khảo sát hiện trạng môi trường và đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm do chất thải chăn nuôi từ trại heo giống và kiểm tra năng suất bình minh

Một trong các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện vệ sinh môi trường là vấn đề xử lý chất thải, chất thải chăn nuôi nếu không được xử lý hợp lý có thể gây ô nhiễm cả ba trạng thái m

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ – BÁN CÔNG TPHCM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

*********

Đề tài:

KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG VÀ

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU Ô NHIỄM

DO CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TỪ TRẠI HEO GIỐNG VÀ KIỂM TRA NĂNG SUẤT BÌNH MINH

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC

CHUYÊN NGÀNH: MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : TSKH TRƯƠNG THANH CẢNH

Sinh viên thực hiện : TRỊNH VŨ PHƯƠNG MAI

Khóa học : 2001 - 2006

Lời cảm ơn

Tôi xin chân thành cảm ơn chú Trại trưởng Hoàng Việt cùng cán bộ công nhân viên của trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh; giảng viên và các anh chị tại phòng thí nghiệm Hóa – Môi trường trường Đại học Mở bán công TPHCM; gia đình và bạn bè đã tạo mọi điều kiện tốt nhất giúp tôi hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này

Đặc biệt tôi xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến thầy hướng dẫn, Tiến

sĩ khoa học Trương Thanh Cảnh, người đã truyền đạt kiến thức và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn tốt nghiệp

Tuy tôi đã rất cố gắng để hoàn thành tốt Luận văn tốt nghiệp này nhưng chắc chắn vẫn còn nhiều sai sót Kính mong thầy cô, gia đình và bạn bè đóng góp ý kiến để Luận văn tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn

Trịnh Vũ Phương Mai

Bảng 2.1 : Lượng phân và nước tiểu gia súc trong một ngày 3

Bảng 2.2 : Thành phần hoá học của phân heo từ 70 – 100 kg 5

Bảng 2.3 : Thành phần hoá học của nước tiểu heo có trọng lượng từ

Bảng 2.8 : Đặc điểm các khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất thải

Bảng 2.12 : Sản phẩm của các quá trình xử lý nước thải 19

Bảng 2.13 : Đặc điểm và hiệu quả xử lý của quá trình ủ phân 24

Bảng 2.16 : Một số phương pháp làm tinh khiết sản phẩm biogas 26

Bảng 4.1 : Diện tích đất quy hoạch trại heo giống và kiểm tra năng suất

Bảng 4.4 : Thành phần dinh dưỡng trong 25 kg thức ăn gia súc 38

Bảng 4.6 : Thành phần hóa học hỗn hợp nước thải của heo trọng lượng

Bảng 4.8 : Tiêu chuẩn diện tích chuồng nuôi heo ngoại 44

Bảng 4.9 : Mật độ, diện tích trên mỗi con heo ở mỗi ô chuồng và

Bảng 4.10 : Các chỉ tiêu trên lý thuyết và kết quả phân tích mẫu nước

Bảng 4.12 : Hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải tại trại 54

Bảng 4.13 : Chất lượng nước sau xử lý tại trại và tiêu chuẩn môi trường 55

qui định cho nước thải công nghiệp

Bảng 4.15 : Tăng trọng bình quân và chỉ số biến chuyển thức ăn trong

gia súc khi có sử dụng Komix USM và De – Odorase 61

Bảng 4.17 : Kí hiệu, ý nghĩa các số liệu và phép toán để tính doanh thu

cho trại khi sử dụng chế phẩm sinh học giảm mùi hôi 62

Bảng 4.18 : Sự biến đổi các chỉ tiêu trong mô hình nghiên cứu ứng dụng

Sơ đồ 2.1 : Quá trình phân giải chất thải chăn nuôi nhờ vi sinh vật 15

Sơ đồ 4.3 : Chu trình xử lý nước thải tại trại heo giống và kiểm tra

Sơ đồ 4.4 : Nguyên lý hoạt động hệ thống tuyển nổi 50

Sơ đồ 4.5 : Hoạt động của hồ sinh vật trong xử lý nước thải 67

Chương I: Mở đầu 1

Chương II: Tổng quan về chất thải chăn nuôi và ô nhiễm do chất thải

2.4.1 Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi 18

3.1.1 Khảo sát tình hình sản xuất tại trại heo giống và kiểm tra

3.1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi tại trại heo

chăn nuôi từ trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh 30

4.1 Khảo sát tình hình sản xuất tại trại heo giống và kiểm tra

4.1.3 Chức năng, nhiệm vụ và hoạt động của trại 34

4.1.5 Cơ cấu đàn gia súc và điều kiện chăm sóc 36

4.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi tại trại heo

4.2.3 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi 46 4.2.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm do chất thải chăn nuôi tại trại 51

4.3 Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm do chất thải

chăn nuôi từ trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh 57

Tài liệu tham khảo

Phụ lục I : Một số sơ đồ thiết bị xử lý chất thải chăn nuôi I Phụ lục II : Một số hình ảnh tại trại heo giống và kiểm tra năng suất

Phụ lục III : Danh sách một số chất bổ sung nhằm giảm thiểu ô nhiễm

BOD : Nhu cầu ôxy sinh hoá (Biochemical Oxygen Demand)

COD : Nhu cầu ôxy hoá học (Chemical Oxygen Demand)

CFU : Đơn vị hình thành khuẩn lạc (Colony Forming Unit)

MPN : Số khả hữu (Most Probable Number)

N – NH3 : Nitơ amơniac

Ntổng : Nitơ tổng cộng

Ptổng : Phôtpho tổng cộng

ppm : Một phần triệu (Parts per million)

SS : Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids)

TS : Chất rắn tổng cộng (Total Solids)

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN 5937 : Chất lượng không khí – Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung quanh TCVN 5938 : Chất lượng không khí - Nồng độ tối đa cho phép của một số chất

độc hại trong không khí xung quanh TCVN 5945 : Nước thải công nghiệp – Tiêu chuẩn thải

CHƯƠNG I

MỞ ĐẦU

Nhu cầu dinh dưỡng là một nhu cầu thiết yếu trong quá trình phát triển của con người nhằm đảm bảo cho cuộc sống hằng ngày của người dân trong mọi lĩnh vực hoạt động Cũng như các loại nông sản như ngũ cốc và rau quả thì thực phẩm có nguồn gốc từ động vật có vai trò thiết yếu, vì vậy ngành chăn nuôi ngày càng quan trọng hơn trong chiến lược phát triển kinh tế nông nghiệp, góp phần đảm bảo an ninh dinh dưỡng của một quốc gia, cải cách văn minh ăn uống và nâng cao dân trí

Trong chiến lược phát triển chăn nuôi của nước ta thì chăn nuôi heo chiếm

ưu thế vì thịt heo không chỉ là thức ăn thường ngày phổ biến ở mỗi gia đình Việt Nam mà còn là sản phẩm xuất khẩu thu nhiều ngoại tệ Chất lượng và số lượng thịt heo phụ thuộc rất nhiều vào việc sản xuất heo giống

Bên cạnh mặt tích cực của việc phát triển mạnh ngành chăn nuôi thì ô nhiễm môi trường do chăn nuôi là một vấn đề lớn thu hút sự quan tâm sâu sắc của xã hội Chất thải được thải ra không được xử lý hoặc xử lý không triệt để gây nên ô nhiễm môi trường sống của người dân và môi trường cảnh quan Ngoài con giống, thức ăn, thuốc thú y thì điều kiện vệ sinh cũng đóng một vai trò quan trọng trong chăn nuôi Điều kiện vệ sinh kém là một trong những nguyên nhân gây nên tình trạng chậm phát triển, giảm sức đề kháng, tăng tỷ lệ mắc bệnh giun sán, truyền nhiễm, tình trạng bệnh lý phức tạp và khó can thiệp ở gia súc Một trong các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện vệ sinh môi trường là vấn đề xử lý chất thải, chất thải chăn nuôi nếu không được xử lý hợp lý có thể gây ô nhiễm cả ba trạng thái môi trường: đất, nước và không khí Tuy vậy, hiện nay nước ta vẫn chưa có một quy định chặt chẽ nào về giới hạn mức độ ô nhiễm chăn nuôi và các biện pháp bắt buộc nhằm hạn chế các tác động của chất thải chăn nuôi đến môi trường, các giải pháp giảm thiểu còn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng nơi

Trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh tại huyện Trảng Bom, tỉnh Đồng Nai trực thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Huấn luyện Chăn nuôi Bình Thắng là đơn vị trực thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật Môi trường Việt Nam Đây là xí nghiệp chăn nuôi qui mô lớn có vai trò cung cấp heo giống cho các nông hộ và các cơ sở sản xuất heo thịt Bên cạnh việc thực hiện kế hoạch sản xuất của trung tâm, trại cần phải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trường chăn nuôi góp phần giảm thiểu tác động đến môi trường xung quanh, đẩy mạnh sản xuất, tăng thêm lợi nhuận cho trại đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất bền vững và an toàn về môi trường

Do đó, đề tài “Khảo sát hiện trạng môi trường và đề xuất các giải pháp

nhằm giảm thiểu ô nhiễm do chất thải chăn nuôi từ trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh” được thực hiện xuất phát từ những nhu cầu thực tế trên

Mục tiêu nghiên cứu:

- Đánh giá hiện trạng môi trường tại trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh

- Cải thiện môi trường chăn nuôi, hạn chế tác động đến sức khỏe công nhân trong trại, người dân xung quanh, vật nuôi và cải thiện môi trường cảnh quan

- Đề xuất các giải pháp khống chế ô nhiễm, giảm thiểu tác động của hoạt động chăn nuôi lên môi trường

- Sử dụng kinh tế nguồn chất thải chăn nuôi góp phần phát triển chăn nuôi bền vững

CHƯƠNG II

TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ

Ô NHIỄM DO CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

2.1 ĐẶC ĐIỂM CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Chất thải chăn nuôi bao gồm phân, nước tiểu gia súc, nước vệ sinh chuồng trại, nước tắm rửa gia súc, ổ lót, xác súc vật chết và các nguyên liệu chăn nuôi

dư thừa (thức ăn thừa, thức ăn mất phẩm chất)

Hoạt động chăn nuôi thải ra một lượng đáng kể chất thải, là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường sống do các thành phần gây ô nhiễm trong chất thải rất đa dạng, các sản phẩm khí của quá trình phân hủy bốc mùi khó chịu Chất thải chăn nuôi được đặc trưng về khối lượng và thành phần, hiểu biết về đặc tính chất thải giúp ta xác định hệ thống xử lý thích hợp và hiệu quả

2.1.1 Khối lượng chất thải chăn nuôi

Khối lượng chất thải chăn nuôi phụ thuộc vào thể trọng (đặc biệt là ở heo) giống, tuổi vật nuôi, chế độ dinh dưỡng và phương thức vệ sinh chuồng trại

Bảng 2.1: Lượng phân và nước tiểu gia súc trong một ngày

(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)

Loại gia súc Lượng phân

Nước rửa chuồng, tắm gia súc, ổ lót, thức ăn thừa, xác súc vật chết cũng góp phần đáng kể vào khối lượng chất thải thải ra Lượng chất thải lớn như trên có giá trị kinh tế cao khi được tận dụng hợp lý, nhưng nếu thải trực tiếp ra môi trường không có sự kiểm soát thì đây sẽ là nguồn gây ô nhiễm đáng lo ngại

2.1.2 Thành phần chất thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải công nghiệp (axít, kiềm, kim loại nặng, hoá chất công nghiệp,… ) nhưng nồng độ các

chất ô nhiễm thì rất cao Theo Ioehr, 1970 nồng độ các trong chất thải gia súc là

rất lớn, tỉ lệ BOD gấp 5 lần, Ntổng gấp 7 lần, TS gấp 10 lần so với người

2.1.2.1 Thành phần của phân

Phân là chất liệu trong khẩu phần thức ăn mà cơ thể gia súc không sử dụng hay không tiêu hoá được thải ra ngoài cơ thể Phân chứa các dưỡng chất không tiêu hóa được (như chất xơ), các khoáng chất dư thừa cho cơ thể (như P2O2,

K2O,…), các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (như trypsin, pepsin,…), các thức ăn bổ sung (như đồng, kẽm, các kháng sinh hoặc men,…), vật chất lẫn vào thức ăn (như tro, bụi,…) và đặc biệt là các loại vi sinh vật chứa mầm bệnh

Chất hữu cơ trong phân gia súc chiếm 70 – 80% gồm xenlulô, prôtit, axít amin, chất béo, cacbonhydrat và các dẫn xuất, hầu hết dễ phân hủy Chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát, đất, các muối, urê,… Thành phần phân gia súc phụ thuộc:

+ Chủng loại : do khả năng tiêu hoá khác nhau

+ Giai đoạn sinh trưởng : lượng dưỡng chất trong phân tỉ lệ nghịch với lượng dưỡng chất sử dụng theo nhu cầu ở mỗi thời kỳ sinh trưởng khác nhau + Chế độ dinh dưỡng : sự thay đổi hàm lượng các thành phần nào trong các khẩu phần ăn sẽ làm thay đổi nồng độ chính nguyên tố đó và thay đổi khả năng phân hủy các chất hữu cơ trong phân

Nhiều loại virus gây bệnh trong phân có thể tồn tại từ 5 đến 15 ngày gây ô nhiễm môi trường và dễ dàng lan truyền bệnh cho người và gia súc (điển hình là

virus gây bệnh viêm gan Rheovirus, Adenovirus) Trứng giun sán với số lượng có

thể lên đến 5000 trứng/1 kg phân cũng là nguồn gây bệnh đáng chú ý (chủ yếu

là Ascaris suum, Oesophagostomum và Trichocephalu)

✯ Phân heo:

Thành phần của phân heo chủ yếu là nước (chiếm 56 – 83%), giàu khoáng chất (N, P, K) và chất hữu cơ Ngoài ra trong phân heo còn chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng, trong đó có vi trùng thuộc họ

Enterobacteriacea chiếm đa số Chất rắn tổng cộng chiếm 8 – 12% khối lượng

phân nên phân heo được xếp vào dạng phân lỏng hoặc hơi lỏng

Bảng 2.2: Thành phần hoá học của phân heo từ 70 – 100 kg

(Trương Thanh Cảnh và cộng tác viên, 1997-1998)

Các axít béo mạch ngắn g/kg 3,83 – 4,47

Ntổng trong phân heo chiếm từ 7,99 – 9,32 g/kg là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ hấp thu, góp phần cải tạo đất nếu sử dụng hợp lý

2.1.2.2 Thành phần nước tiểu:

Nước tiểu gia súc là loại phân bón giàu đạm và kali Thành phần nước tiểu

gia súc có trên 90% khối lượng là nước, còn lại chủ yếu là nitơ và phôtpho Urê là dạng chủ yếu của nitơ trong nước tiểu, gặp điều kiện có ôxy (gia súc bài tiết

ra ngoài) dễ dàng phân hủy tạo thành amoniac gây mùi hôi

Thành phần nước tiểu gia súc phụ thuộc vào điều kiện dinh dưỡng và khí hậu

Bảng 2.3: Thành phần hoá học của nước tiểu heo có trọng lượng từ 70 – 100 kg

(Trương Thanh Cảnh và cộng tác viên, 1997 – 1998)

2.1.2.3 Thành phần nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi là hỗn hộp nước tiểu, nước rửa chuồng và nước tắm gia súc Thành phần của hỗn hợp này bao gồm vi sinh vật gây bệnh, chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, nitơ, phôtpho và các thành phần khác Độ ẩm từ 95 – 98,5% Nước thải chăn nuôi khi thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm trầm trọng vì nồng độ các chất ô nhiễm rất cao, tuy nhiên trong một số trường hợp nhất định vẫn có thể sử dụng làm phân bón, có giá trị cao về dinh dưỡng

Bảng 2.4: Tính chất nước thải chăn nuôi heo

(Trương Thanh Cảnh và cộng tác viên, 1997-1998)

trong nước thải, số lượng của chúng giảm nhanh trong những ngày đầu sau đó

chậm dần (theo Bonde, 1967) Các loại vi trùng tồn tại lâu trong nước thải là

Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, E coli, Shigella và Vibrio comma

