Nghiên Cứu Xử Lý Nước Thải Chăn Nuôi Lợn Tại Trang Trại Bằng Phèn Nhôm

Bảng 1.3: Số lượng trang trại của một số tỉnh và nước ta trong 4 năm gần đây...Error: Reference source not foundBảng 1.4: Khối lượng chất thải rắn vật nuôi...Error: Reference source not

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN TẠI TRANG TRẠI ÔNG BINH – LIÊN CHUNG

TÂN YÊN – BẮC GIANG BẰNG PHÈN NHÔM

Người thực hiện : DƯƠNG THỊ KIM

Lớp : MTB_K57

Khóa : 57

Chuyên ngành : KHOA MÔI TRƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn : TS VŨ THỊ HUYỀN

Địa điểm thực tập : BỘ MÔN HÓA – KHOA MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan, các số liệu, kết quả thu thập được là do bản thân trựctiếp làm và theo dõi, thu thập với thái độ khách quan trung thực, nghiêm túc.Các tài liệu đã trích dẫn của tác giả được liệt kê đầy đủ, không sao chép bất

cứ tài liệu nào mà không trích dẫn

Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2016

Sinh viên Dương Thị Kim

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình tiến hành làm bài khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự

nỗ lực của bản thân, em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô trong KhoaMôi Trường - Học Viện nông nghiệp Việt Nam, cùng toàn thể bạn bè và giađình, đã giúp đỡ em hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này

Em xin chân thành cảm ơn cô TS.Vũ Thị Huyền và ThS Trần Thanh

Hải đã tận tình giúp đỡ em, cô, thầy không chỉ hướng dẫn em về kiến thức, kĩ

thuật mà cô, thầy còn động viên em rất nhiều trong suốt quá trình thực hiệnlàm bài khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên cùng làm thí nghiệm trongphòng nghiên cứu – Bộ môn hóa là những người bạn đồng hành giúp đỡ emrất nhiều trong suốt quá trình làm thực tập

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên

và giúp đỡ em trong khi làm khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 16 tháng 5 năm 2016

Sinh viên

Dương Thị Kim

MỤC LỤC

PHỤ LỤC 48

Bảng 1.1: Số lượng gia súc, gia cầm tại Việt Nam giai đoạn 2010-2015 Error:

Reference source not found

Bảng 1.2: Số lượng lợn của cả nước tại thời điểm điều tra 1/10 hàng năm từ

2011-2015 Error: Reference source not found

Bảng 1.3: Số lượng trang trại của một số tỉnh và nước ta trong 4 năm gần đây

Error: Reference source not foundBảng 1.4: Khối lượng chất thải rắn vật nuôi Error: Reference source not

found

Bảng 1.5: Ảnh hưởng của mùi hôi của các trang trại chăn nuôi lợn đến khu

dân cư Error: Reference source not foundBảng 1.6 Thành phần chính của phân tươi của một số loại vật nuôi ( giá trị

trung bình ) Error: Reference source not foundBảng 3.1 Đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas Error: Reference

source not found

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng phèn nhôm tới hiệu suất xử

lý COD, BOD5, TN, TP Error: Reference source not foundBảng 3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất điện ly tới hiệu suất

xử lý COD, BOD5, TN, TP Error: Reference source not foundBảng 3.4 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng chất điện ly keo tụ

Error: Reference source not foundBảng 3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phèn nhôm khi có thêm

chất điện ly đến hiệu suất xử lý COD (Đầu vào CODtb=1633(mg/l) Error: Reference source not foundBảng 3.6 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng phèn nhôm khi thêm chất

điện ly đến hiệu suất xử lý BOD5 (Đầu vào BOD5tb=680mg/l)Error:Reference source not found

Bảng 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng phèn nhôm khi thêm chất

điện ly đến hiệu suất xử lý TN (đầu vào TNtb=199mg/l) Error:Reference source not found

Bảng 3.8 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của lượng phèn nhôm khi thêm chất

điện ly đến hiệu suất xử lý TP (đầu vào TPtb=108mg/l) Error:Reference source not found

chất điện ly đến hiệu suất xử lý COD, BOD5, TN,TP Error:Reference source not found

Hình 3.9 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng phèn nhôm đến hiệu suất xử

lý COD khi có thêm chất điện Error: Reference source not foundHình 3.10 Biểu đồ so sánh giữa kết quả xử lý COD với giá trị tối đa cho phép

được quy định trong QCVN40:2011/BTNMT cột B Error:Reference source not found

Hình 3.11 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng phèn nhôm đến hiệu suất xử

lý BOD5 khi thêm chất điện ly Error: Reference source not found

Hình 3.12 .Biểu đồ so sánh giữa kết quả xử lý BOD5 với giá trị tối đa cho

phép được quy định trong QCVN40:2011/BTNMT cột B Error:Reference source not found

Hình 3.13 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng phèn nhôm đến hiệu suất xử

lý TN khi thêm chất điện ly Error: Reference source not foundHình 3.14 Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của lượng phèn nhôm đến hiệu suất xử

lý TP khi thêm chất điện ly Error: Reference source not found

MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi nước ta phát triển rất mạnh,tốc độ tăng trưởng bình quân đạt 8-12% năm , hiện cả nước có 8,5 triệu hộchăn nuôi quy mô gia đình (Cục chăn nuôi 2015) nhưng chỉ có 8,7% số hộxây dựng công trình khí sinh học (hầm biogas) Tỷ lệ hộ gia đình có chuồngtrại chăn nuôi hợp vệ sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có camkết bảo vệ môi trường Vẫn còn 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thảibằng bất kỳ phương pháp nào mà xả thẳng ra môi trường, gây sức ép lớn đếnmôi trường Chất thải chăn nuôi gây tác động đến môi trường và sức khỏe conngười qua nhiều khía cạnh: gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, gây ônhiễm môi trường khí, môi trường đất và các sản phẩm nông nghiệp TheoBáo cáo tổng kết của Viện Chăn nuôi (Bộ NN&PTNT), nồng độ khí H2S và

NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần Tổng

số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần Ngoài

ra, nước thải chăn nuôi còn chứa Coliform, E.coli, COD và trứng giun sáncao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Theo dự báo của ngành Tàinguyên và Môi trường (TN&MT), với tốc độ phát triển mạnh của ngành Chănnuôi như hiện nay dự tính đến năm 2020, lượng chất thải rắn trong chăn nuôiphát sinh khoảng gần 1.212.000 tấn/năm, tăng 14,05% so với năm 2010 Hìnhthức xử lý phổ biến hiện nay tại các trang trại chăn nuôi lợn là phương pháp

xử lý khí cho nước thải qua bể Biogas Tuy nhiên với quy mô trang trại, sốlượng nuôi lớn, lượng thải phát sinh nhiều, khả năng xử lý của bể bị suy giảm

và không được xử lý triệt, nước thải sau bể Biogas được thải ra ngoài môitrường có hàm lượng chất hữu cơ vẫn còn cao ảnh hưởng tới đời sống conngười và sinh vật Bên cạnh đó, hiện nay các trang trại nằm rải rác ở các địaphương khác nhau và được bố trí trên các nền địa hình khác nhau, các quytrình chăn nuôi khác nhau, nguồn thức ăn đầu vào khác nhau, lượng nước sử

dụng cho quá trình chăn nuôi cũng khác nhau… Chính vì vậy mà khi phântích một số yếu tố trong nước thải chăn nuôi tại các trang trại là khác nhau.Do

đó việc nghiên cứu xử lý nước thải tại các trang trại chăn nuôi lợn là nhiệm vụcấp bách để đảm bảo phát triển ngành chăn nuôi một cách bền vững

Xuất phát từ tình hình thực tế đó và căn cứ vào phạm vi khóa luận tốtnghiệp, em lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn tạitrang trại ông Binh – Liên Chung – Tân Yên – Bắc Giang bằng phèn nhôm”

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Quan trắc một số thông số Vật Lý và Hóa Học của nước thải chăn nuôilợn tại trang trại ông Binh – Liên Chung – Tân Yên – Bắc Giang trong 4tháng ( từ tháng 1/2016 đến tháng 5/2016) So sánh nồng độ các thông số trênvới QCVN 40:2011 /BTNMT để làm cơ sở cho việc xác định hiệu quả củaphương pháp keo tụ

Nghiên cứu sử dụng phèn nhôm để xử lí nước thải chăn nuôi tại trang trại ông Binh – Liên Chung – Tân Yên - Bắc Giang

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về ngành chăn nuôi lợn ở Việt Nam

1.1.1 Tình hình phát triển chăn nuôi lợn ở Việt Nam trong những năm gần đây

• Xu hướng phát triển

Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi của nước ta phát triển với tốc

độ nhanh Trong giai đoạn 2010- 2015 số lượng vật nuôi ( dê, cừu, lợn, gia cầm )tăng lên liên tục, bên cạnh đấy thì số lượng ngựa, bò và trâu lại giảm qua cácnăm ( Tổng cục thống kê, 2015) số liệu được thể hiện trong bảng 1.1

Bảng 1.1: Số lượng gia súc, gia cầm tại Việt Nam giai đoạn 2010-2015

sử dụng chất cấm, chất kháng sinh trong chăn nuôi đến những cạnh tranh khókhăn trên thị trường tiêu thụ khi nhiều mặt hàng thịt nhập khẩu đang có giá trịthấp hơn thịt gia cầm, gia súc trong nước

Giá trị sản xuất ngành chăn nuôi có mức tăng khá, đạt 4,3% so vớicùng 2 kỳ năm ngoái Mức tăng này là do đàn bò sữa tăng mạnh (tăng 20,9%)sản lượng sữa bò tươi tăng cao đạt khoảng 120% so với cùng kỳ năm trước.Chăn nuôi lợn phát triển khá thuận lợi do dịch lợn tai xanh không xảy ra vàgiá bán lợn hơi ở mức có lợi cho người chăn nuôi Theo số liệu điều tra củaTCTK, cả nước tại thời điểm điều tra 1/10 có khoảng 27,75 triệu con, tăng3,7% trong đó lợn nái ó 4,06 triệu con, tăng 3,69% so với cùng kỳ 2014 Sảnlượng lợn thịt hơi xuất chuồng năm 2015 ước tính đạt 3,48 triệu tấn, bằng104,2% so với cùng kỳ năm trước Đàn gia cầm có 341,9 triệu con, tăng 4,3%.

