Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học Bio TMT để cải thiện môi trường chăn nuôi gà tại huyện Đình Lập

* Đối với chăn nuôi gà Khác với hình thức chăn nuôi lợn, ô nhiễm môi trường chăn nuôi gà chủ yếu là do các nguồn: phân, nước vệ sinh chuồng trại, các loại thuốc sử dụng để sát trùng, tẩ

Số hóa bởi trung tâm học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -

TRẦN THỊ CUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC BI0-TMT ĐỂ CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG CHĂN NUÔI GÀ TẠI HUYỆN ĐÌNH LẬP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Thái Nguyên - 2013

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -

TRẦN THỊ CUNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC BI0-TMT ĐỂ CẢI THIỆN MÔI TRƯỜNG CHĂN NUÔI GÀ TẠI HUYỆN ĐÌNH LẬP

Chuyên ngành : Khoa học Môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: TS DƯ NGỌC THÀNH

Thái Nguyên - 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu khảo sát và phân tích từ thực tiễn dưới sự hướng dẫn khoa học của

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu

sắc tới thầy giáo TS Dư Ngọc Thành đã tận tình hướng dẫn chỉ bảo và giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Sau Đại học

Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên cùng các Cô, Chú, các Anh, Chị lãnh

đạo Ủy ban nhân dân huyện Đình Lập, phòng Nông nghiệp và Phát triển

Nông thôn, phòng Tài Nguyên và Môi Trường, Trạm thú y, Trạm khí tượng,

Chi cục Thống kê, phòng Tài chính – kế hoạch huyện cùng toàn thể bà con

nông dân 12 xã, thị trấn trong huyện Đình Lập đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi

hoàn thành đề tài

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp

đỡ tôi trong quá trình thực tập, nghiên cứu cũng như trong thời gian thực hiện

đề tài

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 10 năm 2013

Tác giả

Trần Thị Cung

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT x

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích của đề tài 2

3 Yêu cầu của đề tài 2

4 Ý nghĩa của đề tài 2

4.1 Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học 2

4.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

1.1.1 Cơ sở lý luận 4

1.1.1.1 Chất thải chăn nuôi 4

1.1.1.2 Đặc tính của chất thải chăn nuôi 4

1.1.2 Cơ sở pháp lý 6

1.1.3 Cơ sở thực tiễn 7

1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu và xử lý chất thải chăn nuôi trên thế giới 7

1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu và xử lý chất thải chăn nuôi tại Việt Nam 10

1.1.3.3 Tình hình chăn nuôi và xử lý chất thải chăn nuôi tại huyện Đình Lập 17

1.2 Tổng quan về công nghệ vi sinh vật hữu hiệu EM 19

1.2.1 Giới thiệu về vi sinh vật hữu hiệu EM 19

1.2.2 Thành phần và quá trình hoạt động của các vi sinh vật trong chế phẩm EM 20

1.2.2.1 Vi khuẩn quang hợp 20

1.2.2.2 Vi khuẩn lactic 21

1.2.2.3 Xạ khuẩn 22

1.2.2.4 Nấm men 23

1.2.2.5 Nhóm vi khuẩn Bacillus 23

1.2.3 Các dạng EM và công dụng của chúng 23

1.2.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm EM trên thế giới và tại Việt Nam 28

1.2.4.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm EM trên thế giới 28

1.2.4.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm EM tại Việt Nam 30

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 35

2.2 Địa điểm và thời gian tiến hành 35

2.3 Nội dung nghiên cứu 35

2.4 Phương pháp nghiên cứu 36

2.4.1 Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, môi trường của huyện 36

2.4.2 Điều tra tình hình chăn nuôi gà, sử dụng và xử lý chất thải chăn nuôi gia cầm tại các nông hộ trong huyện Đình Lập 36

2.4.3 Xác định lượng phân thải ra của hai giống gà: gà siêu trứng và gà siêu thịt trong các thí nghiệm nghiên cứu 37

2.4.4 Đánh giá khả năng xử lý chất thải chăn nuôi gà bằng đệm lót sinh học 38

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 41

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42

3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội 42

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 42

3.1.1.1 Vị trí địa lý 42

3.1.1.2 Địa hình, địa mạo 43

3.1.1.3 Khí hậu 44

3.1.1.4 Thủy văn 45

3.1.1.5 Các nguồn Tài nguyên 46

3.1.1.6 Thực trạng môi trường 48

3.1.2 Kinh tế - xã hội 49

3.1.2.1 Tăng trưởng và chuyển dịch cơ cấu kinh tế 49

3.1.2.2 Thực trạng phát triển các ngành kinh tế - xã hội 51

3.1.2.3 Dân số, lao động, việc làm và thu nhập 53

3.2 Tình hình chăn nuôi gà, mục đích sử dụng và xử lý chất thải chăn nuôi gà tại các nông hộ trong huyện Đình Lập 54

3.2.1 Tình hình chăn nuôi gà 54

3.2.2 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường sống 55

3.2.3 Tình hình sử dụng phân gia cầm tại các nông hộ 57

3.2.4 Tình hình xử lý chất thải chăn nuôi gà ở huyện Đình Lập 58

3.3 Kết quả xác định lượng phân thải ra của giống gà siêu trứng và gà siêu thịt trong các thí nghiệm nghiên cứu 60

3.3.1 Lượng phân của số gà trong thí nghiệm 60

3.3.1.1 Xác định lượng thức ăn ăn vào và phân thải ra 60

3.3.1.2 Xác định hệ số thải phân thực nghiệm (K) của gà sinh sản 61

3.3.2 Lượng phân gà ước tính cho cả vòng đời của gà trong thí nghiệm 62

3.4 Đánh giá khả năng xử lý chất thải chăn gà bằng đệm lót sinh học 63

3.4.1 Đánh giá khả năng xử lý khí độc H2S, NH3 trong chất thải chăn nuôi 63

3.4.1.1 Đánh giá khả năng xử lý khí độc NH3 trong chất thải chăn nuôi 63

3.4.1.2 Đánh giá khả năng xử lý khí độc H2S trong chất thải chăn nuôi 65

3.4.2 Đánh giá hàm lượng đạm, phốt pho, kali tổng số 66

3.4.2.1 Đánh giá hàm lượng đạm tổng số (N tổng số) trong chất thải chăn nuôi 67

3.4.2.2 Đánh giá hàm lượng phốtpho tổng số (P tổng số) trong chất thải chuồng nuôi 68

3.4.3 Đánh giá hàm lượng vi sinh vật trong chất thải chăn nuôi 71

3.4.3 Nhận xét của người dân về hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi bằng đệm sinh học 73

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

1 Kết luận 74

2 Khuyến nghị 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Lượng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi 5

Bảng 1.2 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biểu 14

Bảng 1.3 Diễn biến của độ pH trong phân theo thời gian 31

Bảng 1.4 Ảnh hưởng của chế phẩm EM đến nồng độ 33

một số loại khí thải tại chuồng nuôi gà 33

Bảng 3.1 Khí hậu 6 tháng đầu năm 2013 của huyện Đình Lập 44

Bảng 3.2 Cơ cấu các loại đất phân theo nguồn gốc phát sinh 46

Bảng 3.3 Một số chỉ tiêu tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2010-2012 50

Bảng 3.4 Chuyển dịch cơ cấu kinh tế giai đoạn 2010-2012 50

Bảng 3.5 Tình hình lao động việc làm 53

Bảng 3.6 Số lượng các nông hộ có số lượng gà từ 300 con trở lên 54

Bảng 3.7 Đánh giá chung của người dân về ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi gà đến môi trường sống xung quanh 55

Bảng 3.8 Đánh giá cảm quan của người dân về môi trường không khí xung quanh các khu vực trại chăn nuôi trong huyện Đình Lập 56

Bảng 3.9 Tình hình sử dụng phân gà tại một số nông hộ 57

Bảng 3.10 Tình hình xử lý chất thải chăn nuôi gà 59

Bảng 3.11 Lượng thức ăn ăn vào và phân tươi thải ra trong ngày của gà sinh sản 60

