Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn huyện Lục Nam tỉnh Bắc Giang (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÙI THỊ LAN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG CÁC LOÀI THỰC VẬT THỦY SINH TẠI XÃ YÊN SƠN,

HUYỆN LỤC NAM, TỈNH BẮC GIANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi trường

Khóa học : 2013 - 2017

Thái Nguyên - 2017

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

BÙI THỊ LAN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS BẰNG CÁC LOÀI THỰC VẬT THỦY SINH TẠI XÃ YÊN SƠN,

HUYỆN LỤC NAM, TỈNH BẮC GIANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Lớp : 45 - KHMT - N02

Khoa : Môi trường Khóa học : 2013 – 2017 Giảng viên hướng dẫn : ThS Hà Đình Nghiêm

Thái Nguyên - 2017

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực tập và làm khóa luận tốt nghiệp vừa qua, em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo tận tình của các thầy cô, gia đình và bạn bè

Thực tập tốt nghiệp trước khi ra trường chiếm một vị trí vô cùng quan trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên, nhằm củng cố hệ thống kiến thức đã học, nâng cao trình độ chuyên môn, tiếp cận làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học, áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn Đồng thời tạo cho mình sự tự lập, tự tin vào bản thân, lòng yêu nghề, có phong cách làm việc đúng đắn, có lối sống lành mạnh để trở thành người cán

bộ có chuyên môn, năng lực làm việc đáp ứng nhu cầu của thực tiễn

Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Th.s Hà

Đình Nghiêm đã trực tiếp quan tâm, hướng dẫn và chỉ bảo tận tình giúp em

trong suốt thời gian hoàn thành khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Môi trường nói riêng và các thầy, cô trong Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên nói chung

đã tận tình giảng dạy nhiều kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong suốt thời gian thực tập

Do thời gian thực tập không dài và lần đầu làm nghiên cứu nên không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em kính mong sự góp ý của các thầy cô và các bạn để bài khóa luận được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng 02 năm 2017

Sinh viên

Bùi Thị Lan

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật 15 Bảng 3.1: Các phương pháp phân tích 22 Bảng 4.1: Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi truờng của nước thải đầu vào 28 Bảng 4.2: Kết quả phân tích chỉ tiêu TSS trong nuớc thải sau khi xử lý bằng

thực vật thủy sinh 30 Bảng 4.3 Kết quả phân tích chỉ tiêu BOD5 trong nuớc thải sau khi xử lý bằng

thực vật thủy sinh 33 Bảng 4.4: Kết quả phân tích chỉ tiêu COD trong nuớc thải sau khi xử lý bằng

thực vật thủy sinh 35 Bảng 4.5: Kết quả phân tích chỉ tiêu T-N trong nuớc thải sau khi xử lý bằng

thực vật thủy sinh 36 Bảng 4.6: Khả năng sinh trưởng của các loài thực vật thủy sinh 38

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Hình ảnh cây rau muống 16 Hình 2.2: Hình ảnh cây bèo tây 18 Hình 4.1: Kết quả phân tích mẫu nuớc đầu vào 29 Hình 4.2: Sự thay đổi hàm lượng của TSS trong nước thải sau khi xử lý bằng

thực vật thủy sinh 32 Hình 4.3: Hiệu suất xử lý TSS trong nuớc thải của thực vật thủy sinh 32 Hình 4.4: Sự thay đổi hàm lượng của BOD5 trong nước thải sau khi xử lý

bằng thực vật thủy sinh 34 Hình 4.5: Hiệu suất xử lý BOD5 trong nuớc thải của thực vật thủy sinh 35 Hình 4.6: Sự thay đổi hàm lượng của T-N trong nước thải sau khi xử lý bằng

thực vật thủy sinh 37 Hình 4.7: Hiệu suất xử lý T-N trong nuớc thải của thực vật thủy sinh 38

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD5 : Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT : Bộ tài nguyên môi trường COD : Nhu cầu oxy hóa học

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCCP : Tiêu chuẩn cho phép TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam T-N : Nito tổng số

TNMT : Tài nguyên môi trường T-P : Photpho tổng số

TSS : Tổng chất rắn dạng huyền phù TVTS : Thực vật thủy sinh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC BẢNG ii

