nghiên cứu hiện trạng và xây dựng các biện pháp giảm thiểu môi trường chăn nuôi tại trung tâm nghiên cứu chăn nuôi bình thắng

Bên cạnh mặt tích cực của sự phát triển mạnh ngành chăn nuôi thì ô nhiễm môi trường do ngành này đang vấn đề được quan tâm của các cơ quan chức năng vì chất thải được thải ra mà không có

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ – BÁN CÔNG TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

★★★

ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG VÀ XÂY DỰNG CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU MÔI TRƯỜNG CHĂN NUÔI TẠI TRUNG

TÂM NGHIÊN CỨU CHĂN NUÔI BÌNH THẮNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH : MÔI TRƯỜNG

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS TRƯƠNG THANH CẢNH SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN HẢI ĐĂNG

KHÓA HỌC : S96

Tháng 7/2005

Trong quá trình thực hiện đề tài em luôn được sự giúp đỡ của quý Thầy cô, gia đình và bạn bè Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Trương Thanh Cảnh, người Thầy đã tận tình dạy bảo trong suốt thời gian thực tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô giảng dạy, công tác tại Khoa Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Mở Bán Công TP Hồ Chí Minh đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm trong suốt quá trình học tập, làm việc và thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn các anh chị công tác tại Trung Tâm Nghiên Cứu chăn nuôi Bình Thắng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và các bạn sinh viên cùng khóa đã hỗ trợ trong quá trình làm luận văn

Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để hòan thành tốt đề tài

KÝ HIỆU Ý NGHĨA

BOD Biochemmiccal Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học)

TS Total Solids (Tổng chất rắn) SS Supended Solid (Chất rắn lơ lửng) VS Volatile Solid (Chất rắn bay hơi)

EM Effective Microorganism (Hệ vi sinh hữu hiệu) THC Total Hydrocarbons (Tổng Hydrocacbon)

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket (Bể phân hủy kỵ khí ngược dòng)

ÔNMT Ô nhiễm môi trường

Lời cảm ơn

Giải thích các thuật ngữ và từ viết tắt Danh sách các bảng biểu

Danh sách các hình Lời mở đầu

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CHĂN NUÔI VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO SẢN XUẤT CỦA NGÀNH CHĂN NUÔI

1.1 Tổng quan về sản xuất ngành chăn nuôi

1.1.1 Sự phân bố đàn vật nuôi 3

1.1.2 Quy mô chăn nuôi 3

1.1.3 Năng suất sản phẩm chăn nuôi 4

1.1.4 Hệ thống sản xuất vật nuôi 5

1.1.5 Một số tồn tại chính của ngành chăn nuôi 6

1.2 Chất thải chăn nuôi và ô nhiễm môi trường do chăn nuôi 1.2.1 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi 6

1.2.2 Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi 12

1.2.3 Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi 17

CHƯƠNG 2 : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nội dung nghiên cứu 30

2.1.1 Hiện trạng sản xuất chăn nuôi tại Trung Tâm nghiên cứu chăn nuôi Bình Thắng 30

2.1.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường do chăn nuôi của Trung tâm Bình Thắng 30

2.1.3 Xây dựng các giải pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường do chăn nuôi của trung tâm nghiên cứu chăn nuôi Bình Thắng 31

2.2 Các phương pháp nghiên cứu 31

3.1 Hiện trạng sản xuất chăn nuôi tại Trung tâm nghiên cứu chăn nuôi Bình

Thắng 33

3.1.1 Khảo sát tình hình chăn nuôi 33

3.1.2 Hiện trạng hệ thống chuồng trại 39

3.1.3 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi tại Trung tâm Bình Thắng 45

3.1.4 Những vấn đề xã hội do ảnh hưởng của ô nhiễm môi trường chăn nuôi 52

3.2 Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường do hoạt động chăn nuôi của Trung tâm nghiến cứu chăn nuôi Bình Thắng 54

3.2.1 Mức độ ảnh hưởng do chăn nuôi đến môi trường không khí 54

3.2.2 Mức độ ảnh hưởng do chăn nuôi đến môi trường nước 55

3.3 Xây dựng các giải pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường do chăn nuôi của trung tâm nghiên cứu chăn nuôi Bình Thắng 58

3.3.1 Giảm phát sinh chất thải từ nguồn 59

3.3.2 Thu gom, tồn trữ an toàn chất thải 61

3.3.3 Tái sử dụng chất thải 61

3.3.4 Xử lý chất thải đạt tiêu chuẩn môi trường 62

3.3.5 Xây dựng nội quy bảo vệ môi trường 66

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết Luận 69

4.2 Kiến Nghị 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Phụ lục I Danh sách các chất bổ sung trong thức ăn Phụ lục II Tiêu chuẩn môi trường

Phụ lục III Một số hình ảnh hoạt động chăn nuôi ở Trung tâm nghiên cứu chăn nuôi Bình Thắng

Phụ lục IV Mẫu phiếu điều tra các vấn đề xã hội do ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I Sách giáo khoa và giáo trình

 Tiếng Việt

1 Bộ Nông nghiệp và PTNT (2000), Nhu cầu dinh dưỡng cho lợn, Nhà

xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, Nhu cầu nước của heo, Giảm thiểu việc thải chất dinh dưỡng, 2.5 - 2.7

2 Bộ Nông nghiệp và PTNT (2000), Nhu cầu dinh dưỡng cho gia cầm, Nhà xuất bản lao động, Nhu cầu nước và chất lượng nước, 1.2

3 Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh – Viện Môi Trường Tài

Nguyên, Các phương pháp xử lý sinh học, Tham khảo toàn bộ

4 Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, Các phương pháp xử lý và xả

nước thải vào nguồn tiếp nhận, Chương III

5 Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam – Trung tâm Bình

Thắng (2000), Quy trình chăn nuôi heo, gà và vệ sinh thú y, Tham khảo toàn bộ

II Các báo cáo, nghiên cứu khoa học

1 Trương Thanh Cảnh, Phan Đình Xuân (1999), Tình hình ô nhiễm môi trường của ngành chăn nuôi, các giải pháp hạn chế ô nhiễm môi trường và nâng cao hiệu quả xử lý phân bón, Tham khảo toàn bộ

2 Cục Khuyến nông và Kiểm lâm (2002), Một số chính sách khuyến khích phát triển chăn nuôi từ 1990 đến nay và định hướng phát triển trong tương lai, Tham khảo toàn bộ

3 Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh – Viện Môi Trường Tài

Nguyên (2001), Nghiên cứu xây dựng các giải pháp quản lý môi trường thích hợp cho các cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ tại Thành phố Hồ Chí Minh, Tham khảo toàn bộ

phía Nam, Tình hình chăn nuôi heo ở các tỉnh phía Nam, Các phương

pháp xử lý nước thải trong chăn nuôi heo, Một số công nghệ và thiết bị xử lý phân, nước thải chăn nuôi heo trong và ngoài nước, 3.2 -3.4 -3.5

