ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––

LÊ THẾ ANH

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI THỊ XÃ PHỔ YÊN, TỈNH THÁI NGUYÊN 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: TS. Lương Thị Thúy Vân

THÁI NGUYÊN - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu

và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng

để bảo vệ một đề tài nào.

Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ

rõ nguồn gốc./.

Tác giả luận văn

Lê Thế Anh

i

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu khoa học là giai đoạn cần thiết đối với mỗi học viên, quá

trình học tập và nghiên cứu khoa học sẽ vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, qua

đó mỗi học viên ra trường sẽ được hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương

pháp làm việc, cũng như nâng cao năng lực trong công tác.

Xuất phát từ yêu cầu về đào tạo và thực tiễn, được sự đồng ý của Ban

giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Thái Nguyên, phòng Đào tạo và cô giáo

hướng dẫn T.S. Lương Thị Thúy Vân, em tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá

thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái

Nguyên và kiểm soát ô nhiễm bằng cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L.)”

Để hoàn thành được đề tài, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của

cô giáo T.S. Lương Thị Thúy Vân, sự giúp đỡ của UBND thị xã Phổ Yên.

Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo hướng dẫn

đề tài T.S. Lương Thị Thúy Vân, cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ Phòng Đào

tạo, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.

Em xin chân thành cảm ơn bạn bè và những người thân trong gia đình

đã động viên khuyến khích, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng

như hoàn thành đề tài này.

Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do

thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những

thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các

bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Em xin trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2020

Tác giả

Lê Thế Anh

ii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................. i

LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... ii

MỤC LỤC .......................................................................................................... iii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................... vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................... vii

DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ ix

ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 3

1.1. Nguồn gốc, thành phần và tính chất của nước thải chăn nuôi ...................... 3

1.1.1. Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trường nước trong hoạt động

chăn nuôi ............................................................................................................. 3

1.1.2. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi ......................................... 5

1.2. Thực trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi .............................. 8

1.2.1. Tình hình ô nhiễm môi trường do chăn nuôi ............................................. 8

1.2.2. Thực trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi ở thị xã Phổ

Yên, thành phố Thái Nguyên ............................................................................. 11

1.3. Một số giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới và Việt Nam ...... 13

1.3.1. Trên thế giới ............................................................................................. 13

1.3.2. Tại Việt Nam ............................................................................................ 16

1.4. Cơ sở khoa học của biện pháp xử lý nước thải bằng thực vật .................... 23

1.4.1. Khái niệm về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trường .................. 23

1.4.2. Cơ chế làm sạch môi trường nước của thực vật ...................................... 23

1.4.3. Một số thủy sinh thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi ..... 24

1.5. Một số đặc điểm cơ bản của cỏ Vetiver ...................................................... 26

1.5.1. Nguồn gốc và phân loại ........................................................................... 26

1.5.2. Đặc điểm hình thái ................................................................................... 26

iii

1.5.3. Đặc điểm sinh thái ................................................................................... 27

1.5.4. Đặc điểm sinh lý ...................................................................................... 29

1.6. Tình hình nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver trong xử lý nước thải chăn nuôi ..... 29

1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .......................................................... 29

1.6.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ......................................................... 31

1.7. Điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội khu vực nghiên cứu .......................... 32

1.7.1. Điều kiện tự nhiên tại khu vực nghiên cứu ............................................. 32

1.7.2. Điều kiện kinh tế, xã hội tại khu vực nghiên cứu .................................... 34

1.7.3. Thực trạng phát triển kinh tế trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên ..... 35

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 38

2.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................. 38

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 38

2.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................... 38

2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 38

2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 38

2.3.1. Đánh giá chất lượng môi trường và ảnh hưởng của các yếu tố xã

hội đến môi trường chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị

xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên. ........................................................................ 38

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải

chăn nuôi của cỏ Vetiver .................................................................................... 39

2.3.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng

nước ô nhiễm ..................................................................................................... 40

2.3.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu .................................................. 43

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 44

3.1. Thành phần và tính chất môi trường nước thải tại một số trang trại chăn

nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên .................................................. 44

3.1.1. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của hố thu ...... 45

iv

3.1.2. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ

thống biogas ...................................................................................................... 47

3.1.4. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại kênh nước gần

trang trại ............................................................................................................. 49

3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến đến môi trường chăn nuôi lợn tại

thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên ..................................................................... 52

3.2.1. Kết quả điều tra nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm và việc

xử lý chất thải chăn nuôi lợn ............................................................................. 53

3.2.2. Kết quả điều tra các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi ....... 54

3.3. Khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver trong

mô hình thí nghiệm ............................................................................................ 58

3.3.1. Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver ...................................... 59

3.3.2. Khả năng cải thiện chất lượng nước của cỏ Vetiver ................................ 61

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 75

PHỤ LỤC

v

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

STT Ký hiệu Tiếng Việt

1 BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và phát triển Nông thôn

BOD Nhu cầu oxy sinh hóa 2

Nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày 3 BOD5

BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường 4

COD Nhu cầu oxy hóa học 5

CNMT Công nghệ môi trường 6

Cộng sự cs 7

Nồng độ oxy hòa tan DO 8

Tổ chức Nông lương thế giới FAO 9

Tổng sản phẩm quốc nội GDP 10

QCVN Quy chuẩn Việt Nam 11

TCCP Tiêu chuẩn cho phép 12

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 13

TSS Tổng chất rắn lơ lửng 14

UBND Uỷ ban nhân dân 15

WHO Tổ chức Y tế Thế giới 16

vi

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Lượng phân gia súc, gia cầm thải ra hàng ngày tính trên % khối

lượng cơ thể ......................................................................................... 4

Bảng 1.2. Lượng chất thải chăn nuôi 1000 kg lợn trong 1 ngày ........................... 5

Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm .................................... 6

Bảng 1.4. Lượng nước tiểu thải ra hằng ngày ....................................................... 6

Bảng 1.5. Thành phần hóa học nước tiểu lợn có khối lượng 70 – 100 kg ............ 6

Bảng 1.6. Tính chất, thành phần và hàm lượng một số chất trong nước thải

chăn nuôi gia súc ................................................................................. 8

Bảng 1.7. Bảng kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải sau biogas ...... 11

Bảng 1.8. Một số thực vật thủy sinh tiêu biểu ..................................................... 24

Bảng 1.9. Nhiệm vụ của thực vật thuỷ sinh thực vật trong các hệ thống xử lý ..........25

Bảng 1.10. Các loại trang trại tại thị xã Phổ Yên ................................................ 36

Bảng 2.1. Phương pháp bảo quản mẫu trước khi phân tích ................................ 41

Bảng 2.2. Các phương pháp phân tích và tiêu chuẩn phân tích .......................... 41

Bảng 3.1. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của

hố thu ................................................................................................. 45

Bảng 3.2.Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ

thống biogas ....................................................................................... 47

Bảng 3.3. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại kênh nước

gần trang trại ...................................................................................... 49

Bảng 3.4. Nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm do nước thải chăn

nuôi lợn tại địa phương ...................................................................... 53

Bảng 3.5. Các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi ............................. 54

Bảng 3.6.Hiệu quả xử lý nước thải theo các hình thức xử lý bằng biogas

đang áp dụng tại 4 trang trại chăn nuôi lợn thị xã Phổ Yên, tỉnh

Thái Nguyên ...................................................................................... 55

vii

Bảng 3.8. Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver trong một tháng

thí nghiệm .......................................................................................... 59

Bảng 3.10. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu

vào hố thu của cỏ Vetiver .................................................................. 61

Bảng 3.10. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra

hệ thống biogas của cỏ Vetiver .......................................................... 64

Bảng 3.9. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại kênh

nước gần trang trại của cỏ Vetiver..................................................... 67

viii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cỏ Vetiver trồng ở cánh đồng lọc ..................................................... 14

Hình 1.2. Hầm biogas nắp cố định .................................................................... 15

Hình 1.3. Hệ thống Reed bed dòng chảy ngang ................................................ 16

Hình 1.4. Hệ thống Reed bed dòng chảy dọc .................................................... 16

Hình 1.5. Bể lọc sinh học .................................................................................. 17

Hình 1.6. Bể biogas dạng vòm .......................................................................... 19

Hình 1.7. Bể biogas dạng bể nhiều ngăn nắp kín .............................................. 20

Hình 1.8. Cấu tạo hồ phủ bạt ............................................................................. 21

Hình 1.9. Cấu tạo bể UASB .............................................................................. 22

Hình 1.10. Mô hình xử lý chất thải kết hợp hầm biogas và hồ sinh học ........... 22

Hình 3.1. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi của trang trại 1 .............................. 51

Hình 3.2. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi của trang trại 2 .............................. 52

Hình 3.3. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi của trang trại 3 và 4 ....................... 52

Hình 3.4. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ

Vetiver ............................................................................................. 62

Hình 3.5. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ

Vetiver ............................................................................................. 65

Hình 3.6. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ

Vetiver ............................................................................................. 68

ix

ĐẶT VẤN ĐỀ

1. Tính cấp thiết của đề tài

Nhiều năm gần đây ngành chăn nuôi nước ta rất phát triển 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. 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,… Theo tính toán thì lượng chất thải rắn

mà các vật nuôi có thể thải ra (kg/con/ngày) là: Bò 10, trâu 15, lợn 2, gia cầm

0,2, do vậy hàng năm, đàn vật nuôi Việt Nam thải vào môi trường khoảng 73

triệu tấn chất thải rắn (phân khô, thức ăn thừa) và 25 - 30 triệu khối chất thải

lỏng (phân lỏng, nước tiểu và nước rửa chuồng trại). Trong đó, khoảng 50%

lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20-24 triệu m3) xả

thẳng ra môi trường, hoặc sử dụng không qua xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường

nghiêm trọng. Ước tính một tấn phân chuồng tươi với cách quản lý, sử dụng

như hiện nay sẽ phát thải vào không khí khoảng 0,24 tấn CO2 quy đổi thì với

tổng khối chất thải nêu trên sẽ phát thải vào không khí 17,52 triệu tấn CO2. Các

nhà nghiên cứu đã ước tính được rằng chăn nuôi gây ra 18% khí gây hiệu ứng

nhà kính làm cho nhiệt độ trái đất tăng lên (biến đổi khí hậu toàn cầu), lớn hơn

cả phần do giao thông vận tải gây ra [51].

Thị xã Phổ Yên là một trong những khu vực của tỉnh Thái Nguyên có

ngành chăn nuôi lợn đang phát triển rất mạnh mẽ, số lượng trang trại lợn ngày

càng tăng kéo theo lượng chất thải như phân, nước tiểu, chất độn chuồng, thức

ăn thừa, xác vật nuôi chết… đã trở thành điểm nóng về ô nhiễm môi trường do

chất thải không được xử lý hoặc chỉ xử lý sơ bộ rồi thải ra môi trường, gây tác

động xấu đến môi trường. Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên

cứu đề tài: “Đánh giá thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi tại thị xã Phổ

1

Yên, tỉnh Thái Nguyên và kiểm soát ô nhiễm bằng cỏ Vetiver (Vetiveria

zizanioides L.)”.

2. Mục tiêu nghiên cứu

2.1. Mục tiêu chung

Nghiên cứu thực trạng ô nhiễm do nước thải chăn nuôi lợn tại một số

trang trại ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên. Ứng dụng xử lý nước thải chăn

nuôi bằng cỏ Vetiver nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ

thân thiện môi trường, có chi phí thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm

bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cho phép tái sử dụng nước thải sau xử lý

trong nông nghiệp.

2.2. Mục tiêu cụ thể

Đánh giá thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi tại một số trang trại

chăn nuôi lợn ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.

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

Vetiver (Vetiveria zizanioides L.).

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3.1. Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý nước thải chăn nuôi

của cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L.).

3.2. Ý nghĩa thực tiễn

Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt từ chăn nuôi,

giúp cho chăn nuôi ngày càng phát triển hơn. Đây là một giải pháp công nghệ xử

lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu suất cao,

chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi

trường và cho phép tái sử dụng nước thải sau xử lý trong nông nghiệp.

2

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Nguồn gốc, thành phần và tính chất của nước thải chăn nuôi

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

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

chủ yếu được gây ra do nước thải trong khi rửa chuồng, nước tiểu lợn, ô nhiễm chất

thải rắn là do phân, thức ăn thừa của lợn vương vãi ra nền chuồng mà không được

thu gom kịp thời. Các chất này đều là những chất dễ phân huỷ sinh học:

Carbonhydrate, protein, chất béo dẫn đến các vi sinhvật phân huỷ làm phát tán mùi

hôi thối ra môi trường. Đây là các chất gây ô nhiễm nặng nhất và thường thấy nhất

trong các trang trại chăn nuôi tập trung [12].

Mức độ ô nhiễm nguồn nước từ hoạt động chăn nuôi là nặng hay nhẹ tuỳ

thuộc vào lượng thải ngoài môi trường là bao nhiêu và phụ thuộc vào việc xử lí

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

Hiện nay, cả nước có khoảng 135.437 trang trại chăn nuôi, tỷ trọng chăn nuôi

trang trại và công nghiệp chiếm 37%. Với lượng thải của một con bò từ 10 - 15kg

phân/ngày, một con lợn là 2,5 - 3,5 kg phân/ngày và gia cầm là 90 gram phân/ngày

thì tổng số lượng chất thải chăn nuôi khoảng 73.090.133 tấn/năm [23].

Theo số liệu thống kê có 82% số trang trại có hệ thống xử lý chất thải,

còn lại toàn bộ chất thải được thải trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm môi

trường nước mặt, nước ngầm, đất nghiêm trọng. Ô nhiễm môi trường trong

chăn nuôi chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia

cầm chết chôn lấp không đúng kỹ thuật. Kết quả kiểm tra mức độ nhiễm khuẩn

trong chuồng nuôi gà tại Hà Nội cho thấy, tổng số vi khuẩn trong không khí ở

chuồng nuôi cao gấp 30 - 40 lần so với không khí bên ngoài.

Chất thải sinh ra do hoạt động chăn nuôi bao gồm chất thải như phân,

thức ăn, ổ lót, xác gia súc, gia cầm chết, nước tiểu, nước rửa chuồng…các chất

3

này là chất dễ phân hủy sinh học do chúng chứa các chất chính như

carbohydrate, protein, chất béo... Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ này

(nhất là protein trong điều kiện yếm khí) thường sản sinh ra các chất khí có mùi

hôi thối như Indol, H2S, NH3) những chất này hấp dẫn các loại côn trùng như

ruồi, nhặng... tụ tập đến gây mất vệ sinh và làm tăng sự ô nhiễm đối với môi

trường [12].

Hàng ngày, gia súc và gia cầm thải ra một lượng phân và nước tiểu rất

lớn. Khối lượng phân và nước tiểu được thải ra có thể chiếm từ 1,5 – 6% khối

lượng cơ thể gia súc. Các chất thải này chứa hàm lượng cao các chất ô nhiễm.

Theo Nguyễn Thị Hoa Lý (1994), các chỉ tiêu ô nhiễm trong chất thải của gia

súc đều cao hơn của người theo tỉ lệ tương ứng BOD5 là 5:1, N tổng là 7:1, TS

là 10:1,…[14]

Bảng 1.1. Lượng phân gia súc, gia cầm thải ra hàng ngày

tính trên % khối lượng cơ thể

Loại gia súc Tỷ lệ % phân so với khối lượng cơ thể

Lợn 6 – 8

Bò sữa 7 – 8

Bò thịt 5 – 8

Gà, vịt 5

Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv,2010[4]

Khối lượng chất thải chăn nuôi tùy thuộc vào giống, độ tuổi, giai đoạn phát

triển, khẩu phần thức ăn và thể trọng gia súc và gia cầm. Riêng đối với gia súc, lượng

phân và nước tiểu tăng nhanh theo quá trình tăng thể trọng. Nếu tính trung bình theo

khối cơ thể thì lượng phân thải ra mỗi ngày của vật nuôi rất cao, nhất là đối với gia

súc cao sản.

Ngoài phân và nước tiểu, lượng thức ăn thừa, ổ lót, xác súc vật chết, các

vật dụng chăm sóc, nước tắm gia súc và vệ sinh chuồng nuôi cũng đóng góp

đáng kể làm tăng khối lượng chất thải. Đây là nguồn ô nhiễm và lan truyền dịch

4

bệnh rất nguy hiểm, vì vậy chúng cần được xử lý thích hợp trước khi trả lại cho

môi trường.

Bảng 1.2. Lượng chất thải chăn nuôi 1000 kg lợn trong 1 ngày

Đơn vị: Kg

Chỉ tiêu Khối lượng

Tổng lượng phân 84

Tổng lượng nước tiểu 39

TS 11

3,1 BOD5

0,29 NH4 - N

SS 0,027

Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv,2010[4]

1.1.2. Thành phần, tính chất của nước thải chăn nuôi

1.1.2.1. Thành phần rắn từ chất thải chăn nuôi

Trong các hệ thống chuồng trại, phân gia súc, gia cầm nói chung thường

tồn tại cả ở dạng phân lỏng hay trung gian giữa lỏng và rắn hay tương đối rắn.

Chúng chứa các chất dinh dưỡng, đặc biệt là các hợp chất giàu nitơ và phospho,

là nguồn cung cấp thức ăn phong phú cho cây trồng và làm tăng độ màu mỡ

của đất. Vì vậy, trong thực tế thường dùng phân để bón cho cây trồng, vừa tận

dụng được nguồn dinh dưỡng, vừa làm giảm lượng chất thải phát tán trong môi

trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo nghiên cứu của Trương Thanh

Cảnh (2010), hàm lượng N tổng số trong phân heo chiếm từ 7,99 – 9,32g/kg

phân. Đây là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ hấp thụ và góp phần cải

tạo đất nếu như phân gia súc được sử dụng hợp lý [4]. Theo tác giả Ngô Kế

Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997), thành phần N tổng số, P tổng số của một

số gia súc, gia cầm khác như sau:

5

Bảng 1.3. Thành phần hóa học của phân gia súc, gia cầm

Thành phần hóa học (% loại vật nuôi trọng lượng vật nuôi) Loại vật nuôi

Bò sữa Bò thịt Cừu Gia cầm (gà) Ngựa N tổng số 0,38 0,70 1,00 1,20 0,86 P tổng số 0,10 0,20 0,30 1,20 0,13

Nguồn: Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng, 1997[22]

1.1.2.2.Thành phần lỏng từ nước thải chăn nuôi

Nước tiểu: Nước tiểu gia súc là sản phẩm bài tiết của con vật, chứa đựng

nhiều độc tố, là sản phẩm cặn bã từ quá trình sống của gia súc, khi phát tán vào

môi trường có thể chuyển hoá thành các chất ô nhiễm gây tác hại cho con

người và môi trường. Số lượng và thành phần nước tiểu thay đổi tuỳ thuộc loại

gia súc, gia cầm, tuổi, chế độ dinh dưỡng và điều kiện khí hậu.

Bảng 1.4. Lượng nước tiểu thải ra hằng ngày

Trọng lượng gia súc Lượng nước tiểu (kg/ngày)

Dưới 10 kg 0,3 – 0,7

Từ 15 đến 45 kg 0,7 – 2,0

Từ 45 đến 100 kg 2,0 – 4,0

Từ 100 trở lên 4,0 – 5,0

Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv,2010[4]

Bảng 1.5. Thành phần hóa học nước tiểu lợn có khối lượng 70 – 100 kg

Chỉ tiêu

pH Vật chất khô NH4 N tổng số Tro Urê Carbonat Giá trị 6,77 – 8,19 30,9 – 35,9 0,13 – 0,4 4,90 – 6,63 8,5 – 16,3 123 - 196 0,11 – 0,19

Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv,2010[4]

6

Nước thải: Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước

tắm gia súc, rửa chuồng. Nước thải chăn nuôi còn có thể chứa một phần hay

toàn bộ lượng phân được gia súc, gia cầm thải ra. Nước thải là dạng chất thải

chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi. Theo khảo sát của Trương Thanh

Cảnh và các ctv (2010) trên gần 1.000 trại chăn nuôi heo qui mô vừa và nhỏ ở

một số tỉnh phía Nam cho thấy hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một

khối lượng lớn nước cho gia súc. Cứ 1 kg chất thải chăn nuôi do lợn thải ra

được pha thêm với từ 20 đến 49 kg nước. Lượng nước lớn này có nguồn gốc từ

các hoạt động tắm cho gia súc hay dùng để rửa chuồng nuôi hành ngày… Việc

xử dụng nước tắm cho gia súc hay rửa chuồng làm tăng lượng nước thải đáng

kể, gây khó khăn cho việc thu gom và xử lý nước thải sau này [4].

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[29].

