BÀI 6 : XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI
6.1. Mục đích, ý nghĩa của việc xử lý chất thải chăn nuôi
Trong những năm gần đây, ngành chăn ni đã có bước trưởng thành nhanh chóng, góp phần vào sự phát triển chung của ngành nông nghiệp. Nhiều trang trại nuôi lợn, gia cầm, gia súc quy mô lớn đã được thành lập, các hộ gia đình cũng tăng số lượng vật ni. Tuy nhiên hầu hêt các cơ sở chăn nuôi lớn cũng như nhỏ lẻ chưa quan tâm đến việc xử lý chất thải, làm phát sinh dịch bệnh cho cả người và vật nuôi, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển bền vững của ngàh chăn nuôi.
Mỗi năm trong cả nước có khoảng 60 triệu tấn chất thải chăn nuôi, tuy nhiên đa số chưa được xử lý mà được sử dụng trực tiếp làm phân bón hoặc làm thức ăn cho cá hoặc thải ra môi trường.
Phế thải chăn nuôi chứa nhiều hợp chất Cacbon, Nito, Photpho và các nguyên tố khoáng là nguồn dinh dưỡng quan trọng của cây trồng. Tuy nhiên các chất này ở dạng hữu cơ nên cây trồng không sử dụng trực tiếp được, chỉ khi nào chúng được khống hóa thành các chất vơ cơ nhờ vi sinh vật thì mới trở thành thức ăn tốt cho cây trồng.
35
Chất thải chăn nuôi nếu không được xử lý luôn tiềm ẩn nhiều loại bệnh tật truyền từ động vật sang người và chứa các yếu tố gây ô nhiễm môi trường.
Trong mỗi gam phân lợn và phân gà có chứa 105 CFU/g E.coli, 103 CFU/g Salmonella và 105 trứng giun. Theo quy định của Bộ NN và PTNT thì phân bón khơng được chứa Salmonella trong 25g mẫu. Các tác nhân gây bệnh khác như virut viêm não Nhật Bản truyền từ lợn sang người, virut cúm A/H5N1 truyền từ lợn, gà sang người. Theo thông báo của FAO (FAO/UNDPRegional Profict
RAS/75/004 Field Document No 15.Rome) thì có đến 80 loại bệnh có thể truyền từ gia súc
sang người qua các chất bài tiết vào đất, nước, khơng khí, sản phẩm chăn ni, …. Ngoài mầm bệnh, chất thải chăn ni cịn ảnh hưởng đến mơi trường. Nhiều trang trại nằm gần khu dân cư, hàng ngày bốc mùi hôi thối, hỗn hợp các khí như NH3, H2S, mercaptan, indol, … tạo mùi trứng thối, các khí Metan(CH4), CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Metan được đánh giá là có tác động gấp 26 lần so với CO2 đối với sự ấm lên của trái đất. Các chất Nitrat, photphat, bị rửa trôi vào các thủy vực gây hiện tượng phú dưỡng, dẫn đến sự nở hoa của tảo, khi tảo chết làm cho nước có mùi hơi thối, làm mất Oxi, khiến động vật thủy sinh chết hàng loạt.
Việc xử lý chất thải trong chăn nuôi nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận, cũng như các chất và sản phẩm khác để đảm bảo môi trường trong sạch tại khu vực chăn nuôi. 6.2. Các phương pháp xử lý chất thải
6.2.1. Ủ phân, chống ruồi nhặng
Ủ phân làm cho khối lượng phân chuồng giảm xuống, nhưng chất lượng phân chuồng tăng lên. Sản phẩm cuối cùng của quá trình ủ phân là loại phân hữu cơ được gọi là phân ủ, trong đó có mùn, một phần chất hữu cơ chưa phân huỷ, muối khoáng, các sản phẩm trung gian của q trình phân huỷ, một số enzyme, chất kích thích và nhiều lồi vi sinh vật hoại sinh
36
6.2.1.1. Ủ nổi
Đối với phân chuồng, phân bắc, tốt nhất là ủ kết hợp với 1 trong 3 loại phân sau: Super lân Lâm Thao hoặc phân vi sinh Sông Gianh (tỷ lệ 2-3%), hoặc chế phẩm EM thứ cấp (tỷ lệ 1-1,5 lít dung dịch nồng độ 1-5% tưới cho 1-2 tạ phân chuồng), có bổ sung thêm chế phẩm Penac P (gói màu vàng, 1-2 gói/tấn phân, có tác dụng kích thích vi sinh vật có ích phát triển, hạn chế vi sinh vật có hại).
