Nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay và acid sunfuric tới sự phát thải amoniac và vi sinh vật khi bổ sung vào đệm lót sinh học

Hiện nay đệm lót sinh học đã được sử dụng rất phổ biến trong ngành chăn nuôi bởi những lợi ích to lớn mang lại cho người chăn nuôi để giải quyết những vấn đề nan giải từ trước đến nay nh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

-

NGUYỄN THỊ THƯƠNG Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY VÀ ACID SUNFURIC

TỚI SỰ PHÁT THẢI AMONIAC VÀ VI SINH VẬT KHI BỔ SUNG VÀO ĐỆM LÓT SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Khóa học: 2013 – 2017

Thái nguyên – năm 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

-

NGUYỄN THỊ THƯƠNG Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TRO BAY VÀ ACID SUNFURIC

TỚI SỰ PHÁT THẢI AMONIAC VÀ VI SINH VẬT KHI BỔ SUNG VÀO ĐỆM LÓT SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành: Công nghệ sinh học

Khóa học: 2013 – 2017 Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Tuấn Hà

TS Nguyễn Xuân Vũ

Thái nguyên – năm 2017

Em xin chân thành cảm ơn ThS Bùi Tuấn Hà đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp này

Qua đây em xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, người thân luôn quan tâm, động viên, chia sẻ và giúp đỡ em trong thời gian học tập tại trường để em có thể hoàn thành tốt khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 19 tháng 05 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thương

ii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Lượng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi 13

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền 21

Bảng 2.3: Một số những chất men bổ sung trong chăn nuôi được sản xuất và nhập khẩu 28

Bảng 3.1 Thiết bị và dụng cụ sử dụng cho nghiên cứu 33

Bảng 3.2 Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu 34

Bảng 3.3: Các công thức thí nghiệm 36

Bảng 3.4 Thành phần môi trường LB 38

Bảng 4.1: Kết quả khi xử lí NH3 trong đệm lót sinh học bằng tro bay 43

Bảng 4.2: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay tới hàm lượng vi khuẩn hiếu khí tổng số của đệm lót sinh học 45

Bảng 4.3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay tới hàm lượng nitơ tổng số 46

Bảng 4.4: Kết quả nghiên cứu khi xử lí NH3 bằng acid sunfuric 48

Bảng 4.5: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của acid sunfuric tới hàm lượng vi khuẩn hiếu khí tổng số 49

Bảng 4.6: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của acid sunfuric tới hàm lượng nitơ tổng số 51

iii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 3.1: Sơ đồ thí nghiệm 35

Hình 3.2 Sơ đồ pha loãng mẫu lỏng theo dãy thập phân 39

Hình 3.3 Sơ đồ pha loãng mẫu cấy lên đĩa thạch 39

Hình 4.1: Kết quả khi xử lí NH3 trong đệm lót sinh học bằng tro bay 44

Hình 4.2: Hàm lượng vi khuẩn hiếu khí/g đệm lót 45

Hình 4.3: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay tới hàm lượng nitơ tổng số 47

Hình 4.4: Kết quả nghiên cứu khi xử lí NH3 bằng acid sunfuric 48

Hình 4.5: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của acid sunfuric tới hàm lượng vi khuẩn hiếu khí tổng số 50

Hình 4.6: Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của acid sunfuric tới hàm lượng nitơ tổng số 51

iv

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

Tên thuật ngữ viết tắt Nghĩa đầy đủ của thuật ngữ

v

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC CÁC BẢNG ii

DANH MỤC CÁC HÌNH iii

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT iv

MỤC LỤC v

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

2.1.1 Cơ sở lí luận 4

2.1.2 Đệm lót sinh học 6

2.1.3 Lịch sử của đệm lót sinh học 7

2.1.4 Ưu điểm và nhược điểm khi dùng đệm lót sinh học 8

2.1.5 Vai trò của vi sinh vật trong lớp đệm lót 11

2.2.Tổng quan về NH3 13

2.2.1 Tính chất của NH3 14

2.2.2 Ảnh hưởng của NH3 14

2.2.3 Cơ chế sinh NH3 16

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng NH3 17

2.2.5.Các phương pháp xử lí NH3 trong chuồng nuôi 17

2.3 Tro bay 20

vi

2.3.1 Khái niệm 20

2.3.2 Thành phần 21

2.3.3 Các thành phần hóa học của tro bay 21

2.3.4 Phân loại 22

2.3.5 Ứng dụng của tro bay 22

2.4 Acid sunfuric (H2SO4) 23

2.4.1 Tính chất của acid sunfuric 23

2.4.2.Ứng dụng 24

2.4.3 Giảm phát thải NH3 bằng cách thêm acid sunfuric 25

2.5 Tình hình nghiên cứu và xử lí chất thải chăn nuôi trong nước và trên thế giới 25 2.5.1 Tình hình nghiên cứu và xử lí chất thải chăn nuôi trong nước 25

2.5.2 Tình hình nghiên cứu và xử lí chất thải chăn nuôi trên thế giới 29

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

3.1 Đối tượng, vật liệu và phạm vi nghiên cứu 33

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 33

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 33

3.2 Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu 33

3.3 Vật liệu, dụng cụ, hóa chất và thiết bị sử dụng 33

3.4 Nội dung nghiên cứu 34

3.5 Phương pháp nghiên cứu 34

3.5.1 Phương pháp lấy và xử lí mẫu 34

3.5.2 Thiết kế thí nghiệm 36

3.5.3 Phân tích hàm lượng NH3 phát thải 36

3.5.4.Phương pháp phân tích vi sinh vật tổng số 37

3.5.5 Phương pháp phân tích Nitơ tổng số 40

3.5.6 Phương pháp xử lí số liệu 42

Phần 4.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

4.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tro bay khi bổ sung vào đệm lót sinh học 43 4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của acid sunfuric khi bổ sung vào đệm lót sinh học 47

vii

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Kiến nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC

1

Phần 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam là nước nông nghiệp, trong thời kỳ đổi mới ngành chăn nuôi

có những bước phát triển nhanh chóng, mô hình trang trại chăn nuôi tập trung được nhân rộng trong toàn quốc Mỗi năm cả nước có khoảng 60 triệu tấn chất thải vật nuôi, trong đó chỉ có khoảng 50% được xử lý, số còn lại được sử dụng trực tiếp bón cho cây trồng hoặc làm thức ăn cho cá Do chỉ tập trung đầu tư để nâng cao năng suất và chất lượng vật nuôi, phần nhiều các trang trại chưa chú trọng đến công tác kiểm soát, quản lý chất thải nên làm phát sinh dịch bệnh, tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng và ảnh hưởng trực tiếp đến việc phát triển bền vững của ngành chăn nuôi Tại nhiều địa phương người dân còn coi chất thải chăn nuôi là phân bón, không quan tâm đến việc xử lý hoặc nếu có cũng chỉ ủ đống để chờ bón cho cây trồng theo mùa vụ Đây là một trong các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và lây truyền các dịch bệnh cho người, vật nuôi và cây trồng [16]

Số liệu từ Viện Chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) cho thấy: nồng độ khí H2S và NH3 (hai chất khí thải độc trong môi trường) trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần, gây mùi hôi thối, rất khó chịu Tổng số vi sinh vật, bào tử nấm và trứng giun sán… cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép Chất thải chăn nuôi cũng tác động trực tiếp đến môi trường và sức khỏe con người Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa [45]

