Giáo trình quản lý chất thải chăn nuôi

Quản lý chất thải trong chăn nuôi lợn, trâu bò và gia cầm Để sử dụng giáo trình có hiệu quả, các học viên cần tham khảo thêm tài liệu của các môn học có liên quan: Hoá học môi trường, Cô

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BÙI HỮU ĐOÀN | VŨ ĐÌNH TÔN NGUYỄN XUÂN TRẠCH | NGUYỄN THẾ HINH

Chủ biên: BÙI HỮU ĐOÀN

GIÁO TRÌNH

QUẢN LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2021

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành chăn nuôi trên thế giới và ở nước ta đang phát triển với tốc độ rất cao nhằm đáp ứng nhu cầu về thực phẩm ngày càng tăng của con người Bên cạnh nhiều thành tựu, ngành chăn nuôi đã và đang gây ô nhiễm môi trường trầm trọng từ chất thải Bảo vệ môi trường nói chung, môi trường chăn nuôi nói riêng đang là một vấn đề lớn, được cả xã hội quan tâm

Để cung cấp cho người học những kiến thức cơ bản về quản lý chất thải chăn nuôi

trong tình hình hiện nay, chúng tôi biên soạn giáo trình Quản lý chất thải chăn nuôi,

do PGS TS Bùi Hữu Đoàn chủ biên, cùng GS.TS Nguyễn Xuân Trạch; GS.TS Vũ Đình Tôn và TS Nguyễn Thế Hinh

Về cấu trúc, thời lượng học môn Quản lý chất thải chăn nuôi là 2 tín chỉ, ngoài

Bài mở đầu, giáo trình có 4 chương:

Chương 1 Quản lý chất thải rắn

Chương 2 Quản lý chất thải lỏng

Chương 3 Quản lý khí thải

Chương 4 Quản lý chất thải trong chăn nuôi lợn, trâu bò và gia cầm

Để sử dụng giáo trình có hiệu quả, các học viên cần tham khảo thêm tài liệu của các môn học có liên quan: Hoá học môi trường, Công nghệ môi trường, Kỹ thuật và thiết bị xử lý môi trường liên hệ giữa nội dung trong tài liệu với thực tiễn sản xuất để hiểu kỹ và ứng dụng tốt các kiến thức đã trình bày trong tài liệu

Nhân dịp hoàn thành Giáo trình này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ

và ý kiến đóng góp hết sức quý báu của nhiều thầy giáo, cô giáo, các cán bộ nghiên cứu, các bạn đồng nghiệp, các đồng chí lãnh đạo, cán bộ kỹ thuật các trang trại chăn nuôi Đặc biệt, xin cảm ơn Dự án carbon thấp đã cung cấp nhiều kết quả nghiên cứu và thông tin quý, đã được dùng làm tài liệu tham khảo trong giáo trình này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian eo hẹp, trong khi khoa học kỹ thuật môi trường nói chung, môi trường chăn nuôi nói riêng đang phát triển rất nhanh, hiểu biết của chúng tôi về lĩnh vực mà môn học đề cập đến còn nhiều hạn chế nên chắc chắn giáo trình này còn nhiều thiếu sót, mong bạn đọc đóng góp ý kiến để tài liệu được hoàn thiện hơn trong những lần xuất bản sau

CHỦ BIÊN PGS.TS Bùi Hữu Đoàn

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ 1

1 TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI 1

1.1 Tình hình chăn nuôi trên thế giới 1

1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam 5

2 CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 7

2.1 Tính nguy hại của chất thải chăn nuôi 7

2.2 Ước tính lượng chất thải chăn nuôi 8

2.3 Thành phần chất thải chăn nuôi 9

3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP CHÍNH QUẢN LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 15

3.1 Quy hoạch chăn nuôi 15

3.2 Xử lý chất thải 16

4 THÔNG TIN VỀ MÔN HỌC 18

4.1 Đối tượng môn học 18

4.2 Nội dung môn học 18

Chương 1 QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN 19

1.1 THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN 19

1.2 TRỮ LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN 22

1.3 Ô NHIỄM CHẤT THẢI RẮN TRONG CHĂN NUÔI 23

1.3.1 Ô nhiễm trong chăn nuôi lợn 24

1.3.2 Ô nhiễm trong chăn nuôi gia cầm 24

1.3.3 Ô nhiễm trong chăn nuôi trâu bò 25

1.3.4 Tập quán sử dụng phân chuồng 25

1.3.5 Chính sách về sử dụng phân chuồng 25

1.4 TÁC HẠI CỦA CHẤT THẢI RẮN 26

1.5 QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG HỆ THỐNG CHĂN NUÔI 27

1.5.1 Các phương pháp sinh học 27

1.5.2 Tái sử dụng chất thải 33

1.6 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN 34

1.6.1 Ủ phân 34

1.6.2 Sản xuất phân bón hữu cơ 39

1.6.3 Sử dụng phân để nuôi động vật khác 41

1.7 XỬ LÝ XÁC VẬT NUÔI CHẾT 46

1.7.1 Xử lý xác vật nuôi chết do dịch bệnh 46

1.7.2 Xử lý xác vật nuôi chết không phải do dịch bệnh 48

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 48

Chương 2 QUẢN LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 49

2.1 TRỮ LƯỢNG CHẤT THẢI LỎNG 49

2.2 TÁC HẠI CỦA CHẤT THẢI LỎNG 51

2.2.1 Gây ô nhiễm môi trường 51

2.2.2 Là nguồn bệnh nguy hiểm 51

2.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 52

2.3.1 Chăn nuôi tiết kiệm nước 52

2.3.2 Sử dụng máy tách phân 56

2.3.3 Công nghệ khí sinh học (biogas) 57

2.3.4 Sử dụng nước thải chăn nuôi làm nước tưới 85

2.3.5 Công nghệ làm hồ điều hòa 88

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 91

Chương 3 QUẢN LÝ KHÍ THẢI CHĂN NUÔI 92

3.1 PHÁT SINH KHÍ THẢI 92

3.1.1 Nguồn phát sinh khí thải 92

3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát thải khí ô nhiễm từ chăn nuôi 93

3.2 TÁC HẠI CỦA KHÍ THẢI 95

3.2.1 Các nhóm khí độc hại 95

3.2.2 Các khí độc hại 96

3.2.3 Bụi trong khí thải 98

3.2.4 Vi sinh vật trong khí thải 101

3.3 KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÍ THẢI 102

3.3.1 Nguyên tắc khống chế khí thải 102

3.3.2 Các phương pháp xử lý mùi trong chăn nuôi 102

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 108

Chương 4 QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI TRÂU BÒ, LỢN VÀ GIA CẦM 109

4.1 THIẾT KẾ CHUỒNG TRẠI 109

4.1.1 Yêu cầu chung 109

4.1.2 Vị trí xây dựng chuồng trại 109

4.1.3 Các hệ thống cần thiết của chuồng trại 110

4.1.4 Bố trí mặt bằng 111

4.1.5 Yêu cầu về an toàn sinh học cho vật nuôi 111

4.2 ỨNG DỤNG SẢN XUẤT SẠCH HƠN TRONG CHĂN NUÔI 112

4.2.1 Khái niệm 112

4.2.2 Một số nguyên tắc của sản xuất sạch hơn trong chăn nuôi 112

4.2.3 Nội dung thực tiễn của sản xuất sạch hơn trong chăn nuôi 112

4.3 QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI BÒ 114

4.3.1 Hiện trạng xử lý môi trường trong chăn nuôi trâu, bò 114

4.3.2 Một số công nghệ sử dụng trong quản lý chất thải trong chăn nuôi bò 115

4.3.3 Xử lý chất thải 115

4.3.4 Chăn nuôi bò thịt trên đệm lót sinh học 119

4.4 QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI LỢN 122

4.4.1 Hiện trạng 126

4.4.2 Một số công nghệ chính 123

4.5 QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG CHĂN NUÔI GIA CẦM 126

4.5.1 Hiện trạng xử lý môi trường trong chăn nuôi gia cầm 126

4.5.2 Một số công nghệ 127

4.5.3 Mô hình quản lý toàn diện 129

4.6 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ KINH TẾ 130

4.6.1 Phân tích hiệu quả kinh tế 130

4.6.2 Quản lý chất thải chăn nuôi tổng hợp 131

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

VACB Vườn - ao - chuồng - biogas

MỞ ĐẦU

TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

VÀ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ

1 TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI

1.1 Tình hình chăn nuôi trên thế giới

Trong những năm qua, ngành chăn nuôi trên thế giới cũng như ở nước ta đã có sự phát triển vượt bậc và trở thành một ngành sản xuất quan trọng, cung cấp thực phẩm cho nhu cầu tiêu dùng của con người ngày càng cao, nhất là ở các nước đang phát triển

Bảng 1 Mức tiêu thụ thịt và sữa/đầu người vào năm 1983, 1993 và 2020 (dự tính)

Khu vực, nước Mức tiêu thụ thịt/đầu người (kg)

(1) Mức tiêu thụ sữa/đầu người (kg)(2)

1983 1993 2020 1983 1993 2020 Trung Quốc 16 33 60 3 7 12 Các nước Đông Á(3) 22 44 67 15 16 20

Ấn Độ 4 4 6 46 58 125 Các nước Nam Á(4) 6 7 10 47 58 82 Các nước Đông Nam Á (5) 11 15 24 10 11 16 Các nước đang phát triển 14 21 30 35 40 62 Các nước phát triển 74 76 83 195 192 189

Ghi chú: (1) Thịt bao gồm khối lượng thân thịt các loại thịt bò, lợn, cừu, gia cầm; (2) Sữa bao gồm sữa và sản phẩm tương đương sữa nước; (3) Đông Á: Hồng Kong, Trung Quốc; Mông Cổ, Triều Tiên, Hàn Quốc;

(4) Apganistan, Bangladesh, Bhutan, Maldives, Nepal, Pakistan, Sri Lanka; (5) Brunei, Campuchia, Đông Timor, Indonesia, Lào, Malaysia, Myanmar, Philippines, Singapore, Thái Lan, Việt Nam

Bỉ - Luxembourg 38,6 Bahamas 35,0 Iceland 38,4 Hà Lan 34,2

Thụy Điển 37,7 Cộng hòa Séc, Slovakia 33,4 Hungary 37,1 Canada 32,6 Ireland 37,6 Argentina 31,0

Để đáp ứng được nhu cầu về thực phẩm, con người phải phát triển chăn nuôi và đây là ngành phát sinh chất thải lớn nhất

Số lượng và phân bố các loài vật nuôi theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông - Lương Liên hiệp quốc năm 2017, tổng đàn trâu toàn thế giới là 200,97 triệu con được nuôi chủ yếu ở các nước châu Á; tổng đàn bò là 1.491,7 triệu con, phân bố khắp thế giới; tổng đàn dê là 034,4 triệu con, tập trung chủ yếu ở châu Á và châu Phi; tổng đàn cừu là 1.202,4 triệu con, tập trung chủ yếu ở châu Á và châu Phi; tổng đàn lợn là 967,4 triệu con, phân bố khắp thế giới; tổng đàn gà là 22.847,1 triệu con, phân bố khắp thế giới; tổng đàn vịt là 1.150,9 triệu con, tập trung chủ yếu ở châu Á (FAO, 2018) Về đầu con, số lượng các loại vật nuôi thường nhiều nhất ở châu Á, tiếp theo là châu Phi Tuy nhiên, khối lượng của các giống gia súc địa phương ở châu Á và châu Phi thường nhỏ hơn nhiều so với các giống gia súc ở châu Âu và Bắc Mỹ

Bảng 3 Phân bố số lượng gia súc và gia cầm thế giới năm 2017 (triệu con)

