Nghiên cứu đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp quản lý, khắc phục ô nhiễm môi trường ở các trạng trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh thanh hóa

Số lượng các trang trại, gia trại có hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi đạt tỉ lệ thấp, còn lại được xử lý không triệt để hoặc thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi

MỤC LỤC

TIÊU ĐỀ TRANG

MỤC LỤC - 1

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT - 3

DANH MỤC BẢNG - 4

DANH MỤC HÌNH - 5

MỞ ĐẦU - 6

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NGUỒN THẢI VÀ CÁC LOẠI HÌNH - 8

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI GIA SÚC, GIA CẦM Ở CÁC TRANG TRẠI, GIA TRẠI - 8

1.1 Tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam và ở tỉnh Thanh Hóa - 8

1.1.1 Tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam - 8

1.1.2 Tính hình chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Thanh Hoá - 9

1.2 Tình hình nghiên cứu, đánh giá các công trình xử lý chất thải chăn nuôi trong và ngoài nước - 10

1.3 Nguồn thải và dự báo các tác động của chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm đến môi trường - 12

1.3.1 Nguồn thải và định mức thải - 12

1.3.1.1 Nguồn thải chủ yếu từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm: Bao gồm chất thải rắn, nước thải và khí thải - 12

1.3.1.2 Định mức thải - 13

1.3.2 Tác hại do các chất gây ô nhiễm môi trường không khí, đất, nước - 13

1.3.2.1 Môi trường không khí - 13

1.3.2.2 Môi trường nước - 15

1.3.2.3 Môi trường đất - 16

1.4 Các loại hình công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi - 17

1.4.1 Công nghệ xử lý khí thải - 17

1.4.1.1 Sử dụng chế phẩm vi sinh - 17

1.4.1.2 Quạt hút khí thải kết hợp giàn phun chế phẩm vi sinh - 18

1.4.1.3 Trồng cây xanh - 18

1.4.2 Công nghệ xử lý chất thải rắn - 19

1.4.2.1 Ủ phân - 19

1.4.2.2 Phương pháp đệm lót sinh thái - 20

1.4.2.3 Công nghệ khí sinh học biogas - 20

1.4.3 Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi - 21

1.4.3.1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp xử lý cơ học và hoá lý - 21

1.4.3.2 Phương pháp xử lý sinh học - 22

CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TỪ CÁC TRANG TRẠI, GIA TRẠI ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THANH HOÁ - 36

2.1 Điều tra thực trang chất thải chăn nuôi tại các trang trại, gia trại trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa - 36

2.2 Thực trạng chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá - 36

2.3 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa. - 40

2.4 Đánh giá kết quả phân tích chất lượng môi trường tại 50 trang trại, gia trại - 42

2.4.1 Kết quả phân tích chất lượng môi trường bên trong 50 trang trại, gia trại - 42

2.4.2 Kết quả phân tích chất lượng môi trường bên ngoài 50 trang trại, gia trại - 44

2.5 Đánh giá ảnh hưởng đến môi trường xung quanh do các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm gây ra - 53

CHƯƠNG 3: HIỆU QUẢ CÁC LOẠI HÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI GIA SÚC, GIA CẦM TẠI THANH HOÁ - 55

3.1 Các loại hình công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi hiện đang được áp dụng tại Thanh Hoá - 55

3.2 Hiệu quả xử lý của các loại hình công nghệ xử lý chất thải đang được áp dụng tại các trang trại, gia trại - 56

3.2.1 Ao sinh học - 56

3.2.2 Hầm biogas - 57

3.2.3 Hầm biogas kết hợp ao sinh học - 58

3.2.4 Phương pháp đệm lót sinh học - 59

3.3 Các loại hình xử lý khí thải - 60

CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP QUẢN LÝ, KHẮC PHỤC Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Ở CÁC TRANG TRẠI, GIA TRẠI CHĂN NUÔI GIA SÚC, GIA CẦM TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THANH HÓA - 61

4.1 Các văn bản của Nhà nước đang có hiệu lực quy định về bảo vệ môi trường và quy trình chăn nuôi an toàn sinh học - 61

4.2 Giải pháp quản lý, khắc phục ô nhiễm môi trường ở các trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa - 62

4.2.1 Giải pháp quy hoạch, kế hoạch - 62

4.2.2 Giải pháp quản lý nhà nước - 63

4.2.3 Giải pháp về khoa học, kỹ thuật - 66

4.3 Lựa chọn công nghệ xử lý chất thải phù hợp với tỉnh Thanh Hoá - 67

4.3.1 Lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn - 67

4.3.2 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải - 67

4.3.3 Xử lý khí thải - 76

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 77

1 Kết luận - 77

2 Kiến nghị - 77

2.1 Đối với UBND các huyện, thị xã, thành phố - 77

2.2 Đối với chủ các trang trại, gia trại - 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 79

PHỤ LỤC - 82

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học

F/M Food / Microorganisms Tỷ lệ thức ăn / vi sinh vật

SBR Sequencing Batch Reactor Bể phản ứng hoạt động gián đoạn SVI Sludge Volume Index Chỉ số bùn – thể tích 1g bùn chiếm

nông thôn

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số lượng đàn lợn, gia cầm và đàn bò năm 2010, 2011 - 8

Bảng 1.2 Lượng phân và nước tiểu của gia súc, gia cầm - 13

Bảng 1.3 Thành phần khí trong hỗn hợp khí Biogas - 25

Bảng 1.4 Lượng khí Biogas được sinh ra từ chất thải động vật và các chất thải trong nông nghiệp - 25

Bảng 1.5 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu - 26

Bảng 1.6 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm - 27

Bảng 1.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu quả sinh khí - 27

Bảng 1.8 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biểu - 35

Bảng 2.1 Phân loại các trang trại, gia trại được điều tra theo diện tích - 37

Bảng 2.2 Tổng hợp các TT, GT được điều tra theo quy mô, loại hình vật nuôi - 38

Bảng 2.3 Tính toán lượng phân thải hàng ngày - 40

Bảng 2.4 Kết quả phân tích chất lượng không khí bên trong các trang trại, gia trại - 43

Bảng 2.5 Các thông số ô nhiễm trong nước thải của các TT, GT - 45

Bảng 2.6 Tổng hợp các trang trại, gia trại có nước thải vượt TCCP - 46

Bảng 2.7 Kết quả phân tích chất lượng không khí bên ngoài các trang trại, gia trại 47

Bảng 2.8 Tổng hợp các trang trại, gia trại có các chỉ tiêu phân tích chất lượng không khí vượt TCCP - 48

Bảng 2.9 Kết quả phân tích chất lượng nước mặt khu vực xung quynh TT, TG - 49

Bảng 2.10 Tổng hợp các trang trại, gia trại có nước mặt khu vực xung quanh vượt TCCP theo các chỉ tiêu phân tích - 50

Bảng 2.11 Kết quả phân tích chất lượng nước ngầm tại các cơ sở - 51

Bảng 2.12 Tổng hợp các trang trại, gia trại có nước ngầm khu vực xung quanh vượt TCCP theo các chỉ tiêu phân tích - 53

Bảng 2.13 Tổng hợp ý kiến của nhân dân về mức độ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh từ các trang trại, gia trại - 53

Bảng 3.1 Tổng hợp các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi tại các trang trại, gia trại được điều tra - 55

Bảng 3.2 Tổng hợp các trang trại, gia trại sử dụng ao sinh học xử lý nước thải có nước thải vượt TCCP theo các chỉ tiêu phân tích - 56

Bảng 3.3 Tổng hợp các trang trại, gia trại sử dụng hầm biogas xử lý nước thải có nước thải vượt TCCP theo các chỉ tiêu phân tích - 57

Bảng 3.4 Tổng hợp các trang trại, gia trại sử dụng hầm biogas kết hợp ao sinh học xử lý nước thải có nước thải vượt TCCP theo các chỉ tiêu phân tích - 58

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của hầm biogas KT1 áp dụng cho chăn nuôi lợn - 71

Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật của hầm biogas KT1 áp dụng cho chăn trâu bò - 72

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của hầm biogas KT2 áp dụng cho chăn nuôi lợn - 73

Bảng 4.4 Thông số kỹ thuật của hầm biogas KT2 áp dụng cho chăn trâu bò - 74

Bảng 4.5 Thông số kỹ thuật của hệ thống 1 - 74

Bảng 4.6 Thông số kỹ thuật của hệ thống 2 - 75

Bảng 4.7 Thông số kỹ thuật của hệ thống 3 - 75

Bảng 4.8 Thông số kỹ thuật của hệ thống 4 - 75

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí Số liệu chỉ %COD

trong từng giai đoạn - 23

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB - 29

Hình 2.1 Nước thải chưa qua xử lý từ trang trại nuôi lợn cụm công nghiệp xã Minh Lộc, huyện Hậu Lộc xả thẳng ra sông De - 41

Hình 2.2 Các chất gây ô nhiễm phát thải trong qua các công đoạn chăn nuôi - 42

Hình 3.1 Ao sinh học kết hợp nuôi cá tại Công ty Cổ phần Giống và phát triển gia cầm Thanh Hoá, xã Quảng Thắng, thành phố Thanh Hoá (1) và Gia trại gia cầm ông Lê Đình Khải, xã Tân Ninh, huyện Triệu Sơn (2) - 57

Hình 3.2 Hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi tại gia trại tổng hợp Nguyễn Công Minh, xã Ngọc Trạo, huyện Thạch Thành (1) và Trang trại ông Nguyễn Văn Hiên xã Tân Dân, huyện Tĩnh Gia (2) - 58

Hình 3.3 Hệ thống Hầm biogas phủ bạt nhựa HDPE và ao sinh học tại Trang trại lợn gia đình bà Nguyễn Thị Vệ - xã Đông Hoà, huyện Đông Sơn - 59

Hình 3.4 Chồng nuôi lợn sử dụng đệm lót sinh thái để xử lý phân, nước tiểu -59

Hình 4.1 Sơ đồ Công nghệ biogas kết hợp bể yếm khí, hồ sinh học - 67

Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ biogas kết hợp bể Aeroten cao tải, bể lắng và bể khử trùng - 68

Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ biogas kết hợp thiết bị lọc sinh học, - 69

Hình 4.4 Sơ đồ cấu tạo của hầm biogas kiểu KT1 - 70

Hình 4.5 Sơ đồ cấu tạo của hầm biogas kiểu KT2 - 73

MỞ ĐẦU

Trang trại, gia trại là loại hình tổ chức sản xuất nông nghiệp phù hợp, gắn liền với quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Kinh tế trang trại là sự phát triển tất yếu của kinh tế hộ gắn với sản xuất hàng hoá, là bước tiến bộ mới về tổ chức sản xuất nông nghiệp của nhân loại; là hình thức tổ chức sản xuất giữ vị trí xung kích trong quá trình công nghiệp hóa nông nghiệp, nông thôn và là lực lượng chủ lực phổ biến, có điều kiện phát triển tốt

ở tất cả các lĩnh vực sản xuất kinh doanh nông nghiệp (nông, lâm, ngư nghiệp) và tất cả các vùng khác nhau (đồi núi, đồng bằng, ven biển)

Phát triển chăn nuôi trang trại là hướng đi đúng đắn để đưa nông nghiệp phát triển theo hướng sản xuất hàng hoá, có trang trại tập trung thì mới

có điều kiện đầu tư các tiến bộ khoa học kỹ thuật, mới tạo ra được sản phẩm hàng hoá có chất lượng, thích ứng với cơ chế thị trường, góp phần quan trọng vào chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp và nông thôn, giải quyết việc làm

và nâng cao thu nhập cho người lao động

Trong những năm qua, cả nước nói chung và trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá nói riêng, các trang trại chăn nuôi tập trung với quy mô lớn đã hình thành

và phát triển nhưng bên cạnh số lượng trang trại chăn nuôi tập trung với quy

mô lớn thì phần lớn vẫn là hình thức chăn nuôi đơn lẻ, ngay trong gia đình, trong khu dân cư Số lượng các trang trại, gia trại có hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi đạt tỉ lệ thấp, còn lại được xử lý không triệt để hoặc thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nước mặt và nước ngầm, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của người dân trong khu vực

