4. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1.1.Chất thải rắ n Phân
Là những thành phần từ thức ăn nƣớc uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ đƣợc và thải ra ngoài cơ thể. Phân gồm những thành phần:
- Những dƣỡng chất không tiêu hóa đƣợc của quá trình tiêu hóa vi sinh: men tiêu hóa, chất xơ, protein dƣ thừa, acid amin (trong nƣớc tiểu). Các khoáng chất dƣ thừa nhƣ P2O5, K2O, CaO, MgO,... cũng xuất hiện trong phân.
- Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin, v.v.), các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài.
- Các loại vi sinh vật trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân.
a. Lượng phân:
Lƣợng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn. Lƣợng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ƣớc tính 6-8% trọng lƣợng của vật nuôi [2]. Lƣợng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ đƣợc thể hiện dƣới bảng sau:
Bảng 1.4. Khối lƣợng phân và nƣớc tiểu của gia súc thải ra/1 ngày đêm Loại gia súc Lƣợng phân (kg/ngày) Nƣớc tiểu (kg/ngày)
Trâu bò lớn 20-25 10-15
Lợn (<10kg) 0,5-1 0,3-0,7
Lợn (15-45kg) 1-3 0,7-2,0
(Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 2001) b. Thành phần trong phân lợn
Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Thành phần dƣỡng chất của thức ăn và nƣớc uống;
- Độ tuổi của lợn (mỗi độ tuổi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau); - Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể: nếu nhu cầu cá thể cao thì sử dụng dƣỡng chất nhiều thì lƣợng phân thải sẽ ít và ngƣợc lại.
Bảng 1.5. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm
Loại phân Nƣớc Nitơ P2O5 K2O CaO MgO
Lợn 82.0 0.60 0.41 0.26 0.09 0.10
Trâu, bò 83.14 0.29 0.17 1.00 0.35 0.13
Gà 56.0 1.63 0.54 0.85 2.40 0.74
(Nguồn: Lê Văn Căn, 1997)
Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng, trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình nhƣ Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella. Trong 1 kg phân có chứa 2000-5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại:
Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004).
Bảng 1.6. Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn
Chỉ tiêu Đơn vị Số lƣợng
Coliform MNP/100g 4.106-108
Streptococus MPN/100g 3.102-104
Salmonella Vk/25ml 10-104
Cl. Perfringens Vk/ml 10-102
Đơn bào MNP/10g 0-103
(Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)
1.3.1.2. Nước tiểu
Nƣớc phân chuồng là hỗn hợp phân, nƣớc tiểu và nƣớc rửa chuồng. Vì vậy nƣớc phân chuồng rất giàu chất dinh dƣỡng và có giá trị lớn về mặt phân bón. Trong 1m3 nƣớc phân có khoảng: 5-6kg N nguyên chất; 0,1kg P2O5; 12kg K2O (Bergmann, 1965). Nƣớc phân chuồng nghèo lân, giàu đạm và rất giàu Kali. Đạm trong nƣớc phân chuồng tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và axit hippuric, khi để tiếp xúc với không khí một thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển thành amoni carbonat. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 1.7. Thành phần trung bình của nƣớc tiểu các lọai gia súc TT Loại gia súc, gia cầm Thành phần trong nƣớc tiểu (%) Nƣớc CHC N P2O5 K2O CaO MgO Cl 1 Trâu bò 92,5 3,0 1,0 0,01 1,5 0,15 0-0,1 0,1 2 Ngựa 89,0 7,0 1,2 0,05 1,50 0,02 0,24 0,2 3 Lợn 94,0 2,5 0,5 0,05 1,0 0-0,2 0-0,1 0,1
(Nguồn: Suzuki Tatsushiko, 1968) 1.3.1.3. Nước thải
Nƣớc thải chăn nuôi là một loại nƣớc thải rất đặc trƣng và có khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng cao do có chứa hàm lƣợng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh. Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trƣờng của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dƣơng, Đồng Nai cho thấy đặc điểm của nƣớc thải chăn nuôi nhƣ sau [12]:
Các chất hữu cơ: hợp chất hữu cơ chiếm 70–80% bao gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, ngoài ra còn có các chất khó phân hủy sinh học: các hợp chất hydrat carbon, hợp chất vòng thơm, hợp chất đa vòng, hợp chất chứa clo hữu cơ. Các chất vô cơ chiếm 20–30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-
, v.v.
