Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá khả năng áp dụng mô hình nông nghiệp không chất thải tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:96

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 30
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu: Góp phần bảo vệ môi trường nông thôn thông qua hoạt động tận thu và chế biến chất thải nông nghiệp trở thành phân bón theo mô hình “nông nghiệp không chất thải” (áp dụng tại xã Giao Lạc, huyện Giao thủy, tỉnh Nam Định).

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Đánh giá khả năng áp dụng mô hình nông nghiệp không chất thải tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ------------***------------ LÊ THỊ HỒNG NHUNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG MÔ HÌNH NÔNG NGHIỆP KHÔNG CHẤT THẢI TẠI XÃ GIAO LẠC, HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI - 2015 i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ------------***------------ LÊ THỊ HỒNG NHUNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG MÔ HÌNH NÔNG NGHIỆP KHÔNG CHẤT THẢI TẠI XÃ GIAO LẠC, HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Khoa học Môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Hoàng Liên Hà Nội - 2015 ii
LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn: TS. Nguyễn Thị Hoàng Liên, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Các thầy cô giáo trong khoa Môi trường, Trường Đại học KHTN - ĐH Quốc gia Hà Nội đã giúp tôi hoàn thành chương trình học và bản luận văn này. Ủy ban nhân dân xã Giao Lạc và người dân xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định đã giúp tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài này. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ tình cảm và lòng biết ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè, và đồng nghiệp đã tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Người thực hiện Lê Thị Hồng Nhung iii
MỤC LỤC MỤC LỤC........................................................................................................................................ i DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................................. v DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................................... vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................................... vii MỞ ĐẦU......................................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................. 2 3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................... 3 4.1. Ý nghĩa khoa học.................................................................................................... 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................................... 3 Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................................. 4 1.1. Tổng quan về mô hình nông nghiệp không chất thải ............................................................ 4 1.1.1. Định nghĩa về mô hình nông nghiệp không chất thải...................................... 4 1.1.2. Mục tiêu của mô hình không chất thải nông nghiệp ....................................... 5 1.1.3. Tiêu chí mô hình không chất thải .................................................................... 5 1.2. Tổng quan về chất thải nông nghiệp....................................................................................... 6 1.2.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi .................................................................... 6 1.2.2. Tổng quan về chất thải trồng trọt .................................................................... 7 1.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý chất thải nông nghiệp ............................................... 8 1.3.1. Xử lý chất thải chăn nuôi ................................................................................. 8 1.3.2. Xử lý chất thải trồng trọt ............................................................................... 13 1.4. Tổng quan về công nghệ trồng nấm rơm từ rơm rạ............................................................. 14 1.4.1. Tổng quan về nấm rơm .................................................................................. 14 1.4.1.1. Đặc tính sinh học............................................................................................ 14 1.4.1.2. Đặc điểm hình thái ......................................................................................... 15 i