Trâu Bò Dê Cừu Lợn Gà Vịt Thế giới 200,97 1.491,7 1.034,4 1.202,4 967,4 22.847,1 1.150,9 Châu Á 195,8 470,2 551,3 508,0 557,6 12.857,7 1.014,2 Châu Âu 0,4 121,4 19,3 132,2 185,6 2.223,6 88,4 Châu Phi 3,4 346,5 422,7 381,2 37,9 1.919,1 19,7 Châu Mỹ 1,4 516,5 37,1 81,3 180,5 5.714,0 27,0 Châu Úc 0,0003 37,1 4,0 99,7 5,7 132,7 1,6

Nguồn: FAO, 2018

Các nước Trung Quốc, Ân Độ, Mỹ, Brazil, Indonesia là những nước đứng hàng đầu về số lượng vật nuôi của thế giới Trung Quốc đứng đầu về số lượng dê, cừu, lợn,

gà và vịt Tất cả những nước có nhiều trâu nhất thế giới đều thuộc châu Á, đứng đầu là

Ấn Độ Việt Nam là nước đứng thứ 2 thế giới về số lượng vịt, thứ 6 về lợn, thứ 8 về trâu

và thứ 13 về gà

Nhìn chung, chăn nuôi thế giới đang từng bước chuyển dịch từ các nước phát triển sang các nước đang phát triển Những nước phát triển xây dựng kế hoạch chiến lược phát triển ngành chăn nuôi duy trì ở mức ổn định, nâng cao quá trình thâm canh, áp dụng biện pháp an toàn sinh học, đảm bảo chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm Các nước đang phát triển ở châu Á và Nam Mỹ được nhận định sẽ trở thành khu vực chăn nuôi chính và cũng đồng thời là khu vực tiêu thụ nhiều sản phẩm chăn nuôi Những nước phát triển chỉ duy trì ổn định sản lượng chăn nuôi của họ để đảm bảo an ninh và an toàn thực phẩm, phần thiếu hụt sẽ được nhập khẩu từ các nước xuất khẩu vượt qua được hàng rào kỹ thuật về chất lượng vệ sinh an toàn thực phẩm của họ Đây là cách tiếp cận

để giảm thiểu rủi ro về dịch bệnh ở động vật, đặc biệt là các bệnh dịch có khả năng lây nhiễm sang người

* Hệ thống chăn nuôi

Sau đây là đặc điểm cơ bản của các nhóm hệ thống chăn nuôi chính trên thế giới

(1) Các hệ thống chuyên chăn nuôi

Các hệ thống chuyên chăn nuôi thường được phân theo mức độ thâm canh sản xuất thành 3 loại là: quảng canh, thâm canh và bán thâm canh

- Hệ thống chăn nuôi quảng canh

Trong hệ thống này, trên 90% thức ăn cho vật nuôi được khai thác từ tự nhiên (bãi chăn thả ), còn các nguồn khác chỉ cung cấp dưới 10% Các hệ thống chăn nuôi quảng canh rất đa dạng và có thể phân ra 3 dạng chính như sau:

Chăn nuôi du mục: là hình thức chăn nuôi quảng canh mang tính chất du canh và

du cư Đàn gia súc, chủ yếu là gia súc ăn cỏ (bò, cừu, lạc đà, dê) được chăn thả theo mùa trên những diện tích đất rộng lớn khác nhau và hầu như không có đầu tư gì ngoài đàn gia súc ban đầu Do năng suất rất thấp nên chăn nuôi du mục thường phải có một đàn súc vật rất lớn để thoả mãn nhu cầu tự cung tự cấp của hộ chăn nuôi Chăn nuôi du mục thường có ở Mông Cổ, các nước châu Phi và Trung Đông

Chăn nuôi di chuyển: là hình thức chăn nuôi mang tính chất du canh nhưng định

cư Người chăn nuôi có chỗ ở cố định nhưng đàn vật nuôi được di chuyển theo mùa do một số người (trong gia đình hoặc thuê) đi theo để quản lý đàn vật nuôi Chăn nuôi di chuyển thường có ở các nước châu Phi, Trung Đông và cả ở Việt Nam (chăn nuôi vịt chạy đồng)

Chăn thả cố định: là hình thức nuôi chăn thả quảng canh mang tính chất định canh

và định cư dưới dạng các điền trang có chủ và có bãi chăn cố định Các điền trang này được phân cách với các điền trang khác bằng hàng rào vây quanh Hầu hết đồng cỏ là đồng cỏ tự nhiên, có thể không chia lô hoặc chia lô để chăn thả luân phiên Đối tượng chăn nuôi thường là bò thịt và cừu lấy lông để sản xuất sản phẩm hàng hóa dưới dạng gia súc sống hoặc sản phẩm cuối cùng (thịt, lông) Các hệ thống chăn nuổi kiểu này thường thấy ở Australia và các nước châu Mỹ La tinh

- Hệ thống chăn nuôi thâm canh

Trước đây, các hệ thống này chủ yếu có ở các nước phát triển tại châu Âu, Australia, Mỹ, Canada và New Zealand Về sau, được phát triển ở hầu hết các châu lục,

kể cả ở các nước đang phát triển Các hệ thống chăn nuôi này có một số đặc điểm chính là:

Chỉ nuôi ít loại vật nuôi cao sản Chăn nuôi quy mô lớn đòi hỏi phải chuyên môn hóa rất cao nên các trang trại thường chỉ lựa chọn một hoặc một ít loài vật nuôi Giống vật nuôi được lựa chọn chủ yếu là các giống cao sản vì chỉ có những giống cao sản mới

có khả năng sử dụng thức ăn với hiệu quả cao, chu kỳ quay vòng chăn nuôi ngắn dẫn đến năng suất và hiệu quả chăn nuôi cao, đáp ứng được yêu cầu thị trường Hơn nữa, những giống cao sản này cũng đã được chọn lọc để phù hợp với các điều kiện chăn nuôi thâm canh

Sử dụng chủ yếu thức ăn công nghiệp, được phối trộn tốt với giá trị dinh dưỡng cao và cân bằng mới đáp ứng được yêu cầu của vật nuôi cao sản

Quy mô chăn nuôi lớn, tới hàng ngàn lợn nái và nuôi thịt toàn bộ số lợn con sản xuất ra lên tới vài chục ngàn lợn thịt mỗi năm, lượng thịt sản xuất ra hàng trăm tấn Chăn nuôi gia cầm cũng có những xí nghiệp nuôi hàng vạn gà sinh sản hay gà thịt Chăn nuôi bò sữa tuy có vấn đề về nguồn cung cấp thức ăn thô nhưng cũng có những trang trại có quy mô tới hàng chục ngàn con

Áp dụng cơ giới hoá và công nghệ cao, công nghệ thông tin trong quản lý chuồng trại, cho ăn, vệ sinh, thu hoạch sản phẩm, xử lý môi trường và quản lý đàn Công nghệ sinh học và nhiều công nghệ 4.0 khác (tự động hóa, internet kết nối vạn vật, cơ sở dữ liệu lớn) cũng được áp dụng ngày càng nhiều trong chăn nuôi thâm canh Việc áp dụng các thiết bị và công nghệ hiện đại cho phép chăn nuôi chính xác hơn, sạch hơn, sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên đầu vào, tăng năng suất sinh học cũng như năng suất lao động

Một dạng phổ biến của chăn nuôi thâm canh là chăn nuôi công nghiệp Hệ thống chăn nuôi này thâm canh quy mô lớn, ở đó vật nuôi được tách khỏi môi trường chăn nuôi tự nhiên để sống trong môi trường do con người tạo ra, chủ yếu ở các nước phát triển thuộc châu Âu, châu Mỹ, châu Úc và một số nước ở châu Á, Phi và Mỹ La tinh Chăn nuôi công nghiệp cũng đang bị chỉ trích vì có tác động tiêu cực đến sinh kế và sức khỏe của cộng đồng cư dân địa phương, nhất là ở các nước đang phát triển có dân cư đông đúc và vì những vi phạm nghiêm trọng về phúc lợi động vật

- Hệ thống chăn nuôi bán thâm canh

Đó là những hệ thống chăn nuôi được đầu tư cao hơn so với các hệ thống chăn nuôi quảng canh, nhưng chưa được hiện đại hóa như các hệ thống chăn nuôi thâm canh Vật nuôi có thể được nuôi nhốt, chăn thả hay kết hợp cả nuôi nhốt và chăn thả Thức ăn thường là thức ăn phối trộn, có thể từ các loại thức ăn tự sản xuất ngay trong

hệ thống hay thức ăn thương phẩm, hay kết hợp cả hai Sản phẩm chăn nuôi chủ yếu được bán ra thị trường

(2) Các hệ thống chăn nuôi kết hợp

Hệ thống chăn nuôi kết hợp là hệ thống trong đó hoạt động chăn nuôi được kết hợp với hoạt động trồng trọt và có thể có cả những hoạt động kinh tế khác (như nuôi trồng thủy sản, lâm nghiệp, chế biến thực phẩm), nhằm tận dụng các nguồn lực sẵn có trong một cơ sở sản xuất nông nghiệp như đất đai, vốn, lao động Đây vốn là loại hệ thống canh tác phổ biến nhất trên thế giới Trước đây, các hệ thống loại này chủ yếu có

ở các nước đang phát triển, nhưng hiện nay một số nước phát triển cũng đang có xu hướng nhân rộng các hệ thống kiểu này vì tính bền vững của nó

Một số đặc điểm chính của hệ thống chăn nuôi kết hợp:

- Các hoạt động sản xuất bổ trợ cho nhau: Ưu thế chính của hệ thống chăn nuôi kết hợp là sự bổ trợ cho nhau của các hợp phần Trồng trọt cung cấp thức ăn (rơm, cám, gạo, ngô) cho chăn nuôi; ngược lại, chăn nuôi cung cấp sức kéo, phân bón cho trồng trọt Các hệ thống này còn cho phép giảm thiểu chất thải thông qua việc tái sử dụng, do

đó làm giảm thiểu nhu cầu đầu vào và giảm thiểu rủi ro cho nông dân

- Qui mô sản xuất thường nhỏ: Hầu hết các hệ thống chăn nuôi kết hợp là hệ thống canh tác nông hộ với quy mô nhỏ nên các hộ sản xuất nông nghiệp thường muốn

đa dạng hoá các hoạt động sản xuất nhằm tận dụng nguồn lực có sẵn cũng như giảm thiểu rủi ro

- Vật nuôi thường đa dạng về chủng loại: Vật nuôi trong các hệ thống này trước hết là dùng để bổ trợ cho các hoạt động trồng trọt (cày kéo, cung cấp phân bón) và tận dụng các sản phẩm của trồng trọt Chính vì vậy, số lượng vật nuôi mỗi loài không lớn nhưng lại đa dạng để thoả mãn các mục tiêu này Các loài được nuôi chủ yếu là trâu, bò, lợn, gia cầm thuộc các giống bản địa hoặc những giống không cao sản

- Mức độ đầu tư thâm canh rất khác nhau: Trước đây, hệ thống sản xuất kiểu này

ít được đầu tư thâm canh với mục tiêu chính là tận dụng các sản phẩm có trong nội bộ

hệ thống Tuy nhiên, càng ngày nông dân càng có nhu cầu tăng thêm nguồn thu nên họ dần đầu tư thâm canh hơn Hiện nay, ở nhiều nơi, hệ thống này được đầu tư thêm hệ thống biogas để xử lý chất thải và tạo khí sinh học như một nguồn nhiên liệu (đun nấu, thắp sáng, phát điện)

