Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Hà Nội sở hữu đàn lợn đạt khoảng 1,8 triệu con vào năm 2016, dẫn đầu cả nước về quy mô phát triển chăn nuôi. Trong đó, huyện Chương Mỹ là địa bàn trọng điểm với 460 trang trại chăn nuôi và tổng đàn đạt hơn 58.174 con lợn, chiếm khoảng 3,2% tổng đàn lợn toàn thành phố. Tuy nhiên, sự chuyển dịch nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ nhỏ lẻ sang mô hình trang trại tập trung quy mô lớn đã tạo ra áp lực nặng nề lên hạ tầng tiếp nhận chất thải tại địa phương. Vấn đề nghiên cứu trọng tâm xuất phát từ thực trạng phần lớn các cơ sở chăn nuôi chưa kiểm soát triệt để nguồn phân, nước tiểu và nước rửa chuồng, biến chất thải phân tán thành các nguồn ô nhiễm tập trung có tải lượng vượt ngưỡng tự làm sạch của tự nhiên.

Mục tiêu cụ thể của công trình là đánh giá toàn diện hiện trạng phát sinh chất thải, mức độ ô nhiễm môi trường nước, không khí và phân tích công tác quản lý nhà nước cũng như sự tuân thủ pháp luật bảo vệ môi trường tại các cơ sở chăn nuôi lợn tập trung trên địa bàn huyện Chương Mỹ. Nghiên cứu được thực hiện tại 6 xã và thị trấn trọng điểm gồm Trần Phú, Xuân Mai, Thanh Bình, Phụng Châu, Lam Điền và Hoàng Văn Thụ trong giai đoạn từ tháng 7 đến tháng 10 năm 2017. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học xác đáng giúp chính quyền địa phương định hình quy hoạch vùng chăn nuôi tập trung, hướng tới mục tiêu giảm thiểu từ 40% đến 60% tải lượng các chất ô nhiễm hữu cơ phát thải trực tiếp ra lưu vực sông Đáy và sông Bùi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của hai nền tảng lý thuyết chủ đạo: Lý thuyết cân bằng vật chất dòng thải nông nghiệp và Mô hình quản lý chất thải rắn, lỏng tích hợp. Lý thuyết cân bằng dòng thải cho phép định lượng chính xác mối quan hệ giữa lượng thức ăn, nước uống đầu vào với tải lượng chất ô nhiễm phát sinh hàng ngày của đàn lợn, ước tính trung bình một con lợn công nghiệp thải ra lượng phân và nước tiểu tương đương 6% đến 8% trọng lượng cơ thể. Bên cạnh đó, mô hình quản lý chất thải tích hợp cung cấp khung đánh giá từ khâu thu gom, phân tách cơ học tại chuồng nuôi đến các công đoạn xử lý yếm khí và hiếu khí.

Các khái niệm chuyên ngành then chốt được vận hành trong nghiên cứu gồm: Nhu cầu oxy hóa học (COD), Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), Hiện tượng phú dưỡng hóa thủy vực do tích tụ Nitơ và Phốt pho, cùng cơ chế phân giải kỵ khí sinh khí sinh học (Biogas). Để tăng cường tính thực tiễn trong hoạch định chính sách, phương pháp phân tích ma trận điểm mạnh, điểm yếu, cơ hội và thách thức (SWOT) cũng được áp dụng nhằm đánh giá toàn diện các nguồn lực quản lý môi trường tại địa phương.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của đề tài được thiết lập thông qua điều tra xã hội học và khảo sát thực địa tại 64 trang trại chăn nuôi lợn đại diện trên địa bàn huyện. Cỡ mẫu 64 trang trại được lựa chọn theo phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp ngẫu nhiên, phân bổ theo quy mô đàn từ 900 đến 5.000 con và nguồn gốc pháp lý đất đai. Trong số đó, 7 trang trại điển hình tại 6 xã trọng điểm được lựa chọn để tiến hành đo đạc vi khí hậu và lấy mẫu nước thải tại điểm xả cuối cùng trước khi đổ ra nguồn tiếp nhận, gồm 3 cơ sở đã có đề án bảo vệ môi trường được phê duyệt và 4 cơ sở chưa hoàn thiện thủ tục pháp lý môi trường.