1.4.2. Tổng quan về công nghệ trồng nấm rơm từ rơm rạ ....................................... 16 1.4.2.1. Thời vụ trồng nấm rơm.................................................................................. 16 1.4.2.2. Nguyên liệu .................................................................................................... 16 1.4.2.3. Chọn meo giống ............................................................................................. 16 1.4.2.4. Xử lý nguyên liệu ........................................................................................... 17 1.4.2.5. Cách chất mô .................................................................................................. 17 1.4.2.6. Cách cấy meo ................................................................................................. 18 1.4.2.7. Chăm sóc mô nấm đã cấy giống ................................................................... 18 1.4.2.8. Cách thu hái nấm............................................................................................ 19 1.4.3. Cách phòng trừ bệnh cho nấm rơm ............................................................... 20 1.4.3.1. Bệnh sinh lý .................................................................................................... 20 1.4.3.2. Bệnh nhiễm..................................................................................................... 20 1.5. Tổng quan về khu vực nghiên cứu ....................................................................................... 21 1.5.1. Điều kiện tự nhiên xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định............. 21 1.5.1.1. Vị trí địa lý ...................................................................................................... 21 1.5.1.2. Hiện trạng sử dụng đất ................................................................................... 23 1.5.1.3. Khí hậu............................................................................................................ 23 1.5.1.4. Thủy lợi........................................................................................................... 24 1.5.2. Điều kiện kinh tế - xã hội xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.. 24 1.5.2.1. Dân số ............................................................................................................. 24 1.5.2.2. Kinh tế............................................................................................................. 24 1.5.2.3. Văn hóa – giáo dục – y tế .............................................................................. 25 1.5.2.4. Cơ sở hạ tầng .................................................................................................. 26 1.6. Một số mô hình nông nghiệp không chất thải ..................................................................... 28 1.6.1. Hiện trạng mô hình nông nghiệp không chất thải của nước ngoài ................ 28 1.6.1.1. Mô hình không chất thải tại vương quốc Anh ............................................. 28 1.6.1.2. Mô hình VAC tại Trung Quốc ...................................................................... 29 1.6.1.3. Mô hình không chất thải tại Fiji – châu Úc .................................................. 29 1.6.2. Hiện trạng mô hình nông nghiệp không chất thải tại Việt Nam.................... 30 ii