Một số biện pháp xử lý ô nhiễm đã và đang sử dụng như thu gom chất thải, dọn chuồng hàng ngày, sử dụng bể biogas, ủ phân, làm thức ăn cho

2

cá đã phần nào giải quyết được vấn đề quản lý phân và chất thải chăn nuôi Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm mùi và các khí thải độc hại thì vẫn chưa được giải quyết triệt để

Vì vậy, việc đề xuất các giải pháp cải thiện môi trường trang trại chăn nuôi gia cầm là cần thiết, đáp ứng được xu thế phát triển và bảo vệ môi trường

Hiện nay đệm lót sinh học đã được sử dụng rất phổ biến trong ngành chăn nuôi bởi những lợi ích to lớn mang lại cho người chăn nuôi để giải quyết những vấn đề nan giải từ trước đến nay như ô nhiễm môi trường, bệnh tật, chi phí làm vệ sinh chuồng trại, chi phí xử lí chất thải [14]

Từ những yêu cầu cấp bách của việc bảo vệ môi trường chăn nuôi nông

nghiệp chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài"Nghiên cứu ảnh hưởng của

tro bay và acid sunfuric tới sự phát thải amoniac và vi sinh vật khi bổ sung vào đệm lót sinh học", nhằm tìm ra giải pháp xử lí chất thải chăn nuôi có

hiệu quả, bảo vệ môi trường

1.2 Mục tiêu của đề tài

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

Đánh giá được ảnh hưởng của tro bay và acid sunfuric tới sự phát thải amoniac trong không khí

Đánh giá ảnh hưởng của tro bay và acid sunfuric tới hàm lượng N tổng

số trong đệm lót

Đánh giá ảnh hưởng của tro bay và acid sunfuric tới hàm lượng vi sinh vật trong đệm lót

3

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp nguồn tài liệu khoa học phục

vụ cho nghiên cứu và giảng dạy

Cung cấp thông tin về ảnh hưởng của tro bay và acid sunfuric tới lượng phát thải amoniac và vi sinh vật trong đệm lót sinh học đối với phương thức chăn nuôi nông hộ và tác động đến môi trường chăn nuôi

Kết quả nghiên cứu là nguồn tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu thuộc cùng lĩnh vực liên quan

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề xuất ra phương pháp xử lý chuồng nuôi an toàn, tốt cho môi trường, giảm lượng NH3 phát thải trong không khí và giảm gây bệnh cho vật nuôi, tới sức khỏe của người lao động tại chuồng

4

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

2.1.1 Cơ sở lí luận

2.1.1.1 Chất thải chăn nuôi

Ở nước ta hiện nay, mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra trên 73 triệu tấn chất thải rắn bao gồm phân khô, thức ăn thừa và 20 - 30 triệu khối chất thải lỏng (phân lỏng, nước tiểu, chất rửa chuồng trại) Trong đó, khoảng 50% lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20 - 24 triệu tấn) xả thẳng ra tựnhiên hoặc sử dụng không qua xử lý Một phần không nhỏ trong số

đó là chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm Đây là những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

2.1.1.2 Đặc tính của chất thải chăn nuôi

Chất thải chăn nuôi đặc trưng nhất là phân Phân gồm các thành phần là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự tiêu hóa vi sinh hay men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được, axit amin thoát khỏi sự hấp thu…) Các khoáng chất dư thừa mà cơ thể không sử dụng được như P2O5, K2O, CaO, MgO… phần lớn xuất hiện trong phân Ngoài ra, còn có các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…) các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài, các chất dính vào thức ăn (tro, bụi…) các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn hay trong ruột bị tống ra ngoài… Lượng phân mà vật nuôi thải ra thay đổi theo lượng thức ăn và thể trọng, dựa vào thức ăn và thể trọng mà ta tính được lượng phân [33]

5

2.1.1.3 Chất thải chăn nuôi và nguy cơ ô nhiễm môi trường

Chất thải chăn nuôi: Là chất thải ra trong quá trình chăn nuôi, gồm ba dạng chủ yếu: Chất thải rắn (bao gồm chủ yếu là phân, chất độn chuồng, thức

ăn thừa và đôi khi là xác gia súc, gia cầm chết hàng ngày); chất thải lỏng (bao gồm nước rửa chuồng, nước tắm cho vật nuôi, nước tiểu, một phần phân); chất thải bán lỏng (gồm cả chất thải rắn và chất thải lỏng)

Nguy cơ ô nhiễm môi trường:

- Ô nhiễm do kim loại nặng: Các nguyên tố vi lượng, kim loại nặng, vật nuôi không tiêu hoá hết bài tiết ra ngoài theo đường phân làm thoái hoá đất, ức chế hoạt động của VSV, ô nhiễm nước ngầm, tích tụ trong nội tạng người và vật nuôi là nguyên nhân gây các loại bệnh tật

- Ô nhiễm do khí độc: Trong phân, nước thải của lợn có khoảng 40 loại khí độc khác nhau sinh ra từ quá trình thối rữa thức ăn thừa và xác động thực vật do hoạt động sống của vi khuẩn yếm khí Các khí thải H2S, NH3, CH4,

CO2, N2O gây mùi hôi thối khó chịu, kích thích trung khu hô hấp của người

và vật nuôi, có thể gây ngộ độc hoặc tử vong

- Ô nhiễm do vi sinh vật và ký sinh trùng (KST) gây bệnh: Theo tài liệu của FAO có khoảng 90 loại bệnh liên quan giữa người và gia súc mà phần lớn do các vi sinh vật và KST lan truyền từ chất bài tiết của vật nuôi bị bệnh vào không khí, nguồn nước, đất, nông phẩm, trong đó phổ biến và nguy hiểm nhất là nhóm vi khuẩn gây bệnh đường ruột [10]

2.1.1.4 Cơ sở thực tiễn

Trong những năm qua, ngành chăn nuôi nước ta ngày càng phát triển cả

về số lượng và chất luợng, đặc biệt là trong chăn nuôi gia cầm Số trang trại chăn nuôi theo quy mô công nghiệp được xây dựng ngày càng nhiều Song song với các tác động của chăn nuôi về bài toán kinh tế cho các hộ gia đình cũng kéo theo môi trường bị ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng Thế nhưng

6

trong thực tế, vấn đề môi trường chưa được các chủ trang trại chăn nuôi quan tâm đúng mức Hầu hết nguồn phân được thải ra sau khi xuất chuồng được thu dọn thủ công và không có biện pháp xử lý triệt để Lượng phân đó đuợc chuyên chở từ nơi này đến nơi khác gây ô nhiễm môi trường một cách nghiêm trọng Việc di chuyển lây lan mầm bệnh trong không khí, từ các trang trại sẽ gây ra những hậu quả đáng tiếc về dịch bệnh cho gia súc, gia cầm và chính con người [11]

2.1.2 Đệm lót sinh học

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi nước ta phát triển rất nhanh, nhiều giống gia súc, gia cầm được lai tạo, du nhập và sản xuất, đã đem lại lợi nhuận cao cho người chăn nuôi Nhiều hộ đã mạnh dạn đầu tư cơ sở vật chất như xây dựng chuồng trại, trang thiết bị, đầu tư con giống… áp dụng đồng bộ các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới vào sản xuất cho hiệu quả kinh tế khá cao Tuy nhiên tổng thể thì ngành chăn nuôi vẫn đang ở quy mô nhỏ lẻ, thiếu các biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người Có nhiều biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi như công nghệ biogas hiện đang được áp dụng phổ biến để xử lý vấn đề này Nhưng công nghệ biogas đã bộc lộ những nhược điểm đó là tiêu hao quá nhiều nước,

vi khuẩn chưa được khống chế hiệu quả, vẫn gây ô nhiễm môi trường, gây nguy cơ cao về bệnh truyền nhiễm và bệnh xương khớp, đặc biệt là đối với chăn nuôi lợn [6]