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào lượng thức ăn rơi vãi, mật độ và phương thức thu gom chất thải trong chuồng, lượng nước vệ sinh chuồng trại và tắm rửa gia súc

✯ Chất thải heo có pH 6,5 – 7,5, tỉ lệ N : P : K = 13 : 1 : 0,5, thành phần

các chất và tỷ lệ chất thải được thể hiện qua các bảng sau:

Bảng 2.5: Thành phần các chất trong chất thải của heo (%)

(Dương Nhựt Long và Lam Mỹ Lan, 2003)

Bảng 2.6: Tỷ lệ chất thải của heo theo trọng lượng

(Dương Nhựt Long và Lam Mỹ Lan, 2003)

Heo thịt 60 – 220 ngày tuổi 2,5 – 3 1,5 – 2 4 – 5

Heo nái 1 năm tuổi trở lên 4 – 5 2,5 – 3,5 6,5 – 8,5

2.1.2.5 Thức ăn thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác

Trường hợp chăn nuôi dùng các dạng ổ lót sử dụng trong một thời gian nhất định như rơm rạ, vải… thì khi thải bỏ, phân, nước tiểu và vi sinh vật gây bệnh có thể còn sót lại trên vật liệu lót Bên cạnh đó, thức ăn thừa từ chăn nuôi cũng góp phần gây ô nhiễm do thành phần hầu hết là các chất hữu cơ dễ phân hủy Chúng

bị phân hủy trong tự nhiên gây ra mùi hôi, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

2.1.2.4 Xác gia súc chết

Xác gia súc, đặc biệt là gia súc chết bệnh là nơi tập trung các tác nhân gây bệnh truyền cho người và các vật nuôi khác, có thể gây ra dịch bệnh

2.2 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO CHẤT THẢI CHĂN NUÔI HEO

Hàm lượng các chất ô nhiễm cao như chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, chất dinh dưỡng giàu nitơ, phôtpho, các chất khoáng,… và các vi sinh vật truyền bệnh trong chất thải chăn nuôi heo là những tác nhân ảnh hưởng xấu đến môi trường nước, không khí, đất và sức khoẻ của người, gia súc nếu không được xử lý hợp lý

2.2.1 Ô nhiễm môi trường nước

Chất thải chăn nuôi không được xử lý hợp lý, lại thải trực tiếp vào môi trường nước gây nên những tác động đáng kể:

+ Làm suy giảm lượng ôxy hoà tan do cơ chế tự làm sạch nhờ vi sinh vật hiếu khí (sử dụng khí ôxy để phân hủy các hợp chất hữu cơ từ phân và nước thải) + Tạo điều kiện cho tảo phát triển, gây ra hiện tượng phú dưỡng hoá ảnh hưởng lớn đến đời sống sinh vật thủy sinh tại nguồn tiếp nhận

+ Tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật gây bệnh trong phân phát triển + Nếu các chất thải thấm sâu xuống đất có thể gây ô nhiễm mạch nước ngầm

Theo Lê Trình (1997), để đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nước, nguyên

nhân và hướng giải quyết, cần phải lựa chọn chính xác các chỉ tiêu phân tích Đối với nước thải chăn nuôi cần phân tích các thông số BOD5, TSS, Ntổng, Ptổng (bắt buộc khảo sát) và các thông số bổ sung khác như vi khuẩn, độ đục, độ màu, pH

2.2.1.1 Ô nhiễm do chất hữu cơ

Chất hữu cơ gây ô nhiễm có nhiều nguồn gốc khác nhau như một số chất trong thức ăn chưa được đồng hoá, hấp thụ và các sản phẩm trao đổi chất được heo bài tiết ra bên ngoài, thức ăn thừa, ổ lót và xác gia súc không được xử lý Quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ trải qua hai giai đoạn chính: thủy phân các chất phức tạp thành đơn giản và phân hủy sinh học hiếu khí Sản phẩm

của quá trình này như axít amin, axít béo, CH4, CO2, H2S, NH3 có khả năng gây mùi khó chịu và độc hại

Chỉ tiêu đánh giá:

 Nhu cầu ôxy hoá học – COD (Chemical Oxygen Demand): là thông số dùng để đánh giá mức độ hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước thông qua hàm lượng ôxy cần phải tiêu hao để ôxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có trong nước COD thể hiện lượng chất hữu cơ bị ôxy hoá bằng tác nhân hoá học COD cao gây thiếu hụt ôxy hoà tan tại nguồn tiếp nhận, làm mất khả năng tự làm sạch của nước

 Nhu cầu ôxy sinh hoá – BOD (Biochemical Oxygen Demand): là lượng ôxy cần thiết cung cấp cho vi sinh vật tiêu thụ để phân hủy chất hữu cơ BOD thể hiện lượng chất hữu cơ phân hủy sinh học nhờ vi sinh vật.Thông số BOD là

cơ sở để thiết kế và vận hành hệ thống xử lý nước thải

Tỉ số COD : BOD luôn lớn hơn 1

2.2.1.2 Nitơ và phôtpho

Hàm lượng nitơ, phôtpho trong chất thải chăn nuôi cao do gia súc hấp thụ kém các chất này, phần lớn đều bài tiết ra ngoài Lượng nitơ và phôtpho này có thể gây hiện tượng phú dưỡng hoá nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước

a Nitơ: Theo Jongbloed và Lenis (1992), 50% lượng nitơ vào cơ thể heo

trưởng thành được bài tiết theo nước tiểu dưới dạng urê, là dạng dễ phân hủy sinh học và gây hại cho môi trường Nitơ chủ yếu tồn tại ở các dạng amôni

NH4+ (mới bị ô nhiễm), nitrit NO2- (bị ô nhiễm một thời gian), nitrat NO3- (bị ô nhiễm thời gian dài)

Urê trong nước tiểu khi mới bài tiết ra được chuyển hóa thành amôniac

nhờ enzym urêase do Micrococcus ureae sản sinh, tạo mùi hôi hoặc gây ô

nhiễm nguồn nước

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

Sau đó tiếp tục được chuyển hoá thành NO2-, NO3- nhờ vi khuẩn

Nitrosomonas hay Nitrobacter trong điều kiện hiếu khí

NH3 + O2 → NO2- + 2H+ + H2O

NO2- + O2 → NO3-

Khi vào cơ thể con người, các dạng nitơ kể trên có thể tạo điều kiện hình thành methemoglobin trong máu, ngăn cản quá trình trao đổi chất, gây thiếu ôxi

ở các cơ quan, đặc biệt là não dẫn đến nhức đầu, mệt mỏi, hôn mê, thậm chí tử vong

b Phôtpho: Phôtpho là thông số giới hạn để đánh giá sự phú dưỡng do tác

nhân ô nhiễm không bền vững Tỉ lệ nồng độ N : P thường lớn hơn 12, trong đó phôtpho có xu hướng giảm nên sự phú dưỡng hóa là do phôtpho khống chế

2.2.1.3 Vi sinh vật Bảng 2.7: Một số vi sinh vật gây bệnh qua nguồn nước

(Lê Trình, 1997)

Tricluris trichiura Giun tóc

Theo bảng 2.7, nước thải cuốn theo phân chứa rất nhiều vi sinh vật gây bệnh là mầm lan truyền bệnh cho người và gia súc Môi trường vệ sinh kém, ẩm, nước tù đọng là những điều kiện rất tốt cho vi sinh vật sinh sôi, nảy nở và phát tán

Ba nhóm vi sinh vật chỉ danh thường được dùng để kiểm tra đánh giá

mức độ ô nhiễm nước do vi sinh vật là: Coliform, Escherichia coli và

Streptococcus feacalis

2.2.2 Ô nhiễm môi trường khí

Khí sinh ra trong chăn nuôi từ quá trình hô hấp và quá trình phân hủy kỵ khí hay hiếu khí phân và nước tiểu, thường gặp là CO2, CH4, H2S, NH3,… có nồng độ phụ thuộc vào điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ,…), phương thức thu gom, lưu trữ và xử lý Những khí này tác động lớn đến sinh trưởng và kháng bệnh của gia súc và ảnh hưởng nhiều đến môi trường xung quanh

