Đặt vấn đề Sản xuất nông nghiệp ở nước ta hiện đang giữ vai trò chủ đạo, sự phát triển của ngành trồng trọt đã góp phần thúc đẩy chăn nuôi phát triển và giữ vị trí quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Tuy nhiên tăng trưởng chăn nuôi đã gây ra không ít tác động tiêu cực đến môi trường do chất thải trong chăn nuôi. Việc tìm giải pháp phù hợp để xử lý chất thải sau chăn nuôi trước khi thải ra môi trường là hết sức cần thiết cho sự phát triển nông nghiệp bền vững. Ở nước ta, việc nghiên cứu ứng dụng rộng rãi công nghệ khí sinh học là một trong những giải pháp chủ yếu để giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường, cung cấp nguồn chất đốt, tiết kiệm năng lượng rất hiệu quả ở các vùng nông thôn.
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 phương thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hiện nay, hình thức chăn nuôi truyền thống như chuồng trại gần nhà, thậm chí ở một số nơi có phong tục nuôi gia súc gia cầm trong nhà, thải chất thải chăn nuôi trực tiếp ra môi trường khi chưa qua xử lý, không những gây mùi hôi khó chịu, gây ô nhiễm môi trường xung quanh mà còn gây mất vẻ mỹ quan môi trường. Phân và nước thải từ các hộ chăn nuôi thải ra môi trường chưa qua xử lý trở thành mối đe dọa trực tiếp tới sức khỏe con người và cả vật nuôi và đó còn là môi trường lý tưởng cho ruồi nhặng phát triển. Mật độ ruồi nhặng cao gây ra những bất tiện trong sinh hoạt, chúng còn là những kí chủ trung gian truyền nhiều bệnh truyền nhiễm hết sức nguy hiểm cho con người, vật nuôi.
Bên cạnh đó, mùi hôi thối của phân gia súc, gia cầm cũng là mối phiền toái đáng kể không những cho chính hộ chăn nuôi mà còn ảnh hưởng đến các hộ dân sống gần khu vực chăn nuôi. 2 Trước thực trạng đó, để ngành chăn nuôi phát triển hiệu quả và bền vững đòi hỏi phải có các biện pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi hữu hiệu. Thực tế, có rất nhiều dự án nghiên cứu của nhiều tổ chức, cá nhân về việc giải quyết chất thải từ hoạt động chăn nuôi để giảm nguy cơ ô nhiễm cũng như tận dụng lại chất thải chăn nuôi làm nguồn nguyên liệu phục vụ cho các hoạt động nông nghiệp khác. Trong đó, việc tận dụng chất thải chăn nuôi để tạo ra biogas được coi là một biện pháp hiệu quả nhất, không những giảm được nguy cơ ô nhiễm, giải quyết được bài toán năng lượng phục vụ cho sinh hoạt mà còn là giải pháp kinh tế cho những người dân ở nông thôn.
Tuy nhiên, trong quá trình xây dựng và phát triển hệ thống đã gặp phải không ít khó khăn nên tốc độ mở rộng quy mô còn chậm. Xuất phát từ những yêu cầu trên, đồng thời được sự phân công của Khoa Môi trường và được sự hướng dẫn tận tình của cô giáo TS. Trần Thị Phả, em tiến hành thực hiện đề tài: “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi quy mô hộ gia đình tại xã Thanh Sơn - huyện Hữu Lũng - tỉnh Lạng Sơn” hướng đến mục tiêu mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng công nghệ biogas để xử lý chất thải chăn nuôi, đem lại lợi ích kinh tế, nhằm góp phần giải quyết vấn nạn ô nhiễm đang đe dọa môi trường, đáp ứng yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững và xây dựng nông thôn mới ở địa phương. Mục tiêu của đề tài 1.
Mục tiêu chung Khảo sát, đánh giá hiệu quả sử dụng hầm biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi quy mô hộ gia đình tại xã Thanh Sơn - Hữu Lũng - Lạng Sơn. Mục tiêu cụ thể - Qua việc điều tra phân tích về biogas được áp dụng trên địa bàn xã đưa ra những hiệu quả mà biogas đem lại. - Phát hiện những khó khăn trong quá trình sử dụng biogas và đưa ra những giải pháp hạn chế và khắc phục những khó khăn đó. - Nâng cao sự hiểu biết của người dân trong lĩnh vực bảo vệ môi trường và sự hiểu biết về ứng dụng công nghệ biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi.
Yêu cầu của đề tài - Khảo sát, đánh giá chính xác, trung thực, khách quan tình hình sử dụng hầm biogas quy mô hộ gia đình tại địa phương. - Thu thập đầy đủ tài liệu, số liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu một cách khoa học và khách quan. - Từ tài liệu và số liệu thu thập được, rút ra những thuận lợi và những hạn chế trong việc ứng dụng công nghệ biogas và đưa ra các giải pháp thiết thực phù hợp với địa phương nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng biogas. Ý nghĩa của đề tài - Ý nghĩa học tập: Nâng cao kiến thức và kĩ năng , rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trường, vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã học.