5 Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam, Báo cáo đánh giá sản xuất sạch hơn tại Xí nghiệp giấy Mai Lan, Tham khảo toàn bộ

 Tiếng Anh

1 J.Ronald Miner, Clyde L.Barth (1996), Pork Industry Handbook,

U.S.Feed, Grains Council, Khống chế mùi hôi thoát ra từ chuồng lợn, 11

2 Stanley E.Custis (1996), Pork Industry Handbook, U.S.Feed, Grains

Council, Môi trường trong chuồng nuôi, 8

PHỤ LỤC I

TIÊU CHUẨN MÔI TRƯỜNG

Phụ lục I.1 (TCVN 5937/5938 – 1995): GIÁ TRỊ GIỚI HẠN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TRONG KHÔNG KHÍ XUNG QUANH (mg/m3)

STT THÔNG SỐ TRUNG BÌNH 1 GIỜ TRUNG BÌNH 8 GIỜ TRUNG BÌNH 24 GIỜ

SỐ VÀ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP

STT THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ GIỚI HẠN

* Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định cột B chỉ được thải vào các khu vực nước dùng cho các mục đích giao thông thủy, tưới tiêu, thủy sản, trồng trọt,…

* Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần lớn hơn giá trị quy định ở cột B nhưng không vượt quá ở cột C được phép thải vào các nơi quy định

* Nước thải công nghiệp có giá trị các thông số và nồng độ các chất thành phần bằng hoặc nhỏ hơn giá trị quy định ở cột C thì không được phép thải ra môi trường

STT THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ GIỚI HẠN

NƯỚC NGẦM

STT THÔNG SỐ ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ GIỚI HẠN

DANH SÁCH CÁC CHẤT BỔ SUNG TRONG THỨC ĂN CHĂN NUÔI

PHỤ LỤC II DANH SÁCH MỘT SỐ CHẤT BỔ SUNG NHẰM GIẢM THIỂU Ô NHIỄM TRONG CHĂN NUÔI

STT TÊN SẢN PHẨM BẢN CHẤT SẢN PHẨM TÁC DỤNG XUẤT XỨ

Chất trích từ thảo mộc (Yuca)

Giảm khả năng sinh

2 DK.Sarsaponin 30 Chất trích từ thảo mộc (Yuca Giảm khả năng sinh NH

Tăng hấp thu thức ăn, giảm bài tiết

dưỡng chất qua phân Nhật Bản

Thảo mộc, khoáng chất thiên nhiên

Giảm sinh NH3, H2S, SO2; giải độc trong

5 Kemzym Enzym tiêu hóa Tăng hấp thụ thức ăn, giảm bài tiết dưỡng chất qua phân

Thái Lan, Đức 6 Pyrogreen Hóa sinh thiên nhiên Giảm khả năng sinh NH

7 Yeasac Tế bào men Saccharomyces

Tăng hấp thụ thức ăn, giảm bài tiết

dưỡng chất qua phân Đức

PHỤ LỤC III

MỘT SỐ HÌNH ẢNH HOẠT ĐỘNG CHĂN NUÔI TẠI TRUNG TÂM BÌNH THẮNG

LỜI MỞ ĐẦU

Đến cuối năm 2004 cả nước có tới 82.069.800 người Cùng với sự gia tăng dân số, nhu cầu thực phẩm cho con người ngày càng tăng theo, trong đó sản phẩm của ngành chăn nuôi chiếm vị trí quan trọng Theo báo cáo của Tổng cục Thống kê đến cuối năm 2004 tổng đàn gia súc, gia cầm của cả nước là 252.220.500 con, phân bố theo ba hình thức chăn nuôi đó là: Cơ sở chăn nuôi quốc doanh, cơ sở chăn nuôi tư doanh và cơ sở chăn nuôi thương phẩm qui mô hộ gia đình Các cơ sở này phân bố rộng khắp cả nước từ thành thị đến nông thôn

Ngoài việc góp phần nâng cao chất lượng bữa ăn hằng ngày, cung cấp thực phẩm cho con người, ngành chăn nuôi còn góp phần xuất khẩu tăng thu nhập cho người lao động

Phát triển chăn nuôi theo hướng tập trung và chuyên môn hóa cao là một trong những nội dung quan trọng trong chiến lược phát triển ngành chăn nuôi giai đoạn 2002- 2010 Bên cạnh mặt tích cực của sự phát triển mạnh ngành chăn nuôi thì ô nhiễm môi trường do ngành này đang vấn đề được quan tâm của các cơ quan chức năng vì chất thải được thải ra mà không có biện pháp xử lý hoặc xử lý không triệt để gây ô nhiễm môi trường sống của người dân xung quanh và làm xấu cảnh quan môi trường

Theo Tổng cục thống kê, so với năm 2003 thì năm 2004 tổng đàn heo của nước là 26.143.700 con, đàn gia cầm là 218.200.000 con, đàn bò là 4.907.000 con Số hộ chăn nuôi hình thức hộ gia đình giảm, nhưng quy mô chăn nuôi của các hộ có chiều hướng tăng Nhìn chung, kỹ thuật chuồng trại, quản lý môi trường, vệ sinh thú y đã được đầu tư, có bước cải thiện đáng kể, nhưng vấn đề xử lý chất thải chưa được quan tâm đúng mức

Trung tâm Nghiên cứu chăn nuôi Bình Thắng trực thuộc Viện Khoa hoc Nông nghiệp miền Nam là cơ quan nghiên cứu và thực nghiệm chăn nuôi ở khu vực phía Nam về chăn nuôi heo và gà Để phục vụ cho công tác nghiên cứu chăn nuôi Trung tâm Bình Thắng đang tiến hành chăn nuôi với số lượng khoảng 1500 con heo, 9000 con gà (9/2003) Với sự thâm canh cao độ này, lâu nay đã phát sinh một vấn đề thu hút sự quan tâm sâu sắc của xã hội đó là ô nhiễm môi trường Trong quá trình họat động sản xuất chăn nuôi, nảy sinh các vấn đề ô nhiễm mùi, nước thải và môi trường khu vực gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người Sự lan tràn nước thải chăn nuôi làm ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái dưới nước và gây ô nhiễm nguồn nước mặt, thêm vào đó, chất thải ra từ hoạt động chăn nuôi thấm xuống đất vào tầng nước ngầm gây tổn hại cho sức khỏe con người và vật nuôi

Xuất phát từ những vấn đề cấp bách trên chúng tôi tiến hành đề tài :

“Nghiên cứu hiện trạng và xây dựng các biện pháp giảm thiểu môi trường chăn nuôi tại Trung tâm Nghiên cứu chăn nuôi Bình Thắng” nhằm các mục