2.2.2.1 Phân nhóm

Nhiều nghiên cứu cho thấy những khí độc trong chăn nuôi có khả năng gây

ra các bệnh về đường hô hấp Tiến sĩ Trương Thanh Cảnh (1999) đã chia các khí

này thành bốn nhóm dựa theo tác dụng gây độc của chúng

a Nhóm 1: Các khí gây kích thích

Các khí thuộc nhóm này có tác dụng gây tổn thương đường hô hấp và phổi, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc của đường hô hấp Chúng bao gồm NH3,

H2S, indol, schatol và phenol ở nồng độ bán cấp tính Ngoài ra, NH3 còn gây hiện tượng kích thích thị giác, làm giảm thị lực

b Nhóm 2: Các khí gây ngạt gồm hai nhóm nhỏ:

- Các khí gây ngạt đơn thuần: trơ về mặt sinh lý, ở nồng độ cao sẽ làm giảm khả năng tiếp nhận ôxy của quá trình hô hấp và gây nên hiện tượng ngạt, gồm CO2 và CH4

- Các khí gây ngạt hoá học: chúng kết hợp với Hêmôglôbin của hồng cầu máu làm ngăn cản quá trình thu nhận hoặc quá trình sử dụng ôxy của các mô bào như CO

c Nhóm 3: Các khí gây mê

Đại diện là các hydrocarbon, không hoặc ít ảnh hưởng tới phổi nhưng khi được hấp thu vào máu thì có tác dụng như dược phẩm gây mê

d Nhóm 4: Các chất khác

Bao gồm các nguyên tố và hợp chất độc dễ bay hơi, tạo ra các khí có nhiều tác dụng khác nhau sau khi được hấp thu vào cơ thể, như khí H2S ở nồng độ cấp tính

2.2.2.2 Các ảnh hưởng

a Ảnh hưởng từ khí:

Bảng 2.8: Đặc điểm các khí sinh ra từ quá trình phân hủy chất thải chăn nuôi

(Ohio State University, U.S.A)

CH4 Không

mùi

Nhẹ hơn không khí, không tan trong nước nhiều, sản phẩm của hoạt động phân huỷ kỵ khí

Gây nhức đầu, ngạt Có thể gây nổ ở nồng độ 5 - 15% trong không khí

NH3 Hăng,

xốc

Nhẹ hơn không khí, sinh

ra từ hoạt động của vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí, tan trong nước

Kích thích mắt và đường hô hấp trên, gây ngạt ở nồng độ cao, dẫn đến tử vong

CO2

Không mùi

Nặng hơn không khí, tan tốt trong nước, sinh ra từ hoạt động của vi sinh vật

kỵ khí và hiếu khí

Gây uể oải, nhức đầu, có thể gây ngạt, dẫn đến tử vong ở nồng độ cao

H2S Trứng thối Nặng hơn không khí, ngưỡng nhận biết mùi

thấp, tan trong nước

Là khí độc, gây buồn nôn, chóng mặt, nhức đầu, bất tỉnh, tử vong

✯ Mêtan (CH 4 ):Trong điều kiện kỵ khí, vi sinh vật kỵ khí phân giải các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong chất thải chăn nuôi tạo sản phẩm cuối là CH4 Nồng độ CH4 trong không khí trên 45% gây ngạt thở do thiếu ôxy Khi hít phải khí này có thể gặp các triệu chứng nhiễm độc như say, co giật, ngạt, viêm phổi

✯ Amôniac (NH 3): được xem là thông số chỉ thị để đánh giá chất lượng

không khí trong chăn nuôi do chiếm nhiều nhất trong các khí độc có thể sinh ra

Do NH3 nhẹ hơn không khí và hệ vi sinh vật tác động nên nồng độ NH3

trong chuồng nuôi tăng khi nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió và thành phần rắn của phân tăng Tuy vậy, khi pH cao NH3 sẽ hòa tan trong nước và tồn tại ở dạng

NH4+, NH3 chỉ bốc hơi vào không khí và gây mùi khó chịu khi pH thấp

Bảng 2.8 : Ảnh hưởng của NH3 lên người và heo

trở lên Ngứa mắt, khó chịu ở đường hô hấp - Kích thích mạnh niêm mạc mắt, mũi và

đường hô hấp, tăng tiết dịch hay gây bỏng do phản ứng kiềm hoá kèm theo toả nhiệt

dưới 30 phút Ho, co giật, có thể tử vong - NH

3 lên não hay NH3

từ phổi vào máu bị ôxy hóa tạo NO2-, NO2-

thay thế ôxy tạo methemoglobin, ức chế chức năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây thiếu ôxy ở các cơ quan, đặc biệt là ở não

Tương tự như ở người

100 ppm Hắt hơi, chảy nước bọt, ăn không ngon

300 ppm

trở lên

Lập tức ngứa mũi miệng, tiếp xúc lâu dài sinh hiện tượng thở gấp

✯ Carbon dioxit (CO 2 ): là sản phẩm của quá trình hô hấp và phân hủy các chất

hữu cơ trong chất thải, nồng độ của khí này phụ thuộc số lượng, đặc điểm sinh lý của vật nuôi, nhiệt độ và độ ẩm Nồng độ CO2 tại chuồng nuôi chiếm từ 1.400 ppm đến 5.000 ppm, trung bình khoảng 1.640 ppm Tác hại do CO2 gây ra cho

con người phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp xúc

Bảng 2.9: Ảnh hưởng của CO2 lên người

0,035 % Vì đây là nồng độ bình thường trong không khí nên không gây nguy hiểm

3 % Hô hấp trở nên nhanh hơn, khó thở Trầm uất, ù tai

3 – 6 % Giảm tỷ lệ phần trăm ôxy cần cho mỗi lần hít thở Độ axít trong máu tăng, tạo ra cảm giác

bốc nhiệt và đau đầu

10 % Nhức đầu, rối loạn thị giác, mất tri giác trong vòng 1 phút, lâu hơn sẽ gây ngất

20 – 30 % Mất tri giác, thở chậm, ù tai, tim đập yếu, ngừng thở trước khi tim ngừng đập

✯ Hydrogen Sulphide (H 2 S): sinh ra từ quá trình phân hủy các axít amin

chứa lưu huỳnh trong phân Đây là khí độc, có thể gây chết với một lượng nhỏ 0,025 ppm là ngưỡng cảm nhận mùi H2S ở người Hiện nay TCVN 5937/5938 (1995) cho phép nồng độ H2S trong khu sản xuất là 2 mg/m3 (1,3176 ppm)

Bảng 2.10: Ảnh hưởng của H2S lên người và heo

Đối

tượng

Nồng độ tiếp

Người

mắt, mũi, đường hô hấp

do dễ tan trong nước

20 ppm Ngứa mắt, mũi, họng 50-100 ppm Nôn mửa, ỉa chảy

200 ppm trong 1 giờ Choáng váng, thần kinh suy nhược, dễ gây viêm phổi - Ức chế men hô hấp - H2S lên não gây phù hay

hoại tử tế bào thần kinh

- Làm mất khả năng vận chuyển ôxy của

Hêmôglôbin trong máu

300 ppm hơn 30 phút Nôn mửa trong trạng thái hưng phấn bất tỉnh

600 ppm trở lên

Mau chóng tử vong

Heo

20 ppm liên tục

Sợ ánh sáng, ăn không ngon miệng, có biểu hiện thần kinh bất thường

Tương tự như ở người

200 ppm

Có thể sinh chứng thủy thủng ở phổi nên khó thở sau đó bất tỉnh, chết

b Ảnh hưởng từ mùi:

Trong chăn nuôi, mùi là hỗn hợp các sản phẩm của quá trình thối rửa chất hữu cơ có trong chất thải gia súc, thức ăn thừa, xác gia súc và thuốc khử trùng Có trên 168 chất hoá học có khả năng bay hơi từ chất thải chăn nuôi tham gia

tạo mùi (Veenhuizen, 1996), đặc biệt liên quan đến cường độ mùi là amôniac

(được tạo thành nhiều nhất) và hydrô sulphua trong đó một số chất khó phát hiện mùi như indol, amin, phênol, monocacbon oxit,… nhưng lại có khả năng gây độc rất lớn Quá trình hình thành mùi do sự phân hủy chất thải chăn nuôi nhờ vi sinh vật kỵ khí gồm:

+ Quá trình thối rửa prôtein trong phân nhờ men protease ngoại bào của vi sinh vật qua con đường khử amin, cacboxyl, khử amin và cacboxyl tạo NH3, H2S và một số chất khí trung gian gây mùi hôi

+ Urê trong nước tiểu khi ra ngoài cơ thể được phân giải thành NH3 bởi các vi

sinh vật có men Urease như Bacillus pastererii, Proteus vulgaris… theo phản ứng:

Sơ đồ 2.1: Quá trình phân giải chất thải chăn nuôi nhờ vi sinh vật

(Trương Thanh Cảnh, 1999)

NH3

H3

Indol, schatol, phenol

H2SAxít hữu cơ mạch ngắn Alcohol Anđêhytvà cêton

Alcohol

Lipit

Anđêhyt và cêton Urêase

Mùi phụ thuộc tình trạng chuồng (độ thông thoáng, vệ sinh, mật độ nuôi nhốt), thức ăn, tình trạng sức khỏe của gia súc, quá trình lưu trữ và xử lý chất thải, các điều kiện bên ngoài (nhiệt độ, ẩm độ, vận tốc và hướng gió, thời điểm)

c Ảnh hưởng từ bụi:

Bụi phát sinh từ thức ăn, phân, lông thú, vật liệu lót chuồng (rơm, vải) là các hạt mang vi sinh vật gây bệnh, hấp phụ các khí độc, các chất hoá học Bụi ảnh hưởng đến hệ hô hấp, mắt, da, có thể gây dị ứng, xáo trộn hô hấp, nguy hiểm nhất là bụi có kích thước nhỏ hơn 5m (vì có thể đi vào phế nang của người), làm giảm sức đề kháng của niêm mạc Cũng như khí, bụi phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, độ ẩm, sự di chuyển không khí, sự thông thoáng, mật độ nhốt vật nuôi và tình trạng

vệ sinh nền chuồng Theo Nguyễn Ngọc Tuân, Trần Thị Dân (2000) nồng độ bụi

trong chuồng nuôi khuyến cáo không được quá 10mg/m3

d Ảnh hưởng từ vi sinh vật:

Vi sinh vật trong chăn nuôi bao gồm vi khuẩn tổng, vi khuẩn đường ruột và nấm lan truyền trong không khí và truyền bệnh cho người và vật nuôi

Số lượng vi khuẩn trong không khí của chuồng nuôi tùy thuộc vào độ thông

thoáng, vệ sinh chuồng trại, điều kiện môi trường…

2.2.3 Ô nhiễm môi trường đất

Chất thải chăn nuôi chứa lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng giàu nitơ, phôtpho là nguồn phân bón giàu dinh dưỡng Nhưng khi bón không hợp lý hoặc sử dụng phân tươi mà cây trồng không hấp thụ hết sẽ gây thoái hoá đất, làm chết cây, giảm sản lượng cây trồng, đồng thời gây mất cân bằng sinh thái đất (do có quá nhiều vi sinh vật ưa nitơ, phôtpho phát triển) Trường hợp thức ăn cho gia súc có bổ sung chất kích thích tăng trưởng, các hợp chất đồng, kẽm được thải ra cùng phân và nước tiểu được bón vào đất lâu dần cũng ảnh hưởng đến cây trồng, cuối cùng trở lại tác động vào con người

2.3 QUẢN LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Việc quản lý chất thải chăn nuôi được thực hiện tùy từng điều kiện cụ thể nhằm đạt được những mục tiêu sau:

• Bảo đảm sức khoẻ gia súc trong điều kiện môi trường tốt nhất

• Hạn chế những ảnh hưởng từ chăn nuôi đến con người

• Giảm thiểu ô nhiễm nước, khí và đất

• Giải quyết vấn đề mùi và bụi

• Ngăn chặn việc lan truyền bệnh do côn trùng và vi sinh vật

• Sử dụng có hiệu quả chất thải chăn nuôi trong những trường hợp khác

2.3.1 Thu gom

Thu gom phân và nước tiểu gia súc càng sớm càng giúp giảm ô nhiễm

Tránh vây bẩn chuồng trại, là điều kiện cho vi sinh vật phân hủy chất thải sinh mùi hôi thối, côn trùng truyền bệnh phát triển Thời điểm và cách thức thu gom tuỳ theo từng điều kiện cụ thể, loại hình chăn nuôi, qui mô chăn nuôi và phương pháp xử lý chất thải Hai phương pháp phổ biến là thu gom phân rắn rồi rửa chuồng (nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải thấp) và rửa chuồng luôn phân

2.3.2 Lưu trữ

Lưu trữ giúp ổn dịnh thành phần dinh dưỡng trong chất thải và giảm lượng

vi sinh vật truyền bệnh, hiệu quả phụ thuộc nhiều vào thiết bị, phương thức và thời gian lưu trữ Tuỳ theo loại phân, qui mô chăn nuôi, điều kiện chăn nuôi và mục đích sử dụng chất thải mà việc lưu trữ khác nhau Nơi lưu trữ cần kín và riêng biệt để không gây ảnh hưởng đến người, gia súc

2.3.3 Vận chuyển

Chất thải chăn nuôi cần được vận chuyển khi chúng được tận dụng hoặc xử lý ở nơi khác Việc vận chuyển cần phải bảo đảm vệ sinh, tránh rơi vãi, rò rỉ, bốc mùi hôi thối trên đường vận chuyển Tùy theo dạng chất thải được thu gom mà có cách thức và phương tiện vận chuyển phù hợp

2.4 XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Chất thải chăn nuôi có hàm lượng các chất ô nhiễm cao, cần phải được xử

lý trước khi thải ra ngoài môi trường Việc xử lý chất thải chăn nuôi nhằm:

• Diệt vi trùng và trứng giun sán trong chất thải đến mức an toàn

• Giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải, giảm ô nhiễm mùi

• Tránh thất thoát chất dinh dưỡng và chất khoáng trong phân (hoặc bùn)

• Chất thải chăn nuôi sau xử lý sử dụng được cho các mục đích có ích khác

2.4.1 Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi

Bảng 2.11: Các phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi

Phương pháp vật lý

Giảm nồng độ chất ô nhiễm, giảm chi phí xử lý nước thải

Hiệu quả thấp, mất thời gian Các phương pháp ly tâm, lọc, sấy chi phí cao

Phương pháp hóa lý

Hiệu quả cao, loại được hầu hết các chất bẩn trong nước thải

Chi phí đầu

tư xây dựng và vận hành cao

Phương pháp hóa học

Ôxi hoá các

chất ô nhiễm

trong nước

thải bằng

chất hoá học

Dùng chất ôxi hóa mạnh như clo

Khi vào nước, clo kết hợp với nước tạo HOCl là chất ôxy hoá mạnh, làm phá huỷ tế bào các vi sinh vật gây bệnh và khử mùi độc chất

Diệt vi sinh vật gây bệnh và giảm mùi tốt

Chỉ thích hợp cho loại nước thải đậm đặc riêng biệt

Phương pháp sinh học

Vi sinh vật

hoạt động

để phân hủy

các chất hữu

cơ trong

chất thải

Các vi sinh vật kỵ khí, hiếu khí hay tùy nghi có hoặc không sử dụng ôxy để chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản hay chất vô cơ, đặc biệt là khí mêtan (CH4) – sản phẩm hữu dụng sau xử lý

Chi phí đầu

tư thấp, dễ áp dụng, tận dụng được sản phẩm sau xử lý

Rất ít (sẽ được đề cập rõ hơn ở phần sau)

Có nhiều phương pháp xử lý nêu trên nhưng việc lựa chọn phương pháp xử lý bên cạnh việc phải thích hợp với các thành phần chất thải trong chăn nuôi thì

cần đem lại hiệu quả cao trong việc giảm thiểu ô nhiễm và hạn chế kinh phí

2.4.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học

Là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất trong thực tế vì hiệu quả kinh kinh tế

và xử lý do chất thải chăn nuôi có tỉ lệ BOD : COD và BOD : N : P thích hợp cho nhiều

vi sinh vật, chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy Do tính chất khác nhau của phân và

nước thải chăn nuôi nên hình thành hai nhóm các phương pháp sinh học khác nhau

2.4.2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi

Xử lý nước thải chăn nuôi nhằm giảm hàm lượng chất rắn, khoáng hóa chất hữu cơ trong nước thải, giảm nồng độ ô nhiễm