• Tình hình chăn nuôi lợn

Theo số liệu của tổng cục thống kê trong giai đoạn 2011-2015, chănnuôi lợn từng bước phát triển ổn định tăng cả về quy mô đầu con và sản lượngthịt hơi xuất chuồng

Bảng 1.2: Số lượng lợn của cả nước tại thời điểm điều tra 1/10 hàng

Tuy quy mô về đầu con trong giai đoạn hầu như không tăng nhưng sảnlượng thịt hơi xuất chuồng đều tăng qua các năm với tốc độ tăng cường bìnhquân là 2,12% /năm, cụ thể: năm 2011, sản lượng thịt đạt 3.09 triệu tấn, đếnnăm 2013 là gấp 3,22 triệu tấn, ước thực hiện trong năm 2014 là 3,29 triệu tấn

và kế hoạch năm 2015 là 3,37 triệu tấn Trọng lượng thịt xuất chuồng bình

quân là 67,1kg/con( năm 2011) ước tăng lên 68,2kg/con (2014) và đạt 69,5kg/con trong năm 2015.

Như vậy sau 5 năm từ 2011 đến 2015 phát triển đến nay sản lượng thịtlợn chiếm 74,2% (năm 2013) trong tổng sản lượng thịt hơi các loại Chấtlượng thịt lợn không ngừng tăng lên đáp ứng được thị yếu người tiêu dùngtrong nước Kế hoạch đến 2015, sản lượng thịt lợn dao động trong khoảng 72-74% tổng sản lượng thịt hơi

Năng suất và công nghệ chăn nuôi lợn trang trại ngang bằng với cácnước trong khu vực, hiệu quả chăn nuôi lợn luôn ổn định, mang lại thu nhập

ổn định cho người chăn nuôi và giải quyết việc làm tại chỗ cho khu vực nôngthôn, ứng dụng khoa học công nghệ trong chăn nuôi lợn về chuồng trại, xử lýchất thải chăn nuôi, đảm bảo vệ sinh môi trường ngày càng được áp dụngrộng rãi Sử dụng nhiều tổ hợp gen có năng suất, chất lượng cao

Tuy nhiên chăn nuôi lợn ở nước ta theo hình thức chăn nuôi nông hộvẫn chiếm 65-70% về đầu con và 56-60% về sản lượng, tỷ lệ đàn nái trên tổngđàn chiếm 14,9% (năm 2013) trong khi chung của thế giới là 8-10%, chấtlượng đàn giống tuy đã được cải thiện nhưng chia đáp ứng yêu cầu sản xuất(nhất là khu vực chăn nuôi nông hộ), nhiều giống lợn địa phương chưa đượcchú ý lưu giữ và bảo tồn, tình trạng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi lợnchưa được khắc phục

1.1.2 Tình hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam theo quy mô trang trại

Xem xét thực trạng ngành chăn nuôi của Việt Nam hiện nay, có thểnhận thấy xu hướng chăn nuôi lợn chuyển dần từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân táncho hiệu quả thấp sang hình thức gia trại và trang trại đem lại hiệu quả kinh tếcao hơn đang phát triển mạnh mẽ ở nước ta trong những năm gần đây nhằmđáp ứng nhu cầu đòi hỏi của nền kinh tế thị trường Năm 2001nước ta cókhoảng 1761 trang trại chăn nuôi đến năm 2010 đã tăng lên tới 23558 trangtrại (tổng cục thống kê, 2011) Hình thức chăn nuôi theo trang trại có số lượng

vật nuôi lớn, đem lại hiệu quả kinh tế cao nhưng lại gây ra các vấn đề về môitrường do các loại chất thải phát sinh quá lớn.

Bảng 1.3: Số lượng trang trại của một số tỉnh và nước ta

trong 4 năm gần đây

 Tình hình xả thải tại các trang trại chăn nuôi lợn

Theo Cục chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn(NN&PTNT), mỗi năm, ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-

85 triệu tấn chất thải, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý

ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễmnghiêm trọng

Bảng 1.4: Khối lượng chất thải rắn vật nuôi

nuôi

Tổng số đầu connăm 2010(triệu con)

Chất thải rắn bìnhquân (kg/con/ngày)

Tổng chất thảirắn/năm (tr.tấn)

6 Ngựa 0,093 4 0,14

( Nguồn: tổng cục thống kê năm, 2010)

Theo dự báo của ngành Tài nguyên và Môi trường (TN&MT), với tốc

độ phát triển mạnh của ngành Chăn nuôi như hiện nay dự tính đến năm 2020,lượng chất thải rắn trong chăn nuôi phát sinh khoảng gần 1.212.000 tấn/năm

 Những ảnh hưởng tới môi trường từ chất thải chăn nuôi

• Ô nhiễm nước mặt

Chất thải của hoạt động chăn nuôi lợn xử lý chưa triệt để hoặc thải trựctiếp chưa qua xử lý vào môi trường nước sẽ làm giảm lượng ôxy hòa tan ,làmảnh hưởng đến các sinh vật trong nước, trong chất thải chăn nuôi lợn cònchứa hàm lượng lớn dinh dưỡng nitơ, photpho gây hiện tượng phú dưỡngnguồn nước Ngoài ra còn lan truyền các vi sinh vật gây bệnh trong chất thải

và môi trường

Tại Hải Dương hoạt động chăn nuôi lợn trong hộ gia đình bùng phátmạnh mẽ đã làm ô nhiễm nghiêm trọng nước mặt tại xã Lan Vu khi mà hầuhết các thông số BOD, COD, NH4+, NO3-, PO43- đều vượt quá ngưỡng chophép của QCVN08 – Cột A nhiều lần Đồng thời chất lượng nước ngầm ở khu

được dao động từ 0,98 -6,34 mg/l vượt qua tiêu chuẩn nước ăn uống của Việt

Nam từ 25 -162 lần ( Hồ Thị Lam Trà và cộng sự 2008).

