Thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi tại thành phố Thái Nguyên và biện pháp xử lí bằng thực vật thủy sinh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Tên đề tài: Thực trạng ô nhiễm nƣớc thải chăn nuôi thành phố Thái Nguyên biện pháp xử lí thực vật thủy sinh CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ SỐ: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thế Hựng TS Vũ Thị Thanh Thuỷ THÁI NGUYấN - 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Trong trình học tập khoa Sau Đại học, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên thầy cô giáo truyền đạt kiến thức để đem kiến thức học trường góp phần công sức vào xây dựng đất nước Xuất phát từ nguyện vọng thân, trí Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên, khoa Sau Đại học hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thế Hùng TS Vũ Thị Thanh Thuỷ cho phép, tạo điều kiện, hướng dẫn thực hoàn thành khoá luận Trước tiên, xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên, khoa Sau Đại học, PGS.TS Nguyễn Thế Hùng TS Vũ Thị Thanh Thuỷ tạo điều kiện thuận lợi, động viên khuyến khích giúp đỡ trình học tập hoàn thành khoá luận Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo quan phối hợp: Viện Khoa học Sự Sống - Đại học Thái Nguyên, Chi cục môi trường - Sở TN&MT tỉnh Thái Nguyên, Trung tâm Kkhí tượng thuỷ văn Thành phố Thái Nguyên, Sở Nông nghiệp phát triển nông thôn tỉnh Thái Nguyên, Tổng cục Thống kê tỉnh Thái Nguyên phối hợp thực hiện, tạo điều kiện, giúp đỡ thực đề tài Tôi mong nhận ý kiến đóng góp quí thầy cô bạn học viên để đề tài hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên ngày 08 tháng năm 2011 Học viên Nguyễn Thị Hồng Nhung Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC CỤM TỪ, CÁC TỪ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu ôxi sinh hoá COD Nhu cầu ôxi hoá học ĐHNLTN Đại học Nông Lâm Thái Nguyên TN&MT Tài nguyên Môi trường TVTS Thực vật thủy sinh TTTHTN Trung tâm thực hành thực nghiệm TT Trang trại TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 10 TSS Tổng chất rắn lơ lửng 11 BVMT Bảo vệ môi trường 12 TPTN Thành phố Thái Nguyên 13 UBND Uỷ ban nhân dân 14 ÔNMT Ô nhiễm môi trường 15 NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển nông thôn 16 VSV Vi sinh vật Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Các thông số đánh giá chất lượng nước thải .5 Bảng 2.2 Số trang trại phân theo địa phương .7 Bảng 2.3 Giá trị sản xuất nông nghiệp theo giá thực tế phân theo ngành hoạt động Bảng 2.4 Số lượng gia súc, gia cầm Việt Nam Bảng 2.5 Qui mô chăn nuôi lợn nái Việt Nam năm 2003 11 Bảng 2.6 Qui mô chăn nuôi lợn thịt Việt Nam năm 2003 12 Bảng 2.7 Tổng số lượng lợn qua năm 13 Bảng 2.8 Số trang trại phân theo huyện, thành phố, thị xã, tỉnh Thái Nguyên .14 Bảng 2.9 Số lượng thịt lợn xuất chuồng phân theo huyện, thành phố, thị xã tỉnh Thái Nguyên .18 Bảng 2.10 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu 20 Bảng 2.11 Nhiệm vụ thuỷ sinh thực vật hệ thống xử lí .20 Bảng 3.1 Các phương pháp bảo quản mẫu trước đem phân tích .46 Bảng 3.2 Phương pháp phân tích tiêu hoá học nước thải 46 Bảng 4.1 Nhiệt độ độ ẩm trung bình tháng năm 2010 thành phố Thái Nguyên 50 Bảng 4.2 Số lượng lợn phân theo huyện, thành phố, thị xã tỉnh Thái Nguyên 59 Bảng 4.3 Số trang trại chăn nuôi phân theo đầu lợn thành phố Thái Nguyên 61 Bảng 4.4 Số trang trại số lượng lợn phân theo phường/ xã thành phố Thái Nguyên năm 2010 .62 Bảng 4.5 Tình hình ứng dụng phương pháp xử lí chất thải trang trại thành phố Thái Nguyên năm 2010 64 Bảng 4.6 Thực trạng môi trường xử lí nước thải trang trại chăn nuôi thành phố Thái Nguyên năm 2011 .66 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bảng 4.7 Qui mô số trang trại chăn nuôi lợn thành phố Thái Nguyên năm 2010 67 Bảng 4.8 Kết phân tích số tiêu nước thải số trang trại thành phố Thái Nguyên năm 2010 70 Bảng 4.9 Sinh trưởng thực