Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi lợn 1. Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn Hiện nay trong việc cung cấp thực phẩm cho thị trường tiêu dùng Việt Nam thì ngành chăn nuôi đang đóng một vai trò quan trọng. Tuy nhiên, các chất thải phát sinh trong hoạt động sản xuất chăn nuôi là vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết.
Không khí phát sinh từ chuồng trại có nồng độ các khí H2S, NH3 cao. Nước thải chứa nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ nghiêm trọng. Xử lý chất thải trong quá trình chăn nuôi luôn là một trong những trở ngại cần phải giải quyết ngay lúc này. Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa chuồng, thức ăn, ổ lót, và phân gia súc, gia cầm thải ra.
Khối lượng chất thải sinh ra từ vật nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn sinh trưởng, chế dộ dinh dưỡng và phương thức vệ sinh chuồng trại. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong hoạt động chăn nuôi. Trương Thanh Cảnh và các cộng tác viên (2010) đã khảo sát hơn 1.000 trang trại chăn nuôi lợn quy mô vừa và nhỏ ở một số tỉnh phía Nam và nhận thấy hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một khối lượng lớn nước cho gia súc. Cứ 1 kg chất thải chăn nuôi do lợn thải ra được pha thêm với từ 20 đến 49 kg nước.
Lượng lớn nước này phát sinh từ hoạt động tắm cho gia súc hay vệ sinh chuồng trại hàng ngày, điều này làm tăng đáng kể lượng nước thải, gây khó khăn cho việc thu gom và xử lý nước thải sau này [7]. Ngoài ra khi chăn nuôi tập trung và mật độ chăn nuôi cao dẫn đến tải lượng và nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao. Lượng phân và nước tiểu thải ra hàng ngày Trọng lượng gia súc Lượng phân (kg/ngày) Lượng nước tiểu (l/ ngày) Dưới 10kg 0,5 - 1,0 0,3 - 0,7 Từ 15- 45 kg 1,0 - 3,0 0,7 - 2,0 Từ 45-100 kg 3,0 - 5,0 2,0 - 4,0 Từ 100 trở lên 5,0 - 7,0 4,0 - 5,0 (Nguồn: Đào Thị Huyền Trang, 2016) [26] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn Như vậy, qua bảng có thể thấy rằng một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung bình hàng ngày thải ra lượng phân và nước tiểu 6-8% khối lượng của nó. Nếu không được xử lý phù hợp, nước thải chăn nuôi sẽ là một trong các nguồn chất thải lớn có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường ở nước ta.
Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải phát sinh trong chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn là hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng. Nước thải chăn nuôi biến động rất lớn, đặc tính nước thải bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi sự pha loãng, lưu trữ và cách tách loại rắn lỏng. Thành phần hóa học của phân và nước tiểu Đặc tính Đơn vị Phân Nước tiểu pH - 6,47 - 6, 95 6,77 - 8,19 Vật chất khô g/kg 213 - 342 30,9 - 35,9 NH4 - N g/kg 0,66 - 0,76 0,13 - 0,40 N g/kg 7,99 - 9,32 4,90 - 6,63 Tro g/kg 32,5 - 93,3 8,5 - 16,3 Chất xơ g/kg 151 - 261 - Carbonate g/kg 0,23 - 2,11 0,11 - 0,19 Các axit béo mạch ngắn g/kg 3,83 - 4,47 - ure mol/l - 123 - 196 (Nguồn: Bùi Hữu Đoàn 2011) [10] Trong nước thải hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose, protit, hidrat carbon, acid amin, chất béo, và các dẫn xuất của chúng có trong phân, nước tiểu 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-… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn Số liệu trong bảng 1.2 cho thấy hàm lượng N và P trong phân và nước tiểu cao vì khả năng hấp thụ N và P của các loại gia súc, gia cầm kém nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo đường phân và nước tiểu.
Nếu trong điều kiện thiếu oxy, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ theo con đường yếm khí tạo ra các sản phẩm CH4, N2, NH3… các chất khí này tạo nên mùi hôi thối trong khu vực chăn nuôi làm ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí. Ngoài ra, nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh E.coli, Shigella, Samonella, Vibrio comma,… [19]. Theo nghiên cứu của nhiều tác giả (A. Rheiheinmer, 1985…) Samonella có thể tồn tại trong phân 6 - 7 tháng, virus lở mồm long móng trong nước thải là 100 - 120 ngày.
