Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST

Báo xấu

311
lượt xem 100
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học; tìm cách sử dụng có hiệu quả nước thải sau xử lý hầm biogas; đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý chất thải của hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học nhằm góp phần bảo vệ môi trường, phát triển bền vững trong chăn nuôi.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phan Công Ngọc ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG HẦM BIOGAS KẾT HỢP HỒ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 -1-
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Phan Công Ngọc ÁP DỤNG VÀ NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI LỢN BẰNG HẦM BIOGAS KẾT HỢP HỒ SINH HỌC Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỠNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS: Trịnh Thị Thanh Hà Nội - 2013 -2-
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và thông trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Người thực hiện luận văn Phan Công Ngọc -3-
LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng tận tình của cơ sở đào tạo, gia đình và bạn bè. Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trịnh Thị Thanh, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Môi trường nói chung, Bộ môn Công nghệ Môi trường nói riêng đã tạo điều kiện tốt cho tôi hoàn thành khóa học này. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập. Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2013 Người thực hiện luận văn Phan Công Ngọc -4-
MỤC LỤC MỞ ĐẦU - Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................... 2 - Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................... 2 - Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 2 Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi – nguồn gốc, thành phần, tính chất 1.1.1. Chất thải rắn và lỏng ........................................................................... 4 1.1.2. Khí thải ................................................................................................ 7 1.2. Ảnh hưởng chất thải chăn nuôi lợn đến môi trường ................................. 9 1.2.1. Ô nhiễm môi trường nước ................................................................... 9 1.2.2. Ô nhiễm môi trường không khí ........................................................... 10 1.2.3. Ô nhiễm môi trường đất ....................................................................... 15 1.3. Công nghệ sinh học kị khí xử lý nước thải chăn nuôi ................................ 15 1.3.1. Cơ chế của quá trình lên men kị khí .................................................... 15 1.3.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh khí mêtan ...................... 20 1.4. Tổng quan về hồ sinh học trong xử lý nước thải ....................................... 25 1.4.1. Khái quát chung về hồ sinh học .......................................................... 25 1.4.2. Quan hệ giữa giới thủy sinh trong hệ thống hồ sinh học và vai trò của chúng trong làm sạch nước thải .................................................................... 25 1.4.3. Phân loại hồ sinh học .......................................................................... 27 1.4.3.1. Hồ hiếu khí.................................................................................... 27 1.4.3.2. Hồ kị khí ....................................................................................... 28 1.4.3.3. Hồ tùy nghi ................................................................................... 28 1.5. Tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan.................................... 29 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 32 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 32 -5-
