Tổng quan nghiên cứu

Vùng đồng bằng sông Hồng là khu vực trọng điểm phát triển chăn nuôi lợn tại Việt Nam, chiếm khoảng 43,6% tổng số đầu lợn cả nước với khoảng 12.000 con tính đến năm 2019. Hoạt động chăn nuôi lợn quy mô trang trại tại đây phát sinh lượng nước thải ước tính lên tới 181 triệu m³ mỗi năm, gây áp lực lớn lên môi trường. Nước thải chăn nuôi lợn chứa hàm lượng hữu cơ cao, các chất dinh dưỡng như Nitơ, Phốtpho và vi sinh vật gây bệnh, vượt xa các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi (QCVN 62-MT:2016/BTNMT). Mặc dù các trang trại đã áp dụng nhiều giải pháp xử lý như hầm biogas, men sinh học, công nghệ ép tách phân, nhưng hiệu quả xử lý vẫn chưa triệt để, đặc biệt là nồng độ ô nhiễm hữu cơ sau xử lý vẫn vượt quy chuẩn nhiều lần.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải phân tán (DEWATS) cho chăn nuôi lợn quy mô trang trại tại vùng đồng bằng sông Hồng trên các khía cạnh kinh tế, môi trường và xã hội. Nghiên cứu tập trung khảo sát thực trạng xử lý nước thải tại các trang trại ở tỉnh Hải Dương và Nam Định trong giai đoạn 2017-2019, đồng thời phân tích các mô hình DEWATS đang áp dụng, nhằm đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn quy mô trang trại. Việc đánh giá này có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, nâng cao chất lượng cuộc sống người dân và phát triển bền vững ngành chăn nuôi lợn tại khu vực.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết xử lý nước thải sinh học: Áp dụng các quá trình kỵ khí và hiếu khí trong xử lý nước thải, bao gồm bể phản ứng kỵ khí Anaerobic Baffled Reactor (ABR), bể lọc kỵ khí Anaerobic Filter (AF) và bãi lọc ngầm dòng chảy ngang trồng cây nhằm loại bỏ các chất hữu cơ, Nitơ và Phốtpho trong nước thải chăn nuôi.

  • Mô hình đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý nước thải: Hiệu quả được đánh giá trên ba khía cạnh chính là kinh tế, môi trường và xã hội. Các chỉ tiêu kinh tế bao gồm phân tích chi phí đầu tư, chi phí vận hành và lợi ích kinh tế từ bảo vệ nguồn nước, sức khỏe cộng đồng và vật nuôi. Hiệu quả môi trường được đánh giá dựa trên các thông số ô nhiễm như pH, COD, BOD5, SS, coliforms, tổng Nitơ, tổng Phốtpho theo quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Hiệu quả xã hội được đo lường qua chất lượng cuộc sống, sức khỏe và môi trường sống của người dân xung quanh trang trại.

  • Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải: Bao gồm chính sách pháp luật, nhận thức của chủ trang trại, đặc tính và quy mô chất thải, công nghệ xử lý và quản lý của các cơ quan chức năng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Sử dụng số liệu thứ cấp từ các báo cáo, công văn, nghiên cứu khoa học và dữ liệu kỹ thuật của Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam về mô hình DEWATS giai đoạn 2015-2016. Số liệu sơ cấp được thu thập qua khảo sát, phỏng vấn 50 trang trại chăn nuôi lợn áp dụng công nghệ xử lý nước thải phân tán tại tỉnh Hải Dương và Nam Định trong tháng 5-6/2020.

  • Phương pháp chọn mẫu: Mẫu nghiên cứu gồm 50 trang trại được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có chủ đích, đại diện cho 5 mô hình DEWATS đang áp dụng với quy mô từ 100 đến 300 con lợn.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng thống kê mô tả để tổng hợp các chỉ số ô nhiễm, chi phí và lợi ích; phương pháp so sánh để đánh giá hiệu quả giữa các mô hình; phân tích lợi ích - chi phí (CBA) để đánh giá hiệu quả kinh tế; và phân tích định tính dựa trên khảo sát ý kiến chủ trang trại về hiệu quả môi trường và xã hội.

  • Timeline nghiên cứu: Thu thập số liệu thứ cấp giai đoạn 2017-2019, khảo sát thực địa tháng 5-6/2020, phân tích và tổng hợp kết quả trong năm 2020.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu quả kinh tế của hệ thống DEWATS: Tỷ số lợi ích/chi phí (BCR) của các mô hình xử lý nước thải phân tán đều lớn hơn 1, cho thấy hiệu quả kinh tế tích cực. Tổng lợi ích bảo vệ nguồn nước, sức khỏe cộng đồng và vật nuôi vượt chi phí đầu tư và vận hành trong vòng 20 năm. Ví dụ, chi phí xây dựng hệ thống dao động từ vài chục đến vài trăm triệu đồng tùy quy mô, trong khi lợi ích kinh tế ước tính mang lại cao hơn đáng kể.