Trộn đều các loại phân với nhau, chất thành đống có độ cao 1,5-2m, đường kính tùy số lượng phân đem ủ. Đơn giản nhất là trộn đều phân với lân hoặc vôi, vun thánh đống cao 0,5 - 0,6 m to chừng 0,8 - 1m sau đó dùng xẻng nén phân và dùng rơm rạ phủ lên trên (ủ nóng) hoặc rải một lớp phân 10 - 15 cm rắc một lớp lân hoặc vôi bột nén chặt đống phân rồi trát một lớp bùn dày 1 - 2cm chỉ chừa một lỗ ở đỉnh. ủ 3- 4 tháng hoai là dùng được (ủ nóng).
Nén chặt, trát một lớp bùn nhão kín tồn bộ đống phân, trên đỉnh đống phân để chừa một lỗ hình trịn có đường kính 20-25cm để đổ nước tiểu, nước phân bổ sung (15-20 ngày/lần), làm mái che mưa cho đống phân ủ.
Sau 40-50 ngày (vụ hè) hoặc 50-60 ngày (vụ đông) đống phân chuồng hoàn toàn hoai mục, phân tơi xốp, khơng có mùi hơi thối, đem bón cho cây trồng rất tốt.
6.2.1.2. Ủ chìm
Chọn đất nơi cao ráo, đào hố ủ sâu từ 1-1,5m, đường kính hố ủ từ 1,5-3m tuỳ lượng phân cần ủ. Đáy và phần chìm của hố ủ được lót bằng nilon hay lá chuối tươi để chống nước ngầm xâm nhập hoặc nước phân chảy đi. Thành hố ủ tạo bờ có chiều cao từ 10-15 cm để tránh nước mưa tràn vào hố ủ. Bề mặt hố ủ được phủ bằng bạt, tấm nilon... để tránh mưa. Rồi tiến hành ủ phân chuồng, phân bắc, phân xanh vào hố đã chuẩn bị.
6.1.2.3. Ủ nóng
Chọn vị trí có nền đất bằng phẳng, cao ráo, khơng ứ đọng nước mưa, ít hoặc không thấm nước. Rải một lớp rác hoặc phế thải trồng trọt dầy khoảng 20cm. Lấy phân ra khỏi chuồng xếp thành từng lớp, khơng được nén. Sau đó tưới nước phân lên, đảm bảo độ ẩm trong đống phân 60 – 70%. Trong trường hợp phân có nhiều chất độn có thể trộn thêm 1%
37
vơi bột (tính theo khối lượng). Trộn thêm 1 – 2% supe lân để giữ đạm. Sau đó trát bùn bao phủ bên ngồi đống phân hoặc dùng tấm nilơng, bạt… đủ lớn để che kín đống phân ủ. Cứ khoảng một tuần đảo đều đống phân ủ và bổ xung nước cho đủ độ ẩm khoảng 45-50%, sau đó che nilơng, bạt kín lại như cũ.
Sau 4 – 6 ngày, nhiệt độ trong đống phân có thể lên đến 600C. Các loài vi sinh vật phân giải chất hữu cơ phát triển nhanh và mạnh. Các loài vi sinh vật háo khí chiếm ưu thế. Để đảm bảo cho các lồi vi sinh vật háo khí hoạt động tốt cần giữ cho đống phân tơi, xốp, thống. Do tập đồn vi sinh vật hoạt động mạnh nên nhiệt độ trong đống phân tăng nhanh và đạt mức cao.
