Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống công nghệ xử lý nước thải tại trại lợn nguyễn thanh lịch ba vì hà nội

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LẠI HOÀI PHONG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN CỦA HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI TRẠI LỢN NGUYỄN THANH LỊCH - BA VÌ – HÀ NỘI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo Chun ngành Khoa Khóa học : Chính quy : Khoa học Môi trường : Môi trường : 2013 – 2017 Thái Nguyên, năm 2017 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LẠI HOÀI PHONG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN CỦA HỆ THỐNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI TRẠI LỢN NGUYỄN THANH LỊCH - BA VÌ – HÀ NỘI KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Khoa học Mơi trường Lớp: K45-KHMT-NO4 Khoa: Mơi trường Khóa học: 2013 – 2017 Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Minh Cảnh Thái Nguyên - năm 2017 i LỜI CẢM ƠN Thực tập khâu quan trọng công tác giáo dục đào tạo, thực tập giúp sinh viên củng cố lại kiến thức học lý thuyết tập vận dụng, ứng dụng vào thực tế qua giúp sinh viên học hỏi đúc kết kinh nghiệm thực tiễn phục vụ cho công tác sau trường Để hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp em nhận giúp đỡ nhiệt tình từ quan, tổ chức cá nhân Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới tất tập thể, cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực nghiên cứu luận văn Em xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Khoa Môi trường , thầy cô giáo, người trang bị kiến thức cho em trình học tập Em xin trân trọng cảm ơn giảng viên ThS Nguyễn Minh Cảnh trực tiếp bảo, hướng dẫn khoa học giúp đỡ em suốt q trình nghiên cứu, hồn thành đề tài Em xin gửi lời cảm ơn tới cấp ủy, quyền xã Ba trại, Ba Vì, Hà Nội, chủ trại chăn ni Nguyễn Thanh Lịch, Ba Vì, Hà Nội tồn thể chú, anh chị bạn làm việc trang trại nhiệt tình giúp đỡ, đạo, để em có thành công ngày hôm Do thời gian khả thân có hạn, mà kiến thức công tác bảo vệ môi trường phức tạp nhạy cảm gian đoạn nay, nên em mong tham gia đóng góp ý kiến thầy, bạn để khóa luận em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 25 tháng năm 2017 Sinh viên thực Lại Hoài Phong ii MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu chung 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Ý nghĩa đề tài PHẦN TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận 2.1.1 Môi trường 2.1.2 Tổng quan chất thải chăn nuôi 2.1.3 Biogas 2.2 Cơ sở pháp lý 13 2.3 Cơ sở thực tiễn 14 2.3.1 Tình hình sử dụng Biogas giới 15 2.3.2 Tình hình sử dụng Biogas Việt Nam 17 2.3.3 Tình hình sử dụng Biogas Hà Nội 20 PHẦN 22 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22 3.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 22 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 22 3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 22 3.2 Địa điểm thời gian tiến hành 22 3.3 Nội dung nghiên cứu 22 iii 3.4 Phương pháp nghiên cứu 22 3.4.1 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 22 3.4.2 Phương pháp điều tra thu thập thông tin thứ cấp 23 3.4.