DANH MỤC HÌNH iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv

MỤC LỤC v

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 3

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

2.1.1 Cơ sở lý luận 4

2.1.2 Cơ sở pháp lý 7

2.2 Các biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn 8

2.2.1 Phương pháp cơ học 8

2.2.2 Phương pháp hóa học và hóa lý 9

2.2.3 Các phương pháp xử lý sinh học 10

2.2.4 Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng biện pháp sinh học 11

2.2.5 Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải 11

2.2.6 Các biện pháp khác 12

2.3 Các tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về xử lý nước thải chăn nuôi 12

2.3.1 Tình hình trên thế giới 12

2.3.2 Tình hình ở Việt Nam 13

2.4 Tổng quan về thực vật thủy sinh, khả năng và các cơ chế xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh 14

2.4.1 Sơ lược về các loài thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải 14

2.4.2 Khả năng và cơ chế xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh 18

2.4.3 Một số nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải 19

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 21

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 21

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 21

3.3 Nội dung nghiên cứu 21

3.3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại xã Yên Sơn, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang 21

3.3.2 Đánh giá nước thải chăn nuôi sau Biogas tại xã Yên Sơn, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang 21

3.3.3 Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng thực vật thủy sinh 21

3.3.4 Thuận lợi, khó khăn khi xử lý nước ô nhiễm bằng thực vật thủy sinh và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải chăn nuôi 21

3.4 Phương pháp nghiên cứu 21

3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu 21

3.4.2 Phương pháp điều tra khảo sát 22

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích 22

3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 23

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 24

4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Yên Sơn, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang 24

4.1.1 Điều kiện tự nhiên 24

4.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 27

4.2 Đánh giá nước thải chăn nuôi sau Biogas tại xã Yên Sơn, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang 28

4.3 Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas bằng thực vật thủy sinh 30

4.3.1 Sự thay đổi hàm lượng của TSS trong nước thải chăn nuôi sau Biogas bằng thực vật thủy sinh 30

4.3.2 Sự thay đổi hàm lượng của BOD5 trong nước thải chăn nuôi sau Biogas bằng thực vật thủy sinh 33

4.3.3 Sự thay đổi hàm lượng của COD trong nước thải chăn nuôi sau Biogas bằng thực vật thủy sinh 35

4.3.4 Sự thay đổi hàm lượng của T-N trong nước thải chăn nuôi sau Biogas bằng thực vật thủy sinh 36

4.3.5 Đánh giá khả năng sinh trưởng của các loài thực vật thủy sinh trong nước thải chăn nuôi 38

4.4 Thuận lợi và khó khăn khi xử lý nước ô nhiễm bằng thực vật thủy sinh và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải chăn nuôi 40

4.4.1 Những thuận lợi và khó khăn khi xử lý nước ô nhiễm bằng thực vật thủy sinh 40

4.4.2 Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý nước thải chăn nuôi 40 Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42

5.1 Kết luận 42

5.2 Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống Ngày nay do nhu cầu

sử dụng nước ngày càng tăng, một lượng lớn nước thải xả vào nguồn nước mặt Trong môi trường sống nói chung, vấn đề bảo vệ và cung cấp nước sạch

là vô cùng quan trọng Đồng thời với việc bảo vệ và cung cấp nước sạch, việc thải và xử lý nước thải trước khi đổ vào nguồn là một vấn đề bức xúc đối với toàn thể loài người

Quá trình công nghiêp hóa, hiện đại hóa làm cho đời sống của người dân ngày càng cải thiện và qui mô dân số ngày càng lớn Để đáp ứng nhu cầu thực phẩm thì ngành chăn nuôi ngày càng phát triển, đồng thời sẽ có một lượng lớn nước thải từ hoạt động chăn nuôi thải ra làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm hơn Chính vì thế, việc tìm kiếm những giải pháp thích hợp nhằm kiểm soát, hạn chế và xử lý ô nhiễm là vấn đề đang được quan tâm hàng đầu hiện nay Và một trong những biện pháp xử lý môi trường có hiệu quả là biện pháp sinh học, trong đó có biện pháp xử lý bằng thực vật thủy sinh Đây là một trong những biện pháp xử lý môi trường nước thải thân thiện với môi trường,

có hiệu quả kinh tế cao, giá thành xử lý thấp và thao tác tiến hành đơn giản dễ

áp dụng Thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, là tác nhân làm sạch nước tự nhiên Cây thủy sinh có trong nước sẽ làm thay đổi đặc điểm hóa học của nước thải, có tác dụng làm các chất dinh dưỡng trong nước chuyển đổi