Bảng 3.12 Hệ số thải phân thực nghiệm (K) của gà sinh sản 61

Bảng 3.13 Ước tính lượng phân thải ra trong một vòng đời của gà sinh sản 62

Bảng 3.14 Hàm lượng khí NH3 tại khu vực chuồng nuôi thí nghiệm 64

Bảng 3.15 Hàm lượng khí H2S tại khu vực chuồng nuôi thí nghiệm 65

Bảng 3.16 Hàm lượng đạm tổng số trong phân gà tại khu vực chuồng nuôi 67

Bảng 3.17 Hàm lượng P tổng số trong phân gà tại khu vực chuồng nuôi 68

Bảng 3.18 Hàm lượng Kali tổng số trong phân gà tại khu vực chuồng nuôi 70

Bảng 3.19 Số lượng một số loại vi sinh vật có trong phân sau 20 tuần xử lý 72Bảng 3.20 Nhận xét của người dân về môi trường xung quanh các nông hộ chăn

nuôi gà đã xử lý bằng chế phẩm BIO-TMT 73

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới 9

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB 10

Hình 1.3 Sơ đồ chức năng của các vi sinh vật 21

Bảng 3.3 Một số chỉ tiêu tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2010-2012 50

Hình 3.1 Đánh giá chung của người dân về ảnh hưởng của chất thải 56

chăn nuôi gà đến môi trường sống xung quanh 56

Hình 3.2 Đánh giá cảm quan của người dân về môi trường không khí 57

xung quanh khu vực các nông hộ chăn nuôi gà 57

Hình 3.3 Tình hình sử dụng phân gà tại một số nông hộ 58

trong huyện Đình Lập 58

Hình 3.4 Tình hình xử lý chất thải chăn nuôi gà 59

Hình 3.5 Lượng thức ăn ăn vào và phân tươi thải ra trong ngày của gà sinh sản 60 Hình 3.6 Hệ số thải phân thực nghiệm (K) của gà sinh sản 61

Hình 3.7 Hàm lượng khí NH3 tại khu vực chuồng nuôi thí nghiệm 64

Hình 3.8 Hàm lượng khí H2S tại khu vực chuồng nuôi 66

Hình 3.9 Hàm lượng Đạm tổng số trong phân gà tại khu vực chuồng nuôi 67

Hình 3.10 Hàm lượng P tổng số trong phân gà tại khu vực chuồng nuôi 69

Hình 3.11 Hàm lượng K tổng số trong phân gà tại khu vực chuồng nuôi 70

Hình 3.12 Số lượng một số loại vi sinh vật có trong phân sau 20 tuần xử lý 72

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

mẻ

và Môi trường

TT - BNN &

PTNT

Thông tư Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

Blanket

Bể với lớp bùn kỵ khí dòng hướng lên

Nutrition for Animals

Thức ăn gia súc

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nước thì nhu cầu của người tiêu dùng đối với các sản phẩm chăn nuôi ngày càng đòi hỏi cao hơn không những về số lượng mà cả về chất lượng Đi đôi với việc phát triển chăn nuôi, một vấn đề cần quan tâm giải quyết đó là bảo vệ môi trường, giảm thiểu những chất thải do chăn nuôi gây ra đang ngày càng trở thành mối quan tâm chung của toàn xã hội (Nguyễn Thị Liên và cộng sự, 2010) [13]

Hòa cùng xu thế phát triển của đất nước, những năm qua ngành chăn nuôi ở tỉnh Lạng Sơn nói chung, huyện Đình Lập nói riêng có những bước phát triển đáng kể Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ thiếu quy hoạch nhất là tại các vùng dân cư đông đúc đã gây ra ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi gây nên chủ yếu

là từ các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết thiêu đốt, thiêu hủy không đúng kỹ thuật

Đối với các cơ sở chăn nuôi các chất thải gây ô nhiễm môi trường có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người làm giảm sức đề kháng của vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, tăng chi phí thú y, giảm năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế Sức đề kháng của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ gây bùng phát dịch bệnh

Hiện nay, địa phương chưa có đề án cụ thể để xử lý ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi đối với các hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm có quy mô nhỏ khoảng vài trăm con như trên địa bàn huyện Đình Lập

Tìm kiếm giải pháp cho việc giảm thiểu ảnh hưởng môi trường gây ô nhiễm tại các hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm quy mô nhỏ trong các khu dân cư đang là một vấn đề được đặt ra đối với toàn thể xã hội (Bùi Xuân An, 2007) [1]

Trước tình hình đó, được sự nhất trí của Ban Lãnh đạo Phòng Quản lý

đào tạo Sau Đại học, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu

ứng dụng chế phẩm sinh học BIO-TMT để cải thiện môi trường chăn nuôi

gà tại huyện Đình Lập” Với mục tiêu để ngăn chặn, xử lý tình trạng ô

nhiễm môi trường đất, nước, không khí thông qua đó từng bước nâng cao chất lượng môi trường nông thôn góp phần phát triển nông nghiệp nông thôn bền vững

3 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường trên địa

bàn huyện Đình Lập phải phản ánh đúng điều kiện thực tế của địa phương

- Kết quả cân, đo và phân tích các thông số phải minh bạch chính xác

đúng với quy chuẩn hiện hành

- Những kiến nghị đưa ra phải mang tính khả thi với điều kiện của địa phương.4 Ý

nghĩa của đề tài

4.1 Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học

Kết quả của đề tài sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng của chế phẩm sinh học trong xử lý các vấn đề về môi trường chăn nuôi nông nghiệp

4.2 Ý nghĩa trong thực tiễn

- Đây là biện pháp xử lý ô nhiễm thân thiện với môi trường, giá thành

xử lý thấp, bà con nông dân có thể dễ dàng áp dụng

- Tạo nguồn phân bón hữu cơ tại chỗ, nâng cao hiệu quả trong sản xuất

nông nghiệp, giảm giá thành của nông sản

- Giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại các khu vực chăn nuôi

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

1.1.1 Cơ sở lý luận

1.1.1.1 Chất thải chăn nuôi

Ở nước ta hiện nay, mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra trên 73 triệu tấn

chất thải rắn bao gồm phân khô, thức ăn thừa và 20 - 30 triệu khối chất thải

lỏng (phân lỏng, nước tiểu, chất rửa chuồng trại) Trong đó, khoảng 50%

lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20 - 24 triệu tấn) xả

thẳng ra tự nhiên hoặc sử dụng không qua xử lý Một phần không nhỏ trong

số đó là chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm Đây là những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (Lưu Anh Đoàn, 2006) [7]

1.1.1.2 Đặc tính của chất thải chăn nuôi

Chất thải chăn nuôi đặc trưng nhất là phân Phân gồm các thành phần là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự tiêu hóa vi sinh hay men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được, axit amin thoát khỏi sự hấp thu…) Các khoáng chất dư thừa mà cơ thể không sử dụng được như P2O5, K2O, CaO, MgO… phần lớn xuất hiện trong phân Ngoài ra, còn có các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…) các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài, các chất dính vào thức ăn (tro, bụi…) các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn hay trong ruột bị tống ra ngoài… Lượng phân mà vật nuôi thải ra thay đổi theo lượng thức ăn và thể trọng, dựa vào thức ăn và thể trọng mà ta tính được lượng phân

Bảng 1.1 Lƣợng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi

STT Loại vật nuôi Lƣợng phân thải mỗi ngày (% thể trọng)

(Nguồn: Nguyễn Quế Côi, 2006) [6]

Bảng 1.1 cho thấy lượng phân thải ra mỗi ngày chiếm tỷ lệ cao nhất là

ở bò sữa 7,00 - 8,00% thể trọng; tiếp đến là bò thịt, lợn, gà theo thứ tự lần lượt là: 5,00 - 8,00%; 6,00 - 7,00%; 5,00% thể trọng Qua đây, ta thấy số lượng vật nuôi càng lớn thì lượng chất thải thải ra ngoài môi trường càng nhiều Đây cũng chính là vấn đề đáng lo ngại cho môi trường hiện nay