- Phương pháp thừa kế .................................................................................. 32 - Phương pháp điều tra khảo sát thực địa...................................................... 33 - Phương pháp thống kê................................................................................. 33 - Phương pháp điều tra xã hội ....................................................................... 33 - Phương pháp so sánh .................................................................................. 33 - Phương pháp lấy mẫu, phân tích và đánh giá ............................................. 33 - Phương pháp thực nghiệm .......................................................................... 34 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thực trạng chăn nuôi và phát sinh chất thải quy mô hộ gia đình tại xã Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An ........................................................................... 36 3.1.1. Thực trạng chăn nuôi lợn .................................................................... 36 3.1.1.1. Một số đặc trưng trong quy trình chăn nuôi lợn hộ gia đình.......... 36 3.1.1.2. Quy mô chăn nuôi lợn ................................................................... 37 3.1.1.3. Hiện trạng an toàn vệ sinh chăn nuôi lợn tại các hộ gia đình ........ 38 3.1.2. Thực trạng phát sinh chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ .................... 40 3.1.2.1. Lượng phân ................................................................................... 40 3.1.2.2. Nước thải ...................................................................................... 40 3.2. Phân tích và đánh giá hoạt động của hầm biogas composite, hồ sinh học 41 3.2.1. Hiện trạng hầm biogas composite tại các hộ gia đình.......................... 41 3.2.2. Hiện trạng hồ sinh học tại các hộ gia đình .......................................... 44 3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý của hầm biogas và hầm biogas kết hợp hồ sinh học ............................................................................................................................. 46 3.3.1. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của một số hầm biogas nghiên cứu .......................................................................................... 46 3.3.1.1. Tính chất nước thải đầu vào hầm biogas ....................................... 46 3.3.1.2. Tính chất nước thải đầu ra hầm biogas ......................................... 47 3.3.1.3. Đánh giá hiệu quả xử lý của các hầm biogas nghiên cứu .............. 49 3.3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải hầm Biogas kết hợp hồ sinh học .. 53 3.3.2.1. Tính chất nước thải tại hồ sinh học ............................................... 53 -6-
3.3.2.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của các hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học ................................................................................................................ 54 3.4. Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng chất thải sau hầm biogas và nước tại hồ sinh học ..................................................................................................... 59 3.4.1. Mô hình thực nghiệm sử dụng nước xả sau hầm biogas .................... 59 3.4.1.1. Mô hình thực nghiệm sử dụng nước xả sau hầm biogas tưới cây ... 59 3.4.1.2. Năng suất cây ớt trên các bình nghiên cứu ................................... 61 3.4.2. Mô hình thực nghiệm sử dụng nước hồ sinh học tưới cây .................. 62 3.4.2.1. Quá trình sinh trưởng, phát triển cây ớt ........................................ 62 3.4.2.2. Năng suất cây ớt ........................................................................... 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận ............................................................................................................... 65 Kiến nghị ............................................................................................................. 67 -7-