Phương pháp ủ nóng có tác dụng tốt trong việc tiêu diệt các hạt cỏ dại, loại trừ các mầm mống sâu bệnh. Thời gian ủ tương đối ngắn. Chỉ cần ủ 30 – 40 ngày, phân ủ có thể đem sử dụng. Tuy vậy, phương pháp này có nhược điểm là để mất nhiều đạm.
6.1.2.4. Ủ nguội
Phân được lấy ra khỏi chuồng, xếp thành lớp và nén chặt. Trên mỗi lớp phân chuồng rắc 2% phân lân. Sau đó ủ đất bột hoặc đất bùn khô đập nhỏ, rồi nén chặt. Do bị nén chặt cho nên bên trong đống phân thiếu oxy, môi trưởng trở lên yếm khí, khí cacbonic trong đống phân tăng. Vi sinh vật hoạt động chậm, bởi vậy nhiệt độ trong đống phân không tăng cao và chỉ ở mức 30 – 35oC. Đạm trong đống phân chủ yếu ở dạng ammoni-cacbonat, là dạng khó phân huỷ thành ammoni, nên lượng đạm bị mất giảm đi nhiều. Theo phương pháp này, thời gian ủ phân phải kéo dài 5 – 6 tháng phân ủ mới dung được. Nhưng phân có chất lượng tốt hơn ủ nóng.
6.1.2.5. Ủ nóng trước rồi ủ nguội sau (ủ hỗn hợp)
Để khắc phục các hạn chế của phương pháp ủ nóng (mất đạm nhiều) và ủ nguội (thời gian ủ kéo dài), cho nên có thể áp dụng phương pháp ủ này. Phương pháp ủ hỗn hợp cịn gọi là ủ nóng trước nguội sau. Phương pháp này được tiến hành như sau:
Phân chuồng lấy ra xếp thành lớp không nén chặt ngay. Để như vậy cho vi sinh vật hoạt động mạnh trong 5 – 6 ngày. Khi nhiệt độ đạt 50 – 60oC tiến hành nén chặt để chuyển đống phân sang trạng thái yếm khí. Sau khi nén chặt lại xếp lớp phân chuồng khác lên, không nén chặt. Để 5 – 6 ngày cho vi sinh vật hoạt động. Khi đạt đến nhiệt độ 50 – 60oC lại nén chặt. Cứ như vậy cho đến khi đạt được độ cao cần thiết (ủ bằng kỹ thuật ủ nổi đống phân thường cao từ 1,5- 2m) thì trát bùn phủ chung quanh đống phân. Q trình chuyển hố diễn ra trong trong đống phân là khi ủ nóng làm cho phân
38
bắt đầu ngấu, sau đó chuyển sang ủ nguội bằng cách nén chặt lớp phân để giữ cho đạm không bị mất. Để thúc đẩy cho phân chóng ngấu ở giai đoạn ủ nóng, có thể bổ sung thêm phân bắc, phân gà, vịt… Chúng được cho thêm vào lớp phân khi chưa bị nén chặt. Ủ phân theo cách này có thể rút ngắn được thời gian so với cách ủ nguội, nhưng vẫn phải cần thời gian dài hơn phương pháp ủ nóng.
6.2. Ứng dụng công nghệ sinh học và một số phương pháp khác để xử lý chất thải lý chất thải
- Mục tiêu của xử lý sinh học nước thải là lọai bỏ các chất ô nhiễm bởi q trình chuyển hóa và tổng hợp sinh khối trong các tác nhân sinh học hay làm đông tụ và loại bỏ các chất rắn dạng keo khơng có khả năng kết tủa. Quá trình phân giải các chất hữu cơ tạo thành các chất đơn giản như CH4, CO2, H2O, NH3, khí NOx… và cuối cùng chúng sẽ bị loại bỏ khỏi dịng nước thải bằng q trình lắng bùn, chuyển thành dạng bền vững không độc của các hợp chất hữu cơ và vơ cơ hịa tan và loại bỏ các chất dinh dưỡng (N, P) trong nước thải.