Xu hướng chung của chăn nuôi thế giới trong thế kỷ XXI là hướng tới các hệ thống chăn nuôi thông minh trên nền tảng ứng dụng công nghệ cao để phát triển bền vững trên cả bốn phương diện không tách rời nhau là: lợi ích kinh tế, bảo vệ môi trường, công bằng xã hội và phúc lợi động vật Cũng nhằm mục đích đó, trên cơ sở phát triển các nguyên tắc cơ bản của hệ thống canh tác hết hợp chăn nuôi - trồng trọt, gần đây mô hình nông nghiệp tuần hoàn đang được đề xuất như là một mô hình của tương lai, trong đó chăn nuôi được kết hợp với các ngành sản xuất khác để tối ưu hóa việc sử dụng tất cả các nguồn sinh khối Trong mô hình này, sản xuất được thực hiện theo chu trình khép kín, áp dụng công nghệ cao để chế biến chất thải và phụ phẩm chăn nuôi, trồng trọt, chế biến và các loại rác thải nhằm tái sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất; chất thải và phụ phẩm của quá trình sản xuất này là đầu vào của quá trình sản xuất khác Đây chính là điểm khác biệt lớn với các hệ thống chăn nuôi công nghiệp mà trong đó, người ta chỉ quan tâm đến việc khai thác tài nguyên nhằm tối đa hóa sản lượng, nhưng lại tạo ra một lượng chất thải khổng lồ Mô hình nông nghiệp tuần hoàn cho phép tạo ra sản phẩm an toàn, chất lượng cao, giảm thiểu sự lãng phí, thất thoát và nhất là giảm thiểu chất thải gây ô nhiễm môi trường

1.2 Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam

Ở nước ta, theo số liệu thống kê năm 2018, ngành chăn nuôi có sản lượng thịt gia súc đứng thứ nhất khu vực ASEAN, đứng thứ hai châu Á và thứ sáu thế giới Sản lượng thịt gia cầm đứng thứ hai khu vực và sản lượng thức ăn chăn nuôi công nghiệp đứng đầu các nước ASEAN và thứ 12 trên thế giới Trong cơ cấu GDP của Việt Nam năm

2018, ngành chăn nuôi có trị giá 265 ngàn tỷ đồng, chiếm 5% GDP toàn quốc trong tổng số 24% GDP của ngành nông nghiệp Liên tục trong 10 năm (2008 đến 2018), ngành chăn nuôi đã duy trì mức độ tăng trưởng bình quân 5,0-6,0 %/năm, tỷ trọng chăn nuôi trong ngành nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi, dịch vụ) tăng từ 27% lên tới 32%;

sản lượng thịt các loại tăng 1,5 lần, từ 3,56 triệu tấn lên 5,37 triệu tấn; sản lượng trứng tăng 2,3 lần, từ 5 tỷ quả lên 11,6 tỷ quả; sữa tươi tăng 3,6 lần, từ 262,2 ngàn tấn lên 936,7 ngàn tấn, thức ăn chăn nuôi công nghiệp tăng 1,4 lần, từ 11,5 triệu tấn lến 16,6 triệu tấn

Theo Bộ NN&PTNT, năm 2019 là một năm gặp nhiều biến cố đối với ngành chăn nuôi nói chung và đặc biệt là chăn nuôi lợn, do chịu thiệt hại nặng nề từ dịch tả lợn châu Phi, sản lượng thịt lợn giảm sâu dẫn đến tổng sản lượng thịt hơi các loại giảm gần 4%

so với năm 2018 Tỷ trọng sản lượng các loại thịt hơi có sự thay đổi đáng kể so với năm

2018 khi có dịch, năm 2019 tỷ trọng sản lượng thịt lợn và thịt gia cầm chiếm tương ứng

là 65,6% và 25,5% trong tổng sản lượng thịt hơi các loại Đàn gia cầm phát triển tốt, sản lượng đạt 1,3 triệu tấn, tăng 15%; sản lượng thịt bò ước đạt 0,35 triệu tấn, tăng 4,4%; sản lượng sữa tươi đạt 1,03 triệu tấn, tăng 10% (trong đó thể hiện rõ xu hướng chuyển đổi cơ cấu về chất; tỷ lệ bò lai tăng lên 64,7%, đàn bò sữa tăng lên 367 ngàn con); sản lượng trứng ước đạt 13,0 tỷ quả, tăng 12%; với năm 2018

Chăn nuôi lợn:

Ngành chăn nuôi lợn đã và đang phải đối mặt với cơn khủng hoảng lớn khi dịch tả lợn châu Phi Theo Tổng cục Thống kê, ước tính tổng đàn lợn của cả nước tháng 12 năm 2019 giảm 25,5% so với cùng thời điểm năm 2018; sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng cả năm 2019 ước đạt 3.289,7 nghìn tấn, giảm 13,8% so với năm 2018 (quý IV ước đạt 731,0 nghìn tấn, giảm 26,3%)

Chăn nuôi gia cầm:

Đàn gia cầm cả nước trong năm 2019 phát triển tốt, không có dịch bệnh lớn xảy

ra Khi tình hình dịch bệnh ở lợn diễn biến phức tạp, nhu cầu tiêu thụ thịt gia cầm và trứng tăng mạnh do người dân đã chuyển sang sử dụng thịt gia cầm và các loại trứng nhiều hơn Ước tính tổng số gia cầm của cả nước tháng 12 tăng 14,2% so với cùng thời điểm năm 2018; sản lượng thịt gia cầm hơi xuất chuồng cả năm ước đạt 1278,6 nghìn tấn, tăng 16,5% so với năm 2018 (quý IV ước đạt 340,0 nghìn tấn, tăng 19,4%); sản lượng trứng gia cầm cả năm ước đạt 13,3 tỷ quả, tăng 14,0% (quý IV ước đạt 3,5 tỷ quả, tăng 16,9%)

Chăn nuôi trâu, bò:

Đàn trâu, bò cả nước phát triển ổn định Tổng đàn trâu cả nước vẫn giảm dần do hiệu quả kinh tế không cao và môi trường chăn thả bị thu hẹp Đàn bò phát triển khá do

có thị trường tiêu thụ tốt, giá bán thịt bò hơi ở mức tốt, người chăn nuôi có lãi ổn định Chăn nuôi bò sữa phát triển tốt do nhiều tỉnh có đề án phát triển bò sữa Ước tính tổng

số trâu của cả nước tháng 12 giảm 3,1%; tổng số bò tăng 2,4% so với cùng thời điểm năm 2018; sản lượng thịt trâu hơi xuất chuồng cả năm 2019 ước đạt 95,1 nghìn tấn, tăng 3,2% so với năm 2018 (trong đó, quý IV ước đạt 24,5 nghìn tấn, tăng 3,5%); sản lượng thịt bò hơi xuất chuồng cả năm 2019 ước đạt 349,2 nghìn tấn, tăng 4,4% (quý IV ước đạt 84,3 nghìn tấn, tăng 5,0%); sản lượng sữa bò tươi cả năm ước đạt 1029,6 nghìn tấn, tăng 10,0% (quý IV ước đạt 260,9 nghìn tấn, tăng 12,1%)

2 CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

2.1 Tính nguy hại của chất thải chăn nuôi

Cùng với sự phát triển của ngành chăn nuôi, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng Ngay cả ở nước chăn nuôi công nghiệp phát triển, chăn nuôi là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất; sử dụng tới 70% diện tích đất nông nghiệp, tương đương 30% diện tích bề mặt trái đất Các nhà khoa học đã thống

kê, trên toàn cầu có 4 nguồn phát thải lớn nhất khí nhà kính, đó là từ việc sử dụng năng lượng hóa thạch (đốt than đá, xăng dầu ), sản xuất công nghiệp, chăn nuôi (bao gồm cả sử dụng phân bón từ chăn nuôi) và khí sinh ra từ công nghiệp lạnh Ngành chăn nuôi phát sinh khoảng 18% tổng số khí nhà kính của thế giới tính quy đổi theo

CO2, trong khi đó ngành giao thông chỉ chiếm 13,5% Ngành chăn nuôi phát sinh ra 65% tổng lượng NO, 37% tổng lượng CH4; 64% tổng lượng NH3; làm tăng nhiệt độ trái đất do phát sinh các khí gây hiệu ứng nhà kính như CH4, CO2, NH3…, gây nhiều hậu quả nghiêm trọng cho sản xuất, sinh hoạt và biến đổi khí hậu toàn cầu Ba loại khí: dioxyt carbon (CO2), methane (CH4) và oxyt nitơ (NO2) là nguy hiểm nhất gây hiệu ứng nhà kính và làm tăng nhiệt độ trái đất, trong đó khí methane và oxyt nitơ là hai khí chủ yếu tạo ra từ họat động chăn nuôi và sử dụng phân bón hữu cơ Tác dụng gây hiệu ứng khí nhà kính của chúng tương ứng gấp 25 và 296 lần so với khí CO2 sinh

ra, chủ yếu từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch Theo Klooster (1996), lượng ammoniac (NH3), một khí có thể chuyển hóa thành khí oxyt nitơ, phát xạ từ chăn nuôi vào khí quyển vào khoảng 45Tg N/năm (1Tg = 1012g), nhiều hơn bất kỳ từ nguồn nào khác Để sản xuất 1.000kg thịt lợn, hàng ngày phải thải ra 84kg nước tiểu, 39kg phân, 11kg TS (chất rắn tổng số), 3,1kg BOD5, 0,24 NH4-N (theo ASAE standards) chưa kể

ô nhiễm từ nước tắm và rửa chuồng

Các chất thải chăn nuôi (bao gồm tất cả các dạng rắn, lỏng hay khí) được phát sinh từ các nguồn sau:

- Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm như phân, nước tiểu, lông, vảy da và các phủ tạng loại thải của gia súc, gia cầm

- Nước thải từ quá trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết bị chăn nuôi, nước làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ chăn nuôi…

- Thức ăn thừa, các vật dụng chăn nuôi, thú y bị loại ra trong quá trình chăn nuôi

- Bệnh phẩm thú y, xác gia súc, gia cầm chết

- Bùn lắng từ các mương dẫn, hố chứa hay lưu trữ và chế biến hay xử lý chất thải Chất thải chăn nuôi chứa nhiều thành phần có khả năng gây ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của gia súc, gia cầm và sức khỏe của con người Vì vậy, việc hiểu rõ thành phần và các tính chất của chất thải chăn nuôi để từ đó đưa ra các biện pháp quản lý và xử lý thích hợp, khống chế ô nhiễm, biến chất thải thành một nguồn tài nguyên đang là định hướng của toàn thế giới

2.2 Ước tính lượng chất thải chăn nuôi

Lượng chất thải chăn nuôi có thể ước tính dựa theo bảng 4 và bảng 5

Bảng 4 Ước tính lượng phân (hỗn hợp với nước tiểu) của một số vật nuôi

Loại vật nuôi Chất rắn Chất rắn bay hơi N P K Ca Phân tổng số Độ ẩm

(%)

Ngày nuôi Kg/vật nuôi, đến kết thúc (fa) kg/fa lít/fa

Bò thịt 360 290 25 3,3 17,1 7,7 4500 4500 92 153 Gia cầm thịt 1,3 0,95 0,053 0,016 0,031 4,9 4,9 74 48

Gà tây trống 9,2 7,4 0,55 0,16 0,26 36 36 74 133

Gà tây mái 4,4 3,5 0,26 0,074 0,11 17 17 74 105 Vịt 1,7 1,0 0,062 0,022 0,031 6.5 6.5 74 39 Lợn con (12,5kg) 4,8 4,0 0,41 0,068 0,16 48 48 90 36 Lợn thịt (70kg) 56 45 4,7 0,76 2,0 560 560 90 120

Bảng 5 Ước tính khối lượng phân thải ra của vật nuôi/ngày

TT Loại vật nuôi Khối lượng phân (% so với khối lượng cơ thể)

Bảng 6 Lượng phân gia súc, gia cầm thải ra hằng ngày tính trên % khối lượng cơ thể

Loại gia súc Tỷ lệ % phân so với khối lượng cơ thể

Bảng 7 Lượng chất thải chăn nuôi 1.000kg lợn trong 1 ngày

Chỉ tiêu Khối lượng (kg) Tổng lượng phân 84 Tổng lượng nước tiểu 39

Ước tính lượng chất thải:

