Đánh giá thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn tại xã hoàng khai huyện yên sơn tỉnh tuyên quang và kiểm soát ô nhiễm bằng cỏ vetiver vetiveria zizanioides l

Tuy nhiên, các trang trại chăn nuôi lợn cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường xung quanh bởi các loại chất thải rắn, lỏng và khí phát sinh ngày càng nhiều và không được xử lý triệ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

–––––––––––––––––––––––––

BÙI THỊ HƯƠNG THƠM

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN TẠI XÃ HOÀNG KHAI,

HUYỆN YÊN SƠN, TỈNH TUYÊN QUANG

VÀ KIỂM SOÁT Ô NHIỄM BẰNG

CỎ VETIVER (Vetiveria zizanioides L.)

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

–––––––––––––––––––––––––

BÙI THỊ HƯƠNG THƠM

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN TẠI XÃ HOÀNG KHAI,

HUYỆN YÊN SƠN, TỈNH TUYÊN QUANG

VÀ KIỂM SOÁT Ô NHIỄM BẰNG

CỎ VETIVER (Vetiveria zizanioides L.)

Ngành: Sinh thái học

Mã Số: 8.42.01.20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: TS LƯƠNG THỊ THÚY VÂN

THÁI NGUYÊN - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS Lương Thị Thúy Vân Các tài liệu trích dẫn trong luận văn đều có nguồn gốc rõ ràng Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực

và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020

Tác giả

Bùi Thị Hương Thơm

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học, tại khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình

Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến cô giáo hướng dẫn

TS Lương Thị Thúy Vân đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức,

kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm, phòng quản lý Đào tạo Sau Đại học, tập thể các thầy cô giáo khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, đã nhiệt tình giảng dạy và giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu tại trường

Tôi xin trân trọng cảm ơn Sở Giáo dục & Đào tạo tỉnh Tuyên Quang, BGH trường THPT Nguyễn Văn Huyên đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong thời gian tôi đi học

Tôi chân thành cảm ơn UBND xã Hoàng Khai, các chủ trang trại chăn nuôi lợn tại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang đã tạo điều kiện giúp đỡ khi tôi thực hiện nghiên cứu đề tài tại địa phương

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể gia đình, bạn bè

và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua

Trong quá trình thực hiện luận văn, do còn hạn chế về mặt thời gian, kinh phí cũng như trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến quý báu của thầy cô giáo, các nhà khoa học, cùng bạn bè, đồng nghiệp

Tôi xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020

Tác giả

Bùi Thị Hương Thơm

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt v

Danh mục các bảng vi

Danh mục các hình vii

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Ý nghĩa của đề tài 3

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Tổng quan về hiện trạng chăn nuôi lợn và các vấn đề môi trường liên quan 4

1.1.1 Tình hình chăn nuôi lợn 4

1.1.2 Đặc tính của nước thải chăn nuôi 9

1.1.3 Thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm môi trường chăn nuôi tại Việt Nam 11

1.1.4 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi 13

1.2 Tổng quan về công nghệ sử dụng thực vật trong xử lý nước thải 14

1.2.1 Khái niệm 14

1.2.2 Vai trò của thực vật thuỷ sinh trong xử lý nước thải 15

1.3 Tình hình nghiên cứu kiểm soát nước thải chăn nuôi bằng thực vật trên thế giới và Việt Nam 18

1.3.1 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới 18

1.3.2 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam 19

1.4 Giới thiệu về cỏ Vetiver và tiềm năng sử dụng trong kiểm soát ô nhiễm nước thải 20

1.4.1 Vài nét về cỏ Vetiver 20

1.4.2 Tiềm năng ứng dụng cỏ Vetiver trong kiểm soát ô nhiễm 22

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Đối tượng nghiên cứu 25

2.2 Vị trí và thời gian nghiên cứu 25

2.2.1 Vị Trí nghiên cứu 25

2.2.2 Thời gian nghiên cứu 27

2.3 Nội dung nghiên cứu 27

2.4 Phương pháp nghiên cứu 27

2.4.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu 27

2.4.2 Phương pháp điều tra, đánh giá chất lượng môi trường tại một số trang trại lợn 28

2.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver 28

2.4.5 Phương pháp tính hiệu suất xử lý ô nhiễm của cỏ Vetiver 33

2.4.6 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 33

Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 34

3.1 Điều kiện tự nhiên 34

3.2 Điều kiện kinh tế xã hội 34

3.2.1 Diện tích, dân số 34

3.2.2 Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội 35

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Kết quả đánh giá thực trạng chất lượng môi trường tại một số trang trại ở xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 38

4.1.1 Ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến đến môi trường chăn nuôi lợn tại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 38

4.1.2 Thực trạng chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại một số trang trại ở xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 43

4.2 Nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn bằng cỏ Vetiver tại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 47

4.2.1 Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver trong nước thải chăn nuôi lợn 47

4.2.2 Khả năng kiểm soát các chỉ số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi 50

4.2.3 Đánh giá khả năng kiểm soát ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn của cỏ Vetiver 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Giải nghĩa

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Tổng đàn và sản lượng thịt hơi xuất chuồng 4

Bảng 1.2 Tổng số lượng lợn qua các năm 6

Bảng 1.3 Sản lượng thịt lợn hơi qua các năm 7

Bảng 1.4 Số lượng lợn phân bố theo các huyên, thành phố tại Tuyên Quang 9

Bảng 2.1 Phương pháp bảo quản mẫu trước khi phân tích 31

Bảng 2.2 Các phương pháp phân tích và tiêu chuẩn phân tích 31

Bảng 4.1 Chất lượng nước thải chăn nuôi tại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 43

Bảng 4.2 Chất lượng môi trường xung quanh các trang trại chăn nuôi lợn xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 46

Bảng 4.3 Thông số môi trường tại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 48

Bảng 4.4 Sự thay đổi pH trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 50

Bảng 4.5 Sự thay đổi giá trị DO trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 52

Bảng 4.6 Sự thay đổi giá trị COD trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 53

Bảng 4.7 Sự thay đổi giá trị T-N trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 55

Bảng 4.8 Sự thay đổi giá trị T-P trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 57

Bảng 4.9 Sự thay đổi giá trị TSS trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 59

Bảng 4.10 Chất lượng nước trước và sau khi xử lý bằng cỏ Vetiver 63

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Cỏ Vetiver 25

Hình 2.2 Mô hình xử lý nước thải tại các trang trại chăn nuôi xã Hoàng Khai 25

Hình 2.3 Vị trí các trang trại chăn nuôi lợn 27

Hình 2.4 Thí nghiệm khảo sát khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver trong môi trường nước thải chăn nuôi 29

Hình 4.1 Công nghệ xử lý áp dụng tại các trang trại chăn nuôi lợn xã Hoàng Khai 39

Hình 4.2 Mức đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường 39

Hình 4.3 Công tác vệ sinh môi trường tại chuồng trại 40

Hình 4.5 Đánh giá chất lượng môi trường xung quanh các trang trại chăn nuôi lợn 41

Hình 4.6 Mức độ quan tâm của chính quyền địa phương 41

Hình 4.7 Mức độ quan tâm của cộng đồng 42

Hình 4.8 Hiện trạng ô nhiễm môi trường tại một số thủy vực xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 47

Hình 4.1 Sinh khối thu được sau 4 tuần thí nghiệm với các môi trường nước thải khác nhau 48

Hình 4.2 Sự thay đổi pH trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 51

Hình 4.3 Sự thay đổi giá trị DO trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 52

Hình 4.4 Sự thay đổi giá trị COD trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 54

Hình 4.5 Sự thay đổi giá trị T-N trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 56

Hình 4.6 Sự thay đổi giá trị T-P trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 58

Hình 4.7 Sự thay đổi giá trị TSS trong thời gian thí nghiệm của từng loại nước thải khác nhau 60

Hình 4.8 Mô hình đề xuất kiểm soát ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn tại các trang trại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang 62

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hiện nay, việc hình thành và phát triển mạnh các trang trại chăn nuôi lợn ở nước

ta đã đem lại hiệu quả kinh tế cao, tăng năng suất lao động và thu nhập của người nông dân Tuy nhiên, các trang trại chăn nuôi lợn cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường xung quanh bởi các loại chất thải rắn, lỏng và khí phát sinh ngày càng nhiều và không được xử lý triệt để Do đó, việc nghiên cứu, đánh giá tình hình xử lý chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn là nhiệm vụ cấp bách để bảo đảm phát triển ngành chăn nuôi một cách bền vững

