Phần mềm STAN (subSTance flow ANalysis) do nhóm chuyên gia của Áo phát triển, nhằm giải quyết các vấn đề bất cập trong quá trình sử dụng MFA. Giao diện bên ngoài bao gồm: các cửa sổ chương trình và có thế tùy biến theo nội dung của từng MFA. Một số thanh công cụ cơ bản phía trên cửa số thể hiện các câu lệnh quan trọng nhất trong việc thiết lập và tính toán MFA.
Phần mềm có thanh công cụ để vẽ hình bên phía tay trái của cửa sổ giao diện, để thiết kế các phần chính của MFA như: hoạt động (process), các tiến trình (flows), đường biên của hệ thống (system boundary) và phần chữ (text). Trong cửa sổ Model Explorer, mô hình MFA được mô tả từng hoạt động và các tiến trình theo dạng hình cây nằm phía tay trái của màn hình. Mỗi hoạt động cũng như tiến trình của mô hình có thể thay đổi thuộc tính hay dữ liệu tại phần thuộc tính (properties) nằm phía tay phải của màn hình (xem Hình 1.3). Tại cửa sổ thuộc tính, các dữ liệu này có thể chỉnh sửa cho phù hợp của nội dung MFA. Cửa sổ Trace Output sẽ thể hiện các lời nhắn và tiến trình tính toán cũng như các lỗi sai trong quá trình tính toán (nếu có) nằm ở phía dưới cũng của màn hình.
Theo như mặc định của chương trình, khi thiết kế một hoạt động (process) vào MFA thì không bao gồm phần tổn thất (stock) hay hệ thống nhỏ (subsystem) bên trong chính hệ thống đó. Nếu hoạt động đó có bao gồm tổn thất hay hệ thống nhỏ bên trong thì sẽ được thêm vào bằng cách đánh dấu vào ô “stock” hay “sub- system” ở cửa sổ thuộc tính (properties). Hệ thống nhỏ trong một hoạt động được thiết kế tương tự như hoạt động và có thể được mô hình hóa chi tiết bên trong cấu trúc của hoạt động. Các tiến trình liên quan một hoạt động được thể hiện bằng các mũi tên dọc theo chu vi của hình chữ nhật thể hiện hoạt động đó. Số lượng các tiến trình sẽ quyết định đổi kích thước của hình chữ nhật thể hiện quá trình. Kết nối giữa hai quá trình là các tiến trình (flows), còn tiến trình nhập khẩu (import flows) và tiến trình xuất khẩu (export flows) được sử dụng để kết nối các hoạt động với các quá trình khác bên ngoài đường biên của hệ thống. Phần chữ và các biến số của hệ thống có thể được chỉnh sửa riêng lẻ, sau đó, phần mềm sẽ tự cập nhật vào hệ thống. Sơ đồ của MFA sẽ được tự động hệ thống hóa các tiến trình (flow) bằng cách đánh số sau khi thiết kế trên STAN (Hình 1.5).
Hình 1.5. MFA được hệ thống hóa trên STAN
1.3.3. Nhập dữ liệu, tính toán và hiển thị kết quả
Nhập dữ liệu
Các dữ liệu như: khối lượng tiến trình (mass flows), lưu trữ (stocks), nồng độ (concentrations) và hệ số luân chuyển (transfer coefficients) sẽ được nhập bằng tay với đơn vị và sai số của dữ liệu cho các lớp dữ liệu khác nhau (1 x hàng hóa, n x vật chất và 1 x năng lượng) và khoảng thời gian. Các đơn vị phổ biến của các biến số được định nghĩa sẵn trong chương trình, trong trường hợp biến số có đơn vị đặc biệt thì người dùng có thể tùy biến nhập vào chương trình. Khi mô hình xuất ra hình vẽ, đơn vị của các biến số sẽ được tự động qui đổi theo đơn vị của khối lượng tiến trình và lưu trữ (Hình 1.6). Sai số của dữ liệu được tính toán theo công thức giá trị trung bình (mean value) và sai số tiêu chuẩn (standard deviation).
