bộ ............................................................... 26
Hình 2.2. Mơ hình thí nghiệm xử lý nƣớc thải có dịng chảy qua đa lớp vật
liệu ....................................................................................................................... 30
Hình 3.1. Hình ảnh đá ong sau khi biến tính tại các nhiệt độ khác nhau ............ 32
Hình 3.2. Hình ảnh bề mặt đá ong thƣờng thơng qua kính hiển vi điện tử qt. 33

Hình 3.3. Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính tại 5000C thơng qua kính hiển vi
điện tử qt .......................................................................................................... 34
Hình 3.4. Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính tại 6000C thơng qua kính hiển vi
điện tử qt .......................................................................................................... 34
Hình 3.5. Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính tại 7000C thơng qua kính hiển vi
điện tử qt .......................................................................................................... 35
Hình 3.6. Hình ảnh bề mặt đá ong biến tính tại 9000C thơng qua kính hiển vi
điện tử qt .......................................................................................................... 36
Hình 3.7. Phổ EDX của đá ong biến tính 5000C ................................................. 38
Hình 3.8. Phổ EDX của đá ong biến tính 6000C ................................................. 38
Hình 3.9. Phổ EDX của đá ong biến tính 7000C ................................................. 39
Hình 3.10. Phổ EDX của đá ong biến tính 8000C ............................................... 39
Hình 3.11. Phổ EDX của đá ong biến tính 9000C ............................................... 40
Hình 3.12. Mơ hình bố trí thí nghiệm ................................................................. 41
Hình 3.13. Đồ thị thể hiện sự thay đổi COD khi sử dụng các vật liệu khác nhau
............................................................................................................................. 43
Hình 3.14. Đồ thị thể hiện hiệu suất xử lý COD khi sử dụng các vật liệu khác
nhau ..................................................................................................................... 44
Hình 3.15. Đồ thị thể hiện sự thay đổi Photpho theo đá ong biến tính ............... 47
Hình 3.16. Đồ thị thể hiện hiệu suất xử lý Photpho của đá ong biến tính .......... 48
Hình 3.17. Đồ thị ảnh hƣởng nồng độ đầu vào đến hiệu suất xử lý COD .......... 51
Hình 3.18. Đồ thị ảnh hƣởng của nồng độ nƣớc thải đến hiệu suất xử lý Photpho
............................................................................................................................. 53

vi


Hình 3.19. Đồ thị ảnh hƣởng của pH đến nồng độ và hiệu suất xử lý COD của đá
ong biến tính tại 7000C ........................................................................................ 54
Hình 3.20. Đồ thị ảnh hƣởng của pH đến nồng độ và hiệu suất Photpho của đá

ong biến tính tại 7000C ........................................................................................ 56
Hình 3.21. Mơ hình xử lý nƣớc thải chăn ni ................................................... 57
Hình 3.22. Mơ hình Bể xử lý nƣớc thải chăn ni sau Biogas ........................... 58

vii


ĐẶT VẤN ĐỀ
Những năm gần đây, sự tăng trƣởng nhanh của ngành chăn nuôi tại Việt
Nam đã g p phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nƣớc. Tuy nhiên,
bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại, ngành chăn nuôi đang gây ô nhiễm môi trƣờng
ngày càng nghiêm trọng, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng dân cƣ và hệ
sinh thái tự nhiên. Nƣớc thải từ trang trại đƣa vào nguồn tiếp nhận chƣa qua xử
lý hoặc xử lý bằng cách đơn lẻ, không hiệu quả, không đạt tiêu chuẩn xả thải.
Trong số đ , phải kể đến nguồn nƣớc thải từ các trang trại chăn nuôi lợn với
hàm lƣợng chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, chất dinh dƣỡng Nito, Photpho và vi
sinh vật gây bệnh cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn xả thải cho phép. Trên
thực tế, ở nƣớc ta cho đến nay vấn đề xử lý nguồn nƣớc thải ô nhiễm này thƣờng
bị bỏ qua. Do đ , việc xử lý một khối lƣợng lớn nƣớc thải phát sinh từ ngành
chăn nuôi gia súc là nhu cầu cấp thiết của ngành công nghiệp môi trƣờng.
Ở nƣớc ta hiện nay, c rất nhiều các kỹ thuật xử lý nƣớc thải đƣợc phổ
biến và ứng dụng. Tuy nhiên chủ yếu là xử lý bằng h a chất hay các chế phẩm
sinh học. Mặc dù hiệu quả xử lý rất cao, nhƣng giá thành rất đắt, không phù hợp
với nguồn thu nhập thấp của nông dân. Theo th i quen và tập quán, ngƣời dân
vẫn thải trực tiếp ra kênh thoát nƣớc hoặc ao, vƣờn trong gia đình. Do đ , mơi
trƣờng nơng thôn sẽ không đƣợc cải thiện nếu áp dụng kỹ thuật xử lý nƣớc chi
phí cao. Vì vậy, việc tìm ra biện pháp sử dụng các vật liệu tự nhiên sẵn c mà
vẫn đảm bảo đƣợc khả năng xử lý nƣớc thải hiệu quả c chi phí thấp, thân thiện
với môi trƣờng, phù hợp với điều kiện kinh tế của các hộ gia đình ở nơng thơn là
rất cần thiết.

Xuất phát từ các vấn đề nêu trên đề tài “Nghiên cứu ứng dụng đá ong
biến tính vào xử lý COD và Photpho trong nƣớc thải chăn nuôi” đƣợc thực
hiện nhằm đề xuất cơng nghệ chi phí thấp áp dụng vào thực tiễn để xử lý và tái
sử dụng nƣớc thải, g p phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, hạn chế ơ
nhiễm mơi trƣờng.