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT NGÀNH CHĂN NUÔI VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO SẢN XUẤT NGÀNH CHĂN NUÔI

1.1 Tổng quan về sản xuất ngành chăn nuôi

1.1.1 Sự phân bố đàn vật nuôi

Số lượng gia súc, gia cầm cả nước phân bố tùy theo quy mô chăn nuôi Nhưng sự phân bố này không đồng đều ở các địa phương, sự phân bố lượng vật nuôi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như vị trí địa lý, vốn đầu tư, diện tích đất, điều kiện cung cấp thức ăn, … Nhưng nhìn chung, ngành chăn nuôi ở nước ta phân bố rải rác trong các khu vực dân cư Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho ngành chăn nuôi phát triển mạnh Tuy nhiên, mặt trái của nó là dịch bệnh dễ dàng lan tràn, chất thải chăn nuôi lan truyền, phát tán gây ô nhiễm trên một diện rộng, khó kiểm soát

Hình 1.1: Biểu đồ tỷ lệ phân bổ đàn gia súc

1.1.2 Quy mô chăn nuôi

Hiện nay, ngành chăn nuôi ở nước ta phát triển theo ba loại quy mô chăn nuôi, đó là: Quy mô lớn, vừa và nhỏ tương ứng với ba loại chăn nuôi quốc doanh, tư nhân và hộ gia đình

GHI CHÚ: ĐBSH: Đồng bằng sông

Hồng

ĐB: Đông Bắc TB: Tây Bắc

BTB: Bắc Trung Bộ DHNTB: Duyên Hải Nam

Trung Bộ

TNG: Tây Nguyên ĐNB: Đông Nam Bộ ĐBSCL: Đồng Bằng Sông

cửu Long

Chăn nuôi quốc doanh và tư nhân quy mô lớn là nguồn cung cấp con giống quan trọng cho các hộ chăn nuôi và là nơi áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật để nâng cao chất lượng giống gia súc, gia cầm Trong khi đó, chăn nuôi hộ gia đình có tỷ lệ tăng dần, đây là nguồn cung cấp thực phẩm quan trọng cho cả nước Tuy nhiên, quy mô càng lớn mức độ tập trung chất thải càng cao, mức độ tác hại đến sức khỏe con người và môi trường càng lớn

1.1.3 Năng suất sản phẩm chăn nuôi

Cùng với tốc độ tăng đàn gia súc, gia cầm, năng suất sản phẩm chăn nuôi cũng tăng qua các năm đáp ứng ngày càng cao nhu cầu của con người.Tuy nhiên, trong quá trình giết mổ vật nuôi chất thải sinh ra chưa được xử lý hoặc chưa xử lý triệt để gây lan truyền dịch bệnh và ô nhiễm môi trường

a Sản lượng thịt hơi các loại: Sản lượng thịt hơi các loại năm 1990 là 1,0 triệu tấn, năm 2000 là 1,8 triệu tấn ( tăng gấp 1,8 lần ) và năm 2002 là 2,1 triệu tấn ( tăng gấp 2,1 lần), tốc độ tăng trưởng bình quân/năm của sản lượng thịt là 6,4%/năm (thịt lợn là 7,5%/năm, thịt gia cầm 6,7%/năm và thịt trâu, bò 2,9%/năm Về cơ cấu sản lượng thịt thì thịt lợn chiếm 72% - 77%, thịt gia cầm chiếm 15% - 16% và thịt trâu, bò chiếm 7% - 11%

b Trứng gia cầm: Sản lượng trứng gia cầm năm 1990 đạt 1,9 tỷ quả, năm 2000 là 3,7 tỷ quả và năm 2002 là 4,5 tỷ quả, tăng gấp 2,4 lần so với năm 1990 So sánh giữa năm 1990 với năm 1980 thì tỷ lệ này gấp 1,7 lần Tốc độ tăng lượng trứng bình quân trong thời kỳ là 8,0%/năm

c Sản lượng sữa: Sản lượng sữa tăng rất nhanh qua các thời kỳ Năm 1990/1980 sản lượng sữa tăng gấp 2,9 lần, năm 2000/1990 gấp 5,6 lần và đặc biệt sản lượng sữa năm 2002 so với năm 1990 tăng gấp 8,4 lần Trong năm 2002 chúng ta đã sản xuất được 78.453 tấn sữa tươi, đáp ứng 10% nhu cầu sữa tiêu dùng trong nước

1.1.4 Hệ thống sản xuất vật nuôi

Hiện tại nhiều giống vật nuôi có năng suất, chất lượng cao được chọn lọc từ các giống vật nuôi trong nước hoặc nhập từ nước ngoài về đã được nhân giống và phát triển trong sản xuất Các cơ sở vật nuôi được cũng cố và phát triển với quy mô ngày càng lớn, đáp ứng phần nào xu thế phát triển chăn nuôi hiện nay

1.1.4.1 Cơ sở giống bò: Có 8 cơ sở nuôi bò giống thuộc Trung ương :

a Ba cơ sở sản xuất giống bò thuần nhóm Zêbu ở Ba Vì (Hà Tây), Ninh Bình và Dục Mỹ (Khánh Hòa) với tổng quy mô 500 con giống bò ngoại thuần

chủng: Red sindhi, Brahman, Sahiwal

b Hai cơ sở sản xuất bò giống Holstein Friesian (Hà Lan) thuần chủng ở

Mộc Châu, Lâm Đồng

c Ba cơ sở nghiên cứu: Trung tâm nghiên cứu bò và đồng cỏ Ba Vì, trung tâm nghiên cứu và phát triển chăn nuôi miền Trung (thuộc viện chăn nuôi), Trung tâm đào tạo, huấn luyện bò sữa tại Bình Dương (thuộc Viện khoa Học Nông Nghiệp miền Nam)

1.1.4.2 Cơ sở giống lợn

a Trại giống của Trung Ương và các tỉnh: Hiện có 65 trại giống (trong đó có 14 cơ sở lợn giống thuộc Trung ương và 51 cơ sở thuộc các tỉnh) nuôi gần 35.000 lợn nái thuần ngoại, nái lai (Miền Bắc 10.000 con, Miền Nam 25.000 con)

b Trại lợn nái bố mẹ và lợn thịt: Chủ yếu do các gia đình nuôi với quy mô vừa và nhỏ

1.1.4.3 Cơ sở giống gia cầm

Hiện nay Việt Nam có 9 cơ sở giống gia cầm trực thuộc Trung ương ( trong đó có 6 cơ sở giống gà và 3 cơ sở giống vịt ) nuôi gần 30.000 giống gia cầm ông bà Các tỉnh hầu như không có trại giống ông bà mà chỉ nuôi một số giống bố mẹ để sản xuất giống gia cầm thương phẩm bán trên thị trường

