Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia có tỷ trọng phát triển nông nghiệp lớn, từng đóng góp trên 70% tổng sản phẩm quốc nội (GDP). Trong cơ cấu nông nghiệp hiện đại, ngành chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn, đóng vai trò then chốt khi cung cấp tới 70% sản lượng thịt hàng năm và chiếm từ 73% đến 77% nhu cầu tiêu thụ thịt hàng ngày của người dân. Tuy nhiên, sự dịch chuyển từ phương thức chăn nuôi nông hộ truyền thống sang chăn nuôi tập trung quy mô trang trại công nghiệp đang tạo ra những sức ép nặng nề lên hệ sinh thái. Tình trạng phát triển chăn nuôi tự phát, thiếu quy hoạch, thiếu vốn đầu tư hệ thống xử lý chất thải và nằm xen kẽ trong các khu dân cư đông đúc đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), có hơn 50 bệnh truyền nhiễm nguy hiểm bắt nguồn từ chất thải động vật và người. Chất thải chăn nuôi lợn nếu không được xử lý triệt để sẽ phát tán các mầm bệnh nguy hiểm như cúm lợn, tai xanh (PRRS), lở mồm long móng, tiêu chảy cấp. Đồng thời, báo cáo từ Viện Chăn nuôi chỉ ra rằng nồng độ các khí độc hại như hydro sulfua ($H_2S$) và amoniac ($NH_3$) tại các khu vực chất thải chăn nuôi có thể vượt ngưỡng cho phép từ 30 đến 40 lần, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng và làm suy giảm sức đề kháng của vật nuôi.

Huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên là một trong những địa bàn phát triển đàn lợn trọng điểm của khu vực Đông Bắc. Cùng với sự gia tăng nhanh chóng về quy mô đàn, lượng chất thải chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt chuẩn xả thẳng ra môi trường đã trở thành điểm nóng gây ô nhiễm nguồn nước, không khí và đất. Trước thực trạng đó, khóa luận tiến hành đề tài "Assessment of the environmental situation of pig farming in Phu Thai limited company of agricultural development - Pho Yen, Thai Nguyen" (Đánh giá tình hình môi trường chăn nuôi lợn tại Công ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Phú Thái - Phổ Yên, Thái Nguyên).

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể

  1. Khảo sát hiện trạng quản lý và xử lý chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn đang được áp dụng tại trang trại của công ty.
  2. Đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường (không khí, nước mặt, nước ngầm, nước thải và đất) do hoạt động chăn nuôi gây ra thông qua các chỉ thị phân tích môi trường thực tế.
  3. Đề xuất các giải pháp kỹ thuật, quản lý và chính sách phù hợp với điều kiện thực tiễn nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi lợn tại doanh nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Trang trại chăn nuôi lợn thuộc Công ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Phú Thái; các nguồn thải (chất thải rắn, nước thải, khí thải) và hiện trạng chất lượng các thành phần môi trường xung quanh trang trại.
  • Phạm vi không gian: Xã Minh Đức, huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Nghiên cứu và quan trắc thực địa được thực hiện từ ngày 01/03/2015 đến ngày 30/06/2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên khung lý thuyết về kinh tế chăn nuôi và quản lý môi trường nông nghiệp, tiếp cận theo mô hình "Cách mạng Chăn nuôi" (Livestock Revolution) và chu trình quản lý dòng chất thải rắn, nước thải sinh học (hệ thống hầm ủ Biogas kỵ khí, bể lắng, bãi lọc sinh học).

Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng

Nghiên cứu căn cứ vào hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia của Việt Nam:

  • Luật Bảo vệ Môi trường số 55/2014/QH13 ban hành ngày 23/06/2014.
  • Nghị định số 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 về xử lý vi phạm pháp luật trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
  • Nghị định số 80/2006/NĐ-CP và Nghị định số 21/2008/NĐ-CP hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ Môi trường.
  • Thông tư liên tịch số 69/2000/TTLT-BNN-TCTK quy định tiêu chí trang trại chăn nuôi.
  • Nghị quyết số 41/NQ-TW của Bộ Chính trị về bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
  • Quyết định số 628/QĐ-UBND phê duyệt Đề án phát triển chăn nuôi tỉnh Thái Nguyên giai đoạn 2013–2020.
  • Các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia dùng để đối sánh: QCVN 05:2013/BTNMT (chất lượng không khí xung quanh), QCVN 06:2009/BTNMT (chất độc hại trong không khí xung quanh), QCVN 26:2010/BTNMT (tiếng ồn), QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải công nghiệp), QCVN 08:2008/BTNMT (chất lượng nước mặt), QCVN 09:2008/BTNMT (chất lượng nước dưới đất).

Phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu

  1. Thu thập dữ liệu thứ cấp: Thu thập tài liệu, số liệu thống kê từ Phòng Nông nghiệp & Phát triển Nông thôn huyện Phổ Yên, Niên giám thống kê tỉnh Thái Nguyên, Niên giám thống kê huyện Phổ Yên, UBND xã Minh Đức, Hội Nông dân và các báo cáo ngành chăn nuôi của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (MARD).
  2. Thu thập dữ liệu sơ cấp: Khảo sát thực địa quy trình chăn nuôi, cấu trúc chuồng trại, hệ thống xử lý chất thải; phát phiếu điều tra trực tiếp và phỏng vấn các hộ dân, cán bộ công ty về hiện trạng ô nhiễm, nhận thức vệ sinh môi trường và tác động sức khỏe.
  3. Phương pháp lấy mẫu và phân tích phòng thí nghiệm: Lấy mẫu theo các tiêu chuẩn TCVN và ISO (TCVN 5067:1995, TCVN 5293:1995, TCVN 7878-2:2010, TCVN 6663 series, TCVN 5999:1995, TCVN 5297:1995). Mẫu được bảo quản lạnh, chuyển về phòng thí nghiệm trong vòng 2 giờ để phân tích các chỉ tiêu: bụi, $H_2S$, $NH_3$, tiếng ồn, pH, $BOD_5$, COD, TSS, TDS, $S^{2-}$, $NH_4^+-N$, Tổng P, Tổng N, $PO_4^{3-}-P$, $SO_4^{2-}$, $NO_3^--N$, $NO_2^--N$, Coliform và hàm lượng mùn trong đất.
Ký hiệu mẫu Loại mẫu Vị trí lấy mẫu
KK-1 Không khí Khu vực chuồng nuôi lợn thịt
KK-2 Không khí Khu vực chuồng nuôi lợn nái đẻ
KK-3 Không khí Khu vực nhà điều hành / văn phòng công ty
KK-4 Không khí Khu vực ngoài cổng chính của công ty
NT-1 Nước thải Cửa xả nước thải sau xử lý ra môi trường tiếp nhận
NN-1 Nước ngầm Giếng khoan khai thác nước của công ty
NM-1 Nước mặt Suối Nga Sơn, vị trí thượng lưu cách điểm xả thải 50 m
NM-2 Nước mặt Suối Nga Sơn, vị trí hạ lưu cách điểm xả thải 150 m
MĐ-1 Mẫu đất Đất ven suối Nga Sơn, cách điểm xả thải 50 m về phía thượng lưu
MĐ-2 Mẫu đất Đất ven suối Nga Sơn, cách điểm xả thải 150 m về phía hạ lưu
  1. Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê, xử lý dữ liệu bằng phần mềm chuyên dụng và bảng tính Excel, so sánh trực tiếp kết quả phân tích với các QCVN hiện hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction and Overview (Mở đầu và Tổng quan cơ sở khoa học, pháp lý)

Chương này tổng quan về vị trí của ngành chăn nuôi trong nước và quốc tế. Trên thế giới, quá trình chuyển đổi chăn nuôi đang hướng tới đáp ứng nhu cầu tiêu thụ thịt ngày càng tăng ở các nước đang phát triển (dự kiến sản xuất 60% lượng thịt toàn cầu vào năm 2020). Tại Việt Nam, đàn lợn duy trì mức trên 26 triệu con, vùng Đồng bằng sông Hồng và Đông Bắc chiếm tỷ trọng lớn nhất.