Nhờ có thể hô hấp bình thường, lại có “thức ăn để ăn”, nên thực vật thuỷ sinh có thể sống lâu dài trong nước mà không bị thối rữa Chính vì vậy việc nghiên cứu mô ̣t phương pháp phù hợp với điều kiê ̣n hiện nay của nghành chăn nuôi là hết sức cần thiết Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu

nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước như bèo tây, rau ngổ, rau muống,…

Từ những cơ sở trên em lựa chọn thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử

lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh tại xã Yên Sơn, huyện Lục Nam, tỉnh Bắc Giang”

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu của đề tài

* Mục tiêu tổng quát

- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn

- Làm giảm thiểu mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi

- Cải tạo các hệ sinh thái, làm sạch môi trường nước

- Đánh giá được khó khăn và thuận lợi của việc xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau Biogas bằng các loài thực vật thủy sinh

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Thông tin và số liệu thu thập được phải chính xác, trung thực khách quan

- Đưa ra các nhận định ban đầu về nước thải chăn nuôi sau Biogas

- Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường phải được so sánh với tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường của Việt Nam

- Nắm chắc được phương pháp lấy mẫu nước thải

- Nghiên cứu và xây dựng giải pháp giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi

1.3 Ý nghĩa của đề tài

* Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu

- Áp dụng các kiến thức đã học vào điều kiện thực tế

- Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này

- Vận dụng và phát huy được các kiến thức đã học vào nghiên cứu

* Ý nghĩa thực tiễn

- Hướng tới công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi bằng sinh học đơn giản dễ

áp dụng

- Đề xuất giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas trong điều kiện

tự nhiên, đạt hiệu xuất cao, chi phí đầu tư thấp và ổn định

- Góp phần cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường đang gây bức xúc hiện nay Đồng thời góp phần làm tăng giá trị sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

2.1.1 Cơ sở lý luận

2.1.1.1 Khái niệm cơ bản về chất thải chăn nuôi

Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi như phân, nước tiểu, xác xúc vật, Chất thải trong chăn nuôi được chia làm 3 loại: Chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí Trong chất thải chăn nuôi

có nhiều các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người

Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi trang trại là sự thay đổi bất lợi cho môi trường không khí, môi trường đất và môi trường nước hay đại bộ phận do hoạt động chăn nuôi, các hoạt động nuôi trồng thủy sản của con người tạo nên Những hoạt động này gây tác động trực tiếp hay gián tiếp đến sự thay đổi

về mặt năng lượng, mức độ bức xạ, về thành phần hóa học, tính chất vật lý Những thay đổi đó đã tác động có hại đến con người và sinh vật trên Trái đất

(Nguyễn Thiện, Trần Đình Miện, 2001) [11]

2.1.1.2 Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chăn nuôi

Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động chăn nuôi chủ yếu được gây ra do nước thải trong khi rửa chuồng, nước tiểu của lợn, ô nhiễm chất thải rắn là do phân, thức ăn thừa của lợn vương vãi ra nền chuồng mà không được thu gom kịp thời Các chất này đều là những chất dễ phân hủy sinh học như: Cacbonhydrate, protein, chất béo dẫn đến các vi sinh vật phân hủy làm phát tán mùi hôi thối ra môi trường Đây là các chất gây ô

nhiễm nặng nhất và thường thấy nhất trong các trại chăn nuôi tập trung (Phạm

Thị Phương Lan, 2007) [6]