6.2.1. Hồ sinh học
Trong thực tế, người ta có thể sử dụng các hồ tự nhiên nhờ hệ thống tác nhân sinh vật nước để xử lý nước thải. Các hồ tự nhiên là những hố thóang khí bề mặt ở đó các cộng đồng sinh vật nước như tảo, nấm, vi khuẩn, nguyên sinh động vật… hay các lòai thực vật bậc cao phát triển. Nước thải có thể là một nguồn cung cấp dinh dưỡng cho quá trình phát triển của các sinh vật nước này. Theo chiều sâu của hồ từ trên xuống có thể chia ra thành 3 vùng. Trên cùng, giáp với bề mặt thống khí là vùng hiếu khí. Đây là khu vực cư trú chủ yếu của các sinh vật hiếu khí. Tiếp xuống, ở vùng giữa là vùng kỵ khí tùy nghi, là khu vực của các vi sinh vật kỵ khí linh họat có thể phân giải cơ chất theo kiểu kỵ khí hoặc hiếu khí.
Dưới cùng, đáy hồ là vùng kỵ khí, nơi mà chỉ có các sinh vật kỵ khí phát triển. ở vùng trên, các sinh vật hiếu khí trên bề mặt hồ oxy hóa các chất hữu cơ thành các sản phẩm cuối cùng như CO2, H2O, NH3 nhờ nguồn oxy khơng khí tiếp nhận từ khơng khí thơng qua bề mặt thóang… Oxy khơng khí bổ sung trong hồ sinh vật tự nhiên là do khuếch tán qua mặt thoáng của hồ và do các loại thực vật quang hợp, chủ yếu là tảo tạo nên. Ngồi ra, trong hồ sinh vật có thể sử dụng kết hợp với một số mục đích khác như ni cá, tảo hay lưu trữ nước để tưới cho cây trồng, chính vì vậy hồ sinh vật thường được sử dụng rộng rãi nhất là trong hệ thống kinh tế trang trại VAC. Sử dụng hồ sinh vật, không cần đầu tư vốn cao, quá trình vận hành đơn giản do tận dụng ao hồ tự nhiên và không cần người vận hành thường xuyên. Hồ sinh học có thể phân thành 1 số loại khác nhau như hồ oxy hóa cấp 3 hồ làm sạch lần cuối- Polishing pond), hồ sục khí nhân tạo (Airation pond) hay hồ oxy hố tùy nghi (facultative pond).
39
6.2.2. Khí sinh học
Trong thực tiễn, tùy điều kiện từng nơi, từng quy mơ trang trại có thể sử dụng loại cơng trình khí sinh học (KSH)cho phù hợp. Xử lý chất thải chăn nuôi bằng cơng trình khí sinh học KSH được đánh giá là giải pháp hữu ích nhằm giảm khí thải methane (Khí có khả
năng gây hiệu ứng nhà kính) và sản xuất năng lượng sạch. Đến năm 2014, với trên
500.000 cơng trình KSH hiện có trên cả nước đã sản xuất ra khoảng 450 triệu m3 khí gas/năm. Theo thơng báo quốc gia lần 2, tiềm năng giảm nhẹ phát thải khí nhà kính của phương án này khoảng 22,6 triệu tấn CO2, chi phí giảm đối với vùng đồng bằng là 4,1 USD/tCO2, đối với miền núi 9,7 USD/tCO2, mang lại giá trị kinh tế khoảng 1.200 tỷ đồng về chất đốt. Hiện nay, việc sử dụng hầm Biogas đang được người chăn ni quan tâm vì vừa bảo vệ được mơi trường vừa có thể thay thế chất đốt hoặc có thể được sử dụng cho chạy máy phát điện, tạo ra điện sinh hoạt gia đình và điện phục vụ trang trại.