Theo nhiều nghiên cứu trên thế giới, tỷ lệ sử dụng các thực phẩm động vật trong khẩu phần ăn của con người tăng tỷ lệ thuận với tốc độ công nghiệp hóa của mỗi quốc gia Số liệu thống kê trên 122 nước của tổ chức FAO cho thấy, tỷ lệ năng lượng trong khẩu phần từ các sản phẩm chăn nuôi có một sự tương quan nghịch chặt chẽ với tỷ lệ dân số lao động trong ngành nông nghiệp, được biểu diễn bằng công thức sau:

Y = 30 – 0,336( 0,0241)X (R2 = 0,62) trong đó: Y là % năng lượng của khẩu phần từ các sản phẩm động vật (cal);

X là % dân số làm nông nghiệp;

- Nước: Chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65-80% khối lượng của phân Do hàm lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là môi trường tốt cho các vi sinh vật phát triển nhanh chóng và phân hủy các chất hữu cơ, tạo nên các sản phẩm gây độc cho môi trường

- Các chất hữu cơ: Protein, carbonhydrate, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng

- Các chất vô cơ: Các chất khoáng (đa lượng, vi lượng)

- Dư lượng của thức ăn bổ sung: Các chất kích thích tăng trưởng, các hormone, dư lượng kháng sinh…

- Các men tiêu hóa của bản thân gia súc, chủ yếu là các men tiêu hóa sau khi sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngoài…

- Các mô và chất nhờn tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hoá

- Các thành phần tạp chất từ môi trường thâm nhập vào thức ăn trong quá trình chế biến thức ăn hay quá trình nuôi dưỡng gia súc (đá, cát, bụi,…)

- Các mầm bệnh: Vi khuẩn hay ký sinh trùng bị nhiễm trong đường tiêu hoá gia súc hay trong thức ăn

Thành phần của phân có thể thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Chế độ dinh dưỡng của gia súc, gia cầm

Thường tỷ lệ tiêu hoá thức ăn của vật nuôi thấp nên phần lớn chất dinh dưỡng trong thức ăn bị thải ra ngoài theo phân và nước tiểu Khi thay đổi khẩu phần, thành phần và tính chất của phân cũng sẽ thay đổi Đây chính là cơ sở để ngăn ngừa ô nhiễm

từ chăn nuôi thông qua việc điều chỉnh chế độ dinh dưỡng, tăng cường quá trình tích lũy

trong các sản phẩm chăn nuôi, giảm bài tiết qua phân (Trương Thanh Cảnh, 2010)

- Loài và giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm

Tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm mà nhu cầu dinh dưỡng và

sự hấp thu thức ăn có khác nhau Gia súc càng lớn hệ số tiêu hoá càng thấp và lượng thức ăn bị thải ra trong phân càng lớn Thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm

Bảng 8 Thành phần hóa học của phân lợn từ 70-100kg

Đặc tính Đơn vị Giá trị Vật chất khô g/kg 213-342

NH 4 -N g/kg 0,66-0,76

N tổng g/kg 7,99-9,32 Tro g/kg 32,5-93,3 Chất xơ g/kg 151 - 261 Carbonat g/kg 0,23-0,41 Các axit mạch ngắn g/kg 3,83-4,47

Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010

Trong thời kỳ tăng trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi lớn và khả năng đồng hoá thức ăn của con vật cao nên khối lượng các chất bị thải ra ngoài ít và ngược lại, khi gia súc trưởng thành thì nhu cầu dinh dưỡng giảm, khả năng đồng hoá thức ăn của con vật thấp nên chất thải sinh ra nhiều hơn, đặc biệt là các gia súc sinh sản, gia súc tiết sữa hay sản xuất thịt

Trong các hệ thống chuồng trại, phân gia súc, gia cầm nói chung thường tồn tại cả

ở dạng phân lỏng, sột sệt (trung gian giữa lỏng và rắn) hay tương đối rắn, chúng chứa các chất dinh dưỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu nitơ và phospho, là nguồn dinh dưỡng phong phú cho cây trồng và làm tăng độ màu mỡ của đất Vì vậy, trong thực tế người ta thường dùng phân để bón cho cây trồng, vừa tận dụng được nguồn dinh dưỡng, vừa làm giảm lượng chất thải phát tán trong môi trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2010), hàm lượng N tổng số trong phân lợn là 7,99-9,32 g/kg phân Đây là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ hấp thụ và góp phần cải tạo đất nếu như phân gia súc được sử dụng hợp lý Thành phần N tổng số, P tổng số của một số gia súc, gia cầm khác như sau:

Bảng 9 Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm

Loại vật nuôi Thành phần hóa học (% trọng lượng vật nuôi)

Nguồn: Ngô Kế Sương & Nguyễn Lân Dũng, 1997

Trong phân còn chứa nhiều loại vi sinh vật và kí sinh trùng có lợi và có hại Trong

đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loài điển hình như

E coli, Samonella, Shigella, Proteus,… Kết quả phân tích của Viện Vệ sinh - Y tế công

cộng thành phố Hồ Chí Minh năm 2001, nhiều loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại từ 5-15

ngày trong phân và đất Đáng lưu ý nhất là virus gây bệnh viêm gan Rheovirus, Adenovirus Cũng theo số liệu của viện này cho biết, trong 1kg phân có thể chứa 2.100-5.000 trứng giun sán, chủ yếu là Ascarisium (chiếm 39-83%), Oesophagostomum (chiếm 60-68,7%) và Trichocephalus (chiếm 47-58,3%) Điều kiện thuận lợi cho mỗi

loại tồn tại phát triển và gây hại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quá trình thu gom, lưu trữ

và sử dụng phân, các điều kiện môi trường như độ ẩm không khí, nhiệt độ, ánh sáng, kết cấu của đất, thành phần các chất trong phân…

b Nước tiểu

Nước tiểu gia súc là sản phẩm bài tiết của con vật, chứa đựng nhiều độc tố, là sản phẩm cặn bã từ quá trình trao đổi chất, khi phát tán vào môi trường, chúng chuyển hoá thành các chất gây nguy hại cho con người và môi trường

Bảng 10 Thành phần hóa học của nước tiểu lợn có khối lượng 70-100kg

Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị

Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010

Thành phần chính của nước tiểu là nước, chiếm 99% khối lượng, nitơ (chủ yếu dưới dạng urê) và một số chất khoáng, các hormone, creatin, sắc tố, axít mật và nhiều sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của con vật

Trong các chất có trong nước tiểu, urê là chất chiếm tỷ lệ cao và dễ dàng bị vi sinh vật phân hủy trong điều kiện có oxy, tạo thành khí amoniac gây mùi khó chịu Amoniac

là khí độc và thường được tạo ra rất nhiều từ ngay trong các hệ thống chuồng trại, nơi lưu trữ, chế biến và trong giai đoạn sử dụng chất thải Tuy nhiên, nếu nước tiểu gia súc được sử dụng hợp lý hay bón cho cây trồng thì chúng là nguồn cung cấp dinh dưỡng giàu nitơ, phospho và các yếu tố khác ở dạng dễ hấp thu cho cây trồng

Thành phần nước tiểu thay đổi tùy thuộc loại gia súc, gia cầm, tuổi, chế độ dinh dưỡng và điều kiện khí hậu

c Nước thải

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm, rửa chuồng; ngoài ra, nó còn chứa một phần hay toàn bộ lượng phân được gia súc, gia cầm thải ra, chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi Theo khảo sát của Trương Thanh Cảnh (2010) trên gần 1.000 trại chăn nuôi lợn qui mô vừa và nhỏ ở một số tỉnh phía Nam cho thấy, hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một khối lượng lớn nước tắm rửa cho gia súc Cứ 1kg chất thải chăn nuôi do lợn thải ra được pha thêm với từ 20-49kg nước, có nguồn gốc từ các hoạt động tắm cho gia súc hay dùng để rửa chuồng nuôi hàng ngày… Việc xử dụng nước tắm cho gia súc hay rửa chuồng làm tăng lượng nước thải đáng kể, gây khó khăn cho việc thu gom và xử lý nước thải sau này

Thành phần của nước thải rất phong phú, bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ và phospho Nước thải chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh khác Do ở dạng lỏng và giàu chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao, tạo ra các sản phẩm gây ô nhiễm cho cả môi trường đất, nước và không khí

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào thành phần của phân, nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ và phương thức thu gom (số lần thu gom, vệ sinh chuồng trại và có hốt phân hay không hốt phân trước khi rửa chuồng), lượng nước dùng tắm gia súc và vệ sinh chuồng trại… Theo nghiên cứu của nhiều tác

giả, trong phân, vi trùng gây bệnh đóng dấu Erysipelothris insidiosa có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74-108 ngày, Samonella 6-7 tháng, virus lở mồm long móng trong nước thải là 100-120 ngày Riêng các loại vi trùng nha bào Bacillus antharacis có thể tồn tại đến 10 năm, Bacillus tetani có thể tồn tại 3-4 năm Trứng giun sán với các loại điển hình như Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciola buski, Ascarisum, Oesphagostomum sp., Trichocephalus dentatus có thể phát triển đến giai đoạn gây

nhiễm sau 6-8 ngày và tồn tại 5-6 tháng Các vi trùng tồn tại lâu trong nước ở vùng

nhiệt đới là Samonella typhi và Samonella paratyphi, E coli, Shigella, Vibrio comma,

gây bệnh dịch tả Một số loại vi khuẩn có nguồn gốc từ nước thải chăn nuôi có thể tồn tại trong động vật nhuyễn thể thủy sinh, có thể gây bệnh cho con người khi ăn sống các loại sò, ốc hay thức ăn nấu chưa được chín kĩ

Bảng 11 Một số chỉ tiêu của nước thải chăn nuôi lợn

e Thức ăn thừa, ổ lót chuồng và các chất thải khác

Trong các chuồng trại chăn nuôi, người chăn nuôi thường dùng rơm, rạ hay các chất độn khác… để lót chuồng Sau một thời gian sử dụng, những vật liệu này sẽ được thải bỏ đi Loại chất thải này tuy chiếm khối lượng không lớn, nhưng chúng cũng là một nguồn gây ô nhiễm quan trọng, các mầm bệnh có thể bám theo chúng Vì vậy, chúng cũng phải được thu gom và xử lý hợp vệ sinh, không được vứt bỏ ngoài môi trường để mầm bệnh phát tán vào môi trường Ngoài ra, thức ăn thừa, thức ăn rơi vãi cũng là nguồn gây ô nhiễm, vì chứa nhiều chất dinh dưỡng dễ bị phân hủy trong môi trường tự nhiên, tạo ra các chất gây mùi hôi, gây ô nhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng, phát triển của gia súc và sức khỏe con người

f Vật dụng chăn nuôi, bệnh phẩm thú y

Các vật dụng chăn nuôi hay thú y bị loại bỏ như bao bì, kim tiêm, chai lọ đựng thứa ăn, thuốc thú y,… cũng gây ô nhiễm môi trường Đặc biệt các bệnh phẩm thú y, thuốc khử trùng, bao bì đựng thuốc có thể xếp vào các chất thải nguy hại cần phải có biện pháp xử lý như chất thải nguy hại