1.6.2.1. Mô hình nông nghiệp không chất thải ủ phân compost tại Quan Hóa, Thanh Hóa. .................................................................................................................... 30 1.6.2.2. Mô hình chăn nuôi không chất thải tại Phú Thọ .......................................... 31 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 33 2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................................ 33 2.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................................... 33 2.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................................... 33 2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu ........................................................................ 33 2.3.2. Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế.......................................................... 34 2.3.3. Phương pháp lấy mẫu .................................................................................... 34 2.3.4. Phương pháp tham vấn ý kiến cộng đồng ..................................................... 35 2.3.5. Phương pháp chuyên gia ............................................................................... 36 2.3.6. Phương pháp kế thừa ..................................................................................... 36 2.3.7. Phương pháp thống kê và xử lý dữ liệu ......................................................... 36 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................................... 37 3.1. Hiện trạng thu gom và xử lý chất thải nông nghiệp tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định............................................................................................................................... 37 3.1.1. Hiện trạng chất thải nông nghiệp xã Giao Lạc .............................................. 37 3.1.2. Hiện trạng thu gom và xử lý chất thải nông nghiệp tại xã Giao Lạc............. 39 3.1.3. Đánh giá những thuận lợi và khó khăn khi áp dụng mô hình nông nghiệp không chất thải tại xã Giao Lạc ........................................................................ 41 3.2. Các mô hình xử lý chất thải nông nghiệp tại xã Giao Lạc .................................................. 43 3.2.1. Điều kiện áp dụng mô hình............................................................................ 43 3.2.2. Xây dựng mô hình tổng quát Vườn – Ao – Chuồng – Biogas ...................... 44 3.2.3. Xây dựng mô hình hầm ủ biogas ................................................................... 46 3.2.3.1. Tính toán hầm ủ biogas sử dụng cho hộ gia đình trung bình 4 người có nuôi bò và lợn ................................................................................................................................... 49 3.2.3.2. Cấu tạo, hoạt động của bể nhựa composite .................................................. 52 3.2.4. Xây dựng mô hình xử lý chất thải nông nghiệp từ đồng ruộng .................... 55 3.2.4.1. Mô hình trồng nấm rơm trong nhà cho hộ gia đình ..................................... 55 iii
3.2.4.2. Xử lý bã thải sau trồng nấm bằng ủ phân compost ...................................... 56 3.2.4.3. Xử lý rơm, gốc rạ, trấu tại ruộng bằng chế phẩm vi sinh ............................ 59 3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng mô hình ...................................................... 59 3.3.1. Đánh giá hiệu quả xử lý và khả năng áp dụng mô hình VACB .................... 59 3.3.1.1. Áp dụng cho hộ gia đình nuôi lợn ở xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy .. 59 3.3.1.2. Kết quả phân tích ........................................................................................... 61 3.3.2. Đánh giá hiệu quả và khả năng áp dụng mô hình xử lý phế phụ phẩm trồng nấm .......................................................................................................... 67 3.4. Đề xuất các biện pháp nâng cao khả năng áp dụng mô hình nông nghiệp không chất thải tại xã Giao Lạc ....................................................................................................................... 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................................... 71 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 71 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................. 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 73 PHỤ LỤC ...................................................................................................................................... 75 iv