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Lượng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm ......................... 4 Bảng 1.2. Thành phần hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia cầm ............... 5 Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn (Trọng lượng lợn từ 70 - 100 kg) ........ 5 Bảng 1.4. Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng có trong phân gia súc và điều kiện tiêu diệt ....................................................................................................... 6 Bảng 1.5. Thành phần nước thải ở một số trại lợn khu vực phía bắc ....................... 9 Bảng 1.6. Chất lượng không khí chuồng nuôi của các xí nghiệp quốc doanh ........ 11 Bảng 1.7. Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kị khí........................................ 11 Bảng 1.8. Tác hại của amoniac lên người, gia súc, gia cầm .................................. 12 Bảng 1.9. Tác hại của H2S lên người và gia súc .................................................... 13 Bảng 1.10. Thành phần khí biogas theo các tài liệu khác nhau .............................. 19 Bảng 1.11. Tỷ lệ C/N của một số chất thải hữu cơ có nguồn gốc động vật ........... 21 Bảng 1.12. Tỷ lệ C/N của chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật ........................ 22 Bảng 1.13. Khả năng gây độc hại của một số chất ................................................ 22 Bảng 1.14. Các điều kiện thích hợp đối với quá trình sản xuất biogas ................... 23 Bảng 2.1. Vị trí các hầm nghiên cứu ..................................................................... 31 Bảng 3.1. Đặc điểm trong quy trình chăn nuôi lợn tại các hộ gia đình................... 37 Bảng 3.2. Một số đặc điểm về quy mô chăn nuôi tại các hộ nghiên cứu ................ 38 Bảng 3.3. Một số đặc điểm về hiện trạng vệ sinh chăn nuôi tại các hộ gia đình nghiên cứu ............................................................................................ 40 Bảng 3.4. Khối lượng phân và nước thải của lợn thải ra trong 1 ngày đêm tại các hộ gia đình nghiên cứu ................................................................... 41 Bảng 3.5. Một số thông tin về hầm biogas composite, hồ sinh học ở tại các hộ gia đình nghiên cứu .................................................................................... 42 Bảng 3.6. Hoạt động của hầm biogas composite tại các hộ gia đình nghiên cứu ... 43 Bảng 3.7. Một số thông tin về hồ sinh học tại các hộ gia đình nghiên cứu ............ 45 -8-
Bảng 3.8. Hiệu suất xử lý chất thải các hồ sinh học tại các hộ gia đình nghiên cứu ............................................................................................................................. 45 Bảng 3.9. Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu tại Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An ........................................................................ 47 Bảng 3.10. Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu tại Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An ......... 53 Bảng 3.11. Quá trình phát triển cây ớt tại các bình sử dụng hỗn hợp nước xả với các tỷ lệ khác nhau qua các tuần quan sát ................................................ 54 Bảng 3.12. Năng suất quả thu được trên các bình thực nghiệm ............................. 59 Bảng 3.13. Quá trình sinh trưởng cây ớt khi sử dụng nước hồ sinh học tưới (B11) so với khi sử dụng 100% nước kênh mương (B0)................................... 61 Bảng 3.14. Năng suất quả thu được trên các bình thực nghiệm khi được tưới bón bằng nước hồ sinh học so với bình đối chứng .................................... 62 -9-