Xã Hoàng Khai, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang là một xã nền nông nghiệp chiếm tỉ trọng cao trong cơ cấu kinh tế Trong đó, chăn nuôi lợn đóng vai trò quan trọng giúp tăng thu nhập của người dân Tuy nhiên do phần lớn là chăn nuôi theo quy mô vừa và nhỏ nên các vấn đề môi trường chưa được thực sự quan tâm Thực trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi lợn đang đe dọa nghiêm trọng đến sức khỏe và kinh

tế của người dân địa phương Trong những năm gần đây, chính quyền địa phương đã quan tâm nhiều hơn đến việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn Phần lớn các trang trại trên địa bàn đều có hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ biogas Đây là công nghệ có ưu điểm về chi phí vận hành và có thể tận dụng khí biogas để làm nhiên liệu đốt Tuy nhiên, thực tế vận hành cho thấy, phương pháp xử lý biogas chưa đạt hiệu quả cao Chất lượng nước thải ra môi trường vượt quy chuẩn nhiều lần Một số công nghệ

xử lý nước thải chăn nuôi đã được xem xét thay thế hoặc bổ sung như xử lý yếm khí, hiếu khí, thiếu-hiếu khí kết hợp cho thấy hiệu quả cao nhưng lại khó áp dụng, đặc biệt trong quy mô vừa và nhỏ do chi phí xây dựng và vận hành cao Đối với những hộ nuôi

để có thể chấp nhận công nghệ xử lý nước thải đòi hỏi công nghệ phải có chi phí đầu

tư, vận hành thấp, ít phải sửa chữa, bảo dưỡng

Công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh đã được áp dụng để xử lý nước thải chăn nuôi ở nhiều nơi [52, 43, 2] Đây được đánh giá là công nghệ có chi phí xây dựng, vận hành thấp, thân thiện với môi trường, đồng thời hiệu suất xử lý khá cao Điều này đã được chứng minh trong kết quả của nhiều nghiên cứu trước đây [21] Thực vật

thủy sinh (TVTS) không những làm giảm nồng độ chất lơ lửng, chất hữu cơ mà còn có khả năng xử lý tốt chất dinh dưỡng, kim loại nặng [46, 36]

Đặc biệt, cỏ Vetiver với nhiều ưu điểm như bộ dễ dài, khả năng hấp thu tốt, có thể sinh trưởng ở nhiều môi trường khác nhau là một lựa chọn phổ biến trong phương pháp sử dụng thực vật để xử lý nước thải mỏ [32], nước thải sinh hoạt [33], chăn nuôi [51], nước nuôi trồng thủy sản [29]…

Cỏ Vetiver hoàn toàn có tiềm năng để sử dụng kiểm soát ô nhiễm chất thải chăn nuôi lợn Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý khi sử dụng thực vật để xử lý nước thải

là các yếu tố liên quan đến môi trường sống và khả năng hấp thu chất ô nhiễm của chúng Tại xã Hoàng Khai, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang, nhu cầu đánh giá, kiểm soát tình hình ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn là rất cấp bách nhưng chưa có nghiên cứu đánh giá cụ thể về tình hình ô nhiễm nước thải chăn nuôi nào được thực hiện tại địa phương Và đặc biệt chưa có đánh giá nào về sự phù hợp của phương pháp sử dụng

cỏ Vetiver trong kiểm soát ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn, Trong khi đó đây là công nghệ được cho là phù hợp để kiểm soát ô nhiễm ở nhiều địa phương tại Việt Nam [1,

7, 15] Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn tại xã Hoàng Khai, huyện Yên

Sơn, tỉnh Tuyên Quang và kiểm soát ô nhiễm bằng cỏ Vetiver (Vetiveria

zizanioides L.)”

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá thực trạng ô nhiễm và ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến môi trường sống tại một số trang trại chăn nuôi lợn ở xã Hoàng Khai, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

- Xác định được khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver

3 Ý nghĩa của đề tài

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về hiện trạng chăn nuôi lợn và các vấn đề môi trường liên quan

1.1.1 Tình hình chăn nuôi lợn

1.1.1.1 Tình hình chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Ngành chăn nuôi là một bộ phận quan trọng cấu thành của nông nghiệp cũng như là một nhân tố quan trọng trong nền kinh tế Viêt Nam Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam phản ánh thực trạng chăn nuôi, sử dụng, khai thác, chế biến và tiêu thụ các sản phẩm động vật (súc vật nuôi) và tình hình thị trường liên quan Chăn nuôi Việt Nam

có lịch sử từ lâu đời và đóng góp lớn vào cơ cấu kinh tế, xóa đói giảm nghèo cũng như đời sống từ bao năm qua Hiện nay, theo xu thế của một nền kinh tế đang chuyển đổi, chăn nuôi Việt Nam cũng có những bước đi mới và đạt được một số kết quả nhất định

Trong những năm vừa qua, ngành chăn nuôi Việt Nam luôn giữ mức tăng trưởng cao và ổn định, góp phần vào tăng trưởng chung của toàn ngành nông nghiệp Tuy nhiên, trong năm 2019, ngành chăn nuôi lợn đã phải đối mặt với bệnh dịch tả lợn châu phi (DTLCP) xuất hiện và lan rộng Sau khi ổ dịch đầu tiên được phát hiện tại miền Bắc từ tháng hai, đến tháng 9 dịch đã lan rộng khắp cả 63 tỉnh, thành phố Theo Tổng cục Thống kê, tổng đàn lợn cả nước đã sụt giảm mạnh, do đó sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng trong năm 2019 cũng giảm sâu so với năm 2018

Tổng hợp báo cáo từ các tỉnh, thành phố, số lượng đàn lợn, chủng loại và ước sản lượng thịt lợn năm 2019 như bảng dưới đây

Bảng 1.1 Tổng đàn và sản lượng thịt hơi xuất chuồng

Tại thời điểm tháng 12/2019, tổng đàn lợn của cả nước là 24,9 triệu con, giảm 11,5%, trong đó đàn nái là trên 2,7 triệu con, giảm so với năm 2018 là 31,8% Với số lượng đàn nái như trên sẽ hoàn toàn chủ động được nguồn cung con giống cho việc tái đàn lợn

Sản lượng thịt lợn trong quý IV/2019 giảm nhiều do tháng 5 và 6/2019 là tháng cao điểm của bệnh DTLCP, lợn bị tiêu hủy nhiều (nhất là trong tháng 5 đã có trên 1,2 triệu con bị tiêu hủy), thay thế đàn rất ít dẫn đến nguồn cung các tháng cuối quý IV thiếu hụt cùng với diễn biến thị trường quốc tế phức tạp đã khiến giá thịt lợn tăng cao

và nhanh trong những tháng cuối của Quý IV/2019 Sản lượng thịt lợn năm 2019 đạt gần 3,3 triệu tấn giảm 13,8%

Trong bối cảnh bệnh DTLCP diễn biến rất phức tạp nhưng rất nhiều mô hình chăn nuôi an toàn sinh học kết hợp bổ sung chế phẩm trong thức ăn, nước uống, phun trong chuồng, độn chuồng, đảm bảo vẫn giữ được an toàn cho đàn lợn như các mô hình của tập đoàn Quế Lâm (Thừa Thiên Huế), Công ty Hà Long (Hưng Yên), HTX Hoàng Long (Hà Nội), Công ty Amafarm (Hưng Yên, Hải Dương), nhiều cơ sở chăn nuôi ở Bắc Giang giữ quy mô gần chục nghìn lợn thịt an toàn… Nhiều tỉnh đã chủ động tái đàn lợn rất tốt nhơ Hà Nội đã tái đàn được 50% số đã tiêu hủy (600 ngàn con), Bắc Giang tái đàn trên 60%…

Nhìn chung, năm qua là năm khó khăn với ngành chăn nuôi lợn Tuy nhiên với tầm nhìn phát triển bền vững, ngành chăn nuôi đang được vực dậy và hứa hẹn sẽ có những bước phát triển mới trong năm 2020

1.1.1.2 Tình hình chăn nuôi lợn tại tỉnh Tuyên Quang

Chăn nuôi đang tạo nguồn thu nhập chính của nhiều hộ nông dân của tỉnh Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng đàn vật nuôi thì tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi cũng đang ở chiều hướng báo động.Tổng đàn lợn trên toàn tỉnh ước tính hiện nay: 535.180 con, trong đó: Thành phố: 23.000 con; Lâm Bình: 26.000 con; Na Hang: 37.816 con; Chiêm Hóa: 118.252 con; Hàm Yên: 71.748 con; Yên Sơn: 121.212 con; Sơn Dương: 137.152 con Chăn nuôi nông hộ, quy mô nhỏ lẻ, phân tán nằm xen khẽ trong khu dân cư chiếm đa số Một số trang trại chăn nuôi theo hình thức công nghiệp, quy mô lớn, hiện đang áp dụng triệt để biện pháp chăn nuôi an toàn sinh học, như:

Công ty TNHH DABACO Tuyên Quang: 35.000 con; Trang trại Nguyễn Thị Định (xã Kháng Nhật): 4.000 con; Trang trại ông Quỳnh (xã Sơn Nam): 4.000 con; Trang trại ông Sáng (xã Quyết Thắng): 2.500 con; Trang trại ông Sung (xã Hợp thành): 2.500 con [11]

Bảng 1.2 Tổng số lượng lợn qua các năm

Năm

Số lượng

Tỉ lệ % (so với cả nước)

Tỉnh Tuyên Quang (nghìn con)

Cả nước (triệu con)

