(Luận văn thạc sĩ) mô phỏng dòng vận chuyển chất thải chăn nuôi lợn huyện yên dũng, tỉnh bắc giang

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGÔ PHƯƠNG LAN MÔ PHỎNG DỊNG VẬN CHUYỂN CHẤT THẢI CHĂN NI LỢN TẠI HUYỆN YÊN DŨNG, TỈNH BẮC GIANG Ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Thế Ân TS Võ Hữu Công NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa dùng bảo vệ để lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Ngô Phương Lan i LỜI CẢM ƠN Đề tài sản phẩm kết hợp kiến thức lý thuyết kinh nghiệm thực tế mà tơi có q trình học tập Học viện nơng nghiệp Việt Nam Để hồn thành luận văn này, tơi nhận giúp đỡ nhiều cá nhân tổ chức Trước tiên, tơi bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Ngô Thế Ân TS Võ Hữu Công, dành nhiều thời gian công sức trực tiếp hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể giảng viên Học viện Nông nghiệp Việt Nam đặc biệt thầy giáo, cô giáo trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt hai năm qua Tôi xin cảm ơn Sở Tài nguyên Môi trường tỉnh Bắc Giang, Sở Nông nghiệp Phát triển Nơng thơn tỉnh Bắc Giang, phịng Tài ngun Môi trường huyện Yên Dũng, Trạm chăn nuôi thú y huyện Yên Dũng tạo điều kiện, cung cấp số liệu phục vụ cho luận văn Cuối xin cảm ơn gia đình, bạn bè giúp đỡ tơi mặt tinh thần góp ý bổ ích để tơi hồn thiện đề tài cách tốt Mặc dù có nhiều cố gắng luận văn không tránh khỏi hạn chế, thiếu sót định Kính mong q thầy giáo, giáo, bạn bè tiếp tục đóng góp ý kiến để đề tài ngày hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Ngô Phương Lan ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng .vi Danh mục hình .vii Trích yếu luận văn .viii Thesis abstract x Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài .1 1.2 Giả thuyết nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học thực tiễn Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Giới thiệu chung tình hình chăn ni lợn giới Việt Nam 2.1.1 Tình hình chăn ni lợn giới 2.1.2 Tình hình chăn ni lợn Bắc Giang .7 2.2 Ảnh hưởng chăn nuôi lợn tới môi trường 2.2.1 Ảnh hưởng tới môi trường đất 2.2.2 Ảnh hưởng tới môi trường nước 2.2.3 Ảnh hưởng tới mơi trường khơng khí 11 2.2.4 Ảnh hưởng sức khỏe người .12 2.3 Tình hình quản lý xử lý chất thải chăn nuôi 14 2.3.1 Tình hình quản lý xử lý chất thải chăn ni giới 14 2.3.2 Tình hình quản lý xử lý chất thải chăn nuôi Việt Nam .15 2.4 Mơ hình hóa chăn nuôi lợn .21 2.4.1 Khái niệm 21 2.4.2 Các bước xây dựng mơ hình 21 2.4.3 Các ứng dụng mơ hình quản lý chất thải chăn nuôi 22 Phần Vật liệu phương pháp nghiên cứu 25 iii 3.1 Địa điểm nghiên cứu 25 3.2 Thời gian nghiên cứu 26 3.3 Đối tượng nghiên cứu .26 3.4 Nội dung nghiên cứu 26 3.5 Vật liệu phương pháp nghiên cứu 26 3.5.1 Nguồn số liệu cho mơ hình 26 3.5.2 Phương pháp vấn nông hộ 27 3.5.3 Phương pháp mơ hình hóa phân tích khơng gian 27 Phần Kết thảo luận 32 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Yên Dũng .32 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 32 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 36 4.2 Tình hình chăn ni lợn huyện Yên Dũng .42 4.3 Chất lượng môi trường nước mặt số sở chăn nuôi lợn 45 4.4 Phân bố không gian dịng phát thải chăn ni lợn .46 4.4.1 Phân bố không gian nguồn phát thải 46 4.4.2 Phát tán dòng thải 49 4.4.3 Kiểm chứng kết 51 4.5 Đề xuất giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ sở chăn nuôi lợn 54 4.5.1 Nâng cao hiệu xử lý hệ thống biogas 54 4.5.2 Đánh giá lại hiệu quản lý môi trường chăn nuôi quy mô nông hộ 56 4.5.3 Giải pháp thức ăn chăn nuôi 57 Phần Kết luận kiến nghị 58 5.1 Kết luận .58 5.2 Kiến nghị 59 Tài liệu tham khảo 60 Phụ lục 63 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt BOD Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical oxygen Demand) COD Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand) CV Coefficient of variation FAO Tổ chức Lương thực Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc GDP Tổng sản phẩm quốc nội KSH Khí sinh học NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam SPSS Statistical Package for the Social Sciences TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TDMNPB Trung du miền núi phía Bắc UASB Bể kỵ khí, dịng nước chuyển động thẳng đứng