Bài giảng "Vệ sinh thú y 2 (Veterinary Hygiene): Chương 7 Quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi" có nội dung trình bày về phân loại chất thải chăn nuôi; Chất thải rắn; Chất thải lỏng (nước thải); Chất thải khí (khí độc và mùi hôi);Một số phương pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi. Mời các bạn cùng tham khảo!
1
• 3 loại:
– chất thải rắn
– chất thải lỏng
– chất thải khí
• Chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ, VSV
và trứng KST, có thể gây bệnh cho ĐV và con người.
2
thừa của ĐV, lót chuồng và các chất thải khác; độ ẩm từ 56 – 83% và tỷ lệ NPK cao.
1. Chất thải rắn: phân, xác chết, thức ăn
2. Chất thải lỏng (nước thải): độ ẩm cao 93 – 98%, gồm nước thải của ĐV, nước rửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan.
3
3. Chất thải khí: các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy của các chất hữu cơ.
• Là chất thải rắn chủ yếu vì vậy thường chỉ xét đến lượng phân khi tính toán xử lý.
giống, loài, lứa tuổi, khẩu phần thức ăn, và khối lượng cơ thể ĐV.
• Lượng phân thải ra /24h tùy thuộc vào
• Thành phần hóa học: phụ thuộc vào dinh dưỡng, tình trạng sức khỏe, cách thức nuôi dưỡng, chuồng trại, loại ĐV. 4
Lợn < 10 kg
0.5 – 1
Lợn 15 – 45 kg
1 – 3
Lợn 45 – 100 kg
3 – 5
Gia cầm
0.08
(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)
5
6
• Xác ĐV, đặc biệt là do mắc bệnh, luôn là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính cần được xử lý triệt để nhằm tránh lây lan bệnh cho con người và vật nuôi.
cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, các loại kháng sinh, rau xanh, rơm rạ, trấu, bao bố, vải vụn, gỗ… có hàm lượng dinh dưỡng cao thuận lợi cho mầm bệnh phát triển, thu hút các loại côn trùng, gậm nhấm mang mầm bệnh tới khu chăn nuôi.
7
• Đa dạng: cám, bột ngũ cốc, bột tôm, bột
chuồng…
• Khối lượng thải ra /24h phụ thuộc giống, loài, lứa tuổi, khẩu phần thức ăn và khối lượng ĐV.
8
• Từ chăn nuôi lợn và trâu bò là lớn nhất.
Trâu, bò
10 – 15
Lợn <10 kg
0.3 – 0.5
Lợn 15 – 45 kg
0.7 – 2
Lợn 45 – 100 kg
2 – 4
Gia cầm
(Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)
9
• Rất khó quản lý, khó sử dụng
lại ít được quan tâm xử lý
• Ảnh hưởng rất lớn đến mtrường, nhưng
10
• Gia súc thải ra 70 – 90% lượng N, khoáng (N, K, Mg) và kim loại nặng ô nhiễm đất, nước (Menzi, 2001)
lan dịch bệnh cho người và gia súc
• Chứa nhiều VSV và trứng KST, làm lây
Salmonella spp, Leptospira, Listeria spp, Shigela spp, Proteus, Klebsiella…
• VSV: E.coli, Campylobacter jejuni,
giun sán (Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus).
11
• KST: 1 gam phân chứa 2100 – 5000 trứng
12
• Cường độ của mùi hôi phụ thuộc vào điều kiện mật độ vật nuôi cao, sự thông thoáng kém, nhiệt độ và độ ẩm không khí cao.
• Thành phần: tùy theo giai đoạn phân hủy, thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của ĐV.
vật nuôi như (NH3, H2S, CH4)
• Tác hại: gây hại sức khỏe con người và
trung gian được hình thành cũng góp phần vào việc tạo mùi hôi chuồng nuôi.
13
• Ngoài NH3 và H2S còn có một số khí
• hóa học
• vật lý
14
• sinh học.
nhưỡng đất: chất hữu cơ làm bẩn đất, khi phân giải sẽ cho ra các SP khác nhau tùy đkiện mtrường đất.
15
• Ô nhiễm hữu cơ gây hiện tượng phì
• Ô nhiễm kim loại nặng: do bổ sung nguyên tố vi lượng, đa lượng trong thức ăn gia súc gia cầm là nguồn chất độc nguy hiểm đối với hệ sinh thái đất, chuỗi thức ăn và con người.
có thể gây bệnh cho người và gia súc, đặc biệt là các bệnh về đường ruột như thương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun đũa, sán lá…
16
• Ô nhiễm tác nhân sinh học: mầm bệnh
sinh học.
