Báo cáo chuyên đề: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN Báo cáo chuyên đề: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI Thực hiện: Nhóm – DH10DL 1. Nguyễn Thị Mỹ Hạnh 10157057 2. Võ Châu Việt Khuê 10157080 3. Nguyễn Thị Cẩm Lệ 10157085 4. Huỳnh Thị Bích Liêm 10157086 5. Lê Thị Mỹ Nhung 10157137 6. Lê Thị Kim Ngân 10157119 GVHD: TS. Lê Quốc Tuấn Tp.HCM, tháng 11/2012 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi MỤC LỤC Trang 2 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Kinh tế - xã hội ngày càng phát triển cùng với việc bùng nổ dân số thì nhu cầu về thực phẩm của con người cũng ngày càng tăng.Để đáp ứng nhu cầu này, ngành chăn nuôi thế giới đã phát triển rất nhanh và đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Ngành chăn nuôi thế giới hiện chiếm 70% diện tích đất nông nghiệp và 30% diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích đất bị băng bao phủ) và đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu. Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung cấp một lượng lớn sản phẩm quan trọng cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng đã gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường.Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng, với các khí thải gây hiệu ứng nhà kính như: CO 2 , CH 4 , N 2 O…ngành chăn nuôi hiện đang đóng góp tới 18% hiện tượng nóng lên của trái đất, và theo dự đoán các loại chất thải này sẽ tăng lên trong thời gian tới. Ở nước ta, chất thải chăn nuôi cũng đã trở thành vấn nạn.Theo thống kê, hàng năm đàn vật nuôi Việt Nam thải ra khoảng 73 triệu tấn chất thải rắn và 25-30 triệu khối chất thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất thải khí. Trong đó, khoảng 50% chất thải rắn và 80% chất thải lỏng bị xả thẳng ra môi trường mà không qua xử lý. (Nguyễn Kim Đường, 2011).Việc tìm giải pháp phù hợp để xử lý nước thải sau chăn nuôi trước khi xả ra môi trường là hết sức cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp bền vững. Do vậy chúng ta phải hướng tới một ngành chăn nuôi chất lượng cao, không chỉ giúp đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của con người mà cònđảm bảovề mặt môi trường và xã hội. Trong những năm qua nhà nước ta đã có nhiều cơ chế chính sách nhằm hỗ trợ cho bà con nông dân ứng dụng các tiến bộ khoa học và kỹ thuật trong trồng trọt và chăn nuôi. Công nghệ sinh thái được xem là phương pháp tối ưu nhất trong việc xử lí chất thải chăn nuôi, tối đa hóa lợi nhuận cho người chăn nuôi và là “công nghệ xanh” hướng tới phát triển bền vữngbằng việc kết hợp các quy luật sinh thái và công nghệ để giải quyết các vấn đề môi trường. Tuy nhiên, công nghệ sinh thái chỉ mới được biết đến trong thời gian gần đây, nên việc ứng dụng vẫn chưa được nhân rộng và mang lại hiệu quả cao. Đó là lí do chúng tôi chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lí chất thải chăn nuôi” nhằm mang lại cái nhìn đầy đủ hơn về công nghệ mới này. Trang 3 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Chất hữu cơ Chăn nuôi phát triển Lượng chất thải tăng Chất vô cơ Nhiều mầm bệnh Ô nhiễm môi trường Không khí Đất Nước Đời sống và sản xuất Xử lý và sử dụng chất thải chăn nuôi 2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 2.1. Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi Trang 4 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Trong quá trình chăn nuôi,chất thải chăn nuôi phát sinh bao gồm: - Chất thải do bản thân vật nuôi: phân, nước tiểu, lông, vẩy da… - Nước: từ quá trình tắm rửa gia súc, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh vật dụng trong chăn nuôi. - Thức ăn thừa, thức ăn rơi vãi, vật dụng chăn nuôi, vật phẩm thú y, vỏ bao đựng thức ăn … - Xác vật nuôi chết. - Khí thải từ chuồng nuôi, từ hố chứa phân, nước thải; nơi chế biến thức ăncho gia súc. - Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ chuồng nuôi gia súc. Tất cả chất thải chăn nuôi ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe vật nuôi và con người.Vì vậy, cần biết rõ thành phần, tính chất của chất thải để có phương hướng giải quyết, quản lý phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng chất thải.(Trần Thị Anh Phương, 2011). 2.2. Đặc điểm của chất thải chăn nuôi 2.2.1. Chất thải rắn: • Phân: Phân là sản phẩm thừa của quá trình tiêu hóa thức ăncủa gia súc. Phân gồm những thành phần: - Là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự tiêu hóa vi sinh hay các men tiêu hóa (protein không tiêu hóa được, …), axit amin thoát khỏi sự hấp thu (được thải qua nước tiểu: axit uric (ở gia cầm), urea (gia súc)), các khoáng chất dư thừa cơ thể không sử dụng như P 2 O 5 , K 2 O, CaO, MgO, … phần lớn xuất hiện trong phân. - Các thức ăn bổ sung, thuốc kích thích (thường chứa đồng, kẽm), các kháng sinh hay các men. - Các chất cặn bã trong dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…). - Các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. - Vật dính vào thức ăn: bụi, tro… - Các loại vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn, trong ruột bị tống ra ngoài. • Chất thải rắn: Ngoài phân trong quá trình chăn nuôi còn sinh ra một lượng lớn thức ăn thừa của gia súc rơi vãi, vật liệu lót chuồng và xác súc vật chết, nhau thai… Chúng có thành phần đa dạng hầu hết là các chất hữu cơ dễ phân hủy như cám, ngũ cốc, bột cá, bột tôm…(Trần Thị Anh Phương, 2011). Trang 5 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi 2.2.2. Chất thải lỏng (nước thải) Nước thải từ chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm vật nuôi và khối lượng nước thải rất lớn. Nước thải chăn nuôi chứa chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, nitơ, photpho, và các thành phần khác, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh (loại vi trùng, virut và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh). Trong thành phần chất rắn của nước thải thì hợp chất hữu cơ chiếm 70 - 80% gồm các hợp chất hydratcarbon, protit, axit amin, chất béo và các dẫn xuất của chúng có trong phân và thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ bị phân hủy.Các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, urê, omonium, muối clorua, SO 4 … Các hợp chất trong phân và nước thải dễ dàng bị phân hủy. Nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào lượng thức ăn rơi vãi, mức độ thu gom phân, phương thức thu gom chất thải trong chuồng hay lượng nước sử dụng khi vệ sinh chuồng trại hoặc tắm rửa vật nuôi.(Trần Thị Anh Phương, 2011). 2.2.3. Chất thải khí (khí độc và mùi hôi) Mùi hôi chuồng nuôi là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kị khí và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong phân, nước thải, nước tiểu vật nuôi hay thức ăn dư thừa. Mùi hôi phát sinh nhiều hay ít phụ thuộc vào mật độ vật nuôi, mức độ thông thoáng của chuồng nuôi, nhiệt độ và độ ẩm của không khí. Thành phần các khí phát sinh phụ thuộc vào từng giai đoạn phân hủy chất hữu cơ, tùy thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật nuôi. Các khí này bao gồm: SO 2 , NH 3, CO 2, H 2 S, CH 4 … Sự có mặt của các khí này là nguyên nhân chính làm ô nhiễm không khí và gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và vật nuôi. Khí NH 3 và H 2 S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa của phân do các vi sinh vật gây thối. Ngoài ra, còn được hình thành từ sự phân giải urea của nước tiểu.(Trần Thị Anh Phương, 2011). 2.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng Khi nói đến ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi, vấn đề được quan tâm hàng đầu là nguồn chất thải bao gồm phân và nước tiểu. Để đánh giá được mức độ ô Trang 6 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi nhiễm của nguồn thải trong hoạt động chăn nuôi ta phải xét đến các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng sau. 2.3.1. Chất rắn tổng cộng (Total Solid) Chất rắn tổng cộng trong chất thải chăn nuôi bao gồm chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan, chúng được tạo ra do hàng loạt nguyên nhân khác nhau, lượng chất rắn này sẽ làm ảnh hưởng tới chất lượng nước khi sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất, tiêu tốn nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. 2.3.2. Nitrogen tổng cộng (Total Nitrogen) Nitrogen trong nước thải bao gồm hai dạng vô cơ và hữu cơ (tồn tại ở dạng NH 4 + , NO 2 − , NO 3 − là các sản phẩm phân hủy cuối cùng của các hợp chất chứa nitơ) chúng làm tăng sự phát triển của tảo, thực vật nước. 2.3.3. Phosphate tổng cộng (Total Phosphate) Trong nước thải photpho hầu hết ở dạng muối phosphate, phosphate là chỉ tiêu giám sát mức độ chuyển hóa chất ô nhiễm các công trình xử lý bằng hồ sinh học, thực vật thủy sinh. Phosphate thường tồn tại ở hai dạng vô cơ và hữu cơ, có nhiều trong nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nông nghiệp… Ở nồng độ thích hợp, phosphate sẽ được cây trồng, tảo, rong rêu hấp thụ nhưng khi vượt quá yêu cầu sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa. 2.3.4. Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD_ Biochemical Oxyen Demand) BOD là chỉ tiêu quan trọng xác định mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải thông qua chỉ số oxi để khoáng hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Ngoài ra, BOD còn là một trong những chỉ tiêu đặc trưng để kiểm soát ô nhiễm dòng chảy cũng như từ chỉ số BOD có thể đánh giá hiệu quả công trình xử lý qua lượng oxi do vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. 2.3.5. Nhu cầu oxi hóa học (COD_ Chemical Oxyen Demand) COD là một trong những chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng dùng để kiểm tra mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải, nước mặt cũng như các công trình xử lý nước thải.Chỉ số COD càng cao chứng tỏ các hợp chất hữu cơ trong nước thải càng lớn gây mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước. 2.3.6. Vi sinh vật gây bệnh Trong phân và nước thải chăn nuôi thường chứa các vi sinh vật gây bệnh, các loại trứng giun sán, virus gây bệnh cho người và gia súc. Theo quan trắc và kiểm Trang 7 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi soát ô nhiễm môi trường nước của Lê Trình (1997), thống kê các loại vi khuẩn gây bệnh trong phân gia súc, gia cầm (Bảng 2.3.6) Bảng 2.3.6. Các loại vi khuẩn có trong phân Tên vi sinh v tậ Kh n ng gây b nhả ă ệ i u ki n b di tĐ ề ệ ị ệ Nhi t ệ độ ( o C) Th i gian (phút)ờ Salmonella Typhi S t th ng hànố ươ 60 30 Salmonella Typhi A&B Phó th ng hànươ 55 30 Shigella spp Lỵ 55 60 Vibrio cholerae Tả 55 60 Escherichia coli Viêm d dày, ru t gây ạ ộ tiêu ch yả 55 60 Hepatite A Viêm gan 55 3 - 5 Taenia saginata Sán 50 3 - 5 Microccocus Ung nh tọ 54 10 Streptococus Làm mủ 50 10 Ascaris lumbricoides Giun đ aũ 50 60 Mycobacterium Lao 60 20 Tubecudsis B ch h uạ ầ 55 45 Diptheriac S iở 45 10 Corynerbacterium B i li tạ ệ 65 30 Giardia lamblia Tiêu ch yả 60 30 Tricluris trichiura Giun tóc 60 30 Ngu n: Lê Trình, 1997ồ 2.4. Tác động của chất thải chăn nuôi đến môi trường Trang 8 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi với hàm lượng các chất ô nhiễm cao như các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chất dinh dưỡng như nitơ, photpho, các khoáng chất … kèm theo còn có các vi sinh vật mang mầm bệnh. Lượng chất thải này không được xử lý hợp lý sẽ gây tác động mạnh mẽ đến môi trường nước, môi trường không khí, môi trường đất. Từ đó, sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe người dân sống gần khu vực chăn nuôi, người chăn nuôi và vật nuôi, đặc biệt là lan bệnh cho người và vật nuôi. Thải vào nguồn nước Chất thải chăn nuôi Gây phú dưỡng nguồn nước mặt, nhiễm bẩn nguồn nước ngầm. Ô nhiễm đất Thải vào đất Khí sinh ra trong quá trình phân hủy Ô nhiễm không khí Trang 9 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi 2.4.1. Ô nhiễm môi trường nước Chất thải chăn nuôi xử lý chưa hợp lý hay thải trực tiếp vào môi trường nước sẽ làm suy giảm lượng oxy hòa tan do cơ chế tự làm sạch nhờ vi sinh vật hiếu khí, các vi sinh vật sử dụng oxy để phân hủy các hợp chất hữu cơ từ phân và chất thải chăn nuôi. Thêm vào đó, trong chất thải chăn nuôi hàm lượng chất dinh dưỡng nitơ, photpho cao gây hiện tượng phú dưỡng hóa ảnh hưởngtrực tiếp đến đời sống thủy sinh vật trong nguồn tiếp nhận. Đồng thời, nước là môi trường hội đầy đủ các điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh sôi phát triển lan truyền các vi sinh vật gây bệnh vốn hiện diện trong phân vật nuôi rất nhiều. Bên cạnh ô nhiễm nguồn nước mặt, chất thải chăn nuôi thấm xuống đất đi vào mạch nước ngầm, nhất là các giếng mạch nông gần chuồng nuôi gia súc hay gần hố chứa chất thải không có hệ thống thoát nước an toàn. Ảnh hưởng của một số chất ô nhiễm chính đến môi trường nước như sau: • Chất hữu cơ: Trong thức ăn, một số chất chưa được gia súc, gia cầm đồng hóa và hấp thụ nên bài tiết ra ngoài theo phân, nước tiểu cùng các sản phẩm trao đổi chất. Đây là những chất dễ bị phân huỷ sinh học, giàu Nitơ, Photpho và một số thành phần khác. Sự phân hủy các chất này trải qua nhiều giai đoạn, tạo ra các hợp chất như: axit amin, axit béo, các chất khí gây mùi hôi khó chịu và độc hại. Ngoài việc gây mùi, việc phân huỷ các chất béo trong nước còn làm thay đổi pH, gây điều kiện bất lợi cho quá trình phân hủy sinh học các chất ô nhiễm.Một số hợp chất Cacbonhydrate, chất béo trong nước thải có phân tử lớn, không thể thấm qua màng sinh vật. Để chuyển hóa các phân tử này, vi sinh vật thủy phân các hợp chất phức tạp thành những chất đơn giản. Cacbonhydrate, chất béo Đường đơn, protein Axit amin, chất béo Axit béo mạch ngắn vsv vsv Trang 10 [...]... vào xử lí chất thải chăn nuôi 3.2.1 Xử lý chất thải rắn Chất thải rắn Xử lý Biogas Ủ Đun bếp Chạy máy phát điện Thắp sáng Bón cây Sưởi ấm cho vật nuôi Khí biogas Phân chuồng sau khi xử lý Trang 20 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Hình 3.2.1.Sơ đồ xử lý chất thải thải rắn Hình 3.2.1 trên là một mô hình xử lý chất thải rắn chăn nuôi kép kín, không sinh ra chất thải .Chất thải. .. sâu 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH THÁI TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 3.1 - Khái niệm Công nghệ sinh thái là sự kết hợp các quy luật sinh thái và công nghệ để giải quyết các vấn đề môi trường như xử lý chất thải, kiểm soát xóa mòn phục hồi sinh thái và - nhiều ứng dụng khác nhằm hướng tới sự phát triển bền vững Việc áp dụng công nghệ sinh thái vào xử lý chất thải chăn nuôi đem là hiệu quả cao Vì công nghệ. .. này xử lý triệt để lượng chất thải chăn nuôi, hầu hết chất thải chăn nuôi sau khi qua xử lý đều được sử dụng làm phân bón cây hay làm chất đốt…vừa giải quyết được vấn đề môi trường vừa đem lại hiệu quả kinh tế Hiện nay, công nghệ sinh thái đã không còn xa lạ với người dân, nó đã được ứng dụng rộng rãi bởi tính năng “không đòi hỏi công nghệ cao và không sinh ra chất thải 3.2 Ứng dụng công nghệ sinh thái. .. được sử dụng triệt để, không bị phát tán ra ngoài nên hạn chế ô nhiếm môi trường và dịch bệnh.