- Phương pháp điều tra bằng phiếu khảo sát: Tiến hành khảo sát cán bộ tại cơ quan quản lý nhà nước là Chi cục Chăn nuôi, Thú y và Thủy sản tỉnh Bình Dương, sau đó khảo sát cán bộ chính quyền cấp xã tại địa điểm khảo sát, mỗi xã khảo sát 5 hộ chăn nuôi, điều tra hiện trạng chăn nuôi cũng như tình hình phát sinh và xử lý chất thải tại các hộ, là cơ sở để xây dựng các tiêu chí của mô hình. Đồng thời, biết được công tác quản lý môi trường chăn nuôi của các cấp chính quyền. Phiếu khảo sát được đính kèm ở phụ lục.
- Phương pháp phỏng vấn nhanh: Phương pháp này giúp thu thập và cập nhật thêm các thông tin chưa có trong bảng câu hỏi, muốn lấy thêm ý kiến từ các đối tượng có liên quan. Sau khi phỏng vấn tiến hành phân tích, tổng hợp các thông tin đã thu thập được.
2.3.4. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
2.3.4.1. Phương pháp thống kê
Sử dụng phần mềm excel để thống kê số liệu thu thập được trong quá trình thực hiện đề tài:
+ Số lượng vật nuôi
+ Quy mô các cơ sở chăn nuôi, sự phân bố của các cơ sở này trên địa bàn, các loại mô hình nông nghiệp tại cơ sở.
2.3.4.2. Phương pháp xử lý số liệu
Dùng phần mềm Excel để xử lý số lượng vật nuôi đã thu thập trên thu được các kết quả về lượng phát sinh nước thải, khí nhà kính, chất thải rắn nhằm đánh giá hiện
trạng phát sinh. Ngoài ra, phương pháp còn sử dụng cho tính toán hệ thống xử lý nước thải cho đối tượng cụ thể, tính hiệu quả kinh tế của dự án tại một thời điểm. Các công thức sử dụng tính toán gồm:
- Nhu cầu sử dụng nước và phát sinh nước thải
+ Nhu cầu sử dụng nước cho chăn nuôi
Nhu cầu nước của từng loại vật nuôi (m3/năm) = Hệ số nhu cầu nước của từng vật nuôi (lít/con.ngày) x Thời gian nuôi trung bình (tháng) / 12 (tháng) x Lượng vật nuôi (con) x 10-3 x 365.
Bảng 2.1. Hệ số nhu cầu nước và thời gian nuôi trung bình của từng vật nuôi STT Loại vật nuôi Hệ số nhu cầu nước
(lít/con.ngày)
Thời gian nuôi trung bình (tháng) 1 Trâu 140 12 2 Bò 140 12 3 Heo 60 6 4 Gà 10,3 3 5 Vịt 10,3 3 6 Dê 54 6 7 Ngựa 145 12
(Nguồn: Quyết định 88/QĐ-UBND ban hành hướng dẫn thu thập, tính toán chỉ thị môi trường trên địa bàn tỉnh Bình Dương giai đoạn 2013 – 2020, 2014)
+ Lưu lượng nước thải
Nước thải chăn nuôi (m3/năm) = Hệ số phát thải nước thải của vật nuôi (m3/con.năm) x Thời gian nuôi trung bình (tháng) / 12 (tháng) x Số lượng vật nuôi (con).
Bảng 2.2. Hệ số phát thải nước thải của vật nuôi
STT Loại vật nuôi Hệ số phát thải nước thải
(m3/con.năm) 1 Trâu 8 2 Bò 8 3 Heo 14,6 4 Gà 3,2 5 Vịt 3,2 6 Dê 4,9 7 Ngựa 13,6
(Nguồn: Quyết định 88/QĐ-UBND ban hành hướng dẫn thu thập, tính toán chỉ thị môi trường trên địa bàn tỉnh Bình Dương giai đoạn 2013 – 2020, 2014)
- Lượng phát thải KNK
Khí nhà kính trong chăn nuôi phát sinh từ quá trình lên men đường ruột của vật nuôi và quản lý phân
+ Phát thải CH4
Áp dụng các công thức tính toán lượng phát thải CH4 từ quá trình lên men đường ruột và quản lý phân
E = EF(T) × N(T)
Trong đó:
E: Lượng phát thải metan từ quá trình lên men đường ruột (kgCH4/năm); N(T): Loại vật nuôi (con);
EF(T): Hệ số phát thải, kgCH4/năm.