Trứng giun sán với các loại điển hình như Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciola buski, Ascarisum, Oesphagostomum sp, Trichocephalus dentatus có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6 - 8 ngày và tồn tại 5 - 6 tháng [9]. Các bệnh liên quan đến nước thải chăn nuôi Gây bệnh Tên mầm Loại Đường ô nhiễm bệnh Vật Người nuôi E.coli Vi trùng Nước, thức ăn + + Salmonella Vi trùng Nước, thức ăn + + leptospira Vi trùng Nước, thức ăn + + Dịch tả lợn Virut Nước, thức ăn + - Ascarissuum Kí sinh trùng Nước, thức ăn + + Bệnh ngoài da Nấm, kí sinh Nước, thức ăn, + + trùng da niêm mạc C. parium Kí sinh trùng Nước, thức ăn + + (Nguồn: Viện chăn nuôi 2006)[30] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn Qua đó ta thấy rằng phân và nước thải chăn nuôi nếu không được thu gom xử lý hợp lý có thể gây ảnh hưởng đến năng suất vật nuôi, ô nhiễm môi trường và sức khỏe của con người. Tác động của nước thải chăn nuôi lên môi trường Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi nước ta phát triển nhanh chóng cả về số lượng vật nuôi cũng như quy mô trang trại.
Tốc độ tăng trưởng ngành chăn nuôi tuy có nhiều biến động do dịch bệnh nhưng luôn giữ mức cao trong nhiều năm qua, trung bình 5 - 6%/năm, góp phần trong việc duy trì mức tăng trưởng chung của ngành nông nghiệp, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng trong nước. Bên cạnh đó, nhà nước đã khuyến khích hình thành nhiều chuỗi liên kết trong sản xuất chăn nuôi, dưới nhiều hình thức khác nhau như chăn nuôi gia công, hợp tác xã chăn nuôi, doanh nghiệp và nông dân cùng làm… Cụ thể theo Tổng cục thống kê đầu năm 2019 cả nước có hơn 23.500 trang trại chăn nuôi tập trung. Tuy nhiên cũng phải thừa nhận ngành chăn nuôi sản xuất tốt nhưng dịch bệnh, vệ sinh an toàn thực phẩm, công nghiệp chế biến còn yếu. Đặc biệt chất thải chăn nuôi không được xử lý triệt để khi xả ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường đất, không khí và các sản phẩm nông nghiệp.
Hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng được biểu thị qua thông số như: COD, BOD, T-N, T-P, TSS… những thông số này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và có hàm lượng cao trong chất thải chăn nuôi. Đây là những thành phần dễ phân hủy, phát sinh khí độc, gây mùi hôi thối, làm sụt giảm lượng oxy hòa tan trong nước và đặc biệt nếu không được xử lý khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, gây phì dưỡng hệ sinh thái, làm ảnh hưởng đến cây trồng và là nguồn sinh dưỡng quan trọng để các vi khuẩn gây hại phát triển. Ô nhiễm môi trường không những làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh dẫn đến năng suất chăn nuôi bị giảm, các chi phí phòng trị bệnh gia tăng, hiệu quả kinh tế không cao mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người. Sức đề kháng của vật nuôi giảm sút sẽ là nguy cơ gây nên bùng phát dịch bệnh.
Tính riêng năm 2019 ngành chăn nuôi thải ra môi trường một lượng lớn chất thải - khoảng gần 85 triệu tấn/năm trong đó chỉ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn khoảng 1/5 trong số đó được sử dụng có hiệu quả như làm khí sinh học, ủ phân, làm thức ăn cho cá, số còn lại hầu như bị lãng phí và thải ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng [25]. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã khuyến cáo: cần có các biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thích hợp để tăng cường được sức khỏe cho vật nuôi, đảm bảo an toàn sinh học và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường từ vi sinh vật rất nguy hiểm, đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh, dịch tả lợn Châu Phi có thể lây lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người. Ô nhiễm môi trường không khí trong chăn nuôi chủ yếu do các khí như H2S, NH3,.
phát sinh từ sự phân hủy và bốc hơi của chất thải vật nuôi. Sự tích lũy NH 3 trong không khí kích thích sự phát triển của tảo độc dẫn đến giảm nhiều loài thủy sinh, có thể gây ra sự phì nhiêu nước mặt. Đặc biệt, sự tích tụ NH3 trong các chuồng trại kém thông thoáng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi. Trong điều kiện kỵ khí cộng với sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphat (SO42-) thành sunphua (S2-).
Trong điều kiện bình thường thì H2S là một trong những nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi [9]. Nước thải chăn nuôi lợn chứa hàm lượng N và P cao nếu không được loại bỏ thì có thể tích tụ trong đất gây ra hiện tượng phú dưỡng làm cho nồng độ nitrat tăng cao trong đất, sẽ gây độc cho hệ sinh vật đất cũng như cây trồng. Đồng thời, tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật ưa nito, photpho phát triển, ức chế sự sinh trưởng của các chủng vi sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất. Bên cạnh đó trong phân tươi của vật nuôi chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng có thể tồn tại và phát triển trong đất dẫn đến nguy cơ phát tán đi khắp nơi gây nhiễm bệnh cho người và động vật nuôi.
Trong môi trường đất photpho có khả năng kết hợp với các nguyên tố Cu, Al…tạo thành các hợp chất phức tạp, khó phân hủy được làm cho đất cằn cỗi, ảnh hưởng tới sự phát triển của thực vật. Trong khi chất thải chăn nuôi có chứa các chất hữu cơ, kim loại.