Tại Thái Nguyên, tổng đàn lợn đạt trên 544 nghìn con (năm 2013), sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng năm 2014 đạt 63,3 nghìn tấn. Tuy nhiên, toàn tỉnh có 272 trang trại lợn nhưng 90% có quy mô dưới 1.000 con/năm, phần lớn nằm xen kẽ trong khu dân cư. Công tác quản lý chất thải gặp nhiều hạn chế: chỉ 29% trang trại sử dụng hầm biogas, 6% dùng phân làm thức ăn nuôi cá và phân bón. Biogas quy mô nhỏ không thể xử lý triệt để tải lượng ô nhiễm hữu cơ khổng lồ, dẫn đến việc xả nước thải vượt chuẩn ra nguồn tiếp nhận.

Chapter 2: Subjects, Materials and Methods (Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu)

Trình bày chi tiết toàn bộ thiết kế nghiên cứu thực địa tại Công ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Phú Thái, xã Minh Đức, huyện Phổ Yên. Tác giả mô tả chi tiết quy trình lấy mẫu, thông số phân tích cho từng hợp phần môi trường (không khí, nước thải, nước ngầm, nước mặt, đất), quy cách dụng cụ lấy mẫu (chai thủy tinh, polymer, máy khoan đất, dung dịch hấp thụ) và danh mục quy chuẩn kỹ thuật quốc gia dùng để đánh giá mức độ ô nhiễm.

Chapter 3: Results and Discussion (Kết quả nghiên cứu và thảo luận)

Chương này tập trung vào 5 nhóm nội dung trọng tâm:

  1. Điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội địa phương: Xã Minh Đức có địa hình đồi bát úp trung du xen kẽ đồng bằng lượn sóng (độ dốc <8% ở vùng trũng, 40% ở vùng đồi), nằm trong lưu vực sông Công và sông Cầu cùng mạng lưới suối nhánh (như suối Nga Sơn). Kinh tế địa phương đang chuyển dịch sang công nghiệp - dịch vụ - nông nghiệp; thu nhập bình quân đầu người tăng nhưng nguồn nước mặt và đất đối mặt với ô nhiễm từ hóa chất nông nghiệp và chất thải chăn nuôi.
  2. Hiện trạng sản xuất tại Công ty Phú Thái: Trang trại có diện tích 1 ha, áp dụng mô hình nuôi khép kín. Tổng quy mô đàn trên 1.500 con, trong đó có khoảng 300 lợn nái sinh sản. Khu chuồng nái chia 4 dãy riêng biệt (nái chửa, nái đẻ, hậu bị, lợn đực giống) trang bị hệ thống làm mát/sưởi, lọc bụi và máng uống tự động. Phương thức nuôi chủ yếu là nuôi trên nền bê tông có rãnh thoát ngầm (chiếm tỷ lệ áp dụng phổ biến trong vùng ~70%).
  3. Hiện trạng chất lượng môi trường: Đánh giá các chỉ số vi khí hậu, không khí khu vực sản xuất (KK-1, KK-2) và xung quanh (KK-3, KK-4); chất lượng nước thải sau xử lý (NT-1); nước ngầm (NN-1); chất lượng nước mặt suối Nga Sơn trước và sau điểm xả (NM-1, NM-2); cùng mức độ tích lũy đạm, lân, mùn trong đất ven suối (MĐ-1, MĐ-2).
  4. Nhận thức xã hội về vệ sinh môi trường: Phân tích mức độ nhận biết của người lao động và người dân xung quanh về nguy cơ lây truyền dịch bệnh, mùi hôi và tác động tiêu cực của chất thải chưa xử lý đến sức khỏe hô hấp, tiêu hóa.
  5. Đề xuất giải pháp và tính toán kỹ thuật: Tính toán lượng phát thải khí và xác định dung tích hầm biogas cần thiết nhằm đảm bảo thời gian lưu trữ và phân hủy sinh học tối ưu cho đàn lợn 1.500 con.

Chapter 4: Conclusions and Recommendations (Kết luận và kiến nghị)

Tổng hợp các phát hiện chính từ đợt khảo sát, khẳng định thực trạng quá tải môi trường tại trang trại và đưa ra hệ thống khuyến nghị phân cấp cho cơ quan quản lý nhà nước tỉnh Thái Nguyên, huyện Phổ Yên và Ban lãnh đạo công ty.


