1.1. Tổng quan về hoạt động chăn nuôi lợn
1.1.3. Các nguồn thải chính và phương pháp xử lý chất thải từ hoạt động chăn nuôi lợn
1.1.3.2. Phương pháp xử lý chất thải từ hoạt động chăn nuôi lợn
Phương pháp xử lý chất thải sau chăn nuôi hiện nay có rất nhiều phương pháp như: phương pháp lý học, hóa học, sinh học. Theo các nhà khoa học, việc xử lý chất thải sau chăn nuôi theo phương pháp sinh học là hiệu quả nhất, cụ thể xử lý thải bằng công nghệ sinh học lên men yếm khí (Biogas), nồng độ chất thải sau xử lý thấp, hiệu quả xử lý chất thải lên đến 90%, khí biogas sinh ra trong quá trình lên men được thu hồi và sử dụng cho đun nấu, chạy máy phát điện. Ngoài ra, xử lý yếm khí (biogas) để chuyển chất thải hữu cơ thành gas sinh học giúp ngăn chặn ô nhiễm
môi trường, tiêu diệt mầm bệnh chăn nuôi, nước thải sạch đạt chuẩn đầu ra loại B, không có mùi hôi, giảm mầm bệnh.
Xử lý chất thải sau chăn nuôi lợn sẽ đem lại rất nhiều lợi ích như: hạn chế dịch bệnh, hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi, phát triển chăn nuôi lợn ổn định, bền vững. Ngoài ra, xử lý chất thải sau chăn nuôi tốt, đạt chuẩn theo quy định sẽ góp phần phát triển môi trường “xanh - sạch - đẹp”, bảo vệ sức khỏe cho người chăn nuôi cũng như cộng đồng xã hội.
Theo nghiên cứu của dự án hỗ trợ nông nghiệp các bon thấp (LCASP) hiện nay có một số biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn như sau [8]:
Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn của một số nước có ngành chăn nuôi lợn phát triển trên thế giới
Nhiều nước có ngành chăn nuôi phát triển trên thế giới như: Đan Mạch, Hà Lan, Đức, Mỹ ...để giảm thiểu nước thải chăn nuôi lợn thì thường sử dụng rất ít nước trong chăn nuôi lợn. Lượng nước sử dụng chủ yếu là nước uống cho lợn, ngay cả nước uống cũng được tiết kiệm tối đa thông qua các thiết bị tiết kiệm nước, tránh rơi vãi nước ra ngoài. Ở các nước này, các trang trại chăn nuôi thường có sàn thoáng và bể chứa phân và nước tiểu ở dưới và người chăn nuôi hầu như không sử dụng nước tắm lợn và nước rửa chuồng. Khi bể chứa phân dưới sàn chuồng đầy (khoảng 30 - 40 ngày) trang rại sẽ rút phân lỏng tự động qua một hệ thống áp lực âm đến một bể chứa chất thải lỏng. Chất thải lỏng đậm đặc sẽ được tái sử dụng bằng các biện pháp xử lý khác nhau phù hợp với nhu cầu của từng địa phương. Chất thải được tái sử dụng chủ yếu như sau:
- Làm phân bón hữu cơ
Do việc chăn nuôi sử dụng rất ít nước nên chất thải lỏng thường khá đậm đặc, do vậy, có thể sử dụng xe bồn để vận chuyển chất thải lỏng và có hệ thống chuyên dụng bơm để đẩy chất thải lỏng đậm đặc vào đất làm cho các chất dinh
Formatted: Font: Not Bold, Expanded by 0.2 pt
dưỡng được thấm sâu vào đất, hạn chế bị rửa trôi và giảm ô nhiễm mùi hôi khó chịu.
