Hiện nay tại Hà Nội về cơ bản hiện chưa có đơn vị nào đứng ra thu gom hay mua chất thải chăn nuôi lợn tại các trang trại. Các trang trại chăn nuôi trên địa bàn Thành phố hiện nay thường tự thu gom chất thải chăn nuôi lợn nhằm tận thu tái sử dụng như thu gom phân và nước thải đưa vào hầm biogas để sản xuất khí sinh học hoặc để bón trực tiếp cho cây trồng. Phân lợn cũng được sử dụng làm phân
compost, nuôi giun quế. Phần phân và nước thải còn lại không được thu gom thì được các trang trại xả thẳng ra môi trường xung quanh gây ô nhiễm môi trường.
2.4.2. Xử lý chất thải nuôi lợn tại Hà Nội
Tại Hà Nội các trang trại chăn nuôi lợn khi xây dựng thường không có đánh giá tác động môi trường nên còn tồn tại nhiều vấn đề trong khâu xử lý chất thải chăn nuôi và gây tác hại lớn đến môi trường xung quanh. Hầu hết chất thải chăn nuôi thải ra môi trường đều chưa được xử lý hoặc xử lý chưa triệt để [31]. Trong những năm gần đây, nhận thức về tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường, công tác quản lý xử lý chất thải chăn nuôi của người chăn nuôi đã có những chuyển biến nhất định, nhiều trang trại đã có những đầu tư các công trình về xử lý, tái sử dụng chất chất thải chăn nuôi. Đối với nước thải thì chủ yếu được xử lý bằng các công trình khí sinh học, còn chất thải rắn là phân lợn thì được dùng ủ phân compost, nuôi giun quế, hoặc sản xuất khí sinh học nhằm tái sử dụng năng lượng.
Mặc dù bước đầu đã có sự quan tâm đầu tư của các trang trại như vậy nhưng theo điều tra thì hiệu quả xử lý của các công trình vẫn chưa đạt yêu cầu, đặc biệt là đối với các công trình KSH, kết quả phân tích hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước sau công trình KSH tại các trại vẫn còn rất cao đồng thời hiệu suất thu khí của các công trình KSH còn thấp. Một số nguyên nhân khiến cho việc xử lý chất thải bằng các công trình KSH không đạt hiệu quả cao là do hệ thống xử lý chưa đúng tiêu chuẩn, hệ thống KSH hoàn chỉnh theo đúng tiêu chuẩn phải qua hai giai đoạn: giai đoạn yếm khí và giai đoạn hiếu khí. Nhưng thực tế nhiều trang trại còn thiếu công đoạn xử lý hiếu khí nên chất thải sau bể yếm khí được xả thẳng ra ngoài dẫn đến làm ô nhiễm môi trường [23]. Bên cạnh đó là nhiều công trình do chất lượng thi công và vật liệu kém nên sau khi đưa vào sử dụng chỉ trong thời gian ngắn đã xảy ra sự cố rò rỉ, thất thoát khí, có hầm bị tắc nghẽn không hoạt động được, nhiều hầm bị sập nắp vòm... Nhiều hầm gặp sự cố như vậy nhưng vẫn tiếp tục được hoạt động và nước thải phát sinh sau các công trình KSH này vẫn còn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Đối với khí gas thu được từ các công trình KSH thì hầu hết được các trang trại sử dụng để đun nấu, thắp sáng. Nhiều trang trại đã đầu tư máy phát điện sử dụng khí sinh học tuy nhiên các máy phát điện sau thời gian sử dụng thường bị hỏng (bảng 2.11), khí sinh học tạo ra không được sử dụng hết sẽđược các trang trại đốt bỏ hoặc phóng không, gây lãng phí tài nguyên và ô nhiễm môi trường. Đối với bùn thải của quá trình xử lý bằng bể yếm khí thì bên cạnh một số trang trại tận dụng để sản xuất phân vi sinh, hoặc bón cho cây trồng thì nhiều trại xả thẳng ra môi trường gây ô nhiễm.
Bảng 2.11. Một số trang trại sử dụng KSH phát điện và tình trạng thiết bị [13] Trang trại Loại máy Công suất phát
điện (KVA)
Tình trạng
Nguyễn Đình Thuận, Sơn Tây, Hà Nội.
Máy phát hỗn hợp – gas 30%, dầu 70%
21 Đã hỏng
Đinh Xuân Thủy, Sơn Tây, Hà Nội.
Máy phát hỗn hợp – gas 30%, dầu 70%
12 Đã hỏng
Trần Văn Chiến, Sơn Tây, Hà Nội.