Chuồng trại thông thoáng kém dễ sinh ra khí độc ảnh hưởng trực tiếp, gây các bệnh nghề nghiệp cho công nhân chăn nuôi và ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân xung quanh khu vực chăn nuôi Trừ khi chất thải chăn nuôi được thu gom sớm, lưu trữ

và xử lý hợp quy cách, ở điều kiện bình thường, các chất bài tiết từ gia súc, gia cầm như phân và nước tiểu nhanh chóng bị phân giải tạo ra hàng loạt chất khí có khả năng gây độc cho người và vật nuôi nhất là các bệnh về đường hô hấp, mắt, tổn thương các niêm mạc, sẩy thai, trường hợp nặng có thể gây tử vong

h Tiếng ồn

Tiếng ồn trong chăn nuôi thường gây nên bởi hoạt động của gia súc, gia cầm hay

từ hoạt động của các máy công cụ Trong chăn nuôi, tiếng ồn chỉ xảy ra ở một số thời điểm nhất định (thường là ở thời gian cho gia súc, gia cầm ăn) Chúng là những âm thanh chói tai, rất khó chịu, đặc biệt là trong những khu chuồng kín Người tiếp xúc với dạng tiếng ồn này kết hợp với bụi và các khí độc ở nồng độ cao trong chuồng nuôi hay khu vực xung quanh rất dễ rơi vào tình trạng căng thẳng, ảnh hưởng tới trạng thái tâm

lý, sức khỏe và sức đề kháng với bệnh tật Ngoài ra, tiếng ồn quá lớn còn có thể gây nên hiện tượng điếc tạm thời hay mất hẳn thính giác sau một thời gian dài tiếp súc với tiếng

ồn có cường độ ồn vượt quá 85dB Ở một số chuồng nuôi thủ công, độ ồn có thể đo được lên đến 100dB

Tất cả các chất thải nói trên của chăn nuôi cần được nghiên cứu cẩn thận và xử lý triệt để nhằm bảo vệ môi trường, đó chính là nội dung của các chương tiếp theo

3 MỘT SỐ BIỆN PHÁP CHÍNH QUẢN LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Nhiều biện pháp xử lý kỹ thuật khác nhau đã được áp dụng nhằm giảm thiểu những tác động xấu đến trường từ chất thải chăn nuôi Trong đó, việc quy hoạch và giám sát quy hoạch tổng thể và chi tiết chăn nuôi theo quốc gia, miền, vùng sinh thái, cụm tỉnh; cho từng chủng loại gia súc, gia cầm, với số lượng phù hợp để không gây ô nhiễm môi trường là biện pháp quan trọng có tầm chiến lược

Tóm tắt hệ thống quản lý chất thải chăn nuôi:

Như vậy, quản lý chất thải chăn nuôi có 3 nội dung lớn, đó là quy hoạch và thiết

kế chuồng trại tốt, làm vệ sinh tốt và xử lý chất thải tốt

Do sự đa dạng trong phương thức chăn nuôi, loài vật nuôi và điều kiện kinh tế - xã hội ở các địa phương, vùng sinh thái khác nhau nên người chăn nuôi cần lựa chọn một hoặc tổ hợp nhiều giải pháp quản lý phù hợp để quản lý chất thải chăn nuôi, nâng cao an toàn sinh học, giảm dịch bệnh, tăng hiệu quả chăn nuôi, tăng năng suất, chất lượng thực phẩm, có thêm nguồn thu từ xử lý chất thải Hoạt động này cũng góp phần thực hiện thành công các chương trình mục tiêu quốc gia: xây dựng nông thôn mới; ứng phó với biến đổi khí hậu; nông nghiệp xanh, hướng tới một ngành chăn nuôi hiệu quả và bền vững

3.1 Quy hoạch chăn nuôi

Chăn nuôi gia súc, gia cầm phải được quy hoạch phù hợp theo vùng sinh thái cả

về số lượng, chủng loại để không bị quá tải gây ô nhiễm môi trường Điều đầu tiên là phải tuân thủ Luật chăn nuôi năm 2018, trong đó quy định Chính phủ quy định mật độ

Quản lý chất thải chăn nuôi

Xử chất thải chăn nuôi

Vệ sinh chăn nuôi tốt

Quy hoạch

xây dựng

chuồng đúng kỹ thuật

chăn nuôi cho từng vùng căn cứ vào chiến lược phát triển chăn nuôi, công nghệ chăn nuôi, môi trường sinh thái Các trang trại quy mô lớn cần có giấy chứng nhận đủ điều kiện chăn nuôi do UBND tỉnh cấp

Khi xây dựng trang trại chăn nuôi cần phải đủ xa khu vực nội thành, nội thị, khu đông dân cư đồng thời đúng thiết kế và phải có đánh giá tác động môi trường trước khi xây dựng trang trại Đặc biệt phải bảo vệ nguồn nước ngầm, nước mặt cung cấp cho nhà máy nước sạch sinh hoạt càng phải được quản lý nghiêm ngặt Người chăn nuôi phải thực hiện tốt quy định về điều kiện chăn nuôi, ấp trứng, vận chuyển, giết mổ, buôn bán gia súc, gia cầm và sản phẩm của chúng Các cấp chính quyền và cơ quan chức năng cần hướng dẫn người chăn nuôi thực hiện đúng theo quy hoạch, đúng Pháp lệnh Giống vật nuôi; Pháp lệnh Thú y và các quy chuẩn trong chăn nuôi Việc quy hoạch chăn nuôi

và rà soát lại quy hoạch phải thực hiện định kỳ vì đây là biện pháp vĩ mô quan trọng góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường

3.2 Xử lý chất thải

Hiện nay, ở nước ta chất thải chăn nuôi đang được xử lý bằng một số biện pháp chính sau đây:

a Công trình khí sinh học (biogas)

Xử lý chất thải chăn nuôi bằng công trình khí sinh học (KSH) là đưa chất thải

chăn nuôi vào hầm lên men, nhờ vi khuẩn yếm khí phân hủy chất thải hữu cơ thành khí

mê tan, một khí không màu, không mùi, rất dễ cháy KSH là một nguồn nhiên liệu rất tốt để phát điện và dùng trong sinh hoạt: nấu, sưởi, sấy nông sản nước thải sau hầm biogas nếu được xử lý khoa học có thể được dùng làm nước tưới cho cây trồng

b Ủ phân (compost)

Xử lý chất thải bằng ủ hữu cơ (compost) là sử dụng vi sinh vật phân hủy chất thải

động vật thành phân bón hữu cơ giàu chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng Đây là

xu hướng phát triển mạnh trên toàn thế giới, giúp giảm ô nhiễm môi trường và tạo thêm nguồn thu cho người chăn nuôi đồng thời giảm sử dụng phân bón vô cơ, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm bề mặt trái đất Từ phân vật nuôi, có thể sản xuất ra nhiều loại phân hữu cơ: phân bón hữu vi sinh, phân bón hữu cơ khoáng và phân bón cải tạo đất hữu cơ

c Sử dụng vi sinh vật

- Sử dụng đệm lót sinh học: Chăn nuôi trên đệm lót sinh học là sử dụng các phế thải từ chế biến lâm sản (dăm bào, mùn cưa…) hoặc phế phụ phẩm trồng trọt (thân cây ngô, đậu, rơm, rạ, trấu, vỏ cà phê…) cắt, nghiền nhỏ bổ sung thêm chế phẩm sinh học

để làm đệm lót dùng trong chăn nuôi trâu bò, lợn và gia cầm rất có hiệu quả, nhất là để khử mùi hôi từ chuồng trại

- Sử dụng chế phẩm vi sinh vật: Từ đầu thập kỷ 80 của thế kỷ trước, người ta đã

sử dụng vi sinh vật để làm giảm ô nhiễm môi trường như chế phẩm EM (Effective Microorganisms) Ban đầu, các vi sinh vật này chủ yếu được nhập từ nước ngoài Nhưng hiện nay, nhiều đơn vị trong nước đã có thể tự sản xuất được nhiều chế phẩm rất

có giá trị Người ta sử dụng men sinh học với rất nhiều cách: đưa vào nước thải, phun vào chuồng nuôi, dùng trộn vào thức ăn… để giảm mùi hôi

d Dùng phân để nuôi một số động vật khác

Chất thải chăn nuôi có thể được ủ, trở thành nguồn thức ăn để nuôi một số loài động vật khác như cá, giun quế, ruồi lính đen tạo ra nguồn protein chất lượng cao, giúp xử lý môi trường đồng thời, tạo ra sinh khối mới, là nguồn protein chất lượng cao, giàu đạm bổ sung cho lợn, gia cầm, cá Ngoài ra, phụ phẩm sau khi nuôi giun, ruồi lính

đen còn sử dụng để làm nguồn phân bón hữu cơ cho nông nghiệp chất lượng cao

e Chăn nuôi tiết kiệm nước

Là công nghệ chăn nuôi lợn thịt trên chuồng sàn không dùng nước tắm, rửa đã được áp dụng nhiều năm ở nhiều nước có ngành chăn nuôi phát triển như Mỹ, Đan Mạch, Hà Lan Nguyên tắc chính của công nghệ là sử dụng sàn có khe thoáng để thoát phân và nước tiểu của lợn xuống bể chứa phân ở phía dưới sàn chuồng Phân lỏng ở dưới sàn chuồng sẽ nhanh chóng hình thành lớp váng (màng) trên bề mặt để ngăn không cho mùi hôi và khí độc bốc lên Sau mỗi lứa nuôi, thường khoảng 3-4 tháng, người ta

mở van xả Nhờ có áp lực âm, rút toàn bộ chất thải lỏng sang một bể chứa phân bên ngoài thông qua hệ thống ống dẫn Chất thải lỏng đậm đặc sẽ được bơm lên bể ủ với than bùn hoặc phụ phẩm trồng trọt hoặc cho vào bồn để chuyên chở đi làm phân hữu cơ

f Ép tách phân

Đây là công nghệ dựa trên nguyên tắc “lưới lọc”, máy ép có thể tách hầu hết các tạp chất nhỏ đến rất nhỏ trong hỗn hợp dạng lỏng của chất thải thành bã, đem ủ để thành phân hữu cơ Phần chất lỏng tách ra sẽ được đưa vào hầm biogas để xử lý tiếp Công nghệ này đang là một trong những biện pháp hiệu quả đối với trang trại chăn nuôi lợn,

bò sữa theo hướng công nghiệp

g Hồ sinh học

Hồ sinh học là các hồ tự nhiên thoáng khí, trong đó có cộng đồng các sinh vật như tảo, nấm, vi khuẩn, nguyên sinh động vật hay các loài thực vật thủy sinh phát triển Nước thải là nguồn cung cấp dinh dưỡng cho quá trình phát triển của chúng Các chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi từ hầm biogas, sau khi tồn tại một thời gian trong hồ sinh học sẽ bị phân hủy, bị hấp thu, sa lắng và trở thành chất thải an toàn, đủ tiêu chuẩn

để có thể đưa vào hệ thống xả thải

Giáo trình này sẽ lần lượt giới thiệu các công nghệ nói trên trong các chương sau

4 THÔNG TIN VỀ MÔN HỌC

4.1 Đối tượng môn học

Đối tượng của môn Quản lý chất thải chăn nuôi là tất cả các loại chất thải phát

sinh từ chăn nuôi, trong đó tập trung chủ yếu vào chất thải của vật nuôi (phân và nước tiểu), tác hại và biện pháp quản lý, xử lý để đảm bảo phát triển chăn nuôi bền vững

4.2 Nội dung môn học

Nội dung của môn học là nghiên cứu ứng dụng các công nghệ tổng hợp trong quản lý chất thải rắn, chất thải lỏng và khí trong chăn nuôi để một mặt, giảm đến mức thấp nhất tác hại của chúng, mặt khác, biến chất thải thành nguồn tài nguyên như phân bón hữu cơ, khí sinh học (làm nguồn năng lượng tái tạo) chuyển hóa một phần chất thải thành thức ăn chất lượng cao như sinh khối của giun quế, ruồi lính đen để nuôi vật nuôi đảm bảo phát triển chăn nuôi an toàn và bền vững

Chương 1

QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN

Chương 1 trình bày một số nội dung: trữ lượng và tác hại của chất thải rắn; một

số công nghệ xử lý chất thải rắn: kỹ thuật ủ phân; kỹ thuật sản xuất phân hữu cơ; kỹ thuật dùng phân gia súc gia cầm để nuôi giun quế, ruồi lính đen tạo ra nguồn đạm mới để chăn nuôi