Hiện nay, Thanh Hoá chưa có số liệu điều tra chính thức về mức độ ô nhiễm môi trường, hiệu quả của các công trình xử lý chất thải chăn nuôi hiện

có ở các trang trại, gia trại chăn nuôi trong tỉnh Vì vậy, chưa có đủ căn cứ khoa học cho việc hoạch định các chính sách khuyến khích ứng dụng công nghệ xử lý môi trường trong chăn nuôi để phát triển chăn nuôi đi đôi với bảo

vệ môi trường, góp phần thực hiện thắng lợi Nghị quyết về phát triển chăn nuôi của tỉnh

Trong khuôn khổ luận văn thạc sỹ ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường tác giả xin đưa ra: “Nghiên cứu đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp quản lý, khắc phục ô nhiễm môi trường ở các trạng trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa’’ với mục đích điều tra, đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường tại các trang trại, gia trại trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá từ đó đưa ra các giải pháp về mặt quản lý và lựa chọn công nghệ tối ưu để xử lý triệt để chất thải tại các trang trại, gia trại trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá Đảm bảo chất thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn quy định, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời góp phần tăng năng suất và chất lượng chăn nuôi theo định hướng phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường

Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá được thực trạng môi trường và hiệu quả áp dụng các công nghệ xử lý môi trường trang trại và gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá

- Đề xuất các giải pháp xử lý, khắc phục ô nhiễm môi trường ở các loại hình trang trại và gia trại chăn nuôi gia súc gia cầm của tỉnh

Phạm vi nghiên cứu: Trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá

Đối tượng nghiên Cứu

Là các trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc (trâu, bò, lợn), gia cầm (gà, vịt, ngan, ngỗng) trên địa bàn toàn tỉnh với quy mô: đối với trâu, bò từ 10 con trở lên; lợn từ 20 con trở lên và gia cầm từ 300 con trở lên)

Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp điều tra xã hội học

- Lập phiếu điều tra:

+ Mẫu B1: Phiếu điều tra thực trạng chăn nuôi và công tác bảo vệ môi trường của các chủ trang trại/gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm (phụ lục 6)

+ Mẫu B2: Phiếu điều tra ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi từ các trang trại/gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm đến môi trường xung quanh (phụ lục 7)

* Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên

Lựa chọn các trang trại, gia trại theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên

từ các trang trại, gia trại được điều tra sau khi phân loại theo loại hình công nghệ áp dụng xử lý chất thải chăn nuôi, mỗi loại hình lấy ngẫu nhiên một vài mẫu và tổng số mẫu phải là 50, trong đó có 35 trang trại và 15 gia trại

* Phương pháp lấy, bảo quản và phân tích mẫu

Phương pháp lấy, bảo quản và phân tích mẫu thực hiện theo hướng dẫn của các quy chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn phân tích tương ứng của các tổ chức quốc tế (Thực hiện ở 50 trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn toàn tỉnh)

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ NGUỒN THẢI VÀ CÁC LOẠI HÌNH

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI GIA SÚC, GIA

CẦM Ở CÁC TRANG TRẠI, GIA TRẠI 1.1 Tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam và ở tỉnh Thanh Hóa

1.1.1 Tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam

Ngành chăn nuôi được xem là một trong số ngành sản xuất chính trong nông nghiệp Việt Nam

Tính đến năm 2006 cả nước có: 17.721 trang trại, chưa kể các trang trại chăn nuôi các loại vật nuôi khác như thỏ, lợn rừng, nhím và các loại động vật sống trong nước (cá sấu, )

Theo điều tra 1/10/2010 của Tổng cục Thống kê, đàn lợn đạt 26,701 triệu con; đàn gia cầm phát triển nhanh với số lượng tổng đàn đạt 247,320 triệu con; đàn trâu đạt 2,88 triệu con, đàn bò đạt 6,1 triệu con [24]

Sản lượng sữa Tấn 262.160 278.190 106,11 +6,11 Sản lượng thịt trâu,

bò hơi xuất chuồng

Tấn 298.735 330.709 110,70 +10,7

Như vậy, năm 2011 tổng đàn gia súc và gia cầm đều tăng so với năm 2010

Về chất thải

Theo số liệu của Cục Thống kê, năm 2006, có 12% số gia trại, trang trại có hệ thống xử lý chất thải; số còn lại, toàn bộ chất thải được thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nước mặt và nước ngầm Năm 2010 [24,25], lượng chất thải rắn từ chăn nuôi ước tính khoảng 78,9 triệu tấn; năm 2011, khoảng 80,4 triệu tấn nhưng chỉ 40% trong số này được

xử lý, còn lại xả trực tiếp ra môi trường Lượng chất thải từ chăn nuôi gia súc gia cầm hàng ngày là rất lớn, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đất, nước và không khí, ảnh hưởng đến đời sống của

người dân

1.1.2 Tính hình chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Thanh Hoá

Năm 2000, toàn tỉnh Thanh Hoá mới chỉ có 9 trang trại chăn nuôi thì năm 2003 đã có 426 trang trại, năm 2005 là 1.092 trang trại, đến năm 2007 là 1.420 trang trại Năm 2008, số lượng trang trại có phần giảm chỉ còn 1.229 trang trại Ngoài ra, các gia trại chăn nuôi tự phát, ngay trong khu dân cư cũng

- Đàn gia cầm có 12,6 triệu con, trong đó đàn vịt gốc 4.400 con, gà ông

bà 2.200 con, ngan Pháp 600 con

Trong những năm qua, do tình hình dịch bệnh đối với gia súc, gia cầm phát triển mạnh; chi phí nguyên liệu đầu vào (giống, thức ăn) tăng mạnh, trong khi đó giá sản phẩm chăn nuôi không tăng, dẫn đến người chăn nuôi bị thiệt hại, không đầu tư để phát triển đàn gia súc, gia cầm Nhiều hộ chăn nuôi thu hẹp quy mô hoặc tạm dừng không tiếp tục chăn nuôi mà tìm ngành nghề khác để kinh doanh

Về tình trạng ô nhiễm môi trường ở các trang trại chăn nuôi đang diễn

ra khá phức tạp Chất thải từ các trang trại, gia trại được sử dụng làm phân bón ruộng, nuôi cá, hoặc có một số ít sử dụng hầm biogas để xử lý chất thải trang trại nhưng hiệu quả không cao

Bên cạnh số lượng trang trại chăn nuôi tập trung với quy mô lớn thì phần lớn vẫn là hình thức chăn nuôi đơn lẻ, ngay trong gia đình, trong khu

dân cư Chính vì vậy mà mức độ ô nhiễm môi trường do các hộ chăn nuôi lên tới mức báo động bởi lượng nước thải, chất thải không được xử lý, thải trực tiếp ra môi trường, lây lan dịch bệnh không chỉ đối với gia súc, gia cầm mà còn ảnh hưởng xấu tới sức khỏe con người

1.2 Tình hình nghiên cứu, đánh giá các công trình xử lý chất thải chăn nuôi trong và ngoài nước

* Nước ngoài

Trên thế giới đã có nhiều nước nghiên cứu ra các loại hình công nghệ khác nhau để xử lý chất thải chăn nuôi Điển hình, loại công nghệ khí sinh học Biogas nghiên cứu tại Ấn độ và Trung Quốc được các nước khác áp dụng khá phổ biến và có hiệu quả cao

Hầm biogas dạng nắp vòm cố định của Trung Quốc có dạng bán cầu được chôn hoàn toàn dưới đất để tiết kiệm diện tích và ổn định nhiệt độ Loại hầm này có phần chứa khí được xây dựng ngay trên phần ủ phân Do đó, thể tích của hầm ủ bằng tổng thể tích của 2 phần này Phần chứa khí được trát bằng nhiều lớp vữa để bảo đảm yêu cầu kín khí, ở phần trên có một nắp đậy được hàn kín bằng đất sét, phần nắp này giúp cho thao tác làm sạch hầm ủ khi các chất rắn lắng đầy hầm Nhược điểm của hầm ủ này là phần chứa khí rất khó xây dựng và bảo đảm độ kín khí do đó hiệu suất thấp Gần đây, các nhà khoa học của Đức và Thái lan hợp tác trong việc phát triển hầm ủ Biogas ở Thái Lan được tính toán lại kết cấu của hầm ủ này và cho ra đời mẫu hầm TG-BP

Hầm ủ nắp trôi nổi của Ấn Độ gồm có một phần hầm hình trụ xây bằng gạch hoặc bê tông lưới thép và một chuông chứa khí trôi nổi trên mặt của hầm

ủ Chuông chứa khí thường được làm bằng thép tấm, bê tông lưới thép, bê tông cốt tre, chất dẻo hoặc sợi thủy tinh

Ngoài ra, trên thế giới hiện nay còn nghiên cứu áp dụng nhiều giải pháp khác nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gây ra như sử dụng cây cỏ Vetiver (cỏ Hương Bài), sử dụng nền đệm lót sinh thái,

* Tại Việt Nam

Hiện nay, để xử lý môi trường trong chăn nuôi, có rất nhiều công nghệ đang được áp dụng Tuỳ theo đặc điểm từng vùng, từng quy mô, loại hình trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm mà người chăn nuôi sử dụng các biện pháp khác nhau Trong đó, 02 biện pháp được đánh giá có nhiều ưu điểm

và được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam là sử dụng công nghệ khí sinh học Biogas và chế phẩm sinh học

Việc ứng dụng hầm biogas để xử lý chất thải từ chăn nuôi được ứng dụng rộng rãi tại rất nhiều tỉnh thành của cả nước; Tuỳ theo đặc điểm của từng vùng có những nghiên cứu cải tiến để phù hợp với điều kiện của vùng đó

Tại Đà Nẵng, người chăn nuôi áp dụng công nghệ hầm biogas truyền thống để xử lý chất thải trang trại rất phổ biến Tuy nhiên, hầu hết đều có nhược điểm là sử dụng khó khăn, nhiều ruồi nhặng, có mùi hôi và mất vệ sinh…Trước thực tế đó, ông Trương Gặp - Phó giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và ứng dụng Năng lượng mới Đà Nẵng đã tự thiết kế hầm biogas cải tiến; kết quả nghiên cứu cho thấy hầm của ông Gặp khắc phục được các nhược điểm của hầm biogas truyền thống, cho ngọn lửa xanh hơn, lại giảm thiểu mồi hôi và sự tái sinh ấu trùng

Tại tỉnh Bình Dương, mô hình hầm ủ biogas đã được ứng dụng tại các hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm từ năm 1992 nhằm giải quyết vấn đề môi trường do chất thải chăn nuôi gây ra, đồng thời tạo nguồn năng lượng điện, gas để sử dụng trong sinh hoạt và sản xuất Tuy nhiên, hầu hết chỉ mang tính nhỏ lẻ và còn nhiều bất cập về quy trình, thiết kế, chất liệu sử dụng và hiệu quả chưa đáp ứng được nhu cầu của người chăn nuôi Trước những bất cập đó, tháng 5/2007, Trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ tỉnh Bình Dương đã triển khai thực hiện dự án “Xây dựng mô hình hầm ủ biogas cải tiến lấy nhiên liệu chạy máy phát điện cho trại chăn nuôi gia súc” tại Công ty TNHH Gia Nam, ấp 9, Long Nguyên, Bến Cát với quy mô trang trại trên 10.000 con heo Kết quả ứng dụng rất thành công và đã có danh tiếng trên thế giới

