ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay sự phát triển của ngành chăn nuôi là sự kết hợp của nhiều khuynh hƣớng kỹ thuật và quản lý mới kết quả của các xu thế đó là làm tăng hiệu quả sản xuất trên một đơn vị lao động đất đai. Đồng thời cùng với quá trình phát triển chăn nuôi theo hƣớng công nghiệp hóa với trình độ thâm canh cao là việc phát sinh các vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đang ngày càng trầm trọng. Một trong những vấn đề chƣa đƣợc quan tâm giải quyết là việc tìm ra những giải pháp thích hợp nhằm hạn chế tác động tiêu cực của chăn nuôi lên môi trƣờng. Nƣớc thải từ các cơ sở chăn nuôi thƣờng đƣợc thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận không qua xử lý hay xử lý không đầy đủ gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc không khí và đất trầm trọng Hiện nay có nhiều phƣơng pháp khác nhau đƣợc sử dụng trong công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi.
Các phƣơng pháp ứng dụng công nghệ đang đƣợc sử dụng phổ biến trong hầu hết các hệ thống xử lý nƣớc thải. Thƣờng thì một hệ thống xử lý đƣơc đánh giá bởi hiệu quả xử lý nhƣ khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm, nito hay photpho. khả năng áp dụng của chúng nhƣ giá thành của hệ thống, giá thành của một m3 nƣớc đƣợc xử lý hay độ phức tạp của công nghệ và quá trình vận hành bảo dƣỡng thiết bị Bên cạnh các lợi ích về mặt kinh tế, ngành chăn nuôi cũng để lại các chất thải có hại cho môi trƣờng, đặc biệt là nƣớc thải sản xuất với thành phần có chứa rất nhiều chất rắn lơ lửng; hàm lƣợng COD, BOD, nitơ, photpho cao nên chi phí cho xử lý là khá lớn. Hiện tại huyện Thái thụy có 6 khu chăn nuôi tập trung, diện tích gần 160ha, 2.800 gia trại, 92 trang trại chăn nuôi.
Trong đó 11 trang trại quy mô lớn, môi trang trại 1. Từ việc thúc đẩy kinh tế trang trại, gia trại góp phần đƣa tỷ trọng chăn nuôi chiếm 39,9% giá trị sản xuất nông nghiệp. Trong phần lớn các trang trại chăn nuôi đều đã sử dụng công nghệ Biogas nhƣng trong nhiều năm qua quy mô chuồng trại luôn đƣợc mở rộng còn quy mô hệ thống Biogas do lắp đặt, sử 1 dụng, sửa chữa và thay thế còn gặp nhiêu khó khăn tốn kém kinh phí. Vì vậy hiện nay nguồn nƣớc thải sau Biogas này còn chƣa đƣợc xử lý triệt để.
Trƣớc tình hình đó việc tìm ra giải pháp xử lý ít tốn kém và ít sử dụng hóa chất là vấn đề đang đƣợc các nhà nghiên cứu tìm hiểu. Cho đến nay việc xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng than hoạt tính đang là một phƣơng pháp mới mẻ nhƣng với ƣu điểm là chi phí thấp vận hành đơn giản, đạt hiệu quả cao và thân thiện với môi trƣờng. Bên cạnh đó than hoạt tính còn đƣợc dung rất nhiều trong đời sống con ngƣời hàng ngày. Với các lý do trên tôi đã chọn đề tài trong khóa luận này là “Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải chăn nuôi sau biogas tại xã Thái Thịnh, Thái Thụy, Thái Bình bằng than hoạt tính” 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan về ngành chăn nuôi Theo hiến chƣơng Châu Âu về nƣớc đã định nghĩa: “ Ô nhiễm nƣớc là sự biến đổi nói chung do con ngƣời đối với chất lƣợng nƣớc, làm nhiễm bẩn nƣớc và gây nguy hiểm cho con ngƣời, cho công nghiệp nông nghiệp, động vật nuôi và các động vật hoang dã:.
Hay nói các khác ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý – hóa học – sinh học của nƣớc, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng rắn làm cho nguồn nƣớc trở nên độc hại với con ngƣời và sinh vật, làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nƣớc. Theo kết quả điều tra sơ bộ tại thời điểm 1/4/2014 của Tổng cục Thống kê, cả nƣớc có 26,39 triệu con lợn, tăng nhẹ (0,3%) so với cùng kỳ. Hiện tại chăn nuôi lợn khá thuận lợi do giá lợn hơi tăng và dịch lợn tai xanh không xảy ra đã kích thích ngƣời chăn nuôi đầu tƣ tái đàn. Sản lƣợng thịt lợn hơi xuất chuồng 6 tháng đầu năm ƣớc tính đạt 1963,3 nghìn tấn, tăng 1,65% so với cùng kỳ năm trƣớc Theo USDA, năm 2014 nhu cầu tiêu thụ thịt lợn của Việt Nam vào khoảng 2,245 triệu tấn, tăng 1,8% so với năm 2013.