Nếu các chất thải phát sinh không được xử lý sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của vật nuôi và người chăn nuôi Hiện nay, có rất nhiều biện pháp để giải quyết vấn đề gây ô nhiễm môi trường của các loại chất thải Nuôi gia súc, gia cầm bằng đệm lót sinh học đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng để tăng năng suất, góp phần bảo vệ môi trường, tiết kiệm nước, không tốn công lao động, giảm bệnh cho vật nuôi

7

Sử dụng phương pháp sử dụng nền độn lót bằng nền sinh học tuy mới được đưa vào thử nghiệm ở một số nơi tại Việt Nam nhưng đã mở ra triển vọng tốt về xử lý chất thải trong chăn nuôi

Về nguyên lý cơ bản để làm đệm lót sinh học thì ta dùng các chế phẩm sinh học trộn vào đệm lót chuồng được làm từ các nguyên liệu như trấu, mùn cưa, các chế phẩm vi sinh, bột ngô và một số vật dụng khác có khả năng phân giải mạnh chất hữu cơ và ức chế các vi sinh vật có hại và gây bệnh nên có tác dụng lên men tiêu hủy phân, nước tiểu làm giảm khí độc và mùi hôi trong chuồng nuôi tạo môi trường trong sạch không ô nhiễm, ít ruồi muỗi và vi sinh vật gây hại, do đó vật nuôi sống thoải mái, giảm căng thẳng, tăng sinh trưởng

và sức đề kháng cao Trong men vi sinh có hàng triệu tế bào vi sinh vật hữu ích, khi được trộn với chất độn chuồng, các vi sinh vật này sẽ phân hủy những chất hữu cơ trong phân lợn và chất gây mùi hôi thối [13]

Đệm lót làm nền chuồng nuôi sẽ thay cho nền bê tông như truyền thống Các loại vi sinh vật sinh sôi phát triển sẽ phân giải toàn bộ nước tiểu và phân gia súc gia cầm thải ra Thời gian để phân giải nước tiểu mất khoảng 3 giờ, còn phân trong vòng 2-3 ngày Do đó, giảm đáng kể mùi hôi thối của phân, giảm ruồi muỗi, tạo môi trường thông thoáng cho gia súc gia cầm phát triển khỏe mạnh và không gây ảnh hưởng đến đời sống của con người

Nên ngày nay sử dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi gia súc, gia cầm là một tiến bộ kỹ thuật mới trong chăn nuôi, hiện đang được áp dụng tại nhiều địa phương trong cả nước.Đây là mô hình chuyển giao tiến bộ khoa học

kỹ thuật mới, mang lại hiệu quả cao về kinh tế và môi trường [17]

2.1.3 Lịch sử của đệm lót sinh học

Công nghệ đệm lót sinh học đầu tiên được ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp ở Nhật Bản từ đầu những năm 1980.Ngày nay đã có nhiều nước ứng dụng như: Trung Quốc, Hồng Kông, Hoa Kỳ, Anh, Thái Lan, Hàn Quốc… Ở

8

nước ta từ năm 2010 công nghệ này đã bắt đầu du nhập vào và phát triển Ngày 22 tháng 5 năm 2014 tại thành phố Phủ Lý, Bộ Nông nghiệp và PTNT

đã tổng kết 3 năm ứng dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi 2011 -2013và

đã có Thông báo số 2560/TB-BNN-VP ngày 30 tháng 5 năm 2014 ý kiến kết luận của Thứ trưởng Vũ Văn Tám

2.1.4 Ưu điểm và nhược điểm khi dùng đệm lót sinh học

2.1.4.1 Ưu điểm khi dùng đệm lót sinh học

Số liệu tổng hợp từ các kết quả nghiên cứu và thực tiễn chăn nuôi trên nền đệm lót sinh học cho thấy, đệm lót sinh học mang lại nhiều lợi ích, đó là:

- Vật nuôi (lợn, gà, vịt …) nuôi trên đệm lót sinh học khỏe mạnh, đồng đều, ít bệnh tật; vật nuôi tăng trọng nhanh do tăng khả năng tiêu hóa, hấp thu thức ăn và chất lượng thịt thơm ngon

- Việc phân giải phân, nước tiểu làm cho mùi hôi, khí độc trong chuồng nuôi hầu như không còn, tạo môi trường sống tốt cho vật nuôi, cải thiện môi trường sống cho người lao động và tạo cơ hội để phát triển chăn nuôi ngay cả gần các khu dân cư

- Đệm lót sinh học giúp tiết kiệm 60% nhân lực, vì:

+ Không còn phải sử dụng nhân lực dọn, rửa chuồng hàng ngày

+ Không sử dụng nhân lực để tắm rửa cho vật nuôi

+ Chỉ sử dụng nhân lực để cho vật nuôi ăn và quan sát diễn biến trạng thái của vật nuôi

- Đệm lót sinh học giúp tiết kiệm 80% nước trong chăn nuôi, vì:

+ Không sử dụng nước rửa chuồng

+ Không sử dụng nước để tắm rửa cho vật nuôi

+ Nước được sử dụng duy nhất cho vật nuôi uống và phun giữ độ ẩm cho nền chuồng (đệm lót chuồng luôn có độ ẩm 30%)

- Đệm lót sinh học giúp tiết kiệm 10% thức ăn, vì:

9

+ Vật nuôi không bị stress từ môi trường và hoạt động tự do

+ Vật nuôi thu nhận được một số chất từ nền đệm lót do sự lên men phân giải phân, nước tiểu, vỏ trấu, phụ phẩm nông nghiệp phơi khô băm nghiền nhỏ

+ Khả năng tiêu hóa, hấp thu thức ăn của vật nuôi tốt hơn do vật nuôi tiếp nhận được một số vi sinh vật có lợi

a Đối với chăn nuôi gà trên nền đệm lót

- Làm tiêu hết phân do đó mùi hôi thối, khí độc trong chuồng nuôi hầu như không còn, tạo môi trường sống tốt không ô nhiễm.Vì vậy:

+ Cải thiện môi trường sống cho người lao động

+ Tạo cơ hội phát triển chăn nuôi ngay ở nơi dân cư đông đúc

- Sẽ không phải thay chất độn trong suốt quá trình nuôi do đó giảm tối

đa nhân công dọn chuồng và nguyên liệu làm chất độn

- Giảm rõ tỷ lệ mắc bệnh đặc biệt là bệnh tiêu chảy và bệnh hen Giảm

tỷ lệ chết (gà đẻ 5%, gà thịt 2%) Vì vậy giảm công và chi phí thuốc trong việc chữa trị bệnh