1


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về ngành chăn nuôi lợn ở Việt Nam
Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi
Chất thải chăn nuôi sinh ra trong q trình chăn ni bao gồm chất thải
nhƣ: phân, thức ăn, ổ l t, xác gia xúc, nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng, khí thải chăn
ni.
Khối lƣợng chất thải chăn ni phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn
phát triển sinh trƣởng, chế độ dinh dƣỡng và phƣơng thức vệ sinh chuồng trại.
Với số lƣợng chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mơ trang trại hiện nay thì
khối lƣợng chất thải chăn nuôi sinh ra hằng ngày tại nƣớc ta sẽ rất lớn dƣới
nhiều dạng rắn, lỏng, khí.
Tình hình phát triển chăn nuôi tại Việt Nam
Trong những năm vừa qua, ngành chăn nuôi trong nƣớc luôn giữ mức
tăng trƣởng cao và ổn định.
Về hình thức chăn ni, hiện nay chăn ni quy mơ nhỏ lẻ hộ gia đình
vẫn chiếm tỷ trọng lớn khoảng 65 - 70% về số lƣợng và sản lƣợng. Tuy nhiên,
ngành chăn nuôi nƣớc ta đang c những dịch chuyển nhanh chóng từ chăn ni
nhỏ lẻ sang chăn nuôi quy mô lớn, trang trại, công nghiệp.
1.2. Thành phần và đặc tính nƣớc thải chăn ni
Nƣớc thải chăn ni là hỗn hợp bao gồm nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng,
nƣớc tắm vật ni. Chỉ tính riêng với chăn ni lợn, nếu trung bình lƣợng nƣớc

thải ra 25 lít/con lợn/ngày thì lƣợng nƣớc thải ra một năm khoảng 85 triệu m3,
một con số đáng kể (Trần Văn Tựa, 2015). Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn
nuôi tăng cao dẫn đến tải lƣợng và nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao.
Về thành phần nước thải
Thành phần và mức độ ô nhiễm của nƣớc thải chăn nuôi, qua kết quả khảo
sát về chất lƣợng nƣớc thải tại trang trại Hịa Bình Xanh (xã Hợp Hịa, huyện
Lƣơng Sơn, tỉnh Hịa Bình) với khoảng 3000 con lợn cũng cho thấy các thông số
ô nhiễm nhƣ COD, NH4+, TP và SS tƣơng ứng lần lƣợt là 5630 ± 1032 mg/l, 544
2


± 57 mg/l, 60 ± 18 mg/l và 4904 ± 901mg/l (Cao Thế Hà và ncs, 2015). Các giá
trị ô nhiễm này đều không đạt tiêu chuẩn Ngành về vệ sinh nƣớc thải chăn nuôi
10 TCN 678:2006 và vƣợt gấp nhiều lần tiêu chuẩn khắt khe hơn là Quy chuẩn
Kỹ thuật Quốc gia về nƣớc thải chăn nuôi gia súc [10].
Bảng 1.1. Đặc tính nước thải chăn ni
TT
Đơn vị

pH
-

TSS

N-NH4+ N_Tổng P_Tổng

COD

BOD5


mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

Kết quả 7.62

830

323

431

44

935

475

QCVN: 5.5-9

100


10

30

6

100

50

24/2009
(Nguồn: Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, 2012)
Các chất hữu cơ và vô cơ
Trong nƣớc thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70 - 80% gồm
cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcacbon và dẫn xuất của chúng có
trong phân. Các chất vơ cơ chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối ure, ammonium,
muối clorua, SO42-. Nƣớc thải chăn nuôi chứa hàm lƣợng BOD5, COD rất cao, là
nƣớc thải chứa chủ yếu các chất hữu cơ dễ phân hủy. Theo nghiên cứu của Nguyễn
Sáng thì nƣớc thải chăn ni lợn khu vực nghiên cứu ô nhiễm rất cao so với cột B
của Tiêu chuẩn nƣớc thải chăn nuôi gia súc QCVN 01-79:2011/BNNPTNT. Cụ
thể, COD cao gấp 29 - 83 lần, NH4+-N cao gấp 15 - 65 lần, T-P cao gấp 4 - 12
lần, SS cao gấp 20 - 35 lần và coliform cao gấp 160 - 440 lần [7].
Nitơ và Photpho
Khả năng hấp thụ của Nito và Photpho rất thấp, nên thức ăn chứa Nito,
Photpho sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nƣớc tiểu. Trong nƣớc thải chăn nuôi
thƣờng chứa hàm lƣợng Nito và Photpho rất cao, hàm lƣợng T-P cao gấp 4 - 12
lần so với cột B của tiêu chuẩn nƣớc thải chăn nuôi gia súc QCVN 0179:2011/BNNPTNT [10].
Theo Cao Thế Hà và cộng sự thì TP có giá trị dao động 60 ± 18 mg/l. Nếu
không đƣợc xử lý tốt sẽ gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng và mất cân bằng hệ sinh
3



thái, làm cho nƣớc thải có mùi hơi thối do sự chuyển hóa thành khí amoni của
Nito phân tử. Đặc biệt khi Nito phân tử chuyển hóa thành NO2-, khí này có ái
lực mạnh với hồng cầu trong máu mạnh hơn oxy nên n sẽ thay thế oxy tạo
thành methomoglobin, ức chế chức năng vận chuyển oxy đến các cơ quan của
hồng cầu, ngăn cản quá trình trao đổi chất của cơ thể, làm các cơ quan thiếu oxy,
đặc biệt là não, dẫn đến đau đầu mệt mỏi, hôn mê, thậm chí là tử vong.
Vi sinh vật gây bệnh
Trong nƣớc thải chăn nuôi c chứa nhiều loại vi sinh vật gây bệnh nhƣ vi
trùng, vi rút, trứng ấu trùng giun sán gây bệnh, có thể phát triển đến giai đoạn
gây nhiễm sau 6 - 28 ngày, tồn tại từ 5 - 6 tháng. Các loại vi trùng tồn tại lâu
trong nƣớc ở các vùng nhiệt đới có thể gây bệnh tả, nhiều loại vi sinh vật có thể
tồn tại và phát triển trong các loài nhuyễn thể, do đ tạo nguy cơ gây bệnh do
th i quen ăn các loại thức ăn tƣơi sống.
Khí thải
Q trình thối rữa các chất hữu cơ trong phân, nƣớc tiểu hay thức ăn dƣ
thừa sẽ sinh ra các khí độc hại, khí có mùi hơi thối khó chịu, khí từ q trình tiêu
hóa thức ăn trong đƣờng ruột. Cƣờng độ của mùi hôi phụ thuộc vào mật độ ni
cao, sự thơng thống kém, nhiệt độ và độ ẩm khơng khí cao. Thành phần các khí
trong chuồng ni biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ, tùy
theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật
nuôi.
Các nghiên cứu cho thấy, mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc, gia cầm thải
ra khoảng 75 - 85 triệu tấn khí thải, trong đ khí CO2 chiếm 9%, khí CH4 chiếm
37%, khí NOx chiếm 65% cịn lại là các khí khác nhƣ: H2S, NH3 … Theo báo
cáo của Viện Chăn ni, nồng độ khí H2S và NH3 trong chất thải chăn nuôi cao
hơn khoảng 30 - 40 lần mức cho phép. Khí CO2 từ chăn ni chủ yếu phát sinh
từ việc đốt nhiên liệu chạy máy móc dùng cho thức ăn gia súc, gia cầm. Khí CH4
phát sinh chủ yếu từ quá trình lên men thức ăn ở dạ cỏ của động vật nhai lại và