Mức độ ô nhiễm nguồn nước từ hoạt động chăn nuôi là nặng hay nhẹ tùy thuộc vào lượng thải ngoài môi trường là bao nhiêu và phụ thuộc vào việc

xử lý hay không xử lý lượng nước thải trước khi thải ra ngoài môi trường

2.1.1.3 Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi

Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp không đúng kỹ thuật

a Chất thải rắn

* Phân và nước tiểu gia súc

Phân heo nói chung được xếp vào dạng lỏng hoặc hơi lỏng, thành phần phân lợn chủ yếu gồm nước và các chất hữu cơ Ngoài ra, trong phân chứa một lượng lớn các chất như nito, phospho, kali, kẽm Thành phần hóa học của phân phụ thuộc vào dinh dưỡng, tình trạng sức khỏe, cách nuôi dưỡng, loại gia súc, gia cầm,…

Trong thành phần phân gia súc nói chung và lợn nói riêng còn chứa các virus, vi trùng, trứng giun sán,…chúng có thể tồn tại vài ngày, vài tháng trong phân, nước tiểu của vật nuôi và môi trường

* Xác súc vật chết

Xác súc vật chết do bệnh là nguyên nhân chính cần phải xử lý triệt để nhằm tránh lây bệnh cho vật nuôi và con người

* Thức ăn dư thừa và vật liệu lót chuồng

Các loại chất thải này bao gồm: Cám, bột ngũ cốc, tấm thảm lót,…nếu không được xử lý tốt hoăc xử lý không đúng phương pháp thì nó sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường, tác động xấu đến sức khỏe con người

b Chất thải lỏng

Trong các loại chất thải chăn nuôi, chất thải lỏng là loại chất thải có khối lượng lớn nhất Đặc biệt khi lượng nước thải rửa chuồng được hòa lẫn với nước tiểu của gia súc Đây cũng là loại chất thải khóa quản lý, khó sử dụng

Nước thải chăn nuôi là một trong những loại chất thải đặc trưng, có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao như hàm lượng các chất hữu cơ, vô cơ, các chất dinh dưỡng (N, P), các vi sinh vật gây bệnh (vi trùng, virus, trứng ấu trùng giun sán gây bệnh) Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường

c Chất thải khí

* Mùi hôi của chuồng nuôi

Là do hỗn hợp khí được tạo ra từ quá trình lên men phân hủy phân, nước tiểu gia súc, thức ăn dư thừa, xác vật nuôi chết, rau lợn, Các khí thường gặp là NH3, H2S, CH4 và CO2 Cường độ của mùi phụ thuộc mức độ thông thoáng của chuồng nuôi, tình trạng vệ sinh, điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, ẩm độ, mật độ nuôi Thành phần các chất khí trong chuồng nuôi cũng biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy các chất hữu cơ, thành phần thức

ăn, hệ thống vi sinh vật và sức khỏe của gia súc

* Ảnh hưởng của bụi

Bụi trong hoạt động chăn nuôi cũng ảnh hưởng đến sức khỏe con người

và gia súc Bụi bắt nguồn từ thức ăn, phân và các mô biểu bì của da Bụi mang theo các chất độc, chất lơ lửng và nhiều vi sinh vật gây bệnh Khi người tiếp xúc với bụi sẽ bị viêm đường hô hấp, đặc biệt khi hít phải các bụi có kích thước < 5 µm (vì hạt bụi nhỏ nên mũi không lọc được) sẽ kích thích tiết dịch

và ho, rối lọan hô hấp và tổn thương niêm mạc, tạo điều kiện cho vi sinh vật gây bệnh vào cơ thể con người

2.1.2 Cơ sở pháp lý

- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/6/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 1/1/2015

- Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 26/12/2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013

- Nghị định số 108/2006/NĐ-CP ngày 22/9/2006 của Chính phủ quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Đầu tư về việc thi hành một số điều luật đầu tư để có chính sách hỗ trợ cơ sở hạ tầng cho các khu chăn nuôi tập trung có hiệu lực ngày 2/10/2006

- Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường

- Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày 18/11/2016 cảu Chính phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực BVMT

- Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ Tài nguyên và môi trường về bắt buộc áp dụng TCVN về môi trường

- QCVN 62:2016/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi

- QCVN 01 – 14:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về điều kiện đảm bảo trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học