Quy trình phân tích chỉ tiêu tuân thủ chặt chẽ các Tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành: TCVN 6001-1:2008 xác định BOD5, TCVN 6638:2000 xác định Tổng Nitơ, TCVN 6187-2:2009 xác định Coliform và TCVN 5067:1995 đo bụi lơ lửng TSP. Toàn bộ công tác quan trắc được thực hiện từ tháng 7 đến tháng 10 năm 2017 bởi đơn vị đủ điều kiện hoạt động dịch vụ quan trắc môi trường theo Quyết định số 2988/QĐ-BTNMT. Việc lựa chọn các phương pháp này đảm bảo tính pháp lý, tính lặp lại và cho phép đối chiếu chuẩn xác với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi QCVN 62-MT:2016/BTNMT và quy chuẩn không khí xung quanh QCVN 05:2013/BTNMT.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Khảo sát trên 64 trang trại chăn nuôi lợn tại huyện Chương Mỹ ghi nhận 4 phát hiện quan trọng:

  • Bất cập về vị trí và hạ tầng phân tách chất thải: Có 43,75% (28 trang trại) nằm xen kẽ trong khu dân cư và 48,44% (31 trang trại) sử dụng mương thoát nước hở bao quanh. Đáng chú ý, 53,13% (34 trang trại) không tách riêng phân rắn và chất thải lỏng mà xả chung vào dòng nước rửa chuồng, gây quá tải nghiêm trọng cho công trình xử lý.

  • Nước thải sau xử lý vượt quy chuẩn môi trường: Toàn bộ 7 trang trại được quan trắc thực nghiệm đều có từ 3 đến 5 thông số ô nhiễm vượt ngưỡng quy định tại QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Thông số COD vượt quy chuẩn từ 1,03 đến 9,06 lần, dao động trong khoảng 310 mg/L đến 2.717 mg/L. Chỉ tiêu BOD5 vượt từ 1,34 đến 11,0 lần so với giới hạn cho phép.

  • Ô nhiễm dinh dưỡng và rủi ro sinh học cao: Có 85,7% số trang trại (6/7 cơ sở) ghi nhận hàm lượng Tổng Nitơ vượt chuẩn từ 1,07 đến 4,25 lần, biến thiên từ 135 mg/L đến 638 mg/L. Chỉ số vi sinh vật Coliform tại 100% các điểm xả đều vượt ngưỡng quy định do các trang trại hoàn toàn thiếu công đoạn khử trùng nước thải cuối nguồn.

  • Phân hóa rõ rệt trong tuân thủ nghĩa vụ tài chính: Khoảng 65,6% (42 trang trại) đã thực hiện kê khai và nộp phí bảo vệ môi trường đối với nước thải theo Nghị định 154/2016/NĐ-CP. Tuy nhiên, nhóm nộp phí chủ yếu là các cơ sở quy mô lớn trên 1.000 con, trong khi các cơ sở quy mô nhỏ hơn chưa thực hiện do hạn chế về năng lực tài chính.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu quan trắc có thể được mô tả trực quan qua biểu đồ thanh so sánh nồng độ COD, BOD5 và Tổng Nitơ giữa các nhóm trang trại có hồ sơ môi trường và nhóm không có hồ sơ pháp lý, kết hợp bảng tổng hợp phân loại hiện trạng sử dụng đất. Kết quả phân tích cho thấy các cơ sở có đề án bảo vệ môi trường duy trì nồng độ BOD5 thấp hơn đáng kể so với nhóm cơ sở tự phát, minh chứng cho vai trò định hướng của các cam kết pháp lý.

Nguyên nhân cốt lõi khiến các chỉ số ô nhiễm vượt ngưỡng bắt nguồn từ việc tính toán dung tích hầm biogas không tương xứng với lượng nước thải phát sinh, vốn dao động từ 10 đến 40 lít/con/ngày. Khi không tách phân rắn, lượng chất hữu cơ đậm đặc làm giảm thời gian lưu nước trong hầm, dẫn đến bùn cặn trào ra hệ thống hồ sinh học. Thêm vào đó, các hồ sinh học tại địa phương chủ yếu là hồ đất tự nhiên không lót màng chống thấm HDPE, tiềm ẩn nguy cơ ngấm chất ô nhiễm vào tầng nước ngầm. So sánh với các nghiên cứu tại vùng lân cận như trang trại Hòa Bình Xanh (COD lên tới 5.630 mg/L) hay các khảo sát của Viện Chăn nuôi trên 6 tỉnh thành, hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn tại Chương Mỹ phản ánh tính quy luật chung của các vùng nông nghiệp đang chuyển đổi mô hình nhưng thiếu vốn đầu tư công nghệ đồng bộ.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm, 4 nhóm giải pháp quản lý đồng bộ được đề xuất nhằm giải quyết triệt để ô nhiễm môi trường chăn nuôi:

  • Quy hoạch và di dời cơ sở chăn nuôi: Ủy ban nhân dân huyện Chương Mỹ và Phòng Tài nguyên và Môi trường cần tiến hành rà soát, lập kế hoạch di dời 100% số trang trại đang nằm trong khu dân cư (chiếm 43,75%) vào các phân khu chăn nuôi tập trung xa khu dân cư trước năm 2020. Thiết lập cơ chế liên ngành kiểm tra định kỳ 2 lần mỗi năm đối với việc chấp hành quy hoạch đất đai và hồ sơ môi trường.

