Faits: A. A.a X._, né en 1959, et dame X._, née en 1959, se sont mariés le 25 avril 1986 à Pully. Deux enfants sont issus de cette union: A._, née en 1988, et B._, née en 1992. A.b X._ souffre d'un cancer du poumon, diagnostiqué en 2000, ainsi que de dépression. Depuis le 1er septembre 2001, il bénéficie d'une rente entière d'invalidité d'un montant mensuel de 2'210 fr. Il perçoit également chaque mois de sa caisse de pension une rente d'invalidité qui se chiffre à 3'514 fr. 35. A.c Par jugement du 4 juillet 2003, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de Lausanne a notamment condamné dame X._ à sept ans de réclusion pour le meurtre de sa fille cadette et pour la tentative de meurtre de sa fille aînée. Ces infractions pénales sont survenues le 14 février 2002, dans le cadre d'un conflit conjugal opposant les parties depuis plusieurs années. B. Le divorce des époux a été prononcé le 20 janvier 2009, par jugement du Tribunal d'arrondissement de Lausanne. X._ a notamment été condamné à verser à son ex-épouse une rente mensuelle de 1'000 fr. à titre d'indemnité équitable au sens de l'art. 124 CC. Statuant sur recours de X._ et recours joint de dame X._, la Chambre des recours du Tribunal cantonal du canton de Vaud a rejeté le second et partiellement admis le premier, réduisant le montant de la rente à 500 fr. et limitant son versement jusqu'au mois de mai 2024. L'arrêt, rendu le 10 juin 2009, a été notifié aux parties le 27 août 2009. C. Par acte du 28 septembre 2009, X._ exerce un recours en matière civile au Tribunal fédéral. Invoquant l'interdiction de l'abus de droit, il conclut à être libéré du versement de toute rente mensuelle à titre d'indemnité équitable selon l'art. 124 CC. L'intimée n'a pas été invitée à répondre. D. Par ordonnance présidentielle du 7 janvier 2010, l'effet suspensif a été attribué au recours. 