* Đối với chăn nuôi gà

Khác với hình thức chăn nuôi lợn, ô nhiễm môi trường chăn nuôi gà chủ yếu là do các nguồn: phân, nước vệ sinh chuồng trại, các loại thuốc sử dụng để sát trùng, tẩy rửa chuồng trại… chúng gây ra mùi hôi, ảnh hưởng tới môi trường không khí xung quanh Đặc biệt, đối với các trại chăn nuôi gà hậu bị, lượng nước thải được thải ra sau mỗi lần dọn rửa chuồng trại, máng ăn, máng uống chưa được các chủ trang trại chú ý đến việc lưu trữ để xử lý mà thải bỏ tự nhiên ra môi trường xung quanh Phân gà thường chứa cả nước tiểu nên cần một hàm lượng lớn chất độn chuồng, thức ăn và nước rơi vãi sẽ tạo ra chất thải có sự bết dính Quá trình gà vận động và sinh trưởng còn có lông gà và các tế bào chết có thêm trong phân Vào những mùa thời tiết ấm và ẩm các vi sinh vật dễ ràng hoạt động tạo ra lượng mùi hôi ra môi trường Thêm vào đó, trong quá trình thu dọn phân của các chủ trang trại tưới cho phân đạt độ ẩm nhất định để chống bụi lại là môi trường cho vi sinh vật phân hủy cho nên khi phân đã được đóng bao kín vẫn

phát tán mùi hôi Phân của gà có hàm lượng uric nên tạo ra mùi của khí NH3 rất lớn (Nguyễn Duy Hoan và cộng sự, 1999) [9]

1.1.2 Cơ sở pháp lý

- Luật bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hoà Xã hội Chủ

nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005

- Nghị định 21//2008/NĐ-CP của Chính phủ về việc quy định chi tiết và

huớng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường

- Thông tư số 07/2007/TT-BTN & MT ngày 03/7/2007 của Bộ Tài

nguyên và Môi trường về hướng dẫn phân loại và quyết định danh mục cơ sở gây ô nhiễm môi trường cần xử lý

- Thông tư 04/2010/TT-BNN & PTNT ngày 15/01/2010 của Bộ Nông

nghiệp và Phát triển Nông thôn về quy chuẩn kỹ thuật quốc gia điều kiện chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học QCVN01 - 15: 2010/BNN & PTNT

- Thông tư 71/2011/TT-BNN & PTNT ngày 25/10/2011 của Bộ Nông

nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia lĩnh vực thú y

+ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm - quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y

Ký hiệu: QCVN 01 - 79: 2011/BNN & PTNT

+ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: cơ sở nuôi trồng thủy sản thương phẩm

- Điều kiện vệ sinh thú y

Ký hiệu: QCVN 01 - 80: 2011/BNN & PTNT

+ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: cơ sở sản xuất, kinh doanh thủy sản

giống - điều kiện vệ sinh thú y

Ký hiệu: QCVN 01 - 81: 2011/BNN & PTNT

+ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: vệ sinh thú y cơ sở ấp trứng gia cầm

Ký hiệu: QCVN 01 - 82: 2011/BNN & PTNT

+ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: bệnh động vật - yêu cầu chung lấy mẫu

bệnh phẩm, bảo quản và vận chuyển

Ký hiệu: QCVN 01 - 83: 2011/BNN & PTNT

- Quyết định số 1504/QĐ-BNN&PTNT ngày 15/5/2008 của Bộ Nông

nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành quy trình thực hành chăn nuôi tốt cho chăn nuôi gia cầm an toàn

- Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg về việc phê duyệt đề án “Kế hoạch xử

lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng”

1.1.3 Cơ sở thực tiễn

1.1.3.1 Tình hình nghiên cứu và xử lý chất thải chăn nuôi trên thế giới

Để đáp ứng nhu cầu thực phẩm của con người, ngành chăn nuôi trên thế giới đã phát triển rất nhanh và đạt được nhiều thành tựu to lớn Trên thế giới, chăn nuôi hiện chiếm khoảng 70% đất nông nghiệp và 30% tổng diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích bị băng bao phủ) Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung cấp một số lượng lớn sản phẩm quan trọng cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng đã gây nên nhiều hiện tượng tiêu cực về môi trường Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng, chăn nuôi hiện đóng góp khoảng 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất (global warming) do thải ra các khí gây hiệu ứng nhà kính: khí CO2 chiếm 9%, khí mêtan (CH4) 37% và oxit nitơ (N2O) là 65% Những loại khí này sẽ còn tiếp tục tăng lên trong thời gian tới (FAO, 2011) [30]

Theo dự báo của FAO, 2011 về nhu cầu sử dụng các sản phẩm chăn nuôi của thế giới dự kiến sẽ còn tiếp tục tăng gấp đôi trong nửa đầu của thế kỷ này Nhưng cũng đồng thời trong thời gian trên con người sẽ phải chứng kiến nhiều

sự biến đổi môi trường và khí hậu theo chiều hướng không mong đợi, môi trường sống ngày càng bị đe dọa bởi chính các hoạt động chăn nuôi Do vậy,

việc hướng tới một ngành chăn nuôi chất lượng cao không chỉ giúp đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người về các sản phẩm có nguồn gốc động vật mà đồng thời phải chịu trách nhiệm với chính con người về mặt môi trường

và xã hội khi sản xuất ra những sản phẩm đó (Bùi Xuân An, 2007) [1]

Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lương thế giới FAO năm 2011

số lượng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới như sau: tổng đàn trâu là 182,2 triệu con và phân bố chủ yếu ở các nước Châu Á, tổng đàn bò 1.164,8 triệu con, dê 591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu con và tổng đàn vịt là 1.008,3 triệu con Tốc độ tăng về số lượng vật nuôi hàng năm của thế giới trong thời gian vừa qua thường chỉ đạt trên dưới 1% năm (FAO,2011) [30]

Về chăn nuôi gà thì Trung Quốc là một quốc gia có nền chăn nuôi gia cầm phát triển nhất thế giới, hiện nay số lượng gà của Trung Quốc đứng vị trí số một trên thế giới là 4.702,2 triệu con, thứ hai là Indonesia 1.341,7 triệu con, thứ ba là Brazin 1.205,0 triệu con, thứ tư là Ấn Độ 613 triệu con và thứ năm là Iran 513 triệu con gà Việt Nam về chăn nuôi gà có 200 triệu con đứng thứ 13 thế giới (FAO, 2011) [30]

Bên cạnh số lượng vật nuôi lớn, mỗi năm môi trường thế giới phải hứng chịu một khối lượng rất lớn chất thải từ các hoạt động chăn nuôi Việc xử lý chất thải chăn nuôi nói chung và chất thải gia cầm nói riêng cũng đã được nghiên cứu triển khai ở các nước phát triển từ cách đây vài chục năm Các nghiên cứu của các tổ chức và các tác giả như: Burton, C H and Turner, C (2003); Dr Arux Chaiyakul, (2007); McDonald P, J F D Greenhalgh and C A Morgan (1995); Sebastià Puig Broch, (2008); Teruo Higa, (2002) Các công nghệ áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học Ở các nước phát triển, quy mô trang trại rộng hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi gia cầm quy mô lớn (trên 10.000 con), phân gia cầm và chất thải gia cầm chủ yếu làm phân

vi sinh và năng lượng Biogas cho máy phát điện còn nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp (Đỗ Ngọc Hòe, 1974) [10]

Hình 1.1 Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới

(Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000) [12]

Tại Trung Quốc, người ta tính toán rằng cứ 3 triệu con gà “sản xuất” ra 212 tấn phân và số phân này được dùng để sản xuất điện Phân gà ở chuồng sẽ đi vào máng, sau đó được chuyển xuống một băng chuyền để đến một nhà máy xử lý Nhà máy xử lý sẽ tách methane ra khỏi phân gà để tạo ra điện, và điện sẽ được bán cho lưới điện quốc gia Sau khi tách methane xong, phân gà sẽ được xử lý thành phân bón (Đỗ Ngọc Hòe, 1974) [10]

Ông Pan Wenzhi - Phó chủ tịch công ty Công nghệ Nông nghiệp Deqingyuan cho biết: “Lượng than đá để tạo ra điện cho Trung Quốc có thể khan hiếm trong vài thập kỷ tới Vì thế, phân gà có thể là một trong số những nguồn nguyên liệu thay thế để sản xuất điện hiệu quả, tiết kiệm và bảo vệ môi

