Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài 1. Chất thải chăn nuôi Ở nước ta hiện nay, mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra trên 73 triệu tấn chất thải rắn bao gồm phân khô, thức ăn thừa và 20 - 30 triệu khối chất thải lỏng (phân lỏng, nước tiểu, chất rửa chuồng trại). Trong đó, khoảng 50% lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20 - 24 triệu tấn) xả thẳng ra tự nhiên hoặc sử dụng không qua xử lý.
Một phần không nhỏ trong số đó là chất thải chăn nuôi gia súc, gia cầm. Đây là những tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (Lưu Anh Đoàn, 2006) [7]. Đặc tính của chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi đặc trưng nhất là phân. Phân gồm các thành phần là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự tiêu hóa vi sinh hay men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được, axit amin thoát khỏi sự hấp thu…).
Các khoáng chất dư thừa mà cơ thể không sử dụng được như P2O5, K2O, CaO, MgO… phần lớn xuất hiện trong phân. Ngoài ra, còn có các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…) các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài, các chất dính vào thức ăn (tro, bụi…) các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn hay trong ruột bị tống ra ngoài… Lượng phân mà vật nuôi thải ra thay đổi theo lượng thức ăn và thể trọng, dựa vào thức ăn và thể trọng mà ta tính được lượng phân. Lượng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi STT Loại vật nuôi Lượng phân thải mỗi ngày (% thể trọng) 1 Lợn 6,00 - 7,00 2 Bò sữa 7,00 - 8,00 3 Bò thịt 5,00 - 8,00 4 Gà 5,00 (Nguồn: Nguyễn Quế Côi, 2006) [6] Bảng 1.1 cho thấy lượng phân thải ra mỗi ngày chiếm tỷ lệ cao nhất là ở bò sữa 7,00 - 8,00% thể trọng; tiếp đến là bò thịt, lợn, gà theo thứ tự lần lượt là: 5,00 - 8,00%; 6,00 - 7,00%; 5,00% thể trọng. Qua đây, ta thấy số lượng vật nuôi càng lớn thì lượng chất thải thải ra ngoài môi trường càng nhiều.
Đây cũng chính là vấn đề đáng lo ngại cho môi trường hiện nay. * Đối với chăn nuôi gà Khác với hình thức chăn nuôi lợn, ô nhiễm môi trường chăn nuôi gà chủ yếu là do các nguồn: phân, nước vệ sinh chuồng trại, các loại thuốc sử dụng để sát trùng, tẩy rửa chuồng trại… chúng gây ra mùi hôi, ảnh hưởng tới môi trường không khí xung quanh. Đặc biệt, đối với các trại chăn nuôi gà hậu bị, lượng nước thải được thải ra sau mỗi lần dọn rửa chuồng trại, máng ăn, máng uống chưa được các chủ trang trại chú ý đến việc lưu trữ để xử lý mà thải bỏ tự nhiên ra môi trường xung quanh. Phân gà thường chứa cả nước tiểu nên cần một hàm lượng lớn chất độn chuồng, thức ăn và nước rơi vãi sẽ tạo ra chất thải có sự bết dính.
Quá trình gà vận động và sinh trưởng còn có lông gà và các tế bào chết có thêm trong phân. Vào những mùa thời tiết ấm và ẩm các vi sinh vật dễ ràng hoạt động tạo ra lượng mùi hôi ra môi trường. Thêm vào đó, trong quá trình thu dọn phân của các chủ trang trại tưới cho phân đạt độ ẩm nhất định để chống bụi lại là môi trường cho vi sinh vật phân hủy cho nên khi phân đã được đóng bao kín vẫn n 6 phát tán mùi hôi. Phân của gà có hàm lượng uric nên tạo ra mùi của khí NH3 rất lớn (Nguyễn Duy Hoan và cộng sự, 1999) [9].
Cơ sở pháp lý - Luật bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hoà Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam khoá XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005. - Nghị định 21//2008/NĐ-CP của Chính phủ về việc quy định chi tiết và huớng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường. - Thông tư số 07/2007/TT-BTN & MT ngày 03/7/2007 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về hướng dẫn phân loại và quyết định danh mục cơ sở gây ô nhiễm môi trường cần xử lý. - Thông tư 04/2010/TT-BNN & PTNT ngày 15/01/2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn về quy chuẩn kỹ thuật quốc gia điều kiện chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học QCVN01 - 15: 2010/BNN & PTNT.
- Thông tư 71/2011/TT-BNN & PTNT ngày 25/10/2011 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia lĩnh vực thú y. + Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm - quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y. Ký hiệu: QCVN 01 - 79: 2011/BNN & PTNT + Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: cơ sở nuôi trồng thủy sản thương phẩm - Điều kiện vệ sinh thú y. Ký hiệu: QCVN 01 - 80: 2011/BNN & PTNT + Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: cơ sở sản xuất, kinh doanh thủy sản giống - điều kiện vệ sinh thú y.
Ký hiệu: QCVN 01 - 81: 2011/BNN & PTNT + Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: vệ sinh thú y cơ sở ấp trứng gia cầm. Ký hiệu: QCVN 01 - 82: 2011/BNN & PTNT n 7 + Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia: bệnh động vật - yêu cầu chung lấy mẫu bệnh phẩm, bảo quản và vận chuyển. Ký hiệu: QCVN 01 - 83: 2011/BNN & PTNT - Quyết định số 1504/QĐ-BNN&PTNT ngày 15/5/2008 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành quy trình thực hành chăn nuôi tốt cho chăn nuôi gia cầm an toàn. - Quyết định số 64/2003/QĐ-TTg về việc phê duyệt đề án “Kế hoạch xử lý triệt để các cơ sở gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng”.