1.1 THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN

Thành phần chủ yếu trong chất thải rắn là phân thải ra từ đường tiêu hoá Đây là sản phẩm dinh dưỡng tốt cho cây trồng, cá, giun… Do giàu chất hữu cơ nên phân rất dễ gây phù dưỡng cho môi trường, khi phát tán vào môi trường gây ra ô nhiễm

Thành phần của phân bao gồm:

- Nước: Chiếm tỷ trọng lớn nhất, khoảng 65-80% khối lượng của phân Do hàm lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển, tạo nên các sản phẩm gây độc cho môi trường

- Chất hữu cơ, gồm protein, carbohydrate, chất béo và các sản phẩm trao đổi của chúng

- Chất vô cơ bao gồm các chất khoáng (đa lượng, vi lượng)

- Dư lượng thức ăn bổ sung: Thuốc kích thích tăng trưởng, các hormone hay dư lượng kháng sinh…

- Các men tiêu hóa của bản thân gia súc, chủ yếu là các men tiêu hóa sau khi sử dụng bị mất hoạt tính và được thải ra ngoài…

- Mô và chất nhờn tróc ra từ niêm mạc đường tiêu hoá

- Các thành phần tạp chất từ môi trường xâm nhập vào thức ăn trong quá trình chế biến thức ăn hay quá trình nuôi dưỡng gia súc (cát, bụi,…)

- Các yếu tố gây bệnh như vi khuẩn hay ký sinh trùng bị nhiễm vào đường tiêu hoá

Tùy loài động vật, độ tuổi và phương thức cho ăn, loại thức ăn mà lượng phân thải

ra hàng ngày có khác nhau

Thành phần của phân có thể thay đổi phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Chế độ dinh dưỡng của gia súc, gia cầm

Thường tỷ lệ tiêu hoá thức ăn của gia súc, gia cầm thấp nên một phần không nhỏ chất dinh dưỡng bị thải ra ngoài theo phân và nước tiểu Khi thay đổi khẩu phần, thành phần và tính chất của phân cũng sẽ thay đổi Đây chính là cơ sở để ngăn ngừa ô nhiễm

từ chăn nuôi thông qua việc điều chỉnh chế độ dinh dưỡng, tăng cường quá trình tích lũy trong sản phẩm chăn nuôi, giảm bài tiết qua phân

- Loài và giai đoạn phát triển của gia súc gia cầm

Tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của gia súc, gia cầm mà nhu cầu dinh dưỡng và

sự hấp thu thức ăn có sự khác nhau Vì vậy, thành phần và khối lượng của phân cũng khác nhau ở các giai đoạn phát triển khác nhau

Trong thời kỳ tăng trưởng, nhu cầu dinh dưỡng của vật nuôi lớn, khả năng đồng hoá thức ăn của con vật cao nên khối lượng các chất bị thải ra ngoài ít và ngược lại Khi gia súc trưởng thành thì nhu cầu dinh dưỡng giảm, khả năng đồng hoá thức ăn của con vật thấp nên chất thải sinh ra nhiều hơn, đặc biệt là các gia súc sinh sản, gia súc lấy sữa, lấy thịt

Phân gia súc thải ra trong vài ba ngày đầu, mùi sinh ra ít do tốc độ phân hủy của

vi sinh vật trong phân chưa cao, số lượng vi sinh vật còn thấp Những ngày tiếp sau đó, cùng với việc tăng sinh các loại vi sinh vật, quá trình phân hủy chất thải diễn ra nhanh chóng, nồng độ mùi sẽ tăng thêm nhiều do các loại khí gây mùi được tạo ra ngày càng tăng Đặc biệt là ở những chuồng ẩm thấp, kém thông thoáng, có điều kiện thuận lợi cho

vi sinh vật hoạt động Mỗi loại khí sinh ra có một mùi đặc trưng riêng để có thể nhận biết và có một ngưỡng tiếp xúc gây kích ứng cho cơ thể

Trong chuồng trại, phân thường tồn tại cả ở dạng phân lỏng hay trung gian giữa lỏng và rắn hay tương đối rắn Chúng chứa các chất dinh dưỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu nitơ và phospho, là nguồn cung cấp thức ăn phong phú cho cây trồng và làm tăng

độ màu mỡ của đất Vì vậy, trong thực tế người ta thường dùng phân để bón cho cây trồng, vừa tận dụng được nguồn dinh dưỡng, vừa làm giảm lượng chất thải, giảm ô nhiễm môi trường Đây là nguồn phân bón có giá trị, cây dễ hấp thụ và góp phần cải tạo đất nếu như được sử dụng hợp lý

Phân lợn, trâu, bò và ngựa có tỷ lệ nước từ 76-83% Phần vật chất khô trong phân chủ yếu là các chất hữu cơ và có một tỉ lệ NPK dưới dạng hợp chất vô cơ Phân gia cầm

có tỷ lệ nước thấp hơn hẳn so với phân lợn và trâu, bò, chỉ khoảng 56%, các hợp chất vô

cơ nhất là nitơ có tỷ lệ cao hơn rất nhiều so với phân của các loại gia súc

Về mặt hóa học, những chất hữu cơ trong phân chuồng có thể được chia làm hai nhóm: Nhóm chứa nitơ (hòa tan và không hòa tan), nhóm không chứa nitơ, bao gồm hydratcarbon, lignin, lipid… Tỉ lệ C/N có vai trò quyết định đối với quá trình phân giải

và tốc độ phân giải các hợp chất hữu cơ có trong phân chuồng

Trong phân còn chứa nhiều loại vi sinh vật và kí sinh trùng có lợi và có hại Trong

đó, các vi khuẩn thuộc loại Enterobacteriacea chiếm đa số với các loài điển hình như

E coli, Samonella, Shigella, Proteus,… Kết quả phân tích của Viện Vệ sinh - Y tế công

cộng thành phố Hồ Chí Minh năm 2001, nhiều loại vi khuẩn gây bệnh tồn tại từ 5-15

ngày trong phân và đất Đáng lưu ý nhất là virus gây bệnh viêm gan adenovirus Cũng

theo số liệu của viện này cho biết, trong 1kg phân có thể chứa 2.100-5.000 trứng giun

sán, chủ yếu là ascarisium (chiếm 39-83%), oesophagostomum (chiếm 60-68,7%) và trichocephalus (chiếm 47-58,3%) Điều kiện thuận lợi cho mỗi loại tồn tại phát triển và

gây hại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quá trình thu gom, lưu trữ và sử dụng phân, các

điều kiện môi trường như độ ẩm không khí, nhiệt độ, ánh sáng, kết cấu của đất, thành phần các chất trong phân…

Theo Vũ Đình Tôn & cs (2012), lợn ở các lứa tuổi khác nhau thì lượng phân thải

ra khác nhau Trong điều kiện sử dụng thức ăn công nghiệp với lợn từ sau cai sữa đến 15kg, tiêu thụ thức ăn là 0,42 kg/con/ngày, lượng phân thải ra là 0,25 kg/con/ngày Lợn

từ 15-30kg tiêu thụ thức ăn là 0,76 kg/con/ngày, lượng phân thải ra là 0,47 kg/con/ngày Lợn từ 30-60kg và từ 60kg đến xuất chuồng tiêu thụ thức ăn là 1,64 và 2,3 kg/con/ngày, lượng phân thải ra là 0,8 và 1,07 kg/con/ngày Đối với lợn nái chửa kỳ I và chờ phối, mức tiêu thụ thức ăn là 1,86 kg/con/ngày, lượng phân thải ra 0,80 kg/con/ngày Lợn nái chửa kỳ II, lượng phân thải ra là 0,88 kg/con/ngày Lợn nái nuôi con, mức ăn tiêu thụ là 3,7 kg/con/ngày Như vậy, một đời lợn thịt tính từ cai sữa đến xuất chuồng khoảng 110kg, lượng thức ăn tiêu thụ là 257,5kg, lượng phân tạo ra là 127,05kg, lợn nái một năm tiêu thụ hết 797kg, lượng phân thải ra trung bình là 342,22kg Lượng chất thải rắn biến động rất lớn và còn phụ thuộc vào cả mùa vụ trong năm

Ngoài phân, chất thải rắn còn là xác gia súc, gia cầm chết, chúng là loại chất thải đặc biệt của chăn nuôi Thường vật nuôi chết do các bệnh gây nên, vì vậy, chúng là nguồn phát sinh ô nhiễm nguy hiểm, dễ lây lan dịch bệnh Xác chết có thể bị phân hủy tạo nên các sản phẩm độc Các mầm bệnh và độc tố có thể được lưu giữ trong đất trong thời gian dài hay lan truyền trong môi trường nước và không khí, gây nguy hiểm cho người, vật nuôi và khu hệ sinh vật trên cạn hay dưới nước Việc xử lý xác chết phải được tiến hành nghiêm túc, được thiêu hủy hay chôn lấp theo các quy định thú y Chuồng nuôi gia súc bị bệnh, chết phải được khử trùng bằng vôi hay hóa chất chuyên dùng trước khi nuôi lứa tiếp theo Không được vứt xác chết ra hồ ao, cống rãnh, kênh mương… vì đây là nguồn phát tán dịch bệnh rất nguy hiểm

- Thức ăn thừa, ổ lót chuồng và các chất thải khác

Trong các chuồng trại chăn nuôi, người chăn nuôi thường dùng rơm, rạ hay các chất độn khác để lót chuồng chiếm khối lượng không lớn nhưng là nguồn gây ô nhiễm quan trọng, do phân, nước tiểu các mầm bệnh có thể bám theo Vì vậy, phải được thu gom và xử lý hợp vệ sinh, không được vứt bỏ để mầm bệnh phát tán

Ngoài ra, thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi cũng là nguồn gây ô nhiễm vì chứa nhiều chất dinh dưỡng dễ bị phân hủy, tạo ra các chất gây mùi hôi thối, ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng, phát triển của gia súc và sức khỏe con người

- Vật dụng chăn nuôi, bệnh phẩm thú y

Các vật dụng chăn nuôi hay thú y bị loại bỏ như bao bì, kim tiêm, chai lọ đựng thứa ăn, thuốc thú y… cũng dễ gây ô nhiễm môi trường Các bệnh phẩm thú y, thuốc khử trùng, bao bì đựng thuốc được xếp vào các chất thải nguy hại cần phải có biện pháp

xử lý đặc biệt

Thành phần khoáng chất vi lượng của chất thải rắn phụ thuộc vào nguồn gốc chất thải, điều kiện dinh dưỡng, lứa tuổi và tình trạng sức khỏe gia súc, gia cầm Thành phần

nguyên tố vi lượng thay đổi phụ thuộc vào lượng thức ăn và loại thức ăn Theo Trương Thanh Cảnh (2010), hàm lượng khoáng trung bình trong phân là: Bo = 5-7ppm,

Mn = 30-75ppm, CO = 0,2-0,5ppm, Cu = 4-8ppm, Zn = 20-45ppm, Mo = 0,8-1ppm Trong quá trình ủ phân, vi sinh vật lên men giải phóng chất khoáng dưới dạng hòa tan, cây trồng có thể hấp thu dễ dàng

1.2 TRỮ LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN

Trữ lượng chất thải rắn theo lý thuyết là khá lớn Riêng trong chăn nuôi lợn thịt và

bò sữa, người ta đang sử dụng khá nhiều nước để làm vệ sinh và tắm cho vật nuôi nên một lượng lớn chất thải rắn bị hòa loãng thành chất thải lỏng Bảng 1.1 thống kê lượng chất thải rắn và chất thải lỏng thực tế xả ra môi trường ở nước ta hiện nay

Bảng 1.1 Ước tính lượng chất thải rắn và lỏng xả ra môi trường

của một số loài vật nuôi chính năm 2018

Vật nuôi Chất thải (kg/con/ngày) Tổng đàn năm 2018

(triệu con)

Tổng chất thải hàng năm Rắn Lỏng Rắn (triệu tấn) Lỏng (triệu m3) Lợn nái 5 7 2,75 5,0 7,0

