Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi tại các vùng nông thôn nƣớc ta đã có nhiều bƣớc phát triển mạnh mẽ, góp phần không nhỏ trong phát triển kinh tế và tăng thu nhập cho ngƣời nông dân, giúp ngƣời nông dân làm giàu, nâng cao mức sống. Bên cạnh đó, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng chất thải chăn nuôi đã phát sinh ra ngày càng trở thành vấn đề nóng bỏng vá đang đƣợc các nhà quản lý môi trƣờng, các nhà khoa học quan tâm giải quyết. Mặc khác, trong bối cảnh hiện nay, nguồn năng lƣợng trong nƣớc nói riêng và trên toàn thế giới nói chung đang thiếu nguồn cung, nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng cạn kiệt, việc khai thác và sử dụng công nghệ khí Biogas là một nguồn năng lƣợng sạch phục vụ đun nấu và thắp sáng trong gia đình góp phần quan trọng trong đảm bảo an ninh năng lƣợng và bảo vệ môi trƣờng. Tân Cƣơng là xã ngoại thành phía tây Nam của Thành Phố Thái Nguyên, chủ yếu dân số là nông nghiệp, chủ yếu dựa vào hoạt động trồng trọt và chăn nuôi gia súc, gia cầm.
Chăn nuôi đóng vai trò quan trọng trong kinh tế hộ gia đình và là một trong những nguồn thu chủ yếu của nông hộ. Xã đƣợc đánh giá là có đàn gia súc khá cao của Thành Phố, điều này đồng nghĩa với việc ngày càng gia tăng nhiều chất thải có hại từ hoạt động chăn nuôi. Đặc biệt ngành chăn nuôi lợn phải đối mặt với lƣợng chất thải rất lớn và nặng mùi khó chịu. Hiện nay, lợn đƣợc chăn nuôi theo phƣơng thức công nghiệp, lƣợng thức ăn đƣợc chăn bằng cám ăn thẳng nên phân thƣờng có mùi hôi nồng nặc, rất khó chịu.
Chƣa kể chất độn chuồng, các sản phẩm thức ăn thừa không đƣợc xử lý triệt để không những ảnh hƣởng tới sức khoẻ của đàn n 2 lợn, ngƣời chăn nuôi, dân cƣ xung quanh mà còn làm ô nhiễm không khí, nƣớc ngầm… Vấn đề đặt ra là tìm đƣợc một giải pháp hữu hiệu vừa xử lý đƣợc lƣợng lớn chất thải có hại trong nghành chăn nuôi và chế biến chúng thành nguyên liệu có ích phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn tại xã Tân Cƣơng nói riêng .Nhiều hộ nông dân trên địa bàn xã trong thời gian vừa qua đã xây dựng hầm ủ Biogas không những mang lại hiệu quả thiết thực cho ngƣời chăn nuôi mà còn tạo cho môi trƣờng sống ngày càng trong sạch và bảo vệ sức khoẻ con ngƣời. Vì thế, việc quản lý chất thải từ gia súc cần một tổng hợp các biện pháp kỹ thuật, giáo dục, chính sách môi trƣờng và chính sách kinh tế. Xuất phát nguyện vọng của bản thân và sự nhất trí của khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, em tiến hành nghiên cứu đề tài : “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Xã Tân Cương, Thành Phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên” để đánh giá những lợi ích mà Biogas đem lại.
Để mở rộng phạm vi áp dụng mô hình Biogas có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về Biogas là rất quan trọng.2 Mục tiêu, yêu cầu của đề tài 1.1 Mục tiêu - Đánh giá tình hình ứng dụng hầm ủ Biogas để xử lý các chất thải trong ngành chăn nuôi tại 16 xóm của xã Tân Cƣơng Thành Phố Thái Nguyên. - Đánh giá hiệu quả xử lý của công trình Biogas đối với một số chỉ tiêu ô nhiễm điển hình trong nƣớc thải chăn nuôi lợn tại địa phƣơng. - Nâng cao nhận thức cho ngƣời dân và mở rộng quy mô và phạm vi ứng dụng hầm Biogas. n 3 - Đánh giá hiệu quả kinh tế do hầm ủ Biogas đem lại.
- Đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của hầm ủ Biogas.2 Yêu cầu - Thu thập các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã. - Đảm bảo số liệu, tài liệu đầy đủ, chính xác, khách quan và trung thực. - Phản ánh đúng tình trạng quản lý các loại chất thải chăn nuôi và tình hình sử dụng hầm ủ Biogas. - Phỏng vấn các hộ gia đình bằng bộ câu hỏi phải dễ hiểu, đảm bảo đầy đủ thông tin phục vụ quá trình đánh giá.