7

Bảng 1.6. Tính chất, thành phần và hàm lượng một số chất

trong nước thải chăn nuôi gia súc

Đặc tính Đơn vị Giá trị

420 – 550 Độ đục mg/l

0C

26 – 30 Nhiệt độ

6,1 – 7,9 pH mg/l

200 – 500 Độ mặn mg/l

5000 – 12000 COD mg/l

0 – 0,3 DO mg/l

36 –72 Tổng P mg/l

220 - 460 Tổng N mg/l

5 - 58 Dầu mỡ mg/l

+

180 – 450 SS mg/l

15 – 28,4 mg/l NH4

E.coli MPN/100ml 12,6.106– 68,3.103

Trứng giun sán Trứng/l 28 - 280

Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv,2010[4]

1.2. Thực trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi

1.2.1. Tình hình ô nhiễm môi trường do chăn nuôi

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. Một kết quả kiểm tra mức độ nhiễm khuẩn trong

chuồng nuôi gia súc cho thấy, tổng số vi khuẩn trong không khí ở chuồng nuôi

cao gấp 30 - 40 lần so với không khí bên ngoài.

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, các chi phí phòng trị bệnh, giảm năng suất và hiệu quả

kinh tế... Sức đề kháng của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ gây nên

8

bùng phát dịch bệnh. Vì vậy, WHO khuyến cáo phải có các giải pháp tăng

cường việc làm trong sạch môi trường chăn nuôi, kiểm soát, xử lý chất thải, giữ

vững được an toàn sinh học, tăng cường sức khỏe các đàn giống. Các chất thải

chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường do vi sinh vật (các mầm bệnh truyền nhiễm)

là đặc biệt nguy hiểm, vì nó sẽ làm phát sinh các loại dịch bệnh như ỉa chảy, lở

mồm long móng, tai xanh, cúm gia cầm H5N1...

* Ô nhiễm không khí

Ô nhiễm môi trường không khí trong chăn nuôi chủ yếu là do các khí

như NH3, H2S…Ammoniac (NH3) có trong khí, trước hết là từ sự phân hủy và

bốc hơi của các chất thải vật nuôi. Các hoạt động sản xuất nông nghiệp (chăn

nuôi, sử dụng phân bón) đã được xác định là các nguồn lớn thải khí NH3 ra môi

trường.Số lượng của đàn vật nuôi đã và đang tăng đáng kể, cũng tương tự là sự

phát thải của NH3 từ phân bón nitơ. Sự gia tăng mạnh nhất gây ra bởi nhóm vật

nuôi lợn và gia cầm. Trong các hoạt động chăn nuôi, sự thải NH3 vào môi

trường trước hết là từ chuồng trại, nuôi vỗ béo mở (hở), chế biến và dự trữ

phân, sử dụng phân bón trên đất...

Nitơ được thải ra ở dạng ure (động vật có vú) hoặc axit uric (chim) và

NH3, nitrogen hữu cơ trong phân và nước tiểu của vật nuôi.Để biến ure hoặc

axit uric thành NH3 cần có enzyme urease.Sự biến đổi này xảy ra rất nhanh,

thường là trong ít ngày.Biến đổi các dạng phức hợp nitrogen hữu cơ trong phân

+) trong điều kiện pH axit hoặc trung tính

xảy ra chậm hơn (hàng tháng hoặc hàng năm). Trong cả 2 trường hợp, nitrogen

được biến đổi thành ammonium (NH4

hoặc thành ammoniac (NH3) trong điều kiện pH cao hơn.

NH3 thải ra ảnh hưởng lớn tới chất lượng không khí quốc gia, khu vực và

toàn cầu. Sự tích lũy NH3 trong không khí có thể gây ra sự phì nhiêu nước mặt,

do vậy làm cho tảo độc hại tăng trưởng nhanh và sẽ làm giảm nhiều loài thủy

sinh, trong đó có các đối tượng kinh tế. Các loài cây trồng nhạy cảm như cà

chua, dưa chuột và các loại hoa quả khi được trồng gần khu vực có NH3 thải ra

9

lớn sẽ bị hư hại do NH3 lắng đọng tăng [40].Sự lắng đọng NH3 trong đất với

khả năng đệm thấp có thể gây nên axit hóa đất hoặc rút hết các cation cơ bản.

Điều đáng quan tâm đặc biệt là NH3 trong không khí chuồng nuôi do thường

xuyên được tích tụ trong chuồng kém thông thoáng, tăng mức NH3 sẽ ảnh

hưởng xấu đối với sức khỏe và năng suất vật nuôi. Đồng thời NH3 có thể tác

động xấu lên sức khỏe con người, dù chỉ ở mức thấp cũng có thể gây sưng

phổi, sưng mắt, ảnh hưởng tới hô hấp và tim mạch.

* Ô nhiễm môi trường đất

Nếu trong đất chứa một lượng lớn nito, photpho sẽ gây hiện tượng phú

dưỡng hóa hay lượng nito thừa sẽ được chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng

độ nitrat trong đất tăng cao, sẽ gây độc cho hệ vi sinh vật đất cũng như cây

trồng, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật ưa nito, photpho phát

triển, hạn chế chủng vi sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất.

Bên cạnh đó trong phân tươi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh,

chúng có thể tồn tại và phát triển trong đất sẽ phát tán đi khắp nơi gây nguy cơ

nhiễm bệnh cho người và động vật nuôi. Photpho trong môi trường đất có khả

năng kết hợp với các nguyên tố Cu, Al…tạo thành các chất phức tạp, khó phân

hủy, làm cho đất cằn cỗi, ảnh hưởng tới sự phát triển của thực vật. Chất thải

chăn nuôi thải trực tiếp ra đất các chất hữu cơ, kim loại… theo mưa, nước chảy

tràn thấm qua đất vào nước ngầm gây ô nhiễm nước ngầm.

* Ô nhiễm nguồn nước

Nước thải chăn nuôi khi chưa được xử lý hay đã qua xử lý nhưng vẫn

chưa đạt yêu cấu thường được thải ra các ao, hồ, sông , suối sẽ là một nguồn

gây ô nhiễm hết sức nghiêm trọng.Bên cạnh đó quá trình vệ sinh rửa chuồng

trại cũng thải ra môi trường một lượng lớn nước thải gây ô nhiễm nguồn nước

và suy giảm nguồn tài nguyên nước.

10

Bảng 1.7. Bảng kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải sau biogas

TT Tê chỉ tiêu Đơn vị Kết quả QCVN 40:2011

1 pH - 6,7 5,5 - 9

2 Mg/l 554 50 BOD5

3 COD Mg/l 869 150

4 TSS Mg/l 242,5 100

5 Mg/l 1,74 0,5 NO3 - N

6 Mg/l 195,4 10 NH4 - N

(Nguồn: Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Bắc Ninh, 2012) [20]

Kết quả của bảng 1.7 cho thấy ngoài chỉ tiêu pH nằm trong tiêu chuẩn

cho phép ra thì các chỉ tiêu còn lại đều vượt quá tiêu chuẩn rất nhiều lần.

1.2.2. Thực trạng ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi ở thị xã Phổ

Yên, thành phố Thái Nguyên

Theo thống kê của tỉnh Thái Nguyên, hiện toàn tỉnh có hơn 670 trang

trại, gia trại chăn nuôi quy mô lớn; trong đó, có gần 300 trang trại, gia trại chăn

nuôi lợn, gần 50 trang trại chăn nuôi gà, còn lại là các trang trại chăn nuôi trâu,

bò, ngựa, dê... Số trang trại chăn nuôi quy mô lớn tập trung chủ yếu ở các

huyện: Đại Từ, Phổ Yên, Phú Lương, Phú Bình và thị xã Sông Công. Các trang

trại chăn nuôi đã góp phần tích cực vào việc phát triển chăn nuôi theo phương

thức sản xuất hàng hóa, giúp nhiều hộ nông dân vươn lên làm giàu. Tuy nhiên,

do phần lớn các trang trại, gia trại nằm xen kẽ trong các khu dân cư, quỹ đất

nhỏ hẹp, không có đủ diện tích để xây dựng các công trình bảo vệ môi trường

đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép, không đảm bảo khoảng cách vệ sinh

đến khu dân cư đã gây ô nhiễm môi trường trầm trọng ở một số vùng chăn nuôi

tập trung, nhất là tình trạng ô nhiễm môi trường nước và môi trường không khí.

Qua rà soát sơ bộ, tình trạng các trang trại chăn nuôi gây ô nhiễm môi

trường nổi cộm nhất là ở khu vực các xã: Phúc Thuận, Minh Đức, Thành Công

(thuộc thị xã Phổ Yên). Tại khu vực này có tới 22 trang trại chăn nuôi, trong đó

11

có 16 trang trại chăn nuôi lợn.Riêng xóm Đèo Nứa (xã Phúc Thuận) có tới 5

trang trại chăn nuôi đang hoạt động, được xây dựng liền kề nhau. Kết quả kiểm

tra cho thấy, nước thải chăn nuôi của các trang trại tại đây chủ yếu được xử lý

qua bể Biogas, sau đó thải ra ao chứa không có lót đáy chống thấm, nước thải

trong các ao chứa đều có màu đen và bốc mùi hôi thối. Khi các ao chứa đầy,

nước thải tràn theo mương dẫn ra suối Ngòi Mà và chảy ra sông Công. Theo

kết quả kiểm tra của Trung tâm quan trắc và công nghệ môi trường tỉnh tại suối

Ngòi Mà khi chảy qua khu vực Đèo Nứa, các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ, vi sinh

sau khi tiếp nhận nguồn thải có kết quả gia tăng rất nhiều, các chỉ tiêu về

Amoni, Coliform đều vượt gấp nhiều lần cho phép... Còn tại 4 trang trại chăn

nuôi thuộc địa bàn xã Thịnh Đức và Tân Cương (thành phố Thái Nguyên) cũng

đã nhiều lần cử tri địa phương phản ánh tình trạng các trang trại này gây ô

nhiễm môi trường. Kiểm tra thực tế cho thấy, các trang trại này có hàm lượng

các chất gây ô nhiễm thải ra môi trường vượt tiêu chuẩn cho phép hàng chục

lần, gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước sông Công...

Theo đánh giá của Sở Tài nguyên và Môi trường Thái Nguyên, tình trạng

các trang trại chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng do công

nghệ xử lý Biogas mà các trang trại đang áp dụng không xử lý triệt để ô nhiễm,

nhiều trang trại trốn tránh việc đầu tư đầy đủ các công trình bảo vệ môi trường vì

mục tiêu lợi nhuận. Ngoài ra, ở nhiều địa phương chưa có quy hoạch vùng chăn

nuôi đảm bảo yêu cầu bảo vệ môi trường, quy hoạch phát triển chăn nuôi hầu như

chỉ quan tâm đến chỉ tiêu, giải pháp phát triển kinh tế mà chưa có giải pháp bảo vệ

môi trường cụ thể, các chế tài xử phạt cũng chưa đủ mạnh để răn đe các hành vi

gây ô nhiễm môi trường từ các trang trại...

Để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường của các trang trại chăn

nuôi, tỉnh Thái Nguyên đã phê duyệt Đề án bảo vệ môi trường nông nghiệp

nông thôn đến năm 2020; tiến hành xử phạt một số trang trại gây ô nhiễm trầm

trọng, không có báo cáo đánh giá tác động môi trường (DTM) được phê duyệt,

12

xả thải vượt tiêu chuẩn cho phép ra môi trường, không hoàn thành kế hoạch xử

lý triệt để ô nhiễm môi trường. Bên cạnh đó, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh

phối hợp với ngành Nông nghiệp - Phát triển nông thôn tăng cường kiểm tra

các trang trại có dấu hiệu gây ô nhiễm môi trường, xây dựng quy định bảo vệ

môi trường trong chăn nuôi; đồng thời, thí điểm thực hiện mô hình ứng dụng

xử lý chất thải chăn nuôi sau Biogas bằng công nghệ Saibon (Nhật Bản), góp

phần xử lý ô nhiễm môi trường triệt để tại các trang trại chăn nuôi trên địa bàn

hiện nay [19].

1.3. Một số giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn trên thế giới và Việt Nam

1.3.1. Trên thế giới

a, Sử dụng cỏ Vetiver

Trung Quốc là nước nuôi nhiều lợn nhất trên thế giới. Xử lý nước thải ở

các trại lợn là một trong những vấn đề bức xúc nhất ở những khu vực đông dân

cư. Năm 1998, tỉnh Quảng Đông có tới 1.600 trại nuôi lợn, trong đó hơn 130

trại sản xuất hơn 10.000 con lợn thịt mỗi năm. Mỗi trại lợn này xả ra 100 - 150

tấn nước thải mỗi ngày, kể cả phân lợn tập trung từ các lò mổ, chứa rất nhiều

dưỡng chất.Tạo ra các vùng đất ngập nước được coi là biện pháp hiệu quả nhất

nhằm tiêu giảm cả về lượng nước thải cũng như về các dưỡng chất thải ra từ

các trại lợn. Người ta đã tiến hành thử nghiệm cỏ Vetiver cùng với 11 giống cỏ

khác để xem giống nào thích hợp nhất cho vùng đất ngập nước. Kết quả cho

thấy, những giống cỏ có hiệu quả nhất là Vetiver, Cyperus alternifolius và

Cyperus exaltatus. Tuy nhiên, tiếp tục thử nghiệm cho thấy giống Cyperus

exaltatus tới mùa thu thì bị tàn lụi, chuyển sang trạng thái ngủ đông cho tới

mùa xuân năm sau mới mọc lại, trong khi vấn đề xử lý nước thải đòi hỏi phải

thực hiện quanh năm. Do vậy, chỉ có cỏ Vetiver và Cyperusalternifolius là

thích hợp trồng ở đất ngập nước để xử lý nước thải từ các trại nuôi lợn [24].

13

Hình 1.1. Cỏ Vetiver trồng ở cánh đồng lọc (wetland) [39]

Cũng ở Trung Quốc, chất dinh dưỡng và kim loại nặng thải ra từ các trại

lợn là những chất chủ yếu nhất gây ô nhiễm nguồn nước, với nồng độ N, P và

cả Cu, Zn vốn rất cao trong thức ăn tăng trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy,

cỏ Vetiver cókhả năng làm sạch nước thải rất cao. Nó có thể hấp thụ và lọc Cu

và Zn tới trên 90%; As và N tới trên 75%; Pb trong khoảng 30 - 71% và P trong

khoảng 15 - 58%. Có thể sắp xếp thứ tự hiệu quả thanh lọc kim loại nặng và

các chất N, P của cỏ Vetiver đối với nước thải từ trại lợn như sau:

Zn>Cu>As>N>Pb>Hg>P[41].

b, Xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ biogas

Biogas là một loại khí đốt sinh học được tạo ra khi phân hủy yếm khí

phân thải ra của gia súc. Các chất thải của gia súc được cho vào hầm kín (hay

túi ủ), ở đó các vi sinh vật sẽ phân hủy chúng thành các chất mùn và khí, khí

này được thu lại qua một hệ thống đường dẫn tới lò để đốt, phục vụ sinh hoạt

của gia đình. Các chất thải ra sau quá trình phân hủy trong hầm kín (hay túi ủ)

gần như sạch và có thể thải ra môi trường, đặc biệt nước thải của hệ thống

biogas có thể dùng tưới cho cây trồng [28].

Thụy Điển là quốc gia đầu tiên ở Châu Âu triển khai dự án thí điểm “Thành

phố biogas”. Từ năm 2008, tất cả các phương tiện công cộng như xe bus, taxi hoạt

14

động trong thành phố sử dụng biogas. Tại đây, cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông

thường sẽ có một trạm biogas. Chính phủ Thụy Điển đã đề ra các chính sách thuế

để đảm bảo giá biogas rẻ hơn 30% so với xăng [28].

Hình 1.2. Hầm biogas nắp cố định

c, Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng bèo lục bình

Cây bèo lục bình (bèo Nhật Bản) có nguồn gốc từ Nam Mỹ (Venezuela) và

đã lan rộng ra hơn 50 nước trên thế giới, sinh trưởng và phát triển nhanh, khỏe và

nổi trên mặt nước. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng bèo Nhật Bản

như sau: Nước thải từ các chuồng gia súc trước tiên cho chảy vào bể lắng, để chất

thải rắn lắng xuống đáy. Sau vài ngày cho nước thải trong chảy vào bể mở có bèo

lục bình. Mặt nước trong bể được cây che phủ.Bèo lục bình phù hợp với thời tiết

ấm.Kích cỡ của bể tuỳ thuộc vào lượng nước thải cần được xử lý. Trong một thí

nghiệm xử lý nước thải bằng bèo lục bình được thực hiện bởi Nofal Abdel Gabbar

Al-Masry (khoa kỹ thuật – Trường đại học Baghdad) cho kết quả như sau: hiệu

quả loại bỏ amoni từ (81-84%), nitrat (75-87%) và phosphate (71-77%); tỷ lệ loại

bỏ BOD và trầm tích là 60-80% và 73-79% [35].

d, Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng cây sậy

Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi bằng sậy (hệ thống Reed bed) dựa

trên nguyên tắc sinh học. Nước thải được dẫn cho chảy vào hệ thống Reed bed.

Tại đây, nước bẩn sẽ thấm qua bộ rễ cây, hệ vi sinh vật có trong đất sẽ hoạt

động và làm giảm các chất có trong nước thải. Sau đó, nước tiếp tục thấm qua

các lớp vật liệu lọc rồi chảy xuống những ống thoát nằm phía dưới và thải ra tự

15

nhiên. Nước thải sau khi xử lý sẽ bảo đảm các thông số ô nhiễm đều nằm

trong mức giới hạn cho phép về lượng pH, BOD5, COD, chất rắn lơ lửng,

coliforms... [28].

Hình 1.3: Hệ thống Reed bed dòng chảy ngang (WEDC; 2002) Chú thích:Inlet: đầu vào; Reeds: cây sậy; Level surface: mức độ bề mặt; Inlet stone distributor: phân phối đá đầu vào; Gravel: đá sỏi; Sloped base: độ dốc cơ sở; Outlet: đầu ra

Hình 1.4. Hệ thống Reed bed dòng chảy dọc (WEDC; 2002)

Chú thích: Perforated pipe: ống đục lỗ; Sharp sand: cát; Layers of gravel of increasing size: lớp sỏi có kích thước ngày càng tăng 1.3.2. Tại Việt Nam

16

Nước thải chăn nuôi thường được xử lý bằng các giải pháp cơ học, hóa

lý và sinh học, với các công trình đơn vị tương ứng.

a, Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp cơ học

Mục đích của xử lý cơ học là nhằm loại bỏ chất rắn, cặn, phân ra khỏi

nước thải. Phương pháp này có thể áp dụng các quá trình như: Sàng lọc, tách cơ

học, trộn khuấy, lắng, lọc...để loại bỏ cặn thô, tạo điều kiện thuận lợi cho các

công trình xử lý tiếp theo.

b, Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp hóa lý

Trong nước thải chăn nuôi lợn còn chứa nhiều các chất hữu cơ và vô cơ

dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó tách ra bằng các phương pháp cơ học

thông thường. Để tách chúng người ta thường sử dụng phương pháp keo tụ -

tạo bông. Các chất keo tụ thường được sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, chất

trợ keo tụ (PAC, PAM), polymer hữu cơ… Phương pháp này có thể loại bỏ hầu

hết các chất bẩn trong nước thải chăn nuôi.Tuy nhiên chi phí xây dựng và vận

hành cao nên không hiệu quả về mặt kinh tế, thường chỉ áp dụng đối với khu

vực có quy mô chăn nuôi nhỏ và yêu cầu chất lượng nước thải ra nguồn cao.

c, Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng phương pháp sinh học

- Các công trình xử lý nước thải sinh học hiếu khí:

+ Bể lọc sinh học

Hình 1.5. Bể lọc sinh học

17

Hệ thống lọc sinh học là một bể hình trụ gồm phần chứa các vật liệu lọc

là chất rắn (như sỏi, cát, vòng sứ, gốm, đá granit…). Nước thải được phun từ

bên trên và chảy nhỏ giọt qua bể hay tháp lọc chứa vật liệu lọc trên đó có các

VSV bám vào. Quá trình phân hủy chất thải xảy ra khi nước thải chảy qua lớp

lọc [13].

+ Sử dụng các loại hồ sinh học

Hồ sinh học là các hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn được gọi

là hồ oxy hóa hay hồ ổn định nước thải... Trong hồ sinh học diễn ra các quá

trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loại vi khuẩn, tảo và các thủy

sinh vật khác. Tùy theo bản chất quá trình xử lý nước thải và điều kiện cung

cấp oxy cho nó người ta chia hồ sinh học thành các loại [13]: hồ sinh học kỵ

khí; hồ sinh học kỵ hiếu khí và hồ sinh học hiếu khí.