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Biểu đồ sự phát triển các nhóm VSV trong lên men mêtan .................... 15 Hình 1.2. Sơ đồ cơ chế tạo mêtan từ chất hữu cơ .................................................. 17 Hình 1.3. Sơ đồ ba giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí .................................. 18 Hình 1.4. Sơ đồ phân bố các vùng trong hồ sinh hoc ............................................ 26 Hình 3.1. Biểu đồ hiệu quả xử lý BOD5 trong nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu................................................................................. 50 Hình 3.2. Biểu đồ hiệu quả xử lý COD trong nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu................................................................................. 50 Hình 3.3. Biểu đồ hiệu quả xử lý SS trong nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu............................................................................... 51 Hình 3.4. Biểu đồ hiệu quả xử lý T-N trong nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu................................................................................. 52 Hình 3.5. Biểu đồ hiệu quả xử lý T-P trong nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu................................................................................. 52 Hình 3.6. Biểu đồ hiệu quả xử lý Coliform trong nước thải chăn nuôi lợn của các hầm biogas nghiên cứu ......................................................................... 53 Hình 3.7. Biểu đồ hiệu quả xử lý BOD5 trong nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu ................................................. 55 Hình 3.8. Biểu đồ hiệu quả xử lý COD trong nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu ................................................. 56 Hình 3.9. Biểu đồ hiệu quả xử lý SS trong nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu ................................................. 56 Hình 3.10. Biểu đồ hiệu quả xử lý T-N trong nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu .............................................. 57 Hình 3.11. Biểu đồ Hiệu quả xử lý T-P trong nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu .............................................. 57 - 10 -
Hình 3.12. Biểu đồ hiệu quả xử lý Coliform trong nước thải chăn nuôi lợn của hệ thống biogas kết hợp hồ sinh học nghiên cứu ..................................... 58 Hình 3.13. Biểu đồ tăng trưởng kích thước cây ớt tại các bình sử dụng hỗn hợp nước xả với các tỷ lệ khác nhau qua các tuần quan sát ....................... 62 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa, mg/l (Biochemical Oxygen Demand) COD Nhu cầu ôxy hóa học, mg/l (Chemical Oxygen Demand) DO Nồng độ ôxy hòa tan, mg/l (Dissolved Oxygen) Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (United States Environmental USEPA Protection Agency) KSH Khí sinh học QCVN Quy chuẩn Việt Nam SS Chất rắn lơ lửng, mg/l (Suspended Solid) T–N Tổng Ni-tơ, mg/l (Total Nitrogen) T–P Tổng Phốt-pho, mg/l (Total Phosphogen) VSV Vi sinh vật - 11 -
MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế ở nước ta, vấn đề ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề bức thiết hiện nay. Một trong những nguồn chất thải gây ô nhiễm môi trường là từ chăn nuôi. Ngành chăn nuôi ở nước ta những năm gần đây đã và đang phát triển nhanh chóng về cả chất lượng và quy mô. Tuy nhiên, chăn nuôi hộ gia đình nhỏ lẻ cũng như trang trại chăn nuôi lớn việc quản lý và sử dụng các nguồn chất thải từ chăn nuôi còn nhiều bất cập. Một số trang trại lớn đã có những biện pháp xử lý nguồn chất thải chăn nuôi. Song còn một số trang trại chưa được quan tâm, đặc biệt là chăn nuôi nhỏ lẻ hộ gia đình việc xử lý chất thải hầu như còn bị thả nổi. Một trong những nguyên nhân là do người chăn nuôi chưa hiểu rõ tầm quan trọng của việc xử lý nguồn chất thải. Kinh phí phục vụ cho việc xử lý chất thải còn thấp, luật xử lý chất thải còn chưa đồng bộ và khó áp dụng, chăn nuôi nhỏ lẻ cũng là một trong những nguyên nhân làm việc quản lý và xử lý chất thải còn gặp nhiều khó khăn. Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường nông thôn có một giải pháp rất hiệu quả: Làm hầm biogas trong các hộ gia đình. Sử dụng biogas phục vụ cho đun nấu, thắp sáng trong gia đình, đồng thời chất thải của động vật nuôi còn chất hữu cơ được xử lý trong hầm kín, tránh được mùi hôi thối, xử lý ô nhiễm và chất cặn bã có thể sử dụng làm phân bón. Giải pháp sử dụng hầm biogas ở nông thôn thực sự là một giải pháp hiệu quả. Nghệ An là một tỉnh nông nghiệp có nhiều điểm đặc trưng cho nông thôn Việt Nam. Theo thống kê cho thấy, tiềm năng phát triển các mô hình biogas ở Nghệ An quy mô hộ gia đình và quy mô công nghiệp là rất lớn. Tính đến ngày 1/10/2010, toàn tỉnh có 308.567 con trâu, 395.973 con bò, 1.169.574 con lợn, 14.939.400 con gia cầm, hàng chục ngàn con dê và hươu nai, hàng năm thải ra môi trường 7.184.592 tấn chất thải rắn, 4.665.585 tấn chất thải lỏng và hàng trăm triệu mét khối chất thải khí [23]. Nếu không được xử lý, lượng chất thải trên sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, không chỉ ở các trang trại có quy mô chăn nuôi lớn mà còn cả ở chăn nuôi quy mô hộ gia đình. - 12 -
Đánh giá nhanh cho thấy, nếu được đưa vào sản xuất biogas, sẽ cho trên 538 triệu m3 khí sinh học/năm, tương đương khoảng 393 triệu lít xăng, trên 3 tỷ kWh điện hoặc 2 triệu tấn gỗ củi (Khoảng 1,7 tỷ m 3 gỗ), tương đương hàng chục nghìn hecta rừng bị phá/năm [23]. Tại Nghệ An việc áp dụng biogas vào việc xử lý chất thải đã hình thành từ nhiều năm về trước và ngày càng phát triển thêm nhiều hầm biogas tại khắp các địa phương trong tỉnh. Tuy nhiên, thực tế vận hành các hầm biogas còn có nhiều vấn đề phát sinh, nước thải, chất thải, khí thải sau xử lý chưa được tối ưu hoá và việc nghiên cứu khắc phục vấn đề này chưa được chú trọng, chính vì vậy đề tài: “Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học” được thực hiện. * Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học. - Tìm cách sử dụng có hiệu quả nước thải sau xử lý hầm biogas. - Đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý chất thải của hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học nhằm góp phần bảo vệ môi trường, phát triển bền vững trong chăn nuôi. * Phạm vi nghiên cứu Tại 9 gia đình chăn nuôi lợn quy mô hộ đại diện cho 9 xóm thuộc xã Nam Anh, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An. * Nội dung nghiên cứu 1. Thực trạng chăn nuôi và phát sinh chất thải quy mô hộ - Thực trạng chăn nuôi: Quy trình chăn nuôi, quy mô chăn nuôi, các quy định và an toàn vệ sinh chăn nuôi, … - Thực trạng phát sinh chất thải quy mô hộ.  Lượng phân lợn thải/ ngày (Đối với lợn nái, lợn thương phẩm, lợn con các cỡ…). - 13 -
 Nước thải: Nguồn nước vệ sinh chuồng, lượng nước thải vệ sinh chuồng, phương cách rửa chuồng… 2. Phân tích và đánh giá hoạt động hệ thống hầm biogas kết hợp hồ sinh học  Hâm biogas composite tại các hộ gia đình nghiên cứu.  Hồ sinh học tại các hộ gia đình nghiên cứu. 3. Hiệu quả xử lý chất thải hầm biogas, hầm biogas kết hợp hồ sinh học.  Hiệu quả xử lý chất thải hầm biogas.  Hiệu quả xử lý chất thải hầm biogas kết hợp hồ sinh học. 4. Xây dựng mô hình thực nghiệm sử dụng nước thải sau hầm biogas và sau hồ sinh học. - 14 -
Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi – nguồn gốc, thành phần, tính chất 1.1.1. Chất thải rắn và lỏng * Phân Là những thành phần từ thức ăn, nước uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể. Trong phân chứa một lượng lớn các chất như Nitơ, Phốt pho, Kali, Kẽm, Đồng. Các khoáng chất dư thừa cơ thể không sử dụng như P2O5, K2O, CaO, MgO phần lớn đều xuất hiện trong phân. Tùy theo loại gia súc, thức ăn, độ tuổi, khẩu phần ăn khác nhau mà lượng phân thải ra cũng sẽ khác nhau cả về khối lượng lẫn thành phần. Gia súc ở những độ tuổi khác nhau có khả năng tiêu hoá và nhu cầu cơ thể khác nhau. Do vậy, lượng phân thải ra trong một ngày đêm sẽ không giống nhau. Bảng 1.1. Lượng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm Phân Nước tiểu Loại gia súc kg/con.ngđ kg/con.ngđ Trâu 18 – 25 8,0 – 12,0 Bò 15 - 20 6,0 – 10,0 Ngựa 12 - 18 4,0 – 6,0 Lợn < 10kg 0,5 – 1,0 0,3 – 0,7 Lợn 15-45kg 1,0 – 3,0 0,7 – 2,0 Lợn 45-100kg 3,0 - 5,0 2,0 – 4,0 Dê 1,5 – 2,5 0,6 – 1,0 (Lăng Ngọc Huỳnh, 2001) Thành phần hóa học của phân phụ thuộc nhiều vào dinh dưỡng, tình trạng sức khỏe, cách nuôi dưỡng, chuồng trại, loại gia súc, gia cầm… - 15 -
