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