Máy phát hỗn hợp – gas 30%, dầu 70%
20-50 Đã hỏng
Như vậy Hà Nội đã có nhiều trang trại chăn nuôi xây dựng các công trình xử lý chất thải theo nhiều phương pháp khác nhau. Nhưng hiệu quả về xử lý của các công trình đó vẫn chưa thật tốt, hầu hết các thông sốđầu ra của dòng thải vẫn chưa đạt yêu cầu. Để giảm thiểu tác hại tới môi trường của chất thải chăn nuôi lợn, đồng thời có thể tái sử dụng chúng như một nguồn năng lượng mới, Thành phố cần phải có những giải pháp quản lý và xử lý chất thải hợp lý hơn nữa.
2.4.3. Quản lý chất thải chăn nuôi lợn
Lượng chất thải chăn nuôi lợn quy mô trang trại hàng năm trên địa bàn Hà Nội là khoảng 1.135.365 tấn phân và 5.379.374m3 nước thải. Với lượng phát thải
như vậy nếu không được xử lý hoặc xử lý không triệt để nó sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nhận thức được tác hại của các vấn đề môi trường do chăn nuôi lợn gây ra, trong báo cáo kết quả công tác chăn nuôi năm 2009 và phương hướng thực hiện năm 2010 của sở Nông nghiệp & Phát triển nông thôn Thành phố Hà Nội đã đưa ra những hướng phát triển chăn nuôi lợn trong năm 2010 nhằm hạn chế các ảnh hưởng của chất thải đến môi trường. Cụ thể như: Cần tăng cường loại hình chăn nuôi tập trung, giảm chăn nuôi nhỏ lẻ; Chăn nuôi lợn theo kiểu sản xuất hàng hóa, chất lượng cao hơn và đảm bảo an toàn dịch bệnh; Chăn nuôi phải gắn với chế biến tiêu thụ, nâng cao giá trị sản phẩm chăn nuôi đồng thời bảo vệ môi trường, an toàn thực phẩm và phát triển bền vững [19].
Như vậy, đối với thành phố Hà Nội, lĩnh vực chăn nuôi đã và đang từng bước phát triển theo xu hướng công nghiệp hóa-hiện đại hóa. Những chủ trương, định hướng của chính quyền thành phố dần đi theo phương hướng của Chính phủđề ra. Thêm vào đó, là những tiêu chí cụ thể phù hợp với điều kiện thực tế thành phố. Trong đó, đã quan tâm nhiều đến vấn đề xử lý chất thải nhằm đảm bảo phát triển chăn nuôi bền vững.
Đặc biệt cho đến năm 2010, với những quyết tâm nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, an toàn dịch bệnh và phát triển chăn nuôi bền vững, Hà Nội đã xây dựng được 52 khu chăn nuôi tập trung xa khu dân cư với tổng diện tích hơn 950 ha ở các huyện, thị xã thuộc khu vực ngoại thành.
Việc phát triển và mở rộng những khu chăn nuôi này nhận được rất nhiều sự quan tâm của Ủy ban nhân dân thành phố. Có một số khu chăn nuôi cho hiệu quả kinh tế cao và đạt tiêu chuẩn an toàn sinh học như: Khu trang trại chăn nuôi lợn kết hợp nuôi trồng thủy sản ở xã An Phú, huyện Mỹ Đức… Thời gian tới sẽ phát triển thêm một số khu chăn nuôi tập trung xa khu dân cư tại xã Tảo Dương Văn-Vạn Thái (Ứng Hòa), khu chăn nuôi xã Tân Ước (Thanh Oai) và khu chăn nuôi ở các huyện Chương Mỹ, Quốc Oai với diện tích mỗi khu từ 15ha đến khoảng 70ha [8].
các cấp chính quyền thì vấn đề phát triển chăn nuôi và bảo vệ môi trường cũng gặp một số khó khăn nhất định. Có thể kểđến như: i) Cơ cấu chăn nuôi lợn chủ yếu vẫn theo phương thức nhỏ lẻ, rải rác, quy mô hộ gia đình. Phương thức chăn nuôi này tại Hà Nội vẫn chiếm tới 30% tổng đàn lợn. Đây cũng là nguyên nhân làm chính quyền gặp nhiều khó khăn trong quản lý về giống, tiêu thụ và đặc biệt là về việc quản lý chất thải. Ngay cả những trang trại chăn nuôi tập trung theo quy mô lớn và xa dân cư trên địa bàn Hà Nội hiện vẫn tồn tại các vấn đề này; ii) Việc phát triển các khu chăn nuôi tập trung hiện cũng gặp một số khó khăn nhất định. Ví dụ, để thực hiện mô hình trang trại, các hộ nông dân phải đầu tư để xây dựng chuồng trại, đào ao thả cá trong khoảng 2-3 năm, kinh doanh có lãi phải từ 5 năm trở lên nhưng người chăn nuôi lại chỉđược thuê đất trong thời hạn 5 năm, vì vậy khó đạt hiệu quả kinh tế lâu dài và bền vững. Bên cạnh đó, trước đây đất ruộng thường được chia theo kiểu xé lẻ, manh mún, muốn chăn nuôi tập trung trang trại, phải dồn điền, đổi thửa nên mất rất nhiều thời gian. Ngoài ra, đất đã chuyển đổi vào khu chăn nuôi tập trung, không được cấp giấy chứng nhận quyền sử dụng đất nên không được thế chấp, vay vốn ngân hàng [40].