17
• Nguyên nhân ô nhiễm nước: hóa học +
nhiều trong lớp nước bề mặt có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa lớp nước bề mặt do quá thừa chất hữu cơ và khoáng.
18
• Các thành phần trong chất thải khi tích tụ
nồng độ oxy hòa tan trong nước, đe dọa sự sống của ĐV thủy sinh và VSV, làm thay đổi mùi vị của nước.
19
• Giảm DO: quá trình oxy hóa làm giảm
CHC + O2 H2O + CO2 + tế bào mới + sản phẩm cố định
• Tăng COD và BOD: để phân giải các chất hữu cơ phải cần tới một lượng oxy nhất định
20
• Thành phần dinh dưỡng trong chất thải là môi trường thuận lợi cho sự ptriển của VSV trong đó có cả VSV ngoài ý muốn.
trứng KST, là nguồn truyền bệnh dịch rất nguy hiểm cho vật nuôi và con người.
21
• Chứa một lượng lớn VSV gây bệnh và
tao ra những sản phẩm vô cơ NO2, NO3, SO32, CO2 và tạo nên mùi hôi thối.
22
• VSV hoại sinh phân hủy các chất hữu cơ
• Nếu chất thải có quá nhiều VSV hiếu khí sẽ sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong nước, làm khả năng phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm CH4, H2S, NH3, H2, indol, scatol… tạo mùi hôi, nước có màu đen có váng gia tăng bệnh đường hô hấp, tim mạch ở người và ĐV.
• vi sinh vật
• ấu trùng giun sán
23
pháp thích hợp:
– hồ sinh học,
– thùng sục khí,
– chế phẩm sinh học,
24
– hệ thống biogas
– ủ phân
• Tùy điều kiện thực tế mà áp dụng các biện
– 40% 70% được ủ (thường là ủ nóng) hoặc
đóng gói bán làm phân bón.
– 30% 60% xả trực tiếp ra ao nuôi cá, ra môi trường hoặc được ủ cùng nước thải trong hầm biogas.
• Chất thải rắn:
– 30% qua hầm Biogas,
– 30% bằng hồ sinh học,
25
– 40% dùng trực tiếp để tưới hoa màu, nuôi cá hoặc đổ thẳng vào các hệ thống thoát nước
công cộng.
• Chất thải lỏng:
• Nước thải bể lắng thùng sục khí (tạo thành quá trình phân giải hiếu khí).
• Quá trình này làm giảm các phần lơ lửng trong nước, giảm một số VSV có hại.
• Ưu điểm: là thiết kế gọn, tốn ít diện tích
26
• Nhược: giá thành cao.
sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn. Trong hồ có nhiều loại động thực vật thủy sinh, tảo, VSV, nấm,… sinh sống và ptriển, hấp thụ các chất ô nhiễm, vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải.
27
• Tương tự như quá trình tự rửa sạch ở
28
• VSV phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản và vô cơ. Tảo, thực vật và phù du sinh vật sử dụng chất vô cơ làm nguồn dinh dưỡng, đồng thời quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy, giúp cho VK hoại sinh tăng phân hủy chất hữu cơ.
• Tảo, thực vật và phù du sinh vật là nguồn thức ăn cho cá tôm. Cá bơi lội khuấy động nước làm tăng sự tiếp xúc với oxy , thúc đẩy sự hoạt động của VSV.
– hồ ổn định chất thải kị khí,
– hồ ổn định chất thải hiếu khí,
– hồ ổn định chất thải tùy nghi (gồm cả hai quá trình yếm khí và kị khí). Loại này được sử dụng nhiều nhất.
• Ba loại hồ sinh học:
trồng rau kết hợp nhiều loại với nhau.
29
• Còn có thể kết hợp ao tùy nghi để nuôi cá,
– công nghệ và vận hành khá đơn giản
– giá thành rẻ
• Ưu điểm:
– nếu xử lý không triệt để thì khí thải có mùi hôi,
– cần diện tích rộng.
30
• Nhược điểm:
31
• Ngày càng được dùng nhiều trong chăn nuôi vì xử lý chất thải hiệu quả và khá thân thiện với môi trường.