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích phịng thí nghiệm 23 3.4.4 Phương pháp phân tích 24 3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 25 3.4.6 Phương pháp so sánh với tiêu, quy chuẩn môi trường Việt Nam 26 3.4.7 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia 26 PHẦN 27 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27 4.1 Cơ sở vật chất trang trại chăn nuôi lợn Nguyễn Thanh Lịch, Ba Vì, Hà Nội 27 4.2 Đánh giá thực trạng hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi trại lợn Nguyễn Thanh Lịch – Ba Vì – Hà Nội 29 4.2.1 Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi trang trại 29 4.2.2 Hiện trạng quản lý nước thải chăn nuôi 30 4.3 Đánh giá hiệu sử dụng hầm khí biogas xử lí nước thải chăn trang trại lợn Nguyễn Thanh Lịch, Ba Vì, Hà Nội 32 4.3.1 Đánh giá hiệu mặt môi trường 32 4.3.2 Đánh giá hiệu kinh tế, xã hội 37 4.4 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sử dụng biogas, bảo vệ môi trường địa bàn xã Ba Trại- Ba Vì- Hà Nội 37 4.4.1 Những thuận lợi khó khăn việc phát triển hệ thống hầm Biogas 37 4.4.2 Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng hầm khí Biogas 38 PHẦN 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 iv 5.1 Kết luận 42 5.2 Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thành phần Biogas hay khí sinh học Bảng Lượng phân thải lợn nuôi trang trại 29 Bảng Lượng nước tiểu trung bình ngày tính cho lợn trang trại 30 Bảng 3: Vị trí địa điểm lấy mẫu nước thải chăn nuôi trại lợn Nguyễn Thanh Lịch 32 Bảng 4: Kết phân tích số tiêu nước thải chăn nuôi trước sau xử lý Biogas 32 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Mơ hình hệ thống thu khí Biogas áp dụng hộ gia đình 11 Hình 2: Mơ hình hệ thống thu khí Biogas áp dung hộ trang trại 12 Hình 3: Mơ hình hầm Biogas thực tế 13 Hình 1: Biểu đồ thể số ô nhiễm BOD5 35 Hình 2: Biểu đồ thể số ô nhiễm COD 35 Hình 3: Biểu đồ thể số ô nhiễm TSS 36 Hình 4: Biểu đồ thể số ô nhiễm Coliform 36 Hình 5: Mơ hình bãi lọc ngầm 41 vii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT Kí hiệu Tiếng Việt ASEAN : Hiệp hội quốc gia Đông Nam Á BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường BOD : Nhu cầu oxy sinh hóa COD : Nhu cầu oxy hóa học KSH : Khí sinh học NĐ-CP : Nghị định Chính phủ QĐ- BNN : Quyết định – Bộ Nông Nghiệp QĐ- BTNMT : Quyết định- Bộ Tài Nguyên Môi trường QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TT-BNNPTNT : Thông tư- Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông Thôn TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam UBND : Ủy ban nhân dân VSV : Vi sinh vật PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Từ xưa đến sống người nông dân Việt Nam gắn liền với lúa chăn nuôi gia súc Chăn nuôi lợn không cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ ngày, nguồn cung cấp phân hữu cho trồng, mà chăn ni lợn cịn tận dụng thức ăn thu hút lao động dư thừa nơng nghiệp với đặc tính riêng tăng trọng nhanh, vịng đời ngắn chăn ni lợn ln quan tâm trở thành vật thiếu sống ngày hầu hết gia đình nơng dân Trong năm gần đời sống nhân dân ta không ngừng cải thiện nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt chủ yếu thịt lợn ngày tăng số lượng chất lượng thúc đẩy ngành chăn nuôi lợn bước sang bước phát triển Hiện nước ta xây dựng nhiều mơ hình chăn ni lợn với quy mơ lớn, nhiên cịn nhiều hình thức chăn ni truyền thống chuồng trại gần nhà, chí số nơi nuôi gia súc gia cầm nhà, chất thải chăn nuôi trược tiếp thải môi trường chưa qua xử lý , gây mùi hôi khó chịu, gây nhiễm mơi trường xung quanh mà cịn gây vẻ mỹ quan mơi trường Phân nước thải