Cơ sở chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ

Nuôi thả, chuồng hở

Hệ thống nuôi trên sàn

Kho chứa chất thải rắn

Land Application

Trang trại lớn quy mô

công nghiệp

Dòng nước thải Dòng chất thải rắn

Ruộng, cánh đồng

trường” Hiện nay, nhiệt điện sử dụng than đá vẫn chiếm 70% sản lượng điện của Trung Quốc [10]

Tại Thái Lan, công trình xử lý nước thải sau Biogas là UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) Đây là công trình xử lý sinh học kỵ khí ngược dòng Nước thải được đưa vào từ dưới lên, xuyên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ diễn ra khi nước thải tiếp xúc với các bông bùn này Một phần khí sinh ra trong quá trình phân hủy kỵ khí (CH4, CO2 và một số khí khác) sẽ kết dính với các bông bùn và kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bùn, tạo sự khuấy trộn đều giữa bùn và nước Khi lên đến đỉnh bể, các bọt khí được giải phóng với khí tự do và bùn sẽ rơi xuống Để tăng tiếp xúc giữa nước thải với các bông bùn, lượng khí tự do sau khi thoát ra khỏi

bể được tuần hoàn trở lại hệ thống (Arux Chaiyakul, 2007) [26]

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB

(Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000) [12]

1.1.3.2 Tình hình nghiên cứu và xử lý chất thải chăn nuôi tại Việt Nam

Tại Việt Nam, mỗi năm đàn vật nuôi thải ra khoảng trên 73 triệu tấn chất

thải rắn, 25 - 30 triệu khối chất thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất thải khí

Trong đó, khoảng 50% tổng lượng chất thải rắn và 80% tổng lượng chất thải

lỏng bị xả thẳng ra môi trường mà không qua xử lý (Lưu Anh Đoàn, 2006) [7]

進流水分配器

出流水 甲烷氣

Tầng bùn lơ lửng

Nước thải sau

bể UASB

Khí Biogas

Máng thu nước quanh

bể

Tầng pha nước, pha khí

Vách ngăn tách khí

Theo tác giả Đặng Văn Minh, 2009 [15] cho biết không khí trong chuồng nuôi chứa khoảng 100 loại hợp chất khí độc hại như NH3, H2S, CO2, tổng số vi khuẩn cao gấp 30 - 40 lần so với không khí bên ngoài Nếu hít nhiều và thường xuyên có thể gây ngộ độc cấp tính hoặc mãn tính Ở nồng độ cao có thể gây nôn mửa, ngạt thở, ngất xỉu hoặc tử vong cho người và vật nuôi

Kết quả khảo sát của nhóm nghiên cứu của trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, cho thấy có trên 80% cơ sở chăn nuôi ở một số tỉnh miền núi phía Bắc như Lào Cai, Tuyên Quang… xây dựng chuồng nuôi ngay trong khu dân cư xen lẫn với nơi ở của người, chuồng nuôi đa số là tạm bợ hoặc bán kiên cố

Cũng theo PGS.TS Đặng Văn Minh cho biết ngành chăn nuôi sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nếu không có biện pháp xử lý chất thải phù hợp “Chỉ cần một gia đình nuôi vài con lợn, không vệ sinh chuồng trại, xử lý phân nước thải không hợp lý thì tất cả các hộ sống xung quanh phải gánh chịu hậu quả từ nguồn nước đến không khí hôi thối, ruồi bọ phát triển mạnh, tăng nguy cơ lây lan bệnh dịch” [15]

Theo tác giả Lưu Anh Đoàn, 2006 [7] cho rằng: phần lớn người trồng rau hiện nay đều sử dụng phân chuồng trong chăm bón, trong khi các vật nuôi này được nuôi bằng những loại thức ăn tổng hợp Thức ăn dạng này chứa rất nhiều khoáng đa lượng, vi lượng Hàm lượng kim loại nặng trong phân của vật nuôi sẽ xâm nhập vào đất trồng, rau và tồn lưu trong các nông sản Đặc biệt là đối với các loại rau ăn lá như cải ngọt, cải xanh, bắp cải, xà lách… Người ăn phải thì hậu quả thật khó lường [7]

GS.TS Nguyễn Quang Thạch, trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội cho biết: sử dụng hầm Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi không những cải thiện rất đáng kể ô nhiễm môi trường mà còn cung cấp một nguồn năng lượng sạch và quan trọng, phục vụ việc đun nấu, thắp sáng Tuy nhiên, đối với các trang trại hay hộ chăn nuôi lớn, áp dụng các biện pháp xử lý chất thải là điều cần thiết, song đối với các hộ chăn nuôi nhỏ, không phải bất kỳ hộ nào cũng có điều kiện

để xử lý an toàn chất thải chăn nuôi bằng phương pháp Biogas, nhất là ở các vùng mà kinh tế còn nhiều khó khăn (Nguyễn Quang Thạch, 2001) [20]

Để xây dựng một hầm Biogas đạt chuẩn như hiện nay, kinh phí không dưới 10 triệu đồng, hoàn cảnh kinh tế của nhiều gia đình còn khó khăn nên chưa thể làm được, chấp nhận phải thải thẳng ra hệ thống thoát nước xung quanh

“Ngoài việc tuyên truyền tạo ý thức cho người dân thu gom và có biện pháp xử lý chất thải phù hợp, rất cần có sự hỗ trợ của Nhà nước, sự phối hợp của chính quyền địa phương Có như thế mới thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển vừa đáp ứng nhu cầu thực phẩm vừa đảm bảo vệ sinh môi trường” GS.TS Nguyễn Quang Thạch nhận định [20]

Theo thống kê hiện nay, Việt Nam có khoảng 8,5 triệu hộ có chăn nuôi với trên 5 triệu con bò; 2,8 triệu con trâu; 27,6 triệu con lợn; 220 triệu gia cầm Ước tính lượng chất thải rắn mà các vật nuôi trưởng thành mỗi ngày có thể thải ra: bò 10kg/con, trâu 15kg/con, lợn 2kg/con, gia cầm 0,2kg/con Một tấn phân chuồng tươi không qua xử lý sẽ phát thải vào không khí 0,24 tấn

sở để đưa ra những giải pháp, những quyết định xử phạt hợp lý nhằm hạn chế, ngăn chặn những tác động gây hại đến môi trường Một số giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi hiện nay:

1 Giải pháp xây dựng hầm Biogas

Xử lý chất thải chăn nuôi bằng công trình khí sinh học (KSH) được đánh giá là giải pháp hữu ích nhằm giảm khí thải methane và sản xuất năng lượng sạch Với trên 500.000 công trình KSH hiện có trên cả nước (336.000 công trình KSH thay thế than đun nấu vùng đồng bằng và 224.000 công trình KSH thay thế củi đun nấu vùng miền núi), sản xuất ra khoảng 450 triệu m3khí gas/năm Theo thông báo quốc gia lần 2, tiềm năng giảm nhẹ phát thải khí nhà kính của phương án này khoảng 22,6 triệu tấn CO2, chi phí giảm đối với

vùng đồng bằng là 4,1 USD/tấn CO2, đối với miền núi 9,7 USD/tấn CO2, mang lại giá trị kinh tế khoảng 1.200 tỷ đồng về chất đốt Do đó, khả năng giảm thiểu khí phát thải của công trình khí sinh học sẽ tăng lên trong tương lai

và tầm quan trọng của việc tận dụng nguồn năng lượng tái tạo này, không chỉ nhằm chống việc nóng lên của khí hậu toàn cầu, mà còn giúp Việt Nam đi theo hướng phát triển nền kinh tế có hàm lượng carbon thấp mà không ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững Mặc dù vậy, phát triển khí sinh học tại Việt Nam còn gặp một số khó khăn vì mức đầu tư cao so với khả năng tài chính của người nông dân, hỗ trợ của nhà nước thấp và phụ thuộc nhiều vào quy mô

và tính ổn định của ngành chăn nuôi (Đỗ Thành Nam, 2008) [17]