Bảng 1.2. Thành phần hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia cầm Phân loại gia súc, gia Mức Nitơ (%) P2O5 (%) K2O (%) C/N cầm Tối đa 0,358 0,205 1,600 20 Trâu Tối thiểu 0,246 0,115 1,129 18 Trung bình 0,306 0,171 1,360 19 Tối đa 0,380 0,294 0,992 19 Bò Tối thiểu 0,302 0,164 0,424 17 Trung bình 0,341 0,227 0,958 18 Tối đa 1,200 0,900 0,600 22 Lợn Tối thiểu 0,450 0,450 0,350 20 Trung bình 0,840 0,850 0,580 21 Tối đa 2,000 0,950 1,720 17 Gà Tối thiểu 1,800 0,450 1,210 15 Trung bình 1,900 0,850 1,421 16 (Nguyễn Đức Lượng và ctv, 2003) Theo Trương Thanh Cảnh và cộng tác viên [3] thì thành phần hóa học của phân lợn (Trọng lượng lợn từ 70 kg đến 100 kg) được thể hiện qua bảng sau: Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân lợn (Trọng lượng lợn từ 70 kg đến 100 kg) Đặc tính Đơn vị Giá trị Vật chất khô g/kg 213 – 342 NH4 - N g/kg 0,66 – 0,76 N tổng g/kg 7,99 – 9,32 Chất xơ g/kg 151 – 261 Carbonnatri g/kg 0,23 – 2,11 Các axit béo mạch ngắn g/kg 3,83 – 4,47 pH 6,47 – 6,95 (Trương Thanh Cảnh và ctv, 2008) Ngoài ra, trong thành phần phân gia súc nói chung và phân lợn nói riêng còn chứa các loại vi rút, vi khuẩn, trứng giun sán… và nó có thể tồn tại vài ngày đến vài - 16 -
tháng bên ngoài môi trường gây ô nhiễm đất, nước đồng thời còn gây hại cho sức khỏe của con người và vật nuôi. Theo quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước của Lê Trình [32] đã thống kê các loại vi khuẩn gây bệnh trong phân gia súc, gia cầm như sau: Bảng 1.4. Các loại vi khuẩn, ký sinh trùng có trong phân gia súc và điều kiện tiêu diệt Điều kiện tiêu diệt Tên vi trùng, ký sinh Khả năng gây Thời gian trùng bệnh Nhiệt độ (0C) (phút) Salmonella typhi Thương hàn 55 30 Salmonella paratyphi Phó thương hàn 55 30 Shigella spp Lị 55 60 Vibrio Cholera Tả 55 60 Escherichia coli Viêm dạ dày, ruột 55 60 Hepatite A Viêm gan 55 3-5 Tenia Soginata Sán 50 3-5 Micrococcus var Ung nhọt 54 10 Streptococcus Sinh mủ 50 10 Ascarie cumbricoides Giun đũa 50 60 Mycobacterium Lao 60 20 Tubecudsis Bạch hầu 55 45 Corynerbarterium Bại liệt 65 30 Diptheriac Sởi 45 10 Polio virus Hominis Giun tóc 55 10 Coiardia lomblia Sán bò 60 30 Trichuris trichiura Sán lợn 60 30 (Lê Trình, 1997) * Xác súc vật chết Xác súc vật chết do bệnh luôn là nguồn gây ô nhiễm chính cần phải được xử lý để nhằm tránh lây lan cho con người và vật nuôi. * Thức ăn thừa, vật liệu lót chuồng và các vật chất khác Loại chất này có thành phần đa dạng gồm: Cám, bột ngũ cốc, bột tôm, bột cá, các khoáng chất bổ sung, rau xanh, các loại kháng sinh, rơm rạ,… * Nước thải chăn nuôi - 17 -
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm nước thải của gia súc, nước vệ sinh gia súc, chuồng trại. Đây là một nguồn chất thải ô nhiễm nặng. Mức độ ô nhiễm chất thải chăn nuôi khác nhau tùy theo cách thức làm vệ sinh chuồng trại khác nhau (Có hốt phân hay không hốt phân trước khi tắm rửa, số lần tắm rửa cho gia súc và vệ sinh chuồng trại trong một ngày…). Nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải từ các ngành công nghiệp khác (Axít, kiềm, kim loại nặng, chất ôxy hóa, hóa chất công nghiệp,…) nhưng chứa nhiều vi khuẩn, ấu trùng, giun sán có nguy cơ gây ra nhiều ảnh hưởng xấu tới sức khoẻ con người. Trong nước thải, chất hữu cơ chiếm 70 – 80% gồm cellulose, protit, axít amin, chất béo, hydrat cacbon. Các chất vô cơ chiếm 20 – 30% gồm cát, đất, muối, urê, amonium[15]. 