phân của gia súc [1].
4


Xác gia súc chết
Xác gia súc chết là một loại chất thải đặc biệt của chăn nuôi. Thƣờng gia
súc chết do các nguyên nhân bệnh lý, cho nên chúng là một nguồn phát sinh ô
nhiễm nguy hiểm, dễ lây lan các dịch bệnh. Xác gia súc chết phân hủy có thể tạo
nên các sản phẩm độc. Các mầm bệnh và độc tố có thể lƣu giữ trong đất trong
thời gian dài hay lan truyền trong môi trƣờng nƣớc và không khí, gây nguy hiểm
cho ngƣời, vật ni và khu hệ sinh vật trên cạn hay dƣới nƣớc. Gia súc chết có
thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Việc xử lý phải đƣợc tiến hành nghiêm
túc. Gia súc bị bệnh hay chết do bị bệnh phải đƣợc thiêu hủy hay chôn lấp theo
các quy định về thú y. Chuồng nuôi gia súc chết bị bệnh, phải đƣợc khử trùng
bằng vôi hay hóa chất chun dùng trƣớc khi dùng để ni tiếp gia súc. Trong
điều kiện chăn nuôi phân tán, nhiều hộ gia đình vất xác chết vật ni bị chết do
bị dịch ra hồ ao, cống rãnh, kênh mƣơng... đây là nguồn phát tán dịch bệnh rất
nguy hiểm.
Thức ăn thừa, ổ lót chuồng và các chất thải khác
Trong các chuồng trại chăn nuôi, ngƣời chăn nuôi thƣờng dùng rơm, rạ
hay các chất độn khác... để lót chuồng. Sau một thời gian sử dụng, những vật
liệu này sẽ đƣợc thải bỏ. Loại chất thải này tuy chiếm khối lƣợng không lớn,
nhƣng chúng cũng là một nguồn gây ô nhiễm quan trọng, do phân, nƣớc tiểu các
mầm bệnh có thể bám theo chúng. Vì vậy, chúng cũng phải đƣợc thu gom và xử
lý hợp vệ sinh, khơng đƣợc vứt bỏ ra ngồi mơi trƣờng tạo điều kiện cho chất
thải và mầm bệnh phát tán vào mơi trƣờng.
Ngồi ra, thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi cũng là nguồn gây ơ nhiễm, vì
thức ăn chứa nhiều chất dinh dƣỡng dễ bị phân hủy trong môi trƣờng tự nhiên.
Khi chúng bị phân hủy sẽ tạo ra các chất kể cả chất gây mùi hôi, gây ô nhiễm
môi trƣờng xung quanh, ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng, phát triển của gia súc và

con ngƣời.

5


1.3. Ảnh hƣởng của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng
Phân và nƣớc thải từ vật nuôi chứa nhiều thành phần N, P và các VSV
gây hại, không những gây ơ nhiễm khơng khí mà cịn làm ơ nhiễm đất, làm rối
loạn độ phì đất, mặt nƣớc và cả nguồn nƣớc ngầm. Khi chăn nuôi tập trung, mật
độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lƣợng và nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao,
gây ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng sống và sức khỏe cộng đồng.
Ô nhiễm nước mặt
Chất thải của hoạt động chăn nuôi lợn xử lý chƣa triệt để hoặc thải trực
tiếp chƣa qua xử lý vào mơi trƣờng nƣớc sẽ làm giảm lƣợng ơxy hịa tan, làm
ảnh hƣởng đến các sinh vật trong nƣớc. Trong chất thải chăn ni lợn cịn chứa
hàm lƣợng lớn dinh dƣỡng Nitơ, Photpho gây hiện tƣợng phú dƣỡng nguồn
nƣớc. Ngoài ra còn lan truyền các vi sinh vật gây bệnh trong chất thải vào môi
trƣờng.
Tại Thừa Thiên Huế hoạt động chăn ni lợn trong hộ gia đình bùng phát
mạnh mẽ. Tuy đã xử lý qua bể Biogas nhƣng nƣớc đầu ra nồng độ các chất ơ
nhiễm vẫn cịn khá cao, vƣợt tiêu chuẩn cho phép (QCVN 24:2009/BTNMT, cột
B, TCN 678 – 2006). Đặc biệt đáng quan tâm là nồng độ các chất dinh dƣỡng ở
các mẫu rất cao, tiềm ẩn nguy cơ gây phú dƣỡng khi xả thải vào các khu vực
nƣớc mặt (Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu, 2012)[6].
Tại Hƣng Yên, kết quả quan trắc chất lƣợng nƣớc mặt tại các trang trại
chăn nuôi lợn trên địa bàn hai huyện Văn Giang và Khoái Châu đã chỉ ra hầu hết
chất lƣợng nƣớc mặt tại các trang trại đều bị ô nhiễm ở các mức độ khác nhau.
Trong đ mức độ ô nhiễm trong các mô hình Chuồng – Ao và mơ hình Vƣờn Ao - Chuồng có mức độ ơ nhiễm nƣớc mặt nhẹ hơn, chất lƣợng nƣớc xung
quanh các trang trại theo mơ hình Chuồng và Chuồng - Vƣờn bị ô nhiễm ở mức
độ nghiêm trọng (Cao Trường Sơn và các cộng sự 2011)[20].

Ơ nhiễm khơng khí
Trong chất thải chăn nuôi luôn tồn tại một lƣợng lớn vi sinh vật hoại sinh.
Nguồn gốc thức ăn của chúng là các chất hữu cơ, vi sinh vật hiếu khí sử dụng
6


ôxy hòa tan phân hủy các chất hữu cơ tạo ra những sản phẩm vô cơ NO2-, NO3-,
SO2, CO2 quá trình này xảy ra nhanh khơng tạo mùi thối. Nếu lƣợng chất hữu cơ
có quá nhiều vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng hết lƣợng ơxy hịa tan trong nƣớc
làm khả năng hoạt động phân hủy của chúng kém, gia tăng q trình phân hủy
yếm khí tạo ra các sản phẩm CH4, H2S, NH3, H2, Indo,... Tạo mùi hôi nƣớc có
màu đen c váng, là nguyên nhân làm gia tăng bệnh đƣờng hô hấp, tim mạch ở
ngƣời và động vật.
Ơ nhiễm mùi từ các trang trại chăn ni lợn ảnh hƣởng đến cuộc sống
sinh hoạt của ngƣời dân sống xung quanh gây nhiều bức xúc. Theo kết quả thăm
dò ý kiến của ngƣời dân xung quanh các khu dân chăn nuôi trên địa bàn thành
phố Hà Nội đã cho thấy có tới 50% số ngƣời đƣợc hỏi than phiền về mùi hôi
thối phát sinh từ các khu chăn nuôi, trong khi đ các than phiền khác nhƣ: ô
nhiễm nƣớc làm chết cá chỉ chiếm 20%, ô nhiễm tiếng ồn chỉ chiếm 2% còn lại 18%
là các than phiền khác (Bộ Tài nguyên & Môi Trường 2010 )[1].
Khoảng cách từ các trang trại đến các khu dân cƣ là yếu tố xác định mức
độ ảnh hƣởng của các trang trại đến ngƣời dân xung quanh, Trịnh Quang Tuyên
và cộng sự đã nghiên cứu về vấn đề này và trình bày trong bảng 1.2:
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của mùi hôi tại các trang trại chăn nuôi lợn đến khu
dân cư
30 - 100 lợn nái
Tỉnh