vật thủy sinh thí nghiệm .72 Bảng 4.10 Một số tiêu nước thải chăn nuôi sau tuần xử lí thực vật thuỷ sinh 74 Bảng 4.11 Một số tiêu nước thải chăn nuôi sau tuần xử lí thực vật thuỷ sinh 77 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát xử lý nước thải giàu chất hữu sinh học 25 Hình 4.1 Biểu đồ tỉ lệ số đầu lợn qua năm thành phố Thái Nguyên so với huyện .60 Hình 4.2 Biểu đồ số trang trại chăn nuôi phân theo số đầu lợn thành phố Thái Nguyên 61 Hình 4.3 Biểu đồ tỉ lệ số lượng trang trại lợn phân theo phường, xã thành phố Thái Nguyên năm 2010 63 Hình 4.4 Biểu đồ tỷ lệ ứng dụng phương pháp xử lí chất thải trang trại thành phố Thái Nguyên năm 2010 65 Hình 4.5 Hàm lượng P tổng số nước thải chăn nuôi sau tuần xử lí thực vật thuỷ sinh 76 Hình 4.6 Hàm lượng N tổng số nước thải chăn nuôi sau tuần xử lí thực vật thủy sinh 76 Hình 4.7 Hàm lượng N tổng số nước thải chăn nuôi sau tuần xử lí thực vật thủy sinh 79 Hình 4.8 Hàm lượng Coliform nước thải chăn nuôi sau tuần xử lí thực vật thủy sinh 79 Hình 4.9 Mô hình đề xuất ứng dụng sử dụng thực vật thuỷ sinh vào xử lý nước thải chăn nuôi lợn 81 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Yêu cầu đề tài .3 1.4 Ý nghĩa đề tài .3 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học chăn nuôi trang trại 2.1.1 Khái niệm ô nhiễm môi trường chăn nuôi trang trại 2.1.2 Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước hoạt động chăn nuôi .4 2.1.3 Thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi 2.2 Tình hình nghiên cứu nước 2.2.1 Tình hình ô nhiễm môi trường chất thải chăn nuôi Việt Nam 2.2.2 Tình hình ô nhiễm môi trường trại chăn nuôi tỉnh Thái Nguyên 13 2.3 Các loài thực vật thuỷ sinh 19 2.3.1 Bèo tây .21 2.3.2 Bèo 21 2.3.3 Rau ngổ 22 2.3.4 Rau muống .23 2.4 Các nghiên cứu giới nước xử lý nước thải chăn nuôi 23 2.4.1 Các nước giới 24 2.4.2 Ở Việt Nam 25 2.4.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn .26 2.5 Khả chế xử lý nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh 33 2.6 Một số nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh xử lí nước thải .36 2.7 Cơ sở pháp lý có liên quan .41 PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 43 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 43 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu .43 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 43 3.1.3 Địa điểm thực đề tài 43 3.1.4 Thời gian tiến hành 43 3.2 Nội dung 43 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội thành phố Thái Nguyên .43 3.2.2 Đánh giá trạng ô nhiễm nước thải số trang trại chăn nuôi khu vực Thành phố Thái Nguyên 43 3.2.3 Nghiên cứu phương pháp xử lí ô nhiễm nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh .43 3.3 Phương pháp nghiên cứu 44 3.3.1 Đánh giá trạng ô nhiễm nước thải số trang trại chăn nuôi khu vực Thành phố Thái Nguyên 44 3.3.2 Nghiên cứu phương pháp xử lí ô nhiễm nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh .44 3.3.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích 45 PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 47 4.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội thành phố Thái Nguyên 47 4.1.1 Điều kiện tự nhiên 47 4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 52 4.2 Thực trạng xử lí nước thải chăn nuôi lợn tập trung thành phố Thái Nguyên 59 4.2.1 Thực trạng chăn nuôi lợn thành phố Thái Nguyên .59 4.2.2 Thực trạng xử lí nước thải chăn nuôi lợn thành phố Thái Nguyên .63 4.2.3 Thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn số trang trại thành phố Thái Nguyên 65 4.3 Nghiên cứu khả xử lí nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh 72 4.3.1 Khả sinh trưởng thực vật thủy sinh nước thải chăn nuôi .72 4.3.2 Khả xử lí nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh 73 4.3.3 Những thuận lợi khó khăn xử lí nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh .80 4.3.4 Đề xuất giải pháp áp dụng vào thực tiễn 