N và P: khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nƣớc tiểu. Trong nƣớc thải chăn nuôi heo thƣờng chứa hàm lƣợng N và P rất cao. Hàm lƣợng N-tổng = 200 – 350 mg/l trong đó N-NH4 chiếm khoảng 80-90%; tổng P = 60-100mg/l.
Sinh vật gây bệnh: Nƣớc thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh.
Bảng 1.8. Chất lƣợng nƣớc thải theo điều tra tại các trại chăn nuôi tập trung
Chỉ tiêu kiểm tra Đơn vị Trại Đan Phuợng TTNC Lợn Thụy Phƣơng Trại lợn Tam Điệp Trại Cty Gia Nam Trại Hồng Điệp TB±SD pH oC 7,15 7,26 7,08 6,78 6,83 7,02 ± 0,24 BOD5 mg/l 1339,4 1080,70 882,3 783,4 1221,2 1061,40 ± 278
Chỉ tiêu kiểm tra Đơn vị Trại Đan Phuợng TTNC Lợn Thụy Phƣơng Trại lợn Tam Điệp Trại Cty Gia Nam Trại Hồng Điệp TB±SD COD mg/l 3397,6 2224.5 1924,8 1251,6 2824.5 2324,60 ± 1073 TDS mg/l 4812,8 4568.44 3949,56 4012,8 4720.4 4412,80 ± 400 P_tổng mg/l 99,4 80.2 69,4 57,4 85.6 78,40 ± 21 N_tổng mg/l 332,8 280,1 250,9 204,8 275,4 268,80 ± 64
(Nguồn: Điều tra đánh giá hiện trạng MT trại chăn nuôi lợn - Viện Chăn nuôi, 2006)
Chất thải lỏng trong chăn nuôi (nƣớc tiểu vật nuôi, nƣớc tắm, nƣớc rửa chuồng, vệ sinh dụng cụ, v.v.) ƣớc tính khoảng vài chục nghìn tỷ m3
/năm.
1.3.1.4. Khí thải
Chất thải khí: Chăn nuôi phát thải nhiều loại khí thải (CO2, NH3, CH4, H2S, v.v. thuộc các loại khí nhà kính chính) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn, v.v. ƣớc khoảng vài trăm triệu tấn/ năm.
1.3.2. Tổng quan về quản lý chất thải chăn nuôi lợn trên thế giới
Việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn đã đƣợc nghiên cứu triển khai ở các nƣớc phát triển từ cách đây vài chục năm. Các nghiên cứu của các tổ chức và các tác giả nhƣ (Zhang và Felmann, 1997), (Boone và cs, 1993; Smith & Frank, 1988), (Chynoweth và Pullammanappallil, 1996; Legrand, 1993; Smith và cs., 1988; Smith và cs., 1992), (Chynoweth, 1987; Chynoweth & Isaacson, 1987), v.v. Các công nghệ áp dụng cho xử lý nƣớc thải trên thế giới chủ yếu là các phƣơng pháp sinh học. Ở các nƣớc phát triển, quy mô trang trại hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi lợn quy mô
lớn (trên 10.000 con lợn), phân lợn và chất thải lợn chủ yếu làm phân vi sinh và năng lƣợng Biogas cho máy phát điện, nƣớc thải chăn nuôi đƣợc sử dụng cho các mục đích nông nghiệp.
Tại các nƣớc phát triển việc ứng dụng phƣơng pháp sinh học trong xử lý nƣớc thải chăn nuôi đã đƣợc nghiên cứu, ứng dụng và cải tiến trong nhiều năm qua.
Tại Hà Lan, nƣớc thải chăn nuôi đƣợc xử lý bằng công nghệ SBR qua 2 giai đoạn: giai đoạn hiêu khí chuyển hóa thành phần hữu cơ thành CO2, nhiệt năng và nƣớc, amoni đƣợc nitrat hóa thành nitrit và/hoặc khí Nitơ; giai đoạn kỵ khí xảy ra quá trình phản nitrat thành khí Nitơ. Phốtphat đƣợc loại bỏ từ pha lỏng bằng định lƣợng vôi vào bể sục khí (Willers et al.,1994).