- QCVN 01 – 15:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về điều kiện đảm bảo trại chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học

- QCVN 01 - 39:2011/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về vệ sinh nước dùng trong chăn nuôi

- QCVN 01 - 78:2011/BNNPTNT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về Thức ăn chăn nuôi - Các chỉ tiêu vệ sinh an toàn và mức giới hạn tối đa cho phép trong thức ăn chăn nuôi

- QCVN 38:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh

2.2 Các biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Việc xử lý nước thải chăn nuôi lợn nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận Việc lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vào các yếu tố như:

 Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước

 Lưu lượng nước thải

 Các điều kiện của trại chăn nuôi

tâm hoặc lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn (khoảng vài nghìn mg/l) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi đưa sang các công trình xử lý phía sau Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công

trình phía sau, còn phần chất rắn được đem đi ủ để làm phân bón (Lương Đức

2.2.2 Phương pháp hóa học và hóa lý

* Phương pháp hóa học:

Cơ sở của phương pháp này là sử dụng các phản ứng hóa học giữa các hóa chất cho vào với các chất bẩn trong nước thải để loại bỏ các chất bẩn này khỏi nước thải, hay biến đổi chúng thành các chất không gây độc hại Các phản ứng xảy ra thường là các phản ứng trung hòa, phản ứng oxy hóa khử, phản ứng tạo chất kết tủa hay phản ứng phân hủy chất Các phương pháp oxy hóa bằng ôzôn hay điện hóa cũng thuộc phương pháp hóa học

Đôi khi phương pháp hóa học được sử dụng để xử lý sơ bộ trước khi xử

lý sinh học hay công đoạn này được dùng như một phương pháp xử lý nước

thải lần cuối để đưa vào nguồn nước chung (Hoàng Kim Cơ và cs, 2001) [2]

* Phương pháp hóa lý:

Dùng để thu hồi hay để khử các chất độc và các chất ảnh hưởng xấu đến quá trình làm sạch sinh hóa sau này Các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải đều dựa trên các cơ sở ứng dụng của quá trình keo tụ, hấp phụ,

tuyển nổi, trao đổi ion,…

- Keo tụ: Là phương pháp làm trong nước thải bằng cách dùng các

chất trợ keo để liên kết các chất bẩn ở dạng lơ lửng, tạo thành các bông có kích thước lớn hơn Những bông cặn đó lắng xuống kéo theo các chất

không tan cùng lắng theo

- Hấp phụ: Là quá trình tách các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đó lên bề mặt các chất rắn (chất hấp phụ)

- Trích ly: Là phương pháp tách các chất bẩn hòa tan trong nước thải

bằng dung môi không tan và độ hòa tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn

trong nước

- Tuyển nổi: Là phương pháp dùng các tác nhân tuyển nổi để thu hút và

kéo theo các chất bẩn lên trên mặt nước, sau đó loại các tác nhân tuyển nổi đó ra

khỏi nước

- Thẩm tích dializ (màng bán thấm): Là phương pháp dùng màng xốp bán thấm không cho các hạt keo đi qua để tách keo ra khỏi nước thải

- Trao đổi ion: Là phương pháp thu hồi catrion và anion bằng các chất trao đổi ion (Trần Đức Hạ, 2006) [3]

2.2.3 Các phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Tùy theo nhóm

vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý

Xử lý nước thải theo phương pháp sinh học là dựa trên cơ sở hoạt động của các vi sinh vật có sẵn trong nước thải, chúng có khả năng sử dụng các chất hữu cơ có trong đó làm nguồn năng lượng để thực hiện quá trình sinh

trưởng và phát triển Phương pháp này thực hiện sau khi đã xử lý sơ bộ nước thải và áp dụng thích hợp với các loại nước thải có chỉ số BOD/COD trong

khoảng 0,5 – 1 (Trần Văn Nhân và cs, 2002) [8]

Dựa vào hoạt động của các vi sinh vật, người ta chia làm 3 phương pháp xử lý nước thải chính là:

- Phương pháp kỵ khí (Anaerobic)

- Phương pháp thiếu khí (Anoxic)

- Phương pháp hiếu khí (Aerrobic)