Sản lƣợng thịt lợn của Việt Nam năm 2014 dự kiến ở mức 2,26 triệu USD, đảm bảo cho Việt Nam xuất khẩu khoảng 15 nghìn tấn thịt lợn. Có nhiều nguồn gây ô nhiễm nƣớc bao gồm nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo nhƣ: do các hoạt động giao thông, hoạt động từ các khu công nghiệp, nhà máy, từ nông – lâm – thủy sản trong đó chất thải ngành chăn nuôi cũng là 1 trong những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nƣớc nghiêm trọng. Chất thải chăn nuôi là chất thải phát sinh trong hoạt động chăn nuôi nhƣ phân, nƣớc tiểu, thức ăn dƣ thừa, xác vật nuôi,… chúng chứa nhiều hợp chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh vật có thể gây bệnh cho con ngƣời và động vật. Chất thải trong chăn nuôi đƣớc chia 3 loại: chất thải rắn, lỏng, khí.2 Giới thiệu về nƣớc thải chăn nuôi 1.1 Đặc điểm và thành phần hóa học của nước thải chăn nuôi Đặc trƣng quan trọng nhất của nƣớc thải phát sinh từ các trang trại chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn là Hàm lƣợng các chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng đƣợc biểu thị qua các thông số nhƣ: COD, BOD5, Tổng Nito, Tổng Photpho, TSS… Đây là những thành phần dễ phân hủy, gây mùi hôi thối, phát sinh khí độc, làm sụt giảm lƣợng ôxy hòa tan trong nƣớc và đặc biệt nếu không đƣợc xử lý khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ gây ô nhiễm môi trƣờng, gây phì dƣỡng hệ sinh thái, làm ảnh hƣởng đến cây trồng và là nguồn dinh dƣỡng quan trọng để các vi khuẩn gây hại phát triển.
Ngoài ra trong nƣớc thải của trang trại chăn nuôi có chứa hàm lƣợng lớn các vi khuẩn gây bệnh dịch, đây là yếu tố ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe của con ngƣời cũng nhƣ động vật trong khu vực Trong nƣớc thải hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidrat carbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân và thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, các chất vô cơ chiếm 20- 30% gồm cát, đất, muối, urê, amonium, muối, chlorua, SO42-… Các hợp chất hóa học trong phân và nƣớc thải dễ dàng bị phân hủy 1.2 Tác động của nước thải chăn nuôi đến môi trường 1.1 Ô nhiễm đất Nƣớc thải chăn nuôi làm thay đổi cấu trúc thành phần cũng nhƣ hệ sinh thái trong đất, gây thoái hóa đất và xói mòn do mở rộng diện tích chăn nuôi, tập tính bày đàn và nhu cầu bãi chăn thả, bên cạnh còn chứa đựng vi sinh vật gây bệnh cho con ngƣời và vật nuôi. Tổng diện tích dành cho chăn nuôi chiếm 26% diện tích bề mặt không phủ băng tuyết của trái đất. Thêm vào đó 33% diện tích đất trồng đƣợc dành để sản xuất thức ăn chăn nuôi.
Tổng cộng ngành chăn nuôi chiếm 70% diện tích đất công nghiệp tƣơng đƣơng 30% diện tích bề mặt trái đất 4 1.2 Ô nhiễm không khí Ngành chăn nuôi chiếm 18% tổng lƣợng khí nhà kính toàn cầu với lƣợng khí CO2 chiếm 9%, CH4 chiếm 37%, NOx chiếm 65% và NH3 chiếm 64% tổng lƣợng thải mỗi loại trên toàn cầu Các sinh vật trong không khí chuồng nuôi, chất thải, vi khuẩn virus có thể truyền bệnh cho ngƣời và vật nuôi. Các khí sinh ra trong quá trình phân hủy kị khí nhƣ NH3, H2S, CH4… tồn tại trong không khí của khu vực chăn nuôi sẽ tạo nên mùi hôi thối đặc trƣng khó chịu, với nồng đọ cao chúng gây ra những phản ứng ức chế các bộ phân trong cơ thể con ngƣời và ảnh hƣởng trực tiếp đến sức khỏe.3 Ô nhiễm nước Các chất thải trong hoạt động chăn nuôi khí thải ra môi trƣờng nƣớc chúng làm thay đổi thành phần trong nƣớc và một trong những dấu hiệu đầu tiên của ô nhiễm có thể quan sát đƣợc đó là mà, mùi của nƣớc. với lƣợng chất hữu cơ lớn gây hiện tƣợng phú dƣỡng và xảy ra các phản ứng phân hủy, làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nƣớc, tạo môi trƣờng yếm khí sinh ra các chất gây độc làm chết sinh vật.4 Mất đa dạng sinh học Những tác động tiêu cực của ngành chăn nuôi đến môi trƣờng đất, nƣớc, không khí và khí hậu dẫn đến một kết quả tất yếu đến hệ sinh thái của trái đất đó là sự suy giảm đa dạng sinh học, phát triển không bền vững 1.3 Các thông số đánh giá về nước thải chăn nuôi Bảng 1.1: Các thông số đánh giá nƣớc thải chăn nuôi theo quy chuẩn Việt Nam Thông số phân tích Phƣơng pháp phân tích COD TCVN 6491:1999 BOD5 TCVN 6001-1: 2008 NH4+ TCVN 6179:1-1996 PO43- TCVN 6202: 2008 Coliform TCVN 6187-1:2009 5 1.3 Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chăn nuôi 1.1 Phương pháp xử lý hóa lý Nƣớc thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thƣớc nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng các phƣơng pháp cơ học thông thƣờng vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phƣơng pháp keo tụ để loại bỏ chúng.
Các chất keo tụ thƣờng sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn,… kết hợp với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ. Phƣơng pháp này loại bỏ đƣợc hầu hết các chất bẩn có trong nƣớc thải chăn nuôi. Tuy nhiên chi phí xử lý cao. Áp dụng phƣơng pháp này để xử lý nƣớc thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế.
Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phƣơng pháp để tách các hạt có khả năng lắng kém nhƣng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên. Tuy nhiên chi phí đầu tƣ, vận hành cho phƣơng pháp này cao, cũng không hiệu quả về mặt kinh tế đối với các trại chăn nuôi.2 Phương pháp xử lý sinh học Phƣơng pháp này dựa trên sự hoạt động của các vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dƣỡng và tạo năng lƣợng. Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà ngƣời ta thiết kế các công trình khác nhau.
Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà ngƣời ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý.