ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Nước thải chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
- Cỏ Vetiver sử dụng trong thí nghiệm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước thải chăn nuôi lợn được lấy từ Trung tâm giống cây trồng - Học Viện Nông nghiệp Việt Nam.
2.1.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: TDP Sơn Trung – Phường Bắc Sơn – Thị xã PhổYên – Tỉnh Thái Nguyên.
Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng môi trường nước thải tại một số trang trại chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến môi trường chăn nuôi lợntại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
- Nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver.
Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Đánh giá chất lượng môi trường và ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến môi trường chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
- Thu thập số liệu thứ cấp: Tại các phòng ban chức năng của Phòng NN và PTNT thị xã Phổ Yên, Sở NN và PTNT tỉnh Thái Nguyên, Cục Thống kê tỉnh Thái Nguyên, niên giám thống kê tỉnh Tỉnh Thái Nguyên năm 2016.
- Thu thập số liệu sơ cấp:
+ Phỏng vấn trực tiếp người dân tại các trang trại chăn nuôi lợn và khu vực lân cận tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên về tình hình ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi.
+ Điều tra trực tiếp các phương pháp xử lý chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
+ Lấy mẫu nước thải tại 4 trang trại chăn nuôi lợn đem phân tích.
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver
2.3.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Cỏ Vetiver trước khi trồng thí nghiệm được ươm trong bầu (đất, mùn cưa, phân vi sinh) trong thời gian 30 ngày Chọn những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiều dài lá và chiều dài dễ tương đương để trồng thí nghiệm.
Cỏ Vetiver được trồngthủy canh vào thùng xốp theo thứ tự các công thức thí nghiệm Mỗi thùng trồng 5 cây.
Khu vực thí nghiệm được thiết kế có mái che bằng tấm nhựa trắng để tránh mưa và cho ánh nắng mặt trời xuyên qua.
Tiến hành lấy nước thải chăn nuôi tại bể chứa ở trang trại, sau đó cho vào thùng xốp có kích thước 60 x 50 x 50 cm Lượng nước thải chứa trong mỗi thùng là 20 lít/thùng Thí nghiệm gồm 4lô, mỗi lô gồm 1 thùng đối chứng (không trồng cỏ Vetiver) và 3 thùng lặp lại thí nghiệm.
Lô1: Chứa nước thải ở đầu vào của hố thu
Lô2: Chứa nước thải đầu ra của biogas
Lô3: Chứa nước thải đầu ra của bể lắng
Lô4: Chứa nước thải ở kênh nước gần trang trại
2.3.2.2 Phương pháp theo dõi thí nghiệm
Sau 30 ngày tiến hành xác định các chỉ tiêu sinh trưởng của cỏ Vetier như khối lượng tươi của thân và rễ, chiều dài dễ, chiều cao thân bằng phương pháp cân đo. Ở các giai đoạn theo dõi, xác định các chỉ số môi trường nước để đánh giá hiệu quả cải thiện chất lượng nước thải của cỏ Vetiver.
2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước ô nhiễm
Theo TCVN 5999:1995 về Chất lượng nước, lấy mẫu và hướng dẫn lấy mẫu nước thải. a) Dụng cụ lấy mẫu
+Dùng chai đựng mẫu bằng thủy tinh hoặc bằng nhựa có nút đậy, được rửa sạch và tráng bằng nước cất.
+ Găng tay, phích đá để bảo quản mẫu. b) Phương pháp lấy mẫu
- Trang trại 1 (TT1): Ông Phạm Văn Cảnh– xóm Chằm 7A – xã Minh Đức – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
- Trang trại 2 (TT2): Ông Lê Văn Dũng – TDPThuận Đức – PhườngBắc Sơn – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
- Trang trại 3 (TT3): Ông Nguyễn Văn Hào – xóm Đèo Nứa – xã Phúc Thuận – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
- Trang trại 4 (TT4): Ông Trần Đăng Phẩm – xóm Đồng Đèo – xã Phúc Thuận – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
+ Tiến hành lấy mẫu tại các vị trí, thời điểm khác nhau Các mẫu lấy đều được bảo quản và vận chuyển không quá 2h ngoài thực địa, sau đó được đem về phòng thí nghiệm để tiến hành xác định hàm lượng các chất ô nhiễm.