  2. Hiệu quả môi trường: Các thông số ô nhiễm trong nước thải đầu ra như pH, COD, BOD5, SS, coliforms, tổng Nitơ đều giảm xuống dưới mức cho phép theo QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Tuy nhiên, khảo sát ý kiến chủ trang trại cho thấy vẫn còn hiện tượng ô nhiễm nước và mùi hôi thoảng qua, với điểm đánh giá trung bình từ 3,62 đến 3,92 trên thang 5 điểm.

  3. Hiệu quả xã hội: Hệ thống xử lý nước thải phân tán giúp giảm thiểu các bệnh về hô hấp, đường ruột, da liễu cho người dân xung quanh, đồng thời giảm tỷ lệ bệnh ở lợn, nâng cao năng suất chăn nuôi. Điểm đánh giá trung bình về hiệu quả xã hội đạt từ 3,98 đến 4,16 trên thang 5 điểm, phản ánh sự cải thiện rõ rệt chất lượng cuộc sống.

  4. Nhân tố ảnh hưởng: Chính sách hỗ trợ tài chính và pháp lý, nhận thức của chủ trang trại, quy mô và đặc tính chất thải, công nghệ xử lý và quản lý nhà nước là các yếu tố quyết định đến hiệu quả vận hành hệ thống xử lý nước thải phân tán.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS là giải pháp phù hợp và hiệu quả cho các trang trại chăn nuôi lợn quy mô nhỏ và vừa tại vùng đồng bằng sông Hồng. Việc giảm tải ô nhiễm hữu cơ và các chất dinh dưỡng trong nước thải góp phần bảo vệ nguồn nước mặt và ngầm, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. So với các nghiên cứu trước đây tập trung chủ yếu vào hiệu quả kỹ thuật của hầm biogas hay lọc sinh học, nghiên cứu này mở rộng đánh giá tổng thể cả về kinh tế và xã hội, cung cấp cái nhìn toàn diện hơn.

Tuy nhiên, hiệu quả môi trường chưa đạt mức tối ưu do một số hạn chế như công suất xử lý chưa đáp ứng hoàn toàn lưu lượng nước thải thực tế, nhận thức và kỹ thuật vận hành của chủ trang trại còn hạn chế. Biểu đồ so sánh các chỉ số ô nhiễm trước và sau xử lý cho thấy mức giảm COD trung bình khoảng 70-80%, BOD5 giảm 65-75%, tuy nhiên vẫn còn vượt quy chuẩn ở một số trang trại. Bảng phân tích chi phí - lợi ích minh họa rõ ràng lợi ích kinh tế vượt trội so với chi phí đầu tư và vận hành.

Những kết quả này khẳng định tính khả thi và hiệu quả của công nghệ DEWATS trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn quy mô trang trại, đồng thời chỉ ra các điểm cần cải thiện để nâng cao hiệu quả tổng thể.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Hoàn thiện hệ thống chính sách pháp luật: Cần bổ sung quy định rõ ràng về trách nhiệm xử lý nước thải chăn nuôi trong Luật Bảo vệ Môi trường, đặc biệt là Điều 100, đồng thời tăng cường các chính sách hỗ trợ tài chính, kỹ thuật cho chủ trang trại xây dựng và vận hành hệ thống xử lý nước thải phân tán. Thời gian thực hiện: 2021-2023; Chủ thể: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn.

  2. Nâng cao nhận thức và năng lực chủ trang trại: Tổ chức các chương trình đào tạo, tập huấn về kỹ thuật xử lý nước thải, tầm quan trọng của bảo vệ môi trường trong chăn nuôi, nhằm nâng cao ý thức và kỹ năng vận hành hệ thống DEWATS. Thời gian: 2021-2024; Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các tổ chức đào tạo, hội nông dân.

  3. Xây dựng hệ thống xử lý nước thải phân tán phù hợp quy mô: Thiết kế và áp dụng các mô hình DEWATS tương thích với đặc tính nước thải và quy mô trang trại, ưu tiên các mô hình có hiệu quả xử lý cao và diện tích sử dụng hợp lý. Thời gian: 2021-2025; Chủ thể: Các doanh nghiệp công nghệ môi trường, chủ trang trại.

  4. Tăng cường ứng dụng công nghệ xử lý tiên tiến: Khuyến khích sử dụng hầm biogas tiền xử lý, mở rộng số ngăn bể ABR và AF, áp dụng bãi lọc ngầm trồng cây để nâng cao hiệu quả xử lý COD, BOD5, TSS và giảm mùi hôi. Thời gian: 2022-2025; Chủ thể: Viện nghiên cứu, doanh nghiệp công nghệ, chủ trang trại.