Bảng 2.3. Hệ số phát thải metan từ quản lý phân và lên men đường ruột
STT Loại vật nuôi
Hệ số phát thải lên men đường ruột
(kg CH4/năm) Hệ số phát thải từ quản lý phân (kg CH4/năm) 1 Trâu 55 2 2 Bò 47 1 3 Heo 1 7 4 Gia cầm 0 0,02
(Nguồn: Ngăn ngừa và giảm thiểu phát thải khí nhà kính, 2016)
+ Phát thải N2O từ quá trình quản lý phân
N2OD = [∑ (∑ (NS T T× NexT× MS(T,S))) × EF3(s)] ×44
28
Trong đó:
N2O: Lượng phát thải N2O từ quản lý phân, (kg N2O/năm); N(T): Số vật nuôi từng loại (con);
MS(T,S): Hệ số, tra bảng 10A-4 đến 10A-9 của IPPC, Vol4, 2006;
EF3(s): Hệ số phát thải (kgN2O- N/kgN), tra bảng 10.21 của IPPC, Vol4, 2006; 44/28: Hệ số chuyển đổi từ phát thải ( N2O- N);
NexT: Lượng phát thải N trung bình hàng năm, (kg N/con/năm);
NexT = Nrate(T) × TAM
1000× 365
trong đó: Nrate(T): Tốc độ thải N, kg N (1000kg animal mass)-1; TAM: Sinh khối của từng loại vật nuôi.
Bảng 2.4. Hệ số Nrate và TAM của một số vật nuôi
STT Loại vật nuôi Nrate
(kg N/tấn/ngày) TAM (kg/con) 1 Trâu 0,32 450 2 Bò 0,34 275 3 Heo 0,42 60 4 Gà 0,82 1,8 5 Vịt 0,83 2,7 (Nguồn: IPPC, 2006) Hệ số EF3(s) theo IPPC:
Đối với quản lý và xử lý phân khác: EF = 0,005 kgN2O- N/kgNexT
Đối với hệ thống ủ khí: EF = 0,005 kgN2O- N/kgNexT
N2OG (MM) = (Nvolatilization - MMS × EF4) ×44
28
Trong đó:
N2OG (MM): Lượng phát thải N2O gián tiếp dựa vào lượng N bay hơi từ quá trình quản lý phân;
EF4: Hệ số phát thải, theo IPPC, 2006, vol 4 là 0,01 kg N2O – N; Nvolatilization – MMS =[∑ (∑ (NT× NexT× MS(T,S)) × (FracGasMS
100 T
S ]
(T,S)
trong đó: Nvolatilization – MMS: Lượng nitơ thất thoát do bay hơi, (kg N/năm); N(T): Số vật nuôi từng loại (con);
NexT: Lượng phát thải N trung bình hàng năm, (kg N/con/năm);
FracGasMS: Phần trăm nitrogen thất thoát, %, tra bảng 10.22 của IPPC, Vol4, 2006.
Nleaching – MMS =[∑ (∑ (NT× NexT× MS(T,S)) × (FracLossMS
100 T
S ]
(T,S)
Trong đó:
Nleaching – MMS: Lượng nitơ thất thoát do rò rỉ, (kg N/năm); N(T): Số vật nuôi từng loại (con);
NexT: Lượng phát thải N trung bình hàng năm, (kg N/con/năm);
MS(T,S): Hệ số, tra bảng 10A-4 đến 10A-9 của IPPC, Vol4, 2006;
FracGasMS: Phần trăm nitrogen thất thoát, %, tra bảng 10.22 của IPPC, Vol4, 2006. Tổng hợp phát thải từ quá trình chăn nuôi
Hệ số chuyển đổi từ CH4 và N2O sang CO2 tương đương như sau: 1g CH4 = 21g CO2
1g N2O= 310g CO2
- Phát sinh chất thải rắn
Lượng chất thải phát sinh (kg/ngày) = Lượng phân thải hàng ngày từng loại vật nuôi (kg/con) x Số lượng vật nuôi (con).