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ chung của mô hình không chất thải ..................................................5 Hình 1.2: Hình thái của nấm rơm..............................................................................15 Hình 1.3: Vị trí địa lý khu vực xã Giao Lạc với các xã xung quanh ........................22 Hình 1.4: Hệ sinh thái tích hợp hướng tới không chất thải tại Fiji ...........................29 Hình 1.5: Mô hình ủ phân compost tại Quan Hóa, Thanh Hóa ................................ 30 Hình 3.1: Nguồn gốc phát sinh chất thải nông nghiệp trong 1 hộ gia đình ..............37 Hình 3.2: Phụ phẩm cây lúa sau thu hoạch ............................................................... 40 Hình 3.3: Mô hình tổng quát VACB .........................................................................45 Hình 3.4: 04 kiểu hầm ủ đề xuất trong luận văn .......................................................48 Hình 3.5: Cấu tạo hầm biogas nhựa composite ........................................................53 Hình 3.6: Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý bã thải sau trồng nấm ...........................57 Hình 3.7: Cấu tạo hầm biogas composite 2,25m ......................................................60 Hình 3.8: Màu sắc nước thải đầu vào và đầu ra của hệ thống biogas .......................61 Hình 3.9: Biểu đồ thể hiện giá trị SS đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý biogas ...................................................................................................................................64 Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện giá trị BOD5 đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý biogas ........................................................................................................................64 Hình 3.11: Biểu đồ thể hiện giá trị COD đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý biogas ........................................................................................................................64 Hình 3.12: Biểu đồ thể hiện giá trị tổng Nitơ đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý biogas ........................................................................................................................65 Hình 3.13: Biểu đồ thể hiện giá trị tổng Phốt pho đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý biogas ..............................................................................................................65 Hình 3.14: Biểu đồ thể hiện giá trị Coliform đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý biogas ........................................................................................................................66 Hình 3.15: Sự thay đổi pH và nhiệt độ trong quá trình ủ bã thải sau trồng nấm ......68 v
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Hiện trạng sử dụng đất tại xã Giao Lạc ....................................................23 Bảng 3.1: Trung bình lượng phân thải của vật nuôi trong 1 hộ gia đình/ngày .........38 Bảng 3.2: So sánh ưu nhược điểm giữa các kiểu hầm ..............................................46 Bảng 3.3: Các kiểu hầm biogas được người dân ở xã Giao Lạc muốn sử dụng .......48 Bảng 3.4: Đặc tính và sản lượng KSH của một số nguyên liệu thường gặp.............49 Bảng 3.5: Sản lượng KSH tính cho hộ gia đình A ....................................................50 Bảng 3.6: Lượng khí sinh ra tính cho hộ gia đình A.................................................51 Bảng 3.7: Kích thước hầm ủ và lượng chất thải nạp vào hầm mỗi ngày ..................61 Bảng 3.8: Kích cỡ hố đầu ra ....................................................................................61 Bảng 3.9: Kết quả phân tích nước thải đầu vào, đầu ra đợt 1 ...................................62 Bảng 3.10: Kết quả phân tích nước thải đầu vào, đầu ra đợt 2 .................................62 Bảng 3.11: Kết quả phân tích nước thải đầu vào, đầu ra đợt 3 .................................63 Bảng 3.12: Kết quả phân tích phân compost tại 2 mô hình ......................................68 vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD5 Nhu cầu oxi sinh học (Biochemical Oxygen Demand) BVTV Bảo vệ thực vật CN - TTCN Công nghiệp – Tiểu thủ công nghiệp COD Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand) CTR Chất thải rắn KSH Khí sinh học N.P.K Nitơ – Phốt pho - Kali SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid) THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông TNHH Trách nhiệm hữu hạn UBND Ủy ban nhân dân VACB Vườn – Ao - Chuồng - Biogas VCK Vật chất khô VSV Vi sinh vật vii
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, ô nhiễm môi trường do quá trình phát thải trong sản xuất nông nghiệp đang trở thành vấn đề lớn đối với các quốc gia đang phát triển, đặc biệt là nước nông nghiệp như Việt Nam. Việc lạm dụng các loại phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp và quá trình xử lý các phụ phẩm, chất thải trong trồng trọt, chăn nuôi chưa triệt để. Hoá chất sử dụng ngày càng nhiều nhưng các biện pháp làm sạch môi trường đồng ruộng, diệt trừ mầm bệnh trước khi bước vào vụ sản xuất mới lại ít được nông dân quan tâm. Do vậy lượng phân bón và hoá chất bảo vệ thực vật còn đọng lại trong đất khá lớn đã gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Bên cạnh đó, chất thải từ chăn nuôi không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng. Do đó, thay đổi theo hướng sản xuất gắn với bảo vệ môi trường là biện pháp bắt buộc để thực hiện một nền sản xuất nông nghiệp bền vững. Sản xuất theo quy trình an toàn, gắn với bảo vệ môi trường trong trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản... đang là hướng được ngành chức năng khuyến khích áp dụng. Mô hình nông nghiệp không chất thải là mô hình nông nghiệp bền vững, trong đó người nông dân chủ động phát triển các mô hình trồng trọt chăn nuôi, giải quyết rác thải nông nghiệp của mình mà không cần phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ. Trong mô hình này, chất thải của hoạt động này lại là đầu vào của hoạt động kia, kết hợp với một số kỹ thuật xanh, mô hình nông nghiệp không chất thải đem lại năng suất cao và lợi nhuận lớn cũng như sự chủ động hoàn toàn cho người nông dân. Tận dụng nguồn chất thải sinh hoạt hữu cơ từ nông nghiệp và sinh hoạt để làm biogas là giải pháp hữu ích vì không chỉ tạo ra được sản phẩm phân bón hữu cơ có lợi cho cây trồng, mà còn cung cấp lượng khí đốt nhất định phục vụ cho gia đình, tiết kiệm được chi phí cũng như là lượng phân bón hóa học, giảm được ô nhiễm môi trường. 1
Xã Giao Lạc thuộc huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định là một xã thuần nông nên người dân chủ yếu là làm nông nghiệp. Chất thải nông nghiệp ở đây chủ yếu gồm các chất trong trồng trọt và chăn nuôi. Chất thải này không được xử lý triệt để, một phần được đổ ra các kênh mương, một phần đem đốt với khối lượng khá lớn và phổ biến, dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư, gia tăng gánh nặng bệnh tật. Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế đất nước, kinh tế nông thôn tại xã Giao Lạc cũng đang trong giai đoạn chuyển mình để phát triển. Sự phát triển đó đã tạo sức ép không nhỏ đối với môi trường. Việc nghiên cứu, đánh giá và đề xuất một mô hình áp dụng phù hợp, có tính khoa học và ứng dụng cao cho xã Giao Lạc là cần thiết. Vì vậy đề tài: “Đánh giá khả năng áp dụng mô hình nông nghiệp không chất thải tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định” được lựa chọn để nghiên cứu. 2. Mục tiêu nghiên cứu Góp phần bảo vệ môi trường nông thôn thông qua hoạt động tận thu và chế biến chất thải nông nghiệp trở thành phân bón theo mô hình “nông nghiệp không chất thải” (áp dụng tại xã Giao Lạc, huyện Giao thủy, tỉnh Nam Định). 3. Nội dung nghiên cứu - Tổng quan, phân tích, đánh giá và hệ thống hoá các nội dung liên quan đến sử dụng mô hình nông nghiệp không chất thải trên thế giới, trong khu vực và tại Việt Nam. - Đánh giá thực trạng phát thải và quản lý chất thải nông nghiệp tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thuỷ, tỉnh Nam Định. - Nghiên cứu, đánh giá và xác định được các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả và chất lượng quản lý và sử dụng mô hình nông nghiệp không chất thải tại vùng nông thôn hiện nay. Nghiên cứu điển hình tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thuỷ, tỉnh Nam Định. 