1.1.2. Khí thải * Mùi hôi 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…Cường độ của mùi phụ thuộc mức độ thông thoáng của chuồng nuôi, tình trạng vệ sinh, mật độ nuôi, điều kiện bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm. 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 vật nuôi. * Sự hình thành khí chuồng nuôi NH3 và H2S được hình thành chủ yếu từ quá trình phân hủy của phân do các vi sinh vật gây mùi hôi, ngoài ra NH3 còn được sinh ra từ sự phân giải urê từ nước tiểu. Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy chất thải hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật nuôi. Khí sinh ra chủ yếu là NH3, H2S, CH4 và CO2. Theo Phạm Thị Ngọc Lan [15], trong từ 3 – 5 ngày đầu, mùi hôi sinh ra rất ít do vi sinh vật chưa phát triển mạnh. Nhóm –NH2 của amin được tách ra để hình thành NH3. - 18 -
Quá trình khử amin: Alanine Axít lactic + NH3 Serine Axít pyruvic + NH3 NH3 Protein H2S Indole Scatole phenol Axít hữu cơ mạch ngắn Quá trình phân giải urê: CO(NH2)2 + 2H2O (NH4)2CO3 (NH4)4CO3 ít bền vững nên dễ bị phân hủy tiếp (NH4)2CO3 2NH3 + CO2 + H2O * Phân loại khí chuồng nuôi Theo Trương Thanh Cảnh [2], các khí sinh ra từ chăn nuôi được chia thành các nhóm sau: + Nhóm các khí kích thích: Những khí này có tác hại gây tổn thương đường hô hấp và phổi, đặc biệt là gây tổn thương niêm mạc của đường hô hấp. Nhất là NH3 gây nên hiện tượng kích thích thị giác, làm giảm thị lực. + Nhóm các khí gây ngạt: Các chất khí gây ngạt đơn giản (CO2 và CH4): Những chất khí này trơ về mặt sinh lý. Đối với thực vật, CO2 có ảnh hưởng tốt, tăng cường khả năng quang hợp. Nồng độ CH4 trong không khí từ 45% trở lên gây ngạt thở do thiếu ôxy [2]. Khi hít phải khí này có thể gặp các triệu chứng nhiễm độc như: Co giật, ngạt, viêm phổi. Các chất khí gây ngạt hóa học (CO): Là những chất khí gây ngạt bởi chúng liên kết với Hemoglobin của hồng cầu máu làm ngăn cản quá trình thu nhận hoặc quá trình sử dụng ôxy của các mô bào. Nhóm các khí gây mê: Những chất khí (Hydrocacbon) có ảnh hưởng nhỏ hoặc không gây ảnh hưởng tới phổi nhưng khi được hấp thu vào máu thì có tác dụng như dược phẩm gây mê. - 19 -
Nhóm các chất khí khác: Những chất khí này bao gồm các nguyên tố và chất độc dạng dễ bay hơi. Chúng có nhiều tác dụng độc khác nhau khi hấp phụ vào cơ thể chẳng hạn như khí phenol ở nồng độ cấp tính. 1.2. Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi lợn đến môi trường 1.2.1. Ô nhiễm môi trường nước Nồng độ chất hữu cơ cao trong nước thải chăn nuôi lợn khi xảy ra quá trình phân hủy sẽ làm giảm nồng độ ôxy hòa tan trong nước, gây thiếu ôxy cho các quá trình hô hấp của hệ thủy sinh vật. Quá trình phân hủy chất hữu cơ còn tạo môi trường phân hủy yếm khí sinh ra các hợp chất độc và những loài tảo độc tác động xấu đến hệ sinh thái trong vùng. Khi các hệ sinh vật nước bị suy giảm sẽ gây mất cân bằng sinh thái, cản trở quá trình tự làm sạch của sông, ao hồ. Con người, động vật, thực vật gián tiếp sử dụng nguồn nước này cũng sẽ bị tác động và ảnh hưởng xấu. Nhiều khu vực chăn nuôi nước thải vẫn không qua hệ thống xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài (Kênh rạch, sông, ao hay cống thoát nước chung của khu vực). Theo kết quả phân tích chất lượng nước thải chăn nuôi của Viện Công nghệ Môi trường Hà Nội [34] cho thấy nồng độ chất ô nhiễm ở một số trại lợn khu vực phía bắc là rất cao. Bảng 1.5. Thành phần nước thải ở một số trại lợn khu vực phía bắc COD T-N N-NH4+ T-P SS pH T0 C (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) Vĩnh Phúc 7,32 29 4590 967,3 870 295 9520 Hưng Yên 7,87 30,5 3584 202 158 54,9 1880 Thái Bình 7,3 30 2575 425 425 102 800 Hà Nội 7,5 32 7219 247 237 120 3200 (Viện Công nghệ Môi trường Hà Nội, 2012) Ngoài ra, trong phân gia súc, gia cầm còn chứa nhiều loại vi khuẩn, vi trùng hoặc trứng giun sán (Bảng 1.4). Chúng sẽ là nguồn gây bệnh cho con người cũng như những động vật khác. - 20 -