Với số lượng đàn lợn tăng nhanh, việc xử lý chất thải chưa được các hộ quan tâm đúng mức, trên thực tế cho thấy công nghệ xử lý biogas không xử lý triệt để được nguồn gây ô nhiễm từ chất thải chăn nuôi, do đó rất cần có các biện pháp hỗ trợ, xử lý

sau biogas Tuy nhiên, những biện pháp hỗ trợ này cũng chỉ góp phần giảm thiểu ô nhiễm chứ chưa xử lý được triệt để các chất gây ô nhiễm đạt tiêu chuẩn cho phép Chi phí đầu tư và vận hành để xử lý triệt để các chất gây ô nhiễm rất tốn kém; các biện pháp

hỗ trợ sau biogas lại cần có diện tích đất để xây dựng các ao hồ sinh học, vườn cây nhằm tận dụng nước thải làm nước tưới… nên việc đầu tư xây dựng và vận hành hệ thống xử lý ảnh hưởng nhiều đến lợi nhuận kinh doanh của trang trại Bởi vậy, hầu hết các chủ trang trại đều trốn tránh đầu tư đầy đủ các công trình bảo vệ môi trường cần thiết Trong khi đó, quản lý Nhà nước về bảo vệ môi trường trong hoạt động chăn nuôi chưa được quan tâm đầy đủ, đúng mức ở tất cả các cấp, ngành Lâu nay, trong các quy hoạch phát triển chăn nuôi của các địa phương hầu như mới quan tâm đến các chỉ tiêu, giải pháp kinh tế mà chưa có các quy định, giải pháp bảo vệ môi trường cụ thể, chưa

có quy hoạch và tiêu chí quy hoạch vùng chăn nuôi đảm bảo yêu cầu bảo vệ môi trường Thêm vào đó, nhận thức, ý thức trách nhiệm bảo vệ môi trường của các chủ trang trại, gia trại còn rất hạn chế

Bảng 1.3 Sản lượng thịt lợn hơi qua các năm

Trong những năm gần đây, sản xuất chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Tuyên Quang

đã có những phát triển rõ rệt Tuy nhiên, do dịch bệnh xảy ra thường xuyên cùng với

biến động của thị trường, giá thức ăn chăn nuôi liên tục tăng cao nên ngành chăn nuôi của tỉnh Tuyên Quang đã gặp không ít khó khăn

Cuối tháng 5/2019 tỉnh Tuyên Quang công bố xuất hiện ổ DTLCP đầu tiên Chỉ hơn 1 tháng sau, 7/7 huyện, thành phố trên địa bàn tỉnh công bố có dịch Tuy nhiên, điều đặc biệt là dịch chỉ xảy ra tại các hộ chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ, manh mún, việc chăn nuôi đảm bảo an toàn dịch bệnh ít được chú trọng, còn các trang trại chăn nuôi quy mô lớn trên địa bàn không có dịch

Đến nay, tỉnh có hơn 200 trang trại chăn nuôi lợn quy mô lớn Nổi bật là trang trại chăn nuôi của Công ty TNHH DABACO Tuyên Quang với quy mô hơn 40.000 con lợn thịt; trang trại chăn nuôi của ông Nguyễn Ngọc Sáng, xã Đông Thọ, huyện Sơn Dương, quy mô từ 5.000 - 10.000 con; trang trại chăn nuôi của ông Trần Mạnh Quỳnh,

xã Sơn Nam, huyện Sơn Dương, quy mô hơn 2.000 con lợn nái… Hầu hết các trang trại đều chủ động tái đàn sau dịch

Năm 2019, chăn nuôi tiếp tục được duy trì và phát triển theo hướng sản xuất hàng hóa tập trung quy mô trang trại, gia trại theo lợi thế của từng vùng, địa phương Điển hình hiệu quả là mô hình liên kết chăn nuôi trâu, bò thịt Năm 2019, liên kết chăn nuôi 1.820 con, tiêu thụ 840 con trâu, bò; với thời gian nuôi vỗ 3 tháng, lãi bình quân 3-5 triệu đồng/con trâu, bò Tuyên Quang hiện có 21 hợp tác xã, 275 trang trại chăn nuôi (tăng 05 HTX, 30 trang trại so với năm 2018) Giá trị sản xuất chăn nuôi đạt trên 2.747 tỷ đồng, tăng 5,4% so với năm 2018

Mặc dù mang lại giá trị kinh tế cao, tạo việc làm cho nhiều lao động, song việc phát triển chăn nuôi, đặc biệt là phát triển các mô hình trang trại vẫn còn khá nhiều hạn chế Bởi, hiện nay hầu hết các hộ dân chăn nuôi theo hướng tự phát, phân tán, quy mô chăn nuôi nhỏ, hiệu quả và hệ số quay vòng chăn nuôi thấp Do việc triển khai thực hiện quy hoạch và chính sách khuyến khích phát triển chăn nuôi tập trung xa khu dân

cư còn nhiều khó khăn, do vậy các trang trại hiện nay chủ yếu ở gần khu dân cư, gây ô nhiễm môi trường Mặt khác, khi có hiệu quả kinh tế thì nhiều thành phần kinh tế tập trung đầu tư vào chăn nuôi dẫn đến dư thừa sản phẩm, cung vượt quá cầu Cùng với

đó, con giống chưa được người chăn nuôi quan tâm đúng mức nên phần nhiều được người dân chọn là những giống gia súc, gia cầm có năng suất thấp, ngoại trừ một số

trang trại tập trung Năm 2019, lĩnh vực chăn nuôi gặp nhiều khó khăn: Từ giữa quý

II/2019 (từ ngày 22/5/2019), bệnh Dịch tả lợn Châu Phi xảy ra trên địa bàn tỉnh: Đến

ngày 18/10/2019, số hộ có lợn mắc bệnh dịch tả lợn Châu Phi là 3.642 hộ thuộc 681 thôn/123 xã/07 huyện, thành phố, số lợn đã tiêu hủy 26.634 con/1.289,23 tấn Cùng với biến động của thị trường kéo theo giá thức ăn chăn nuôi liên tục tăng cao, trong khi

đó giá bán sản phẩm chăn nuôi trên thị trường lại lên xuống thất thường khiến cho ngành chăn nuôi gặp không ít khó khăn

Bảng 1.4 Số lượng lợn phân bố theo các huyên, thành phố tại Tuyên Quang

Đơn vị hành chính

cấp huyện

Số lượng (con) Năm

(Nguồn: Tổng cục thống kê 2019)

1.1.2 Đặc tính của nước thải chăn nuôi

Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm nước tiểu, nước rửa chuồng, nước tắm vật nuôi Trong nước thải chăn nuôi còn có thể chứa một phần hay toàn bộ lượng phân được vật nuôi thải ra

Theo khảo sát của tổ chức JICA và Viện Công nghệ môi trường tại các trang trại chăn nuôi lợn điển hình tại 5 tỉnh thuộc miền Bắc gồm Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình và Hòa Bình cho thấy, lượng nước tiêu thụ từ 10 - 40 lít/đầu lợn/ngày, trong khi đó tại Nhật Bản con số này là 20 - 30 lít/đầu lợn/ngày Với 4.293 trang trại

chiếm 35% số đầu lợn trong cả nước (9.345 triệu lợn), nếu trung bình lượng nước thải

ra là 25 lít/đầu lợn/ngày thì lượng nước thải trung bình khoảng 85 triệu m3/năm, một con số đáng kể [15] Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao Một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung bình hàng ngày thải ra lượng phân, nước tiểu khoảng 6 - 8 % khối lượng của nó Để sản xuất 1000 kg thịt lợn thì hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân, 11 kg

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

acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa Các chất

vô cơ chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,…

 N và P: Khả năng hấp thụ N và P của các loài gia súc, gia cầm rất kém, nên khi

ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng tổng N là

200 - 350 mg/l trong đó N - NH4 chiếm khoảng 80 - 90%; tổng P là 60 - 100mg/l

 Sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng

ấu trùng giun sán gây bệnh Theo nghiên cứu của nhiều tác giả (A Kigirov, 1982; G

Rheiheinmer, 1985) trong phân, vi trùng gây bệnh đóng dấu Erysipelothris insidiosa

có thể tồn tại 92 ngày, Brucella 74 - 108 ngày, Samonella 6 - 7 tháng, virus lở mồm long móng trong nước thải là 100 - 120 ngày Riêng các loại vi trùng nha bào Bacillus

antharacis có thể tồn tại đến 10 năm, Bacillus tetani có thể tồn tại 3 - 4 năm Trứng

giun sán với các loại điển hình như Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciola

buski, Ascarisum, Oesphagostomum sp, Trichocephalus dentatus có thể phát triển đến

giai đoạn gây nhiễm sau 6 - 8 ngày và tồn tại 5 - 6 tháng Các vi trùng tồn tại lâu trong

nước ở vùng nhiệt đới là Samonella typhi và Samonella paratyphi, E Coli, Shigella,

Vibrio comma, gây bệnh dịch tả [4]