- Tăng chất lượng đàn gà và chất lượng của sản phẩm

Úm gà trên đệm lót gà con khỏe mạnh, đồng đều, ít bị bệnh và tăng trưởng tốt sau này Gà nuôi trên nền đệm lót không bị thối bàn chân, không bị què chân, lông tơi mượt và sạch Thịt chắc, thơm ngon, giảm tồn dư kháng sinh

b Đối với chăn nuôi lợn trên nền đệm lót

Nuôi trên nền đệm lót sinh học đã tiết kiệm được điện, nước rửa chuồng, giảm ô nhiễm môi trường.Lợn con nuôi trên đệm lót sẽ khỏe mạnh, đồng đều, ít bị bệnh và tăng trưởng tốt Lợn nuôi trên nền đệm lót không bị thối bàn chân, không bị què chân, lông da bóng mượt và sạch, thịt chắc, thơm ngon, giảm tồn dư kháng sinh

10

Làm tiêu phân do đó mùi hôi, khí độc trong chuồng nuôi hầu như không còn, tạo môi trường sống tốt không ô nhiễm Từ đó cải thiện môi trường sống cho người lao động và tạo cơ hội có thể phát triển chăn nuôi nơi khu dân cư Giảm tỷ lệ bệnh, đặc biệt là bệnh tiêu chảy lợn con Vì vậy giảm công và chi phí thuốc, tăng chất lượng đàn lợn và chất lượng của sản phẩm

2.1.4.2 Nhược điểm khi dùng đệm lót sinh học

- Khi chăn nuôi trên nền đệm lót sinh học thì không được vệ sinh tiêu độc, khử trùng (do men sẽ bị tiêu diệt, làm đệm lót mất tác dụng khi sử dụng hóa chất khử trùng, vôi) Mặt khác, điều kiện môi trường đệm lót thuận lợi để men phân hủy phân, nước tiểu gia súc phát triển thì cũng là môi trường thuận lợi để các loại vi sinh vật khác xâm nhập (từ không khí, đất, nước và bản thân vật nuôi thải ra) Và thời gian sử dụng đệm lót càng lâu thì các vi sinh vật này tồn tại càng nhiều như những ổ mầm bệnh trong chuồng nuôi

Cần có những nghiên cứu sâu, chuyên ngành về mặt phát thải, vệ sinh

an toàn thực phẩm đối với sản phẩm thịt nuôi theo quy trình này, tác động của

hệ vi sinh vật đến môi trường sống

- Do nhiệt độ, độ ẩm cao (nhất là trong mùa hè) nên vật nuôi thường phải hoạt động nhiều (ủi tìm chỗ mát, tìm nước để nằm) làm tiêu hao nhiều năng lượng, ảnh hưởng không tốt đến khả năng tăng trọng Vấn đề stress nhiệt

do đệm lót gây ra, đặc biệt trong những tháng nóng nhất của mùa hè chưa được giải quyết có hệ thống và kinh tế

- Đệm lót sinh học chỉ thích hợp ở một số vùng, một số khu vực không

bị ảnh hưởng của nước ngầm, lũ lụt Khi làm đệm lót sinh học cần tìm hiểu mực nước ngầm và khả năng lũ ngập; ở những vùng có mực nước ngầm cao hoặc vùng đất trũng dễ ngập nước, bắt buộc phải làm nền cao Nếu lớp đệm lót làm âm xuống dưới mặt đất từ 40-60cm, chắc chắn nước sẽ tràn vào gây chết men và đệm lót hoàn toàn không sử dụng được

11

- Trong số các nguyên liệu làm đệm lót thì mùn cưa chiếm tới 2/3 khối lượng, cần nghiên cứu thử nghiệm các nguyên liệu khác từ phụ phẩm nông nghiệp để thay thế cho mùn cưa vì khi sử dụng nguyên liệu này với số lượng lớn, nguồn cung cấp nguyên liệu không ổn định, sẽ khó triển khai áp dụng ra diện rộng

- Mặt khác, trong quá trình nuôi phải bảo dưỡng, đảo xới tơi đệm lót Đây là một công việc nặng nhọc cần nghiên cứu và thử nghiệm máy cầm tay

để xới, đảo đệm lót khi áp dụng ở quy mô chăn nuôi trang trại

2.1.5 Vai trò của vi sinh vật trong lớp đệm lót

2.1.5.1 Tiêu hủy phân và mùi hôi

Một số vi sinh vật hữu ích có khả năng phân giải và đồng hóa các chất thải động vật như phân, nước tiểu Quá trình phân giải này tạo thành các thành phần trao đổi chất có tác dụng khử mùi trong chuồng trại như axit hữu

cơ (trung hòa và cố định NH3), rượu (trung hòa mùi lạ và diệt virus…), các enzyme, các chất loại kháng sinh… Đặc biệt, vi sinh vật đồng hóa phân nước tiểu để tạo thành protein của chính bản thân chúng, nguồn protein vi sinh vật này được động vật sử dụng

Tác dụng khử mùi hôi và khí độc quan trọng nhất là do vi sinh vật Vi

sinh vật có ích thực hiện sự giảm mùi theo hai cách:

+ Ức chế và khử vi khuẩn lên men gây thối trong độn chuồng do tác dụng cạnh tranh của vi sinh vật có lợi

Trong thành phần của tổ hợp vi sinh vật được đưa vào xử lý độn chuồng có những chủng có thể sử dụng các khí độc làm nguồn dinh dưỡng cho sự sinh trưởng phát triển của mình, do đó mà góp phần làm giảm nhanh khí độc trong đệm lót (phân mới thải ra đã có nhiều khí thối độc do sự lên

men của các vi khuẩn thối rữa trong ruột già động vật)

12

+ Sự lên men oxi hóa của vi sinh vật để phân giải phân thành các chất không có mùi Đó là sự oxy hóa triệt để các chất dinh dưỡng trong phân để thu năng lượng và tạo ra CO2và nước Nhờ đó mà có thể giảm lượng lớn khí

độc trong chuồng nuôi

2.1.5.2 Duy trì sự cân bằng sinh thái vi sinh vật trong chuồng nuôi

Chế phẩm vi sinh sử dụngđể xử lý phân và rác thải động vật bao gồm một tập hợp các vi sinh vật được chọn lọc rất nghiêm ngặt theo các tiêu chí về đặc điểm sinh hóa học cụ thể Một trong những tiêu chí quan trọng là giữa chúng phải có được mối quan hệ cộng sinh và hỗ sinh để từ đó tạo ra sự cân bằng sinh thái trong môi trường mà chúng tồn tại

Nếu giữa các chủng vi sinh vật không có được mối quan hệ tương hỗ thì chắc chắn tổ hợp vi sinh vật được chọn lọc và tập hợp sẽ bị phá vỡ trong một thời gian ngắn Bởi lẽ sự phát triển độc lập của từng chủng trong môi trường nhiều chất thải sẽ chịu sự tác động của nhiều yếu tố, trong đó có cả sự canh tranh ngay trong các chủng của tổ hợp với nhau và sự cạnh tranh của nhiêu vi khuẩn có hại có mặt trong chất thải Sự cân bằng sinh thái vi sinh vật trong chuồng nuôi sẽ ức chế các vi khuẩn gây thối, vi khuẩn gây bệnh trong chuồng nuôi, làm giảm mùi hôi trong chuồng và giảm bệnh cho gia súc

Hệ vi sinh vật trong chuồng nuôi luôn giúp duy trì cân bằng hệ sinh thái theo hướng có lợi cho vật nuôi, luôn đảm bảo đủ số lượng một mặt phân giải chất thải, mặt khác ức chế vi sinh vật gây bệnh hoặc có hại bảo

vệ đàn vật nuôi

2.1.5.3 Tiêu diệt vi khuẩn có hại và gây bệnh trong chuồng nuôi

Phần lớn vi sinh vật gây hại cho vật nuôi, virus không thích ứng với môi trường đệm lót và bị tiêu diệt là vì: vi sinh vật của đệm lót lên men tạo môi trường đệm lót là môi trường axit, pH thấp, giàu khí CO2, nhiệt