Các cơ sở nuôi gà công nghiệp hướng thịt và hướng trứng hiện nay chủ yếu vẫn tập trung ở các công ty giống nước ngoài như công ty trách nhiệm hữu hạn cổ phần Việt Nam; Công ty TNHH Cargill ; Công ty TNHH Japfa Comfeed … Các công ty gia cầm nước ngoài đã chiếm đến 70% thị phần gà công nghiệp ở Việt Nam

1.1.5 Một số tồn tại chính của ngành chăn nuôi

Trong hơn thập kỷ qua ngành chăn nuôi của Việt Nam đã đạt được một số kết quả đáng khích lệ, nhưng so với trình độ chăn nuôi của một số nước trong khu vực và thế giới thì năng suất vật nuôi thấp, chỉ đạt 50% – 60% so với các nước chăn nuôi tiên tiến, chất lượng sản phẩm chăn nuôi chưa đạt yêu cầu, giá thành sản phẩm chăn nuôi thường cao hơn so với giá quốc tế từ 20% - 60% Một số nguyên nhân chính có thể kể đến như sau:

Loại hình chăn nuôi quy mô nhỏ, chăn nuôi tận dụng còn mang tính tự cung tự cấp Chăn nuôi hàng hóa theo quy mô trang trại đã được hình thành nhưng chưa được nhiều Hệ thống chính sách để nuôi nông hộ quy mô nhỏ và vừa chưa được đồng bộ, chưa thể hiện tính bền vững trong chăn nuôi Đó là: Giá nguyên liệu thô sản xuất trong nước và thuế nhập khẩu nguyên liệu khô đã khiến giá thức ăn chăn nuôi cao hơn các nước trong khu vực và quốc tế từ 10% - 30%, do vậy đã dẫn đến giá thành sản phẩm chăn nuôi của Việt Nam cao hơn các nước khác từ 15% - 40%

Chưa quy hoạch rõ ràng những vùng có điều kiện thuận lợi phát triển chăn nuôi hàng hóa và lợi thế cạnh tranh về sản phẩm Hệ thống quản lý ngành còn thiếu cả nhân lực và vật lực

1.2 Chất thải chăn nuôi và ô nhiễm môi trường do chăn nuôi

1.2.1 Đặc điểm của chất thải chăn nuôi

1.2.1.1 Nguồn, khối lượng chất thải

Chất thải sinh ra do hoạt động chăn nuôi bao gồm chất thải ở dạng rắn, lỏng, như phân, thức ăn thừa, ổ lót, xác gia súc, xác gia cầm, gia cầm chết, vỏ, bao bì thuốc thú y, nước tiểu, nước rửa chuồng và khí thải chăn nuôi

Khối lượng chất thải sinh ra phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn sinh trưởng, chế độ dinh dưỡng và phương thức vệ sinh chuồng trại

Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) mỗi ngày lượng phân và nước tiểu được thải ra từ gia súc như sau:

Bảng 1.2: Lượng phân và nước tiểu gia súc thải ra hàng ngày

Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994

Ngoài ra, lượng nước rửa chuồng, nước tắm cho gia súc, thức ăn thừa, ổ lót hay xác gia súc, gia cầm chết góp phần đáng kể làm tăng lượng chất thải

1.2.1.2 Thành phần chất thải

Thành phần chất thải chăn nuôi thay đổi phụ thuộc vào từng chủng loại gia súc, gia cầm, giai đoạn sinh trưởng, thể trạng, thành phần chất dinh dưỡng trong thức ăn của vật nuôi

a Thành phần nước tiểu gia súc

Thành phần nước tiểu gia súc phụ thuộc vào chủng loại, giai đoạn sinh trưởng, thành phần chất dinh dưỡng có trong thức ăn Tuy nhiên, thành phần nước tiểu của gia súc chủ yếu là nước (chiếm trên 90% khối lượng nuớc tiểu) Ngoài ra trong nước tiểu gia súc còn chứa một lượng lớn nitơ (phần lớn dưới dạng Urê) Urê trong nước tiểu dễ dàng phân hủy trong điều kiện có oxy tạo thành amoniac có mùi hôi Do đó, với lượng nước tiểu gia súc sẽ gây tổn hại đến sức khỏe con người, gây ô nhiễm môi trường xung quanh Nhưng nếu sử dụng

nước tiểu tưới cho cây trồng với lượng vừa đủ, thì đây là nguồn dinh dưỡng giàu nitơ

Bảng 1.3: Thành phần hóa học của nước tiểu heo có trọng lượng từ 70 – 100 kg

Nguồn: Trương Thanh Cảnh & ctv, 1997 – 1998

b Thành phần nước thải chăn nuôi

Trong hoạt động chăn nuôi, nước thải bao gồm hỗn hợp nước tiểu, nước vệ sinh chuồng trại và nước tắm cho gia súc Phụ thuộc vào lượng thức ăn thừa, mức độ thu gom phân, phương thức thu gom chất thải trong chuồng hay lượng nước sử dụng cho việc vệ sinh chuồng trại và tắm rửa gia súc mà nộng độ các chất trong nước thải khác nhau

Bảng 1.4: Thành phần nước thải trong chăn nuôi heo

Theo nghiên cứu của tác giả thì hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải rất cao, nếu thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm trầm trọng

c Thành phần của phân

Thành phần của phân gia súc, gia cầm phụ thuộc vào chủng loại, giai đoạn sinh trưởng, thành phần chất dinh dưỡng trong thức ăn Mỗi giai đoạn sinh trưởng của cơ thể vật nuôi có nhu cầu về chất dinh dưỡng khác nhau Do đó thành phần phân thải ra cũng khác nhau Nếu có sự thay đổi thành phần muối khoáng như natri, kali, canxi, các muối phospho thường và thức ăn bổ sung (đồng, kháng sinh hoặc men) trong khẩu phần ăn sẽ làm thay đổi nồng độ những nguyên tố khác trong phân và khả năng phân hủy các chất hữu cơ có trong phân

Theo nghiên cứu của Ngô Kế Xương và Nguyễn Lân Dũng (1997) thành phần NTổngvà PTổng của một số gia súc, gia cầm như sau:

Bảng 1.5: Thành phần hoá học của phân gia súc, gia cầm

Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng,1997

Và cũng theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (1997, 1998) thì NTổngtrong phân heo từ 70 kg – 100 kg chiếm rất cao từ 7,99 g/kg – 9,32 g/kg phân.ư”