từ lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Danh sách quốc gia có đàn lợn lớn giới .3 Bảng 2.2 Số lượng lợn phân theo vùng giai đoạn 2013-2016 Bảng 2.3 Số lượng trang trại phân chia theo vùng năm 2016 Bảng 2.4 Số lượng lợn tỉnh Bắc Giang giai đoạn 2014 – 2016 .7 Bảng 2.5 Đặc điểm khí sinh phân huỷ kị khí 12 Bảng 2.6 Ảnh hưởng NH3 đến sức khoẻ người 13 Bảng 2.7 Ảnh hưởng H2S đến sức khoẻ người 13 Bảng 3.1 Tải lượng chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn tỉnh Bắc Giang .27 Bảng 4.1 Những loại đất địa bàn huyện Yên Dũng năm 2016 34 Bảng 4.2 Giá trị sản xuất ngành nông nghiệp giai đoạn 2012-2016 .37 Bảng 4.3 Tình hình dân số lao động huyện Yên Dũng năm 2016 .39 Bảng 4.4 Thống kê số lượng lợn huyện Yên Dũng năm 2017 43 Bảng 4.5 Tỷ lệ quy mô nông hộ trang trại thể rõ qua bảng sau: 45 Bảng 4.6 Hiện trạng chất lượng nước mặt tiếp nhận nước thải chăn nuôi lợn 46 Bảng 4.7 Kết phân tích mẫu quan trắc kết mơ hình .52 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Số lượng lợn Việt Nam giai đoạn 2013-2016 .4 Hình 2.2 Mơ hình quản lý chất thải rắn chăn ni giới 14 Hình 2.3 Xây bể KSH composite túi khí dự trữ 17 Hình 2.4 Hầm KSH trùm nhựa HDPE 18 Hình 2.5 Ni lợn đệm lót sinh học 19 Hình 2.6 Ủ phân compost 21 Hình 2.7 Sơ đồ lưu chuyển chất dinh dưỡng thất khí nhà kính trang trại chăn ni .23 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí Huyện n Dũng với xã có vấn nơng hộ 25 Hình 3.2 Sơ đồ phương pháp lập đồ phân bố hộ chăn ni lợn 28 Hình 3.3 Mơ hình phân tích dịng chảy 29 Hình 3.4 Mơ hình phân tích dịng chảy 30 Hình 4.1 Mật độ chăn ni lợn tính theo xã năm 2017 44 Hình 4.2 Ảnh vệ tinh Sentinel-2 địa bàn nghiên cứu (3/6/2017) 47 Hình 4.3 Bản đồ sử dụng che phủ đất huyện Yên Dũng (2017) 48 Hình 4.4 Phân bố khơng gian hộ chăn ni lợn tồn huyện 48 Hình 4.5 Bản đồ tiểu lưu vực tạo từ mơ hình số độ cao .49 Hình 4.6 Bản đồ tỷ lệ hộ áp dụng bể biogas tạo từ phân tích hồi quy 50 Hình 4.7 Bản tải lượng ô nhiễm từ chăn nuôi lợn theo tiểu lưu vực 51 Hình 4.8 Sơ đồ vị trí lấy mẫu kiểm chứng mơ hình .52 Hình 4.9 Kết kiểm chứng mơ hình phần mềm thống kê SPSS .53 Hình 4.10 Sơ đồ giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi 55 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Ngơ Phương Lan Tên Luận văn: Mơ dịng vận chuyển chất thải chăn nuôi lợn huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang Ngành: Khoa Học Môi Trường Mã số: 60 44 03 01 Tên sở đào tạo: Học Viện Nơng Nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Đánh giá thực trạng thu gom, vận chuyển, xử lý dụng chất thải chăn nuôi lợn huyện Yên Dũng Mô phân tán chất thải chăn ni lợn tiếp cận mơ hình hóa phân tích khơng gian Đề xuất giải pháp quản lý thải chăn nuôi lợn dựa kết mô toàn địa bàn nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu mô phân tán chất ô nhiễm từ hộ chăn nuôi lợn dạng nguồn diện địa bàn huyện Yên Dũng Phương pháp phân tích thủy văn từ mơ hình số độ cao nhằm xác định dòng chảy tiểu lưu vực, kết hợp với giải đoán ảnh vệ tinh (SENTINEL-2) để xác định vị trí hộ chăn ni Tỷ lệ hộ dân có áp dụng biện pháp xử lý biogas ước lượng thơng qua phân tích hồi quy logic-đa-biến từ số liệu vấn nông hộ Dựa vào tham số có từ phân tích trên, mơ hình phân tán chất nhiễm xây dựng phần mềm ArcGIS để ước lượng tải lượng ô nhiễm tồn lưu vực Kết kết luận Kết mô cho thấy chất thải gom vùng trũng cuối dòng chảy tiểu lưu vực thuộc địa phận xã Đồng Phúc Tân Liễu với mức tải lượng COD BOD5 đạt mức 10 – 60 – 34 kg/ha/năm Tải lượng ô nhiễm tiểu lưu vực thuộc xã Tân Phong, Nham Sơn, Đồng Việt, Trí Yên thị trấn Neo có mức thấp; COD BOD5 ngưỡng kg/ha/năm Ở vùng có tỷ lệ số hộ áp dụng biogas cao mức độ nhiễm ngưỡng trung bình Ngược lại, tiểu lưu vực có mật độ lợn cao (con/ha), tỷ lệ xử lý biogas lại thấp nên ô nhiễm dự báo nghiêm trọng Vì vậy, quản lý ô nhiễm cần xem xét tới mật độ chăn ni tính theo vùng gom nước thải để tránh tình trạng áp lực cao vượt khả chịu tải số vùng cục viii Mơ hình kiểm chứng số liệu quan trắc thực địa với độ tin cậy cao, hệ số CV 8,7%, chứng tỏ mơ hình có khả phản ánh quy luật phân tán chất ô nhiễm sát với thực tế áp dụng để phân tích kịch phục vụ mục đích quản lý ưu tiên cho vùng tập trung cao chất ô nhiễm ix