Tại Hưng Yên, kết quả quan trắc chất lượng nước mặt tại các trang trạichăn nuôi lợn trên địa bàn hai huyện Văn Giang và Khoái Châu đã chỉ ra hầuhết chất lượng nước mặt tại các trang trại đều bị ô nhiễm ở các mức độ khácnhau Trong đó mức độ ô nhiễm trong các mô hình Chuồng – Ao và mô hìnhVườn - Ao - Chuồng có mức độ ô nhiễm nước mặt nhẹ hơn, chất lượng nướcxung quanh các trang trại theo mô hình Chuồng và Chuồng - Vườn bị ô nhiễm

ở mức độ nghiêm trọng (Cao Trường Sơn và các cộng sự 2011).

• Ô nhiễm không khí

Trong chất thải chăn nuôi luôn tồn tại một lượng lớn vi sinh vật hoạisinh Nguồn gốc thức ăn của chúng là các chất hữu cơ, vi sinh vật hiếu khí sửdụng ôxy hòa tan phân hủy các chất hữu cơ tạo ra những sản phẩm vô cơ

NO2-, NO3-, SO2, CO2 quá trình này xảy ra nhanh không tạo mùi thối Nếulượng chất hữu cơ có quá nhiều vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng hết lượng ôxyhòa tan trong nước làm khả năng hoạt động phân hủy của chúng kém, gia tăngquá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm CH4, H2S, NH3, H2,Indo,Scotoi tạo mùi hôi nước có màu đen có váng, là nguyên nhân làm giatăng bệnh đường hô hấp, tim mạch ở người và động vật

Kết quả khảo sát chất lượng không khí chuồng nuôi tại các cơ sở chănnuôi trên địa bàn 6 tỉnh, Hưng Yên, Nam Định, Bình Dương, Đồng Nai, Long

An và Cần Thơ cho thấy không khí chuồng nuôi ở cả hai hình thức chăn nuôi

hộ gia đình và chăn nuôi trang trại đều bị ô nhiễm khí mà nồng độ NH3 và

H2S đều vượt quá ngưỡng cho phép ( Phùng Đức Tiến và cộng sự 2009 )

Ô nhiễm mùi từ các trang trại chăn nuôi lợn ảnh hưởng đến cuộc sốngsinh hoạt của người dân sống xung quanh gây nhiều bức xúc Theo kết quảthăm dò ý kiến của người dân xung quanh các khu dân chăn nuôi trên địa bànthành phố Hà Nội đã cho thấy có tới 50% số người được hỏi than phiền vềmùi hôi thối phát sinh từ các khu chăn nuôi, trong khi đó các than phiền khácnhư: ô nhiễm nước làm chết cá chỉ chiếm 20%, ô nhiễm tiếng ồn chỉ chiếm 2%

còn lại 18% là các than phiền khác ( Bộ Tài nguyên & Môi Trường 2010 ).

Khoảng cách từ các trang trại đến các khu dân cư là yếu tố xác địnhmức độ ảnh hưởng của các trang trại đến người dân xung quanh, Trịnh QuangTuyên và cộng sự đã nghiên cứu về vấn đề này và trình bày trong bảng 1.5

Bảng 1.5: Ảnh hưởng của mùi hôi của các trang trại chăn nuôi lợn đến

khu dân cư.

Nguồn Trịnh Quang Tuyên và cộng sự, 2010

Căn cứ vào bảng số liệu trên ta có thể thấy với khoảng cách dưới 100mthì ở cả 3 quy mô chăn nuôi Lợn nái đều gây ảnh hưởng về mùi cho khu dân

cư Ở khoảng cách trên 100 m thì mức độ ô nhiễm mùi giảm đi xong vẫn ảnhhưởng ở mức cao Tuy nhiên, ảnh hưởng của mùi hôi đến khu dân cư khôngphụ thuộc vào khoảng cách và quy mô chăn nuôi mà còn phụ thuộc vào các

yếu tố khác như thời tiết, mùa và hướng gió (Trịnh Quang Tuyên, 2010).

•Ô nhiễm môi trường đất

Chất thải chăn nuôi chứa lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học,chủ yếu là các chất dinh dưỡng giàu nitơ, photpho Đây là nguồn phân bóngiàu chất dinh dưỡng nếu bón vào đất sẽ tăng độ phì nhiêu, nếu bón phânkhông hợp lý hoặc phân tươi, cây trồng sẽ không hấp thu hết, chúng sẽ tích tụlại làm bão hòa hay quá bão hòa chất dinh dưỡng trong đất, gây mất cân bằngsinh thái đất Hơn nữa, nitrat và photphat thừa sẽ chảy theo nước mặt làm ônhiễm các mực thủy cấp Ngoài ra, nếu trong đất có chứa một lượng lớn nitơ,photpho sẽ gây phú dưỡng hóa hay lượng nitơ thừa được chuyển hóa làm chonồng độ nitrat cao gây độc cho hệ sinh vật đất

Bên cạnh đó phân tươi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng

có thể tồn tại và phát triển trong đất, nếu dùng phân tươi bón cho cây khôngđúng kỹ thuật sẽ làm vi sinh vật phát tán đi khắp nơi gây nguy hiểm cho conngười và động vật Photpho trong môi trường đất có thể kết hợp với cácnguyên tố Ca, Cu, Al thành các chất phức tạp, khó có thể phân giải, làm chođất cằn cỗi, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của thực vật

