VSTY2-Chuong 7- Quan ly chat thai chan nuoi -2015-10

VSTY2-Chuong 7- Quan ly chat thai chan nuoi -2015-10 tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớ...

CHƯƠNG 7QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

I Phân loại chất thải chăn nuôi

• 3 loại:

– chất thải rắn

– chất thải lỏng

– chất thải khí

• Chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ, VSV và

trứng KST, có thể gây bệnh cho ĐV và con người

Phân loại…

1 Chất thải rắn: phân, xác chết, thức ăn thừa

của ĐV, lót chuồng và các chất thải khác; độ

ẩm từ 56 – 83% và tỷ lệ NPK cao

2 Chất thải lỏng (nước thải): độ ẩm cao 93 –

98%, gồm nước thải của ĐV, nước rửa chuồng

và phần phân lỏng hòa tan

3 Chất thải khí: các loại khí sinh ra trong quá

trình chăn nuôi, quá trình phân hủy của các chất hữu cơ

3

1.1 Chất thải rắn

(1) Phân gia súc

• Là chất thải rắn chủ yếu vì vậy thường chỉ xét đến lượng phân khi tính toán xử lý.

• Lượng phân thải ra /24h tùy thuộc vào giống,

loài, lứa tuổi, khẩu phần thức ăn, và khối lượng

Bảng 1 Lượng chất thải của một số loài

(2) Xác động vật

• Xác ĐV, đặc biệt là do mắc bệnh, luôn là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính cần

được xử lý triệt để nhằm tránh lây lan bệnh

cho con người và vật nuôi

(3) Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng

và các chất thải

• Đa dạng: cám, bột ngũ cốc, bột tôm, bột cá,

bột thịt, các khoáng chất bổ sung, các loại

kháng sinh, rau xanh, rơm rạ, trấu, bao bố, vải vụn, gỗ… có hàm lượng dinh dưỡng cao 

thuận lợi cho mầm bệnh phát triển, thu hút

các loại côn trùng, gậm nhấm mang mầm

bệnh tới khu chăn nuôi

7

1.2 Chất thải lỏng (nước thải )

• Bao gồm: nước tiểu, nước tắm, nước rửa

Bảng 2 Lượng chất thải lỏng của một số

loài gia súc, gia cầm

Loài gia súc, gia cầm Lượng nước tiểu

Chất thải lỏng…

• Rất khó quản lý, khó sử dụng

• Ảnh hưởng rất lớn đến mtrường, nhưng lại ít được quan tâm xử lý

• Gia súc thải ra 70 – 90% lượng N, khoáng (N,

K, Mg) và kim loại nặng  ô nhiễm đất, nước (Menzi, 2001)

Chất thải lỏng…

• Chứa nhiều VSV và trứng KST, làm lây lan dịch bệnh cho người và gia súc

• VSV: E.coli, Campylobacter jejuni, Salmonella

spp, Leptospira, Listeria spp, Shigela spp,

Proteus, Klebsiella…

• KST: 1 gam phân chứa 2100 – 5000 trứng giun

sán (Ascaris suum, Oesophagostomum,

Trichocephalus).

11

1.3 Chất thải khí (khí độc và mùi hôi)

• Hỗn hợp khí tạo ra bởi quá trình phân hủy kỵ khí và hiếu khí các chất thải chăn nuôi, sự thối rữa các chất hữu cơ trong phân, nước tiểu,

thức ăn dư thừa

• Cường độ của mùi hôi phụ thuộc vào điều

kiện mật độ vật nuôi cao, sự thông thoáng

kém, nhiệt độ và độ ẩm không khí cao

Chất thải khí…

• Thành phần: tùy theo giai đoạn phân hủy,

thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật

13

2.2 KHẢ NĂNG GÂY Ô NHIỄM CỦA CHẤT

THẢI CHĂN NUÔI

(1) Ô nhiễm đất: 3 tác nhân

• hóa học

• vật lý

• sinh học

Ô nhiễm đất…

Ô nhiễm hóa học: các chất hữu cơ + kim loại nặng

• Ô nhiễm hữu cơ gây hiện tượng phì nhưỡng

đất: chất hữu cơ làm bẩn đất, khi phân giải sẽ cho ra các SP khác nhau tùy đkiện mtrường đất