100 - 200 lợn nái


Đơn
vị

>200 lợn
nái

<10(m)

10-

>100(m)

100(m)

10-

>100(m)

>100(m)

100(m)

Hà Nội

%

100

100


80,0

100

100

100

Hà Tây (cũ)

%

100

100

71,4

100

100

100

Thái Bình

%

100


100

84,2

100

100

100

Ninh Bình

%

100

100

60,0

100

50

66,7

Trung Bình

%


100

100

73,9

100

87,5

91,7

(Nguồn Trịnh Quang Tuyên và cộng sự, 2010)[16]

7


Căn cứ vào bảng số liệu trên ta có thể thấy với khoảng cách dƣới 100m thì
ở cả 3 quy mô chăn nuôi lợn nái đều gây ảnh hƣởng về mùi cho khu dân cƣ. Ở
khoảng cách trên 100m thì mức độ ô nhiễm mùi giảm đi xong vẫn ảnh hƣởng ở
mức cao. Tuy nhiên, ảnh hƣởng của mùi hôi đến khu dân cƣ không phụ thuộc
vào khoảng cách và quy mơ chăn ni mà cịn phụ thuộc vào các yếu tố khác
nhƣ thời tiết, mùa và hƣớng gió[16].
Ơ nhiễm môi trường đất
Chất thải chăn nuôi chứa lƣợng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chủ
yếu là các chất dinh dƣỡng giàu Nitơ, Photpho. Đây là nguồn phân bón giàu chất
dinh dƣỡng nếu b n vào đất sẽ tăng độ phì nhiêu, nếu bón phân khơng hợp lý hoặc
phân tƣơi, cây trồng sẽ không hấp thu hết, chúng sẽ tích tụ lại làm bão hịa hay q
bão hịa chất dinh dƣỡng trong đất, gây mất cân bằng sinh thái đất. Hơn nữa, Nitrat
và Photphat thừa sẽ chảy theo nƣớc mặt làm ô nhiễm các mực thủy cấp.

Một số xã ô nhiễm nghiêm trọng gần đây đã đƣợc nêu tên trên phƣơng
tiện thông tin đại chúng, xã Ngọc Lũ, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam là một
trong số đ . Xã này nằm trong vùng đồng bằng sông Hồng - vùng có mật độ
chăn ni lợn cao nhất Việt Nam. Hầu nhƣ tồn bộ số cơ sở chăn ni lợn trong
xã này đều xả thẳng phân lợn xuống hệ thống thoát nƣớc nhỏ của xã. Từ đ chất
thải chảy vào các ao và ruộng đồng làm cho một phần lớn đất nơng nghiệp ơ
nhiễm nặng và khơng cịn khả năng canh tác [19].
Việc kiểm sốt chất thải chăn ni là một nội dung cấp bách cần đƣợc các
cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân cƣ cần quan tâm để hạn chế tối
đa ô nhiễm môi trƣờng do nƣớc thải gây ra, bảo vệ sức khỏe con ngƣời cũng
nhƣ cảnh quan khu dân cƣ, khơng kìm hãm sự phát triển kinh tế.
1.4. Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới và Việt Nam
Kỹ thuật xử lý yếm khí
Nƣớc thải chăn ni lợn thuộc loại giàu TSS, COD, BOD5, Nitơ, Phơtpho
vì vậy để xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn kỹ thuật yếm khí ln là sự lựa chọn đầu
tiên. Cũng nhƣ các quá trình sinh học khác, quá trình xử lý yếm khí dựa vào khả
8


năng đầu tiên của hệ vi sinh vật yếm khí. Muốn phát triển về số lƣợng phải tiêu
thụ vật chất, “thức ăn” của chúng ở đây chính là các chất ô nhiễm (chủ yếu là
các chất hữu cơ), lƣợng 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. Q trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ là q trình
sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất không gian, mỗi
phản ứng đƣợc xúc tác bởi những enzym đặc biệt và sản phẩm cuối cùng là các
chất đơn giản hơn.
Phƣơng trình tổng thể hiện phản ứng yếm khí phân hủy chất hữu cơ nhƣ sau:
CaHbOcNdSe + (4a-b-2c+3d+2e)H2O


(4a-b+2c+3d+2e)CO2 + (4a+b-

2c-3d-2e)CH4 + dNH3 + eH2S
Về mặt kỹ thuật, trong xử lý nƣớc thải chăn ni kỹ thuật yếm khí thƣờng
áp dụng sau tiền xử lý (tách cặn), đi trƣớc các kỹ thuật xử lý hiếu khí. Có thể nói
xử lý yếm khí chịu trách nhiệm xử lý tới khoảng 90% ô nhiễm hữu cơ. Tuy
nhiên, sau yếm khí vẫn phải xử lý hiếu khí do kỹ thuật xử lý yếm khí khơng xử
lý đƣợc hồn tồn các chất hữu cơ.
Một trong những cơng trình xử lý yếm khí phổ biến và hiệu quả đ là hầm
Biogas. Đây là phƣơng pháp xử lý kỵ khí khá đơn giản, thấy ở hầu hết các cơ sở
chăn nuôi quy mô trang trại, kể cả quy mô hộ gia đình.
Ưu điểm: Bể Biogas là có thể sản xuất đƣợc nguồn năng lƣợng khí sinh
học để thay thế đƣợc một phần các nguồn năng lƣợng khác. Trong bể Biogas các
chất hữu cơ đƣợc phân hủy một phần, do đ sau Biogas nƣớc thải c hàm lƣợng
chất hữu cơ thấp hơn và ít mùi hơn. Bùn cặn trong bể Biogas có thể sử dụng để
cải tạo đất nơng nghiệp.
Ở các nƣớc châu Âu và Mỹ, nhất là ở Anh, nƣớc và chất thải chăn nuôi
đƣợc coi là nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh học và thu hồi năng lƣợng. Ở
Đức Biogas từ chất thải chăn nuôi và các nguồn thải hữu cơ khác đã đƣợc đƣa
vào cán cân năng lƣợng quốc gia để đạt mục tiêu 20% năng lƣợng sử dụng là
năng lƣợng tái tạo vào năm 2020.
9


