Thuyết minh quy trình công nghệ
Nước thải được thu gom bằng hệ thống ống dẫn kín để tránh tạo mùi hôi, nước thải được chảy qua song chắn rác lớn nhằm loại bỏ vật thể kích thướt lớn như túi ni long,.. sau đó nước được chảy về Hầm biogas.
Tại đây, nước thải được lưu lại với thời gian lý thuyết là 20 ngày và thực tế là 45 ngày -70 ngày, do vậy việc thiết kế bể này phải có dung tích lớn. nước thải chăn nuôi heo có hàm lượng chất hữu cơ cao và sử dụng hàm biogas cho công đoạn này để phân hủy kỵ khí nước thải là hợp lý mang lại hiệu quả cao, dễ dàng quản lý. Nước thải sau khi qua hầm Biogas, BOD giảm 45% - 50%, lượng SS giảm 70% - 80% và tiếp tục được lưu lại tại bể Điều hòa nhằm ổn định lượng nước thải, đảm bảo cung cấp đầy đủ lượng nước thải cho các công trình xử lý tiếp theo. Nước thải chăn nuôi heo được bơm vào bể thiếu khí nhằm phân hủy hai chất ô nhiễm cứng đầu là Nito và Photpho. Tại bể này quá trình khử nitrate diễn ra, bước thứ hai theo sau quá trình nitrate hóa, là quá trình khử nitrate- nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide(N2O) hoặc nitrite oxide (NO) được thực hiện trong môi trường thiếu khí (anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơ hoặc vô cơ.
Hai con đường khử nitrate có thể xảy ra trong hệ thống sinh học đó là : Đồng hóa : Con đường đồng hóa liên quan đến khử nitrate thành ammonia sử dụng cho tổng hợp tế bào. Nó xảy ra khi ammonia không có sẵn, độc lập với sự ức chế của oxy.
Dị hóa (hay khử nitrate) : Khử nitrate bằng con đường dị hóa liên quan đến sự khử nitrate thành oxide nitrite, oxide nitrous và nitơ :
NO3-> NO2- > NO(g) ->N2O (g) ->N2(g) lượng Nito và photpho được phân hủy từ 80 – 90% sau đó nước thải tiếp tục chảy sang bể sinh học hiếu khí và quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra, lượng BOD sẽ tiếp tục được oxy hóa nhờ vi sinh vật hiếu khí có trong bể, hỗn hợp bùn và nước thải chảy sang bể lắng nhằm tách nước thải và bùn vi sinh ra với nhau, phần nước trong sau lắng được chảy sang hồ ổn định để quá trình xử lý được tiếp diễn và xử lý triệt để toàn bộ lượng chất ô nhiễm bởi thực vật. Phần bùn sau lắng được bơm tuần hoàn ngược về bể thiếu khí nhằm bổ sung vi sinh cho quá trình xử lý. Nước được lưu lại trong hồ sinh học có thể được dùng để tưới cây, rửa sàng nhà,…. Trước khi nước ra hệ thống thoát ra ngoài môi trường phải qua công đoạn cuối cùng là khử trùng nhằm tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải và bồn lọc áp lực nhằm loại bỏ toàn bộ lượng SS không lắng được trong bể lắng và hồ sinh học. Đến đây nước thải đã hoàn toàn đạt QCVN 40:2011/Cột B.
Thực tế khi điều tra 45 hộ chăn nuôi trên địa bàn xã Liên Nghĩa ở 3 quy mô nghiên cứu là hộ gia đình, gia trại, trang trại thì chất thải lỏng được thu gom
và xử lý như sau: Bên cạnh việc xử lý chất thải chăn nuôi thì việc vệ sinh chuồng trại, khử mùi của các hộ chăn nuôi còn kém. Các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ hầu như không bao giờ sử dụng vôi, các chế phẩm vi sinh hay các loại thuốc sát trùng để vệ sinh chuồng trại. Ở quy mô gia trại, trang trại thì tiến hành với tần suất rất thấp. Các chủ gia trại, trang trại chỉ dùng vôi khoảng 1 lần/tháng hoặc dùng chế phầm vi sinh, phun thuốc sát trùng 3 tháng/lần. Thường vào những thời gian kết thức 1 lứa lợn hoặc khi thời tiết thay đổi,có dịch bệnh thì việc vệ sinh, sát trùng chuồng trại mới được chú ý, tần suất thực hiện mới tăng lên.