+ Sử dụng bãi lọc trồng cây hay bãi lọc ngập nước - Wetlands

Các hệ thống xử lý nước thải trên đất bão hòa nước, có thực vật sinh

sống và các chất thải được loại trừ bởi tổ hợp các quá trình vật lý, hóa học, sinh

học. Có thể phân biệt 2 loại: bãi lọc ngập nước tự nhiên (Natural wetlands) và

bãi lọc ngập nước nhân tạo (Constructed Wetlands) [13].

Kết quả nghiên cứu tại tỉnh Hậu Giang trong thời gian 9 tháng năm 2010

trong đề tài Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây rau ngổ và cây lục

bình cho thấy: 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%, phospho tổng là 33,56%. Hiệu suất xử lý

nước thải của lục bình đối với độ đục là 97,79%; COD là 66,10%; Nitơ tổng là

64,36%, phosphat tổng là 42,54%. Nghiên cứu đã khẳng định hệ thống ao xử lý

có trồng rau ngổ và lục bình có thể được thiết kế phù hợp với mô hình chăn

nuôi lợn quy mô hộ gia đình hoặc trang trại nhỏ với chu trình khép kín “chăn

nuôi gia súc - nuôi cá - trồng cây”[13].

Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây sậy được Trương Thị Nga và

Hồ Liên Huệ thực hiện tại Cần Thơ cho thấy: Hiệu suất xử lý nước thải của sậy

18

đối với tổng lân là 93,78%; phosphat là 93,57%; amonium là 64,08%; và COD là

36,39% [15].

- Các phương pháp xử lý sinh học kỵ khí

+ Bể biogas dạng vòm:

Nước thải chăn nuôi lợn được đưa vào cửa nạp liệu và được ống dẫn

thẳng xuống gần đáy bể xử lý chính. Tại đây chất thải được phân hủy và tạo khí

sinh học thoát lên phía trên nắp vòm và được thu vào ống dẫn mang đi sử dụng

(thắp sáng, đun nấu...). Phần nước sau xử lý được đưa qua bể điều áp để cân

bằng áp lực trong bể và tránh thoát khí qua đường nước.

Hình 1.6. Bể biogas dạng vòm

Công nghệ này hiện nay rất phổ biến với quy mô nhỏ, áp dụng cho các

hộ dân chăn nuôi từ 10 - 100 con. Kết quả nghiên cứu của Vũ Đình Tôn và

cộng sự, tiến hành tại 12 trang trại chăn nuôi lợn của ba tỉnh Hải Dương, Hưng

Yên và Bắc Ninh cho thấy hiệu quả sử dụng bể biogas giảm thiểu đáng kể nồng

độ BOD và COD đạt từ 75,0 – 80,8%. Nồng độ nitơ tổng giảm từ 10,1 –

27,46% [27].

+ Bể biogas dạng bể nhiều ngăn nắpkín

19

Nguyên lý hoạt động của bể dựa trên nguyên tắc phân hủy dạng bể phốt.

Nước thải được dẫn vào ngăn đầu tiên của bể có tác dụng như là một bể điều

hòa nồng độ và lắng các cặn vô cơ.Tại đây bắt đầu xảy ra quá trình lên men

yếm khí. Hỗn hợp bùn và phân tiếp tục chảy sang các ngăn tiếp theo để thực

hiện quá trình phân hủy, cặn không có khả năng phân hủy được lắng dần xuống

đáy các ngăn. Phần khí liên tục được sinh ra từ các ngăn được thu gom qua ống

dẫn từ nắp bể.

Hiệu quả xử lý tính theo COD của công trình đạt từ 60 – 80,3%. Hiệu quả

thu khí của công trình tương đối thấp đạt từ 0,05 – 0,13 m3/m3 bể [5].

Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) thì nước thải sau khi

qua bể biogas có BOD giả từ 79 -87%, Coliform giảm từ 98 - 99%, trứng giun

sán giảm từ 95,6 – 97% [14].

Hình 1.7. Bể biogas dạng bể nhiều ngăn nắp kín

+ Hồ biogas phủ bạt (hồ CIGAR - Covered In Ground Anaerobic

Reactor)

Công nghệ này hiện nay mới được áp dụng tại Việt Nam cho một số loại

hình xử lý chất thải công nghiệp thực phẩm như: Chế biến sắn, bột mỳ chính,

sản xuất rượu, … với quy mô lớn từ 1.000 - 50.000 m3/hồ.

20

Hình 1.8. Cấu tạo hồ phủ bạt

Khả năng sinh biogas của hệ thống phủ bạt nhựa HDPE được Đỗ Thành

Nam Đại học Nông lâm TP Hồ Chí Minh (2008) nghiên cứu khi xử lý nước

thải chăn nuôi lợn quy mô 9,68 m3/ngày cùng với lượng phân 882,5 kg/ngày

bằng hệ thống biogas phủ bạt HDPE có thể tích 299,2 m3 cho thấy hiệu quả xử

lý COD đạt từ 20.810 mg/l xuống 959 mg/l đạt 95,4%. Chất rắn lơ lửng (SS)

giảm từ 3.746 mg/l xuống còn 507 mg/l, hiệu suất đạt 86,5%. Hiệu quả sinh gas

đạt 0,223 lít biogas/lít hầm [15].

+ Bể UASB (Upflow Anaerobic SludgeBlanket)

Nguyên lý hoạt động của bể UASB là nước thải được đưa vào từ đáy,

chảy ngược lên qua lớp đệm bùn được tạo bởi sinh khối và vi khuẩn hoạt động.

Sự phân hủy chất hữu cơ xảy ra khi nước thải chảy qua lớp đệm bùn này. Khí

CH4và CO2tạo thành kéo các hạt bùn nổi lên, va vào thành bộ tách pha rắn - khí

dạng nón lật ngược, các bọt khí được giải phóng, các hạt bùn lại rơi trở lại lớp

đệm bùn. Để duy trì lớp đệm bùn, tốc độ dòng nước thải phải ở mức 0,6 - 0,9

m/h. Bể UASB có ưu điểm là hiệu suất loại chất hữu cơ cao, thời gian lưu thủy

lực (HRT) ngắn từ 0,5 - 1 ngày, yêu cầu năng lượng ít và không cần vật liệu

bám cho vi sinh vật. Song nó cũng có nhược điểm là khó kiểm soát trạng thái

và kích thước hạt bùn[13].

21

Hình 1.9. Cấu tạo bể UASB

- Xử lý nước thải kết hợp: Hỗn hợp chất thải gồm phân và nước tiểu

được xử lý qua bể biogas kết hợp thu khí sinh học để đun nấu hoặc sử dụng

cho thắp sáng; phần nước thải sau biogas sẽ được đưa vào hồ sinh học kết

hợp giữa nuôi cá, trồng cây thủy sinh hoặc chăn nuôi thủy cầm.

Khí đốt

Sản phẩm (cá)

Hồ sinh học (Ao cá)

Hầm biogas

Hỗn hợp nước thải

Nhà bếp

Hình 1.10. Mô hình xử lý chất thải kết hợp hầm biogas và hồ sinh học [8]

Hỗn hợp chất thải gồm phân và nước tiểu được xử lý qua bể biogas kết

hợp thu khí sinh học để đun nấu hoặc sử dụng cho thắp sáng; phần nước thải

sau biogas sẽ được đưa vào hồ sinh học kết hợp giữa nuôi cá, trồng cây thủy

sinh hoặc chăn nuôi thủy cầm.

Mô hình này khá đơn giản, dễ xây dựng, áp dụng cho hộ chăn nuôi ở

nông thôn, trang trại chăn nuôi quy mô nhỏ hay khu vực có ao sinh học. Hiệu

22

quả xử lý khi qua bể biogas đối với BOD và COD đạt từ 75 - 80,8%, nồng độ

nitơ tổng giảm từ 10,1 - 27,46%, thời gian lưu từ 10 - 15 ngày [5].

1.4. Cơ sở khoa học của biện pháp xử lý nước thải bằng thực vật

1.4.1. Khái niệm về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trường

Xử lý chất thải bằng thực vật “Phytoremediation” là biện pháp dựa trên

việc sử dụng thực vật để xử lý chất thải ô nhiễm trong đất và trong nước. Tư

tưởng sử dụng thực vật để loại bỏ kim loại nặng và các chất ô nhiễm khác được

đề cập đến lần đầu tiên năm 1983 nhưng khái niệm này thực chất đã được sử

dụng cách đó 300 năm (Henry J. R., 2000) [35].

Nhiều nghiên cứu đã khẳng định, thực vật có khả năng hấp thụ và tích

lũy các chất ô nhiễm đặc thù từ môi trường, chúng có thể chuyển hóa nhiều

chất độc thành không độc. Các chất độc được tích lũy trong các cơ quan khác

nhau của thực vật, thông qua thu hoạch những chất ô nhiễm sẽ được thải loại

khỏi môi trường. Sử dụng thực vật để làm sạch kim loại, thuốc trừ sâu, các

dung môi hữu cơ, dầu mỡ, thuốc súng, hydratcacbon có nhân thơm...

Theo các nhà khoa học nghiên cứu về môi trường thì xử lý ô nhiễm nước

bằng thực vật là một quá trình, trong đó dùng thực vật để thải loại, di chuyển, tinh

lọc và trừ khử các chất ô nhiễm trong đất, trong trầm tích và trong nước ngầm.

Công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm trong môi trường đất, nước là phương pháp xử lý

nguyên vị (in-situ) sử dụng các đặc tính tự nhiên của thực vật để xử lý đất ô nhiễm.

Những thực vật này sau đó được thu hoạch và xử lý như những chất thải nguy hại

(Raskin và cs, 1997 [37]; Robinson và cs, 2003 [38]).

1.4.2. Cơ chế làm sạch môi trường nước của thực vật

Các thực vật được trồng trong hệ thống thủy canh, theo đó nước thải đi qua

và được "lọc" bởi rễ (Rhizofiltration). Các chất ô nhiễm sẽ được hấp thụ bởi rễ của

thực vật thủy sinh, sau đó những chất ô nhiễm sẽ được biến đổi và chuyển vào

trong thân, tiếp đến lên lá và cuối cùng chúng được bài tiết ra bên ngoài qua lỗ khí

khổng cùng với quá trình thoát hơi nước của cây. Các chất ô nhiễm này có thể

biến đổi trước khi đi vào cây do tác dụng của enzym giúp cho cây hút chúng

nhanh hơn hoặc một số chất khi đi vào trong cây mới bị biến đổi. Trong một số

23

trường hợp thực vật ở vùng nhiệt đới hoặc có điều kiện gần giống như vùng nhiệt

đới các chất ô nhiễm này có thể bị bài tiết ra dưới dạng dịch.Những loài thực vật

có diện tích tiếp xúc lớn, loài thủy sinh có khả năng siêu tích lũy/hấp thu và chịu

đựng được điều kiện chất ô nhiễm sẽ cho kết quả xử lý tốt nhất. Tùy vào tính chất

của chất ô nhiễm và tính chất của từng loại thực vật mà khả năng hấp thụ, chuyển

hóa các chất ô nhiễm của từng loại cho hiệu quả xử lý khác nhau

1.4.3. Một số thủy sinh thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi

Trong xử lý nước thải, thực vật thủy sinh có vai trò rất quan trọng. Thực vật thủy sinh tham gia loại bỏ các chất bẩn hữu cơ, chất rắn lơ lửng, nitơ, photpho, kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh. Trong quá trình xử lý nước thải thì sự phối hợp chặt chẽ giữa thực vật thủy sinh và các sinh vật khác (động vật phù du, tảo, vi khuẩn, vi nấm, động vật nguyên sinh, nhuyễn thể, ấu trùng, côn trùng…) có ý nghĩa quan trọng. Vi sinh vật tham gia trực tiếp vào quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ và tạo nguyên liệu dinh dưỡng (N, P và các khoáng chất khác…) cho thực vật sử dụng. Đây chính là cơ chế quan trọng để thực vật thủy sinh loại bỏ các hợp chất vô cơ N, P.

Thực vật thuỷ sinh là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có thể gây bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn gia súc có thể giảm thiểu bất lợi gây ra bởi chúng còn thu thêm nhiều lợi nhuận.

Bảng 1.8. Một số thực vật thủy sinh tiêu biểu

Loại

Tên thông thường Hydrilla Tên khoa học Hydrilla verticillata

Thực vật thuỷ sinh sống chìm Water Milfoil Myriophyllum spicatum

Thực vật thuỷ sinh sống trôi nổi Thực vật thuỷ sinh sống nổi Blyxa Lục Bình Bèo tấm Bèo tai tượng Salvinia Cattails Bulrush Sậy Blyxa aubertii Eichhornia crassipes Wolfia arrhiga Pistia stratiotes Salvinia spp Typha spp Scirpus spp Phragmites communis

(Nguồn: Lê Văn Bình, 2007) [3]

24

Thực vật thuỷ sinh sống chìm: Loài thực vật này phát triển dưới mặt

nước và chỉ có thể phát triển được ở nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây

nên tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuyếch tán của

ánh sáng vào nước. Do đó các loài thủy sinh thực vật này không hiệu quả trong

việc làm sạch các chất thải. Ví dụ: Rong xương cá (Potamogeton crispus),

Rong đuôi chó (Littorella umiflora).

Thực vật thuỷ sinh sống trôi nổi: Rễ của loài thực vật này không bám

vào đất mà lở lửng trên mặt nước. Nó trôi nổi trên mặt nước theo gió và theo

dòng nước. Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các

chất thải. Ví dụ: Sậy (Pharagmites communis), Lau (Cirpus lacustris).

Thực vật thuỷ sinh sống nổi: Loại thực vật này có rễ bám vào đất nhưng

thân và lá phát triển trên mặt nước. Loại này thường sống ở những nơi có chế

độ thủy triều ổn định. Ví dụ: Bèo tấm (Lemna minor), Bèo Nhật bản

(Eichhornia crassipes).

Bảng 1.9. Nhiệm vụ của thực vật thuỷ sinh

trong các hệ thống xử lý

Phần cơ thể Nhiệm vụ

Là giá bám cho vi khuẩn phát triển

Rễ và/hoặc thân Lọc và hấp thu chất rắn

Hấp thu ánh sáng mặt trời do đó cản trở sự phát triển của

tảo

Thân và/hoặc lá ở Làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lí

mặt nước hoặc phía Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển

trên mặt nước Chuyển ôxi từ lá xuống rễ

(Nguồn: Lê Văn Bình, 2007) [3] Hiện nay việc sử dụng thực vật thủy sinh trong công tác bảo vệ môi

trường ngày càng được chú ý hơn vì chúng có những ưu điểm nổi bật:

25

+ Xử lý được nhiều tác nhân gây ô nhiễm.

+ Thân thiện với môi trường.

+ Tốc độ tăng trưởng sinh khối nhanh: sinh khối của thực vật thủy sinh

sau xử lý có thể sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, sản xuất khí mêtan, phân

bón…

+ Giá thành xử lý thấp hơn so với các phương pháp sinh học khác.

1.5. Một số đặc điểm cơ bản của cỏ Vetiver

1.5.1. Nguồn gốc và phân loại

Tên khoa học: Vetiveria zizanioides (L.) Nash

Tên Việt Nam: cỏ Hương lau; Cỏ Hương bài

Họ: Poaceae (hòa thảo)

Tên gọi Vetiver có nguồn gốc từ tiếng Tamil. Theo các nhà thực vật học thì

cỏ Vetiver là loài bản địa thuộc miền Bắc Ấn Độ, một số khác cho rằng cỏ này

xuất xứ quanh Bombay nên người ta tạm kết luận đây là loài sống ở vùng nhiệt

đới và á nhiệt đới trên những đồng bằng Nam Ấ n , Bangladesh và Myanmar. Có

12 giống cỏ Vetiver được biết đến nhưng có hai loài đã được trồng để bảo vệ đất

là Vetiver zizanioides và Vetiveria nigritana.Giống cỏ sử dụng ở Việt Nam thuộc

dòng Nam Ấn Độ (loài Vetiver zizanioides) và thường gọi là cỏ Vetiver (Paul

Truong và cs, 2006) [50].

1.5.2. Đặc điểm hình thái

Về mặt hình thái, cỏ Vetiver rất giống như một bụi cỏ sả to, thân xếp vào

nhau tạo thành khóm dày đặc, vững chắc, chiều cao có thể tới 3 m. Từ gốc rễ

mọc ra nhiều chồi ở các hướng, phần trên không phân nhánh, phần dưới đẻ

nhánh rất mạnh.

Thân lá mọc thẳng đứng, cứng, chịu được điều kiện ngập lũ cao trung

bình 1 - 1,5 m, khó phân biệt được thân và lá, phiến lá tương đối cứng, lá dài từ

40 - 90 cm, rộng 4 - 10 mm, lá nhẵn, mép lá nhám (Mekonnen, 2000) [34].

26

Cỏ Vetiver không có căn hành, không bò lan, thân rễ đan xen nhau và phát

triển rất nhanh. Do đó, hệ thống rễ không mọc trải rộng mà cắm thẳng vào sâu

trong đất, kể cả rễ chính, rễ thứ cấp, rễ dạng sợi (Mekonnen, 2000) [34].

Rễ cỏ dạng chùm, rất đồ sộ, sau hai năm trồng rễ có thể cắm sâu 3 - 4 m

rộng 2,5 m trên đất tốt. Do có bộ rễ ăn sâu nên cỏ Vetiver chịu hạn rất khoẻ, có

thể hút ẩm từ tầng đất sâu bên dưới và xuyên qua các lớp đất bị lèn chặt qua đó

giảm bớt lượng nước thải thấm xuống sâu (Mekonnen, 2000) [34].

Phần lớn, các sợi rễ trong bộ rễ khổng lồ của nó lại rất nhỏ và mịn,

đường kính trung bình chỉ khoảng 0,5 - 1,0 mm, tạo nên một bầu rễ rất lớn,

thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm, là điều kiện cần thiết dễ hấp

thụ và phân huỷ các chất gây ô nhiễm (Mekonnen, 2000) [34].

Hoa cỏ Vetiver là hoa lưỡng tính, thường đi thành từng cặp, mỗi cặp

giống nhau về hình thái gồm một hoa có một cuống ngắn và một hoa không

cuống, riêng phần cuối của cuống thì các hoa chụm ba.

Loài Vetiveria zizanioides được trồng phổ biến vì có đặc điểm không tạo

hạt, nhân giống chủ yếu bằng phương pháp vô tính nên không mọc tràn lan như

một số loài cỏ dại khác (Truong P. N. V., Trần Tân Văn, 2006) [50].

1.5.3. Đặc điểm sinh thái

Vetiver là giống cỏ điển hình của miền nhiệt đới. Hiện nay chúng được

trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như châu Phi (Ethiopia, Nigeria...),

châu Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Philipin, Thái Lan, Việt Nam...), châu

Úc, Trung và Nam Mĩ (Colombia)... Như vậy, cỏ Vetiver phân bố rất rộng trên

phạm vi toàn thế giới.

Nhiệt độ: Cỏ Vetiver là loài thực vật nhiệt đới nên sinh trưởng, phát triển

thuận lợi ở khoảng nhiệt độ trung bình là 18 - 250C. Tuy nhiên nó vẫn sống

được ở những nơi giá lạnh.Khi đó chỉ có ngọn cỏ bị táp, còn những điểm sinh

trưởng ngầm dưới đất vẫn sống.Chẳng hạn, ở Australia, khi nhiệt độ xuống đến

-110C, cỏ Vetiver vẫn sinh trưởng và phát triển.Ở miền Bắc Trung Quốc, cỏ

27

vẫn sống được trong thời gian ngắn khi nhiệt độ xuống đến - 220C.Còn ở

Georgia (Mỹ) cỏ Vetiver có thể sống ở -100C và chỉ chết khi nhiệt độ xuống

đến - 150C.

Ẩm độ: Cỏ Vetiver cần lượng mưa khoảng 300 mm nhưng trên 700 mm

sẽ thích hợp hơn để cỏ tồn tại suốt thời gian khô hạn.Thông thường, cây cần

một mùa ẩm ướt ít nhất là 3 tháng, lý tưởng nhất là có mưa hàng tháng.Cỏ

Vetiver phát triển tốt ở điều kiện ẩm hoặc ngập nước hoàn toàn trên 3 tháng.

Tuy nhiên, chúng cũng sinh trưởng tốt ở điều kiện khô hạn nhờ hệ thống rễ ăn

sâu vào đất.

Ánh sáng: Cỏ Vetiver là loại cây C4 nên thích hợp trong vùng có lượng

ánh sáng cao. Loài này phát triển yếu dưới bóng râm, trong bóng râm cỏ giảm

khả năng sinh trưởng, phát triển, thậm chí có thể lụi đi.