- Phƣơng pháp và số liệu phân tích phải chính xác, khách quan, trung thực. - Các giải pháp đặt ra phải khả thi và phù hợp với điều kiện kinh tế của địa phƣơng.3 Ý nghĩa của đề tài 1.1Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức và kĩ năng, rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trƣờng. - Vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã học.2 Ý nghĩa thực tiễn - Đánh giá đƣợc hiện trạng, những thuận lợi và khó khăn của từng hộ gia đình trong quá trình sử dụng mô hình Biogas tại xã Tân Cƣơng Thành Phố Thái Nguyên Tỉnh Thái Nguyên. Từ đó đề xuất giải pháp khắc phục khó khăn, nâng cao hiệu quả sử dụng mô hình Biogas tại địa phƣơng.
n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận của đề tài 2.1 Khái niệm về chất thải của động vật Chất thải của động vật (phân, nƣớc tiểu) trong chăn nuôi nông nghiệp là nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để tạo khí Biogas. Khối lƣợng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tùy theo từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm nghành của từng quốc gia.2 Những ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi là nguyên nhân gây ô nhiễm lớn cho môi trƣờng tự nhiên do lƣợng lớn các khí thải và chất thải từ chăn nuôi. Các khí thải từ vật nuôi cũng chiếm tỷ trọng lớn trong các khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Theo báo cáo của FAO, chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lƣợng Nitơ oxit (N2O) trong khí quyển.
Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lƣợng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2. Động vật nuôi còn thải ra 9% lƣợng khí CO2 toàn cầu, 37% lƣợng khí Methane (CH4) – loại khí có khả năng giữ nhiệt cao gấp 23 lần khí CO2. Theo Cục chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), mỗi năm, ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75- 85 triệu tấn chất thải, với phƣơng thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nƣớc thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trƣờng gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hiện cả nƣớc có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, nhƣng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm Biogas).
Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ n 5 sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trƣờng. Vẫn còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phƣơng pháp nào mà xả thẳng ra môi trƣờng bên ngoài…gây sức ép đến môi trƣờng. Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời trên nhiều khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm, môi trƣờng khí, môi trƣờng đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh.
Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã cảnh báo, nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hƣởng rất lớn đến sức khỏe con ngƣời, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh nhƣ: lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thể cƣớp đi sinh mạng của rất nhiều ngƣời. Theo Báo cáo tổng kết của Viện Chăn nuôi (Bộ NN&PTNT), nồng độ khí H2S và NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần.
Ngoài ra, nƣớc thải chăn nuôi còn chứa Coliform, E. và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép.3 Đặc điểm các loại chất thải chăn nuôi Các loại chất thải chăn nuôi bao gồm: - Phân từ gia súc, gia cầm. - Chất độn chuồng. - Nƣớc thải từ chuồng trại: nƣớc tiểu, nƣớc tắm gia súc, nƣớc vệ sinh chuồng trại.
- Các thức ăn chăn nuôi thừa. n 6 - Phế phụ phẩm nông nghiệp: lá cây, cành cây,vỏ, hạt…. Chất thải rắn – Phân Là những thành phần từ thức ăn nƣớc uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ đƣợc và thải ra ngoài cơ thể. Phân gồm những thành phần: + Những dƣỡng chất không tiêu hóa đƣợc của quá trinh tiêu hóa vi sinh.
+ Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…), các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. + Các loại VSV trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân. -Lƣợng phân: Lƣợng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn. Lƣợng phân thải ra mỗi ngày có thể ƣớc tính 6 – 8% trọng lƣợng của vật nuôi.
Lƣợng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ đƣợc thể hiện dƣới bảng sau: Bảng 2.1 Khối lƣợng phân và nƣớc tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm Lƣợng phân Nƣớc tiểu Loại gia súc (kg/ngày) (kg/ngày) Trâu bò lớn 20 – 25 10 – 15 Lợn (<10kg) 0,5 – 1 0,3 – 0,7 Lợn (15 – 45kg) 1–3 0,7 – 2,0 Lợn (45 – 100kg) 3–5 2–4 (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)13 - Thành phần trong phân lợn - Những chất không tiêu hóa đƣợc hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của VSV hay các men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa đƣợc), acid amin thoát khỏi sự hấp thụ (đƣợc thải qua nƣớc tiểu: acid uric ở gia cầm, ure ở gia súc). Các khoáng chất cơ thể không sử dụng đƣợc K2O, P2O5, CaO, MgO. n 7 - 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 VSV bị nhiễm tong thức ăn, ruột: virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán.bị tống ra ngoài. Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Thành phần dƣỡng chất của thức ăn và nƣớc uống.