1.1.3 Thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm môi trường chăn nuôi tại Việt Nam

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi phát triển khá mạnh về cả số lượng lẫn quy mô Tuy nhiên, việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ, thiếu quy hoạch, nhất là các vùng dân cư đông đúc đã gây ra ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không đúng kỹ thuật Đối với các cơ sở chăn nuôi, các chất thải gây ô nhiễm môi trường có ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, năng suất bị giảm, tăng các chi phí phòng trị bệnh, hiệu quả kinh tế của chăn nuôi không cao Sức

đề kháng của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ gây nên bùng phát dịch bệnh Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75 - 85 triệu tấn phân, với phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo: Nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người [6]

Theo thống kê của Bộ NN & PTNT về chăn nuôi, cả nước hiện có khoảng 12 triệu hộ gia đình có hoạt động chăn nuôi và 23.500 trang trại chăn nuôi tập trung Trong

đó, phổ biến ở nước ta là chăn nuôi lợn (khoảng 4 triệu hộ) và gia cầm (gần 8 triệu hộ), với tổng đàn khoảng 362 triệu con gia cầm, 29 triệu con lợn và 8 triệu con gia súc, mỗi năm khối lượng nguồn thải ra từ chăn nuôi ra môi trường là một con số khổng lồ - khoảng 84,5 triệu tấn/năm, trong đó, chỉ khoảng 20% được sử dụng hiệu quả (làm khí sinh học, ủ phân, nuôi trùn, cho cá ăn…), còn lại 80% lượng chất thải chăn nuôi đã bị lãng phí và phần lớn thải ra môi trường gây ô nhiễm [13]

Nguyên nhân chính được xác định gây ÔNMT trong ngành chăn nuôi là do các trang trại sử dụng nhiều nước Kết quả khảo sát cho thấy, các trang trại chăn nuôi sử dụng ít nước đều có thể dễ dàng thu gom chất thải rắn để bán làm phân bón hữu cơ Chất thải rắn từ các trang trại nuôi gà hầu như được tiêu thụ hết cho mục đích trồng

rau, hoa, cây cảnh Hiện nay hình thành tự phát một hệ thống thu gom phân trâu bò khô

từ đồng bằng sông Cửu Long đến vùng Nam Trung bộ để bán cho các cơ sở chế biến phân bón hữu cơ tại Tây Nguyên phục vụ trồng cây công nghiệp như cà phê, tiêu, cao su…, chất thải rắn thu gom từ chăn nuôi lợn nái (do nuôi lợn nái không được sử dụng nhiều nước) luôn được tiêu thụ tốt Do vậy, có thể nói trong chăn nuôi sử dụng ít nước, chất thải rắn từ chăn nuôi luôn có thể thu gom để bán nên không còn nhiều để thải ra môi trường Chỉ có chăn nuôi lợn thịt hoặc chăn nuôi bò sữa quy mô công nghiệp sử dụng nhiều nước (theo các quy trình chăn nuôi thâm canh quy mô lớn) mới là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường do chất thải lỏng từ các trang trại này không thể thu gom nên chỉ còn cách xả trực tiếp hoặc gián tiếp (thông qua các hầm khí sinh học (KSH) xuống nguồn nước

Mặt khác, công tác quản lý môi trường chưa đáp ứng được với nhu cầu của thực

tế sản xuất Các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi theo QCVN 40:2011/BTNMT trước kia và QCVN 62-MT:2016/BTNMT hiện nay đều quá cao so với khả năng thực tế ứng dụng công nghệ xử lý môi trường hiện tại, dẫn đến hầu hết các trang trại đều không thể đáp ứng yêu cầu đặt ra do chưa có công nghệ xử lý môi trường chăn nuôi hiệu quả để theo kịp các quy định về xả thải môi trường Do khó có thể đáp ứng quy định xả thải nên ở nhiều nơi, việc áp dụng biện pháp xử lý môi trường của các trang trại chỉ mang tính đối phó Vẫn còn tâm lý ưu tiên phát triển kinh tế, giảm nhẹ yếu tố môi trường ở nhiều cấp chính quyền địa phương nên việc quản lý và xử lý môi trường chăn nuôi còn mang nặng tính hình thức

Những năm vừa qua, biện pháp KSH được người dân và các cấp chính quyền

ưu tiên sử dụng, tuy nhiên vẫn còn có nhiều khó khăn, bất cập Đối với các công trình KSH quy mô nhỏ, hiện tượng quá tải công suất xử lý (quy mô chăn nuôi thay đổi thường xuyên trong khi dung tích của hầm KSH là cố định) và khí ga thừa không sử dụng hết, xả trực tiếp ra môi trường là nguyên nhân phổ biến gây ô nhiễm môi trường Đối với chăn nuôi quy mô trang trại, công nghệ KSH chưa thực sự đem lại lợi ích về kinh tế (làm hầm KSH tốn diện tích đất, tốn chi phí đầu tư lớn nhưng không đem lại nguồn thu bổ sung cho chủ trang trại), có tác động tiêu cực về môi trường (khí ga sinh

ra hầu như không sử dụng, xả trực tiếp ra môi trường, hầm KSH không được quan tâm

vận hành, hỏng không được sửa chữa do chủ trang trại không có động lực để bỏ chi phí

ra duy trì vận hành hệ thống nhằm đảm bảo hiệu quả xử lý môi trường) và hậu quả xấu

về xã hội (việc áp dụng biện pháp xử lý môi trường chỉ mang tính hình thức, đối phó lẫn nhau giữa các chủ trang trại và các cấp quản lý)

Có thể nói, hiện trạng quản lý môi trường chăn nuôi hiện nay đang còn nhiều bất cập về quản lý, bế tắc về công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi quy mô trang trại, thiếu sự quan tâm thỏa đáng của các cấp chính quyền về quản lý và sự đầu tư nghiên cứu tìm kiếm các giải pháp công nghệ phù hợp, bền vững, giúp vừa xử lý môi trường chăn nuôi lại vừa mang lại thu nhập bổ sung, tạo động lực cho người dân áp dụng các biện pháp BVMT

1.1.4 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi [15]

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

- Hiệu quả xử lý

Các phương pháp xử lý có thể áp dụng:

- Phương pháp cơ học: Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích các công trình xử lý tiếp theo Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn khoảng vài ngàn mg/l và dễ lắng nên có thể lắng sơ

bộ trước rồi sau đó đưa sang các công trình phía sau Sau khi tách nước thải được đưa

ra các công trình phía sau còn phần chất rắn được đem đi ủ làm phân bón

- Phương pháp hóa lý: Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô

cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt,

phèn bùn kết hợp với polyme trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ Phương pháp này loại

bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi tuy nhiên chi phí xử lý cao

Áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh

tế Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp để tách các hạt có khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, tuy nhiên chi phí đầu tư, vận hành cho phương pháp này cao cũng không hiệu quả về mặt kinh tế

- Phương pháp xử lý sinh học: Phương pháp này dựa trên sự hoạt động của các

vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu

cơ và các chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Tùy theo từng nhóm

vi khuẩn mà sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau và phụ thuộc vào khả năng tài chính, diện tích đất mà người ta có thể sử dụng hồ sinh học hay các bể nhân tạo để xử lý

Ngoài ra còn có các giải pháp khác như:

- Ủ phân bằng phương pháp sinh học cùng với việc che phủ kín, chăn nuôi trên nền đệm lót sinh thái

- Xử lý nước thải bằng cây thủy sinh: Sử dụng một số loài thực vật thủy sinh như: Bèo Lục Bình, Cây Muỗi Nước, Thủy trúc,… Những loài cây này rất sẵn có ở các ao hồ

do vậy sử dụng nó để xử lý nước thải ở các khâu cuối của quá trình xử lý để có thể xử lý triệt để các chất ô nhiễm hơn mà lại không tốn kém, thân thiện với môi trường

1.2 Tổng quan về công nghệ sử dụng thực vật trong xử lý nước thải

do có sự dồi dào về ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng [27] TVTS trong vùng đất ngập nước có thể được phân ra các nhóm chính sau:

- TVTS nửa ngập nước: đây là thực vật chủ yếu trong đất ngập nước có thân và

lá nhô lên khỏi mặt nước và hệ rễ phát triển rộng Thực vật thích nghi về hình thái với việc mọc ở nơi ngập nước do có các khoang khí lớn bên trong thân để vận chuyển ôxy

đến rễ TVTS này bao gồm các loài như Sậy (Phragmites spp), cỏ Nến hay đuôi mèo (Typha spp.), Cói (Cyperus spp.), Bấc (Juncus spp.), Năn (Scirpus spp.), Lác (Carex spp.), Lưỡi đồng ( Iris spp.), Súng (Nymphaea spp.)

- TVTS nổi: Các loài sống nổi trên mặt nước như bèo Tây (Eichhornia

crassipes), bèo Cái (Pistia stratiotes) và bèo Tấm (Lemna spp và Spirodella spp.)

- TVTS sống chìm dưới mặt nước: TVTS này có mô quang hợp hoàn toàn ngập

trong nước nhưng hoa lại thường phơi ra trên mặt nước Ví dụ: Rong đuôi chó

(Myriophyllum spp.), rong đuôi chồn (Ceratophyllum spp.)