Tuy nhiên hầm Biogas khơng giải quyết đƣợc hồn tồn vấn đề ơ nhiễm,
nhất là về khía cạnh nƣớc ra sau hầm Biogas: hàm lƣợng chất hữu cơ, N, P vẫn ở
ngƣỡng cao, địi hỏi q trình hiếu khí kèm theo để xử lý triệt để các chất hữu cơ.
Một điều đáng lƣu ý là hầu hết các trang trại chăn nuôi hiện nay đều chỉ sử
dụng hệ thống Biogas trong xử lý nƣớc thải, trong khi chất lƣợng nƣớc 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 ngồi.
Kỹ thuật xử lý hiếu khí
Ưu điểm: Phƣơng pháp hiếu khí xử lý triệt để chất hữu cơ, thời gian xử lý
nhanh hơn, ngồi khả năng ơxy h a các hợp chất hữu cơ cịn ơxy hóa các hợp
chất gây ô nhiễm khác nhƣ N- amoni, nên có thể đƣợc áp dụng để xử lý sạch
nƣớc thải tới mức đạt các tiêu chuẩn thải.
Nhược điểm: Kỹ thuật xử lý hiếu khí tiêu tốn năng lƣợng cấp khí, phát
sinh nhiều bùn, có thể sinh ra nhiều chất ơ nhiễm thứ cấp và chỉ xử lý đƣợc nƣớc
thải có nồng độ chất hữu cơ thấp.
Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính đƣợc phát sinh bởi Arden và Lockett
năm 1914 tại Anh. Vi khuẩn dính bám lên các bơng cặn c trong nƣớc thải và
phát triển thành sinh khối tạo thành bơng bùn có hoạt tính phân hủy chất hữu cơ.
Các bơng bùn này đƣợc cấp khí cƣỡng bức đảm bảo lƣợng 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 đ nƣớc thải đƣợc làm sạch.
Xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng kỹ thuật xử lý hiếu khí (bể Aerotank) có
ƣu điểm là tiết kiệm đƣợc diện tích và hiệu quả xử lý cao, ổn định nhƣng chi phí
đầu tƣ xây dựng và chi phí vận hành khá lớn so với các phƣơng pháp xử lý hiếu
khí khác nhƣ: ao hồ sinh học, mƣơng oxy h a... Do đ tùy điều kiện kinh tế, quỹ
đất mà lựa chọn hình thức xử lý cho phù hợp.
Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí – thiếu khí kết hợp
Đây là một dạng cải tiến của phƣơng pháp bùn hoạt tính truyền thống,
trong đ c bổ sung các ngăn thiếu khí xen kẽ với các ngăn hiếu khí kết hợp với
10


hồi lƣu nƣớc thải sau xử lý về ngăn xử lý đầu tiên. Q trình này có thể xử lý
đồng thời chất hữu cơ và Nitơ. Quá trình Nitrat h a đƣợc thực hiện ở ngăn hiếu
khí và quá trinh khử Nitrat đƣợc thực hiện ở ngăn thiếu khí. Gần đây quá trình

ngày càng đƣợc cải tiến bằng cách chia dịng vào các ngăn thiếu khí nhằm tận
dụng nguồn Cacbon trong nƣớc thải cho quá trình khử Nitrat để nâng cao hiệu
quả xử lý Nitơ.
Phương pháp SBR – bùn hoạt tính theo mẻ
Q trình này đƣợc thực hiện theo từng mẻ, trong đ các giai đoạn thiếu
khí (khơng sục khí) và hiếu khí (có sục khí) xảy ra nối tiếp luân phiên trong
cùng một bể phản ứng. Trong giai đoạn hiếu khí, xảy ra q trình Nitrat hóa,
Amoni đƣợc chuyển hóa thành Nitrat nhờ vi khuẩn Nitrat h a. Trong giai đoạn
thiếu khí, Nitrat đƣợc chuyển hóa thành Nitơ tự do nhờ vi khuẩn khử Nitrat.
Nhờ vậy mà quá trình này xử lý đƣợc cả thành phần dinh dƣỡng. Quá trình này
có thể ứng dụng cho tất cả các loại nƣớc thải có thể xử lý đƣợc bằng phƣơng
pháp bùn hoạt tính.
Đã c nhiều nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn cũng nhƣ nhiều loại
nƣớc thải công nghiệp khác (nƣớc thải chế biến thực phẩm, nƣớc thải nhà máy sữa,
nƣớc thải chế biến phomat, nƣớc thải giết mổ gia súc,…) bằng phƣơng pháp SBR.
Phương pháp mương ơxy hóa
Mƣơng ôxy h a là một dạng thiết bị sục khí kéo dài. Phƣơng pháp này c
ƣu điểm là có thể xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và Nitơ, vận hành đơn giản,
tốn ít năng lƣợng, tạo ra ít bùn, tuy nhiên cần diện tích xây dựng lớn. Phƣơng
pháp này đƣợc sử dụng khá phổ biến đối với quy mô nhỏ. Do hiệu quả xử lý
Nitơ cao, vận hành đơn giản nên đây c thể là một phƣơng pháp phù hợp đối với
một số trang trại chăn nuôi c diện tích lớn.
1.5. Một số nghiên cứu về xử lý nƣớc thải chăn nuôi
1.5.1. Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi trên thế giới
Việc xử lý nƣớc thải chăn nuôi đã đƣợc nghiên cứu triển khai ở các nƣớc
phát triển từ cách đây vài chục năm. Các công nghệ áp dụng cho xử lý nƣớc thải
11