• Ô nhiễm kim loại nặng: do bổ sung nguyên tố vi lượng, đa lượng trong thức ăn gia súc gia cầm 

là nguồn chất độc nguy hiểm đối với hệ sinh

thái đất, chuỗi thức ăn và con người

15

Ô nhiễm đất…

• Ô nhiễm tác nhân sinh học: mầm bệnh có thể

gây bệnh cho người và gia súc, đặc biệt là các bệnh về đường ruột như thương hàn, phó

thương hàn, viêm gan, giun đũa, sán lá…

(2) Ô nhiễm nguồn nước

• Nguyên nhân ô nhiễm nước: hóa học + sinh

học

17

Ô nhiễm nguồn nước…

Ô nhiễm hóa học: gây ra hiện tượng phú dưỡng

hóa

• Các thành phần trong chất thải khi tích tụ

nhiều trong lớp nước bề mặt có thể gây ra

hiện tượng phú dưỡng hóa lớp nước bề mặt

do quá thừa chất hữu cơ và khoáng

Ô nhiễm nguồn nước…

• Giảm DO: quá trình oxy hóa làm giảm nồng độ

oxy hòa tan trong nước, đe dọa sự sống của

ĐV thủy sinh và VSV, làm thay đổi mùi vị của nước

19

Ô nhiễm nguồn nước…

• Tăng COD và BOD: để phân giải các chất hữu

cơ phải cần tới một lượng oxy nhất định

Ô nhiễm nguồn nước…

Ô nhiễm sinh học

• Chứa một lượng lớn VSV gây bệnh và trứng

KST, là nguồn truyền bệnh dịch rất nguy hiểm cho vật nuôi và con người

21

(3) Ô nhiễm không khí

• VSV hoại sinh phân hủy các chất hữu cơ tao ra

nên mùi hôi thối.

• Nếu chất thải có quá nhiều VSV hiếu khí sẽ sử

dụng hết lượng oxy hòa tan trong nước, làm khả năng phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình

đen có váng  gia tăng bệnh đường hô hấp, tim

mạch ở người và ĐV.

2.3 CÁC TÁC NHÂN GÂY BỆNH THƯỜNG CÓ

TRONG PHÂN

• vi sinh vật

• ấu trùng giun sán

23

2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP QUẢN LÝ VÀ

XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

• Chất thải chăn nuôi cần được xử lý triệt để,

đúng kỹ thuật trước khi đổ ra môi trường

• Tùy điều kiện thực tế mà áp dụng các biện pháp thích hợp:

– 40% dùng trực tiếp để tưới hoa màu, nuôi cá hoặc

đổ thẳng vào các hệ thống thoát nước công cộng.

25

(1) Thùng sục khí

• Nước thải  bể lắng  thùng sục khí (tạo

thành quá trình phân giải hiếu khí)

• Quá trình này làm giảm các phần lơ lửng trong nước, giảm một số VSV có hại

• Ưu điểm: là thiết kế gọn, tốn ít diện tích

• Nhược: giá thành cao

(2) Hồ sinh học

• Tương tự như quá trình tự rửa sạch ở sông hồ

nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn

Trong hồ có nhiều loại động thực vật thủy

sinh, tảo, VSV, nấm,… sinh sống và ptriển, hấp thụ các chất ô nhiễm, vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải

27

Hồ sinh học…

• VSV phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản và vô cơ Tảo, thực vật và phù

du sinh vật sử dụng chất vô cơ làm nguồn dinh

dưỡng, đồng thời quá trình quang hợp chúng lại

giải phóng ra oxy, giúp cho VK hoại sinh tăng phân hủy chất hữu cơ.

• Tảo, thực vật và phù du sinh vật là nguồn thức ăn cho cá tôm Cá bơi lội khuấy động nước làm tăng sự tiếp xúc với oxy , thúc đẩy sự hoạt động của VSV.