+ Tại cửa vào và ra của hệ thống xử lý biogas: mỗi trang trại lấy 3 mẫu.+ Tại đầu vào và ra của bể lắng, lọc: mỗi trang trại lấy 3 mẫu.
+ Tại ao, hồ, kênh nước xung quanh trang trại: mỗi trang trại lấy 3 mẫu.
* Phương pháp lấy mẫu: Dùng chai nhựa hoặc chai thủy tinh đã được tráng sạch bằng nước cất Đặt chai sâu xuống dưới mặt nước từ 20 - 30cm, miệng chai hướng về dòng nước tới.Lấy đầy nước vào chai.Khi lấy mẫu tránh không để không khí, rác và các vật dụng khác chui vào chai.
* Thời gian lấy mẫu đối với thí nghiệm sử dụng cỏ Vetiver:Lấy mẫu nước phân tích trước và sau khi trồng cỏ Vetiver 30 ngày.
2.3.3.2 Phương pháp bảo quản mẫu
Bảng 2.1 Phương pháp bảo quản mẫu trước khi phân tích
Dụng cụ chứa mẫu Phương pháp bảo quản
Thời gian giữ mẫu lưu
1 BOD Chai thủy tinh Giữ ở 4 0 C 6 giờ
2 COD Chai thủy tinh Cho H2SO4, để pH
4 Coliform Chai thủy tinh tránh ánh sáng - 19 giờ
5 Tổng P Chai nhựa Giữ ở 4 0 C 28 ngày
6 Tổng N Chai nhựa Cho H2SO4, để pH
2.3.3.3 Phương pháp phân tích mẫu
Bảng 2.2 Các phương pháp phân tích và tiêu chuẩn phân tích
TT Thông số Phương pháp phân tích, số hiệu tiêu chuẩn
- TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) – Chất lượng nước – Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu.
- TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) - Chất lượng nước
- Lấy mẫu Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.
- TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992) - Chất lượng nước -Lấy mẫu Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.
TT Thông số Phương pháp phân tích, số hiệu tiêu chuẩn pH
- TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lượng nước - Xác định pH.
- SMEWW 2550B – Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định pH.
- TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 1: Phương pháp pha loãng và cấy có bổ sung allylthiourea.
- TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 2: Phương pháp dùng cho mẫu không pha loãng.
- SMEWW 5210 B – Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định BOD.
- TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD).
- SMEWW 5220 - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định COD.
Tổng chất rắn lơ lửng
- TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh.
- SMEWW 2540 - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định chất rắn lơ lửng.
- TCVN 6638:2000 Chất lượng nước - Xác định nitơ - Vô cơ hóa xúc tác sau khi khử bằng hợp kim Devarda.
- SMEWW 4500-N.C - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định nitơ.
- TCVN 6202:2008 – Chất lượng nước – Xác định phốt pho – Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat.
- SMEWW 4500-P.B&D - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định phốt pho.
- TCVN 6187-1:2009 Chất lượng nước – Phát hiện và đếm escherichia coli và vi khuẩn coliform Phần 1: Phương pháp lọc màng.
- TCVN 6187-2:1996 Chất lượng nước – Phát hiện và đếm escherichia coli và vi khuẩn coliform Phần 2: Phương pháp nhiều ống (có xác suất cao nhất).
- SMEWW 9222 B– Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định coliform.
2.3.4 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
- Thống kê các số liệu và xử lý bằng phần mềm Excel.