Cơng trình khí sinh học góp phần giảm phát thải theo 3 cách sau:
Thứ nhất: Giảm phát thải khí methane từ phân chuồng;
Thứ hai: Giảm phát thải khí nhà nhà kính do giảm sử dụng chất đốt truyền thống; Thứ ba: Giảm phát thải khí nhà kính do sử dụng phân từ phụ phẩm KSH thay thế
phân bón hóa học. Như vậy nhờ có cơng trình khí sinh học mà lượng lớn chất thải chăn nuôi trong nông hộ sẽ được xử lý tạo ra chất đốt và chính điều đó sẽ góp phần giảm phát thải khí nhà kính rất hiệu quả.
6.2.3. Khử mùi hơi, dùng độn lót sinh thái
♦ Khử mùi hôi
Khống chế ô nhiễm mùi trong chăn nuôi là công việc phải thực hiện thường xuyên. Để khống chế mùi chủ yếu dựa theo 3 hướng giải quyết :
- Ức chế sự hình thành mùi: các chất gây mùi nói chung là sản phẩm của sự phân giải sinh học các chất thải, cho nên về ngun lý, để kiểm sóat ơ nhiễm mùi cần ức chế quá trình phân giải vi sinh vật theo hướng giảm các q trình tạo khí sinh mùi. Kiểm sốt các yếu tố môi trường như giảm nhiệt độ, độ ẩm... của khu vực chăn nuôi và lưu trữ chất thải hay sử dụng các chất ức chế khác như điều chỉnh pH, bổ sung các men vi sinh, các chủng vi sinh vật....
40
- Giảm sự phát tán mùi vào khơng khí : Biện pháp đơn giản nhất để hạn chế sự phát tán các chất gây mùi là thu gom nhanh chóng và triệt để chất thải ngay sau khi thải ra, tránh sự ứ đọng chất thải trên nền chuồng nuôi, trên mặt đất. Cần che kín các bể chứa chất thải, giảm mặt thóang giữa 2 pha lỏng và khí trong các thiết bị ưu tữ nước thải nhằm hạn chế sự trao đổi qua lại các chất gây mùi giữa bề mặt hoáng của bể chứa nước thải với mơi trường khơng khí.
- Làm sạch khí, loại bỏ các khí gây mùi ra khỏi khơng khí bằng các kỹ thuật tách khí như hấp phụ, hấp thụ và hóa lỏng khí.
♦ Chăn ni trên nền độn lót lên men vi sinh :
Gần đây người ta đã phát triển thành công một công nghệ chăn ni sinh thái khơng có chất thải dựa trên nền tảng cơng nghệ lên men vi sinh độn lót nền chuồng. Cơng nghệ này có những lợi ích to lớn mà nó mang lại và nhờ sự tiện lợi trong việc áp dụng vào sản xuất ở bất cứ quy mô chăn nuôi nào. Đây thực sự là một công nghệ chăn ni khơng chất thải vì tồn bộ phân và nước giải nhanh chóng được vi sinh vật phân giải và chuyển thành nguồn thức ăn protein sinh học cho chính gia súc. Hơn nữa, chăn ni theo cơng nghệ này không phải dùng nước rửa chuồng và tắm cho gia súc nên khơng có nước thải từ chuồng nuôi gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường xung quanh. Trong chuồng ni khơng có mùi hơi thối bởi vì VSV hữu ích trong chế phẩm sử dụng đã cạnh tranh và tiêu diệt hết các vi sinh vật có hại và sinh mùi khó chịu. Vì khơng sử dụng nước rửa và tắm cho gia súc nên trong chuồng khơng có chỗ cho muỗi sinh sơi và vì VSV nhanh chóng phân giải phân nên cũng khơng có chỗ cho ruồi đẻ trứng. Nhờ hệ VSV vật hữu ích tạo được bức tường lửa ngăn chăn các VSV gây bệnh nên chăn nuôi theo công nghệ này hạn chế được tới mức