c tải trọng ô nhiễm cao nhƣ chăn nuôi rất đa dạng nhƣng trong đ chủ yếu là

các phƣơng pháp sinh học do chúng c tính bền vững, thích nghi với nhiều điều
kiện tự nhiên.
Công nghệ đất ngập nƣớc là công nghệ xử lý nƣớc thải áp dụng các điều
kiện tự nhiên, thân thiện môi trƣờng. Công nghệ đất ngập nƣớc đạt đƣợc những
kết quả tốt trong việc xử lý COD, BOD5, TSS, hiệu suất đạt đƣợc khá cao (trên
90%). Ngồi ra, cơng nghệ này cịn c nhƣợc điểm là địi 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[22].
Ở Ý đối với nƣớc thải giàu Nito và Photpho nhƣ nƣớc thải chăn ni heo
thì các cách xử lý thông thƣờng không thể đạt đƣợc tiêu chuẩn cho phép về hàm
lƣợng Nito và Photpho trong nƣớc sau xử lý. Công nghệ xử lý mà nƣớc Ý đƣa ra
là SBR có thể giảm trên 97% nồng độ Nito, COD, Photpho. Tuy nhiên những
cơng nghệ này địi hỏi đầu tƣ ban đầu cao. Hơn nữa, hệ thống này khó có thể áp
dụng ở hộ gia đình vì kỹ thuật vận hành cao, đòi hỏi lƣợng nƣớc thải phải đủ lớn.
1.5.2. Các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi ở Việt Nam
Nƣớc thải chăn nuôi lợn từ các trang trại chủ yếu mới chỉ đƣợc xử lý bằng
hầm khí sinh học (Biogas) và hồ sinh học. Các phƣơng pháp này mới chỉ xử lý
đƣợc chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng, tuy nhiên yêu cầu thời gian lƣu dài (20 –
30 ngày) và sử dụng diện tích đất lớn. Các phƣơng pháp xử lý khác nhƣ phƣơng
pháp sử dụng thực vật thủy sinh, yếm khí UASB, yếm khí tiếp xúc, lọc sinh học,
xử lý hiếu khí bằng aeroten... Đã đƣợc một số tác giả quan tâm nghiên cứu nhƣ
Đặng Xuyến Nhƣ và Phạm Hƣơng Sơn (2005); Nguyễn Tuấn Phong và Dƣơng
Thúy Hoa (2005); Trƣơng Thanh Cảnh (2010); Nguyễn Hoài Châu và Trần
Mạnh Hải (2010). Kết quả nghiên cứu cho thấy đề xuất về lý thuyết hoặc ứng
dụng nếu c chỉ ở qui mô nhỏ lẻ. Đặc biệt, việc xử lý chất ô nhiễm N và P hầu
nhƣ chƣa đƣợc quan tâm trong khi đây là yếu tố gây phú dƣỡng.
Nguyễn Sáng cùng các cộng sự: “Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi
bằng phƣơng pháp sinh học kết hợp lọc màng” đã đƣa ra kết luận về nƣớc thải
12



chăn nuôi. Thành phần các chất c trong nƣớc thải chăn nuôi c nồng độ lớn,
vƣợt cao so với Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về yêu cầu vệ sinh nƣớc thải chăn
nuôi gia súc. Khi xử lý màng sinh lọc bị tắc do các chất hữu cơ hòa tan đi sâu
vào trong sợi màng [7].
Hồ Bích Liên, cùng các cộng sự đã: “Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn
nuôi heo sau hệ thống Biogas bằng công nghệ sinh thái”. Kết quả cho thấy hiệu
quả xử lý của hệ thống sau 60 ngày vận hành không thay đổi nhiều so với 30
ngày vận hành. Bên cạnh đ , hiệu quả loại bỏ COD, BOD5, Coliforms, Nitơ
tổng, Photpho tổng tăng hơn so với 30 ngày vận hành. Riêng hiệu suất xử lý của
SS, độ đục và Nitrat c giảm theo thời gian vận hành nhƣng không nhiều. Chất
lƣợng nƣớc thải sau xử lý đáp ứng điều kiện nƣớc thải c thể tái sử dụng cho
hoạt động nông nghiệp theo khuyến cáo của US.EPA, 2004 [18].
Theo Vũ Thị Nguyệt, cùng các cộng sự đã: “Nghiên cứu sử dụng bèo tây
Eichhornia crassipes (Mart.) Solms để xử lý Nitơ và Photpho trong nƣớc thải
chăn nuôi lợn sau công nghệ Biogas”. Nghiên cứu về khả năng loại bỏ N và P
trong nƣớc thải chăn nuôi lợn đã xử lý qua hầm Biogas bằng việc sử dụng Bèo
tây (Eichhornia crassipes) ở qui mô pilot. Kết quả thực nghiệm cho thấy, ở tải
lƣợng 50 l/m2.ngày, với tổng số Nitơ (TN) và tổng số Photpho (TP) đầu vào
trung bình là 89,79 mg/l và 15,69mg/l, hiệu suất xử lý tƣơng ứng 65,79% và
55,19%. Tải lƣợng 100 l/m2.ngày, với TN và TP đầu vào trung bình 100,38 mg/l
và 12,52mg/l, hiệu suất xử lý tƣơng ứng 39,70% và 43,29%. Nhƣ vậy, ở tải
lƣợng 50 l/m2.ngày, lƣợng TN và TP loại bỏ là 2953,64 mgN/m2.ngày và 432,96
mgP/m2.ngày, còn ở tải lƣợng 100 l/m2.ngày, các giá trị tƣơng ứng 3985,09
mgN/m2.ngày và 541,99 mgP/m2.ngày. Hệ thống pilot cho thấy, hiệu quả loại bỏ
TN và TP khá cao trong khi vận hành đơn giản nên có triển vọng áp dụng trong
điều kiện thực tế để xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn. Tuy nhiên, để đánh giá tính
ổn định, hệ thống cần đƣợc hoạt động với thời gian lâu dài hơn [14].
Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu đã nghiên cứu: “Đánh giá hiệu quả
xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn bằng hầm Biogas quy mô hộ gia đình ở Thừa

13


Thiên Huế”. Số liệu phân tích mẫu nƣớc thải đầu vào và đầu ra ở 9 hầm Biogas
cho thấy, việc sử dụng hầm Biogas để xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn đã làm
giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm. Trung bình, COD giảm 84,7%, BOD5
giảm 76,3%, SS giảm 86,1%, VSS giảm 85,4%, TKN giảm 11,8%, T-P giảm
7,0% và Fecal coliform giảm 51,2%. Tuy nhiên, nồng độ các chất ơ nhiễm trong
nƣớc thải đầu ra vẫn cịn khá cao, vƣợt tiêu chuẩn cho phép (QCVN
24:2009/BTNMT, cột B, TCN 678 - 2006). Đặc biệt đáng quan tâm là nồng độ
các chất dinh dƣỡng ở các mẫu này rất cao, tiềm ẩn nguy cơ gây phú dƣỡng khi
xả thải vào các vực nƣớc mặt [6].
1.6. Tổng quan và ứng dụng của đá ong (Laterite) trong lĩnh vực xử lý nước thải
1.6.1. Sơ lược về đá ong
Đá ong đƣợc hình thành từ q trình phong hố của đá, xảy ra mãnh liệt
và kéo dài ở vùng nhiệt đới và đƣợc tăng cƣờng bởi lƣợng mƣa lớn và nhiệt độ
cao. Quá trình chuyển hoá từ đá thành Laterit xảy ra tƣơng đối từ từ bởi sự tăng
cao hàm lƣợng sắt và giảm hàm lƣợng silic trong các mặt cắt Laterit trên đá mẹ
(Đỗ Thị Vân Thanh, 2005)[3]. Thành phần của khoáng Laterit đƣợc thể hiện qua
bảng sau:
Bảng 1.3. Thành phần của Đá ong
STT