Bảng 4.14. Tỷ lệ lượng chất thải lỏng được xử lý bằng các phương pháp
Đơn vị tính: %
Quy mô Phương pháp
Tưới cây Biogas Thải trực tiếp ra môi trường
Hộ gia đình - - 100
Gia trại - 80,67 20,33
Trang trại 5 88,07 11,93
Nguồn: Tổng hợp kết quả điều tra (8/2015) 100% các hộ gia đình chăn nuôi nhỏ lẻ xả trực tiếp nước thải ra ngoài môi trường mà chưa hề qua biện pháp xử lý nào. Các hộ gia đình chưa có bể biogas nên nước thải (nước tiểu + nước rửa chuồng) được thải thẳng ra cống, rãnh.
Nguồn tiếp nhận nước thải rửa chuồng ở các hộ điều tra
Theo kết quả điều tra: 45 hộ
Bảng 4.15. Nơi thải nước rửa chuồng trại
Vị trí Số lượng (hộ) Tỷ lệ (%)
Đổ ra ao, hồ 5 11,11
Đổ vào hố thu gom 3 6,67
Đổ ra vườn 10 22,22
Khác (kênh, rãnh…) 27 60,00
Nguồn: Tổng hợp phiếu điều tra Qua bảng ta thấy tỷ lệ các hộ cho nước rửa chuồng chảy vào hố thu gom thấp chiếm 6,67%; 11,11% các hộ đổ vào ao, hồ của gia đình; và chiếm tới 60% để chất thải chăn nuôi trực tiếp thải ra các kênh, rãnh ngay phía sau chuồng chăn nuôi. Đây là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm môi trường và làm gia tăng khí nhà kính trong chăn nuôi. Điều này xuất phát từ nhiều nguyên nhân khác nhau,
để xây dựng một hầm biogas đạt chuẩn như hiện nay, kinh phí không dưới 14 triệu đồng, vốn đầu tư ban đầu khá lớn
• Xử lý nước thải bằng cây thủy sinh:
Nước thải từ các trại chăn nuôi chứa rất nhiều nitrogen, phosphorus và những hợp chất vô cơ có thể hoà tan được. Rất khó tách những chất thải này khỏi nước bằng cách lọc thông thường. Tuy nhiên một số loại cây thủy sinh như bèo lục bình, cỏ hương bài, cỏ muỗi nước có thể xử lý nước thải, vừa ít tốn kinh phí lại thân thiện với môi trường.
- Cây muỗi nước (còn gọi cây cần tây nước) là loại bản địa của vùng Đông Nam Á, thân và lá của nó có thể ăn sống hoặc chín như một loại rau. Nó sinh sản theo cách phân chia rễ và sinh trưởng tốt trong môi trường nước nông cho tới 20 cm.
- Cây bèo lục bình (bèo Nhật Bản) có nguồn gốc Nam Mỹ, sinh trưởng và phát triển nhanh, khoẻ và nổi trên mặt nước. Để tăng trưởng, lục bình sử dụng dinh dưỡng từ hệ vi sinh vật sống cộng sinh ở phần rễ, cộng đồng vi sinh vật này sử dụng chất ô nhiễm trong nước thông qua quá trình trao đổi chất. Rễ lục bình hoạt động như hệ thống lọc cơ học và giúp các chất ô nhiễm lơ lửng bám vào sau đó lắng đọng. Nhờ cơ chế tổng hợp này mà các chất ô nhiễm trong nước (BOD, chất dinh dưỡng, chất hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vật) được chuyển đổi và lắng đọng. Sau đó, quá trình loại bỏ cơ học (vớt lục bình ra khỏi ao) sẽ giúp loại bỏ chất ô nhiễm khỏi môi trường nước thải.