Mô hình hầm biogas cũng được ứng dụng rất rộng rãi tại Ninh Bình, năm 2008, Hội Liên hiệp phụ nữ tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ cùng Doanh nghiệp Thành Minh thực hiện đề án “Triển khai mô hình gia đình sử dụng hầm biogas tiết kiệm năng lượng” với trên 200 trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm Hiện tại, mô hình hoạt động rất hiệu quả và dự kiến trong tương lai, tỉnh Ninh Bình sẽ tiếp tục nhân rộng mô hình này

Tỉnh Hải Dương sử dụng men EM để xử lý chất thải chăn nuôi theo 3 cách: Trộn vào cám cho lợn ăn hoặc pha vào nước cho uống, phun lên chuồng trại hoặc phun vào hệ thống xử lý chất thải Kết quả cho thấy, chất thải chăn nuôi sau khi được xử lý bằng men vi sinh giảm hẳn mùi thối, ruồi nhặng hầu như không còn

Ngoài ra, các trang trại, gia trại phát triển mô hình VAC cũng là biện pháp hữu hiệu và bền vững để xử lý chất thải chăn nuôi, gắn chặt chẽ giữa trồng trọt với chăn nuôi, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa sử dụng ít phân bón hoá học, tiết kiệm năng lượng và đây cũng là mô hình dễ làm, ở đâu cũng xây dựng được, hiệu quả kinh tế cao

Tại Thanh Hoá, hầm biogas được ứng dụng từ rất lâu song hiệu quả còn chưa cao Trước bất cập đó, năm 2001, Trung tâm Tư vấn chuyển giao Khoa học công nghệ và Môi trường Thanh Hoá đã thực hiện đề tài ”xây dựng mô hình sử dụng hầm biogas giữ vệ sinh môi trường tạo chất đốt và tự

sản xuất phân bón hữu cơ sinh học trên nền than bùn và dịch thể hầm biogas quy mô hộ gia đình tại Thanh Hoá” Năm 2007, Tỉnh Đoàn thanh niên công sản Hồ Chỉ Minh tỉnh Thanh Hóa thực hiện dự án ” Xây dựng mô hình thí điểm xử lý giảm thiểu chất thải của các chuồng trại chăn nuôi, nhà vệ sinh” Năm 2008, Trung tâm Tư vấn chuyển giao Khoa học công nghệ và Môi trường Thanh Hoá tổ chức hội thảo khoa học chia sẻ kinh nghiệm xây dựng

và sử dụng hầm biogas-kỵ khí xử lý phân nước thải tạo nguồn điện năng, chất đốt thay than củi và bảo vệ môi trường

1.3 Nguồn thải và dự báo các tác động của chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm đến môi trường

1.3.1 Nguồn thải và định mức thải

1.3.1.1 Nguồn thải chủ yếu từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm:

Bao gồm chất thải rắn, nước thải và khí thải

* Chất thải rắn

Các chất thải rắn phát sinh trong quá trình hoạt động của trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm được phân thành các nhóm theo tính chất ô nhiễm và biện pháp xử lý khác nhau:

- Nhóm thứ nhất: Bao gồm bao bì phế thải (thùng giấy, bao PE )

- Nhóm thứ hai: Bao gồm phân thải của gia súc, gia cầm, cặn bùn sinh

ra trong quá trình xử lý nước thải và gia súc, gia cầm bị mắc bệnh dịch, ốm, chết, thức ăn thừa của lợn

* Nước thải

Nguồn gây ô nhiễm chủ yếu do: Nước tiểu, nước vệ sinh chuồng trại, nước tắm rửa gia súc, gia cầm

Thành phần chủ yếu của nước thải là chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu

cơ hòa tan, vi sinh vật,… Các thông số ô nhiễm là pH, chất rắn lơ lửng, BOD5, COD, tổng N, tổng P, Coliform,

* Chất thải khí

Nguồn gây ô nhiễm không khí trong quá trình hoạt động của trang trại

là các khí NH3, H2S, CH4, CO2, SO2, phát sinh từ phân, nước tiểu của lợn, khu xử lý chất thải, do sự hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn,

* Bệnh tật

Gia súc, gia cầm mang theo nhiều mầm bệnh, nếu không được chăm sóc chu đáo, diệt khuẩn, vệ sinh chuồng trại, làm tốt công tác thú y,… thì khả năng chống chọi với bệnh tật của các lứa tiếp theo giảm, khả năng lây lan bệnh tăng cao Nhiều căn bệnh không những nguy hiểm với gia súc gia cầm

mà còn nguy hiểm đến tính mạng con người như bệnh cúm gia cầm (H5N1),

1.3.1.2 Định mức thải

Theo tài liệu của dự án chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam 2007-2012, định mức thải của gia súc, gia cầm như sau:

Bảng 1.2 Lượng phân và nước tiểu của gia súc, gia cầm [6]

1.3.2.1 Môi trường không khí

Các chất gây ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu là mùi của các khí

H2S, CO2, SO2, NH3, sinh ra từ phân và nước tiểu của gia súc, gia cầm từ quá trình phân hủy kỵ khí các chất ô nhiễm có trong nước thải tại hệ thống xử

lý và thoát nước thải Các khí này khi ở nồng độ cao làm ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống người dân

H2S gây xuất tiết nước nhầy và viêm toàn bộ tuyến hô hấp ở nồng độ 150 ppm hoặc lớn hơn, khí H2S có thể gây tê liệt cơ quan khứu giác

- Khí H2S gây tác hại đối với sự phát triển của mầm, chồi cây Đối với một số loại cây chống chịu tốt, nồng độ H2S lên đến 400 ppm tác dụng liên tục trong 5 giờ mới gây tác hại rõ rệt Khí H2S gây tác hại đối với người mạnh hơn đối với thực vật:

* Khí NH 3

NH3 là một chất khí không màu, có mùi khai, khó thở và độc hại đối với cơ thể con người, nồng độ tối đa cho phép của NH3 trong môi trường không khí là 200 (g/m3) ở nồng độ cao, NH3 gây đau đầu, mất khứu giác

Mức cao hơn có thể gây ho, khó thở, nôn mửa Mức rất cao có thể gây phù phổi dẫn đến chết Đối với thực vật khi tiếp xúc với NH3 ở nồng độ thấp và lượng vừa phải NH3 sẽ là nguồn nguyên liệu tổng hợp đạm cho cây cối phát triển, năng suất sẽ cao hơn Tuy nhiên, khi tiếp xúc lâu dài với nồng độ thấp hoặc tiếp xúc ngắn với nồng độ cao sẽ gây ức chế quá trình quang hợp, quá trình tổng hợp đạm của cây, làm cho cây cối bị vàng lá, giảm năng suất cây

trồng thậm chí làm chết cây cối

* Khí SO 2

- Khí SO2 là loại khí dễ hòa tan trong nước và được hấp thụ hoàn toàn rất nhanh trên đường hô hấp khi hít thở Người ta quan sát thấy rằng: Khi hít thở không khí có chứa SO2 với nồng độ thấp xuất hiện sự co thắt tạm thời các

cơ mềm của khí quản ở nồng độ cao hơn SO2 gây xuất tiết nước nhầy và viêm tấy thành khí quản, làm tăng sức cản đối với sự lưu thông không khí của đường hô hấp, gây khó thở

- Ở nồng độ 1ppm, khí SO2 trong không khí là ngưỡng xuất hiện các phản ứng của cơ thể, ở nồng độ 5 ppm đa số các cá thể nhận biết được mùi và

có thể hiện bệnh lý rõ ràng, còn ở nồng độ 10 ppm, hầu hết có biểu hiện đường hô hấp bị co thắt nghiêm trọng

- Tác hại của khí SO2 đối với thực vật: Khí SO2 thâm nhập vào các mô của cây và kết hợp với nước để tạo thành axit sunfurơ H2SO3 gây tổn thương màng tế bào và làm suy giảm khả năng quang hợp Cây sẽ có biểu hiện như chậm lớn, vàng úa lá rồi chết

* Khí CO

- Khí CO là một loại khí độc do nó có ái lực rất lớn với hồng cầu trong máu và tạo ra cacboxyhêmoglobin (COHb) làm hạn chế sự trao đổi và vận chuyển oxy trong máu đi nuôi cơ thể, ái lực của CO đối với hồng cầu gấp gần

200 lần so với oxy

- Hàm lượng COHb trong máu từ 2-5% bắt đầu có dấu hiệu ảnh hưởng đến thần kinh trung ương, khi hàm lượng COHb trong máu tăng 10 - 20 %, chức năng hoạt động của các cơ quan khác nhau trong cơ thể bị tổn thương Nếu hàm lượng COHb tăng đến 60 % thì tính mạng nguy hiểm và có thể dẫn đến tử vong

- Khí CO ở nồng độ 500 ppm gây cháy mầm lá và hoa

- Khí CO2: Khí CO2 quá nhiều gây rối loạn hô hấp của phổi và tế bào

do chiếm chỗ của oxy Với nồng độ 50.000 ppm (5%) gây khó thở, nhức đầu;

ở nồng độ 10.000 ppm (10%) gây ngất, ngạt thở

* Khí NO 2

- Khí NO2 được biết đến như một chất kích thích viêm tấy và có tác hại đối với hệ thống hô hấp, tác hại của NO2 tương đối chậm và khó nhận biết

- Tác hại của NO2 đối với thực vật tương tự như khí SO2 ở nồng độ 0,5 ppm khí NO2 làm cho cây chậm phát triển Tác hại cấp tính của NO2 xảy ra ở nồng độ dưới 1,0 ppm

1.3.2.2 Môi trường nước

Nước thải của trang trại mang theo các tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước như: Độ pH, TSS, BOD, COD, NO2-

, NO3 -

, NH4 +

, các tác nhân này khi đi vào môi trường có thể gây ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt của dân, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của động vật thủy sinh

- Chất rắn tổng số (TSS) gồm các chất vô cơ dạng hòa tan (các muối) hoặc các chất không tan như đất, đá ở dạng huyền phù, các chất hữu cơ, các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, động vật nguyên sinh,…) và các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp Chất rắn không tan ảnh hưởng đến chất lượng nước khi sử dụng vào mục đích sinh hoạt, sản xuất, cản trở ánh sáng chiếu xuống lớp nước làm giảm quá trình quang hợp của thực vật dưới nước

và còn lắng đọng gây bồi lấp thủy vực

- Độ pH: Sự thay đổi pH trong nước có thể dẫn đến những thay đổi về thành phần các chất trong nước do quá trình hòa tan hoặc kết tủa hoặc thúc đẩy hay hạn chế những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước Động vật, thực vật thuỷ sinh rất nhạy cảm với sự thay đổi pH của nước

- Oxy hòa tan (DO): Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước (mg/l) là lượng oxy từ không khí có thể hòa tan vào nước trong điều kiện nhiệt độ, áp suất xác định Oxy hòa tan trong nước sẽ tham gia vào quá trình trao đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và tái sản xuất cho các sinh vật sống dưới nước Hàm lượng ôxy hòa tan trong nước giúp chúng ta đánh giá được chất lượng nước

Về mặt hóa học, nước có nhiều chất hữu cơ, nhu cầu ôxy hóa tăng nên tiêu thụ nhiều ôxy trong nước Chỉ số DO rất quan trọng để duy trì điều kiện hiếu khí và là cơ sở để xác định nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD)

- Nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD): Nhu cầu ôxy sinh hóa là lượng oxy (tính bằng miligam hoặc gam) dùng để ôxy hóa các chất hữu cơ nhờ vi khuẩn hiếu khí ở điều kiện 200C

Chất hữu cơ + O2vi khuẩn CO2 + H2O + Tế bào mới + Sản phẩm cố định Ôxy sử dụng trong quá trình này là ôxy hòa tan trong nước

Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước do các chất hữu cơ bị phân hủy bằng sinh học trong điều kiện hiếu khí