Bảng 1.6: Thành phần hóa học của phân 7heo từ 70 kg – 100 kg

Nguồn: Trương Thanh Cảnh & ctv 1997, 1998

Như vậy, trong phân gia súc, gia cầm chứùa đựng nguồn dinh dưỡng có giá trị cao, cây trồng dễ hấp thụ và tăng độ màu mỡ của đất nếu sử dụng hợp lý Tuy nhiên trong phân gia súc, gia cầm còn chứa nhiều mầm mống gây bệnh như: virus, vi trùng, trứng giun sán, ấu trùng, các loại này có thể tôn tại một thời gian dài và dễ gây bệnh cho gia súc và con người

d Thành phần khí thải chăn nuôi

Trong hoạït động chăn nuôi, khí thải sinh ra bao gồm bụi và các hợp chất hữu cơ gây mùi Các hợp chất hữu cơ này được tạo thành do sự phân hủy sinh học hiếu khí, kỵ khí chất thải Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (1999), thì quá trình phân giải chất thải gia súc, gia cầm do vi sinh vật tạo ra các loại khí độc như sau:

Alochol Aldehydes và Ketones

Các loại khí như NH3, H2S, Indol, Schatole, … có thể gây kích thích hệ hô hấp về lâu dài sẽ gây bệnh về hô hấp và gây ô nhiễm môi trường Theo kết quả phân tích của Viện khoa học Miền Nam hàm lượng các chất trong không khí ở một số xí nghiệp chăn nuôi gia đình cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn Việt Nam

Bảng 1.7: kết quả phân tích mẫm không khí ở một số trại chăn nuôi gia đình

Trong hoạt động chăn nuôi không thể tránh được dư lượng thức ăn Thành phần thức ăn thừa chính là thành phần các chất dinh dưỡng có trong thức ăn cung cấp cho vật nuôi, nó phụ thuộc vào lượng thức ăn thừa và giai đoạn sinh trưởng của vật nuôi

f Xác động vật chết

Xác động vật chết do bệnh cũng là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường, các tác nhân gây bệnh sẽ lan truyền cho người và vật nuôi Do đó, cần phải xử lý, đặc biệt trong trường hợp có xảy ra dịch bệnh Chuồng trại nơi có vật nuôi chết cần phải vệ sinh và khử trùng

1.2.2 Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi

Bên trên chúng ta đã nắm rõ về thành phần, tính chất của chất thải chăn nuôi Nếu như những chất này đổ thải vào môi trường mà không được xử lý đúng mức sẽ gây tác động mạnh mẽ đến môi trường đất, nước, không khí và sẽ gây nên dịch bệnh cho người, vật nuôi và cây trồng

1.2.2.1.Ô nhiễm môi trường không khí do chăn nuôi

Trong hoạt động chăn nuôi, khí thải sinh ra chủ yếu là do quá trình phân hủy chất thải của động vật và thức ăn thừa, nhờ vào vi sinh vật Tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường, phương thức thu gom, bảo quản và xử lý nước thải mà sinh ra các loại khí khác nhau Theo tác giả Trương Thanh Cảnh (1999), các khí này được chia ra theo các nhóm sau đây:

* Nhóm 1: Các loại khí gây kích thích

Nhóm này gây tổn thương hệ hô hấp, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc đường hô hấp Chúng bao gồm: H2S, NH3, Indole, schatole và phenol ở nồng độ bán cấp tính Ngoài ra NH3 còn gây nên hiện tượng kích thích thị giác, làm giảm thị giác

* Nhóm 2 : Các khí gây ngạt

Các khí gây ngạt đơn thuần như CH4, CO2, những chất này trơ về mặt sinh lý Tuy nhiên nếu hít phải với nồng độ cao sẽ làm khả năng tiếp nhận oxy của qúa trình hô hấp và gây nên hiện tượng ngạt

Các khí gây ngạt hóa học như: CO, do chúng kết hợp với Hemoglobin của hồng cầu máu làm ngăn cản qúa trình thu nhận hoặc sử dụng Oxy của các mô bào

* Nhóm 3: Các khí gây mê

Trong nhóm này là các hydrocacbon, ảnh hưởng nhỏ hoặc không ảnh hưởng đến phổi nhưng khi được hô hấp vào máu thì có tác động như dược phẩm gây mê

* Nhóm 4: các chất khác

Những chất khí này bao gồm các nguyên tố và các chất độc dạng dễ bay hơi Chúng có nhiều tác dụng độc khác nhau khi hấp thụ vào cơ thể chẳng hạn như khí phenol ở nồng độ cấp tính

1.2.2.2 Ô nhiễm môi trường nước do chăn nuôi

Như chúng ta đã biết, trong chất thải chăn nuôi có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, một khi nguồn chất thải này không được xử lý mà đổ trực tiếp vào nguồn nước sẽ làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước vì các loại vi sinh vật hiếu khí sử dụng hết oxy hoà tan để phân hủy các hợp chất hữu cơ này Thêm vào đó, các chất dinh dưỡng như nitơ và phospho sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hoá nguồn nước mặt

Theo kết qủa phân tích chất lượng nước thải của Viện Khoa Học Nông Nghiệp Miềàn Nam (1999) cho thấy nồng độ ô nhiễm ở một số trại chăn nuôi heo quốc doanh rất cao

Bảng 1.8 : Thành phần nước thải ở một số trại heo quốc doanh tại Tp HCM

STT pH COD mg/l

mg/l PTổngNTổng

TS mg/l

TỔNG

COLIFORM (MPN/100ml)

MẪU NƯỚC MÙA KHÔ

Nguồn: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Miền Nam, 1999

Ngoài ra, trong phân gia súc, gia cầm còn chứa nhiều loại vi khuẩn, vi trùng và trứng giun Chúng sẽ lan truyền trong nguồn nước và gây bệnh cho con người cũng như các loại động vật khác nếu như chúng ta không có biện pháp xử lý thích hợp Bên cạnh việc gây ô nhiễm nguồn nước mặt, chất thải chăn nuôi có thể thấm xuống đất gây ô nhiễm nguồn nướùc ngầm, đặc biệt là những giếng mạch nông gần chuồng nuôi hoặc những hố chứa chất thải không đảm bảo Để hiểu ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường nước, ta sẽ tìm hiểu ảnh hưởng của từng thành phần trong chất thải sau đây:

a Aûnh hưởng của chất hữu cơ

Trong quá trình tiêu hóa của vật nuôi, phần lớn các chất dinh dưỡng chưa được tiêu hóa và hấp thụ hết Phần dư thừa này sẽ được thải ra ngoài theo phân, nước tiểu cũng như các sản phẩm trao đổi chất Thêm vào đó các chất hữu cơ có từ nguồn khác nhau như: Thức ăn thừa, nhau thai và xác động vật chết không được xử lý Đây là những chất dễ bị phân huỷ sinh học, giàu nitơ, phospho và một số thành phần khác Sự phân huỷ các chất hữu cơ này phải trải qua nhiều

giai đoạn và tạo ra các hợp chất như axit amin, axit béo, các khí gây mùi hôi khó chịu và độc hại

b Ảnh hưởng của nitơ, phospho

Theo kết qủa nghiên cứu của Kornegay và Harper (1997) thì heo khi ăn thức ăn công nghiệp có khả năng tiêu hóa 30 – 55% nitơ, 20 – 50% phospho Do vậy, tỷ lệ thải ra là 45 - 70% đối với nitơ, 50 – 80% đối với phospho