2 Xử lý bằng sử dụng thực vật thủy sinh

Trong xử lý nước thải (XLNT), thực vật thủy sinh (TVTS) có vai trò rất quan trọng TVTS tham gia loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, chất rắn lơ lửng, nitơ, phốtpho, kim loại nặng và VSV gây bệnh Trong quá trình XLNT thì sự phối hợp chặt chẽ giữa TVTS và các sinh vật khác (động vật phù du, tảo, vi khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh, nhuyễn thể, ấu trùng, côn trùng…) có ý nghĩa quan trọng

Vi sinh vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ và tạo nguyên liệu dinh dưỡng (N, P và các khoáng chất khác…) cho thực vật sử dụng Đây chính là cơ chế quan trọng để TVTS loại bỏ các hợp chất vô cơ N, P Hiện nay việc sử dụng TVTS trong công tác bảo vệ môi trường ngày càng được chú ý hơn vì chúng có những ưu điểm nổi bật:

- Xử lý được nhiều tác nhân gây ô nhiễm

- Thân thiện với môi trường

- Tốc độ tăng trưởng sinh khối nhanh: Sinh khối của TVTS sau xử lý có thể sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, sản xuất khí mêtan, phân bón…

- Giá thành xử lý thấp hơn so với các phương pháp sinh học khác (Vũ Thụy Quang, 2009) [19]

* Xử lý nước thải bằng tảo: Tảo có khả năng quang hợp, chúng có tốc

độ sinh trưởng nhanh, chịu được các thay đổi của môi trường, có khả năng

phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng cao Do đó, người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để: chuyển đổi năng lượng mặt trời và chất dinh dưỡng trong nước thải thành năng lượng sinh khối tảo Thông thường, người ta kết hợp việc XLNT với sản xuất và thu hoạch tảo để loại bỏ chất hữu

cơ trong nước thải

* Xử lý bằng thực vật thủy sinh có kích thước lớn: Thực vật thủy sinh

kích thước lớn có thể sử dụng trong xử lý nước thải chia làm 3 nhóm:

- Nhóm nổi: bèo tấm (Lemna minor), bèo Nhật bản (Eichhornia crassipes),

loại này có thân, lá nổi trên mặt nước, chỉ có phần rễ là chìm trong nước

- Nhóm nửa chìm, nửa nổi: Sậy (Pharagmites communis), Lau (Cirpus lacustris) Loại này có bộ rễ cắm vào đất, bùn còn phần thân chìm trong nước,

phần còn lại và lá ở phía trên Mực nước thích hợp của cây là >1,5m

- Nhóm chìm: Rong xương cá (Potamogeton crispus), Rong đuôi chó

(Littorella umiflora), thực vật loại này chìm hẳn trong nước, rễ của chúng bám

chặt vào bùn đất, còn thân và lá ngập trong nước (Vũ Thụy Quang, 2009) [19]

Bảng 1.2 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biểu

Thuỷ sinh vật sống trôi

nổi

3 Xử lý bằng phương pháp sinh học khác

Chăn nuôi sinh thái là hệ thống chăn nuôi không có chất thải, không gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguyên vật liệu, sử dụng tài nguyên và kỹ thuật rẻ tiền, chăn nuôi không lạm dụng thuốc kháng sinh và hóa chất hóa học, sử dụng công nghệ vi sinh làm nền tảng Sử dụng công nghệ vi sinh trong chăn nuôi hiện nay đã và đang là một trong những hướng đi mới mẻ được nghiên cứu và phát triển ở nhiều nơi Với những hộ chăn nuôi tập trung, lượng phân sinh ra rất lớn vì thế để xử lý phân hiệu quả, nhanh đạt tiêu chuẩn phân bón và vệ sinh là rất cần thiết cho việc giải quyết ô nhiễm môi trường cho cộng đồng khu vực Việc sử dụng các chế phẩm sinh học như chế phẩm

EM có tác dụng làm tăng cường khả năng xử lý phân, rút ngắn thời gian ủ, thỏa mãn các yêu cầu về vệ sinh môi trường tái sử dụng chất thải chăn nuôi (Nguyễn Hoài Châu, 2007) [4]

Một số công trình nghiên cứu về xử lý chất thải chăn nuôi tại Việt Nam:

1 Đề tài “Phát triển nuôi giun quế (Perionyx excavatus) tạo nguồn

thức ăn giàu protein cho gia cầm và hạn chế ô nhiễm môi trường” của tác giả

Vũ Đình Tôn và cộng sự (2009) cho thấy:

Giun quế có khả năng xử lý rất hiệu quả các chất thải hữu cơ, nhất là phân gia súc và phụ phẩm nông nghiệp, tạo thành nguồn phân bón rất giàu dinh dưỡng với hàm lượng cao các khoáng chất thiết yếu và dễ hấp thu đối với cây trồng (P,

K, Ca, Mg, NH4+,…) Hơn nữa, xử lý chất thải bằng giun quế còn giúp hạn chế ô nhiễm môi trường nhờ việc giảm đáng kể hàm lượng NH3 trong phân (giảm khoảng 9,17 lần ở công thức 50% phân trâu bò + 50% phân lợn, giảm 14,98 lần

so với phân trâu bò tươi và 50,61 lần so với phân lợn tươi)

Giun quế sinh trưởng và phát triển tốt trên các loại chất thải khác nhau Trong đó, nuôi giun bằng phân trâu bò cho kết quả cao nhất về tăng sinh khối (713 gam sau 45 ngày, tương đương tốc độ sinh trưởng là 2,43% Bên cạnh

đó, chúng ta cũng có thể trộn phân trâu bò với các loại chất thải khác với các

tỷ lệ khác nhau đều cho tốc độ tăng sinh khối cao ở giun Với đặc điểm sinh trưởng nhanh, chúng ta có thể nuôi giun với quy mô thâm canh hay bán thâm canh để sản xuất nguồn thức ăn giàu dinh dưỡng cho chăn nuôi

Bổ sung giun quế vào khẩu phần ăn đã góp phần làm tăng khả năng tăng trọng của gà, cải thiện được đáng kể tiêu tốn thức ăn và do đó làm giảm chi phí thức ăn cho 1kg tăng trọng của gà Đồng thời việc bổ sung giun quế đã làm tăng tỷ lệ thân thịt và tỷ lệ các phần thịt có giá trị của gà và không làm thay đổi chất lượng cảm quan của thịt (màu sắc, pH, tỷ lệ mất nước sau bảo quản và chế biến) Mức bổ sung 2% giun cho kết quả tốt nhất làm tăng trọng của gà cao hơn hẳn so với lô đối chứng, đặc biệt ở các tuần tuổi cuối trước khi giết thịt, giúp làm giảm 0,21kg thức ăn cho mỗi kg tăng khối lượng gà, tương ứng với 6,8%

so với ở lô đối chứng Bổ sung 2,00 % cho tỷ lệ thân thịt và tỷ lệ thịt lườn, thịt đùi cao hơn hẳn so với ở lô đối chứng (Vũ Đình Tôn và cộng sự, 2009) [21]

2 Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây

rau dừa nước” của tác giả Vũ Thụy Quang - Trường Đại học Khoa học Tự

nhiên Thành phố Hồ Chí Minh” Kết quả đề tài cho thấy:

- Rau dừa nước có khả năng sống và phát triển tốt trong môi trường

nước thải Khả năng lọc nước thải của chúng rất mạnh qua sự thay đổi các chỉ

tiêu lý - hoá học của nước thải, đặc biệt là ở nước thải 100% (không pha

loãng) Rau dừa nước làm biến đổi các chỉ tiêu như sau:

+ PH: gây ức chế sự phát triển của tảo và ổn định giá trị pH (kiềm nhẹ) phù hợp cho vi sinh vật phát triển

+ EC (độ dẫn điện): Giảm do khả năng hấp thu các ion dinh dưỡng (NH4+, PO43-) trong nước hạn chế hiện tượng tảo nở hoa

+ Nồng độ COD: Giảm do cây làm cải thiện lượng oxy hoà tan trong nước, tạo điều kiện cho các quá trình phân giải chất hữu cơ thành các chất đơn giản cho cây có thể hấp thu (H = 73,6% ở nghiệm thức nước thải 100%)