Hình 1.6. MFA sau khi nhập số liệu
(Nguồn: Phạm Thị Thúy và Vũ Thị Minh Thanh, 2014)
Tính toán
Hình vẽ của mô hình được xuất ra từ phần mềm STAN dựa trên các số liệu tính toán từ bốn loại công thức tính toán.
Công thức tính toán cân bằng:
∑đầu vào = ∑đầu ra + thay đổi tổn thất
đầu ra x = hệ số luân chuyển đến đầu ra x + ∑đầu vào Công thức tính toán tổn thất:
tổn thấtgiai đoạn i+1 = tổn thấtgiai đoạn + thay đổi tổn thấtgiai đoạn i
Công thức tính toán dựa trên nồng độ vật chất:
Khối lượngvật chất = khối lượnghàng hóa + nồng độvật chất
Dựa trên bốn công thức trên, những dữ liệu cần thiết sẽ được sử dụng tính toán và những dữ liệu không sử dụng trong tính toán sẽ được tự động sử dụng để kiểm chứng các dữ liệu chưa biết (dữ liệu đối chiếu). Tất cả các dữ liệu hiện có trong các lớp và chu kỳ sẽ được sử dụng một cách đồng thời. Do đó, các lỗi trong quá trình tính toán sẽ được tự động phát hiện thông qua các phép kiểm tra xác suất.
Hiển thị kết quả
Kết quả tính toán được hiển thị theo định dạng của sơ đồ Sankey với các khối hình vẽ khác nhau. Do đó, chiều dày của mũi tên thể hiện khối lượng của các tiến trình (Hình 1.7). Tỷ lệ của các hình vẽ có thể tùy biến chỉnh sửa.
Các giá trị tính toán của từng đối tượng có thể được tùy biến trong cửa sổ Properties. Với mô hình được xây dựng với nhiều chu kỳ, phần mềm cũng có thể hiển thị các giá trị của từng tiến trình riêng lẻ cũng như một thời gian cụ thể.
Sơ đồ của mô hình có thể xuất ra các định dạng khác nhau như: bmp, emf, exif, gif, icon, jpeg, pmg, tiff, wmf.
STAN cho phép khắc phục được nhược điểm của MFA truyền thống, cho phép áp dụng MFA như một công cụ hữu hiệu trong phân tích, đánh giá, quy hoạch và thực thi hệ thống quán lý chất thải đô thị.
CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu
Chất thải phát sinh từ các hoạt động nuôi gà tại xã Đỗ Động, Thanh Oai, thành phố Hà Nội.
2.1.2 Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu được thực hiện tại xã Đỗ Động, huyện Thanh Oai, thành phố Hà Nội, có diện tích 6,36 km², dân số năm 2018 là 4766 người, mật độ dân số đạt 749 người/km² (Theo Tổng cục Thống kê, 2018). Đây là khu vực mang đặc điểm kinh tế - xã hội điển hình cho nông thôn ngoại thành Hà Nội, có vai trò tương đối quan trọng trong việc cung cấp lương thực, thực phẩm cho cư dân trong vùng và các vùng lân cận.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp tổng quan, phân tích tài liệu
Thu thập các số liệu, dữ liệu và tổng hợp tài liệu liên quan đến các nội dung nghiên cứu:
- Các số liệu thống kê về tình hình nuôi gà tại Việt Nam và trên thế giới thu thập từ các cơ quan chức năng như: Tổng cục thống kê, Cục chăn nuôi, Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn Hà Nội, Báo cáo khoa học, Thống kê của Ban chăn nuôi thú y xã Đỗ Động,…
- Các bài báo, tài liệu về MFA, quá trình phân tích dòng vật chất MFA và các nghiên cứu áp dụng MFA trong các bài báo tại Việt Nam và quốc tế.
- Cách tiêu chuẩn trong lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu từ tiêu chuẩn Việt Nam TCVN, QCVN,...