Thành phần

Đơn vị (%)

1

SiO2


72,90

2

Fe2O3

3,70

3

K2O/Na2O

1,81

4

CaO

2,00

5

MgO

0,80

6

P2O5


2,35

7

TiO2

1,49

8

Al2O3

14,51

9

SO3

0,55
(Đỗ Thị Vân Thanh, 2005)[3]

14


Đá ong còn c một đặc điểm nổi trội khác là hấp thụ nhiệt kém, tỏa nhiệt
nhanh. Gần nhƣ tất cả các loại đá ong c màu đỏ nâu là bởi vì c các oxit sắt. Đá
ong đƣợc tạo ra từ sự phong h a mạnh mẽ lâu dài của đá mẹ nằm bên dƣới.
Phong h a nhiệt đới (Laterization) là một quá trình kéo dài phong h a h a học
trong đ tạo sự phong phú về độ dày, lớp học, h a học và khoáng vật quặng đất.

Phần lớn các diện tích đất c đá ong nằm giữa các vùng nhiệt đới của chí tuyến
Bắc và chí tuyến Nam.
Trong đá ong c chứa nhiều nguyên tố nhƣ Fe, Al, Si, các kim loại kiềm
và kiềm thổ, ngoài ra còn c lƣợng nhỏ các kim loại khác nhƣ Mn, Cr, V, Ti...
Do c chứa các oxit nhôm, sắt và silic và c nhiều đặc tính hấp phụ tốt nhƣ: Độ
xốp tƣơng đối cao, bề mặt riêng lớn... Nên đá ong đã đƣợc nghiên cứu và sử
dụng làm vật liệu hấp thụ asen và các kim loại nặng.
Đá ong c cấu tạo gồm 2 phần chính là khung xƣơng và sét loang lổ nằm
trong khung. Khung c kết cấu vững chắc, dạng định hƣớng hoặc tổ ong, thƣờng
có màu nâu đỏ, nâu đen, đen, hoặc màu rỉ sét và sét thƣờng nằm trọn trong
khung; tỷ lệ giữa phần xét và phần khung dao động từ 1 đến 1,5 và tăng từ dƣới
lên trên. Theo chiều thẳng đứng, màu sắc của đá ong thay đổi từ nâu vàng, nâu
đỏ ở phần dƣới chuyển lên nâu đen ở phần trên, độ cứng của khung cũng tăng
dần theo hƣớng đ .
1.6.2. Một số các nghiên cứu về ứng dụng của đá ong trong xử lý mơi trường
a. Các cơng trình nghiên cứu ứng dụng đá ong tự nhiên để xử lý nước thải
 Thế giới
Sanjoy K.Maji, Anjali pal, Tarasankar Pal and Asok Adak tiến hành thí
nghiệm dạng cột, dùng đá ong biến tính làm vật liệu chính để xử lý asen trong
nƣớc thải. Các nghiên cứu cột đƣợc thực hiện bằng các cột c độ sâu 10, 20, 30
cm với đƣờng kính trong 2 cm. Nồng độ As (V) ban đầu là 0,5 mg/L và tốc độ
dịng chảy là 7,75 mL/phút. Mơ hình hấp thụ Bohart và Adams đã đƣợc sử dụng
cho xác định các thông số khác nhau nhƣ chiều cao của vùng trao đổi, tốc độ
hấp phụ, thời gian cần thiết khả năng hấp phụ. Ảnh hƣởng của tốc độ dòng chảy
15


và nồng độ ban đầu đã đƣợc nghiên cứu. Khả năng hấp phụ của đất đá ong cho
0,5 mg/L. As (V) đƣợc tìm thấy là 62,32 mg/L và hằng số tốc độ hấp phụ là
1,0911 L/mg H cho độ sâu đáy tối thiểu là 8,47 cm. Cột đƣợc thiết kế theo mơ

hình BDST. Mơ hình đẳng nhiệt thân thiện đƣợc sử dụng để so sánh lý thuyết và
thực nghiệm hồ sơ đột phá trong quá trình năng động. Độ bão hòa thu đƣợc là
36 - 80% [25].
Felix Udoeyo và cộng sự thử nghiệm khả năng hấp phụ kim loại nặng từ
nƣớc thải sinh hoạt và chế biến dầu tại khu vực đồng bằng Niger, Mỹ nơi c
diện tích đất ngập nƣớc lớn thứ 3 thế giới, trầm tích và bùn cát. Kết quả: Đá ong
hấp phụ tốt kim loại nặng trong nƣớc, trầm tích và bùn cát. Khả năng làm sạch
chì đạt 46 -78%, cadimium đạt 26.6 - 37.6%, asen đạt 113.8 - 30.2%. Hiệu quả
xử lý tăng khi nồng độ kim loại giảm. Kết quả từ thí nghiệm tuyến tính với phƣơng
trình đƣợc mơ phỏng bởi Langmuir, các hệ số xác định R2= 0.9 - 0.98 [21].
 Việt Nam
Tại Việt nam, một số nghiên cứu về khả năng loại bỏ chất ô nhiễm trong
nƣớc đã đƣợc thực hiện nhƣng chủ yếu giải quyết một số vấn đề ở g c độ lý
thuyết và tập trung vào khả năng hấp phụ kim loại nặng của đá ong nhƣ:
Nguyễn Hoàng Phƣơng Thảo và cộng sự nghiên cứu khả năng hấp phụ
kim loại nặng và Asen của đá ong huyện Tam Dƣơng, tỉnh Vĩnh Phúc. Nghiên
cứu này đƣợc thực hiện nhằm đánh giá khả năng hấp phụ kim loại nặng và As
trong môi trƣờng nƣớc của đá ong khu vực huyện Tam Dƣơng, tỉnh Vĩnh Phúc ở
các nồng độ ban đầu khác nhau (2,5; 5; 10; 20; 50 mg/l). Kết quả của nghiên cứu
này cho thấy dung lƣợng và hiệu suất hấp phụ kim loại bởi Laterit Tam Dƣơng
theo thứ tự Zn>Cd>Mn >As >Pb. Dung lƣợng hấp phụ Pb, As, Cd, Zn, và Mn
cao nhất của Laterit Tam Dƣơng lần lƣợt là 1553 mg/kg, 756 mg/kg, 397 mg/kg,
281 mg/kg và 143 mg/kg và hiệu suất hấp phụ cao nhất lần lƣợt là 94%, 76%,
70%, 56% và 37%. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy lƣợng kim loại giảm đi
trong dung dịch lớn hơn lƣợng kim loại hấp phụ trong Laterit Tam Dƣơng. Quá
trình hấp phụ và kết tủa kim loại đồng thời xảy ra trong thí nghiệm, trong đ Pb
16


