CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.2. Khối lượng và đặc tính nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm vật nuôi. Trong nước thải chăn nuôi còn có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng phân được vật nuôi thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi.
Theo khảo sát của tổ chức JICA và Viện Công nghệ môi trường tại các trang trại chăn nuôi lợn điển hình tại 5 tỉnh thuộc miền Bắc gồm Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình và Hòa Bình cho thấy, lượng nước tiêu thụ từ 10 - 40 lít/đầu lợn/ngày, trong khi đó tại Nhật Bản con số này là 20 - 30 lít/đầu lợn/ngày. Với 4293 trang trại chiếm 35% số đầu lợn trong cả nước (9345 triệu lợn), nếu trung bình lượng nước thải ra là 25 lít/đầu lợncon/ngày thì lượng nước thải trung bình khoảng 85 triệu m3/năm, một con số đáng kể (Trần Văn Tựa, 2015).
Khi chăn 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 của nó.
Để sản xuất 1000 kg thịt lợn thì hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân, 11 kg TS (chất rắn tổng số), 3,1 kg BOD5, 0,24 kg NH4+-N (Bùi Hữu Đoàn, 2011). Như vậy, có thể thấy rằng chăn nuôi tập trung là một trong các nguồn chất thải lớn có nguy cơ cao gây ô nhiễm môi trường ở nước ta.
Nước thải chăn nuôi là một loại nước thải rất đặc trưng, biến động rất lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quy mô chăn nuôi, giống, độ tuổi vật nuôi, chế độ ăn uống, nhiệt độ, độ ẩm trong chuồng, cách vệ sinh chuồng trại .... Đặc tính nước thải chăn nuôi bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi sự pha loãng, lưu trữ và cách
8
tách loại rắn lỏng. Trong nghiên cứu của tác giả Vũ Đình Tôn (2008) cho biết lượng phân thải ra hàng ngày bằng 6 – 8% khối trọng lượng cơ thể lợn. Với lợn có khối trọng lượng dưới 10 kg thì lượng phân thải ra khoảng 0,5 -1 kg, lợn từ 15 – 40 kg là 1 – 3 kg, và lợn từ 45 – 100kg là 3 – 5 kg. Ngoài ra, với giống lợn khác nhau, lượng chất thải cũng khác nhau. Với lợn nái ngoại thải từ 0,94 – 1,79 kg/ngày, lợn thịt là 0,6 – 1 kg/ngày tùy theo các mùa khác nhau. Tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của vật nuôi mà nhu cầu dinh dưỡng và sự hấp thu thức ăn có sự khác nhau. Trong thời kỳ tăng trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi lớn và khả năng đồng hóa thức ăn của con vật cao nên khối lượng các chất bị thải ra ngoài ít; còn khi vật nuôi trưởng thành thì nhu cầu dinh dưỡng giảm, khả năng đồng hóa thức ăn thấp nên chất thải sinh ra nhiều hơn. Vì vậy thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các giai đoạn phát triển của vật nuôi.
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của phân lợn từ 70 – 100 kg
Thông số Đơn vị Giá trị
Vật chất khô g/kg 213 – 342
NH4+ - N g/kg 0,66 – 0,76
TN g/kg 7,99 – 9,32
Tro g/kg 32,5 – 93,3
Chất xơ g/kg 151 – 261
Cacbonat g/kg 0,23 – 0,41
Các axit mạch ngắn g/kg 3,83 – 4,47
pH - 6,47 – 6,95
(Nguồn: Bùi Hữu Đoàn, 20072011) Phân thường tồn tại ở dạng rắn, tương đối rắn hoặc lỏng. Trong phân chứa nhiều hợp chất giàu N, P. Số liệu trong Bảng 1.2 cho thấy, hàm lượng N trong phân lợn chiếm từ 7,99 – 9,32 g/kg phân. Ngoài ra, trong phân còn chứa nhiều vi khuẩn gây bệnh. Trong đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loài điển hình như E.coli, Samonella, Shigella, Proteus ... Theo số liệu phân tích của Viện Vệ sinh – Y tế công cộng thành phố Hồ Chí Minh (2001) cho
biết, trong 1 kg phân có thể chứa 2100 – 5000 trứng giun sán, chủ yếu là Ascarisium (chiếm 39 – 83%), Oesophagostomum (chiếm 60 – 68,7%) và Trichocephalus (chiếm 47 – 58,3%).