Đất: Cỏ Vetiver mọc tốt ở đất cát sâu, cỏ còn mọc trên đá vụn, đất cạn và cả

đất trũng ngập nước. Chúng mọc tốt nhất ở chỗ đất trống và thoát nước tốt.

Khi trồng Vetiver ở những khu vực nền đất không ổn định (đặc biệt là

nơi đất dốc), trước tiên cỏ sẽ hạn chế được hiện tượng sạt lở, xói mòn, dần dần

ổn định nền đất, tiếp đó giúp cải thiện điều kiện môi trường vi khí hậu, để có

thể trồng được những loài cây khác. Với những đặc điểm này, có thể coi cỏ

Vetiver như là giống cây tiên phong ở những vùng đất xấu (Trần Tân Văn,

Truong, 2006) [50].

Từ những đặc điểm trên cho thấy cỏ Vetiver là loài có khả năng thích

nghi với nhiều vùng sinh thái khác nhau. Phát triển được ở những vùng đất

tương đối khắc nghiệt tạo điều kiện cho sự phát huy tối đa những đặc tính ưu

việt của nó.

Cỏ Vetiver có thể thích nghi được với nhiều loại đất có độ pH thay đổi từ

3,3 đến 12,5 mà không cần đến biện pháp cải tạo đất nào. Nó có thể mọc tốt

trên nhiều loại đất như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất chứa nhiều Na, Mn,

Al, hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se và Zn.

28

Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như

nitơ (N), phôtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm.

Cỏ có khả năng chống chịu rất cao đối với các loại thuốc trừ sâu, thuốc

diệt cỏ, thuốc bảo vệ thực vật,...

Cỏ Vetiver có khả năng chống chịu được sâu bệnh và hỏa hoạn rất tốt.

1.5.4. Đặc điểm sinh lý

Cỏ Vetiver là loài thực vật có nhiều đặc điểm sinh lý đặc biệt.

Cỏ Vetiver có khả năng phục hồi rất nhanh sau khi bị ảnh hưởng bởi

các yếu tố ngoại cảnh bất lợi như: khô hạn, sương giá, ngập mặn và những

điều kiện bất thuận khác, …

1.6. Tình hình nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver trong xử lý nước thải chăn nuôi

1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Do hiệu quả cao, đơn giản, kinh tế nên hệ thống cỏ Vetiver (Vetiver

System – VS) đã được ứng dụng tại hơn 100 nước trên thế giới. Cỏ Vetiver lần

đầu tiên được dùng để xử lý nguồn chất thải từ các nhà vệ sinh ở Australiavào

năm 1996 với kết quả cứ trồng 100 khóm cỏ Vetiver/50m2 đủ để tiêu giải hết

lượng nước thải từ một khu vệ sinh ở một công viên. Ở Australia và Trung

Quốc đã công bố két quả thực nghiệm trồng 3,5 ha cỏ Vetiver có thể xử lý 4

triệu lít mỗi tháng trong mùa hè và 2 triệu lít mỗi tháng trong mùa đông.

Australia đã xử lý rất hiệu quả khối lượng lớn nước thải công nghiệp bằng cỏ

Vetiver tới 1,4 triệu lít nước thải/ngày tại một nhà máy chế biến lương thực và

1,4 triệu lít nước thải/ngày tại một lò mổ sản xuất thịt bò [39].

Năm 1998, tỉnh Quảng Đông có tới 1600 trại nuôi lợn, trong đó hơn 130

trại sản xuất hơn 10.000 con lợn thịt mỗi năm. Mỗi trại lợn này xả ra 100-150 tấn

nước thải mỗi ngày, kể cả phân lợn tập trung từ các lò mổ, chứa rất nhiều dưỡng

chất.Người ta đã tiến hành thử nghiệm cỏ vetiver cùng với 11 giống cỏ khác để

xem giống nào thích hợp nhất cho vùng đất ngập nước.Kết quả cho thấy, những

giống cỏ có hiệu quả nhất là Vetiver, Cyperus alternifolius và Cyperus exaltatus.

29

Tuy nhiên, tiếp tục thử nghiệm cho thấy giống Cyperus exaltatus tới mùa thu thì

bị tàn lụi, chuyển sang trạng thái ngủ đông cho tới mùa xuân năm sau mới mọc

lại, trong khi vấn đề xử lý nước thải đòi hỏi phải thực hiện quanh năm. Do vậy,

chỉ có cỏ vetiver và Cyperus alternifolius là thích hợp trồng ở đất ngập nước để

xử lý nước thải từ các trại nuôi lợn [32]. Cũng ở Trung Quốc, nghiên cứu của

Liao et al., 2003 cho thấy chất dinh dưỡng và kim loại nặng thải ra từ các trại lợn

là những chất chủ yếu nhất gây ô nhiễm nguồn nước, với nồng độ N, P và cả Cu,

Zn vốn rất cao trong thức ăn tăng trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy, cỏ Vetiver

có khả năng làm sạch nước thải rất cao. Nó có thể hấp thụ và lọc Cu và Zn tới

trên 90%; As và N tới trên 75%; Pb trong khoảng 30-71% và P trong khoảng 15-

58% [32].

Cũng ở Trung Quốc, chất dinh dưỡng và kim loại nặng thải ra từ các trại

lợn là những chất chủ yếu nhất gây ô nhiễm nguồn nước, với nồng độ N, P và

cả Cu, Zn vốn rất cao trong thức ăn tăng trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy,

cỏ vetiver cókhả năng làm sạch nước thải rất cao. Nó có thể hấp thụ và lọc Cu

và Zn tới trên 90%; As và N tới trên 75%; Pb trong khoảng 30 - 71% và P trong

khoảng 15 - 58%. Có thể sắp xếp thứ tự hiệu quả thanh lọc kim loại nặng và

các chất N, P của cỏ Vetiver đối với nước thải từ trại lợn như sau:

Zn>Cu>As>N>Pb>Hg>P [32].

Ở Thái Lan gần đây đã triển khai nghiên cứu thử nghiệm dùng cỏ vetiver

xử lý nước thải tại một số khu vực đất ngập nước lưu trữ nước thải, bước đầu

đạt kết quả rất tốt. Ba dòng cỏ Vetiver (Monto, Surat Thani và Songkhla 3)

được trồng để xử lý nước thải từ một xí nghiệp sản xuất tinh bột sắn. Thí

nghiệm tiến hành trên hai mô hình, mô hình thứ nhất giữ nước thải trong thời

gian 2 tuần trên một khu đất ngập nước có trồng cỏ vetiver, sau đó cho tháo

hết; mô hình thứ hai giữ nước thải trong thời gian 1 tuần và tháo từ từ trong

thời gian 3 tuần tiếp theo. Kết quả cho thấy trong cả 2 mô hình, dòng cỏ Monto

có khả năng tăng trưởng lá lá, rễ và sinh khối lớn nhất, có thể hấp thụ hàm

30

lượng cao nhất các nguyên tố P, K, Mn và Cu trong lá lá và rễ, Mg, Ca và Fe

trong rễ và Zn và N trong lá lá. Dòng Surat Thani có khả năng hấp thụ cao nhất

nguyên tố Mg trong lá lá và Zn trong rễ.Dòng Songkhla có khả năng hấp thụ

cao nhất nguyên tố Ca, Fe trong lá và N trong rễ [31].

1.6.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Dựa vào đặc tính thực vật có thể sử dụng cỏ Vetiver trong nghiên cứu xử

lý nước thải trong chăn nuôi ở Việt Nam.

Theo tác giả Nguyễn Minh Trí, Nguyễn Duy Chinh, Nguyễn Việt Thắng

– Trường Đại học Khoa học Huế [42] 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 2,95mg/l đến 4,93mg/l trong 12 ngày, hiệu suất đạt tới 67,12%. Ngược

lại nhu cầu oxy hóa học (COD) lại giảm đáng kể, từ 420 mg/l xuống còn 120

mg/lit sau 12 ngày xử lý và đã giảm 1,92 lần so với trướckhi xử lý. Hàm lượng

Nitơ cũng giảm 1,94 lần, hàm lượng P cũng giảm 2,503 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 cỏ Vetiver có khả năng xử lý chất thải

rất hữu hiệu, rẻ tiền và dễ nhân rộng.

Nghiên cứu của Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh cho thấy khả

năng xử lý cao các chất ô nhiễm ở nước thải trại chăn nuôi. Kết quả khẳng định

trồng cỏ Vetiver dạng thủy canh trong nước sau 16 ngày đã xử lý nước thải tốt

thông qua việc làm giảm BOD (159mgO2/l) 79% và hạn chế quá trình phát triển của

tảo trong quá trình xử lý, ngoài ra cỏ vetiver đạt được hiệu suất xử lý khá cao đến

91% đối với nitrogen và 85% đối với phosphorus trong nước thải nuôi heo [1].

Theo Nguyễn Tuấn Phong, Dương Thúy Hoa (2004) sử dụng cỏ vetiver

và lục bình để xử lý nước thải chăn nuôi heo từ các trại chăn nuôi đã cho thấy cỏ

vetiver sống và sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải đặc trưng bởi các chỉ

tiêu vể sinh khối của cỏ: Khối lượng tươi (tăng 96%), chiều dài lá (tăng 135%),

31

chiều dài rễ tăng (85%), số chồi (tăng 263, 84%), khối lượng khô (tăng 92%).

Bên cạnh đó, mô hình cỏ Vetiver có hiệu suất xử lý BOD5 là 91,04%, lân tổng là

69,44%, đạm tổng là 69,34%. [24].

Ngoài những ứng dụng xử lý nước thải trong chăn nuôi thì việc ứng dụng

cỏ Vetiver vào xử lý nước thải công nghiệp là vấn đề mới mẻ tại Việt Nam.

Tuy nhiên, cỏ vetiver không chỉ xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm trong nước

thải chăn nuôi heo mà còn xử lý tốt các chất ô nhiễm trong nước thải từ bãi rác

hay nước thải của ngành chế biết công nghiệp. Cỏ Vetiver có thể sử dụng để xử

lý nguồn nước rỉ rác đậm đặc có nồng độ các chất ô nhiễm cao sau khi được pha loãng với tỷ lệ 10% để tưới cho khu trồng cỏ Vetiver gần 100m2, khu trồng dầu mè khoảng 150m2, kết quả cho thấy NH3, phosphate và mùi hôi đều được

xử lý rất tốt và đơn giản. Theo đánh giá của các chuyên gia, có thể áp dụng kết

nghiên cứu này, nhân rộng mô hình để xử lý nước rác tại các bãi chôn lấp

cũ[42]. Hay trồng cỏ Vetiver để xử lý nước thải tại nhà máy chế biến thủy sản

Cafatex Cần Thơ nhằm tiêu giảm nitrat và photphat xuống tới nồng độ dưới

tiêu chuẩn cho phép đã cho thấy, hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải giảm

88% sau 48 giờ và giảm 91% sau 72 giờ, hàm lượng Phốtpho tổng giảm 80%

sau 48 giờ và 82% sau 72 giờ. Tổng lượng N và P bị tiêu giảm sau 48 giờ và 72

giờ xử lý không khác nhau nhiều [33]. Ở miền Bắc nước thải từ một xí nghiệp

sản xuất giấy ở Bắc Ninh và từ nhà máy phân đạm Hà Bắc cũng đang được thử

nghiệm xử lý bằng hệ thống cỏ Vetiver. Ở Bắc Ninh cỏ đã mọc tốt sau 2 tháng

chỉ trừ một vài đoạn ngay sát nước thải, nơi hàm lượng các chất độc hại tỏ ra

quá cao. Trong khi đó, ở nhà máy phân đạm Hà Bắc, cỏ mọc lên rất tốt mặc dù

luôn ở trong tình trạng ngập nước thải, có thể giảm đáng kể hàm lượng các

nguyên tố độc hại [24].

1.7. Điều kiện tự nhiên, kinh tế – xã hội khu vực nghiên cứu

1.7.1. Điều kiện tự nhiên tại khu vực nghiên cứu

Phổ Yên là thị xã có địa hình đồi thấp và đồng bằng của tỉnh Thái

Nguyên, cách trung tâm thành phố Thái Nguyên 26 km về phía Nam và cách

Hà Nội 55 km về phía Bắc theo Quốc lộ 3. Thị xã Phổ Yên có có vị trí giáp

32

ranh như sau: Phía Bắc giáp thành phố Thái Nguyên; Phía Nam giáp thủ đô Hà

Nội và tỉnh Bắc Giang; Phía Đông giáp huyện Phú Bình; Phía Tây giáp huyện

Đại Từ và tỉnh Vĩnh Phúc.

Thị xã Phổ Yên thuộc vùng gò đồi của tỉnh Thái Nguyên, bao gồm vùngnúi

thấp và đồng bằng. Địa hình của huyện thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam và

chia làm 2 vùng rõ rệt: Vùng phía Đông (hữu ngạn sông Công) có độcao trung

bình 8 - 15 m, đây là vùng gò đồi thấp xen kẽ với địa hình bằng. PhíaTây (tả ngạn

sông Công) là vùng núi của huyện, địa hình đồi núi là chính, cao nhất là dãy Tạp

Giàng 515 m. Độ cao trung bình ở vùng này là 200 - 300 m.

Phổ Yên nằm trong khu vực có tính chất khí hậu nhiệt đới gió mùa với

2mùa rõ rệt: mùa nóng, mưa nhiều từ tháng 5 đến tháng 10. Mùa lạnh, mưa ít

từtháng 11 đến tháng 4 năm sau. Phổ Yên nằm trong khu vực có tính chất

khí hậunhiệt đới gió mùa với 2 mùa rõ rệt: mùa nóng, mưa nhiều từ tháng 5

đến tháng10. Mùa lạnh, mưa ít từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ

trung bình nămkhoảng 270C, tháng 7 là tháng nóng nhất (28,50C), tháng 1 là

tháng lạnh nhất(15,60C).Số giờ nắng cả năm là 1.628 giờ, năng lượng bức xạ

đạt 115 kcal/cm2.

Mưa phân bố không đồng đều trong năm. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng

10, chiếm 91,6% lượng mưa cả năm. Mùa mưa trùng với mùa lũ nên thường

gây úng lụt cho vùng thấp của thị xã.

Chế độ thủy văn các sông qua địa phận Phổ Yên phụ thuộc chủ yếu vào

chế độ mưa và khả năng điều tiết của lưu vực sông Công và sông Cầu.Mùa lũ

trên 2 hệ thống sông Công và sông Cầu thường trùng vào mùamưa (từ tháng 5

đến tháng 10), xuất hiện nhiều nhất vào các tháng 6,7,8,9. Bìnhquân mỗi năm

có từ 1,5 - 2 trận lũ, năm nhiều nhất có 4 trận lũ xuất hiện. Mùacạn ở 2 hệ

thống sông kéo dài khoảng 4 tháng (từ tháng 12 đến tháng 3 năm sau). Lượng

nước trên các sông này bình quân chỉ đạt 1,5 - 2% tổng lượng nước cảnăm. Đây

là yếu tố bất lợi cho sản xuất và sinh hoạt trên địa bàn

33

Theo kết quả điều tra và tổng hợp trên bản đồ thổ nhưỡng tỷ lệ 1/25.000,

thị xã Phổ Yên có 10 loại đất chính. Trong đó có các loại đất phù sa, bạc màu,

dốc tụ và đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa thường có độ dốc thấp, tầng đất

dày> 100 cm, rất thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp, nhưng loại đất này chỉ

chiếm35% diện tích tự nhiên toàn thị xã. Đất đỏ vàng trên phiến thạch sét, đất

vàng nhạt trên đá cát, đất nâu vàng trên phù sa cổ có diện tích chiếm 61,6%

diện tíchtoàn thị xã, hầu hết có độ dốc >250.

Tổng diện tích đất tự nhiên của huyện là 25.888,72 ha. Diện tích đất

nông nghiệp là 19.326,58 ha (năm 2017), chiếm 74,65% diện tích đất tự nhiên

của thị xã. Đất phi nông nghiệp chiếm 6.539,46 ha, chiếm 25,26% diện tích đất

tự nhiên.

Nhìn chung, diện tích đất nông nghiệp có xu hướng ngày càng giảm nên

đã gây rasức ép phải tăng cường thâm canh trong sản xuất nông nghiệp, phát

triển các ngành nghề phụ trong đó có các nghề tiểu thủ công nghiệp, nhưng nó

cũng là một cơ hội cho thị xã phát triển kinh tế, văn hóa và dịch vụ.

Theo số liệu tổng kiểm kê năm 2017, diện tích rừng của thị xã là

6.668,63 ha (chiếm 25,76% diện tích tự nhiên), trong đó rừng sản xuất là 4.274

ha, rừng phòng hộ là 2.394,64 ha. Tập đoàn cây rừng chủ yếu là bạch đàn, mỡ,

bồ đề, keo, tre, mai, ... (tập đoàn cây nhóm 4 - 6). Lượng tăng trưởng đạt 5,5 -

6,5 m3/ha/năm.

Phổ Yên là thị xã chuyển tiếp giữa vùng núi và vùng đồng bằng nên

diệntích đất lâm nghiệp không lớn và tập trung chủ yếu ở các đơn vị cấp xã

phíaTây của thị xã. Những xã có thảm rừng lớn là Phúc Tân (2.214,82 ha),

PhúcThuận (2.847,87 ha), Thành Công (1.020,57 ha), Minh Đức (445,83ha),

Vạn Phái (62,42 ha).

1.7.2. Điều kiện kinh tế, xã hội tại khu vực nghiên cứu

Dân số bình quân toàn thị xã năm 2017 là 173.945 người, trong đó

khuvực nội thị (là các phường) có 40.055 người, khu vực ngoại thị (là các xã)

34

có133.890 người. Mật độ dân sốlà 672 người/km2. Phổ Yên có 18 đơn vị hành

chính, trong đó có 14 xã và 4 phường là Ba Hàng, Bãi Bông, Bắc Sơn và Đồng

Tiến.Tổng số xóm, tổ dân phố là 328. Trong đó; tổ dân phố là 56 tổ, số xóm

tạicác xã là 272 xóm.

Dân số nằm ở khu vực thành thị có 40.055 người, chiếm 23% tổng

dânsố; Dân số nằm ở khu vực nông thôn có 133.890 người, chiếm 77%. Dân

sốtrung bình năm 2017 là 173.945 người, có 69.964 nữ và 68.853 nam. Hiện

nay lao động của địa phương chủ yếu làm việc trong lĩnh vực nông nghiệp, đặc

biệt là làm việc trong khu công nghiệp Yên Bình và khu công nghiệp Điềm

Thụy của huyện Phú Bình. Lao động có tay nghề ngày càng cao, tuy hiện lao

độnglàm việc trong ngành nông nghiệp đang bị thiếu hụt nghiêm trọng do sự

chuyểndịch nhanh và mạnh mẽ vào lĩnh vực nông nghiệp, nên hiện nay lao

động khuvực nông thôn lại nằm ở người cao tuổi và trẻ em.

1.7.3. Thực trạng phát triển kinh tế trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên

Theo số liệu của Chi cục Thống kê thị xã Phổ Yên, cấu trúc phân loại

trang trại trên địa bàn thị xã Phổ Yên chỉ có loại hình trang trại chăn nuôi,

khôngcó trang trại trồng trọt cũng như trang trại lâm nghiệp và thủy sản. Đây là

điềukhá khác biệt nếu so với các địa phương khác, chứng tỏ lợi thế chăn nuôi

quy mô lớn ở địa phương này, rất cần được khai thác.

Kết quả điều tra cho thấy: Tổng số trang trại chăn nuôi trên địa bàn thịxã

có biến động thay đổi qua các năm, chủ yếu phụ thuộc thị trường cũng như tình

hình đầu tư nguồn lực của chủ trang trại. Nếu như năm 2013 toàn thị xã có 104

trang trại chăn nuôi, trong đó có 84 trang trại lợn và 20 trang trại chăn nuôitổng

hợp và gia cầm; đến năm 2014, có 9 trang trại tạm ngừng hoạt động do gặp khó

khăn về nguồn lực đầu tư, trong đó có 1 trang trại lợn và 8 trang trại gia cầm và

chăn nuôi tổng hợp. Đến năm 2015, số lượng trang trại chăn nuôităng đột biến,

đạt 147 trang trại, trong số đó có 125 trang trại lợn và 22 trangtrại chăn nuôi gia

cầm và tổng hợp.

35

Năm 2016, toàn thị xã có 145 trang trại chăn nuôi, trong đó có 115trang

trại chăn nuôi lợn, giảm 10 trang trại so với năm 2015, số trang trại chăn nuôi gia

cầm tăng thêm 2 trang trại, thành tổng cộng 30 trang trại chănnuôi gia cầm và

tổng hợp. Năm 2017, do giá thịt lợn hơi giảm nhanh, nên sốtrang trại chăn nuôi

lợn giảm xuống chỉ còn 97 trang trại và 27 trang trại chăn nuôi gia cầm và tổng

hợp, nên tổng số trang trại chăn nuôi toàn thị xãchỉ còn 124 trang trại.