Bảng 2.5. Lượng phân thải ra ở các loại vật nuôi hàng ngày
STT Loại vật nuôi Lượng phân thải hàng ngày (kg/con)
1 Trâu 18 - 25
2 Bò 15 - 20
3 Lợn 1,2 - 4,0
4 Gà 0,02 - 0,05
5 Vịt 0,02 - 0,05
(Nguồn: Bài giảng Quản lý chất thải chăn nuôi, 2011) - Tính toán hệ thống xử lý nước thải trong mô hình
+ Song chắn rác bằng thép
Bảng 2.6. Các thông số thiết kế cho song chắn rác
Thông số Làm sạch thủ công
Rộng, mm 5 ÷ 15
Dày, mm 25 ÷ 38
Khe hở giữa các thanh, mm 10 ÷ 30
Độ dốc theo phương đứng, độ 30 ÷ 45
Tốc độ dòng chảy trong mương đặt song chắn rác. m/s 0.3 ÷ 0.6
Tổn thất áp lực cho phép 150
(Nguồn: Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, 2010)
Chiều cao lớp nước trong mương:
ℎ = Q
max h
3600 × 𝑣 × 𝐵
Trong đó:
v: vận tốc nước chảy trong mương v= 0,4 m/s
B: chiều rộng mương đặt song chắn rác, chọn B = 0,5 m. Số khe hở song chắn: (trang 117, (Lâm Minh Triết, 2010))
𝑛 = Q
max h
𝑣 × ℎ × 𝑙× 𝑘
Trong đó:
v: tốc độ nước chảy qua song chắn, chọn v = 0,9 m/s.
l: khoảng cách giữa các khe hở, chọn b = 16 mm = 0,016 m. ( theo điều 8.2.1 TCVN 7957 – 2008, khoảng 15 – 20 mm).
k: hệ số tính đến mức độ cản trở của dòng chảy do hệ thống cào rác, k = 1,05. h: chiều cao mực nước trong song chắn rác,
Số khe tương ứng m = n + 1.
Chiều rộng song chắn rác được tính theo công thức:
Bs = S × (n - 1) + (l × n) (trang 118, (Lâm Minh Triết, 2010))
Trong đó:
Kiểm tra lại tốc độ dòng chảy ở phần mở rộng trước song chắn. Vận tốc này không được nhỏ hơn 0.4 (m/s).
𝑉𝑘𝑡𝑟𝑎 = 𝑄ℎ
𝑚𝑎𝑥
𝐵𝑠× ℎ
Chọn góc nghiêng của song chắn so với hướng dòng chảy, 𝛼 = 60°. Chiều dài đoạn mở rộng trước trước song chắc rác (góc 20°):
𝐿1 = 𝐵𝑠− 𝐵𝑚 2 × 𝑡𝑔20°
Trong đó:
Bs: chiều rộng của song chắn;
Bm: chiều rộng của mương dẫn nước thải vào; Chiều dài đoạn thu hẹp sau song chắn rác:
L2 = 0,5 × L1
Chiều dài xây dựng của phần mương để lắp đặt song chắn:
L = L1 + L2 + Ls (trang 119, (Lâm Minh Triết, 2010))
Trong đó:
Ls: chiều dài phần mương đặt song chắn rác, Ls = 1,5 m Chiều sâu xây dựng của phần mương đặt song chắn:
H = h + hs + 0,5 (trang 119, (Lâm Minh Triết, 2010))
Trong đó:
h: chiều cao lớp nước trong mương, m. hs: tổn thất áp lực ở song chắn rác, m.
0,5: khoảng cách giữa cốc sàn nhà đặt song chắn rác mược nước cao nhất. + Hầm Biogas
Xác định lượng phân heo thải ra trong ngày: mphân = p*N, trong đó p: lượng phân heo thải ra trong một ngày, p = 1,2 – 4,0 (kg/con) (Bùi Hữu Đoàn, 2011).
Xác định thể tích khí sinh học sinh ra : VKSH = mphân*Y, trong đó Y: hiệu suất sinh khí của heo 40-60 (l/kg/ngày) và của người là 60-70 (l/kg/ngày) (Bùi Hữu Đoàn, 2011).
Bảng 2.7. Lượng chất thải và hiệu suất sinh khí của heo Lượng chất thải
(kg/ngày)
Hiệu suất sinh khí (lít/kg.ngày)
Tỷ lệ pha loãng (kg/lít)
1,2 - 4 40 – 60 1:1
(Nguồn: Quản lý chất thải chăn nuôi, 2011)
Lượng nguyên liệu nạp vào hằng ngày: Sd= (1+N)*Md Trong đó:
N: Tỷ lệ pha loãng (lít/kg)
Md: Lượng chất thải nạp vào hàng ngày (kg/ngày) Thể tích phân giải:
Vd = Sd*RT/1.000 (trang 39, (Bùi Hữu Đoàn, 2011)) Trong đó:
Vd: Thể tích phân giải (m3);
RT: Thời gian lưu giữ, đối với động vật là 30-60 ngày.