- Phân tích số liệu và so sánh với QCVN 24: 2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp; QVCN 38/2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh;QCVN 01-79:2011/BNN - PTNT: Quy chuẩn ký thuật quốc gia về cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm, qui trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Thành phần và tính chất môi trường nước thải tại một số trang trại chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải phát sinh từ các trang trại chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn là hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng được biểu thị qua các thông số như: COD, BOD5, TN, TP, TSS… và là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường Đây là những thành phần dễ phân hủy, gây mùi hôi thối, phát sinh khí độc, làm sụt giảm lượng ôxy hòa tan trong nước và đặc biệt nếu không được xử lý khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ gây ô nhiễm môi trường, gây phì dưỡng hệ sinh thái, làm ảnh hưởng đến cây trồng và là nguồn dinh dưỡng quan trọng để các vi khuẩn gây hại phát triển Ngoài ra trong nước thải của trang trại chăn nuôi có chứa hàm lượng lớn các vi khuẩn gây bệnh dịch, đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người cũng như động vật trong khu vực Qua kết quả nghiên cứu thì các trang trại trên địa bàn thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên đều áp dụng các biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi khác nhau Một trong số đó là biện pháp sử dụng mô hình khí sinh học (hố biogas) đang mang lại hiệu quả tốt nhất Để đánh giá hiệu quả của việc áp dụng biện pháp sử dụng mô hình khí sinh học trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn Chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu nước thải chăn nuôi lợn tại một số điểm chăn nuôi lợn trên địa bàn với các vị trí khác nhau để phân tích thành phần và tính chất nước thải sau đó so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi QCVN 08-2015/BTNMT và QCVN 62-2016/BTNMT Từ đó đánh giá kết quả xử lý nước thải của các mô hình khí sinh học (hố biogas) khu vực nghiên cứu có mang lại hiệu quả tốt thực sự không Kết quả như sau:
3.1.1 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của hố thu
Kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4 trang trại trước khi xử lý, hàm lượng các chất trong nước thải được thể hiện dưới bảng 3.1:
Kết quả bảng 3.1 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4 trang trại như sau:
Chỉ tiêu pH của cả bốn trang trại đều nằm ở mức dưới 5,5 so với QCVN thì chỉ tiêu pH của cả 4 trang trại đều chưa đạt được tiêu chuẩn cho phép.
Bảng 3.1 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của hố thu
Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
QCVN 62-2016 TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 5,40 5,25 5,39 5,23
Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải của cả 4 trang trại so với QCVN 08-
2015 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép là hơn 15mg/l Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì cả 4 trại đều nằm trong mức tiêu chuẩn cho phép là dưới 100 mg/l.
Chỉ tiêu COD của mẫu nước thải của TT1 và TT4 đều trên 50 mg/l vàTT2 và TT3 đều trên 30 mg/l so với QCVN 08-2015 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 1,01 – 1,81 lần Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì cả 4 trại đều vẫn nằm trong mức tiêu chuẩn cho phép là dưới 300 mg/l.
Chỉ tiêu DO của mẫu nước thải của các trang trại đều rất thấp dao động từ 2,29 – 2,96 mg/l thấp hơn 0,57 so với QCVN 08-2015 là> 4 ng/l.
Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải của 4 trang trại đều cao trên 80 mg/l vượt quá so với QCVN08-2015 Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì chỉ tiêu TSS quy định cho phép là 150mg/l Như vậy, cả 4 trang trại đều đạt tiêu chuẩn. Chỉ tiêu tổng N của cả 4 trang trại đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép làthấp hơn 150 mg/l so với QCVN 62-2016.
Chỉ tiêu tổng P của TT1 cao gấp 4,0 lần, TT2 cao gấp 4,2 lần và TT4 cao gấp 4,1 lần và TT4 cao gấp 4,1 lần so với QCVN 08-2015.
Theo QCVN 08-2015 chỉ tiêu colifrom có trong nước thải là thấp 7,5x10 3 MPN/100ml và theo QCVN 62-2016 chỉ tiêu colifrom có trong nước thải là thấp 5x10 3 MPN/100ml Như vậy, cả 4 trang trại đều có chỉ số colifrom vượt quá so với tiêu chuẩn so phép.
