CHƯƠNG 1: TÓNG QUAN 1. Hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi của hộ gia đình. Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi nước ta phát triển rất mạnh, chăn nuôi Việt Nam ngày nay đạt mức tăng trưởng cao không những đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn hướng tới xuất khấu đặc biệt là ngành chăn nuôi lọn. Ngành Chăn nuôi tại Việt Nam hiện nay có xu hướng chuyển dịch từ quy mô nông hộ sang chăn nuôi tập trung và thâm canh với quy mô lớn.
Cùng với xu hướng đó, ô nhiễm môi trường chăn nuôi tại các vùng nông thôn ngày càng trở nên nghiêm trọng. Theo một số chuyên gia nông nghiệp cho rằng, nguyên nhân chính gây ô nhiễm là do chăn nuôi nhỏ lẻ, không kiếm soát được xả thải ra môi trường. Tuy nhiên, qua thực tế khảo sát ở Việt Nam, chăn nuôi quy mô trang trại và thâm canh, mặc dù có áp dụng biện pháp xử lý môi trường, nhưng vẫn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do các nguyên nhân về công tác quản lý môi trường và áp dụng công nghệ chưa phù hợp [3], [2]. Theo thống kê của Bộ NN&PTNT về chăn nuôi, cả nước hiện có khoảng 12 triệu hộ gia đình có hoạt động chăn nuôi và 23.500 trang trại chăn nuôi tập trung.
Trong đó, phô biến ở nước ta là chăn nuôi lợn (khoảng 4 triệu hộ) và gia cầm (gần 8 triệu hộ), với tổng đàn khoảng 362 triệu con gia cầm, 29 triệu con lợn và 8 triệu con gia súc, mồi năm khối lượng nguồn thải ra từ chăn nuôi ra môi trường là một con số khổng lồ - khoảng 84,5 triệu tấn/năm, trong đó, chỉ khoảng 20% được sử dụng hiệu quả (làm khí sinh học, ủ phân, nuôi trùn, cho cá ăn), còn lại 80% lượng chất thải chăn nuôi đã bị lãng phí và phần lớn thải ra môi trường gây ô nhiễm [5], [6]. Xu hướng chuyến từ chăn nuôi nhỏ lẻ, phân tán theo quy mô hộ gia đình đang dần chuyển sang chăn nuôi tập trung theo hướng sản xuất hàng hóa diễn ra mạnh ở nước ta, nhất là khi Chính phủ ban hành Nghị quyết 03/2000/NỌ-CP ngày 02/02/2000 về Phát triển kinh tế trang trại [7], [5]. Việc hình thành và phát triển mạnh các trang trại, các hộ chăn nuôi ở nước ta đà đem lại hiệu quả kinh tế cao, tăng năng suất lao động và thu nhập của người nông dân. Tuy nhiên, việc quản lý không hợp lý các loại chất thải rắn, lỏng, khí phát sinh từ các trang trại, các hộ chăn nuôi cũng ảnh hưởng xấu đến chất lượng môi trường xung quanh.
Đặc biệt, đối với các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ ở các vùng nông thôn thì phần lớn nước thải phát 10 sinh từ trang trại chăn nuôi do làm vệ sinh chuồng trại, máng ăn, máng uống, nước tắm rửa cho gia súc hằng ngày, nước tiểu do gia súc bài tiết không được xử lý mà đo trực tiếp vào hệ thống thoát nước, kênh mưong trong vùng gây ảnh hưởng nặng tới môi trường nước, đặc biệt là nguồn nước mặt và nước ngầm [8], [3]. Theo Cục Chăn nuôi ( Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn), mồi năm, ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn chất thải. Các chất thải này thường xuyên không được xử lý on dịnh, nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hiện cả nước có trên 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình và gần 20 nghìn trang trại chăn nuôi tập trung, nhưng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (ham biogas) [9], [19].
