MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, chăn nuôi lợn (CNL) đang dần trở thành
một ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, hàng năm cung cấp trung bình
khoảng 3.670.000 tấn thịt hơi/năm, chiếm 64% tổng sản lượng thịt các loại
vật nuôi [1]. Song song với giá trị kinh tế thì ngành CNL của Việt Nam cũng
đang tạo ra một lượng lớn các loại chất thải (nước thải, khí thải, chất thải rắn),
gây ra nhiều áp lực, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng đến sức
khỏe của con người và các hệ sinh thái tự nhiên. Trong đó, nước thải là thành
phần rất đáng lo lắng, theo số liệu thống kê của Bộ NN&PTNT, năm 2020,
nước thải từ CNL chiếm 75 triệu m3 (tương đương khoảng 65,7% tổng lượng
nước thải của ngành chăn nuôi) [2]. Cùng với lượng thải lớn, thì nước thải
CNL có hàm lượng các chất hữu cơ (BOD, COD), chất rắn lơ lửng (SS), các
hợp chất nitơ (N), vi sinh vật (VSV) gây bệnh rất cao và vượt giới hạn cho
phép của quy chuẩn thải nhiều lần. Trong đó, các hợp chất nitơ là đáng quan
ngại nhất bởi đây là thành phần vừa khó xử lý (do công nghệ phức tạp, cần
nhiều năng lượng, chi phí xử lý và đầu tư cao, mặt bằng xây dựng lớn) và vừa
gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường.
Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng, nước thải CNL sau bể biogas chứa nhiều
các hợp chất nitơ, với nồng độ tổng nitơ (TN) thường dao động từ 115 - 630
mg/L [3-7]. Các hợp chất nitơ sẽ đe dọa rất lớn đến sự an toàn của nguồn
nước, với nồng độ cao khi thải vào môi trường sẽ gây hiện tượng phú dưỡng,
tảo độc nở hoa [8] và gây hại đến các động vật thủy sinh [9], ví dụ ở hàm
lượng lớn hơn 4,26 mg/L NH4+ gây độc cho tôm sú [10]. Vì vậy việc xử lý
các hợp chất nitơ trong nước thải CNL sau bể biogas có ý nghĩa rất lớn trong
việc bảo vệ môi trường và các hệ sinh thái.
Có nhiều công nghệ xử lý các thành phần ô nhiễm chính (COD, TN)
trong nước thải CNL đã được nghiên cứu, áp dụng và phần lớn tập trung vào
công nghệ sinh học gồm: Sinh học kỵ khí (đệm bùn kỵ khí dòng chảy ngược
(UASB), lọc kỵ khí, hầm biogas); sinh học hiếu khí (bùn hoạt tính, lọc hiếu
khí, bùn hoạt tính theo mẻ (SBR)); công nghệ thiếu - hiếu khí kết hợp; công
nghệ sinh học kết hợp với lọc màng (MBR); đất ngập nước (ĐNN); và công
nghệ kết hợp các quá trình sinh học,.... Trong đó, các công nghệ đơn lẻ như:
ĐNN, UASB, biogas, lọc sinh học,.... xử lý được cơ bản chất hữu cơ (hiệu