Deodorase
Chất trích tử cây Yucca Giảm khả năng sinh NH3
Thái Lan, Đức
1
Desarsaponi
Chất trích tử cây Yucca Giảm khả năng sinh NH3
Hoa Kỳ
2
30
Tổng hợp vi sinh đa
Tăng hấp thụ thức ăn, giảm
EM
Nhật Bản
3
chủng
bài tiết dưỡng chất
Thảo mộc khoáng chất
Giảm sinh NH3,H2S, SO2,
EMC
Việt Nam
4
thiên nhiên
giải độc trong ống tiêu hóa
Tăng hấp thu thức ăn, giảm
Kemzym
Enzym tiêu hóa
Thái Lan, Đức
5
bài tiết dưỡng chất
Pyrogreen
Hóa sinh tự nhiên
Giảm khả năng sinh NH3
Đại Hàn
6
Tế bào nấm men
Tăng hấp thu thức ăn, giảm
Yeasac
Đức
7
Sacchromyces
bài tiết dưỡng chất
Lavedoe
Hóa chất
Diệt ròi phân
Thái Lan, Đức
8
Manure
Thúc đẩy phân hủy chất thải,
Hóa chất
Việt Nam
9
management
giảm thiểu mùi hôi, ruồi nhặng
32
• Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí
33
• Ở Việt Nam: cuối thập niên 70 thì khí sinh học mới được chú ý, do tình hình thiếu hụt năng lượng và xu hướng đi tìm nguồn năng lượng mới, trong đó sự phát triển khí sinh học từ hầm ủ được đặc biệt chú ý.
gian, kỹ thuật…
• Số lượng áp dụng ít do vốn đầu tư, không
được áp dụng rộng rãi quy mô gia đình.
34
• Sử dụng túi ủ khí làm bằng nilon: rẻ,
thêm 140.000 công trình biogas ở 50 tỉnh thành trên cả nước.
• 2007 – 2010 Hà Lan viện trợ xây dựng
35
• 2010: Chương trình Khí sinh học của Việt Nam (bắt đầu từ 2003, do Hà Lan tài trợ) đã được công nhận là một trong những dự án năng lượng hàng đầu thế giới (giải thưởng Ashden).
này.
• Chương trình KSH đã mở hướng cho xử lý chất thải chăn nuôi và đem lại lợi ích kinh tế từ nguồn năng lượng sạch và rẻ
36
• Chương trình KSH đã thiết lập được hai mô hình thiết kế hầm biogas phù hợp với chăn nuôi quy mô hộ ở nông thôn.
• Mỗi hầm biôga có thể tích từ 4m3 đến 50m3, nắp đậy cố định hình vòm cầu, nguyên liệu đầu vào từ nguồn phân chuồng và các chất thải nhà vệ sinh.
37
trang trại chăn nuôi quy mô bán thương mại;
• Hầm có thể tích lớn sử dụng cho các
gia đình có lượng chất thải ít (khoảng 6
con lợn hoặc 2 con trâu, bò, và thậm chí
được kết nối với nhà vệ sinh).
• Hầm có thể tích nhỏ phù hợp với các hộ
38
• Thường dùng để tiêu độc phân dựa trên cơ sở: quá trình phân giải yếm khí làm nhiệt độ trong đống ủ tăng lên 55 – 60oC và kéo dài trong 10 – 15 ngày nên có thể tiêu diệt được phần lớn VK không nha bào, virus, trứng và ấu trùng giun sán. Ngoài ra sản phẩm sau khi ủ rất giàu chất dinh dưỡng và tốt cho đất.
học hiếu khí các chất thải hữu cơ đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người; sản phẩm giống như mùn được gọi là phân ủ (compost). Quá trình giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi sự tối ưu hóa các điều kiện mtrường cho hoạt động của VSV.
39
• Ủ hiếu khí VSV là quá trình phân hủy sinh
• Trên thế giới:
– ủ phân đã có từ rất lâu đời, ngay từ khi khai sinh ra nền nông nghiệp hàng nghìn năm trước Công nguyên. Tại Ai Cập từ 3.000 năm trước Công Nguyên ủ phân được coi như là một quá trình xử lý chất thải Nông nghiệp đầu tiên trên thế giới.
– Người Trung Quốc đã áp dụng phương pháp ủ phân để ủ chất thải từ cách đây 4000 năm.
40
• Nhật Bản đã sử dụng phân compost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỉ trước.
• quá trình ủ compost mới được nghiên cứu một cách khoa học và công bố bởi giáo sư người Anh, Sir Albert Howard, thực hiện tại Ấn Độ vào năm 1943.
41
• Đã có nhiều công trình nghiên cứu, nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn trên thế giới.