Thêm vào đó việc bổ sung thêm các chất kích thích tăng trưởng ( một

số kim loại nặng ) trong thành phần thức ăn vật nuôi vật nuôi, khi các chấtnày thải ra cùng phân và nước tiểu, dần dần đất trồng chọt được bón loạiphân này có thể dẫn tới tích tụ một lượng lớn các kim loại này trong đất Nếukéo dài các kim loại này sẽ tích lũy trong đất làm thay đổi tính chất hóa lý,phá hoại kết cấu đất, làm nghèo đất, hạn chế sự phát triển của cây trồng

1.2 Tổng quan về chất thải chăn nuôi lợn

Chăn nuôi được xác định là một trong những ngành sản xuất tạo ra mộtlượng chất thải nhiều nhất ra môi trường Chất thải chăn nuôi là một tập hợpphong phú bao gồm các chất ở tất cả các dạng rắn, lỏng hay khí phát sinhtrong quá trình chăn nuôi, lưu chữ, chế biến hay sử dụng chất thải Các chấtthải chăn nuôi được phát sinh chủ yếu từ:

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

- Nước thải từ quá trình tắm lợn, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết bịchăn 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 trìnhchăn nuôi

1.2.1 Chất thải rắn

Chất thải rắn là hỗn hợp các chất hữu cơ, vô cơ , vi sinh vật và trứng kýsinh có thể gây bệnh cho người và gia súc khác Chất thải rắn gồm phân, thức

ăn thừa của gia súc, vật liệu lót chuồng, xác súc vật chết Chất thải rắn có độ

ẩm từ 56-83% tùy theo phân của các loài gia súc khác nhau và có tỷ lệ NPKcao Xác súc vật chết do bệnh, do bị dẫm đạp, đè chết, do sốc nhiệt, cần đượcthu gom và xử lý triệt để Thức ăn dư thừa và vật liệu lót chuồng có thànhphần đa dạng gồm cám, bột ngũ cốc, bột cá, bột tôm, khoáng, chất bổ sung,

các loại kháng sinh, rau xanh, cỏ, rơm rạ, bao bố, vãi vụn, gỗ

• Phân

Phân là sản phẩm loại thải của quá trình tiêu hóa của gia súc, gia cầm bịbài tiết ra ngoài qua đường tiêu hóa Chính vì vậy phân gia súc là sản phẩmdinh dưỡng tốt cho cây trồng hay các loại sinh vật khác như cá, giun Dothành phần giàu chất hữu cơ của phân nên chúng rất dễ bị phân hủy thành cácsản phẩm độc, khi phát tán vào môi trường có thể gây ô nhiễm cho vật nuôi,cho con người và các sinh vật khác

Thành phần hóa học của phân bao gồm:

- Các chất hữu cơ gồm các chất protein, carbonhydrate, chất béo và cácsản phẩm trao đổi của chúng

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

- Nước là thành phần chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 65 – 68% khốilượng của phân

Bảng 1.6 Thành phần chính của phân tươi của một số loại vật nuôi

Thành phần hóa học của phân lợn phụ thuộc vào chế độ dinh dưỡng,chủng giống, giai đoạn tăng trưởng của cơ thể.

- Do hàm lượng nước cao, giàu chất hữu cơ cho nên phân là môi trườngtốt cho các vi sinh vật phát triển nhanh chóng và phân hủy các chất hữu cơtạo nên các sản phẩm có thể gây độc cho môi trường

- Dư lượng của thức ăn bổ sung cho gia súc gồm các thuốc kích thíchtăng trưởng các hormone hay dư lượng kháng sinh

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

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

- Các thành phần tạp từ môi trường thâm nhập vào thức ăn trong quátrình 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 trongđường tiêu hóa gia súc hay trong thức ăn

Theo (Vũ Đình Tôn và cộng sự 2010),lợn ở các lứa tuổi khác nhau thì

lượng phân thải ra khác nhau Trong điều kiện sử dụng thức ăn công nghiệpvới lợn từ sau cai sữa đến 15kg tiêu thụ thức ăn là 0,42kg/con/ngày lượngphân thải ra là 0,25kg/con/ngày Lợn từ 15 đến 30kg tiêu thụ thức ăn là0,76kg/con/ngày lượng phân thải ra là 0,47kg/con/ngày Lợn từ 30 đến 60kg

và từ 60kg đến xuất chuồng tiêu thụ là 1,64 đến 2,3kg/con/ngày lượng phânthải ra là 0,8 đến 1,7kg/con/ngày Đối với lợn nái chửa kỳ I và chở phối mứctiêu thụ thức ăn là 1,86kg/con/ngày lượng phân thải thải ra là0,80kg/con/ngày lợn nái chửa kỳ II lượng phân thải ra là 0,88kg/con/ngày.Lợn nái nuôi con mức ăn tiêu thụ 3,7kg/con/ngày Như vậy một đời lợn thịttính từ lúc cai sữa đến xuất chuồng khoảng 110kg, lượng thức ăn tiêu thụ là257,5kg, lượng phân tạo ra là 127,05kg, lợn nái tiêu thụ khoảng 197kg lượngphân thải ra trung bình là 342,22kg