Sau khi phân tích, đánh giá nước chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4 trang trại có các chỉ tiêu phân tích vượt quá ngưỡng hoặc nằm dưới ngưỡng cho phép so với QCVN 08-2015 như chỉ tiêu pH, BOD5, COD, DO, TSS, tổng P và colifrom của cả 4 trang trại không đạt chỉ tiêu cho phép So với QCVN 62-2016 thì chỉ chỉ tiêu pH và colifrom của 4 trang trại đều không đạt tiêu chuẩn cho phép Như vậy chất lượng nước tại đầu ra hệ thống bể lắng của bốn trang trại cũng chưa đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước thải theo QCVN. Đánh giá kết quả phân tích mẫu nước thải ở đầu vào hố thu với các kết quả nghiên cứu về tình hình nước thải chăn nuôi tại tỉnh Thái Nguyên trước đó như: Nguyễn Thị Minh Huệ (2012) [9]; Ngô Thị Tuyết Nga (2013) [17]; ĐinhThị Đương (2016) [8] và Đào Thị Huyền Trang (2016) [25] thì chất lượng nước tại đầu ra hệ thống bể lắng đều có tính chất giống nhau đó là các chỉ tiêu về chất lượng nước thải đều không đạt tiêu chuẩn cần phải tiến hành Xử lý trước khi thải ra môi trường.
3.1.2 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ thống biogas
Sau khi tiến hành lấy mẫu nước thải tại đầu vào hố thu, chúng tôi tiếp tục lấy mẫu nước thải tại đầu ra của hệ thống biogas của 4 trang trại để phân tích đánh giá hiệu quả Xử lý nước thải của hố biogas sinh học Kết quả phân tích hàm lượng các chất trong nước thải được thể hiện dưới bảng 3.2.
Bảng 3.2 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ thống biogas
Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
QCVN 62-2016 TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 pH 5,5 - 9 5,5 - 9 5,65 5,51 5,50 5,34
Kết quả bảng 3.2 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi lợn sau bể biogas của 4 trang trại như sau:
Chỉ tiêu pH theo QCVN là từ 5,5 – 9 như vậy sau khi Xử lý qua hố ủ biogas thì pH của trang trại 1,2 và 3 là đạt tiêu chuẩn cho phép còn TT4 nằm dưới ngưỡng cho phép.
Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải TT1 là 1,12 mg/l và TT2 là 3,04 mg/l và TT3 là 6,80 mg/l so với QCVN 08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép là dưới 15 mg/ml Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải TT4 là 18,48 mg/l vượt quá 1,23 lần so với tiêu chuẩn cho phép Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì chỉ tiêu BOD5 nằm ở mức cao hơn 100 mg/l nên cả 4 trại đều nằm trong mức tiêu chuẩn này.
Chỉ tiêu COD của mẫu nước thải TT1, TT2 và TT3 so với QCVN 08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép là dưới 30 mg/l Chỉ tiêu COD của mẫu nước TT4 là 35,60 mg/l cao hơn 1,19 lần so với QCVN 08-2015 Các mẫu nước thải của cả 4 trang trại so với QCVN 62-2016 đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép là dưới 300 mg/l.
Theo QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu DO trong nước thải phải đạt từ 4 mg/l trở lên Như vậy, chỉ tiêu DO của mẫu nước thải TT1 là 5,91 mg/l, TT2 4,38 mg/l và TT3 là 4,25 mg/l và TT4 là 4,14 mg/l đạt tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải của TT1 là 44 mg/l và TT2 là 48 mg/l nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 08-2015 là dưới 50 mg/l Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải của TT3là 53 mg/l và TT4 đều là 64 mg/l cao hơn so vớitiêu chuẩn cho phép Theo QCVN 62-2016 chỉ tiêu TSS trong nước thải đạt thấp hơp 150 mg/l nên mẫu nước của cả 4 trang trại đều nằm trong tiêu chuẩn này.
Chỉ tiêu tổng N theo QCVN 08-2015 quy định là dưới 150 mg/l trong khi tổng N trong mẫu nước thải của TT1 là 62,41 mg/l; TT2 là 61,95 mg/l; TT3 là 67,65 mg/l và TT4 là 85,26 mg/l đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu tổng P của mẫu nước thải TT1: 0,25 mg/l; TT2: 0,28 mg/l đều nằm trong giới hạn cho phép so với QCVN08-2015 Tổng P trong mẫu nước thải TT3 là 0,32 mg/l và TT4 là 0,39 mg/l vượt quá so với QCVN08-2015.
Ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến đến môi trường chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
Chúng tôi đã tiến hành điều tra phỏng vấn 60 hộ gia đình thuộc thị xãPhổ Yên, tỉnh Thái Nguyên với các nội dung như điều tra về tình hình chăn nuôi trên địa bàn, điều tra về đánh giá chất lượng nước họ đang sử dụng theo phương pháp cảm quan, điều tra các nguồn tiếp nhận và hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi, và đánh giá nhận thức của người chăn nuôi đối với sức khỏe con người Kết quả cụ thể như sau:
3.2.1 Kết quả điều tra nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm và việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn
Kết quả điều tra phỏng vấn về đánh giá chất lượng nước của 60 hộ dân đang sử dụng theo phương pháp cảm quan, cụ thể như sau:
Bảng 3.4 Nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm do nước thải chăn nuôi lợn tại địa phương Loại
Số phiếu Tỷ lệ (%) Số phiếu Tỷ lệ (%)
(Nguồn: Số liệu điều tra phỏng vấn, 5/2019)
Qua bảng 3.4 ta thấy rằng, hầu hết người dân trên địa bàn phường Hương Sơn khi được điều tra đều đưa ra nhận định về nguồn nước mình đang sử dụng cho sinh hoạt đang có dấu hiệu bị ô nhiễm Đặc biệt là nguồn nước mặt và nước ngầm Tuy mức độ ô nhiễm tại mỗi khu vực điều tra là khác nhau và cách nhìn nhận về chất lượng nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt của người dân cũng khác nhau:
Về nước mặt: Có 37/60 hộ (chiếm 61,7%) số hộ điều tra cho rằng nguồn nước mặt mà họ đang sử dụng rất ô nhiễm ; 15/60 hộ (chiếm 25,0%) số hộ điều tra cho rằng nguồn nước mặt có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ và có 8/60 hộ (chiếm 13,3%) số hộ điều tra cho rằng nguồn nước mặt không bị ô nhiễm.
Về nước ngầm: Có 10/60 hộ (chiếm 16,67%) số hộ điều tra cho biết nguồn nước họ đang sử dụng rất ô nhiễm, 20/60 hộ (chiếm 33,33%) số hộ điều tra cho biết nguồn nước họ đang sử dụng ô nhiễm nhẹ và 30/60 hộ(chiếm 50,00%) số hộ điều tra cho biết nguồn nước họ sử dụng chưa có dấu hiệu bị ô nhiễm.
Theo kết quả đánh giá thì mức độ đánh giá của người dân về tình trang ô nhiêm do nước thải chăn nuôi là tương đối cao do vùng khảo sát không có nước máy chủ yếu là nước giếng Tuy nhiên, khi hỏi các hộ gia đình có mang mẫu nước đi phân tích đánh giá và kiểm tra hay không thì có đến 56/60 hộ chiếm 93,33% là không phân tích mẫu nước sinh hoạt của gia đình còn 4/60 hộ chiếm 6,67% là mang mẫu nước đi phân tích Điều này chứng tỏ mặc dù nhận thức của người dân về ô nhiễm nước phải do chăn nuôi là có nhưng để kiểm tra và đánh giá mức độ ô nhiễm do nước thải chăn nuôi đối với nước sinh hoạt của gia đình còn chưa cao.
3.2.2 Kết quả điều tra các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi Để đánh giá biện pháp quản lý chất thải chăn nuôi tại các trang trại tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên chúng tôi cũng tiến hành làm phiếu điều tra (mẫu phiếu tại mục lục) và thực hiện với tổng số 60 hộ dân Kết quả như sau:
Bảng 3.5 Các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi
TT Nước thải chăn nuôi Số hộ Tỷ lệ %
II Hệ thống xử lý nước thải
9 Hệ thống xử lý khác 7 11,7
(Nguồn: Số liệu điều tra phỏng vấn, 5/2019)
Qua kết quả điều tra phỏng vấn, dựa trên bảng 3.5 các nguồn tiếp nhận và hệ thống xử lý nước thải trong chăn nuôi và biểu đồ trên ta thấy:
+ Nguồn tiếp nhận: nước thải được vào cống thải chung chiếm 25%, nước thải trong chăn nuôi được người dân thải tràn ra vườn rồi ngấm xuống đất với tỷ lệ 25% hộ gia đình, số hộ gia đình còn lại thải vào bể biogas chiếm 50%, thải ra ruộng hoặc xây một hố chứa cho nước thải ngấm sang dùng làm phân bón cho rau, cây trồng Nước thải trong chăn nuôi ngấm xuống đất sẽ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm.