– ủ hiếu khí vi sinh vật đã được ứng dụng để xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp ngành trồng trọt nhằm sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
– một số nhà máy và các cơ sở sản xuất
ứng dụng vào xử lý rác thải.
42
• Tại Việt Nam
hệ VSV dị dưỡng phong phú, các nguyên tố vi lượng tốt cho đất và cây trồng.
• Phân compost chứa các chất hữu cơ và
sản phẩm sinh học để xử lý mtrường, SP dinh dưỡng, chữa bệnh cho vật nuôi và cây trồng.
43
• Ứng dụng khác của phân ủ compost: sx
a. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong
b. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ
44
VSV yếm khí
Chất hữu cơ
Tế bào mới
Nhiệt lượng (Q)
Tạo khí: CH4, H2, NH3,H2S
45
4 giai đoạn:
46
• Các hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbonhydrat, cellulose, lignin, … trong giai đoạn thủy phân sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn.
hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2, H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO.
47
• VSV chuyển hóa methane chỉ có thể phân
Chất hữu cơ
VSV hiếu khí
O2, dinh dưỡng, H2O
Chất hữu cơ chậm phân hủy
Tế bào mới
CO2, NH3, SO2
Nhiệt (Q)
SO42, NO3 48
49
• Các VSV phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí để đạt được nhu cầu năng lượng của mình đồng thời nó chỉ tồn tại được trong điều kiện có oxy gọi là VSV hiếu khí. Các VSV này vận chuyển điện tử trung gian từ các enzyme của chất cho điện tử sang chất nhận điện tử (oxy) tạo ra quá trình hô hấp hiếu khí và sản sinh một nhiệt lượng lớn.
• Các VSV tổng hợp năng lượng bằng cách lên men đồng thời chỉ tồn tại được trong điều kiện không có oxy gọi là các VSV yếm khí. Nhiệt lượng chúng tạo ra từ quá trình lên men yếm khí thường thấp hơn nhiều so với quá trình hô hấp hiếu khí.
50
oxy và không có oxy gọi là VSV yếm khí tùy tiện. Tùy theo điều kiện sống chúng có thể chuyển hóa qua lại thành dạng hiếu khi hay yếm khí.
• Các VSV có thể tồn tại trong điều kiện có
• Thời gian ngắn hơn
• Tạo ra nhiệt độ cao do đó tiêu diệt được hầu hết các tác nhân có hại cho con người, ĐV và cây trồng
• Giảm mùi
không khí
51
• Hạn chế ô nhiễm mtrường nước, đất và
• Phân bón giàu dinh dưỡng.
• Có thể áp dụng xử lý xác chết ĐV
Nhược điểm:
Mặc dù vậy, đây vẫn là phương pháp xử lý rác thải nông nghiệp được cho là hiệu quả nhất và đáng được chú ý nhất hiện nay.
52
• nhiều chất dinh dưỡng đã bị mất.
nhanh trong vòng 24h).
50oC).
• Pha 2: Pha nhiệt (nhiệt độ ổn định 70oC –
xuống xấp xỉ 40oC).
• Pha 3: Pha nguội (nhiệt độ giảm dần
nhiệt độ môi trường).
53
• Pha 4: Pha chín (nhiệt độ ổn định xấp xỉ
80
Đỉnh nhiệt
70
60
Nhiệt độ sản sinh ra = Nhiệt độ compost + Nhiệt mất cho không khí + Nhiệt mất do vật chất xung quanh + Nhiệt mất để làm bốc hơi nước.
50
Điểm đảo nhiệt
40
Nhiệt độ
30
20
10
Pha nhiệt
Pha nguội
Pha chín
0 Pha sản nhiệt
54
55
và nitơ giảm, pH giảm.
• Sau khi nhiệt độ lên tới đỉnh điểm nó bắt đầu giảm xuống dần dần. Khi nhiệt độ giảm xuống gần 40oC (pha nguội) ta tiến hành đảo phân nhằm cung cấp tiếp oxy, độ ẩm, và điều chỉnh lại tỉ lệ cacbon và nitơ để thúc đẩy nhiệt độ tăng trở lại. Quá trình compost kết thúc (pha chín) khi sản phẩm cuối cùng có cấu trúc đồng nhất, có màu nâu đen và lượng chất cũng như kích thước đống phân sẽ giảm xuống đồng thời lượng mùn sẽ tăng lên, tỉ lệ cacbon
• giúp cung cấp oxy
phân và nhiệt lượng dư thừa.
56
• giúp loại bỏ lượng nước thừa, mùi trong
VSV.