Thực vật sống chìm có đặc điểm là sinh trưởng phía dưới mặt nước suốt cả vòng đời của nó Thực vật sống chìm hấp thu oxy hòa tan trong nước (ban đêm - cho quá trình hô hấp) và carbonic trong nước (ban ngày - cho quá trình quang hợp) và nhiều loài còn có thể sử dụng các bicarbonate hòa tan cho quá trình quang hợp Hầu hết các loài thực vật sống chìm có rễ bám vào lớp bùn đáy, tuy nhiên có một số loài không có

rễ và trôi nổi tự do như rong Đuôi chồn (Coon’s tail - Ceratophyllum demersum) Đối

với các loài sống chìm tất cả các bộ phận chịu trách nhiệm quang hợp đều nằm dưới mặt nước (Cook, 1996), thân và lá thường mềm do không có lignin làm cho chúng có

độ linh hoạt cao chịu đựng được sự chuyển động của dòng nước mà không bị tổn hại Các loài thực vật sống chìm có rễ bám vào lớp bùn đáy lấy các dưỡng chất cần thiết cho chúng từ lớp bùn đáy, một số ít dưỡng chất vi lượng sẽ được chúng hấp thu từ nước [18]

1.2.2 Vai trò của thực vật thuỷ sinh trong xử lý nước thải

Hiệu quả xử lý ô nhiễm của một số loài thực vật thủy sinh và tảo đã được kiểm chứng trong các điều kiện thí nghiệm và cho thấy rằng chúng có tiềm năng trong xử lý

nước thải [26] Người ta đã biết đến khả năng của thực vật thuỷ sinh trong việc vận

chuyển oxy từ không khí vào trong nước nhờ bộ rễ, cho phép hình thành nhóm sinh vật hiếu khí quanh bộ rễ thực vật Các vi sinh vật hiếu khí thích hợp cho việc phân giải sinh học các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản Sản phẩm của quá trình

phân giải này sẽ được thực vật sử dụng cho quá trình sinh trưởng, phát triển Khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ trong nước đã được chứng minh là có sự cộng sinh giữa thực vật thuỷ sinh và các vi sinh vật sống trong và xung quanh rễ của chúng Thực vật và các vi sinh vật có thể đạt được hiệu quả xử lý cao khi chúng phối hợp với nhau trong một hệ sinh thái cân bằng Thân và lá của thực vật nửa ngập nước và rễ của thực vật nổi làm giảm tốc độ dòng chảy, gây ra sự thay đổi của quá trình lọc và lắng của các hạt (cặn, vụn hữu cơ) và là nơi sống bám của nhiều loài tảo và vi sinh vật Oxy chuyển từ phần thân và lá khí sinh xuống bộ rễ và giải phóng ra vùng rễ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat và phản nitrat hoá Bởi vậy, thực vật thuỷ sinh đóng vai trò chủ yếu trong việc giảm nồng độ NH4+, NO2- , NO3-, PO43- cũng như TSS và COD [34]

Các vi sinh vật phân huỷ các chất hữu cơ thành các chất vô cơ (khoáng hoá) cung cấp cho các thực vật thuỷ sinh, trước hết là tảo Tảo và các TVTS khác lại cung cấp oxy cho vi khuẩn Các loài TVTS như tảo, rong Đuôi chó, rong Xương cá, lau Lác, các loại bèo,…có rễ, thân tạo điều kiện cho vi sinh vật bám vào mà không bị chìm xuống đáy Chúng cung cấp oxy cho vi khuẩn hiếu khí, ngoài ra còn cung cấp cho vi sinh vật những hoạt chất sinh học cần thiết Ngược lại vi khuẩn cung cấp ngay tại chỗ cho thực vật những sản phẩm trao đổi chất của mình, đồng thời thực vật giúp cho vi sinh vật khỏi bị chết dưới ánh nắng mặt trời Tảo là nguồn thức ăn cho cá và các loài thuỷ sản khác, khi chết sẽ là chất dinh dưỡng cho vi sinh vật Vai trò chính của tảo và thực vật thủy sinh là khử nguồn amôn hoặc nitrat và nguồn photpho có ở trong nước

Vai trò xử lý nước thải của TVTS được thể hiện ở các khía cạnh sau:

- Trao đổi khí:

TVTS có những đặc điểm thích nghi về hình thái với sự phát triển trong nước, đặc biệt là chúng có các lỗ khí giúp cho sự vận chuyển O2 vào rễ và bầu rễ Sự vận chuyển O2 vào thân cây giúp cho sự hô hấp của các mô đồng thời cung cấp cho đới rễ

sự thoát khí O2 Chính nhờ sự thoát khí O2 từ rễ làm tăng điều kiện O2 hoá trong lớp nền kỵ khí, kích thích sự phân huỷ hiếu khí các vật chất hữu cơ và sự tăng trưởng của

vi khuẩn Nitrat hoá.Sự vận chuyển khí trong TVTS có thể xảy ra bởi sự khuếch tán do

sự chênh lệch nồng độ hay áp suất trong các lỗ khí Các khí sẽ được vận chuyển từ nơi

có nồng độ cao hoặc áp suất cao đến nơi có nồng độ thấp hoặc áp suất thấp hơn

- Các hiệu quả vật lý:

Hiệu quả quan trọng nhất của TVTS trong quá trình xử lý nước thải là các hiệu quả vật lý: điều chỉnh xói mòn, hiệu qủa lọc, cung cấp vùng bề mặt cho vi khuẩn bám dính Sự trao đổi chất của TVTS (hấp thụ, thải O2…) có ảnh hưởng tới các quá trình

xử lý tuỳ thuộc vào mô hình thiết kế khác nhau

Trong đất ngập nước, chúng phân bố lại và giảm tốc độ các luồng không khí trên mặt nước Điều này tạo ra các điều kiện tốt cho sự lắng đọng các chất rắn lơ lửng, giảm xói mòn, tăng thời gian tiếp xúc giữa nước và các vùng bề mặt của cây Ngoài ra, khi hệ rễ của TVTS phát triển chúng sẽ ngăn chặn sự tắc nghẽn của lớp lọc, ánh sáng

bị suy giảm khi chiếu qua lớp phủ thực vật, điều này cản trở sự sinh sản của tảo Vào mùa đông, lớp phủ thực vật còn có vai trò cách nhiệt giữa khí quyển với vùng đất bên dưới, giữ cho đất không bị sương giá TVTS phát triển ảnh hưởng tới tính dẫn nước

của đất, rễ cây xáo trộn làm xốp đất, dần dần sẽ làm ổn định tính dẫn nước của đất

- Nơi cư trú cho sinh vật:

TVTS còn có các chức năng khác như cung cấp nơi sống cho vi sinh vật TVTS cung cấp vùng bề mặt lớn cho các vi sinh vật bám dính phát triển, phần thân và lá của TVTS chìm trong nước tạo một vùng bề mặt lớn cho các sinh vật Các nhóm tảo quang hợp dày đặc cũng như vi khuẩn và động vật đơn bào xâm chiếm các mô thực vật Tương

tự như vậy, rễ cây chìm dưới đất cung cấp bề mặt cho vi khuẩn bám dính trên các vật rắn chìm trong nước chịu trách nhiệm chủ yếu cho các quá trình vi sinh xảy ra trong hệ

thống đất ngập nước

- Hấp thụ chất dinh dưỡng:

TVTS đòi hỏi các chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển, chúng hấp thụ chất dinh dưỡng thông qua rễ và đôi khi thông qua phần thân và lá chìm dưới nước Chất dinh dưỡng được loại bỏ khỏi hệ thống nhờ thu hoạch sinh khối Nếu không thu hoạch sinh khối, lượng chủ yếu chất dinh dưỡng trong mô thực vật sẽ bị phân huỷ và

quay trở lại hệ thống

- Diệt vi khuẩn:

Rễ của TVTS có thể sinh ra một số chất, đặc biệt là có sự thải ra O2 vào trong tầng rễ có tác động tới các chu trình sinh hoá của sự trầm tích Người ta định tính điều này nhờ vào việc nhận biết được màu hơi đỏ liên quan đến dạng oxit sắt trên bề mặt rễ Một số loài TVTS có thể sinh ra chất kháng sinh từ rễ của nó Do đó, các vi khuẩn ô nhiễm trong nước bị biến mất sau khi cho đi qua hệ thống trồng loại thực vật này Ngoài

ra một lượng lớn các chất hữu cơ cũng được tạo ra từ rễ của TVTS Đây là một nguồn cacbon hữu cơ cung cấp cho quá trình phản nitrat và do đó làm tăng sự loại bỏ NO3-trong một số loại đất ngập nước

1.3 Tình hình nghiên cứu kiểm soát nước thải chăn nuôi bằng thực vật trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới

Hiện nay, chất lượng nước đang suy giảm do sự ô nhiễm của các chất ô nhiễm khác nhau trong nước, khiến cho nguồn nước sạch ngày càng khan hiếm ở một số nơi Nói cách khác, nước sạch đang trở thành một trong những mối quan tâm lớn nhất của thế kỷ XXI Để giải quyết các vấn đề về nước, các phương pháp xử lý nước thải khác nhau đã được áp dụng, nhưng các phương pháp xử lý nước thải truyền thống và hiện

có như xử lý bằng bùn hoạt tính, xử lý vi sinh, xử lý sơ cấp tăng cường hóa học (CEPT),