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4.1. Ý nghĩa khoa học Luận văn nghiên cứu các luận cứ lý thuyết và thực tiễn về áp dụng mô hình nông nghiệp không chất thải, các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả quản lý của mô hình, trên cơ sở phân tích này đề xuất được các giải pháp sử dụng và xử lý hợp lý chất thải nông nghiệp tại xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Mô hình xử lý chất thải nông nghiệp trong luận văn có thể sử dụng là tài liệu tham khảo cho các nhà quản lý địa phương, góp phần nâng cao hiệu quả các hoạt động quản lý chất thải trồng trọt và chăn nuôi của xã Giao Lạc, huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định. 3
Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về mô hình nông nghiệp không chất thải 1.1.1. Định nghĩa về mô hình nông nghiệp không chất thải Khái niệm “Không chất thải” ở đây không phải là số không (“0”) tuyệt đối trong phân tích, mà là không tồn tại dòng thải có khả năng gây ra ô nhiễm môi trường. Không chất thải là một khái niệm hợp nhất những công nghệ hiện hữu hướng tới loại trừ chất thải. Không chất thải hướng tới mục tiêu không tạo ra chất thải bằng phương châm tăng cường tối đa tái chế, giảm thiểu chất thải, hạn chế tiêu thụ và bảo đảm khả năng tái sử dụng, sửa chữa hay quay vòng trở lại vào tự nhiên hay thị trường của sản phẩm tạo ra. [19] Mô hình nông nghiệp không chất thải là mô hình nông nghiệp bền vững. Trong mô hình này, chất thải của nhóm này lại là đầu vào của nhóm kia, kết hợp với một số kỹ thuật xanh, mô hình nông nghiệp không chất thải đem lại năng suất cao và lợi nhuận cho người nông dân. Mô hình không chất thải là một cách tiếp cận hệ thống toàn diện hướng tới những thay đổi trên quy mô rộng lớn thông qua xã hội theo con đường dòng vật chất, kết quả là không chất thải. Mô hình không chất thải bao hàm cả những giải pháp cuối đường ống với những khuyến khích chuyển đổi chất thải theo hướng tái sinh và tái tạo tài nguyên cũng như loại trừ chất thải tại nguồn. Mô hình không chất thải dựa trên nguyên lý tái thiết kế hệ thống nông nghiệp một chiều hiện tại thành hệ thống khép kín mô phỏng theo những chu trình tự nhiên hoàn hảo nhằm giúp cộng đồng đạt được một nền kinh tế phát triển ổn định và cung cấp phương cách tự cung ứng đầy đủ. [19] 4
1.1.2. Mục tiêu của mô hình không chất thải nông nghiệp Mục tiêu mô hình không chất thải thể hiện nhu cầu một hệ thống xã hội/nông nghiệp khép kín. Chất thải là dấu hiệu của tính không hiệu quả. Do đó, phát thải bằng không được xem xét, đánh giá hiệu suất sử dụng tài nguyên 100% gồm năng lượng, nguyên vật liệu, nhân công: - Không có chất thải và chất thải nguy hại; - Không chất thải vào môi trường: không khí, nước, đất; - Không chất thải trong quá trình sản xuất. Không chất thải trong vòng đời sản phẩm: từ khâu vận chuyển, sử dụng, kết thúc thải bỏ. - Không độc tố: + Giảm thiểu rủi ro cho thiên nhiên; + Không độc tố trong chất thải nguy hại. [19] 1.1.3. Tiêu chí mô hình không chất thải Hình 1.1: Sơ đồ chung của mô hình không chất thải [19] - Tiết kiệm tiền bạc - Đẩy mạnh việc ngăn ngừa ô nhiễm: thiết kế vì môi trường, tái sử dụng 5
- Đẩy mạnh việc thu hồi chất thải: tái chế, phân bón - Định hướng cho việc bảo tồn tài nguyên và năng lượng - Loại trừ ô nhiễm - Tạo ra những việc làm mới: + Quản lý chất thải trở thành quản lý nguồn tài nguyên + Sản xuất nhiều sản phẩm từ những vật liệu được thu hồi [19] 1.2. Tổng quan về chất thải nông nghiệp 1.2.1. Tổng quan về chất thải chăn nuôi a) Định nghĩa về chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi như phân, nước tiểu, xác xúc vật…Chất thải trong chăn nuôi được chia làm ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Trong chất thải chăn nuôi có nhiều các chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người. b) Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác xúc vật chết, thức ăn dư thừa của vật nuôi, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 50% - 83% và tỷ lệ NPK cao. Chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm cao hơn, trung bình khoảng 93% - 98% gồm phần lớn là nước thải của vật nuôi, nước rửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan. Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy của các chất hữu cơ ở dạng rắn và lỏng. c) Phân loại chất thải chăn nuôi - Chất thải rắn: Phân và nước tiểu gia súc; xác súc vật chết; thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải. - Chất thải lỏng: Trong các loại chất thải của chăn nuôi, chất thải lỏng là loại chất thải có khối lượng lớn nhất. Đặc biệt khi lượng nước thải rửa chuồng được hòa chung với nước tiểu của gia súc và nước tắm gia súc. Đây cũng là loại chất thải 6