2.2.2. Phương pháp điều tra, phỏng vấn, khảo sát thực địa
Điều tra, khảo sát thực địa tại 10 trang trại nuôi gà ở xã Đỗ Động, tiến hành phỏng vấn trực tiếp tại 03 trang trại (xem phụ lục 01). Cả 03 trang trại này đều nuôi gà thịt, số lượng gà lớn (từ 450 đến 1000 con/trang trại) và đều nuôi theo hình thức công nghiệp (Bảng 2.1).
Bảng 2.1. Danh sách các trang trại chăn nuôi tiến hành phỏng vấn
Ký hiệu Tên chủ trang trại Địa chỉ Quy mô
Thời gian bắt đầu
nuôi
CS01 Nguyễn Thị Thu
Thôn Cự Thôn, xã Đỗ Động, huyện Thanh Oai, Hà Nội
Trang trại 20/8/2019
CS02 Nguyễn Thị Loan
Thôn Tam Đa, xã Đỗ Động, huyện Thanh Oai, Hà Nội
Trang trại 15/8/2019
CS03 Phạm Thị Tâm
Thôn Động Giã, xã Đỗ Động, huyện Thanh Oai,
Hà Nội
Trang trại 30/8/2019
2.2.3. Lấy mẫu và bảo quản mẫu
- Mẫu được lấy tuân theo hướng dẫn lấy mẫu và bảo quản mẫu, mẫu được đựng trong hộp nhựa sạch không có chứa hóa chất, bọc trong túi nilon đen.
- Mẫu được bảo quản thường và vận chuyển ngay về phòng thí nghiệm (Phòng Công nghệ cao và Phân tích chất lượng môi trường, Công ty Cổ phần kỹ thuật môi trường Đại Việt.- Vimcert 237).
Lấy mẫu chất thải rắn (bao gồm: hỗn hợp phân thải của gà, chất độn chuồng, thức ăn rơi vãi, lông gà) vào 2 thời điểm sinh trưởng là vào thời gian nuôi gà từ 6 - 8 tuần và khi gà trưởng thành. Mỗi thời điểm lấy 03 mẫu (01 mẫu/trang trại).
Lấy 03 mẫu nước giếng khoan (nước dưới đất), mỗi trang trại lấy 01 mẫu để xác định hàm lượng phốt pho tổng có trong mẫu nước. Mẫu được gửi phân tích tại Công ty Cổ phần kỹ thuật môi trường Đại Việt.
- Phân tích trong vòng 07 ngày kể từ khi lấy mẫu.
- Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu thực hiện theo các tiêu chuẩn sau: + Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7538-1:2006 (ISO 10381-1:2002) về Chất
+ TCVN 9466:2012: Chất thải rắn – Hướng dẫn lấy mẫu từ đống chất thải + TCVN 6663-1:2011 và TCVN 6663 – 3:2008: Phương pháp lấy mẫu, bảo quản mẫu.
Bảng 2.2. Danh sách các mẫu phân tích
Cơ sở Kí hiệu mẫu Loại mẫu lấy Thời gian lấy mẫu
Vị trí lấy mẫu (tọa độ lấy mẫu)
Mục đích phân tích
CS01
PG11 CTR 10/9/2019
Trong chuồng nuôi N: 14o 022’037
E: 108o 1’43.208 Hàm lượng P chứa trong chất thải rắn PG12 CTR 07/12/2019
Trong chuồng nuôi N: 14o 022’912 E: 108o 1’44.415 MN1 Nước giếng khoan 07/12/2019 Bể chứa N: 14o 022’912 E: 108o 2’44.415 Hàm lượng P chứa trong nước CS02 PG21 CTR 10/9/2019
Trong chuồng nuôi N: 11o19’45.564
E: 106o4’8.119 Hàm lượng P chứa trong chất thải rắn PG22 CTR 07/12/2019
Trong chuồng nuôi N: 11o19’45.333 E: 106o4’8.011 MN2 Nước giếng khoan 07/12/2019 Bể chứa N: 14o 022’912 E: 106o 2’44.415 Hàm lượng P chứa trong nước CS03 PG31 CTR 10/9/2019
Trong chuồng nuôi N: 14o 022’293 E: 108o 2’3.767
Hàm lượng P chứa trong chất thải rắn PG32 CTR 07/12/2019 Trong chuồng nuôi
Cơ sở Kí hiệu mẫu Loại mẫu lấy Thời gian lấy mẫu
Vị trí lấy mẫu (tọa độ lấy mẫu) Mục đích phân tích E: 108o 2’3.767 MN3 Nước giếng khoan 07/12/2019 Bể chứa N: 14o 022’912 E: 108o 8’44.415 Hàm lượng P chứa trong nước
2.2.4. Phương pháp phân tích mẫu
Xác định tổng phốt pho trong phân gà theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6499:1999 (ISO 11263 : 1994) về chất lượng đất - xác định phốt pho - phương pháp quang phổ xác định phốt pho hòa tan trong dung dịch natri hidrocacbonat do Bộ Công nghệ và Môi trường ban hành.