Đồng thời, lượng phân sau xử lý cũng rất thích hợp để bón cho cây trồng.Hiện nay, mô hình này đã được ứng dụng rộng rãi, và đây là mô hình hướng tới chăn nuôi sinh thái 3.2.2 Xử lý chất thải lỏng Nước thải sau biogas Chất thải lỏng Xử lý Trang 21 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Biogas... vật nuôi Thắp sáng Hệ thống đất ngập nước nhân tạo Ao lắng Tưới cây Hình 3.2.2.Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi Sơ đồ hình 3.2.2 mô tả một cách đơn giản việc ứng dụng công nghệ sinh thái vào xử lý nước thải chăn nuôi Công nghệ biogas và sử dụng công nghệ đất ngập nước là công cụ xử lý nước thải có hiệu quả cao.Ngoài ra, nước thải còn được xử lý dựa vào khả năng tự làm sạch của nước bằng cách đưa nước thải. .. chất thải Sử dụng hệ thống VAC để xử lý chất thải chăn nuôi rất đơn giản, chỉ cần có sự tham gia của con người trong việc phân bón sinh học, thức ăn cho chăn nuôi, v.v… và kiểm soát quá trình xử lý chất thải của VAC thì sẽ đạt được hiệu quả cao nhất cho hệ thống và bảo vệ môi trường 4 Kết luận Để hướng tới một ngành chăn nuôi phát triển bễn vững, việc ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải. .. trữ và xử lý chất thải mà các loại khí sinh ra ở nồng độ khác nhau Trang 12 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Sơ đồ 2.3.2.Các sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí hỗn hợp chất thải chăn nuôi. Nguồn: Trương Thanh Cảnh (1999) Trích Nguyễn Vũ Nam (2001) Khí thường gặp trong chăn nuôi là khí CO 2, CH4, H2S, NH3.Nhữngkhí này tạo nên mùi hôi thối trong hầu hết khu vực chăn nuôi, ... nước ngầm, làm ô nhiễm mạch nước ngầm 2.4 Xử lý chất thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học Về mặt lý thuyết, có rất nhiều phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi .Trong đó, xử lý sinh học là quá trình được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất 2.4.1 Xử lý phân gia súc Phương pháp sinh học trong xử lý phân gia súc là dùng các vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ có trong phân Bao gồm: a) Bón phân tươi: phương... hồ sinh học (ao hiếu khí, ao kỵ khí, ao tùy nghi), tại đây các chất nhiễm bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước.Nước thải sau xử lý hoàn toàn có thể đem tưới cây hoặc thải ra nguồn tiếp nhận mà không gây ra ô nhiễm môi trường a) Sản xuất khí sinh học (biogas) Trang 22 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi Lượng chất hữu cơ phức tạp có trong nước thải chăn nuôi được vi sinh. .. chất hữu cơ chưa phân hủy và sinh khối vi sinh vật lắng lại, nâng cao chất lượng dòng nước thải ra (Lê Thị Lan Thảo, 2005) 2.4.3 Xử lý mùi hôi Xử lý mùi hôi chuồng trại bằng phương pháp sinh học dựa trên việc sử dụng vi sinh vật để oxi hóa các hợp chất có mùi trong không khí, tạo các sản phẩm không Trang 19 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi có mùi hoặc có cường độ mùi thấp hơn . tháng 11/2012 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi MỤC LỤC Trang 2 Ứng dụng công nghệ sinh thái trong xử lý chất thải chăn nuôi 1. ĐẶT. xuất Xử lý và sử dụng chất thải chăn nuôi 2. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 2.1. Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi Trang 4 Ứng dụng công nghệ sinh thái