• Xác gia súc chết

Xác gia súc chết là một loại chất thải đặc biệt của chăn nuôi Thườnggia súc chết do các nguyên nhân bện lý, cho nên chúng là một nguồn phát

sinh ô nhiễm nguy hiểm, dễ lây lan các dịch bệnh Xác gia súc chết phân hủy

có thể tạo nên các sản phẩm độc Các mầm bệnh và độc tố có thể lưu giữtrong đất trong thời gian dài hay lan truyền trong môi trường nước và khôngkhí, gây nguy hiểm cho người, vật nuôi và khu hệ sinh vật trên cạn hay dướinước Gia súc chết có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau Việc xử lý phảiđược tiến hành nghiêm túc Gia súc, bị bệnh hay chết do bị bệnh phải đượcthiêu hủy hay chôn lấp theo các quy định về thú y Chuồng nuôi gia súc chết

bị bệnh, phải được khử trùng bằng vôi hay hóa chất chuyên dùng trước khidùng để nuôi tiếp gia súc Trong điều kiện chăn nuôi phân tán, nhiều hộ giađình vất xác chết vật nuôi bị chết do bị dịch ra hồ ao, cóng rãnh, kênhmương 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 Sau một thời gian sử dụng, nhữngvật liệu này sẽ được thải bỏ Loại chất thải này tuy chiếm khối lượng khônglớn, nhưng chúng cũng là một nguồn gây ô nhiễm quan trọng, do phân, nướctiểu các mầm bệnh có thẻ bám theo chúng Vì vậy, chúng cũng phải được thugom và xử lý hợp vệ sinh, không được vứt bỏ ra ngoài môi trường tạo điềukiện cho chất thải và mầm bệnh phát tán vào môi trường

Ngoài ra, thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi cũng là nguồn gây ô nhiễm,

vì thức ăn chứa nhiều chất dinh dưỡng dễ bị phân hủy trong môi trường tựnhiên Khi chúng bị phân hủy sẽ tạo ra các chất kể cả chất gây mùi hôi, gây ônhiễm môi trường xung quanh, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng , phát triển củagia súc và con người

1.2.2 Chất thải lỏng

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm củalợn, rửa chuồng Nước thải chăn nuôi gia súc còn có thể chứa một phần hay làtoàn bộ lượng phân được thải ra Nước thải là dạng chất thải chiếm khốilượng lớn nhất trong chăn nuôi lợn Đặc trưng cơ bản của nước thải chăn nuôi

là có hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), chất hữu cơ ( thể hiện bởi COD vàBOD5 ) các hợp chất nitơ (NH4-N và N- Tổng) rất cao ( Lương Đức Phẩm,

2009, Lâm Vĩnh Sơn và Nguyễn Trần Ngọc Phương, 2011)

Theo kết quả điều tra đánh giá hiện trạng môi trường của Viện chănnuôi (2014) tại các cơ sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, HàTây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấyđặc điểm của nước thải chăn nuôi:

- Các chất hữu cơ: Hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% bao gồm cellulose,

protit, acid amin, chất béo, hidratcacbon và các dẫn xuất của chúng, thức ănthừa Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, ngoài ra còn có các chất khó phânhủy sinh học: các hợp chất vòng thơm, hợp chất đa vòng, hợp chất chứa clohữu cơ Các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, urê, ammonium,muối clorua, SO42-,

- 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 theophân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi lợn thường chứa hàm lượng N

ăn trong đường bột Cường độ của mùi hôi phụ thuộc vào mật độ nuôi cao, sựthông thoáng kém, nhiệt độ và độ ẩm không khí cao Thành phần các khítrong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ tùy

theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe củavật nuôi Các khí này có mặt thường xuyên và gây ô nhiễm chính, các khí này

có thể gây hại đến sức khỏe con người và vật nuôi, trong đó NH3, H2S và CH4

được quan tâm nhất

1.3 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Kỹ thuật xử lý yếm khí

Nước thải chăn nuôi lợn thuộc loại giàu TSS, COD, BOD5, nitơ,phôtpho vì vậy để xử lý nước thải chăn nuôi lợn kỹ thuật yếm khí luôn là sựlựa chọn đầu tiên Cũng như các quá trình sinh học khác, quá trình xử lý yếmkhí dựa vào khả năng đầu tiên của hệ vi sinh vật yếm khí Muốn phát triển về

số lượng phải tiêu thụ vật chất, “thức ăn” của chúng ở đây chính là các chất ônhiễm ( chủ yếu là các chất hữu cơ),lượng thức ăn nhiều thì càng phát triểnnhanh VSV ăn càng nhiều nghĩa là xử lý càng tốt Ở đây vi khuẩn là tác nhânphát triển nhanh nhất sẽ là động lực chính Quá trình phân hủy kỵ khí các hợpchất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp, bao gồm hàng trăm phản ứng vàhợp chất không gian, mỗi phản ứng được xúc tác bởi những enzym đặc biệt

và sản phẩm cuối cùng là các chất đơn giản hơn

Phương trình tổng thể hiện phản ứng yếm khí phân hủy chất hữu cơnhư sau:

CaHbOcNdSe + (4a-b-2c+3d+2e)H2O (4a-b+2c+3d+2e)CO2 +

(4a+b-2c-3d-2e)CH4 + dNH3 + eH2S

Về mặt kỹ thuật, trong xử lý nước thải chăn nuôi kỹ thuật yếm khíthường áp dụng sau tiền xử lý ( tách cặn), đi trước các kỹ thuật xử lý hiếu khí

Có thể nói xử lý yếm khí chịu trách nhiệm xử lý tới khoảng 90% ô nhiễm hữu

cơ Tuy nhiên, sau yếm khí vẫn phải xử lý hiếu khí do kỹ thuất xử lý yếm khíkhông xử lý được hoàn toàn các chất hữu cơ