Hệ thống ao tích hợp tiên tiến (AIPS), sục khí và kị khí, v.v rất tốn kém và trong hầu hết các trường hợp là không thực tế hoặc không phù hợp với các cộng đồng nhỏ hơn

và các ngành công nghiệp nhất định Hiện nay, công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh đã được sử dụng để xử lý nước thải Đây là một công nghệ tiềm năng của nhà máy để khắc phục ô nhiễm đất và nước [34]

Công nghệ xử lý ô nhiễm nước có sử dụng loài TVTS đã được sử dụng rộng rãi trên thế giới từ nhiều thập kỷ qua để xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt Trong các năm gần đây, công nghệ này được sử dụng như là phương pháp hiệu quả và được

xã hội chấp nhận trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn với chi phí thấp và vận hành đơn giản [2, 24]

Nghiên cứu của L Xindi và cs (2003), sử dụng cỏ Vetiver và thủy trúc (Cyperus

alternifolius) trong điều kiện thí nghiệm theo mẻ với hàm lượng COD, BOD, đầu vào

tương ứng là 825mg/l, 500mg/l Sau 8 ngày thí nghiệm hệ thống đã loại bỏ được 56,5%

với COD và 59,9% BOD [35] P.G Hunt và cs (2002) đã sử dụng hệ thống dòng mặt

để nghiên cứu xử lý nước thải sau công đoạn xử lý yếm khí ở trang trại chăn nuôi lợn [30], kết quả cho thấy, với tải lượng N đầu vào dao động trong từ 3-25kg/ha.ngày, tỉ lệ loại bỏ N của hệ thống đều đạt trên 80% Theo Poach và cs (2003) [42], hệ thống có khả năng chuyển hóa T-N khá cao, ngoài ra hệ còn giảm khản năng bay hơi amoni Sinh khối thực vật và khả năng tích lũy dinh dưỡng trong hệ thống cũng tương đối lớn

Với tải lượng COD khoảng 590 kg/ha/.ngày, sản lượng cỏ Tiflon (Cynodon dactylon)

thu được đạt khoảng 68,3 tấn/ha, hàm lượng T-N tích lũy trong cây khoảng 2043kg/ha

[20] Trong công bố khác của Hunt và cs (1999) với hệ thống trồng hỗn hợp Typha

latifolia và Sparganium americanum, hàm lượng T-N tích lũy là 428kg/ha và 338kg/ha

Nằm trong hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn [31]

Sử dụng công nghệ sinh thái với cây thủy sinh kết hợp với công nghệ khác trong quản lý nước thải chăn nuôi đạt được các mục tiêu xã hội, kinh tế và môi trường Kết quả hoạt động tám năm của 12 hệ thống như vậy ở Ireland đã chứng minh hiệu quả và tính bền vững của loại công nghệ này Hiệu quả loại tổng số phốt pho và amômi tương ứng là 95 và 98% [45]

Các dẫn liệu về hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi của các loại hình công nghệ sinh thái với TVTS hoạt động ở nhiều nơi tại Mỹ cho thấy loại hình dòng chảy trên bề mặt có hiệu quả cao, chi phí thấp so với kiểu dòng chảy ngầm lại dễ quản lý và duy trì tuy hiệu quả có kém hơn về mùa lạnh Công nghệ dòng chảy ngầm có hạn chế khi xử

lý nước thải chăn nuôi do bị bít vì chất lơ lửng và giá thành cao còn hệ thống thực vật nổi có giá thành cao hơn, hay bị sâu bệnh nếu không trồng phối hợp các loại cây Tuy vậy, việc có thể sử dụng làm thức ăn có thể là cứu cánh [41]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của một số loài TVTS

đã được tiến hành từ những năm 1990 Tuy nhiên, nghiên cứu mang tính công nghệ liên quan đến xử lý nước thải nhất là nước thải chăn nuôi lợn mới được chú ý trong những năm gần đây

Bùi Thị Kim Anh và cs 2019 đã sử dụng mô hình bãi lọc trồng cây nhân tạo sử

dụng cây sậy (Phragmites australis Cav.) trồng trên các lớp vật liệu lọc sỏi, đá vôi và

vỏ trấu để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas Kết quả thí nghiệm cho thấy, nước thải đầu ra đạt quy chuẩn cho phép, pH của nước thải luôn ổn định trong khoảng từ 6,9 đến 7,2, hiệu suất loại bỏ tổng phốt pho lên đến 86%; các chỉ tiêu khác như TSS, COD, tổng Nitơ và Amoni đều giảm đáng kể, hiệu suất xử lý lần lượt là 78%, 74,6%, 67,1%

và 74,2% sau 168 giờ thí nghiệm Bãi lọc trồng cây nhân tạo có hiệu suất xử lý cao, thời gian xử lý ngắn và có triển vọng ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas [2]

Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn qui mô pilôt bằng hệ thống UASB kết hợp máng TVTS (bèo tây) đã làm giảm lượng 70% N-NH4+, 58 - 65% lượng PO4 - Nước sau xử lý bằng máng TV có pH ổn định 6,8 - 6,9 (Đặng Xuyến Như và CS 2005) [9]

Rau ngổ và lục bình có khả năng thích nghi và sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải Hiệu suất xử lý nước thải của rau ngổ đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; Nitơ tổng là 53,60% và phosphat tổng là 33,56% Các số liệu tương ứng thu được với lục bình là: 97,79%; 66,10%; 64,36% và 42,54% [15] Khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn của cây Ngổ trâu và Rau muống cũng được thử nghiệm ở qui mô chậu vại và mức ô nhiễm không cao Với nước thải có BOD: 57,5 mg/l; NH+

4: 36,9 mg/l và PO4: 50,4 mg/l, cả hai loại cây đều sống được trong nước thải Lượng BOD,

NH4 bị loại gần hết vào cuối thí nghiệm 30 ngày [41]

Trịnh Quang Tuyên và cs (2011) nghiên cứu xử lý nước thải bằng chế phẩm EM thứ cấp và bèo lục bình làm giảm các chỉ số COD, BOD, P, NO3, coliform đến mức cho phép của TCN 678 - 2006 (COD = 400 mg/l) Dùng lục bình tuy chậm hơn dùng

EM nhưng lại dễ làm, đầu tư thấp Tuy nhiên, với 2000 đầu lợn cần ao 16.000m3 tức là thời gian lưu dài và diện tích đất sử dụng lớn [17]

1.4 Giới thiệu về cỏ Vetiver và tiềm năng sử dụng trong kiểm soát ô nhiễm nước thải

1.4.1 Vài nét về cỏ Vetiver

Ở Việt Nam, trong quyển sách “Tên cây rừng Việt Nam” của Nhà xuất bản Nông nghiệp (1992) ghi nhận cỏ Vetiver được gọi là cỏ Hương bài hoặc cỏ Hương lau, có

tên khoa học là Vetiveria zizanioides L Giống cỏ này đã được trồng ở Thái Bình để

sản xuất dầu thơm

Loài cỏ Vetiver có tên khoa học Vetiveria zizanioides L thuộc họ Graminae, họ

phụ Panicoideae, tộc Andropogoneae, tộc phụ Sorghinae

Các kết quả nghiên cứu cho thấy có 12 giống cỏ Vetiver được phát hiện Có 2

loài cỏ Vetiver phổ biến đã được trồng để bảo vệ đất là V zizanioides và Vetiveria

nigritana Tuy nhiên, loài V zizanioides hiện diện trong vùng đất ẩm, trong khi loài V.nigritana phân bổ ở những vùng khô hạn

Có hai kiểu gen của loài Vetiveria zizanioides đã và đang được sử dụng nhiều:

- Kiểu gen Bắc Ấn Độ: Là loại cỏ hoang dại và được gieo trồng bằng hạt

- Kiểu gen Nam Ấn Độ: Là loại cỏ có khả năng tạo màu cho đất thấp và là loài bất thụ gieo trồng bằng thân

Giống cỏ Vetiver đã và đang được trồng rộng rãi ở Việt Nam có nguồn gốc từ Phillipin hoặc Thái Lan và thuộc dòng Nam Ấn, không ra hoa kết hạt và người ta thường gọi là cỏ Vetiver [12]

Cỏ Vetiver không có thân ngầm, với bộ rễ xốp, dày đặc, chắc, mạnh và phát triển rất nhanh, trong một số điều kiện, ngay trong năm đầu tiên rễ đã ăn sâu tới 3 - 4m Nhờ đó

nó có khả năng chịu hạn đặc biệt và giúp hạn chế xói mòn đất ngay cả khi có dòng nước xiết chảy qua Khi bị bùn đất lấp, rễ mới có thể mọc ra từ những đoạn thân phía trên và cỏ Vetiver tiếp tục phát triển và phát huy tác dụng Chồi ngọn thì nằm sâu dưới lớp đất mặt vài cm, đây là các mô tế bào đang phát triển Do đó cỏ Vetiver thường mọc thành từng cụm Những chồi non này phát triển từ phần cổ rễ dưới mặt đất khiến cỏ