- Cỏ Hương Bài/Hương Lau (Vetiver/Chrysopogon zizanioides). Có thể mọc cao tới 1,5 m và tạo thành các bụi cây. Thân cây cao, các lá dài, mỏng và cứng. Hệ thống rễ của cỏ hương bài mọc thẳng và sâu xuống dưới đất tới độ sâu 2 - 4 m. Nó có quan hệ họ hàng gần gũi với các loài cỏ có hương thơm khác như sả (Cymbopogon citratus, C.nardus, C. winterianus, C. martinii). Cỏ hương bài khá dễ trồng, dễ sống, chịu hạn tốt, ít bị sâu bệnh, thấm nước và giữ nước. Nó vừa ưa khô vừa ưa nước, trồng được ở bất kỳ loại đất nào, không kể độ mầu mỡ. Thân cây giúp làm lắng các chất bẩn đục trong nước, nước mưa từ thân chảy xuống được lọc ngấm xuống đất giúp giữ sạch nguồn nước ngầm. Ở Việt Nam, cỏ hương bài thực ra đã được du nhập rất lâu những chủ yếu được trồng để lấy tinh dầu, gần đây đã bước đầu có một số thử nghiệm chức năng xử lý chất thải của cỏ hương bài tại nhà máy chế biến thủy sản cho kết quả hàm lượng Nitơ tổng số giảm 91% sau 72 giờ, COD giảm đáng kể, từ 420 mg/l xuống còn 120 mg/l
sau 12 ngày xử lý, giảm 1,92 lần so với trước khi xử lý. Hàm lượng P giảm 2,5 lần so với trước khi xử lý. Nguồn nước sau khi xử lý có giá trị các thông số kỹ thuật hầu hết đạt QCVN 08:2008/BTNMT nước mặt loại B1.
Theo Nguyễn Tuấn Phong và Lê Việt Dũng (2003) thì trực tiếp trồng cỏ hương bài trong môi trường chất thải nuôi lợn có BOD 245,8g/lít, sau thời gian 32 ngày thí nghiệm, BOD giảm 40% còn lại 146,3g/lít, điều này chứng tỏ cỏ Hương Bài có khả năng xử lý chất thải chăn nuôi heo hữu hiệu, rẻ tiền và dễ nhân rộng.
• Thực trạng xử lý chất thải khí.
Chăn nuôi lợn tạo ra lượng khí thải khổng lồ, gây thiệt hại môi trường và là một trong những nguyên nhân gây ra tình trạng biến đổi khí hậu toàn cầu. Chính vì vậy giảm lượng khí thải từ hoạt động chăn nuôi có vai trò và ý nghĩa quan trọng. Để giải quyết những vấn đề trên và hướng tới một nền chăn nuôi an toàn bền vững, dưới đây sẽ giới thiệu một số giải pháp xử lý chất thải và giảm thiểu tác động đã được áp dụng thành công tại các cơ sở chăn nuôi lợn.
• Môi trường không khí
Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí: Hệ thống chuồng trại và hệ thống mương thoát nước thải cục bộ.
Theo kết quả khảo sát: Do điều kiện kinh tế và kiến thức của người dân còn hạn chế về kỹ thuật chăn nuôi theo phương thức bán công nghiệp quy mô gia trại nên các hộ gia đình chưa đảm bảo khoảng cách an toàn trong chăn nuôi, tất cả các loại vật nuôi đều được nhốt chung vào một chuồng, dẫn đến dễ bùng phát dịch bệnh...Mặc dù, hệ thống chuồng trại vẫn được người dân thường xuyên phun nước rửa, nhưng mùi do phân, nước tiểu của lợn và các loại gia cầm vẫn phát sinh. Ngoài ra, một số hộ chăn nuôi vẫn còn sử dụng kiểu chuồng cũ trước đây có nơi chứa phân ngay tại chuồng, kiểu chuồng không hợp lý này dễ gây bệnh cho lợn. Mùi này chủ yếu là do các khí CO2, CH4, NH3, H2S, mercaptan.
+ Nhóm 1 Các khí gây kích thích: nhóm khí này gây tổn thương hệ hô hấp và phổi, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc đường hô hấp. Chúng bao gồm H2S, NH3, indol, skatol và phenol ở nồng độ bán cấp tính. Ngoài ra, NH3 là khí kích ứng đường hô hấp trên như mũi, họng, thanh quản, khí quản. Khí NH3 kích ứng rất mạnh đối với mắt, làm giảm thị lực. Nồng độ NH3 trên 100mg/m3 gây kích ứng đường hô hấp một cách rõ rệt.
những khí này trơ về mặt sinh lý. Tuy nhiên, nếu hít vào với nồng độ cao sẽ làm giảm khả năng tiếp nhận oxy của quá trình hô hấp và gây nên hiện tượng ngạt.