Chỉ số BOD chỉ ra lượng ôxy mà vi sinh vật tiêu thụ trong phản ứng ôxy hóa các chất hữu cơ trong nước bị ô nhiễm, chỉ số BOD càng cao chứng

tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ô nhiễm trong nước càng lớn

- Nhu cầu ôxy hóa học (COD): Nhu cầu ôxy hóa học là lượng ôxy cần thiết (tính bằng miligam hoặc gam) cho quá trình ôxy hóa học các chất hữu cơ trong nước thành CO2 và nước COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể ôxy hóa bằng hóa học Trong thực tế, COD được dùng rộng rãi để đặc trưng cho mức độ các chất hữu cơ trong nước ô nhiễm (kể cả chất hữu cơ dễ phân hủy

và khó phân hủy sinh học)

- Phốtpho (P): Trong nước, phốtpho có thể tồn tại trong nước dưới dạng

, các pôlyphốtphat và phốtpho hữu cơ Tuy là một nguyên tố cần thiết, song nếu hàm lượng P có nhiều trong nước sẽ làm cho tảo xanh phát triển mạnh, hiện tượng này được gọi là thừa dinh dưỡng hay hiện tượng “phú dưỡng” Những thủy vực thừa dinh dưỡng thường có mùi hôi thối

do sự phát triển mạnh của các sinh vật phân giải, làm cạn kiệt ôxy hòa tan, phân hủy và thối rửa tảo Đây là một dạng ô nhiễm nguy hiểm làm chết sinh vật dưới nước, sau đó phải bỏ hoang hóa, do đó cần tiến hành xác định nguồn xâm nhập của phốtphat để tránh hiện tượng thừa dinh dưỡng

- Nitơ (N): Trong nước, Nitơ có thể tồn tại ở những dạng khác nhau như NO2-

, NO3

-, NH4 +

và các hợp chất nitơ hữu cơ dạng protein hay các sản phẩm phân giải

trong nước uống cao sẽ gây bệnh tật, đặc biệt ở trẻ em gọi là bệnh “ xanh bủng” Hàm lượng

NO3- trong nước uống không được lớn hơn 10 mg/l

+ Amoni (NH4

+): Hàm lượng amoni trong nước được tạo thành bởi quá trình khử amin của những hợp chất hữu cơ, sau một thời gian sẽ bị ôxy hóa trở thành dạng nitrat và nitrit

1.3.2.3 Môi trường đất

Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất chủ yếu là nước thải và chất thải rắn Nước thải và chất thải rắn có chứa các hợp chất gây ô nhiễm khi đi vào môi trường đất sẽ làm biến đổi tính chất hóa lý, cơ học của đất, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp, thay đổi môi trường sống của các loài động thực vật trong khu vực, từ đó làm mất cân bằng sinh thái vùng

Kết luận: Để đảm bảo nguồn thực phẩm cung cấp cho nhu cầu tiêu thụ

của người dân, ngành chăn nuôi đã không ngừng phát triển, từ hình thức chăn nuôi đơn lẻ, ngay trong gia đình, trong khu dân cư đang dần chuyển sang hình thức chăn nuôi trang trại tập trung, quy mô chăn nuôi lớn, kỹ thuật chăn nuôi tiên tiến Song song với các mặt tích cực trên thì vấn đề chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường làm ảnh hưởng đến đời sống của người dân đã và đang yêu cầu chúng ta phải có các biện pháp xử lý và ngăn chặn kịp thời

1.4 Các loại hình công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi

Trước thực trạng ô nhiễm môi trường từ chất thải chăn nuôi gây ra, trên thế giới, tại Việt Nam và ở Thanh Hoá đã ứng dụng nhiều công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi Tuỳ theo đặc điểm của từng nước, từng vùng, từng loại hình vật nuôi mà người chăn nuôi sử dụng các biện pháp xử lý khác nhau

1.4.1 Công nghệ xử lý khí thải

Các hơi khí đặc thù phát sinh trong quá trình hoạt động chủ yếu gồm

NH3, H2S, CH4, phát sinh từ các hoạt động bài tiết của gia súc, gia cầm, quá trình bốc hơi nước tiểu, phân thải, quá trình phân hủy vi sinh vật các hợp chất hữu cơ

Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm gây ra, ngoài công tác thu gom dọn dẹp, vệ sinh chuồng trại còn sử dụng các biện pháp sau:

1.4.1.1 Sử dụng chế phẩm vi sinh

Sử dụng chế phẩm vi sinh cho chăn nuôi sẽ làm cho chất thải phân giải nhanh, khử mùi tốt, làm giảm quần thể côn trùng, giảm nguy cơ lây lan dịch bệnh cho gia súc, gia cầm

Các loại chế phẩm vi sinh thường sử dụng trong chăn nuôi là:

* Chế phẩm EM

EM - vi khuẩn hoạt tính là chế phẩm được nuôi cấy hỗn hợp gồm 5 nhóm vi sinh vật có ích: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn và nấm sợi Mỗi loại vi sinh vật trong chế phẩm E.M có một chức năng hoạt động riêng của chúng Các vi sinh vật này là vi sinh vật có lợi chung sống trong cùng một môi trường và hỗ trợ cho nhau, do vậy hiệu quả hoạt động tổng hợp của chế phẩm E.M tăng lên gấp nhiều lần EM có tác dụng:

+ Lên men các chất hữu cơ không làm cho nó thối, do đó bất cứ loại chất hữu cơ nào cũng có thể sử dụng làm compost với EM được mà không bị phát sinh ra mùi hôi thối

+ Làm phân huỷ các chất hữu cơ rất nhanh, khi đó nó sẽ dễ hấp thụ vào trong đất Đó là sự khác biệt với mọi phương pháp bình thường khác khi muốn phân huỷ hữu cơ phải mất nhiều tháng trời

+ Tạo một khối lượng lớn các chất dinh dưỡng từ các chất hữu cơ cho cây trồng

+ Làm mất hiệu lực côn trùng và sâu hại nhưng không có tác dụng đối với vi sinh vật có lợi

+ Có khả năng biến các loại chất thải thành loại có ích, không độc hại, bao gồm các loại chất thải từ nước cống, từ nước thải độc hại công nghiệp

Hiện nay, trên thế giới có hơn 20 nước áp dụng chế phẩm EM để xử lý chất thải chăn nuôi trong đó có Việt Nam

Sử dụng men EM để xử lý chất thải chăn nuôi theo 3 cách: Trộn vào cám cho lợn ăn hoặc pha vào nước cho uống, phun lên chuồng trại hoặc xử lý phân và nước thải Kết quả cho thấy, nếu cho lợn ăn hoặc uống nước thì phân lợn thải ra giảm hẳn mùi thối; phun vào nền chuồng, thành chuồng, mình lợn làm cho mùi hôi của chuồng giảm hẳn, ruồi nhặng hầu như không còn

Enchoice đã được sử dụng rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới như:

Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam, dùng để xử lý chất thải chăn nuôi, xử

lý nước trong nuôi trồng thuỷ sản,

1.4.1.2 Quạt hút khí thải kết hợp giàn phun chế phẩm vi sinh

Với các trang trại, gia trại quy mô lớn, lắp đặt hệ thống quạt thông gió công nghiệp Khi đó, khí thải sẽ được thu gom tập trung về ngăn riêng, trong

đó lắp đặt giàn phun chế phẩm vi sinh khử mùi trước khi thải ra môi trường

1.4.1.3 Trồng cây xanh

Ô nhiễm không khí trong trang trại nuôi lợn chủ yếu là do khí độc hại bốc hơi từ quá trình vệ sinh chuồng trại, kho chứa phân lợn, kho chứa thức ăn, Một biện pháp để giảm thiểu ô nhiễm không khí là trồng cây xanh

Trồng cây xanh xung quanh trang trại, các bãi trống để che nắng, giảm lượng bức xạ mặt trời, giảm thiểu tiếng ồn và bụi phát ra bên ngoài xưởng, đồng thời còn tạo thẩm mỹ và cảnh quan môi trường, điều hoà vi khí hậu

Ban ngày, cây xanh có tác dụng hút bức xạ nhiệt, hút khí CO2 và nhả khí O2, còn ban đêm thì ngược lại, cây xanh nhả nhiệt và khí CO2, hút O2

Không khí chứa bụi khi qua các hàng cây xanh thì các hạt bụi sẽ bám vào mặt

lá cây do lực ma sát và lực rơi trọng lượng của bản thân hạt bụi Các luồng không khí thổi qua tán lá cây sẽ bị lực cản làm tốc độ của luồng khí giảm và loãng đi Do đó, một phần bụi sẽ ngưng đọng trên lá cây, vì vậy có thể nói cây xanh còn có tác dụng lọc sạch bụi trong không khí

Cây xanh còn có tác dụng giảm tiếng ồn, sóng âm truyền qua các dải cây xanh sẽ bị suy giảm năng lượng, mức cường độ âm thanh giảm nhiều hay

ít phụ thuộc vào mật độ lá cây, kiểu lá, kích thước của cây và chiều rộng của dải đất trồng cây

Để xử lý khí thải từ hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm đạt hiệu quả cao cần thực hiện cả 3 giải pháp trên

1.4.2 Công nghệ xử lý chất thải rắn

Chất thải rắn gây ô nhiễm môi trường chủ yếu trong chăn nuôi là phân gia súc, gia cầm, thường được xử lý bằng các phương pháp sau:

1.4.2.1 Ủ phân

- Ủ kín: Phân được đổ vào các hố, kích thước to nhỏ phụ thuộc vào

lượng phân chuồng cần ủ, bổ sung các chế phẩm vi sinh Dùng bùn trộn lẫn rơm trát kín và để khoảng 06 tháng Trong điều kiện kín, phân chuồng bị phân giải yếm khí làm nhiệt độ đống phân tăng cao, tới 60 – 70oC làm cho phân hoai dần và tiêu diệt gần hết các mầm bệnh, đảm bảo vệ sinh môi trường

Ủ kín có thể thực hiện như sau:

+ Chứa trong bao kín: dùng bao nilon dày, kín, chứa phân tươi rồi cột miệng bao lại có chừa một lỗ nhỏ để thoát khí sinh ra trong quá trình phân huỷ Đặt các bao phân vào nơi cao ráo, xa nhà, có mái che Sau 6 tháng, phân

sẽ hoai và có thể sử dụng cho các hộ có quy mô chăn nuôi nhỏ, lượng phân chuồng không nhiều

+ Chất đống và dùng đất bao kín: gom phân lại thành đống rồi dùng đất bùn nhão trộn rơm trát kín hoặc dùng nylon phủ kín, chừa một khoảng hở để thoát khí sinh ra trong khi ủ phân Sau 6-12 tháng, lấy phân ra bón cây

- Ủ hở: Thu phân vào một chỗ phun chế phẩm vi sinh, để trong điều

kiện không khí và nhiệt độ bình thường ngoài tự nhiên, khi hết mùi hôi thối, phân mủn thì có thể bón ruộng được Cách ủ này đơn giản, phân nhanh hoại, nhưng cần chú ý thực hiện các việc sau đây để đảm bảo vệ sinh môi trường

+ Phân tươi chứa trong bao kín rồi cột miệng bao lại có chừa một lỗ nhỏ để thoát khí sinh ra trong quá trình phân huỷ, đặt các bao phân vào nhà ủ

+ Phải có tường bao quanh để tránh phân bị rơi vãi ra ngoài

+ Đặt trong nhà có mái che để tránh nước mưa rơi thấm vào phân và rò

rỉ ra xung quanh

+ Sử dụng các chế phẩm sinh học rắc lên mặt đống phân ủ để giảm ruồi muỗi và mùi hôi thối

Ƣu điểm: Xử lý được triệt để lượng phân thải từ chất thải chăn nuôi, sử

dụng làm phân bón

1.4.2.2 Phương pháp đệm lót sinh thái

Công nghệ này có nguồn gốc từ Nam Ninh - Trung Quốc và được các nhà khoa học của Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm

Công nghệ này đơn giản, dễ áp dụng và đem lại lợi ích lớn Đệm lót sinh thái là đệm lót trên nền chuồng chăn nuôi Đệm này được cấu tạo bởi các chất xơ như mùn cưa, vỏ trấu, bã sắn, bã mía Sau khi rải các chất độn chuồng này lên nền chuồng nuôi sẽ được rải lên trên bề mặt một lớp hệ men vi sinh vật có ích Hệ men vi sinh này có tác dụng chủ yếu:

- Phân giải phân, nước tiểu do vật nuôi thải ra, hạn chế sinh khí hôi, thối;

- Ức chế và tiêu diệt sự phát triển của hệ vi sinh vật có hại, khống chế

sự lên men sinh khí hôi thối;

- Phân giải một phần chất độn chuồng;

- Giữ ấm cho vật nuôi do đệm lót luôn luôn ấm bởi nhiệt từ hoạt động của hệ men vi sinh vật

Người chăn nuôi lợn sử dụng công nghệ này sẽ giảm chi phí nước sạch đến 80%, nhân lực 60% và 10% thức ăn, không hoặc rất ít sử dụng thuốc thú y Trong quá trình chăn nuôi không sử dụng nước rửa chuồng; Không sử dụng nước để tắm, rửa cho vật nuôi do đó hạn chế được lượng nước thải và phân thải rất lớn

Ƣu điểm: Phương pháp này xử lý triệt để chất thải chăn nuôi

Nhƣợc điểm: Công nghệ này là khó áp dụng vào mùa khô nóng, nếu

không tiến hành tắm, giải nhiệt cho gia súc thì nguy cơ gia súc bị bệnh sẽ rất cao

1.4.2.3 Công nghệ khí sinh học biogas

Áp dụng công nghệ khí sinh học biogas là một biện pháp đươợc đánh giá có nhiều ưu điểm và được áp dụng rộng rãi nhất ở các nước trên thế giới

Để đảm bảo cho hầm biogas hoạt động đạt hiệu quả, tỷ lệ phân và nước thải nạp vào hầm hàng ngày phải đạt tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2

Tại hầm biogas diễn ra quá trình lên men các chất hữu cơ tạo thành khí mêtan và các khí khác Đó là quá trình phức tạp, quá trình lên men khí mêtan gồm hai pha: pha axit và pha kiềm (hay pha mêtan)

- Trong pha axit, các vi khuẩn tạo axit (bao gồm các vi khuẩn tuỳ tiện,

vi khuẩn yếm khí) hoá lỏng các chất rắn hữu cơ sau đó lên men các chất hữu

cơ phức tạp đó tạo thành các axit bậc thấp như axit béo, cồn, axit amin, amoniac, glyxêrin, axeton, đihyđrôsulfua, hyđrô, cácbonic

- Trong pha kiềm, các vi khuẩn tạo mêtan chỉ gồm các vi khuẩn yếm khí chuyển hoá các sản phẩm trung gian trên tạo thành metan và cacbonic

Quá trình công nghệ gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Thuỷ phân các hợp chất hữu cơ cao phân tử tạo thành các chất

đơn giản hơn

Giai đoạn 2: tạo thành axit

Giai đoạn 3: tạo thành mêtan

Sản phẩm của quá trình lên men mêtan là CH4 chiếm khoảng 65 đến 70% thể tích, khí CO2 chiếm khoảng 25- 30% thể tích và lượng nhỏ các khí khác

Các loại hình hầm biogas:

- Hầm ủ nắp trôi nổi của Trung Quốc;

- Hầm nắp trôi nổi của ấn Độ

- Túi ủ nylon của Đài Loan

- Hầm biogas phủ bạt nhựa HDPE

Ưu điểm: áp dụng công nghệ khí sinh học Biogas giải quyết vấn đề ô

nhiễm môi trường do chất thải rắn gây ra, thu hồi được nhiên liệu phục vụ đun nấu, thắp sáng

Nhược điểm

- Giá thành đắt, công nghệ nhập từ nhiều nguồn khác nhau hiện còn chưa thống nhất, đòi hỏi người sử dụng phải có nhiều hiểu biết về kỹ thuật;

- Không xử lý được nước thải sau hầm biogas

1.4.3 Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi

Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau:

* Xử lý hoá lý

Sau khi xử lý cơ học, nước thải còn chứa nhiều cặn hữu cơ và vô cơ có kích thước nhỏ, có thể dùng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Theo

nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) với nước thải chăn nuôi lợn:

phương pháp cơ học và keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng cặn trong nước thải chăn nuôi lợn Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi chi phí cao

không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp để loại bỏ cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành cao nên không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi

1.4.3.2 Phương pháp xử lý sinh học

a) Xử lý nước thải chăn nuôi băng phương pháp kỵ khí

* Cơ sở lý thuyết quá trình xử lý kỵ khí

Vào những năm 19 quá trình phân hủy kỵ khí được ứng dụng rộng rãi trong xử lý bùn thải và phân, sau đó phương pháp này được áp dụng cho xử lý nước thải nhờ có những ưu điểm sau:

- Khả năng chịu tải trọng cao so với quá trình xử lý hiếu khí;

- Thời gian lưu bùn không phụ thuộc vào thời gian lưu nước Một lượng sinh khối lớn được giữ lại trong bể;

- Chi phí xử lý thấp (không phải cung cấp oxy như quá trình xử lý hiếu khí);

- Tạo ra một nguồn năng lượng mới có thể sử dụng (khí sinh học - Biogas);

- Hệ thống công trình xử lý đa dạng: UASB, lọc kỵ khí, kỵ khí xáo trộn hoàn toàn, kỵ khí tiếp xúc

Bên cạnh các ưu điểm trên, quá trình xử lý kỵ khí có một số nhược điểm sau:

- Nhạy cảm với môi trường (to, pH, nồng độ kim loại nặng…);

- Phát sinh mùi;

- Tốc độ phát triển sinh khối chậm

Trong công nghệ kỵ khí cần lưu ý 2 yếu tố quan trọng:

- Duy trì sinh khối càng nhiều càng tốt;

- Tạo tiếp xúc đủ giữa nước thải và sinh khối vi khuẩn

Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng và hợp chất trung gian, mỗi phản ứng được xúc tác bởi những enzym đặc biệt Sơ đồ biểu diễn tổng quát quá trình

xử lý kỵ khí [41]

Hình 1.1 Sơ đồ phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí Số liệu chỉ

%COD trong từng giai đoạn

 Giai đoạn 1- (giai đoạn thủy phân): Nước thải chăn nuôi lợn có chứa

nhiều polyme hữu cơ phức tạp và không tan trong nước (protein, chất béo, carbon hydrat, cellulose, ligin ) Trong giai đoạn thủy phân những polyme hữu cơ bị bẻ gãy bởi các enzym ngoại bào do VSV thủy phân sinh ra để tạo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn Phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành acid amin, carbon hydrat thành đường đơn và chất béo thành acid hữu cơ mạch dài và glyxerin Nhưng phản ứng thủy phân cellulose và các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản xảy ra chậm hơn rất nhiều trong giai đoạn 1 và các giai đoạn sau, yếu tố này cũng sẽ hạn chế tốc

độ quá trình phân hủy kỵ khí

Tốc độ của quá trình thủy phân phụ thuộc vào nồng độ chất nền, lượng

vi khuẩn và các yếu tố môi trường khác (tốc độ thủy phân xảy ra rất chậm khi nhiệt độ<200C)

Chất hữu cơ không tan, protein, hydrat carbon,

 Giai đoạn 2 - giai đoạn tạo thành axit: các hợp chất hữu cơ đơn giản

từ quá trình thủy phân được các vi khuẩn acetogenic chuyển hóa thành axit

acetic, H2 và CO2

 Giai đoạn 3 - giai đoạn axetat hóa: Sản phẩm của quá trình axit hóa

được tiếp tục chuyển hóa thành nguyên liệu trực tiếp cho quá trình mêtan hóa Trong sơ đồ 3.1 cho thấy 70%COD của nguồn được chuyển thành acid acetic

và 30%COD còn lại đóng vai trò là chất cho điện tử và được chuyển hóa thành CO2 và H2

 Giai đoạn 4 - giai đoạn mêtan hóa: là giai đoạn chậm nhất trong quá trình

xử lý yếm khí Khí mêtan hình thành từ phản ứng của axit acetic hoặc khí CO2 và

H2 Quá trình này được thực hiện bởi loại VK acetotrophic và hydrogenotrophic

CH3COOH > CH4 + CO2; 4H2 + CO2 > CH4 + H2O

Vi sinh vật tạo methane từ hydro và carbonic (hydrogenotrophic) có tốc

độ phát triển nhanh hơn nên đóng vai trò quyết định trong quá trình này Song song với quá trình phân hủy các chất hữu cơ là quá trình tổng hợp tế bào của tất cả các nhóm vi sinh có mặt trong quá trình xử lý

Từ cơ chế phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí cho thấy:

- Theo sơ đồ 3.1 quá trình hình thành mêtan COD chuyển thành H2 chỉ là

30% thông qua nhóm vi khuẩn hydrogenotrophic Vì vậy, để đạt hiệu quả xử

lý COD cao cần tạo điều kiện cho nhóm vi khuẩn này phát triển

- Trong giai đoạn acid hóa, pH của môi trường bị giảm do hình thành acid béo và các sản phẩm trung gian có tính axit Mặt khác chủng loại vi sinh tạo methane chỉ phát triển thuận lợi trong môi trường trung tính Để khắc phục hiện tượng “chua” cần tạo thế cân bằng giữa hai quá trình acid hóa và methane hóa bằng cách thúc đẩy hoạt tính của VSV mêtan hóa và duy trì điều kiện đệm (hệ đệm là HCO3-

Các công trình kỵ khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi

* Bể Biogas: Đây là phương pháp xử lý kỵ khí khá đơn giản, thấy ở hầu

hết các cơ sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể cả quy mô hộ gia đình Ưu điểm của bể Biogas là có thể sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác

Trong bể Biogas các chất hữu cơ được phân hủy một phần, do đó sau Biogas nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp và ít mùi hơn Bùn cặn trong bể biogas có thể sử dụng để cải tạo đất nông nghiệp Cùng với việc

có nguồn năng lượng mới sử dụng, còn góp phần giảm thiểu hiện tượng chặt phá rừng và bảo vệ môi trường Khí Biogas là một nguồn năng lượng

có triển vọng trong tương lai đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên

4.500-Tùy thuộc vào thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tải trọng chất hữu cơ, nhiệt độ… mà lượng khí sinh ra là khác nhau

Bảng 1.4 Lƣợng khí Biogas đƣợc sinh ra từ chất thải động vật và các

chất thải trong nông nghiệp [28]

sinh (l/kg chất thải rắn)

sinh (l/kg chất thải rắn)

Các quá trình sinh hóa trong bể Biogas:

Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas như sau: Nhóm vi khuẩn biến dưỡng xenluloza và nhóm vi khuẩn sinh khí metan

+ Nhóm vi khuẩn biến dưỡng xenluloza: Những vi khuẩn này đều có enzym xenlulolaza và nằm rải rác trong các họ khác nhau, hầu hết các trực

trùng, có bào tử,: Clostridium, Plectridium, Caduceus, Endosponus, Terminosponus Trong điều kiện yếm khí chúng phân hủy tạo ra: CO2, H2

và một số chất tan trong nước như formandehit, acetat, ancol methylic Các

chất này đều được dùng để dinh dưỡng hoặc tác chất cho nhóm vi khuẩn sinh khí metan