• Thiết yếu để duy trì hoạt động của hệ
• giai đoạn đầu: duy trì độ ẩm 50 – 60%
57
• giai đoạn kết thúc: giữ 30%.
• Cần thiết cho hệ VSV
– lý tưởng từ 25/1 đến 30/1;
– khoảng 20/1 và 40/1 có thể chấp nhận được.
– vượt quá 40/1 làm hạn chế sự phát triển VSV.
– dưới ngưỡng 20/1 thì sinh mùi trong đống ủ.
– Tỷ lệ cacbon/nitơ ở sản phẩm cuối cùng thường nằm trong khoảng 10/1 15/1.
58
• Tỷ lệ cacbon/nitơ là quan trọng nhất:
• Quá trình compost đòi hỏi 2 giới hạn nhiệt đó là: giới hạn nhiệt của hệ VSV ưa nhiệt ôn hòa (mesophilic) và hệ VSV chịu nhiệt (thermophilic).
59
• Nhiệt độ lý tưởng ở giai đoạn đầu là 20 – 450C. Giai đoạn kế tiếp hệ VSV chịu nhiệt bắt đầu phát triển do đó nhiệt độ thích hợp sẽ và khoảng 50 – 700C.
hoạt động của VSV hiếu khí. Hầu hết các tác nhân gây bệnh đều bị tiêu diệt ở 550C đồng thời giới hạn nhiệt để phân hủy nguyên liệu là 620C.
• Nhiệt độ cao là dấu hiệu đặc trưng cho
nước là 2 điều kiện hữu hiệu để điều chỉnh nhiệt độ.
60
• Đảo phân nhằm lưu thông khí và bổ sung
• Đóng vai trò quan trọng làm giảm lượng NH3 bay hơi qua đó giảm mùi và giữ được nitơ đóng vai trò dinh dưỡng cho cây.
61
• Giá trị pH tối ưu từ 5,5 đến 8.
chính của tế bào thực vật, cấu trúc hóa học rất phức tạp, có thể chống lại các tác động của VSV ảnh hưởng tới quá trình ủ phân.
• Lignin là một trong những thành phần
62
• Có thể điều chỉnh hàm lượng lignin thông qua việc điều chỉnh thành phần nguyên liệu đem ủ.
tỉ lệ cacbon/nitơ
• Cung cấp lượng oxy đã mất, cân bằng lại
• Điều chỉnh độ ẩm cần thiết
63
• Tùy từng phương pháp và nguyên liệu mà ta lựa chọn thời điểm đảo thích hợp bởi nếu đảo thường xuyên có thể làm giảm nhiệt độ trong đống phân ủ gây ra hiệu quả trái ngược
64
khoảng 400C ta tiến hành đảo lần thứ nhất. Sau đó nhờ việc theo dõi nhiệt độ thường xuyên ta sẽ biết được thời điểm đảo thích hợp. Trong quá trình đảo ta có thể tiến hành bổ sung thêm nước, các chất cần thiết khác để cân bằng độ ẩm và tỉ lệ cacbon/nitơ cũng như thúc đẩy hệ VSV phát triển bằng các chất sinh học. Quá trình này tiến hành cho tới khi ta thu được sản phẩm cuối cùng là một chất đồng nhất có
màu nâu đen, mịn, giàu chất mùn.
Lưu ý: Nếu nguyên liệu dùng để ủ bao gồm
xác ĐV và chất thải của chúng thì chỉ đảo khi
toàn bộ các mô mềm đã bị phân hủy hết.
• Thông thường khi nhiệt độ giảm xuống
• Giúp tăng cường hoạt động của VSV, tăng khả năng phân hủy vật chất, rút ngắn thời gian ủ
65
• Bổ sung các chất sinh học có chứa thành phần chủ yếu là nấm trong đó điển hình là nấm Trichoderma sp và Pleurotus sp. (mua hoặc tự tạo từ giống gốc).
• Trước khi ủ cần tính toán lượng nguyên liệu cần dùng cho từng loại theo công thức ủ nhất định để đạt được tỉ lệ cacbon/nitơ thích hợp cho hiệu quả cao nhất.
66
• Sơ chế tùy từng loại nguyên liệu: làm nhỏ để tăng diện tích tiếp xúc, làm héo, đập nát… trước khi ủ.
67
• Có thể dùng vôi để phá vỡ cấu trúc lignin của tế bào thực vật, giúp quá trình phân hủy thuận lợi hơn. Tuy nhiên trong một số trường hợp dùng vôi bột có thể làm mất nhiều nitơ.
68
69