Hồ sinh học

• Ba loại hồ sinh học:

– hồ ổn định chất thải kị khí,

– hồ ổn định chất thải hiếu khí,

– hồ ổn định chất thải tùy nghi (gồm cả hai quá

trình yếm khí và kị khí) Loại này được sử dụng

nhiều nhất.

• Còn có thể kết hợp ao tùy nghi để nuôi cá,

trồng rau kết hợp nhiều loại với nhau

29

(3) Chế phẩm sinh học

• Ngày càng được dùng nhiều trong chăn nuôi vì

xử lý chất thải hiệu quả và khá thân thiện với môi trường

31

Bảng 3 Các chế phẩm khử mùi hôi trong chăn nuôi

TT Tên sản phẩm Bản chất SP Tác dụng Xuất xứ

1 Deodorase Chất trích tử cây Yucca Giảm khả năng sinh NH3 Thái Lan, Đức

2 Desarsaponi 30 Chất trích tử cây Yucca Giảm khả năng sinh NH3 Hoa Kỳ

3 EM Tổng hợp vi sinh đa chủng Tăng hấp thụ thức ăn, giảm bài

5 Kemzym Enzym tiêu hóa Tăng hấp thu thức ăn, giảm bài

tiết dưỡng chất Thái Lan, Đức

6 Pyrogreen Hóa sinh tự nhiên Giảm khả năng sinh NH3 Đại Hàn

7 Yeasac Tế bào nấm men

(4) Hệ thống biogas

• Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí CH 4 60%) và CO2 (>30%) còn lại là các chất khác

(50-như hơi nước, N2, O2, H2S, CO… phát sinh từ

sự phân hủy các chất hữu cơ phức tạp trong môi trường yếm khí thành các chất hữu cơ

đơn giản hơn dưới tác dụng của vi khuẩn kỵ khí

33

• Ở Việt Nam: cuối thập niên 70 thì khí sinh học mới được chú ý, do tình hình thiếu hụt năng lượng và xu hướng đi tìm nguồn năng lượng mới, trong đó sự phát triển khí sinh học từ

là một trong những dự án năng lượng hàng đầu thế

giới (giải thưởng Ashden).

• Chương trình KSH đã mở hướng cho xử lý chất thải chăn nuôi và đem lại lợi ích kinh tế từ nguồn năng lượng sạch và rẻ này.

35

• Hầm có thể tích lớn sử dụng cho các trang trại chăn nuôi quy mô bán thương mại;

• Hầm có thể tích nhỏ phù hợp với các hộ gia đình có lượng chất thải ít (khoảng 6 con lợn hoặc 2 con trâu, bò, và

thậm chí được kết nối với nhà vệ sinh).

37

(5) Ủ phân xanh

• Thường dùng để tiêu độc phân dựa trên cơ sở: quá trình phân giải yếm khí làm nhiệt độ trong đống ủ tăng lên 55 – 60oC và kéo dài trong 10 –

15 ngày nên có thể tiêu diệt được phần lớn VK không nha bào, virus, trứng và ấu trùng giun

sán Ngoài ra sản phẩm sau khi ủ rất giàu chất dinh dưỡng và tốt cho đất

(6) Phương pháp ủ hiếu khí vi sinh vật

(aerobic composting)

• Ủ hiếu khí VSV là quá trình phân hủy sinh học

hiếu khí các chất thải hữu cơ đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con

người; sản phẩm giống như mùn được gọi là phân ủ (compost) Quá trình giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường

và tăng tốc bởi sự tối ưu hóa các điều kiện

mtrường cho hoạt động của VSV

39

ủ phân hiếu khí vi sinh vật…

• Trên thế giới:

– ủ phân đã có từ rất lâu đời, ngay từ khi khai sinh

ra nền nông nghiệp hàng nghìn năm trước Công nguyên Tại Ai Cập từ 3.000 năm trước Công

Nguyên ủ phân được coi như là một quá trình xử

lý chất thải Nông nghiệp đầu tiên trên thế giới.

– Người Trung Quốc đã áp dụng phương pháp ủ

phân để ủ chất thải từ cách đây 4000 năm.