  5. Tăng cường quản lý và giám sát của chính quyền địa phương: Xây dựng hệ thống giám sát chất lượng nước thải, kiểm tra định kỳ và xử lý nghiêm các vi phạm về xả thải, đồng thời hỗ trợ kỹ thuật cho các trang trại. Thời gian: 2021-2025; Chủ thể: UBND các tỉnh, Sở Tài nguyên và Môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Chủ trang trại chăn nuôi lợn quy mô nhỏ và vừa: Nghiên cứu cung cấp thông tin về các mô hình xử lý nước thải phù hợp, giúp chủ trang trại lựa chọn giải pháp hiệu quả, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

  2. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và nông nghiệp: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy định và chương trình hỗ trợ phát triển hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi bền vững.

  3. Các tổ chức nghiên cứu và đào tạo trong lĩnh vực môi trường và chăn nuôi: Tài liệu tham khảo hữu ích cho việc phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo, đào tạo chuyên môn và nâng cao nhận thức về xử lý nước thải chăn nuôi.

  4. Doanh nghiệp công nghệ môi trường và tư vấn kỹ thuật: Cung cấp dữ liệu thực tiễn về hiệu quả các mô hình DEWATS, giúp doanh nghiệp phát triển sản phẩm, dịch vụ phù hợp với nhu cầu thị trường và quy mô trang trại.

Câu hỏi thường gặp

  1. Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS là gì?
    DEWATS là công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học kết hợp cơ học, gồm các bước xử lý sơ bộ, kỵ khí, hiếu khí và khử trùng, phù hợp với quy mô nhỏ và vừa, chi phí vận hành thấp và thân thiện môi trường.

  2. Hiệu quả xử lý nước thải của DEWATS như thế nào?
    DEWATS có khả năng giảm COD khoảng 70-80%, BOD5 giảm 65-75%, SS và coliforms cũng giảm đáng kể, đạt tiêu chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT, giúp cải thiện chất lượng nước thải trước khi xả ra môi trường.

  3. Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống DEWATS ra sao?
    Chi phí xây dựng dao động từ vài chục đến vài trăm triệu đồng tùy quy mô trang trại, chi phí vận hành thấp do không tiêu thụ điện năng nhiều, giúp chủ trang trại tiết kiệm chi phí lâu dài và thu lợi ích kinh tế từ bảo vệ môi trường.

  4. Những khó khăn khi áp dụng hệ thống DEWATS tại các trang trại?
    Khó khăn gồm nhận thức hạn chế của chủ trang trại, thiếu chính sách hỗ trợ tài chính, công suất xử lý chưa đáp ứng lưu lượng nước thải thực tế, và quản lý vận hành chưa hiệu quả dẫn đến hiệu quả môi trường chưa tối ưu.

  5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả hệ thống xử lý nước thải phân tán?
    Cần hoàn thiện chính sách pháp luật, tăng cường đào tạo nâng cao nhận thức, áp dụng công nghệ tiên tiến như mở rộng bể ABR, AF, sử dụng bãi lọc ngầm trồng cây, đồng thời tăng cường quản lý và giám sát của chính quyền địa phương.

Kết luận

  • Luận văn đã hệ thống hóa cơ sở lý thuyết và thực trạng xử lý nước thải chăn nuôi lợn quy mô trang trại tại vùng đồng bằng sông Hồng, tập trung vào công nghệ xử lý nước thải phân tán DEWATS.
  • Đánh giá tổng thể cho thấy hệ thống DEWATS có hiệu quả kinh tế tích cực với tỷ số lợi ích/chi phí lớn hơn 1, đồng thời cải thiện đáng kể các chỉ số ô nhiễm và nâng cao chất lượng cuộc sống người dân.
  • Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả bao gồm chính sách, nhận thức chủ trang trại, đặc tính chất thải, công nghệ và quản lý nhà nước.
  • Đề xuất các giải pháp hoàn thiện chính sách, nâng cao nhận thức, áp dụng công nghệ phù hợp và tăng cường quản lý nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống xử lý nước thải phân tán đến năm 2025.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo là mở rộng quy mô khảo sát, sử dụng công cụ kinh tế lượng để đánh giá lợi ích kinh tế và phát triển các mô hình xử lý phù hợp với quy mô lớn hơn.

Call to action: Các cơ quan quản lý, chủ trang trại và doanh nghiệp công nghệ môi trường cần phối hợp triển khai các giải pháp đề xuất nhằm phát triển bền vững ngành chăn nuôi lợn, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống tại vùng đồng bằng sông Hồng.