Bảng 1.10 Các loại trang trại tại thị xã Phổ Yên

Loại Trang Trại 2013 2014 2015 2016 2017 2018

104 95 147 145 124 135 Tổng số trang trại

84 83 125 115 97 107 Số trang trại lợn

20 12 22 30 27 28 Số trang trại gia cầm và tổng

hợp

Tỷ lệ trang trại lợn/tổng số 80,8 87,4 85,0 79,3 78,2 79,3

trang trại chăn nuôi (%)

Nguồn: Chi cục Thống kê thị xã Phổ Yên và tính toán của tác giả, 2018

Năm 2018, do giá thịt lợn hơi bắt đầu có xu hướng tăng dần, nên một số

trang trại chăn nuôi, nhất là trang trại chăn nuôi lợn bắt đầu hoạt động trở lại, nên

tổng số trang trại toàn thị xã là 135, trong đó có 107 trang trại chăn nuôi lợn và 28

trang trại gia cầm và chăn nuôi tổng hợp (Bảng 3.1).

Ta thấy, rõ ràng tỷ lệ trang trại chăn nuôi lợn/tổng số trang trại chăn nuôi

đạt cao nhất vào các năm 2014 và 2015 với con số tương ứng là 87,4% và 85%,

sau đó gần như giữ ổn định vào các năm 2017 và 2018 với tỷ lệ đạt từ 78,2-

79,3% (Bảng 3.1).

Theo số liệu của Chi cục Thống kê thị xã Phổ Yên, hiện nay, trong tổng

số 135 trang trại chăn nuôi trên địa bàn thị xã thì có trên 90 trang trại chăn nuôi

đạt tiêu chí của Bộ Nông nghiệp và PTNT (tăng 10 trang trại so với năm 2017).

Trong đó, có 60 trang trại chăn nuôi lợn, còn lại là chăn nuôi gia cầm và

chănnuôi tổng hợp. Các trang trại hiện có tổng số vốn đầu tư khoảng trên 150

tỷ đồng; thu nhập trung bình mỗi trang trại đạt từ 100-150 triệu đồng/năm.

36

Để khuyến khích người dân phát triển chăn nuôi theo hướng trang trạitập

trung, những năm gần đây, thị xã Phổ Yên đã triển khai nhiều chính sáchnhằm tạo

điều kiện thuận lợi cho các chủ trang trại được tiếp cận với các nguồn vốn vay ưu

đãi của ngân hàng. Đồng thời, tiến hành quy hoạch các vùng chăn nuôi tập trung

gắn với quy hoạch nông thôn mới; đẩy mạnh xây dựng mối liên kết liên doanh

giữa các hộ chăn nuôi với nhau và giữa hộ chăn nuôi với doanh nghiệp chế biến,

tiêu thụ nông sản trên địa bàn; hỗ trợ kinh phí, tập huấn chuyển giao tiến bộ khoa

học, kỹ thuật giúp các chủ trang trạimở rộng sản xuất theo chuỗi giá trị sản phẩm

để phát huy hiệu quả trong chăn nuôi,…

Bên cạnh đó, thị xã cũng tăng cường tuyên truyền, vận động và hướng

dẫncác hộ chăn nuôi, nhất là các cơ sở chăn nuôi lớn phải xây dựng hầm

biogas, đệm lót sinh học và các biện pháp kỹ thuật khác nhằm bảo đảm vấn đề

môi trường. Phấn đấu tăng tổng đàn gia súc, gia cầm và hình thành một số

trang trại kiểu mẫu về hiệu quả sản xuất, đạt tiêu chuẩn về vệ sinh môi trường

37

Chương 2

ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

- Nước thải chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ

Yên, tỉnh Thái Nguyên.

- Cỏ Vetiver sử dụng trong thí nghiệm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước

thải chăn nuôi lợn được lấy từ Trung tâm giống cây trồng - Học Viện Nông

nghiệp Việt Nam.

2.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu

- Thời gian nghiên cứu: 2018 – 2020

- Địa điểm nghiên cứu: TDP Sơn Trung – Phường Bắc Sơn – Thị xã Phổ

Yên – Tỉnh Thái Nguyên.

2.2. Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá chất lượng môi trường nước thải tại một số trang trại chăn

nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến môi trường chăn nuôi

lợntại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.

- Nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của

cỏ Vetiver.

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Đánh giá chất lượng môi trường và ảnh hưởng của các yếu tố xã

hội đến môi trường chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị xã

Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.

- Thu thập số liệu thứ cấp: Tại các phòng ban chức năng của Phòng NN

và PTNT thị xã Phổ Yên, Sở NN và PTNT tỉnh Thái Nguyên, Cục Thống kê

tỉnh Thái Nguyên, niên giám thống kê tỉnh Tỉnh Thái Nguyên năm 2016.

38

- Thu thập số liệu sơ cấp:

+ Phỏng vấn trực tiếp người dân tại các trang trại chăn nuôi lợn và khu

vực lân cận tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên về tình hình ô nhiễm môi

trường do chất thải chăn nuôi.

+ Điều tra trực tiếp các phương pháp xử lý chất thải tại các trang trại

chăn nuôi lợn ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.

+ Lấy mẫu nước thải tại 4 trang trại chăn nuôi lợn đem phân tích.

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải

chăn nuôi của cỏ Vetiver

2.3.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm

Cỏ Vetiver trước khi trồng thí nghiệm được ươm trong bầu (đất, mùn

cưa, phân vi sinh) trong thời gian 30 ngày. Chọn những cây khỏe mạnh, có số

nhánh, chiều dài lá và chiều dài dễ tương đương để trồng thí nghiệm.

Cỏ Vetiver được trồngthủy canh vào thùng xốp theo thứ tự các công thức

thí nghiệm. Mỗi thùng trồng 5 cây.

Khu vực thí nghiệm được thiết kế có mái che bằng tấm nhựa trắng để

tránh mưa và cho ánh nắng mặt trời xuyên qua.

Tiến hành lấy nước thải chăn nuôi tại bể chứa ở trang trại, sau đó cho

vào thùng xốp có kích thước 60 x 50 x 50 cm. Lượng nước thải chứa trong mỗi

thùng là 20 lít/thùng. Thí nghiệm gồm 4lô, mỗi lô gồm 1 thùng đối chứng

(không trồng cỏ Vetiver) và 3 thùng lặp lại thí nghiệm.

Lô1: Chứa nước thải ở đầu vào của hố thu

Lô2: Chứa nước thải đầu ra của biogas

Lô3: Chứa nước thải đầu ra của bể lắng

Lô4: Chứa nước thải ở kênh nước gần trang trại

2.3.2.2. Phương pháp theo dõi thí nghiệm

Sau 30 ngày tiến hành xác định các chỉ tiêu sinh trưởng của cỏ Vetier

như khối lượng tươi của thân và rễ, chiều dài dễ, chiều cao thân bằng phương

pháp cân đo.

39

Ở các giai đoạn theo dõi, xác định các chỉ số môi trường nước để đánh

giá hiệu quả cải thiện chất lượng nước thải của cỏ Vetiver.

2.3.3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng

nước ô nhiễm

2.3.3.1. Phương pháp lấy mẫu

Theo TCVN 5999:1995 về Chất lượng nước, lấy mẫu và hướng dẫn lấy

mẫu nước thải.

a) 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.

b) Phương pháp lấy mẫu

* Địa điểm lấy mẫu:

- Trang trại 1 (TT1): Ông Phạm Văn Cảnh– xóm Chằm 7A – xã Minh

Đức – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên

- Trang trại 2 (TT2): Ông Lê Văn Dũng – TDPThuận Đức – PhườngBắc

Sơn – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên

- Trang trại 3 (TT3): Ông Nguyễn Văn Hào – xóm Đèo Nứa – xã Phúc

Thuận – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên

- Trang trại 4 (TT4): Ông Trần Đăng Phẩm – xóm Đồng Đèo – xã Phúc

Thuận – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên

* Vị trí lấy mẫu:

+ Tiến hành lấy mẫu tại các vị trí, thời điểm khác nhau. Các mẫu lấy đều

được bảo quản và vận chuyển không quá 2h ngoài thực địa, sau đó được đem

về phòng thí nghiệm để tiến hành xác định hàm lượng các chất ô nhiễm.

+ 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.

40

+ 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.

* Thời gian lấy mẫu đối với thí nghiệm sử dụng cỏ Vetiver:Lấy mẫu

nước phân tích trước và sau khi trồng cỏ Vetiver 30 ngày.

2.3.3.2. 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

1 2 BOD COD Chai thủy tinh Chai thủy tinh Thời gian lưu giữ mẫu tối đa 6 giờ 28 ngày

TSS Chai thủy tinh

3 4 Coliform Chai thủy tinh tránh ánh Giữ ở 40C Cho H2SO4, để pH = 2 - - - 19 giờ

sáng

Tổng P Chai nhựa Tổng N Chai nhựa 5 6 28 ngày 28 ngày

Giữ ở 40C Cho H2SO4, để pH ≤ 2

2.3.3.3. Phương pháp phân tích mẫu

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

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

1 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.

41

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

2 pH

BOD5 3 (20oC)

4 COD

chất

Tổng rắn lơ lửng 5 (TSS)

Tổng nitơ 6 (tính theo N)

Tổng 7 phốtpho (tính theo P)

Tổng 8 Coliforms

- TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lượng nước - Xác định pH. - SMEWW 2550B – Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định pH. - TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 1: Phương pháp pha loãng và cấy có bổ sung allylthiourea. - 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. - TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD). - SMEWW 5220 - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định COD. - TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh. - SMEWW 2540 - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định chất rắn lơ lửng. - TCVN 6638:2000 Chất lượng nước - Xác định nitơ - Vô cơ hóa xúc tác sau khi khử bằng hợp kim Devarda. - SMEWW 4500-N.C - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định nitơ. - TCVN 6202:2008 – Chất lượng nước – Xác định phốt pho – Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat. - SMEWW 4500-P.B&D - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định phốt pho. - TCVN 6187-1:2009 Chất lượng nước – Phát hiện và đếm escherichia coli và vi khuẩn coliform. Phần 1: Phương pháp lọc màng. - TCVN 6187-2:1996 Chất lượng nước – Phát hiện và đếm escherichia coli và vi khuẩn coliform. Phần 2: Phương pháp nhiều ống (có xác suất cao nhất). - SMEWW 9222 B– Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định coliform.

42

2.3.4. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu

- Thống kê các số liệu và xử lý bằng phần mềm Excel.

- Phân tích số liệu và so sánh với QCVN 24: 2009/BTNMT: Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp; QVCN 38/2011/BTNMT: Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh;

QCVN 01-79:2011/BNN - PTNT: Quy chuẩn ký thuật quốc gia về cơ sở chăn

nuôi gia súc, gia cầm, qui trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y.

43

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thành phần và tính chất môi trường nước thải tại một số trang trại

chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên

Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải phát sinh từ các trang trại chăn

nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn là hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng

được biểu thị qua các thông số như: COD, BOD5, TN, TP, TSS… và là nguyên

nhân chính gây ô nhiễm môi trường. Đây là những thành phần dễ phân hủy,

gây mùi hôi thối, phát sinh khí độc, làm sụt giảm lượng ôxy hòa tan trong nước

và đặc biệt nếu không được xử lý khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ gây ô nhiễm

môi trường, gây phì dưỡng hệ sinh thái, làm ảnh hưởng đến cây trồng và là

nguồn dinh dưỡng quan trọng để các vi khuẩn gây hại phát triển. Ngoài ra trong

nước thải của trang trại chăn nuôi có chứa hàm lượng lớn các vi khuẩn gây

bệnh dịch, đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người cũng

như động vật trong khu vực. Qua kết quả nghiên cứu thì các trang trại trên địa

bàn thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên đều áp dụng các biện pháp xử lý nước

thải chăn nuôi khác nhau. Một trong số đó là biện pháp sử dụng mô hình khí

sinh học (hố biogas) đang mang lại hiệu quả tốt nhất. Để đánh giá hiệu quả của

việc áp dụng biện pháp sử dụng mô hình khí sinh học trong xử lý nước thải

chăn nuôi lợn. Chúng tôi đã tiến hành lấy mẫu nước thải chăn nuôi lợn tại một

số điểm chăn nuôi lợn trên địa bàn với các vị trí khác nhau để phân tích thành

phần và tính chất nước thải sau đó so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về

chất lượng nước mặt theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi

QCVN 08-2015/BTNMT và QCVN 62-2016/BTNMT. Từ đó đánh giá kết quả

xử lý nước thải của các mô hình khí sinh học (hố biogas) khu vực nghiên cứu

có mang lại hiệu quả tốt thực sự không. Kết quả như sau:

44

3.1.1. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của hố thu

Kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4

trang trại trước khi xử lý, hàm lượng các chất trong nước thải được thể hiện

dưới bảng 3.1:

Kết quả bảng 3.1 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào

bể lắng của 4 trang trại như sau:

Chỉ tiêu pH của cả bốn trang trại đều nằm ở mức dưới 5,5 so với QCVN thì

chỉ tiêu pH của cả 4 trang trại đều chưa đạt được tiêu chuẩn cho phép.

Bảng 3.1. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn

tại đầu vào của hố thu

QCVN QCVN Chỉ tiêu Đơn vị TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 08-2015 62-2016

pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 5,40 5,25 5,39 5,23

mg/l 15 100 38,08 26,32 21,28 37,52 BOD5

COD mg/l 30 300 54,40 41,72 30,40 53,60

DO mg/l > 4 - 2,96 2,29 2,35 2,98

TSS mg/l 50 150 84 88 89 99

Tổng N mg/l - 150 125,58 119,63 123,67 134,62

Tổng P mg/l 0,3 - 1,19 1,25 1,23 1,22

Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 15x103 17x103 13x103 14x103

Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải của cả 4 trang trại so với QCVN 08-

2015 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép là hơn 15mg/l. Tuy nhiên, theo QCVN

62-2016 thì cả 4 trại đều nằm trong mức tiêu chuẩn cho phép là dưới 100 mg/l.

Chỉ tiêu COD của mẫu nước thải của TT1 và TT4 đều trên 50 mg/l và

TT2 và TT3 đều trên 30 mg/l so với QCVN 08-2015 đều vượt quá tiêu chuẩn

cho phép từ 1,01 – 1,81 lần. Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì cả 4 trại đều

vẫn nằm trong mức tiêu chuẩn cho phép là dưới 300 mg/l.

45

Chỉ tiêu DO của mẫu nước thải của các trang trại đều rất thấp dao động

từ 2,29 – 2,96 mg/l thấp hơn 0,57 so với QCVN 08-2015 là> 4 ng/l.

Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải của 4 trang trại đều cao trên 80 mg/l

vượt quá so với QCVN08-2015. Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì chỉ tiêu

TSS quy định cho phép là 150mg/l. Như vậy, cả 4 trang trại đều đạt tiêu chuẩn.

Chỉ tiêu tổng N của cả 4 trang trại đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép

làthấp hơn 150 mg/l so với QCVN 62-2016.

Chỉ tiêu tổng P của TT1 cao gấp 4,0 lần, TT2 cao gấp 4,2 lần và TT4 cao

gấp 4,1 lần và TT4 cao gấp 4,1 lần so với QCVN 08-2015.

Theo QCVN 08-2015 chỉ tiêu colifrom có trong nước thải là thấp

7,5x103 MPN/100ml và theo QCVN 62-2016 chỉ tiêu colifrom có trong nước

thải là thấp 5x103 MPN/100ml. Như vậy, cả 4 trang trại đều có chỉ số

colifrom vượt quá so với tiêu chuẩn so phép.

Sau khi phân tích, đánh giá nước chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4

trang trại có các chỉ tiêu phân tích vượt quá ngưỡng hoặc nằm dưới ngưỡng cho

phép so với QCVN 08-2015 như chỉ tiêu pH, BOD5, COD, DO, TSS, tổng P và

colifrom của cả 4 trang trại không đạt chỉ tiêu cho phép. So với QCVN 62-2016

thì chỉ chỉ tiêu pH và colifrom của 4 trang trại đều không đạt tiêu chuẩn cho

phép. Như vậy chất lượng nước tại đầu ra hệ thống bể lắng của bốn trang trại

cũng chưa đáp ứng được yêu cầu về chất lượng nước thải theo QCVN.

Đánh giá kết quả phân tích mẫu nước thải ở đầu vào hố thu với các kết

quả nghiên cứu về tình hình nước thải chăn nuôi tại tỉnh Thái Nguyên trước đó

như: Nguyễn Thị Minh Huệ (2012) [9]; Ngô Thị Tuyết Nga (2013) [17]; Đinh

Thị Đương (2016) [8] và Đào Thị Huyền Trang (2016) [25] thì chất lượng nước

tại đầu ra hệ thống bể lắng đều có tính chất giống nhau đó là các chỉ tiêu về

chất lượng nước thải đều không đạt tiêu chuẩn cần phải tiến hành Xử lý trước

khi thải ra môi trường.

46

3.1.2. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ

thống biogas

Sau khi tiến hành lấy mẫu nước thải tại đầu vào hố thu, chúng tôi tiếp tục

lấy mẫu nước thải tại đầu ra của hệ thống biogas của 4 trang trại để phân tích

đánh giá hiệu quả Xử lý nước thải của hố biogas sinh học. Kết quả phân tích

hàm lượng các chất trong nước thải được thể hiện dưới bảng 3.2.

Bảng 3.2. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn

tại đầu ra hệ thống biogas

QCVN QCVN Chỉ tiêu Đơn vị TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 08-2015 62-2016

5,5 - 9 5,5 - 9 5,65 5,51 5,50 5,34 pH

mg/l 15 100 1,12 3,04 6,80 18,48 BOD5

mg/l 30 300 1,60 9,60 24,10 35,60 COD

mg/l > 4 - 5,91 4,38 4,25 4,15 DO

mg/l 50 150 44,00 48,00 53,00 64,00 TSS

mg/l - 150 62,41 61,95 67,65 85,26 Tổng N

mg/l 0,3 - 0,25 0,28 0,32 0,39 Tổng P

Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 3,2x102 3,9x102 6,5x102 7,6x102

Kết quả bảng 3.2 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi lợn sau bể

biogas của 4 trang trại như sau:

Chỉ tiêu pH theo QCVN là từ 5,5 – 9 như vậy sau khi Xử lý qua hố ủ biogas

thì pH của trang trại 1,2 và 3 là đạt tiêu chuẩn cho phép còn TT4 nằm dưới

ngưỡng cho phép.

Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải TT1 là 1,12 mg/l và TT2 là 3,04 mg/l

và TT3 là 6,80 mg/l so với QCVN 08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép

là dưới 15 mg/ml. Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải TT4 là 18,48 mg/l vượt

quá 1,23 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì

47

chỉ tiêu BOD5 nằm ở mức cao hơn 100 mg/l nên cả 4 trại đều nằm trong mức

tiêu chuẩn này.

Chỉ tiêu COD của mẫu nước thải TT1, TT2 và TT3 so với QCVN 08-2015

đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép là dưới 30 mg/l. Chỉ tiêu COD của mẫu nước

TT4 là 35,60 mg/l cao hơn 1,19 lần so với QCVN 08-2015. Các mẫu nước thải

của cả 4 trang trại so với QCVN 62-2016 đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho

phép là dưới 300 mg/l.

Theo QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu DO trong nước thải phải đạt từ 4 mg/l

trở lên. Như vậy, chỉ tiêu DO của mẫu nước thải TT1 là 5,91 mg/l, TT2 4,38

mg/l và TT3 là 4,25 mg/l và TT4 là 4,14 mg/l đạt tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải của TT1 là 44 mg/l và TT2 là 48 mg/l

nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 08-2015 là dưới 50 mg/l. Chỉ tiêu TSS

của mẫu nước thải của TT3là 53 mg/l và TT4 đều là 64 mg/l cao hơn so vớitiêu

chuẩn cho phép. Theo QCVN 62-2016 chỉ tiêu TSS trong nước thải đạt thấp

hơp 150 mg/l nên mẫu nước của cả 4 trang trại đều nằm trong tiêu chuẩn này.