Từ kết quả nghiên cứu trên cho ta thấy khả năng hấp thụ nitơ, phospho của heo là rất thấp nên phần lớn nguồn dinh dưỡng trên sẽ được bài tiết ra ngoài làm cho hàm lượng nitơ và phospho trong chất thải chăn nuôi tương đối cao, nếu không được xử lý đúng mức sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước Tùy theo thời gian và hàm lượng oxy hòa tan mà nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau: NH4 , NO2-, NO3-

* Quá trình chuyển hóa nitơ trong nước

Amoniac là sản phẩm của qúa trình chuyển hóa urê trong nước tiểu gia súc Amoniac tạo thành bởi sự phân giải vi sinh vật có mặt trong chất thải và nguồn nước Khi nước tiểu và phân được bài tiết ra ngoài, các vi sinh vật sẽ bài tiết ra enzym ureaza và chuển hóa ure thành ammoniac, nhanh chóng phát tán vào không khí và gây nên mùi hôi đặc trưng hoặc khuếch tán gây ô nhiễm nguồn nước

(NH2)2CO + H2O NH4+ + OH- +CO2 NH3 + H2O +CO2

Nồng độ ammoniac được tạo ra phụ thuộc vào lượng urê có trong nước tiểu, pH và điều kiện lưu trữ chất thải Sau khi được tạo thành, ammoniac tiếp tục được chuyển hóa thành NO2-, NO3- nhờ vi khuẩn nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí

NH3 + O2 NO2- + 2H+ +H2O NO2- + O2 NO3-

Nếu nitơ trong nước chủ yếu ở dạng ammoniac thì chứng tỏ nguồn nước bị ô nhiễm, nhưng ở dạng nitrit là nước đã bị ô nhiễm ở thời gian lâu hơn còn ở dạng nitrat là nước đã bị ô nhiễm ở một thời gian dài Trong nước hàm lượng nitrat cao có thể gây độc hại cho con người Bởi vì trong hệ tiêu hóa của chúng ta, ở điều kiện thích hợp sẽ chuyển hóa nitrat thành nitrit, nitrit có thể được hấp thụ vào máu và có thể kết hợp với hồng cầu, gây ức chế chức năng vận chuyển oxy của hồng cầu Trong nước có oxy, nitơ tồn tại ở dạng cuối cùng là nitrat nhưng trong điều kiện kỵ khí trở thành nitơ tự do và tách ra khỏi nước

c Ô nhiễm do vi sinh vật

Trong nước thải chăn nuôi có chứa nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, trứng

giun sán gây bệnh như : Eschrichia coli gây bệnh đường ruột, diphyllobothrium latum, taenia saginata gây bệnh giun sán, rotavirus gây bệnh tiêu chảy, … chúng

lan truyền bệnh qua nguồn nước mặt, nước ngầm vá phát tán theo không khí Theo nghiên cứu của Lê Trình (1997), có nhiều vi sinh vật gây bệnh qua nguồn nước mặt:

Bảng 1.9 : Một số vi sinh vật gây bệnh qua nguồn nước

Vi trùng

Salmonella typhi Sốt thương hàn

Salmonella sp Viêm dạ dày, ruột

Escherichia coli Viêm dạ dày, ruột

Francisellatularensis Sốt

Virus

Protozoa

Giardia lambria Tiêu chảy

Cryptosporidium Tiêu chảy

Giun sán

Diphyllobothriumlatum Bệnh giun sán

Schistosoma sp Phù chân (Billarzia)

Dracumculus medimansis Bệnh giun Guinea

Nguồn: Lê Trình, 1997 1.2.2.3 Ô nhiễm môi trường đất do chăn nuôi

Trong chất thải gia súc, gia cầm có rất nhiều chất dinh dưỡng nếu bón vào đất sẽ làm tăng độ phì nhiêu Tuy nhiên do chứa nhiều chất hữu cơ, hợp chất chứa nitơ, phospho Nếu thải vào đất không hợp lý hoặc sử dụng phân tươi để bón cho cây trồng, cây sử dụng không hết sẽ có tác dụng ngược lại Lượng lớn nitơ, phospho sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hóa, hay lượng nitơ thừa sẽ được chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng độ nitrat trong đất cao, gây độc cho hệ sinh vật hữu dụng trong đất cũng như cây trồng Thêm vào đó, một lượng nitrat theo nước mưa ngấm xuống đất gây ô nhiễm nguồn nước ngầm Lượng nitơ, phospho tăng cao trong đất sẽ làm tăng số lượng vi sinh vật ưa nitơ và phospho gây ức chế các loài vi sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất

Ngoài ra, chất thải chăn nuôi còn gây tích lũy kim loại nặng và làm giảm lượng oxy hòa tan trong đất

1.2.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi

Thành phần chủ yếu của chất thải chăn nuôi là chất hữa cơ, vô cơ tồn tại ở dạng hòa tan, phân tán nhỏ hay kích thước lớn và nhiều loài vi sinh vật Tùy theo loại hình chăn nuôi, điều kiện về đất đai, quy mô chăn nuôi hay mục đích sử dụng chất thải mà có thể áp dụng các phương pháp xử lý khác nhau

Bảng 1.10 : Một vài phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CÔNG ĐOẠN CÓ THỂ ÁP DỤNG

Cơ học Lắng cặn, lọc qua lưới, làm thoáng, khử khí, khuấy trộn pha loãng

Sinh học Xử lý hiếu khí, xử lý yếm khí, xử lý thiếu khí

1.2.3.1 Phương pháp cơ học

Mục đích là tách các chất rắn ra khỏi nước thải bằng cách thu gom phân heo riêng, nước thải riêng hay tách phân ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học như sử dụng song chắn rác, lắng sơ bộ trước khi đưa nước thải vào các công trình xử lý tiếp theo, nhằm làm giảm nồng độ chất ô nhiễm và giảm được chi phí xử lý nước thải

Ngoài ra, để tách riêng phần rắn và phần nước trong phân heo có thể sử dụng phương pháp ly tâm hay lọc Sau khi tách chất lỏng và rắn riêng, chất lỏng được đưa vào hệ thống xử lý nước thải, chất rắn được đưa vào ủ làm phân bón Tuy nhiên, phương pháp này thường được áp dụng đối với các cơ sở chăn nuôi lớn, trang trại, các hộ chăn nuôi có điều kiện xây dựng hệ thống xử lý chất thải

1.2.3.2 Phương pháp hóa học

Nguyên tắc của phương pháp này là sử dụng các chất ôxy hóa mạnh như Clo để ôxy hóa các chất ô nhiễm trong nước thải, trong đó có vi sinh vật truyền

bệnh Phương pháp này thường được sử dụng để khử trùng nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