Bảng 2.12: Sản phẩm của các quá trình xử lý nước thải

hại không vượt quá tiêu chuẩn qui định và không có chất hoạt động bề mặt cản

trở sự hòa tan của ôxy (trong xử lý hiếu khí) (Trần Hiếu Nhuệ, 1997)

a Trong điều kiện tự nhiên: dựa trên khả năng tự làm sạch của đất và nước

✯ Bãi lọc và cánh đồng tưới: thường có độ sâu 1,5 m tính từ mặt đất Cơ sở

của phương pháp này là các chất lơ lửng và chất keo trong nước thải khi lọc qua đất bị giữ lại, vi sinh vật hiếu khí trong lớp màng sử dụng ôxy trên mặt đất ôxy hóa các chất hữu cơ thành chất dinh dưỡng cho cây trồng

Ưu điểm của phương pháp này là dinh dưỡng trong nước thải được tái sử dụng, nạp lại nước cho các túi nước ngầm, dễ vận hành và bảo quản, ít tốn kém Nhược điểm là tốn diện tích, phụ thuộc nhiều vào cấu trúc đất và điều kiện khí hậu

✯ Hồ sinh học: vi sinh vật hiếu khí trên bề mặt hồ ôxy hóa chất hữu cơ

thành CO2, nước và tạo tế bào vi khuẩn mới Khi cần thiết ôxy sẽ khuếch tán qua mặt thoáng của hồ hoặc do tảo quang hợp mang lại cho vi sinh vật sử dụng Nhờ tận dụng ao, hồ trong tự nhiên mà vốn ít, vận hành đơn giản, có thể kết hợp nuôi cá, tảo để làm thức ăn cho gia súc hoặc lưu trữ nước để tưới tiêu

b Trong điều kiện nhân tạo:

 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo: là quá trình khoáng

hóa chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí qua ba giai đoạn:

•• Giai đoạn khuếch tán và hấp thụ các chất phân tán nhỏ ở dạng keo hay hòa tan lên bề mặt tế bào vi sinh vật

••• Giai đoạn phân hủy các chất đã hấp phụ và khuếch tán qua màng vào bên trong tế bào vi sinh vật

••• Giai đoạn chuyển hóa các chất đã được khuếch tán và hấp phụ, sinh ra năng lượng và tổng hợp các chất mới của tế bào

Vi sinh vật trong bể hiếu khí gồm Mycobacterium, Bacillus, clotridium,

Pseudomonas… và hai loài vi khuẩn nitrat hóa là Nitrosomonas và Nitrobacter

Vận tốc của quá trình khoáng hóa phụ thuộc vào số lượng và chất lượng của quần thể vi sinh vật (phụ thuộc vào thành phần nước thải, khối lượng chất nhiễm

bẩn, lượng ôxy hòa tan,…), bề mặt tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất hữu cơ, quá trình xáo trộn và lượng ôxy cung cấp Có ba dạng bể như sau:

✯ Bể lọc sinh học: nước thải được tưới lên bề mặt tầng vật liệu lọc (thường

là sỏi, đá) để giữ lại các cặn bẩn và vi sinh vật bám dính vào vật liệu lọc tạo thành màng vi sinh Ôxy được bổ sung vào bể cùng với nước thải khi tưới qua khe hở thành bể hoặc qua hệ thống thu nước Bể lọc sinh học hoạt động hiệu quả khi nước thải phân phối đều trên bề mặt lọc, cung cấp đầy đủ ôxi, tải lượng và tốc độ thích hợp

✯ Bể bùn hoạt tính (bể Aerotank): Bùn hoạt tính là tập hợp các vi sinh

vật khoáng hóa có khả năng hấp phụ trên bề mặt của nó và ôxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải với sự có mặt của ôxy Điều kiện hiếu khí giúp vi sinh vật phát triển tạo các bông bùn sinh học lơ lửng, là nơi ôxy hóa chất hữu cơ Luôn sục khí hay khuấy trộn cơ học để cung cấp đủ ôxy và giữ bể ở trạng thái khuấy trộn hoàn toàn

✯ Bể tiếp xúc sinh học quay (đĩa sinh học) : Đĩa sinh học là hàng loạt các

đĩa polystyren hay polyvinylclorua tròn, phẳng lắp trên một trục, đặt một phần ngập trong nước và quay với vận tốc chậm; vi sinh vật sinh trưởng sẽ gắn kết và hình thành lớp màng mỏng trên bề mặt đĩa Đĩa quay sẽ giúp màng sinh học lần lượt tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải để khoáng hóa và tiếp xúc với

không khí để hấp thụ ôxy (đảm bảo điều kiện hiếu khí)

 Xử lý sinh học kỵ khí trong điều kiện nhân tạo: ứng dụng khả năng phân

hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có ôxy Gồm ba giai đoạn:

• Giai đoạn phân hủy protid thành peptit và axít amin, chất béo thành glycerine và axít béo, cacbonhydrat thành đường đơn nhờ enzym ngoại bào Tốc độ thủy phân tùy thuộc chất dinh dưỡng, mật độ vi sinh, pH, nhiệt độ…

•• Giai đoạn tạo axít: sản phẩm của giai đoạn đầu được chuyển hoá thành các

chất đơn giản hơn nhờ vi khuẩn hình thành axít Acetogenic, chủ yếu là axít

hữu cơ gồm axít butyric, axít axêtic, các anđêhyt, alcol và các chất vô cơ như

NH4OH, H2S, CO2,… pH nước thải lúc này nhỏ hơn 7

••• Giai đoạn tạo mêtan (CH4): sản phẩm của giai đoạn hai được chuyển hóa thành mêtan và các sản phẩm khác nhờ vi khuẩn hình thành mêtan như

Methanobacterium, Methanococcus… pH nước thải lúc này khoảng 6,7 – 7,4

Chất lượng nước thải sau xử lý và lượng khí đốt tạo ra từ 1g chất hữu cơ được xử lý thể hiện hiệu quả của quá trình Xử lý đạt hiệu quả khi điều kiện môi trường thích hợp như nhiệt độ 30 – 600C, pH 6,6 – 7,6, tỉ lệ C : N = 25 – 30 : 1,

cơ chất tiếp xúc tốt với vi sinh vật, nồng độ vật liệu và thời gian lưu nước trong bể hợp lý, không chứa các chất độc hại hoặc ức chế vi sinh vật kỵ khí

✯ Bể tự hoại (bể phân hủy kỵ khí đơn giản): vi sinh vật sinh trưởng và phát

triển bên trong bể, phân hủy chất hữu cơ trong nước thải, đồng thời sử dụng chất hữu cơ để sản xuất tế bào mới Tuy nhiên do không tái sử dụng sinh khối vi sinh vật trong dòng ra nên gây lãng phí và chất lượng nước dòng ra thấp

✯ Bể phân hủy kỵ khí tiếp xúc: là bể phân hủy kỵ khí đơn giản có sử dụng

thêm bể lắng tách sinh khối vi sinh vật và cặn hữu cơ chưa phân hủy, đưa trở lại vào bể phân hủy, chỉ cho nước thải đã xử lý ra, tạo sự hồi lưu, tận dụng triệt để sinh khối vi sinh vật và nâng cao chất lượng dòng ra

✯ Hồ sinh vật kỵ khí: Trong điều kiện kỵ khí, các chất hữu cơ có trong

nước thải sẽ bị phân hủy nhờ hoạt động chuyển hoá của vi sinh vật kỵ khí Hồ sinh vật kỵ khí đơn giản, có kích thước lớn, do đó tốc độ nước qua bể chậm

✯ Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) : dòng nước thải chảy

ngược dòng lên nền bùn, tạo sự khuấy trộn trong bể xử lý, tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất bẩn trong nước, nhằm tăng hiệu quả xử lý Nước thải đã xử lý thoát ra máng tràn dọc theo thành bể và theo ống dẫn ra ngoài