Một trong những công trình xử lý yếm khí phổ biến và hiệu quả đó làhầm Biogas Đây là phương pháp xử lý kỵ khí khá đơn giản, thấy ở hầu hếtcác cơ sở chăn nuôi quy mô trang trại, kể cả quy mô hộ gia đình

Ưu điểm: Bể Biogas là có thể sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh

học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác Trong bể Biogascác chất hữu cơ được phân hủy một phần, do đó sau biogas nước thải có hàmlượng chất hữu cơ thấp hơn và ít mùi hơn Bùn cặn trong bể biogas có thể sửdụng để cải tạo đất nông nghiệp

Ở các nước châu Âu và Mỹ, nhất là ở Anh, nước và chất thải chăn nuôiđược coi là nguồn nguyên liệu để sản xuất khí sinh học và thu hồi năng lượng

Ở Đức biogas từ chất thải chăn nuôi và các nguồn thải hữu cơ khác đã đượcđưa vào cán cân năng lượng quốc gia để đạt mục tiêu 20% năng lượng sửdụng là năng lượng tái tạo vào năm 2020

Tuy nhiên hầm Biogas không giải quyết được hoàn toàn vấn đề ônhiễm, nhất là về khía cạnh nước ra sau hầm biogas: hàm lượng chất hữu cơ,

N, P vẫn ở ngưỡng cao, đòi hỏi quá trình hiếu khí kèm theo để xử lý triệt đểcác chất hữu cơ

Một điều đáng lưu ý là hầu hết các trang trại chăn nuôi hiện nay đều chỉ sửdụng hệ thống Biogas trong xử lý nước thải, trong khi chất lượng nước thải từ đầu

ra của hệ thống này lại không đạt tiêu chuẩn Chính nguyên nhân này sẽ dẫn đếnviệc ô nhiễm các ao, hồ, sông khi xả trực tiếp nguồn thải này ra ngoài

1.3.2 Kỹ thuật xử lý hiếu khí

Ưu điểm: Phương pháp hiếu khí xử lý triệt để chất hữu cơ, thời gian xử

lý nhanh hơn, ngoài khả năng ôxy hóa các hợp chất hữu cơ còn ôxy hóa cáchợp chất gây ô nhiễm khác như N- amoni, nên có thể được áp dụng để xửu lýsạch nước thải tới mức đạt các tiêu chuẩn thải

Nhược điểm: kỹ thuật xử lý hiếu khí tiêu tốn năng lượng cấp khí, phát

sinh nhiều bùn, có thể sinh ra nhiều chất ô nhiễm thứ cấp và chỉ xử lý đượcnước thải có nồng độ chất hữu cơ thấp

Hệ thống xử lý bằng bùn hoạt tính được phát sinh bởi Arden vàLockett năm 1914 tại Anh Vi khuẩn dính bám lên các bông cặn có trongnước thải và phát triển thành sinh khối tạo thành bông bùn có hoạt tính phânhủy chất hữu cơ Các bông bùn này được cấp khí cưỡng bức đảm bảo lượngôxy cần thiết cho hoạt động phân hủy và giữ cho bông bùn ở trạng thái lơlửng Các bông bùn lớn dần lên do hấp phụ các chất rắn lơ lửng, tế bào VSV,động vật nguyên sinh qua đó nước thải được làm sạch.

Theo nghiên cứu của Lâm Quang Ngà(1998) ở trại chăn nuôi 3/2

vào 200 – 500mg/l và thời gian lưu nước 8 – 10 giờ thì hiệu quả xử lý đạtđược 80 – 85”

Xử lý nước thải chăn nuôi bằng kỹ thuật xử lý hiếu khí (bể Aerotank)

có ưu điểm là tiết kiệm được diện tích và hiệu quả xử lý cao, ổn định nhưngchi phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành khá lớn so với các phương pháp

xử lý hiếu khí khác như: ao hồ sinh học , mương oxy hóa Do đó tùy điềukiện kinh tế, quỹ đất mà lựa chọn hình thức xử lý cho phù hợp

1.3.3 Phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí – thiếu khí kết hợp

Đây là một dạng cải tiến của phương pháp bùn hoạt tính truyền thống,trong đó có bổ sung các ngăn thiếu khí xen kẽ với các ngăn hiếu khí kết hợpvới hồi lưu nước thải sau xử lý về ngăn xử lý đầu tiên Quá trình này có thể

xử lý đồng thời chất hữu cơ và nitơ Quá trình nitrat hóa được thực hiện ởngăn hiếu khí và quá trinh khử nitrat được thực hiện ở ngăn thiếu khí Gầnđây quá trình ngày càng được cải tiến bằng cách chia dòng vào các ngăn thiếukhí nhằm tận dụng nguồn cacbon trong nước thải cho quá trình khử nitrat đểnâng cao hiệu quả xử lý nitơ

1.3.4 Phương pháp SBR – bùn hoạt tính theo mẻ

Quá trình này được thực hiện theo từng mẻ, trong đó các giai đoạnthiếu khí (không sục khí) và hiếu khí ( có sục khí) xảy ra nối tiếp luân phiên

trong cùng một bể phản ứng Trong giai đoạn hiếu khí, xảy ra quá trình nitrathóa, amoni được chuyển hóa thành nitrat nhờ vi khuẩn nitrat hóa Trong giaiđoạn thiếu khí, nitrat được chuyển hóa thành nitơ tự do nhờ vi khuẩn khửnitrat Nhờ vậy mà quá trình này xử lý được cả thành phần dinh dưỡng Quátrình này có thể ứng dụng cho tất cả các loại nước thải có thể xử lý được bằngphương pháp bùn hoạt tính.