khó quản lý, khó sử dụng. Mặt khác, nước thải chăn nuôi có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nhưng người chăn nuôi ít để ý đến việc xử lý nó. - Chất thải khí: Mùi hôi chuồng nuôi là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kỵ khí và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi. Quá trình thối rữa các chất hữu cơ trong phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn dư thừa sẽ sinh ra các khí độc hại, các khí có mùi hôi thối khó chịu. Mùi hôi phụ thuộc vào điều kiện mật độ nuôi cao, sự thông thoáng kém, nhiệt độ và độ ẩm không khí cao. 1.2.2. Tổng quan về chất thải trồng trọt Chất thải trồng trọt là chất thải phát sinh trong quá trình trồng trọt như thực vật chết, lá cành, cỏ, rơm, rạ, trấu, cám, lõi ngô, thân ngô… Vào những ngày thu hoạch, lượng rơm, rạ,... và các phụ phẩm nông nghiệp khác phát sinh nhiều và chiếm thành phần chủ yếu trong chất thải rắn nông nghiệp. Với khoảng 7,5 triệu hecta đất trồng lúa ở nước ta, hàng năm lượng rơm rạ thải ra lên tới 76 triệu tấn. [2] Ngoài ra, trong hoạt động trồng trọt, tình trạng sử dụng hóa chất trong nông nghiệp như phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật đang diễn ra tràn lan, thiếu kiểm soát. Do đó, các CTR như chai lọ, bao bì đựng hóa chất bảo vệ thực vật, vỏ bình phun hóa chất: thuốc trừ sâu; thuốc trừ nấm; thuốc trừ chuột; thuốc trừ bệnh; thuốc trừ cỏ tăng lên đáng kể và không thể kiểm soát. Theo số liệu thống kê của Tổng cục Môi trường, Tổng cục Thống kê, Tổng cục Hải quan từ năm 2000 đến năm 2005, mỗi năm Việt Nam sử dụng khoảng 35.000 đến 37.000 tấn hoá chất bảo vệ thực vật, đến năm 2006, tăng đột biến lên tới 71.345 tấn và đến năm 2008 đã tăng lên xấp xỉ 110.000 tấn. Thông thường, lượng bao bì chiếm khoảng 10% so với lượng thuốc tiêu thụ, như vậy năm 2008 đã thải ra môi trường 11.000 tấn bao bì các loại. [2] Lượng phân bón hoá học sử dụng ở nước ta, bình quân 80 - 90 kg/ha (cho lúa là 150 - 180kg/ha). Việc sử dụng phân bón cũng phát sinh các bao bì, túi chứa đựng. Năm 2008, tổng lượng phân bón vô cơ các loại được sử dụng 2,4 triệu tấn/năm. Như vậy mỗi năm thải ra môi trường khoảng 240 tấn thải lượng bao bì các loại. [2] 7
Theo tính toán, bình quân nông dân nước ta hiện nay sử dụng khoảng 125kg đạm nguyên chất và 80 kg lân nguyên chất cho mỗi ha canh tác. Kết quả tính toán của các nhà khoa học cho thấy các cây trồng mới chỉ hấp thu ít hơn 30%, 70% còn lại tan trong nước, ngấm vào đất và gây ô nhiễm môi trường, tồn dư trong nông sản, phát thải khí nhà kính và lãng phí đầu tư cho nông dân. [2] Kết quả đánh giá của các nhà khoa học cũng cho thấy, bà con nông dân sử dụng trung bình khoảng 8,7 kg thuốc bảo vệ thực vật cho mỗi ha canh tác. Theo nghiên cứu của Viện Bảo vệ thực vật, tỷ lệ bám dính vào bao bì trung bình là 1,85% và được thải ra môi trường cùng với bao bì đã gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe nông dân như làm giảm đa dạng sinh học, tồn dư trong nông sản và gây một số các bệnh nan y cho bà con nông dân. Ở đa số vùng sản xuất nông nghiệp, việc thu gom, xử lý chất thải bao bì, chai lọ thuốc bảo vệ thực vật còn nhiều hạn chế nên đã làm trầm trọng hơn ô nhiễm môi trường và sức khỏe bà con nông dân. [2] 1.3. Tổng quan về các phương pháp xử lý chất thải nông nghiệp 1.3.1. Xử lý chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi đặc biệt là phân và nước tiểu gia súc sau khi được thải ra thì khả năng ô nhiễm còn thấp, khả năng này chỉ tăng khi phân và nước tiểu gia súc được để lâu trong môi trường bên ngoài. Do đó để giải quyết kịp thời vấn đề ô nhiễm thì chúng ta cần phải quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi ngay từ lúc mới thải ra môi trường bằng một số biện pháp như: thu gom, vận chuyển, lưu trữ và xử lý. Phân và nước tiểu sau khi gia súc thải ra phải được thu gom và vận chuyển ra khỏi chuồng trại chăn nuôi càng sớm càng tốt để tránh vấy bẩn ra chuồng trại và gia súc đồng thời tránh tạo mùi hôi thối trong chuồng nuôi làm thu hút ruồi muỗi tới, thuận tiện cho việc dọn rửa chuồng trại, tiết kiệm điện, nước. Tùy theo tình trạng của phân mà ta có thể thu gom bằng cách hốt phân rắn hay xịt cho phân trôi theo dòng chảy vào những thời điểm nhất định trong ngày. 8