+ Nồng độ BOD: Giảm mạnh do bộ rễ cây tạo giá bám cho vi sinh vật phát triển làm quá trình oxy hoá hiếu khí các chất hữu cơ diễn ra mạnh hơn (H = 87.2% ở nước thải 100%)

- Rau dừa nước sống và phát triển tốt trong môi trường nước thải còn

được đặc trưng bởi sự gia tăng mạnh các chỉ tiêu về sinh trưởng của rau như sau một thời gian đầu: Chiều dài thân, số lá và màu sắc của rau Trong khi đó, rau trồng trong nước sạch cũng thay đổi về chiều dài thân và số lá nhưng chậm dần ở giai đoạn sau Màu sắc của lá: rau trong nước thải lá có màu xanh thẫm và diện tích lá to hơn, trồng trong nước sạch lá màu nhạt và diện tích lá nhỏ hơn

Như vậy, từ những kết quả nghiên cứu trên đã chứng minh hiệu quả lọc nước thải rất tốt của cây rau dừa nước (H 80%) Các chỉ tiêu nước và sự tăng trưởng của cây đã phản ánh khả năng sống của cây ở nồng độ nước thải chăn nuôi cao (COD = 338,96 mg/l, BOD = 340 mg/l) Cây rau dừa nước có tác dụng lọc hấp thu các chất hữu cơ trong nước thải, không cần phải qua quy trình kỹ thuật hay máy móc phức tạp, đắt tiền (Vũ Thụy Quang, 2009) [19]

3 Đề tài “Nghiên cứu xử lý chất thải chăn nuôi gà bằng mô hình

Biogas” Vũ Đình Tôn và cộng sự, Đại học Nông nghiệp Hà Nội cho thấy:

- Hệ số thải phân (HSTP) của các loại gà khác nhau đáng kể: Gà siêu

trứng có HSTP thấp nhất là 1,05 tiếp sau là gà kiêm dụng là 1,07 và HSTP cao nhất là gà siêu thịt 1,20

- Lượng Biogas sản sinh ra khác nhau rất rõ rệt giữa mùa đông và mùa

hè (mùa hè cao hơn tới trên 2 lần) do nhiệt độ mùa đông quá thấp không thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật

- Dùng hầm Biogas cải thiện được đáng kể ô nhiễm môi trường nhất là

nồng độ BOD5 , COD (Vũ Đình Tôn, 2010) [22]

1.1.3.3 Tình hình chăn nuôi và xử lý chất thải chăn nuôi tại huyện Đình Lập

Tại huyện Đình Lập, theo kết quả thống kê đến thời điểm tháng 4/2013, đàn lợn toàn huyện có 8.389 con, trong đó đàn lợn thịt là 8.360 con; đàn gia

cầm 83.875 con, tăng 0,9% (tương ứng với tăng 5.000 con gia cầm so với thời điểm năm 2012); đàn trâu 3.362 con, tăng 2%; đàn bò 1.443 con, tăng 3% Các hộ chăn nuôi gà trên địa bàn huyện có quy mô từ vài chục đến vài trăm con/nông hộ, không có các trang trại lớn (có quy mô từ 1.000 con trở lên) (phòng Thống kê huyện Đình Lập, 2013)

Số lượng gia súc, gia cầm của huyện tăng hàng năm đồng thời cũng thải ra một số lượng lớn chất thải rắn và chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng) mỗi năm Trong đó, khoảng 25% chất thải này được xử lý bằng phương pháp ủ dùng để làm phân hữu cơ trước khi bón ruộng và còn khoảng 75% chất thải được sử dụng trực tiếp không qua xử lý như bón rau bằng phân tươi, cho cá ăn, nước tưới cho rau màu, trồng cây ăn quả …chưa áp dụng các giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi có hiệu quả khác như hầm Biogas, đệm lót bằng chế phẩm sinh học

Theo một số đánh giá cho thấy mức độ nhiễm khuẩn trong không khí ở chuồng nuôi gia súc, gia cầm cao gấp từ 30 - 40 lần so với không khí bên ngoài Chất thải chăn nuôi chưa qua xử lý gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, giảm sức đề kháng của vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, tăng các chi phí phòng trừ bệnh dẫn đến năng suất, chất lượng, hiệu quả kinh tế giảm Sức đề kháng của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ gây bùng phát dịch bệnh [20]

Xử lý tình trạng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi đang là một vấn

đề được các ban nghành chức năng quan tâm giải quyết, đi đôi với những giải pháp mang tính bền vững lâu dài đòi hỏi phải có những chính sách hỗ trợ Hiện nay, xử lý chất thải chăn nuôi bằng đệm lót sinh học đang là một giải pháp hiệu quả đòi hỏi vốn đầu tư không cao, quy trình làm đơn giản, dễ kiếm bằng những nguyên liệu sẵn có Hiệu quả của việc đưa đệm lót sinh học vào trong chăn nuôi đã góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, hướng tới phát triển nông nghiệp nông thôn bền vững

1.2 Tổng quan về công nghệ vi sinh vật hữu hiệu EM

1.2.1 Giới thiệu về vi sinh vật hữu hiệu EM

Vi sinh vật hữu hiệu EM (Effective Microoganisms) là tập hợp các loài vi sinh vật có ích, gồm các nhóm (vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn Bacillus, vi khuẩn Lactic, nấm men, xạ khuẩn) sống cộng sinh trong cùng môi trường, khi

được bổ sung vào môi trường sẽ góp phần cải thiện môi trường sống

Công nghệ EM (Effective microorgannic) đã được bắt đầu nghiên cứu bởi

Giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa vào những năm 1970 Ông đã phân lập, nuôi cấy trộn lẫn các vi sinh vật có ích được tìm thấy trong môi trường và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và thực phẩm…Ông đã kiên trì đấu tranh cho quan điểm mở rộng các chế phẩm sinh học, giảm thiểu tiến tới đẩy lùi việc sử dụng phân bón hoá học, thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh bằng hoá học Ông và các cộng

sự sau khi nghiên cứu thành công đã đảm nhiệm phân lập, nhân giống và cung cấp công nghệ, kỹ thuật, xây dựng các Trung tâm nghiên cứu công nghệ EM và tham gia xây dựng nhà máy sản xuất chế phẩm EM tại nhiều nước trên thế giới Hiện nay có trên 80 nước ứng dụng chế phẩm sinh học EM trong sản xuất nông nghiệp và xử lý môi trường Chế phẩm EM được chính thức đưa vào Việt Nam

từ tháng 4 năm 1997 (Nguyễn Quang Thạch, 2001) [21]

Chế phẩm EM được tạo ra không phải bằng kỹ thuật di truyền và cũng không chứa các loài vi sinh vật được tạo ra bởi kỹ thuật di truyền EM rất an toàn, rẻ tiền, và ứng dụng có hiệu quả, cải thiện tốt môi trường Các vi sinh vật tạo ra một môi trường sinh thái đồng nhất, sản sinh ra nhiều sản phẩm khác nhau cùng sinh trưởng, phát triển Mỗi loại vi sinh vật trong chế phẩm

EM có chức năng hoạt động riêng của chúng Các vi sinh vật này đều là những vi sinh vật có lợi chung sống trong cùng một môi trường, chúng sống cộng sinh với nhau, cùng hỗ trợ nhau do vậy hiệu quả của hoạt động tổng hợp của chế phẩm tăng lên rất nhiều Trong đó loài vi khuẩn quang hợp đóng vai trò chủ chốt, sản phẩm của quá trình quang hợp là nguồn dinh dưỡng quan

trọng cho các loài khác trong chế phẩm EM Việc sản xuất vi sinh vật từ phế phụ phẩm khá đơn giản và dễ thực hiện: xử lý thô nguồn nguyên liệu phế phụ phẩm từ sản xuất nông nghiệp và các nhà máy chế biến, phối trộn với chế phẩm EM gốc và một vài phụ liệu khác như đạm, kali, rỉ mật…, độ ẩm cuối cùng của hỗn hợp cần đạt từ 45 - 50% Nguyên liệu dùng để sản xuất chế phẩm là tận dụng các loại phế phẩm nông nghiệp như: bột ngô, bột cám, vỏ trấu, lõi ngô, vỏ điều, mùn cưa,… với giá thành thấp, nhưng hiệu quả của sản phẩm mang lại giải quyết được nhiều vấn đề bức xúc của xã hội hiện nay (Nguyễn Quang Thạch, 2001) [20]