Chỉ tiêu tổng N theo QCVN 08-2015 quy định là dưới 150 mg/l trong khi

tổng N trong mẫu nước thải của TT1 là 62,41 mg/l; TT2 là 61,95 mg/l; TT3 là

67,65 mg/l và TT4 là 85,26 mg/l đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ tiêu tổng P của mẫu nước thải TT1: 0,25 mg/l; TT2: 0,28 mg/l đều

nằm trong giới hạn cho phép so với QCVN08-2015. Tổng P trong mẫu nước

thải TT3 là 0,32 mg/l và TT4 là 0,39 mg/l vượt quá so với QCVN08-2015.

Chỉ tiêu coliform theo QCVN 08-2015 là 7,5x103 MPN/100ml vậy TT4 là

7,6x103 MPN/100ml vượt quá so với quy định các trang trại còn lại đều đạt tiêu

chuẩn cho phép. Theo QCVN 62-2016 chỉ tiêu coliform là dưới 5x102

MPN/100ml. Như vậy, chỉ có TT1 và TT2 là đạt tiêu chuẩn cho phép còn TT3 và

TT4 chưa đạt chuẩn cho phép.

Sau khi phân tích, đánh giá nước thải chăn nuôi lợn sau khi qua xử lý tại

hệ thống biogas của bốn trang trại có các chỉ tiêu phân tích vượt quá ngưỡng

48

hoặc nằm dưới ngưỡng cho phép so với QCVN 08-2015 như chỉ tiêu pH của

TT4 nằm dưới ngưỡng cho phép, Chỉ tiêu BOD5 của TT4 nằm trên ngưỡng cho

phép. Chỉ tiêu TTS của TT3 và TT4 vượt ngưỡng cho phép. Tổng P của TT3 và

TT4 vượt quá so với tiêu chuẩn cho phép. Chỉ tiêu coliform của TT4 vượt quá tiêu

chuẩn cho phép. So với QCVN 62-2016 thì chỉ tiêu pH của TT4 nằm dưới ngưỡng

cho phép và chỉ tiêu coliform của TT3 và TT4 vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

3.1.4. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại kênh nước gần

trang trại

Toàn bộ nước thải chăn nuôi trên địa bàn đều được thải ra ngoài sông

suối ao hồ vì vậy chất lượng nước thải rất quan trọng. chúng tôi đã tiến hành

lấy mẫu nước thải tại kênh nước gần trang trại để phân tích thành phần và tính

chất của nước.Kết quả phân tích mẫu được trình bày tại bảng 3.3.

Kết quả bảng 3.3 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi tại kênh nước

gần trang trại của 4 trang trại như sau:

Bảng 3.3. Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn

tại kênh nước gần trang trại

QCVN QCVN Chỉ tiêu Đơn vị TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 08-2015 62-2016

5,5 - 9 5,5 - 9 pH 5,71 5,54 5,57 5,50

15 100 mg/l 1,02 2,72 4,96 15,60 BOD5

30 300 COD mg/l 2,40 7,20 22,80 28,00

> 4 - DO mg/l 6,42 4,75 4,54 4,46

50 150 TSS mg/l 35,00 38,00 42,00 51,00

- 150 Tổng N mg/l 54,52 52,64 57,39 75,67

0,3 - Tổng P mg/l 0,14 0,19 0,29 0,31

Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 9,3x102 11x102 3,2x103 5,3x103

Chỉ tiêu pH: Theo QCVN thì độ pH của nước thải phải đạt từ 5,5 – 9 như

vậy cả bốn trang trại đều nằm trong khoảng này đạt yêu cầu so với QCVN.

49

Chỉ tiêu BOD5 của QCVN 08-2015 quy định chỉ tiêu BOD5 là dưới 15

mg/l. Như vậy, TT1, TT2 và TT3đều dưới 15 mg/l nằm trong tiêu chuẩn cho

phép còn TT4 là 15,60 mg/l cao hơn một chút so với tiêu chuẩn cho phép. Đối

với QCVN 62-2016 do chỉ tiêu BOD5 là dưới 100 mg/l trong khi không có

trang trại nào vượt quá 100 mg/l nên tất cả các mẫu nước thải đều nằm trong

giới hạn tiêu chuẩn cho phép.

Theo QCVN 08-2015 quy định thì chỉ tiêu COD trong nước thải đạt cao

nhất là 30 mg/l. Như vậy cả 4 trang trại đều nằm trong chỉ tiêu này. Tuy nhiên,

TT1 và TT3 chỉ ở mức 2,40 và 7,20mg/l trong khi TT3 và TT4 vẫn ở mức cao

22,80 và 28,00 mg/l

Theo QCVN 08-2015 thì chỉ số DO phải đạt > 4 mg/l để đạt mức quy định

đối với hàm lượng oxy hòa tan trong nước. Các trang trại đều nằm trên mức 4

mg/l. Tuy nhiên, chỉ có TT1 là đạt vượt hẳn 6,42 mg/l trong khi các trang trại còn

lại vượt không cao.

Trong QCVN 08-2015 quy định chỉ tiêu TSS trong mẫu nước thải tối đa

là 50 mg/l như vậy chỉ có mẫu nước ở TT1, TT2 và TT3 lần lượt là 35; 38 và

42 mg/l đạt mức giới hạn cho phép. TT4 là 51 mg/l gần đật giới hạn cho phép.

So với QCVN 62-2016 thì chỉ tiêu TSS quy định cao hơn là 150 mg/l thì cả bốn

trang trại đều đạt ở mức giới hạn cho phép.

Theo QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu tổng N trong nước thải là 150 mg/l trong

khi phân tích mẫu nước thải ở các trang trại đều nằm trong mức quy định này.

Chỉ tiêu tổng P của mẫu nước thải TT1: 0,14 mg/l; TT2: 0,19 mg/l đều

nằm trong giới hạn cho phép so với QCVN 08-2015. Tổng P của mẫu nước thải

TT3: 0,29 mg/l nằm trong giới hạn cho phép nhưng vẫn cao so với TT1 và

TT2. Ở TT4 chỉ tiêu tổng P là0,31 mg/l vượt quá so với QCVN08-2015.

Chỉ tiêu coliform theo QCVN 08-2015 là 7,5x103 MPN/100ml thì cả 4

trang trại đều thấp hơn so với tiêu chuẩn này. Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 là

5x103 MPN/100ml thì TT4 là 5,3x103vượt quá so với tiêu chuẩn cho phép.

50

Theo như kết quả điều tra thì hiện nay, việc xử lý chất thải chăn nuôi ở các

trang trại còn khá khó khăn.Theo quy định của Nhà nước hiện nay, bất kì trang

trại nào muốn được hoạt động đều phải xây dựng hệ thống xử lý chất thải hoàn

chỉnh, trong đó chủ yếu là xây dựng hầm ủ biogas.Tuy nhiên, việc xây dựng hệ

thống xử lý bằng hệ thống biogas là khá tốn kém, tuỳ vào quy mô của từng trang

trại mà lượng thải ra từ hoạt động chăn nuôi là khác nhau mà xây dựng hệ thống

biogas có kích cỡ khác nhau. Một số trang trại đã có những đầu tư thoả đáng vào

việc xây dựng hầm ủ biogas, song họ lại coi đó là việc bắt buộc phải làm, khi đi

vào hoạt động, các trại này chỉ cho một phần lượng chất thải qua hệ thống xử lý,

phần còn lại đổ thẳng trực tiếp ra sông, hồ, ao gần các trang trại. Ngoài ra cũng có

một số trang trại do số lượng lợn nuôi tăng lên, lượng thải vượt ngưỡng cho phép

đối với hệ thống biogas đã xây dựng nên những lượng chất thải này cũng được xả

trực tiếp ra ngoài môi trường.

Nếu đánh giá nước chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ thống biogas của bốn

trang trại thì TT1 có hiệu quả xử lý nước thải tốt nhất sau đó đến TT2 và cuối

cùng là TT3 và TT4. Nước thải của TT1 được xử lý triệt để là do mô hình xử lý

nước thải của TT1 còn có khâu qua bể lắng trước khi thải ra môi trường trong

khi ba trang trại còn lại cũng có bể lắng nhưng chưa đảm bảo về yêu cầu kỹ

thuật. Để làm rõ hơn về vấn đề này chúng tôi vẽ lại sơ đồ xử lý nước thải của

từng trang trại như sau:

Bể lắng 1

Hố thu Hố biogas

Nước thải

Bể lắng 2

Bể lắng 3 Thải ra kênh nước

Hình 3.1. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi của trang trại 1

51

Bể lắng 1

Hố thu

Nước thải

Hố biogas

Bể lắng 2 Thải ra kênh nước

Hình 3.2. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi của trang trại 2

Bể lắng Hố thu

Thải ra kênh nước

Hố biogas

Nước thải

Hình 3.3. Sơ đồ xử lý nước thải chăn nuôi của trang trại 3 và 4

Như vậy, TT1 đã xử lý thêm 1 khâu nữa là sử dụng các bể lắng trước khi

đưa nước thải ra môi trường điều này giúp cho nước thải được xử lý triệt để

hơn dẫn đến chất lượng nước thải tốt hơn. Tuy nhiên, do TT 1 có diện tích đất

rộng nên có thể đầu tư được, các TT2, TT3 và TT4 diện tích đất hẹp không thể

xây dựng nhiều bể lắng. Ngoài ra chi phí xây dựng bể lắng tương đối cao. Như

vậy, cần có biện pháp xử lý hiệu quả hơn mà tiết kiệm được diện tích và chi phí

xử lý nước thải.

3.2. Ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến đến môi trường chăn nuôi lợn tại

thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên

Chúng tôi đã tiến hành điều tra phỏng vấn 60 hộ gia đình thuộc thị xã

Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên với các nội dung như điều tra về tình hình chăn

nuôi trên địa bàn, điều tra về đánh giá chất lượng nước họ đang sử dụng theo

phương pháp cảm quan, điều tra các nguồn tiếp nhận và hệ thống xử lý nước

thải chăn nuôi, và đánh giá nhận thức của người chăn nuôi đối với sức khỏe con

người. Kết quả cụ thể như sau:

52

3.2.1. Kết quả điều tra nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm và việc

xử lý chất thải chăn nuôi lợn

Kết quả điều tra phỏng vấn về đánh giá chất lượng nước của 60 hộ dân

đang sử dụng theo phương pháp cảm quan, cụ thể như sau:

Bảng 3.4. Nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm

do nước thải chăn nuôi lợn tại địa phương

Loại Nước mặt Nước ngầm

Mức độ Số phiếu Tỷ lệ (%) Số phiếu Tỷ lệ (%)

Rất ô nhiễm 37 61,7 10 16,67

Ô nhiễm nhẹ 15 25,0 20 33,33

Không ô nhiễm 8 13,3 30 50,0

Tổng 60 100 60 100

(Nguồn: Số liệu điều tra phỏng vấn, 5/2019)

Qua bảng 3.4 ta thấy rằng, hầu hết người dân trên địa bàn phường Hương

Sơn khi được điều tra đều đưa ra nhận định về nguồn nước mình đang sử

dụng cho sinh hoạt đang có dấu hiệu bị ô nhiễm. Đặc biệt là nguồn nước mặt

và nước ngầm. Tuy mức độ ô nhiễm tại mỗi khu vực điều tra là khác nhau và

cách nhìn nhận về chất lượng nguồn nước sử dụng cho sinh hoạt của người

dân cũng khác nhau:

Về nước mặt: Có 37/60 hộ (chiếm 61,7%) số hộ điều tra cho rằng nguồn

nước mặt mà họ đang sử dụng rất ô nhiễm ; 15/60 hộ (chiếm 25,0%) số hộ điều

tra cho rằng nguồn nước mặt có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ và có 8/60 hộ (chiếm

13,3%) số hộ điều tra cho rằng nguồn nước mặt không bị ô nhiễm.

Về nước ngầm: Có 10/60 hộ (chiếm 16,67%) số hộ điều tra cho biết

nguồn nước họ đang sử dụng rất ô nhiễm, 20/60 hộ (chiếm 33,33%) số hộ

điều tra cho biết nguồn nước họ đang sử dụng ô nhiễm nhẹ và 30/60 hộ

(chiếm 50,00%) số hộ điều tra cho biết nguồn nước họ sử dụng chưa có dấu

hiệu bị ô nhiễm.

53

Theo kết quả đánh giá thì mức độ đánh giá của người dân về tình trang ô

nhiêm do nước thải chăn nuôi là tương đối cao do vùng khảo sát không có nước

máy chủ yếu là nước giếng. Tuy nhiên, khi hỏi các hộ gia đình có mang mẫu

nước đi phân tích đánh giá và kiểm tra hay không thì có đến 56/60 hộ chiếm

93,33% là không phân tích mẫu nước sinh hoạt của gia đình còn 4/60 hộ chiếm

6,67% là mang mẫu nước đi phân tích. Điều này chứng tỏ mặc dù nhận thức

của người dân về ô nhiễm nước phải do chăn nuôi là có nhưng để kiểm tra và

đánh giá mức độ ô nhiễm do nước thải chăn nuôi đối với nước sinh hoạt của gia

đình còn chưa cao.

3.2.2. Kết quả điều tra các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi

Để đánh giá biện pháp quản lý chất thải chăn nuôi tại các trang trại tại thị

xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên chúng tôi cũng tiến hành làm phiếu điều tra

(mẫu phiếu tại mục lục) và thực hiện với tổng số 60 hộ dân. Kết quả như sau:

Bảng 3.5. Các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi

TT Nước thải chăn nuôi Số hộ Tỷ lệ %

I. Nguồn tiếp nhận

1 Cống thải chung 15 25,0

2 Ngấm xuống đất 15 25,0

3 Bể Biogas 30 50,0

4 Tổng 60 100

II. Hệ thống xử lý nước thải

6 Bể Biogas 38 63,3

7 Tách lấy phân 15 25,0

8 Không xử lý 0 0

9 Hệ thống xử lý khác 7 11,7

10 Tổng 60 100

(Nguồn: Số liệu điều tra phỏng vấn, 5/2019)

Qua kết quả điều tra phỏng vấn, dựa trên bảng 3.5 các nguồn tiếp nhận

và hệ thống xử lý nước thải trong chăn nuôi và biểu đồ trên ta thấy:

54

+ Nguồn tiếp nhận: nước thải được vào cống thải chung chiếm 25%,

nước thải trong chăn nuôi được người dân thải tràn ra vườn rồi ngấm xuống đất

với tỷ lệ 25% hộ gia đình, số hộ gia đình còn lại thải vào bể biogas chiếm 50%,

thải ra ruộng hoặc xây một hố chứa cho nước thải ngấm sang dùng làm phân

bón cho rau, cây trồng. Nước thải trong chăn nuôi ngấm xuống đất sẽ gây ô

nhiễm nguồn nước ngầm.

+ Hệ thống xử lý nước thải: có 38/60 hộ gia đình xử lý nước thải chăn nuôi

bằng bể biogas chiếm 63,3%, 15/60 hộ gia đình xử lý nước thải chăn nuôi bằng

cách tách lấy phân chiếm 25%, còn lại 7/60 hộ gia đình xử lý nước thải chăn nuôi

bằng cách khác.

Chúng tôi lấy kết quả nước thải trước và sau xử lý của 4 trang trại có hệ

thống xử lý nước thải theo bằng biogas để đánh giá mức độ xử lý kết quả trình bày

tại bảng 3.6.

Bảng 3.6. Hiệu quả xử lý nước thải theo các hình thức xử lý bằng biogas đang

áp dụng tại 4 trang trại chăn nuôi lợn thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên

TT1

TT 2

TT 3

TT 4

QCVN

QCVN

Chỉ tiêu Đơn vị

Trước

Sau

Trước

Sau

Trước

Sau

Trước

Sau

08-2015

62-2016

xử lý

xử lý

xử lý

xử lý

xử lý

xử lý

xử lý

xử lý

-

5,5 - 9 5,5 - 9 5,40 5,71

5,25 5,54 5,39

5,57 5,23

5,50

pH

mg/l

15

100 38,08 1,02 26,32 2,72 21,28 4,96 37,52 15,60

BOD5

COD

mg/l

30

300 54,40 2,40 41,72 7,20 30,40 22,80 53,60 28,00

DO

mg/l

> 4

-

2,96 6,42

2,29 4,75 2,35

4,54 2,98

4,46

TSS

mg/l

50

150 84,00 35,00 88,00 38,00 89,00 42,00 98,00 51,00

Tổng N

mg/l

-

150 125,58 54,52 119,63 52,64 123,67 57,39 134,62 75,67

Tổng P

mg/l

0,3

-

1,19 0,14

1,25 0,19 1,23

0,29 1,22

0,31

Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 15x103 9,3x102 17x103 11x102 13x103 3,2x103 14x103 5,1x103

Kết quả bảng 3.6 cho thấy độ pH nước thải của 4 trang trại trước xử lý

đều thấp hơn so với tiêu chuẩn cho phép (dao động từ 5,23 – 5,40). Kết quả xử

55

lý thông qua hệ thống biogas cho thấy pH có tăng nhẹ cụ thể là TT1 từ 5,40 tăng

lên 5,71; TT2 từ 5,25 tăng lên 5,54; TT3 từ 5,39 tăng lên 5,57; TT4 từ 5,23 tăng

lên 5,50. Tuy đã đạt được tiêu chuẩn cho phép nhưng chỉ số pH vẫn thấp.

Chỉ tiêu BOD5 theo QCVN 62-2016 là 100 mg/l so với các mẫu nước

thải trước và sau xử lý đều nằm trong ngưỡng cho phép. Tuy nhiên, so với

QCVN 08-2015 là dưới 15 mg/l thì cả bốn trang trại đều không đạt tiêu chuẩn

cho phép đối với nước trước khi xử lý (BOD5 dao động từ 21,28 – 38,08 mg/l)

kết quả xử lý bằng hệ thống biogas thì TT1 là 1,02 mg/l và TT2 là 2,72 mg/l và

TT3 là 4,96 mg/l so với QCVN 08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép.

Riêng TT4 chỉ tiêu BOD5 là 15,60 mg/l vượt quá 0,60 mg/l so với tiêu chuẩn

cho phép. Nếu đánh giá mức độ xử lý thì TT1 là 97,32%; TT2 là 89,67%; TT3

là 76,69% và TT4 là 58,42%.

Chỉ tiêu COD trước khi xử lý của 4 trang trại nằm trong mức 30,40 –

54,40 mg/l so với QCVN 62-2016 đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép

là dưới 300 mg/l. Nhưng so với QCVN 08-2015 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép

là dưới 30 mg/l. Sau khi xử lý của mẫu nước thải của bốn trang trại so với QCVN

08-2015 đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép là dưới 30 mg/l. Trong đó kết quả xử

lý của TT1 là 95,59%; TT2 là 82,74% ; TT3 là 76,69% và TT4 là 47,76%.

Theo QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu DO trong nước thải phải đạt từ 4 mg/l

trở lên. Như vậy, trước khi xử lý cả bốn trang trại đều chưa đạt mức cho phép.

Sau khi xử lý thì chỉ số DO của TT1 tăng 2,17 lần; TT2 tăng 2,07 lần; TT3 tăng

1,93 lần và TT4 tăng 1,50 lần. Chỉ số DO trong nước thải của 4 trang sau khi

xử lý đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải trước xử lý đều vượt quá ngưỡng cho

phép của QCVN 08-2015 là dưới 50 mg/l. Sau khi xử lý thì chỉ tiêu TT1 giảm

58,33%. TT2 giảm 56,82%; TT3 giảm 52,81% và đều nằm trong giới hạn cho

phép. Riêng TT4 giảm 47,96% tương ứng với 51 mg/l vẫn cao hơn tiêu chuẩn

cho phép. Nếu theo QCVN 62-2016 chỉ tiêu TSS trong nước thải đạt thấp hơp

56

150 mg/l nên mẫu nước của cả 4 trang trại sau khi xử lý thì đều nằm trong tiêu

chuẩn này.

Chỉ tiêu tổng N theo QCVN 08-2015 quy định là dưới 150 mg/l. Nếu

trước khi xử lý thì không có trang trại nào vượt ngưỡng cho phép. Tuy nhiên,

chỉ số tổng P của cả 4 trang trại đều rất cao từ 119,63 – 134,62 mg/l. Sau khi xử

lý tổng N trong mẫu nước thải của TT1 là 54,52 mg/l giảm 56,59%; TT2 là

52,64 mg/l giảm 56,00%; TT3 là 57,39 mg/l giảm 53,59% và TT4 là 74,67

mg/l giảm 74,59%.

Chỉ tiêu tổng P theo QCVN 08-2015 quy định là dưới 0,3 mg/l nếu so

sánh với mẫu nước thải trước khi xử lý thì các trang trại khác đều vượt quá

mức cho phép. Sau khi xử lý qua hệ thống biogas thì chỉ tiêu tổng P của mẫu

nước thải TT1 là 0,14 mg/l giảm 88,24%; TT2 là 0,19 mg/l giảm 84,80% và

TT3 là 0,29 mg/l giảm 76,42% những trang trại này đều nằm trong giới hạn cho

phép so với QCVN08-2015. Tổng P trong mẫu nước thải TT4 sau khi xử lý là

0,31 mg/l giảm 74,59% những vẫn vượt quá 0,01 mg/l so với QCVN08-2015.