+ Nhóm vi khuẩn sinh khí metan được xếp thành 3 bộ, 4 họ, 17 loài Mỗi loài vi khuẩn metan chỉ có thể sử dụng một số chất nhất định Do đó việc lên men kỵ khí bắt buộc phải sử dụng nhiều loài vi khuẩn metan, như vậy quá trình lên men mới đảm bảo triệt để Điều kiện cho các vi khuẩn metan phát triển cần có lượng CO2 đủ trong môi trường, nguồn nitơ (khoảng 3,5 mg/g bùn lắng), tỷ lệ C/N = 20:1 Trong quá trình lên men kỵ khí các loài VSV gây bệnh bị tiêu diệt không phải do nhiệt độ mà do tác động tổng hợp của nhiều yếu tố khác nhau, trong đó có mức độ kỵ khí, tác động của các sản phẩm trao đổi chất, tác động cạnh tranh dinh dưỡng,… Mức độ tiêu diệt các VSV gây bệnh trong quá trình kỵ khí từ 80 đến 100%

Các yếu tố ảnh hưởng và duy trì hệ thống Biogas:

- Nguyên liệu đưa vào: nếu quá nhiều hoặc quá ít phân đều có thể sản

sinh ra ít khí hoặc không có khí Công thức pha trộn chung là: 1,5kg phân tự nhiên + 30 lít nước = hỗn hợp bùn lỏng có nồng độ căn lơ lửng 5% Sản phẩm khí tạo ra 0,35-0,40m3 khí/1kg cặn lơ lửng, thời gian lưu nước trong bể Biogas đối với phân lợn là 10-15 ngày [37]

Bảng 1.5 Năng suất khí sinh học từ quá trình lên men các loại nguyên liệu

sinh học/1kg chất khô (m 3 /kg)

%CH 4 trong khí sinh học

Thời gian lên men (ngày)

- Ảnh hưởng của tỷ lệ C/N: quá trình phân huỷ kỵ khí tốt nhất nếu

nguyên liệu đưa vào đảm bảo tỷ lệ C/N=30/1 [37]

Bảng 1.6 Tỷ lệ C/N trong phân gia súc gia cầm

- Quá trình khuấy trộn: phải thường xuyên thực hiện phá lớp váng nổi

trong bể Biogas để tạo điều kiện cho khí thoát lên vòm bể và thúc đẩy quá trình sinh khí Đồng thời trong các vi khuẩn sinh khí có loài thụ động có loài năng động, do đó cần khuấy trộn để cung cấp thức ăn cho loài vi khuẩn thụ động

- Hoá chất, các độc tố: các hóa chất như thuốc kháng sinh hoặc các sản

phẩm hoá học khác có thể gây ức chế cho quá trình phát triển của VSV Vi sinh vật có thể ngừng làm việc và hiệu quả sinh khí thấp, vì vậy cần hạn chế

sự có mặt của các chất hoá học trong bể Biogas

- pH: tối ưu khoảng 7-8,5

- Áp suất: Vi khuẩn tạo khí methane rất nhạy cảm với áp suất, chúng chỉ

hoạt động bình thường trong điều kiện áp suất <40mm cột nước [37]

- Nhiệt độ: lý tưởng là 350C, tuy nhiên quá trình phân huỷ vẫn xảy ra ở nhiệt độ 15-200C Nếu nhiệt độ thấp hơn thì VSV khó phát triển, dưới 100C thì gần như quá trình sinh khí không diễn ra Theo Mignotte lượng khí sinh ra trên 1 tấn phân ở các nhiệt độ khác nhau trong khoảng thời gian khác nhau được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu đến hiệu quả sinh khí Nhiệt độ ( 0 C) Khí sinh ra (m 3 /ngày) Thời gian (tháng)

* Hồ kỵ khí: Chiều sâu hồ khoảng 3-5m, lớp nước trong hồ được

khuấy đảo nhờ các bọt khí sinh ra từ quá trình kỵ khí ở đáy và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối lưu Hiệu quả xử lý của hồ kỵ khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất hữu cơ

Tải trọng BOD của hồ kỵ khí tương đối cao, từ 200-500 kgBOD/ha.ngày Hiệu quả khử BOD từ 50-85% Hàm lượng chất lơ lửng khi

ra khỏi hồ 80-160 mg/l [2]

* Quá trình lọc sinh học kỵ khí: Kỹ thuật lọc yếm khí được sử dụng

trong thực tế lần đầu tiên vào năm 1969, kỹ thuật trên phù hợp với nước thải

có hàm lượng chất hữu cơ cao Tải lượng chất hữu cơ của bể lọc yếm khí có thể đạt tới 1-20 kgBOD/m3.ngđ [9]

Quá trình lọc kỵ khí dính bám, sử dụng giá thể mang vi sinh như sỏi,

đá, vòng nhựa tổng hợp, tấm nhựa, xơ dừa để xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy Bể lọc kỵ khí có dòng chảy hướng lên hoặc dòng chảy ngang Nước thải đi qua và tiếp xúc với toàn bộ lớp vật liệu lọc Sinh khối dính bám trên bề mặt lớp vật liệu lọc cố định do đó sinh khối được giữ lại trong bể với thời gian lâu hơn thời gian lưu nước (thời gian lưu nước là 8h, thời gian lưu bùn có thể lên đến 100 ngày)

Quy trình này có nhiều ưu điểm:

- Đơn giản trong vận hành;

- Chịu được biến động lớn về tải lượng ô nhiễm; vận hành ở tải trọng cao;

- Không phải kiểm soát lượng bùn nổi như trong bể UASB;

- Có khả năng phân hủy các chất hữu cơ phân hủy chậm;

- Thời gian lưu bùn rất cao (khoảng 100 ngày) [9]

Tuy nhiên có nhược điểm là không điều khiển được sinh khối của bể lọc này Sử dụng quá trình màng VSV kỵ khí cũng như hiếu khí để XLNT chăn nuôi ngoài việc loại bỏ các hợp chất hữu cơ còn có thể loại bỏ một lượng lớn các chất lơ lửng, trứng giun sán, vi khuẩn nhờ cơ chế hấp phụ Tuy nhiên khi XLNT chăn nuôi cần lưu ý sự tích lũy cặn trong lớp VLL vì hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải là khá lớn Sự tích lũy cặn sẽ làm tắc lớp VLL tạo ra các vùng chết hoặc xảy ra hiện tượng đánh thủng lớp VLL làm cho dòng chảy ngắn và phân bố không đều dẫn đến giảm hiệu quả xử lý Vì vậy cần loại bỏ cặn lơ lửng trước khi đi vào công trình

Sự phát triển của mô hình động học phân hủy yếm khí hiện chưa đạt tới mức độ cho phép thiết lập các thông số thiết kế cho một hệ xử lý hoặc cần tới quá nhiều các thông số nhưng tính đặc trưng và ổn định của chúng thấp, vì vậy thiết kế hệ lọc yếm khí chủ yếu dựa trên kinh nghiệm hoặc từ kết quả nghiên cứu từ thí nghiệm pilot [9]

* Quá trình kỵ khí trong UASB: Hệ thống này được nghiên cứu và

ứng dụng bởi Gatze Lettinga và các cộng sự của trường đại học Wageningen

ở Hà Lan từ những năm 1970, nó thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất hữu cơ từ thấp tới cao tại các vùng nhiệt đới Trong quá trình xử

lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khí Biogas đáng kể

Nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng hạt Quá trình sinh hóa diễn ra khi nước thải tiếp xúc với lớp hạt bùn này Khí sinh

ra sẽ kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bể tạo ra sự khuấy trộn đều giữa bùn

và nước Khi lên đến đỉnh các bọt khí sẽ va chạm với các tấm chắn nghiêng, các bọt khí được giái phóng tự do còn bùn được rơi xuống theo trọng lực Tấm chắn được đặt nghiêng trong vùng tách pha để tăng tiết diện, tiết diện dòng chảy tăng do đó làm giảm tốc độ lắng của pha rắn tại vùng này, bùn được tích tụ trên bề mặt tấm chắn nghiêng khi đủ lớn tách ra và rơi xuống vùng lắng

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo bể UASB

So sánh với các kỹ thuật xử lý yếm khí khác, trên nhiều phương diện cho thấy kỹ thuật UASB là phương án tốt nhất Thông thường thời gian lưu là

6 ngày cho vùng khí hậu nhiệt đới, chiều cao bể 4-6m, vận tốc nước dâng v= 0,6-0,9 m/h [3]

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của bể UASB:

- Nhiệt độ: UASB có thể hoạt động ở nhiệt độ ấm (30 – 350C) hoặc nóng (50 – 550C) Nhiệt độ tối ưu cho quá trình hoạt động của bể UASB là

350C Khi nhiệt độ dưới 100C vi khuẩn tạo methane hầu như không hoạt động

進流水分配器

出流水 甲烷氣

Nước thải sau bể UASB

Khí Biogas

Máng thu nước

quanh bể

Tầng pha nước, pha khí

Vách ngăn tách khí

- pH: pH tối ưu cho quá trình hoạt động của bể UASB là từ 6,5-7,5

Nếu pH giảm thì ngưng nạp nguyên liệu, vì nếu tiếp tục nạp nguyên liệu thì hàm lượng acid tăng lên dẫn đến làm chết các vi khuẩn tạo CH4 Phải duy trì

độ kiềm trong nước thải khoảng 1.000-1.500mg/l làm dung dịch đệm để không cho pH<6,3

- Hàm lƣợng chất hữu cơ: khi COD < 100mg/l, xử lý bằng USAB

không thích hợp Khi COD>50.000mg/l, cần pha loãng nước thải [3]

- Khả năng phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ: có thể xác định

bằng cách cho một lượng COD đã định lượng trước vào mô hình tĩnh và theo dõi lượng khí methane sinh ra hoặc lượng COD còn lại trong thời gian khoảng 40 ngày

- Chất dinh dƣỡng: nhu cầu dinh dưỡng cho sự sinh trưởng của vi

khuẩn kị khí thường thấp hơn so với vi khuẩn hiếu khí Hàm lượng tối thiểu của các nguyên tố dinh dưỡng xác định theo tỷ lệ (COD/Y) : N : P : S = (50/Y : 5 : 1 : 1) Trong đó Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào nước thải Nước thải không dễ acid hóa có Y = 0,15; nước thải dễ acid hóa có Y = 0,03

- Hàm lƣợng cặn lơ lửng: UASB không thích hợp đối với nước thải

có hàm lượng cặn lơ lửng lớn > 3000mg/l Cặn khó có thể phân hủy sinh học được, do đó cặn sẽ tích lũy dần trong bể gây trở ngại cho quá trình xử

lý nước thải

+ Ƣu điểm:

- Theo nghiên cứu XLNT trại chăn nuôi lợn Vĩnh An (CEFINA-Trung tâm Công nghệ quản lý môi trường) trên mô hình kỵ khí UASB cho thấy: ở tải lượng 2-5 kgCOD/m3.ngày, hiệu suất xử lý đạt 70-72% còn ở tải trọng 5-6kgCOD/m3.ngày thì hiệu quả là 48% [3] Hệ thống UASB có ưu điểm nổi bật là khả năng chịu tải trọng COD lớn và có chịu được sự thay đổi đột ngột COD trong nước thải

- Trong bể UASB các loại bùn có mật độ vi sinh rất cao và tốc độ lắng vượt xa so với bùn hoạt tính hiếu khí ở dạng lơ lửng Lượng bùn sinh ra trong quá trình xử lý UASB chỉ bằng khoảng 1/5 so với phương pháp hiếu khí

- Cả ba quá trình: phân hủy, lắng bùn, tách khí được xây dựng, lắp đặt trong cùng một công trình và có khả năng thu hồi khí Methane;

- Tốn ít năng lượng cho quá trình vận hành, lượng bùn dư ít nên giảm chi phí xử lý bùn, bùn sinh ra sau hệ thống dễ tách nước

- Có khả năng hoạt động theo mùa vì bùn kỵ khí có thể phục hồi và hoạt động trở lại sau một thời gian ngưng nạp nhiên liệu