- Làm năng lượng sinh học kết hợp với tưới cho cây trồng
Một số trang trại có nhu cầu phát điện khí sinh học sẽ đưa chất thải chăn nuôi xuống hầm biogas quy mô lớn để sinh khí gas nhằm chạy máy phát điện. Ở những nước có giá thành điện lưới cao và cho phép điện khí sinh học được nối mạng điện lưới quốc gia để bán điện như Đức, Áo, Trung Quốc (Chính phủ có trợ giá), ... thì việc sử dụng chất thải chăn nuôi lợn phát điện là khá phổ biến. Nước thải sau biogas có thể đươc sử dụng để tưới cho cây trồng. Một số nghiên cứu về hàm lượng các chất dinh dưỡng của nước xả sau biogas cho thấy, hàm lượng chất dinh dưỡng khá cao, tương tự phân bón hữu cơ. Cụ thể: nước xả sau biogas có hàm lượng chất khô dưới 1% có hàm lượng N tổng số là 0,7 kg/m3, P2O5 là 0,24 kg/m3, K2O là 1,22 kg/m3 và việc sử dụng nước xả sau biogas tưới cho cây trồng cũng đem lại hiệu quả tăng năng suất rõ rệt. Các nước như Trung Quốc, Ấn Độ và nhiều nước khác đã có các chính sách khuyến khích, hỗ trợ tài chính và ban hành các quy trình kỹ thuật nhằm hướng dẫn người dân sử dụng nước xả sau biogas để tưới cho các loại cây trồng khác nhau. Ở một số nơi sử dụng máy tách ép phân nhằm tách một phần chất thải rắn để làm phân hữu cơ trước khi đưa nước thải chăn nuôi xuống hầm biogas.
Tất cả những hoạt động xử lý môi trường trên đều được thiết kế phù hợp với nhu cầu tái sử dụng chất thải chăn nuôi nhằm đem lại hiệu quả kinh tế tối ưu cho chủ trang trại. Hầu hết các nước phát triển đều áp dụng công nghệ chăn nuôi lợn tiết kiệm nước và hầu như ít sử dụng nước tắm để làm mát cho lợn.
Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn hiện nay ở hầu hết các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam
- Sử dụng hầm biogas
Formatted: Expanded by 0.2 pt
Comment [oh2]: Tài liẹu tham khảo nào nói vậy?
Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn được xem là phổ biến nhất hiện nay là phương pháp sử dụng hầm biogas. Ở Việt Nam phương pháp này được chính quyền địa phương các tỉnh trên trên cả nước, Bộ NN&PTNT, các tổ chức nước ngoài khuyến khích phát triển.
Xử lý chất thải chăn nuôi lợn được tiến hành qua 2 giai đoạn: Giai đoạn xử lý yếm khí và giai đoạn xử lý hiếu khí.
+ Giai đoạn xử lý yếm khí: Từ trang trại chăn nuôi, toàn bộ chất thải được xả vào hầm biogas, ở đây chất thải được xử lý yếm khí tạo ra khí NH3, CO2, H2O, và các chất khoáng NH4, P2O5, N2, K2O…chúng được sử dụng làm phân bón cho các loại cây hoa màu, ngoài ra còn tạo gas để đun nấu hoặc phát điện.
+ Giai đoạn xử lý hiếu khí: Phần chất thải dư thừa sau khi chưa được xử lý triệt để ở giai đoạn xử lý yếm khí được đưa ra ngoài ao, hồ và được xử lý hiếu khí, lúc này trứng giun chìm xuống đấy và hầu hết các vi trùng gây bệnh cho người và gia súc bị tiêu diệt (có thể tới 99,6%). Nước sau khi xử lý có thể dùng cho nuôi cá, tưới tiêu cho cây trồng.
Hiện nay đối với các cơ sở chăn nuôi lớn, hệ thống biogas được xây dựng với quy mô lớn, hệ thống kỹ thuật cao, điều kiện giám sát chặt chẽ. Các hệ thống này có tác dụng lớn trong việc xử lý phân thải hàng ngày, làm suy giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường, lây lan dịch bệnh cho cộng đồng và sản xuất gas cho các hệ thống phát điện nội bộ. Ngoài ra, khi xây dựng hệ thống biogas, người ta thường kết hợp với dây chuyền sản xuất phân hữu cơ đem lại nguồn lợi kinh tế đáng kể. Với quy mô hộ gia đình, có thể áp dụng hệ thống hầm biogas quy mô nhỏ góp phần cung cấp khí đốt phục vụ sinh hoạt hàng ngày, cung cấp một lượng phân hữu cơ và nước tưới an toàn, chất lượng cho cây trồng và xử lý chất thải chăn nuôi, góp phần bảo vệ môi trường.