Chỉ tiêu coliform theo QCVN 08-2015 là 7,5x103 MPN/100ml và theo

QCVN 62-2016 là 5x123 MPN/100ml so với mẫu nước thải trước khi xử lý thì

cao các trang trại đều chưa đạt yêu cầu cho phép. Kết quả sau khi xử lý thì TT1

giảm 93,80% tương ứng 9,3x102 MPN/100ml; TT2 giảm 93,53% tương ứng

11x102 MPN/100ml; TT3 giảm 97,54% tương ứng 3,2x103 MPN/100ml và TT4

giảm 96,36% tương ứng 5,1x103 MPN/100ml cao hơn một chút so với tiêu

chuẩn cho phép.

So sánh với nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh Huệ (2012) [9] về đánh

giá hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi bằng hệ thống biogas tại thành phố

Thái Nguyên thì chỉ tiêu pH, DO, Pb nằm trong giới hạn cho phép. Hàm lượng

N tổng số, P tổng số, hàm lượng COD, BOD5 là vượt tiêu chuẩn cho phép. Hay

nghiên cứu của Đào Thị Huyền Trang (2016) [25] đánh giá hiện trạng xử lý

nước thải chăn nuôi bằng hệ thống biogas tại phường Hương Sơn thành phố

57

Thái Nguyên thì các chỉ tiêu COD, BOD5 và tổng N đều vượt quá giới hạn cho

phép. Một kết quả nghiên cứu khác của Lê Thùy Dương (2012) [6] cũng cho

biết tình hình sử dụng hệ thống biogas tại huyện Yên Phong tỉnh Bắc Ninh thì

đều có các chỉ tiêu COD, BOD5, tổng N và tổng P đều vượt quá giới hạn cho

phép. Như vậy so với kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi qua hệ thống

xử lý biogas tại huyện Phổ Yên tỉnh Thái Nguyên thì hiệu quả xử lý chưa cao

cần phải tăng cường thêm các khâu xử lý khác mới đảm bảo tiêu chuẩn nước

thải ra môi trường.

Như vậy, đối với mẫu nước thải trước khi xử lý thì nhiều chỉ tiêu chưa

đạt được tiêu chuẩn cho phép để thải ra môi trường. Các trang trại đã áp dụng

hệ thống xử lý biogas nhằm mang lại hiệu quả tốt nhất. Tuy nhiên, hệ thống

biogas của mỗi trại trác nhau (thiết kế xây dựng khác nhau) nên hiệu quả xử lý

cũng khác nhau. Nhìn vào kết quả xử lý có thể thấy TT1 có hiệu quả xử lý tốt

nhất sau đó đến TT2 và TT3 cuối cùng là TT4 có hệ thống xử lý không được

tốt. Tuy nhiên, nếu so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước thải

chăn nuôi thì cả 4 trang trại vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu cần phải có biện

pháp hữu hiệu hơn nữa.

3.3. Khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver trong

mô hình thí nghiệm

Để cải thiện chất lượng nước và hạn chế tình trạng ô nhiễm đối với nước

thải chăn nuôi trên địa bàn thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên tôi đãtiến hành

nghiên cứu khả năng sinh trưởng trong nước thải chăn nuôi sau bểbiogas bằng

cỏ Vetiver. Từ việc đánh giá hiện trạng và kiểm tra hàm lượng các thông số ô

nhiễm trong nước thải từ các trang trại, chúng tôi tiến hành bố trí thí nghiệm

trên cơ sở sử dụng kết hợp phương pháp hiện đang được áp dụng tại các trang

trại ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên, từ đó là kết hợp giữa xử lý biogas

hoặc bể lắng với trồng cỏ Vetiver. Thí nghiệm được tiến hành trên mẫu nước

58

thải của TT4 có mức độ ô nhiễm cao nhất. Sau khi tiến hành đã thu được kết

quả khả quan.

3.3.1. Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver

Kết quả nghiên cứu khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ Vetiver trong

mô hình thí nghiệm cho thấy, cỏ có thể sinh trưởng và phát triển. Điều này được

thể hiện qua sự thay đổi của các chỉ tiêu tăng trưởng như tỉ trọng sinh khối, chiều

dài rễ và chiều cao thân lá của cỏ Vetiver tại các lô thí nghiệm theo thời gian

nghiên cứu (bảng 3.8).

Bảng 3.8. Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver

trong ba tháng thí nghiệm

Đầu vào Đầu ra hệ Kênh nước Nội dung của hố thu thống biogas gần trang trại

Ban đầu 9,00 ± 0,00 9,00 ± 0,00 9,00 ± 0,00 Sinh

khối (g) Sau 1 tháng 17,65 ± 0,26 15,86 ± 0,17 13,75 ± 0,15

Ban đầu 9,49 ± 0,06 9,47 ± 0,05 9,48 ± 0,03 Chiều dài

rễ (cm) Sau 1 tháng 19,01 ± 0,20 19,89 ± 0,38 20,51 ± 0,29

Ban đầu 13,49 ± 0,03 13,49 ± 0,02 13,49 ± 0,01 Chiều cao

thân lá (cm) Sau 1 tháng 29,92 ± 0,31 28,54 ± 0,50 27,40 ± 0,64

Kết quả hình 3.8 cho thấy, sau 1 tháng tại ba vị trí khác nhau cho kết quả

sinh trưởng của cỏ Vetiver cũng khác nhau.

Sinh khối ban đầu của cỏ Vetiver ở 3 khu vực thí nghiệm là tương đương

nhau 9,00 g để đảm bảo độ đồng đều trong thí nghiệm. Kết quả sau 1 tháng

sinh khối của cỏ trồng tại kênh nước gần trang trại là 13,75 g đạt thấp nhất. Ở

khu vực đầu ra hệ thống biogas cỏ Vetiver có sinh khối cao hơn 15,86 g và Cỏ

Vetiver đạt cao nhất ở đầu vào của bể lắng 17,65 g. Qua kết quả có thể thấy cỏ

Vetiver thích nghi khá tốt đối với môi trường nước thải đồng thời khả năng

sinh trưởng của cây cũng phát triển theo các môi trường khác nhau.

59

Chiều dài rễ ban đầu khi đưa vào trồng tại các vị trí nước khác nhau cũng

tương đối đồng đều dao động từ 9,47 – 9,49 cm. Kết thúc 1 tháng chúng tôi tiến

hành đo lại thì chiều dài rễ của cỏ Vetiver trồng tại đầu vào của bể lắng, đầu ra

hệ thống biogas và kênh nước gần trang trại lần lượt là 19,01; 19;89 và 20,51 cm

như vậy có thể thấy theo sự phát triển của rễ và sinh khối phát triển trên các khu

vực trồng cỏ Vetiver thì ở đầu vào giá trị dinh dưỡng cao nên rễ phát triển ngắn

hơn so với đầu ra và kênh nước gần trang trại điều đó cũng tương ứng sinh khối ở

đầu vào cao hơn so với sinh khối ở đầu ra và kênh nước gần trang trại.

Chiều cao thân lá ban đầu của cỏ Vetiver ở 3 khu vực thí nghiệm là

tương đương nhau dao động trong khoảng 13,49 – 13,50 cm sau 1 tháng trồng

thì kết quả có sự thay đổi. Chiều cao của cỏ Vetiver trồng ở đầu vào của bể

lắng là 29,92 cm tăng 16,43 cm, Ở đầu ra của bể lắng chiều cao thân lá đạt thấp

hơn là 28,54 cm tăng 15,05 cm; chiều cao thân lá ở kênh nước gần trang trại đạt

thấp nhất 27,40 cm tăng 13,91 cm

Kết quả nghiên cứu về cỏ Vetiver phát triển tốt nhất trong môi trường bể

lắng sau đó mới đến bể biogas và cuối cùng là tại kênh nước. Theo như những

nghiên cứu trước đó, đối với môi trường nước thải chưa xử lý thì nồng độ chất

ô nhiễm cao sẽ tác động đến khả năng phát triển của cỏ Vetiver [37]. Nhưng do

kết quả phân tích nước thải cho thấy các chỉ tiêu COD, DO hay TSS chỉ ở độ

bình thường không quá cao khá phù hợp với sự phát triển của cỏ Vetiver. Theo

như các nghiên cứu về khả năng sinh trưởng thì cỏ Vetiver sinh trưởng tốt

trong môi trường có nồng độ COD từ 790 – 810 mg/l [37]. Các chỉ tiêu trong

nước thải chăn nuôi lợn có hàm lượng N, P cao là nguồn dinh dưỡng cung cấp

cho cây.Trong khi các chất ô nhiễm như COD, TSS có thể ức chế sự phát triển

thì hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi lại giúp cây trồng phát

triển tốt hơn. Nên phân tích các chỉ số nước thải của ba môi trường trồng cỏ thì

nước thải của đầu vào hố thu là môi trường tốt nhất cho cỏ Vetiver phát triển

sau đó đến môi trước nước thải sau biogas và cuối cùng là kênh nước gần trang

60

trại. Theo Nguyễn Tuấn Phong, Dương Thúy Hoa (2004) [21]cho biết cỏ

vetiver sống và sinh trưởng tốt trong môi trường nước thải chăn nuôi lhối lượng

tươi (tăng 96%), chiều dài lá (tăng 135%),chiều dài rễ tăng (85%) thì kết quả

của chúng tôi gần như tương đương.

3.3.2. Khả năng cải thiện chất lượng nước của cỏ Vetiver

3.3.2.1. Khả năng cải thiện chất lượng nước tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver

Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver để

xử lý nước thải tại đầu vào hố thu của trang trại lợn được trình bày như sau:

Bảng 3.10. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn

tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver

QCVN QCVN Đối Trước Sau TT Chỉ tiêu Đơn vị 08-2015 62-2016 chứng trồng cỏ trồng cỏ

- 5,5 - 9 5,5 - 9 6,83 5,23 6,12 pH 1

mg/l 15 100 3,20 37,52 23,14 2 BOD5

mg/l 30 300 5,20 53,60 41,89 COD 3

mg/l > 4 - 0,78 2,98 3,36 DO 4

mg/l 50 150 78,20 98,00 76,12 TSS 5

mg/l - 150 38,98 134,62 102,41 6 Tổng N

mg/l 0,3 - 0,11 1,22 1,03 7 Tổng P

8 Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 36 14x103 8x103

61

Hình 3.4. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm

khi trồng cỏ Vetiver

62

Kết quả bảng 3.8 và hình 3.4 cho thấy các mẫu tại vào hố thu có độ pH

trung bình là 5,23 so với tiêu chuẩn cho phép là chưa đạt yêu cầu. Tuy nhiên,

sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 6,12 đạt tiêu chuẩn cho

phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016.

Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 37,52 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn theo

QCVN 08-2015. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 23,14 mg/l

nếu so với QCVN 08-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn tuy nhiên, chỉ số BOD5 cũng

giảm được 1,62 lần.

Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 53,60 mg/l. Sau khi trồng cỏ Vetiver

chỉ số này giảm xuống còn 41,89 mg/l. So với lô đối chứng thì chỉ số BOD5

trước khi trồng cỏ cao gấp 10,31 lần và sau khi trồng cỏ cao gấp 8,06 lần nhưng

vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 2,98 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn so với

QCVN 08-2015. Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng lên là 3,36

mg/l vẫn thấp hơn so với quy chuẩn cho phép.

Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 98,00 mg/l so với QCVN -

8-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép. Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ giảm

xuống là 76,12 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì chưa đạt yêu cầu.

Tổng N của mẫu nước tại đầu ra hệ thống biogas trước khi trồng cỏ là

134,62 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép nhưng

vẫn ở mức cao. Kết quả sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã

giảm còn 102,41 mg/l và thấp hơn so với lô đối chứng (38,98 mg/l).

Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là

1,22 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau khi sử

dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm còn 1,03 mg/l vẫn cao hơn 0,73 mg/l so

với tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 14x103

MPN/100ml vượt quá tiêu chuẩn so với QCVN.Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã

làm giảm xuống còn 8x103nhưng vẫn cao hơn so với quy chuẩn cho phép.

63

Như vậy, kết quả sử dụng cỏ Vetiver để xử lý nước thải chăn nuôi tại đầu

vào hố thu của TT4 cũng cho kết quả tốt. Tuy nhiên, kết quả này vẫn chưa đạt yêu

cầu đối với tiêu chuẩn nước thải cần phải xử lý thêm mới đảm bảo tiêu chuẩn thải

ra môi trường.

3.3.2.2. Khả năng cải thiện chất lượng nước tại đầu ra hệ thống biogas của

cỏ Vetiver

Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver

để xử lý nước thải tại đầu ra hệ thống biogas của trang trại lợn được trình bày

như sau:

Bảng 3.10. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn

tại đầu ra hệ thống biogas của cỏ Vetiver

QCVN QCVN Đối Trước Sau TT Chỉ tiêu Đơn vị 08-2015 62-2016 chứng trồng cỏ trồng cỏ

- 5,5 - 9 5,5 - 9 6,83 5,34 7,39 1 pH

mg/l 15 100 3,20 18,48 10,5 2 BOD5

mg/l 30 300 5,20 35,60 12,23 3 COD

mg/l > 4 - 0,78 4,15 4,79 4 DO

mg/l 50 150 78,20 64,00 30,25 5 TSS

mg/l - 150 38,98 85,26 37,59 6 Tổng N

mg/l 0,3 - 0,11 0,39 0,23 7 Tổng P

133 8 Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 36 7,6x103

64

Hình 3.5. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm

khi trồng cỏ Vetiver

65

Kết quả bảng 3.9 và hình 3.5 cho thấy các mẫu tại đầu ra hệ thống biogas

có độ pH trung bình là 5,34 so với tiêu chuẩn cho phép là chưa đạt yêu cầu.

Tuy nhiên, sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 7,39 đạt tiêu

chuẩn cho phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016.

Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 18,48 mg/l cao hơn so với tiêu chuẩn

cho phép của QCVN 08-2015. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống

còn 10,50 mg/l đạt tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 35,60 mg/l. Sau khi trồng cỏ Vetiver

chỉ số này giảm xuống còn 12,23 mg/l. So với lô đối chứng thì chỉ số

BOD5trước khi trồng cỏ cao gấp 6,85 lần và sau khi trồng cỏ cao gấp 2,35 lần

nhưng vẫn nằm trong tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 4,15 mg/l đủ tiêu chuẩn so với QCVN

08-2015. Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng lên là 4,79 mg/l.

Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 64,00 mg/l so với QCVN -8-

2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép. Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ giảm

xuống là 30,25 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì đạt tiêu chuẩn cho phép.

Tổng N của mẫu nước tại đầu ra hệ thống biogas trước khi trồng cỏ là

85,26 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Kết quả

sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm còn 37,59 mg/l và

thấp hơn so với lô đối chứng (38,98 mg/l). Như vậy, hiệu quả sử xử lý N tổng

số của cỏ Vetiver trong tại đầu ra của hệ thống biogas vẫn cho kết quả tốt.

Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là

0,39 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau khi sử

dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm còn 0,23 mg/l đạt tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 7,6x103

MPN/100ml vượt quá tiêu chuẩn so với QCVN. Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã

làm giảm chỉ tiêu coliform tương đối mạnh chỉ còn 133 MPN/100ml so với mẫu

đối chứng thì cao hơn 3,69 lần. Như vậy, cỏ Vetiver vẫn cho kết quả xử lý tốt.

66

Nhận xét: Kết quả xử lý nước thải tại đầu ra của bể biogas của TT4 chưa

thật sữ tốt thành phần nước thải thải ra đều chưa đạt yêu cầu cho phép. Sau khi sử

dụng cỏ Vetiver để xử lý tiếp thì thành phần nước thải đã đạt tiêu chuẩn cho phép

để thải ra môi trường. Như vậy, cỏ Vetiver cho kết quả xử lý nước thải rất tốt.

3.3.2.3. Khả năng cải thiện chất lượng nước tại kênh nước gần trang trại của

cỏ Vetiver

Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver

để xử lý nước thải tại kênh nước gần TT4 được trình bày như sau:

Bảng 3.9. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn

tại kênh nước gần trang trại của cỏ Vetiver

QCVN QCVN Đối Trước Sau TT Chỉ tiêu Đơn vị 08-2015 62-2016 chứng trồng cỏ trồng cỏ

5,5 - 9 5,5 - 9 6,83 5,50 7,68 - 1 pH

15 100 8,28 15,60 3,20 mg/l 2 BOD5

30 300 28,00 10,47 5,20 mg/l 3 COD

> 4 - 4,46 4,98 3,78 mg/l 4 DO

50 150 78,20 51,00 22,85 mg/l 5 TSS

- 150 38,98 75,67 27,75 mg/l 6 Tổng N

0,3 - 0,11 0,31 0,21 mg/l 7 Tổng P

8 Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 36 5,1x103 62

67

Hình 3.6. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm

khi trồng cỏ Vetiver

68

Kết quả bảng 3.10 và hình 3.6 cho thấy các mẫu tại kênh nước gần TT4

có độ pH trung bình là 5,50 so với tiêu chuẩn cho phép là đạt yêu cầu nhưng

vẫn thấp. Tuy nhiên, sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 7,68

so đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016. So với lô

đối chứng thì kết quả xử lý pH vẫn cao hơn nhưng đều nằm trong tiêu chuẩn

cho phép.

Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 15,60 mg/l so với QCVN 08-2015 thì

chỉ tiêu này chưa đạt tiêu chuẩn. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm

xuống còn 8,28 mg/l và năm trong tiêu chuẩn cho phép.

Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 28,00 mg/l so với QCVN 08-2015 thì

chỉ tiêu này đã đạt tiêu chuẩn nhưng chỉ tiêu COD vẫn còn khá cao. Sau khi

trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 10,47 mg/l đủ tiêu chuẩn theo

QCVN 08-2015.

Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 4,46 mg/l so với QCVN 08-2015 thì

chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng

lên là do sự cung cấp oxy của cây xuống bộ phận rễ, xung quanh vùng rễ, đồng

thời cung cấp một lượng oxy cho các vi sinh vật hiếu khí phát triển, làm tăng

hiệu quả xử lý của các công thức trồng cây, tạo điều kiện để xử lý nước thải tốt

hơn. Tuy nhiên chỉ số DO sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ đạt 4,98 mg/l.

Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 51,00 mg/l so với QCVN

-8-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép. Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ là

22,85 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì đạt yêu cầu.

Tổng N của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là

75,67 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Kết quả

sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm 2,37 lần so với trước

khi trồng cỏ, so với mẫu đối chứng giảm 1,40 lần. Như vậy, hiệu quả xử lý N

tổng số của cỏ Vetiver là tương đối tốt.

69

Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là

0,31 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau khi sử

dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm 1,88 lần. Hàm lượng này so với QCVN

08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên, cỏ Vetiver đã làm giảm P

tổng số trong mẫu nước thải của kênh nước gần trang trại.

Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 5,1x103

MPN/100ml vẫn đạt tiêu chuẩn so với QCVN.Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã

làm giảm triệt để chỉ còn 62 MPN/100ml so với đối chứng vẫn cao hơn nhưng

không nhiều. Như vậy, hiệu quả sử dụng cỏ Vetiver trong việc làm giảm

coliform trong nước thải là tương đối tốt.

So sánh kết quả ứng dụng cỏ vetiver vào xử lý ô nhiễm môi trường nước

theo đề tài nghiên cứu “cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.): một giải pháp sinh

học cho xử lý nước thải” của Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh sau

16 ngày cỏ Vetiver có khả năng xử lý nước thải tốt qua việc làm giảm BOD

(159mgO2/l) 79% so với 50% đối chứng không trồng cỏ và hạn chế quá trình

phát triển của tảo trong quá trình xử lý, ngoài ra cỏ vetiver đạt được hiệu suất

xử lý khá cao đến 91% đối với nitrogen và 85% đối với phosphorus trong nước

thải nuôi lợn [1]. Hay kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong, Dương

Thúy Hoa (2004) [21] cũng cho biết mô hình cỏ Vetiver có hiệu suất xử lý

BOD5 là 91,04%, chỉ số P tổng là 69,44%, chỉ số N tổng là 69,34%[17] thì kết

quả nghiên cứu của chúng tôi gần như tương đương.

3.4. Đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ các trang trại chăn nuôi lợn

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver làm sạch nước thải

chăn nuôi lợn từ các hình thức xử lý khác nhau cho thấy để đảm bảo việc nước

thải đạt tiêu chuẩn khi thải ra môi trường hoặc sử dụng cho các mục đích như

ao nuôi cá hoặc nước tưới thì cần kết hợp biện pháp xử lý biogas hoặc bể lắng

với thực vật thủy sinh.