độ cao, đồng thời vi sinh vật có lợi phát triển nhanh áp đảo về số

13 lượng.Các vi sinh vật trong độn lót đồng hóa chất hữu cơ từ chất thải của vật nuôi tạo thành protein của chính vi sinh vật, nguồn protein này được vật nuôi sử dụng một phần

2.1.5.4 Tăng cường sức kháng bệnh và khả năng miễn dịch

Nguyên nhân có thể là do môi trường sạch sẽ, không bị các phản ứng stress do tâm lý hay do môi trường, con vật có môi trường sống tự nhiên, khôi phục được bản năng sống nguyên thủy nên sống khỏe mạnh Tăng cường sức kháng bệnh vàkhả năng miễn dịch nhưng cơ bản nhất phải kể đến là sự lên men của các vi sinhvậtcó ích đã ức chế các vi trùng gây bệnh [12]

2.2.Tổng quan về NH 3

Bảng 2.1: Lƣợng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi

STT Loại gia súc, gia cầm Lƣợng phân mỗi ngày

Nguồn: Nguyễn Quế Côi, (2006) [4]

Bảng 2.1 cho thấy lượng phân thải ra mỗi ngày chiếm tỷ lệ cao nhất là

ở bò sữa 7,00 - 8,00% thể trọng; tiếp đến là bò thịt, lợn, gà theo thứ tự lần lượt là: 5,00 - 8,00%; 6,00 - 7,00%; 5,00% thể trọng Qua đây, ta thấy số lượng vật nuôi càng lớn thì lượng chất thải thải ra ngoài môi trường càng nhiều Đây cũng chính là vấn đề đáng lo ngại chomôi trường hiện nay

Trong chăn nuôi, khối lượng chất thải rất lớn bao gồm cả phân, nước tiểu và nước rửa chuồng Chất thải thường có ẩm độ từ 95-98,5%, trong đó chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose, protide, acid amine, chất béo, hydrate cacbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, thức ăn thừa Các hợp chất vô cơ chiếm 20-30% trong đó gồm cát đất, muối urea, ammonium,

14

muối clorua Các hợp chất hóa học trong phân và nước thải dễ dàng phân hủy, trong điều kiện thiếu oxy sự phân hủy các hợp chất hữu cơ theo con đường yếm khí tạo ra các khí như CH4, NH3… tạo mùi hôi khó chịu trong khu vực chăn nuôi và ảnh hưởng môi trường không khí

Theo Gürdil và cs (2001), ô nhiễm chuồng nuôi là một trong những vấn đề lớn của chăn nuôi Các chất khí độc hại trong chuồng nuôi được sinh

ra trong quá trình trao đổi chất cũng như trong quá trình phân hủy của chất thải (phân, nước tiểu) bao gồm CH4, H2S, CO2, và NH3, trong số đó chủ yếu

là khí NH3 Các khí độc này không những ảnh hưởng đến sức khỏe của gia súc,gia cầm, người chăn nuôi mà còn gây ra mùi khó chịu [29]

2.2.1 Tính chất của NH 3

Khí NH3 là loại khí thải do sự phân giải của phân gia súc, gia cầm trong chuồng nuôi Khí NH3 không màu, có mùi hắc và là một trong những khí độc gây ô nhiễm môi trường chủ yếu trong chuồng nuôi, mùi nhận thấy khi nồng

độ ở 5 - 18 ppm (Jacobson và cs., 2003)[34].Thuật ngữ amoniac có nguồn gốc

từ một liên kết hoá học có tên là "clorua ammoni" được tìm thấy gần đền thời thần Mộc tinh Ammon ở Ai Cập

Khí NH3 có thể tồn tại trong không khí trong khoảng 14 – 36 giờ tùy thuộc vào điều kiện thời tiết và nó có thể bay xa tới 500m kể từ nơi chứa phân (Fowler và cs., 1998)[27]

Người đầu tiên chế ra amoniac nguyên chất là nhà hoá học Dzozè Prisly.Ông đã thực hiện thành công thí nghiệm của mình vào năm 1774 và khi

đó người ta gọi amoniac là chất khí kiềm (Nguyễn Ngọc Trung, 2017) [18]

2.2.2 Ảnh hưởng của NH 3

NH3 dễ hòa tan vào nước và niêm dịch Vì tính chất đó, NH3 dễ dàng hòa tan vào mồ hôi, chất tiết ở da, dễ xâm nhập vào màng nhày của niêm mạc mắt và đường hô hấp kích thích gây chảy nước mắt, nước mũi,

15

ho, hắt hơi NH3 có thể gây viêm loét niêm mạc, gây mù mắt và gây stress cho gia súc, gia cầm

Nếu hô hấp với một lượng NH3 nhỏ trong thời gian dài sẽ làm giảm sức

đề kháng của cơ thể, tạo điều kiện phát sinh các bệnh nhất là các bệnh về đường hô hấp Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng NH3 trong chuồng nuôi lớn hơn 25 ppm không những làm giảm tăng trọng và chuyển hóa thức

ăn mà hệ hô hấp của gà cũng bị ảnh hưởng do các nhung mao ở phế quản bị phá hủy, dẫn đến sức đề kháng đối với bệnh đường hô hấp giảm, làm cho mầm bệnh dễ dàng xâm nhập và có cơ hội gây bệnh(Carlile, 1984) [24]

Khí NH3 gây kích thích thần kinh tam thoa, gây co thắt khe thanh môn, hệ cơ khí quản, phế quản, tích nước ở phổi Nếu NH3 vào máu sẽ làm tăng lượng kiềm dự trữ ở máu, tăng pH máu gây hiện tượng trúng độc kiềm, đồng thời khi vào máu sẽ gây methemoglobin Chỉ tiêu vệ sinh cho phép NH3trong không khí chuồng nuôi theo tiêu chuẩn ngành tối đa là 10 ppm [35]

Khi nuôi gà ở chuồng nuôi có hàm lượng khí NH3 là 25 ppm sẽ làm giảm hàm lượng hemoglobin, giảm trao đổi khí và hấp thu các chất dinh dưỡng giảm cho nên thể trọng của gà sẽ giảm 4% Khi hàm lượng khí 75-100ppm, gây những biến đổi trong biểu mô đường hô hấp, làm mất lớp

vi mao và tăng số lượng của tế bào tiết màng nhầy, nhịp tim và hô hấp bị ảnh hưởng và có thể gây chảy máu trong các túi khí phế quản (Lại Thị Cúc, 1994)[5]

NH3 có thể hòa tan vào trong nước và do vậy có thể xâmnhậpvào màng nhày trong mắt và đường hô hấp.Lượng NH3 ≥ 100ppm có thể gây loét niêm mạc, gây mù mắt với các dấu hiệu của sự tăng tích nước mắt, thở nông và những tổn thương ở mũi (Hulzebosch, 2004[31]; Blanes-Vidal và cs.,2008[22]) Nồng độ này cũng làm tỷ lệ tăng trọng, khả năng thu nhận thức ăn, tỷ lệ đẻ, khối lượng trứng của gà đẻ (Amer và cs., 2004) [2]