  • Cải tiến kỹ thuật và công nghệ xử lý chất thải: Bắt buộc 100% các trang trại quy mô từ 1.000 con trở lên đầu tư hệ thống máy ép tách phân rắn trước khi đưa nước thải vào hầm biogas, nhằm giảm thiểu từ 50% đến 60% tải lượng hữu cơ ban đầu. Yêu cầu các cơ sở cải tạo hồ sinh học bằng màng chống thấm HDPE và bổ sung công đoạn khử trùng bằng hóa chất hoặc chế phẩm sinh học để xử lý dứt điểm chỉ tiêu Coliform đạt chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT trong giai đoạn 2018-2019.

  • Hoàn thiện cơ chế kinh tế và tài chính môi trường: Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội phối hợp với các tổ chức tín dụng triển khai gói hỗ trợ vốn vay ưu đãi lãi suất thấp hơn từ 2% đến 3% mỗi năm cho các chủ hộ đầu tư công trình xử lý chất thải. Đồng thời, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện cần mở rộng diện thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải chăn nuôi, phấn đấu đạt tỷ lệ thu nộp 100% theo đúng quy định tại Nghị định 154/2016/NĐ-CP từ quý IV năm 2018.

  • Nâng cao nhận thức và giám sát cộng đồng: Hội Nông dân huyện và Ủy ban nhân dân các xã trọng điểm như Lam Điền, Thanh Bình tổ chức tập huấn kỹ thuật ủ phân compost và làm đệm lót sinh học cho tối thiểu 90% chủ trang trại. Thành lập các tổ giám sát môi trường cộng đồng tại thôn xóm để tiếp nhận phản ánh và ngăn chặn kịp thời hành vi xả trộm nước thải chưa qua xử lý ra sông ngòi.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và hệ thống dữ liệu của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cao cho 4 nhóm đối tượng chính:

  • Cán bộ quản lý môi trường và cơ quan hoạch định chính sách: Lãnh đạo và chuyên viên tại Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Chi cục Bảo vệ môi trường, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Chương Mỹ có thể khai thác bộ số liệu điều tra 64 trang trại để làm căn cứ xây dựng kế hoạch quản lý nguồn thải, cấp phép môi trường và ban hành quy chế quản lý chăn nuôi cấp huyện.

  • Chủ trang trại và doanh nghiệp phát triển chăn nuôi: Các chủ cơ sở chăn nuôi gia súc quy mô vừa và lớn có thể tham khảo quy trình vận hành hệ thống thu gom, công nghệ tách ép phân kết hợp hầm biogas cải tiến nhằm tối ưu chi phí xử lý chất thải, đảm bảo xả thải đúng quy chuẩn và tránh các chế tài xử phạt hành chính.

  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành môi trường: Nguồn tài liệu học thuật giá trị phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ xử lý nước thải giàu chất hữu cơ, phương pháp đánh giá tải lượng dòng thải nông nghiệp và kỹ năng xây dựng báo cáo hiện trạng môi trường nông thôn.

  • Đơn vị tư vấn và chuyển giao công nghệ sinh học: Các kỹ sư môi trường và doanh nghiệp công nghệ có thể sử dụng các thông số thực nghiệm về nồng độ COD, BOD5, Nitơ để thiết kế các module xử lý nước thải chăn nuôi hợp khối, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế của các hộ chăn nuôi trang trại tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Nước thải chăn nuôi lợn tại huyện Chương Mỹ gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất ở những chỉ tiêu nào? Theo kết quả quan trắc tại 7 trang trại điển hình, toàn bộ mẫu nước thải phân tích đều không đạt chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Trong đó, nồng độ COD vượt từ 1,03 đến 9,06 lần (đạt mức cao nhất 2.717 mg/L), BOD5 vượt từ 1,34 đến 11,0 lần và 100% mẫu có chỉ tiêu vi sinh vật Coliform vượt ngưỡng cho phép do hoàn toàn thiếu hệ thống khử trùng trước khi xả ra môi trường.