2.2.4 Các hệ thống xử lý tự nhiên bằng biện pháp sinh học

Người ta có thể ứng dụng các quy trình tự nhiên trong ao, hồ để xử lý nước thải Trong các hồ, hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, quá trình cộng sinh của vi khuẩn và tảo là các quá trình sinh học chủ đạo Các quá trình

lý học, hóa học bao gồm các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp phụ, kết tủa, các phản ứng hóa học,…cũng diễn ra tại đây Việc sử dụng ao, hồ để xử lý nước thải có ưu điểm là ít tốn vốn đầu tư cho quá trình xây dựng, đơn giản trong vận hành và bảo trì Tuy nhiên, do các cơ chế xử lý diễn ra với tốc độ tự nhiên nên rất chậm do đó đòi hỏi diện tích đất rất lớn Hồ sinh học chỉ thích hợp với nước thải có mức độ ô nhiễm thấp Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí, kỵ khí, tùy nghi, cộng sự với sự phát triển của các loại

vi nấm, rêu, tảo và một số loài động vật khác (Lương Đức Phẩm, 2002) [13]

2.2.5 Ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải

Thực vật nước thuộc loài thảo mộc, thân mềm Qúa trình quang hợp của các loài thủy sinh hoàn toàn giống các thực vật trên cạn Vật chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật nước và đi lên lá Lá nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp thành vật chất hữu cơ Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác xây dựng lên tế bào và tạo ra sinh khối Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vô cơ hòa tan Vi sinh vật sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ và

chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hòa tan để thực vật có thể sử

dụng chúng để tiến hành trao đổi chất (Biền Văn Minh, 2000) [7]

Vì vậy người ta dùng ứng dụng thực vật nước để xử lý nước thải

Vô cơ hóa Quang hợp

Các chất hữu cơ ┬ Các chất vô cơ hòa tan → Sinh khối thực vật Sinh khối vi sinh vật

2.2.6 Các biện pháp khác

Các biện pháp khác như đốt (rác, vật nuôi chết), làm lạnh (khí thải), pha loãng để làm nước tưới, dùng hóa chất, men sinh học, dùng làm thức ăn cho các loại vật nuôi khác

2.3 Các tình hình nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về xử lý nước thải chăn nuôi

2.3.1 Tình hình trên thế giới

Việc xử lý nước thải chăn nuôi đã được nghiên cứu triển khai ở các nước phát triển từ cách đây vài chục năm Các công nghệ áp dụng cho xử lý nước thải có tải trọng ô nhiễm cao như chăn nuôi rất đa dạng nhưng trong đó chủ yếu là các phương pháp sinh học do chúng có tính bền vững, thích nghi với nhiều điều kiện tự nhiên

Công nghệ đất ngập nước là công nghệ xử lý nước thải áp dụng các điều kiện tự nhiên, thân thiện môi trường Công nghệ đất ngập nước đạt được những kết quả tốt trong việc xử lý COD, BOD5, TSS, hiệu suất đạt được khá cao (trên 90%) Tuy nhiên, các thành phần dinh dưỡng như N, P, hệ thống vẫn chưa xử lý được triệt để và cần phải có thời gian lưu nước dài Ngoài ra, công nghệ này còn có nhược điểm là đòi hỏi diện tích đất lớn, mà điều này chắc chắn là không mong muốn đối với các chủ trang trại, thậm chí là bất khả thi trong tình hình áp lực về đất đai hiện nay

Từ lâu kỹ thuật phân hủy yếm khí đã được áp dụng để xử lý nước thải

chăn nuôi lợn Phương pháp này cho thấy hiệu quả xử lý và kinh tế hơn các phương pháp truyền thống như đầm phá, chôn lấp hoặc hóa lý, hệ thống hiếu khí Nhìn chung, việc sử dụng phương pháp sinh học yếm khí đã làm giảm thiểu đáng kể BOD5, COD và TSS trong nước thải chăn nuôi Tuy nhiên, các thành phần gây ô nhiễm môi trường như N, P vẫn còn ở mức cao và cần phải được xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường

Ở Châu Á, các nước như: Trung Quốc, Thái Lan,…là những nước có ngành chăn nuôi công nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề

xử lý nước thải chăn nuôi

Nhiều nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra nhiều công nghệ xử lý nước thải thích hợp như là:

lượng để sử dụng (Tạp chí khoa học và công nghệ, 2007) [15]

Nhận xét chung về công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ sinh học trên thế giới là áp dụng tổng thể và đồng bộ các thành tựu kỹ thuật lên men yếm khí, hiếu khí và thiếu khí nhằm đáp ứng các yêu cầu kinh tế xã hội và bảo vệ môi trường

2.3.2 Tình hình ở Việt Nam

Ở Việt Nam, nước thải chăn nuôi lợn được coi là một trong những nguồn nước thải gây ô nhiễm nghiêm trọng Việc mở rộng các khu dân cư xung quanh các xí nghiệp chăn nuôi lợn nếu không được giải quyết thỏa đáng

sẽ gây ra ô nhiễm môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề mang tính chất xã hội phức tạp

Hiện nay có thể nói ở nước ta chưa có quy trình hoàn thiện nào được công bố để xử lý nước thải chăn nuôi đạt tiêu chuẩn xả thải Nước thải chăn nuôi lợn từ các trang trại chủ yếu mới chỉ được xử lý bằng hầm khí sinh học (Biogas) và hồ sinh học

Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải chăn nuôi lợn đang được hết sức quan tâm vì mục tiêu giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời với việc tạo ra năng lượng mới Nhìn chung những nghiên cứu của chúng ta đã đi đúng hướng, tiếp cận được công nghệ thế giới đang quan tâm nhiều Tuy nhiên số lượng nghiên cứu và chất lượng các nghiên cứu của chúng ta còn cần được nâng cao hơn, nhằm nhanh chóng được áp dụng trong

thực tế sản xuất (Tạp chí khoa học và công nghệ, 2007) [15]

2.4 Tổng quan về thực vật thủy sinh, khả năng và các cơ chế xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh

2.4.1 Sơ lược về các loài thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải

Để đối phó với vấn đề ô nhiễm nguồn nước, phương pháp lọc sinh học

đã được biết từ lâu, song mãi đến thế kỉ XIX mới được chú ý và được thực hiện ở một số nước Lọc sinh học lần đầu tiên được áp dụng ở Mỹ năm 1983

Về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt động của vi sinh vật ở màng lọc, oxy hóa chứa các chất bẩn hữu cơ trong nước Trong đó thủy sinh thực vật đóng vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến khả

năng sinh học (Lê Hoàng Việt, 2005) [14]

Thực vật thủy sinh (TVTS) là các loài thực vật sống trong môi trường nước, nó có thể gây bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân

compost, thức ăn cho người, gia súc có thể làm giảm thiểu bất lợi gây ra bợi chúng còn thu thêm nhiều lợi nhuận

Những loài thực vật thủy sinh chính:

- Thủy sinh thực vật sống chìm: Loại thực vật nước này phát triển dưới

mặt nước và chỉ phát triển được ở nguồn nước có đủ ánh sáng Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước Do đó các loài thực vật nước này không hiệu quả trong việc làm sạch nước thải

- Thủy sinh thực vật sống trôi nổi: Rễ của thực vật này không bám vào

đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và lá phát triển trên mặt nước Nó trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy nước thải

- Thủy sinh thực vật sống nổi: Loại thực vật này có rễ bám vào đất

nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước Loại này thường sống ở những nơi

Làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý

Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển

Chuyển oxy từ lá xuống rễ

(Nguồn: Lê Văn Bình, 2007) [1]

Một số loài thực vật thủy sinh:

+ Cây rau muống:

Rau muống (tên khoa học Ipomoea aquatica) là một loài thực vật ngắn

ngày, sinh trưởng nhanh, cho năng suất cao, sống được ở nhiệt độ cao và đủ ánh sáng Tại Việt Nam rau muống là một loại rau rất phổ thông, và các món ăn

từ rau muống rất được ưa chuộng

Có thể trồng rau muống trên nhiều loại đất: Đất sét, đất cát, đất pha cát, đất ẩm giàu mùn hoặc đất được bón phân hữu cơ, kể cả trên nước, có