Hệ thống hầm biogas có khả năng xử lý khá hiệu quá thành phần hữu cơ (trung bình COD, BOD, SS và VSS giảm 84,7; 76,3; 86,1 và 85,4%). Các thành
phần dinh dưỡng giảm một phần (trung bình TN và TP giảm tương ứng 11,8 và 7,0%) [Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu, 2012].
- Ủ để làm phân bón
Ở Việt Nam việt sử dụng phân gia súc, gia cầm làm phân bón cho cây trồng đã có từ thời xa xưa. Các nguồn thải từ gia súc, gia cầm lớn có nguồn dinh dưỡng cao nên là một trong những nguyên liệu chủ yếu được dùng làm phân bón hữu cơ cho cây trồng. Trước khi bón, các loại phân này thường được ủ để làm giảm bớt mầm bệnh. Có 2 cách ủ chính là ủ nóng và ủ nguội
+ Ủ nóng: Hố ủ xốp cho không khí lọt vào tạo điều kiện cho vi sinh vật phân hủy hoạt động làm cho đống ủ rất nóng. Cần thường xuyên xới đảo và tưới nước.
Cách ủ này có thời gian ủ ngắn và diệt trừ được một số mầm bệnh trong phân nhưng lại làm mất đạm do bốc hơi.
+ Ủ nguội: Hố phân được nén chặt không để cho không khí lọt vào nên không để cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động được. Cách này không làm mất đạm nhưng thời gian ủ lâu hơn và không diệt trừ được mầm bệnh như ủ nóng. Để khắc phục những mặt tồn tại và phát huy những ưu điểm người ta thường kết hợp 2 phương pháp bằng cách: ủ nóng trước 10 -15 ngày sau đó tiến hành ủ nguội.
Chất thải chăn nuôi cũng được cùng xử lý (phân huỷ) với phụ phẩm nông nghiệp. Với tỉ lệ phối trộn 9:1 sử dụng kĩ thuật lên men nóng sinh khí mêtan kiểm soát nhiệt độ (53 - 55oC) sau 25 ngày hiệu quả xử lý COD tổng đạt 62%, COD hòa tan đạt 71% và thành phần khí mêtan có trong khí biogas từ 65 - 73% [Đoàn Văn Hưởng và cs, 2018]. Khi nghiên cứu quá trình phân hủy yếm khí chất thải chăn nuôi lợn và chất thải sinh hoạt hữu cơ vùng nông thôn để thu khí mêtan và phân hữu cơ với tỷ lệ phối trộn 100:0, 90:10 và 85:15 thu được kết quả sau 25 ngày cho thấy hiệu suất giảm COD hòa tan đạt 62 - 70%, COD tổng đạt 54 - 60% và hàm lượng khí mêtan trong khí biogas chiếm 65% [Đỗ Quang Trung và cs, 2019].
- Sử dụng chế phẩm vi sinh vật để xử lý chất thải chăn nuôi lợn
Hiện nay phương pháp này đang bước đầu được phổ biến rộng rãi ở nước ta do ưu điểm chi phí xử lý thấp, dễ thay thế, dễ sử dụng, có thể kết hợp với các phương pháp khác. Song tính ổn định không cao do phụ thuộc vào nhiều điều kiện môi trường.
Khi sử dụng chế phẩm sinh học, với nguyên tắc phân hủy bởi các vi sinh vật nên không phải tốn nhiều công sức để dọn dẹp chuồng trại. Bên cạnh lợi ích kinh tế thì chế phẩm sinh học trong chăn nuôi còn mang lại lợi ích môi trường rất lớn. Thứ nhất nhờ vào sự phân giải của các vi sinh vật mà chuồng trại sẽ không còn mùi hôi của phân, nước tiểu như trước. Điều này sẽ làm hạn chế tối đa côn trùng gây hại hay các mầm bệnh cho vật nuôi. Thứ hai, vì môi trường chăn nuôi sạch nên sẽ giảm tác động tiêu cực của hoạt động chăn nuôi tới môi trường sống của các hộ chăn nuôi cũng như cư dân xung quanh.