- Nguyên lý: Xử lý sơ bộ mẫu theo ISO 11464, sau đó mẫu được xử lý bằng dung dịch natri hidro cacbonat nồng độ 0,5 mol/l ở pH 8,50 để loại bỏ các ion canxi, nhôm và sắt (III) nhờ kết tủa canxi cacbonat và nhôm hidroxit và sắt hidroxit (III) đồng thời giải phóng ion phôtphat vào dung dịch. Dịch chiết trong suốt được dùng để phân tích phốtpho bằng phương pháp đo quang phổ nhờ sự tạo thành phức antimôn- phôtphat-molybdat (ở nhiệt độ phòng, phục lục 02) hoặc phức phôtphat - molybdat (ở nhiệt độ cao, phụ lục 02); cả hai đều cùng bị khử bằng axit ascorbic đến dạng phức mầu xanh da trời đậm.
2.2.5.Phương pháp xử lý số liệu
Xác định nồng độ phốt pho tổng số:
Theo TCVN 6499:1999 (ISO 11263: 1994) về chất lượng đất - xác định phốt pho - phương pháp quang phổ xác định phốt pho hòa tan trong dung dịch natri hidrocacbonat
- Hàm lượng phốt pho tan trong dung dịch natri hidrocacbonat, tính bằng miligam trên kilogam mẫu khô, được tính theo phương trình sau:
1 0 2 ( ) 20 (1) P ES B P S A A dm W A A m
- Trong đó:
ρp là nồng độ phốt pho trong dung dịch tiêu chuẩn đã chọn, tính bằng miligam
trên lít;
AES là độ hấp thụ của dịch chiết đất; AB là độ hấp thụ của mẫu trắng;
AS là độ hấp thụ của dung dịch tiêu chuẩn đã chọn;
AO là độ hấp thụ của dung dịch tiêu chuẩn 0,000 mgP/l; d là hệ số pha loãng
của dịch chiết đất (nếu cần); m1 là khối lượng của đất được sấy khô trong không khí; tính bằng gam. m2 là khối lượng của đất được sấy khô trong tủ sấy, tính bằng gam.
2.2.6. Phương pháp phân tích dòng vật chất MFA
(Theo Agnès Montangero và Hasan Belevi, 2007)
Mô tả toán học của dòng vật chất trong một hệ thống cho phép mô phỏng tác động của những thay đổi trong hệ thống với các biến được đưa ra bởi các hệ thống phân tích. Nó được sử dụng để mô phỏng dữ liệu (ví dụ: tính toán các ước tính tốt nhất) và mô hình hóa. Các biến của hệ thống MFA bao gồm:
dMi(j)/dt: tốc độ thay đổi của dòng vật chất (hoặc tổng khối lượng) trong mỗi quy trình
Ai,j-s: dòng di chuyển của chất I (hoặc tổng khối lượng) đến/từ mỗi quá trình Vr: khối lượng cân bằng đã chọn (quá trình)
Mj (t): lượng vật liệu tính bằng V
Có hai loại phương trình được sử dụng bao gồm: phương trình cân bằng và phương trình mô hình.