Vetiver có thể chống chịu được lửa cháy, sương, gió, sự giẫm đạp của người đi lại và chăn thả gia súc

- Chống chịu khá tốt đối với các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ v.v

- Có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như Nitơ (N), Phốtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm

- Nó có thể mọc tốt trên nhiều loại đất như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất chứa nhiều Na, Mg, Al, Mn hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg và Zn [49]

1.4.1.3 Đặc điểm sinh thái

Là giống cỏ điển hình của miền nhiệt đới, mặc dù có những khả năng độc đáo nêu trên, cỏ Vetiver không chịu được bóng râm Bóng râm làm giảm khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ, thậm chí có thể làm cho nó lụi đi Vì vậy, tốt nhất là nên trồng cỏ Vetiver ở nơi đất trống, không bị các loài cây cỏ khác che phủ, thậm chí khi mới trồng có thể cần phải trừ cỏ dại Khi trồng ở những nơi nền đất không ổn định, dễ

bị sạt lở, xói mòn, cỏ Vetiver trước hết giúp hạn chế được sạt lở, xói mòn, tiến tới ổn định nền đất (đặc biệt là nơi đất dốc), tiếp đó giúp cải thiện điều kiện môi trường, vi khí hậu, để sau đó có thể trồng được những loài cây khác mà ta muốn Với những đặc điểm như vậy, có thể coi Vetiver như là giống cây tiên phong ở những vùng đất xấu

1.4.2 Tiềm năng ứng dụng cỏ Vetiver trong kiểm soát ô nhiễm

Cỏ Vetiver được ứng dụng xử lý ô nhiễm lần đầu tiên vào năm 1995 vì có các đặc tính siêu hấp thu phù hợp với việc xử lý nước rỉ rác và nước thải được tạo ra từ các nhà máy xử lý nước thải và xử lý nước thải ở Queensland, Australia Các nhà khoa học Trung Quốc sau đó đã xác nhận những kết quả này vào năm 1997 và kể từ đó, Hệ thống

cỏ Vetiver đã được sử dụng thành công cho các mục đích này ở Úc, Trung Quốc và Thái Lan [48]

Ở Việt Nam bước đầu thử nghiệm tại nhà máy chế biến hải sản Nghiên cứu của Châu Minh Khôi và cs (2012) về khả năng xử lý ô nhiễm đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nước thải ao nuôi cá tra của Lục Bình và cỏ Vetiver Kết quả cho thấy cả 2 loài thực vật này đều phát triển tốt trong môi trường dinh dưỡng được thay thế N khoáng bằng Glycine hoặc P khoáng bằng Glucose 1 phosphate Sau 1 tháng trồng, nghiệm thức lục bình giảm 88% N hữu cơ và 100% P hữu cơ Tương tự, trồng cỏ Vetiver giảm 85% N hữu cơ và 99% P hữu cơ Khi trồng lục bình và Vetiver trực tiếp trong nước được lấy

từ ao nuôi cá tra cho thấy hàm lượng N hữu cơ và P hữu cơ gần như giảm 100% sau 1 tháng trồng [7]

Nghiên cứu của Võ Châu Tuấn và Võ Văn Minh (2007) về khả năng xử lý Crôm trong môi trường đất của cỏ Vetiver Cỏ được ổn định 1 tháng trước khi tiến hành thí nghiệm Đất được bổ sung K2Cr2O7 với các nồng độ khác nhau (đối chứng, 150, 200,

250 và 300 ppm) Sau 30, 50 và 70 ngày tiến hành xác định các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển; phân tích hàm lượng Cr tích lũy trong rễ, thân và lá Kết quả cho thấy ở nồng

độ 300 ppm, cỏ vẫn còn sống sót sau 70 ngày thí nghiệm nhưng không có khả năng sinh trưởng Cr được loại bỏ khỏi đất có liên quan đến hàm lượng Cr tích lũy trong rễ

và thân của cỏ vetiver Hàm lượng Cr tích lũy trong rễ cao hơn thân và lá Cỏ vetiver

có thể sống và tích lũy một lượng lớn Cr ở các nồng độ từ 150 - 250 ppm [16]

Nghiên cứu của Võ Văn Minh (2010) trường Đại học Đà Nẵng về hiệu quả xử

lý đồng của cỏ Vetiver trong 4 môi trường đất khác nhau gồm: đất - đất cát với hàm lượng chất hữu cơ cao (MĐ1); đất cát với hàm lượng chất hữu cơ thấp (MĐ2); đất thịt với hàm lượng chất hữu cơ cao (MĐ3) và đất sét với hàm lượng chất hữu cơ thấp (MĐ4) - với các nồng độ Cu trong đất từ 0 - 100 ppm đã được nghiên cứu Kết quả cho thấy cỏ Vetiver có khả năng sinh trưởng bình thường và hấp thụ Cu trong các môi trường đất ô nhiễm khác nhau Nồng độ Cu trong đất càng tăng, khả năng hấp thụ Cu của Vetiver càng tăng Hiệu quả xử lý Cu của cỏ Vetiver sau 3 tháng thí nghiệm khá cao (0,6% - 0,8%) [8]

Công bố của các tác giả Nguyễn Minh Trí (2009) - Trường Đại học Khoa học Huế thì khả năng xử lý nước thải của Vetiver được khẳng định thêm ở Việt Nam và được khuyến cáo sử dụng rộng rãi Theo kết quả nghiên cứu này, hàm lượng oxy hòa tan (DO) sau xử lý bằng cỏ Vetiver tăng từ 2,95 mg/L đến 4,93 mg/L trong 12 ngày, hiệu suất đạt tới 67,1% Ngược lại nhu cầu oxy hóa học (COD) lại giảm đáng kể, từ

420 mg/L xuống còn 120 mg/L sau 12 ngày xử lý và đã giảm 1,92 lần so với trước khi

xử lý Hàm lượng Nitơ cũng giảm 1,9 lần, hàm lượng P cũng giảm 2,5 lần so với trước khi xử lý Nguồn nước sau khi xử lý có giá trị các thông số kỹ thuật hầu hết đạt TCVN

5945 - 2005 loại B, điều này chứng tỏ Vetiver có khả năng xử lý chất thải chăn nuôi lợn rất hữu hiệu, rẻ tiền và dễ nhân rộng [14]

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cỏ Vetiver (Vetiveria Zizanioides L.) được lấy giống từ Trung tâm giống cây

trồng - Học Viện Nông nghiệp Việt Nam Cỏ Vetiver trước khi sử dụng cho thí nghiệm được ươm trong bầu (đất, mùn cưa, phân vi sinh) trong thời gian 3 tháng Chọn những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiều dài lá và chiều dài dễ tương đương (mỗi nhánh cây dài 15 cm) để trồng thí nghiệm

Lựa chọn 3 trang trại ở các vị trí khác nhau trên địa bàn xã lấy mẫu nước thải tại hố thu, đầu ra biogas, đầu ra bể lắng để đánh giá hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn tại địa phương Đồng thời lấy mẫu ở các thủy vực lân cận nhằm đánh giá thực trạng môi trường xung quanh của trang trại

Trang trại 1: Ông Vũ Đức Mạnh - Thôn Chè Đen - Hoàng Khai - Yên Sơn - Tuyên Quang có quy mô chăn nuôi trung bình, với gần 300 đầu lợn trong ba dãy chuồng, bao gồm cả lợn nái, lợn con theo mẹ, và lợn thịt Trang trại không xây tách riêng khu vực dành cho lợn nái và lợn con tách riêng mà sử dụng chung chuồng với lợn thịt Trang trại xây dựng liền kề với khu vực nhà ở, khoảng cách 10 - 20m, có một

bể biogas có thể tích 30 khối, có hệ thống mương phía ngoài khu chuồng để dẫn nước thải Nguồn nước sử dụng cho chăn nuôi là nước giếng khơi Vì chăn nuôi theo mô hình ao - chuồng nên tất cả lượng nước thải và chất thải rắn chủ yếu là phân khoảng

370 đến 380 kg một ngày đều được thu gom vào bể biogas nhằm lấy nguồn chất đốt, còn lại nước thải sau xử lý có ống dẫn chảy thẳng ra ao phía ngoài khu vực trang trại

Vì vậy, qua quan sát thấy nước ao có màu đục, có nhiều bèo sinh sống, chất thải sau biogas không sử dụng cho thủy sản và cây trồng, do diện tích đất quá chật hẹp

Trang trại 2: Ông Lý Văn Lâm, Thôn Yên Mỹ - Hoàng Khai - Yên Sơn - Tuyên Quang có quy mô hơn 400 đầu lợn, trang trại được xây dựng liền kề với nhà ở, sử dụng

hệ thống biogas để xử lý chất thải, nguồn nước thải sau biogas một phần được đưa xuống ao nuôi cá, một phần bơn thẳng lên đồi trồng cỏ phục vụ cho chăn nuôi bò Nước thải sau xử lý vẫn có mùi hôi thối bốc lên, gây ô nhiễm cho các hộ dân sống liền kề