Các khí gây ngạt hóa học nhu CO: là những chất khí gây ngạt bởi chúng kết hợp với hemoglobin của hồng cầu máu gây ngăn cản quá trình thu nhận hay quá trình sử dụng oxy các mô bào.
+ Nhóm 3 Các khí gây mê: đại diện nhóm này là các hydrocacbon, có ảnh hưởng nhỏ hoặc không gây ảnh hưởng tới phổi nhưng được hấp thụ vào máu có tác dụng như dược phẩm gây mê.
+ Nhóm 4 Các chất khác: những chất này bao gồm các nguyên tố và hợp chất độc dễ bay hơi. Chúng tạo ra các khí có nhiều tác dụng khác nhau sau khi được hấp thu vào cơ thể chẳng hạn như khí H2S ở nồng độ cấp tính.
Tuy nhiên, ở các hộ chăn nuôi, nồng độ các khí gây mùi thấp nên không gây độc cho người chăn nuôi.
Nhằm khắc phục các tồn tại và giảm thiểu ảnh hưởng của chăn nuôi lợn đến môi trường thì:
Thường xuyên vệ sinh chuồng trại để giảm thiểu mùi hôi phát sinh trong quá trình chăn nuôi. Khí thải trong quá trình nuôi nhốt, tồn trữ chất thải phải được xử lý bằng các biện pháp thích hợp để không phát sinh mùi hôi ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
4.4. ĐÁNH GIÁ QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN THEO CÁC MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU THEO CÁC MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU
4.4.1. Đánh giá của người nghiên cứu
Qua nghiên cứu tổng hợp và thống kê, hiện nay, tổng đàn lợn cả nước đạt 27,2 triệu con, ngành chăn nuôi lợn trên cả nước nói chung và địa bàn nghiên cứu nói riêng phát triển với tốc độ rất nhanh nhưng chủ yếu là tự phát và chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi. Do đó năng suất chăn nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trường một cách trầm trọng. Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn chất thải, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý và nước thải xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng. Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa, do trong
chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, trứng giun. Tổ chức Y tế Thế giới đã cảnh báo, nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người. Theo Báo cáo tổng kết của Viện Chăn nuôi, nồng độ khí H2S và NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số Vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra nước thải chăn nuôi còn có chứa Coliform, E.coli, COD... và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Ô nhiễm môi trường khu vực trại chăn nuôi do sự phân hủy các chất hữu cơ có mặt trong phân và nước thải của lợn. Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn thì các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nhiều loại khí trong đó có trên 40 loại gây mùi, chủ yếu là H2S và NH3. Trong điều kiện kỵ khí cộng với sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphát (SO42- ) thành sunphua (S2-). Trong điều kiện bình thường thì H2S là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi. Nồng độ S2- tại hố thu nước thải chăn nuôi lợn có thể lên đến 330 mg/l cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn (theo TCVN 5945 - 2005 cột C nồng độ sunfua là 1,0mg/l).
Chính vì lẽ đó mà tỷ lệ xử lý được của bể biogas ở các trang trại còn thấp hơn ở các gia trại, chỉ đạt có 6,9%. Nhìn chung thì hầu hết các ngày trong năm lượng thải xuống bể biogas mỗi ngày đều lớn hơn rất nhiều lần so với lượng lý thuyết mà bể biogas xử lý được nên chất thải (rắn + lỏng) được cho xuống để xử lý thực chất chỉ là đi qua bể biogas để thải ra ngoài môi trường chứ không được lưu lại ở bể để xử lý. Vì vậy sản phẩm (nước thải và bùn thải) đi ra từ bể biogas vẫn có màu đen, và mùi hôi thối rất nặng. Lượng thải này thì được thải trực tiếp vào các kênh mương, ao làng thông qua các cống rãnh gây ô nhiễm đáng kể tới môi trường xung quanh, mất mỹ quan và ảnh hưởng tới sức khỏe người dân trong làng, xã. Chính vì thế hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng biện pháp biogas ở địa bàn xã còn rất thấp.
Đối với chất thải rắn thì ngoài phương pháp xử lý chủ yếu là biogas còn được xử lý bằng phương pháp ủ phân. Tuy nhiên người dân ủ chưa đúng kĩ thuật, hầu như các hộ mới chỉ là thu gom phân chất thành đống, rắc vôi hoặc cho vỏ trấu. Rất ít hộ chăn nuôi cho thêm một ít chế phẩm vi sinh để tăng hiệu quả ủ