Ngoài những khó khăn trên thì việc phổ biến kiến thức khoa học kỹ thuật đặc biệt là các kiến thức về quản lý, xử lý chất thải chăn nuôi vẫn chưa được giải quyết kịp thời. Dẫn đến tình trạng người dân khi đầu tư chăn nuôi chủ yếu quan tâm đến lợi ích kinh tế và chưa thực sự quan tâm đến vấn đề xử lý chất thải ra môi trường, cộng thêm thiếu sự quản lý, giám sát chặt chẽ của các cơ quan chức năng nên vấn đề môi trường trong chăn nuôi lợn vẫn bị đánh giá là trầm trọng. Ví dụ, theo nghị định số 21/2008/NĐ-CP ban hành ngày 28 tháng 02 năm 2008 thì các trang trại chăn nuôi lợn có quy mô trên 1.000 con trước khi xây dựng đều phải lập báo cáo đánh giá tác động môi trường, nhưng thực tếđa phần các trang trại tại HN trước khi xây dựng đều không thực hiện. Ví dụ, Trên địa bàn huyện Thanh Oai có gần 200 trang trại chăn nuôi gia súc, gia cầm, trong đó có 40 trang trại quy mô lớn. Tuy nhiên, hầu hết các trang trại này khi xây dựng đều không có báo cáo đánh giá tác động môi trường [40].
Bên cạnh đó thì công tác về thú y chăn nuôi vẫn chưa thực sự tốt, điều này đã làm cho dịch bệnh xuất hiện và lây lan. Không chỉ người chăn nuôi bị thiệt hại nặng, tốc độ tăng trưởng của ngành nông nghiệp bị ảnh hưởng mà chất lượng môi trường cũng bịảnh hưởng nặng nề.
Chương 3. ĐỀ XUẤT ÁP DỤNG CÁC GIẢI PHÁP 3R ĐỐI VỚI CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN QUY MÔ
TRANG TRẠI TẠI HÀ NỘI
Lĩnh vực chăn nuôi lợn quy mô trang trại của thành phố Hà Nội ngày càng phát triển, điều này dẫn đến các nguy cơ ô nhiễm môi trường ngày càng lớn. Các phương pháp truyền thống sử dụng phân chuồng và nước thải chăn nuôi lợn để làm phân bón cho các hoạt động nông nghiệp như làm phân bón cho cây trồng, nuôi thuỷ sản không còn phù hợp nữa vì lượng phân thải ra vượt quá khả năng hấp thụ của môi trường. Vấn đềđặt ra là làm thế nào để quản lí tốt chất thải chăn nuôi để sử dụng chúng một cách hiệu quả nhất theo các tiêu chí về nâng cao giá trị nông nghiệp và giảm thiểu các nguy cơ ô nhiễm. Để giải quyết vấn đề này cần đồng thời áp dụng các giải pháp về giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế chất thải chăn nuôi.
3.1. Các giải pháp kỹ thuật
3.1.1. Giải pháp tái sử dụng năng lượng từ chất thải chăn nuôi lợn bằng cách sản xuất khí sinh học (KSH) sản xuất khí sinh học (KSH)
3.1.1.1. Giới thiệu chung về công trình KSH
Giải pháp tái sử dụng năng lượng từ chất thải chăn nuôi lợn bằng cách sản xuất KSH từ chất thải chăn nuôi lợn được sử dụng rất phổ biến tại Việt Nam. Có đến 90% số trang trại nuôi lợn tại Hà Nội sử dụng mô hình sản xuất KSH để tái sử dụng năng lượng và xử lý chất thải.
Cho tới nay người ta đã sáng chế ra rất nhiều loại thiết bị sản xuất KSH khác nhau, nhưng nói chung các thiết bị khí sinh học (TBKSH) gồm những phần chính như mô tảở hình 3.1 dưới đây.