Kết quả và đóng góp

Kết quả chính của nghiên cứu

  • Hiện trạng quy mô và kỹ thuật chăn nuôi: Công ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Phú Thái vận hành trang trại quy mô 1 ha với đàn lợn trên 1.500 cá thể (bao gồm 300 nái sinh sản và hơn 1.200 lợn thịt, lợn giống). Chuồng trại được phân khu bài bản nhưng áp lực chất thải phát sinh hàng ngày là rất lớn đối với mặt bằng 1 ha.
  • Hiện trạng xử lý chất thải: Hệ thống xử lý chất thải hiện tại chủ yếu dựa vào công trình khí sinh học Biogas đơn thuần. Lượng phân lợn có độ ẩm cao, tính chất nhờn và mùi nặng gây khó khăn cho việc thu gom cơ học; công nghệ Biogas chưa thể loại bỏ triệt để các hợp chất hữu cơ, nitơ, phốt pho và vi sinh vật gây bệnh trước khi thải ra suối Nga Sơn.
  • Đánh giá tải lượng ô nhiễm: Kết quả quan trắc tại các vị trí cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong không khí (mùi hôi từ $H_2S$, $NH_3$, bụi) tập trung cao nhất ở khu vực chuồng nuôi lợn thịt và nái đẻ. Nước mặt suối Nga Sơn tại điểm hạ lưu (NM-2, cách điểm xả 150 m) có sự gia tăng rõ rệt về hàm lượng chất hữu cơ ($BOD_5$, COD), dinh dưỡng ($NH_4^+$, Tổng N, Tổng P) và Coliform so với điểm thượng lưu (NM-1).
  • Tính toán kỹ thuật: Nghiên cứu đã thực hiện tính toán phát thải và xác định lại dung tích hầm ủ Biogas cần thiết để đáp ứng đủ tải lượng chất thải của đàn lợn quy mô >1.500 con, khắc phục tình trạng quá tải thể tích lưu chứa.

Giải pháp tác giả đề xuất

  1. Nhóm giải pháp chính sách và pháp luật: Doanh nghiệp phải thực hiện đầy đủ cam kết bảo vệ môi trường, lập báo cáo đánh giá tác động môi trường được phê duyệt, chấp hành nghiêm các quy định về xả nước thải theo QCVN 40:2011/BTNMT và nộp phí bảo vệ môi trường theo quy định.
  2. Nhóm giải pháp quy hoạch và quản lý nội vi: Quy hoạch phân vùng chăn nuôi cách ly tuyệt đối với khu dân cư; thiết kế rãnh thu gom tách riêng nước mưa chảy tràn và nước thải chuồng trại; cải tạo nền chuồng và quy trình thu gom phân khô trước khi dội rửa sàn để giảm thể tích nước thải phát sinh.
  3. Nhóm giải pháp kỹ thuật công nghệ: Nâng cấp hầm Biogas theo dung tích tính toán mới; bổ sung các công trình xử lý sau Biogas như hồ sinh học hiếu khí/kỵ khí, bãi lọc thực vật hoặc hệ thống bùn hoạt tính trước khi xả thải ra suối Nga Sơn. Tái sử dụng nước thải sau xử lý đạt chuẩn để tưới tiêu cây trồng trong khuôn viên.
  4. Nhóm giải pháp truyền thông, giáo dục: Đào tạo, nâng cao nhận thức của công nhân chăn nuôi về an toàn sinh học, vệ sinh thú y, quy trình thu gom chất thải và trang bị bảo hộ lao động phòng ngừa bệnh truyền nhiễm.

Đóng góp của đề tài

Khóa luận đã cung cấp một bộ dữ liệu khảo sát thực địa chi tiết về điều kiện chăn nuôi công nghiệp tại địa bàn huyện Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên ở thời điểm năm 2015. Kết quả tính toán dung tích công trình khí sinh học và số liệu phân tích môi trường là căn cứ thực tế giúp doanh nghiệp cải tạo hệ thống xử lý chất thải, đồng thời cung cấp tư liệu cho cơ quan quản lý môi trường cấp huyện trong công tác giám sát chăn nuôi tập trung.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ khóa luận tốt nghiệp đại học với thời gian quan trắc thực địa giới hạn (từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2015, mùa khô chuyển sang mùa mưa). Số lượng đợt lấy mẫu còn mang tính thời điểm, chưa theo dõi được biến động ô nhiễm theo toàn bộ chu kỳ 4 mùa trong năm. Phạm vi khảo sát tập trung tại một đơn vị doanh nghiệp cụ thể.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng quan trắc chuỗi thời gian dài hạn; nghiên cứu ứng dụng các mô hình xử lý thứ cấp chuyên sâu sau Biogas (như bể UASB, hồ sinh học kết hợp thủy sinh thực vật xử lý triệt để nitơ và phốt pho) phù hợp với quỹ đất và năng lực tài chính của các trang trại quy mô vừa tại miền núi phía Bắc.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên các ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Môi trường, Chăn nuôi - Thú y, Kỹ thuật Môi trường. Tài liệu đặc biệt có giá trị ở các nội dung:

  • Quy trình thiết kế mạng lưới lấy mẫu môi trường tích hợp (không khí, nước ngầm, nước mặt, nước thải, đất) xung quanh một cơ sở chăn nuôi lợn tập trung.
  • Phương pháp luận kết hợp giữa điều tra xã hội học (nhận thức cộng đồng, công nhân) với phân tích định lượng trong phòng thí nghiệm.
  • Bảng đối chiếu các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia trong lĩnh vực đánh giá tác động môi trường chăn nuôi.

Câu hỏi thường gặp

1. Quy mô đàn lợn và diện tích trang trại tại Công ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Phú Thái là bao nhiêu?

Trang trại của công ty có tổng diện tích mặt bằng 1 ha, nuôi dưỡng quy mô thường xuyên trên 1.500 con lợn, trong đó có đàn lợn nái sinh sản khoảng 300 con và trên 1.200 con lợn thịt, lợn giống hậu bị.

2. Mạng lưới lấy mẫu quan trắc môi trường trong khóa luận được bố trí như thế nào?

Mạng lưới gồm 10 vị trí quan trắc:

  • Không khí (4 mẫu): Chuồng lợn thịt (KK-1), chuồng nái đẻ (KK-2), nhà văn phòng (KK-3), cổng chính (KK-4).
  • Nước (4 mẫu): Cửa xả nước thải sau xử lý (NT-1), giếng khoan công ty (NN-1), suối Nga Sơn thượng lưu cách 50 m (NM-1), suối Nga Sơn hạ lưu cách 150 m (NM-2).
  • Đất (2 mẫu): Đất ven suối Nga Sơn thượng lưu cách 50 m (MĐ-1) và hạ lưu cách 150 m (MĐ-2).

3. Những quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN) chính nào được dùng để đánh giá chất lượng môi trường tại trang trại?

Tác giả sử dụng hệ thống quy chuẩn gồm: QCVN 05:2013/BTNMT (không khí xung quanh), QCVN 06:2009/BTNMT (chất độc hại trong không khí xung quanh), QCVN 26:2010/BTNMT (tiếng ồn), QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải công nghiệp), QCVN 08:2008/BTNMT (nước mặt) và QCVN 09:2008/BTNMT (nước dưới đất).

4. Nguồn tiếp nhận trực tiếp nước thải sau xử lý của Công ty Phú Thái là nguồn nước nào?

Nguồn tiếp nhận nước thải của trang trại công ty là suối Nga Sơn chạy qua địa bàn xã Minh Đức, huyện Phổ Yên.

5. Phương thức nuôi lợn chiếm tỷ lệ phổ biến nhất tại khu vực nghiên cứu là gì?

Phương thức nuôi trên nền sàn bê tông hoặc lát gạch có rãnh thoát nước ngầm chiếm tỷ lệ cao nhất trong vùng (khoảng 70%), do phù hợp với tập quán và chi phí đầu tư ban đầu thấp hơn so với hệ thống chuồng lồng hoàn toàn.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Trần Trung Dung đã phản ánh bức tranh thực tế về sức ép môi trường từ hoạt động chăn nuôi lợn công nghiệp tại Công ty TNHH Phát triển Nông nghiệp Phú Thái, Phổ Yên, Thái Nguyên. Thông qua việc khảo sát hiện trạng chuồng trại, phân tích mẫu môi trường đa thành phần và đánh giá nhận thức cộng đồng, nghiên cứu chỉ ra những tồn tại lớn trong khâu xử lý chất thải sau biogas. Đề tài đã đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ từ điều chỉnh chính sách, nâng cấp công trình khí sinh học đến các biện pháp quản lý phân vùng nhằm thúc đẩy phát triển chăn nuôi an toàn sinh học và bền vững.