NH3 bốc hơi

2.2.3 Cơ chế sinh NH 3

Khả năng hấp thụ nitơ và photpho của gia súc, gia cầm rất kém, nên khi

ăn thức ăn có chứa nito, photpho vào thì chúng bị bài tiết theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi thường chứa hàm lượng nitơ và photpho rất cao Hàm lượng nitơ tổng số trong nước thải của trại chăn nuôi đo được khi ra biogas từ 571 - 594 mg/l, photpho từ 13,8-62mg/l (Jongbloed và Lenis, 1992), đối với gia súc khi ăn vào 100g nitơ thì 30g được giữ lại cơ thể, 50g bài tiết ra ngoài theo nước tiểu dưới dạng ure, còn 20g ở dạng phân nitơ khó phân hủy

và an toàn cho môi trường

-Sau khi vào cơ thể, NH3 sẽ được biến đổi thành ure theo phản ứng: 2NH3 + CO2→ (NH2)2CO + H2

Nitơ bài tiết ra ngoài theo nước tiểu và phân dưới dạng ure Sau đó ure nhanh chóng chuyển hoá thành NH3 theo phương trình sau:

(NH2)2CO + H2O → NH4OH + CO2 →← NH3↑ + CO2 + H2O

Khi nước tiểu và phân bài tiết ra ngoài, vi sinh vật sẽ tiết ra enzime ureaza chuyển hoá ure thành NH3, NH3 phát tán vào không khí gây mùi hôi hoặc khuyếch tán vào nước làm ô nhiễm nguồn nước

Amoniac sau đó có thể phản ứng với các hợp chất NOx hoặc

SOx trong khí quyển để tạo thành amoni nitrat hoặc các hạt amoni sulfat có

+ Khi pH tăng, NH4+ sẽ chuyển thành NH3

+ Khi pH giảm, NH3 chuyển thành NH4

+

enzyme ureaza

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng NH 3

Các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng NH3 trong chuồng nuôi có thể do:

sử dụng đệm lót chuồng cũ hoặc không được thay trong thời gian dài dẫn đến

sự tích tụ NH3 trên ngưỡng cho phép, đệm lót chuồng ướt (độ ẩm > 30 - 40%), nhiệt độ cao, pH của đệm lót > 8, và sự có mặt của các vi khuẩn, nấm men, nấm mốc sẽ nhanh chóng phân hủy axit uric thành NH3 Các hợp chất hóa học trong phân và nước thải dễ dàng phân hủy, trong điều kiện thiếu oxy

sự phân hủy các hợp chất hữu cơ theo con đường yếm khí tạo ra các khí như

CH4, NH3 tạo mùi hôi khó chịu trong khu vực chăn nuôi và ảnh hưởng môi trường không khí [20]

Hàm lượng NH3 trong không khí chuồng nuôi phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như nhiệt độ, độ ẩm lớp độn lót, mức độ vệ sinh chuồng trại, mật độ nuôi, khẩu phần ăn… (Büscher và cs.,1994 [23]; Kavolelis, 2003[36]) Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào độ pH, nếu độ pH trên 7 sự giải phóng nhanh, dưới 7 giải phóng chậm (độ pH phân gà, lợn khoảng 8,5) (Choi và Moore, 2008[30]; Liang, 2011[37])

Việc sử dụng đệm lót cũng làm giảm pH của phân từ đó làm giảm sự thải NH3 [30]

2.2.5.Các phương pháp xử lí NH 3 trong chuồng nuôi

2.2.5.1 Phương pháp sinh học kết hợp màng lọc (MBR)

Công nghệ MBR là công nghệ xử lý vi sinh nước thải bằng phương

18 pháp lọc màng MBR là viết tắt cụm từ Membrance Bio Reator (Bể lọc sinh học bằng màng) Đây là công nghệ đã được các chuyên gia trong nước, nước ngoài nghiên cứu và ứng dụng vào công nghệ xử lý nước thải

Công nghệ MBR là công nghệ mới, xử lý nước thải kết hợp dùng màng

với hệ thống bể sinh học thể động thông qua quy trình vận hành bể MBR sục

khí và công nghệ dòng chảy gián đoạn

Ở Việt Nam, mặc dù công nghệ lọc màng mới được bắt đầu thử nghiệm trong một vài năm trở lại đây và chủ yếu ứng dụng trong việc xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải bệnh viện Việc kết hợp công nghệ MBR với các công nghệ truyền thống nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và tăng tỷ lệ tái sử dụng nước thải, bước đầu đã cho thấy những kết quả khả quan Tuy nhiên, việc ứng dụng công nghệ MBR để xử lý các nguồn nước thải có tải trọng ô nhiễm cao như nước thải chăn nuôi còn rất khiêm tốn

2.2.5.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học

Chăn nuôi sinh thái là hệ thống chăn nuôi không có chất thải, không gây ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nguyên vật liệu, sử dụng tài nguyên và kỹ thuật rẻ tiền, chăn nuôi không lạm dụng thuốc kháng sinh và hóa chất hóa học, sử dụng công nghệ vi sinh làm nền tảng Sử dụng công nghệ vi sinh trong chăn nuôi hiện nay đã và đang là một trong những hướng đi mới mẻ được nghiên cứu và phát triển ở nhiều nơi Với những hộ chăn nuôi tập trung, lượng phân sinh ra rất lớn vì thế để xử lý phân hiệu quả, nhanh đạt tiêu chuẩn phân bón và vệ sinh là rất cần thiết cho việc giải quyết ô nhiễm môi trường cho cộng đồng khu vực Việc sử dụng các chế phẩm sinh học như chế phẩm

EM có tác dụng làm tăng cường khả năng xử lý phân, rút ngắn thời gian ủ, thỏa mãn các yêu cầu về vệ sinh môi trường tái sử dụng chất thải chăn nuôi (Nguyễn Hoài Châu, 2007) [1]

19

2.2.5.3.Phương pháp hóa học

Trong xử lý mùi bằng phương pháp hóa học,các hợp chất mùi được hấp thụ và sau đó bị oxy hóa bởi các chất có tính oxy hóa.Lợi thế của phương pháp này là nồng độ của dung dịch có thể thay đổi để đáp ứng với biến động mức độ mùi Các hệ thống này thường là phương pháp ít tốn kém nhất trong

xử lý mùi cường độ cao Diện tích và chi phí cho phương pháp này thường nằm giữa “oxy hóa nhiệt” và “lọc sinh học”

Việc áp dụng kỹ thuật nào phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với chăn nuôi lợn bằng phương pháp ướt kiểu chuồng kín (thông gió để làm thoáng và duy trì nhiệt độ trong chuồng là bắt buộc) thì khả thi nhất là xử lý hóa học hoặc lọc sinh học Tuy nhiên lọc sinh học bị ràng buộc bởi yếu tố quạt hút khí, với một hệ thống xử lý nhất định thì quạt hút phải đảm bảo áp lực tối thiểu đủ để đẩy khí qua lớp vật liệu tiếp xúc Trong khi với chuồng nuôi lợn như đã nêu thì khi trời nóng thì sử dụng nhiều quạt thông gió và đưa nước làm qua giàn mát để giảm, trời mát thì chỉ chạy quạt thông gió với lượng hạn chế đủ để làm thoáng khí trong chuồng nuôi Xử lý hóa học nếu áp dụng kỹ thuật tiếp xúc cũng bị hạn chế trên, tuy nhiên có thể áp dụng kỹ thuật đưa dung dịch hóa chất vào trong chuồng nuôi, khi đó hóa chất cần đáp ứng yêu cầu là thân thiện với động vật máu nóng