Một trong những loại chế phẩm vi sinh vật được sử dụng phổ biến để xử lý chất thải chăn nuôi và khử mùi hôi chuồng trại hiện nay là chế phẩm EM có nghĩa là các vi sinh vật hữu hiệu. Chế phẩm này do giáo sư tiến sĩ Teruo Higa – Trường Đại học tổng hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng thực tiễn vào đầu năm 1980. Trong các chế phẩm này có khoảng 80 loài vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí thuộc các nhóm: Vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn. 80 loại vi sinh vật này được lựa chọn từ hơn 2000 loài được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm và công nghiệp lên men.
Ở qui mô nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao. Một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung bình hàng ngày thải ra lượng phân, nước tiểu khoảng 6 - 8 % khối lượng.
Theo ước tính để sản xuất 1.000 kg thịt lợn thì hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân, 11 kg TS (tổng chất rắn), 3,1 kg BOD5, 0,24 kg N-NH4+ [Bùi Hữu Đoàn, 2011].
Trong nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2010) đã sử dụng công nghệ sinh học kết hợp lọc dòng bùn ngược (Upflow Sludge Blanket Filtration,
USBF) để xử lý nước thải chăn nuôi lợn và thu được hiệu quả xử lý COD và BOD đạt rất cao, tương ứng 97 và 80%.
Nước thải chăn nuôi lợn được xử lý bằng công nghệ thiếu-hiếu khí và thực vật thủy sinh để xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô 30m3/ngày (tương đương 1.000 đầu lợn). Kết quả cho thấy hiệu suất xử lý COD, TSS, TN và TP đạt tương ứng 98; 99,9%; 96,8 và 88,9%. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải loại B của QCVN 40/2011 BTNMT về COD, TN và có thể tái sử dụng cho tưới cây, rửa chuồng,,.... [Trần Văn Tựa, 2015].
Hiệu quả sử dụng hệ lọc tầng bùn ngược dòng USBF lai ghép giữa UASB với và lọc kỵ khí (AF) cao hơn đáng kể. Với tải lượng là 1,0 - 10 gCOD/l.ngày theo thời gian lưu thủy lực (HRT) giảm từ 36 xuống 9,6 giờ. Hệ thống hoạt động hiệu quả nhất ở tải lượng 6,0 gCOD/l.ngày, HRT 16 giờ với hiệu suất xử lý COD và SS tương ứng là 92 và 93% [Đặng Viết Hùng và cs, 2015].
Tuy nhiên trong thực tế theo Trịnh Quang Tuyên và cs (2010) tình hình xử lý chất thải còn chưa được quan tâm đúng mức. Tỷ lệ cơ sở chăn nuôi có khu xử lý chất thải đúng nghĩa rất thấp.
Phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi lợn trên địa bàn thành phố Hà Nội Theo Sở NN&PTNT Hà Nội, hiện tại trên địa bàn thành phố có 1.223 trang trại chăn nuôi lợn, nhưng chủ yếu là chăn nuôi tự phát, tận dụng, phân tán, nhỏ lẻ.
Trong đó, đến 80% cơ sở chăn nuôi xây dựng chuồng trại ngay trong khu dân cư, gây ô nhiễm môi trường, tăng nguy cơ dịch bệnh cho đàn gia súc, gia cầm và con người. Tuy nhiên, hiện nay việc đáng lo ngại nhất là dù chăn nuôi ở quy mô nhỏ hay lớn các loại chất thải trong chăn nuôi đa phần vẫn chưa được xử lý. Chất thải trong chăn nuôi được phân ra làm 3 loại: chất thải rắn, chất thải lỏng, chất thải khí bao gồm CO2, NH3… đều là những loại khí chính gây hiệu ứng nhà kính; trong khi đó ước tính ở Hà Nội có khoảng 1 triệu tấn/năm chất thải rắn được thải ra môi trường. Chỉ một phần nhỏ của chất thải rắn được ủ để làm phân bón, một phần được