Lợn thịt 2,1 35** 24,75 (19) 316,2 Gia cầm 0,02 - 409 3,0 -

Nguồn: Nguyễn Thế Hinh, 2019

Với công nghệ chăn nuôi hiện nay, lượng chất thải rắn có thể thu gom chỉ khoảng 42,9 triệu tấn, còn lại trong chăn nuôi lợn thịt (khoảng 19 triệu tấn) và bò sữa (khoảng 2,2 triệu tấn) đang bị hòa loãng trong nước xả, cần phải áp dụng một số công nghệ để tách, thu gom trước khi xả nước thải ra môi trường

Bảng 1.2 Giá trị phân bón của phân của một số loại vật nuôi

Như vậy, nếu tận dụng được nguồn chất thải chăn nuôi để sản xuất phân bón hữu

cơ thì hàng năm có thể sản xuất được khoảng 17 triệu tấn phân bón hữu cơ (độ ẩm khoảng 30%) thay thế được khoảng 0,35 triệu tấn phân đạm, 0,21 triệu tấn phân lân và 0,46 triệu tấn phân kali (Bảng 1.3) Mặt khác, việc tăng cường sử dụng phân bón hữu cơ

sẽ nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón vô cơ, qua đó giảm hơn nữa lượng phân vô cơ bón vào đất

Bảng 1.3 Giá trị phân bón của các nguồn chất thải chăn nuôi năm 2018

Loại chất thải (triệu tấn) Số lượng Giá trị về phân bón (triệu tấn)

Chất khô N P K Phân lợn 24,0 4,32 0,19 0,10 0,06

Phân gia cầm 3,0 1,32 0,05 0,05 0,03

Phân bò 23,4 3,95 0,07 0,04 0,23

Phân trâu 13,7 2,32 0,04 0,02 0,14

Tổng cộng 64,1 11,91 0,35 0,21 0,46

Nguồn: Nguyễn Thế Hinh, 2019

1.3 Ô NHIỄM CHẤT THẢI RẮN TRONG CHĂN NUÔI

Nhìn chung, ô nhiễm chất thải rắn trong chăn nuôi ở Việt Nam chưa phải là vấn

đề nghiêm trọng lắm Đối với chăn nuôi nhỏ lẻ, ở những vùng có đất đai rộng rãi, người dân thường thả rông gia súc, gia cầm dẫn đến chất thải rắn không tập trung, khó thu gom Tuy nhiên, do khí hậu nhiệt đới nên phân động vật nhanh bị phân hủy và làm đất đai thêm màu mỡ Đối với những vùng có diện tích đất hạn chế, người dân thường thu gom chất thải rắn để bón cho cây trồng Tập quán sử dụng phân chuồng và ngành trồng trọt phát triển đã giúp cho phân chuồng trở thành nguồn nguyên liệu đầu vào quý giá Ở nhiều nơi, phân chuồng không đủ để bón

Một số trang trại gia cầm sử dụng trấu để làm đệm lót sinh học, kết thúc mỗi lứa nuôi có thể bán, mang lại nguồn thu đáng kể nên không bị xả ra môi trường Tuy nhiên, cần quan tâm đến xử lý mùi để khỏi ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư xung quanh trang trại

Phân bò hiện nay đang được thu gom để làm phân bón hữu cơ đang rất phổ biến

Số liệu khảo sát của dự án LCASP cho thấy, có một mạng lưới thu gom phân bò phơi khô từ Đồng bằng sông Cửu Long đến Nam Trung Bộ để bán lên Tây Nguyên làm phân bón hữu cơ Giá thành phân bò khô khoảng 1.500 đồng/kg Hiện tại, cung không đủ cầu

Do vậy, hầu như không có hiện tượng phân bò bị xả ra ngoài môi trường (trừ các cơ sở chăn nuôi quảng canh)

Phân lợn nái được thu gom và bán với giá 800-1.000 đồng/kg tại nhiều tỉnh như Bắc Giang, Phú Thọ, Hòa Bình, Tiền Giang, Bến Tre… Kết quả khảo sát của dự án LCASP cũng cho thấy, nguồn cung phân lợn nái không đủ cầu ở nhiều nơi Tuy nhiên,

ở một số tỉnh phía Nam, người dân chưa có thói quen ủ phân chuồng mà lại để các bao

phân tươi ở dưới gốc cây Đây là cách sử dụng phân chuồng chưa đúng, cần phải thay đổi

Như vậy, phân chuồng là nguồn tài nguyên rất có giá trị và có nhu cầu cao nhằm phục vụ ngành trồng trọt đang rất phát triển ở nước ta Mặc dù ở một số nơi vẫn có hiện tượng xả thải chất thải chăn nuôi rắn ra môi trường Dự án LCASP đã nghiên cứu và khẳng định chất thải rắn không phải là nguyên nhân chính gây ra hiện trạng ô nhiễm môi trường chăn nuôi nghiêm trọng như hiện nay

Bảng 1.4 Hiện trạng sử dụng chất thải chăn nuôi ở miền Bắc

Chất thải rắn 100%

Xử lý 20% Biogas 70% Đun nấu

Phát điện Sưởi cho lợn

Ủ 30% Phân hữu cơ Không xử lý 80% Nuôi cá 56%

Bón cây 8%

Bán 36%

Nguồn: Vũ Đình Tôn, 2012

Bảng trên cho thấy, trong khu vực điều tra ở miền Bắc mới có 20% phân được xử

lý, trong đó 70% đưa vào hầm biogas, 30% được ủ, phần còn lại (80%) phân được sử dụng trực tiếp: 56% đưa xuống ao cá; bán phân tươi 36% và 8% để bón trực tiếp cho cây trồng

1.3.1 Ô nhiễm trong chăn nuôi lợn

Chất thải rắn trong chăn nuôi lợn chiếm gần 40% tổng lượng chất thải rắn hàng năm (khoảng 25 triệu tấn) Tuy nhiên, do phương thức chăn nuôi lợn thịt ở nước ta đang

sử dụng quá nhiều nước để tắm, làm vệ sinh và làm mát (khoảng 30-40 lít nước/con/ngày) nên phân lợn đã bị hòa loãng, không thể thu gom, bị xả trực tiếp ra môi trường hoặc cho xuống hầm biogas Hàng năm, có hơn 300 triệu m3 nước xả chuồng trong chăn nuôi lợn rất khó xử lý đạt tiêu chuẩn của QCVN 62 để thải ra môi trường Chỉ có chăn nuôi lợn nái không được sử dụng nhiều nước thì phân mới được thu gom và

sử dụng làm phân bón hữu cơ Do vậy, đối với chăn nuôi lợn thịt, cần có cuộc cách mạng thật sự trong việc tách và thu gom phân

1.3.2 Ô nhiễm trong chăn nuôi gia cầm

Chất thải trong chăn nuôi gà chủ yếu là phân, khi bị ướt có mùi rất hôi nên phương thức xử lý hữu hiệu nhất là sử dụng đệm lót sinh học (trấu, mùn cưa) để hút ẩm

và các chế phẩm vi sinh để khử mùi Phân gà thu gom có thể bán để làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ nên nhiều trang trại nuôi gà không cần quan tâm đến xả thải

ra môi trường Một số trang trại gia cầm sử dụng trấu để làm đệm lót sinh học cho gà:

Cứ 1kg trấu có giá 1.300 đồng, sau khi sử dụng sẽ thu được 3kg trấu lẫn phân có giá 1.000 đồng/kg Nguồn thu từ bán phân gà lẫn trấu là một nguồn thu đáng kể cho trang trại nên đa số không thể bị xả ra môi trường

1.3.3 Ô nhiễm trong chăn nuôi trâu bò

Hầu hết phân bò đang được thu gom để bán làm phân bón hữu cơ, do vậy ngành chăn nuôi bò thịt không gặp khó khăn trong việc xử lý môi trường Đối với chăn nuôi bò sữa, do phải sử dụng nhiều nước (từ 100-120 lít nước/bò sữa/ngày) nên đa số các hộ làm hầm biogas dung tích lớn Khi trang trại tham gia các chuỗi giá trị chăn nuôi

bò sữa của các công ty lớn nên bắt buộc áp dụng các tiêu chuẩn quản lý môi trường, được đầu tư các hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi hiện đại Tuy nhiên, do sử dụng nhiều nước trong chăn nuôi bò sữa nên chi phí xử lý nước thải chăn nuôi để đạt QCVN 62-MT:2016/BTNMT khá tốn kém

1.3.4 Tập quán sử dụng phân chuồng

Các tỉnh miền Bắc có tập quán lâu đời ủ phân chuồng bón cho cây trồng và luôn

có thị trường tốt Tuy nhiên, nông dân các tỉnh Nam Trung Bộ và Nam Bộ chưa quen với tập quán ủ phân chuồng và sử dụng phân ủ quy mô nông hộ để bón cho cây trồng Gần đây, nông dân sử dụng những bao phân tươi để dưới gốc cây ăn quả để chất hữu cơ

bị phân hủy, dần thấm vào đất Đây là phương thức bón phân chuồng chưa đúng, gây ô nhiễm môi trường và thu hút sinh vật gây hại cho cây trồng

Sử dụng phân chuồng để sản xuất phân bón hữu cơ quy mô công nghiệp: Kết quả khảo sát cho thấy, hiện nay có nhiều doanh nghiệp sản xuất phân bón chưa mặn mà với nguồn phân chuồng do chi phí thu gom cao, vận chuyển khó khăn trong khi nguồn than bùn giá rẻ khá phong phú Đã hình thành một chuỗi giá trị thu gom phân bò khô ở các tỉnh Nam Trung Bộ để vận chuyển lên Tây Nguyên bán cho các nhà máy sản xuất phân bón hữu cơ Chuỗi giá trị thu gom, chế biến và sử dụng phân bón hữu cơ từ phân lợn vẫn chưa phổ biến Phân lợn ép hầu như không tiêu thụ được ở tỉnh Bình Định, Hà Tĩnh

và nhiều tỉnh ở phía Nam mặc dù theo kết quả nghiên cứu của dự án LCASP (phối hợp với Công ty Cổ phần Phân bón NICOTEX), phân lợn ép có thể thay thế được 60% nguồn nguyên liệu than bùn làm phân bón hữu cơ với giá thành sản xuất cạnh tranh hơn

1.3.5 Chính sách về sử dụng phân chuồng

Các quy định về quản lý chất thải chăn nuôi mới chỉ đề ra những yêu cầu không cho phép người dân xả thải ra môi trường gây ô nhiễm mà chưa có định hướng cụ thể cho người dân sử dụng chất thải chăn nuôi làm phân bón hữu cơ Trên thực tế, một lượng khá lớn phân chuồng đã và đang được sử dụng để ủ và buôn bán ở quy mô nhỏ nhưng chưa được kiểm soát và hỗ trợ chuyển giao công nghệ tiên tiến

Thực tế thử nghiệm các công nghệ của dự án LCASP cho thấy, tỷ suất lợi nhuận (IRR) của các công nghệ sử dụng chất thải rắn làm phân bón hữu cơ khá cao và đầu tư

công nghệ cho lĩnh vực này là hoàn toàn đúng đắn Trong giai đoạn phát triển mới của ngành chăn nuôi, Chính phủ cần hỗ trợ nhân rộng các công nghệ này, đồng thời, kết nối các doanh nghiệp sản xuất phân bón hữu cơ và các trang trại chăn nuôi nhằm thu gom

và sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên chất thải

1.4 TÁC HẠI CỦA CHẤT THẢI RẮN

Trong chất thải chăn nuôi có rất nhiều vi sinh vật hoại sinh Vi sinh vật hiếu khí

sử dụng oxy hòa tan để lên men chất thải rắn, tạo ra nhiều sản phẩm vô cơ: NO2, NO3,