ủ phân hiếu khí vi sinh vật…

• Nhật Bản đã sử dụng phân compost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỉ trước

• quá trình ủ compost mới được nghiên cứu

một cách khoa học và công bố bởi giáo sư

người Anh, Sir Albert Howard, thực hiện tại Ấn

ủ phân hiếu khí vi sinh vật…

• Tại Việt Nam

– ủ hiếu khí vi sinh vật đã được ứng dụng để

ủ phân hiếu khí vi sinh vật…

• Phân compost chứa các chất hữu cơ và hệ VSV

dị dưỡng phong phú, các nguyên tố vi lượng tốt cho đất và cây trồng

• Ứng dụng khác của phân ủ compost: sx sản

phẩm sinh học để xử lý mtrường, SP dinh

dưỡng, chữa bệnh cho vật nuôi và cây trồng

43

Cơ chế của quá trình ủ phân

a Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều

kiện yếm khí

b Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong

điều kiện hiếu khí

a Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều

…điều kiện yếm khí

…điều kiện yếm khí

• Các hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbonhydrat, cellulose, lignin, … trong giai

đoạn thủy phân sẽ được cắt mạch tạo thành

những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn

• VSV chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2, H2,

formate, acetate, methanol, methylamines và CO

47

b Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong

điều kiện hiếu khí

Chất hữu cơ

Tế bào CO , NH , SO 2- , Nhiệt

VSV hiếu khí O2, dinh dưỡng,

H2O Chất hữu cơ

c Vai trò của vi sinh vật

• Các VSV phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí

để đạt được nhu cầu năng lượng của mình đồng thời nó chỉ tồn tại được trong điều kiện có oxy gọi là VSV hiếu khí Các VSV này vận chuyển điện

tử trung gian từ các enzyme của chất cho điện

tử sang chất nhận điện tử (oxy) tạo ra quá trình

hô hấp hiếu khí và sản sinh một nhiệt lượng lớn

49

Vai trò của VSV…

• Các VSV tổng hợp năng lượng bằng cách lên

men đồng thời chỉ tồn tại được trong điều kiện không có oxy gọi là các VSV yếm khí Nhiệt

lượng chúng tạo ra từ quá trình lên men yếm khí thường thấp hơn nhiều so với quá trình hô hấp hiếu khí

• Các VSV có thể tồn tại trong điều kiện có oxy và không có oxy gọi là VSV yếm khí tùy tiện Tùy

theo điều kiện sống chúng có thể chuyển hóa qua lại thành dạng hiếu khi hay yếm khí

Phương pháp hiếu khí

Ưu điểm:

• Thời gian ngắn hơn

• Tạo ra nhiệt độ cao do đó tiêu diệt được hầu hết

các tác nhân có hại cho con người, ĐV và cây trồng

• Giảm mùi

• Hạn chế ô nhiễm mtrường nước, đất và không khí

• Phân bón giàu dinh dưỡng.

• Có thể áp dụng xử lý xác chết ĐV

51

Phương pháp hiếu khí…

Nhược điểm:

• nhiều chất dinh dưỡng đã bị mất

Mặc dù vậy, đây vẫn là phương pháp xử lý rác

thải nông nghiệp được cho là hiệu quả nhất và đáng được chú ý nhất hiện nay

4 pha chính của quá trình ủ phân

• Pha 1: Pha sản nhiệt (nhiệt độ tăng lên rất

Hình 1 Các pha nhiệt của quá trình ủ phân

Các pha chính ủ phân…

• Sau khi nhiệt độ lên tới đỉnh điểm nó bắt đầu giảm

(pha nguội) ta tiến hành đảo phân nhằm cung cấp tiếp oxy, độ ẩm, và điều chỉnh lại tỉ lệ cacbon và nitơ

để thúc đẩy nhiệt độ tăng trở lại Quá trình

compost kết thúc (pha chín) khi sản phẩm cuối cùng

có cấu trúc đồng nhất, có màu nâu đen và lượng

chất cũng như kích thước đống phân sẽ giảm xuống đồng thời lượng mùn sẽ tăng lên, tỉ lệ cacbon và

nitơ giảm, pH giảm.