Chất thải lỏng trong chăn nuôi lợn có tỷ lệ chất khô rất thấp (dưới 80%), hầu như không thể thu gom làm phân chuồng nên chỉ còn cách xả xuống nguồn nước thông qua hệ thống thoát nước hoặc cho xuống hầm khí (biogas), sau đó tiếp tục qua một hệ thống hồ lắng, hồ sinh học để lọc sạch nước thải chăn nuôi trước khi thải ra môi trường. Mặc dù biện pháp khí sinh học đang được áp dụng phố biến ở nước ta đe xử lý chất thải lỏng trong chăn nuôi. Tuy nhiên, do vận hành hệ thống ham biogas khá tốn kém và hiệu quả kinh tế thấp nên hầu như các chủ trang trại chỉ làm ham biogas mang tính chất đối phó dần đến các trang trại chăn nuôi có ham biogas vẫn đang là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường chăn nuôi giống như các trang trại đang xả trực tiếp chất thải lỏng trong chăn nuôi ra môi trường [3], [20]. Cũng không thế phủ nhận là mô hình Biogas luôn mang lại hiệu quả tích cực cho môi trường.
Tuy nhiên, trong nước thải nuôi lợn thường chứa hàm lượng N và p rất cao. Hàm lượng N-tống trong nước thải chăn nuôi 571 - 1026 mg/1, Photpho từ 39-94 mg/1, đòi hỏi thêm quá trình hiếu khí kèm theo để xử lý triệt để các chất hữu cơ. Mặt khác, ham biogas luôn chứa nồng độ ô nhiễm nước thải đầu ra khá cao. NCh' là một trong các chỉ tiêu cần quan tâm nhất.
Nitrat được xem là một ion tiêu cực không giữ lại bời các phản ứng trao đổi nhưng vẫn còn ở dạng dung dịch và được chuyến hóa trong quá trinh thấm. Neu chúng không được loại bỏ bỡi quá trình đồng hóa thực vật hoặc khử nitrat, nitrat sẽ đi sâu và thấm vào trong lóp nước ngầm và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người [10], [19]. 11 Nitrat hoặc nitrite oxy hóa Fe(II) trong hemoglobin thành Fe(III) là nguyên nhân khiến hemolobin chuyến thành dạng methemoglobin, ở dạng này hồng cầu không thế liên kết và vận chuyển oxy. Tác hại của nitrat đối với sức khỏe con nguời không phải do bản thân ion nitrat mà do nồng độ nitrat tăng lên nó sẽ chuyển thành nitrite nhờ xúc tác của enzyme vi khuẩn và chính nitrite là nguyên nhân gây độc.
Quá trình chuyển hóa giũa nitrat và nitrite có the hình thành N-nitrosamines là một chất gây ung thư pho biến. Có the nói, hiện trạng quản lý môi trường chăn nuôi hiện nay đang còn nhiều bất cập về quản lý, be tắc về công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi quy mô trang trại, thiếu sự quan tâm thỏa đáng của các cấp chính quyền về quản lý và sự đầu tư nghiên cứu tìm kiếm các giải pháp công nghệ phù hợp, bền vừng, giúp vừa xử lý môi trường chăn nuôi lại vừa mang lại thu nhập bo sung, tạo động lực cho người dân áp dụng các biện pháp bảo vệ môi trường [11], [20]. Hình ảnh về trang trại nuôi heo 12 Hình 1. Hầm biogas trong nước thải chăn nuôi 1.
Nghiên cứu sử dụng TVTS xử lý ô nhiễm nước. Cơ sở khoa học của biện pháp sử dụng TVTS xử lý ô nhiễm nước Các chất ô nhiễm là các chất vô cơ: Sự hấp thụ các chất ô nhiễm vô cơ, chủ yếu là các chất dinh dường, các kim loại nặng và các hạt nhân phóng xạ trong TVTS, diễn ra bởi rễ và sự hấp thụ qua lá. Vai trò chính của rễ là đồng hóa các chất dinh dưỡng, và vai trò chính của lá là vô cơ co định carbon. Các chất ô nhiễm là các chất hữu cơ: TVTS hấp thụ các chất ô nhiễm độc hại chủ yếu thông qua rề và lá.