Việc thu gom vận chuyển chất thải có thể dùng nước bơm xịt trôi theo đường cống thoát. Hay dùng thùng chứa (phân lỏng) hoặc có thể dùng sọt, bao, thùng xe để vận chuyển phân rắn. Nơi lưu trữ phân phải là hố chứa, bể lắng, thùng đựng được đậy kín hay bao kín để xử lý chuyên biệt, nơi lưu trữ phân phải cách biệt với chuồng trại chăn nuôi để tránh ảnh hưởng đến sức khỏe gia súc. Việc xử lý chất thải chăn nuôi trong điều kiện chăn nuôi tự phát như hiện nay do khoảng không gian giữa khu chăn nuôi và khu dân cư càng bị thu hẹp thì một hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi phải được thiết kế đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và phải có thiết bị sử dụng phế thải dạng rắn và lỏng ở công đoạn cuối cùng sau khi được thải vào môi trường tùy theo điều kiện kinh tế của từng cơ sở và các hộ chăn nuôi mà đưa vào áp dụng cụ thể như: a) Sản xuất phân bón hữu cơ từ phân gia súc (Composting) Phương pháp sản xuất phân bón hữu cơ từ phân gia súc đã có từ rất lâu đó là phương pháp ủ phân hiếu khí (composting). Phương pháp này được dựa trên quá trình phân hủy các chất hữu cơ có từ trong phân dưới tác dụng của vi sinh vật có trong thành phần của phân, tính chất và giá trị của phân bón phụ thuộc vào quá trình ủ phân, phương pháp ủ và kiểu ủ. Quá trình này gồm sự phá vỡ các hợp chất không chứa N và sự khoáng hóa các hợp chất có chứa N. Chính do sự phân hủy này mà thành phần phân chuồng luôn bị biến đổi, có nhiều loại khí như: H2, CH4, CO2, NH3… và hơi nước thoát ra làm cho đống phân ngày càng giảm khối lượng. - Quá trình ủ gồm có 4 giai đoạn biến đổi [16]: + Giai đoạn phân tươi + Giai đoạn phân hoại dang dở + Giai đoạn phân hoại + Giai đoạn phân chuyển sang dạng mùn - Các cách ủ phân: 9
+ Ủ nóng (ủ tơi): Phân để thành từng đống sao cho tơi, xốp, thoáng khí, giữ ẩm 50 - 60%, ở độ ẩm này nhiệt độ trong đống ủ sẽ lên cao 60 - 70oC, phân mau hoại, diệt cỏ dại, diệt mầm bệnh nhưng mất nhiều N. + Ủ nguội (ủ chặt): phân được đổ thành đống nén chặt đảm bảo đống phân tiến hành ủ trong điều kiện yếm khí, ở ẩm độ 50 - 60% nhiệt độ đống phân không lên cao quá 35oC. Trong điều kiện này CO2 thoát ra kìm hãm sự hoạt động của vi sinh vật, phân lâu hoại, không diệt được mầm bệnh và cỏ dại nhưng giữ được N. + Ủ hỗn hợp (ủ nóng trước sau đó ủ nguội): Đối với phân chuồng có nhiều rác độn, hạt cỏ dại, mầm bệnh cần ủ tơi xốp 5 - 7 ngày để nhiệt độ lên đến 60 - 70oC, phân mau hủy sau đó nén chặt lại nhiệt độ sẽ hạ xuống dần còn khoảng 35oC hạn chế mất N. Khi ủ cần trộn thêm Super P để giữ NH3: Ca(H2PO4) + 4NH3 + H2O  2(NH4)2HPO4 + Ca(OH)2 + Hoặc có thể dùng tro trấu độn với phân chuồng khi ủ, vì tro trấu có chứa SiO2 có khả năng giữ NH3. Trong quá trình ủ phân không nên dùng tro bếp trộn với phân chuồng vì có thể tạo ra các chất kiềm mạnh. CaO, K2O + H2O  Ca(OH)2, KOH Nếu sử dụng phân này không đúng đối tượng sẽ làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sức sản xuất của cây trồng và làm biến đổi tính chất của đất theo chiều hướng xấu [16]. Theo Nguyễn Quý Mùi (1997), phương pháp ủ hiếu khí có đặc điểm như sau: - Nguồn phân có ẩm độ vừa phải 56 - 83%. - Nguồn cung cấp cacbon làm tăng tỷ lệ C/N khoảng 25/1. Điều này thúc đẩy quá trình phân hủy và tránh thất thoát nguồn đạm do làm giảm các hợp chất khí chứa Nitơ. - Dụng cụ chứa phân ủ phải đảm bảo sự hiếu khí cho toàn bộ khối phân. - Chất mới: Thông thường sự phân hủy hoàn toàn xảy ra khoảng 40 – 60 ngày, để tăng hiệu quả ủ phân và rút ngắn thời gian người ta có thể bổ sung các chất hữu cơ để tăng hoạt động của các vi sinh vật hoặc bổ sung trực tiếp các vi sinh vật khi ủ phân, thời gian ủ phân có thể rút ngắn còn 20 - 40 ngày. 10