Tại Tây Ban Nha, nƣớc thải chăn nuôi đƣợc xử lý bằng quy trình VALPUREN (đƣợc cấp bằng sáng chế Tây Ban Nha số P9900761). Đây là quy trình xử lý kết hợp phân hủy kỵ khí tạo hơi nƣớc và làm khô bùn bằng nhiệt năng đƣợc cấp bởi hỗ hợp khí sinh học và khí tự nhiên.
Cơ sở chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ Nuôi thả, chuồng hở Hệ thống nuôi trên sàn Kho chứa chất thải rắn ủ phân compost Bể chứa, hồ chứa nƣớc thải,
hệ thống xử lý yếm khí, bể biogas dung tích lớn..
Kênh mƣơng tiếp nhận nƣớc thải
Land Application
Trang trại lớn quy mô công nghiệp
Dòng nƣớc thải Dòng chất thải rắn
Hình 1.2. Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới
Tại Thái Lan, công trình xử lý nƣớc thải sau Biogas là UASB. Đây là công trình xử lý sinh học kỵ khí ngƣợc dòng. Nƣớc thải đƣợc đƣa vào từ dƣới lên, xuyên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng ở dạng các bông bùn mịn. Quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ diễn ra khi nƣớc thải tiếp xúc với các bông bùn này. Một phần khí sinh ra trong quá trình phân hủy kỵ khí (CH4, CO2 và một số khí khác) sẽ kết dính với các bông bùn và kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bùn, tạo sự khuấy trộn đều giữa bùn và nƣớc. Khi lên đến đỉnh bể, các bọt khí đƣợc giải phóng với khí tự do và bùn sẽ rơi xuống. Để tăng tiếp xúc giữa nƣớc thải với các bông bùn, lƣợng khí tự do sau khi thoát ra khỏi bể đƣợc tuần hoàn trở lại hệ thống.
1.3.3 Tình hình về quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.3.3.1. Chất thải rắn
Phân gia súc đƣợc chia thành 2 loại: “nóng” và “lạnh”. Việc phân loại này dựa trên tác dụng của phân đến cây trồng. Phân “nóng” có hàm lƣợng chất dinh dƣỡng dễ phân hủy cao nên khi bón cây làm cây bị “xót” làm ảnh hƣởng đến sự phát triển của bộ rễ. Ngƣợc lại phân “lạnh” chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy (cellulo..) khi bón phân làm tăng độ tơi xốp, có chức năng cải tạo đất. Phân gia súc đƣợc sử dụng trong nông nghiệp với dƣới hình thức nhƣ sau: bón cây, cải tạo đất, nuôi cá, v.v.
Công tác quản lý chất thải trong chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn, việc sử dụng phân lợn trong nông nghiệp vẫn còn bị hạn chế do phân
lợn không giống phân bò hay gia cầm khác. Phân lợn ƣớt và hôi thối nên khó thu gom và vận chuyển, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao và có thể làm chết hoặc mất năng suất cây trồng (sầu riêng mất mùi, nhãn không ngọt...). Theo điều tra tình hình quản lý chất thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP. HCM và một số tỉnh lân cận [11]. Chỉ có 6% số hộ nuôi lợn có bán phân cho các đối tƣợng sử dụng để nuôi cá và làm phân bón. Khoảng 29% số hộ chăn nuôi lợn sử dụng phân cho bể biogas và 9% hộ dùng phân lợn để nuôi cá.
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trƣờng của Viện Chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung ở Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dƣơng, Đồng Nai cho thấy: Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, chất độn chuồng, thức ăn thừa và đôi khi là xác gia súc, gia cầm chết. Kết quả điều tra hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi cho thấy cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn và 5 cơ sở chăn nuôi gà, 100% số cơ sở chăn nuôi đều chƣa tiến hành xử lý chất thải rắn trƣớc khi chuyển ra ngoài khu vực chăn nuôi. Các cơ sở này chỉ có khu vực tập trung chất thải ở vị trí cuối trại, chất thải đƣợc thu gom và đóng bao tải để bán cho ngƣời tiêu thụ làm phân bón hoặc nuôi cá. Các bao tải này đƣợc tái sử dụng nhiều lần, không đƣợc vệ sinh tiêu độc nên nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng và lây nhiễm lan truyền dịch bệnh từ trang trại này sang trang trại khác là rất cao. Đối với phƣơng thức nuôi lợn trên sàn bê tông phía dƣới là hầm thu gom thì không thu đƣợc chất thải rắn. Toàn bộ chất thải, bao gồm phân, nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng đƣợc hòa lẫn và dẫn về bể biogas.