độ pH = 6,3 – 7,3

Ở việt nam, rau muống có hai loại trắng và tía, mỗi loại có đặc tính riêng Cả hai loại đều có thể trồng trên cạn hoặc dưới nước Thông thường thì người ta trồng rau muống trắng trên cạn; còn rau muống tía thường được trồng (hay mọc tự nhiên) dưới nước, nên tục gọi là rau muống đồng (hay rau muống ruộng)

Thành phần của rau muống có 92% nước, 3,2% protit, 2,5% gluxit, 1% xemluloza Hàm lượng muối khoáng cao: Canxi, photphi, sắt, Vitamin có caroten, VitaminC, Vitamin B1, Vitamin PP, Vitamin B2

Hình 2.1: Hình ảnh cây rau muống

+ Cây bèo tây:

Cây bèo tây (có tên khoa học là Eichhoria crassipes) Ở nước ta cây bèo

tây còn có tên là cây lục bình, bèo Nhật Bản

Cây bèo tây là cây thân thảo, trôi nổi trên mặt nước hoặc bám trên đất bùn Thân gồm 1 trục mang nhiều lông ngắn và những đốt mang rễ và lá

- Lá: Đơn, mọc thành chùm tạo thành hoa thị, phiến tròn dài 4 – 8 cm, bìa nguyên, gân hình cung, mịn, đặc sắc, cuống lá rất xốp thường phù to tạo thành phao nổi hình lọ thường ngắn và to ở cây non, kéo dài đến 30 cm ở cây già

- Hoa: Xanh nhạt hoặc xanh tím tạo thành chùm đứng, cao 10 – 20 cm, không đều, đài và tràng cùng màu đính ở gốc, cánh hoa trên có đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ có 1 tâm bì thụ, 6 tiểu nhị với 3 tiểu nhị dài và 3 tiểu nhị ngắn

- Rễ: Dạng sợi, bất định, không phân nhánh, mọc thành chùm dài và rậm ở dưới chiếm 20 - 50% trọng lượng toàn cây tùy thuộc vào môi trường

sống nhiều hay ít dinh dưỡng (Nguyễn Đăng Khôi, 1985) [5]

Mô khuyết này rất cần cho sự hấp thụ oxy và chuyển oxy đến hệ thống rễ

- Rễ: Phẫu thức cắt ngang của rễ cho thấy rễ có 2 phần: Ngoài là vùng

vỏ, bên trong là trụ trung tâm Cấu tạo vùng vỏ gồm có 3 phần:

+ Dưới biểu bì là lớp nhu mô đạo có chứa sắc tố, do lớp này mà rễ có màu tím khi đưa ra ánh sáng Xung quanh trụ là lớp nhu mô đạo

+ Giữa 2 vùng này của vùng vỏ là lớp nhu mô khuyết, lớp này giúp rễ hấp thu Oxy

+ Trụ đa cực được bao quanh bởi lớp nội bì ít chuyên hoá và chu

luân hoạt động của mô phân sinh ở rễ rất yếu (Nguyễn Thị Thu Thuỷ,

1988) [12]

Hình 2.2: Hình ảnh cây bèo tây

2.4.2 Khả năng và cơ chế xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh

Thực vật thủy sinh là các loài có lá, rễ, phần lớn chúng đều có bộ rễ rất lớn Đây chính là bộ phận để hấp thụ chất hữu cơ và kim loại nặng có trong nước Tất cả các loại chất thải trong hồ sẽ được bộ rễ của loài thực vật này truyền trên lá Lá chứa chất vô cơ dư thừa, vì thế lá của chúng luôn có màu xanh rất đặc trưng và nước hồ thường trong vắt vì sự có mặt của các loài thực vật thủy sinh này

- Cơ chế loại chất hữu cơ BOD5: Trong các hồ xử lý sinh học các chất rắn lắng được sẽ lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và sau đó bị phân hủy bởi các vi sinh vật kỵ khí Các chất rắn lơ lửng hoặc hữu cơ hòa tan được loại đi bởi hoạt động của các vi sinh vật nằm lơ lửng trong nước bám