70

Từ khảo sát tại các trang trại, chúng tôi đề xuất 02 mô hình xử lý nước

thải phù hợp với các trang trại ở Thái Nguyên:

1. Mô hình 1: Nước thải từ bể Biogas cần đưa vào hồ cách ly và xử lý

bằng cỏ Vetiver trong thời gian ít nhất 30 ngày.

Chuồng nuôi 2 Chuồng nuôi 1 Chuồng nuôi 3

Hầm Biogas

Bể trồng cỏ Vetiver

Xả ra môi trường

Hầm Biogas: Để thiết kế một hầm Biogas có nắp vòm cố định được chôn

dưới đất gồm có 3 phần chính nối tiếp nhau:

- Ngăn trộn: là nơi phân được trộn với nước trước khi đổ vào hầm phân hủy.

- Hầm phân hủy: là nơi phân và nước bị phân hủy lên men. Khí CH4 và

các loại khí khác sẽ sinh ra trong hầm này.

- Bể áp lực: dùng để thu nhận phân và bùn cặn

Bể trồng cỏ Vetiver: Để đảm bảo trồng cỏ vetiver trong 30 ngày nên

dung tích của bể tương đương với dung tích phần nước trong ngăn phân hủy bể

Biogas. Nhưng theo khuyến cáo, độ sâu của bể chỉ khoảng 50 – 60 cm để ánh

sáng có thể xuyên tới đạt khả năng xử lý cao.

71

2. Mô hình 2: Nước thải từ bể lắng cần đưa vào hồ cách ly và xử lý bằng

cỏ Vetiver trong 30 ngày.

Chuồng nuôi 2 Chuồng nuôi 1 Chuồng nuôi 3

Bể lắng

Bể trồng cỏ Vetiver

Xả ra môi trường

Trước tiên, nước thải từ các nguồn gia súc cho chảy vào hồ lắng, để chất

thải lắng xuống đáy.Sau vài ngày khi nước thải trong, cho chảy vào hồ mở có lục

bình.Mặt nước trong hồ được cây che phủ (mật độ khoảng 400 cây/hồ) sau đó cho

chảy vào hồ có chứa cỏ Vetiver.Hồ có thể chứa nước thải chuồng nuôi trong

khoảng thời gian 30 ngày để xử lý bằng cỏ Vetiver.dung tích của bể tương đương

với dung tích bể lắng. Độ sâu của bể chỉ khoảng 50 – 60 cm để ánh sáng có thể

xuyên tới đạt khả năng xử lý cao.

72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

- Chăn nuôi của Thị xã Phổ Yên đang phát triển theo hướng trang trại,

với 135 trang trại (năm 2018) nuôi tổng số gần 134.000 đầu lợn với 4 hệ thống

chính đang áp dụng ở các trang trại: VAC (Vườn – Ao – Chuồng), AC (Ao –

Chuồng) , CV (Chuồng – Vườn) và C (Chuồng), trong đó hệ thống VAC chiếm

ưu thế (42,86%).

- Biện pháp xử lý chất thải đang được áp dụng là xử lý bằng hầm ủ

biogas chiếm 54,2%; 25,7% là qua bể lắng; 8,6% thu gom phân riêng; đặc biệt

có đến 8,6% trang trại xả trực tiếp chất thải ra ngoài môi trường.

- Biện pháp xử lý nước thải: khoảng 25% số hộ xử lý qua bể biogas, còn lại

20% số trang trại cho thải trực tiếp vào áo cá, 15% số hộ dùng nước thải để tưới

cây và đặc biệt có đến 40% số hộ xả nước thải trực tiếp ra ngoài môi trường.

- Các trang trại mặc dù đã áp dụng các biện pháp xử lý nước thải như

biogas, ao lắng, sử dụng thực vật thủy sinh nhưng chất lượng nước thải dù có hàm

lượng chất ô nhiễm thấp hơn nước thải không xử lý vẫn chưa đạt tiêu chuẩn.

- Hiệu quả xử lý nước thải của cỏ Vetiver đã làm giảm đáng kể hàm

lượng các chất gây ô nhiễm môi trường nước.

+ Nước thải đầu vào hố thu sau 30 ngày xử lý, các chỉ tiêu pH, tổng N và

tổng P đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015/BNN-PTNT và QCVN 62-2016/BNN-

PTNT. Các chỉ tiêu còn lại chưa đạt tiêu chuẩn cho phép.

+ Nước thải đầu ra hố ủ Biogas và nước thải tại kênh nước gần trang trại

sau 30 ngày xử lý, các chỉ tiêu pH, BOD5, COD, DO, TSS, tổng N, tổng P và

coliform đều đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015/BNN-PTNT và QCVN 62-

2016/BNN-PTNT.

- Với điều kiện hiện có của các trang trại hiện nay, để có chất lượng

an toàn khi thải ra môi trường thì nước thải sau khi qua bể biogas hoặc ao

73

lắng nên dẫn qua bể nuôi trồng Vetiver khoảng 30 ngày rồi mới thải ra

ngoài môi trường.

2. Kiến nghị

- Cần có biện pháp tuyên truyền, kiểm tra việc thực hiện đảm bảo vệ sinh

môi trường tại các trang trại chăn nuôi một cách thường xuyên.

- Việc xử lý các chất gây ô nhiễm trong nước thải ở các trang trại chăn

nuôi bằng cỏ Vetiver góp phần làm giảm đáng kể lượng chất gây ô nhiễm. Đề

nghị tiếp tục nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của cỏ Vetiver, các phương

pháp thu gom xử lý thân cỏ Vetiver, mật độ trồng cỏ Vetiver cũng như kích

thước bể xử lý phù hợp sao cho đạt hiệu quả cao trong xử lý

74

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tài liệu tiếng việt

1. Phạm Ngọc Vân Anh, Phạm Hồng Đức Phước, Lê Quốc Tuấn (2002), “Cỏ

Vetiver: Giải pháp sinh học cho xử lý nước thải, Tập san khoa học kỹ

thuật nông lâm nghiệm”, số 1/2002, Đại học Nông lâm TP. Hồ Chí Minh,

trang 33-39.

2. Bộ Tài nguyên & Môi trường (2014), Luật Bảo vệ môi trường năm 2014,

Nxb Lao động - Xã hội

3. Lê Văn Bình (2007), “Nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh trong nông

nghiệp và tác động đến môi trường ở Thừa Thiên Huế”, Tạp chí Nông

nghiệp và Phát triển nông thôn (số 7), trang 3-4.

4. Trương Thanh Cảnh (2010). Kiểm soát ô nhiễm môi trường và sử dụng

kinh tế chất thải chăn nuôi, NXB Khoa học và kỹ thuật.

5. Cục chăn nuôi - Viện KH&CN Môi trường (2009), “Khảo sát đánh giá các

loại mô hình khí sinh học quy mô vừa”, Báo cáo tổng hợp kết quả triển

khai, Hà Nội.

6. Lê Thùy Dương (2012), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi

bằng bãi lọc ngầm trồng cây tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh, Luận

văn thạc sinh khoa học môi trường, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

7. Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn

Ngọc Minh (2004), Một số phương pháp phân tích môi trường, Nxb Đại

học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

8. Đinh Thị Đương (2016), Đánh giá hiệu quả mô hình xử lý nước thải chăn

nuôi lợn bằng công nghệ Saibon Nhật Bản, Luận văn thạc sĩ khoa học môi

trường, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

9. Nguyễn Thị Minh Huệ (2012), Đánh giá hiện trạng và nghiên cứu sử

dụng Bèo tây xử lý nước thải chăn nuôi lợn tại thành phố Thái Nguyên,

Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

75

10. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Quýnh, Nguyễn Quốc Việt (2007), Chỉ thị

sinh học môi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

11. Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc

Hiệp, Cái Văn Tranh (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón,

cây trồng, Nxb Giáo dục, Hà Nội.

12. Phạm Thị Phương Lan (2007) Giáo trình dịch tễ và vệ sinh môi trường

chăn nuôi, Trường đại học Nông Lâm- Đại học Thái Nguyên

13. Phạm Thị Ngọc Lan (2013), Bài giảng Công nghệ môi trường, Đại học

Thủy Lợi HàNội.

14. Nguyễn Thị Hoa Lý (1994). Nghiên cứu các chỉ tiêu nhiễm bẩn chất thải chăn

nuôi heo tập trung và áp dụng một số biện pháp xử lý, Luận án phó tiến sĩ

khoa học nông nghiệp, Đại học nông lâm TP. Hồ Chí Minh.

15. Đỗ Thành Nam (2008), Khảo sát khả năng sinh Gas và xử lý nước thải Heo

của hệ thống Biogas phủ nhựa HDPE, Luận án phó tiến sĩ khoa học nông

nghiệp, Đại học nông lâm TP. Hồ Chí Minh.

16. Trương Thị Nga, Hồ Liên Huệ, Trương Hoàng Đan, Nguyễn Xuân Lộc và

Nguyễn Công Thuận, “Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng Sậy

(Phragmites spp.)”, Kỷ yếu hội nghị khoa học _ Phát triển bền vững vùng

đồng bằng sông Cửu Long sau khi Việt Nam gia nhập tổ chức Thương

mại quốc tế (WTO)-Đại học Cần Thơ, tháng 10/2007, trang 273-279.

17. Ngô Thị Tuyết Nga (2013), Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn

nuôi bằng bãi lọc ngầm trồng cây, Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường,

Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

18. Niên giám thống kê Thái Nguyên (2009).

19. Nguyễn Thị Hồng Nhung (2011), Thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi

tại thành phố Thái Nguyên và biện pháp xử lý bằng thực vật thủy sinh,

Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường, Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.

20. Sở TN và MT Bắc Ninh (2012), Báo cáo quan trắc môi trường tỉnh Bắc Ninh.

76

21. Nguyễn Tuấn Phong, Dương Thý Hoa (2004), “Nghiên cứu khả năng xử

lý nước thải chăn nuôi heo bằng cỏ Vetiver và Lục Bình-xây dựng mô

hình xử lý nước thải ô nhiễm chất hữu cơ từ các trại chăn nuôi”, Kỷ yếu

các ĐT-DA KHCN giai đoạn 2001-2005

22. Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997), Sản xuất khí đốt (biogas)

bằng kỹ thuật lên men kỵ khí, Nxb Nông nghiệp.

23. Phạm Ngọc Thạch (2011), “Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi”, Luận

văn thạc sĩ khoa học môi trường, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội.

24. Paul Trong, Tran Tan Văn, Elise Pinner (2007), hướng dẫn kỹ thuật và

ứng dụng công nghệ cỏ Vetiver giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trường

25. Đào Thị Huyền Trang (2016), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi

sau bể Biogas bằng thực vật thủy sinh tại phường Hương Sơn, thành

phố Thái Nguyên, Luận văn thạc sĩ khoa học môi trường, Đại học Nông

Lâm Thái Nguyên

26. Trần Văn Tựa, Nguyễn Đức Thọ, Đỗ Tuấn Anh, Nguyễn Trung Kiên và

Đặng Đình Kim (2007), “Sử dụng cây cỏ Vetiver trong xử lý nước thải

chứa Cr và Ni theo phương pháp vùng rễ”, Tạp chí Khoa học và Công

nghệ (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), tập 46 (6a), tr. 40 - 45.

27. Vũ Đình Tôn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy (2008), “Đánh giá hiệu quả

xử lý chất thải bằng bể biogas của một số trang trại chăn nuôi lợn vùng

đồng bằng sông Hồng”, Tạp chí Khoa học và phát triển trường Đại học

Nông nghiệp Hà Nội, (6). tr. 50 - 55.

28. Trung tâm tư vấn và công nghệ môi trường (2011), Báo cáo tổng kết dự

án “Xây dựng mô hình xử lý nước thải chăn nuôi lợn góp phần bảo vệ môi

trường lưu vực sông Nhuệ-Đáy”.

29. Vincent Prophyre, Cirad, Nguyễn Quế Côi, NIAH (2006),Thâm canh chăn

nuôi lợn, quản lý chất thải và bảo vệ mô trường, Nxb Prise.

77

II. Tài liệu tiếng Anh

30. Ash R. and Truong, P. (2003), The use of Vetiver grass wetland for

sewerage treatment in Ôxtralia, Proc. Third International Vetiver

Conference, Guangzhou, China, Oct. 2003

31. Chomchalow, N. (2006), Review and Update of the Vetiver System R&D

in Thailand, Proc, Regional Vetiver Conference, Cantho, Vietnam.

32. Liao Xindi, Shiming Luo, Yinbao Wu and Zhisan Wang (2003), Studies

on the Abilities of Vetiveria zizanioides and Cyperus alternifolius for Pig

Farm Wastewater Treatment, Proc, Third International Vetiver

Conference, Guangzhou, China, October 2003

33. Luu Thai Danh, Le Van Phong. Le Viet Dung and Truong, P. (2006),

Wastewater treatment at a seafood processing factory in the Mekong delta,

Vietnam, Presented at this conference.

34. Mekonnen Alemu (2000), Erosion Control in Agricultural Areas: An

Ethiopian Perspective, Proceedings, The Second International Conference

on Vetiver, Thailand, pp. 128.

35. Naufal A.Al-Masri, (1999), Iraq Country Report, Project for the

Preparation of Sourcebook for Alternative Technologies for Freshwater

Augmentation in West

36. Norman Terry, Gary Bañuelos (2000), Phytoremediation of contaminated

Soil and Water, CRC Press LLC, the United States of America.

37. Negisa Darajeh, Azni Idris, Paul Truong, Astimar Abdul Aziz, Rosenani

Abu Bakar and Hasfalina Che Man (2014), Phytoremediation Potential of

Vetiver System Technology for Improving the Quality of Palm Oil Mill

Effluent, Advances in Materials Science and Engineering Volume 2014,

Article ID 683579, 10 pages

38. Raskin & Ensley (2000), Phytoremediation of Toxic Metals: Using Plants

to Clean up the Environmental, John Wiley & Sons, Inc., NewYork.

78

39. Truong, P.N. and Hart, B. (2001), Vetiver system for wastewater

treatment, Technical Bulletin No. 2001/2, Pacific Rim Vetiver Network,

Royal Development Projects Board, Bangkok, Thailand.

40. Van der Eerden et al (1998), agenvpolicy.aers.psu.edu/BeckerGravesAm -

Hoa Kỳ.

41. Weiwen Lin, Biqing Wang, and Fuhe Luo (2003), Study on Vetiver’s

Purification for Wastewater from Pig Farm Xuhui Kong, Guangdong

Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640,China.

III. Tài liệu Web

42. Dùng cỏ xử lý nước rác, nguồn http://www.bienphong.com.vn

43. Trần Mạnh Hải (2009), Giải pháp công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn

bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện Việt

Nam,http://www.hce.edu.vn/hsv/showthread.php?50675.

44. Đào Lệ Hằng (2007), Vòng luẩn quẩn:”chăn nuôi gây ô nhiễm – ô nhiễm

hại chăn nuôi”,http://nongnghiep.vn/nongnghiepvn/72/13/45/1245/Vong-

luanquan-chan-nuoi-gay-o-nhiemo-nhiem-hai-chan-nuoi.aspx

45. Hữu Hoài (2012), Thu gom, xử lý chất thải chăn nuôi: Vẫn ngoài tầm

kiểm soát, Hà Nội Mới Online

,http://hanoimoi.com.vn/newsdetail/Moitruong/555694/thu-gom-xu-ly-

chat-thai-chan-nuoi-van-ngoai-tam-kiemsoat.htm.

46. Đào Phương (2012), Giải pháp mới giảm ô nhiễm môi trường nông

thôn,Báo Nhân dân Điện tử

,http://www.nhandan.org.vn/cmlink/nhandandientu/thoisu/kinh-te/kinh-t-

tinchung/gi-i-phap-m-i-gi-m-o-nhi-m-moi-tr-ng-nong-thon-

1.344448?mode=print.

47. Sutton et al (1993), www.apis.ac.uk/overview/overview_NH3

48. Thông tin gia cầm – Hiệp hội chăn nuôi gia cầm Việt Nam số 1 – 2007

,http://www.trungtamqlkdg.com.vn/Index.aspx?urlid=newsdetail&itemid=

409.

79

49. Trung tâm Nghiên cứu khoa học Nông vận, 2011, Kiểm soát ô nhiễm chăn

nuôi

,http://www.khoahocchonhanong.com.vn/modules.php?name=News&file=ar

ticle &sid=9217.

50. Paul Trương, Trần Tân Văn và Elise Pinners (2006), Cỏ Vetiver - hàng

rào giảm nhẹ thiên tai, bảo vệ môi trường, Mạng lưới Vetiver quốc tế,

http: www.vetiver.org/VNN-VSmanual.pdf

51. Xuân Hợp (2012), Xử lý ô nhiễm môi trường chăn nuôi: Vẫn loay hoay,

Bộ Tài nguyên và Môi trường Việt Nam,

http://www.monre.gov.vn/v35/default.aspx?tabid=428&CateID=24&ID=1

16766 &Code=V3C0116766.

80

PHỤ LỤC

I. Một số hình ảnh trong thí nghiệm

Hình 1: Lấy mẫu nước thải phân tích sau hố ủ Biogas

Hình 2: Lấy mẫu nước thải phân tích sau hố thu

PL1

Hình 3: Lấy mẫu nước thải phân tích kênh nước gần trang trại

Hình 4: Vườn ươm cỏ trong 2 tuần

PL2

Hình 5: Thí nghiệm trồng cỏ

Hình 6: Chuẩn độ phân tích 1 số chỉ tiêu

PL3

II. Một số mẫu phiếu điều tra

PHIẾU ĐIỀU TRA Tình hình chăn nuôi và mô hình sử dụng bể biogas tại phường Hương Sơn, thành phố Thái Nguyên

Xin Ông/bà vui lòng cho biết các thông tin về những vấn đề dưới đây. Cảm ơn ông bà ! (hãy trả lời hoặc đánh dấu  vào câu trả lời phù hợp với ý kiến của Ông/bà)

PHẦN I

THÔNG TIN CHUNG

1. Họ tên chủ hộ (hoặc người đại diện):..............................................................

2. Nghề nghiệp:........... Tuổi.......

Trình độ văn hoá.........................

Giới tính......... Dân tộc............ Địa chỉ: Tổ....... 3. ,Phường ……………., Xã……………, Tỉnh Thái Nguyên

4. Số điện thoại:...............................................

5. Số thành viên trong gia đình:.....................người

PL4

PHẦN II

TÌNH HÌNH CHĂN NUÔI VÀ MÔ HÌNH SỬ DỤNG BỂ BIOGAS 1. Theo Ông(Bà) nguồn nước hiện nay có bị ô nhiễm hay không?

Nếu bị ô nhiễm thì ở mức độ nào?

a. Nước mặt: Rất ô nhiễm  Ô nhiễm nhẹ  Không ô nhiễm 

b. Nước ngầm: Rất ô nhiễm  Ô nhiễm nhẹ  Không ô nhiễm 

c. Nước máy: Rất ô nhiễm  Ô nhiễm nhẹ  Không ônhiễm 

2. Gia đình Ông (Bà) có chăn nuôi không?

Có  không 

3. Nước thải do chăn nuôi được thải vào:

 Cống thải chung của địa phương

 Bể biogas

 Ngấm xuống đất

 Khác

4. Nhà Ông (Bà) có hệ thống xử lý nước thải trong chăn nuôi không?

Có  không 

Nếu có thì theo phương pháp:

Biogas  Tách lấy phân 

Hầm tự hoại  Phương pháp khác (nêu rõ)…………………. 

5. Gia đình ông, bà sử dụng chất đốt loại nào?

 Gas hóa lỏng  Biogas  Bếp củi  Bếp than

6. Theo ông/bà nhận thấy, nước thải chăn nuôi chưa qua xử lý đã gây ra tác

động tới môi trường xung quanh nơi ở của gia đình ở mức nào trong các thông

số sau:

a. Về ô nhiễm không khí: Có  không 

b, Về ô nhiễm nguồn nước: Có  không 

c, Về gây tiếng ồn: Có  không 

PL5

7. Tình hình dịch bệnh trong chăn nuôi.

Bệnh thường xảy ra:………………………………………………………

……………………………………………………………………………...

Tỷ lệ mắc bệnh hàng năm khoảng bao nhiêu con / 1 lần dịch bệnh………

…………………………………………………………………………..…

Tỷ lệ chết do dịch bệnh khoảng bao nhiêu con/ 1 lần dịch bệnh…………

………………………………………………………………………………

Xin chân thành cảm ơn!

Người cung cấp thông tin (Ký và ghi rõ họ tên)

PL6