1.2.3.3 Phương pháp hóa lý

Do trong nước thải của heo chứa một số chất có kích thước nhỏ, không thể tách ra được bằng phương pháp cơ học, vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Cho nên, để tách những chất này ra khỏi nguồn nước có thể sử dụng các chất keo tụ như: Phèn sắc , phèn nhôm, chất trợ keo tụ Nguyên tắc của phương pháp này là đưa vào nước những hạt keo, nhờ tác dụng của những hạt keo này mà các hạt có kích thước nhỏ trong nước thải sẽ liên kết với nhau tạo thành những bông keo có kích thước lớn và tách chúng ra dễ dàng bằng phương pháp cơ học

Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) ở trại chăn nuôi 2/9, cho thấy dùng phương pháp keo tụ có thể tách được từ 80 – 90% tổng chất rắn lơ lửng Phương pháp hóa lý loại được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải Tuy nhiên, chi phí đầu tư xây dựng và vận hành cao Phương pháp này áp dụng cho các hộ chăn nuôi có diện tích xây dựng hệ thống xử lý và yêu cầu chất lượng nước thải ra nguồn cao

1.2.3.4 Phương pháp sinh học

Bản chất của phương pháp sinh học xử lý chất thải chăn nuôi là sử dụng khả năng sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ và mộït số chất khoáng có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng chúng nhận được các chất làm vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Do vậy, xử lý chất thải chăn nuôi bằng phương pháp sinh học được áp dụng rộng rãi nhất trong thực tế Phương pháp này có chi phí đầu tư thấp, dễ áp dụng và tận dụng được sản phẩm sau xử lý

a Xử lý nước thải

Thực chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ ở dạng hòa tan, keo và sự phân tán với sự tham gia của vi sinh vật

* Xử lý nước thải trong điều kiện hiếu khí

Các phương pháp xử lý hiếu khí dựa trên nguyên tắc là các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy hòa tan

Chất hữu cơ + O2 VSV H2O + CO2 + NH3 + …

Trong điều kiện hiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan tối thiểu 1,5 – 2,0 mg/l) NH4+ cũng bị loại nhờ quá trình nitrat hoá của các vi sinh vật tự dưỡng

NH4 + 2O2VSV NO3- + 2H+ + H2O + năng lượng

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí xảy ra theo các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Đây là giai đoạn khuếch tán và hấp thụ các chất phân tán nhỏ, ở dạng keo hay hòa tan trên bề mặt tế bào vi sinh vật

Giai đoạn 2: Giai đoạn phân hủy các chất hấp thụ và khuếch tán qua màng vào bên trong tế bào vi sinh vật

Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp thụ ở trong tế bào vi sinh vật, sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào

Quá trình hấp thụ chất hữu cơ biểu diễn ở dạng tổng quát như sau:

Chất hữu cơ Enzyme tế bào vi khuẩn

CxHyOz + O2 + N + P C5H7NO2 + CO2 + H2O + chất tan không phân hủy

C5H7NO2 + O2enzyme CO2 + H2O + NH3 + Q + những chất không phân giải

Theo Trần Hiếu Nhuệ (1997), các điều kiện cần thiết để đảm bảo quá trình xử lý sinh học là phải cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho vi sinh vật (theo tỷ lệ N: P: K= 5: 1: 2 hay BOD: N: P = 100: 5: 1), hàm lượng chất lơ lửng nhỏ hơn 150 mg/lit, nồng độ các chất độc hại không vượt quá khả năng hoạt động của vi sinh vật (Bo < 0,05 mg/l, Ni< 0,1 mg/l, KCN< 2mg/l, CuSO4 < 0,2 mg/l) và không có chất hoạt động bề mặt

Ngoài ra, lượng Oxy hòa tan và nhiệt độ nước thải cũng ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học hiếu khí: Oxy hòa tan >= 2 mg/l

Nhiệt độ: Tùy thuộc vào các loại vi khuẩn; vi khuẩn chịu nhiệt (50 - 600C), vi khuẩn không chịu nhiệt (25 – 370C), vi khuẩn thích nghi ở nhiệt độ thấp (10 – 150C)

Nhưng nhìn chung, nhiệt độ tối ưu và cũng là điều kiện tự nhiên cho vi khuẩn phát triển là từ 25 – 37OC

Dựa vào điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật, phương pháp sinh học hiếu khí xử lý nước thải chăn nuôi có một số công trình sau:

+ Bể bùn hoạt tính

Nguyên lý chung của quá trình bùn hoạt tính là oxy hóa sinh hóa hiếu khí với sự tham gia của bùn hoạt tính

Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải

Để bùn hoạt tính và nước thải tiếp xúc với nhau được tốt và liên tục, chúng ta khuấy trộn bằng khí nén hoặc bằng các thiết bị cơ giới khác Trong thực tế máy nén khí thường được sử dụng, vì như vậy sẽ đồng thời giải quyết hai nhiệm vụ: Vừa khuấy trộn bùn hoạt tính với nước thải, vừa đảm bảo cung cấp oxy cần thiết cho các quá trình sống và hoạt động của vi sinh vật

Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính bao gồm 3 giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Giai đoạn khuếch tán và chuyển chất từ dịch thể tới bề mặt các tế bào vi sinh vật

Giai đoạn 2: Hấp thụ các chất bẩn từ bề mặt ngoài các tế bào qua màng bán thấm

Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp thụ ở tế bào vi sinh

+ Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình xử lý trong đó nước thải được lọc qua lớp vật liệu có kích thước hạt lớn Bề mặt các hạt vật liệu đó được bao bọc bởi một màng sinh vật hiếu khí

Chất hữu cơ trong nước thải bị phân hủy bởi quần thể vi sinh vật này Chất hữu cơ trong nước thải được hấp thụ lên mạng sinh học hoặc lớp nhầy Ở phần ngoài của lớp màng nhầy sinh học (0,1 – 0,2 mm), chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi vi sinh vật hiếu khí Khi vi sinh vật tăng trưởng thì chiều dày lớp màng nhầy tăng lên và oxy khuếch tán được tiêu thụ trước khi nó có thể thấm vào toàn bộ chiều sâu lớp màng nhầy Sau đó màng vi sinh vật này bị rửa trôi và màng vi sinh vật khác bắt đầu tạo thành Do vậy, quá trình xử lý luôn được tiếp diễn

+ Cánh đồng lọc, cánh đồng tưới

Cánh đồng tưới là những khu đất được qui hoạch cẩn thận vừa để xử lý nước thải vừa để trồng cây nông nghiệp hoặc rau Nhưng nếu khu đất chỉ dùng để xử lý nước thải mà không trồng cây nông nghiệp thì gọi là cánh đồng lọc