+ Hệ thống xử lý nước thải: có 38/60 hộ gia đình xử lý nước thải chăn nuôi bằng bể biogas chiếm 63,3%, 15/60 hộ gia đình xử lý nước thải chăn nuôi bằng cách tách lấy phân chiếm 25%, còn lại 7/60 hộ gia đình xử lý nước thải chăn nuôi bằng cách khác.
Chúng tôi lấy kết quả nước thải trước và sau xử lý của 4 trang trại có hệ thống xử lý nước thải theo bằng biogas để đánh giá mức độ xử lý kết quả trình bày tại bảng 3.6.
Bảng 3.6 Hiệu quả xử lý nước thải theo các hình thức xử lý bằng biogas đang áp dụng tại 4 trang trại chăn nuôi lợn thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái
Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
Sau xử lý pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 5,40 5,71 5,25 5,54 5,39 5,57 5,23 5,50 BOD 5 mg/l 15 100 38,08 1,02 26,32 2,72 21,28 4,96 37,52 15,60 COD mg/l 30 300 54,40 2,40 41,72 7,20 30,40 22,80 53,60 28,00
DO mg/l > 4 - 2,96 6,42 2,29 4,75 2,35 4,54 2,98 4,46 TSS mg/l 50 150 84,00 35,00 88,00 38,00 89,00 42,00 98,00 51,00 Tổng N mg/l - 150 125,58 54,52 119,63 52,64 123,67 57,39 134,62 75,67 Tổng P mg/l 0,3 - 1,19 0,14 1,25 0,19 1,23 0,29 1,22 0,31
0 3 5,1x10 3 Kết quả bảng 3.6 cho thấy độ pH nước thải của 4 trang trại trước xử lý đều thấp hơn so với tiêu chuẩn cho phép (dao động từ 5,23 – 5,40) Kết quả xử lý thông qua hệ thống biogas cho thấy pH có tăng nhẹ cụ thể là TT1 từ 5,40 tăng lên 5,71; TT2 từ 5,25 tăng lên 5,54; TT3 từ 5,39 tăng lên 5,57; TT4 từ 5,23 tăng lên 5,50 Tuy đã đạt được tiêu chuẩn cho phép nhưng chỉ số pH vẫn thấp.
Chỉ tiêu BOD5 theo QCVN 62-2016 là 100 mg/l so với các mẫu nước thải trước và sau xử lý đều nằm trong ngưỡng cho phép Tuy nhiên, so với QCVN 08-2015 là dưới 15 mg/l thì cả bốn trang trại đều không đạt tiêu chuẩn cho phép đối với nước trước khi xử lý (BOD5 dao động từ 21,28 – 38,08 mg/l) kết quả xử lý bằng hệ thống biogas thì TT1 là 1,02 mg/l và TT2 là 2,72 mg/l và TT3 là 4,96 mg/l so với QCVN 08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Riêng TT4 chỉ tiêu BOD5 là 15,60 mg/l vượt quá 0,60 mg/l so với tiêu chuẩn cho phép Nếu đánh giá mức độ xử lý thì TT1 là 97,32%; TT2 là 89,67%; TT3 là 76,69% và TT4 là 58,42%.
Chỉ tiêu COD trước khi xử lý của 4 trang trại nằm trong mức 30,40 – 54,40 mg/l so với QCVN 62-2016 đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép là dưới 300 mg/l Nhưng so với QCVN 08-2015 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép là dưới 30 mg/l Sau khi xử lý của mẫu nước thải của bốn trang trại so với QCVN 08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép là dưới 30 mg/l Trong đó kết quả xử lý của TT1 là 95,59%; TT2 là 82,74% ; TT3 là 76,69% và TT4 là 47,76%.