Đã có nhiều nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn cũng như nhiềuloại nước thải công nghiệp khác (nước thải chế biến thực phẩm, nước thải nhàmáy sữa, nước thải chế biến phomat, nước thải giết mổ gia súc, …) bằngphương pháp SBR

+ Kết quả nghiên cứu của Kim và cộng sự: “Đối với nước thải chăn

cho thấy hiệu suất xử lý đạt 57,4% - 87,4% đối với COD, 90,8 – 94,7% đốivới N-NH4+”

1.3.5 Phương pháp mương ôxy hóa

Mương ôxy hóa là một dạng thiết bị sục khí kéo dài Phương pháp này

có ưu điểm là có thể xử lý hiệu quả đồng thời hữu cơ và nitơ, vận hành đơngiản, tốn ít năng lượng, tạo ra ít bùn, tuy nhiên cần diện tích xây dựng lớn.Phương pháp này được sử dụng khá phổ biến đối với quy mô nhỏ Do hiệuquả xử lý nitơ cao, vận hành đơn giản nên đây có thể là một phương pháp phùhợp đối với một số trang trại chăn nuôi có diện tích lớn

1.4 Tổng quan về phương pháp keo tụ - tạo bông

1.4.1 Khái niệm về sự keo tụ

Hệ keo là một hệ phân tán, nhưng chất phân tán phân bố ở dạng các hạtnhỏ có kích thước lớn hơn những phân tử và ion đơn giản, gọi là các hạt keo.Tuy nhiên các hạt keo vẫn không bị giấy lọc giữ lại nhưng bị giữ lại bởi các

màng sinh vật Vậy hệ keo thuộc loại hệ phân tán dị thể.dị ,có kích thước hạtphân tán từ 10-7cm – 10-4 cm Tùy theo bản chất của keo và sự tương tác giữacác hạt phân tán với môi trường, người ta chia các hệ ra làm 2 loại: hệ keoghét lưu và hệ keo ưa lưu

- Hệ keo ghét lưu: Hệ giữa các hạt phân tán hầu như không liên kết vớimôi trường, nếu môi trường nước thì gọi là hệ keo ghét nước( hydrophobe)

Hệ keo ghét lưu thường gặp là các hệ keo vô cơ trong nước Ví dụ: các keoAgI, keo kim loại, keo oxit kim loại…trong nước Các hệ keo điển hình hầuhết là các hệ ghét lưu, do trong hệ có bề mặt phân cách pha rõ ràng giữa hạtphân tán và môi trường của hệ Hệ keo ghét lưu thuộc loại hệ dị thể, nhiềutính chất bề mặt như tính hấp phụ, tính chất điện…biểu hiện rất rõ Keo ghétlưu thường được tạo ra từ các hợp chất vô cơ như Al(OH)3, Fe(OH)3 vìkhông có sự tương tác (hoặc sự tương tác là không đáng kể), không tạo thànhlớp vỏ hydrat, không có sự đồng nhất giữa các hạt phân tán nên hệ keo ghétlưu kém bền, dễ xảy ra hiện tượng keo tụ

- Hệ keo ưa lưu: Hệ gồm các hạt phân tán liên kết chặt chẽ với môitrường của hệ, nếu môi trường nước thì gọi là hệ keo ưa nước( hydrophile).Mỗi hạt keo ưa lưu được bao bọc bới lớp sonvat gồm các phân tử môi trường,nên hệ keo ưa lưu thuộc loại hệ đồng thể và thường được gọi là dung dịch Hệkeo ưa lưu thường gặp là dung dịch cao phân tử Ví dụ các dung dịch nướccủa protit, gluxit Keo ưa lưu thường được tạo ra từ các chất hữu cơ hoặccác chất cao phân tử hữu cơ như gelatin, tinh bột, các chất protit Các hạtphân tán kết hợp với các phân tử dung môi tạo thành lớp vỏ hydrat bền vững

Ở đây có sự đồng nhất tương đối giữa các hạt phân tán và môi trường nên hệkeo ưa lưu có độ bền cao hơn nhiều so với hệ keo ghét lưu

Hệ keo có tính bền khi trạng thái phân tán của hệ được duy trì Nếu khảnăng phân tán của hạt bị giảm thì tính bền của hệ rất kém và sẽ xảy ra sự keo

tụ Khi đó các hạt sẽ hút nhau thành những hạt có kích thước lớn hơn và salắng do lực hấp dẫn

Trong nước các hạt keo tồn tại ở trạng thái lơ lửng, không nổi cũngkhông lắng do đó tương đối khó tách loại Vì kích thước nhỏ, tỷ số diện tích

bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rấtquan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ

do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự liên kết giữacác hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạmxảy ra do chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên,trong trường hợp phân tán keo, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩytĩnh điện vì bề mặt các hạt tích điện cùng dấu, có thể là điện tích âm hoặc điệntích dương nhờ sự hấp phụ có chọn lọc các ion trong dung dịch Trạng thái lơlửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó để phá tínhbền của hệ keo cần trung hòa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này gọi làquá trình gây keo tụ Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết vớicác hạt keo khác tạo thành bông cặn có khích thước lớn hơn, nặng hơn vàlắng xuống, quá trình này gọi là quá trình tạo bông