SO3, CO2 Quá trình này nếu xảy ra nhanh sẽ không tạo mùi hôi Nếu lượng chất hữu

cơ quá nhiều, vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng hết lượng oxy có sẵn, khả năng hoạt động phân hủy của chúng không còn nữa, gia tăng quá trình phân hủy của vi sinh vật yếm khí, tạo ra các chất khí có mùi thối: CH4, H2S, NH3, H2, indol, scortol ; nước có màu đen và có váng Những sản phẩm này là nguyên nhân gây ra các bệnh đường hô hấp, tim mạch ở người và động vật Để phân giải được protein trong chất thải rắn, các vi sinh vật phải tiết ra men protease ngoại bào, phân giải protein thành các polypeptid, olygopeptid Sau đó, các chất này tiếp tục được phân giải theo những con đường khác nhau, thường là các phản ứng khử amin, khử carboxyl hoặc khử amin và cacboxyl hình thành các khí thải độc hại

Bảng 1.5 Các loại vi khuẩn có thể có trong phân

Loại vi khuẩn Số lượng Gây bệnh Điều kiện bị diệt

Nhiệt độ (C) Thời gian (phút)

Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010

Chất thải rắn từ chăn nuôi là nguồn gây ô nhiễm rất lớn cho đất, nước, không khí Khi con người thực hiện thu gom, xử lý làm phân bón cho đồng ruộng, một lượng lớn CO2, CH4, N2O, NH3 phát tán vào khí quyển gây hiệu ứng nhà kính Chất thải rắn có hàm lượng N và P cao, chúng theo dòng nước xâm nhập vào môi trường đất, nước gây ô nhiễm

Chất thải rắn là nơi khu trú cho vi sinh vật của hàng trăm loại bệnh lan truyền giữa vật nuôi với nhau, trên 150 bệnh lan truyền giữa vật nuôi và người Tùy vào điều kiện môi trường, phương thức thu gom và xử lý chất thải rắn mà vi sinh vật cũng như mầm bệnh có thể tồn tại trong thời gian ngắn hay dài Thời gian này phụ thuộc vào chất thải của loài động vật Vi sinh vật và mầm bệnh sống lâu nhất trong phân bò và ngắn nhất trong phân gia cầm nuôi lồng Trong phân gia súc còn chứa nhiều virus, vi trùng, đa trùng, trứng giun sán, chúng có thể tồn tại vài ngày tới vài tháng Theo kết quả quan trắc

và kiểm soát môi trường nước, có rất nhiều loại vi trùng gây bệnh trong phân gia súc gia cầm (Bảng 1.5)

Từ việc lưu trữ chất thải rắn, các vi sinh vật có thể xâm nhập vào trong đất Ngoài

ra, do vi sinh vật có khả năng tích điện nên chúng có thể bám vào các hạt đất Các điều kiện làm tăng sự hấp thu các vi sinh vật trên hạt đất gồm có sự hiện diện của các cations Trong đất, cát được bao bọc bởi ion sắt có thể hấp thu tới 6,9 × 108 tế bào vi sinh vật/gram cát Lượng mưa lớn sẽ tạo điều kiện cho việc di chuyền của các vi sinh vật qua đất Trái lại, trong điều kiệnhạn hán việc di chuyển này sẽ bị hạn chế hơn

1.5 QUẢN LÝ CHẤT THẢI TRONG HỆ THỐNG CHĂN NUÔI

Hình 1.1 Hệ thống chăn nuôi kết hợp sản xuất khí sinh học và nuôi cá trong nông hộ

Hỗn hợp chất thải

chăn nuôi

Khí đốt Sản phẩm (cá) Nhà bếp

Hầm biogas Ao cá (hồ sinh học)

Sau đây là một số hệ thống công nghệ tiêu biểu đã được áp dụng trong thực tế ở các cơ sở chăn nuôi theo các quy mô và hình thức chăn nuôi khác nhau

Hình trên là dây chuyền công nghệ đơn giản xử lý nước thải chăn nuôi kết hợp sản xuất khí sinh học và nuôi cá và có thể cả chăn nuôi thủy cầm Mô hình này dễ xây dựng, có thể áp dụng cho nông hộ có ao sinh học

Đối với các cơ sở chăn nuôi không có ao sinh học có thể áp dụng theo mô hình ở hình sau:

Hình 1.2 Mô hình chăn nuôi kết hợp sản xuất khí sinh học trong nông hộ

Hình 1.3 Mô hình xử lý chất thải chăn nuôi kết hợp trong các cơ sở chăn nuôi quy mô vừa và lớn

Ghi chú: Bể UASB (Upflow Anearobic Sludge Blanket - bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn

Đối với các cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô vừa và lớn, do lượng chất thải trong một ngày đêm lớn nên cần xây dựng hệ thống quy mô thích hợp có khả năng xử lý nhanh, tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế Hệ thống này cần diện tích lớn để xây dựng hệ thống xử lý và hồ sinh học, tách biệt với khu vực chăn nuôi, khu vực chế biến phân và khu vực nhà ở Ngay cả nước rò rỉ từ nhà chế biến phân cũng phải được thu gom và đưa vào hệ thống xử lý theo hình 1.3

Trong bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí UASB, các chất bẩn hữu cơ trong nước thải được giữ lại và oxy hoá trong điều kiện yếm khí ngay tại trong lớp bùn hoạt tính kị khí ở vùng đáy bể Các chất khí tạo thành trong quá trình lên men trong lớp bùn này sẽ nổi lên, cuốn theo các hạt bùn và được tách khỏi chúng khi va phải tấm chắn phía trên Các hạt bùn được quay rơi trở lại tầng cặn Khí được thu và dẫn ra ngoài về thùng chứa khí Nước thải sau khi lắng tách bùn cặn được thu về máng nước trong phía trên và dẫn

ra khỏi bể Quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo

ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kị khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:

Một cách tổng quát, quá trình phân hủy kị khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

Giai đoạn 2: Acid hóa;

Giai đoạn 3: Acetate hóa;

Giai đoạn 4: Methane hóa

Chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn và chất béo thành các acid béo Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2 Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrat Vi sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO

Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kị khí thành:

- Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kị khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kị khí với dòng

nước đi từ dưới lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket - UASB);

- Quá trình xử lý kị khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kị khí (Anaerobic Filter Process)

Chất hữu cơ Vi sinh vật CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới

Sơ đồ bể UASB được trình bày trong hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống UASB

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kị khí (chủ yếu là methane và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí - lỏng - rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5-10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6-0,9 m/h (nếu bùn ở dạng bùn hạt) pH thích hợp cho quá trình phân hủy kị khí dao động trong khoảng 6,6-7,6 Do đó, cần cung cấp đủ độ kiềm (1.000-5.000 mg/l) để bảo đảm pH của nước

Bộ phận phân phối đều lưu lượng nước thải

thải luôn luôn > 6,2 vì ở pH < 6,2, vi sinh vật chuyển hóa methane không hoạt động được Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của vi sinh vật acid hóa ngắn hơn rất nhiều

so với vi sinh vật acetate hóa (2-3 giờ ở 35C so với 2-3 ngày, ở điều kiện tối ưu) Do

đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì vi sinh vật acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của vi sinh vật acetate hóa

Quy trình vận hành:

Do tại Việt Nam chưa có loại bùn hạt nên quá trình vận hành được thực hiện với tải trọng ban đầu khoảng 3kg COD/m3/ngày đêm Mỗi khi đạt đến trạng thái ổn định, tải trọng này sẽ được tăng lên gấp đôi cho đến khi đạt tải trọng 15-20kg COD/m3/ngày đêm Thời gian này kéo dài khoảng 3-4 tháng Sau đó, bể sẽ hoạt động ổn định và có khả năng chịu quá tải, cũng như nồng độ chất thải khá cao Khí methanemethane thu được có thể sử dụng cho việc đun nấu và cung cấp nhiệt Lượng bùn sinh ra rất nhỏ nên không cần thiết phải đặt vấn đề xử lý bùn Quá trình xử lý này chỉ tiêu tốn một lượng nhỏ năng lượng dùng để bơm nước

Bể aerotank còn gọi là bể sinh học hiếu khí:

Là bể dùng cho quy trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo, hoạt động dựa trên các chủng vi sinh xử lý nước thải có khả năng oxy hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Tại bể aerotank các vi sinh vật dùng các chất thải hữu cơ để làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển Khi các vi sinh vật tăng sinh khối lên thì nồng

độ của các chất ô nhiễm sẽ giảm xuống Người ta dùng máy sục khí bề mặt, máy thổi khí… để cung cấp không khí trong bể một cách liên tục

Hình 1.5 Cấu tạo bể aerotank

Cấu tạo của bể aerotank: đáp ứng được 3 điều kiện sau:

- Giữ được số lượng vi sinh lớn ở trong bể;

- Luôn tạo được điều kiện để vi sinh liên tục sinh trưởng;

- Luôn cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật hoạt động

Muốn đạt được 3 điều trên, bể cần có một chiều cao tối thiểu là 2,6m thì mới đủ lượng oxy hòa tan trong nước Nếu thấp quá, khi sục khí, bùn sẽ đồng thời bị sục lên, không đảm bảo được độ oxy hòa tan như mong muốn

Nguyên lý vận hành bể aerotank được diễn ra với 3 quy trình cơ bản như sau:

- Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ: Quá trình này có thể diễn giải bằng phương trình sau

CxHyOz + O2 → Enzyme → CO2 + H2O + H Trong giai đoạn này, bùn hoạt tính được hình thành và phát triển nhanh chóng Tốc độ oxy hóa càng cao thì tốc độ tiêu thụ khí oxy càng nhanh Ở thời điểm này, lượng dinh dưỡng trong các chất thải cao nên tốc độ sinh trưởng phát triển của vi sinh vật rất lớn, vì vậy nhu cầu tiêu thụ oxy trong bể aeroten rất lớn

- Quá trình tổng hợp tế bào mới

CxHyOz + NH3 + O2 → Enzyme → CO2 + H2O + C5H7NO2 - H

Ở quá trình thứ 2 này, các vi sinh vật đã phát triển ổn định và nhu cầu tiêu thụ oxy không thay đổi nhiều Cũng tại đây, các chất hữu cơ được phân hủy nhiều nhất, đồng thời hoạt lực của enzyme trong bùn hoạt tính cũng đạt mức cực đại

- Quá trình phân hủy nội bào

C5H7NO2 + 5O2 → Enzyme → 5CO2 + 2H2O + NH3 ± H Trong giai đoạn này, tốc độ tiêu thụ oxy trong bể lại tiếp tục tăng cao, đây là lúc nitrat hóa các muối amoni; sau đó nhu cầu tiêu thụ oxy lại tiếp tục giảm xuống Khi vận hành bể aerotank, nếu sau quá trình oxy hóa khoảng 80-90% mà không khuấy đều thì bùn hoạt tính sẽ lắng xuống đáy nên phải mất thời gian để lấy bùn cặn ra khỏi nước Nếu không kịp tách bùn thì nước ở trong bể sẽ bị ô nhiễm

Ưu điểm của bể aerotank: bể hiếu khí aerotank có thể loại bỏ các chất hữu cơ một cách hiệu quả giúp giảm thiểu mùi hôi thối cũng như sự ô nhiễm của nước thải, chất thải Quá trình xử lý nước thải bằng bể aeroten giúp loại bỏ P hoặc mầm bệnh trong nước thải, tạo nên dòng nước an toàn cho môi trường Bể aerotank còn có thể ổn định được lượng bùn, loại bỏ được khoảng 97% chất rắn lơ lửng Bể sinh học hiếu khí aerotank hiện nay đã trở thành phương pháp xử lý nước thải được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất trên thị trường

Nhược điểm: để vận hành bể aerotank cần nhân viên, kỹ thuật viên được đào tạo bài bản, chuyên nghiệp vì chúng đòi hỏi kỹ thuật cao Mặt khác, đầu tư tương đối tốn kém