Phương trình cân bằng mô tả các tương tác chung. Phương pháp này được xác định bằng định luật bảo toàn khối lượng cho phép xây dựng một phương trình cân bằng cho mỗi quá trình. Tỷ lệ thay đổi nguyên liệu, vật chất, bằng đầu vào trừ đi lưu lượng đầu ra dưới dạng phương trình cân bằng khối lượng được xác định cho mỗi quá trình bằng phương trình tổng quát sau:
dMi(j)/dt = ∑r Ai,r-j - ∑s Ai,j-s (2)
trình j, t thời gian, r là quá trình, S cuối quá trình xử lý, Ai,r-j dòng đầu vào của chất i từ quá trình r đến quá trình j, và Ai,r-j dòng đầu ra của chất i từ quá trình j đến quá trình về cuối quá trình xử lý S. Phía bên trái của phương trình thể hiện tốc độ thay đổi vật chất của chất i trong quá trình j; phía bên phải là sự thay đổi giữa đầu vào và đầu ra của chất i trong quá trình j.
Phương trình mô hình được xác định trên cơ sở khoa học và các nghiên cứu của các chuyên gia. Chúng đại diện cho các tính năng đặc trưng của hệ thống và thể hiện bằng các tham số khác nhau để xác định các biến trong hệ thống:
Ai,r-j = f(p1, p2 … pn) (3)
Hệ số chuyển đổi, thường được sử dụng khi mô hình hóa dòng vật liệu, mô tả phân vùng của một chất trong một quá trình và cung cấp một phần của tổng đầu vào của một chất được chuyển đến một đầu ra cụ thể. Hệ số chuyển đổi giá trị là chất và quá trình cụ thể. Hệ số chuyển đổi cho một chất i thông qua một quá trình để đầu ra j được xác định bởi phương trình sau:
ki,g(j) = Ai,g(j)/∑r Ai,r-j (4)
Trong đó: ki,g(j) là viết tắt của hệ số chuyển đổi của chất i trong đầu ra g của quá trình j, Ai,g (j) là dòng chảy của chất i trong g được tạo ra trong quá trình j và ∑r Ai,r-j tổng lưu lượng đầu vào của chất i vào quá trình j.
Bảng 2.3. Các thông số cần khảo sát, đo đạc, tính toán trong nghiên cứu
STT Thông số Ghi chú
1 P trong thức ăn của gà Dựa vào bao bì sản phẩm 2 P trong nước uống Gửi mẫu phân tích
3 P trong thuốc thú y Dựa vào bao bì sản phẩm 4 P trong vật liệu lót chuồng Dựa vào tài liệu tham khảo
5 P trong chất thải rắn
Gửi mẫu phân tích (Chủ yếu gồm: phân gà, vật liệu lót chuồng, lông gà, thức ăn rơi vãi, bỏ qua các loại chất thải rắn khác (bao bì,…)
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng hoạt động nuôi gà tại xã Đỗ Động
3.1.1. Quy mô chăn nuôi
Theo điều tra khảo sát thực địa và tham khảo thông tin từ Ban chăn nuôi thú y xã Đỗ Động, tính tới thời điểm 3/2019, tổng đàn gia cầm trên địa bàn xã có 79.500 con, tăng 4,2 % so với cùng kỳ năm 2018. Toàn xã có 145 hộ nuôi gà, vịt đẻ, thương phẩm...,quy mô nuôi từ 100 con đến 1.000 con/hộ, cho thu nhập từ 20 triệu đồng đến hơn 150 triệu đồng/hộ/năm.
Dưới đây là bảng thống kê tổng đàn gia cầm trên địa bàn xã, được cung cấp bởi Ban chăn nuôi thú y của Uỷ Ban nhân dân xã Đỗ Động.
Bảng 3.1. Cơ cấu đàn gia cầm xã Đỗ Động
(Nguồn: Ban chăn nuôi thú y xã Đỗ Động, 2019)
Nhìn vào bảng số liệu nhận thấy số lượng gia cầm có xu hướng tăng qua ba