từ hộ chăn nuôi thải môi trường chưa qua xử lý trở thành mối đe dọa trực tiếp tới sức khỏe người vật ni cịn mơi trường lý tưởng cho ruồi nhặng phát triển Mật độ ruồi nhặng cao gây bất tiện sinh hoạt, chúng kí chủ trung gian truyền nhiều bệnh truyền nhiễm nguy hiểm cho người, vật nuôi Bên cạnh đó, mùi thối phân gia súc, gia cầm mối phiền tối đáng kể khơng cho hộ chăn ni mà cịn ảnh hưởng đến hộ dân sống gần khu vực chăn nuôi 34 việc ổn định pH hầm biogas ổn định nằm mức an toàn - BOD5 : Kết phân tích mẫu BOD5 đầu vào đầu bể biogas ta thấy rõ hàm lượng BDO5 giảm đáng kể Hiệu suất xử lý BOD5 hầm biogas, mẫu đầu vào hầm biogas có thơng số BOD5 có giá trị cao 240,90 mg/l sau xử lý qua hầm ủ biogas BOD5 giảm cịn 134,10 mg/l vượt mức cho phép 100 mg/l giới hạn B QCVN 62-MT:2016/BTNMT - COD (Nhu cầu oxy hóa học): Giá trị đầu vào COD 716,24 mg/l sau xử lý qua hệ thống biogas giảm xống 385,04 mg/l (giảm 331,2 mg/l) Tuy nhiên với hàm lượng vượt mức cho phép 300 mg/l giới hạn B QCVN 62-MT:2016/BTNMT - TSS (Tổng chất rắn lơ lửng): Giá trị đầu vào TSS 903,24 mg/l sau xử lý qua hệ thống biogas giảm xống 551,32 mg/l (giảm 251,92 mg/l) vượt mức cho phép 150 mg/l giới hạn B QCVN 62-MT:2016/BTNMT - Tổng N (Nito tổng số): Giá trị đầu vào tổng N 79,89 mg/l sau xử lý qua hệ thống biogas tăng lên 80,03 mg/l (tăng 0,14 mg/l) đạt mức cho phép 150 mg/l giới hạn B QCVN 62-MT:2016/BTNMT - Coliform: Giá trị đầu vào Coliform 1,1x107 MPN/100ml sau xử lý qua hệ thống biogas giảm xống 1,5x105 MPN/100ml (giảm 10850000 MPN/100ml) vượt mức cho phép 5000 MPN/100ml giới hạn B QCVN 62-MT:2016/BTNMT Như vậy, qua kết phân tích mẫu nước thải chăn nuôi trước sau biogas ta thấy pH, tổng N nằm giới hạn cho phép Các tiêu khác BOD5, COD, TSS, Coliform vượt giới hạn cho phép giới hạn B QCVN 62-MT:2016/BTNMT cụ thể sau: 35 − BOD5 : 300 250 200 150 100 50 BOD5 đầu vào BOD5 đầu QCVN 62-MT:2016/BTNMT cột B Hình 1: Biểu đồ thể số ô nhiễm BOD5 Vượt giới hạn cho phép 1,341 lần − COD: 800 700 600 500 400 300 200 100 COD đầu vào COD đầu QCVN 62-MT:2016/BTNMT cột B Hình 2: Biểu đồ thể số ô nhiễm COD Vượt giới hạn cho phép 1,283 lần 36 − TSS: 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 TSS đầu vào TSS đầu QCVN 62-MT:2016/BTNMT cột B Hình 3: Biểu đồ thể số ô nhiễm TSS Vượt giới hạn cho phép 3,675 lần − Coliform: 12000000 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 Coliform đầu vào Coliform đầu QCVN 62-MT:2016/BTNMT cột B Hình 4: Biểu đồ thể số ô nhiễm Coliform 37 Vượt giới hạn cho phép 30 lần Như qua việc tiến hành xác định phân tích thơng số kĩ thuật cho thấy nước thải chăn nuôi sau sử lý có giá trị thơng số giảm đáng kể trước chưa qua xử lý, nhiên hầu hết tiêu vượt mức cho phép chí vượt nhiều lần qua thấy hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi trại lợn Nguyễn Thanh Lịch chưa đạt hiệu tốt nhất, cần khắc phục nâng cấp hệ thống để đạt hiệu tốt 4.3.2 Đánh giá hiệu kinh tế, xã hội - Kinh tế: Công nghệ biogas công nghệ liên ngành đa mục tiêu đa lợi ích Lợi ích việc ứng dụng khí biogas thể hai mặt: Sử dụng khí sử dụng bã thải Tuy nhiên trang trại khơng tận dụng nguồn khí để làm khí đốt hay sử dụng cho mục đích thắp sáng nên lợi ích kinh tế mang lại khơng đáng kể - Hiệu mặt xã hội: Phát triển biogas thu hút số lao động cho công việc đào đất, xây h ầm, sửa sang công trình phụ với tiền cơng lao động cao (150.000- 200.000 