1.2.2 Thành phần và quá trình hoạt động của các vi sinh vật trong chế phẩm EM

Theo báo cáo của APNAN, trong chế phẩm EM có khoảng hơn 80 loài vi sinh vật cả kị khí và hiếu khí thuộc 10 chi khác nhau, chúng bao gồm: vi khuẩn quang hợp có chức năng tổng hợp chất hữu cơ từ CO2 và H2O, vi khuẩn cố định N2 sử dụng các chất hữu cơ của vi khuẩn quang hợp để chuyển hóa N2 trong không khí thành các hợp chất N2; Xạ khuẩn (sản sinh các chất

kháng sinh ức chế vi sinh vật gây bệnh và phân giải chất hữu cơ), vi khuẩn

Lactic (chuyển hóa thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu), nấm men (sản sinh

các vitamin và các axitamin) Các vi sinh vật trong chế phẩm EM tạo ra một

hệ thống vi sinh thái với nhau, tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau, chúng hỗ trợ lẫn nhau cùng sinh trưởng và phát triển (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [20]

1.2.2.1 Vi khuẩn quang hợp

Là nhóm vi khuẩn tự dưỡng quang năng, có khả năng sử dụng năng lượng ánh sáng để chuyển thành các năng lượng hóa học Năng lượng này dùng để đồng hóa CO2 trong không khí tạo nên các chất hữu cơ, giúp vi sinh vật có thể tự dưỡng hoàn toàn, không phụ thuộc vào sự cung cấp các chất hữu cơ từ bên ngoài làm nguồn dinh dưỡng Vi khuẩn quang hợp có sắc tố trong tế bào, nhưng sắc tố

quang hợp ở vi khuẩn không phải Clorofil như ở cây xanh mà bao gồm nhiều

loại khác nhau như Bacteriochlorofil a, b, c, e, g… mỗi loại có một phổ hấp thụ

ánh sáng riêng

Vi khuẩn quang hợp chiếm một tỷ lệ lớn nhất trong EM và nó cũng giữ vai trò chủ đạo trong quá trình hoạt động Vi khuẩn quang hợp tổng hợp nên các hợp chất có lợi như axit amin, hoocmon sinh trưởng, một số vi khuẩn trong nhóm này có khả năng cố định Nito, phân giải Lân khó tiêu` thành Lân

dễ tiêu Mặt khác trong quá trình tự dưỡng của mình, vi khuẩn quang hợp còn

sử dụng các chất như H2S, NO3

-… kết quả làm giảm mùi khó chịu gây ra bởi các sản phẩm chứa S cũng như sản phẩm biến đổi của quá trình khử NH3 (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [20]

Hình 1.3 Sơ đồ chức năng của các vi sinh vật

(Nguồn: Terua Higa, 2002) [29]

1.2.2.2 Vi khuẩn lactic

Vi khuẩn Lactic thuộc nhóm vi khuẩn gram (+), không tạo bào tử, hầu

hết không di động, có hình thái khác nhau Vi khuẩn lactic lên men kỵ khí bắt buộc, tuy nhiên chúng cũng có thể sinh trưởng được cả khi có mặt oxy đó là

Axit hữu cơ Chất h/đ sinh học Axit lắctic

Vi khuẩn quang hợp Axit Amin XẠ KHUẨN Chất kháng sinh

bọn sống từ kỵ khí tới hiếu khí Vi khuẩn lactic thu nhận năng lượng nhờ quá trình phân giải kỵ khí đường, hydrat cacbon với sự tích lũy axit lactic trong môi trường Người ta đã ứng dụng quá trình lên men lactic rất rộng rãi để chế biến thức ăn chua, ủ thức ăn cho gia súc, sản xuất axit lactic Chính vì vậy, vi khuẩn lactic được đưa vào nhóm EM với mục đích chủ yếu để chuyển hóa thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu Sau đây là những hoạt động của vi khuẩn lactic trong chế phẩm EM:

- Chuyển hoá các thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu

- Vi khuẩn lactic sinh axit lactic, là chất khử trùng mạnh, nó tiêu diệt

các vi sinh vật có hại và làm tăng sự phân huỷ các chất hữu cơ

- Vi khuẩn Lactic làm tăng sự phân cắt các hợp chất hữu cơ như

xenlluloza sau đó lên men chúng mà không gây ảnh hưởng có hại nào từ các chất hữu cơ không bị phân huỷ

- Vi khuẩn Lactic có khả năng tiêu diệt sự hoạt động và truyền giống của

Fusarium, là loài gây bệnh cho mùa màng (làm yếu cây trồng, gia tăng mầm

bệnh) (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [20]

1.2.2.3 Xạ khuẩn

Xạ khuẩn là nhóm vi khuẩn trung gian giữa vi khuẩn và nấm thuộc nhóm

Prokaryot Đa số vi khuẩn có cấu tạo dạng sợi, sợi liên kết với nhau thành

khuẩn lạc phân nhánh phức tạp nhưng toàn bộ hệ sợi chỉ là một tế bào có nhiều nhánh, không có vách ngăn ngang

Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong đất và chế phẩm EM (sau vi khuẩn và nấm) Chúng tham gia vào quá trình phân giải các hợp chất hữu

cơ trong đất như xenlluloza, tinh bột có phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên Do đặc tính này nên chế phẩm EM còn được ứng dụng trong quá trình chế biến phân huỷ rác Xạ khuẩn còn sản sinh ra chất kháng sinh từ quá trình trao đổi chất của vi khuẩn quang hợp và chất hữu cơ trong môi trường

Chất hữu cơ này có tác dụng diệt nấm và vi khuẩn gây hại Xạ khuẩn có khả năng cùng tồn tại với vi khuẩn quang hợp trong chế phẩm EM Do đó cả hai loại này đều làm tăng tính chất của môi trường đất bằng cách làm tăng hoạt tính sinh học của đất (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [20]

1.2.2.4 Nấm men

Nấm men thuộc vi nấm, có cấu trúc đơn bào Nấm men tham gia vào quá trình chuyển hóa vật chất, phân hủy các chất hữu cơ trong đất Ngoài ra, nấm men còn tổng hợp các chất kháng sinh có ích cho sự sinh trưởng của cây trồng như axitamin và đường Các chất có hoạt tính sinh học do nấm men tạo ra thúc đẩy tế bào hoạt động Ngoài hoạt tính sinh lý, bản thân nấm men còn có rất nhiều loại vitamin và các axit amin, đặc biệt là các axit amin không thay thế Do đặc tính này nên chế phẩm EM còn được dùng để bổ sung thức ăn cho gia súc tạo năng suất cao (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [20]

1.2.2.5 Nhóm vi khuẩn Bacillus

Từ Bacillus nhằm miêu tả hình dáng của một nhóm vi khuẩn khi được

quan sát dưới kính hiển vi Nó xuất phát từ tiếng Latinh có nghĩa là hình que

Do đó, một số nơi gọi là khuẩn que Trong chế phẩm EM nhóm vi khuẩn

Bacillus có những vai trò như sau:

- Sản sinh ra các enzyme protease và amylase có vai trò tích cực trong

việc phân giải các sản phẩm protein, tinh bột dư thừa trong môi trường chăn nuôi, giúp cải thiện chất lượng môi trường Mặt khác các sản phẩm của sự phân giải như đường, axit amin lại có vai trò dinh dưỡng đối với cây trồng vật nuôi cũng như hệ vi sinh vật có lợi có mặt trong chế phẩm