Cơ sở thực tiễn 1. Tình hình nghiên cứu và xử lý chất thải chăn nuôi trên thế giới Để đáp ứng nhu cầu thực phẩm của con người, ngành chăn nuôi trên thế giới đã phát triển rất nhanh và đạt được nhiều thành tựu to lớn. Trên thế giới, chăn nuôi hiện chiếm khoảng 70% đất nông nghiệp và 30% tổng diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích bị băng bao phủ). Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu.
Tuy nhiên, bên cạnh việc sản xuất và cung cấp một số lượng lớn sản phẩm quan trọng cho nhu cầu của con người, ngành chăn nuôi cũng đã gây nên nhiều hiện tượng tiêu cực về môi trường. Ngoài chất thải rắn và chất thải lỏng, chăn nuôi hiện đóng góp khoảng 18% hiệu ứng nóng lên của trái đất (global warming) do thải ra các khí gây hiệu ứng nhà kính: khí CO2 chiếm 9%, khí mêtan (CH4) 37% và oxit nitơ (N2O) là 65%. Những loại khí này sẽ còn tiếp tục tăng lên trong thời gian tới (FAO, 2011) [30]. Theo dự báo của FAO, 2011 về nhu cầu sử dụng các sản phẩm chăn nuôi của thế giới dự kiến sẽ còn tiếp tục tăng gấp đôi trong nửa đầu của thế kỷ này.
Nhưng cũng đồng thời trong thời gian trên con người sẽ phải chứng kiến nhiều sự biến đổi môi trường và khí hậu theo chiều hướng không mong đợi, môi trường sống ngày càng bị đe dọa bởi chính các hoạt động chăn nuôi. Do vậy, n 8 việc hướng tới một ngành chăn nuôi chất lượng cao không chỉ giúp đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người về các sản phẩm có nguồn gốc động vật mà đồng thời phải chịu trách nhiệm với chính con người về mặt môi trường và xã hội khi sản xuất ra những sản phẩm đó (Bùi Xuân An, 2007) [1]. Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lương thế giới FAO năm 2011 số lượng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới như sau: tổng đàn trâu là 182,2 triệu con và phân bố chủ yếu ở các nước Châu Á, tổng đàn bò 1.164,8 triệu con, dê 591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu con và tổng đàn vịt là 1. Tốc độ tăng về số lượng vật nuôi hàng năm của thế giới trong thời gian vừa qua thường chỉ đạt trên dưới 1% năm (FAO,2011) [30].
Về chăn nuôi gà thì Trung Quốc là một quốc gia có nền chăn nuôi gia cầm phát triển nhất thế giới, hiện nay số lượng gà của Trung Quốc đứng vị trí số một trên thế giới là 4.702,2 triệu con, thứ hai là Indonesia 1.341,7 triệu con, thứ ba là Brazin 1.205,0 triệu con, thứ tư là Ấn Độ 613 triệu con và thứ năm là Iran 513 triệu con gà. Việt Nam về chăn nuôi gà có 200 triệu con đứng thứ 13 thế giới (FAO, 2011) [30]. Bên cạnh số lượng vật nuôi lớn, mỗi năm môi trường thế giới phải hứng chịu một khối lượng rất lớn chất thải từ các hoạt động chăn nuôi. Việc xử lý chất thải chăn nuôi nói chung và chất thải gia cầm nói riêng cũng đã được nghiên cứu triển khai ở các nước phát triển từ cách đây vài chục năm.
Các nghiên cứu của các tổ chức và các tác giả như: Burton, C. and Turner, C (2003); Dr. Arux Chaiyakul, (2007); McDonald P, J. Các công nghệ áp dụng cho xử lý nước thải chăn nuôi trên thế giới chủ yếu là các phương pháp sinh học.
Ở các nước phát triển, quy mô trang trại rộng hàng trăm hecta, trong trang trại ngoài chăn nuôi gia cầm quy mô lớn (trên 10.000 con), phân gia cầm và chất thải gia cầm chủ yếu làm phân n 9 vi sinh và năng lượng Biogas cho máy phát điện còn nước thải chăn nuôi được sử dụng cho các mục đích nông nghiệp (Đỗ Ngọc Hòe, 1974) [10]. Trang trại lớn quy mô Cơ sở chăn nuôi công nghiệp quy mô nhỏ lẻ Hệ thống nuôi Nuôi thả, trên sàn chuồng hở Bể chứa, hồ chứa nước thải, hệ thống xử lý yếm Kho chứa khí, bể biogas dung tích chất thải rắn lớn. ủ phân compost Kênh mương tiếp nhận nước thải Ruộng, cánh Dòng nước Land thảiDòng chất thải rắn Hình 1. Mô hình quản lý chất thải rắn chăn nuôi trên thế giới (Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000) [12] Tại Trung Quốc, người ta tính toán rằng cứ 3 triệu con gà “sản xuất” ra 212 tấn phân và số phân này được dùng để sản xuất điện.
Phân gà ở chuồng sẽ đi vào máng, sau đó được chuyển xuống một băng chuyền để đến một nhà máy xử lý. Nhà máy xử lý sẽ tách methane ra khỏi phân gà để tạo ra điện, và điện sẽ được bán cho lưới điện quốc gia. Sau khi tách methane xong, phân gà sẽ được xử lý thành phân bón (Đỗ Ngọc Hòe, 1974) [10]. Ông Pan Wenzhi - Phó chủ tịch công ty Công nghệ Nông nghiệp Deqingyuan cho biết: “Lượng than đá để tạo ra điện cho Trung Quốc có thể khan hiếm trong vài thập kỷ tới.