đ/cơng) n ữa cịn tận dụng nguồn nhân lực thời gian nông nhàn Bên c ạnh đó, biogas phát triển kéo theo ngành xây d ựng phát triển, đặc biệt ngành s ản xuất buôn bán vật liệu xây dựng phát triển sản xuất gạch, xi măng, cát, thép, ống nhựa 4.4 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu sử dụng biogas, bảo vệ môi trường địa bàn xã Ba Trại- Ba Vì- Hà Nội 4.4.1 Những thuận lợi khó khăn việc phát triển hệ thống hầm Biogas ∗ Thuận lợi: 38 − Điều kiện tự nhiên xã: Địa hình, khí hậu, thời tiết khu vực đại bàn xã phù hợp với phát triển lắp đặt hầm Biogas − Lao động: Hầu hết nguồi dân người dân lao động quen với công việc chăn nuôi − Cơ sở hạ tầng, mạng lưới giao thông, thủy lợi, mạng lưới điện phát triển đồng bộ, thuận lợi cho việc phổ biến sử dụng Biogas − Nguồn nguyên vật liệu thuận tiện (cát, sỏi, đá, gạch, phế phụ phẩm nơng nghiệp) ∗ Khó khăn: − Chi phí xây dựng dựng hầm Biogas cịn cao, thủ tục vay vốn cịn gặp nhiều khó khăn , tốn nhiều thời gian − Sự hiểu biết xử lý chất thải chăn nuôi người dân cịn hạn chế − Chăn ni cịn nhỏ lẻ 4.4.2 Đề xuất số giải pháp nâng cao hiệu sử dụng hầm khí Biogas 4.4.2.1 Giải pháp quản lý Để hộ gia đình trang trại chăn ni nhận thức lợi ích việc sử dụng hệ thống biogas đòi hỏi ban lãnh đạo huyện, xã phải có cách tổ chức, lãnh đạo chương trình, dự án biogas Cục, Bộ đưa xuống triển khai địa phương Các cấp lãnh đạo cần phải xây dựng sách chất lượng đắn để làm sở định hướng hành vi, nhận thức cho cán bộ, nhân viên hộ gia đình tham gia vào hoạt động nhân giống hệ thống biogas sủ dụng ∗ Đẩy mạnh công tác tuyên truyền lợi ích mà biogas mang lại như: − Sử dụng biogas giúp tiết kiệm lượng giảm ô nhiễm môi trường − Tiết kiệm lượng giúp tăng cường mối quan hệ thân thiện với môi trường, sử dụng nguồn rác thải nông lâm nghiệp có hiệu 39 − Tuyên truyền lợi ích mà biogas mang lại để toàn hộ gia đình chăn ni thực ∗ Xây dựng chế độ khen thưởng, xử phạt đắn để đảm bảo hiệu thi hành dự án biogas: − Hỗ trợ kinh phí xây dựng hầm biogas − Đưa sách hỗ trợ kinh tế như: Những gia đình xây hầm biogas miễn phí kỹ thuật, công nghệ hỗ trợ hộ gia đình sử dụng biogas vay vốn ngân hành với lãi suất thấp − Xử phạt nghiêm cán không thực trách nhiệm việc hỗ trợ kinh phí − Xử phạt bồi thường cho hộ gia đình trường hợp hầm khơng sử dụng sai sót kỹ thuật cán bộ, kỹ sư giám sát xây dựng hầm Biogas ∗ Đưa sách xây dựng sử dụng hầm Biogas: − Xây dựng sách bắt buộc hộ gia đình chăn ni với số lượng lớn phải sử dụng hầm Biogas − Có chế độ bảo dưỡng hệ thống Biogas theo định kỳ ∗ Quy hoạch lại khu vực chăn nuôi theo hướng quy mô tập trung: − Đưa khu chăn nuôi xa đô thị, khu dân cư, khu đông dân − Ứng dụng hầm Biogas để xử lý chất thải, vừa tạo nguồn lượng, vừa có phân bón phục vụ sản xuất rau 4.4.2.2 Giải pháp kỹ thuật Để nâng cao hiệu sử dụng hầm Biogas hiệu không cần đến phương pháp quản lý tốt, mà cịn cần nâng cao cơng nghệ hầm Biogas giải pháp kỹ thuật hiệu 40 ∗ Tích cự nghiên cứu cơng nghệ giúp nâng cao hiệu suất hầm khí biogas, giúp giảm giá thành xây dựng hầm − Thiết kế mẫu mã mới, ứng dụng công nghệ hầm Biogas − Tìm hiểu, nghiên cứu biện pháp kiểm tra, bảo dưỡng ∗ Ứng dụng tiến kỹ thuật thân thiện với mơi trường, ngồi hầm Biogas kết hợp với quy trình xử lý chất thải khác: − Hầm Biogas- Bãi lọc Ngầm: Bãi lọc khu đất rộng chia thành nhiều ô trống để xử lý nước thải có hàm lượng chất nhiễm khơng cao ( BOD5