Theo QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu DO trong nước thải phải đạt từ 4 mg/l trở lên Như vậy, trước khi xử lý cả bốn trang trại đều chưa đạt mức cho phép. Sau khi xử lý thì chỉ số DO của TT1 tăng 2,17 lần; TT2 tăng 2,07 lần; TT3 tăng 1,93 lần và TT4 tăng 1,50 lần Chỉ số DO trong nước thải của 4 trang sau khi xử lý đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép.
Khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver trong mô hình thí nghiệm
Để cải thiện chất lượng nước và hạn chế tình trạng ô nhiễm đối với nước thải chăn nuôi trên địa bàn thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên tôi đãtiến hành nghiên cứu khả năng sinh trưởng trong nước thải chăn nuôi sau bểbiogas bằng cỏ Vetiver Từ việc đánh giá hiện trạng và kiểm tra hàm lượng các thông số ô nhiễm trong nước thải từ các trang trại, chúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm trên cơ sở sử dụng kết hợp phương pháp hiện đang được áp dụng tại các trang trại ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên, từ đó là kết hợp giữa xử lý biogas hoặc bể lắng với trồng cỏ Vetiver Thí nghiệm được tiến hành trên mẫu nước thải của TT4 có mức độ ô nhiễm cao nhất Sau khi tiến hành đã thu được kết quả khả quan.
3.3.1 Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver
Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ Vetiver trong mô hình thí nghiệm cho thấy, cỏ có thể sinh trưởng và phát triển Điều này được thể hiện qua sự thay đổi của các chỉ tiêu tăng trưởng như tỉ trọng sinh khối, chiều dài rễ và chiều cao thân lá của cỏ Vetiver tại các lô thí nghiệm theo thời gian nghiên cứu (bảng 3.8).
Bảng 3.8 Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver trong ba tháng thí nghiệm
Nội dung Đầu vào của hố thu Đầu ra hệ thống biogas
Kênh nước gần trang Sinh trại khối (g)
Kết quả hình 3.8 cho thấy, sau 1 tháng tại ba vị trí khác nhau cho kết quả sinh trưởng của cỏ Vetiver cũng khác nhau.
Sinh khối ban đầu của cỏ Vetiver ở 3 khu vực thí nghiệm là tương đương nhau 9,00 g để đảm bảo độ đồng đều trong thí nghiệm Kết quả sau 1 tháng sinh khối của cỏ trồng tại kênh nước gần trang trại là 13,75 g đạt thấp nhất Ở khu vực đầu ra hệ thống biogas cỏ Vetiver có sinh khối cao hơn 15,86 g và CỏVetiver đạt cao nhất ở đầu vào của bể lắng 17,65 g Qua kết quả có thể thấy cỏVetiver thích nghi khá tốt đối với môi trường nước thải đồng thời khả năng sinh trưởng của cây cũng phát triển theo các môi trường khác nhau.
Chiều dài rễ ban đầu khi đưa vào trồng tại các vị trí nước khác nhau cũng tương đối đồng đều dao động từ 9,47 – 9,49 cm Kết thúc 1 tháng chúng tôi tiến hành đo lại thì chiều dài rễ của cỏ Vetiver trồng tại đầu vào của bể lắng, đầu ra hệ thống biogas và kênh nước gần trang trại lần lượt là 19,01; 19;89 và 20,51 cm như vậy có thể thấy theo sự phát triển của rễ và sinh khối phát triển trên các khu vực trồng cỏ Vetiver thì ở đầu vào giá trị dinh dưỡng cao nên rễ phát triển ngắn hơn so với đầu ra và kênh nước gần trang trại điều đó cũng tương ứng sinh khối ở đầu vào cao hơn so với sinh khối ở đầu ra và kênh nước gần trang trại.
