Đặt vấn đề Quá trình phân hủy sinh học kỵ khí được xem là giải pháp thích hợp để xử lý chất thải có nồng độ chất hữu cơ và chất rắn cao như nước thải chăn nuôi lợn, sản xuất khí sinh học (Biogas) từ chất thải là giải pháp tạo ra lợi ích kép: “Giảm thiểu ô nhiễm và biến chất thải thành nguồn năng lượng sạch hữu ích” [2]. Hiện nay, các dự án khí sinh học được triển khai trên khắp cả nước, nhờ vào các chương trình quốc gia, sự hỗ trợ của các tổ chức quốc tế. Riêng ở Tỉnh Nghệ An là một tỉnh được tham gia dự án khí sinh học (KSH) từ năm 2003 và sẽ kết thúc dự án vào cuối năm 2012. Qua 9 năm thực hiện dự án KSH trên địa bàn toàn tỉnh Nghệ An đã xây dựng được hơn 7.291 công trình KSH.
Đây là một dự án được các cấp các ngành và người chăn nuôi đánh giá cao về hiệu quả và lợi ích thiết thực mà từ công nghệ KSH đem lại [1]. Xã Diễn Thái, Huyện Diễn Châu, Tỉnh Nghệ An là một xã thuần nông chủ yếu chăn nuôi gia súc, gia cầm và đặc biệt đó là chăn nuôi lợn. Là 1 xã đã và đang áp dụng chương trình khí sinh học từ năm 2004 và cho tới nay xã vẫn đang áp dụng, Nhà nước đã hộ trợ cho mỗi gia đình 2 đến 3 triệu đồng xây dựng mô hình Biogas, Số lượng gia đình tham gia Biogas tương đối lớn.Tuy nhiên lượng chất thải từ chăn nuôi hiện nay không được nhiều người dân sử dụng cho nông nghiệp mà thải trực tiếp ra cống, rãnh hoặc cho vào hầm Biogas. Tỷ lệ sử dụng mô hình Biogas đang tăng lên do có mang lại những lợi ích thiết thực nhưng chất lượng nước sau Biogas thải ra môi trường thì chưa được đề cập tới trong địa bàn của xã.
Hiệu quả tích cực về môi trường của hầm biogas như đã nói ở trên là không thể phủ nhận.Tuy nhiên, các hệ thống khí sinh học chưa phải là hệ thống xử lý sau cùng để đảm bảo đủ điều kiện xả thải an toàn vào môi trường. n 2 Chính vì vậy, trên cơ sở phân tích chất lượng nước thải đầu ra của các hầm Biogas quy mô hộ gia đình Tôi đã tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá hiện trạng nước thải sau Biogas tại xã Diễn Thái, huyện Diễn Châu, Tỉnh Nghệ An” 1. Mục đích nghiên cứu Đánh giá hiện trạng môi trường nước thải sau Biogas ở xã Diễn Thái 1. Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá hiện trạng nước thải sau Biogas thông qua việc sử dụng phiếu điều tra tìm hiểu tình hình sử dụng Biogas bằng bảng hỏi - Lấy mẫu đại diện ở 3 hộ gia đình sử dụng Biogas ở xã Diễn Thái.
- Đề xuất giải pháp thích hợp để cải thiện chất lượng nước đầu ra 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Đề tài tạo cơ hội cho Tôi được tiếp cận với thực tế, khảo sát được tình hình sử dụng bể biogas cũng như thấy được lợi ích mà bể mang lại cho người dân. - Đề tài còn giúp cho Tôi có cơ hội áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn, nâng cao trình độ chuyên môn đồng thời tích lũy được nhiều kinh nghiệm thực tế cho bản thân sau khi ra trường. - Làm tư liệu cho các nghiên cứu khoa học về sau.
Ý nghĩa trong thực tiễn - Đề tài giúp người giải quyết vấn đề chất thải chăn nuôi trong sinh hoạt và sản xuất nhằm bảo vệ môi trường. - Làm cơ sở góp phần cho các cơ quan chức năng tăng cường công tác tuyên truyền cho người dân về bảo vệ môi trường nông thôn, tìm ra những điểm cần khắc phục trong việc quản lý. - Đề xuất các biện pháp quản lý và kỹ thuật để nâng cao hiệu quả sử dụng của bể Biogas. n 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.
Cơ sở khoa học của đề tài 2. Cơ sở pháp lý của đề tài - Luật Bảo vệ môi trường đã được Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam khóa XI, kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005. - Nghị định 21/2008/NĐ-CP của chính về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường. - Thông tư 04/2010/TT-BNN&PTNT ngày 15 tháng 1 năm 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&PTNN - Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt năm 2008 của Bộ Tài nguyên - Môi trường.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01-14:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học năm 2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01-15:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về điều kiện chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học năm 2010 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01-79:2011 BNN&PTNT - 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. - Quy chuẩn Việt Nam QCVN 38:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt bảo vệ đời sống thủy sinh.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. - Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6625:2000 về chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành năm 2000. - Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9121:2012 về trại chăn nuôi gia súc lớn - yêu cầu chung do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố năm 2012. Cơ sở lý luận của đề tài 2.
Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi Trong quá trình chăn nuôi, chất thải chăn nuôi phát sinh ra bao gồm: Chất thải do bản thân vật nuôi: phân, nước tiểu, long, vẩy da… Nước từ quá trình tắm rửa gia súc, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh vật dụng trong chăn nuôi… Thức ăn thừa, thức ăn rơi vãi, vật phẩm thú y… Khí thải từ chuồng nuôi, từ hố chứa phân, nơi chế biến thức ăn cho gia súc. Tiếng ồn phát sinh chủ yếu từ chuồng nuôi gia súc Tất cả nguồn phát sinh trên đều gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người và vật nuôi.Vì vậy cần biết rõ thành phần, tích chất của chất thải để có phương hướng giải quyết, quản lý phù hợp [3]. Thành phần chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi chủ yếu bao gồm: a) Phân gia súc Phân là sản phẩm thừa của quá trình tiêu hóa thức ăn gia súc. Phân gồm những 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, axit amin thoát khỏi sự hấp thu, các khoáng chất dư thừa cơ thể không sử dụng phần lớn xuất hiện trong phân.
- Các thức ăn bổ sung, thuốc kích thích (thường chứa đồng, kẽm), các kháng sinh hay men. - Các chất cặn bã trong dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…) - Các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. - Vật chất dính vào thức ăn: tro, bụi… - Các loại vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn, trong ruột bị tống ra ngoài. Thành phần của phân heo: Nước chiếm tỷ lệ cao 56 – 83%, các chất hữu cơ từ 4 – 26,2%.
Nitrogen 0,32 – 1,6%, photphat 0,25 – 1,4%, kali 0,15 – 0,955, canxi 0,09 – 0,34%. Trong phân heo còn chứa nhiều loại vi khuẩn, vi trùng, vi rút và trứng kí sinh trùng. Trong đó có vi trùng thuộc họ enterobacteria chiếm đa số với các giống n 5 điển hình như: escherchia, salmonella, shigilla, proteus, klebsiella [7]. b) Thành phần nước thải chăn nuôi.
Thành phần của nước thải rất phong phú chúng bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ, trong đó nhiều nhất là các hợp chất chứa nitơ và photpho. Nước thải chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật, ký sinh trùng, nấm, nấm men và các yếu tố gây bệnh sinh học khác. Do ở dạng lỏng và giàu chất hữu cơ nên khả năng bị phân hủy vi sinh vật rất cao, chúng có thể tạo ra các sản phẩm có khả năng gây ô nhiễm cho cả môi trường đất, nước và không khí. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào thành phần của phân, nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ và phương thức thu gom (số lần thu gom, vệ sinh chuồng trại và có hốt phân hay không hốt phân trước khi rửa chuồng), lượng nước dùng tắm gia súc và vệ sinh chuồng trại [8].1: Tính chất nước thải chăn nuôi lợn Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ Độ màu Pt – Co 350 – 870 Độ đục Mg/l 420 – 550 BOD Mg/l 3500 – 8900 COD Mg/l 5000 – 12000 SS Mg/l 680 – 1200 Tổng P Mg/l 36 – 72 Tổng N Mg/l 220 – 460 Dầu mỡ Mg/l 5 – 58 (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010, [9]) 2.
Khái quát về công nghệ biogas a) Giới thiệu về mô hình Biogas Biogas hay còn gọi là khí sinh học, hệ thống này làm nhiệm vụ chủ yếu là biến phân gia súc, gia cầm thành khí và khí này có thể dùng để đun nấu, để đốt đèn hay chạy máy nổ, máy phát điện, hệ thống biogas gồm có hầm/bể chứa phân gia súc và các phụ kiện khác. Các loại KSH được thể hiện trong Bảng 2.2: Thành phần khí sinh học LOẠI KHÍ KÝ HIỆU TỶ LỆ (%) Mê tan CH4 40-70 Cacbonic CO2 30-60 Hydro sulfua H2S 1-3 Hydro H2 0,1-3 Nitơ N2 0,1-3 Oxy O2 0,1-3 (Nguồn: SNV Việt Nam, [4]) Ngày nay sản phẩm khí sinh học sinh ra từ chất thải của động vật chăn nuôi chính là mô hình nông nghiệp sinh thái bền vững không gây ảnh hưởng ra bên ngoài. Hiện nay ở Việt Nam đã ứng dụng rất nhiều mô hình khác nhau như: Hầm KSH dạng nắp vòm, hầm KSH sử dụng túi ủ bằng nilông, bể phốt tự hoại, hầm Biogas phủ bạt nhựa HDPE, hệ thống BIOGAS – VACVINA do Trung tâm phát triển cộng đồng nông thôn nghiên cứu và triển khai. Phương pháp xử lý bằng hầm Biogas có ưu điểm lớn so với các phương pháp xử lý khác ở chỗ chi phí thấp và tính ổn định cao.
Đặc biệt hiệu quả xử lý rất cao trong thời gian lưu ngắn đối với các loại nước thải chứa các chất dễ phân hủy sinh học. Phương pháp này có hiệu quả cao đối với môi trường không khí, nước, đất và sức khỏe con người.