Quá trinh hấp thụ các chất ô nhiễm hừu cơ của TVTS bao gồm hai cơ chế: - Hấp thụ trực tiếp các chất ô nhiễm rồi chuyến hóa các chất này thành mô thực vật. - Giải phóng các dịch tiết và các enzyme kích thích hoạt động của vi sinh vật và nâng cao kết quả của sự biến đổi của vi sinh vật trong vùng rễ (vùng gốc). Số lượng hợp chât hữu cơ bị hấp thụ bời các loại TVTS phụ thuộc vào bản thân loài thực vật, thành phần sinh hóa của tế bào thực vật các tinh chất hóa lý của chất gây ô 13 nhiễm như tính phân cực, tính không ưa nước, sự biến động khối lượng phân tử (Bhupinder Dhir, 2013) [11], [10], 1. Tiêu chuẩn loài TVTS sử dụng đê xử lý ô nhiễm nước Đe đạt được hiệu quả cáo trong xử lý ô nhiễm, các loài TVTS được lựa chọn phải: có khả năng chống chịu với nồng độ chất ô nhiễm cao; Có khả năng hấp thụ nhanh các chất ô nhiễm từ môi trường nước; Có khả năng tích lũy các chất ô nhiễm trong cơ the cao; Có khả năng vận chuyến các chât ô nhiễm từ rề lên thân và lá.
Có thể chịu đựng được điều kiện môi trường nghèo dinh dưỡng hoặc phú dưỡng. Có khả năng sinh trưởng nhanh và cho sinh khối lớn. Ngoài ra, TVTS được sử dụng không trở thành loài xâm lấn hay cỏ dại gây hại cho môi trường và các sinh vật khác, dễ kiểm soát về giống, về khả năng lây lan, phát triển trong hệ sinh thái [2], [9]. Ưu diêm và hạn chế của biện pháp sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm Sừ dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm có tính thân thiện cao với môi trường.
Sử dụng TVTS để xử lý nước ô nhiễm cũng có tính ưu việt hơn hẳn so với phương pháp hóa - lý, không làm ảnh hưởng xấu tới hoạt tính sinh học của nước, tiến hành ngay tại chồ ô nhiễm và không cần thêm diện tích, giảm thiếu được mức độ xáo trộn nước, giảm mức đọ phát tán ô nhiễm thông qua không khí và dòng chảy. Giá thành công nghệ chỉ cho việc sử dụng TVTS để xử lý ô nhiễm nước là thấp hơn nhiều so với các công nghệ khác [12]. Tuy nhiên, xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS chậm hơn phương pháp hóa lý. Khả năng sinh trưởng và phát triển của các loài TVTS phụ thuộc nhiều vào các yếu tố vật lý và hóa học của môi trường như pH, độ mặn, nồng độ chất ô nhiễm và sự hiện diện của các chất độc, TVTS dùng đe xử lý các chất ô nhiễm thường bị giới hạn về chiều dài rề.
Do đó, khi sử dụng TVTS đe xử lý ô nhiễm ở thủy vực có độ sâu quá lớn là không phù hợp [7]. Các nghiên cứu về xử lý ô nhiễm nước bằng TVTS và giới thiệu chung về Cây Rau Mả Nhật. Khả năng làm sạch môi trường nước của TVTS đã được biết từ thế kỷ 19 nhưng mãi đến những năm 70 của thế kỷ trước, phương pháp này mới được nhắc đến như một loại công nghệ mới dùng để xử lý môi trường bị ô nhiễm bởi các kim loại, các hợp chất hữu cơ, thuốc súng và các chất phóng xạ. Bằng nhiều thí nghiệm với nhiều loài TVTS khác nhau, các tác giả đã nghiên cứu và công bố về khả năng sống và làm sạch nước của nhiều loài TV trong các môi trường ô nhiễm khác nhau.