✯ Bể hai vỏ: ngăn lắng bên trên giúp các chất hữu cơ chưa phân hủy và

sinh khối vi sinh vật lắng lại, nâng cao chất lượng nước dòng ra

✯ Tầng tĩnh (bể lọc sinh học kỵ khí): có cấu tạo tương tự bể lọc sinh học

hiếu khí nhưng nươc thải có thể chảy ngược hoặc xuôi dòng, thiết bị được làm kín và không bổ sung ôxy tạo điều kiện cho vi sinh vật kỵ khí hoạt động và phát triển

✯ Tầng sôi : có cấu tạo tương tự như bể lọc sinh học kỵ khí nhưng có giá

thể là các vật liệu nhẹ, nên có thể chuyển động lơ lửng khi có dòng nước chảy ngược dòng từ dưới lên trên, tạo thành tầng sôi

2.4.2.2 Xử lý phân

✯ Bón phân tươi: dưới tác dụng của vi sinh vật có trong phân tươi và đất,

phân cung cấp nitơ, phôtpho, khoáng vi lượng và các chất hữu cơ đơn giản cho đất Bón phân tươi trong ngưỡng cho phép giúp đất thêm màu mỡ, cây trồng dễ hấp thu, tăng sản lượng; ngược lại sẽ gây bão hoà chất dinh dưỡng, thoái hoá đất Vi sinh vật gây bệnh trong phân tươi cũng có thể là nguồn lan truyền bệnh

✯ Làm thức ăn cho cá: Phân gia súc chứa nhiều chất hữu cơ là nguồn thức

ăn dinh dưỡng cho cá Phương pháp này đem lại hiệu quả kinh tế, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường Tuy nhiên, cần sử dụng với lượng vừa phải tránh ô nhiễm nguồn nước do không sử dụng hết

✯ Ủ phân: Nguyên tắc của quá trình ủ phân là dựa trên hoạt động lên

men tỏa nhiệt của vi sinh vật để chuyển hoá các chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản và chất vô cơ, ổn định nồng độ chất dinh dưỡng trong phân, diệt được

đa số vi sinh vật không có nha bào, trứng giun sán lan truyền bệnh, giảm khả năng bốc mùi hôi

+ Ủ nguội: phân tươi được đổ đống, đắp đất lên trên và nén chặt xuống Áp dụng cho phân ít rác Do nhiệt độ không cao, môi trường yếm khí nên hoạt động của vi sinh vật chậm, phân lâu hoai nhưng mất ít đạm

+ Ủ nóng: nhanh, đơn giản, diệt mầm bệnh tốt, áp dụng xử lý phân gia súc bị bệnh gây ra bởi vi trùng không có nha bào, tuy nhiên lượng đạm (chủ yếu là nitơ ở dạng NH3) bị hao hụt nhiều

+ Ủ hỗn hợp: phân tươi được ủ theo nguyên tắc nóng trước (không nén đống phân), nguội sau (sau đó nén đống phân lại) Sử dụng ủ phân gia súc khoẻ mạnh, có nhiều rác Phương pháp này khắc phục được nhược điểm của 2 phương pháp trên

Bảng 2.13: Đặc điểm và hiệu quả xử lý của quá trình ủ phân

(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)

Chỉ tiêu Đơn vị tính Trước

khi ủ

Sau khi ủ

Ủ nóng Ủ hỗn hợp Ủ nguội

2.4.2.3 Sản xuất khí sinh học - khí biogas

Bản chất của quá trình sản xuất khí sinh học là xử lý kỵ khí chất thải chăn nuôi Trong quá trình sản xuất cần phải đảm bảo các điều kiện tối ưu cho quá trình lên men như nhiệt độ (hai mức nhiệt độ hoạt động của hầm ủ khí sinh vật là 30 – 350C và 50 – 550C), xáo trộn đều, bổ sung tỉ lệ phân thích hợp, đặc biệt phải đảm bảo điều kiện kỵ khí tuyệt đối Quá trình sản xuất biogas này được xem là tận dụng triệt để sinh khối và nhiệt lượng của phân gia súc

Lượng khí mêtan sinh ra phụ thuộc vào khẩu phần thức ăn, cách thức thu gom (càng sớm càng tốt), phương pháp xử lý chất thải và thời gian phân hủy Cơ chế của quá trình như sau:

✯ Sản phẩm của quá trình phân hủy phân từ hầm/túi biogas

+ Bùn từ bể phân hủy: là phần rắn còn lại sau quá trình phân hủy trong

hầm sinh khí, thích hợp để làm phân bón và thức ăn cho cá nhờ giàu chất dinh dưỡng, cung cấp đủ lượng đạm tổng số, số lượng các ấu trùng và trứng giun sán giảm Tuy vậy cần tránh thừa chất dinh dưỡng làm thoái hoá đất, mất cân bằng sinh thái đất

+ Nước thải sau biogas: hàm lượng các chất ô nhiễm và vi sinh vật gây

bệnh sau khi qua hầm ủ khí sinh học đều giảm, có thể tận dụng để tưới tiêu

Bảng 2.14: Hiệu quả xử lý của hệ thống Biogas

(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)

7,4 32.000 10.600 15,76 x 1010

18,97 x 1010

54,5 x 106

2.750

7,9 – 8 5.800 – 6.600 3,400 – 3,900

Axít amin Axít béo

Cacbonhydrat

Đường đơn

NH4

Tế bào vi sinh vật

Axít hữu cơ Axít béo bay hơi

Sơ đồ 2.2: Tóm tắt quá trình xảy ra trong hầm biogas

(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)

+ Khí biogas: Ở điều kiện 200C, 1 atm, 1 m3 biogas có trọng lượng 0,716

kg, trọng lượng riêng 0,9 – 0,94 kg/m3, nhiệt dung 5000 – 5500 kcal/m3, ở heo lượng gas phát sinh là 40 – 60 l/kg phân, có thành phần như sau:

Bảng 2.15: Thành phần sản phẩm biogas

( Nguyễn Tấn Phong, 2001)

Bảng 2.16: Một số phương pháp làm tinh khiết sản phẩm biogas

✯ Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí sinh học:

+ Nhiệt độ và pH: là 2 chỉ tiêu rất quan trọng đối với hoạt động sống của

vi khuẩn sinh mêtan Vi sinh vật sinh mêtan bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và pH rất nhiều, dưới 100C gas không được sinh ra hoặc nếu có thì cũng rất ít, độ pH dưới

5 thì lượng khí mêtan sinh ra rất ít, pH tối ưu là 7 – 7,2

+ Vi khuẩn: có 2 nhóm lớn là nhóm vi khuẩn biến dưỡng xenlulô (có enzym

xenlulozase, có trực trùng bào tử, sản sinh CO2, H2) và nhóm vi khuẩn sinh khí mêtan (có coenzym M và coenzym F.420 đặc thù) Các vi khuẩn này đòi hỏi điều kiện kỵ khí tuyệt đối, nếu có mặt ôxi thì hoạt động của chúng yếu hay ngừng hẳn

+ Ẩm độ: đạt 91,5 – 96% là tốt nhất, lớn hơn 96% thì tốc độ phân hủy chất

hữu cơ giảm, sản lượng khí sinh ra thấp

+ Lượng và chất nguyên liệu: cần chú ý cung cấp đầy đủ nhưng không dư

thừa nguyên liệu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn Lượng chất hữu cơ nạp cao làm tích tụ các axít béo do các vi khuẩn ở giai đoạn sinh mêtan không sử dụng kịp, làm giảm pH của hầm ủ gây bất lợi cho các vi khuẩn sinh mêtan Hàm lượng chất rắn nên chiếm dưới 10% Thành phần chủ yếu của nguyên liệu phải cấp là cacbon (dạng cacbonhydrat, tạo năng lượng), nitơ (dạng nitrat, prôtein, amôniac, tạo cơ cấu tế bào), tỉ lệ C : N đạt 25 : 1 – 30 : 1 thì sự phân hủy kỵ khí xảy ra tốt