Trong nước tiểu vật nuôi cũng chứa nhiều chất gây ô nhiễm (Bảng 1.3).
Thành phần chính của nước tiểu là nước, chiếm 99% khối lượng. Trong tất cả các chất có trong nước tiểu, u rê là chất chiếm tỷ lệ cao và dễ dàng bị VSV phân hủy trong điều kiện có ôxy tạo thành khí amoniac gây mùi khó chịu. Thành phần nước tiểu cũng thay đổi tùy thuộc tuổi vật nuôi, chế độ dinh dưỡng và điều kiện khí hậu.
Bảng 1.3. Thành phần hóa học của nước tiểu lợn có khối lượng 70 – 100 kg
Thông số Đơn vị Giá trị
Vật chất khô g/kg 30,9 – 35,9
NH4+ - N g/kg 0,13 – 0,4
TN g/kg 4,9 – 6,63
Tro g/kg 8,5 – 16,3
U rê g/kg 123 – 196
Cacbonat g/kg 0,11 – 0,19
pH - 6,77 – 8,19
(Nguồn: Bùi Hữu Đoàn, 20072011) Do nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, phân, nước vệ sinh vật nuôi, chuồng trại nên nước thải chăn nuôi có chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, N, P và VSV gây bệnh. Cụ thể:
- Chất hữu cơ:
Trong thành phần chất rắn của nước thải thì thành phần hữu cơ chiếm 70 - 80 % gồm các hợp chất hyđrocacbon, proxit, axit amin, chất béo và các dẫn xuất của chúng có trong phân và thức ăn thừa. Chất vô cơ chiếm 20 - 30 % gồm cát, đất, muối clorua, SO42-…
- Nitơ và phôtpho:
10
Hàm lượng N, P trong nước thải tương đối cao do khả năng hấp thụ kém của vật nuôi. Khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu. Theo thời gian và sự có mặt của oxy ôxy mà hợp chất N trong nước thải tồn tại ở các dạng khác nhau NH4+, NO2-, NO3- và N hữu cơ. Hợp chất P trong môi trường nước thải tồn tại ở các dạng: P hữu cơ, phôtphat đơn (H2PO4-, HPO42-, PO43-) tan trong nước, polyphôtphat hay phôtphat trùng ngưng, muối phôtphat và P trong tế bào sinh khối.
- Vi sinh vật:
Trong nước thải chăn nuôi, số lượng vi khuẩn, virut gây bệnh rất lớn và nhiều chủng loại. Vi khuẩn điển hình như: E.coli, Streptococcus sp, Salmonella sp, Shigenla sp, Proteus, Clostridium sp…đây là các vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, kiết lỵ. Các loại virus virut có thể tìm thấy trong nước thải như: corona virus, poio virus, aphtovirus…và ký sinh trùng trong nước gồm các loại trứng và ấu trùng, ký sinh trùng đều được thải qua phân, nước tiểu và dễ dàng đi vào nguồn nước.
Về thành phần và mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi, qua kết quả khảo sát của Viện KH&CN Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2009) nhận thấy, giá trị COD, TN, TP, SS và tổng coliform trong nước thải chăn nuôi lợn rất cao, với các giá trị tương ứng là 2500 – 12120 mgO2/L, 185 – 4539, 28 - 831, 190 – 5830 mg/L và 4x104 - 108 MPN/100 mL. Trong một nghiên cứu khác về chất lượng nước thải tại trang trại Hòa Bình Xanh (xã Hợp Hòa, huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình) với khoảng 3000 con lợn cũng cho thấy các thông số ô nhiễm như COD, NH4+, TP và SS tương ứng lần lượt là 5630 ± 1032 mgO2/L, 544 ± 57, 60 ± 18 và 4904 ± 901 mg/L (Cao Thế Hà và ncs, 2015). Các giá trị ô nhiễm này đều vượt gấp nhiều lần so với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi gia súc (QCVN 01-79:2011/BNNPTNT) và về nước thải chăn nuôi (QCVN 62-MT:2016/BTNMT).