55

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân

Sự lưu thông khí

• giúp cung cấp oxy

• giúp loại bỏ lượng nước thừa, mùi trong phân

và nhiệt lượng dư thừa

Các yếu tố ảnh hưởng…

Độ ẩm

• Thiết yếu để duy trì hoạt động của hệ VSV

• giai đoạn đầu: duy trì độ ẩm 50 – 60%

• giai đoạn kết thúc: giữ 30%

57

– vượt quá 40/1 làm hạn chế sự phát triển VSV

– dưới ngưỡng 20/1 thì sinh mùi trong đống ủ

– Tỷ lệ cacbon/nitơ ở sản phẩm cuối cùng thường nằm trong khoảng 10/1 - 15/1.

Các yếu tố ảnh hưởng…

Nhiệt độ

• Quá trình compost đòi hỏi 2 giới hạn nhiệt đó là: giới hạn nhiệt của hệ VSV ưa nhiệt ôn hòa (mesophilic) và hệ VSV chịu nhiệt

Các yếu tố ảnh hưởng…

Nhiệt độ…

• Nhiệt độ cao là dấu hiệu đặc trưng cho hoạt

động của VSV hiếu khí Hầu hết các tác nhân

gây bệnh đều bị tiêu diệt ở 550C đồng thời giới hạn nhiệt để phân hủy nguyên liệu là 620C

• Đảo phân nhằm lưu thông khí và bổ sung nước

là 2 điều kiện hữu hiệu để điều chỉnh nhiệt độ

Các yếu tố ảnh hưởng…

pH

• Đóng vai trò quan trọng làm giảm lượng NH3bay hơi qua đó giảm mùi và giữ được nitơ

đóng vai trò dinh dưỡng cho cây

• Giá trị pH tối ưu từ 5,5 đến 8

61

Các yếu tố ảnh hưởng…

Hàm lượng lignin

• Lignin là một trong những thành phần chính của tế bào thực vật, cấu trúc hóa học rất phức tạp, có thể chống lại các tác động của VSV  ảnh hưởng tới quá trình ủ phân

• Có thể điều chỉnh hàm lượng lignin thông qua việc điều chỉnh thành phần nguyên liệu đem ủ

63

Các yếu tố ảnh hưởng…

Tần suất đảo …

• Thông thường khi nhiệt độ giảm xuống khoảng 40 0 C ta tiến

hành đảo lần thứ nhất Sau đó nhờ việc theo dõi nhiệt độ

thường xuyên ta sẽ biết được thời điểm đảo thích hợp Trong quá trình đảo ta có thể tiến hành bổ sung thêm nước, các chất cần thiết khác để cân bằng độ ẩm và tỉ lệ cacbon/nitơ cũng như thúc đẩy hệ VSV phát triển bằng các chất sinh học Quá trình này tiến hành cho tới khi ta thu được sản phẩm cuối cùng là

một chất đồng nhất có màu nâu đen, mịn, giàu chất mùn

Lưu ý: Nếu nguyên liệu dùng để ủ bao gồm xác ĐV và chất thải của chúng thì chỉ đảo khi toàn bộ các mô mềm đã bị phân hủy hết.

Các yếu tố ảnh hưởng…

Sơ chế nguyên liệu

• Trước khi ủ cần tính toán lượng nguyên liệu

cần dùng cho từng loại theo công thức ủ nhất định để đạt được tỉ lệ cacbon/nitơ thích hợp cho hiệu quả cao nhất

• Sơ chế tùy từng loại nguyên liệu: làm nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc, làm héo, đập nát…

trước khi ủ

Các yếu tố ảnh hưởng…

Một số yếu tố khác

• Có thể dùng vôi để phá vỡ cấu trúc lignin của

tế bào thực vật, giúp quá trình phân hủy thuận lợi hơn Tuy nhiên trong một số trường hợp

dùng vôi bột có thể làm mất nhiều nitơ

67

HẾT CHƯƠNG 7