- Có khả năng cạnh tranh sinh học, giảm sự phát triển của Vibrio, vi

khuẩn có hại và nguyên sinh động vật

1.2.3 Các dạng EM và công dụng của chúng

- Khái niệm: là chất lỏng có mầu nâu vàng với mùi dễ chịu, nếm có vị

chua ngọt Độ pH của dung dịch này < 3,5

Ví dụ: Để tiêu diệt các vi sinh vật gây mùi thối (sinh ra các loại khí

H2S, SO2, NH3…) trong rác thải, chúng ta sử dụng chế phẩm EM2 phun trực tiếp vào rác thải, cống rãnh, toa lét, chuồng trại chăn nuôi sẽ khử được mùi hôi một cách nhanh chóng Đồng thời số lượng ruồi muỗi, ve các loại côn trùng bay khác cũng giảm hẳn Chức năng phân hủy rác thải hữu cơ, tốc độ hóa mùn diễn ra nhanh hơn chỉ sau một ngày

Chế phẩm EM có thể giúp cho hệ vi sinh vật tiết ra các emzyme phân

hủy như lignin peroxidase, có khả năng phân hủy các hóa chất nông nghiệp

tồn dư, môi trường được cải thiện Đây là sản phẩm thân thiện môi trường phù hợp với xu hướng của xã hội hướng đến thay thế thuốc hóa học bằng chế phẩm sinh học

* Chiết suất cây trồng lên men bằng EM (gọi là EM - F.P.E)

- Khái niệm: là dung dịch chiết suất cây trồng được lên men từ EM1, rỉ đường, nước, và cỏ tươi

- Công dụng:

+ Dùng trong trồng trọt, nhằm bổ sung chất dinh dưỡng cho cây trồng đồng thời ngăn ngừa bệnh và sâu hại

+ Thời gian sử dụng: 7 ngày

- Khái niệm: là dung dịch lên men từ EM1, rỉ đường, nước, rượu dấm

và chiết suất từ một số loại thảo dược khác

Ví dụ: trong chăn nuôi lợn, gà, trâu, bò

Sử dụng EM - Bokashi cho lợn ăn đã làm tăng năng suất, chất lượng

thịt có chiều hướng tốt hơn ở một số chỉ tiêu protein thô, khoáng tổng hợp

Chế phẩm EM có tác dụng phòng chống và trị bệnh tiêu chảy ở lợn con trong giai đoạn bú sữa, sau cai sữa và 60 ngày tuổi Sử dụng EM trong điều trị bệnh tiêu chảy ở lợn có hiệu quả kinh tế cao hơn và không có tác dụng xấu sau điều trị như các thuốc kháng sinh (Nguyễn Quang Thạch và cộng sự, 2001) [20]

Dùng EM để phòng trị bệnh tiêu chảy ở bò, trâu không ảnh hưởng đến sức khỏe, các trạng thái sinh lý, hệ thống vi sinh vật dạ cỏ và sữa bò EM có

tác dụng kháng khuẩn mạnh đối với các vi khuẩn Salmonellsa và E.coli Điều

trị bệnh ỉa chảy với liều lượng 3ml EM gốc/kg trọng lượng cơ thể trâu bò cho

kết quả khỏi bệnh sau 2 - 3 ngày (Nguyễn Quang Thạch, 2011) [20]

+ EM - Bokashi dùng trong xử lý môi trường: hỗn hợp chất hữu cơ cám

gạo, mùn cưa, cám bồi, bã mía nghiền nhỏ…

+ EM - Bokashi dùng trong trồng trọt: hỗn hợp chất hữu cơ là phân

động vật cám, than, bùn, phân chuồng, rơm rác… hoặc các chất hữu cơ khác

Một số ứng dụng của chế phẩm EM Bokasi trong trồng trọt như sau: Đối với cây lúa: sử dụng EM ở dạng Bokashi hoặc EM thứ cấp đều có tác dụng xúc tiến tăng trưởng và phát triển, rút ngắn thời gian sinh trưởng trong vụ xuân

từ 7 - 9 ngày, vụ mùa từ 4 - 5 ngày (giống lúa CR203), tăng năng suất từ 5 - 10%,

chống chịu với sâu bệnh tốt hơn Kết quả thí nghiệm cho thấy có thể giảm 30% lượng

phân bón vô cơ nếu sử dụng EM - Bokashi kết hợp với phun E.M thứ cấp [20]

Đối với cây ngô: bón EM - Bokashi kết hợp phun EM thứ cấp đều có

ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng và phát triển của cây ngô: rút ngắn thời gian

trổ cờ 2 - 3 ngày, ngô trỗ tập trung làm cho quá trình thụ phấn thuận lợi, năng suất tăng từ 12 - 28% [20]

Cây đậu tương: EM có ảnh hưởng tốt đến các chỉ tiêu sinh trưởng và phát

triển, tăng độ sâu rễ, tăng số lượng, trọng lượng nốt sần, tăng năng suất từ 15 -

19%; chất lượng hạt đậu tương cũng tăng, có thể giảm 30% lượng phân bón hóa học (NPK) [20]

Cây rau: sử dụng EM làm tăng các chỉ tiêu cấu thành năng suất rau ăn lá, dẫn tới tăng năng suất trong thâm canh rau, tăng hiệu quả kinh tế Chi tiêu NO3

trong rau cải Đông Dư khi sử dụng EM - Bokashi và phun EM thứ cấp đã giảm

rõ rệt Công nghệ EM là khâu quan trọng trong sản xuất rau sạch [20]

+ Thời gian sử dụng tùy theo từng loại song tốt nhất là trong vòng 30 ngày sau khi kết thúc công đoạn sản xuất

Từ những kết quả ứng dụng của công nghệ EM, nhiều quốc gia đã triển khai dưới sự trợ giúp của Nhà nước như: Pakistan, Myanma, Indonesia, Thai Lan, Ai cập, Cộng hòa dân chủ nhân dân Triều Tiên Ở một số nước do các tổ chức phi chính phủ chủ trì như: Brazil, Nepal, Scrilanca, Bỉ, Hà Lan…Những nước khác do các công ty hoặc các trường Đại học đứng ra tổ chức các công việc đào tạo, huấn luyện, nghiên cứu, ứng dụng, chuyển giao công nghệ hoặc bán sản phẩm của EM (Việt Nam)

Nguyên tắc ứng dụng công nghệ EM ở các nước đều trải qua các giai đoạn như:

- Giai đoạn 1: huấn luyện, chuyển giao công nghệ, chế tạo thử EM và

thử nghiệm

- Giai đoạn 2: sản xuất thử với liều lượng lớn hơn và áp dụng với

quy mô rộng lớn

- Giai đoạn 3: phát triển, mở rộng quy mô ứng dụng

Các kết quả đạt được trong việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ EM một cách rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới trong các lĩnh vực nông nghiệp, sản xuất cây trồng, rau, lúa, ngô, khoai tây, đậu, cà phê…; chăn nuôi: trâu, bò, lợn, gà…; bảo vệ thực vật, xử lý môi trường…Qua các hội nghị Quốc tế về công nghệ EM, các báo cáo của các nhà khoa học cho thấy chế phẩm sinh học EM có thể gia tăng cân bằng sinh quyển, tính đa dạng của đất nông nghiệp, tăng chất lượng đất, khả năng sinh trưởng, chất lượng sản phẩm nông nghiệp (Nguyễn Quang Thạch, 2001) [20]

* Chế phẩm BIO-TMT: Là một tổ hợp các chủng vi sinh vật hữu hiệu khi được trộn lẫn trong đệm lót sẽ phân hủy hết phân của gia súc, gia cầm khử mùi hôi khí độc trong chuồng trại bảo vệ gia súc, gia cầm đối với các bệnh thông thường Về cơ bản đệm lót sinh học bằng chế phẩm BIO-TMT đơn giản chỉ là một lớp đệm lót chuồng được làm từ các nguồn phụ phẩm trong nông nghiệp như rơm, trấu, mùn cưa cộng thêm một chút thức ăn hữu cơ: cám ngô,

cám gạo và chế phẩm BIO-TMT được trộn theo một tỷ lệ phù hợp rải xuống

nền chuồng trại Với các nguyên liệu dễ kiếm, dễ làm các hộ chăn nuôi chỉ cần được hướng dẫn qua về quy trình hoặc tự nghiên cứu bằng tài liệu cũng

có thể làm đệm lót sinh học cho mô hình chăn nuôi của gia đình, chi phí làm tấm đệm lót sinh học cũng phù hợp với các hộ chăn nuôi và thời gian sử dụng

có thể kéo dài từ 6 tháng đến hơn 1 năm