c tỉ lệ kết tủa nhiều nhất (52 – 67%), Zn và Cd c tỉ lệ hấp phụ nhiều nhất (80 –

95%) so với tổng lƣợng kim loại giảm đi trong thí nghiệm [5].
b. Các cơng trình nghiên cứu ứng dụng đá ong biến tính để xử lý
nƣớc thải
 Thế giới
Độ bền và khả năng xử lý các chất ô nhiễm của đá ong đƣợc cải thiện
bằng cách tạo ra các vật liệu biến tính nhiệt hoặc hóa học từ đá ong. Điển hình
cho các nghiên cứu về đá ong biến tính nhiệt là cơng trình nghiên cứu của Liang
Zhang và cộng sự nghiên cứu về khả năng hấp phụ Photpho lên vật liệu đá ong
biến tính nhiệt ở 1700C. Vật liệu đƣợc tạo ra từ đá ong thu thập ở thành phố Vũ
Hán - Trung Quốc với hàm lƣợng SiO2 chiếm 53,2%, Al2O3 chiếm 24,4%, và
Fe2O3 chiếm 14,2%. Thí nghiệm đƣợc thực hiện bằng cách cho 10g vật liệu đá
ong biến tính nhiệt đã đƣợc nghiền mịn vào trong mẫu nƣớc có nồng độ Photpho
từ 0 - 30mg/L và lắc trong 24 tiếng ở nhiệt độ phòng. Kết quả phân tích dung
dịch sau lắc cho thấy nồng độ Photpho đã giảm khoảng 70%, tại điểm cân bằng
khả năng hấp phụ Photpho đạt 0,8 -1mg/g. Alunite là một loại đá ong tự nhiên
giàu nhơm thuộc nhóm Jarosite ở Thổ Nhĩ Kỳ; Thành phần khoáng chủ yếu gồm
SiO2 (43,6%), Al2O3 (22,6%), K2O (5,1%) và các loại khống khác. Vì alunite
tự nhiên là 1 loại khống khơng hịa tan trong nƣớc, vì vậy để tăng hiệu suất hấp
phụ, nghiên cứu đã tiến hành canxit hóa vật liệu tự nhiên ở nhiệt độ cao 9500C,
sau đ đƣợc dùng làm chất hấp phụ Photpho. Hàm lƣợng Photpho đƣợc hấp thụ
tăng lên từ 10 mg/g đến 100 mg/g khi nồng độ P trong nƣớc tăng tƣơng ứng từ
5mg/L đến 200mg/L. Khi pH = 4-5 thì hiệu suất xử lý Photpho đạt cao nhất;
I.M.M Ranhman và cộng sự qua các mẫu đá ong ở Ogasawara - Nhật Bản, với
thành phần hóa học là 55% SiO2, 43% Al2O3 và 2% Fe2O3, kích thƣớc hạt đƣợc
làm mịn tới 1mm, sau đ nung ở nhiệt độ 5000C, sau quá trình hấp phụ thì As
cịn lại trong 25 dung dịch thấp hơn tiêu chuẩn WHO (0,01mg/L). Tác giả đề
cao tính khả quan của kết quả, tuy nhiên thí nghiệm này đƣợc thực hiện trong
phòng với các mẫu nƣớc nhiễm As giả định nên chƣa đánh giá hết độ nhiễu và
17



ảnh hƣởng của ion và kim loại khác trong nƣớc, vì thế cần đƣợc tiến hành các
nghiên cứu thêm [23].
 Việt Nam
Đinh Thị Lan Phƣơng, Nguyễn Thị Liên đã nghiên cứu xử lý chì trong
nƣớc thải phịng thí nghiệm h a bằng vật liệu đá ong biến tính và đất sét nung.
Kết quả đá ong biến tính cho hiệu quả hấp phụ cao hơn nhiều so với đá ong tự
nhiên do đặc tính hóa lý tốt hơn. Hấp phụ kim loại nặng của đá ong là hấp phụ
bề mặt, biến tính đá ong làm tăng độ xốp, tăng diện tích bề mặt, tăng dung lƣợng
hấp phụ ion chì. Nung ở 8500C trong 03h làm diện tích bề mặt đá ong mở rộng
nên giữ đƣợc Pb2+ nhiều hơn. Các thử nghiệm ban đầu cho thấy 2,4 kg vật liệu
(đất sét nung - tro trấu - đá ong - than củi, tỉ lệ 2:0,1:0,2:0,1) kết hợp với 2,4g
PAC xử lý đƣợc 24 lít nƣớc thải chì 0,001M (207ppm). Tạo cối lọc kích thƣớc
lớn và tăng lƣợng đá ong – than củi thì dung lƣợng nƣớc thải lọc sẽ nhiều hơn.
Vật liệu hấp phụ đã qua sử dụng là chất thải rắn nguy hại, cần phải thu gom
riêng và liên hệ với các công ty chuyên xử lý chất thải rắn nguy hại để c biện
pháp xử lý tốt nhất [4].
Ngô Thị Mai Việt và cộng sự thực hiện nghiên cứu với đá ong nung ở
nhiệt độ cao (900 - 9500C), gắn thêm tâm phốt phát. Kết quả cho thấy: Đá ong
biến tính nhiệt – h a học này c khả năng hấp phụ 105 mg/g đối với Pb2+ và từ
20 - 40mg/g cho Co, Cu, Cd, Ni là các ion kim loại nặng c trong nƣớc thải. Tuy
nhiên kết quả đƣợc công bố dựa trên nghiên cứu nƣớc thải giả định với nồng độ
các kim loại nặng đƣợc tạo ra từ dung dịch chuẩn pha lỗng với nƣớc cất, mơi
trƣờng nƣớc thải giả định rất khác so với môi trƣờng nƣớc thải thực tế, để áp
dụng cho nƣớc thải thực thì cần nghiên cứu thêm [8].
1.7. Cơ sở của phƣơng pháp hấp phụ
1.7.1. Hấp phụ
Dùng để tách chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nƣớc thải bằng cách tập
trung những chất đ trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tƣơng tác
giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học). Trong quá trình hấp

18