Trang trại 3: Nguyễn Văn Hải, Thôn Từ Lưu- Hoàng Khai - Yên Sơn - Tuyên Quang có quy mô chăn nuôi khoảng 900 đầu lợn, gồm cả lợn nái và lợn thịt, tổng diện tích trang trại 1300m2 Có 4 dãy dãy nhà, mỗi nhà có 2 dãy chuồng hai nhân công chăm sóc Khoảng cách từ khu nhà ở tới khu vực chăn nuôi khoảng 500m đến Trang trại chăn nuôi theo mô hình vườn chuồng Có hệ thống xử lý nước thải bao gồm 3 bể biogas với dung tích 30 khối một bể Tất cả lượng chất thải rắn được thu gom đóng bao, bán cho các hộ nuôi cá, làm phân chuồng và nước thải đều được thu gom vào bể biogas, tận thu nguồn chất đốt, phần chất thải sau xử lý được trang trại sử dụng để bón cho cây trồng trong vườn như: chuối, vải, na…lượng nước thải sau biogas được đưa ra ngoài mương

tưới tiêu cho lúa Vì hàm lượng chất ô nhiễm chưa được xử lý triệt để nên qua điều tra thực tế, gây lốp lúa ở khu vực xung quanh

- Thí nghiệm đánh giá sự sinh trưởng của cỏ Vetiver trong môi trường nước thải chăn nuôi và thí nghiệm đánh giá khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver được bố trí tại khu vườn nhà ông Lý Văn Lâm, Thôn Yên Mỹ - Hoàng Khai - Yên Sơn - Tuyên Quang

Hình 2.3 Vị trí các trang trại chăn nuôi lợn

2.2.2 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 10 năm 2019 đến tháng 4 năm 2020

- Thời gian khảo sát 3 trang trại và lấy mẫu nước phân tích: Từ tháng 10 năm

2019 đến tháng 11 năm 2020

- Thời gian bố trí thí nghiệm: Từ tháng 3 năm 2020 đến tháng 4 năm 2020

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá thực trạng chất lượng môi trường tại một số trạng trại ở xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang

- Nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn bằng cỏ Vetiver tại xã Hoàng Khai - huyện Yên Sơn - tỉnh Tuyên Quang

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Phương pháp nghiên cứu tài liệu là phương pháp nghiên cứu các tài liệu, tạp chí, các báo cáo khoa học, tham luận ngành để tìm kiếm, thu thập thông tin có liên quan đến đề tài mình đang quan tâm Sau khi áp dụng phương pháp tài liệu đã thu thập được những nguồn tài liệu tham khảo như:

 Tổng quan về nước thải chăn nuôi

 Phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi công nghệ sinh thái sử dụng TVTS

 Tổng quan về cỏ Vetiver trong kiểm soát ô nhiễm

 Các thông tin liên quan đến địa điểm nghiên cứu

 Các tài liệu khoa học sách, báo, tạp chí về phương pháp sử dụng cỏ Vetiver trong kiểm soát nước thải chăn nuôi

2.4.2 Phương pháp điều tra, đánh giá chất lượng môi trường tại một số trang trại lợn

- Sử dụng phương pháp kế thừa để thu thập thông tin thứ cấp có liên quan đến các hộ chăn nuôi thuộc các điểm dự kiến điều tra

- Lập phiếu điều tra để thu thập thông tin liên quan đến các trang trại, về tình hình ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi

+ Số lượng phiếu: 100 phiếu

+ Đối tượng: người dân sống gần khu vực có trang trại lợn tại xã Hoàng Khai, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang

2.4.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver

2.4.3.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver trong môi trường nước thải chăn nuôi có nồng độ ô nhiễm khác nhau

Cỏ Vetiver trước khi sử dụng cho thí nghiệm được ươm trong bầu (đất, mùn cưa, phân vi sinh) trong thời gian 3 tháng Chọn những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiều dài

lá và chiều dài dễ tương đương (mỗi nhánh cây dài 15 cm) để trồng thí nghiệm

Thí nghiệm được đặt trong thùng xốp dung tích 10 lít và chứa 8 lit nước thải chăn nuôi lợn trước biogas, sau khi xử lý qua biogas, sau khi xử lý qua bể lắng và các thủy vực xung quanh

Cây được trồng theo phương pháp thủy canh Mỗi thùng xốp trồng 5 khóm (mỗi khóm 3 nhánh cây) Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần Hàng ngày bổ sung lượng nước bay hơi của các chậu thí nghiệm Sau 4 tuần thu hoạch cây và tiến hành đánh giá sự sinh trưởng của cây ở trong môi trường nước thải chăn nuôi có nồng độ ô nhiễm khác nhau

Các thông số đánh giá gồm: Sinh khối (gam) tươi trước và sau thí nghiệm

Sinh khối cân bằng cân phân tích Sartorius (Đức) Để cân, cây được vớt ra khỏi môi trường, để ráo nước Độ dài thân và rễ đo bằng thước chia đến mm Số cây (nhánh) đếm trực tiếp trước và sau thí nghiệm

Hình 2.4 Thí nghiệm khảo sát khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver trong môi

trường nước thải chăn nuôi

2.4.3.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở các nồng

độ khác nhau

Cỏ Vetiver trước khi sử dụng cho thí nghiệm được ươm trong bầu (đất, mùn cưa, phân vi sinh) trong thời gian 3 tháng Chọn những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiều dài

lá và chiều dài rễ tương đương (mỗi nhánh cây dài 15 cm) để trồng thí nghiệm

Cây được thả nổi trong thùng xốp chứa 10 lít nước thải chăn nuôi lợn có nồng

độ khác nhau (nước thải đầu ra bể biogas và đầu ra bể lắng) Mỗi thí nghiệm được thiết

kế như sau:

TN1: sử dụng nước thải đầu vào bể biogas có trồng cây;

TN2 sử dụng nước thải đầu ra bể biogas có trồng cây;

TN3 sử dụng nước thải đầu ra của bể lắng có trồng cây;

TN4 sử dụng nước thải tại các thủy vực xung quanh trang trại có trồng cây Tiến hành lấy nước thải chăn nuôi tại bể chứa của ở trang trại, sau đó cho và Mỗi thùng xốp có kích thước 50 x 20 x20 cm, trồng 5 khóm (mỗi khóm 3 nhánh cây) với mật độ 250 cây/m2 Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần và có đối chứng không trồng cây Hàng ngày bổ sung lượng nước bay hơi của các chậu thí nghiệm Lấy mẫu định

kỳ 1 ngày 1 lần trong vòng 7 ngày

2.4.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

ô nhiễm

2.4.4.1 Phương pháp lấy mẫu

- TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) - Chất lượng nước - Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu

- TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) - Chất lượng nước - Lấy mẫu Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu

- TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992) - Chất lượng nước - Lấy mẫu Hướng dẫn lấy mẫu nước thải

2.4.4.2 Dụng cụ lấy mẫu

- Dùng chai đựng mẫu bằng thủy tinh hoặc bằng nhựa có nút đậy, được rửa sạch

và tráng bằng nước cất

- Găng tay, phích đá để bảo quản mẫu

2.4.4.3 Phương pháp lấy mẫu

* Địa điểm lấy mẫu:

- Trang trại 1 (TT1): Ông Vũ Đức Mạnh - Thôn Chè Đen - Hoàng Khai - Yên Sơn - Tuyên Quang

- Trang trại 2 (TT2): Ông Lý Văn Lâm, Thôn Yên Mỹ - Hoàng Khai - Yên Sơn

- Tại cửa vào và ra của hệ thống xử lý biogas: Mỗi trang trại lấy 3 mẫu

- Tại đầu vào và ra của bể lắng, lọc: Mỗi trang trại lấy 3 mẫu

- Tại ao, hồ, kênh nước xung quanh trang trại: Mỗi trang trại lấy 3 mẫu

* Phương pháp lấy mẫu: Dùng chai nhựa hoặc chai thủy tinh đã được tráng sạch bằng nước cất Đặt chai sâu xuống dưới mặt nước từ 20 - 30cm, miệng chai hướng về

dòng nước tới Lấy đầy nước vào chai Khi lấy mẫu tránh không để không khí, rác và các vật dụng khác chui vào chai

2.4.4.4 Phương pháp bảo quản mẫu

Bảng 2.1 Phương pháp bảo quản mẫu trước khi phân tích

TT Chỉ tiêu

phân tích Dụng cụ chứa mẫu Phương pháp bảo quản giữ mẫu tối đa Thời gian lưu

4 Coliform Chai thủy tinh tránh

ánh sáng

2.4.4.5 Phương pháp phân tích mẫu

- Lấy mẫu nước thải tại 3 trang trại chăn nuôi lợn đem phân tích

Bảng 2.2 Các phương pháp phân tích và tiêu chuẩn phân tích

TT Thông số Phương pháp phân tích, số hiệu tiêu chuẩn

- TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) - Phần 2: Phương pháp dùng cho mẫu không pha loãng

- SMEWW 5210 B - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải - Xác định BOD