Các phương pháp kiểm soát sự bay hơi của NH3 từ phân gia cầm đã được tìm kiếm từ lâu, bởi vì NH3 có những ảnh hưởng bất lợi đáng kể đến chất lượng chăn nuôi.Các yếu tố cần được tính đến khi quản lý phân thành công và giảm bớt sự bay hơi của NH3 là nhiệt độ không khí, tốc độ thông gió,

độ ẩm, tuổi, độ pH của phân, hàm lượng hơi nước, nhiệt độ phân.Một trong những yếu tố quan trọng nhất có thể ảnh hưởng đến việc giải phóng NH3 là độ

pH Rất ít NH3 đã được giải phóng khỏi phân có độ pH dưới 7, trong khi nó

20

đã được giải phóng nhanh chóng với độ pH trên 8 [15]

Một số phương pháp để giảm lượng N thải ra và NH3 trong chuồng nuôi đã được nghiên cứu Các phương pháp chính bao gồm chế độ ăn kiêng, thông gió đầy đủ, quản lý phân cẩn thận, sử dụng các chất phụ gia hóa học bổ sung vào chuồng nuôi, enzyme ăn kiêng, bảo quản phân, lọc bụi và mùi, sử dụng ozone để giảm mùi hôi và các kỹ thuật ứng dụng đất khác nhau Nhiều nhà khoa học đã báo cáo rằng phương pháp hiệu quả nhất để giảm sự phát thải

NH3 là sử dụng hóa chất như tro bay, acid sunfuric[42]

2.3 Tro bay

2.3.1 Khái niệm

Trong các nhà máy nhiệt điện, sau quá trình đốt cháy nhiên liệu than đá phần phế thải rắn tồn tại dưới hai dạng: phần xỉ thu được từ đáy lò và phần tro gồm các hạt rất mịn bay theo các khí ống khói được thu hồi bằng các hệ thống thu gom của các nhà máy nhiệt điện Trước đây ở châu Âu cũng như ở Vương quốc Anh phần tro này thường được cho là tro của nhiên liệu đốt đã được nghiền mịn Nhưng ở Mỹ, loại tro này được gọi là tro bay bởi vì nó thoát ra cùng với khí ống khói và “bay” vào trong không khí Và thuật ngữ tro bay (fly ash) được dùng phổ biến trên thế giới hiện nay để chỉ phần thải rắn thoát ra cùng các khí ống khói ở các nhà máy nhiệt điện

Tro bay (fly ash - FA) là những hạt tro rất nhỏ bị cuốn theo khí từ ống khói của các nhà máy nhiệt điện do đốt nhiên liệu than Loại phế thải này nếu không được thu gom, tận dụng sẽ không chỉ là một sự lãng phí lớn mà còn là một hiểm họa đối với môi trường, nhất là trong thời kỳ phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp hiện nay Chính vì vậy, việc nghiên cứu, xử lý, tận dụng tro bay trong các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật đã và đang được các nhà khoa học, công nghệ trong và ngoài nước quan tâm đặc biệt[17]

21

2.3.2 Thành phần

Tro của các nhà máy nhiệt điện gồm chủ yếu các sản phẩm tạo thành từ quá trình phân hủy và biến đổi của các chất khoáng có trong than đá Thông thường, tro ở đáy lò chiếm khoảng 25% và tro bay chiếm khoảng 75% tổng lượng tro thải ra Hầu hết các loại tro bay đều là các hợp chất silicat bao gồm các oxit kim loại như SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, CaO,… với hàm lượng than chưa cháy chỉ chiếm một phần nhỏ so với tổng hàm lượng tro, ngoài ra còn có một số kim loại nặng như Cd, Ba, Pb, Cu, Zn, Thành phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu than đá sử dụng để đốt và điều kiện đốt cháy trong các nhà máy nhiệt điện

2.3.3 Các thành phần hóa học của tro bay

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của tro bay theo vùng miền

22

2.3.4.Phân loại

- Theo cách phân loại của Canada, tro bay được chia làm ba loại

 Loại F: Hàm lượng CaO ít hơn 8%

 Loại CI: Hàm lượng CaO lớn hơn 8% nhưng ít hơn 20%

 Loại C: Hàm lượng CaO lớn hơn 20%

- Phân loại theo tiêu chuẩn ASTM:

 Tro bay là loại F nếu tổng hàm lượng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) lớn hơn 70%

 Tro bay là loại C nếu tổng hàm lượng (SiO2 + Al2O3+ Fe2O3) nhỏ hơn 70%

2.3.5.Ứng dụng của tro bay

Tro bay có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống kỹ thuật, các ứng dụng của tro bay được chia thành ba nhóm: ứng dụng công nghệ thấp, ứng dụng công nghệ trung bình và ứng dụng công nghệ cao

Có thể dùng tro bay để thay thế than hoạt tính thương mại hoặc zeolit cho việc hấp phụ các khí NOx, SOx, các hợp chất hữu cơ, thủy ngân trong không khí, các cation, anion, thuốc nhuộm và các chất hữu cơ khác trong nước Thành phần cacbon chưa cháy trong tro bay đóng một vai trò quan trọng trong khả năng hấp phụ Có nhiều báo cáo nghiên cứu sử dụng tro bay làm vật liệu hấp phụ để loại bỏ các ion kim loại độc hại, chất gây ô nhiễm trong không khí, các hợp chất hữu cơ và vô cơ [7][33]

Với thành phần chính là SiO2cùng với những ưu điểm như tỉ trọng thấp, tính chất cơ học cao, bền nhiệt, chống co ngót kích thước và giá thành rẻ vì thế tro bay là chất độn hiệu quả Chuyển hóa tro bay thành sản phẩm chứa zeolit có thể dùng để tái tạo đất chống chua, khô cằn, bạc màu, nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm,bảo quản một số nông sản sau khi thu hoạch, tẩy uế chuồng trại [2]

Việc nghiên cứu tái sản phẩm thân thiện với môi trường, cụ thể là phế thải công nghiệp nhiệt điện đốt than để cải tạo đất thoái hóa, bạc màu,

23

tăng năng suất cây trồng, góp phần đảm bảo an ninh lương thực, bảo vệ môi trường là vấn đề mới, cần được quan tâm đúng mức Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy, tro bay nhà máy nhiệt điện có khả năng cải thiện một số tính chất đất nông nghiệp và năng suất cây trồng Việc nghiên cứu tro bay kết hợp với phân hữu cơ với mục đích cải tạo đất là hướng nghiên cứu đầy tiềm năng

Tro bay làm phân bón vườn tốt hơn, tro bay làm cho hỗn hợp thẩm thấu, cho phép vi khuẩn phá vỡ hỗn hợp để giữ ấm, giữ ướt và làm việc nhanh Ngoài ra còn làm giảm mùi trong phân chuồng, chính vì mùi của phân chuồng là nhược điểm chính đối với việc sử dụng vào mục đích thương mại [43]

Khả năng ứng dụng của tro bay rất đa dạng, đặc biệt trong lĩnh vực làm vật liệu xây dựng Việc nghiên cứu các biện pháp xử lý, biến tính tro bay để ứng dụng vào các lĩnh vực kinh tế, kỹ thuật là vấn đề không chỉ có ý nghĩa khoa học, kinh tế rõ rệt mà còn có giá trị đặc biệt là tận dụng một cách hiệu quả một loại vật liệu phế thải, góp phần sử dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường

2.4 Acid sunfuric (H 2 SO 4 )

2.4.1 Tính chất của acid sunfuric

Ở nhiệt độ thường axit sunfuric tồn tại ở dạng lỏng, tuy nhiên khi làm

lạnh có thể đông lại và chuyển thành dạng tinh thể Loại tinh khiết sẽ trong suốt, không màu, loại có lẫn tạp chất có thể có màu vàng, xám hoặc nâu

Axit sunfuric rất nguy hiểm, bắn vào da có thể gây bỏng nặng, bắn

vào mắt có thể bị mù, các vật liệu bằng giấy, vải sẽ bị cháy nếu tiếp xúc

với H 2 SO 4

Khi đun nóng axit sunfuric sẽ xuất hiện khí SO2và SO3,đây là những

loại khí rất độc hại.Khi cần pha loãng H 2 SO 4 tuyệt đối không được cho nước

vào axit trước mà luôn luôn phải cho từ từ H 2 SO 4 vào nước

24

2.4.2.Ứng dụng

Trong sản xuất sắt thép, H 2 SO 4 thưởng dùng để tẩy rửa kim loại trước

khi đem xi mạ, là dung dịch điện phân trong các bình ắc quy

Axit sulfuric có nhiều ứng dụng và nó được sản xuất với một sản lượng lớn hơn bất kỳ chất hóa học nào, ngoại trừ nước Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồm sản xuất phân bón, chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải và tinh chế dầu mỏ.Hàng năm, các nước trên thế giới sản xuất khoảng

160 triệu tấn H2SO4, H2SO4dùng để sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt tẩy rửa tổng hợp, tơ sợi hóa học, chất dẻo, sơn màu,

Axit sulfuric là hóa chất thương mại rất quan trọng, và thực vậy sản lượng axít sulfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó Sử dụng chủ yếu của axít sulfuric (60% sản lượng toàn thế giới) là trong "phương pháp ướt" của việc sản xuất axit photphoric, là chất được sử dụng để sản xuất các loại phân hóa học photphat cũng như natri triphotphat để làm bột giặt Trong phương pháp này đá photphat được sử dụng, và hơn 100 triệu tấn được sản xuất hàng năm Nguyên liệu thô được chỉ

ra dưới đây là floro-apatit, mặc dù thành phần chính xác có thể dao động nhiều Nó được xử lý bằng axít sulfuric 93% để tạo ra sulfat canxi, hidro florua (HF) và axit photphoric, HF được loại ra trong dạng axit florosilicic Quy trình tổng quan có thể biểu diễn như sau:

25

2.4.3 Giảm phát thải NH 3 bằng cách thêm acid sunfuric

Amoniac là khí kiềm phổ biến nhất trong khí quyển và nó dễ dàng kết hợp với axitnhư sulfur dioxide (SO2), axit nitric (HNO3) và axit sulfuric (H2 SO 4) để tạo thành hạt nhân ngưng tụ như amoni nitrat (NH4NO3), amoni bisulfate (NH4HSO4), và ammonium sulfate ((NH4)2SO4) [32]

Cơ chế tác động chính của acid sunfuric tới đệm lót sinh học nhằm làm giảm lượng NH3 phát thải là nhờ tương tác hóa học giữa acid sunfuric và NH3

bay hơi Hay nói cách khác là ngăn chặn NH3 từ dưới nền chuồng thoát lên bề mặt và khuếch tán vào trong không khí

Việc giảm phát thải amoniac trong chuồng nuôi, hàm lượng N tăng lên cải thiện phân làm phân bón Chi phí cho việc môi trường phương pháp cải tiến có thể được tăng lên bởi hiệu suất chăn nuôi tăng và cải thiện phân làm phân bón Một cải thiện đáng kể trong môi trường chăn nuôi[35]

2.5 Tình hình nghiên cứu và xử lí chất thải chăn nuôi trong nước và trên thế giới

2.5.1 Tình hình nghiên cứu và xử lí chất thải chăn nuôi trong nước

Tại Việt Nam, mỗi năm đàn vật nuôi thải ra khoảng 73 triệu tấn chất thải rắn, 25- 30 triệu khối chất thải lỏng và hàng trăm triệu tấn chất thải khí Trong đó, khoảng 50% tổng lượng chất thải rắn và 80% tổng lượng chất thải lỏng bị xả thẳng ra môi trường mà không qua xử lí

Theo thống kê, Việt Nam có khoảng 8,5 triệu hộ có chăn nuôi với trên

5 triệu con bò; 2,8 triệu con trâu; 220 triệu gia cầm Ước tính lượng chất thải rắn mà các vật nuôi trưởng thành mỗi ngày có thể thải ra: bò 10kg/con, trâu 15kg/con, gia cầm 0,2kg/con Một tấn phân chuồng tươi không qua xử lí sẽ phát thải vào không khí 0,24 tấn CO2 [2]

Không khí trong chuồng nuôi chứa khoảng 100 loại hợp chất khí độc hại như NH3, H2S, CO2, tổng số vi khuẩn cao gấp 30 -40 lần so với không khí

26

bên ngoài Nếu hít nhiều và thường xuyên có thể gây ngộ độc cấp tính hoặc mãn tính Ở nhiệt độ cao có thể gây nôn mửa, ngạt thở, ngất xỉu hoặc tử vong cho người và vật nuôi Ngành chăn nuôi sẽ gây ô nhiễm môi trường nếu không có biện pháp xử lí chất thải phù hợp

Theo kết quả nghiên cứu của Đặng Kim Chi (2008), tại các trang trại chăn nuôi gia cầm, ô nhiễm môi trường đang ngày một nghiêm trọng, đặc biệt là môi trường không khí Mùi và bụi sinh ra trong quá trình chăn nuôi gia cầm đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống và sức khoẻ cộng đồng [3]

Vì vậy nghiên cứu xử lí ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi bằng các biện pháp sinh học sẽ giúp người chăn nuôi biết được thực trạng ô nhiễm môi trường do chính họ gây ra Từ đó có các biện pháp xử lí chất thải nhằm phát triển sản xuất đi đôi với việc bảo vệ cuộc sống, môi trường của chính mình Một số giải pháp xử lí chất thải chăn nuôi hiện nay:

2.5.1.1 Giải pháp xây dựng hầm biogas

Xử lí chất thải chăn nuôi bằng công trình khí sinh học (KSH) được đánh giá là giải pháp hữu ích nhằm giảm phát thải khí methane và sản xuất năng lượng sạch Với trên 500.000 công trình KSH hiện có trên cả nước, sản xuất ra khoảng 450 triệu m3 khí gas/ năm Do đó khả năng giảm thiểu khí phát thải của công trình khí sinh học sẽ tăng lên trong tương lai và tầm quan trọng của việc tận dụng nguồn năng lượng tái tạo này, không chỉ nhằm chống việc nóng lên của khí hậu toàn cầu, mà còn giúp Việt Nam đi theo hướng phát triển nền kinh tế có hàm lượng carbon thấp mà không ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững Mặc dù vậy, phát triển khí sinh học tại Việt Nam còn gặp một

số khó khăn vì mức đầu tư cao so với khả năng tài chính của người nông dân,

hỗ trợ nhà nước thấp và phụ thuộc nhiều vào quy mô và tính ổn định của ngành chăn nuôi [14]