+ Các chất độc: các độc tố và một vài hợp chất hữu cơ gây ức chế quá

trình lên men của vi khuẩn kỵ khí ở những nồng độ nhất định

+ Khuấy trộn: việc khuấy trộn sẽ tạo điều kiện cho vi khuẩn tiếp xúc với

chất thải, tăng hiệu quả sản xuất biogas, đồng thời làm giảm khả năng lắng của các chất rắn xuống đáy hầm và tạo bọt, váng trên mặt hầm ủ

+ Thời gian ủ: cần 2 – 6 ngày phân tồn tại trong hầm ủ sau đó mới phân

hủy được Thời gian ủ còn thay đổi theo nhiệt độ và thể tích túi/bể biogas

2.4.3 Các phương pháp xử lý mùi hôi

Được phân nhóm dựa trên nguyên tắc xử lý mùi hôi do chăn nuôi gây ra:

✯Nhóm 1: Giảm lượng khí tạo mùi tại nguồn thải bằng cách tác động trực

tiếp đến quá trình tạo khí, hạn chế lượng khí sinh ra

• Thay đổi khẩu phần thức ăn, trộn thêm các chế phẩm vi sinh vào thức ăn giúp giảm các chất ô nhiễm gây mùi trong phân, nước tiểu và hô hấp của gia súc

• Thiết kế chuồng thông thoáng (mái cao hoặc hai mái), có hệ thống thông gió đồng thời vẫn tận dụng được khả năng thông gió tự nhiên của chuồng trại

• Thường xuyên vệ sinh chuồng trại, tránh ứ đọng chất thải

• Làm thay đổi quá trình phân hủy phân để không tạo ra các sản phẩm khí có mùi hôi bằng cách trộn phân với chế phẩm vi sinh

• Dùng vôi để làm tăng độ hòa tan của khí H2S trong nước, giảm mùi thoát ra

✯Nhóm 2: Tách khí có mùi ra khỏi môi trường

• Hấp thụ khí ô nhiễm bằng nước (đơn giản, ít tốn kém nhưng hiệu quả không cao) hoặc các dung dịch như Na2CO3, (NH4)2CO3, K3PO4

• Dùng là than hoạt tính hay silicagen, alumogel hấp phụ chất gây mùi Đây là phương pháp đơn giản, tiện lợi và hiệu quả xử lý cao

• Làm lạnh khí thải ở nhiệt độ, áp suất nhất định để các khí, hơi ô nhiễm cần khử ngưng tụ thành chất lỏng và tách ra khỏi khí thải, sau đó dẫn đến hệ thống xử lý nước thải Phương pháp này khá tốn kém

• Đậy kín các hố ủ phân, bể lắng nước thải tránh các khí có mùi hôi và khí độc thoát ra ngoài môi trường, các khí ô nhiễm này được thu gom và xử lý riêng

• Lắp đặt những bình bơm phun có nhiệm vụ lọc các chất tạo mùi như máy khử

mùi Mr Ozone, Klenco(s)

✯Nhóm 3: Biến đổi thành khí khác không mùi hay ít tạo mùi

• Sử dụng vi sinh vật có khả năng ôxi hóa các hợp chất có mùi trong không khí, tạo các sản phẩm không mùi hay có cường độ mùi thấp hơn, dễ chịu hơn

• Sử dụng chất hóa học ôxi hoá các chất tạo mùi hoặc tăng khả năng hoà tan của chúng trong nước

• Sử dụng nhiệt độ 250 – 500oC và xúc tác hoặc nhiệt độ 650 – 800oC ôxi hoá trực tiếp các chất có mùi và độc thành chất không độc hay ít độc và ít mùi

✯Nhóm 4: Làm giảm ảnh hưởng khó chịu của mùi

• Pha loãng mùi với không khí đến nồng độ dưới ngưỡng cảm nhận để không còn gây cảm giác khó chịu bằng cách thông gió tự nhiên hoặc cưỡng bức (sử dụng quạt) Là phương pháp đơn giản nhất, tuy nhiên chỉ áp dụng khi cường độ mùi thấp

• Dùng khí có mùi thơm hoặc dễ chịu hơn hoặc có khả năng làm giảm độ nhạy cảm của mũi để che đi mùi khó chịu Phương pháp này chỉ thích hợp với mùi hôi có nồng độ thấp và xuất hiện trong thời gian ngắn

CHƯƠNG III

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

3.1.1 Khảo sát tình hình sản xuất tại trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh

- Nhiệm vụ và chức năng của trại

- Cơ sở hạ tầng: diện tích đất, vị trí, dân cư xung quanh, nguồn nước cấp, hệ thống điện, hệ thống chuồng trại

- Cơ cấu tổ chức của trại

- Cơ cấu đàn gia súc, điều kiện chăm sóc

- Quy trình quản lý và xử lý chất thải tại trại

3.1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi tại trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh

3.1.2.1 Nguồn gây ô nhiễm

- Chất thải rắn: phân, xác gia súc, rác sinh hoạt, các loại bao bì

- Nước thải chăn nuôi: nước tiểu heo, nước rửa chuồng, tắm rửa gia súc

- Các khí phát sinh trong quá trình phân hủy chất thải và tiếng ồn

3.1.2.2 Hệ thống chuồng trại

- Diện tích ô chuồng trên một con heo

- Đặc điểm cấu trúc mái, nền

- Tiểu khí hậu chuồng nuôi

3.1.2.3 Hiện trạng quản lý chất thải

- Đặc điểm vệ sinh chuồng trại

- Hệ thống mương dẫn chất thải

- Phương pháp và hệ thống xử lý chất thải

3.1.2.4 Đánh giá mức độ ô nhiễm do chất thải chăn nuôi tại trại

- Phân tích chất lượng nước thải

- Đánh giá khả năng gây ảnh hưởng của chất ô nhiễm lên nguồn nước mặt

- Phân tích chất lượng khí

- Đánh giá khả năng gây ảnh hưởng của khí thải trong không khí

3.1.3 Đề xuất các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm do chất thải chăn nuôi từ trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh

- Giải pháp kỹ thuật

- Giải pháp quản lý

- Kết hợp hiệu quả kinh tế trong xử lý và sử dụng chất thải sau xử lý

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1 Phạm vi nghiên cứu

Khảo sát thực tế để đánh giá các ảnh hưởng đến môi trường từ chất thải chăn nuôi của trại heo giống và kiểm tra năng suất Bình Minh và đề xuất các giải pháp giúp giảm thiểu các ảnh hưởng đó

Mẫu nước để phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm được lấy ở một số vị trí tại khu xử lý nước thải (tập trung đánh giá hiệu quả xử lý của bể biogas) Đánh giá mức độ ô nhiễm không khí dựa trên thực tế cảm quan vì không có điều kiện thu mẫu khí tại trại

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu

- Thống kê, điều tra từ số liệu có sẵn trong thực tế: số lượng đàn gia súc, tình trạng bệnh, lưu lượng nước rửa chuồng, hệ thống chuồng trại,…

- Tham khảo các tài liệu đã nghiên cứu về thành phần và khối lượng chất thải chăn nuôi, các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường

- Chọn vị trí lấy mẫu nước thải để phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm: trước xử lý biogas, sau xử lý biogas và sau toàn bộ hệ thống xử lý

- Kỹ thuật lấy mẫu, dụng cụ lấy mẫu, phương pháp bảo quản và phương

pháp phân tích phòng thí nghiệm mẫu nước dựa theo tài liệu Các bài thực tập

môn Kỹ thuật môi trường, trường Đại học Mở – Bán công TPHCM, 2004 và tài

liệu Giáo trình giảng dạy bộ môn Thí nghiệm Hóa kỹ thuật môi trường, trường

Đại học Bách khoa TPHCM, Nguyễn Thị Thanh Phượng, 2003

- Chỉ tiêu và phương pháp phân tích:

• pH : sử dụng pH kế

• BOD : phương pháp ôxy hóa ướt

• COD : phương pháp Bicromat kali

• SS và TS : phương pháp khối lượng

• N – NH3 : phương pháp so màu với thuốc thử Nessler

- Dựa trên kết quả phân tích tiến hành đánh giá mức độ ô nhiễm do chăn nuôi tại trại và đề ra một số biện pháp khắc phục