Bản chất của việc xử lý nước thải chăn nuôi bằng cánh đồng lọc là lọc nước thải qua đất, các chất lơ lửng sẽ bị giữ lại ở lớp trên cùng tạo nên một màng vi sinh trên giá thể là các hạt đất Màng vi sinh này sẽ hấp thụ chất hữu cơ hòa tan trong nươc thải và chuyển hóa chúng thành các hợp khoáng

Thực tại đối với nước thải chăn nuôi người ta thường sử dụng cánh đồng tưới có cây trồng, hiệu qủa xử lý tốt hơn vì cây trồng cần nguồn dinh dưỡng hữu cơ Khi sử dụng cánh đồng tưới cần chú ý đến độ ẩm của đất, độ xốp cũng như chế độ tưới và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng

+ Hồ hiếu khí

Thực chất của quá trình xử lý này chất hữu cơ trong nước thải được phân hủy nhờ vào sự sống cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống lơ lửng Oxy cung cấp cho hoạt động của vi khuẩn nhờ vào sự khuếch tán và quang hợp của tảo Chất

dinh dưỡng và CO2 sinh ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ được tảo sử dụng

* Xử lý nước thải chăn nuôi trong điều kiện yếm khí

Trong điều kiện yếm khí các chất hữu cơ bị khoáng hóa dể tạo các sản phẩm như: Khí metan, hydro sunfua, cacbonic và nước nhờ vào vi sinh vật kỵ khí Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí thường xảy ra trong hai đoạn chính sau:

+ Giai đoạn 1: Lên men axit

Trong giai đoạn này vi sinh vật sử dụng men ngoại bào để phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các chất tan đơn giản hơn để chúng có thể sử dụng được Xelluloza và tinh bột sẽ bị phân hủy thành đường, protein thành axit amin, chất béo thành glycerine và axit béo Sau đó các chất trung gian bị chuyển hóa thành những chất đơn giản hơn, chủ yếu là các axit hữu cơ (chiếm 99%) bao gồm: Axit butyric, axit propionic, axit axetic, các aldehyt, alcol và các chất vô cơ như NH4OH, H2S, CO2, … những sản phẩm này làm cho pH của nước thải thấp nên gọi là giai đoạn lên men axit

Sau đó tạo thành axit hoặc muối của nó

(C6H10O5)n + 2H2O 3n CH3COOH

CH3COOH + NH4OH CH3COONH4 + H2O + Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men kiềm

Ở giai đoạn này vi khuẩn metan đống vai trò chủ yếu Quá trình lên men giảm làm giảm rất nhanh lượng axit và cho phép phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp hơn Vi khuẩn metan phân hủy axit béo thành axit đơn giản hơn nhờ

bêta – oxy hóa với cacbonic làm chất nhận hydro và nước làm chất nhường oxy Axit axetic được tạo thành ở giai đoạn đầu, ở giai đoạn này bị phân hủy thành metan và cacbonnic bằng cách trao đổi trực tiếp Các sản phẩm tạo thành làm cho pH của nước tăng lên và đạt khoảng 6,7 – 7,4 nên gọi là giai đoạn lên men kiềm

CH3COONH4 + H2O CH4 + CO2 + NaOH CO2 + 4H2 CH4 + CO2 + H2 + W

CH3OH CH4 CO2 + H2 + W

Hiệu qủa xử lý được đặc trưng bởi yếu tố chính là chất lượng nước thải trước và sau khi xử lý Tùy theo trạng thái phát triển của vi sinh kỵ khí trong qúa trình xử lý có thể chia thành các dạng sau:

+ Bể Upflow Anerobic Sludge Blanked (UASB)

Trong quá trình xử lý nước thải bằng UASB dòng nước chảy ngược từ dưới lên trên qua tầng vi sinh vật kỵ khí, làm tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và các chất bẩn trong nước, nhằm tăng hiệu qủa xử lý Nước thải sau khi được xử lý được thải ra máng tràn dọc theo thành bể và theo ống dẫn ra ngoài

+ Bể Bioga

Công nghệ xử lý nước thải bằng hầm ủ Biogas dựa trên nguyên tắc phân hủy yếm khí, các chất hữu cơ phức tạp bị vi sinh vật kỵ khí phân hủy tạo thành các chất đơn giản ở dạng khí hoặc hoà tan Quá trình này xảy ra nhiều giai đoạn với hàng ngàn phản ứng hoá học, có sự tham gia của nhiều loài vi sinh vật kỵ khí Sự lên men các chất hữu cơ tạo ra khí sinh vật có chứa 60 – 70% khí CH4, 30 – 35% CO2 phần còn lại là H2, N2, H2S, NH3, hơi nước

Để bể Biogas vận hành tốt cần đảm bảo các điều kiện tối ưu cho quá trình lên men như: nhiệt độ, xáo trộn đều, bổ sung tỷ lệ phân thích hợp đặc biệt phải đảm bảo điều kiện kỵ khí tốt

+ Bể kỵ khí

Thường được áp dụng nhiều hơn do có thể xử lý ở nồng độ chất bẩn hữu cơ cao và cặn lơ lửng lớn Đồng thời có thể kết hợp với phân hủy bùn lắng Hồ này có thể sâu đến 9 m, tải trọng thiết kế khoảng 220 – 560 kg BOD5/ha.ngày

+ Tầng sôi

Tầng sôi có cấu tạo giống bể lọc sinh học kỵ khí nhưng các giá thể cho vi sinh vật bám dính là loại vật liệu nhẹ, có thẻ chuyển động lơ lửng khi có dòng nước ngược dòng từ dưới lên tạo thành tầng sôi

+ Tầng tĩnh (bể lọc sinh học yếm khí)

Tầng tĩnh có cấu tạo tương tự như bể lọc sinh học hiếu khí Tuy nhiên, trong bể lọc sinh học kỵ khí, nước thải có thể cho chảy ngược dòng hoặc xuôi dòng Bể được xây kín và không có cung cấp oxy tạo môi trường yếm khí cho vi sinh vật kỵ khí hoạt động

* Xử lý nước thải chăn nuôi trong điều kiện thiếu khí

Các phương pháp xử lý thiếu khí thường được áp dụng để loại bỏ các chất dinh dưỡng như nitơ và phospho ra khỏi nước thải

Nguyên tắc là trong điều kiện thiếu oxy hòa tan (hàm lượng oxy hòa tan trong hệ thống xử lý được giữ ở mức xấp xỉ 1 mg/l), việc khử nitrat xảy ra:

NO3- VSV NO2-

NO2- + chất hửu cơ VSV N2 + CO2 + H2O

Trong thực tế người ta không xây dựng các bể xử lý nước thải trong điều kiện thiếu khí mà nó được lồng ghép vào hai phương pháp xử lý trên

b Xử lý phân

Trong phân heo chứa đựng nhiều chất dinh dưỡng sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như làm thức ăn cho cá, bón cây, làm nguyên liệu sản xuất khí đốt