+ Nhƣợc điểm: Khó khăn khi kiểm soát hiện tượng bùn nổi, tức là phải đảm

bảo sự tiếp xúc tốt nhất giữa bùn và nước thải để duy trì hiệu quả xử lý của bể

Một số thông số kỹ thuật khi thiết kế bể UASB

- Vận tốc nước thải đưa vào bể duy trì trong khoảng 0,6-0,9m/h;

- pH duy trì trong khoảng 6,6-7,6 (pH<6,2 thì vi khuẩn chuyển hóa methane hoạt động kém), cần duy trì dung dịch đệm độ kiềm cần duy trì 1000-1500mg/l);

- Chu trình sinh trưởng của VSV acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với VSV acetate hóa (2-3 giờ, so với 2-3 ngày) Do đó trong quá trình vận hành ban đầu tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì VSV acid hóa sẽ tạo ra các acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi khuẩn acetate Do

ở Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành ban đầu tải trọng COD khoảng 3kg COD/m3.ngđ, khi hệ thống hoạt động ổn định có thể tăng lên đến 15-20 kgCOD/m3.ngđ (thời gian này kéo dài khoảng 3-4 tháng) [3]

* Bể EGSB (Expanded Granular Slugde Bed): Một trong những yếu

tố quan trọng của hệ UASB là dạng tập hợp sinh khối, sinh khối keo tụ thành hạt bùn: kích thước 1-5mm, khối lượng riêng lớn, độ bền cơ học cao, tốc độ

sa lắng lớn và hoạt tính methane hóa cao Một hệ UASB thông thường không

có khả năng tạo ra các hạt bùn có tính chất như trên mặc dù có hiệu quả xử lý cao, chứng tỏ chúng không phải là điều kiện tiên quyết cho hiệu quả xử lý của

hệ, chính từ quan điểm trên người ta đã biến thể hệ UASB thành hệ EGSB Năm 1983 Lettinga, đã phát minh ra hệ thống EGSB - Expanded Granular Sludge Bed (lớp bùn hạt mở rộng)

Dòng nước thải đi vào hệ thống theo chiều từ dưới lên, qua một lớp bùn hạt mở rộng, chứa những vi sinh vật kỵ khí để phân huỷ chất hữu cơ chứa trong bùn thải Vận tốc dòng lên của hệ thống có thể đạt trên 9 m/h, cao hơn nhiều hệ thống UASB (0,6 - 0,9m/h) Nước thải ra khỏi hệ thống có thể được tuần hoàn trở lại một phần, do tải lượng của bể EGSB (2-4kgCOD/m3.ngày) thấp hơn so với bể UASB

+ Ƣu điểm:

- Giảm được chi phí xây dựng (do tải trọng xử lý cao);

- Độ ổn định cao ngay cả với những điều kiện hoạt động không thuận lợi, có thể hoạt động được ở nhiệt độ thấp: 8-120C; có thể xử lý nhiều chất độc hại và nhiều loại acid béo có cấu tạo bền vững;

- Vận tốc nước dâng lớn: 9-12m/h (trong bể UASB là 0,6-0,9m/h)

+ Nhƣợc điểm:

- Tốn năng lượng do dòng tuần hoàn;

- Bùn dư có khả năng phân tách kém hơn bùn trong hệ UASB;

- Do tốc độ dâng nước lớn nên rất khó tạo bùn hạt (loại bùn có hoạt tính cao)

Từ các ưu nhược điểm trên cho thấy hệ thống EGSB nên áp dụng cho nước thải có tải lượng COD thấp và chứa các chất hữu cơ dạng hòa tan

b) Xử lý nước thải chăn nuôi băng phương pháp hiếu khí

Các quá trình trong quá trình hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn:

- Oxy hóa các chất hữu cơ:

Các công trình hiếu khí có triển vọng áp dụng cho XLNT chăn nuôi

* Aerotank: Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phát minh bởi

Arden và Lockett năm 1914 tại Anh Vi khuẩn dính bám lên các bông cặn có trong nước thải và phát triển sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt tính phân hủy chất hữu cơ Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo lượng oxy cần thiết cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơ lửng Các bông bùn lớn dần lên do hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV, động vật nguyên sinh qua đó nước thải được làm sạch

Ứng với tải trọng 0,6-1,5kgCOD/m3

.ngày, nồng độ COD đầu vào

200-500 mg/l và thời gian lưu nước 8-10 giờ thì hiệu quả xử lý đạt được 80-85% [15] Khi tăng thời gian xử lý lên thì hiệu quả xử lý không tăng nữa

XLNT chăn nuôi bằng bể Aerotank có ưu điểm là tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao, ổn định nhưng chi phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành khá lớn so với các phương pháp xử lý hiếu khí khác như: ao hồ sinh học, mương oxy hóa Do đó tùy điều kiện kinh tế, quỹ đất mà lựa chọn hình thức xử lý phù hợp

* Lọc sinh học hiếu khí: Sử dụng hệ VSV dính bám trên các VLL để

xử lý các chất hữu cơ trong nước thải Vi sinh vật có thể dính bám lên giá thể

vì có nhiều loại VSV có khả năng tiết ra các polyme sinh học giống như keo dính vào giá thể, tạo thành màng Lớp màng này dày lên và có khả năng oxy hóa, hấp phụ: chất hữu cơ, cặn lơ lửng hoặc trứng giun sán

+ Bể lọc nhỏ giọt: vật liệu lọc là sỏi nhẹ, than đường kính hạt 20 - 50

mm Chiều dày lớp vật liệu lọc từ 1,5 - 2,0 m Bể được cấp khí tự nhiên nhờ các cửa thông gió xung quanh bể hoặc cấp khí cưỡng bức Tải trọng của bể lọc sinh học nhỏ giọt thấp 0,1-0,2 kgBOD/m3 VLL, tải trọng thủy lực 1-3m3 nước thải/m2

bề mặt bể.ngày Thông thường hiệu quả xử lý BOD của bể lọc sinh học nhỏ giọt E=75-90% [15]

+ Bể lọc sinh học cao tải: chiều dày lớp vật liệu lọc khoảng 2,0 - 4,0 m

Bể được cấp khí cưỡng bức với lưu lượng 8-12 m3 khí/m3 nước thải Tải trọng của bể lọc sinh học cao tải 0,2-1,5 kgBOD/m3 VLL, tải trọng thủy lực 10-30m3 nước thải/m2 bề mặt bể.ngày Hiệu quả xử lý BOD của bể lọc sinh học cao tải E=60-85% [15]

* Hồ sinh học: Các quá trình diễn ra trong hồ sinh học tương như quá

trình tự làm sạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả cao hơn Trong hồ có thể nuôi trồng thủy thực vật, tảo, vi sinh vật, cá để tăng hiệu quả xử lý Quần thể động thực vật trong hồ đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải Đầu tiên VSV phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản, đồng thời trong quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy cung cấp cho động thực vật Cá bơi khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc của oxy với nước, thúc đẩy

sự họat động, phân hủy của vi sinh vật

Ngoài nhiệm vụ xử lý nước thải, hồ sinh học còn có các lợi ích: nuôi trồng thủy sản và cây trồng, điều hòa lưu lượng, dự trữ nước cho các mục đích sử dụng nước khác

Căn cứ vào đặc tính tồn tại của các nhóm VSV và cơ chế xử lý mà có thể chia ra các loại hồ: hồ hiếu khí; hồ kỵ khí; hồ tùy tiện

+ Hồ hiếu khí: Là loại hồ cạn, độ sâu lớp nước trong hồ 0,4-0,8m để cho

ánh sáng mặt trời xâm nhập sâu vào lớp nước Lượng oxy cho các quá trình sinh hóa chủ yếu là oxy trong không khí xâm nhập qua bề mặt và hoạt động quang hợp của thực vật trong nước Tải lượng của hồ khoảng 250-300 kgBOD/ha.ngày; thời gian lưu nước khoảng 3-12 ngày Do độ sâu nhỏ và thời gian lưu nước lớn

do đó hồ hiếu khí có thể kết hợp xử lý nước thải và nuôi trồng thủy sản

Đối với hồ hiếu khí nhân tạo (cung cấp oxy cưỡng bức) thì chiều sâu hồ

có thể 2-4,5m; tải lượng 400 kgBOD/ha.ngày; thời gian lưu nước 1-3 ngày

+ Hồ tùy tiện: được sử dụng rộng rãi trong XLNT, trong hồ xảy ra

song song hai quá trình: oxy hóa hiếu khí chất hữu cơ và phân hủy methane cặn lắng Chiều sâu của hồ tùy tiện thường lấy 1,0-1,5m Theo chiều sâu của

hồ phân ra thành ba vùng: Lớp nước phía trên có nhiều oxy hòa tan nên quá trình oxy hóa xảy ra ở môi trường hiếu khí; Lớp giữa là lớp trung gian; Lớp dưới cùng quá trình phân hủy các chất hữu cơ ở môi trường yếm khí

* Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng thuỷ sinh thực vật

Trong 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

+ 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,

Các yếu tố cần thiết cho quá trình xử lý nước thải bằng tảo

Dưỡng chất: Ammoni là nguồn đạm chính cho quá trình tổng hợp nên

protein của tế bào thông qua quá trình quang hợp của tảo Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến sự phát triển của tảo, trong tế bào tảo tỷ lệ P: Mg: K là 1,5:1:0,5 [14]

Độ sâu của tảo: độ sâu của tảo được lựa chọn trên cơ sở tối ưu hóa khả năng

sử dụng ánh sáng trong quá trình quang hợp của tảo, độ sâu thường là 40 - 50cm

Thời gian lưu chất thải trong ao: thường chọn lớn hơn 2-8 ngày [18] Lượng BOD nạp cho hồ tảo: ảnh hưởng đến năng suất tảo vì nếu lượng

BOD nạp quá cao môi trường sẽ trở nên yếm khí ảnh hưởng đến quá trình cộng sinh của tảo và vi khuẩn Một số thí nghiệm ở Thái lan cho thấy trong điều kiện nhiệt đới thì lượng BOD nạp vào là 336 kg/ha.ngày (33,6 g/m2.ngày) [14]

+ 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

- 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

Bảng 1.8 Một số loại thuỷ sinh vật tiêu biểu [14]

Thuỷ sinh vật sống chìm Hydrilla Hydrilla verticilata

Water milfoil Myriophyllum spicatum

Thuỷ sinh vật sống trôi nổi Lục bình Eichhornia crassipes

Bèo tai tượng Pistia stratiotes

CHƯƠNG 2 THỰC TRẠNG CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TỪ CÁC TRANG TRẠI, GIA TRẠI ĐẾN MÔI TRƯỜNG XUNG QUANH TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH THANH HOÁ

2.1 Điều tra thực trang chất thải chăn nuôi tại các trang trại, gia trại trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa

Tác giả đã xây dựng kết hoạch điều tra và lập 2 mẫu phiếu phiếu điều tra: Mẫu B1 phiếu điều tra thực trạng chăn nuôi và công tác BVMT của các chủ trang trại/gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm; Mẫu B2 phiếu điều tra ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi từ các trang trại/gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm đến môi trường xung quanh

Tác giả đã phối hợp với Chi cục bảo vệ môi trường tỉnh Thanh Hóa, Phòng Tài nguyên Môi trường các huyện, thị xã, thành phố cùng các cán bộ các xã, phường, thị trấn trên địa bàn toàn tỉnh tiến hành thực hiện điều tra qua kỹ thuật phỏng vấn, cách đặt câu hỏi (theo nội dung câu hỏi soạn sẵn) tìm hiểu ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi từ các trang trại, gia trại đến môi trường xung quanh; mức độ ô nhiễm môi trường do các trang trại, gia trại chăn nuôi gây ra; nắm bắt được chế độ quản lý, quy trình vận hành các công trình xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm Biogas, kỹ thuật xử lý chất thải chăn nuôi bằng các chế phẩm sinh học và các giải pháp kỹ thuật khác của các trang trại, gia trại, kết quả điều tra:

- Mẫu B1: Điều tra, khảo sát toàn bộ các trang trại, gia trại chăn nuôi

gia súc (trâu, bò, lợn), gia cầm (gà, vịt, ngan, ngỗng) trên địa bàn toàn tỉnh với quy mô: đối với trâu, bò từ 10 con trở lên; lợn từ 20 con trở lên và gia cầm từ

300 con trở lên (đại diện cho các huyện, thị xã, thành phố; quy mô chăn nuôi; loại hình vật nuôi và có áp dụng, không áp dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi), (Thực tế điều tra 1.773 phiếu)

- Mẫu B2: Điều tra ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi từ các trang trại/gia

trại chăn nuôi gia súc, gia cầm đến môi trường xung quanh tại 1 hộ dân gần nhất/1 trang trại, gia trại được lựa chọn điều tra (Thực tế điều tra 253 phiếu)

2.2 Thực trạng chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá

Trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá, vùng miền được chia một cách khá rõ rệt: Đồng bằng, miền núi và trung du, miền ven biển

- Ven biển bao gồm 6 huyện, thị xã: Quảng Xương, Nga Sơn, Hậu Lộc, Hoằng Hoá, Tĩnh Gia và Thị xã Sầm Sơn;

- Đồng bằng bao gồm 10 huyện, thị xã, thành phố: Thành phố Thanh Hoá, Huyện Vĩnh Lộc, Yên Định, Nông Cống, Thọ Xuân, Triệu Sơn, Hà Trung, Đông Sơn, Thiệu Hoá và thị xã Bỉm Sơn;

- Miền núi và trung du gồm 11 huyện: Mường Lát, Quan Sơn, Quan Hoá, Bá Thước, Lang Chánh, Như Xuân, Như Thanh, Thường Xuân, Ngọc Lặc, Cẩm Thuỷ, Thạch Thành

Theo kết quả điều tra, thống kê số lượng gia súc, gia cầm tại 1.773 trang trại, gia trại trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá, số trang trại, gia trại được điều tra phân loại theo diện tích có cơ cấu theo vùng miền như sau:

Bảng 2.1 Phân loại các trang trại, gia trại đƣợc điều tra

theo diện tích

TT Tiêu chí phân loại

Vùng, miền Đồng bằng Trung du và

miền núi

Ven biển

Số T.trại g.trại

Tỉ lệ (%)

Số T.trại g.trại

Tỉ lệ (%)

Số T.trại g.trại

Tỉ lệ (%)

Theo số liệu thực tế điều tra, đồng bằng có tổng số trang trại, gia trại là

924 chiếm tỉ lệ lớn nhất (52,1%); miền núi và trung du có 162 trang trại, gia trại chiếm tỉ lệ thấp nhất (9,1%); ven biển có 687 trang trại, gia trại chiếm 38,8%

Đối với đồng bằng: tỉ lệ các trang trại, gia trại có diện tích lớn hơn 5.000m2 chiếm tỉ lệ cao nhất (43,8%), tiếp đến là các trang trại, gia trại có diện từ 1.000-5.000 m2 chiếm tỉ lệ 33,3%, thấp nhất là các trang trại, gia trại

có diện tích nhỏ hơn 1.000m2 chiếm tỉ lệ 22,8%

Miền núi và trung du: tỉ lệ các trang trại, gia trại có diện tích từ 5.000 m2 chiếm tỉ lệ cao nhất (38,9%), tiếp đến là các trang trại, gia trại có diện tích lớn hơn 5.000 m2 chiếm tỉ lệ 35,8%, thấp nhất là các trang trại, gia trại có diện tích nhỏ hơn 1.000 m2 chiếm tỉ lệ 25,3%

1.000-Vùng ven biển thì ngược lại với đồng bằng: tỉ lệ các trang trại, gia trại có diện tích chăn nuôi nhỏ hơn 1.000 m2 chiếm tỉ lệ cao nhất 40,6%, tiếp đến là các trang trại, gia trại có diện tích từ 1.000-5.000 m2 chiếm tỉ lệ 34,9%, thấp nhất là các trang trại, gia trại có diện tích trên 5.000 m2 chiếm tỉ lệ 24,5%

Như vậy, ngành chăn nuôi tại tỉnh Thanh Hoá có hướng thay đổi từ chăn nuôi nhỏ, phân tán là chính sang hướng chăn nuôi trang trại tập trung Từ quy mô về diện tích nhỏ bé sang trang trại chăn nuôi tập trung với diện tích tương đối lớn Trang trại, gia trại có diện tích lớn, đủ điều kiện để xây dựng các công trình xử lý chất thải chăn nuôi, giảm thiểu tác động xấu đến môi trường, phù hợp với hướng sản xuất hàng hoá, phát triển chăn nuôi bền vững

Theo quy mô về vật nuôi điều tra của đề tài có 253 trang trại và 1.520 gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm, các trang trại, gia trại chăn nuôi theo loại hình vật nuôi như sau:

Bảng 2.2 Tổng hợp các trang trại, gia trại đƣợc điều tra theo

quy mô, loại hình vật nuôi

Vùng miền Đồng bằng Trung du và

miền núi

Ven biển

Số T.trại g.trại

Tỉ lệ (%)

Số T.trại g.trại

Tỉ lệ (%)

Số T.trại g.trại

Tỉ lệ (%)

Nhóm 1 (Nhóm trang trại) có quy mô trâu, bò sinh sản, lấy sữa có

thường xuyên từ 10 con trở lên; lấy thịt có thường xuyên từ 50 con trở lên Chăn nuôi lợn nái có thường xuyên từ 20 con trở lên Chăn nuôi lợn thịt có thường xuyên từ 100 con trở lên (không kể lợn sữa) Chăn nuôi gia cầm: gà, ngan, vịt, ngỗng, có thường xuyên từ 2.000 con trở lên (không tính số đầu con dưới 7 ngày tuổi)

Nhóm 2 (Nhóm gia trại) có quy mô về tổng đàn nhỏ hơn số lượng trang

trại nêu trên

Thực tế điều tra ở 1.773 trang trại, gia trại chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn toàn tỉnh:

- Số trang trại đã điều tra là 253 Trong đó:

+ Trâu, bò là 6 chiếm 2,4% tổng số trang trại (đồng bằng 1; miền núi và trung du 2, ven biển 3);

+ Lợn là 134 chiếm 53% số trang trại (đồng bằng 70; miền núi và trung

- Số gia trại đã điều tra là 1.520, Trong đó:

+ Trâu bò là 66 chiếm 4,3% số gia trại (đồng bằng: 34; miền núi và trung du: 26, ven biển: 6);

+ Lợn là 601 chiếm 39,5% số gia trại(đồng bằng: 242; miền núi và trung du: 45, ven biển: 314);

+ Gia cầm 294 chiếm 19,3% số gia trại (đồng bằng:168; miền núi và trung du: 6, ven biển: 120);

+ Tổng hợp 559 chiếm 36,8% số gia trại (đồng bằng: 340; miền núi và trung du: 74, ven biển: 145)

Có trang trại tập trung thì mới có điều kiện đầu tư các tiến bộ khoa học

kỹ thuật, mới tạo ra được sản phẩm hàng hoá có chất lượng, thích ứng với cơ chế thị trường, góp phần quan trọng vào chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp và nông thôn, giải quyết việc làm và nâng cao thu nhập cho người lao động Thực hiện các chủ trương chính sách của Nhà nước, tình hình chăn nuôi ở tỉnh ta đã có những bước tiến đáng kể, đã hình thành khá nhiều các trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung, có quy mô vừa và nhỏ

Tuy nhiên, theo số liệu điều tra thực tế từ 1.773 trang trại, gia trại thì số lượng trang trại chiếm 14,3% tổng số trang trại, gia trại điều tra Tình trạng sản xuất phân tán, nhỏ lẻ, mang tính tự phát còn chiếm phần lớn (tổng số gia trại chiếm 85,7% tổng số trang trại, gia trại điều tra) Như vậy, số lượng các trang trại theo số liệu thực tế điều tra là rất ít trong khi Nhà nước cũng như tỉnh Thanh Hoá đã có những biện pháp, chính sách khuyến khích phát triển kinh tế trang trại Nguyên nhân do ngành chăn nuôi hiện nay đang gặp nhiều khó khăn, ngoài việc giá cả vật tư nguyên liệu đầu vào tăng cao, lợi nhuận thấp, giá cả bấp bênh, thị trường không ổn định, dịch bệnh xảy ra nhiều đã gây bất lợi cho ngành chăn nuôi

Đồng bằng có tỉ lệ các trang trại chăn nuôi lợn cao nhất (50%), trang trại trâu bò chiếm tỉ lệ thấp nhất (0,7%) Đối với gia trại, chăn nuôi tổng hợp chiếm tỉ lệ cao nhất (43,3%), chăn nuôi trâu bò cũng chiếm tỉ lệ thấp nhất (4,3%)

Miền núi và trung du có tỉ lệ trang trại và gia trại chăn nuôi tổng hợp chiếm tỉ lệ cao nhất (trang trại 45,4%, gia trại 49 %), còn chăn nuôi gia cầm chiếm tỉ lệ thấp nhất (trang trại 0%, gia trại 4,0%)

Ven biển có tỉ lệ trang trại và gia trại lợn chiếm tỉ lệ cao nhất (trang trại 59,8%, gia trại 53,7%), chăn nuôi trâu bò cũng chiếm tỉ lệ thấp nhất (trang trại 1,9%, gia trại 1,0%)

2.3 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa

Trên cơ sở hệ số thải phân trung bình qua các giai đoạn, kết quả cho thấy, mỗi đời gà sinh sản (nuôi 540 ngày) thải ra 10,9 kg phân; gà thịt (nuôi

120 ngày) thải ra 6,03 kg Dựa vào thời gian nuôi trung bình, ước tính lượng phân thải ra của mỗi gà là 0,02 kg/con/ngày đến 0,05 kg/con/ngày [8]

Lượng phân khô thải của lợn theo tính toán như sau [8]:

- Lợn con từ cai sữa đến 15 kg, lượng phân thải ra trung bình là 0,55kg/con/ngày;

- Lợn từ 15 đến 30 kg, lượng phân thải trung bình là 1,47 kg/con/ngày;

- Lợn thịt từ 30 đến 60 kg, lượng phân thải trung bình là 3,8 kg/con/ngày;

- Lợn thịt từ 60 kg, lượng phân thải trung bình là 4,06 kg/con/ngày;

Ước tính một đời lợn thịt (60 ngày) thải ra 127,05 kg phân khô; lợn nái một năm thải ra 440 kg phân Tính trung bình mỗi ngày, một con lợn thải ra khoảng 1,2 kg/con/ngày đến 4 kg/con/ngày

Đối với trâu bò: lượng phân thải 18-20 kg/con/ngày

Căn cứ số liệu về tổng đàn gia súc, gia cầm của tỉnh Thanh Hoá trong Báo cáo tổng kết tình hình chăn nuôi gia súc, gia cầm trên địa bàn tỉnh Thanh Hoá năm 2012 của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Thanh Hoá, chúng tôi tính toán sơ bộ lượng phân gia súc/gia cầm thải trên địa bàn tỉnh hàng ngày như sau:

Bảng 2.3 Tính toán lượng phân thải hàng ngày

TT Loại gia súc,

gia cầm Số lượng

Định mức thải,(kg) Khối lượng, (kg)

1 Số lượng trâu bò 578.650 18-20 10.415.700 - 11.573.000

2 Số lượng lợn 1.149.624 1,2- 4,0 1.379.549 – 4.598.496

3 Số lượng gia cầm 12.600.000 0,02 - 0,05 252.000 – 630.000