81 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 5.1 Kết luận 82 5.2 Kiến nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong năm trở lại đây, môi trường toàn cầu có biến đổi theo chiều hướng xấu sống người sinh vật trái đất Do vấn đề phát triển bền vững bảo vệ môi trường quan tâm đặc biệt phần lớn quốc gia giới, tổ chức phủ phi phủ Vì mục tiêu phấn đấu nhân loại phát triển bền vững nhằm đảm bảo cân phát triển bền vững bảo vệ môi trường Hiện Việt Nam tình trạng ô nhiễm môi trường ngày trở nên nghiêm trọng, người dân đô thị phải đối mặt với tình trạng tồn ứ rác thải sinh hoạt, công nghiệp, ô nhiễm nước thải, ô nhiễm không khí khói bụi,….thì người dân khu vực nông thôn lại phải sống chung với tình trạng ô nhiễm môi trường thuốc trừ sâu, hoá chất bảo vệ thực vật, rác thải nông nghiệp… Ngành Nông nghiệp, có ngành chăn nuôi, chủ yếu gia súc, gia cầm thải môi trường lượng lớn nước thải Năm 2008 nước có tổng 120.699 trang trại, đến năm 2009 tăng lên 135.437 trang trại Nguồn nước thải chăn nuôi nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước có nguy gây ô nhiễm tầng nước mặt, nước ngầm trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc Đồng thời lây lan số bệnh cho người ảnh hưởng đến môi trường xung quanh nước thải chăn nuôi chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani,… không xử lý kịp thời Bên cạnh có nhiều loại khí tạo hoạt động vi sinh vật NH3, CO2, CH4, H2S, Các loại khí gây nhiễm độc không khí Chất ô nhiễm nước thải chủ yếu nitrat (NO3-) photphoris (PO4-) chất nước thải chăn nuôi thường dạng hoà Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn tan nên khó tách chúng khỏi nước thải Các số đại diện chất hữu BOD, COD, số Ecoli, Coliform nước thải chăn nuôi đa số vượt tiêu chuẩn cho phép gấp nhiều lần làm ảnh hưởng đến đời sống người hệ sinh thái Chính mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho trại chăn nuôi lợn hoạt động cần thiết Tỉnh Thái Nguyên có phát triển vượt bậc sản xuất, giáo dục, kinh tế văn hoá xã hội Tuy nhiên, bên cạnh trình phát triển kinh tế, tỉnh Thái Nguyên nơi tập trung nhiều trang trại chăn nuôi có qui mô lớn Vì lượng nước thải thải lớn gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ô nhiễm đất… Để hạn chế mức độ ô nhiễm môi trường từ nước thải chăn nuôi, số giải pháp đưa xây dựng hầm khí sinh học bioga….Tuy nhiên phương pháp tốn hộ gia đình chưa có điều kiện mặt kinh tế, đồng thời nguy hiểm với hộ gia đình chưa có hiểu biết đầy đủ qui trình sử dụng hầm bioga Ở số nước phát triển, nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng thành công phương pháp hiếu khí, kị khí sử dụng thực vật thủy sinh Ưu việc xử lí nước thải biện pháp sinh học đơn giản, tiết kiệm, tận dụng nguồn sinh vật sẵn có môi trường hạn chế đến mức tối đa ảnh hưởng tiêu cực tới môi trường trình xử lí Đã từ lâu, thực vật thủy sinh quen thuộc với nhân dân ta chúng sử dụng phổ biến chăn nuôi làm phân bón Từ năm 1970, điển hình bèo tây bèo số nước giới nghiên cứu sử dụng cho trình xử lí nước thải sinh hoạt nước thải công nghiệp mang lại kết khả quan Trong hệ thống này, vai trò thực vật thủy sinh không tham gia làm giảm thiểu ô nhiễm hữu mà giữ vai trò quan trọng việc giảm thiểu nitơ phôtpho nước thải mà phương pháp khác khó thực tốn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Thực trạng chăn nuôi lợn thành phố Thái Nguyên .59 4.2.2 Thực trạng xử lí nước thải chăn nuôi lợn thành phố Thái Nguyên .63 4.2.3 Thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn số trang trại thành. .. thành phố Thái Nguyên 65 4.3 Nghiên cứu khả xử lí nước thải chăn nuôi thực vật thủy sinh 72 4.3.1 Khả sinh trưởng thực vật thủy sinh nước thải chăn nuôi .72 4.3.2 Khả xử lí nước thải chăn. .. thành phố Thái Nguyên .43 3.2.2 Đánh giá trạng ô nhiễm nước thải số trang trại chăn nuôi khu vực Thành phố Thái Nguyên 43 3.2.3 Nghiên cứu phương pháp xử lí ô nhiễm nước thải chăn nuôi thực