Bảng 2.8. Thời gian lưu chất thải theo nhiệt độ
Nhiệt độ trung bình (0C) Thời gian lưu (ngày)
10-15 60
15-20 50
>20 40
(Nguồn: Tiêu chuẩn ngành: 10TCN492-2002)
Thể tích trữ khí:
Vg = G*K Trong đó:
Vg: Thể tích trữ khí (m3);
G: Công suất của hầm biogas (m3); K: Hệ số tích trữ khí.
Nếu sử dụng đun nấu, thắp sáng hàng ngày chỉ cần trữ khí ban đêm (12 giờ) nên lấy K=12/24=0,5. Nếu chỉ dùng khí để chạy máy phát điện hoặc thắp sáng ban đêm thì thời gian trữ khí lâu nhất là 20 giờ/ngày: K=20/24 ≈ 0,8.
Thể tích bể điều áp (Vc): Thể tích hữu hiệu của bể điều áp phải bằng thể tích khí cần trữ Vc = Vg
Tổng thể tích hầm biogas:
Vbiogas = Vd + Vg + Vc
Về mặt cấu tạo bể bao gồm 3 bộ phận chính là bể phân giải, bộ phận chứa khí và bộ phận điều áp. Cả ba bộ phần này đều được kết hợp nằm trong một khối. Cả khối được chôn chìm dưới mặt đất.
+ Bể BASTAF
Bảng 2.9. Thông số phục vụ tính toán bể BASTAF
STT Thông số Giá trị
1 Số người, N (người) 5
2 Tiêu chuẩn thải nước, q(lít/người.ngày) 340
3 Nhiệt độ nước thải, (oC) 25
4 Lượng bùn tích lũy hàng năm, r (lít/người.năm) 40 5 Thời gian cần thiết để phân hủy cặn, tb (ngày) 40
6 Chu kỳ hút bùn, T (năm) 3
(Nguồn: Bài giảng bể tự hoại và bể tự hoại cải tiến, 2007)
Bể BASTAF được thiết kế với một ngăn chứa và hai ngăn dòng hướng lên và một ngăn lọc kỵ khí. Tổng thể tích bể BASTAF (m3) được tính bằng tổng dung tích ướt của bể Vư cộng với dung tích phần lưu không tính từ mặt nước lên tấm che đan nắp bể Vk.
V = Vư + Vk
Dung tích ướt của bể được tính bằng tổng dung tích vùng tích lũy cặn đã phân hủy (Vt), vùng chứa cặn tươi, đang tham gia quá trình phân hủy (Vb), vùng tách cặn hay vùng lắng (Vn), và vùng tích lũy váng – chất nổi (Vv).
Dung tích cần thiết của vùng tách cặn (Vn, m3) của bể như sau: Vn = N.q.tn/1000
Trong đó:
tn: Thời gian lưu nước tối thiểu để lắng cặn, ngày (tra Bảng 2.10); N: Số người dùng bể, người;
q : Tiêu chuẩn thải nước, lít/người.ngày.
Bảng 2.10. Thời gian lưu nước tối thiểu để lắng cặn Lưu lượng
nước thải (m3/ngày)
Thời gian lưu nước tối thiểu tn, ngày
Bể tự hoại xử lý nước đen + xám Bể tự hoại xử lý nước đen từ nhà vệ sinh < 6 1 2 7 - 8 0,9 1,8 9 0,8 1,6 10 – 11 0,7 1,4 12 0,6 1,3 13 0,6 1,2 > 14 0,5 1
(Nguồn: Tiêu chuẩn xây dựng, 2008)
Dung tích cần thiết của vùng phân hủy cặn tươi (Vb, m3), lấy nhiệt độ trung bình của nước thải là 25oC:
Vb= 0,5.N.tb/1000
Dung tích vùng cặn tích lũy và váng nổi, với bể xử lý nước xám, nước đen. Vt+v = 1,4.r.N.T/1000
r: Lượng cặn đã phân hủy tích lũy của một người trong 1 năm, r = 40 lít/người.năm;
T: Chu kỳ thu bùn, T = 3 ngày.
Dung tích phần lưu không trên mặt nước của bể tự hoại Vk được lấy bằng 20% dung tích ướt Vư.
Vk = 0,2Vư Tính hiệu quả kinh tế của dự án tại 1 thời điểm:
NPV = Tổng thu nhập – tổng chi phí đầu tư ban đầu – chi phí vận hành Quy đổi giá trị về cùng thời 1
(1+𝑟)𝑥 trong đó: r là lãi suất ngân hàng; x là số năm tính từ thời điểm đầu tư.