Tại sao phần lớn các trang trại đã xây dựng hầm biogas nhưng nước thải đầu ra vẫn không đạt chuẩn? Nguyên nhân chủ yếu là do 53,13% trang trại không thực hiện tách phân rắn trước khi đưa vào hầm ủ, kết hợp lượng nước rửa chuồng quá lớn từ 10 đến 40 lít/con/ngày làm quá tải thể tích lưu chứa. Việc không nạo vét bùn lắng định kỳ và thiếu công trình xử lý bậc hai khiến hiệu suất phân giải kỵ khí giảm mạnh, dẫn đến nước thải trào ra ngoài khi chưa phân hủy hết chất hữu cơ.

Việc các trang trại nằm xen kẽ trong khu dân cư gây ra những tác động tiêu cực gì? Khảo sát thực tế ghi nhận 43,75% trang trại nằm trong khu dân cư, phát sinh khí thải chứa NH3, H2S và bụi lơ lửng gây mùi hôi thối nồng nặc, ảnh hưởng trực tiếp đến đường hô hấp của người dân lân cận. Bên cạnh đó, việc xả thải qua các mương hở vào hệ thống ao hồ công cộng làm gia tăng nguy cơ bùng phát dịch bệnh tiêu chảy, giun sán và ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt.

Hiện trạng chấp hành nghĩa vụ nộp phí bảo vệ môi trường của các trang trại diễn ra như thế nào? Có 65,6% trang trại tham gia khảo sát đã thực hiện kê khai và nộp phí bảo vệ môi trường đối với nước thải theo Nghị định 154/2016/NĐ-CP. Tuy nhiên, việc thu nộp này chủ yếu mới dừng lại ở các cơ sở quy mô lớn trên 1.000 con đã có đề án môi trường. Các trang trại quy mô nhỏ hơn gặp khó khăn về tài chính và thiếu thông tin pháp lý nên tỷ lệ chấp hành còn thấp.

Giải pháp kỹ thuật nào được đánh giá là tối ưu và khả thi nhất cho các trang trại hiện nay? Giải pháp hữu hiệu nhất là áp dụng mô hình liên hoàn: Sử dụng máy tách phân cơ học để thu hồi từ 50% đến 70% chất thải rắn làm phân bón hữu cơ, dẫn phần nước thải vào hầm biogas phủ bạt HDPE đúng dung tích, sau đó cho qua chuỗi hồ sinh học có thực vật thủy sinh và tiến hành khử trùng nước đầu ra bằng Cloramin B hoặc Ozone trước khi xả thải.

Kết luận

Công trình nghiên cứu đã cung cấp bức tranh toàn cảnh và chân thực về thực trạng môi trường tại các cơ sở chăn nuôi lợn tập trung trên địa bàn huyện Chương Mỹ thông qua 5 kết luận then chốt:

  • Làm rõ quy mô phát triển với 460 trang trại chăn nuôi trên địa bàn huyện, đồng thời chỉ ra điểm nghẽn lớn khi có tới 43,75% cơ sở vẫn nằm xen kẽ trong khu dân cư.
  • Cung cấp bằng chứng thực nghiệm xác thực khi 100% mẫu nước thải phân tích tại 7 cơ sở đại diện đều vượt quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT từ 1,03 đến 11,0 lần đối với các chỉ tiêu COD, BOD5, Tổng Nitơ và Coliform.
  • Khẳng định nguyên nhân cốt lõi gây ô nhiễm bắt nguồn từ tỷ lệ 53,13% trang trại không tách chất thải rắn và sự thiếu hụt các công đoạn xử lý nước thải bậc cao sau hầm biogas.
  • Đóng góp hệ thống giải pháp toàn diện, kết hợp chặt chẽ giữa công cụ quy hoạch, chế tài kinh tế, công nghệ xử lý tuần hoàn và cơ chế giám sát dựa vào cộng đồng.
  • Định hình lộ trình hành động cụ thể cho giai đoạn 2018-2020 nhằm hỗ trợ chính quyền địa phương kiểm soát hiệu quả nguồn thải nông nghiệp và bảo vệ bền vững lưu vực sông Đáy.

Các cơ quan quản lý và các chủ trang trại cần khẩn trương phối hợp triển khai đồng bộ các giải pháp kỹ thuật và pháp lý nêu trên nhằm chuyển đổi mô hình chăn nuôi theo hướng an toàn sinh học và phát triển bền vững.