Như mô tảở hình 3.1 ta thấy về cơ bản công trình KSH gồm có các bộ phận chính là: (1) Đầu vào là nơi nạp nguyên liệu mới vào bể phân huỷ; (2) Hầm phân huỷ (digester, còn gọi là hầm phản ứng-reactor) có chức năng chứa nguyên liệu và tạo môi trường cho quá trình phân huỷ kỵ khí xảy ra một cách thuận lợi; (3) Bộ phận chứa khí có chức năng thu và giữ KSH sinh ra để sử dụng khi cần thiết; (4) Đầu lấy khí ra từ bộ phận chứa khí; (5) Đầu ra là nơi lấy nguyên liệu đã phân huỷ ra khỏi hầm phân huỷ.
Về nguyên lý hoạt động thì dịch phân (bao gồm phân, nước tiểu và nước pha loãng) từ hệ thống chuồng trại được thu gom và được dẫn trực tiếp vào hầm phân hủy. Trong điều kiệm yếm khí, chất thải hữu cơ sẽ bị phân hủy. Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ trong hầm phân hủy xảy ra qua 3 giai đoạn: giai đoạn thủy phân và lên men, giai đoạn axit hóa và giai đoạn mêtan hóa (hình 3.2). Nhiệt độ tối ưu trong hầm phân hủy thông thường là 35oC đến 55oC. Tùy từng loại hầm, bên trong hầm có thểđược gắn thiết bịđảo trộn để đảm bảo đảo chất thải được trộn đều, tránh tạo các lớp hoặc lắng cặn và đảm bảo cung cấp đủ dinh dưỡng cho hoạt động của các vi sinh vật. Thời gian lưu của phân trong hầm từ 8-55 ngày tùy thuộc vào từng loại chất thải và loại thiết bị KSH nhau [23].
(2) (3)
(1) (5)
Trong quá trình phân hủy yếm khí, tùy thuộc vào thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi, thời gian lưu nước, tải trọng hữu cơ, nhiệt độ…mà tỉ lệ thành phần KSH sinh ra có thể khác nhau (bảng 3.1).
Bảng 3.1. Tỉ lệ phần trăm các khí trong biogas [23]
STT Khí Tỉ lệ (%) 1 CH4 55-65 2 CO2 35-45 3 N2 0-3 4 H2 0-1 5 H2S 0-1
Tùy theo mục đích sử dụng, khí sinh học được tạo ra sẽ được dẫn đi sử dụng trực tiếp hoặc được lọc trước khi sử dụng. Hàm lượng BOD, COD của nước thải sau quá trình xử lý yếm khí trong hầm biogas thường giảm 80-90% so với ban đầu,
Axít béo
monosarcarid aminoaxít Purin Pyrimidin Axít propionic Axít butyric Axít lactic Axít succinic HCOOH, CH3COOH, (CH3)3N
(Nguyên liệu của quá trình mêtan hóa)
CH4, CO2, H2O Giai đoạn thủy phân và lên men Giai đoạn axit hóa Giai đoạn mêtan hóa
các chất hữu cơ trong chất thải được chuyển hóa thành các chất vô cơ dễ tiêu [5]. Phần chất thải chưa được xử lý triệt để ở giai đoạn xử lý yếm khí có thể được tận dụng bón cho cây trồng hoặc nuôi cá, nếu không thì cần tiếp tục được xử lý (thường được xử lý bằng ao hồ tùy tiện) để đảm bảo đủ tiêu chuẩn trước thi thải ra môi trường.
3.1.1.2. Giới thiệu một số công trình KSH có công suất phù hợp cho xử lý chất thải chăn nuôi lợn ở quy mô trang trại
a. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số công trình KSH
Các công trình KSH có quy mô nhỏ chỉ thích hợp cho chăn nuôi quy mô hộ gia đình, các công trình đã áp dụng nhưng không có hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật hoặc các công trình vẫn đang trong quá trình nghiên cứu thử nghiệm thì không được xem xét giới thiệu. Các công trình KSH dưới đây là các công trình KSH đã được áp dụng ở nhiều nơi có công suất phù hợp cho xử lý chất thải chăn nuôi lợn ở quy mô trang trại.
1/ Công trình KSH dạng bể vòm cầu nắp cốđịnh [13]
Công trình KSH dạng bể vòm cầu nắp cốđịnh được áp dụng khá phổ biến tại các trang trại. Theo kết quả điều tra của dự án “Khảo sát đánh giá các loại mô hình KSH quy mô vừa“ của Văn phòng dự án KSH trung ương thì đối với các trang trại sử dụng các công trình KSH thì công trình loại này chiếm tới 76%. Dưới đây là sơ đồ công nghệ công trình KSH dạng bể vòm cầu nắp cốđịnh (hình 3.3).
(2)
Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ công trình KSH dạng bể vòm cầu nắp cố định