Chiều cao thân lá ban đầu của cỏ Vetiver ở 3 khu vực thí nghiệm là tương đương nhau dao động trong khoảng 13,49 – 13,50 cm sau 1 tháng trồng thì kết quả có sự thay đổi Chiều cao của cỏ Vetiver trồng ở đầu vào của bể lắng là 29,92 cm tăng 16,43 cm, Ở đầu ra của bể lắng chiều cao thân lá đạt thấp hơn là 28,54 cm tăng 15,05 cm; chiều cao thân lá ở kênh nước gần trang trại đạt thấp nhất 27,40 cm tăng 13,91 cm
Kết quả nghiên cứu về cỏ Vetiver phát triển tốt nhất trong môi trường bể lắng sau đó mới đến bể biogas và cuối cùng là tại kênh nước Theo như những nghiên cứu trước đó, đối với môi trường nước thải chưa xử lý thì nồng độ chất ô nhiễm cao sẽ tác động đến khả năng phát triển của cỏ Vetiver [37] Nhưng do kết quả phân tích nước thải cho thấy các chỉ tiêu COD, DO hay TSS chỉ ở độ bình thường không quá cao khá phù hợp với sự phát triển của cỏ Vetiver Theo như các nghiên cứu về khả năng sinh trưởng thì cỏ Vetiver sinh trưởng tốt trong môi trường có nồng độ COD từ 790 – 810 mg/l [37] Các chỉ tiêu trong nước thải chăn nuôi lợn có hàm lượng N, P cao là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây.Trong khi các chất ô nhiễm như COD, TSS có thể ức chế sự phát triển thì hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi lại giúp cây trồng phát triển tốt hơn Nên phân tích các chỉ số nước thải của ba môi trường trồng cỏ thì nước thải của đầu vào hố thu là môi trường tốt nhất cho cỏ Vetiver phát triển sau đó đến môi trước nước thải sau biogas và cuối cùng là kênh nước gần trang trại Theo Nguyễn Tuấn Phong, Dương Thúy Hoa (2004) [21]cho biết cỏ vetiver sống và sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải chăn nuôi lhối lượng tươi (tăng 96%), chiều dài lá (tăng 135%),chiều dài rễ tăng (85%) thì kết quả của chúng tôi gần như tương đương.
3.3.2 Khả năng cải thiện chất lượng nước của cỏ Vetiver
3.3.2.1 Khả năng cải thiện chất lượng nước tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver
Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver để xử lý nước thải tại đầu vào hố thu của trang trại lợn được trình bày như sau:
Bảng 3.10 Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver
TT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
Hình 3.4 Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver
Kết quả bảng 3.8 và hình 3.4 cho thấy các mẫu tại vào hố thu có độ pH trung bình là 5,23 so với tiêu chuẩn cho phép là chưa đạt yêu cầu Tuy nhiên, sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 6,12 đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016.
Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 37,52 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn theo QCVN 08-2015 Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 23,14 mg/l nếu so với QCVN 08-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn tuy nhiên, chỉ số BOD5 cũng giảm được 1,62 lần.
Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 53,60 mg/l Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 41,89 mg/l So với lô đối chứng thì chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ cao gấp 10,31 lần và sau khi trồng cỏ cao gấp 8,06 lần nhưng vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 2,98 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn so với QCVN 08-2015 Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng lên là 3,36 mg/l vẫn thấp hơn so với quy chuẩn cho phép.
Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 98,00 mg/l so với QCVN - 8-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ giảm xuống là 76,12 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì chưa đạt yêu cầu.
Tổng N của mẫu nước tại đầu ra hệ thống biogas trước khi trồng cỏ là 134,62 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép nhưng vẫn ở mức cao Kết quả sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm còn 102,41 mg/l và thấp hơn so với lô đối chứng (38,98 mg/l).
Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là 1,22 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép Sau khi sử dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm còn 1,03 mg/l vẫn cao hơn 0,73 mg/l so với tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 14x10 3 MPN/100ml vượt quá tiêu chuẩn so với QCVN.Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã làm giảm xuống còn 8x10 3 nhưng vẫn cao hơn so với quy chuẩn cho phép.