1.3.3.2. Chất thải lỏng
Đây là loại chất thải ít đƣợc sử dụng và khó quản lý do:
- Lƣợng nƣớc thải lớn, lƣợng nƣớc sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng và tắm cho lợn là 30-50 lít nƣớc/1con.ngày đêm.
- Nƣớc thải có mùi hôi thối, khó vận chuyển đi xa để sử dụng cho các mục đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản;
- Lƣợng nƣớc thải quá lớn, không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh tác xung quanh.
Việc quản lý chất thải lỏng trong chăn nuôi lợn là vấn đề nan giải, nƣớc thải chăn nuôi lợn có nhiều chất hữu cơ. Lƣu lƣợng nƣớc thải khá cao do số lƣợng lợn nuôi nhiều và lợn đƣợc tắm nhiều lần trong ngày, nhất là lúc trời nóng (lƣu lƣợng nƣớc sử dụng đối với lợn trƣởng 30-50 lít/1 con/ ngày). Theo điều tra tình hình quản lý chất thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP. HCM và một số tỉnh lân cận [11] cho thấy: Nƣớc thải dùng cho mục đích nông nghiệp (15%). Đối với các trang trại không có đất trồng trọt thì nƣớc thải phần lớn chỉ xử lý sơ bộ sau đó thải ra môi trƣờng (45%). Có khoảng 40% số trang trại sử dụng bể Biogas để xử lý nƣớc thải.
Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trƣờng của Viện chăn nuôi (2006) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dƣơng, Đồng Nai cho thấy: nƣớc thải của các cơ sở chăn nuôi lợn bao gồm nƣớc tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống và nƣớc tắm rửa cho lợn. Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn đƣợc điều tra đều có chỉ có hệ thống xử lý chất thải lỏng bằng công nghệ biogas. Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử lý nƣớc thải tại các trang trại trên là: Nƣớc thải bể Biogas hồ sinh học thải ra môi trƣờng, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có sơ đồ xử lý chất thải nhƣ trên [12].
Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn. Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp. Vì vậy cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vấn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trƣờng do một lƣợng chất thải chăn nuôi gây ra.
Đối với nƣớc thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phƣơng pháp xử lý sau: - Phƣơng pháp xử lý cơ học.
- Phƣơng pháp xử lý hóa lý. - Phƣơng pháp xử lý sinh học.
Trong các phƣơng pháp trên, xử lý sinh học là phƣơng pháp chính, các công trình xử lý sinh học thƣờng đƣợc đặt sau các công trình xử lý cơ học, hóa lý.
1.4.1 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp cơ học và hóa lý
* Xử lý cơ học
Mục đích là tách cặn rắn và phân ra khỏi hỗn hợp nƣớc thải bằng cách thu gom, lắng cặn. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng, v.v. để loại bỏ cặn dễ lắng tạo điều kiện xử lý và giảm khối tích các công trình phía sau.
* Xử lý hóa lý
Sau khi xử lý cơ học, nƣớc thải còn chứa nhiều cặn hữu cơ và vô cơ có kích thƣớc nhỏ, có thể dùng phƣơng pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Theo nghiên cứu của Trƣơng Thanh Cảnh (2001) với nƣớc thải chăn nuôi lợn: phƣơng pháp cơ học và keo tụ có thể tách đƣợc 80-90% hàm lƣợng cặn trong nƣớc thải chăn nuôi lợn. Tuy nhiên phƣơng pháp này đòi hỏi chi phí cao không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi. Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phƣơng pháp để loại bỏ cặn trong nƣớc thải chăn nuôi lợn, tuy nhiên chi phí đầu tƣ và vận hành cao nên không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi.
1.4.2. Phương pháp ứng dụng công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh
Sự thâm nhập các chất hữu cơ, N và P từ nƣớc thải nhất là nƣớc thải chăn nuôi là nguyên nhân gây phú dƣỡng (eutrophication) các thuỷ vực tiếp nhận dẫn đến hiện tƣợng phú dƣỡng do vi tảo bao gồm vi khuẩn lam (VKL) độc phát triển mạnh, làm mất cân bằng sinh thái và suy giảm chất lƣợng nƣớc.