2.3.5. Phương pháp lấy mẫu, phân tích
Phương pháp được sử dụng để phân tích thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải tại hộ trên địa bàn tỉnh. Cần phải lấy mẫu, thu thập các thông số, chỉ tiêu về môi trường nước như: nhiệt độ, pH, chất rắn lơ lửng (SS), BOD5 (nhu cầu oxi sinh học), COD (nhu cầu oxi hóa học), tổng nitơ, tổng photpho, Coliform.
Lấy mẫu và bảo quản mẫu nước thải chăn nuôi:
- Các mẫu nước thải được lấy theo TCVN 5999:1995. Tiến hành lấy 3 mẫu nước thải đầu ra.
- Mẫu được chứa trong chai nhựa được bảo quản lạnh trong quá trình vận chuyển và lưu giữ trong tủ lạnh ở phòng thí nghiệm và được phân tích ngay sau khi đưa về phòng phân tích.
2.3.6. Phương pháp đề xuất mô hình
Xác định tiêu chí của mô hình dựa vào các chiến lược và quyết định tăng trưởng xanh của ngành nông nghiệp phù hợp với hiện trạng xử lý môi trường ở các hộ chăn nuôi trên địa bàn từ đó đề xuất mô hình phù hợp với các tiêu chí đề ra. Mô hình VACB đề xuất phối hợp nhiều biện pháp xử lý như:
- Xử lý nước thải: song chắn, biogas, lắng-lọc, ao sinh học,...Sử dụng biện pháp xử lý nước thải bằng các công nghệ có chi phí đầu tư, vận hành đơn giản, các hộ dân dễ dàng tiếp cận với mô hình;
- Xử lý chất thải rắn: biogas, ủ phân,...nhằm xử lý chất thải thu hồi năng lượng phục vụ sinh hoạt và tận dụng chất thải bón cho vườn;
- Giảm thiểu KNK: áp dụng giải pháp quản lý phân: ủ phân, biogas; sử dụng khí sinh học thay thế gas, củi làm nhiên liệu sử dụng cho sinh hoạt gia đình .
CHƯƠNG 3:
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Hiện trạng chăn nuôi trên địa bàn
3.1.1. Tình hình chăn nuôi
Xã Hiếu Liêm gồm: ấp Cây Dâu, ấp Chánh Hưng và ấp Cây Dừng là xã có ngành chăn nuôi phát triển và là một trong những xã trọng điểm của huyện Bắc Tân Uyên về phát triển chăn nuôi tập trung với diện tích chăn nuôi 2671,5 m2. Qua điều tra chăn nuôi trên địa bàn toàn xã đến thời điểm tháng 5/2020, cơ cấu vật nuôi trên địa bàn toàn xã là:
Bảng 3.1. Số lượng vật nuôi
STT Loại vật nuôi Lượng vật nuôi (con)
1 Heo 32.959
2 Gà 3.165
3 Vịt 720
(Nguồn: Ủy ban nhân dân xã Hiếu Liêm, 2020)
Đàn heo của xã gia tăng bình quân cao nhất, với mức tăng trung bình lên tới 4,3%/năm. Tổng số lượng đàn heo tăng nhanh, quy mô ngày càng lớn hơn và trở thành một trong những ngành kinh tế quan trọng của xã.
Hình 3.1. Biểu đồ tổng đàn heo trên địa bàn xã
Quy mô đàn heo là 32.959 con trong đó gồm heo nái gồm 1.260 con và heo thịt là 31.699 con. Đàn heo của xã phân bố không đồng đều có sự chênh lệch khá lớn về tổng đàn giữa các ấp. Đứng đầu là ấp cây Dừng với 20.489 con cao gấp hơn 8 lần so với ấp có đàn thấp nhất. Do đây là khu vực có nhiều trang trại, đất rộng và trồng cây cao su lâu năm. Tiếp sau đó là ấp Cây Dâu 10.082 con và ấp Chánh Hưng 2.388 con. Mật độ chăn
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
nuôi càng lớn, thì khả năng ô nhiễm do chất thải chăn nuôi càng cao, cần biết chính xác hiện trạng để có biện pháp xử lý phù hợp.
Về chăn nuôi gia cầm đa số là chăn nuôi tập trung và các trang trại chủ yếu ở ấp Chánh Hưng với 8 trang trại.
3.1.2.Hiện trạng phân bố
Theo số liệu khảo sát thực tế, trên địa bàn xã có 106 cơ sở hoạt động chăn nuôi