- Ý nghĩa thực tiễn: Đánh giá được hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi khi sử dụng hầm biogas ở xã Thanh Sơn - huyện Hữu Lũng - Tỉnh Lạng Sơn. Đồng thời làm cơ sở cho mở rộng quy mô và phạm vi áp dụng hầm biogas cũng như có các biện pháp quản lý và sử dụng hầm biogas hiệu quả trong xử lý chất thải chăn nuôi tại địa phương. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về chất thải chăn nuôi 2.
Định nghĩa về chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong quá trình chăn nuôi như phân, nước tiểu, thức ăn thừa, xác xúc vật…. Chất thải trong chăn nuôi được chia ra làm ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng, chất thải khí. Trong chất thải chăn nuôi có nhiều chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng kí sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người [2]. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác xúc vật chết, thức ăn dư thừa của vật nuôi, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 50% - 83% và tỉ lệ NPK cao.
Chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm cao hơn thường là từ 93% - 98% gồm phần lớn là nước thải của vật nuôi, nước rửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan. Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy các chất hữu cơ ở dạng rắn và lỏng [13]. Phân loại chất thải chăn nuôi - Chất thải rắn: + Phân: Lượng phân gia súc thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi, khẩu phần thức ăn, trọng lượng gia súc. + Xác xúc vật chết: Xác xúc vật chết do bệnh là nguồn ô nhiễm chính cần phải xử lý triệt để nhằm tránh lây lan bệnh cho người và vật nuôi.
+ Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác: Loại chất thải này có thành phần đa dạng như cám, bột cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, rau xanh, rơm rạ…Vì vậy nếu không được xử lý tốt hoặc không đúng phương pháp thì nó sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng xung quanh và tác hại trực tiếp đến cơ sở chăn nuôi. - Chất thải lỏng: Trong các loại chất thải của chăn nuôi, chất thải lỏng là loại chất thải có khối lượng lớn nhất. Đặc biệt khi lượng nước thải rửa chuồng được hòa chung với nước tiểu của gia súc và nước tắm gia súc. Đây cũng là chất 5 thải khó quản lý, khó sử dụng.
Mặt khác nước thải chăn nuôi có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nhưng người chăn nuôi ít để ý đến việc xử lý nó. - Chất thải khí: Mùi hôi chuồng nuôi là là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kị khí và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa của các chất hữu cơ trong phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn thừa sẽ sinh ra các khí độc hại và các khí có mùi hôi thối khó chịu. Cường độ của mùi hôi sẽ phụ thuộc vào điều kiện mật độ nuôi cao, sự thông thoáng kém, nhiệt độ và độ ẩm không khí cao. Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy chất hữu cơ tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật nuôi.
Các khí này có mặt thường xuyên và gây ô nhiễm chính, các khí này có thể gây hại đến sức khỏe con người và vật nuôi, trong đó NH3, H2S, CH4 được quan tâm nhất. Khí NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa của phân, ngoài ra NH3 còn được hình thành từ sự phân giải urê của nước tiểu. Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi - Ô nhiễm môi trường không khí: Trong chất thải chăn nuôi luôn tồn tại một lượng lớn vi sinh vật hoại sinh. Vi sinh vật hiếu khí sử dụng oxy hòa tan phân hủy các chất hữu cơ và tạo ra các chất vô cơ: NO2, NO3, SO3, CO3 quá trình này xảy ra nhanh không tạo mùi thối.
Nếu lượng chất hữu cơ có quá nhiều vi sinh vật hiếu khí sẽ sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong nước làm khả năng hoạt động phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm NH3, H2S, CH4, H2, indol…tạo mùi hôi, nước có màu đen có váng, là nguyên nhân làm gia tăng bệnh về đường hô hấp, tim mạch ở người và động vật [8]. - Ô nhiễm đất: Chất thải chăn nuôi khi không được xử lý mang đi sử dụng cho trồng trọt như tưới, bón cho cây, rau, củ, quả, dùng làm thức ăn cho người và động vật là không hợp lý. Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tồn tại của mầm bệnh trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh cho người và gia súc đặc biệt là các bệnh về đường ruột như thương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun đũa, sán lá…khi dùng nước thải chưa được xử lí người ta thấy rằng có salmonella và trứng kí sinh trùng trong đất ở độ sâu 50 cm và có thể tồn tại 6 được 2 năm [4]. Bên cạnh đó việc sử dụng qua nhiều chất kháng sinh, chất diệt trùng, chất kích thích sinh trưởng sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường sống của người và gia súc.